CN117832055B - 下电极系统及半导体工艺设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种下电极系统及半导体工艺设备，该系统包括承载装置和顶针装置，顶针装置用于将承载装置上的晶圆托起或将晶圆放置于承载装置，还包括接地装置，接地装置包括接地电路、接地开关和控制单元，其中，接地电路通过接地开关与承载装置中的下电极电连接，用于在接地开关闭合的情况下，将下电极接地；控制单元用于在半导体工艺的等离子体产生阶段开始之前，控制接地开关断开，并在等离子体产生阶段结束，且顶针装置将承载装置上的晶圆托起之后，控制接地开关闭合。本方案可以提高晶圆的重复传输精度，保证AWC结果满足要求。

Description

下电极系统及半导体工艺设备

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种下电极系统及半导体工艺设备。

背景技术

在半导体先进晶边刻蚀设备中，刻蚀机将对完成光刻、去胶、沉积或刻蚀等工艺步骤后的晶圆(wafer)的边缘进行刻蚀，去除晶边聚合物(polymer)，以降低后续工艺流程的产生缺陷，提高产品良率。对于晶边刻蚀设备，晶圆通常是放置在工艺腔室内的承载装置上，在进行晶边刻蚀的工艺流程中，由于直流偏压(DC bias)现象，晶圆与承载装置中的下电极都带负电，累积的电荷若不能得到及时有效的泄放，将会在晶圆表面积累，引起颗粒问题，电荷同时也会在下电极内部累积，由于下电极中通常具有间隙、通道等，以下电极中设置有气体输送通道为例，累积电荷的下电极会与流入通道中的冷却气体产生电势差，在通道空间较大的情况下，就有放电打火的风险，一旦发生放电打火，往往会对下电极造成电损伤甚至严重损坏。因此，需要将下电极接地，导走下电极的负电荷，同时晶圆也需要接地以导走晶圆的负电荷，避免颗粒和打火问题。

但是，在工艺结束时，一直处于接地状态的下电极会在射频电源关闭时将下电极内部积累的负电荷导入大地，此时处于承载装置上的晶圆依然带负电，晶圆与下电极之间存在电位差，进而使晶圆与下电极之间存在静电吸附，导致在升针过程中晶圆产生偏移，从而导致AWC(Active Wafer Centering，晶圆自动纠偏)结果无法满足要求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种下电极系统及半导体工艺设备，其可以解决因晶圆与下电极之间存在静电吸附，而导致在升针过程中晶圆产生偏移的问题。

为实现本发明的目的而提供一种下电极系统，应用于半导体工艺设备，包括承载装置和顶针装置，所述顶针装置用于将所述承载装置上的晶圆托起或将晶圆放置于所述承载装置，还包括接地装置，所述接地装置包括接地电路、接地开关和控制单元，其中，所述接地电路通过所述接地开关与所述承载装置中的下电极电连接，用于在所述接地开关闭合的情况下，将所述下电极接地；

所述控制单元用于在半导体工艺的等离子体产生阶段开始之前，控制所述接地开关断开，并在所述等离子体产生阶段结束，且所述顶针装置将所述承载装置上的晶圆托起之后，控制所述接地开关闭合。

可选地，所述顶针装置被设置为将所述承载装置上的晶圆托起之后，将所述晶圆接地。

可选地，所述顶针装置被设置为通过所述下电极与所述接地开关电连接，以在所述控制单元控制所述接地开关闭合的同时，将所述顶针装置上的晶圆接地。

可选地，所述顶针装置包括多个导电的顶针和多个导电的顶针波纹管，其中，在所述承载装置中设置沿所述承载装置的周向间隔设置的多个通孔，多个所述顶针一一对应，且可升降地穿设于多个所述通孔；多个所述顶针波纹管一一对应地套设于多个所述顶针，且每个所述顶针波纹管的上端与所述承载装置密封连接，且电导通；每个所述顶针波纹管的下端与对应的所述顶针密封连接，且电导通。

可选地，还包括射频馈入装置，所述射频馈入装置与所述下电极电连接，用于通过匹配器与射频电源电连接以向所述下电极加载射频功率。

可选地，所述接地电路包括用于连接在所述下电极与地之间的电路，和串联在所述接地电路上的接地电阻；所述接地开关串联在所述接地电路上，且位于所述接地电阻靠近所述下电极一侧。

可选地，所述接地电阻的阻值大于等于5MΩ，且小于等于20MΩ。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体工艺设备，包括工艺腔室，还包括下电极系统，所述下电极系统包括承载装置、顶针装置和接地装置，所述顶针装置用于将所述承载装置上的晶圆托起或将晶圆放置于所述承载装置；所述接地装置包括接地电路、接地开关和控制单元，其中，所述接地电路通过所述接地开关与所述承载装置中的下电极电连接，用于在所述接地开关闭合的情况下，将所述下电极接地；

所述控制单元包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现下电极系统控制方法，所述下电极系统控制方法包括：

在半导体工艺的等离子体产生阶段开始之前，控制所述接地开关断开；

在所述等离子体产生阶段结束，且所述顶针装置将所述承载装置上的晶圆托起之后，控制所述接地开关闭合。

可选地，所述控制单元还用于：

在将晶圆放置于所述承载装置之前，控制腔室压力达到第一压力值；

在将晶圆放置于所述承载装置之后，向所述工艺腔室内通入工艺气体，且控制所述腔室压力达到第二压力值；所述第二压力值大于所述第一压力值，以在所述晶圆的上表面与下表面之间形成压力差，将所述晶圆固定于所述承载装置。

可选地，所述半导体工艺设备包括晶边刻蚀设备。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的下电极系统及半导体工艺设备的技术方案中，通过在半导体工艺的等离子体产生阶段开始之前，控制接地开关断开，可以使承载装置中的下电极与地断开，从而在等离子体产生阶段，下电极累积的负电荷不会泄放，下电极和晶圆同步累积负电荷，从而下电极和晶圆都带负电，且电位基本相当，从而可以避免在晶圆与下电极之间存在电位差，二者之间不会产生静电吸附，进而在顶针装置将承载装置上的晶圆托起时，不会因静电吸附而使晶圆产生偏移，从而可以有效提高晶圆的重复传输精度，保证AWC(晶圆自动纠偏)结果满足要求。在此基础上，在等离子体产生阶段结束，且顶针装置将承载装置上的晶圆托起之后，控制接地开关闭合，可以使下电极接地，从而可以使下电极中累积的电荷得以泄放，避免在下电极内部出现打火问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的下电极系统及半导体工艺设备的结构图；

图2为本发明实施例中接地开关输入信号和射频功率的时序图；

图3为本发明实施例提供的下电极系统在等离子体产生阶段的状态图；

图4为本发明实施例提供的下电极系统在顶针装置托起晶圆时的状态图；

图5为本发明实施例提供的下电极系统在等离子体产生阶段结束，且顶针装置将晶圆托起时的状态图；

图6为相关技术的AWC结果图；

图7为本发明实施例的AWC结果图；

图8为本发明实施例提供的半导体工艺设备采用的下电极系统控制方法的一种流程图；

图9为本发明实施例提供的半导体工艺设备采用的下电极系统控制方法的另一种流程图。

具体实施方式

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下电极系统及半导体工艺设备进行详细描述。

请参阅图1，本发明实施例提供的下电极系统100，应用于半导体工艺设备，该半导体工艺设备例如包括如图1所示的晶边刻蚀设备，用于对晶圆3的边缘区域进行刻蚀，以去除晶边聚合物。当然，在实际应用中，半导体工艺设备还可以包括其他类型的工艺设备，本发明实施例对此没有特别的限制。

具体地，下电极系统100包括承载装置1和顶针装置2，该顶针装置2用于将承载装置1上的晶圆3托起或将晶圆3放置于承载装置1，以能够配合机械手实现晶圆3的取片或放片操作。

在一些实施例中，顶针装置2包括多个顶针21和多个顶针波纹管22，其中，在承载装置1中设置沿承载装置1的周向间隔设置的多个通孔23，多个顶针21一一对应，且可升降地穿设于多个通孔23。每个顶针21的下端可以均贯通半导体工艺设备的工艺腔室200的底部，并延伸至工艺腔室200之外，以能够与外部的升降驱动源(图中未示出)连接，在升降驱动源的驱动下，多个顶针21可以同步升降，以使其顶端能够上升至高于承载装置1的承载面的位置，从而实现将承载装置1上的晶圆3托起；或者使顶针21的顶端下降至低于承载装置1的承载面的位置，从而实现将置于多个顶针21顶端的晶圆3放置于承载装置1的承载面。当然，在实际应用中，上述升降驱动源也可以设置于工艺腔室200内部，在这种情况下，多个顶针21的下端无需延伸至工艺腔室200的外部，可以与升降驱动源在工艺腔室200内部连接。例如，上述升降驱动源例如为安装于承载装置1的多个驱动部件，且与多个顶针21一一对应地连接，多个驱动部件用于驱动多个顶针21同步升降。驱动部件例如为升降气缸、升降电缸等等。

在多个顶针21的下端延伸至工艺腔室200外部的情况下，多个顶针波纹管22一一对应地套设于多个顶针21，且每个顶针波纹管22的上端与承载装置1密封连接，例如焊接；每个顶针波纹管22的下端通过顶针21所贯通的腔室底部的通孔201，延伸至工艺腔室200之外，并与对应的顶针21密封连接，例如焊接。这样，每个顶针波纹管22可以对承载装置1中的上述通孔23进行密封，由于该通孔23的上端位于承载装置1的承载面，密封该通孔23即可以保证半导体工艺设备的工艺腔室200的密封性。同时，顶针波纹管22还可以使顶针21能够升降。另外，顶针21所贯通的腔室底部的通孔201需要另外的密封结构进行密封，以保证工艺腔室200的密封性。

上述承载装置1可以有多种结构，例如包括由上而下依次设置的基盘11、卡盘12和接口盘13，基盘11、卡盘12和接口盘13集成在一起，且电导通，三者整体构成下电极，基盘11例如采用导电材料制作，例如Al，且该基盘11的上表面设置有硬质阳极氧化涂层11a，用于承载晶圆3，并将基盘11与晶圆3电绝缘，硬质阳极氧化涂层11a例如为Al₂O₃。卡盘12的主体采用导电材料制作，例如Al，该卡盘12的主体中还可以设置控温通道，用于输送控温媒介(加热媒介或冷却媒介)，以实现对下电极的温度控制。可选地，卡盘12的外周面和接口盘13的外周面设置有硬质阳极氧化涂层或者其他绝缘层，用于避免卡盘12和接口盘13接触到等离子体。卡盘12的主体可用于与下电极射频装置400(包括匹配器401和射频电源402)电连接。在一些实施例中，下电极系统100还包括射频馈入装置14，该射频馈入装置14例如安装于接口盘13，并且与卡盘12的主体电连接，射频馈入装置14用于通过匹配器401与射频电源402电连接，以向卡盘12的主体加载射频功率，以激发工艺腔室200内的工艺气体形成等离子体，对晶圆3进行刻蚀。

另外，以晶边刻蚀设备为例，该晶边刻蚀设备包括腔体202和设置于腔体202顶部的上电极盖板203，腔体202与上电极盖板203共同构成工艺腔室200。并且，在上电极盖板203中设置有中心孔203a，晶边刻蚀设备还包括上电极300、升降驱动装置302和顶部波纹管301，升降驱动装置302安装于上电极盖板203，且其驱动轴通过中心孔203延伸至工艺腔室200内，并与上电极300固定连接，用于驱动上电极300升降，以调节上电极300与承载装置1之间的竖直间距。例如，可以在进行取片、放片等操作时，控制升降驱动装置302驱动上电极300上升，以增大上述竖直距离。还可以在进行工艺时，控制升降驱动装置302驱动上电极300下降，以减小上述竖直距离，使之满足晶边刻蚀工艺要求。顶部波纹管301环绕设置于升降驱动装置302的驱动轴，且与上电极盖板203密封连接，用于密封中心孔203a，同时能够保证升降驱动装置302的驱动轴能够升降。当然，在实际应用中，顶部波纹管301还可以由磁流体密封件等其他动密封部件代替。

上电极300用于与下电极共同形成电场，以激发工艺腔室200内的工艺气体形成等离子体，该上电极300例如为上电极板，该上电极板中的边缘区域还设置有用于向晶圆3的边缘部分通入工艺气体(用于刻蚀)的边缘进气通道。另外，可选地，在上电极板的中心区域还可以设置有中心进气通道，用于向工艺腔室200内的中心区域通入惰性气体(例如氮气)，以避免等离子体进入工艺腔室200的中心区域。在此基础上，为了避免等离子体刻蚀晶圆3的中心区域，还可以在晶圆3的上表面的中心区域覆盖遮蔽部件，该遮蔽部件例如为玻璃板。

在对晶圆3的边缘部分进行刻蚀工艺以去除晶边聚合物时，在射频电源401开启之前，首先通过抽真空，将工艺腔室200的腔室压力控制在一个相对较低的压力范围(例如70mTorr～100mTorr)，然后将晶圆3放置于硬质阳极氧化涂层11a上，并向工艺腔室200内通入工艺气体，使工艺腔室200的腔室压力上升至一个相对较高的压力范围(例如1Torr～3Torr)，此时在晶圆3上表面与晶圆3下表面之间存在压力差，即晶圆3上表面一侧受到的压力大于下表面一侧受到的压力，从而可以将晶圆3固定于硬质阳极氧化涂层11a上。容易理解的是，工艺腔室200中的气体也在缓慢流入晶圆3下表面与基盘11之间的间隙，使得晶圆3下表面一侧的压力在缓慢提高，晶圆3上表面与晶圆3下表面之间的压力差逐渐衰减，但是由于这是一个缓慢的过程，在射频电源开启的过程中，有足够的时间将晶圆3固定于基盘11上，并且通过对上述压力范围进行调整，可以保证在顶针装置2将基盘11上的晶圆3托起之前，上述压力差衰减至零或接近零，以保证顶针装置2能够正常托起晶圆3。由上可知，承载装置1无需额外设置固定晶圆3的结构，例如无需额外设置诸如静电卡盘中的静电吸附电极，仅利用上述压力差就可以对晶圆3进行固定。

接口盘13固定于腔体202的底部，且与腔体202电绝缘，例如可以通过绝缘环15将接口盘13与腔体202电绝缘。接口盘13中设置有多种功能不同的接口，例如包括射频接口，该射频接口用于安装射频馈入装置14。又如还包括用于安装上述顶针波纹管22的接口，顶针波纹管22穿设于在该接口中，且上端与卡盘12的主体密封连接。并且，在硬质阳极氧化涂层11a、基盘11和卡盘12中对应设置有可供顶针21穿过的通孔，即构成上述通孔23。

下电极系统100还包括接地装置，该接地装置包括接地电路、接地开关102和控制单元，其中，接地电路通过接地开关102与承载装置1中的下电极(例如由基盘11、卡盘12和接口盘13整体构成)电连接，用于在接地开关102闭合的情况下，将下电极接地。实现该功能的接地电路例如包括用于连接在下电极与地之间的电路101，和串联在该电路101上的接地电阻103；接地开关102串联在电路101上，且位于接地电阻103靠近下电极一侧。接地电阻103可以在接地开关102闭合时，起到缓慢泄放下电极的电荷的作用。并且，在上述下电极射频装置400与该电路101并联的情况下，接地电阻103在接地开关102闭合时，还可以防止射频泄漏，即防止射频电流通过电路流入大地。可选地，接地电阻103的阻值范围为5MΩ～20MΩ(包括端点值)，接地电阻103的阻值具体例如为5MΩ、10MΩ、20MΩ等。该接地电阻103的阻值不宜过大，否则会导致电荷泄放过慢，下电极容易静电累积(处于静止状态的电荷在没有放电的情况下产生的累积)；该接地电阻103的阻值不宜过小，否则不能有效防止射频泄漏。

在一些实施例中，上述接地开关102例如为继电器，以能够在接收到控制单元的输入信号(例如图2中的0V或24V)时，实现自动断开或闭合。

请参阅图2，控制单元用于在半导体工艺的等离子体产生阶段(即，图2中的射频开启阶段T2～T3)开始之前，控制接地开关102断开，例如在图2中的工艺开始时刻T1断开，并在等离子体产生阶段结束(即在图2中的时刻T3结束)，且顶针装置2将承载装置1上的晶圆3托起(即，图2中的顶针抬升阶段T3～T4)之后，控制接地开关102闭合，例如在图2中的工艺结束时刻T4断开。在上述下电极射频装置400开启(即，图2中的时刻T2)时，开始向下电极加载射频功率，此时下电极与上电极300之间形成的电场可以将工艺腔室200内的工艺气体电离形成等离子体，实现等离子体启辉，该时刻T2即为等离子体产生阶段的开始时刻；在上述下电极射频装置400关闭(即，图2中的时刻T3)时，停止向下电极加载射频功率，该时刻T3即为等离子体产生阶段的结束时刻。当然，本发明实施例并不局限于此，在实际应用中，在工艺腔室200内产生等离子体的方式还可以为其他任意方式，例如通过上电极射频装置向上电极(例如为线圈或电极板)加载射频功率来使工艺腔室200内的工艺气体被电离形成等离子体。上述控制单元可以是上位机，也可以是下位机。

通过在半导体工艺的等离子体产生阶段开始之前，控制接地开关102断开，可以使承载装置1中的下电极与地断开，从而在等离子体产生阶段，下电极累积的负电荷不会泄放，下电极和晶圆3同步累积负电荷，二者整体带负电，且电位基本相当，如图3所示。具体来说，在等离子体产生阶段进行的过程中，工艺腔室200内的气体在射频能量的作用下会电离形成包含离子和电子的等离子体，离子和电子在射频能量的作用下会先反复地加速然后减速移动，由于电子的质量远远小于离子，所以电子的移动速度远远大于离子，从而在晶圆3上累积电子而对地显负极性，这就是直流偏压(DC bias)现象。与此同时，等离子体不可避免地会通过间隙与下电极接触(基盘11的外周面会接触等离子体)，即下电极同样会累积负电荷。在此基础上，由于是在等离子体产生阶段开始之前，使承载装置1中的下电极与地断开，这使得下电极累积电荷的过程与晶圆3累积电荷的过程是同一过程，二者因同步累积电荷而实现电势相同，从而可以避免在晶圆3与下电极之间存在电位差，二者之间不会产生静电吸附，进而在顶针装置2将承载装置1上的晶圆3托起时，如图4所示，不会因静电吸附而使晶圆3产生偏移，从而可以有效提高晶圆的重复传输精度，保证AWC(晶圆自动纠偏)结果满足要求。容易理解的是，在等离子体产生阶段进行的过程中，以及在等离子体产生阶段结束之后再使承载装置1中的下电极与地断开，均无法使下电极与晶圆3同步累积电荷，从而不能实现二者电势相同。

在此基础上，在等离子体产生阶段结束，且顶针装置2将承载装置1上的晶圆3托起之后，如图5所示，控制接地开关102闭合，可以使下电极接地，从而可以使下电极中累积的电荷得以泄放，避免在下电极内部出现打火问题。

相关技术中是在等离子体产生阶段保持下电极接地，在这种情况下，图6中的黑框表示相关技术的多个晶圆的中心位置点(黑点)的分布范围(即，AWC范围，表示晶圆重复传输精度)。本发明实施例在等离子体产生阶段开始之前，控制接地开关102断开，在等离子体产生阶段，下电极累积的负电荷不会泄放，在这种情况下，图7中的黑框表示本发明实施例的多个晶圆的中心位置点(黑点)的分布范围。对比图6和图7的黑框大小可知，相关技术的AWC范围偏大，而本发明实施例可以将AWC范围控制在较小的范围内，从而有效提高了晶圆的重复传输精度。

在一些实施例中，顶针装置2被设置为将承载装置1上的晶圆3托起之后，将晶圆3接地，以解决晶圆3因累积的电荷而引起的颗粒问题。进一步可选地，顶针装置2被设置为通过下电极与接地开关102电连接，以在控制单元控制接地开关102闭合的同时，将顶针装置2上的晶圆3接地。这样，可以使晶圆3与下电极中的负电荷同步泄放，从而既可以始终避免在晶圆3与下电极之间存在电位差，又可以解决晶圆3因累积的电荷而引起的颗粒问题，下电极因累积的电荷而引起的打火问题。

进一步地，在一些实施例中，上述顶针装置2通过下电极与接地开关102电连接的具体方式为，顶针21和顶针波纹管22均采用导电材质，例如不锈钢，而且由于顶针21和顶针波纹管22之间相互连接，以使二者电导通，顶针波纹管22与承载装置1(即下电极)的底部之间相互连接，以使二者电导通，在多个顶针21将承载装置1上的晶圆3托起时，在接地开关102闭合的情况下，晶圆3内的负电荷依次经由顶针21、顶针波纹管22、下电极和接地电路导入大地。当然，在实际应用中，上述顶针装置2还可以采用其他任意方式接地，或者晶圆3还可以采用其他任意方式接地，本发明实施例对此没有特别的限制。

另外，在一些实施例中，控制单元还用于在工艺开始之前、工艺结束之后的非工艺阶段(例如包括阶段T0～T2，时刻T4之后的阶段)，控制接地开关102处于闭合状态。即，在非工艺阶段，接地开关102始终处于常闭状态，以将下电极中负电荷导入大地。

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，包括工艺腔室200和下电极系统100，该下电极系统100包括承载装置1、顶针装置2和接地装置，由于这些装置的结构和功能在上述实施例中已有详细描述，在此不再赘述。

下电极系统100中的控制单元包括至少一个处理器和至少一个存储器，存储器中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现下电极系统控制方法，如图8所示，该下电极系统控制方法包括：

S1、在半导体工艺的等离子体产生阶段开始之前，控制接地开关102断开；

S2、在等离子体产生阶段结束，且顶针装置2将承载装置1上的晶圆3托起之后，控制接地开关102闭合。

通过在半导体工艺的等离子体产生阶段开始之前，控制接地开关102断开，可以使承载装置1中的下电极与地断开，从而在等离子体产生阶段，下电极累积的负电荷不会泄放，下电极和晶圆3同步累积负电荷，从而下电极和晶圆3整体带负电，且电位基本相当，从而可以避免在晶圆3与下电极之间存在电位差，二者之间不会产生静电吸附，进而在顶针装置2将承载装置1上的晶圆托起时，不会因静电吸附而使晶圆3产生偏移，从而可以有效提高晶圆3的重复传输精度，保证AWC(晶圆自动纠偏)结果满足要求。在此基础上，在等离子体产生阶段结束，且顶针装置2将承载装置1上的晶圆3托起之后，控制接地开关102闭合，可以使下电极接地，从而可以使下电极中累积的电荷得以泄放，避免在下电极内部出现打火问题。

在一些实施例中，如图9所示，下电极系统100中的控制单元还用于在上述步骤S2之后，执行下步骤S3：

步骤S3、在将承载装置1上的晶圆3托起之后，通过顶针装置2将顶针装置2上的晶圆3接地。

进一步可选地，控制单元还用于在下电极接地的同时，将顶针装置2上的晶圆3接地。这样，可以使晶圆3与下电极中的负电荷同步泄放，从而既可以始终避免在晶圆3与下电极之间存在电位差，又可以解决晶圆3因累积的电荷而引起的颗粒问题，下电极因累积的电荷而引起的打火问题。

在一些实施例中，在上述步骤S1之前，为了实现将晶圆3固定于承载装置1(即基盘11)，控制单元还用于：

在将晶圆3放置于承载装置1之前，控制腔室压力达到第一压力值；

在将晶圆3放置于承载装置1之后，向工艺腔室200内通入工艺气体，且控制腔室压力达到第二压力值；第二压力值大于第一压力值，以在晶圆3的上表面与下表面之间形成压力差，将晶圆3固定于承载装置1。

在一些实施例中，上述第一压力值的范围例如为70mTorr～100mTorr。

在一些实施例中，上述第二压力值的范围例如为1Torr～3Torr。

在射频电源开启之前，首先通过抽真空，将工艺腔室200的腔室压力控制在第一压力值，然后将晶圆3放置于基盘11上，并向工艺腔室200内通入工艺气体，使工艺腔室200的腔室压力上升至第二压力值，此时在晶圆3上表面与晶圆3下表面之间存在压力差，即晶圆3上表面一侧受到的压力大于下表面一侧受到的压力，从而可以将晶圆3固定于基盘11上。容易理解的是，在此过程中，工艺腔室200中的气体也在缓慢流入晶圆3下表面与基盘11之间的间隙，使得晶圆3下表面一侧的压力在缓慢提高，晶圆3上表面与晶圆3下表面之间的压力差逐渐衰减，但是由于这是一个缓慢的过程，在射频电源开启的过程中，有足够的时间将晶圆3固定于基盘11上，并且通过对上述压力范围进行调整，可以保证在顶针装置2将基盘11上的晶圆3托起之前，上述压力差衰减至零或接近零，以保证顶针装置2能够正常托起晶圆3。由上可知，卡盘12无需额外设置固定晶圆3的结构，例如静电卡盘，仅利用上述压力差就可以对晶圆3进行固定。

示例性地，控制单元可以是上位机，也可以是下位机。

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。

Claims (10)

1.一种下电极系统，应用于半导体工艺设备，包括承载装置和顶针装置，所述顶针装置用于将所述承载装置上的晶圆托起或将晶圆放置于所述承载装置，其特征在于，还包括接地装置，所述接地装置包括接地电路、接地开关和控制单元，其中，所述接地电路通过所述接地开关与所述承载装置中的下电极电连接，用于在所述接地开关闭合的情况下，将所述下电极接地；

所述控制单元用于在半导体工艺的等离子体产生阶段开始之前，控制所述接地开关断开，并在所述等离子体产生阶段结束，且所述顶针装置将所述承载装置上的晶圆托起之后，控制所述接地开关闭合。

2.根据权利要求1所述的下电极系统，其特征在于，所述顶针装置被设置为将所述承载装置上的晶圆托起之后，将所述晶圆接地。

3.根据权利要求2所述的下电极系统，其特征在于，所述顶针装置被设置为通过所述下电极与所述接地开关电连接，以在所述控制单元控制所述接地开关闭合的同时，将所述顶针装置上的晶圆接地。

4.根据权利要求2所述的下电极系统，其特征在于，所述顶针装置包括多个导电的顶针和多个导电的顶针波纹管，其中，在所述承载装置中设置沿所述承载装置的周向间隔设置的多个通孔，多个所述顶针一一对应，且可升降地穿设于多个所述通孔；多个所述顶针波纹管一一对应地套设于多个所述顶针，且每个所述顶针波纹管的上端与所述承载装置密封连接，且电导通；每个所述顶针波纹管的下端与对应的所述顶针密封连接，且电导通。

5.根据权利要求1所述的下电极系统，其特征在于，还包括射频馈入装置，所述射频馈入装置与所述下电极电连接，用于通过匹配器与射频电源电连接以向所述下电极加载射频功率。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的下电极系统，其特征在于，所述接地电路包括用于连接在所述下电极与地之间的电路，和串联在所述接地电路上的接地电阻；所述接地开关串联在所述接地电路上，且位于所述接地电阻靠近所述下电极一侧。

7.根据权利要求6所述的下电极系统，其特征在于，所述接地电阻的阻值大于等于5MΩ，且小于等于20MΩ。

8.一种半导体工艺设备，包括工艺腔室，其特征在于，还包括下电极系统，所述下电极系统包括承载装置、顶针装置和接地装置，所述顶针装置用于将所述承载装置上的晶圆托起或将晶圆放置于所述承载装置；所述接地装置包括接地电路、接地开关和控制单元，其中，所述接地电路通过所述接地开关与所述承载装置中的下电极电连接，用于在所述接地开关闭合的情况下，将所述下电极接地；

所述控制单元包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现下电极系统控制方法，所述下电极系统控制方法包括：

在半导体工艺的等离子体产生阶段开始之前，控制所述接地开关断开；

在所述等离子体产生阶段结束，且所述顶针装置将所述承载装置上的晶圆托起之后，控制所述接地开关闭合。

9.根据权利要求8所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述控制单元还用于：

在将晶圆放置于所述承载装置之前，控制腔室压力达到第一压力值；

在将晶圆放置于所述承载装置之后，向所述工艺腔室内通入工艺气体，且控制所述腔室压力达到第二压力值；所述第二压力值大于所述第一压力值，以在所述晶圆的上表面与下表面之间形成压力差，将所述晶圆固定于所述承载装置。

10.根据权利要求8所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备包括晶边刻蚀设备。