CN112951690A - 半导体真空设备及温度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半导体真空设备，包括真空箱体和与所述真空箱体盖合的盖体，所述盖体开设有用于插入温度探测器的通孔，所述盖体的内侧面固定有强化结构，且所述强化结构的设置位置对应于所述通孔的位置以封堵所述通孔，使得所述强化结构除封堵所述通孔以外的表面完全位于半导体真空设备内，故而在所述通孔中插入所述温度探测器检测所述强化结构表面的温度，即可得到半导体真空设备内部的温度，实现了准确地测量半导体真空设备内部的温度的目的，而且解决了所述盖体开设所述通孔后如果太薄将会被大气压垮的问题。本发明还提供了一种温度检测方法，通过测得所述强化结构的温度以获得所述半导体真空设备内部的温度。

Description

半导体真空设备及温度检测方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体真空设备及温度检测方法。

背景技术

目前，半导体元器件的生产过程涉及很多制作处理工艺，例如：蒸发、溅射、PECVD、干法刻蚀等，在有些工艺中需要用电子束、离子束和分子束等粒子对材料进行照射和轰击，这些工艺如果在大气中处理，则大气的气体分子会与这些粒子发生碰撞，大大缩短粒子的行进路程，将导致绝大多数粒子到达不了材料的表面，影响产品质量。因此，需要在真空设备营造的真空环境中完成反应，例如真空箱，真空箱通常包括一个金属结构的腔体，腔体上部盖合一个通常为石英材料制成的盖板，腔体与盖板之间，采用密封圈密封。

在半导体处理工艺中，晶圆刻蚀工艺对温度很敏感，在真空箱中使用等离子体处理晶圆时，虽然盖板和腔体都不直接接触晶圆，但是他们的温度都直接决定了腔内的等离子体的温度，即刻蚀工艺的反应温度。所以，监测盖板的温度以保证每一片晶圆都在相同的环境中进行，保证每次刻蚀工艺做出的晶圆质量保持一致，就非常重要。

因为真空箱内部为真空或温度一致的等离子体，故真空箱内的热量，只能通过真空箱的内壁面与等离子体之间的热传导进行传递。而真空箱内部的等离子体温度通常为100度以上，外部则为环境温度，即室温，故真空箱的壁面内外存在温差。所以温度探测器需要到达真空箱的内壁面，才能准确地测量到真空箱内部的温度。

目前技术中，通常是在真空箱的外壁面上钻孔，然后放置温度探测器，如温度计等，来测量真空箱内部的温度。但是，考虑到真空箱的壁体需要承受大气压的压强，故钻孔并不能钻得过深，以防止真空箱的壁体太薄而被大气压垮。所以在目前技术中，采用在盖板上钻孔，然后在钻孔中放置温度探测器的方法，所测出的温度通常会低于所述真空箱的内壁面的温度，即低于真空箱内部等离子体的温度，或刻蚀反应的温度。这对于保证不同批次的晶圆处理都在相同温度环境下进行，就非常不利。

公开号为CN103531495B的专利公开了一种半导体检测装置，其应用于半导体处理设备中，所述半导体处理设备包括反应腔体，所述反应腔体内设置有用以支撑衬底的支撑座，所述反应腔体具有腔体部件，所述支撑座设有用以定位衬底的若干腔体。所述半导体检测装置固定于所述反应腔体的腔体部件上，所述腔体部件还包括贯穿其上、下表面的若干通道，以使衬底表面的光线或者热量能够穿过通道到达腔体部件的顶面，从而在衬底沉膜过程中能够实现对衬底温度的及时检测。本发明还揭示了由该半导体检测装置组成的半导体检测系统及用以检测衬底温度的方法。但该发明所使用的半导体检测装置结构复杂，而且为防止衬底表面的光线或者热量泄露，所述半导体检测装置密封性能要求比较高。

因此，有必要设计一种半导体真空设备及温度检测方法以避免现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体真空设备及温度检测方法，以克服现有技术中因为钻孔不能太接近盖体的内壁面，故温度探测器检测到温度会低于半导体真空设备内部的温度的缺陷。

为实现上述目的，本发明公开了一种半导体真空设备，包括真空箱体和与所述真空箱体盖合的盖体，所述盖体开设有用于插入温度探测器的通孔，所述盖体的内侧面固定有强化结构，且所述强化结构的设置位置对应于所述通孔的位置以封堵所述通孔。

本发明的半导体真空设备的有益效果在于：所述盖体开设有用于插入温度探测器的通孔，所述盖体的内侧面固定有强化结构，且所述强化结构的设置位置对应于所述通孔的位置以封堵所述通孔，使得所述强化结构除封堵所述通孔以外的表面完全位于半导体真空设备内，故而在所述通孔中插入所述温度探测器检测所述强化结构表面的温度，即可得到半导体真空设备内部的温度，实现了准确地测量半导体真空设备内部的温度的目的，而且解决了所述盖体开设所述通孔后如果太薄将会被大气压垮的问题。

优选地，所述通孔为圆台形结构。其有益效果在于：使得所述温度探测器能稳定的插入并站立于所述通孔中，以保证所述温度探测器的探测部的底端与所述强化结构接触，所述温度探测器的探测部的四周外表面与靠近半导体真空设备的内壁端的所述通孔接触，使得测量半导体真空设备内部的温度更为准确。

优选地，所述强化结构的厚度为1-5毫米。其有益效果在于：以保证在抗大气压的前提下，能更准确地反应半导体真空设备内部的温度。

优选地，所述通孔设有用于固定所述温度探测器的固定结构。其有益效果在于：使得所述温度探测器能稳定的插入并站立于所述通孔中，以保证所述温度探测器的探测部可以完全接触强化结构，使得测量半导体真空设备内部的温度更为准确。

优选地，所述强化结构的材质与所述盖体的材质相同。其有益效果在于：采用与盖体相同的材质制成的强化结构，具有完全等同于盖体自身的导热性能，能进一步保证了温度探测器检测所述强化结构表面的温度等同于检测盖体内侧面的温度，以实现准确地测量半导体真空设备内部的温度的目的。

优选地，所述强化结构通过导热胶粘合至所述盖体的内侧面，以固定所述强化结构。其有益效果在于：进一步保证了温度探测器检测所述强化结构表面的温度等同于检测盖体内侧面的温度，以实现准确地测量半导体真空设备内部的温度的目的。

优选地，所述通孔设有多个，且每个所述通孔分别通过相同的或不同的所述强化结构封堵。其有益效果在于：各所述通孔测得的温度形成对比，使得测量半导体真空设备内部的温度更为准确。

优选地，所述强化结构包括板状结构。其有益效果在于：所述板状结构的结构简单，容易安装固定在所述盖体的内侧面。

优选地，所述强化结构包括开口部和容纳腔体以收容所述温度探测器。其有益效果在于：所述容纳腔体能更快地与半导体真空设备内部的温度达到一致，使得可以更准确地反应半导体真空设备内部的温度。

本发明还提供一种温度检测方法，应用于所述半导体真空设备，包括以下步骤：

S1、提供半导体真空设备，所述半导体真空设备包括真空箱体和与所述真空箱体盖合的盖体，所述盖体开设有用于插入温度探测器的通孔，所述盖体的内侧面固定有强化结构，且所述强化结构的设置位置对应于所述通孔的位置以封堵所述通孔；

S2、将温度探测器插入所述通孔中，直至所述温度探测器的探测部接触所述强化结构，通过测得所述强化结构的温度以获得所述半导体真空设备内部的温度。

本发明的温度检测方法的有益效果在于：通过S1、提供半导体真空设备，所述半导体真空设备包括真空箱体和与所述真空箱体盖合的盖体，所述盖体开设有用于插入温度探测器的通孔，所述盖体的内侧面固定有强化结构，且所述强化结构的设置位置对应于所述通孔的位置以封堵所述通孔，使得所述强化结构除封堵所述通孔以外的表面完全位于半导体真空设备内，故而保证了所述强化结构的温度等于半导体真空设备内部的温度，而在所述通孔中插入所述温度探测器检测所述强化结构表面的温度，即可得到半导体真空设备内部的温度，而且解决了所述盖体开设所述通孔后如果太薄将会被大气压垮的问题；通过S2、将温度探测器插入所述通孔中，直至所述温度探测器的探测部接触所述强化结构，通过测得所述强化结构的温度以获得所述半导体真空设备内部的温度，从而实现了准确地测量半导体真空设备内部的温度的目的。

附图说明

图1为本发明一些实施例中半导体真空设备的结构示意图；

图2为本发明一些实施例中通孔和强化结构的结构示意图；

图3为本发明另一些实施例中通孔和强化结构的结构示意图；

图4为本发明又一些实施例中通孔和强化结构的结构示意图；

图5为本发明一些实施例中温度检测方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

为解决现有技术存在的问题，即温度探测器需要更接近盖体的内侧面才能准确检测真空设备内部的反应温度，但盖体如果太薄将会被大气压垮，本发明为解决上述问题提供了一种半导体真空设备，包括真空箱体和与所述真空箱体盖合的盖体，所述盖体开设有用于插入温度探测器的通孔，所述盖体的内侧面固定有强化结构，且所述强化结构的设置位置对应于所述通孔的位置以封堵所述通孔，使得所述强化结构除封堵所述通孔以外的表面完全位于半导体真空设备内，故而在所述通孔中插入所述温度探测器检测所述强化结构表面的温度，即可得到半导体真空设备内部的温度，实现了准确地测量半导体真空设备内部的温度的目的，而且解决了所述盖体开设所述通孔后如果太薄将会被大气压垮的问题；同时还可以在半导体真空设备的原盖体上进行改装钻取所述通孔，对原盖体改动小，投入成本小，而且不会影响盖体的正常使用。所述通孔与所述温度探测器相适配以方便所述温度探测器插入所述通孔中且接触所述强化结构，以更精准的检测半导体真空设备内部的温度。所述半导体真空设备内部的温度为半导体真空设备内部的环境温度，如半导体真空设备内充满了等离子体，则在所述通孔中插入所述温度探测器检测的所述强化结构表面的温度等于半导体真空设备内等离子的温度。

图1为本发明一些实施例中半导体真空设备的结构示意图，本发明一些实施例中，参考图1，所述半导体真空设备包括真空箱体5和与所述真空箱体5盖合的盖体1，所述真空箱体5中设置托盘6，晶圆7就放置于所述托盘6上，且正对所述盖体1上设置的等离子体喷口8，接受从喷口8喷出的等离子以发生蚀刻反应等，所述盖体1开设有用于插入温度探测器(图中未标出)的通孔2，所述通孔2贯穿所述盖体，同时，考虑到所述盖体1内外的大气压强差，所述盖体1的内侧面固定有强化结构4，且所述强化结构4的设置位置对应于所述通孔2的位置以封堵所述通孔2，使得所述强化结构4除封堵所述通孔2以外的表面完全接触半导体真空设备内部的等离子体，故而保证了所述强化结构4的温度等于等离子体的温度，而在所述通孔2中插入所述温度探测器(图中未标出)检测所述强化结构4表面的温度，即可得到半导体真空设备内部的温度，也就是获得了半导体真空设备内等离子的温度，实现了准确地测量半导体真空设备内等离子的温度的目的。

图2为本发明一些实施例中通孔和强化结构的结构示意图，本发明一些实施例中，参考图2，所述通孔2为圆台形结构，使得所述温度探测器3能稳定的插入并站立于所述通孔2中，以保证所述温度探测器3的探测部的底端与所述强化结构4接触，所述温度探测器3的探测部的四周外表面与靠近半导体真空设备的内壁端的所述通孔2接触，使得测量半导体真空设备内部的温度更为准确。

本发明一些实施例中，参考图2，所述强化结构包括板状结构，所述板状结构的结构简单，容易安装固定在所述盖体的内侧面，且板状结构与所述盖体的内侧面固定更牢固。

本发明另一些实施例中，所述强化结构包括开口部和容纳腔体以收容所述温度探测器。所述开口部连通所述通孔用于插入所述温度探测器，所述容纳腔体设置在半导体真空设备内，即所述容纳腔体伸入半导体真空设备内，能更快地与半导体真空设备内的离子体的温度达到一致，使得可以更准确地反应半导体真空设备内部的温度。本发明一些优选实施例中，所述开口部设有安装耳，以便于所述强化结构固定安装在所述盖体的内侧面。

图3为本发明另一些实施例中通孔和强化结构的结构示意图；图4为本发明又一些实施例中通孔和强化结构的结构示意图。

本发明一些具体实施例中，参考图3，所述容纳腔体为圆台形结构腔体41，所述圆台形结构腔体41伸入半导体真空设备内，所述圆台形结构腔体41通过开口部与所述通孔2连通，所述圆台形结构腔体41的深度等于所述温度探测器3的探测部的长度，所述圆台形结构腔体41的体积与所述温度探测器的探测部的体积相适配，使得所述圆台形结构腔体41套设在所述温度探测器3的全部探测部的外表面，如此就可以保证所述温度探测器能稳定的插入并站立于所述圆台形结构腔体41中，使得所述温度探测器的探测部均与所述圆台形结构腔体41接触，使得测量半导体真空设备内部的温度更为准确。此时，所述通孔2为圆柱形结构保证所述温度探测器3能插入到所述圆台形结构腔体41中即可。本发明一些优选实施例中，所述圆台形结构腔体41的开口部设有安装耳，以便于所述圆台形结构腔体41固定安装在所述盖体的内侧面。

本发明还一些实施例中，参考图4，所述容纳腔体为凹槽结构腔体42，所述凹槽结构腔体42通过开口部连通所述通孔2，所述凹槽结构腔体42的深度小于所述温度探测器3的探测部的长度，使得所述凹槽结构腔体42套设在所述温度探测器3的部分探测部的外表面，所述凹槽结构腔体42设置在半导体真空设备内，使得测量半导体真空设备内部的温度更为准确，而且所述凹槽结构腔体42的深度小，避免了影响半导体真空设备内的反应。本发明一些优选实施例中，所述通孔2为圆台形结构以保证所述温度探测器能稳定的插入并站立于所述通孔和所述凹槽结构腔体42中。本发明另一些优选实施例中，所述凹槽结构腔体42的开口部设有安装耳，以便于所述凹槽结构腔体42固定安装在所述盖体的内侧面。

本发明一些实施例中，所述强化结构的厚度为1-5毫米，以保证所述强化结构抗大气压的前提下，能更准确地反应半导体真空设备内部的温度，所述强化结构的厚度只要能保证抵抗盖体内外的大气压差即可，所述强化结构的厚度更小，更容易与包围其的等离子体温度达成一致，即能更准确更快地反应半导体真空设备内部的温度。

本发明一些优选实施例中，所述强化结构的厚度为1.5-3毫米，更能使得检测到的所述强化结构的温度等于直接检测半导体真空设备内部的温度。

本发明一些优选实施例中，所述强化结构的厚度为2毫米、3.5毫米、4毫米或4.5毫米。

本发明一些实施例中，所述通孔设有用于固定所述温度探测器的固定结构，使得所述温度探测器能稳定的插入并站立于所述通孔中，以保证所述温度探测器的探测部可以完全接触强化结构，使得测量半导体真空设备内部的温度更为准确。本发明一些优选实施例中，所述固定结构固定在所述通孔在所述盖体的外侧面的开口端或所述通孔的内壁上。本发明一些具体实施例中，所述固定结构为固定在所述通孔在所述盖体的外侧面的开口端的卡夹或支脚等，或所述通孔的内壁上的环形结构，如密封圈、橡胶圈或海绵环等。

本发明一些实施例中，所述强化结构的材质与所述盖体的材质相同，采用与盖体相同的材质制成的强化结构，具有完全等同于所述盖体自身的导热性能，能进一步保证了温度探测器检测所述强化结构表面的温度等同于检测盖体内侧面的温度，以实现准确地测量半导体真空设备内部的温度的目的。

本发明一些实施例中，所述强化结构通过导热胶粘合至所述盖体的内侧面，以固定所述强化结构，进一步保证了温度探测器检测所述强化结构表面的温度等同于检测盖体内侧面的温度，以实现准确地测量半导体真空设备内部的温度的目的。

本发明一些实施例中，所述导热胶包括超高温导热胶、有机硅导热胶、环氧树脂AB胶、聚氨酯胶、聚氨酯导热导电胶和导热硅脂中的任意一种。

本发明一些实施例中，所述通孔设有多个，且每个所述通孔分别通过相同的或不同的所述强化结构封堵，各所述通孔测得的温度形成对比，使得测量半导体真空设备内部的温度更为准确。

本发明一些具体实施例中，所述通孔设有至少2个，分别为第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔分别通过不同的所述强化结构封堵，将所述温度探测器分别插入所述第一通孔和所述第二通孔中，直至所述温度探测器的探测部接触所述强化结构后开始检测得到第一温度和第二温度，将所述第一温度和所述第二温度对比以判断检测的温度是否为半导体真空设备内部的温度，使得半导体真空设备内部的温度更为准确，避免了出现误差。

图5为本发明一些实施例中温度检测方法的流程图，本发明一些实施例中，参考图5，提供一种温度检测方法，应用于所述半导体真空设备，包括以下步骤：

S1、提供半导体真空设备，所述半导体真空设备包括真空箱体和与所述真空箱体盖合的盖体，所述盖体开设有用于插入温度探测器的通孔，所述盖体的内侧面固定有强化结构，且所述强化结构的设置位置对应于所述通孔的位置以封堵所述通孔；

S2、将温度探测器插入所述通孔中，直至所述温度探测器的探测部接触所述强化结构，通过测得所述强化结构的温度以获得所述半导体真空设备内部的温度。

具体的，所述通孔贯穿所述盖体，所述通孔与所述温度探测器相适配以方便所述温度探测器插入所述通孔中，所述温度探测器包括但不限于常用的水银温度计、液体温度计、温度探头或温度传感器中的任意一种。

本发明一些实施例中，在所述盖体上所述通孔时，在钻取所述通孔到不同深度处时，插入所述温度探测器以检测并记录相应深度处的温度，以形成通孔深度与温度的关系曲线。其有益效果在于：通过所述通孔深度与温度的关系曲线可以对以后的每次温度检测都进行一定的矫正，确保检测结果的准确性，而且所述通孔深度与温度的关系曲线可以反应出所述温度探测器在不同深度的通孔中所检测的温度变化情况，从而在以后的每次温度检测中，可以知道温度探测器是否插入到位。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (10)

1.一种半导体真空设备，包括真空箱体和与所述真空箱体盖合的盖体，其特征在于，所述盖体开设有用于插入温度探测器的通孔，所述盖体的内侧面固定有强化结构，且所述强化结构的设置位置对应于所述通孔的位置以封堵所述通孔。

2.根据权利要求1所述的半导体真空设备，其特征在于，所述通孔为圆台形结构。

3.根据权利要求1所述的半导体真空设备，其特征在于，所述强化结构的厚度为1-5毫米。

4.根据权利要求1所述的半导体真空设备，其特征在于，所述通孔设有用于固定所述温度探测器的固定结构。

5.根据权利要求1所述的半导体真空设备，其特征在于，所述强化结构的材质与所述盖体的材质相同。

6.根据权利要求1所述的半导体真空设备，其特征在于，所述强化结构通过导热胶粘合至所述盖体的内侧面，以固定所述强化结构。

7.根据权利要求1所述的半导体真空设备，其特征在于，所述通孔设有多个，且每个所述通孔分别通过相同的或不同的所述强化结构封堵。

8.根据权利要求1所述的半导体真空设备，其特征在于，所述强化结构包括板状结构。

9.根据权利要求1所述的半导体真空设备，其特征在于，所述强化结构包括开口部和容纳腔体以收容所述温度探测器。

10.一种温度检测方法，应用于权利要求1-9所述的半导体真空设备，其特征在于，包括以下步骤：

S1、提供半导体真空设备，所述半导体真空设备包括真空箱体和与所述真空箱体盖合的盖体，所述盖体开设有用于插入温度探测器的通孔，所述盖体的内侧面固定有强化结构，且所述强化结构的设置位置对应于所述通孔的位置以封堵所述通孔；

S2、将温度探测器插入所述通孔中，直至所述温度探测器的探测部接触所述强化结构，通过测得所述强化结构的温度以获得所述半导体真空设备内部的温度。

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