[发明专利]接触式温度探测器和制造方法

说明书

本申请是优先权日为2002年3月29日、国家申请号为03807409.5(国际申请号为PCT/US03/09867)、发明名称为“接触式温度探测器和制造方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及接触式温度探测器和制造方法。

背景技术

本公开内容涉及一种用来测量半导体基质温度的接触式温度探测器。

在半导体器件制造过程中，在加工期间基质经常受到升高温度的影响。这类制造方法的实例包括光刻胶的等离子体灰化法，化学气相沉积法，退火，等等。在这些方法中的某些方法包括有离子源，在加工过程中，它会将离子通量引至基质表面。通常希望能监测在这些或其它制造过程中的温度，因为温度常常会影响制造质量和方法的成败。此外，用来监测的测量装置应以最快或没有滞后的速度提供精确的和可重复的读数。

接触式温度测量法是一种在加工过程中用来监测半导体基质温度的常用的技术。接触式温度测量技术典型地包括使基质与装有温度传感器的探测器相接触。这探测器典型地利用具有高热导率的材料例如铝制造。接触式测量法方面的许多进展都是以改善温度读数的精度以及响应时间为目标。

在授予伍顿等人的US 5791782和授予伯克等人的US 6332709中，公开了一些具有这样一种探测头的接触式测量探测器，这探测头能根据半导体基质的重量绕枢轴转动，以此保持紧密接触。这种枢轴式探测头减小了基质和探测头之间的接触阻力，从而导致具有较高的温度测量精度。从探测头伸出来的隔热的温度传感器引线提供了进一步的改进。

利用这些和其它专利所述的方法和装置，在各种加工环境中都可获得精确的温度测量结果。可是，已经确定，在含有离子源的加工环境中会出现温度测量不精确的结果。含有离子源的半导体制造方法在制造过程中具有向基质充电的倾向。也就是说，离子可能接触基质并在基质上形成低的电位势。虽然利用导热金属例如铝制作的接触式测量探测器适于提供足够的热导率，但这种接触式测量探测器也是导电的。因此，由离子在基质上形成的低电位势会被温度传感器记录下来，从而造成在所显示的温度读数中包括偏压值。因而，这些方法和装置可能不适用于含有会将离子通量引向基质表面的和要求精确监测温度的半导体制造方法。

发明内容

在本文中公开了一种供测量处在加工环境中的基质温度用的装置和方法。在一种实施方案中，依照本公开内容的接触式测量探测器包括一个探测头，该探测头具有一个用来接触基质的，由陶瓷材料制成的接触面；和一个带有引线的温度传感器，这些引线离开探测头并穿过用来将其与加工环境隔开的防护罩，其中探测头仅靠温度传感器引线支承，且防护罩不与探测头接触。优选地，陶瓷材料选自AlN，BeO，和包括至少一种上述陶瓷材料的组合物。

在另一个实施方案中，接触式测量探测器包括一个探测头和一个温度传感器，这探测头包括一块单个整体的陶瓷材料，而温度传感器与探测头保持着热联系。这温度传感器包括引线，这些引线穿过用来将其与加工环境隔开的防护罩，其中探测头仅靠温度传感器引线支承，且防护罩不与探测头接触。

在另一个实施方案中，接触式测量探测器的探测头包括一块导电垫片；和一块配置在导电垫片接触面上的陶瓷材料或高分子材料，其中陶瓷材料选自AlN，BeO，和包括至少一种上述陶瓷材料的组合物，而其中高分子材料选自聚酰亚胺类和聚醚醚酮类。

在另一个实施方案中，接触式测量探测器包括一个由陶瓷材料或高分子材料制成的探测头，这种材料具有大于或等于约1×10⁶欧姆-厘米的电阻和在100℃下具有大于或等于约100瓦/米-K的热导率；和一个与探测头相接触的带有引线的温度传感器，这些引线穿过用来将其与加工环境隔开的防护罩，其中探测头仅靠温度传感器引线支承，且防护罩不与探测头接触。

一种消除了在含有离子源的加工环境中产生的电偏压的接触式温度测量方法，这方法包括使基质与包括探测头和温度传感器的接触式测量探测器相接触，其中探测头包括由陶瓷材料制成的平面状接触面，其中温度传感器带有引线，这些引线离开探测头并穿过用来将其与加工环境隔开的防护罩，和其中探测头仅靠温度传感器引线支承，且防护罩不与探测头接触；在温度传感器中产生作为温度函数的热电压，其中热电压不含偏电压；和将热电压转变成半导体基质的实际温度。

上面所述和其它性能利用以下附图和详述作为例证加以说明。

附图说明

请参阅以下典型附图，其中同样的元件在一些图中标以相同的编号：

图1是接触式热电偶探测器的侧视图；

图2是沿图1的A-A线截取的接触式热电偶探测器的俯视图；