[发明专利]确定基片温度的装置及方法

说明书

技术领域

本发明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。 

背景技术

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，在这些步骤中选择性地去除(蚀刻)和沉积材料。对于大约数个纳米级的晶体管门关键尺寸(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，往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、沉积材料到该表面(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，并且提供处理工艺控制。然而，在实践中，难以在原地直接确定温度而同时不影响该等离子处理工艺。因此，优选地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)的热能传播隔离开。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装置通常必须经校正。 

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，荧光)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。 

磷光体测温法一般用来校正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(电磁射线)，及之后测量在第二波长范围内的荧光响应的衰减率，可确定该磷光体的温度并由此确定设置在其上的基片的温度。同样地，由于该磷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，磷光体是掺杂有微量元素的细粉，当该微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。由于其对极高温度的耐性，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Y₃A₁₄O₁₂(YAG)，掺杂Eu的Y₂O₃，或类似的稀土化合物)。 

在校准基片的情况下，该磷光体微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，利用粘合剂结合的或者设在磷光体片上的磷光体微粒设在该凹槽中的凹入部内，以防止干扰装夹处理，该处理通过静电力将该基片固定在卡盘上。