[发明专利]用于检测绝缘环的检测装置及等离子体加工设备

说明书

本发明提供一种用于检测绝缘环的检测装置及等离子体加工设备，该检测装置包括检测单元和与之电连接的检测电路，其中，检测单元采用导电材料制成，其设置在绝缘环的上表面上，检测单元与检测电路形成闭合回路，用以通过检测导电回路中的电流值和/或电压值相对闭合回路中的原电流值和/或原电压值是否发生突变来检测绝缘环状态。本发明提供的用于检测绝缘环的检测装置，其不仅可以避免对绝缘环和静电卡盘造成损坏，从而可以降低生产成本、提高经济效益；而且可以提高工艺过程的稳定性，从而可以提高工艺质量。

技术领域

本发明属于半导体加工技术领域，具体涉及一种用于检测绝缘环的检测装置及等离子体加工设备。

背景技术

在半导体芯片生产领域、太阳能电池生产领域以及LED制造领域，通常采用物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，以下简称PVD）设备在基片等被加工工件的表面上制备金属或者金属化合物薄膜。

图1为现有的PVD设备的反应腔室的结构示意图。请参阅图1，反应腔室10包括基座11、靶材12、磁控管13、静电卡盘14、绝缘环15和遮挡环16。其中，基座11设置在反应腔室10的底部，静电卡盘14叠置在基座11的上表面上，静电卡盘14采用静电引力的方式吸附被加工工件固定在其上表面上；绝缘环15采用陶瓷等绝缘材料制成，其设置在反应腔室10内，且绝缘环15的内周璧套置在所述静电卡盘14的外周璧上固定；遮挡环16设置在用于环绕反应腔室10的内周璧设置的内衬17上，且套置在绝缘环15的外侧，并且沿遮挡环16的上表朝向静电卡盘14形成有闭合的环形金属凸起，该环形金属凸起的下表面靠近其环孔周边的环形区域位于绝缘环15上表面边缘区域的上方，在基座11带动静电卡盘14和置于其上的被加工工件上升至工艺位进行沉积薄膜时被顶起，以实现在沉积薄膜的过程中对遮挡环16与绝缘环15之间的间隙进行遮挡；靶材12设置在反应腔体10的顶部，并与设置在反应腔室10外部的直流电源18电连接，用以在直流电源18开启时将反应腔室10内的工艺气体激发形成等离子体，而且，直流电源18向靶材12提供负偏压，等离子体中的正离子受负偏压的吸引轰击采用金属材料制成的靶材12的表面，使靶材12表面的金属原子逸出并沉积在被加工工件的表面，从而在被加工工件S的表面沉积金属薄膜；磁控管13设置在靶材12的上方，用以将等离子体聚集在靶材12的下方。

在工艺过程中发现，在被加工工件S的表面上沉积金属薄膜的同时，也会在绝缘环15暴露在等离子体环境中的部分沉积金属或者金属化合物薄膜（例如，Ti、Ta、TiN、TaN），并容易在绝缘环的表面上形成金属凸起，金属凸起在等离子体环境中容易积累大量的电荷，这会造成局部电流过大、温度过高以及产生打火、放电现象，因而不仅会对绝缘环15和静电卡盘14造成损坏，而且会导致工艺质量差。

为此，通常在本次工艺结束后，根据检查反应腔室10内的绝缘环是否损坏来判断是否产生打火、放电现象，若损坏，则应对绝缘环进行更换，以免影响下次工艺。容易理解，这种方式是具有一定的滞后性，其并不能避免对绝缘环15和静电卡盘14造成损坏以及对工艺质量造成的影响，从而造成生产成本高，经济效益低。因此，如何在工艺过程中来对绝缘环进行检测是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种用于检测绝缘环的检测装置及等离子体加工设备，其不仅可以避免对绝缘环和静电卡盘造成损坏，从而可以降低生产成本、提高经济效益；而且可以提高工艺过程的稳定性，从而可以提高工艺质量。

本发明提供一种用于检测绝缘环的检测装置，包括检测单元和与之电连接的检测电路，其中，所述检测单元采用导电材料制成，其设置在所述绝缘环的上表面上，所述检测单元与所述检测电路形成闭合回路，用以通过检测所述闭合回路中的电流值和/或电压值相对闭合回路中的原电流值和/或原电压值是否发生突变来检测所述绝缘环状态。