基座偏压调节装置和方法、半导体工艺设备

摘要

本发明提供一种基座偏压调节装置和方法、半导体工艺设备，该装置包括正偏压调节单元、负偏压调节单元和抗干扰单元，其中，正偏压调节单元的第一端接地，正偏压调节单元的第二端与基座电连接，用于调节基座的偏压，且能够使基座产生正偏压；负偏压调节单元的第一端接地，负偏压调节单元的第二端与基座电连接，用于调节基座的偏压，且能够使基座产生负偏压；抗干扰单元连接在负偏压调节单元与基座之间的电路上，用于抑制正偏压调节单元与基座之间的电路中的电流流入负偏压调节单元与基座之间的电路中。本发明提供的基座偏压调节装置和方法、半导体工艺设备的技术方案，可以满足不同工艺需求，从而扩大了工艺窗口。

权利要求

1.一种基座偏压调节装置，其特征在于，包括正偏压调节单元、负偏压调节单元和抗干扰单元，其中，所述正偏压调节单元的第一端接地，所述正偏压调节单元的第二端与基座电连接，用于始终与所述基座保持电导通，并调节所述基座的偏压，且能够使所述基座产生正偏压；

所述负偏压调节单元的第一端接地，所述负偏压调节单元的第二端通过所述抗干扰单元与所述基座电连接，用于始终与所述基座保持电导通，并调节所述基座的偏压，且能够使所述基座产生负偏压；

所述抗干扰单元连接在所述负偏压调节单元与所述基座之间的电路上，用于抑制所述正偏压调节单元与所述基座之间的电路中的电流流入所述负偏压调节单元与所述基座之间的电路中，以实现所述正偏压调节单元和所述负偏压调节单元在工艺过程中同时使用。

2.根据权利要求1所述的基座偏压调节装置，其特征在于，所述正偏压调节单元包括阻抗可变电路，所述阻抗可变电路的一端与所述基座电连接，所述阻抗可变电路的另一端接地，所述阻抗可变电路用于通过调节所述阻抗可变电路的阻抗大小，来调节所述基座的偏压大小。

3.根据权利要求2所述的基座偏压调节装置，其特征在于，所述阻抗可变电路包括至少一个第一可变电容；或者至少一个可变电感；或者电性连接的至少一个第一可变电容和至少一个可变电感，所述至少一个第一可变电容和至少一个可变电感采用的电性连接方式包括并联、串联或者混联。

4.根据权利要求1‑3任意一项所述的基座偏压调节装置，其特征在于，所述抗干扰单元包括带阻滤波器或者数字滤波器。

5.根据权利要求1‑3任意一项所述的基座偏压调节装置，其特征在于，所述负偏压调节单元包括射频电源和连接在所述射频电源和所述基座之间的匹配电路。

6.根据权利要求5所述的基座偏压调节装置，其特征在于，所述匹配电路包括第一支路和第二支路，其中，所述第一支路的一端与所述射频电源的输出端电连接，所述第一支路的另一端接地，且在所述第一支路上设置有第二可变电容；

所述第二支路的两端分别与所述射频电源的输出端和所述基座电连接，且在所述第二支路上设置有第三可变电容；所述抗干扰单元连接在所述第二支路上。

7.根据权利要求5所述的基座偏压调节装置，其特征在于，所述匹配电路包括第一支路、第二支路、第三支路和第四支路，其中，所述第一支路的一端与所述射频电源的输出端电连接，所述第一支路的另一端接地，且在所述第一支路上设置有第二可变电容；

所述第二支路的两端分别与所述射频电源的输出端和所述第四支路的一端电连接，且在所述第二支路上设置有固定电容；

所述第三支路的一端与所述第四支路的一端电连接，所述第三支路的另一端接地，且在所述第三支路上设置有第三可变电容；

所述第四支路的另一端与所述基座电连接，所述抗干扰单元连接在所述第四支路上。

8.根据权利要求1‑3任意一项所述的基座偏压调节装置，其特征在于，所述基座偏压调节装置还包括参数获取单元和控制单元，其中，所述参数获取单元用于实时获取所述正偏压调节单元的与阻抗相关的当前参数值，并将其发送至所述控制单元；

所述控制单元用于根据所述当前参数值和预设的参数设定值，控制所述正偏压调节单元调节所述基座的偏压，直至所述当前参数值等于所述参数设定值。

9.根据权利要求8所述的基座偏压调节装置，其特征在于，所述参数获取单元包括电压检测元件，所述电压检测元件用于实时检测所述基座的当前偏压值，并将其发送至所述控制单元；

所述控制单元用于根据所述当前偏压值和预设的偏压设定值，控制所述正偏压调节单元调节所述基座的偏压，直至所述当前偏压值等于所述偏压设定值。

10.根据权利要求8所述的基座偏压调节装置，其特征在于，所述参数获取单元包括阻抗检测元件，所述阻抗检测元件用于实时检测所述正偏压调节单元的输入电压值和输入电流值，并将其发送至所述控制单元；

所述控制单元用于根据所述输入电压值和输入电流值计算获得输入阻抗值，并根据所述输入阻抗值和预设的阻抗设定值，控制所述正偏压调节单元调节所述基座的偏压，直至所述输入阻抗值等于所述阻抗设定值。

11.一种半导体工艺设备，包括反应腔室，在所述反应腔室内设置有基座，且在所述反应腔室的顶部设置有靶材，其特征在于，所述半导体工艺设备还包括权利要求1‑10任意一项所述的基座偏压调节装置，所述基座偏压调节装置与所述基座电连接，用以调节所述基座的偏压。

12.一种基座偏压调节方法，其特征在于，应用于权利要求8‑10任意一项所述的基座偏压调节装置，所述基座偏压调节方法包括以下步骤：S1、在进行工艺的过程中，实时获取所述正偏压调节单元的与阻抗相关的当前参数值；

S2、判断所述当前参数值是否等于预设的参数设定值，若是，则返回所述步骤S1；若否，则进行步骤S3；

S3、控制所述正偏压调节单元调节所述基座的偏压，直至当前偏压值等于所述参数设定值之后，返回所述步骤S1。

13.根据权利要求12所述的基座偏压调节方法，其特征在于，所述正偏压调节单元包括阻抗可变电路，所述阻抗可变电路的一端与所述基座电连接，所述阻抗可变电路的另一端接地，所述阻抗可变电路用于通过调节所述阻抗可变电路的阻抗大小，来调节所述基座的偏压大小；所述阻抗可变电路均包括至少一个第一可变电容，或者至少一个可变电感，或者电性连接的至少一个第一可变电容和至少一个可变电感；

所述步骤S3具体包括：

S31、驱动所述第一可变电容的动片沿第一方向转动一个单位变化量；

S32、判断所述当前参数值是否等于所述参数设定值，若是，则返回所述步骤S1；若否，则进行步骤S33；

S33、判断所述第一可变电容的动片的当前位置与初始位置之间的距离是否超过预设阈值，若是，则进行步骤S34；若否，则返回所述步骤S31；

S34、驱动所述第一可变电容的动片沿第二方向转动一个所述单位变化量；所述第二方向与所述第一方向相反；

S35、判断所述当前参数值是否等于所述参数设定值，若是，则返回所述步骤S1；若否，则进行步骤S36；

S36、判断所述第一可变电容的动片的当前位置与所述初始位置之间的距离是否超过所述预设阈值，若是，则进行步骤S37；若否，则返回所述步骤S34；

S37、发出报警信号，并停止工艺。

说明书

基座偏压调节装置和方法、半导体工艺设备

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体制造技术领域，具体地，涉及一种基座偏压调节装置和方法、半导体工艺设备。

背景技术

[0002] 等离子体被广泛应用于半导体器件的生产过程中。在等离子体刻蚀或者沉积系统中，射频电源用于激发反应腔室中的工艺气体产生等离子体。等离子体中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子，这些活性粒子和置于反应腔室并曝露在等离子体环境下的晶圆相互作用，使晶圆表面发生各种物理和化学反应，从而完成晶圆的刻蚀或者其他工艺过程。

[0003] 由于电子比正离子轻，在相同时间内，电子落在晶圆表面的数量比离子多，从而会在晶圆表面形成直流负偏压。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圆表面加速运动，轰击晶圆以达到预期的工艺结果。直流偏压的大小影响着正离子的轰击能量，进而也影响着一定的工艺参数(例如：刻蚀速率、沉积速率等)。目前，在绝大多数的等离子体设备中，均通过利用下电极射频电源向基座加载射频(RF)激励信号的方式，来达到增加晶圆上的直流负偏压及相应的增加离子能量的目的。

[0004] 图1为现有的一种物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，以下简称PVD)设备的结构图。请参阅图1，PVD设备包括反应腔室01，在反应腔室01的顶部设置有靶材02，该靶材02与射频电源和直流电源(二者未示出)电连接，并且在工艺腔室01内，且位于靶材02的下方设置有用于承载晶圆04的基座03。基座03通过匹配器06与射频电源05电连接，射频电源05用于向基座03加载负偏压，通过改变射频电源05输出的射频功率的大小，可以调节基座03的偏压大小，从而控制沉积速率和薄膜应力等参数。

[0005] 但是，由于上述射频电源05只能向基座03加载负偏压，在某些工艺中可能会损伤晶圆，从而导致晶圆正向电压(Voltage Forward， VF)值过高，造成工艺结果不合格。而且，该PVD设备的工艺窗口较小，无法满足不同工艺需求。

发明内容

[0006] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种基座偏压调节装置和方法、半导体工艺设备，其可以满足不同工艺需求，从而扩大了工艺窗口。

[0007] 为实现本发明的目的而提供一种基座偏压调节装置，包括正偏压调节单元、负偏压调节单元和抗干扰单元，其中，

[0008] 所述正偏压调节单元的第一端接地，所述正偏压调节单元的第二端与基座电连接，用于调节所述基座的偏压，且能够使所述基座产生正偏压；

[0009] 所述负偏压调节单元的第一端接地，所述负偏压调节单元的第二端与所述基座电连接，用于调节所述基座的偏压，且能够使所述基座产生负偏压；

[0010] 所述抗干扰单元连接在所述负偏压调节单元与所述基座之间的电路上，用于抑制所述正偏压调节单元与所述基座之间的电路中的电流流入所述负偏压调节单元与所述基座之间的电路中。

[0011] 可选的，所述正偏压调节单元包括阻抗可变电路，所述阻抗可变电路的一端与所述基座电连接，所述阻抗可变电路的另一端接地，所述阻抗可变电路用于通过调节所述阻抗可变电路的阻抗大小，来调节所述基座的偏压大小。

[0012] 可选的，所述阻抗可变电路包括至少一个第一可变电容；或者

[0013] 至少一个可变电感；或者电性连接的至少一个第一可变电容和至少一个可变电感，所述至少一个第一可变电容和至少一个可变电感采用的电性连接方式包括并联、串联或者混联。

[0014] 可选的，所述抗干扰单元包括带阻滤波器或者数字滤波器。

[0015] 可选的，所述负偏压调节单元包括射频电源和连接在所述射频电源和所述基座之间的匹配电路。

[0016] 可选的，所述匹配电路包括第一支路和第二支路，其中，所述第一支路的一端与所述射频电源的输出端电连接，所述第一支路的另一端接地，且在所述第一支路上设置有第二可变电容；

[0017] 所述第二支路的两端分别与所述射频电源的输出端和所述基座电连接，且在所述第二支路上设置有第三可变电容；所述抗干扰单元连接在所述第二支路上。

[0018] 可选的，所述匹配电路包括第一支路、第二支路、第三支路和第四支路，其中，所述第一支路的一端与所述射频电源的输出端电连接，所述第一支路的另一端接地，且在所述第一支路上设置有第二可变电容；

[0019] 所述第二支路的两端分别与所述射频电源的输出端和所述第四支路的一端电连接，且在所述第二支路上设置有固定电容；

[0020] 所述第三支路的一端与所述第四支路的一端电连接，所述第三支路的另一端接地，且在所述第三支路上设置有第三可变电容；

[0021] 所述第四支路的另一端与所述基座电连接，所述抗干扰单元连接在所述第四支路上。

[0022] 可选的，所述基座偏压调节装置还包括参数获取单元和控制单元，其中，所述参数获取单元用于实时获取所述正偏压调节单元的与阻抗相关的当前参数值，并将其发送至所述控制单元；

[0023] 所述控制单元用于根据所述当前参数值和预设的参数设定值，控制所述正偏压调节单元调节所述基座的偏压，直至所述当前参数值等于所述参数设定值。

[0024] 可选的，所述参数获取单元包括电压检测元件，所述电压检测元件用于实时检测所述基座的当前偏压值，并将其发送至所述控制单元；

[0025] 所述控制单元用于根据所述当前偏压值和预设的偏压设定值，控制所述正偏压调节单元调节所述基座的偏压，直至所述当前偏压值等于所述偏压设定值。

[0026] 可选的，所述参数获取单元包括阻抗检测元件，所述阻抗检测元件用于实时检测所述正偏压调节单元的输入电压值和输入电流值，并将其发送至所述控制单元；

[0027] 所述控制单元用于根据所述输入电压值和输入电流值计算获得输入阻抗值，并根据所述输入阻抗值和预设的阻抗设定值，控制所述正偏压调节单元调节所述基座的偏压，直至所述输入阻抗值等于所述阻抗设定值。

[0028] 作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体工艺设备，包括反应腔室，在所述反应腔室内设置有基座，且在所述反应腔室的顶部设置有靶材，所述半导体工艺设备还包括本发明提供的上述基座偏压调节装置，所述基座偏压调节装置与所述基座电连接，用以调节所述基座的偏压。

[0029] 作为另一个技术方案，本发明还提供一种基座偏压调节方法，应用于本发明提供的上述基座偏压调节装置，所述基座偏压调节方法包括以下步骤：

[0030] S1、在进行工艺的过程中，实时获取所述正偏压调节单元的与阻抗相关的当前参数值；

[0031] S2、判断所述当前参数值是否等于预设的参数设定值，若是，则返回所述步骤S1；若否，则进行步骤S3；

[0032] S3、控制所述正偏压调节单元调节所述基座的偏压，直至所述当前偏压值等于所述参数设定值之后，返回所述步骤S1。

[0033] 可选的，所述正偏压调节单元包括阻抗可变电路，所述阻抗可变电路的一端与所述基座电连接，所述阻抗可变电路的另一端接地，所述阻抗可变电路用于通过调节所述阻抗可变电路的阻抗大小，来调节所述基座的偏压大小；所述阻抗可变电路均包括至少一个第一可变电容，或者至少一个可变电感，或者电性连接的至少一个第一可变电容和至少一个可变电感；

[0034] 所述步骤S3具体包括：

[0035] S31、驱动所述第一可变电容的动片沿第一方向转动一个单位变化量；

[0036] S32、判断所述当前参数值是否等于所述参数设定值，若是，则返回所述步骤S1；若否，则进行步骤S33；

[0037] S33、判断所述第一可变电容的动片的当前位置与初始位置之间的距离是否超过预设阈值，若是，则进行步骤S34；若否，则返回所述步骤S31；

[0038] S34、驱动所述第一可变电容的动片沿第二方向转动一个所述单位变化量；所述第二方向与所述第一方向相反；

[0039] S35、判断所述当前参数值是否等于所述参数设定值，若是，则返回所述步骤S1；若否，则进行步骤S36；

[0040] S36、判断所述第一可变电容的动片的当前位置与所述初始位置之间的距离是否超过所述预设阈值，若是，则进行步骤S37；若否，

[0041] 则返回所述步骤S34；

[0042] S37、发出报警信号，并停止工艺。

[0043] 本发明具有以下有益效果：

[0044] 本发明提供的基座偏压调节装置和方法、半导体工艺设备的技术方案中，借助正偏压调节单元，能够使基座产生正偏压；借助负偏压调节单元，能够使基座产生负偏压；这样，可以根据不同工艺需求，选择使基座产生负偏压或者正偏压，从而扩大了工艺窗口。同时，借助抗干扰单元抑制正偏压调节单元与基座之间的电路中的电流流入负偏压调节单元与所述基座之间的电路中，可以使通过正偏压调节单元对基座的偏压调节不会受到负偏压调节单元的影响，从而可以实现正偏压调节单元和负偏压调节单元在工艺过程中的同时使用，并且避免二者之间的相互干扰，进而可以扩大基座偏压的调节范围，以满足不同工艺需求。

附图说明

[0045] 图1为现有的一种PVD设备的结构图；

[0046] 图2为本发明第一实施例提供的基座偏压调节装置的原理框图；

[0047] 图3为本发明第一实施例提供的基座偏压调节装置的等效电路图；

[0048] 图4A为表示未设置正偏压调节单元时匹配电路进行阻抗匹配的匹配范围的史密斯圆图；

[0049] 图4B为表示设置正偏压调节单元时匹配电路进行阻抗匹配的匹配范围的史密斯圆图；

[0050] 图5为本发明第二实施例提供的基座偏压调节装置的等效电路图；

[0051] 图6为本发明第三实施例提供的基座偏压调节装置的等效电路图；

[0052] 图7为本发明第四实施例提供的基座偏压调节装置的等效电路图；

[0053] 图8为本发明第五实施例提供的基座偏压调节方法的流程框图；

[0054] 图9为本发明第五实施例采用的步骤S3的流程框图。

具体实施方式

[0055] 为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的基座偏压调节装置和方法、半导体工艺设备进行详细描述。

[0056] 第一实施例

[0057] 请参阅图2，本发明第一实施例提供的基座偏压调节装置，其包括正偏压调节单元2、负偏压调节单元3和抗干扰单元4，其中，正偏压调节单元2的第一端接地，第二端与基座1连接，正偏压调节单元2用于调节基座1的偏压，且能够使基座1产生正偏压；负偏压调节单元3的第一端接地，第二端与基座1连接，用于调节基座1的偏压，并能够使基座1产生负偏压。抗干扰单元4连接在负偏压调节单元3与基座1之间的电路上，用于抑制正偏压调节单元
2与基座1 之间的电路中的电流流入负偏压调节单元3与基座1之间的电路中。

[0058] 具体来说，如图2所示，负偏压调节单元3与基座1之间的电路与正偏压调节单元2与基座1之间的电路相互并联，来自基座1 的电流会分流至两个电路中，导致通过正偏压调节单元2对基座1 的偏压调节受到影响，例如无法准确地调节至期望的偏压值。在这种情况下，通过将抗干扰单元4连接在负偏压调节单元3与基座1之间的电路上，抑制正偏压调节单元2与基座1之间的电路中的电流流入负偏压调节单元3与基座1之间的电路中，可以避免来自基座1的电流分流，从而可以使通过正偏压调节单元对基座的偏压调节不会受到负偏压调节单元的影响，从而可以实现正偏压调节单元和负偏压调节单元在工艺过程中的同时使用，进而可以扩大基座偏压的调节范围，以满足不同工艺需求。

[0059] 需要说明的是，若同时使用正偏压调节单元和负偏压调节单元，则基座上的偏压值为预设的正偏压设定值和负偏压设定值之和，若正偏压设定值大于负偏压设定值，则调节后的基座上的偏压为正偏压；若正偏压设定值小于负偏压设定值，则调节后的基座上的偏压为负偏压。另外，若单独使用正偏压调节单元，则调节后的基座上的偏压为正偏压；若单独使用负偏压调节单元，则调节后的基座上的偏压为负偏压。在实际应用中，可以根据具体需要选择是单独使用正偏压调节单元或负偏压调节单元，还是同时使用正偏压调节单元和负偏压调节单元，以及选择基座上的偏压是正偏压还是负偏压，并选择相应的正偏压设定值和/或负偏压设定值。

[0060] 通过调节基座1上的偏压，可以在沉积薄膜时，改变晶圆表面的粒子能量和等离子体鞘层厚度，从而可以改善薄膜的应力和密度。同时，在基座1上产生负偏压时，等离子体中的金属原子轰击晶圆的能量较大，从而沉积速率较快，但是在某些工艺中可能会损伤晶圆，从而导致晶圆VF值过高。在基座1上产生正偏压时，等离子体中的金属原子轰击晶圆的能量较小，但是沉积速率较慢。由此，可以根据不同工艺需求，选择使基座产生负偏压或者正偏压，从而扩大了工艺窗口。

[0061] 在一些可选的实施例中，上述抗干扰单元4可以为带阻滤波器或者数字滤波器等等，以带阻滤波器为例，其例如包括并联的固定电容和固定电感，通过将该带阻滤波器连接在负偏压调节单元3与基座 1之间的电路上，可以在保证负偏压调节单元3输出的功率能够正常加载至基座1上的前提下，使该电路上的阻抗无穷大，从而可以抑制正偏压调节单元2与基座1之间的电路中的电流流入负偏压调节单元 3与基座1之间的电路中。当然，在实际应用中，抗干扰单元4还可以采用其他任意结构，只要能够抑制正偏压调节单元2与基座1之间的电路中的电流流入负偏压调节单元3与基座1之间的电路中即可。

[0062] 在一些可选的实施例中，正偏压调节单元2包括阻抗可变电路 21，该阻抗可变电路21的一端与基座1电连接，阻抗可变电路21 的另一端接地，阻抗可变电路21用于通过调节该阻抗可变电路21 的阻抗大小，以调节基座1的偏压大小。

[0063] 阻抗可变电路21可以包括至少一个第一可变电容，或者至少一个可变电感，或者电性连接的至少一个第一可变电容和至少一个可变电感。例如，如图3所示，阻抗可变电路21包括第一可变电容211，通过调节该第一可变电容211的电容值，可以调节该阻抗可变电路 21的阻抗，从而实现基座1的偏压的调节。

[0064] 另外，根据不同的工艺条件以及工艺需求，可以在阻抗可变电路21中设置相应的固定电容和/或固定电感，例如，如图3所示，在阻抗可变电路21中还设置有和第一可变电容211串联的固定电感 212，二者会产生串联谐振，这可以起到调节基座1的谐振频率的作用，使之不会接近系统的谐振频率，从而可以避免产生谐振。

[0065] 在一些可选的实施例中，负偏压调节单元3包括匹配电路31和射频电源32；通过调节射频电源32的功率大小，可以调节基座1的偏压大小。射频电源32的频率可以是13MHz或者2MHz。

[0066] 匹配电路31用于使阻抗匹配网络(由射频电源31与基座1之间的诸如电容、电感等的无源器件构成)的输入阻抗和射频电源32 的输出阻抗共轭匹配，从而减小负载端(基座1)的功率反射，使基座1上获得最大的功率，即实现阻抗匹配。

[0067] 上述阻抗匹配网络例如采用L型的阻抗匹配网络，在这种情况下，如图3所示，匹配电路31包括第一支路311和第二支路312，其中，第一支路311的一端与射频电源32的输出端电连接，第一支路311的另一端接地，且在第一支路311上设置有第二可变电容313；第二支路312的两端分别与射频电源32的输出端和基座1电连接，且在第二支路312上设置有第三可变电容314。通过调节第二可变电容313和第三可变电容314各自的电容值，可以使调节后的阻抗匹配网络的输入阻抗和射频电源32的输出阻抗共轭匹配，从而实现阻抗匹配。

[0068] 如图3所示，上述抗干扰单元4连接在第二支路312上，例如可以设置在第三可变电容314的输入端一侧。以上述抗干扰单元4 为包含并联的固定电容和固定电感的带阻滤波器为例，其会使第二支路312上的阻抗无穷大，从而可以使来自基座1的电流只流入阻抗可变电路21，而不会流入第二支路312。

[0069] 图4A为表示未设置正偏压调节单元时匹配电路进行阻抗匹配的匹配范围的史密斯圆图。图4B为表示设置正偏压调节单元时匹配电路进行阻抗匹配的匹配范围的史密斯圆图。其中，以采用13MHz 的匹配电路进行阻抗匹配为例，图4A中由点列围成的范围A表示未设置正偏压调节单元时，匹配电路进行阻抗匹配的匹配范围，图4B 中由两列点列围成的两个范围B表示设置正偏压调节单元时匹配电路进行阻抗匹配的匹配范围，其中，两个范围B分别对应第一可变电容211的电容范围的上限值和下限值。对比图4A和图4B可知，范围A和两个范围B的重合面积较大，由此可知，设置正偏压调节单元对匹配电路的匹配范围的影响可以忽略不计，因此，可以允许正偏压调节单元2和负偏压调节单元3在工艺过程中同时使用，进而可以扩大基座偏压的调节范围，以满足不同工艺需求。

[0070] 需要说明的是，在本实施例中，上述阻抗匹配网络采用L型的阻抗匹配网络，但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，上述阻抗匹配网络可以采用其他任意类型，本发明对此没有特别的限制。

[0071] 第二实施例

[0072] 请参阅图5，本发明第二实施例提供的基座偏压调节装置，其是在上述第一实施例的基础上，对基座偏压调节装置进行的改进。具体地，在上述第一实施例的基础上，基座偏压调节装置还包括参数获取单元和控制单元53，其中，参数获取单元用于实时获取正偏压调节单元2的与阻抗相关的当前参数值，并将其发送至控制单元53。上述与阻抗相关的当前参数值例如为基座1的当前偏压值或者正偏压调节单元2的输入电压值和输入电流值(来自基座1)等等。控制单元53用于根据上述当前参数值和预设的参数设定值，控制正偏压调节单元2调节基座1的偏压，直至当前参数值等于参数设定值。由此，可以实现基座偏压调节的自动控制。

[0073] 上述参数设定值可以预先在工艺配方中进行设定。并且，若当前参数值为基座1的当前偏压值，则参数设定值为偏压设定值；若当前参数值为正偏压调节单元2的输入电压值和输入电流值，则参数设定值为阻抗设定值。

[0074] 需要说明的是，若需要负偏压调节单元3与正偏压调节单元2 在工艺过程中同时使用，则射频电源32输出的功率值也可以预先在工艺配方中进行设定，而且在工艺过程中也可以调节射频电源32输出的功率值，也就是说，在工艺过程中，负偏压调节单元3与正偏压调节单元2均可以对基座1的偏压进行调节，只要最终基座1上的偏压能够达到满足工艺需求的目标偏压值即可。

[0075] 在一些可选的实施例中，如图5所示，上述参数获取单元包括电压检测元件51，该电压检测元件51用于实时检测基座1的当前偏压值，并将其发送至控制单元53；控制单元53用于根据该当前偏压值和预设的偏压设定值，控制正偏压调节单元2调节基座1的偏压，直至当前偏压值等于上述偏压设定值。通过上述电压检测元件51实时检测基座1的当前偏压值，可以在进行工艺的过程中实时调节基座偏压，从而既可以使其满足工艺需求，又可以保证不同的工艺腔室之间的工艺一致性。

[0076] 具体地，对于图5中示出的偏压调节单元2的具体结构，上述控制单元53可以通过电机52驱动第一可变电容211的动片转动，来调节第一可变电容211的电容值，从而可以改变阻抗可变电路21中的电流，进而可以实现对基座1的偏压的调节。当然，根据不同的偏压调节单元2的结构，可以适应性地调整控制单元53的控制方式。

[0077] 需要说明的是，上述匹配电路31进行阻抗匹配的过程属于公知技术，例如，如图5所示，利用检测装置实时检测匹配电路31输入端的电压值和电流值，并利用匹配电路控制单元35根据检测到的电压值和电流值，利用两个电机(341,342)分别驱动第二可变电容313 和第三可变电容314的动片转动，来调节二者的电容值，从而进行阻抗匹配。

[0078] 第三实施例

[0079] 请参阅图6，本发明第三实施例提供的基座偏压调节装置，其与上述第一、第二实施例相比，其区别在于：阻抗可变电路21’与上述第一、第二实施例中的阻抗可变电路21不同。

[0080] 具体地，阻抗可变电路21’同样包括第一可变电容211，通过调节该第一可变电容211的电容值，可以调节该阻抗可变电路21的阻抗，从而实现基座1的偏压的调节。在此基础上，根据不同的工艺条件以及工艺需求，可以在阻抗可变电路21中设置相应的固定电容和/或固定电感，例如，如图6所示，在阻抗可变电路21’中还设置有和第一可变电容211并联的固定电感212，二者会产生并联谐振，这同样可以起到调节基座1的谐振频率的作用。

[0081] 在一些可选的实施例中，如图6所示，阻抗匹配网络例如采用π型的阻抗匹配网络，在这种情况下，匹配电路31’包括第一支路 311、第二支路312、第三支路313和第四支路314，其中，第一支路 311的一端与射频电源32的输出端电连接，第一支路311的另一端接地，且在第一支路311上设置有第二可变电容315；第二支路312 的两端分别与射频电源32的输出端和第四支路314的一端电连接，且在第二支路312上设置有固定电容316；第三支路
313的一端与第四支路314的一端电连接，第三支路313的另一端接地，且在第三支路313上设置有第三可变电容317；第四支路314的另一端与基座1 电连接。通过调节第二可变电容
315和第三可变电容317各自的电容值，可以使调节后的阻抗匹配网络的输入阻抗和射频电源32的输出阻抗共轭匹配，从而实现阻抗匹配。

[0082] 如图6所示，抗干扰单元4连接在第四支路314上，以上述抗干扰单元4为包含并联的固定电容和固定电感的带阻滤波器为例，其会使第四支路314上的阻抗无穷大，从而可以使来自基座1的电流只流入阻抗可变电路21’，而不会流入在第四支路314。

[0083] 需要说明的是，在本实施例中，上述阻抗匹配网络采用π型的阻抗匹配网络，但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，上述阻抗匹配网络可以采用其他任意类型，例如图4中示出的L型的阻抗匹配网络。

[0084] 第四实施例

[0085] 请参阅图7，本发明第四实施例提供的基座偏压调节装置，其与上述第二实施例相类似的，同样包括参数获取单元和控制单元53，而区别在于，本实施例中的参数获取单元包括阻抗检测元件54，该阻抗检测元件54用于实时检测正偏压调节单元2的输入电压值和输入电流值，并将其发送至控制单元53；控制单元53用于根据上述输入电压值和输入电流值计算获得输入阻抗值，并根据该输入阻抗值和预设的阻抗设定值，控制正偏压调节单元2调节基座1的偏压，直至上述输入阻抗值等于阻抗设定值。由此，可以实现基座偏压调节的自动控制。

[0086] 具体地，对于图7中示出的偏压调节单元2的具体结构，上述控制单元53可以通过电机52驱动第一可变电容211的动片转动，来调节第一可变电容211的电容值，从而可以改变阻抗可变电路21中的电流，进而可以实现对基座1的偏压的调节。

[0087] 需要说明的是，图7中示出的阻抗检测元件54也可以应用于图 5示出的基座偏压调节装置中，并替换电压检测元件51。当然，电压检测元件51也可以应用于图7示出的基座偏压调节装置中，并替换阻抗检测元件54。

[0088] 作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种半导体工艺设备，包括反应腔室，在该反应腔室内设置有基座，且在反应腔室的顶部设置有靶材。并且，该半导体工艺设备还包括基座偏压调节装置，该基座偏压调节装置与基座电连接，用以调节基座的偏压。该基座偏压调节装置采用了本发明上述各个实施例提供的基座偏压调节装置。

[0089] 本发明实施例提供的半导体工艺设备，通过采用本发明上述各个实施例提供的基座偏压调节装置，可以根据不同工艺需求，选择使基座产生负偏压或者正偏压，从而扩大了工艺窗口，同时可以实现正偏压调节单元和负偏压调节单元在工艺过程中的同时使用，并且避免二者之间的相互干扰，进而可以扩大基座偏压的调节范围，以满足不同工艺需求。

[0090] 第五实施例

[0091] 作为另一个技术方案，本发明第五实施例还提供一种基座偏压调节方法，应用于本发明上述第二实施例或者第四实施例提供的基座偏压调节装置，如图8所示，以应用于图5或图7示出的基座偏压调节装置为例，该基座偏压调节方法包括以下步骤：

[0092] S1、在进行工艺的过程中，实时获取正偏压调节单元2的与阻抗相关的当前参数值；

[0093] 上述与阻抗相关的当前参数值例如为基座1的当前偏压值或者正偏压调节单元2的输入电压值和输入电流值等等。

[0094] S2、判断上述当前参数值是否等于预设的参数设定值，若是，则返回上述步骤S1；若否，则进行步骤S3；

[0095] 上述参数设定值可以预先在工艺配方中进行设定。并且，若当前参数值为基座1的当前偏压值，则参数设定值为偏压设定值；若当前参数值为正偏压调节单元2的输入电压值和输入电流值，则参数设定值为阻抗设定值。

[0096] S3、控制正偏压调节单元2调节基座1的偏压，直至当前偏压值等于上述参数设定值之后，返回上述步骤S1。

[0097] 在一些可选的实施例中，如图5所示，以参数获取单元包括电压检测元件51为例，上述步骤S1中，通过该电压检测元件51实时检测基座1的当前偏压值；上述步骤S2中，判断该当前偏压值是否等于预设的偏压设定值，若是，则返回上述步骤S1；若否，则进行步骤S3；上述步骤S3中，根据该当前偏压值和预设的偏压设定值，控制正偏压调节单元2调节基座1的偏压，直至当前偏压值等于上述偏压设定值。

[0098] 在上述步骤S3中，可以通过计算当前偏压值和预设的偏压设定值的差值，并根据该差值控制正偏压调节单元2调节基座1的偏压，直至当前偏压值等于上述偏压设定值。

[0099] 在一些可选的实施例中，如图7所示，以参数获取单元包括阻抗检测元件54为例，上述步骤S1中，通过该阻抗检测元件54实时检测正偏压调节单元2的输入电压值和输入电流值；上述步骤S2中，根据上述输入电压值和输入电流值计算获得输入阻抗值计算获得当前阻抗值，并判断该当前阻抗值是否等于预设的阻抗设定值，若是，则返回上述步骤S1；若否，则进行步骤S3；上述步骤S3中，根据该当前阻抗值和预设的阻抗设定值，控制正偏压调节单元2调节基座 1的偏压，直至当前阻抗值等于上述偏压阻抗值。

[0100] 在上述步骤S3中，可以通过计算当前阻抗值和预设的阻抗设定值的差值，并根据该差值控制正偏压调节单元2调节基座1的偏压，直至当前阻抗值等于上述偏压阻抗值。

[0101] 通过上述步骤S1中实时检测基座1的当前偏压值或者当前阻抗值，可以在进行工艺的过程中实时调节基座偏压，从而既可以使其满足工艺需求，又可以保证不同的工艺腔室之间的工艺一致性。

[0102] 本实施例提供的基座偏压调节方法，可以实现基座偏压调节的自动控制。

[0103] 在一些可选的实施例中，结合图5、图7和图9所示，上述步骤 S3具体包括：

[0104] S31、驱动第一可变电容211的动片沿第一方向转动一个单位变化量；

[0105] 上述单位变化量为第一可变电容211的动片每次转动的角度，即，角度变化量。

[0106] 在一些可选的实施例中，如图5所示，可以通过电机52驱动第一可变电容211的动片转动，来调节第一可变电容211的电容值。

[0107] S32、判断当前参数值是否等于上述参数设定值，若是，则返回上述步骤S1；若否，则进行步骤S33；

[0108] 在一些可选的实施例中，若参数获取单元包括图5所示的电压检测元件51，则上述当前参数值为当前偏压值，上述参数设定值为偏压设定值。若参数获取单元包括图7所示的阻抗检测元件54，则上述当前参数值为当前阻抗值，上述参数设定值为阻抗设定值。

[0109] S33、判断上述第一可变电容211的动片的当前位置与初始位置之间的距离(例如角度变化量)是否超过预设阈值，若是，则进行步骤S34；若否，则返回上述步骤S31；

[0110] 在一些可选的实施例中，上述预设阈值例如为与上述第一可变电容211的动片的初始位置对应的角度值的5％。

[0111] S34、驱动第一可变电容211的动片沿第二方向转动一个上述单位变化量；该第二方向与第一方向相反；

[0112] S35、判断上述当前参数值是否等于参数设定值，若是，则返回步骤S1；若否，则进行步骤S36；

[0113] S36、判断第一可变电容211的动片的当前位置与初始位置之间的距离是否超过上述预设阈值，若是，则进行步骤S37；若否，则返回步骤S34；

[0114] S37、发出报警信号，并停止工艺。

[0115] 综上所述，本发明提供的基座偏压调节装置和方法、半导体工艺设备的技术方案中，借助正偏压调节单元，能够使基座产生正偏压；借助负偏压调节单元，能够使基座产生负偏压；这样，可以根据不同工艺需求，选择使基座产生负偏压或者正偏压，从而扩大了工艺窗口。同时，借助抗干扰单元抑制正偏压调节单元与基座之间的电路中的电流流入负偏压调节单元与所述基座之间的电路中，可以使通过正偏压调节单元对基座的偏压调节不会受到负偏压调节单元的影响，从而可以实现正偏压调节单元和负偏压调节单元在工艺过程中的同时使用，并且避免二者之间的相互干扰，进而可以扩大基座偏压的调节范围，以满足不同工艺需求。

[0116] 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。