CN104332378A - 等离子体处理装置及其温度测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种等离子体处理装置及其温度测试装置，其中，所述等离子体处理装置包括一放置基片的基台，所述基台中包括一静电夹盘，所述温度测试装置设置于所述静电夹盘下方，其特征在于，所述温度测试装置包括：相互串联的温度测试线和温度补偿导线，所述温度测试线和温度补偿导线的外表面包裹着射频屏蔽层；所述相互串联的温度测试线和温度补偿导线还依次连接有射频滤波器和温度读取装置。本发明能够有效地将射频信号和温度测试装置隔离，防止两者相互串扰。并且，本发明提高了温度测试装置测试结果准确率，改善了发热问题。

Description

等离子体处理装置及其温度测试装置
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种等离子体处理装置及其温度测试装置。
背景技术
等离子体处理装置利用真空反应室的工作原理进行半导体基片和等离子平板的基片的加工。真空反应室的工作原理是在真空反应室中通入含有适当刻蚀剂源气体的反应气体，然后再对该真空反应室进行射频能量输入，以激活反应气体，来激发和维持等离子体，以便分别刻蚀基片表面上的材料层或在基片表面上淀积材料层，进而对半导体基片和等离子平板进行加工。
等离子体处理装置设置了一放置基片的基台，基台上方设置了一静电夹盘，在静电夹盘下方设置了一温度测试线。其中，温度测试线用于测试系统温度。然而，等离子体处理装置的腔室内是严格的真空环境，而射频能量是从等离子体处理装置的下方耦合进反应腔室的。射频能量也会再等离子体处理装置下方形成电场分布，因此会对温度测试线的测试温度有非常严重的干扰。比如，在等离子体刻蚀腔室内测量静电夹盘、气体喷淋头等与等离子体密切接触的组件温度时，微弱的温度测试信号会被射频信号湮没，难以实现。
其次，温度测试线需要下接温度补偿导线将信号传输到读取电路，温度补偿导线的线阻通常很大。若要达到精确的测试效果，理想的情况是需要温度补偿导线连接到温度测试线和读取装置的两端温度一致。然而，这样的理想情况很难满足，并且如果射频能量直接通过温度补偿导线传播，也会引发发热温度，引起测试误差。
此外，在温度测试系统中通常还应当设置一滤波器，但是为减小测量误差，一般不应当在温度测试系统中引入其他导体材料，然而这会给滤波器设计造成困难。在多频的等离子体处理装置中，不引入导体材料的情况下设置滤波器就更加困难了。
发明内容
针对背景技术中的上述问题，本发明提出了一种等离子体处理装置及其温度测试装置。
本发明第一方面提供了一种用于等离子体处理装置的温度测试装置，其中，所述等离子体处理装置包括一放置基片的基台，所述基台中包括一静电夹盘，所述温度测试装置设置于所述静电夹盘下方，所述温度测试装置包括：
相互串联的温度测试线和温度补偿导线，所述温度测试线和温度补偿导线的外表面包裹着射频屏蔽层；
所述相互串联的温度测试线和温度补偿导线还依次连接有射频滤波器和温度读取装置。
进一步地，所述射频滤波器包括一并联的电感和电容器，所述电容器接地。
进一步地，所述电感是由包裹着射频屏蔽层的相互串联的温度测试线和温度补偿导线缠绕铁芯而成。
进一步地，所述温度测试线包括并联的两条不同材料的金属线。
进一步地，所述金属线分别是由镍铬合金和镍硅合金制成。
进一步地，所述射频滤波器和温度读取装置之间还连接有一集成滤波器，所述集成滤波器的一端接地。
进一步地，所述射频屏蔽层的材料为金属。
进一步地，所述射频屏蔽层的材料为铝。
进一步地，所述温度测试线和温度补偿导线还可设置于一桶装中空的容器中。
进一步地，所述容器是中空的圆筒状或方筒状。
本发明第二方面提供了一种等离子体处理装置，其中，所述等离子体处理装置包括本发明第一方面所述的温度测试装置。
本发明能够有效地将射频信号和温度测试装置隔离，防止两者相互串扰。并且，本发明提高了温度测试装置测试结果准确率，改善了发热问题。
附图说明
图1是根据本发明的一个具体实施例的用于等离子体处理装置的温度测试装置的结构示意图；
图2是根据本发明的一个具体实施例的用于等离子体处理装置的温度测试装置的滤波器的结构示意图；
图3是根据本发明的一个具体实施例的用于等离子体处理装置的温度测试装置的包裹着射频屏蔽层的相互串联的温度测试线和温度补偿导线的结果示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式进行说明。
图1是根据本发明的一个具体实施例的用于等离子体处理装置的温度测试装置的结构示意图。
如图1所示，首先对等离子体处理腔室100的结构和功能进行描述。等离子体处理腔室100具有一个处理腔体，处理腔体基本上为柱形，且处理腔体侧壁基本上垂直，处理腔体内具有相互平行设置的上电极和下电极。通常，在上电极与下电极之间的区域为处理区域，该区域将形成高频能量以点燃和维持等离子体。在基台中的静电夹盘106上方放置待要加工的基片W，该基片W可以是待要刻蚀或加工的半导体基片或者待要加工成平板显示器的玻璃平板。其中，所述静电夹盘106用于夹持基片W。反应气体从气体源中被输入至处理腔体内，一个或多个射频电源可以被单独地施加在下电极上或同时被分别地施加在上电极与下电极上，用以将射频功率输送到下电极上或上电极与下电极上，从而在处理腔体内部产生大的电场。大多数电场线被包含在上电极和下电极之间的处理区域P内，此电场对少量存在于处理腔体内部的电子进行加速，使之与输入的反应气体的气体分子碰撞。这些碰撞导致反应气体的离子化和等离子体的激发，从而在处理腔体内产生等离子体。反应气体的中性气体分子在经受这些强电场时失去了电子，留下带正电的离子。带正电的离子向着下电极方向加速，与被处理的基片中的中性物质结合，激发基片加工，即刻蚀、淀积等。在等离子体处理腔室100的合适的某个位置处设置有排气区域，排气区域与外置的排气装置（例如真空泵泵）相连接，用以在处理过程中将用过的反应气体及副产品气体抽出腔室。其中，等离子体约束环用于将等离子体约束于处理区域内。
如图1所示，本发明提供了一种用于等离子体处理装置100的温度测试装置。所述温度测试装置包括相互串联的温度测试线和温度补偿导线，所述相互串联的温度测试线和温度补偿导线还依次连接有射频滤波器102和温度读取装置104。其中，所述温度测试线用于感应系统温度并传导信号给温度补偿导线，温度补偿导线的作用相当于传输线，用于将从温度测试线那里来的信号传输给温度读取装置104。温度读取装置104用于通过接受到的信号对应出系统温度，从而对等离子体处理装置的基台温度进行控制。本发明在所述温度测试线和温度补偿导线的外表面包裹了一层射频屏蔽层103，射频屏蔽层103能够屏蔽射频能量。
对于导体中的交流电流，靠近导体表面处的电流密度大于导体内部电流密度的现象被称为趋肤效应(skin effect)。随着电流频率的提高，趋肤效应使导体的电阻增大，电感减小。根据趋肤效应，在等离子体处理装置中，射频能量的频率越高，电流就越从导体表面传输。因此，本发明在所述温度测试线和温度补偿导线的外表面包裹了一层射频屏蔽层103，射频能量将不再对其中包裹着的温度测试线和温度补偿导线造成影响，而会从射频屏蔽层103的外表面通过。由于，射频能量与温度测试线和温度补偿导线并不会相互串扰，因此大大提高了温度测试的准确度。
进一步地，射频滤波器102用于滤除多余的射频能量，进一步提高测试精读。图2是根据本发明的一个具体实施例的用于等离子体处理装置的温度测试装置的滤波器的结构示意图。如图2所示，在本发明的优选实施例中，所述射频滤波器102包括一并联的电感1021和电容器，所述电容器接地。
特别地，所述电感1021是由包裹着射频屏蔽层103的相互串联的温度测试线和温度补偿导线一起缠绕铁芯而成。这样的设计是的本发明的温度测试装置不需要再引入任何其他导体，而利用包裹着射频屏蔽层103的温度测试线和温度补偿导线本身组合滤波器102。前已述及，减小测量误差，一般不应当在温度测试系统中引入其他导体材料。本发明的滤波器并不会对测试结果产生任何影响，且还可以方便应用于各种等离子体处理腔室的温度测试装置，例如多频的等离子体处理装置中。
进一步地，所述温度测试线包括并联的两条不同材料的金属线。图3是根据本发明的一个具体实施例的用于等离子体处理装置的温度测试装置的包裹着射频屏蔽层的相互串联的温度测试线和温度补偿导线的结果示意图。如图3所示，典型地，所述金属线分别是由镍铬合金和镍硅合金制成，分别为第一金属线1011和第二金属线1012。由于第一金属线1011和第二金属线1012的材料不同，因此电阻不同。因此，温度测试线通过感测第一金属线1011和第二金属线1012上的电势差，并将其通过温度补偿导线传输给温度读取装置104则可以得到温度检测结果。
如图1所示，进一步地，所述射频滤波器102和温度读取装置104之间还连接有一集成滤波器110，所述集成滤波器110的一端接地。其中，所述集成滤波器110用于进一步滤除温度测试装置的射频干扰等。
进一步地，所述射频屏蔽的层的材料为金属，所述射频屏蔽层的材料为铝。
根据本发明的一个变化例，所述温度测试线和温度补偿导线还可设置于一桶装中空的容器中。只要此容器外表面包裹或者涂覆一层射频屏蔽层即可实现本发明的发明目的。
进一步地，所述容器是中空的圆筒状或方筒状。
本发明还提供了一种等离子体处理装置，所述等离子体处理装置前文所述的温度测试装置。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种用于等离子体处理装置的温度测试装置，其中，所述等离子体处理装置包括一放置基片的基台，所述基台中包括一静电夹盘，所述温度测试装置设置于所述静电夹盘下方，其特征在于，所述温度测试装置包括：
相互串联的温度测试线和温度补偿导线，所述温度测试线和温度补偿导线的外表面包裹着射频屏蔽层；
所述相互串联的温度测试线和温度补偿导线还依次连接有射频滤波器和温度读取装置。
2.根据权利要求1所述的温度测试装置，其特征在于，所述射频滤波器包括一并联的电感和电容器，所述电容器接地。
3.根据权利要求2所述的温度测试装置，其特征在于，所述电感是由包裹着射频屏蔽层的相互串联的温度测试线和温度补偿导线缠绕铁芯而成。
4.根据权利要求1所述的温度测试装置，其特征在于，所述温度测试线包括并联的两条不同材料的金属线。
5.根据权利要求4所述的温度测试装置，其特征在于，所述金属线分别是由镍铬合金和镍硅合金制成。
6.根据权利要求1所述的温度测试装置，其特征在于，所述射频滤波器和温度读取装置之间还连接有一集成滤波器，所述集成滤波器的一端接地。
7.根据权利要求1所述的温度测试装置，其特征在于，所述射频屏蔽层的材料为金属。
8.根据权利要求7所述的温度测试装置，其特征在于，所述射频屏蔽层的材料为铝。
9.根据权利要求1所述的温度测试装置，其特征在于，所述温度测试线和温度补偿导线还可设置于一桶装中空的容器中。
10.根据权利要求9所述的温度测试装置，其特征在于，所述容器是中空的圆筒状或方筒状。
11.一种等离子体处理装置，其特征在于，所述等离子体处理装置包括权利要求1至10任一项所述的温度测试装置。
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