直流偏压检测方法、装置、治具以及下电极系统制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种直流偏压检测方法、装置和治具以及下电极系统。该方法包括：调节在与被测部件电连接的匹配器的输出端与被测部件之间形成的射频通路的阻抗，以使第一峰值电压与第二峰值电压的变化趋势一致；第一峰值电压为与被测部件电连接的匹配器输出的交流电压的峰值，第二峰值电压为所述被测部件处的交流电压的峰值；在被测部件所在的工艺腔室进行工艺时，实时检测第一峰值电压的实际值；根据预先存储的第一峰值电压的实际值以及直流偏压与第一峰值电压之间的对应关系，计算获得直流偏压的实际值。本发明专利技术实施例提供的直流偏压检测方法、装置、治具以及下电极系统，可以准确、实时地检测被测部件的直流偏压。实时地检测被测部件的直流偏压。实时地检测被测部件的直流偏压。

【技术实现步骤摘要】
直流偏压检测方法、装置、治具以及下电极系统


[0001]本专利技术涉及半导体加工
，具体地，涉及一种直流偏压检测方法、直流偏压检测装置、直流偏压检测治具以及下电极系统。

技术介绍

[0002]在等离子体刻蚀或者沉积系统中，通常使用射频电源向工艺腔室供电以产生等离子体。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，这些活性粒子和置于工艺腔室中并暴露在等离子体环境下的晶片相互作用，使晶片材料表面发生各种物理和化学反应，从而完成晶片的刻蚀、沉积或者其他工艺过程。
[0003]在等离子体环境下，在晶片表面会形成直流负偏压。这个直流偏压会吸引等离子体中带正电荷的离子和活性反应基团向晶片表面加速运动，并作用在晶片表面上以达到预期的工艺结果。直流偏压的大小影响着正离子的轰击能量，进而也影响着相关的工艺参数(例如刻蚀速率、沉积速率等)。目前，通常使用射频电源通过匹配器向下电极加载射频信号，以在晶片表面上形成直流负偏压。然而，加载在下电极上的射频信号的波动会造成晶片上直流负偏压的波动，进而会影响工艺过程的稳定性，因此，就需要对直流偏压进行监控。
[0004]但是，目前无法实现对直流偏压进行准确、实时的监控。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种直流偏压检测方法、装置、治具以及下电极系统，用于准确、实时地检测被测部件的直流偏压。
[0006]为实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种直流偏压检测方法，用于检测被测部件在工艺腔室进行工艺时的直流偏压值，包括：
[0007]调节在与被测部件电连接的匹配器的输出端与所述被测部件之间形成的射频通路的阻抗，以使第一峰值电压与第二峰值电压的变化趋势一致，其中，所述第一峰值电压为与被测部件电连接的匹配器输出的交流电压的峰值，所述第二峰值电压为所述被测部件处的交流电压的峰值；
[0008]在所述被测部件所在的工艺腔室进行工艺时，实时检测所述第一峰值电压的实际值；
[0009]根据预先存储的所述第一峰值电压的实际值以及所述直流偏压与第一峰值电压的对应关系，实时计算获得所述直流偏压的实际值。
[0010]可选的，所述调节在与被测部件电连接的匹配器的输出端与所述被测部件之间形成的射频通路的阻抗，具体包括：
[0011]调节设置在所述射频通路上的可变电容的电容值和/或可变电感的电感值，以使所述射频通路的阻抗趋近于零。
[0012]可选的，所述调节在与被测部件电连接的匹配器的输出端与所述被测部件之间形成的射频通路的阻抗，具体还包括：
[0013]调节所述射频通路上的分布电容和分布电感，以使所述射频通路的阻抗趋近于零。
[0014]可选的，所述分布电容和分布电感的调节方法，具体包括：
[0015]调节所述射频通路的长度；和/或，调节射频电源对地的距离；和/或，在所述射频电源与地之间设置不同的介质材料，其中所述射频电源与所述匹配器电连接。
[0016]可选的，所述被测部件上的直流偏压与所述第一峰值电压的对应关系的获取方法，具体包括：
[0017]所述工艺腔室在预设工艺参数下进行工艺，并在工艺过程中检测获得与所述预设工艺参数的各个设定值一一对应的各个所述直流偏压的检测值和各个所述第一峰值电压的检测值；
[0018]根据各个所述直流偏压的检测值和各个所述第一峰值电压的检测值，拟合获得所述直流偏压与第一峰值电压的对应关系。
[0019]可选的，所述根据各个所述直流偏压的检测值和各个所述第一峰值电压的检测值，拟合获得所述直流偏压与第一峰值电压的对应关系，具体包括：
[0020]采用线性拟合的方式获得下述关于所述直流偏压与第一峰值电压的函数关系式：
[0021]V0＝aV1+b
[0022]其中，V0为所述直流偏压；V1为所述第一峰值电压；a、b为拟合系数。
[0023]作为另一个技术方案，本专利技术实施例还提供一种直流偏压检测装置，其特征在于，包括：
[0024]阻抗调节元件，所述阻抗调节元件设置在与被测部件电连接的匹配器的输出端与所述被测部件之间形成的射频通路上；
[0025]控制器，与所述阻抗调节元件电连接，所述控制器用于控制所述阻抗调节元件调节所述射频通路的阻抗，以使第一峰值电压与第二峰值电压的变化趋势一致，其中，所述第一峰值电压为与被测部件电连接的匹配器输出的交流电压的峰值，所述第二峰值电压为所述被测部件处的交流电压的峰值；
[0026]存储器，用于存储所述被测部件上的直流偏压与第一峰值电压的对应关系；
[0027]峰值电压检测元件，设置在所述匹配器的输出端处，用于在所述被测部件所在的工艺腔室进行工艺时，实时检测所述第一峰值电压的实际值；
[0028]所述控制器还用于根据所述第一峰值电压的实际值以及所述直流偏压与第一峰值电压的对应关系，实时计算获得所述直流偏压的实际值。
[0029]可选的，所述阻抗调节元件包括可变电容和/或可变电感。
[0030]作为另一个技术方案，本专利技术实施例还提供一种直流偏压检测治具，应用于本专利技术实施例提供的上述直流偏压检测方法，所述直流偏压检测治具包括探头和电压读取装置，其中，所述探头具有检测端和输出端，其中，所述检测端用于在进行工艺时与位于所述工艺腔室中的所述被测部件电接触，用于检测获得与所述预设工艺参数的各个设定值一一对应的各个所述直流偏压的检测值；所述输出端与所述电压读取装置电连接。
[0031]可选的，所述探头包括外壳、设置在所述外壳中的分压元件、设置在所述外壳外部的转接结构；其中，所述分压元件具有第一引线和第二引线，其中，所述第一引线的一端用作所述检测端延伸至所述外壳的外部；所述第二引线的一端用作所述输出端与所述转接结
构电连接；所述转接结构用于将所述第二引线引出至所述工艺腔室的外部，并与所述电压读取装置电连接。
[0032]可选的，所述转接结构包括第一转接头、第二转接头以及屏蔽线，其中，所述第一转接头设置在所述外壳上；所述第二转接头与所述电压读取装置电连接，用于安装在设所述工艺腔室的外壁上；所述屏蔽线的一端与所述第一转接头电连接，所述屏蔽线的另一端与所述第二转接头电连接；并且，在所述屏蔽线上包覆有绝缘层。
[0033]可选的，所述探头还包括绝缘部件和绝缘介质层，其中，所述绝缘部件设置在所述外壳中，且包覆所述第一引线的位于所述壳体中的部分以及至少包覆所述第一引线与所述分压元件的连接处；所述绝缘介质层覆盖在所述外壳的外表面上。
[0034]作为另一个技术方案，本专利技术实施例还提供一种下电极系统，包括设置在工艺腔室中的基座、与所述基座电连接的匹配器以及用于检测置于所述基座上的晶片的直流偏压的直流偏压检测装置，所述直流偏压检测装置采用本专利技术实施例提供的上述直流偏压检测装置。
[0035]本专利技术实施例的有益效果：
[0036]本专利技术实施例提供的直流偏压检测方法和装置的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流偏压检测方法，用于检测被测部件在工艺腔室进行工艺时的直流偏压值，其特征在于，包括：调节在与被测部件电连接的匹配器的输出端与所述被测部件之间形成的射频通路的阻抗，以使第一峰值电压与第二峰值电压的变化趋势一致，其中，所述第一峰值电压为与被测部件电连接的匹配器输出的交流电压的峰值，所述第二峰值电压为所述被测部件处的交流电压的峰值；在所述被测部件所在的工艺腔室进行工艺时，实时检测所述第一峰值电压的实际值；根据预先存储的所述第一峰值电压的实际值以及所述直流偏压与第一峰值电压的对应关系，实时计算获得所述直流偏压的实际值。2.根据权利要求1所述的直流偏压检测方法，其特征在于，所述调节在与被测部件电连接的匹配器的输出端与所述被测部件之间形成的射频通路的阻抗，具体包括：调节设置在所述射频通路上的可变电容的电容值和/或可变电感的电感值，以使所述射频通路的阻抗趋近于零。3.根据权利要求1或2所述的直流偏压检测方法，其特征在于，所述调节在与被测部件电连接的匹配器的输出端与所述被测部件之间形成的射频通路的阻抗，具体还包括：调节所述射频通路上的分布电容和分布电感，以使所述射频通路的阻抗趋近于零。4.根据权利要求3所述的直流偏压检测方法，其特征在于，所述分布电容和分布电感的调节方法，具体包括：调节所述射频通路的长度；和/或，调节射频电源对地的距离；和/或，在所述射频电源与地之间设置不同的介质材料，其中所述射频电源与所述匹配器电连接。5.根据权利要求1所述的直流偏压检测方法，其特征在于，所述被测部件上的直流偏压与所述第一峰值电压的对应关系的获取方法，具体包括：所述工艺腔室在预设工艺参数下进行工艺，并在工艺过程中检测获得与所述预设工艺参数的各个设定值一一对应的各个所述直流偏压的检测值和各个所述第一峰值电压的检测值；根据各个所述直流偏压的检测值和各个所述第一峰值电压的检测值，拟合获得所述直流偏压与第一峰值电压的对应关系。6.根据权利要求5所述的直流偏压检测方法，其特征在于，所述根据各个所述直流偏压的检测值和各个所述第一峰值电压的检测值，拟合获得所述直流偏压与第一峰值电压的对应关系，具体包括：采用线性拟合的方式获得下述关于所述直流偏压与第一峰值电压的函数关系式：V0＝aV1+b其中，V0为所述直流偏压；V1为所述第一峰值电压；a、b为拟合系数。7.一种直流偏压检测装置，其特征在于，包括：阻抗调节元件，所述阻抗调节元件设置在与被测部件电连接的匹配器的输出端与所述被测部件之间形成的射频通路上；控制器，与所述阻抗调节元件电连接，所述控制器用于控制所述阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：张璐，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：