CN115706041A - 一种基片位置检测装置及其系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基片位置检测装置及其系统和方法，该装置包含：载体盘，其通过传送机构放置在反应腔内的静电夹盘的上表面，所述载体盘在传送机构上的放置位置与基片在传送机构上的放置位置具有对应关系；设置在所述载体盘底面的多个电容组件，所述电容组件的电容值取决于所述电容组件和所述凹陷部之间的相对位置；运算单元，其通过多个所述电容组件的电容值计算所述载体盘与所述静电夹盘上表面的相对位置，以得出所述基片与静电夹盘上表面的相对位置。其优点是：该装置将载体盘、电容组件和运算单元等相结合，利用静电夹盘现有的凹陷部实现了基片和静电夹盘之间对中性的检测，无需额外对腔体内构件进行加工，减小了加工难度。

Description

一种基片位置检测装置及其系统和方法

技术领域

本发明涉及半导体设备领域，具体涉及一种基片位置检测装置及其系统和方法。

背景技术

在半导体器件的制造过程中，常采用等离子刻蚀、物理气相沉积、化学气相沉积等工艺方式对半导体工艺件或衬底进行微加工。微加工制造的步骤中可以包含等离子体辅助工艺，这种工艺一般在反应腔内进行。反应腔内的等离子体刻蚀是将基片加工成设计图案的关键工艺。在整个工艺过程中，基片和下电极组件之间的对中性对基片的刻蚀效果影响巨大。

现有的等离子体处理系统中，基片被传送到反应腔内的下电极组件上，下电极组件和上电极组件之间的等离子体环境对基片进行作用产生刻蚀图案。但是在日常运维工作中，需要借助传送机构多次进行基片的传进和传出，多次操作后很难保证传送机构传入反应腔内的基片和下电极组件之间的同心度，基片的放置位置可能会发生一些偏移，进而影响基片的刻蚀效果。

实际应用中，基片的偏移过程是渐进的，基片发生初始偏移时不容易被察觉，累计到一定程度才较容易发现。目前对基片和下电极组件之间同心度的检测通常是借助对基片刻蚀后的图案进行判别，但此时前序工艺已经被实施，若此时发现偏移较大容易造成刻蚀材料和时间的浪费，所制备器件的良率、产率以及质量和工艺稳定性也大受影响。另外，现有技术中还采用打开腔体的方式实现对基片和下电极组件之间同心度的检测，工作人员开腔验证基片和下电极组件之间的位置关系并多次传片以实现基片的对中，但是该方式花费时间较久且可能会影响等离子体处理系统的工作时长，同时也无法实现对基片和下电极组件之间同心度的精准调控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基片位置检测装置及其系统和方法，该装置将载体盘、电容组件和运算单元等相结合，利用静电夹盘现有的凹陷部实现了基片和静电夹盘之间对中性的检测，无需额外对腔体内构件进行加工，减小了加工难度。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种基片位置检测装置，用于等离子体处理的反应腔内基片的定位，所述基片可通过传送机构放置于静电夹盘上，所述静电夹盘的上表面具有若干固定位置的凹陷部，包含：

载体盘，其通过所述传送机构放置在所述反应腔内的静电夹盘的上表面，所述载体盘在传送机构上的放置位置与所述基片在传送机构上的放置位置具有对应关系；

设置在所述载体盘底面的多个电容组件，所述电容组件的电容值取决于所述电容组件和所述凹陷部之间的相对位置；

运算单元，其通过多个所述电容组件的电容值计算所述载体盘与所述静电夹盘上表面的相对位置，以得出所述基片与静电夹盘上表面的相对位置。

可选的，所述电容组件由一对电极组成，所述载体盘被放在静电夹盘的上表面时，至少两个电容组件位于所述凹陷部上方。

可选的，每个所述凹陷部上方排列多个电容组件，用于扩大该凹陷部可被电容组件探测到的范围。

可选的，每个所述凹陷部上方的电容组件的电极与相邻电容组件的电极平行排列。

可选的，每个所述凹陷部上方的电容组件的电极与相邻电容组件的电极垂直排列。

可选的，所述凹陷部为多个升降销孔，所述升降销孔沿着圆周均匀设置。

可选的，所述凹陷部为气槽，所述气槽分布在静电夹盘表面的不同位置，多个电容组件分别与气槽的不同位置相对设置。

可选的，所述气槽包括多个朝向中心的直线气槽，所述气槽上方的电容组件的每个电极沿着对应的直线气槽方向设置。

可选的，所述气槽包括圆弧气槽，所述气槽上方的电容组件的每个电极沿着圆弧气槽的切线方向设置。

可选的，两个电极的电极长度是两个电极之间的电极间距的0.5～5倍。

可选的，两个电极之间的电极间距与所述凹陷部的尺寸相同。

可选的，所述电极采用绝缘材料包裹。

可选的，所述电容组件为非直线型或直线型。

可选的，所述载体盘的底部开设有若干个凹槽结构，所述电容组件设置于所述凹槽结构内。

可选的，所述运算单元设置于反应腔内，所述计算单元包含处理器、存储器和无线通信器，所述处理器用于根据电容组件的电容值计算载体盘与静电夹盘上表面的相对位置，并得出所述基片与静电夹盘上表面的相对位置，所述存储器用于存储所述处理器计算的相对位置信息和电容组件的电容值，所述无线通信器用于将相对位置信息传输到反应腔外。

可选的，所述运算单元包含存储器、无线通信器和处理器，所述存储器和所述无线通信器设置于所述反应腔内，所述处理器设置于反应腔外，所述存储器用于存储电容组件的电容值并将其通过无线通信器传送给处理器，所述处理器根据电容组件的电容值计算载体盘与静电夹盘上表面的相对位置，并得出所述基片与静电夹盘上表面的相对位置。

进一步的，本发明还提供了一种等离子体处理系统，包含：

上述任一项所述的基片位置检测装置；

反应腔，其内底部设有静电夹盘；

放置腔，其用于放置基片或基片位置检测装置；

传输腔，其包含传送机构，所述传送机构在各腔传输基片或基片位置检测装置，所述传送机构将所述载体盘传送到反应腔的静电夹盘，运算单元通过多个电容组件的电容值计算所述载体盘与所述静电夹盘上表面的相对位置。

进一步的，本发明还提供利用上述任一项所述的基片位置检测装置进行对中调整定位的方法，其特征在于，包含：

获取载体盘与静电夹盘同轴心时各电容组件的标准电容值；

采用传送机构将基片位置检测装置传入所述反应腔中，所述载体盘的传送路径参数与基片的传送路径参数相同，电容组件与静电夹盘上表面固定位置的凹陷部相对应；

运算单元读取各个电容组件的电容值，并结合标准电容值计算载体盘与静电夹盘上表面的相对位置；

根据相对位置信息更改载体盘在静电夹盘上的摆放并再次测量，直到电容组件的电容值与标准电容值的差值在设定范围内。

可选的，所述更改载体盘的摆放具体为：更改载体盘在传送机构上的位置。

可选的，所述更改载体盘的摆放具体为：更改传送机构的运行轨迹。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明的一种基片位置检测装置及其系统和方法中，该基片位置检测装置通过载体盘、电容组件和运算单元等，借助于正常工艺传输过程，实现了对基片和静电夹盘对中性的检测和调准，无需额外打开反应腔人工检测及调整两者之间的对中性，避免了破坏反应腔的真空环境造成的效率降低。

进一步的，所述基片位置检测装置利用静电夹盘现有的凹陷部实现了基片和静电夹盘的对中性检测，载体盘随用随取，无需对反应腔内的各部件另外进行加工处理，也无需在反应腔内加装额外的部件，减少了加工难度，同时也节省了反应腔的内部空间。

附图说明

图1为本发明的一种等离子体处理系统；

图2为本发明的一种载体盘和静电夹盘局部示意图；

图3为本发明的一种等离子体处理反应腔；

图4为本发明的一种电容组件和静电夹盘相对关系示意图；

图5为本发明的一种带升降销孔的静电夹盘示意图；

图6为本发明的一种电容组件排列示意图；

图7为本发明的另一种电容组件排列示意图；

图8为本发明的一种第一电容和第二电容排列示意图；

图9为本发明的带气槽的静电夹盘示意图；

图10为本发明的一种电容组件排列示意图；

图11为本发明的另一种第一电容和第二电容排列示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”、“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。

需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明一实施例的目的。

实施例一

如图1所示，为本发明的一种等离子体处理系统，该系统由多种功能腔体组成，其具体包含基片位置检测装置、放置腔200、传输腔300和各种反应腔400，各个腔体在薄膜沉积过程中发挥着重要的作用。在本发明中，各类腔体的种类和数量根据实际工艺需求进行设置，在数量上不做任何限制。例如该系统可进一步包含基片W进出真空环境的Loadlock腔体(负载锁腔体)、起到冷却或缓存功能的Cooldown腔体(冷却腔)、Pre Clean腔体(沉淀前清洗腔)等。

所述放置腔200内包含多个支撑台以支撑放置基片W，进一步的，所述放置腔200内包含对准模块，所述对准模块将放置于各个支撑台上的基片W进行统一整齐对准。所述传输腔300设置于所述放置腔200和各个所述反应腔400之间，所述传输腔300内设置有传送机构，所述传送机构根据传送数据按预设路线将基片W在各个腔体之间进行传输。所述反应腔400内底部设有静电夹盘411，传入所述反应腔400的基片W放置于静电夹盘411上进行工艺制程。初始状态下，各个基片W放置于所述放置腔200内，需要对某些基片W进行工艺处理时，传输腔300的传送机构将待处理基片W从放置腔200取出，再将其传送到对应的反应腔400内进行工艺处理。

在本发明中，所述基片位置检测装置包含载体盘110、设置于载体盘110底面的多个电容组件120和运算单元。

具体地，所述载体盘110通过传送机构放置在反应腔400内的静电夹盘411的上表面，所述载体盘110在传送机构上的放置位置与基片W在传送机构上的放置位置具有对应关系，所以可以通过载体盘110的传输路径获得基片W的传输路径。优选地，传送机构采用传送待处理基片W的路径数据传送载体盘110，即载体盘110可模拟实际基片W的传送关系，传送机构传送的载体盘110与静电夹盘411轴心重合时，其传送的基片W与静电夹盘411轴心也重合。如图2所示，载体盘110传入反应腔400后，载体盘110底部的多个所述电容组件120与静电夹盘411上表面固定位置的凹陷部相对应。所述载体盘110相对所述静电夹盘411发生位移时即电容组件120相对于凹陷部发生位移时，所述电容组件120的电容值发生改变。载体盘110与静电夹盘411同轴心时电容组件120拥有标准电容值，所述传送机构将载体盘110传送到静电夹盘411时各电容组件120具有实时电容值。凹陷部在静电夹盘411上的位置已知且不变，电容组件120在载体盘110上的位置已知且不变，本发明通过凹陷部和电容组件120的媒介电容值判定载体盘110和静电夹盘411的相对位置。当电容组件120的实时电容值与标准电容值相同时，载体盘110和静电夹盘411同轴心；当两个电容值不同时，两者轴心不重合。

在本实施例中，所述运算单元通过各个电容组件120的实时电容值计算所述载体盘110与所述静电夹盘411上表面的相对位置，获取载体盘110和静电夹盘411的偏离关系，以调整后续传送机构传送的载体盘110或基片W的传送轨迹数据，优化载体盘110或基片W与静电夹盘411的对中性。

具体地，通过运算单元的计算数据可看出载体盘110与静电夹盘411是否发生偏移，若发生偏移，则说明此时传送机构的传送轨迹数据需要调整，根据两者的偏移量，确定对传送机构的传送轨迹数据的调整量，以实现后续传送的基片W与静电夹盘411具有较好的对中性。该装置采用载体盘110和电容组件120借助于正常工艺传输过程实现了对基片W和静电夹盘411对中性的检测和调准，相对于传统的打开腔室人为测量观察是否对准的方式来说，本发明无需额外打开反应腔400检测及调整两者之间的对中性，避免了破坏反应腔400的真空环境。进一步的，在等离子体处理系统和刻蚀工艺过程中，静电夹盘411的位置或状态始终保持稳定状态，该基片位置检测装置借助于静电夹盘411的凹陷部实现载体盘110和下电机组件之间的位置关系测定，有助于保证电容组件120测量的精准度，为后续调控提供可靠的数据支持。

可选的，所述电容组件120由一对电极组成，当所述载体盘110被放到静电夹盘411上表面时，载体盘110底面至少两个电容组件120位于所述凹陷部上方。所述电容组件120相对于凹陷部发生位移时，电容组件120的两个电极之间和凹陷部的重合范围不同，其电容值也随之发生改变。至少两个电容组件120可进一步确定载体盘110的大致变化方向。

需要说明的是，所述载体盘110的形状和大小不做限定，只要可实现载体盘110底面平整可与静电夹盘411的上表面贴合即可，优选地，所述载体盘110和待处理基片W的规格(主要是大小和形状)相同。进一步的，所述载体盘110的底部开设有若干个凹槽结构，所述电容组件120设置于所述凹槽结构内，以便更好地实现载体盘110和静电夹盘411上表面的贴合，提升电容组件120的检测精度。

在本实施例中，所述运算单元设置于反应腔内，所述计算单元包含处理器、存储器和无线通信器，所述处理器用于根据电容组件120的电容值计算载体盘110与静电夹盘411上表面的相对位置，进而得出基片W和静电夹盘411上表面的位置，所述存储器用于存储所述处理器计算的相对位置信息和电容组件120的电容值，所述无线通信器用于将相对位置信息传输到反应腔外以便后续调整。但运算单元的设置位置不仅限于上述，例如在另一实施例中，所述运算单元包含存储器、无线通信器和处理器，所述存储器和所述无线通信器设置于所述反应腔内，所述处理器设置于反应腔外，所述存储器用于存储电容组件120的电容值并将其通过无线通信器传送给处理器，所述处理器根据电容组件120的电容值计算载体盘110与静电夹盘411上表面的相对位置，进而得出基片W和静电夹盘411上表面的位置。在另一实施例中，载体盘110上的存储单元转移到反应腔400外以后再将电容值读取给运算单元。

初始状态下，各个基片W和载体盘110放置于所述放置腔200的支撑台上，所述对准模块将各支撑台上的基片W和载体盘110进行对准。当传输腔300的传送机构进行多次基片W的传入传出后，可采用相同路径参数传输载体盘110，以对当前基片W和静电夹盘411之间实际的对中性进行检测和调准。

如图3所示，为本实施例的一种等离子体处理反应腔400，该反应腔400包含：一反应腔400，其由金属材料制成的反应腔腔体401和腔体端盖402包围而成，所述反应腔400腔体上设置一基片传输口403，该基片传输口403用于实现基片W在反应腔400内外之间传输。所述反应腔400内包含一下电极组件410，其设置于所述反应腔400内底部，所述下电极组件410设置有静电夹盘411，所述静电夹盘411由陶瓷材料所制备，传入所述反应腔400内的待处理基片W放置在所述静电夹盘411的上表面。所述反应腔400内还包含与所述下电极组件410相对设置的上电极组件420，所述上电极组件420位于所述反应腔400顶部，至少一射频电源430通过匹配网络施加到所述下电极组件410，以将工艺气体解离为等离子体，使所述上电极组件420和所述下电极组件410之间产生等离子体，所述等离子体用于对基片W进行刻蚀。具体地，所述等离子体中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子，上述活性粒子可以和待处理基片W的表面发生多种物理和/或化学反应，使得待处理基片W的形貌发生改变，从而完成对待处理基片W的处理。

进一步的，所述静电夹盘411上开设有若干个升降销孔412，在实际使用过程中，若干个升降顶针组件分别经所述升降销孔412与基片W接触，以实现基片W的升降。在本实施例中，各个所述升降销孔412为所述凹陷部，所述电容组件120的数量和所述升降销孔412的数量相同，在其他实施例中，与每个升降销孔412对应的电容组件120也可以是多个。载体盘110传入反应腔400内并放置到静电夹盘411时，所述载体盘110底面的各个电容组件120与所述升降销孔412一一对应，所述电容组件120和所述升降销孔412至少部分重合(请见图4)。所述升降销孔412为空气介质填充，所述静电夹盘411由陶瓷材料制备，所述电容组件120与所述升降销孔412重合范围的大小直接影响了电容组件120的电极间介质组成的改变，进而影响电容组件120的介电常数，根据电容组件120电容值的改变量判定载体盘110是否发生了偏移，也就体现了在传送基片W时是否发生了偏移，以便确定是否需要调整传送机构的传送参数。

由上述可知，所述基片位置检测装置利用静电夹盘411现有的结构实现了基片W和静电夹盘411的对中性检测，载体盘110随用随取，无需对反应腔400内的各部件另外进行加工处理，也无需在反应腔400内加装额外的部件，减少了加工难度，同时也节省了反应腔400的内部空间。

在本实施例中，所述电容组件120为由两个电极组成的第一电容121，所述第一电容121的两个电极之间与所述升降销孔412至少部分重合。第一电容121的两个电极之间和升降销孔412的重合范围不同，其电容值也随之发生改变。优选地，所述第一电容121的两个电极之间的极板间距与所述升降销孔412的直径相同，载体盘110稍微偏移也会被检测到，以实现对载体盘110更精准的位置检测。优选地，所述静电夹盘411上的升降销孔412沿周向均匀对称设置，与其对应的各个电容组件120沿周向均匀对称设置。

可选的，所述第一电容121的两电极的电极长度是两电极的电极间距的0.5～5倍，根据加工难度及实际测试需求进行设置。

电极长度和电极间距之间的关系影响对准时标准电容值的大小，因为C＝εS/d，与凹陷部的相对位置会影响ε，电极间距对应d，载体盘110和静电夹盘411对准时，ε也是固定值，所以对准时C是固定的。在本实施例中，两个电极之间的电极间距与所述凹陷部的尺寸相同。两者尺寸相同时，对相对位置的变化响应更敏感，因为对准时，间距直接正对空的位置，ε只取决于凹陷部形成的空隙，稍微不准，ε变成空隙和静电夹盘411的介质组成的混合值，且随着各部分比例不同，ε值也不同。

可选的，所述第一电容121的两个电极为直线型或具有一定弧度即非直线型，根据实际使用场景对第一电容121进行设置。考虑加工难度，第一电容121可采用成对的直的圆柱或方板平行排列组成。在本实施例中，所述第一电容121的两个电极为相互平行的直线型电极。

如图5和图6所示，在本实施例中，所述静电夹盘411上开设有三个升降销孔412，各个升降销孔412沿圆周均匀设置，所述载体盘110底面的三个电容组件120与所述升降销孔412相对设置。在本实施例中，各个电容组件120均匀设置可以降低运算单元的运算难度。对称设置的升降销孔412，在载体盘110和静电夹盘411对准状态下单个电容组件120的标准电容值是固定的，当两者不对准时，可以通过判断每个电容组件120的实时电容值与标准电容值的差异的大小来定位哪一个电容组件120偏移的量大，之后再有针对性的调整载体盘110。

在其他实施例中，升降销孔412的个数还可以为其他个数。优选地，各个电容组件120的排布方向相同。如图6和图7所示，电容组件120的电极沿着静电夹盘411的径向或沿着静电夹盘411的周向，以便实现对载体盘110偏移量的检测。

在另一实施例中，所述电容组件120包含多个电容，即每个凹陷部上方排列多个电容，用于扩大该凹陷部可被电容组件120探测到的范围。例如所述电容组件120包含并行排列的一个第一电容121和一个第二电容122，第一电容121和第二电容122的各类参数相同，所述第一电容121和第二电容122相互平行或相互垂直排列。所述电容组件120采用两个电容对同一部位进行检测，增加了检测精准度。

示例地，如图8所示，外侧的第一电容121和内侧的第二电容122组成一个电容组件120，两个电容均垂直于静电夹盘411的直径排列，三个电容组件120沿周向均匀排列。第一电容121和第二电容122分别与升降销孔412至少部分重合，根据第一电容121和第二电容122的电容值的改变，更直观地判断载体盘110的偏移方向。以图8中最右侧的第一电容121和第二电容122为例，当外侧的第一电容121与升降销孔412重合范围增加时，说明载体盘110向圆心方向偏移，根据第一电容121和第二电容122的电容值改变量，计算载体盘110和静电夹盘411的相对偏移量，以便后续调控。

鉴于等离子体处理反应腔400的特殊环境，载体盘110传入反应腔400时所述反应腔400内可能会有残余的工艺气体或反应废气，这些气体可能具有一定的腐蚀性。为了使载体盘110底部的电容组件120免受腐蚀，本发明的电容组件120的各个电极采用制作成本较低的铜材料制备，各个电极外侧采用绝缘材料包裹，避免电容组件120的电极受到侵蚀，保证了电容组件120的电容值的正常测试；另一方面，也避免了铜电极在腔内腐蚀对反应腔400造成金属污染和颗粒污染，有利于保证反应腔400内的整洁环境。在本实施例中，所述绝缘材料为聚酰亚胺，但绝限材料不仅限于此，其还可以为其他可以实现保护电极的材料。

进一步的，本发明还提供了一种采用所述基片位置检测装置进行对中调整定位的方法，该方法包含：

获取载体盘110与静电夹盘411同轴心时各电容组件120的标准电容值；

采用传送机构将载体盘110传入所述反应腔400中，所述载体盘110的传送路径参数与基片W的传送路径参数相同，电容组件120与静电夹盘411上表面的凹陷部相对应；

运算单元读取各个电容组件120的电容值，并结合标准电容值计算载体盘110与静电夹盘411上表面的相对位置；

根据相对位置信息更改载体盘110在静电夹盘411上的摆放并再次测量，直到电容组件120的电容值与标准电容值的差值在设定范围内。

进一步的，所述更改载体盘110的摆放具体为：更改载体盘110在传送机构上的位置或更改传送机构的运行轨迹，采用上述方法均可以实现载体盘110在静电夹盘411上的位置改变。

在本实施例中，当各个第一电容121的电容值相等时，所述载体盘110与所述静电夹盘411同轴心。在本实施例中，各个电容组件120和升降销孔412均为沿周向均匀排布，各个第一电容121的电容值相等，说明各个第一电容121与各个升降销孔412的重合范围相同，第一电容121的两电极之间的介质组成相同，其介电常数相同，因此，载体盘110与静电夹盘411同轴心。

在本实施例中，当各个第二电容122的电容值相等时，所述载体盘110与所述静电夹盘411同轴心。

需要说明的是，所述第一电容121和第二电容122的排列方式不仅限于上述文字所述，其还可以根据实际需要，设置不同规格的电容以便更好地获取载体盘110和静电夹盘411的相对位移数据。

实施例二

基于实施例一的等离子体处理系统的结构特性，本实施例对所述反应腔400和基片位置检测装置的结构做出了一些改变，主要针对所述反应腔400的静电夹盘411部分和基片位置检测装置的载体盘110做了改变。

为适应工艺进程中的各种需求，所述静电夹盘411内开设有气槽413，所述气槽413分布在静电夹盘411表面的不同位置，气体输送装置通过所述气槽413输送气体。示例地，所述气体输送装置通过气槽413向基片W背面输送氦气，用于降低基片W的温度，以保证刻蚀效果。但气体输送装置输送的气体不仅限于氦气，根据工艺设计和需求，其还可以为其他气体。

在本实施例中，静电夹盘411上的气槽413为凹陷部，载体盘110的底部设置有多个与所述气槽413的不同位置相对应的电容组件120。与实施例一的原理相同，当载体盘110相对于静电夹盘411发生位移即电容组件120相对于气槽413发生位移，电容组件120的电容值会发生改变，以此来验证工艺中的基片W和静电夹盘411之间的对中性。具体地，可通过不同电容组件120之间的偏差值来判断载体盘110的大致偏离方向，根据实时电容值和标准电容值的差异计算载体盘110和静电夹盘411的相对位置。

可选的，所述气槽413包含多个朝向中心的直线气槽，每个对应电容组件120的一对电极与对应的直线气槽平行。所述直线气槽可包括内外两层，每一个或两个电容组件120对应一条直线气槽，以提高测量的偏移范围。

可选的，所述气槽为圆周气槽，多个电容组件120的一对电极与圆周气槽圆周不同部分的切线平行。每段圆周气槽可对应一个电容组件120，也可以对应两个电容组件120，以提高测量精度。

优选地，所述气槽包含多个朝向中心的直线气槽和圆周气槽，各个电容组件120的一对电极与对应的直线气槽平行或与圆周气槽圆周不同部分的切线平行，通过直线气槽判断载体盘110的周向偏移，通过圆周气槽判断载体盘110的径向偏移。

如图9所示，所述气槽413包含：若干条朝向中心的外侧直线气槽414、圆形气槽415和若干条朝向中心的内侧直线气槽416，所述圆形气槽415设置于所述外侧直线气槽414和所述内侧直线气槽416之间，所述载体盘110底面的多个电容组件120与所述外侧直线气槽414和/或圆形气槽415和/或内侧直线气槽416相对设置。

在本实施例中，所述气槽413包含十二条朝向中心的外侧直线气槽414、圆形气槽415和三条朝向中心的内侧直线气槽416，各个外侧直线气槽414和内侧直线气槽416沿周向均匀对称设置，所述内侧直线气槽416和所述外侧直线气槽414不在同一条直线上。

如图10所示，所述载体盘110底部设置有六个电容组件120，各个电容组件120沿周向均匀设置，所述电容组件120位于所述外侧直线气槽414的底端，所述电容组件120部分与外侧直线气槽414重合。以最右侧的电容组件120为例，其由一对电极组成，当载体盘110向圆心方向发生偏移，两个电极之间静电夹盘411占比增多，其介电常数也会随之发生变化。借助于各个电容组件120的电容值改变量可判定载体盘110的偏移方向和偏移量，以便后续调控。同理，可在载体盘110底面设置三个电容组件120与所述圆形气槽415相对设置；和/或，在载体盘110底面设置三个电容组件120与所述内侧直线气槽416相对设置。

如图11所示，在另一实施例中，所述载体盘110底部设置有三个均匀排列的电容组件120，该电容组件120设置于圆形气槽415和内侧直线气槽416交接处，该电容组件120包含相互垂直的一个第一电容121和一个第二电容122，所述第一电容121和第二电容122规格相同。所述第一电容121与所述内侧直线气槽416平行对应设置，所述第二电容122与所述圆形气槽415相切。当载体盘110向圆心方向偏移时，第二电容122与圆形气槽415的重合范围发生改变，第二电容122可能会部分与内侧直线气槽416重合，其电容值会发生明显改变。同理，第一电容121的电容值也会发生改变。根据第一电容121和第二电容122，以判定和调准载体盘110和静电夹盘411的对中性。

另外本实施例的其他结构及各组件作用方式，如电容组件120的组成和规格等，都与实施例一中的组件相同，在此不再加以赘述。

实施例三

基于实施例一和实施例二的等离子体处理系统的结构特性，本实施例对所述反应腔400和基片位置检测装置的结构做出了一些改变，主要针对所述反应腔400的静电夹盘411部分和基片位置检测装置的载体盘110做了改变。

在本实施例中，静电夹盘411上开设有若干个升降销孔412和气槽413，所述载体盘110底面的多个电容组件120分别与所述升降销孔412和气槽413相对设置，所述电容组件120的组成和排布可根据实际需要进行设置。通过借助于升降销孔412和气槽413对载体盘110的位置信息进行多向验证，以便更精确地实现对载体盘110的位置判定和调准。

另外，本实施例的其他结构及各组件作用方式，如电容组件120的组成和规格等，都与实施例一和实施例二中的组件相同，在此不再加以赘述。

综上所述，本发明提供了一种基片位置检测装置及其系统和方法，该基片位置检测装置将载体盘110、电容组件120和运算单元相结合，借助于正常工艺传输过程实现了对基片W和静电夹盘411对中性的检测和调准，无需额外打开反应腔400检测及调整两者之间的对中性，避免了破坏反应腔400的真空环境。

进一步的，在等离子体处理系统和刻蚀工艺过程中，静电夹盘411的位置或状态始终保持稳定状态，该基片位置检测装置借助于静电夹盘411的凹陷部实现载体盘110和下电机组件之间的位置关系测定，有助于保证电容组件120测量的精准度，为后续调控提供可靠的数据支持。

进一步的，所述基片位置检测装置利用静电夹盘411现有的凹陷部实现了基片W和静电夹盘411的对中性检测，载体盘110随用随取，无需对反应腔400内的各部件另外进行加工处理，也无需在反应腔400内加装额外的部件，减少了加工难度，同时也节省了反应腔400的内部空间。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (20)

1.一种基片位置检测装置，用于等离子体处理的反应腔内基片的定位，所述基片可通过传送机构放置于静电夹盘上，所述静电夹盘的上表面具有若干固定位置的凹陷部，其特征在于，包含：

载体盘，其通过所述传送机构放置在所述反应腔内的静电夹盘的上表面，所述载体盘在传送机构上的放置位置与所述基片在传送机构上的放置位置具有对应关系；

设置在所述载体盘底面的多个电容组件，所述电容组件的电容值取决于所述电容组件和所述凹陷部之间的相对位置；

运算单元，其通过多个所述电容组件的电容值计算所述载体盘与所述静电夹盘上表面的相对位置，以得出所述基片与静电夹盘上表面的相对位置。

2.如权利要求1所述的基片位置检测装置，其特征在于，

所述电容组件由一对电极组成，所述载体盘被放在静电夹盘的上表面时，至少两个电容组件位于所述凹陷部上方。

3.如权利要求2所述的基片位置检测装置，其特征在于，

每个所述凹陷部上方排列多个电容组件，用于扩大该凹陷部可被电容组件探测到的范围。

4.如权利要求3所述的基片位置检测装置，其特征在于，

每个所述凹陷部上方的电容组件的电极与相邻电容组件的电极平行排列。

5.如权利要求3所述的基片位置检测装置，其特征在于，

每个所述凹陷部上方的电容组件的电极与相邻电容组件的电极垂直排列。

6.如权利要求2所述的基片位置检测装置，其特征在于，

所述凹陷部为多个升降销孔，所述升降销孔沿着圆周均匀设置。

7.如权利要求2所述的基片位置检测装置，其特征在于，

所述凹陷部为气槽，所述气槽分布在静电夹盘表面的不同位置，多个电容组件分别与气槽的不同位置相对设置。

8.如权利要求7所述的基片位置检测装置，其特征在于，

所述气槽包括多个朝向中心的直线气槽，所述气槽上方的电容组件的每个电极沿着对应的直线气槽方向设置。

9.如权利要求7所述的基片位置检测装置，其特征在于，

所述气槽包括圆弧气槽，所述气槽上方的电容组件的每个电极沿着圆弧气槽的切线方向设置。

10.如权利要求2所述的基片位置检测装置，其特征在于，

两个电极的电极长度是两个电极之间的电极间距的0.5～5倍。

11.如权利要求2所述的基片位置检测装置，其特征在于，

两个电极之间的电极间距与所述凹陷部的尺寸相同。

12.如权利要求2所述的基片位置检测装置，其特征在于，

所述电极采用绝缘材料包裹。

13.如权利要求1或2所述的基片位置检测装置，其特征在于，

所述电容组件为非直线型或直线型。

14.如权利要求1或2所述的基片位置检测装置，其特征在于，

所述载体盘的底部开设有若干个凹槽结构，所述电容组件设置于所述凹槽结构内。

15.如权利要求1所述的基片位置检测装置，其特征在于，

所述运算单元设置于反应腔内，所述计算单元包含处理器、存储器和无线通信器，所述处理器用于根据电容组件的电容值计算载体盘与静电夹盘上表面的相对位置，并得出所述基片与静电夹盘上表面的相对位置，所述存储器用于存储所述处理器计算的相对位置信息和电容组件的电容值，所述无线通信器用于将相对位置信息传输到反应腔外。

16.如权利要求1所述的基片位置检测装置，其特征在于，

所述运算单元包含存储器、无线通信器和处理器，所述存储器和所述无线通信器设置于所述反应腔内，所述处理器设置于反应腔外，所述存储器用于存储电容组件的电容值并将其通过无线通信器传送给处理器，所述处理器根据电容组件的电容值计算载体盘与静电夹盘上表面的相对位置，并得出所述基片与静电夹盘上表面的相对位置。

17.一种等离子体处理系统，其特征在于，包含：

如权利要求1～16任一项所述的基片位置检测装置；

反应腔，其内底部设有静电夹盘；

放置腔，其用于放置基片或基片位置检测装置；

传输腔，其包含传送机构，所述传送机构在各腔传输基片或基片位置检测装置，所述传送机构将所述载体盘传送到反应腔的静电夹盘，运算单元通过多个电容组件的电容值计算所述载体盘与所述静电夹盘上表面的相对位置。

18.一种采用如权利要求1～16任一项所述的基片位置检测装置进行对中调整定位的方法，其特征在于，包含：

获取载体盘与静电夹盘同轴心时各电容组件的标准电容值；

采用传送机构将基片位置检测装置传入所述反应腔中，所述载体盘的传送路径参数与基片的传送路径参数相同，电容组件与静电夹盘上表面固定位置的凹陷部相对应；

运算单元读取各个电容组件的电容值，并结合标准电容值计算载体盘与静电夹盘上表面的相对位置；

根据相对位置信息更改载体盘在静电夹盘上的摆放并再次测量，直到电容组件的电容值与标准电容值的差值在设定范围内。

19.如权利要求18所述的采用基片位置检测装置进行对中调整定位的方法，其特征在于，

所述更改载体盘的摆放具体为：更改载体盘在传送机构上的位置。

20.如权利要求18所述的采用基片位置检测装置进行对中调整定位的方法，其特征在于，

所述更改载体盘的摆放具体为：更改传送机构的运行轨迹。

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