[發明專利]一種低溫等離子體溫度傳感裝置

有效

• 申請號: 201110386783.8
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102538996A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 李程;張瑜;楊渝書
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術領域

本發明涉及半導體集成電路及其制造領域，尤其涉及一種低溫等離子體溫度傳感裝置。

背景技術

隨著集成電路的集成度不斷提高，半導體技術也持續的飛速發展。目前等離子體作為表面改性和微納加工技術已經被廣泛應用于半導體制造工藝中，比如刻蝕、濺射或沉積等；因此，如何偵測等離子體內部重要特征參數-溫度分布是很有意義并且有著工程應用前景的。

現有技術對于等離子體內溫度的探測方法有探針法、光譜法等。其中，探針法雖然能準確實時測量等離子內的溫度，但是探針的移動會對等離子體的流動形成干擾，若沒有抗干擾涂層，還會引入雜質，從而影響等離子體的穩定性；光譜法雖然能非接觸無干擾的進行溫度的測量，但由于等離子體溫度分布極不均勻，因此需要對等離子體進行空間的或者局部的掃描分析，才能獲取溫度分布數據，所以光譜法的裝置比較復雜，且不能實時進行數據測量，其測量溫度的范圍要求在3000K℃以上，相對于低溫等離子體的溫度測量就有一定的局限。

發明內容

本發明公開了一種低溫等離子體溫度傳感裝置，包括一等離子體發生腔體，其中，還包括：

一溫度傳感器設置于等離子體發生腔體內，以用于偵測等離子體內部的溫度；

其中，該探測傳感器的外部設置有保護層，一抗干擾層覆蓋所述保護層。

上述的低溫等離子體溫度傳感裝置，其中，還包括一高度調節裝置，溫度傳感器設置在該高度調節裝置上。

上述的低溫等離子體溫度傳感裝置，其中，溫度傳感器為熱電偶。

上述的低溫等離子體溫度傳感裝置，其中，根據溫度量測范圍，所述熱電偶類型選擇為S、R、B、K、T、J、N或E型。

上述的低溫等離子體溫度傳感裝置，其中，所述保護層的材質為絕緣導熱材料。

上述的低溫等離子體溫度傳感裝置，其中，絕緣導熱材料為硅膠、樹脂或陶瓷。

上述的低溫等離子體溫度傳感裝置，其中，采用CVD或PVD工藝淀積抗干擾層。?

上述的低溫等離子體溫度傳感裝置，其中，抗干擾層的材質為SiO₂、Si₃N₄或Si。

上述的低溫等離子體溫度傳感裝置，其中，溫度傳感器為平面結構的星形、環形或星形與環形相結合形狀。

上述的低溫等離子體溫度傳感裝置，其中，溫度傳感器的探測點根據測量需求設置在不同位置。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明提出一種低溫等離子體溫度傳感裝置，通過采用熱電偶為溫度傳感器，并在其外殼外部設置保護層和抗干擾層，能夠實時準確的獲取低溫等離子體內部的溫度分布數據，且具有多點偵測、精度高但無雜質引入、低流動干擾等優點。

附圖說明

圖1是本發明低溫等離子體溫度傳感裝置的結構示意圖；

圖2本發明低溫等離子體溫度傳感裝置中設置有保護層和抗干擾層熱電偶的截面圖；

圖3本發明低溫等離子體溫度傳感裝置中熱電偶類型對應溫度范圍表；

圖4本發明低溫等離子體溫度傳感裝置中星形溫度傳感器的結構示意圖；

圖5本發明低溫等離子體溫度傳感裝置中環形溫度傳感器的結構示意圖；

圖6本發明低溫等離子體溫度傳感裝置中星形與環形相結合形狀溫度傳感器的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步的說明：

圖1是本發明低溫等離子體溫度傳感裝置的結構示意圖；圖2本發明低溫等離子體溫度傳感裝置中設置有保護層和抗干擾層熱電偶的截面圖。

如圖1-2所示，本發明一種低溫等離子體溫度傳感裝置，如圖1所示，等離子在等離子發生腔體2中進行反應，采用高度調節裝置將溫度傳感器1設置等離子發生腔體2內部，以調整溫度傳感器1測量平面的高度，當對某一高度區間進行連續測量其平面溫度時，能得到等離子體內部溫度的三維分布數據。如圖2所示，在熱電偶3作為溫度傳感器，并采用硅膠、樹脂或陶瓷等絕緣導熱材料作為保護層4，包覆于熱電偶3的外部以保護熱電偶3不受等離子體的輻射損傷，從而避免影響其測量精度甚至失效的可能；于保護層4的外側采用CVD或PVD等工藝沉積和上述等離子相同材質的抗干擾層5，以防止保護層4與等離子體反應而引入雜質，從而影響等離子體成分的穩定；其中，抗干擾層5的材質根據不同成分和用途的等離子體可以選用SiO₂、Si₃N₄或Si等材質。