专利名称：控制晶片直流自偏压及补偿直流电极与晶片间的静电引力的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种控制晶片直流自偏压的方法和装置及补 偿直流电极与晶片间的静电引力的方法和装置。
背景技术：
随着微电子技术的发展，等离子体刻蚀技术广泛应用于半导体器件的制造工艺中，等 离子体刻蚀设备的工作原理如下等离子体中含有大量的活性粒子，如电子、正离子、激发态的原子、分子和自由基等 活性粒子，由于电子比正离子轻，所以，在相同时间内，电子落在晶片表面的数量比离子 多，待其稳定后会在晶片表面形成直流负偏压。于是，这个直流负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，轰击晶片以达到预期的刻蚀工艺结 果。而且直流负偏压的大小影响着正离子的轰击能量，进而也影响着刻蚀速率、沉积速率 等工艺参数。目前，在等离子体刻蚀设备中，是通过在下电极上外加一个射频(RF)激励信号的方 法，达到增加晶片上直流偏压的目的，进而也相应的增加离子能量。然而，由于工艺条件 的不同，会引起反应腔室的压力发生变化，进而造成晶片上直流偏压的波动；再者，在等 离子体刻蚀设备中加在下电极上的射频信号是有波动的，也会造成晶片上直流偏压的波 动，从而影响工艺过程的稳定性，因此有必要控制射频信号的稳定以达到控制晶片上直流 偏压的稳定。此外，在刻蚀过程中，晶片放置在静电卡盘上，依靠与卡盘的直流电极之间的静电引 力作用吸附在卡盘表面，静电引力的大小与晶片和直流电极之间的电势差成正比。如以双 极静电卡盘为例，通过直流电源对两个直流电极施以大小相等、极性相反的电压。在理想 情况下，静电引力在整个晶片下表面应当是一致的，然而，由于上述直流负偏压的存在， 就会造成一个电极与晶片之间的电势差可能增大，而另一个电极与晶片之间的电势差可能 减小，以致吸附晶片的静电引力失去平衡，从而影响晶片的稳定吸附，同时，还可能引起用于热量交换的氦气的泄漏，进而对工艺结果造成更大的影响。因此有必要通过补偿晶片 直流自偏压来保持吸附晶片的静电引力的平衡。如图l所示的一种现有技术中典型的双极静电卡盘的下电极控制装置，其具体的控制方 法为首先，射频电源经由一个匹配网络与下电极相连，通过预先设定射频电源的输出功率 的方式来控制晶片上的直流偏压。但是，由于匹配网络自身的信号损失是变化的，且不可 预先被确定或估计，可能造成预先设定的射频信号输出功率不能全部稳定的传输到下电极 上，因此，也就不能很好地控制晶片上的直流自偏压。其次，直流电源经由一个滤波器与直流电极相连，当晶体直流自偏压产生后， 一种传 统的补偿方法是通过对晶片上的直流自偏压事先进行确定或估计，然后根据该预先被确定 或估计的值手动设定直流电源正负输出电压的差值，使得最终加载到两个直流电极上的电 压绝对值保持相等。但是，在不同的工艺过程中，晶片上的直流自偏压是变化的，因此这 种静态的补偿方法并不是最优的。此外，根据晶片上的直流偏压约为下电极上的射频电压峰峰值的l/2这一通用规则；在 现有技术中，对晶片直流自偏压的测量，大多采用通过测量加载到下电极上的射频信号峰 峰值，然后直接除以二来得到晶片直流自偏压的值。然而，通过实验发现，虽然晶片直流 自偏压主要是由加载到下电极上的射频信号产生的，但它同时还会受到其他工艺参数的影 响，因此当工艺条件发生变化时，上述通过规则就变得不是十分准确了，因而对晶片直流 自偏压的测量也失去准确性了。综上所述，现有技术方案在控制和补偿晶片直流自偏压中存在如下缺陷，由于工艺条 件的变化，准确测量晶片直流自偏压本身存在一定的困难，此外，匹配网络自身的信号损 失是变化的，且不可预先被确定或估计，因此，通过预先设定射频信号的方法不能很好地 控制晶片上的直流自偏压；而且通过预先估计直流自偏压进行手动设置直流电源正负输出 电压的值，由于不同的工艺过程，晶片上的直流自偏压是不同的，因此并不能进行正确设 置，进而也不能准确的补偿由于直流自偏压引起的直流电源正负输出电压的差值。发明内容针对现有技术方案中存在的技术缺陷，本发明的目的是提供一种控制晶片直流自偏压 的方法和装置及补偿直流电极与晶片间的静电引力的方法和装置，通过该方法稳定地控制 晶片上的直流自偏压，以获得对刻蚀速率的稳定控制。同时，自动地对由晶体自偏压造成 的两个直流电极与晶片间的静电引力不平衡进行补偿，使静电卡盘能够更好的吸附晶片。 本发明的目的是通过以下技术方案实现的-一种控制晶片直流自偏压的方法，用于在等离子体刻蚀设备工艺过程中控制晶片上的 直流自偏压，包括A、 测量等离子体刻蚀设备中能够表征晶片直流自偏压大小的表征参量；B、 根据测得的表征参量来确定晶片上的直流自偏压值；C、 根据步骤B确定的晶片上的直流自偏压值对等离子体刻蚀设备的射频电源输出功率 进行调节，进而实现对晶片直流自偏压的控制。所述的步骤B包括Bl、在不同工艺条件下测量对应表征参量不同取值时的晶片直流自偏压值，并建立表征参量与晶片上直流自偏压值之间的对应关系；B2、根据测得的表征参量按照步骤B1确定的对应关系确定晶片直流自偏压的值。 所述的表征参量包括等离子体刻蚀设备加载的射频信号的电压、电流、功率、阻抗和/或相角。一种补偿直流电极与晶片间的静电引力的方法，用于对等离子体刻蚀设备工艺过程中 由于晶片上的直流自偏压引起的直流电极与晶片间的静电引力不平衡进行补偿，包括-P、测量等离子体刻蚀设备中能够表征晶片直流自偏压大小的表征参量； Q、根据测得的表征参量来确定晶片上的直流自偏压值；R、根据步骤B确定的晶片上的直流自偏压值对等离子体刻蚀设备的直流电源的公共参 考端电压进行调节，进而实现对直流电极与晶片间的静电引力的补偿，保持直流电极与晶 片间的静电引力的平衡。所述的步骤Q包括-Ql、在不同工艺条件下测量对应表征参量不同取值时的晶片直流自偏压值，并建立表征参量与晶片上直流自偏压值之间的对应关系；Q2、根据测得的表征参量按照步骤Q1确定的对应关系确定晶片直流自偏压的值。 所述的表征参量包括等离子体刻蚀设备加载的射频信号的电压、电流、功率、阻抗和/或相角。一种控制晶片直流自偏压的装置，包括下电极、直流电极、射频电源、匹配网络，所述的射频电源经由匹配网络与下电极相连，所述的装置还包括表征参量检测模块与控制 处理模块；其中 所述的表征参量检测模块连接下电极，用于测量等离子体刻蚀设备中能够表征晶片直 流自偏压大小的表征参量，传给控制处理模块；所述的控制处理模块根据测得的表征参量来确定晶片上的直流自偏压值；并根据此晶 片上的直流自偏压值对等离子体刻蚀设备的射频电源输出功率进行调节，实现对晶片直流 自偏压的控制。所述的控制处理模块包括变换求值单元与控制执行单元；其中所述的变换求值单元用于根据测得的表征参量通过预先设定的表征参量与晶片上直流 自偏压值之间的对应关系来确定晶片上的直流自偏压值；所述的控制执行单元根据此晶片上的直流自偏压值对等离子体刻蚀设备的射频电源输 出功率进行调节，实现对晶片直流自偏压的控制。所述的控制晶片直流自偏压的装置还包括模/数转换电路，用于将模拟方式的表征参量转换为控制处理模块可识别的数字方式的 表征参量；和/或，表征参量与晶片上直流自偏压值之间的对应关系设定模块，用于根据不同工艺条件下 测量对应表征参量不同取值时的晶片直流自偏压值建立表征参量与晶片上直流自偏压值之 间的对应关系。一种补偿直流电极与晶片间的静电引力的装置，包括下电极、直流电极、直流电源、 滤波器，所述的直流电源经由滤波器与直流电极相连，所述的装置还包括表征参量检测 模块与控制处理模块；其中所述的表征参量检测模块连接下电极，用于测量等离子体刻蚀设备中能够表征晶片直 流自偏压大小的表征参量，传给控制处理模块；所述的控制处理模块根据测得的表征参量来确定晶片上的直流自偏压值；并根据此晶 片上的直流自偏压值对等离子体刻蚀设备的直流电源的公共参考端电压进行调节，进而实 现对直流电极与晶片间的静电引力的补偿，保持直流电极与晶片间的静电引力的平衡。所述的控制处理模块包括变换求值单元与控制执行单元；其中所述的变换求值单元用于根据测得的表征参量通过预先设定的表征参量与晶片上直流 自偏压值之间的对应关系来确定晶片上的直流自偏压值；所述的控制执行单元根据此晶片上的直流自偏压值对等离子体刻蚀设备的直流电源的 公共参考端电压进行调节，进而实现对直流电极与晶片间的静电引力的补偿，保持直流电 极与晶片间的静电引力的平衡。
所述的补偿直流电极与晶片间的静电引力的装置还包括-模/数转换电路，用于将模拟方式的表征参量转换为控制处理模块可识别的数字方式的 表征参量；和/或，表征参量与晶片上直流自偏压值之间的对应关系设定模块，用于根据不同工艺条件下 测量对应表征参量不同取值时的晶片直流自偏压值建立表征参量与晶片上直流自偏压值之 间的对应关系；和/或，变压模块，用于根据测得的晶片上的直流自偏压值，输出控制直流电源的公共参考端 的电压信号。所述的变压模块包括-可变电压源，用于根据测得的晶片上的直流自偏压值输出一个与实际晶片直流自偏压 大小相等，极性相同的直流负电压信号，用以控制直流电源的公共参考端电压；或，有源电压放大电路模块，所述的有源电压放大电路模块将低电压信号放大至与实际晶 片直流自偏压大小相等的高压电压信号，输出到直流电源的公共参考端，用以控制直流电 源的公共参考端电压。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过检测一个能够表征晶片自偏压大 小的参量来间接获得直流自偏压的值，然后将该值经过控制或转换环节分别用于对射频电 源以及直流电源公共参考端的控制，以达到稳定控制晶片上直流自偏压和补偿由该直流自 偏压造成的晶片与直流电极间静电引力不平衡-同时，本发明的实现一方面能够在稳定控 制晶片的直流自偏压得基础上获得良好的刻蚀速率和沉积速率等工艺参数；另一方面可以 使静电卡盘能够更好的吸附晶片，从而减小了氦气漏率，改善了工艺结果。
图l为现有技术中实现控制和补偿晶片直流自偏压的下电极结构图；图2为实现本发明实施例的控制和补偿晶片直流自偏压的装置示意图；图3为实现本发明实施例的确定射频信号电流有效值与晶片上直流自偏压的关系流程图；图4为实现本发明实施例的控制和补偿晶片直流自偏压的流程图p具体实施方式
本发明通过构架闭环反馈系统来对晶片直流自偏压进行控制和补偿，即通过测量一个
能够表征晶片直流自偏压大小的参量来间接获得直流自偏压的值，然后将该值经过控制或 转换环节分别用于对射频电源以及直流电源公共参考端进行控制。其中包括一、 控制晶片直流自偏压的实现方法，包括-测量一个能够表征晶片直流自偏压大小的参量来间接获得直流自偏压的值，然后将该 值经过比较和控制环节后输出控制信号，用于对射频电源输出功率进行控制，进而实现对 晶片直流自偏压的控制。其中-(一)间接测量晶片直流自偏压值的方法，包括在实际工艺过程中，在反应腔室内部直接对晶片直流自偏压进行测量是非常困难的， 并且探头直接接触晶片也会给晶片带来污染等负面影响。因此考虑通过测量一个能够表征 晶片直流自偏压大小的参量来间接获得直流自偏压的值。由于晶片上的直流自偏压主要是 由加载到下电极上的射频信号产生的，因此与该射频信号相关的参量，如电压、电流、功 率以及阻抗和相角等参量均能够间接反映晶片直流自偏压的大小。首先，利用实验在不同工艺条件下测量对应表征参量不同取值时的晶片直流自偏压， 通过拟和等方法确定表征参量与晶片上直流自偏压的对应关系；所述的表征参量包括等离 子体刻蚀设备加载的射频信号的电压、电流、功率、阻抗和/或相角。其次，测量下电极上表征参量，并进行模/数转换，将该表征参量信号转换为计算机能 够识别的标准信号形式；最后，根据前述实验得到的表征参量与晶片直流自偏压之间的对应关系，通过反变换 的方式，将检测得到的表征参量等效信号转换为实际工艺过程中晶片直流自偏压的值。 (二)对晶片直流自偏压的控制过程包括将前述的实际测量得到的晶片直流自偏压的值与预先设定的晶片直流自偏压值进行比 较，对其差值根据一定的控制算法运算输出一个控制信号，用于对射频电源功率进行自动 调节，从而实现对晶片直流自偏压的控制。二、 补偿晶片直流自偏压的实现方法，包括-(一)间接测量晶片直流自偏压值的方法，包括首先，利用实验在不同工艺条件下测量对应表征参量不同取值时的晶片直流自偏压， 通过拟和等方法确定表征参量与晶片上直流自偏压的对应关系；所述的表征参量包括等离 子体刻蚀设备加载的射频信号的电压、电流、功率、阻抗和/或相角。其次，测量下电极上表征参量，并进行模/数转换，将该表征参量信号转换为计算机能 够识别的标准信号形式；
最后，根据前述实验得到的表征参量与晶片直流自偏压之间的对应关系，通过反变换 的方式，将检测得到的表征参量等效信号转换为实际工艺过程中晶片直流自偏压的值。 (二)对晶片直流自偏压的补偿过程包括将前述间接测量获得的晶片直流自偏压的值，经过转换环节后输出与实际晶片直流自 偏压大小相等的电压信号，用于控制直流电源的公共参考端电压，进而实现对直流电极与 晶片间的静电引力的补偿，保持直流电极与晶片间的静电引力的平衡。如图2所示，本发明还提供了一种控制晶片直流自偏压的装置，包括下电极、直流电 极、射频电源、匹配网络，所述的射频电源经由匹配网络与下电极相连，所述的装置还包 括表征参量检测模块与控制处理模块；其中所述的表征参量检测模块连接下电极，用于测量等离子体刻蚀设备中能够表征晶片直 流自偏压大小的表征参量，传给控制处理模块；所述的控制处理模块根据测得的表征参量来确定晶片上的直流自偏压值；并根据此晶 片上的直流自偏压值对等离子体刻蚀设备的射频电源输出功率进行调节，实现对晶片直流 自偏压的控制，包括变换求值单元与控制执行单元；其中-所述的变换求值单元用于根据测得的表征参量通过预先设定的表征参量与晶片上直流 自偏压值之间的对应关系来确定晶片上的直流自偏压值；所述的控制执行单元根据此晶片上的直流自偏压值对等离子体刻蚀设备的射频电源输 出功率进行调节，实现对晶片直流自偏压的控制。所述的控制晶片直流自偏压的装置还包括模/数转换电路，用于将模拟方式的表征参量转换为控制处理模块可识别的数字方式的 表征参量；和/或，表征参量与晶片上直流自偏压值之间的对应关系设定模块，用于根据不同工艺条件下 测量表征参量不同取值时对应的晶片直流自偏压值建立表征参量与晶片上直流自偏压值之 间的对应关系。如图2所示，本发明还提供了一种补偿直流电极与晶片间的静电引力的装置，包括下电 极、直流电极、直流电源、滤波器，所述的直流电源经由滤波器与直流电极相连，所述的 装置还包括表征参量检测模块与控制处理模块；其中所述的表征参量检测模块连接下电极，用于测量等离子体刻蚀设备中能够表征晶片直 流自偏压大小的表征参量，传给控制处理模块；所述的控制处理模块根据测得的表征参量来确定晶片上的直流自偏压值；并根据此晶
片上的直流自偏压值对等离子体刻蚀设备的直流电源的公共参考端电压进行调节，进而实 现对直流电极与晶片间的静电引力的补偿，保持直流电极与晶片间的静电引力的平衡，包 括变换求值单元与控制执行单元；其中所述的变换求值单元用于根据测得的表征参量通过预先设定的表征参量与晶片上直流 自偏压值之间的对应关系来确定晶片上的直流自偏压值；所述的控制执行单元根据此晶片上的直流自偏压值对等离子体刻蚀设备的直流电源的 公共参考端电压进行调节，进而实现对直流电极与晶片间的静电引力的补偿，保持直流电 极与晶片间的静电引力的平衡。所述补偿直流电极与晶片间的静电引力的装置还包括模/数转换电路，用于将模拟方式的表征参量转换为控制处理模块可识别的数字方式的 表征参量；和/或，表征参量与晶片上直流自偏压值之间的对应关系设定模块，用于根据不同工艺条件下 测量表征参量不同取值时对应的晶片直流自偏压值建立表征参量与晶片上直流自偏压值之 间的对应关系；和/或，变压模块，用于根据测得的晶片上的直流自偏压值，输出控制直流电源的公共参考端 的电压信号。本例中的变压模块采用可变电压源，用于根据测得的晶片上的直流自偏压值 输出一个与实际晶片直流自偏压大小相等，极性相同的直流负电压信号，用以控制直流电 源的公共参考端电压。另外，所述的可变电压源可以用一个具有相同功能的有源电压放大 电路模块来代替，所述的有源电压放大电路模块将低电压信号放大至与实际晶片直流自偏 压大小相等的高压电压信号，输出到直流电源的公共参考端，用以控制直流电源的公共参 考端电压。为了便于理解本发明，现以射频信号的电流有效值参量为表征参量的实施例对本发明 作进一步的说明。如图2为实现本发明的实施例的控制晶片直流自偏压的装置与补偿直流电极与晶片间的 静电引力的装置结合的示意图，包括下电极、直流电极、射频电源、射频匹配网络、直流电源、滤波器等基本部件，以及 表征参量检测模块(电流传感器)、模/数转换电路、控制处理模块、可变电压源等与控制 和补偿晶片直流自偏压相关的部件；其中，所述的控制处理模块包括变换求值单元和控制 执行单元。所述的射频电源经由匹配网络与下电极相连，直流电源经由滤波器与直流电极相连；
所述的控制处理模块经由模数转换电路和电流传感器与直流电极相连； 所述的可变电压源的控制端与控制处理模块相连，输出端与直流电源的公共端相连。 在实际工艺开始之前，首先确定射频信号电流有效值与晶片上直流自偏压的关系，其处理过程如图3所示步骤31:对下电极施加射频信号，对直流电极施加直流电压信号；步骤32:测量对应不同的射频信号电流有效值时的晶片直流自偏压值；步骤33:通过拟和等方法得出二者之间的函数关系，以斜率、偏差或数据表的形式保存在控制处理模块中的变换求值单元，以备调用。在实际工艺处理过程中，稳定地控制晶片上的直流自偏压和对由晶体自偏压造成的两个直流电极与晶片间的静电引力不平衡进行补偿的处理流程如图4所示 步骤41:对下电极施加射频信号，对直流电极施加直流电压信号；步骤42:采用电流传感器对施加在下电极上的射频信号的电流有效值进行测量，并输 出给模数转换电路；步骤43:通过模数转换电路将电流有效值转换为计算机可识别的标准信号，并输出给 控制处理模块；步骤44:控制处理模块中的变换求值单元调用预先储存的射频信号电流有效值与晶片 上直流自偏压之间的函数关系，通过査表或函数反变换方式获得对应的晶片直流自偏压 值；步骤45:控制处理模块中的控制执行单元根据变换求值单元变换得到的晶片直流自偏 压值和预先设定的晶片直流自偏压值进行比较，将其差值通过一定的控制算法运算，得到 射频电源输出功率控制信号，用以调节射频电源功率。步骤46:控制执行单元将晶片直流自偏压值转换为标准I/0信号，输出至可变电压源的 控制端；步骤47:将可变电压源的输出电压加载到直流电源的公共参考端，用以控制直流电源 的公共参考端电压。结合本实施例的实现流程图，现对本发明的技术方案的实现过程作进一步的描述 首先利用实验确定射频信号电流有效值与晶片上直流自偏压的关系，测量在不同工艺 条件下对应不同的射频信号电流有效值时的晶片直流自偏压，通过拟和等方法得出两者之 间的函数关系，以斜率、偏差或数据表的形式保存于控制处理模块中的变换求值单元。其次，电流传感器接收从下电极引出的射频信号电流信号，输出与其对应的有效值信
号，经过一个模/数转换电路，将该电流有效值信号转换为计算机能够识别的标准信号形式 输入到控制处理模块中，根据前述实验得到的下电极上射频信号的电流有效值与晶片直流 自偏压之间的对应关系，通过变换求值单元査表或函数反变换的方式，将检测得到的直流 等效信号转换为实际工艺过程中晶片直流自偏压的值。为了实现本发明的第一目的，即稳定地控制晶片上的直流自偏压，将实际测量计算得到的晶片直流自偏压的值与控制处理模块中的控制执行单元预先存储的或通过i/o接口输入的晶片直流自偏压设定值进行比较，其差值被送入控制执行单元，根据一定的控制算法运 算输出一个控制信号，用于对射频电源的输出功率进行自动调节，进而实现闭环负反馈控 制晶片直流自偏压。为了实现本发明的第二目的，即对由晶体自偏压造成的两个直流电极与晶片间的静电引力不平衡进行补偿，将实际测量计算得到的晶片直流自偏压转化成标准i/o信号输出至可变电压源的控制端，使可变电压源的输出端输出一个与实际晶片直流自偏压大小相等，极 性相同的直流负电压。可变电压源的输出端与系统中提供静电引力的直流电源的公共参考 端相连接，通过改变公共参考端的电压值，可以达到补偿晶片直流自偏压的产生对于静电引力不平衡的影响。例如闭环控制前直流电源的公共参考端电压为零，正负输出端分别输出+350伏和-350伏电压，而构成反馈控制系统后，直流电源的公共参考端电压等于晶片 直流自偏压的值(如-IOO伏)，此时如果仍要维持正负输出端与公共参考端之间的350伏 电压差值，则正向输出端电压将变为+250伏，负向输出端电压将变为-450伏，达到了补偿 晶片直流自偏压的目的。综上所述，本发明的实现一方面能够稳定地控制晶片上的直流自偏压，获得良好的刻 蚀速率和沉积速率等工艺参数；另一方面可以自动地对由晶体自偏压造成的两个直流电极与晶片间的静电引力不平衡进行补偿，使静电卡盘能够更好的吸附晶片，从而减小了氦气 漏率，改善了工艺结果。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都 应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为 准。
权利要求
1. 一种控制晶片直流自偏压的方法，用于在等离子体刻蚀设备工艺过程中控制晶片上的直流自偏压，其特征在于，包括A、测量等离子体刻蚀设备中能够表征晶片直流自偏压大小的表征参量；B、根据测得的表征参量来确定晶片上的直流自偏压值；C、根据步骤B确定的晶片上的直流自偏压值对等离子体刻蚀设备的射频电源输出功率进行调节，进而实现对晶片直流自偏压的控制。
2、 根据权利要求l所述的控制晶片直流自偏压的方法，其特征在于，所述的步骤B包括Bl、在不同工艺条件下测量对应表征参量不同取值时的晶片直流自偏压值，并建立表 征参量与晶片上直流自偏压值之间的对应关系；B2、根据测得的表征参量按照步骤B1确定的对应关系确定晶片直流自偏压的值。
3、 根据权利要求1或2所述的控制晶片直流自偏压的方法，其特征在于，所述的表征参 量包括等离子体刻蚀设备加载的射频信号的电压、电流、功率、阻抗和/或相角。
4、 一种补偿直流电极与晶片间的静电引力的方法，用于对等离子体刻蚀设备工艺过程 中由于晶片上的直流自偏压引起的直流电极与晶片间的静电引力不平衡进行补偿，其特征 在于，包括P、测量等离子体刻蚀设备中能够表征晶片直流自偏压大小的表征参量； Q、根据测得的表征参量来确定晶片上的直流自偏压值；R、根据步骤B确定的晶片上的直流自偏压值对等离子体刻蚀设备的直流电源的公共参 考端电压进行调节，进而实现对直流电极与晶片间的静电引力的补偿，保持直流电极与晶 片间的静电引力的平衡。
5、 根据权利要求4所述的补偿直流电极与晶片间的静电引力的方法，其特征在于，所述的步骤Q包括Ql、在不同工艺条件下测量对应表征参量不同取值时的晶片直流自偏压值，并建立表 征参量与晶片上直流自偏压值之间的对应关系；Q2、根据测得的表征参量按照步骤Q1确定的对应关系确定晶片直流自偏压的值。
6、 根据权利要求4或5所述的补偿直流电极与晶片间的静电引力的方法，其特征在于， 所述的表征参量包括等离子体刻蚀设备加载的射频信号的电压、电流、功率、阻抗和/或相 角。
7、 一种控制晶片直流自偏压的装置，包括下电极、直流电极、射频电源、匹配网络， 所述的射频电源经由匹配网络与下电极相连，其特征在于，所述的装置还包括表征参量 检测模块与控制处理模块；其中所述的表征参量检测模块连接下电极，用于测量等离子体刻蚀设备中能够表征晶片直 流自偏压大小的表征参量，传给控制处理模块；所述的控制处理模块根据测得的表征参量来确定晶片上的直流自偏压值；并根据此晶 片上的直流自偏压值对等离子体刻蚀设备的射频电源输出功率进行调节，实现对晶片直流 自偏压的控制。
8、 根据权利要求7所述的控制晶片直流自偏压的装置，其特征在于，所述的控制处理 模块包括变换求值单元与控制执行单元；其中所述的变换求值单元用于根据测得的表征参量通过预先设定的表征参量与晶片上直流 自偏压值之间的对应关系来确定晶片上的直流自偏压值；所述的控制执行单元根据此晶片上的直流自偏压值对等离子体刻蚀设备的射频电源输 出功率进行调节，实现对晶片直流自偏压的控制。
9、 根据权利要求7或8所述的控制晶片直流自偏压的装置，其特征在于，所述的装置还 包括模/数转换电路，用于将模拟方式的表征参量转换为控制处理模块可识别的数字方式的 表征参量；和/或，表征参量与晶片上直流自偏压值之间的对应关系设定模块，用于根据不同工艺条件下 测量对应表征参量不同取值时的晶片直流自偏压值建立表征参量与晶片上直流自偏压值之 间的对应关系。
10、 一种补偿直流电极与晶片间的静电引力的装置，包括下电极、直流电极、直流电 源、滤波器，所述的直流电源经由滤波器与直流电极相连，其特征在于，所述的装置还包 括表征参量检测模块与控制处理模块；其中所述的表征参量检测模块连接下电极，用于测量等离子体刻蚀设备中能够表征晶片直 流自偏压大小的表征参量，传给控制处理模块；所述的控制处理模块根据测得的表征参量来确定晶片上的直流自偏压值；并根据此晶 片上的直流自偏压值对等离子体刻蚀设备的直流电源的公共参考端电压进行调节，进而实 现对直流电极与晶片间的静电引力的补偿，保持直流电极与晶片间的静电引力的平衡。
11、 根据权利要求io所述的补偿直流电极与晶片间的静电引力的装置，其特征在于，所述的控制处理模块包括变换求值单元与控制执行单元；其中所述的变换求值单元用于根据测得的表征参量通过预先设定的表征参量与晶片上直流 自偏压值之间的对应关系来确定晶片上的直流自偏压值；所述的控制执行单元根据此晶片上的直流自偏压值对等离子体刻蚀设备的直流电源的 公共参考端电压进行调节，进而实现对直流电极与晶片间的静电引力的补偿，保持直流电 极与晶片间的静电引力的平衡。
12、 根据权利要求10或11所述的补偿流电极与晶片间的静电引力的装置，其特征在 于，所述的装置还包括模/数转换电路，用于将模拟方式的表征参量转换为控制处理模块可识别的数字方式的 表征参量；和/或，表征参量与晶片上直流自偏压值之间的对应关系设定模块，用于根据不同工艺条件下 测量对应表征参量不同取值时的晶片直流自偏压值建立表征参量与晶片上直流自偏压值之 间的对应关系；和/或，变压模块，用于根据测得的晶片上的直流自偏压值，输出控制直流电源的公共参考端 的电压信号。
13、 根据权利要求12所述的补偿流电极与晶片间的静电引力的装置，其特征在于，所 述的变压模块包括可变电压源，用于根据测得的晶片上的直流自偏压值输出一个与实际晶片直流自偏压 大小相等，极性相同的直流负电压信号，用以控制直流电源的公共参考端电压；或，有源电压放大电路模块，所述的有源电压放大电路模块将低电压信号放大至与实际晶 片直流自偏压大小相等的高压电压信号，输出到直流电源的公共参考端，用以控制直流电 源的公共参考端电压。
全文摘要
本发明涉及一种控制晶片直流自偏压的方法和装置及补偿直流电极与晶片间的静电引力的方法和装置。具体包括通过检测一个能够表征晶片直流自偏压大小的参量来间接获得直流自偏压的值，然后将该值经过控制或转换环节分别用于对射频电源以及直流电源公共参考端的控制，以达到稳定控制晶片上的直流自偏压和补偿由该直流自偏压造成的晶片与直流电极间静电引力不平衡。因此，本发明的实现一方面能够稳定地控制晶片上的直流自偏压，获得良好的刻蚀速率和沉积速率等工艺参数；另一方面可以自动地对由晶体自偏压造成的两个直流电极与晶片间的静电引力不平衡进行补偿，使静电卡盘能够更好的吸附晶片，从而减小了氦气漏率，改善了工艺结果。
文档编号H01L21/00GK101211752SQ20061017154
公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月30日 优先权日2006年12月30日
发明者祎 赵 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司