用于检测绝缘环的检测装置及等离子体加工设备的制造方法
【技术领域】
[0001]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尚子体加工设备。
【背景技术】
[0002]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 Deposit1n,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。
[0003]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。
[0004]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，T1、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。
[0005]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】
[0006]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。
[0007]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。
[0008]其中，所述检测单元包括一个沿所述绝缘环周向设置的闭合线圈，且所述闭合线圈的任意位置处与所述检测电路电连接，并且在所述绝缘环的上表面上，且沿所述绝缘环的周向设置有闭合凹道，所述闭合线圈位于所述闭合凹道内。
[0009]其中，所述检测单元包括多个子线圈，多个所述子线圈沿所述绝缘环的周向间隔设置，且每个所述子线圈均与所述检测电路电连接；并且在所述绝缘环的上表面上设置有数量和位置与所述子线圈一一对应的子凹道，每个所述子线圈位于所述子凹道内。
[0010]其中，所述检测单元为在所述绝缘环上表面上沉积的薄膜，所述薄膜的任意位置处与所述检测电路电连接。
[0011]其中，所述检测单元设置在所述绝缘环的靠近其环孔的上表面上，且与所述绝缘环的内周璧在径向上存在水平间距。
[0012]其中，所述水平间距的范围在2?5mm。
[0013]其中，所述闭合凹道的深度和宽度与所述闭合线圈的直径相等。
[0014]其中，所述闭合线圈的直径范围在0.5?1mm。
[0015]其中，所述导电材料包括铜和铝。
[0016]本发明还提供一种等离子体加工设备，包括反应腔室和检测装置，所述检测装置用于检测绝缘环，所述绝缘环位于所述反应腔室内，所述检测装置采用本发明提供的上述用于检测绝缘环的检测装置。
[0017]本发明具有下述有益效果:
[0018]本发明提供的用于检测绝缘环的检测装置，其通过设置在绝缘环的上表面上的采用导电材料制成的检测单元，且检测单元与检测电路形成闭合回路，并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，可以在工艺过程中实时检测绝缘环，这与现有技术在工艺完成之后进行检查绝缘环相比，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。
[0019]本发明提供的等离子体加工设备，其采用本发明提供的用于检测绝缘环的检测装置，不仅可以降低生产成本、提高经济效益；而
[0020]且可以提闻工艺质量。
【附图说明】
[0021]图1为现有的PVD设备的反应腔室的结构示意图；
[0022]图2为本发明实施例提供的用于检测绝缘环的检测装置的原理框图；
[0023]图3为图2中检测装置的第一种结构示意图；
[0024]图4为绝缘环、静电卡盘和遮挡环之间的结构示意图；
[0025]图5为本发明实施例提供的检测装置的第二种结构示意图；以及
[0026]图6为本发明实施例提供的检测装置的第三种结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的用于检测绝缘环的检测装置及等离子体加工设备进行详细描述。
[0028]图2为本发明实施例提供的用于检测绝缘环的检测装置的原理框图。图3为图2中检测装置的第一种结构示意图。请一并参阅图2和图3，本发明提供的用于检测绝缘环的检测装置包括检测单元20和与之电连接的检测电路21。其中，检测单元20采用诸如铜或者铝等的导电材料制成，且检测单元20设置在绝缘环22的上表面上，检测单元20与检测电路21形成闭合回路，用以通过检测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绝缘环状态，所谓原电流值和原电压值是指绝缘环状态稳定(即，不会发生打火、放电等现象)时闭合回路中相对稳定的电流值和电压值。
[0029]在本实施例中，检测单元20包括一个沿绝缘环22周向设置的闭合线圈201，闭合线圈201的任意位置处与检测电路21电连接，以实现与检测电路21形成闭合回路，并且，在绝缘环22的上表面上，且沿绝缘环22的周向设置有闭合凹道(图中未示出)，闭合线圈201位于闭合凹道内。优选的，闭合凹道的深度和宽度与闭合线圈201的直径相等，这不仅可以实现将闭合线圈201固定；而且可以不会使得闭合线圈201相对绝缘环22的上表面凸出，因而不会对反应腔室内的其他部件以及工艺过程产生影响，还可以使得闭合线圈201靠近绝缘环22的上表面，因而可以准确地检测绝缘环22上表面，从而可以提高本发明提供的检测装置检测的准确性。在实际应用中，闭合凹道的宽度可以大于闭合线圈201的直径，在这种情况下，可以采用其他方式将闭合线圈201固定，例如，采用粘结的方式固定。进一步优选地，闭合线圈201的直径范围在0.5?1mm。
[0030]检测电路21包括依次串接的可变电阻R、电流表A和电压源U，以及并联在可变电阻R的固定端a和移动端b之间的电压表V，并且，电压源U的正极接地，在电压源U开启之后可以在检测单元20和检测电路21形成的闭合回路上产生电流，从而可以在电流表I和电压表U上会显示相应的数值。在实际应用中，本领域的技术人员容易想到的检测电路21的实施方式很多，在此不列举。
[0031]下面详细地描述通过检测闭合回路中的电流值和/或电压值是否发生突变来检测绝缘环的工作原理:由于在被加工工件沉积金属薄膜的工艺过程中，也会在绝缘环22的上表面上沉积金属凸起，金属凸起在等离子体环境中容易积累大量的电荷，这使得绝缘环22的上表面上容易发生打火、放电现象；当绝缘环22的上表面上没有发生放电、