说明了使用加热器元件阵列对基板载具进行温度测量。在一个示例中,一种方法包含:测量静电吸盘中多个加热元件中的每一个的第一结合电流负载;改变所述多个加热元件中的第一加热元件的电力状态;在改变所述第一加热元件的所述电力状态之后,测量所述多个加热元件中的每一个的第二结合电流负载;确定所述第一结合电流负载与所述第二结合电流负载之间的差值;使用所述差值确定所述第一加热元件的温度;以及将所述第一加热元件的电力状态恢复至所述改变之前的电力状态,并对于所述多个加热元件中的其他加热元件中的每一个重复改变电力、测量电流负载、确定差值、以及确定温度,以确定所述多个加热元件中的每一个的温度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对于使用加热器元件阵列的基板载具的温度测量相关申请的交叉引用本申请要求2016年8月9日提交的题为“对于使用加热器元件阵列的基板载具的温度测量”的美国临时申请序列号15/241,379的优先权,其优先权在此声明。
本专利技术涉及半导体领域以及使用在腔室内的基板载具的微机械基板处理,且具体地涉及使用加热元件阵列测量基板载具的温度。
技术介绍
半导体与微机械系统形成在基板(诸如硅晶片)上。对基板施加涉及沉积(depositing)、蚀刻(etching)、塑形(shaping)、图案化(patterning)以及冲洗(washing)的复杂操作序列以在基板上形成微结构,这些微结构形成半导体与微机械部件。为了减少成本,将这些结构被制造地更小且更接近彼此。较小的结构需要的材料更少,操作所需的电力更少,且占用的空间更少。较小的结构也通常比较大的结构还要快速,并可具有许多优点。为了制成较小的结构,制造工艺必须更精确。工艺的每一方面随着时间被改良,以实现较小的结构。许多制造工艺(诸如电子束沉积(electronbeamdeposition)、等离子体沉积(plasmadeposition)、等离子体增强化学气相沉积(plasma-enhancedchemicalvapordeposition(PECVD))、光阻剥离(resiststripping)、以及等离子体蚀刻(plasmaetching)等等)受到硅晶片温度的影响。如果晶片在一个位置处的温度与在另一位置处的温度不同,则在不同位置处的工艺结果将不同。此外,如果温度与工艺被设计的温度不同,则工艺结果将不会是所设计的结果。因此,制造期间内的温度变化,可导致一些结构工作不佳,或甚至无法操作。可使用红外摄像机或热传感器在基板上测量处理腔室中的基板的温度。在一些情况中,在测试工艺期间内,使用具有一个或更多个热传感器的特别的晶片,这些热传感器将温度存储在存储器中。由此特别的晶片在腔室中执行工艺,且随后基于所测得的温度来调整工艺。
技术实现思路
描述了使用加热器元件阵列对基板载具进行温度测量。在一个示例中,一种方法包含:测量静电吸盘中的多个加热元件中的每一个的第一结合电流负载;改变多个加热元件中的第一加热元件的电力状态;在改变第一加热元件的电力状态之后,测量多个加热元件中的每一个的第二结合电流负载;确定第一结合电流负载与第二结合电流负载之间的差值;使用此差值确定第一加热元件的温度;以及将第一加热元件的电力状态恢复至改变之前的电力状态,并对多个加热元件中的其他加热元件的每一个重复改变电力、测量电流负载、确定差值、以及确定温度,以确定多个加热元件中的每一个的温度。附图说明在附图中作为示例而非限制地图示说明本专利技术的实施例,在附图中:图1是根据一个实施例的用于确定附接至基板载具的基板的温度轮廓的减法方法的处理流程图。图2是根据一个实施例的用于确定附接至基板载具的基板的温度轮廓的加法方法的处理流程图。图3是根据一个实施例的用于确定附接至基板载具的基板的温度轮廓的加法和减法方法的处理流程图。图4是根据一个实施例的用于确定附接至基板载具的基板的温度轮廓的被动载具方法的处理流程图。图5是根据一个实施例的热装置与加热元件的电响应特性的电阻对温度的图表。图6是根据一个实施例的来自载具电源供应器的电力的电流对时间的图表。图7是根据一个实施例的耦接至受热基板载具的控制盒的图。图8是根据本专利技术的一个实施例的静电吸盘的等距视图。图9是根据本专利技术的一个实施例的包含吸盘组件的等离子体蚀刻系统的示意图。具体实施方式如本文所说明的,在于处理腔室中承载基板的支撑件、载具、底座、或吸盘中,可使用加热元件阵列以测量基板支撑件的温度。加热元件的电阻与温度相关,使得可测量加热元件的电阻以作为对于支撑件温度的指示。这提供了对于支撑件正上方的基板的温度的指示。加热器元件阵列在支撑件上的不同位置处提供独立的温度测量。不同的测量,允许测量跨基板整体上的温度变异。这允许了操作加热器以使温度相等,或修改支撑件以校正不均匀的温度。在一些情况下,静电吸盘(ESC)装配了加热器元件阵列,以允许在ESC表面上的不同位置处不同地调整ESC的温度。尽管本说明书以ESC的背景内容来呈现,但结构与技术也可应用于其他类型的基板载具。加热器元件阵列也可用作温度传感器或热传感器。这允许了确定基板的温度。随后可启动或停用对应的加热器元件,以配合所测得的温度。加热器元件经配线以接收电流,且加热元件本质上通常具有对温度呈线性关系的电阻。ESC中时常使用的加热器元件,具有由钨和氧化铝制成的金属化材料。这种金属化材料与许多其他的金属化材料相似地以线性关系响应于温度,这种线性关系可用于测量与控制。通过使用加热器元件,避免了外部温度传感器,而简化了ESC与处理腔室。通过在许多紧密阵列排列的点处测量温度,也可获得更精确的基板上温度变异的信息。来自加热器元件的热传感器数据,可用于输入开环模型或基于时间的闭环控制比例积分微分(Proportional-Integral-Derivative,PID)方案。测量可在射频(RF)热环境内或外进行,并可以许多不同的方式在等离子体蚀刻和其他的工艺中实施。热传感器可用于ESC与基板温度的开环验证、ESC与基板温度的闭环控制、以及受损加热阵列或冷却通道元件的诊断。对于所描述的方法的替代方案,是在每个加热器元件附近放置热传感器。在这种情况下,每个加热器元件需要一对线,以控制加热器元件对ESC的热施加率。每个热传感器也需要一对线以传送温度读数。此系统需要较大的占用面积,以容纳配线、开关、电力分配、以及热探针或电阻温度检测器(ResistanceTemperatureDetector,RTD)的控制电路系统。较大的占用面积,可占用原本用于ESC中的开关元件或其他逻辑设备的面积。控制盒中也将要有空间以接收所有的额外线与轨,并维持所有的温度测量。除了所需的空间以外,也需要对于外部处理装置的复杂输入输出(I/O)与机械接口。此额外的成本与复杂度,可导致为了减少成本而受限于较少的、较不精确的测量的设计。所描述的技术可应用于晶片、底座、载具、以及具有多个加热器区的静电吸盘。这些也可包含块加热区。在一些实施例中,在RF热环境中使用了高于150个的迷你电阻式加热器,但也可使用300个或更多个。这些加热器可全部容纳于300mm硅晶片载具。如下文所描述的,可缩放控制架构以支持数百个加热区。此架构提供了对于RF热环境内部和外部的装置的实时控制,但不需要额外的温度测量硬件。为了测量温度,断开特定加热器元件的加热电流。随后,将测量电流驱动通过加热器元件。可使用传感器硬件以测量通过加热器元件的完整电流或部分电流。在一些实施例中,可使用脉冲宽度调制(PulseWidthModulation,PWM)频率。可以几种不同的方式,来精确地测量所测得的电流与ESC的温度之间的关系。一种方式是通过对启动的阵列元件定时,并测量元件所使用的电流与电压。可通过装置(诸如,内置并联电阻、电流钳(currentclamp)、霍尔效应(HallEffect)传感器和分压器)测量电流或电压或电流与电压两者。可由数字模拟转换器将信号数字化,以用于稍后的处理。图1是用于确定附接至具有本文本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种在处理期间确定附接至载具的基板的温度轮廓的方法,所述方法包含:测量所述载具中的多个加热元件中的每一个的第一结合电流负载;改变所述多个加热元件中的第一加热元件的电力状态;在改变所述第一加热元件的所述电力状态之后,测量所述多个加热元件中的每一个的第二结合电流负载;确定所述第一结合电流负载与所述第二结合电流负载之间的差值;使用所述差值确定所述第一加热元件的温度;以及将所述第一加热元件的所述电力状态恢复至所述改变之前的电力状态,并对于所述多个加热元件中的其他加热元件中的每一个重复改变电力、测量电流负载、确定差值、以及确定温度,以确定所述多个加热元件中的每一个的温度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.19 US 15/241,3791.一种在处理期间确定附接至载具的基板的温度轮廓的方法,所述方法包含:测量所述载具中的多个加热元件中的每一个的第一结合电流负载;改变所述多个加热元件中的第一加热元件的电力状态;在改变所述第一加热元件的所述电力状态之后,测量所述多个加热元件中的每一个的第二结合电流负载;确定所述第一结合电流负载与所述第二结合电流负载之间的差值;使用所述差值确定所述第一加热元件的温度;以及将所述第一加热元件的所述电力状态恢复至所述改变之前的电力状态,并对于所述多个加热元件中的其他加热元件中的每一个重复改变电力、测量电流负载、确定差值、以及确定温度,以确定所述多个加热元件中的每一个的温度。2.如权利要求1所述的方法,进一步包含:测量在所述载具内的所述多个加热元件中的每一个的第一结合电压负载,并且其中确定温度包含使用所述第一结合电压。3.如权利要求1所述的方法,进一步包含:使用结合电流负载差值确定电阻,并且其中确定温度包含使用所确定的电阻来确定温度。4.如权利要求3所述的方法,其中确定温度包含:对所确定的电阻施加线性因素。5.如权利要求1所述的方法,其中改变电力状态进一步包含:改变对于所述多个加热元件中的子集的电力状态,且其中确定温度包含在所述子集的所述加热元件之间分配所述结合电流负载差值,以及使用所分配的电流差值确定温度。6.如权利要求1所述的方法,其中改变所述第一加热元件的电力状态包含:将具有零占空比的脉冲宽度调制信号传送至所述第一加热元件。7.如权利要求1所述的方法,进一步包含:在测量所述第一结合电流之前对所述多个加热元件中的每一个供电,并且其中改变所述电力状态包含从所述第一加热元件移除电力。8.如权利要求1所述的方法,其中测量第一结合电流负载包含:测量除了所述第一加热元件以外、所述电阻式加热元件何时位于开启状态中,并且其中改变电力状态包含改变所述第一加热元件至开启状态。9.如权利要求1所述的方法,其中测量第一结合电流负载包含:测量在处理腔室中的温度受控工艺的正常操作期间内、所述电阻式加热元件何时位于开启状态中,并且其中改变电力状态包含在所述工艺期间改变所述第一加热元件的所述电力状态至电力提升开启状态,所述方法进一步包含:在测量所述第二结合电流负载之后,改变所述第一加热...
【专利技术属性】
技术研发人员:P·克里米诺儿,Z·郭,
申请(专利权)人:应用材料公司,
类型:发明
国别省市:美国,US
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