[发明专利]在蚀刻制程中利用红外线传输的衬底温度测量

说明书

技术领域

本发明大致涉及一种用以测量半导体衬底温度的方法与设备。具体而言，本发明涉及一种用以在蚀刻制程中利用衬底红外线传输来测量半导体衬底温度的方法与设备。

背景技术

超大规模集成(ULSI)电路可以包括超过十亿个电子组件(例如晶体管)，其形成在半导体衬底(例如硅(Si)衬底)上并协作以在组件内执行各种功能。在处理期间，有时候会在衬底表面上执行许多热处理步骤。热处理典型地需要精准的衬底温度测量以用于制程控制。不精确的衬底温度控制可能会导致不佳的制程结果(其可能不利地影响组件效能)与/或造成衬底膜损坏。

在处理期间，可以使用不同类型的温度测量工具来测量衬底温度。例如，热电耦通常被用来通过在衬底表面的预定位置处物理接触衬底以测量衬底温度。然而，对于更大直径的衬底，由于测量位置之间的较远距离，横跨衬底表面的整体温度差异是难以决定的。此外，热电耦对衬底表面的物理接触的可靠度难以控制，并存在污染的顾虑。

替代地，有时候使用光学测温法来测量衬底温度。在处理期间，从衬底表面放射的辐射由光学测温传感器来测量以决定衬底温度。但是，来自衬底表面的光学放射的测量难以与背景干扰分离，这些背景干扰诸如来自加热组件的强烈照明或来自等离子体源的热、来自腔室壁的光学放射、与/或来自窗口的杂光(stray light)。当无法精确地测量来自衬底表面的光学放射且背景干扰可能进一步对温度测量引入误差时，就难以精准地测量实际的衬底表面温度，这可能会导致错误的衬底温度决定且因而导致不佳的处理结果。

因此，亟需一种用于衬底温度测量的经改善的方法与设备。

发明内容

本发明提出一种用以在制程期间测量温度的方法与设备。在实施例中，本发明提供了一种用以在蚀刻制程期间测量衬底温度的设备，该设备包含：腔室主体；腔室盖，其封闭该腔室主体；以及衬底支撑组件。多个窗口设置在该衬底支撑组件的衬底支撑表面中。信号产生器经由该衬底支撑组件光学地耦接到这些窗口。传感器设置在该衬底支撑组件上方，并对齐以接收来自该信号产生器而穿透至少一个窗口的能量，其中该传感器被配置以检测可表明穿透率的度量。

在另一实施例中，本发明提供一种用以在蚀刻制程期间测量衬底温度的方法，该方法包含下列步骤：在制程腔室中提供衬底；在该衬底上执行蚀刻制程；在蚀刻时检测该衬底的穿透率的变化；以及根据该穿透率的变化来决定该衬底的温度。

在另一实施例中，本发明提供一种用以在于工件上执行制程期间测量温度的方法，该方法包含下列步骤：在该工件上执行该制程，该制程可改变该工件的温度；在执行该制程时，使红外光穿透该工件；检测经传送的红外光的度量，该度量可指示该工件的穿透率；以及根据该经检测的度量来计算工件温度。

附图说明

本发明的前述特征、详细说明可以通过参照实施例来详细地了解，其中一些实施例在附图中示出。然而，值得注意的是，附图仅示出本发明的典型实施例，并且因此不会限制本发明的范围，本发明允许其它等效的实施例。

图1A-C示出适于实施本发明的示例性制程设备的简化示意图。

图2示出在不同衬底温度下硅衬底穿透率和衬底温度的图表。

图3示出在特定IR光波长时硅衬底穿透率和衬底温度的图表。

图4示出经穿透能量和时间的图表。

图5A示出配置以实施本发明的示例性制程设备的示意图。

图5B-C示出位于图5A制程设备中的衬底支撑组件的不同实施例的俯视图。

图6示出示例性制程系统的示意图，其具有至少一个图5A的设备以用于实施本发明。

图7示出利用图5A-C设备来检测衬底温度的流程图。

为了便于理解，若可行，则在附图中使用相同的组件符号来指称相同的组件。应知悉，一个实施例的组件与特征可以有益地被用在其它实施例中，而不需赘述。

然而，值得注意的是附图仅示出本发明的示例性实施例，并且因此不会限制本发明的范围，本发明允许其它等效的实施例。

具体实施方式

本发明的实施例提供了一种用以在蚀刻制程期间测量衬底温度的方法与设备。在实施例中，可以通过监测穿过衬底的能量的穿透率的变化来确定衬底温度。示范的等离子体制程包括蚀刻、沉积、退火、等离子体表面处理与离子注入等。