[发明专利]一种半导体设备

说明书

本发明公开了一种半导体设备，包括工艺腔室和设置在工艺腔室内部且均为导体的基座和卡环，基座用于承载待加工件，卡环用于在进行沉积工艺时环绕基座的外周设置且与基座相接，且卡环的内径大于待加工件的直径；半导体设备还包括电位调节系统，电位调节系统包括：电荷接收件，电荷接收件材质为导体，且电荷接收件用于在进行沉积工艺时接收沉积工艺中的等离子体；信号处理装置，用于获取电荷接收件的电位，并计算出待加工件的理论电位；电源，向基座或卡环输出设定偏压，设定偏压的值为待加工件的理论电位值，以使基座外表面的电位、待加工件上表面的电位以及卡环外表面的电位均在预设范围内。

技术领域

本发明涉及半导体设备领域，更具体地，涉及一种半导体设备。

背景技术

物理气相沉积(PVD)技术或溅射(Sputtering)沉积技术是半导体工业中最广为使用的一类薄膜制造技术，泛指采用物理方法制备薄膜的薄膜制备工艺。物理气相沉积技术可应用于很多工艺领域，如晶圆厂的互连线制备、电极制备、掩膜制备；封装厂的再分布线制备、焊球下窗口层薄膜制备等。

典型的PVD设备如图1所示。该设备包括：工艺腔室1、上盖体2、去离子水3、靶材4、磁控管5、电机6、腔体内衬7、卡环8、基座9。溅射时DC电源会施加偏压到靶材4上，使其相对于接地的工艺腔体1成为负压，以致氩气放电而产生等离子体，将带正电的氩离子吸引至负偏压的靶材4。当氩离子的能量足够高时，会使金属原子逸出靶材表面并沉积在固定于基座9的待加工件10(诸如晶圆)上。

磁控管5作为PVD腔室关键部件，其产生磁场束缚电子，并使电子最大幅度的离化氩原子形成氩离子，而氩离子受靶材负电压吸引轰击靶材4，撞击出靶材表面材料，并在待加工件10上沉积。PVD腔室中，靶材4为负电位，腔室内衬7接地，卡环8、基座9、以及待加工件10均为悬浮电位。在等离子体环境中，由于零部件或晶圆的导电性能存在差异，并且浸润在等离子体中的面积也存在差异等，卡环8、基座9、以及待加工件10携带电荷会有所差异，不能完全等电位。卡环8与基座9相连通，由于法拉第牢笼效应，与等离子体接触的卡环8在接收电荷后会均匀分布在卡环8以及基座9的表面，其表面携带电荷密度低于待加工件10上表面携带电荷密度。沉积薄膜时，当出现传片误差、待加工件10移动等因素，待加工件10与卡环8相接触，由于待加工件10与卡环8携带电荷密度差异，会导致打火发生。

因此，期待一种半导体设备，能够使待加工件的电位与待加工件外周部件的电位相同，防止打火现象的产生。

发明内容

本发明的目的是提出一种半导体设备，能够使待加工件的电位与待加工件外周部件的电位相同，防止打火的产生。

为了实现上述目的，本发明提供了一种半导体设备，包括工艺腔室和设置在所述工艺腔室内部且均为导体的基座和卡环，所述基座用于承载待加工件，所述卡环用于在进行沉积工艺时环绕所述基座的外周设置且与所述基座相接，且所述卡环的内径大于所述待加工件的直径；所述半导体设备还包括电位调节系统，所述电位调节系统包括：

电荷接收件，所述电荷接收件材质为导体，且所述电荷接收件用于在进行所述沉积工艺时接收所述沉积工艺中的等离子体；

信号处理装置，用于获取所述电荷接收件的电位，并计算出待加工件的理论电位；

电源，向所述基座或所述卡环输出设定偏压，所述设定偏压的值为所述待加工件的理论电位值，以使所述基座外表面的电位、所述待加工件上表面的电位以及所述卡环外表面的电位均在预设范围内。

可选方案中，所述信号处理装置和所述电源均位于所述腔室外部，所述信号处理装置通过穿过所述腔体壁的第一信号线与所述电荷接收件连接，所述电压源通过第二信号线与所述基座连接。

可选方案中，所述电荷接收件与所述待加工件之间设有第一距离，以使所述电荷接收件表面接收的电荷面密度与所述待加工件表面接收的电荷面密度相同。