[发明专利]通过电阻式热测量来控制喷头加热

说明书

一种用于等离子体室的喷头包括：电阻式加热器，其被配置成接收功率以加热所述等离子体室的所述喷头；和电阻元件，其热接合至所述等离子体室的所述喷头。所述电阻元件响应于所述喷头的温度的改变而改变电阻。所述电阻元件被封装在绝缘材料中以使所述电阻元件与所述喷头电绝缘。所述绝缘材料是良好的热导体。基于所述电阻元件的所述电阻，接收至所述电阻式加热器的所述功率。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年8月8日申请的美国专利申请No.16/058,090的优先权。上述引用的申请其全部公开内容都通过引用合并于此。

技术领域

本公开内容整体上涉及半导体制造设备，更具体而言，涉及通过电阻式热测量来控制喷头加热。

背景技术

这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

衬底处理系统可用于在衬底(例如半导体晶片)上沉积膜。衬底处理系统通常包括处理室和衬底支撑件。在膜沉积期间，可将自由基和前体气体供应至处理室。

例如，处理室可包括上室、下室和衬底支撑件。喷头可配置在上室与下室之间。衬底被配置在下室中的衬底支撑件上。等离子体气体混合物被供应至上室，并且在上室中点燃等离子体。由等离子体所产生的一些自由基通过喷头而流至下室。喷头过滤离子和遮蔽紫外光使其无法到达下室。前体气体混合物通过喷头而供应至下室并与自由基进行反应，以沉积膜在衬底上。

发明内容

一种用于测量等离子体室的喷头的温度以及基于所述温度而控制所述喷头的加热的系统包括：电阻式加热器，其用于加热所述等离子体室的所述喷头；和电阻元件，其热接合至所述等离子体室的所述喷头。所述电阻元件包括单一金属，所述单一金属响应于所述单一金属的温度的改变而改变电阻。控制器被配置成：供应功率至所述电阻式加热器以加热所述喷头；供应电压至所述电阻元件；测量通过所述电阻元件的电流；以及基于供应至所述电阻元件的所述电压和所测得的通过所述电阻元件的所述电流来确定所述电阻元件的电阻。该控制器还被配置成：基于所述电阻元件的所述电阻来确定所述喷头的所述温度；将所述温度与所述喷头的设定温度进行比较；以及基于所述比较而控制功率向所述电阻式加热器的所述供应，以控制所述喷头的所述加热。

在另一其他特征中，所述控制器被配置成使用通过执行所述电阻元件的原位校准所产生的查找表来确定所述喷头的所述温度。

在另一特征中，所述控制器被配置成：响应于所述喷头的所述温度小于或等于所述设定温度，增加供应至所述电阻式加热器的所述功率；以及响应于所述喷头的所述温度大于或等于所述设定温度，减少供应至所述电阻式加热器的所述功率。

在另一特征中，所述电阻元件被封装在绝缘材料中以使所述电阻元件与所述喷头电绝缘，并且所述绝缘材料是良好的热导体。

在另一特征中，所述电阻元件的所述电阻的所述确定不受与所述喷头有关的DC偏置影响。

在另一特征中，所述DC偏置是由所述等离子体室中的等离子体引起的。

在另一特征中，所述DC偏置被施加至所述喷头以控制所述等离子体室中的颗粒的流动。

在其他特征中，所述喷头包括第一电极。所述系统还包括：衬底支撑件，其被配置成在处理期间支撑衬底。所述衬底支撑件包括第二电极。所述系统还包括：RF产生器，其被配置成产生RF功率；和气体输送系统，其被配置成供应所述等离子体室中的处理气体。所述控制器还被配置成响应于被供应的所述处理气体而在所述第一电极和所述第二电极上施加所述RF功率，以在所述等离子体室中激励等离子体。所述电阻元件的所述电阻的所述确定不受在所述喷头上的由所述等离子体所引起的DC偏置的影响。