TW202308017A - 基片位置檢測裝置及其等離子體處理系統和進行對中調整定位的方法 - Google Patents

Abstract

本發明公開了一種基片位置檢測裝置及其等離子體處理系統和進行對中調整定位的方法，該裝置包含：載體盤，其通過傳送機構放置在反應腔內的靜電夾盤的上表面，所述載體盤在傳送機構上的放置位置與基片在傳送機構上的放置位置具有對應關係；設置在所述載體盤底面的多個電容元件，所述電容元件的電容值取決於所述電容元件和所述凹陷部之間的相對位置；運算單元，其通過多個所述電容元件的電容值計算所述載體盤與所述靜電夾盤上表面的相對位置，以得出所述基片與靜電夾盤上表面的相對位置。其優點是：該裝置將載體盤、電容元件和運算單元等相結合，利用靜電夾盤現有的凹陷部實現了基片和靜電夾盤之間對中性的檢測，無需額外對腔體內構件進行加工，減小了加工難度。

Description

基片位置檢測裝置及其等離子體處理系統和進行對中調整定位的方法

本發明涉及半導體設備領域，具體涉及一種基片位置檢測裝置及其等離子體處理系統和進行對中調整定位的方法。

在半導體元件的製造過程中，常採用等離子蝕刻、物理氣相沉積、化學氣相沉積等製程方式對半導體製程件或基材進行微加工。微加工製造的步驟中可以包含等離子體輔助製程，這種製程一般在反應腔內進行。反應腔內的等離子體蝕刻是將基片加工成設計圖案的關鍵製程。在整個製程過程中，基片和下電極元件之間的對中性對基片的蝕刻效果影響巨大。

現有的等離子體處理系統中，基片被傳送到反應腔內的下電極元件上，下電極元件和上電極元件之間的等離子體環境對基片進行作用產生蝕刻圖案。但是在日常運維工作中，需要借助傳送機構多次進行基片的傳進和傳出，多次操作後很難保證傳送機構傳入反應腔內的基片和下電極元件之間的同心度，基片的放置位置可能會發生一些偏移，進而影響基片的蝕刻效果。

實際應用中，基片的偏移過程是漸進的，基片發生初始偏移時不容易被察覺，累計到一定程度才較容易發現。目前對基片和下電極元件之間同心度的檢測通常是借助對基片蝕刻後的圖案進行判別，但此時前序製程已經被實施，若此時發現偏移較大容易造成蝕刻材料和時間的浪費，所製備元件的良率、產率以及品質和製程穩定性也大受影響。另外，現有技術中還採用打開腔體的方式實現對基片和下電極元件之間同心度的檢測，工作人員開腔驗證基片和下電極元件之間的位置關係並多次傳片以實現基片的對中，但是該方式花費時間較久且可能會影響等離子體處理系統的工作時長，同時也無法實現對基片和下電極元件之間同心度的精準調控。

本發明的目的在於提供一種基片位置檢測裝置及其等離子體處理系統和進行對中調整定位的方法，該裝置將載體盤、電容元件和運算單元等相結合，利用靜電夾盤現有的凹陷部實現了基片和靜電夾盤之間對中性的檢測，無需額外對腔體內構件進行加工，減小了加工難度。

為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種基片位置檢測裝置，用於等離子體處理的反應腔內基片的定位，所述基片可通過傳送機構放置於靜電夾盤上，所述靜電夾盤的上表面具有多個固定位置的凹陷部，包含： 載體盤，其通過所述傳送機構放置在所述反應腔內的靜電夾盤的上表面，所述載體盤在傳送機構上的放置位置與所述基片在傳送機構上的放置位置具有對應關係； 設置在所述載體盤底面的多個電容元件，所述電容元件的電容值取決於所述電容元件和所述凹陷部之間的相對位置；以及 運算單元，其通過多個所述電容元件的電容值計算所述載體盤與所述靜電夾盤上表面的相對位置，以得出所述基片與靜電夾盤上表面的相對位置。

可選的，所述電容元件由一對電極組成，所述載體盤被放在靜電夾盤的上表面時，至少兩個電容元件位於所述凹陷部上方。

可選的，每個所述凹陷部上方排列多個電容元件，用於擴大該凹陷部可被電容元件探測到的範圍。

可選的，每個所述凹陷部上方的電容元件的電極與相鄰電容元件的電極平行排列。

可選的，每個所述凹陷部上方的電容元件的電極與相鄰電容元件的電極垂直排列。

可選的，所述凹陷部為多個升降銷孔，所述升降銷孔沿著圓周均勻設置。

可選的，所述凹陷部為氣槽，所述氣槽分佈在靜電夾盤表面的不同位置，多個電容元件分別與氣槽的不同位置相對設置。

可選的，所述氣槽包括多個朝向中心的直線氣槽，所述氣槽上方的電容元件的每個電極沿著對應的直線氣槽方向設置。

可選的，所述氣槽包括圓弧氣槽，所述氣槽上方的電容元件的每個電極沿著圓弧氣槽的切線方向設置。

可選的，兩個電極的電極長度是兩個電極之間的電極間距的0.5～5倍。

可選的，兩個電極之間的電極間距與所述凹陷部的尺寸相同。

可選的，所述電極採用絕緣材料包裹。

可選的，所述電容元件為非直線型或直線型。

可選的，所述載體盤的底部開設有多個凹槽結構，所述電容元件設置於所述凹槽結構內。

可選的，所述運算單元設置於反應腔內，所述計算單元包含處理器、記憶體和無線通訊器，所述處理器用於根據電容元件的電容值計算載體盤與靜電夾盤上表面的相對位置，並得出所述基片與靜電夾盤上表面的相對位置，所述記憶體用於儲存所述處理器計算的相對位置資訊和電容元件的電容值，所述無線通訊器用於將相對位置資訊傳輸到反應腔外。

可選的，所述運算單元包含記憶體、無線通訊器和處理器，所述記憶體和所述無線通訊器設置於所述反應腔內，所述處理器設置於反應腔外，所述記憶體用於儲存電容元件的電容值並將其通過無線通訊器傳送給處理器，所述處理器根據電容元件的電容值計算載體盤與靜電夾盤上表面的相對位置，並得出所述基片與靜電夾盤上表面的相對位置。

進一步的，本發明還提供了一種等離子體處理系統，包含： 上述任一項所述的基片位置檢測裝置； 反應腔，其內底部設有靜電夾盤； 放置腔，其用於放置基片或基片位置檢測裝置； 傳輸腔，其包含傳送機構，所述傳送機構在各腔傳輸基片或基片位置檢測裝置，所述傳送機構將所述載體盤傳送到反應腔的靜電夾盤，運算單元通過多個電容元件的電容值計算所述載體盤與所述靜電夾盤上表面的相對位置。

進一步的，本發明還提供利用上述任一項所述的基片位置檢測裝置進行對中調整定位的方法，其中，包含下列步驟： 獲取載體盤與靜電夾盤同軸心時各電容元件的標準電容值； 採用傳送機構將基片位置檢測裝置傳入所述反應腔中，所述載體盤的傳送路徑參數與基片的傳送路徑參數相同，電容元件與靜電夾盤上表面固定位置的凹陷部相對應； 運算單元讀取各個電容元件的電容值，並結合標準電容值計算載體盤與靜電夾盤上表面的相對位置；以及 根據相對位置資訊更改載體盤在靜電夾盤上的擺放並再次測量，直到電容元件的電容值與標準電容值的差值在設定範圍內。

可選的，所述更改載體盤的擺放具體為：更改載體盤在傳送機構上的位置。

可選的，所述更改載體盤的擺放具體為：更改傳送機構的運行軌跡。

本發明與習知技術相比具有以下優點：

本發明的一種基片位置檢測裝置及其等離子體處理系統和進行對中調整定位的方法中，該基片位置檢測裝置通過載體盤、電容元件和運算單元等，借助於正常製程傳輸過程，實現了對基片和靜電夾盤對中性的檢測和調準，無需額外打開反應腔人工檢測及調整兩者之間的對中性，避免了破壞反應腔的真空環境造成的效率降低。

進一步的，所述基片位置檢測裝置利用靜電夾盤現有的凹陷部實現了基片和靜電夾盤的對中性檢測，載體盤隨用隨取，無需對反應腔內的各部件另外進行加工處理，也無需在反應腔內加裝額外的部件，減少了加工難度，同時也節省了反應腔的內部空間。

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本發明所屬技術領域中具有通常知識者在沒有做出進步性的改變前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

需要說明的是，在本文中，術語“包括”、“包含”、“具有”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者終端設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者終端設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括……”或“包含……”限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者終端設備中還存在另外的要素。

需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明一實施例的目的。

實施例一

如圖1所示，為本發明的一種等離子體處理系統，該系統由多種功能腔體組成，其具體包含基片位置檢測裝置、放置腔200、傳輸腔300和各種反應腔400，各個腔體在薄膜沉積過程中發揮著重要的作用。在本發明中，各類腔體的種類和數量根據實際製程需求進行設置，在數量上不做任何限制。例如該系統可進一步包含基片W進出真空環境的Loadlock腔體（負載鎖腔體）、起到冷卻或緩存功能的Cooldown腔體（冷卻腔）、Pre Clean腔體（沉澱前清洗腔）等。

所述放置腔200內包含多個支撐台以支撐放置基片W，進一步的，所述放置腔200內包含對準模組，所述對準模組將放置於各個支撐臺上的基片W進行統一整齊對準。所述傳輸腔300設置於所述放置腔200和各個所述反應腔400之間，所述傳輸腔300內設置有傳送機構，所述傳送機構根據傳送資料按預設路線將基片W在各個腔體之間進行傳輸。所述反應腔400內底部設有靜電夾盤411，傳入所述反應腔400的基片W放置於靜電夾盤411上進行製程。初始狀態下，各個基片W放置於所述放置腔200內，需要對某些基片W進行製程處理時，傳輸腔300的傳送機構將待處理的基片W從放置腔200取出，再將其傳送到對應的反應腔400內進行製程處理。

在本發明中，所述基片位置檢測裝置包含載體盤110、設置於載體盤110底面的多個電容元件120和運算單元。

具體地，所述載體盤110通過傳送機構放置在反應腔400內的靜電夾盤411的上表面，所述載體盤110在傳送機構上的放置位置與基片W在傳送機構上的放置位置具有對應關係，所以可以通過載體盤110的傳輸路徑獲得基片W的傳輸路徑。較佳地，傳送機構採用傳送待處理基片W的路徑資料傳送載體盤110，即載體盤110可模擬實際基片W的傳送關係，傳送機構傳送的載體盤110與靜電夾盤411軸心重合時，其傳送的基片W與靜電夾盤411軸心也重合。如圖2所示，載體盤110傳入反應腔400後，載體盤110底部的多個所述電容元件120與靜電夾盤411上表面固定位置的凹陷部相對應。所述載體盤110相對所述靜電夾盤411發生位移時即電容元件120相對於凹陷部發生位移時，所述電容元件120的電容值發生改變。載體盤110與靜電夾盤411同軸心時電容元件120擁有標準電容值，所述傳送機構將載體盤110傳送到靜電夾盤411時各電容元件120具有即時電容值。凹陷部在靜電夾盤411上的位置已知且不變，電容元件120在載體盤110上的位置已知且不變，本發明通過凹陷部和電容元件120的媒介電容值判定載體盤110和靜電夾盤411的相對位置。當電容元件120的即時電容值與標準電容值相同時，載體盤110和靜電夾盤411同軸心；當兩個電容值不同時，兩者軸心不重合。

在本實施例中，所述運算單元通過各個電容元件120的即時電容值計算所述載體盤110與所述靜電夾盤411上表面的相對位置，獲取載體盤110和靜電夾盤411的偏離關係，以調整後續傳送機構傳送的載體盤110或基片W的傳送軌跡資料，優化載體盤110或基片W與靜電夾盤411的對中性。

具體地，通過運算單元的計算資料可看出載體盤110與靜電夾盤411是否發生偏移，若發生偏移，則說明此時傳送機構的傳送軌跡資料需要調整，根據兩者的偏移量，確定對傳送機構的傳送軌跡資料的調整量，以實現後續傳送的基片W與靜電夾盤411具有較好的對中性。該裝置採用載體盤110和電容元件120借助於正常製程傳輸過程實現了對基片W和靜電夾盤411對中性的檢測和調準，相對於傳統的打開腔室人為測量觀察是否對準的方式來說，本發明無需額外打開反應腔400檢測及調整兩者之間的對中性，避免了破壞反應腔400的真空環境。進一步的，在等離子體處理系統和蝕刻製程過程中，靜電夾盤411的位置或狀態始終保持穩定狀態，該基片位置檢測裝置借助於靜電夾盤411的凹陷部實現載體盤110和下電機元件之間的位置關係測定，有助於保證電容元件120測量的精準度，為後續調控提供可靠的資料支援。

可選的，所述電容元件120由一對電極組成，當所述載體盤110被放到靜電夾盤411上表面時，載體盤110底面至少兩個電容元件120位於所述凹陷部上方。所述電容元件120相對於凹陷部發生位移時，電容元件120的兩個電極之間和凹陷部的重合範圍不同，其電容值也隨之發生改變。至少兩個電容元件120可進一步確定載體盤110的大致變化方向。

需要說明的是，所述載體盤110的形狀和大小不做限定，只要可實現載體盤110底面平整可與靜電夾盤411的上表面貼合即可，較佳地，所述載體盤110和待處理基片W的規格（主要是大小和形狀）相同。進一步的，所述載體盤110的底部開設有多個凹槽結構，所述電容元件120設置於所述凹槽結構內，以便更好地實現載體盤110和靜電夾盤411上表面的貼合，提升電容元件120的檢測精度。

在本實施例中，所述運算單元設置於反應腔內，所述計算單元包含處理器、記憶體和無線通訊器，所述處理器用於根據電容元件120的電容值計算載體盤110與靜電夾盤411上表面的相對位置，進而得出基片W和靜電夾盤411上表面的位置，所述記憶體用於儲存所述處理器計算的相對位置資訊和電容元件120的電容值，所述無線通訊器用於將相對位置資訊傳輸到反應腔400外以便後續調整。但運算單元的設置位置不僅限於上述，例如在另一實施例中，所述運算單元包含記憶體、無線通訊器和處理器，所述記憶體和所述無線通訊器設置於所述反應腔400內，所述處理器設置於反應腔400外，所述記憶體用於儲存電容元件120的電容值並將其通過無線通訊器傳送給處理器，所述處理器根據電容元件120的電容值計算載體盤110與靜電夾盤411上表面的相對位置，進而得出基片W和靜電夾盤411上表面的位置。在另一實施例中，載體盤110上的儲存單元轉移到反應腔400外以後再將電容值讀取給運算單元。

初始狀態下，各個基片W和載體盤110放置於所述放置腔200的支撐臺上，所述對準模組將各支撐臺上的基片W和載體盤110進行對準。當傳輸腔300的傳送機構進行多次基片W的傳入傳出後，可採用相同路徑參數傳輸載體盤110，以對當前基片W和靜電夾盤411之間實際的對中性進行檢測和調準。

如圖3所示，為本實施例的一種等離子體處理的反應腔400，該反應腔400包含：一反應腔400，其由金屬材料製成的反應腔腔體401和腔體端蓋402包圍而成，所述反應腔400腔體上設置一基片傳輸口403，該基片傳輸口403用於實現基片W在反應腔400內外之間傳輸。所述反應腔400內包含一下電極組件410，其設置於所述反應腔400內底部，所述下電極組件410設置有靜電夾盤411，所述靜電夾盤411由陶瓷材料所製備，傳入所述反應腔400內的待處理的基片W放置在所述靜電夾盤411的上表面。所述反應腔400內還包含與所述下電極組件410相對設置的上電極組件420，所述上電極組件420位於所述反應腔400頂部，至少一射頻電源430通過匹配網路施加到所述下電極元件410，以將製程氣體解離為等離子體，使所述上電極元件420和所述下電極元件410之間產生等離子體，所述等離子體用於對基片W進行蝕刻。具體地，所述等離子體中含有大量的電子、離子、激發態的原子、分子和自由基等活性粒子，上述活性粒子可以和待處理的基片W的表面發生多種物理和/或化學反應，使得待處理的基片W的形貌發生改變，從而完成對待處理的基片W的處理。

進一步的，所述靜電夾盤411上開設有多個升降銷孔412，在實際使用過程中，多個升降頂針元件分別經所述升降銷孔412與基片W接觸，以實現基片W的升降。在本實施例中，各個所述升降銷孔412為所述凹陷部，所述電容元件120的數量和所述升降銷孔412的數量相同，在其他實施例中，與每個升降銷孔412對應的電容元件120也可以是多個。載體盤110傳入反應腔400內並放置到靜電夾盤411時，所述載體盤110底面的各個電容元件120與所述升降銷孔412一一對應，所述電容元件120和所述升降銷孔412至少部分重合（請見圖4）。所述升降銷孔412為空氣介質填充，所述靜電夾盤411由陶瓷材料製備，所述電容元件120與所述升降銷孔412重合範圍的大小直接影響了電容元件120的電極間介質組成的改變，進而影響電容元件120的介電常數，根據電容元件120電容值的改變量判定載體盤110是否發生了偏移，也就體現了在傳送基片W時是否發生了偏移，以便確定是否需要調整傳送機構的傳送參數。

由上述可知，所述基片位置檢測裝置利用靜電夾盤411現有的結構實現了基片W和靜電夾盤411的對中性檢測，載體盤110隨用隨取，無需對反應腔400內的各部件另外進行加工處理，也無需在反應腔400內加裝額外的部件，減少了加工難度，同時也節省了反應腔400的內部空間。

在本實施例中，所述電容元件120為由兩個電極組成的第一電容121，所述第一電容121的兩個電極之間與所述升降銷孔412至少部分重合。第一電容121的兩個電極之間和升降銷孔412的重合範圍不同，其電容值也隨之發生改變。較佳地，所述第一電容121的兩個電極之間的極板間距與所述升降銷孔412的直徑相同，載體盤110稍微偏移也會被檢測到，以實現對載體盤110更精準的位置檢測。較佳地，所述靜電夾盤411上的升降銷孔412沿周向均勻對稱設置，與其對應的各個電容元件120沿周向均勻對稱設置。

可選的，所述第一電容121的兩電極的電極長度是兩電極的電極間距的0.5～5倍，根據加工難度及實際測試需求進行設置。

電極長度和電極間距之間的關係影響對準時標準電容值的大小，因為C=εS/d，與凹陷部的相對位置會影響ε，電極間距對應d，載體盤110和靜電夾盤411對準時，ε也是固定值，所以對準時C是固定的。在本實施例中，兩個電極之間的電極間距與所述凹陷部的尺寸相同。兩者尺寸相同時，對相對位置的變化回應更敏感，因為對準時，間距直接正對空的位置，ε只取決於凹陷部形成的空隙，稍微不準，ε變成空隙和靜電夾盤411的介質組成的混合值，且隨著各部分比例不同，ε值也不同。

可選的，所述第一電容121的兩個電極為直線型或具有一定弧度即非直線型，根據實際使用場景對第一電容121進行設置。考慮加工難度，第一電容121可採用成對的直的圓柱或方板平行排列組成。在本實施例中，所述第一電容121的兩個電極為相互平行的直線型電極。

如圖5和圖6所示，在本實施例中，所述靜電夾盤411上開設有三個升降銷孔412，各個升降銷孔412沿圓周均勻設置，所述載體盤110底面的三個電容元件120與所述升降銷孔412相對設置。在本實施例中，各個電容元件120均勻設置可以降低運算單元的運算難度。對稱設置的升降銷孔412，在載體盤110和靜電夾盤411對準狀態下單個電容元件120的標準電容值是固定的，當兩者不對準時，可以通過判斷每個電容元件120的即時電容值與標準電容值的差異的大小來定位哪一個電容元件120偏移的量大，之後再有針對性的調整載體盤110。

在其他實施例中，升降銷孔412的個數還可以為其他個數。較佳地，各個電容元件120的排布方向相同。如圖6和圖7所示，電容元件120的電極沿著靜電夾盤411的徑向或沿著靜電夾盤411的周向，以便實現對載體盤110偏移量的檢測。

在另一實施例中，所述電容元件120包含多個電容，即每個凹陷部上方排列多個電容，用於擴大該凹陷部可被電容元件120探測到的範圍。例如所述電容元件120包含並行排列的一個第一電容121和一個第二電容122，第一電容121和第二電容122的各類參數相同，所述第一電容121和第二電容122相互平行或相互垂直排列。所述電容元件120採用兩個電容對同一部位進行檢測，增加了檢測精準度。

示例地，如圖8所示，外側的第一電容121和內側的第二電容122組成一個電容元件120，兩個電容均垂直於靜電夾盤411的直徑排列，三個電容元件120沿周向均勻排列。第一電容121和第二電容122分別與升降銷孔412至少部分重合，根據第一電容121和第二電容122的電容值的改變，更直觀地判斷載體盤110的偏移方向。以圖8中最右側的第一電容121和第二電容122為例，當外側的第一電容121與升降銷孔412重合範圍增加時，說明載體盤110向圓心方向偏移，根據第一電容121和第二電容122的電容值改變量，計算載體盤110和靜電夾盤411的相對偏移量，以便後續調控。

鑒於等離子體處理反應腔400的特殊環境，載體盤110傳入反應腔400時所述反應腔400內可能會有殘餘的製程氣體或反應廢氣，這些氣體可能具有一定的腐蝕性。為了使載體盤110底部的電容元件120免受腐蝕，本發明的電容元件120的各個電極採用製作成本較低的銅材料製備，各個電極外側採用絕緣材料包裹，避免電容元件120的電極受到侵蝕，保證了電容元件120的電容值的正常測試；另一方面，也避免了銅電極在腔內腐蝕對反應腔400造成金屬污染和顆粒污染，有利於保證反應腔400內的整潔環境。在本實施例中，所述絕緣材料為聚醯亞胺，但絕限材料不僅限於此，其還可以為其他可以實現保護電極的材料。

進一步的，本發明還提供了一種採用所述基片位置檢測裝置進行對中調整定位的方法，該方法包含下列步驟：

獲取載體盤110與靜電夾盤411同軸心時各電容元件120的標準電容值；

採用傳送機構將載體盤110傳入所述反應腔400中，所述載體盤110的傳送路徑參數與基片W的傳送路徑參數相同，電容元件120與靜電夾盤411上表面的凹陷部相對應；

運算單元讀取各個電容元件120的電容值，並結合標準電容值計算載體盤110與靜電夾盤411上表面的相對位置；

根據相對位置資訊更改載體盤110在靜電夾盤411上的擺放並再次測量，直到電容元件120的電容值與標準電容值的差值在設定範圍內。

進一步的，所述更改載體盤110的擺放具體為：更改載體盤110在傳送機構上的位置或更改傳送機構的運行軌跡，採用上述方法均可以實現載體盤110在靜電夾盤411上的位置改變。

在本實施例中，當各個第一電容121的電容值相等時，所述載體盤110與所述靜電夾盤411同軸心。在本實施例中，各個電容元件120和升降銷孔412均為沿周向均勻排布，各個第一電容121的電容值相等，說明各個第一電容121與各個升降銷孔412的重合範圍相同，第一電容121的兩電極之間的介質組成相同，其介電常數相同，因此，載體盤110與靜電夾盤411同軸心。

在本實施例中，當各個第二電容122的電容值相等時，所述載體盤110與所述靜電夾盤411同軸心。

需要說明的是，所述第一電容121和第二電容122的排列方式不僅限於上述文字所述，其還可以根據實際需要，設置不同規格的電容以便更好地獲取載體盤110和靜電夾盤411的相對位移資料。

實施例二

基於實施例一的等離子體處理系統的結構特性，本實施例對所述反應腔400和基片位置檢測裝置的結構做出了一些改變，主要針對所述反應腔400的靜電夾盤411部分和基片位置檢測裝置的載體盤110做了改變。

為適應製程進程中的各種需求，所述靜電夾盤411內開設有氣槽413，所述氣槽413分佈在靜電夾盤411表面的不同位置，氣體輸送裝置通過所述氣槽413輸送氣體。示例地，所述氣體輸送裝置通過氣槽413向基片W背面輸送氦氣，用於降低基片W的溫度，以保證蝕刻效果。但氣體輸送裝置輸送的氣體不僅限於氦氣，根據製程設計和需求，其還可以為其他氣體。

在本實施例中，靜電夾盤411上的氣槽413為凹陷部，載體盤110的底部設置有多個與所述氣槽413的不同位置相對應的電容元件120。與實施例一的原理相同，當載體盤110相對於靜電夾盤411發生位移即電容元件120相對於氣槽413發生位移，電容元件120的電容值會發生改變，以此來驗證製程中的基片W和靜電夾盤411之間的對中性。具體地，可通過不同電容元件120之間的偏差值來判斷載體盤110的大致偏離方向，根據即時電容值和標準電容值的差異計算載體盤110和靜電夾盤411的相對位置。

可選的，所述氣槽413包含多個朝向中心的直線氣槽，每個對應電容元件120的一對電極與對應的直線氣槽平行。所述直線氣槽可包括內外兩層，每一個或兩個電容元件120對應一條直線氣槽，以提高測量的偏移範圍。

可選的，所述氣槽為圓周氣槽，多個電容元件120的一對電極與圓周氣槽圓周不同部分的切線平行。每段圓周氣槽可對應一個電容元件120，也可以對應兩個電容元件120，以提高測量精度。

較佳地，所述氣槽包含多個朝向中心的直線氣槽和圓周氣槽，各個電容元件120的一對電極與對應的直線氣槽平行或與圓周氣槽圓周不同部分的切線平行，通過直線氣槽判斷載體盤110的周向偏移，通過圓周氣槽判斷載體盤110的徑向偏移。

如圖9所示，所述氣槽413包含：多個條朝向中心的外側直線氣槽414、圓形氣槽415和多個條朝向中心的內側直線氣槽416，所述圓形氣槽415設置於所述外側直線氣槽414和所述內側直線氣槽416之間，所述載體盤110底面的多個電容元件120與所述外側直線氣槽414和/或圓形氣槽415和/或內側直線氣槽416相對設置。

在本實施例中，所述氣槽413包含十二條朝向中心的外側直線氣槽414、圓形氣槽415和三條朝向中心的內側直線氣槽416，各個外側直線氣槽414和內側直線氣槽416沿周向均勻對稱設置，所述內側直線氣槽416和所述外側直線氣槽414不在同一條直線上。

如圖10所示，所述載體盤110底部設置有六個電容元件120，各個電容元件120沿周向均勻設置，所述電容元件120位於所述外側直線氣槽414的底端，所述電容元件120部分與外側直線氣槽414重合。以最右側的電容元件120為例，其由一對電極組成，當載體盤110向圓心方向發生偏移，兩個電極之間靜電夾盤411占比增多，其介電常數也會隨之發生變化。借助於各個電容元件120的電容值改變量可判定載體盤110的偏移方向和偏移量，以便後續調控。同理，可在載體盤110底面設置三個電容元件120與所述圓形氣槽415相對設置；和/或，在載體盤110底面設置三個電容元件120與所述內側直線氣槽416相對設置。

如圖11所示，在另一實施例中，所述載體盤110底部設置有三個均勻排列的電容元件120，該電容元件120設置於圓形氣槽415和內側直線氣槽416交接處，該電容元件120包含相互垂直的一個第一電容121和一個第二電容122，所述第一電容121和第二電容122規格相同。所述第一電容121與所述內側直線氣槽416平行對應設置，所述第二電容122與所述圓形氣槽415相切。當載體盤110向圓心方向偏移時，第二電容122與圓形氣槽415的重合範圍發生改變，第二電容122可能會部分與內側直線氣槽416重合，其電容值會發生明顯改變。同理，第一電容121的電容值也會發生改變。根據第一電容121和第二電容122，以判定和調準載體盤110和靜電夾盤411的對中性。

另外本實施例的其他結構及各元件作用方式，如電容元件120的組成和規格等，都與實施例一中的元件相同，在此不再加以贅述。

實施例三

基於實施例一和實施例二的等離子體處理系統的結構特性，本實施例對所述反應腔400和基片位置檢測裝置的結構做出了一些改變，主要針對所述反應腔400的靜電夾盤411部分和基片位置檢測裝置的載體盤110做了改變。

在本實施例中，靜電夾盤411上開設有多個升降銷孔412和氣槽413，所述載體盤110底面的多個電容元件120分別與所述升降銷孔412和氣槽413相對設置，所述電容元件120的組成和排布可根據實際需要進行設置。通過借助於升降銷孔412和氣槽413對載體盤110的位置資訊進行多向驗證，以便更精確地實現對載體盤110的位置判定和調準。

另外，本實施例的其他結構及各元件作用方式，如電容元件120的組成和規格等，都與實施例一和實施例二中的元件相同，在此不再加以贅述。

綜上所述，本發明提供了一種基片位置檢測裝置及其系統和方法，該基片位置檢測裝置將載體盤110、電容元件120和運算單元相結合，借助於正常製程傳輸過程實現了對基片W和靜電夾盤411對中性的檢測和調準，無需額外打開反應腔400檢測及調整兩者之間的對中性，避免了破壞反應腔400的真空環境。

進一步的，在等離子體處理系統和蝕刻製程過程中，靜電夾盤411的位置或狀態始終保持穩定狀態，該基片位置檢測裝置借助於靜電夾盤411的凹陷部實現載體盤110和下電機元件之間的位置關係測定，有助於保證電容元件120測量的精準度，為後續調控提供可靠的資料支援。

進一步的，所述基片位置檢測裝置利用靜電夾盤411現有的凹陷部實現了基片W和靜電夾盤411的對中性檢測，載體盤110隨用隨取，無需對反應腔400內的各部件另外進行加工處理，也無需在反應腔400內加裝額外的部件，減少了加工難度，同時也節省了反應腔400的內部空間。

儘管本發明的內容已經通過上述較佳實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域的具有通常知識者閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的申請專利範圍來限定。

110:載體盤 120:電容元件 121:第一電容 122:第二電容 200:放置腔 300:傳輸腔 400:反應腔 401:反應腔腔體 402:腔體端蓋 403:基片傳輸口 410:下電極組件 411:靜電夾盤 412:升降銷孔 413:氣槽 414:直線氣槽 415:圓形氣槽 416:內側直線氣槽 420:上電極組件 430:射頻電源 W:基片

圖1為本發明的一種等離子體處理系統； 圖2為本發明的一種載體盤和靜電夾盤局部示意圖； 圖3為本發明的一種等離子體處理反應腔； 圖4為本發明的一種電容元件和靜電夾盤相對關係示意圖； 圖5為本發明的一種帶升降銷孔的靜電夾盤示意圖； 圖6為本發明的一種電容元件排列示意圖； 圖7為本發明的另一種電容元件排列示意圖； 圖8為本發明的一種第一電容和第二電容排列示意圖； 圖9為本發明的帶氣槽的靜電夾盤示意圖； 圖10為本發明的一種電容元件排列示意圖；以及 圖11為本發明的另一種第一電容和第二電容排列示意圖。

110:載體盤

120:電容元件

411:靜電夾盤

Claims (20)

1. 一種基片位置檢測裝置，用於等離子體處理的一反應腔內一基片的定位，該基片可通過一傳送機構放置於一靜電夾盤上，該靜電夾盤的上表面具有多個固定位置的凹陷部，其中，包含： 一載體盤，其通過該傳送機構放置在該反應腔內的該靜電夾盤的上表面，該載體盤在該傳送機構上的放置位置與該基片在該傳送機構上的放置位置具有對應關係； 設置在該載體盤的底面的多個電容元件，該電容元件的電容值取決於該電容元件和該凹陷部之間的相對位置；以及 一運算單元，其通過多個該電容元件的電容值計算該載體盤與該靜電夾盤上表面的相對位置，以得出該基片與該靜電夾盤上表面的相對位置。
2. 如請求項1所述的基片位置檢測裝置，其中， 該電容元件由一對電極組成，該載體盤被放在該靜電夾盤的上表面時，至少兩個該電容元件位於該凹陷部上方。
3. 如請求項2所述的基片位置檢測裝置，其中， 每個該凹陷部上方排列多個該電容元件，用於擴大該凹陷部可被該電容元件探測到的範圍。
4. 如請求項3所述的基片位置檢測裝置，其中， 每個該凹陷部上方的該電容元件的電極與相鄰該電容元件的電極平行排列。
5. 如請求項3所述的基片位置檢測裝置，其中， 每個該凹陷部上方的該電容元件的電極與相鄰該電容元件的電極垂直排列。
6. 如請求項2所述的基片位置檢測裝置，其中， 該凹陷部為多個升降銷孔，該升降銷孔沿著圓周均勻設置。
7. 如請求項2所述的基片位置檢測裝置，其中， 該凹陷部為一氣槽，該氣槽分佈在該靜電夾盤表面的不同位置，多個該電容元件分別與該氣槽的不同位置相對設置。
8. 如請求項7所述的基片位置檢測裝置，其中， 該氣槽包括多個朝向中心的直線氣槽，該氣槽上方的該電容元件的每個該電極沿著對應的該直線氣槽的方向設置。
9. 如請求項7所述的基片位置檢測裝置，其中， 該氣槽包括一圓弧氣槽，該氣槽上方的該電容元件的每個該電極沿著該圓弧氣槽的切線方向設置。
10. 如請求項2所述的基片位置檢測裝置，其中， 兩個該電極的電極長度是兩個該電極之間的電極間距的0.5～5倍。
11. 如請求項2所述的基片位置檢測裝置，其中， 兩個該電極之間的電極間距與該凹陷部的尺寸相同。
12. 如請求項2所述的基片位置檢測裝置，其中， 該電極採用絕緣材料包裹。
13. 如請求項1或2所述的基片位置檢測裝置，其中， 該電容元件為非直線型或直線型。
14. 如請求項1或2所述的基片位置檢測裝置，其中， 該載體盤的底部開設有多個凹槽結構，該電容元件設置於該凹槽結構內。
15. 如請求項1所述的基片位置檢測裝置，其中， 該運算單元設置於該反應腔內，該計算單元包含一處理器、一記憶體和一無線通訊器，該處理器用於根據該電容元件的電容值計算該載體盤與該靜電夾盤上表面的相對位置，並得出該基片與該靜電夾盤上表面的相對位置，該記憶體用於儲存該處理器計算的相對位置資訊和該電容元件的電容值，該無線通訊器用於將相對位置資訊傳輸到該反應腔外。
16. 如請求項1所述的基片位置檢測裝置，其中， 該運算單元包含一記憶體、一無線通訊器和一處理器，該記憶體和該無線通訊器設置於該反應腔內，該處理器設置於該反應腔外，該記憶體用於儲存該電容元件的電容值並將其通過該無線通訊器傳送給該處理器，該處理器根據該電容元件的電容值計算該載體盤與該靜電夾盤上表面的相對位置，並得出該基片與該靜電夾盤上表面的相對位置。
17. 一種等離子體處理系統，其中，包含： 如請求項1～16中任一項所述的基片位置檢測裝置； 該反應腔，其內底部設有該靜電夾盤； 一放置腔，其用於放置該基片或該基片位置檢測裝置； 一傳輸腔，其包含該傳送機構，該傳送機構在各腔傳輸該基片或該基片位置檢測裝置，該傳送機構將該載體盤傳送到該反應腔的該靜電夾盤，該運算單元通過多個該電容元件的電容值計算該載體盤與該靜電夾盤上表面的相對位置。
18. 一種採用如請求項1～16中任一項所述的基片位置檢測裝置進行對中調整定位的方法，其中，包含下列步驟： 獲取該載體盤與該靜電夾盤同軸心時各該電容元件的標準電容值； 採用該傳送機構將該基片位置檢測裝置傳入該反應腔中，該載體盤的傳送路徑參數與該基片的傳送路徑參數相同，該電容元件與該靜電夾盤上表面固定位置的該凹陷部相對應； 該運算單元讀取各個該電容元件的電容值，並結合標準電容值計算該載體盤與該靜電夾盤上表面的相對位置；以及 根據相對位置資訊更改該載體盤在該靜電夾盤上的擺放並再次測量，直到該電容元件的電容值與標準電容值的差值在設定範圍內。
19. 如請求項18所述的採用基片位置檢測裝置進行對中調整定位的方法，其中， 該更改該載體盤的擺放具體為：更改該載體盤在該傳送機構上的位置。
20. 如請求項18所述的採用基片位置檢測裝置進行對中調整定位的方法，其中， 該更改該載體盤的擺放具體為：更改該傳送機構的運行軌跡。

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