CN115565911A - 半导体处理系统及其控制方法 - Google Patents

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金永焘
姜大元
金成烈
南象基
宋明根
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Abstract

提供了一种半导体处理系统及其控制方法。该半导体处理系统包括：半导体处理室，其包括设置在室外壳中的静电卡盘和用于将第一射频(RF)电力供应至设置在静电卡盘中的内部电极的第一电力供应器；电压测量装置，其测量对应于第一RF电力的电压，以输出数字信号；以及控制装置，当基于数字信号确定电压增大至预定参考范围内时,其将互锁控制信号输出至半导体处理室。静电卡盘被配置为使得晶圆能够安装于静电卡盘的表面上。

Description

半导体处理系统及其控制方法
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2021年7月2日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2021-0087089的优先权的利益，该申请的公开以引用方式全文并入本文中。
技术领域
本发明构思涉及半导体处理系统及其控制方法。
背景技术
半导体处理系统用于制造半导体装置。半导体处理系统可包括用于执行半导体工艺以形成半导体装置的半导体处理室以及用于控制半导体处理室的控制装置。半导体处理室可包括静电卡盘。半导体晶圆布置在静电卡盘上，以成为半导体工艺的目标。如果静电卡盘在半导体工艺中损坏，则可能无法适当地形成半导体晶圆。
半导体处理室的操作可周期性地停止，从而可确定静电卡盘是否劣化。如果确定静电卡盘劣化，则更换静电卡盘，然后可重新开始操作。可使用单独操作台的夹具来确定静电卡盘是否劣化。然而，半导体装置的制造时间由于操作的这种不断的停止和开始而变长。此外，单独操作台的使用增加了制造半导体装置的成本。
发明内容
本发明构思的至少一个实施例提供了一种半导体处理系统及其控制方法，该半导体处理系统用于通过在半导体处理室正在操作的同时实时监视静电卡盘的劣化并且确定静电卡盘是否要更换，将半导体处理室的操作中的停止最少化并且监视静电卡盘的状态，以增大半导体工艺的产率。
根据本发明构思的实施例，一种半导体处理系统包括：半导体处理室，其包括设置在室外壳中的静电卡盘和用于将第一射频(RF)电力供应至设置在静电卡盘中的内部电极的第一电力供应器；电压测量装置，其用于测量对应于第一RF电力的电压，以输出数字信号；以及控制装置，其用于在基于数字信号确定测量的电压增大至预定参考范围内时将互锁控制信号输出至半导体处理室。静电卡盘被配置为使得晶圆能够安装于静电卡盘的表面上。
根据本发明构思的实施例，一种半导体处理系统包括：多个半导体处理室，其各自包括室外壳和用于将RF电力供应至室外壳内的电极的射频(RF)电力供应器；多个电压测量装置，其用于测量来自多个半导体处理室的对应于RF电力的电压，以输出数字信号；多个控制装置，其用于基于数字信号将互锁控制信号输出至所述多个半导体处理室中的至少一个；以及数据服务器，其用于基于从所述多个电压测量装置接收的原始数据调整在所述多个电压测量装置中的每一个中应用于将电压转换为数字信号的多个操作参数中的至少一个。
根据本发明构思的实施例，提供了一种控制半导体处理系统的方法。该方法包括：通过在更换静电卡盘之后操作半导体处理室来执行半导体工艺；在执行半导体工艺的同时，检测对应于供应至半导体处理室的射频(RF)电力的电压；将电压转换为数字信号；以及当基于数字信号确定电压增大至预定参考范围内时停止半导体处理室的操作。
附图说明
将从下面结合附图的详细描述中更清楚地理解本发明构思的以上和其它各方面和特征，在附图中：
图1是示出根据本发明构思的示例实施例的半导体处理系统中包括的半导体处理室的示意图；
图2至图5是示出根据本发明构思的示例实施例的半导体处理系统的操作的示图；
图6和图7是示出根据本发明构思的示例实施例的半导体处理系统的操作的示图；
图8和图9是示出根据本发明构思的示例实施例的半导体处理系统的操作的示图；
图10是示出根据本发明构思的示例实施例的控制半导体处理系统的方法的流程图；
图11是示出根据本发明构思的示例实施例的控制半导体处理系统的方法的曲线图；
图12是示出根据本发明构思的示例实施例的半导体处理系统的操作的示图；
图13是示出根据本发明构思的示例实施例的半导体处理系统的操作的图；以及
图14是示意性地示出根据本发明构思的示例实施例的半导体处理系统的示图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本发明构思的示例实施例。
图1是示出根据本发明构思的示例实施例的半导体处理系统中包括的半导体处理室的示意图。
参照图1，根据本发明构思的示例实施例的半导体处理室100可为用于利用等离子体执行半导体工艺的装置。半导体处理室100可包括室110、卡盘电压供应器120、第一射频(RF)电力供应器130、第二RF电力供应器140和进气单元(或气体供应器)150。半导体处理室100可包括图1中未示出的额外组件。例如，卡盘电压供应器120、RF电力供应器130或第二RF电力供应器140可通过电压生成器或电源实施。
室110可包括室外壳111、静电卡盘(ESC)112、形成在静电卡盘112内的内部电极113、上电极114和进气口115。内部电极113和上电极114可通过导体实施。晶圆W(半导体工艺的目标)可安装于静电卡盘112上。在实施例中，在静电卡盘112的直接接触晶圆W的区中形成陶瓷涂布层。陶瓷涂布层可由氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)等形成，并且可具有约1mm的厚度。然而，陶瓷涂布层的材料和厚度可根据示例实施例不同地修改。
在示例实施例中，晶圆W可在安装于静电卡盘112上的同时通过由卡盘电压供应器120供应的电压固定至静电卡盘112。例如，卡盘电压供应器120可将恒定电压供应至静电卡盘112，并且恒定电压可具有几百至几千伏特的大小。卡盘电压供应器120可连接至静电卡盘112内的电极(例如，导体)，以供应恒定电压，并且静电卡盘112内的电极可布置为基本面对晶圆W的整个表面。
可通过进气口115引入反应气体，以开始半导体工艺。第一RF电力供应器130可将第一RF电力供应至形成在静电卡盘112中的内部电极113，第二RF电力供应器140可将第二RF电力供应至静电卡盘112和位于晶圆W上的上电极114。
第一RF电力供应器130和第二RF电力供应器140中的每一个可包括用于供应偏置电力的高频电源。可通过第一RF电力和第二RF电力生成包括反应气体的自由基151和离子152的等离子体150，并且反应气体可被等离子体150激活，以增加反应性。例如，当半导体处理室100是蚀刻装置时，反应气体的自由基151和离子152可通过从第一RF电力供应器130供应至内部电极113的第一RF电力集中于晶圆W上。半导体衬底或包括在晶圆W中的层的至少一部分可通过反应气体的自由基151和离子152被干性蚀刻。
可通过分别供应至内部电极113和上电极114的第一RF电力和第二RF电力在晶圆W上生成自偏置电压。在示例实施例中，供应至内部电极113的第一RF电力可为几千至几万瓦特，结果，可在晶圆W上形成负几千瓦特的自偏置电压。
如上所述，静电卡盘112可包括直接接触晶圆W的陶瓷涂布层。在实施例中，陶瓷涂布层由陶瓷电介质形成。当完成用于晶圆W的半导体工艺时，可通过连接至室110的装载锁定室将晶圆W拿出来，并且可将用于执行半导体工艺的新的晶圆W转移至室110。在更换晶圆W的同时，静电卡盘112可暴露于室110的内部。因此，静电卡盘112可被形成在静电卡盘112上方的等离子体150中包括的自由基151和离子152损坏。例如，在更换晶圆W的同时暴露于等离子体150的静电卡盘112的陶瓷涂布层可被自由基151和离子152损坏。
同时，晶圆W的下表面可直接接触形成在静电卡盘112上的多个凸出部分，并且所述多个凸出部分与晶圆W的下表面之间的空间可被用于冷却的气体填充。例如，用于冷却的气体可为氦(He)气。在执行半导体工艺的同时，可将几百至几千伏特的卡盘电压供应至静电卡盘112，并且可在晶圆W的上表面上生成负几千伏特的自偏置电压。由于这种电压差，在为了冷却晶圆W而注入的氦气中可能发生不期望的放电，并且静电卡盘112可能由于这种放电而损坏。例如，在氦气放电的同时，可能在静电卡盘112的陶瓷涂布层中出现裂纹。
当静电卡盘112损坏时，晶圆W可能无法适当地固定于静电卡盘112上。可停止半导体处理室100的操作，以确定静电卡盘112是否损坏。可将静电卡盘112拿出来，以确定静电卡盘112是否损坏。然而，由于半导体处理室100的操作停止，因此制造时间增加，并且可能花费大量时间来检查静电卡盘112的损坏。
在本发明构思的示例实施例中，通过随着电压改变而检测静电卡盘112的损坏，可实时地确定是否需要更换静电卡盘112，而不需要停止半导体处理室100的操作。因此，通过将半导体处理室100的操作停止最少化、实时地监视静电卡盘112的状态以及当需要更换时在合适的时候更换静电卡盘112，可增加半导体工艺的产率。
图2至图5是示出根据本发明构思的示例实施例的半导体处理系统的操作的示图。
参照图2，根据本发明构思的示例实施例的半导体处理系统200可包括在其上安装第一晶圆W1的静电卡盘210、将第一RF电力供应至静电卡盘210的内部电极213的第一电力供应器220、电压测量装置230和控制装置240。静电卡盘210可包括板211、板211内部的内部电极213以及与板211上的第一晶圆W1接触的陶瓷涂布层215。电压测量装置230可包括RF电压测量电路231和信号处理器232。
当将第一晶圆W1安装并固定在静电卡盘210上方，并且开始半导体工艺时，第一电力供应器220可将第一RF电力供应至内部电极213。如上所述，可将几千至几万瓦特的第一RF电力供应至内部电极213。
RF电压测量电路231和信号处理器232可提供电压测量装置。例如，RF电压测量电路231可包括其中电压测量的精度设为99％或更高的RF拾取器，并且可测量第一电力供应器220与内部电极213之间的对应于第一RF电力的电压。通过RF电压测量电路231测量的电压可通过信号处理器232转换为数字信号，并且数字信号可输入至控制装置240。信号处理器232可包括将测量的模拟电压转换为数字信号的模数转换器。
控制装置240可为用于控制包括静电卡盘210和第一电力供应器220的半导体处理室的装置。控制装置240可利用从信号处理器232接收的数字信号确定对应于第一RF电力的电压的变化。在示例实施例中，当确定对应于第一RF电力的电压已增大至预定参考电压时，控制装置240可确定由于静电卡盘210损坏而导致的静电卡盘210的更换时间，并且可输出用于停止半导体处理室的操作的互锁控制信号。
参照图3，当用于第一晶圆W1的半导体工艺完成，并且第一晶圆W1与静电卡盘210分离时，可将新的第二晶圆W2安装于静电卡盘210上。然而，在用第二晶圆W2更换第一晶圆W1的处理中，静电卡盘210的表面(例如，陶瓷涂布层215的直接接触晶圆W1和W2的表面)可向外暴露。在陶瓷涂布层215向外暴露的同时，通过存在于静电卡盘210上的等离子体的自由基和/或离子，可在陶瓷涂布层215中形成多个裂纹217。
当在陶瓷涂布层215中形成裂纹217时，第二晶圆W2与陶瓷涂布层215之间的接触面积可减小。结果，第二晶圆W2可能无法充分地固定于静电卡盘210上。因此，在第二晶圆W2上可能无法精确地形成想要的图案，这是因为第二晶圆W2在半导体工艺中发生位置运动。
陶瓷涂布层215可为布置于静电卡盘210的内部电极213与晶圆W1和W2之间的电介质。可将该电介质模型化为一个或多个电容器。当陶瓷涂布层215中出现裂纹217时，将陶瓷涂布层215模型化而得的电容器的电容降低。
随着形成在陶瓷涂布层215中的裂纹217的数量和裂纹217的面积增大，通过RF电压测量电路231测量的电压的大小可增大。通过将预定参考电压或预定参考范围与通过RF电压测量电路231测量的电压进行比较，控制装置240可确定由于陶瓷涂布层215的裂纹217而导致的静电卡盘210的更换时间。在实施例中，当测量的电压超过预定电压时，确定需要由于裂纹217而导致对静电卡盘210进行更换。
接着，参照图4，根据本发明构思的示例实施例的半导体处理系统200可对安装于静电卡盘210上的晶圆W执行半导体工艺。如上所述，静电卡盘210可包括板211、板211内部的内部电极213和与板211上的第一晶圆W1接触的陶瓷涂布层215。可通过第一电力供应器220将第一RF源供应至静电卡盘210的内部电极213，并且半导体处理系统还可包括RF电压测量电路231、信号处理器232和控制装置240。
参照图5(图4的区‘A'的放大图)，晶圆W可安装于形成在静电卡盘210中的陶瓷涂布层215上的多个突起216上。因此，如图5所示，可在晶圆W的下表面与陶瓷涂布层215的上表面之间以及所述多个突起216之间创建空间。可在半导体工艺进行的同时为了冷却晶圆W而将氦气等注入该空间中。
然而，当将高偏置电力供应至静电卡盘210的内部电极213以利用等离子体执行半导体工艺时，可能在氦气中生成不期望的放电，并且这些放电施加至晶圆W以损坏陶瓷涂布层215。如图5所示，陶瓷涂布层215由于氦气的放电而导致的损坏可显示为陶瓷涂布层215和所述多个突起216中的裂纹217。
如上所述，随着陶瓷涂布层215中生成的裂纹217的数量和面积增大，将陶瓷涂布层215模型化而得的电容器的电容可减小。在本发明构思的示例实施例中，通过利用电压测量装置实时地监视由于电容的减小而导致的电压增大，可快速检测静电卡盘210的更换时间，而不用停止半导体处理系统200的操作。
图6和图7是示出根据本发明构思的示例实施例的半导体处理系统的操作的示图。
首先参照图6，根据本发明构思的示例实施例的半导体处理系统300可包括静电卡盘310、第一电力供应器320、第二电力供应器330、电压测量装置340和控制装置350。另外，在半导体处理系统300中还可包括用于向静电卡盘310供应用于将晶圆W固定于静电卡盘310上的恒定电压的卡盘电压供应器、用于将用于半导体工艺的气体注入室305中并且从室305中排空气体的气体供应器等。
静电卡盘310可包括板311、内部电极313和陶瓷涂布层315。内部电极313可内置于板311中，并且可连接至第一电力供应器320，以接收第一RF电力。晶圆W可安装于陶瓷涂布层315上。
第一电力供应器320和第二电力供应器330可分别将电力供应至内部电极313和上电极301和302，并且可包括电源321和331和偏置匹配电路323和333。第一电力供应器320可包括第一电源321(高频电源)和第一偏置匹配电路323。第二电力供应器330可包括第二电源331(也是高频电源)和第二偏置匹配电路333。
例如，通过由第二电力供应器330供应至上电极301和302的电力，可在静电卡盘310上方形成包括自由基和离子的等离子体。另外，通过由第一电力供应器320供应至内部电极313的电力，形成在静电卡盘310上方的自由基和离子可朝着静电卡盘310加速。根据上述原理，半导体工艺设备可执行诸如蚀刻工艺、沉积工艺等的半导体工艺。
控制装置350可控制半导体处理系统300的整体操作。在本发明构思的示例实施例中，控制装置350可控制供应至静电卡盘310的卡盘电压、由第一电力供应器320供应至内部电极313的第一RF电力和由第二电力供应器330供应至上电极301和302的第二RF电力。另外，控制装置350可连接至检测第一偏置匹配电路323与内部电极313之间的对应于第一RF电力的电压的电压测量装置340。控制装置350可利用所检测的对应于第一RF电力的电压确定静电卡盘310的更换时间。
电压测量装置340可包括具有被校准为具有1％以内的不准确率的RF拾取器的RF电压测量电路341以及信号处理器342。信号处理器342可通过信号处理将由RF拾取器测量的模拟信号类型的电压转换为数字信号，并且可包括滤波器、衰减器、放大器、模数转换器等。
控制装置350可以基于从电压测量装置340输出的数字信号检测对应于第一RF电力的电压的变化，并且基于该检测确定静电卡盘310的更换时间。例如，当对应于第一RF电力的电压增大至预定参考范围并且保持在该参考范围内超过预定参考时间时，控制装置350可确定静电卡盘310的更换时间已到。例如，当数字信号的值在预定参考范围内，或在预定参考范围内超过预定参考时间时，控制装置350可确定静电卡盘310的更换时间已到。在这种情况下，控制装置可以输出互锁控制信号，以使第一电力供应器320和第二电力供应器330的操作停止，并且可以将静电卡盘310的更换信号作为图像/声音等输出。例如，如果检测的电压在参考范围的下电压与上电压之间超过预定参考时间，则控制装置350可确定静电卡盘310需要更换。例如，可向显示器输出更换信号，作为向用户指示需要更换静电卡盘310的图像。当有多个静电卡盘310时，该图像可指示要更换的静电卡盘310的位置。例如，可向扬声器输出更换信号，作为指示用户需要更换静电卡盘310的声音或发言短语。当有多个静电卡盘310时，该发言短语也可指示要更换的静电卡盘310的位置。
图7可为参照图6描述的将半导体处理系统300电模型化的等效电路图。
参照图7，第一电源321可模型化为第一阻抗Z0，并且第一偏置匹配电路323中包括的可变电容器C1和C2可连接至第一阻抗Z0。将静电卡盘310的陶瓷涂布层315模型化而得的静电卡盘电容器CESC可连接至可变电容器C1和C2。同时，在静电卡盘310上方形成的等离子体可看作导电的电介质，并且可模型化为包括等离子体电容器CP、等离子体电阻器RP和等离子体电感器LP的第二阻抗ZP，并且连接至第二电力供应器330的上电极301和302可模型化为上电容器CW。
RF电压测量电路341可测量第一偏置匹配电路323与静电卡盘310之间的对应于RF电力的电压，如图6所示。因此，在图7所示的等效电路中，RF电压测量电路341可测量可变电容器C1和C2与静电卡盘电容器CESC之间的电压。
当静电卡盘310的陶瓷涂布层315中出现诸如裂纹等的损坏时，在陶瓷涂布层315与晶圆W之间的接触状态中可能出现缺陷。结果，静电卡盘电容器CESC的电容可能降低。随着阻抗Zp的绝对值增大，由RF电压测量电路341测量的电压可增大。当检测到由RF电压测量电路341测量的电压的增大时，控制装置350可确定因为静电卡盘310损坏，更换时间已到，并且输出互锁控制信号以停止第一电力供应器320和第二电力供应器330的操作。
图8和图9是示出根据本发明构思的示例实施例的半导体处理系统的操作的示图。
参照图8，根据本发明构思的示例实施例的半导体处理系统400可包括静电卡盘410、第一电力供应器420、电压测量装置440和控制装置450。静电卡盘410可包括板411、内部电极413和陶瓷涂布层415。与图6所示的示例实施例相比，在根据图8所示的示例实施例的半导体处理系统400中，省略了第二电力供应器，或者第二电力供应器不将RF电力供应至上电极。其余构造可类似于参照图6描述的示例实施例。
由于第二电力供应器不在晶圆W和静电卡盘410上方供应RF电力，将图8所示的半导体处理系统400模型化的等效电路图可与图7的不同。参照图9，第一电源421可模型化为第一阻抗Z0，第一偏置匹配电路423中包括的可变电容器C1和C2可连接至第一阻抗Z0。将静电卡盘410的陶瓷涂布层415模型化而得的静电卡盘电容器CESC可连接至可变电容器C1和C2。同时，将形成在静电卡盘410上方的等离子体看作是导电的电介质，并且将其模型化为包括等离子体电容器CP、等离子体电阻器RP和等离子体电感器LP的第二阻抗ZP。由于第二电力供应器不在晶圆W上方供应RF电力，因此第二阻抗ZP可直接连接至地。
半导体处理系统400的整体操作可类似于参照图6和图7描述的整体操作。RF电压测量电路441可测量第一偏置匹配电路423与静电卡盘410之间的对应于RF电力的电压。结果，在图9所示的等效电路中，RF电压测量电路441可测量可变电容器C1和C2与静电卡盘电容器CESC之间的电压。
当在静电卡盘410的陶瓷涂布层415中出现诸如裂纹等的损坏时，陶瓷涂布层415与晶圆W之间的接触状态中可能发生缺陷。结果，通过RF电压测量电路441测量的电压可作为其结果而增大。当检测到通过RF电压测量电路441测量的电压的增大时，控制装置450可输出互锁控制信号，以停止半导体处理系统400的操作。
在图7和图9所示的示例实施例中，当感测到测量的电压增大时，控制装置350和450可输出互锁控制信号。在这种情况下，考虑到测量的电压可能由于除静电卡盘310和410的损坏之外的诸如噪声等的其它因素而变化，当测量的电压已增大至预定参考范围或者增大至预定参考范围持续至少特定量的时间时，控制装置350和450可输出互锁控制信号。下文中，将参照图10更详细地描述。
图10是示出根据本发明构思的示例实施例的控制半导体处理系统的方法的流程图。图11是示出根据本发明构思的示例实施例的控制半导体处理系统的方法的曲线图。
参照图10，根据本发明构思的示例实施例的控制半导体处理系统的方法包括：在更换静电卡盘之后开始半导体处理室的操作(S10)。静电卡盘是有寿命的消耗品。当确定静电卡盘的寿命终止时，可在停止半导体处理室的操作的同时更换静电卡盘，然后可再次开始半导体处理室。
接着，在半导体处理室操作的同时，检测对应于供应至半导体处理室的RF电力的电压(S20)。例如，可在通过其将RF电力供应至设置在静电卡盘内的内部电极的路径中测量对应于RF电力的电压，并且测量的电压可转换为数字信号，并且可被发送至连接至半导体处理室的控制装置。
控制装置基于数字信号监视电压是否已增大至参考范围(S30)。参考范围是由预定的最小电压和最大电压限定的范围。控制装置可基于数字信号确定电压是否增大至高于最小电压。在这种情况下，考虑到由于噪声等导致的电压增大，仅当电压增大至参考范围并且在预定时间不降至低于参考范围的最小电压时，控制装置可确定电压已增大至参考范围内。例如，如果电压保持在参考范围内持续预定时间，则可推断出静电卡盘需要更换。
如果作为操作S30的确定结果，确定电压未增大至参考范围内，则控制装置可继续检测电压，同时保持半导体处理室的操作。另一方面，如果作为操作S30的确定结果，确定电压已增大至参考范围，则控制装置可将互锁控制信号输出至半导体处理室(S40)。通过互锁控制信号，半导体处理室的操作可停止。
参照图11的曲线图，由于半导体处理室在更换静电卡盘之后继续操作，在通过其将RF电力供应至设置在静电卡盘内的内部电极的路径中测量的电压可逐渐增大。当在半导体处理室正在操作的同时静电卡盘损坏时，静电卡盘与晶圆之间的耦接状态可变差，或者陶瓷涂布层中的漏电流可增大。
控制装置可监视测量的电压是否增大至高于限定参考范围的最小电压VMIN。然而，根据示例实施例，考虑到电压可能由于噪声分量或其它原因而临时增大至高于最小电压VMIN，控制装置可在电压增大至高于最小电压VMIN并且预定时间过去之后将互锁控制信号输出至半导体处理室。例如，如果电压增大至高于最小电压VMIN但在预定时间过去之前降至低于最小电压，可不输出互锁控制信号。
图12是示出根据本发明构思的示例实施例的半导体处理系统的操作的示图。
参照图12，半导体处理系统500可包括静电卡盘510、第一电力供应器520、第二电力供应器530、电压测量装置540、控制装置550和数据服务器560。与图6所示的示例实施例相比，根据图12所示的实施例的半导体处理系统500还可包括数据服务器560，并且该构造的其余部分可类似于参照图6描述的示例实施例。静电卡盘510可包括板511、内部电极513和陶瓷涂布层515。
数据服务器560可从电压测量装置540中包括的信号处理器542接收原始数据，并且使用从信号处理器542连续接收的原始数据来提高半导体处理系统500的互锁一致性。数据服务器560可累积和分析在不同时间点从信号处理器542接收的原始数据，来调整由信号处理器542运用以将测量的电压转换为数字信号的几个操作参数中的至少一个，以提高互锁一致性。
例如，数据服务器560可优化信号处理器542中包括的单元块中的每一个的操作参数，以使得控制装置550可在准确的条件下在准确的时间生成互锁控制信号。例如，信号处理器542可包括滤波器、衰减器、放大器、模数转换器等。数据服务器560可通过利用从信号处理器542接收的原始数据调整滤波器的滤波带、放大器的增益、衰减器的衰减系数和模数转换器的满量程电压中的至少一个。
在示例实施例中，当控制装置550在由电压测量装置540测量的电压增大至第一电压时输出互锁控制信号时，半导体处理室的操作停止，但实际更换静电卡盘的时间可能还未到。在这种情况下，半导体处理室可再次操作，然后，当控制装置550输出互锁控制信号时，半导体处理室的操作可再次停止。
在本发明构思的示例实施例中，数据服务器560可针对静电卡盘的更换时间还未到的情况调整信号处理器542的操作参数中的至少一个。例如，在电压测量装置540测量的电压增大至第一电压的条件下，数据服务器560可调整放大器的增益、衰减器的衰减系数等。如上所述，数据服务器560可积累由信号处理器542提供的原始数据，以使得数据服务器560调整信号处理器542的操作参数中的至少一个，从而提高半导体处理系统500的互锁一致性，并且精确地确定静电卡盘的更换时间。
图13是示出根据本发明构思的示例实施例的半导体处理系统的操作的图。
参照图13，根据本发明构思的示例实施例的半导体处理系统600可包括RF拾取器605、信号处理器610、控制装置620和数据服务器630。RF拾取器605可包括能够在通过其向半导体处理室供应RF电力的路径中测量电压的电路，并且可被校准以具有1％或更小的不准确率。RF拾取器605可以测量对应于RF电力的电压并且将电压以模拟信号的形式输出至信号处理器610。
信号处理器610可包括匹配网络611、衰减器612、第一滤波器613、放大器614、模数转换器(ADC)615和第二滤波器616。然而，信号处理器610的构造不限于图13所示的，并且可省略其一些构造，或者还可包括额外构造。可替换地，信号处理器610中包括的组件611至616的布置顺序可改变。
匹配网络611接收的模拟信号的振幅可在衰减器612处减小。振幅减小的模拟信号可通过第一滤波器613被初始过滤。例如，模拟信号的噪声分量可通过第一滤波器613部分地去除。确定衰减器612将模拟信号的振幅减少的量的衰减系数和第一滤波器613的滤波带中的至少一个可通过数据服务器630调整。
第一滤波器613的输出被输入至放大器614。例如，放大器614可为可变增益放大器。放大器614可通过预定增益放大信号，并且放大器的增益可通过数据服务器630调整。通过放大器614放大的模拟信号可通过模数转换器615转换为数字信号。从模数转换器615输出的数字信号可被第二滤波器616(数字滤波器)过滤，并且可被提供至控制装置620。控制装置620可确定由RF拾取器605测量的电压是否增大得足以利用数字信号生成互锁控制信号。
同时，可将从模数转换器615输出的数据提供至数据服务器630，作为原始数据。数据服务器630可分析原始数据，以调整衰减器612、第一滤波器613、放大器614、模数转换器615和第二滤波器616中的至少一个的操作参数。因此，互锁一致性可随时间流逝和积累了原始数据而提高。
然而，根据示例实施例，控制装置620而非信号处理器610可将用于提高互锁一致性所需的数据提供至数据服务器630。数据服务器630可在控制装置620生成互锁控制信号等时接收数字信号，并且确定生成互锁控制信号的时间是否合适，以调整信号处理器610中包括的衰减器612、第一滤波器613、放大器614、模数转换器615和第二滤波器616中的至少一个的操作参数。
图14是示意性地示出根据本发明构思的示例实施例的半导体处理系统的图。
参照图14，根据本发明构思的示例实施例的半导体处理系统700可包括多个室701至706。所述多个室701至706可包括转移室701、装载锁定室702和半导体处理室703至706。半导体处理室703-706可从转移室701和装载锁定室702接收晶圆，以执行半导体工艺。例如，半导体处理室703至706中的至少一个可为等离子体处理室，其通过生成包括源气的自由基和离子的等离子体来执行蚀刻工艺或沉积工艺。
作为示例实施例，可将转移机器人设置在转移室701中，转移机器人可将晶圆转移至装载锁定室702。装载锁定室702还可包括转移机器人，并且装载锁定室702中的转移机器人可将转移室701中的晶圆转移至半导体处理室703至706，并且在半导体处理室703至706之间移动晶圆。
半导体处理室703至706可连接至电压测量装置711至741，电压测量装置711至741可连接至控制装置713至743。在图14所示的示例实施例中，电压测量装置711至741示为连接至控制装置713至743中的每一个，但是根据示例实施例，电压测量装置711至741中的两个或更多个可连接至一个控制装置。同时，电压测量装置711至741可连接至一个数据服务器750。
数据服务器750可从连接至半导体处理室703至706的电压测量装置711至741中的每一个接收原始数据，并且基于原始数据控制电压测量装置711至741中的每一个的操作参数。例如，如果在半导体处理室703至706中存在在相同条件下执行相同半导体工艺的室，则数据服务器750可共同地控制连接至执行相同工艺的室的电压测量装置的操作参数。另外，基于从执行相同工艺的室中的至少一个接收的原始数据，执行相同工艺的所有室的操作参数可共同控制，并且在该情况下，数据服务器750的数据吞吐量可减小。
如上所述，根据本发明构思的示例实施例，可实时地检测对应于通过静电卡盘内的电极输入的RF电力的电压，并且监视该电压的变化，从而确定该电压是否增大至预定参考范围内。
当电压增大至预定参考范围时，可确定静电卡盘劣化，并且用于停止半导体处理室的操作以更换静电卡盘的互锁控制信号可输出至半导体处理室。
因此，可最小化半导体处理室的操作停止，监视静电卡盘的状态，并且提高半导体工艺的产率。然而，本发明构思不限于这些效果，或者不限于先前描述的实施例。
尽管上面已经说明和描述了示例实施例，但对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不偏离所附权利要求定义的本发明构思的范围的情况下可进行修改和变化。

Claims (20)

1.一种半导体处理系统，包括：
半导体处理室，其包括设置在室外壳中的静电卡盘和用于将第一射频电力供应至设置在所述静电卡盘中的内部电极的第一电力供应器；
电压测量装置，其被配置为测量对应于所述第一射频电力的电压，以输出数字信号；以及
控制装置，其被配置为当基于所述数字信号确定所述测量的电压增大至预定参考范围内时将互锁控制信号输出至所述半导体处理室，
其中，所述静电卡盘被配置为使得晶圆能够安装于所述静电卡盘的表面上。
2.根据权利要求1所述的半导体处理系统，其中，所述电压测量装置包括射频电压测量电路和信号处理器，所述射频电压测量电路通过测量来自所述内部电极的电压生成模拟信号，所述信号处理器将所述模拟信号转换为所述数字信号。
3.根据权利要求1所述的半导体处理系统，其中，所述静电卡盘包括被配置为接触所述晶圆的表面的陶瓷涂布层。
4.根据权利要求1所述的半导体处理系统，其中，所述第一电力供应器包括第一电源和连接在所述第一电源与所述内部电极之间的第一偏置匹配电路。
5.根据权利要求4所述的半导体处理系统，其中，所述电压测量装置被配置为测量所述内部电极与所述第一偏置匹配电路之间的所述电压。
6.根据权利要求1所述的半导体处理系统，其中，所述控制装置在更换所述静电卡盘的第一时间点测量所述电压，并且当确定所述电压已增大至所述参考范围时确定所述静电卡盘的更换时间已到。
7.根据权利要求6所述的半导体处理系统，其中，所述控制装置被配置为当确定所述静电卡盘的更换时间已到时将所述互锁控制信号输出至所述半导体处理室。
8.根据权利要求7所述的半导体处理系统，其中，所述半导体处理室被配置为响应于所述互锁控制信号停止其操作。
9.根据权利要求1所述的半导体处理系统，还包括：
数据服务器，其用于从所述电压测量装置接收对应于所述数字信号的原始数据，并且存储所述原始数据。
10.根据权利要求9所述的半导体处理系统，其中，所述数据服务器被配置为利用在不同时间从所述电压测量装置接收的原始数据调整所述电压测量装置中的应用于将所述电压转换为所述数字信号的多个操作参数中的至少一个。
11.根据权利要求10所述的半导体处理系统，其中，所述多个操作参数包括放大器的增益、滤波器的滤波带、衰减器的衰减系数和模数转换器的满量程电压中的至少一个。
12.根据权利要求1所述的半导体处理系统，其中，在所述半导体处理室中执行半导体工艺的同时，在所述晶圆和所述静电卡盘上生成等离子体。
13.根据权利要求1所述的半导体处理系统，其中，所述静电卡盘包括被配置为与所述晶圆的表面直接接触的多个突起，
其中，在所述半导体处理室中执行半导体工艺的同时，通过所述多个突起和所述晶圆的下表面形成的空间被配置为由氦气填充。
14.根据权利要求13所述的半导体处理系统，其中，所述静电卡盘包括陶瓷涂布层，并且在所述陶瓷涂布层中包括所述多个突起。
15.一种半导体处理系统，包括：
多个半导体处理室，其各自包括室外壳和用于将射频电力供应至所述室外壳内的电极的射频电力供应器；
多个电压测量装置，其用于测量来自所述多个半导体处理室的对应于所述射频电力的电压，以输出数字信号；
多个控制装置，其用于基于所述数字信号将互锁控制信号输出至所述多个半导体处理室中的至少一个；以及
数据服务器，其用于基于从所述多个电压测量装置接收的原始数据调整在所述多个电压测量装置中的每一个中应用于将所述电压转换为所述数字信号的多个操作参数中的至少一个。
16.根据权利要求15所述的半导体处理系统，其中，所述多个半导体处理室连接至一个装载锁定室。
17.根据权利要求15所述的半导体处理系统，其中，所述多个半导体处理室的至少一部分是执行不同半导体工艺的室。
18.根据权利要求17所述的半导体处理系统，其中，所述数据服务器被配置为：通过利用从所述多个电压测量装置的与所述多个半导体处理室当中执行相同半导体工艺的半导体处理室的一部分连接的一部分接收的原始数据，共同调整所述多个电压测量装置的所述一部分的多个操作参数中的至少一个。
19.一种控制半导体处理系统的方法，所述方法包括步骤：
通过在更换静电卡盘之后操作半导体处理室来执行半导体工艺；
在执行所述半导体工艺的同时，检测对应于供应至所述半导体处理室的射频电力的电压；
将所述电压转换为数字信号；以及
当基于所述数字信号确定所述电压增大至预定参考范围内时，停止所述半导体处理室的操作。
20.根据权利要求19所述的控制半导体处理系统的方法，其中，当所述电压保持在所述预定参考范围内持续预定参考时间时，所述半导体处理室的所述操作停止。
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