[發明專利]直流偏壓測量系統及方法與吸著力調整系統及方法

有效

• 申請號: 201410726706.6
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN105717337B
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 梁潔;葉如彬
• 申請（專利權）人: 中微半導體設備（上海）有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;H01J37/32;H01J37/20;H01L21/683
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;包姝晴

本發明提供一種直流偏壓測量系統及方法與吸著力調整系統及方法，先獲取靜電夾盤的射頻電源的電壓，并根據經驗公式求取晶圓上存在的第一直流偏壓值；直流電源根據第一直流偏壓值反饋，產生順利吸著晶圓的直流電壓時，測得穩定狀態下所述直流電源的漏電流，并獲取所述直流電壓及系統電阻值，基于歐姆定律來求取晶圓上精確的第二直流偏壓值。將所述第二直流偏壓值反饋給直流電源，能夠進一步調整直流電壓的數值，實現對晶圓的吸著力的調整。本發明能夠基于直流電源的漏電流來獲得實時的直流偏壓，實現對晶圓的吸著力的精確控制。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，特別涉及一種靜電夾盤中的直流偏壓測量系統及方法與吸著力調整系統及方法。

背景技術

靜電夾盤（Electrostatic chuck，簡稱ESC）通過提供一個與晶圓的直流電壓差來吸著晶圓，并提供良好的熱傳遞。

以圖1所示的等離子體處理裝置為例，靜電夾盤10通常設置在裝置的反應腔40內的底部；在反應腔40的頂部設置有噴淋頭30（Shower Head）或類似裝置來將工藝氣體導入反應腔40內；在靜電夾盤10所設一個連接射頻電源RF的下電極11，與反應腔40頂部所設一個接地的上電極之間，形成射頻電場來激發出工藝氣體所對應的等離子體，對置于靜電夾盤10上的晶圓20進行蝕刻或其他處理。

在處理過程中，靜電夾盤10通過設置在其頂部介電層內的直流電極12連接到直流電源，來產生吸著晶圓的直流電壓V_HV，該直流電壓較高，通常大于700V甚至能達到2000V-3000V。在設置該直流電壓V_HV的數值時，需要考慮以下的要求：如果直流電壓過小，將導致吸著力不足，工藝過程中晶圓20就可能會被冷卻用的氦氣（He）背壓吹走。如果直流電壓過大，就會在晶圓20（特別是有絕緣層的晶圓，氧化硅層或者涂有光刻膠的晶圓）上留下過多的殘余電荷，導致工藝結束后不能及時解吸釋放（de-chuck）晶圓20致使其在被抓取時破裂，甚至使得晶圓20上加工形成的半導體器件出現潛在等離子體損傷（PID）現象。

另一方面，由于反應腔40內存在的等離子體，會在晶圓20上產生直流偏壓Vdc（或稱自偏壓）。而為了保證吸著力的穩定，往往需要對晶圓20上的直流偏壓Vdc進行估算或者測量后，反饋到靜電夾盤10的直流電源里，以調整直流電壓V_HV的輸出。

傳統的直流偏壓Vdc測量方法是：測量射頻電源RF的電壓Vpp，通過一定的經驗公式Vdc=F(Vpp) 計算得到直流偏壓Vdc。然而，這種基于經驗公式的傳統測量方法得到的是一種近似結果，在射頻功率跨度很大時（100W-10000W范圍），往往很難精確測量。所以現有的Vdc測量方法無法實現需要精確控制Vdc的特定加工工藝。

發明內容

本發明的目的在于提供一種靜電夾盤中的直流偏壓測量系統及方法與吸著力調整系統及方法，基于直流電源的漏電流來獲得實時的直流偏壓，從而實現對晶圓的吸著力的精確控制。

為了達到上述目的，本發明的第一個技術方案是提供一種直流偏壓測量方法，其中包含以下過程：

控制直流電源向靜電夾盤中的電極供電，提供將靜電夾盤上的晶圓順利吸著的直流電壓V_HV，檢測穩定狀態下所述直流電源的漏電流I數值；

根據所述漏電流Ｉ，并獲取所述直流電源的直流電壓V_HV的數值，及靜電夾盤所在等離子體處理裝置的系統電阻值R，基于歐姆定律I=（V_HV-V_dc-2）/R，求取晶圓上存在的第二直流偏壓值V_dc-2。

優選地，在所述的直流偏壓測量方法中，還包含以下過程：

獲取靜電夾盤的射頻電源RF的電壓Vpp；