公开一种用于测量基片温度的装置。该装置包括与该基片热接触的磷光体材料，当暴露于第二波长范围的电磁射线时，该磷光体材料产生在第一波长范围内的荧光响应，该荧光响应以与磷光体材料温度有关的衰减率衰减，以及当暴露于等离子时，该磷光体材料产生第一组非挥发性副产物。该装置还包括设在该磷光体材料和等离子之间的阻挡窗，其中该阻挡窗允许透射该第一波长和第二波长的至少一部分，以及其中该阻挡窗当暴露于等离子时产生少于第一组非挥发性副产物的第二组非挥发性副产物，其中当电磁射线通过该阻挡窗透射到该磷光体材料时，由该荧光响应的衰减率确定温度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及基片制造技术，以及特别涉及确定基片温度 的装置以及方法。
技术介绍
在基片(例如，半导体基片或如用在平面显示器制造中的玻璃 面板)处理中，通常会应用等离子。作为示例的基片处理的一部分，该基片分为多个模片(dies),或者矩形区域，其每个将变为一个集 成电路。然后在一系列步骤中处理该基片，在这些步骤中选4奪性地 去除(蚀刻)和沉积材^K对于大约凄t个纳米级的晶体管门关4建尺 寸(CD)的控制是至关重要的，因为该目标门长度的每个纳米的偏 差可直接转化为对这些器件运行速度的影响。然后选择性地去除硬化的乳液区域，从而暴露出下层的组件。 然后将基片设在基片处理室中的基片支撑结构上，该基片支撑结构 包括单极性或者双极性电极，称为卡盘或基架。然后，将适当的蚀 刻剂源流入该室并且激发形成等离子，以蚀刻该基片的暴露区域。然而，利用这些和其它等离子处理工艺，4主往难以监测该处理 工艺，这是因为，在等离子处理系统内的处理工艺条件由于室剩余 物聚集、等离子对室结构的破坏等而可能是动态的。例如，为增强 等离子处理装置中基片的等离子处理均一性，需要控制在基片暴露 表面的温度，在该表面发生蚀刻、沉积材^牛到该表面(例如，通过CVD或PVD技术)，和/或从该表面去除光刻胶。如果基片温度升高超过某一温度，会发生基片破坏(例如，光刻胶破坏)，并且会 改变依赖于温度的化学反应。基片温度也会通过改变如聚氟碳(polyfluoro-carbon )的聚合物膜的沉积率而显著影响基片表面上的 等离子选择性。精细的监测可使变化最小化，允许用于其它参数的 更宽的处理窗，并且才是供处理工艺控制。然而，在实践中，难以在 原:t也直4妄确定温度而同时不影响该等离子处理工艺。因此，优选i也 采用不与该基片物理接触的间接温度测量(ITM)装置。但是， 一些ITM装置可能不能充分地将基片温度与其非常临近 的其它结构(例如，卡盘，等)的热能传^"隔离开。例如，热电偶 可与卡盘连接，其相应地与基片热接触。具有不同于该基片热质量 的卡盘也可处于不同的温度。因此，对于在特定处理工艺方法中的 特定基片构造，该ITM装置通常必须经才交正。与此相反，其它ITM装置可热隔离该基片，但是其本身对于影 响测量温度的多个基片之间的物理变化是敏感的。因此，这些ITM 装置也需要校正。例如，电磁高温计可用来测量这些基片发射出的 射线(例如，焚光)的强度，该强度可与该基片温度相关。通常， 基片会吸收某些频率的电磁射线，然后发射出与这些基片特定结 构、组成和质量相对应的另一频率的射线。通常有多种校正的方法。 一种方法具体地包括将由该ITM装置 原地测得的第 一基片温度与由更精确的校正装置所测得的相同基 片的第二温度相比较。然而，由于该校正装置的一部分通常需要与 该基片物理接触，这是不提倡的，因为该校正装置通常不适于一般 的基片处理。例如，在特定的处理工艺中运行一批特定的基片构造 之前，该ITM装置利用校正装置校正。 一旦发生校正，便开始进行 一般的基片处理。石粦光体测温法一4殳用来4交正ITM装置。通过在第一波长范围内 的到该无机磷光体的第一发射光线(电《兹射线)，及之后测量在第 二波长范围内的荧光响应的衰减率，可确定该^奔光体的温度并由此确定i殳置在其上的基片的温度。同样地，由于该石粦光体必须与该基片物理接触，所以通常不提倡将磷光体测温法用于制造基片。通常，磷光体是掺杂有樣i量元素的细粉，当该纟鼓量元素受到短 波长光线(紫外或蓝色)激励时发射出较长波长的光线。由于其对 才及高温度的耐性，在等离子处理室中通常优选地采用陶瓷磷光体。 陶瓷磷光体通常是无机的、非金属的和结晶体(例如，掺杂Eu、 Dy或Tm的Y3A14012 ( YAG )， 4参杂Eu的Y203，或类似的稀土化 合物)。在才交准基片的情况下，该磷光体孩t粒可附着于该基片表面，一 般是朝向该卡盘的基片侧，并且利用位于该卡盘内空腔中的结合激 光/传感器而被照射。通常，该校准基片可在该基片表面上该磷光体 -微粒设置的地方具有特殊的凹槽(notch )。在一些构造中，这些磷 光体微粒使用粘合剂材料直接附着于该基片。与涂料一样，粘合剂 是易于向这些磷光体微粒提供均一稠度和固化的材料，并且它将其 自身与该基片表面粘附。在另一个构造中，这些磷光体微粒嵌入在 一个片(patch)内，而该片相应地与该基片连接。 一般地，利用粘入部内，以防止干护C装夹处理，该处理通过,争电力将该基片固定在 卡盘上。现参考图1,显示出用在基片制造中的一^l殳的磷光体测温法构 造。通常，流入合适的气体组并电离以形成等离子110,以1更处理 (例如，蚀刻或沉积)设在卡盘116上的如半导体基片或玻璃面板 的基片114的暴露区域。基片114进一步配置具有如前所述的磷光 体材料140。可进一步设置光导纤维传感器/发射器140,从而激光可发射到-粦光体材冲+ 140,以及测量所产生的荧光响应。进一步与 传感器/发射器142连接的可以是数据采集和分析装置144,其可记 录观测到的荧光响应，并使其与临近的基片温度相关。现参考图2,显示出4吏用磷光体测温法的电容耦合等离子处理 系统的简化示意图。通常，电容耦合等离子处理系统可配置具有单 一或多个分开的RF电源。由源RF发生器134生成的源RF通常用 来生成等离子，以及通过电容耦合控制等离子密度。由偏置RF发 生器138生成的偏置RF通常用来4空制该DC偏置以及该离子轰击 能量。进一步与该源RF发生器134和该偏置RF发生器138连接 的是匹配网纟备136,其试图将该RF电源的阻抗与等离子110的阻 抗相匹配。其它形式的电容性反应器具有与该顶部电极104相连接 的RF电源以及匹配网症各。另外，也有多阳才及系统，如三才及管，其 也具有相似的RF和电一及配置。通常，合适的气体组经过在顶部电极104的入口乂人气体分配系 统122流入具有等离子室壁117的等离子室102。可随后电离这些 等离子处理气体以形成等离子110，以《更处理(例如，蚀刻或沉积) 基片114 (如半导体基片或玻璃面板)的暴露区域，其利用边缘环 115 i殳在卡盘116上，该卡盘也作为电^=及。另外，卡盘116也可配 置为具有空腔，从而光导纤维传感器/发射器142可向磷光体材料 140发射激光，并且测量所导致的荧光响应。此外，真空系统113， 包4舌阀门112和一组泵111,通常用来乂人等离子室102 4非出环境大 气，从而达到维持等离子110所需要的压力。另外，某些类型的冷却系统(图未示)与卡盘116连接，以便 一旦点燃等离子时达到热平衡。该冷却系统本身通常由经过该卡盘 内的空腔抽吸冷却液的冷却器和在卡盘和基片之间抽吸的氦气组 成。除了去除所生成的热量之外，该氦气还允许该冷却系统快速地 控制热量损耗。即，增加氦气压力随后也增加热传导率。通常，该瞬时荧光衰减时间T作为温度的函数而变化，并且可 3口下定义<formula>formula see original document page 10</formula>方程1其中，I是荧光强度(-)，1。是初始荧光强度(-),t是从激励4亭止开始的时间(S),以及T是瞬时焚本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在等离子处理系统中用于测量基片温度的装置，包括： 与所述基片热接触的磷光体材料，当暴露于第二波长范围内的电磁射线时，所述磷光体材料产生在第一波长范围内的荧光响应，所述荧光响应以与所述磷光体材料温度有关的衰减率衰减，以及当暴露于等离子时，所述磷光体材料产生第一组非挥发性副产物； 设于所述磷光体材料和等离子之间的阻挡窗，其中所述阻挡窗允许透射所述第一波长和所述第二波长的至少一部分，并且其中所述阻挡窗当暴露于所述等离子时产生少于所述第一组非挥发性副产物的第二组非挥发性副产物， 其中，当所述电磁射线通过所述阻挡窗被透射到所述磷光体材料时，由所述荧光响应的所述衰减率确定所述温度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：基思加夫，尼尔马丁保罗本杰明，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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