[发明专利]等离子体处理装置及硅片温度测量方法

说明书

本发明公开了一种等离子体处理装置，包含：处理腔体；所述处理腔体内的底部设有基座；所述基座的上方设有静电夹盘，所述静电夹盘用于承载硅片；硅片顶针，竖向穿过所述基座与所述静电夹盘，并与基座及静电夹盘分别留有间隙，所述间隙作为硅片顶针的通道，在等离子体刻蚀工艺过程中，所述的硅片顶针的顶端始终接触硅片的下表面，以保证在硅片的表面形成划痕；所述静电夹盘内部埋设有夹持电极。本发明还公开了一种在高功率射频下的硅片温度测量方法。本发明利用热膨胀原理，间接测量硅片的温度，适应于高射频功率高温环境，并不受射频等电学因素的干扰。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种等离子体处理装置及在高功率射频下的硅片温度测量方法。

背景技术

硅片的温度是等离子体刻蚀工艺的重要参数之一。通常采用静电吸盘的温度控制来实现硅片的温度调节。但在实际工作环境中，高射频功率会使硅片表面接收热能远大于散热，导致硅片温度急剧上升，刻蚀工艺随之变化。因此工艺工程师常常需要知道刻蚀工艺过程中硅片的实际温度状况来指导进一步的工艺优化。现有技术中的温度测量方法(如热电偶等)均无法在射频功率和等离子体刻蚀环境中实现，主要采用两层稍薄的硅片包夹的能够进行射频环境中通讯的温度传感器阵列来采集刻蚀工艺过程中的硅片温度。这种方法可以在低功率(7kW)低温度(140C)条件下稳定工作。但随着3D存储器的推进，极高深宽比的需求，更高射频功率(8kW)，更高硅片温度已经成为新的工艺条件。这种条件下的硅片温度测量成为难题。

发明内容

本发明的目的在于提供本发明的目的在于提供一种等离子体处理装置及硅片温度测量方法，利用热膨胀原理，间接测量硅片的温度，适应于高射频功率高温环境，并不受射频等电学因素的干扰。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种等离子体处理装置，其特点是，包含：

处理腔体；

所述处理腔体内的底部设有基座；

所述基座的上方设有静电夹盘，所述静电夹盘用于承载硅片；

硅片顶针，竖向穿过所述基座与所述静电夹盘，并与基座及静电夹盘分别留有间隙，所述间隙作为硅片顶针的通道，在等离子体刻蚀工艺过程中，所述的硅片顶针的顶端始终接触硅片的下表面，以保证在硅片的表面形成划痕；

所述静电夹盘内部埋设有夹持电极。

所述的硅片顶针的顶端为一尖锐顶端。

所述的硅片顶针为可伸缩结构。

所述的硅片顶针包含一竖直顶杆及设置在竖直顶杆上方的顶帽，所述的竖直顶杆与顶帽之间通过一弹性部件连接。

所述的顶帽包含一尖锐顶端。

一种高功率射频下的硅片温度测量方法，其特点是，包含以下步骤：

等离子体刻蚀工艺过程开始前，安装划刻单元，并且划刻单元的顶端始终接触硅片的下表面，以保证在等离子体刻蚀工艺过程在硅片的表面形成划痕；

等离子体刻蚀工艺过程中，划刻单元在硅片的下表面刻划出一划痕；

等离子体刻蚀工艺过程结束后，将硅片从处理腔体中取出，采用一测量单元测量硅片表面的划痕长度；

计算单元根据划痕长度，并结合线膨胀模型，计算得到硅片在等离子体刻蚀工艺过程中的温度变化量，根据温度变化量及等离子体刻蚀工艺过程开始前的温度值，得到硅片在等离子体刻蚀工艺过程中的最高温度值。

所述的划刻单元为硅片顶针。

所述的硅片顶针的顶端为一尖锐顶端。

所述的硅片顶针为可伸缩结构。