[发明专利]智能温度测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度测量装置，以及更具体地涉及一种被配置为提高了在半导体处理设备中温度控制的准确性的温度测量装置。

背景技术

温度控制的半导体处理室被用于沉积各种材料层到一个或多个衬底表面。在处理室内处理衬底时，一个或多个衬底或工件，例如硅晶片，被放置在处理室中的工件支承体上。衬底和工件支承体都被加热到期望温度。在典型的处理步骤中，反应气体被引入到处理室中并且通过每个被加热的衬底上方，通过化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)过程在衬底表面上沉积反应气体中的反应材料的薄层。通过接下来的步骤，这些层被形成为集成电路，并且根据衬底的大小和电路的复杂性，从被处理的衬底中切割出成千上万甚至上百万的集成器件。

必须仔细控制各种过程参数以确保生成的沉积层的高质量。一个这样的重要参数是在每个处理步骤期间的衬底温度。例如，在CVD期间，沉积气体在特定温度反应以在衬底上沉积薄层。如果跨衬底表面的温度显著不同，沉积层就会不均匀。因此，在衬底处理期间，衬底温度在期望温度保持稳定和一致是重要的。类似地，在其它的热处理期间，跨衬底的温度的不一致或不稳定会影响衬底表面上的生成的结构的一致性。温度控制很重要的其他过程包括但不限于，氧化，氮化，掺杂扩散，溅射沉积，光蚀刻，干蚀刻，等离子处理，以及高温退火。

在接近和紧邻被处理的衬底的不同位置处测量温度的方法和系统是已知的。典型地，在接近被处理的衬底的不同位置放置热电偶组件，并且这些热电偶组件可操作地与控制器连接以帮助提供跨整个衬底表面的更一致的温度。例如，授权给VanBilsen的美国专利号6,121,061主要教导了多个在围绕衬底的不同点进行温度测量的温度传感器，包括一接近衬底前边缘的热电偶组件，另一接近后边缘的热电偶组件，一在侧面的热电偶组件，以及另一在接近衬底中心的衬底下方的热电偶组件。

通常与因为故障或日常维护导致的热电偶组件替换相关联的问题是每个热电偶组件之间的差异。各个热电偶组件之间的差异可以归因于许多因素，包括但不限于，使用的材料或生产热电偶组件的方法。每个热电偶组件之间的差异会导致不同的温度测量结果，或者相对于之前的热电偶组件在相同温度的不同温度测量结果，这反过来会影响沉积过程，如果所测量的温度与反应室中的实际温度实质上不相同的话。由于温度控制系统是基于与系统连接的每个热电偶组件所测量的校正温度，因此连续的热电偶组件之间的任何校正差异将引起温度控制方案的变化，其会导致衬底上的层的不一致的沉积。

因此，需要一种温度测量装置，其包括预校正参数使得沉积工具可以根据温度测量装置的预校正参数自动地被调整。也需要一种温度测量装置，在其中预校正参数集成地包含在温度测量装置中。

发明内容

在本发明的一个方面，提供一种热电偶组件。该热电偶组件包括至少一个用于测量温度的热电偶接头。该热电偶组件还包括在其上存储有校正数据和唯一标识号的电子电路。该热电偶接头可操作地连接到电子电路。

在本发明的另一个方面，提供一种温度控制系统。该温度控制系统包括至少一个加热元件和一种温度控制器。每个加热元件可操作地连接到温度控制器，并且温度控制器控制加热元件的输出。该温度控制系统进一步包括可操作地连接到温度控制器的温度测量装置。该温度测量装置包括集成在其中的电子电路。

在本发明的又一个方面，提供一种用于对半导体处理工具的温度测量装置进行验证的方法。该方法包括提供一种具有集成于其中的电子电路的温度测量装置，其中电子电路包括存储于其上的至少一唯一标识号或数据。该方法也包括提供一种可操作地连接到温度测量装置的模块控制器。该方法进一步包括提供一种可操作地连接到模块控制器和温度测量装置的温度控制器。该方法还包括在温度测量装置和温度控制器或模块控制器之间传输数据前验证存储在所述温度测量装置上的唯一标识号或数据。