專利名稱：一種用于監(jiān)測和校準(zhǔn)半導(dǎo)體加工室內(nèi)溫度的新型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例一般涉及用于監(jiān)測和校準(zhǔn)半導(dǎo)體加工室內(nèi)溫度的方法。更 加具體地，本發(fā)明的實施例涉及用于在低溫運行的半導(dǎo)體加工室的非破壞性溫 度測量的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件中的縮小特征尺寸顯著增加對于精確加工的需求，精確加工通 常需要在加工期間半導(dǎo)體加工室內(nèi)的精確且均勻的溫度控制。對于正在加工的 基片上的成品器件的最終質(zhì)量，加工期間的精確溫度測量是重要的。
取決于加工期間加工室內(nèi)的溫度和其它參數(shù)，可以將多種方法用于監(jiān)測加 工期間內(nèi)的室溫。由于是在對污染非常敏感的諸如真空環(huán)境的控制環(huán)境內(nèi)執(zhí)行 大部分半導(dǎo)體工藝，通常優(yōu)選使用不干擾在加工室內(nèi)所執(zhí)行工藝的非破壞性溫 度測量方法。
在現(xiàn)有技術(shù)加工室狀態(tài)中，采樣并分析來自目標(biāo)物體所發(fā)射的熱輻射的光 學(xué)高溫測量術(shù)是經(jīng)常使用的一種非接觸性溫度測量方法?？梢詫⒐鈱W(xué)高溫計放
置在加工室外部，不污染、中斷或干擾加工。然而，由于在50(TC以下諸如半 導(dǎo)體基片的物體通常不能發(fā)出足夠量的熱輻射，因此光學(xué)高溫計限制在高溫， 即在大約500。C以上。
對于設(shè)置成在低于50(TC的溫度運行的加工室，在現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體加工狀 態(tài)中沒有可用的有效的非破壞性溫度測量方法。
因此，需要用于低溫下有效的非破壞性溫度測量的裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例一般提供一種用于監(jiān)測和校準(zhǔn)加工室溫度的新型方法。本 發(fā)明的實施例尤其提供用于監(jiān)測和校準(zhǔn)加工室溫度的非破壞性方法。
一個實施例提供用于測量溫度的方法，其包括在第一溫度下在測試基片上 形成目標(biāo)膜，其中目標(biāo)膜具有對熱暴露敏感的一種或幾種性能，將目標(biāo)膜暴露 于在比第一溫度高的范圍內(nèi)的第二溫度下的環(huán)境，在將目標(biāo)膜暴露于第二溫度 下的環(huán)境之后測量目標(biāo)膜的一種或幾種性能，以及根據(jù)所測量的一種或幾種性 能確定第二溫度。
另一個實施例提供用于測量在半導(dǎo)體加工室內(nèi)執(zhí)行工藝的加工溫度的方 法，其包括在測試基片上沉積目標(biāo)膜，其中目標(biāo)膜的一種或幾種性能對熱暴露 敏感，將測試基片放置在半導(dǎo)體加工室內(nèi)，對放置在半導(dǎo)體加工室內(nèi)的測試基 片執(zhí)行測試工藝，其中測試工藝具有與該工藝基本相同的溫度設(shè)置，在測試工 藝之后獲得目標(biāo)膜的一種或幾種性能的值，以及根據(jù)在測試工藝之后所獲得的 目標(biāo)膜的一種或幾種性能的值確定所執(zhí)行的測試工藝的溫度。
另一個實施例提供用于測量溫度的方法，其包括在第一溫度下在測試基片 上沉積二氧化硅膜，其中二氧化硅膜具有對熱暴露敏感的一種或幾種性能，將 二氧化硅膜暴露于第二溫度下的惰性環(huán)境，其中第二溫度比第一溫度高，獲得 二氧化硅膜在第二溫度下的惰性環(huán)境的一種或幾種性能的值，根據(jù)所獲得的二 氧化硅膜的一種或幾種性能的值確定第二溫度。


為了可以詳細(xì)地理解本發(fā)明的上述特征，參考典型實施例給出上面概述的 本發(fā)明的更加明確的描述，在附圖中示出了某些典型實施例。然而，需要注意 的是，附圖僅示出了本發(fā)明的典型實施例，由于本發(fā)明可能允許其它等效實施 例，因此不能認(rèn)為附圖限制了本發(fā)明的范圍。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于測量加工室溫度的方法。
圖2A示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于根據(jù)二氧化硅膜厚度的變化測量
加工室溫度的方法。
圖2B示意性示出加工室溫度和二氧化硅膜厚度的變化之間的關(guān)系。
圖3A示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于從二氧化硅膜的抗蝕性測量加工
室溫度的方法。
圖3B示意性示出加工室溫度和二氧化硅膜的抗蝕性之間的關(guān)系。 圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于沉積用于溫度測量的二氧化硅膜 的方法。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于產(chǎn)生加工室溫度和二氧化硅膜的 性能變化之間的關(guān)系的方法。
圖6示意性示出可從本發(fā)明的溫度測量方法獲益的批量加工室的截面?zhèn)?視圖。
為了便于理解，在任何可能的情況下，使用相同附圖標(biāo)記表示附圖中共用 的相同元件。預(yù)計不需要特定描述就可以方便地將在一個實施例中公開的元件 用于其它實施例。
具體實施例方式
本發(fā)明一般提供用于監(jiān)測和校準(zhǔn)半導(dǎo)體加工室的方法。本發(fā)明的實施例包 括測量由在半導(dǎo)體加工室內(nèi)惰性氛圍內(nèi)的熱暴露引起的例如由超低溫原子層 沉積所沉積的二氧化硅膜的目標(biāo)膜中的物理和/或化學(xué)性能變化和將目標(biāo)膜的 性能變化與惰性氛圍的溫度以及半導(dǎo)體加工室的溫度相聯(lián)系。本發(fā)明的方法能
夠測量從大約5(TC到硅的熔點(即1414°C)的加工室溫度。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于測量加工室溫度的方法100的流程 圖。方法100允許在半導(dǎo)體加工室內(nèi)從大約5(TC到大約1414"C的溫度范圍內(nèi) 的非破壞性溫度測量。
如框110所示，方法IOO包括在測試基片上沉積目標(biāo)膜。測試基片可以是 具有與將要監(jiān)測的半導(dǎo)體加工室一致的尺寸的空白硅基片。
在一個實施例中，在低于將要使用具有目標(biāo)膜的測試基片測量的溫度的溫 度下形成目標(biāo)膜。目標(biāo)膜可以是具有表示形成后其氛圍的溫度的一種或多種化 學(xué)和/或物理性能的任何膜。在一個實施例中，目標(biāo)膜具有表示其已經(jīng)暴露于 的惰性氛圍的最高溫度的一種或多種化學(xué)和域物理性能。
在一個實施例中，目標(biāo)膜包括使用超低溫原子層沉積在測試基片上生成的 一層二氧化硅膜。在一個實施例中，生成目標(biāo)膜的溫度在將要通過使用具有目 標(biāo)膜的測試基片測量的溫度以下至少大約25°C。參考圖4進(jìn)一步描述用于形 成二氧化硅目標(biāo)膜的示范方法。
如框120所示，方法100可以包括測量測試基片上形成的目標(biāo)膜的可承載 熱痕跡的諸如厚度、密度、稠度、抗蝕性、雜質(zhì)濃度和應(yīng)力的一種或多種性能。 一種或多種性能的測量值可以用于獲得溫度測量之后的變化值。在目標(biāo)膜的性
能的絕對值，而不是變化，涉及目標(biāo)膜的熱體驗的某些情況中，該步驟可以是 可選的。當(dāng)可以整體執(zhí)行目標(biāo)膜的沉積并且在一批測試基片中目標(biāo)膜的性能是 均勻的時，也可以忽略該步驟。
如框130所示，為了測量加工室的溫度，將具有目標(biāo)膜的測試基片放置在 加工室內(nèi)?？梢詫y試基片放置在加工室內(nèi)的加工位置，好像生產(chǎn)中正在加工 基片。
如框140所示，在將測試基片放置在加工室內(nèi)之后，可以在加工室內(nèi)運行
測試工藝。在一個實施例中，測試工藝產(chǎn)生具有與加工室的指定工藝基本相同 的溫度的惰性氛圍。例如，用于化學(xué)氣相沉積室的測試工藝可以包括設(shè)定遵循 指定化學(xué)氣相沉積配方的加工室溫度、設(shè)定與指定化學(xué)氣相沉積相似的加工室 壓力、以及取代由沉積配方指定的反應(yīng)氣體，將一種或多種惰性氣體充入加工 室?？梢杂芍T如單獨加工室性能和將要由加工室運行的工藝的幾種因素確定測 試工藝的持續(xù)時間。
如框150所示，基于完成測試工藝，可以從加工室中移出測試基片并且可 以獲得目標(biāo)膜的一種或多種性能中的變化。該步驟可以包括再次測量相同性能 并且獲得與測試工藝之前的性能值相比的一種或多種性能中的變化。在另一個 實施例中，為了確定一種或多種性能，可能運行第二工藝，例如對目標(biāo)膜執(zhí)行 的用于獲得濕式或干式抗蝕性的濕式或干式蝕刻工藝。
如框160所示，方法100還包括根據(jù)測試工藝之后的目標(biāo)膜的一種或多種 性能的所獲得的值確定測試工藝期間加工室的溫度。在一個實施例中，可以使 用目標(biāo)膜的一種或多種性能的值和/或值的變化與目標(biāo)膜所暴露的溫度之間的 關(guān)系實現(xiàn)確定加工室溫度。在一個實施例中，該關(guān)系可以是公式或査詢表。在 另一個實施例中，可以使用在與框140所示步驟中相同或相似配方下運行一系 列測試工藝預(yù)先確定該關(guān)系。
圖2A示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于從二氧化硅(Si02)膜厚度的變 化測量加工室溫度的示范方法200。已經(jīng)觀察到，基于暴露于比制備二氧化硅 的溫度更高的溫度，唯一制備的二氧化硅膜的厚度可減小。厚度變化量可與二 氧化硅膜所暴露于的溫度有關(guān)。
在框210中，在比將要由測試基片測量的溫度更低的溫度下在測試基片上 形成唯一二氧化硅膜。在一個實施例中，通過使用吡啶(C5H5N)作為催化劑
并水作為氧化源的超低原子層沉積在測試基片上沉積二氧化硅膜。妣啶允許硅 前體的氧化在諸如從大約室溫到大約160'C的低溫下發(fā)生?？梢栽趯⒁獪y量的
最低溫度以下大約25。C的溫度執(zhí)行在目標(biāo)基片上二氧化硅膜的沉積。在一個 實施例中，沉積在測試基片上的二氧化硅膜具有大約100埃到大約IO微米的 厚度。
圖4示出用于沉積可以在框120中使用的二氧化硅膜的示范方法400。如 框410所示，開始時，可以將一個或幾個基片放置在設(shè)置成在一個或幾個基片 上執(zhí)行原子層沉積(ALD)的加工室內(nèi)。
ALD加工室通常包括確定設(shè)置成容納一個或幾個基片的真空封裝的室 體、設(shè)置成向真空封裝提供諸如前體、清洗氣體和載體氣體的加工氣體的注入 面板、以及設(shè)置成在真空封裝內(nèi)維持低壓環(huán)境的排氣組件。在加工期間，向真 空封裝內(nèi)提供由清洗氣體脈沖分隔的前體氣體的相繼脈沖，一次形成一個膜單 原子層。
在一個實施例中，可以將ALD加工室維持在低于大約10Torr的壓力。在 另一個實施例中，可以將ALD加工室壓力設(shè)定為大約2 Torr到大約4 Torr。
在框420中，將ALD加工室內(nèi)的一個或幾個基片暴露于包括六氯乙硅烷 (HCDS)的硅前體及吡啶的脈沖。諸如HCDS的硅前體不與吡啶反應(yīng)。因此， 可以使用相同導(dǎo)管和注入器通風(fēng)裝置(injector plenum)使硅前體和吡啶聯(lián)合 流入加工室。在另一個實施例中，可以使用單獨導(dǎo)管和注入器通風(fēng)裝置使吡啶 和硅前體流入加工室。
如框430所示，在HCDS和吡啶的脈沖之后，可以通過將通常是諸如氬 氣和氮氣的惰性氣體的清洗氣體引入到ALD加工室內(nèi)，清洗ALD加工室。隨 后，為了去除清洗氣體和ALD加工室內(nèi)可能存在的任何殘余HCDS和吡啶， 對ALD加工室進(jìn)行抽氣。在一個實施例中，不執(zhí)行抽氣，以便僅執(zhí)行清洗步 驟。替代地，可以取消清洗步驟，以便為了去除HCDS和吡啶而對加工室進(jìn) 行抽氣。在一個實施例中，可以在清洗氣體引入之前和之后進(jìn)行抽氣。在另一 個實施例中，可以重復(fù)清洗和抽氣?？梢远啻芜M(jìn)行清洗和/或抽氣。在另一個 實施例中，可以將清洗和抽氣組合到一個步驟中。
如框440所示，在清洗和/或抽氣之后，可以將ALD加工室內(nèi)的一個或幾 個基片暴露于H20和吡啶的脈沖?？梢詫20和吡啶聯(lián)合流過不同的導(dǎo)管線
路并通過不同的入口進(jìn)入ALD加工室。通過使用不同導(dǎo)管和不同入口 ，使H20 和吡啶可不彼此暴露，直到它們達(dá)到加工室。如果通過相同導(dǎo)管將吡啶和1120 聯(lián)合流過，在達(dá)到加工室之前吡啶和H20可能發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)在進(jìn)入加工室之 前H20和吡啶發(fā)生反應(yīng)時，可能降低吡啶作為催化劑的效率，以致于使催化 劑無效。
如框450所示，在一個或幾個基片暴露于H20之后，可在上述條件下執(zhí) 行的第二抽氣和/或清洗周期。
如框460所示，在已經(jīng)抽氣和/或清洗加工室之后，為了確定是否已經(jīng)達(dá)
到Si02的預(yù)定厚度，可以測量Si02層的厚度。如果還沒有達(dá)到預(yù)定厚度，可
以重復(fù)沉積工序。
如框470所示，如果已經(jīng)達(dá)到預(yù)定厚度，然后結(jié)束該工藝。
可以使用下面的示例形成本發(fā)明的SiOj莫。
示例Si02的原子層沉積
加工室壓力4Torr (可以將壓力在1-10 Torr之間改變)
HCDS流速500sccm且載體氣體在19°C
吡啶劑量在HCDS流動期間500sccm且載體氣體在21 °C
水蒸氣流速500sccm且載體氣體在30°C
吡啶劑量在水蒸氣流動期間1000sccm且載體氣體在2rC
沉積溫度75 °C
二氧化硅膜厚度大約400埃到500埃。
向后參考圖2A，如框220所示，測量測試基片上的二氧化硅膜的初始厚 度。在將要用于測量加工室溫度之前可以將測試基片存儲在低溫環(huán)境中。在一 個實施例中，為了取消初始厚度的測量，可以制備標(biāo)準(zhǔn)測試基片，即具有基本 相同性能的測試基片，為根據(jù)本發(fā)明的溫度測量提供精確性和便利。
在框230中，將測試基片上的目標(biāo)膜暴露于具有比沉積目標(biāo)膜的溫度更高 的溫度的惰性氛圍。在一個實施例中，惰性氛圍的溫度可以至少比沉積溫度高 25°C。
在一個實施例中，可以在具有溫度控制能力的加工室內(nèi)產(chǎn)生惰性環(huán)境?？?以使例如氮氣的非反應(yīng)氣體、諸如氦氣的惰性氣體或它們的混合物流入到加工 室內(nèi)。為了測量在加工室內(nèi)執(zhí)行的工藝的工藝溫度，可以在加工室內(nèi)對測試基
片執(zhí)行測試工藝?？梢詫y試工藝設(shè)定為產(chǎn)生溫度與所關(guān)心工藝基本相同的惰 性環(huán)境?？梢酝ㄟ^使一種或幾種惰性氣體流入到加工室內(nèi)實現(xiàn)惰性環(huán)境，可以 通過使用與所關(guān)心工藝相同的溫度設(shè)定實現(xiàn)所關(guān)心工藝的相同溫度。
在一個實施例中，可以將測試基片放置在加工室內(nèi)的加工位置，以便以與 正在加工的基片相似的方式熱暴露測試基片。因此，可以將本發(fā)明的實施例用 于測量加工期間基片的實際溫度。在另一個實施例中，為了測量加工室的其它 區(qū)域內(nèi)的溫度，可以將測試基片放置在除加工位置之外的位置。
在將測試基片暴露于惰性環(huán)境之后，可以將測試基片從惰性環(huán)境中移出。
如框240所示，可以再次測量二氧化硅膜的厚度，并且通過比較初始厚度和再
次測量的厚度獲得厚度變化。
在框250中，可以根據(jù)二氧化硅膜的厚度變化確定惰性環(huán)境的溫度。在一 個實施例中，可以使用加工室溫度與二氧化硅膜的厚度變化之間的關(guān)系實現(xiàn)惰 性環(huán)境溫度的確定。
圖2B示意性示出加工室溫度與二氧化硅膜的厚度變化之間的關(guān)系。圖2B 所示關(guān)系對應(yīng)于在不同溫度下暴露于加工室內(nèi)的惰性環(huán)境之后初始厚度為大 約400到500埃的二氧化硅膜的厚度變化。在圖2B中，厚度變化和溫度具有 下述關(guān)系
厚度變化(A) =-0.42X溫度(。C) +53.067
可以通過將沉積了二氧化硅膜的多個測試基片暴露于具有已知溫度的惰 性環(huán)境獲得該關(guān)系。在獲得該關(guān)系中使用的二氧化硅膜和在實際測量中使用的 二氧化硅膜應(yīng)該具有相似的性能，例如，相似的厚度。在持續(xù)時間、氣體流速、 壓力、體積等方面，用于獲得該關(guān)系和用于溫度測量的熱暴露也應(yīng)該是相似的。 在一個實施例中，可以為特定加工室獲得溫度和厚度變化之間的關(guān)系。
圖3A示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于從二氧化硅膜的抗蝕性測量加工 室溫度的方法300。已經(jīng)觀察到，唯一制備的二氧化硅膜的抗蝕性對熱暴露敏 感。因此，在將具有二氧化硅膜的測試基片暴露于比其形成溫度更高的溫度之 后，二氧化硅膜的抗蝕性可與二氧化硅膜所暴露的溫度相關(guān)。
在框310中，如圖2A所述，在比將要由測試基片測量的溫度低的溫度下 在測試基片上形成唯一二氧化硅膜。
在框320中，將測試基片上的目標(biāo)膜暴露于具有比沉積目標(biāo)膜的溫度更高
的溫度的惰性氛圍。在一個實施例中，惰性氛圍的溫度可以比沉積溫度高至少 25°C ?？梢酝ㄟ^使一種或多種惰性氣體流入到例如將要測量其溫度的加工室內(nèi) 實現(xiàn)惰性氛圍。
如框330所示，在將測試基片暴露于惰性環(huán)境之后，可以將測試基片從惰
性環(huán)境中移出并對其進(jìn)行蝕刻工藝?？梢詮暮穸茸兓臀g刻持續(xù)時間確定蝕刻 速率。在一個實施例中，為了確定二氧化硅膜的抗蝕性，可以使用濕式蝕刻。
可以使用稀釋氟化氫(HF)蝕刻二氧化硅膜。在一個實施例中，蝕刻溶液可 以是比例為l: 200的氟化氫和去離子(DI)水。
如框340所示，可以根據(jù)二氧化硅膜的抗蝕性確定惰性環(huán)境的溫度。在一 個實施例中，可以使用溫度和二氧化硅膜的蝕刻速率之間的關(guān)系實現(xiàn)惰性環(huán)境 溫度的確定。
圖3B示范性示出加工室溫度和二氧化硅膜的抗蝕性之間的關(guān)系。圖3B 所示關(guān)系對應(yīng)于在不同溫度下暴露于加工室內(nèi)的惰性環(huán)境之后初始厚度為大 約400到500埃的二氧化硅膜在稀釋氟化氫中的蝕刻速率。在圖3B中，厚度 變化和溫度具有下述關(guān)系
蝕刻速率(A/分鐘);1.087X溫度(。C) +512.24
如上所述，在暴露于比形成二氧化硅膜的溫度更高的溫度之后，二氧化硅 膜的一種或幾種性能可改變。由所暴露的更高溫度可影響二氧化硅膜的一種或 幾種性能的變化。然而，其它因素，例如，二氧化硅膜的初始厚度、氛圍環(huán)境 的流速和體積、二氧化硅膜暴露于氛圍環(huán)境的持續(xù)時間、氛圍環(huán)境的蔓延速度、 以及氛圍環(huán)境的溫度波動，也可或多或少地影響二氧化硅膜的變化。為了確保 準(zhǔn)確且精確的溫度測量，特別是對于在半導(dǎo)體加工室內(nèi)的溫度測量，可以使用 與實際溫度測量期間的基本相同的參數(shù)獲得變化和溫度之間的關(guān)系。對于實際 溫度測量，可以將該關(guān)系用作査詢表。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于產(chǎn)生加工室溫度和二氧化硅膜的 性能變化之間的關(guān)系的方法500。
如框510所示，可以準(zhǔn)備多個測試基片，每一個具有基本相同性能的目標(biāo) 膜，即二氧化硅膜。
如框520所示，將測試基片放置在加工室內(nèi)的所關(guān)心位置內(nèi)。
如框530所示，可以在加工室內(nèi)產(chǎn)生惰性氛圍且將測試基片暴露于該惰性
氛圍?？梢裕缡褂靡粋€或幾個熱電偶，直接地測量測試基片附近的溫度。 如框540所示，在暴露于惰性氛圍之后，為了獲得對熱暴露敏感的一種或
多種性能的值，可以測量測試基片上的目標(biāo)膜。在這一點上，可以將在框530
所示工藝期間直接測量的加工室溫度與二氧化硅膜的一種或多種性能的值和/ 或變化相配對。
如框560所示，可以將新的測試基片放置在加工室內(nèi)。為了獲得多個溫度 一性能對，可以在不同溫度重復(fù)執(zhí)行框530、 540、 550中所示步驟。
如框570所示，可以產(chǎn)生溫度和目標(biāo)膜的性能變化之間的關(guān)系，為未來測 量提供參考。可以將該關(guān)系用作用于使用具有相似二氧化硅膜的測試基片的相 同加工室或相同類型加工室的溫度測量的查詢表。
對于不同熱性能的測量，可以產(chǎn)生不同關(guān)系。對于每個加工室，關(guān)系可能 是唯一的。出于測量加工溫度的目的，由于測試工藝中使用的惰性氣體和實際 工藝中使用的加工氣體之間的差異，測試工藝(用于產(chǎn)生惰性氛圍)期間加工 室的溫度可與實際工藝期間的溫度略有不同。因此，為了增加溫度測量的精確 性，也可以獲得對于該關(guān)系的校準(zhǔn)。
對于設(shè)置成加工多種基片的加工室，存在可在加工期間具有不同溫度的多 個加工位置。在這種情況中，為了測量在這種加工室內(nèi)的不同位置，可以使用 一種或多種測試基片。
圖6示意性示出可從本發(fā)明的溫度測量方法受益的批量加工室800的截面
批量加工室800包括具有圓柱形室體802的石英室801、在室體802的一 個側(cè)壁上的排氣囊803、以及與排氣囊803相對的注入囊804。室體802限定 設(shè)置成在加工期間容納多個基片821的加工體積837。
石英室801具有在底部的開口并且具有圍繞底部的凸緣817。在石英室801 的底部，排氣囊803和注入囊804均是開口的。
為將要插入到排氣囊803中的排氣導(dǎo)管859設(shè)置了排氣開口 851。為用于 傳送基片821往來加工體積837的基片舟814設(shè)置了中心開口 818。為將要插 入到注入囊804中的注入組件805設(shè)置了注入開口 860。
將注入組件805設(shè)置成向加工體積837提供一種或多種加工氣體，并且為 了在加工體積837中維持低壓環(huán)境，排氣導(dǎo)管859將加工體積837連接到真空源。
一般由圍繞室體802的加熱器加熱石英室801，以便在加工期間加工體積 837可以處于升高的溫度。在批量加工室800內(nèi)正在加工的多個基片821之間 的均勻性是重要的。加工體積837內(nèi)的溫度差異是破壞均勻性的因素之一。為 了獲得加工體積內(nèi)的溫度，可以將根據(jù)本發(fā)明的一個或幾個測試基片放置在基 片舟814中，以便測量加工體積837內(nèi)的溫度并且提供對于正在加工的一批基 片之間的溫度均勻性的評估。
在另一個實施例中，可以將測試基片上的性能變化用于提供正在加工的基 片上的溫度暴露和提供對于基片內(nèi)的溫度均勻性的評估。
雖然前面的描述指向于本發(fā)明的實施例，在不偏離其基本范圍的條件下， 可以設(shè)計本發(fā)明的其它和額外實施例，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書所確定。
權(quán)利要求
1.一種用于測量溫度的方法，包括在第一溫度下在測試基片上形成目標(biāo)膜，其中目標(biāo)膜具有對熱暴露敏感的一種或幾種性能；將目標(biāo)膜暴露于在比第一溫度更高的范圍內(nèi)的第二溫度下的環(huán)境；在將目標(biāo)膜暴露于第二溫度下的環(huán)境之后測量目標(biāo)膜的一種或幾種性能；以及根據(jù)所測量的一種或幾種性能確定第二溫度。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)膜是由低溫原子層 沉積(ALD)形成的二氧化硅(Si02)膜。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，形成所述目標(biāo)膜包括 將測試基片暴露于包括六氯乙硅垸(HCDS)的硅前體；以及 將測試基片暴露于包括吡啶的催化劑并且同時將測試基片暴露于包括水(H20)的氧化源。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述第二溫度比第一溫度高 大約至少25"C。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二溫度在大約5(TC到 硅的熔化溫度之間。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述一種或幾種性能包括厚 度、干蝕刻速率和濕蝕刻速率中的一種。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括使所述目標(biāo)膜的一種或幾種性能的 值與在形成之后目標(biāo)膜已經(jīng)暴露于的惰性環(huán)境的溫度相關(guān)聯(lián)。
8. —種用于測量在半導(dǎo)體加工室內(nèi)執(zhí)行的工藝的加工溫度的方法，包括在測試基片上沉積目標(biāo)膜，其中所述目標(biāo)膜的一種或幾種性能對熱暴露敏感；將測試基片放置在半導(dǎo)體加工室內(nèi)；對放置在半導(dǎo)體加工室內(nèi)的測試基片執(zhí)行測試工藝，其中所述測試工藝具 有與該工藝基本相同的溫度設(shè)定；在測試工藝之后獲得目標(biāo)膜的一種或幾種性能的值；以及 根據(jù)測試工藝之后所獲得的目標(biāo)膜的一種或幾種性能的值確定所執(zhí)行的 測試工藝的溫度。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括使所述目標(biāo)膜的一種或幾種性能的值與在形成之后目標(biāo)膜已經(jīng)暴露于的惰性環(huán)境的溫度相關(guān)聯(lián)。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述工藝的加工溫度在大 約5CTC到硅的熔化溫度之間。
11. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)膜包括在比測試 工藝溫度更低的溫度下沉積的二氧化硅(Si02)膜。
12. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，所述二氧化硅膜具有在大 約100埃到大約10微米之間的厚度。
13. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，沉積所述目標(biāo)膜包括 將測試基片暴露于包括六氯乙硅垸(HCDS)的硅前體；以及 將測試基片暴露于包括吡啶的催化劑并且同時將測試基片暴露于包括水(H2O)的氧化源。
14. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括獲得在執(zhí)行測試工 藝之前的目標(biāo)膜的一種或幾種性能的初始值。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述一種或幾種性能包括 目標(biāo)膜的厚度。
16. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，確定測試工藝的溫度包括 從初始值和測試工藝之后所獲得的值確定目標(biāo)膜的一種或幾種性能的變化；以及根據(jù)一種或幾種性能的變化確定測試工藝的溫度。
17. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述一種或幾種性能包括 干蝕刻速率或濕蝕刻速率中的一種。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，獲得所述目標(biāo)膜的一種或 幾種性能包括對目標(biāo)膜執(zhí)行干蝕刻或濕蝕刻中的一種。
19. 一種用于測量溫度的方法，包括在第一溫度下在測試基片上沉積二氧化硅膜，其中所述二氧化硅膜具有對 熱暴露敏感的一種或幾種性能；將二氧化硅膜暴露于第二溫度下的惰性環(huán)境，其中第二溫度比第一溫度高；獲得二氧化硅膜在第二溫度下的惰性環(huán)境的一種或幾種性能的值； 根據(jù)所獲得的二氧化硅膜的一種或幾種性能的值確定第二溫度。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，沉積所述二氧化硅膜包括 將測試基片暴露于包括六氯乙硅烷(HCDS)的硅前體； 將測試基片暴露于包括吡啶的催化劑；以及將測試基片暴露于包括水(H20)的氧化源。
21. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述一種或幾種性能包括厚度、干蝕刻速率和濕蝕刻速率中的一種。
22. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述二氧化硅膜具有在大約100埃到大約10微米之間的厚度。
23. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括使二氧化硅膜的一種或幾種性能的值與在形成之后二氧化硅膜已經(jīng)暴露于的溫度相關(guān)聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于監(jiān)測和校準(zhǔn)加工室溫度的非破壞性方法。本發(fā)明的一個實施例提供一種用于測量溫度的方法，該方法包括在第一溫度下在測試基片上形成目標(biāo)膜，其中目標(biāo)膜具有對熱暴露敏感的一種或幾種性能，將目標(biāo)膜暴露于在高于第一溫度的范圍內(nèi)的第二溫度下的環(huán)境，在將目標(biāo)膜暴露于第二溫度下的環(huán)境之后測量目標(biāo)膜的一種或幾種性能，以及根據(jù)所測量的一種或幾種性能確定第二溫度。
文檔編號H01L21/00GK101345187SQ20081012656
公開日2009年1月14日 申請日期2008年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月10日
發(fā)明者梅伊特·馬哈賈尼, 賈勒帕里·拉維, 黃宜喬 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司