[发明专利]耦合窗的温度测量装置、等离子体设备及温度测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种耦合窗的温度测量装置、等离子体设备及温度测量方法。

背景技术

等离子设备广泛地应用于集成电路(IC)等半导体器件的制造工艺中，例如，电感耦合等离子体设备，在半导体器件的制造中，它可以通过产生的等离子体将多层材料交替的沉积到衬底表面并从衬底表面刻蚀该多层材料。其中，对等离子体反应室精确的温度控制对刻蚀工艺结果起到至关重要的作用，可直接影响刻蚀速率的均匀性和器件关键尺寸的均匀性，而且可以减少反应室侧壁的颗粒沉积，促使挥发性的残留物及时排出反应室，还可以有效延长预防性维护的周期。

现有技术中，对等离子体反应室的温度控制通常采用对反应室底部的静电卡盘和反应室侧壁进行精确温度控制的方式实现，这两方面的温度控制已经比较成熟，然而，在刻蚀工艺过程中，耦合窗在朝向反应室内部的表面(下表面)的温度对于刻蚀工艺质量也会产生重要的影响。在实际工艺中，如图1所示，位于反应室11顶部的耦合窗12通过增加等离子体启辉的工艺过程来实现温度的升高，其温度的测量则通过安装在耦合窗12上的热电偶13来实现。

然而，发明人经过研究发现，由于实际工艺中要求控制的是耦合窗12下表面(朝向反应室11内部)的温度，而现有技术中热电偶13只能安装在耦合窗12的中部，测量的是耦合窗12中部的温度，所以，现有技术中对耦合窗12下表面温度的测量不准确，进而影响了对耦合窗12的温度控制的准确性。

发明内容

本发明实施例提供一种耦合窗的温度测量装置、等离子体设备及温度测量方法，能够提高对耦合窗下表面温度测量的准确度。

为了解决上述技术问题，本发明实施例的技术方案如下：

一种耦合窗的温度测量装置，应用于包括耦合窗和反应室的等离子体设备中，所述装置包括位于所述耦合窗下表面的测温终端和用于通过对所述测温终端进行测量以确定所述耦合窗下表面温度的红外线测温仪器，所述测温终端具有与所述耦合窗不同的发射率，其中，所述耦合窗下表面为所述耦合窗的朝向所述反应室内部的表面。

进一步，所述测温终端的材料为玻璃。

进一步，所述测温终端的外表面覆盖有抗等离子体轰击的材料。

进一步，所述抗等离子体轰击的材料为陶瓷。

进一步，所述测温终端与所述耦合窗下表面的接触面为直径大于2.5mm的圆。

进一步，所述测温终端为边长是5mm的立方体。

进一步，所述红外线测温仪器发出的红外线的波长范围为3um～5um。

进一步，所述红外线测温仪器的探头安装在所述耦合窗的上表面，且所述探头的位置与所述测温终端相对，所述上表面与所述耦合窗的下表面相对。

一种等离子体设备，包括耦合窗和反应室，所述耦合窗的下表面上具有用于红外线测温仪器测量以确定所述耦合窗下表面温度的测温终端，所述测温终端具有与所述耦合窗不同的发射率，其中，所述耦合窗下表面为所述耦合窗的朝向所述反应室内部的表面。

进一步，所述测温终端的材料为玻璃。

进一步，所述测温终端的外表面覆盖有抗等离子体轰击的材料。

进一步，所述抗等离子体轰击的材料为陶瓷。

进一步，所述测温终端与所述耦合窗下表面的接触面为直径大于2.5mm的圆。

进一步，所述测温终端为边长是5mm的立方体。

进一步，所述耦合窗的上表面上还设置有红外线测温仪器的探头，且所述探头的位置与所述测温终端相对，所述上表面与所述耦合窗的下表面相对。

一种耦合窗的温度测量方法，应用于包括耦合窗和反应室的等离子体设备中，包括：

红外线测温仪器对位于所述耦合窗下表面的测温终端进行测量；

确定所述耦合窗下表面的温度；

其中，所述测温终端与所述耦合窗的发射率不同，所述耦合窗下表面为所述耦合窗的朝向所述反应室内部的表面。

进一步，所述红外线测温仪器发出的红外线的波长范围为3um～5um。

本发明实施例通过在耦合窗的下表面设置测温终端，然后利用外置的红外线测温仪器对该测温终端进行温度测量，确定了耦合窗下表面的温度，该非接触测温方式代替了现有技术中采用热电偶进行的接触式测温，不仅可以直接获取耦合窗下表面的温度，提高温度测量的准确度，而且便于安装和维护，无需在耦合窗中安插热电偶，有效延长了耦合窗的使用寿命，降低了设备的运营成本。

附图说明