CN101651084B - 静电卡盘电源电流采样装置及方法及等离子体装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种静电卡盘电源电流采样装置及方法及等离子体装置。包括串联于静电卡盘电源输出端的采样电阻，采样电阻的两端分别连接有电阻分阻器，电阻分阻器的另一端接地，电阻分阻器的分阻点设有电压采集装置。通过测定分阻点的电压，计算出采样电阻两端之间的电压，进而计算出采样电阻中的电流，即静电卡盘电源的输出电流。分阻点的电压较低，对电压采集装置的要求较低，使整个装置的成本低、可靠性高。

Description

静电卡盘电源电流采样装置及方法及等离子体装置

技术领域

本发明涉及一种等离子体技术，尤其涉及一种静电卡盘电源电流采样装置及方法及等离子体装置。

背景技术

等离子体刻蚀技术广泛应用于半导体器件的制造工艺中。在刻蚀过程中，基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。这里的静电是由静电卡盘电源产生的直流高压静电。

在等离子体刻蚀过程中，为了保证基片吸附的可靠，需要监测静电卡盘电源输出电流的大小，以便监测静电卡盘电源的工作是否正常。由于卡盘电源的输出电压通常是几千伏的高压，静电卡盘电源输出电流的采样难度较大。

如图1所示，现有技术中的检测方法是在静电卡盘电源的输出端串连一个电阻R3，把电流信号转换成电压信号，然后通过一个高耐压隔离运算放大器进行放大，隔离运放的输入端与输出端地隔离，输出端可以直接把采集并放大后的电压信号输出给监测设备，然后，由检测设备计算出静电卡盘电源输出电流的大小。

上述现有技术至少存在以下缺点：

高耐压隔离放大器的成本高，且耐压的数值有限，导致电流监测的可靠性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低、可靠性高的静电卡盘电源电流采样装置及方法及等离子体装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的静电卡盘电源电流采样装置，包括串联于所述静电卡盘电源输出端的采样电阻，所述采样电阻的两端分别连接有电阻分阻器，所述电阻分阻器的另一端接地，所述电阻分阻器的分阻点设有电压采集装置。

本发明的上述的静电卡盘电源电流采样装置采集静电卡盘电源电流的方法，包括步骤：

首先，分别采集所述采样电阻两端的电阻分阻器的分阻点的对地电压，并根据所采集的对地电压分别计算出所述两个电阻分阻器中的电流；

然后，根据所述两个电阻分阻器中的电流分别计算出所述两个电阻分阻器两端的电压，即所述采样电阻两端分别的对地电压；

之后，根据所述采样电阻两端分别的对地电压计算出所述采样电阻两端之间的电压，进而计算出所述采样电阻中的电流，即所述静电卡盘电源的输出电流。

本发明的等离子体装置，包括静电卡盘及静电卡盘电源，所述静电卡盘电源的输出端连接有上述的静电卡盘电源电流采样装置。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的静电卡盘电源电流采样装置及方法及等离子体装置。由于采样电阻的两端分别连接有电阻分阻器，电阻分阻器的另一端接地，电阻分阻器的分阻点设有电压采集装置，可以通过测定分阻点的电压，计算出采样电阻两端之间的电压，进而计算出采样电阻中的电流，即静电卡盘电源的输出电流，分阻点的电压较低，对电压采集装置的要求较低，使整个装置的成本低、可靠性高。

附图说明

图1为现有技术中的静电卡盘电源电流采样装置的电路原理图；

图2为本发明的静电卡盘电源电流采样装置的电路原理图。

具体实施方式

本发明的静电卡盘电源电流采样装置，其较佳的具体实施方式如图2所示，在静电卡盘电源的输出端串联有采样电阻R3，采样电阻R3可以串联于静电卡盘电源的输出端的正极上也可以串联在负极上。

采样电阻R3的两端分别连接有电阻分阻器R1、R2，电阻分阻器R1、R2的一端与采样电阻R3的端点连接、另一端接地，电阻分阻器R1、R2的分阻点设有电压采集装置，如隔离运算放大器或其它的电压采集装置等。

电阻分阻器R1、R2的分阻点即是电阻分阻器R1、R2中部的一个抽头，该点的对地电阻要小于电阻分阻器R1、R2两端的电阻，可以根据需要选用不同的分阻比。可以选用电阻分阻器的分阻比大于或等于10，即分阻器R1、R2的分阻点到其接地端的阻值小于或等于分阻器R1、R2的阻值的1/10，也可以选用其它较大的分阻比等。分阻比较大时，可以使分阻点的对地电压较低，便于检测，且对电压采集装置的要求较低。

电阻分阻器R1、R2的阻值可以远大于采样电阻R3的阻值。如电阻分阻器R1、R2的阻值为采样电阻R3的阻值的1000～100000倍，或更大等。这样，可以减少电阻分阻器R1、R2对电源的影响。

本发明的等离子体装置，其较佳的具体实施方式是，包括静电卡盘，静电卡盘设于反应腔室中。静电卡盘连接有静电卡盘电源，静电卡盘电源的输出端连接有上述的静电卡盘电源电流采样装置。

本发明的上述的静电卡盘电源电流采样装置采集静电卡盘电源电流的方法，其较佳的具体实施方式是，包括步骤：

首先，分别采集采样电阻R3两端的电阻分阻器R1、R2的分阻点的对地电压U3、U4，由于电阻分阻器R1、R2的阻值和分阻比是已知的，因此根据所采集的分阻点的对地电压U3、U4可以分别计算出两个电阻分阻器R1、R2中的电流I1、I2。

然后，根据两个电阻分阻器R1、R2中的电流I1、I2，可以分别计算出两个电阻分阻器R1、R2两端的电压U1、U2，即为采样电阻两端分别的对地电压；

之后，根据采样电阻R3两端分别的对地电压U1、U2计算出采样电阻R3两端之间的电压U1-U2，进而可以计算出采样电阻R3中的电流I3，即静电卡盘电源的输出电流。

具体的计算过程可以通过以下公式推导：

由公式：U1＝I1R1；U2＝I2R2；U1-U2＝I3R3，可以得出：

I3＝(I1R1-I2R2)/R3，式中：R1、R2、R3为已知，则可以通过I1和I2计算出I3。而I1和I2可以通过电阻分阻器R1、R2的分阻点的电压U3、U4及分阻比计算得出，则I3可以计算出。

对分阻点的电压U3、U4，由于电阻分阻器R1、R2的分阻比较高，因此分阻点的电压U3、U4并不高，采用普通的隔离运算放大器或其它的电压采集装置就可以进行检测并传输给监测装置，检测装置可以按照预设的程序计算静电卡盘电源的输出电流。

本发明采用高耐压高分比的电阻分阻器R1、R2与采样电阻R3塔建电阻网络，解决了过高电源电压的输出电流采样困难的问题，能提高监测的电压范围，降低了成本、且可靠性高。

本发明中，R1和R2都远大于R3，对电源的影响很小。具体应用中，不限于上述的电阻网络，也可以通过器件网络等来降低采样设备直接接触到的电压值。

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。

Claims (7)

1.一种静电卡盘电源电流采样装置，包括串联于所述静电卡盘电源输出端的采样电阻，其特征在于，所述采样电阻的两端分别连接有电阻分阻器，所述电阻分阻器的另一端接地，所述电阻分阻器的分阻点设有电压采集装置；

所述的电阻分阻器的阻值为所述采样电阻的阻值的1000～100000倍；

所述的电阻分阻器的分阻比大于或等于10，即所述分阻器的分阻点到其接地端的阻值小于或等于所述分阻器的阻值的1/10。

2.根据权利要求1所述的静电卡盘电源电流采样装置，其特征在于，所述采样电阻串联于所述静电卡盘的电源输出端的正极或负极。

3.根据权利要求1所述的静电卡盘电源电流采样装置，其特征在于，所述电压采集装置为隔离运算放大器。

4.一种权利要求1至3任一项所述的静电卡盘电源电流采样装置采集静电卡盘电源电流的方法，其特征在于，包括步骤：

首先，分别采集所述采样电阻两端的电阻分阻器的分阻点的对地电压，并根据所采集的对地电压分别计算出所述两个电阻分阻器中的电流；

然后，根据所述两个电阻分阻器中的电流分别计算出所述两个电阻分阻器两端的电压，即所述采样电阻两端分别的对地电压；

之后，根据所述采样电阻两端分别的对地电压计算出所述采样电阻两端之间的电压，进而计算出所述采样电阻中的电流，即所述静电卡盘电源的输出电流。

5.根据权利要求4所述的采集静电卡盘电源电流的方法，其特征在于，所采集的所述采样电阻两端的电阻分阻器的分阻点的对地电压输入给检测装置，所述检测装置按照预设的程序计算所述静电卡盘电源的输出电流。

6.一种等离子体装置，包括静电卡盘及静电卡盘电源，其特征在于，所述静电卡盘电源的输出端连接有权利要求1至3任一项所述的静电卡盘电源电流采样装置。

7.根据权利要求6所述的等离子体装置，其特征在于，包括反应腔室，所述静电卡盘设于所述反应腔室中。

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