CN101345187A - 一种用于监测和校准半导体加工室内温度的新型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于监测和校准加工室温度的非破坏性方法。本发明的一个实施例提供一种用于测量温度的方法,该方法包括在第一温度下在测试基片上形成目标膜,其中目标膜具有对热暴露敏感的一种或几种性能,将目标膜暴露于在高于第一温度的范围内的第二温度下的环境,在将目标膜暴露于第二温度下的环境之后测量目标膜的一种或几种性能,以及根据所测量的一种或几种性能确定第二温度。
Description
技术领域
本发明的实施例一般涉及用于监测和校准半导体加工室内温度的方法。更加具体地,本发明的实施例涉及用于在低温运行的半导体加工室的非破坏性温度测量的方法。
背景技术
半导体器件中的缩小特征尺寸显著增加对于精确加工的需求,精确加工通常需要在加工期间半导体加工室内的精确且均匀的温度控制。对于正在加工的基片上的成品器件的最终质量,加工期间的精确温度测量是重要的。
取决于加工期间加工室内的温度和其它参数,可以将多种方法用于监测加工期间内的室温。由于是在对污染非常敏感的诸如真空环境的控制环境内执行大部分半导体工艺,通常优选使用不干扰在加工室内所执行工艺的非破坏性温度测量方法。
在现有技术加工室状态中,采样并分析来自目标物体所发射的热辐射的光学高温测量术是经常使用的一种非接触性温度测量方法。可以将光学高温计放置在加工室外部,不污染、中断或干扰加工。然而,由于在500℃以下诸如半导体基片的物体通常不能发出足够量的热辐射,因此光学高温计限制在高温,即在大约500℃以上。
对于设置成在低于500℃的温度运行的加工室,在现有技术半导体加工状态中没有可用的有效的非破坏性温度测量方法。
因此,需要用于低温下有效的非破坏性温度测量的装置和方法。
发明内容
本发明的实施例一般提供一种用于监测和校准加工室温度的新型方法。本发明的实施例尤其提供用于监测和校准加工室温度的非破坏性方法。
一个实施例提供用于测量温度的方法,其包括在第一温度下在测试基片上形成目标膜,其中目标膜具有对热暴露敏感的一种或几种性能,将目标膜暴露于在比第一温度高的范围内的第二温度下的环境,在将目标膜暴露于第二温度下的环境之后测量目标膜的一种或几种性能,以及根据所测量的一种或几种性能确定第二温度。
另一个实施例提供用于测量在半导体加工室内执行工艺的加工温度的方法,其包括在测试基片上沉积目标膜,其中目标膜的一种或几种性能对热暴露敏感,将测试基片放置在半导体加工室内,对放置在半导体加工室内的测试基片执行测试工艺,其中测试工艺具有与该工艺基本相同的温度设置,在测试工艺之后获得目标膜的一种或几种性能的值,以及根据在测试工艺之后所获得的目标膜的一种或几种性能的值确定所执行的测试工艺的温度。
另一个实施例提供用于测量温度的方法,其包括在第一温度下在测试基片上沉积二氧化硅膜,其中二氧化硅膜具有对热暴露敏感的一种或几种性能,将二氧化硅膜暴露于第二温度下的惰性环境,其中第二温度比第一温度高,获得二氧化硅膜在第二温度下的惰性环境的一种或几种性能的值,根据所获得的二氧化硅膜的一种或几种性能的值确定第二温度。
附图说明
为了可以详细地理解本发明的上述特征,参考典型实施例给出上面概述的本发明的更加明确的描述,在附图中示出了某些典型实施例。然而,需要注意的是,附图仅示出了本发明的典型实施例,由于本发明可能允许其它等效实施例,因此不能认为附图限制了本发明的范围。
图1示出根据本发明一个实施例的用于测量加工室温度的方法。
图2A示出根据本发明一个实施例的用于根据二氧化硅膜厚度的变化测量加工室温度的方法。
图2B示意性示出加工室温度和二氧化硅膜厚度的变化之间的关系。
图3A示出根据本发明一个实施例的用于从二氧化硅膜的抗蚀性测量加工室温度的方法。
图3B示意性示出加工室温度和二氧化硅膜的抗蚀性之间的关系。
图4示出根据本发明一个实施例的用于沉积用于温度测量的二氧化硅膜的方法。
图5示出根据本发明一个实施例的用于产生加工室温度和二氧化硅膜的性能变化之间的关系的方法。
图6示意性示出可从本发明的温度测量方法获益的批量加工室的截面侧视图。
为了便于理解,在任何可能的情况下,使用相同附图标记表示附图中共用的相同元件。预计不需要特定描述就可以方便地将在一个实施例中公开的元件用于其它实施例。
具体实施方式
本发明一般提供用于监测和校准半导体加工室的方法。本发明的实施例包括测量由在半导体加工室内惰性氛围内的热暴露引起的例如由超低温原子层沉积所沉积的二氧化硅膜的目标膜中的物理和/或化学性能变化和将目标膜的性能变化与惰性氛围的温度以及半导体加工室的温度相联系。本发明的方法能够测量从大约50℃到硅的熔点(即1414℃)的加工室温度。
图1示出根据本发明一个实施例的用于测量加工室温度的方法100的流程图。方法100允许在半导体加工室内从大约50℃到大约1414℃的温度范围内的非破坏性温度测量。
如框110所示,方法100包括在测试基片上沉积目标膜。测试基片可以是具有与将要监测的半导体加工室一致的尺寸的空白硅基片。
在一个实施例中,在低于将要使用具有目标膜的测试基片测量的温度的温度下形成目标膜。目标膜可以是具有表示形成后其氛围的温度的一种或多种化学和/或物理性能的任何膜。在一个实施例中,目标膜具有表示其已经暴露于的惰性氛围的最高温度的一种或多种化学和/或物理性能。
在一个实施例中,目标膜包括使用超低温原子层沉积在测试基片上生成的一层二氧化硅膜。在一个实施例中,生成目标膜的温度在将要通过使用具有目标膜的测试基片测量的温度以下至少大约25℃。参考图4进一步描述用于形成二氧化硅目标膜的示范方法。
如框120所示,方法100可以包括测量测试基片上形成的目标膜的可承载热痕迹的诸如厚度、密度、稠度、抗蚀性、杂质浓度和应力的一种或多种性能。一种或多种性能的测量值可以用于获得温度测量之后的变化值。在目标膜的性能的绝对值,而不是变化,涉及目标膜的热体验的某些情况中,该步骤可以是可选的。当可以整体执行目标膜的沉积并且在一批测试基片中目标膜的性能是均匀的时,也可以忽略该步骤。
如框130所示,为了测量加工室的温度,将具有目标膜的测试基片放置在加工室内。可以将测试基片放置在加工室内的加工位置,好像生产中正在加工基片。
如框140所示,在将测试基片放置在加工室内之后,可以在加工室内运行测试工艺。在一个实施例中,测试工艺产生具有与加工室的指定工艺基本相同的温度的惰性氛围。例如,用于化学气相沉积室的测试工艺可以包括设定遵循指定化学气相沉积配方的加工室温度、设定与指定化学气相沉积相似的加工室压力、以及取代由沉积配方指定的反应气体,将一种或多种惰性气体充入加工室。可以由诸如单独加工室性能和将要由加工室运行的工艺的几种因素确定测试工艺的持续时间。
如框150所示,基于完成测试工艺,可以从加工室中移出测试基片并且可以获得目标膜的一种或多种性能中的变化。该步骤可以包括再次测量相同性能并且获得与测试工艺之前的性能值相比的一种或多种性能中的变化。在另一个实施例中,为了确定一种或多种性能,可能运行第二工艺,例如对目标膜执行的用于获得湿式或干式抗蚀性的湿式或干式蚀刻工艺。
如框160所示,方法100还包括根据测试工艺之后的目标膜的一种或多种性能的所获得的值确定测试工艺期间加工室的温度。在一个实施例中,可以使用目标膜的一种或多种性能的值和/或值的变化与目标膜所暴露的温度之间的关系实现确定加工室温度。在一个实施例中,该关系可以是公式或查询表。在另一个实施例中,可以使用在与框140所示步骤中相同或相似配方下运行一系列测试工艺预先确定该关系。
图2A示出根据本发明一个实施例的用于从二氧化硅(SiO2)膜厚度的变化测量加工室温度的示范方法200。已经观察到,基于暴露于比制备二氧化硅的温度更高的温度,唯一制备的二氧化硅膜的厚度可减小。厚度变化量可与二氧化硅膜所暴露于的温度有关。
在框210中,在比将要由测试基片测量的温度更低的温度下在测试基片上形成唯一二氧化硅膜。在一个实施例中,通过使用吡啶(C5H5N)作为催化剂并水作为氧化源的超低原子层沉积在测试基片上沉积二氧化硅膜。吡啶允许硅前体的氧化在诸如从大约室温到大约160℃的低温下发生。可以在将要测量的最低温度以下大约25℃的温度执行在目标基片上二氧化硅膜的沉积。在一个实施例中,沉积在测试基片上的二氧化硅膜具有大约100埃到大约10微米的厚度。
图4示出用于沉积可以在框120中使用的二氧化硅膜的示范方法400。如框410所示,开始时,可以将一个或几个基片放置在设置成在一个或几个基片上执行原子层沉积(ALD)的加工室内。
ALD加工室通常包括确定设置成容纳一个或几个基片的真空封装的室体、设置成向真空封装提供诸如前体、清洗气体和载体气体的加工气体的注入面板、以及设置成在真空封装内维持低压环境的排气组件。在加工期间,向真空封装内提供由清洗气体脉冲分隔的前体气体的相继脉冲,一次形成一个膜单原子层。
在一个实施例中,可以将ALD加工室维持在低于大约10Torr的压力。在另一个实施例中,可以将ALD加工室压力设定为大约2Torr到大约4Torr。
在框420中,将ALD加工室内的一个或几个基片暴露于包括六氯乙硅烷(HCDS)的硅前体及吡啶的脉冲。诸如HCDS的硅前体不与吡啶反应。因此,可以使用相同导管和注入器通风装置(injector plenum)使硅前体和吡啶联合流入加工室。在另一个实施例中,可以使用单独导管和注入器通风装置使吡啶和硅前体流入加工室。
如框430所示,在HCDS和吡啶的脉冲之后,可以通过将通常是诸如氩气和氮气的惰性气体的清洗气体引入到ALD加工室内,清洗ALD加工室。随后,为了去除清洗气体和ALD加工室内可能存在的任何残余HCDS和吡啶,对ALD加工室进行抽气。在一个实施例中,不执行抽气,以便仅执行清洗步骤。替代地,可以取消清洗步骤,以便为了去除HCDS和吡啶而对加工室进行抽气。在一个实施例中,可以在清洗气体引入之前和之后进行抽气。在另一个实施例中,可以重复清洗和抽气。可以多次进行清洗和/或抽气。在另一个实施例中,可以将清洗和抽气组合到一个步骤中。
如框440所示,在清洗和/或抽气之后,可以将ALD加工室内的一个或几个基片暴露于H2O和吡啶的脉冲。可以将H2O和吡啶联合流过不同的导管线路并通过不同的入口进入ALD加工室。通过使用不同导管和不同入口,使H2O和吡啶可不彼此暴露,直到它们达到加工室。如果通过相同导管将吡啶和H2O联合流过,在达到加工室之前吡啶和H2O可能发生反应。当在进入加工室之前H2O和吡啶发生反应时,可能降低吡啶作为催化剂的效率,以致于使催化剂无效。
如框450所示,在一个或几个基片暴露于H2O之后,可在上述条件下执行的第二抽气和/或清洗周期。
如框460所示,在已经抽气和/或清洗加工室之后,为了确定是否已经达到SiO2的预定厚度,可以测量SiO2层的厚度。如果还没有达到预定厚度,可以重复沉积工序。
如框470所示,如果已经达到预定厚度,然后结束该工艺。
可以使用下面的示例形成本发明的SiO2膜。
示例:SiO2的原子层沉积
加工室压力:4Torr(可以将压力在1-10Torr之间改变)
HCDS流速:500sccm且载体气体在19℃
吡啶剂量:在HCDS流动期间500sccm且载体气体在21℃
水蒸气流速:500sccm且载体气体在30℃
吡啶剂量:在水蒸气流动期间1000sccm且载体气体在21℃
沉积温度:75℃
二氧化硅膜厚度:大约400埃到500埃。
向后参考图2A,如框220所示,测量测试基片上的二氧化硅膜的初始厚度。在将要用于测量加工室温度之前可以将测试基片存储在低温环境中。在一个实施例中,为了取消初始厚度的测量,可以制备标准测试基片,即具有基本相同性能的测试基片,为根据本发明的温度测量提供精确性和便利。
在框230中,将测试基片上的目标膜暴露于具有比沉积目标膜的温度更高的温度的惰性氛围。在一个实施例中,惰性氛围的温度可以至少比沉积温度高25℃。
在一个实施例中,可以在具有温度控制能力的加工室内产生惰性环境。可以使例如氮气的非反应气体、诸如氦气的惰性气体或它们的混合物流入到加工室内。为了测量在加工室内执行的工艺的工艺温度,可以在加工室内对测试基片执行测试工艺。可以将测试工艺设定为产生温度与所关心工艺基本相同的惰性环境。可以通过使一种或几种惰性气体流入到加工室内实现惰性环境,可以通过使用与所关心工艺相同的温度设定实现所关心工艺的相同温度。
在一个实施例中,可以将测试基片放置在加工室内的加工位置,以便以与正在加工的基片相似的方式热暴露测试基片。因此,可以将本发明的实施例用于测量加工期间基片的实际温度。在另一个实施例中,为了测量加工室的其它区域内的温度,可以将测试基片放置在除加工位置之外的位置。
在将测试基片暴露于惰性环境之后,可以将测试基片从惰性环境中移出。如框240所示,可以再次测量二氧化硅膜的厚度,并且通过比较初始厚度和再次测量的厚度获得厚度变化。
在框250中,可以根据二氧化硅膜的厚度变化确定惰性环境的温度。在一个实施例中,可以使用加工室温度与二氧化硅膜的厚度变化之间的关系实现惰性环境温度的确定。
图2B示意性示出加工室温度与二氧化硅膜的厚度变化之间的关系。图2B所示关系对应于在不同温度下暴露于加工室内的惰性环境之后初始厚度为大约400到500埃的二氧化硅膜的厚度变化。在图2B中,厚度变化和温度具有下述关系:
可以通过将沉积了二氧化硅膜的多个测试基片暴露于具有已知温度的惰性环境获得该关系。在获得该关系中使用的二氧化硅膜和在实际测量中使用的二氧化硅膜应该具有相似的性能,例如,相似的厚度。在持续时间、气体流速、压力、体积等方面,用于获得该关系和用于温度测量的热暴露也应该是相似的。在一个实施例中,可以为特定加工室获得温度和厚度变化之间的关系。
图3A示出根据本发明一个实施例的用于从二氧化硅膜的抗蚀性测量加工室温度的方法300。已经观察到,唯一制备的二氧化硅膜的抗蚀性对热暴露敏感。因此,在将具有二氧化硅膜的测试基片暴露于比其形成温度更高的温度之后,二氧化硅膜的抗蚀性可与二氧化硅膜所暴露的温度相关。
在框310中,如图2A所述,在比将要由测试基片测量的温度低的温度下在测试基片上形成唯一二氧化硅膜。
在框320中,将测试基片上的目标膜暴露于具有比沉积目标膜的温度更高的温度的惰性氛围。在一个实施例中,惰性氛围的温度可以比沉积温度高至少25℃。可以通过使一种或多种惰性气体流入到例如将要测量其温度的加工室内实现惰性氛围。
如框330所示,在将测试基片暴露于惰性环境之后,可以将测试基片从惰性环境中移出并对其进行蚀刻工艺。可以从厚度变化和蚀刻持续时间确定蚀刻速率。在一个实施例中,为了确定二氧化硅膜的抗蚀性,可以使用湿式蚀刻。可以使用稀释氟化氢(HF)蚀刻二氧化硅膜。在一个实施例中,蚀刻溶液可以是比例为1∶200的氟化氢和去离子(DI)水。
如框340所示,可以根据二氧化硅膜的抗蚀性确定惰性环境的温度。在一个实施例中,可以使用温度和二氧化硅膜的蚀刻速率之间的关系实现惰性环境温度的确定。
图3B示范性示出加工室温度和二氧化硅膜的抗蚀性之间的关系。图3B所示关系对应于在不同温度下暴露于加工室内的惰性环境之后初始厚度为大约400到500埃的二氧化硅膜在稀释氟化氢中的蚀刻速率。在图3B中,厚度变化和温度具有下述关系:
如上所述,在暴露于比形成二氧化硅膜的温度更高的温度之后,二氧化硅膜的一种或几种性能可改变。由所暴露的更高温度可影响二氧化硅膜的一种或几种性能的变化。然而,其它因素,例如,二氧化硅膜的初始厚度、氛围环境的流速和体积、二氧化硅膜暴露于氛围环境的持续时间、氛围环境的蔓延速度、以及氛围环境的温度波动,也可或多或少地影响二氧化硅膜的变化。为了确保准确且精确的温度测量,特别是对于在半导体加工室内的温度测量,可以使用与实际温度测量期间的基本相同的参数获得变化和温度之间的关系。对于实际温度测量,可以将该关系用作查询表。
图5示出根据本发明一个实施例的用于产生加工室温度和二氧化硅膜的性能变化之间的关系的方法500。
如框510所示,可以准备多个测试基片,每一个具有基本相同性能的目标膜,即二氧化硅膜。
如框520所示,将测试基片放置在加工室内的所关心位置内。
如框530所示,可以在加工室内产生惰性氛围且将测试基片暴露于该惰性氛围。可以,例如使用一个或几个热电偶,直接地测量测试基片附近的温度。
如框540所示,在暴露于惰性氛围之后,为了获得对热暴露敏感的一种或多种性能的值,可以测量测试基片上的目标膜。在这一点上,可以将在框530所示工艺期间直接测量的加工室温度与二氧化硅膜的一种或多种性能的值和/或变化相配对。
如框560所示,可以将新的测试基片放置在加工室内。为了获得多个温度-性能对,可以在不同温度重复执行框530、540、550中所示步骤。
如框570所示,可以产生温度和目标膜的性能变化之间的关系,为未来测量提供参考。可以将该关系用作用于使用具有相似二氧化硅膜的测试基片的相同加工室或相同类型加工室的温度测量的查询表。
对于不同热性能的测量,可以产生不同关系。对于每个加工室,关系可能是唯一的。出于测量加工温度的目的,由于测试工艺中使用的惰性气体和实际工艺中使用的加工气体之间的差异,测试工艺(用于产生惰性氛围)期间加工室的温度可与实际工艺期间的温度略有不同。因此,为了增加温度测量的精确性,也可以获得对于该关系的校准。
对于设置成加工多种基片的加工室,存在可在加工期间具有不同温度的多个加工位置。在这种情况中,为了测量在这种加工室内的不同位置,可以使用一种或多种测试基片。
图6示意性示出可从本发明的温度测量方法受益的批量加工室800的截面侧视图。
批量加工室800包括具有圆柱形室体802的石英室801、在室体802的一个侧壁上的排气囊803、以及与排气囊803相对的注入囊804。室体802限定设置成在加工期间容纳多个基片821的加工体积837。
石英室801具有在底部的开口并且具有围绕底部的凸缘817。在石英室801的底部,排气囊803和注入囊804均是开口的。
为将要插入到排气囊803中的排气导管859设置了排气开口851。为用于传送基片821往来加工体积837的基片舟814设置了中心开口818。为将要插入到注入囊804中的注入组件805设置了注入开口860。
将注入组件805设置成向加工体积837提供一种或多种加工气体,并且为了在加工体积837中维持低压环境,排气导管859将加工体积837连接到真空源。
一般由围绕室体802的加热器加热石英室801,以便在加工期间加工体积837可以处于升高的温度。在批量加工室800内正在加工的多个基片821之间的均匀性是重要的。加工体积837内的温度差异是破坏均匀性的因素之一。为了获得加工体积内的温度,可以将根据本发明的一个或几个测试基片放置在基片舟814中,以便测量加工体积837内的温度并且提供对于正在加工的一批基片之间的温度均匀性的评估。
在另一个实施例中,可以将测试基片上的性能变化用于提供正在加工的基片上的温度暴露和提供对于基片内的温度均匀性的评估。
虽然前面的描述指向于本发明的实施例,在不偏离其基本范围的条件下,可以设计本发明的其它和额外实施例,本发明的范围由权利要求书所确定。
Claims (23)
1.一种用于测量温度的方法,包括:
在第一温度下在测试基片上形成目标膜,其中目标膜具有对热暴露敏感的一种或几种性能;
将目标膜暴露于在比第一温度更高的范围内的第二温度下的环境;
在将目标膜暴露于第二温度下的环境之后测量目标膜的一种或几种性能;以及
根据所测量的一种或几种性能确定第二温度。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述目标膜是由低温原子层沉积(ALD)形成的二氧化硅(SiO2)膜。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,形成所述目标膜包括:
将测试基片暴露于包括六氯乙硅烷(HCDS)的硅前体;以及
将测试基片暴露于包括吡啶的催化剂并且同时将测试基片暴露于包括水(H2O)的氧化源。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第二温度比第一温度高大约至少25℃。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第二温度在大约50℃到硅的熔化温度之间。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述一种或几种性能包括厚度、干蚀刻速率和湿蚀刻速率中的一种。
7.如权利要求1所述的方法,还包括使所述目标膜的一种或几种性能的值与在形成之后目标膜已经暴露于的惰性环境的温度相关联。
8.一种用于测量在半导体加工室内执行的工艺的加工温度的方法,包括:
在测试基片上沉积目标膜,其中所述目标膜的一种或几种性能对热暴露敏感;
将测试基片放置在半导体加工室内;
对放置在半导体加工室内的测试基片执行测试工艺,其中所述测试工艺具有与该工艺基本相同的温度设定;
在测试工艺之后获得目标膜的一种或几种性能的值;以及
根据测试工艺之后所获得的目标膜的一种或几种性能的值确定所执行的测试工艺的温度。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,还包括使所述目标膜的一种或几种性能的值与在形成之后目标膜已经暴露于的惰性环境的温度相关联。
10.如权利要求8所述的方法,其特征在于,所述工艺的加工温度在大约50℃到硅的熔化温度之间。
11.如权利要求8所述的方法,其特征在于,所述目标膜包括在比测试工艺温度更低的温度下沉积的二氧化硅(SiO2)膜。
12.如权利要求11所述的方法,其特征在于,所述二氧化硅膜具有在大约100埃到大约10微米之间的厚度。
13.如权利要求11所述的方法,其特征在于,沉积所述目标膜包括:
将测试基片暴露于包括六氯乙硅烷(HCDS)的硅前体;以及
将测试基片暴露于包括吡啶的催化剂并且同时将测试基片暴露于包括水(H2O)的氧化源。
14.如权利要求8所述的方法,其特征在于,还包括获得在执行测试工艺之前的目标膜的一种或几种性能的初始值。
15.如权利要求14所述的方法,其特征在于,所述一种或几种性能包括目标膜的厚度。
16.如权利要求14所述的方法,其特征在于,确定测试工艺的温度包括:
从初始值和测试工艺之后所获得的值确定目标膜的一种或几种性能的变化;以及
根据一种或几种性能的变化确定测试工艺的温度。
17.如权利要求8所述的方法,其特征在于,所述一种或几种性能包括干蚀刻速率或湿蚀刻速率中的一种。
18.如权利要求17所述的方法,其特征在于,获得所述目标膜的一种或几种性能包括对目标膜执行干蚀刻或湿蚀刻中的一种。
19.一种用于测量温度的方法,包括:
在第一温度下在测试基片上沉积二氧化硅膜,其中所述二氧化硅膜具有对热暴露敏感的一种或几种性能;
将二氧化硅膜暴露于第二温度下的惰性环境,其中第二温度比第一温度高;
获得二氧化硅膜在第二温度下的惰性环境的一种或几种性能的值;
根据所获得的二氧化硅膜的一种或几种性能的值确定第二温度。
20.如权利要求19所述的方法,其特征在于,沉积所述二氧化硅膜包括:
将测试基片暴露于包括六氯乙硅烷(HCDS)的硅前体;
将测试基片暴露于包括吡啶的催化剂;以及
将测试基片暴露于包括水(H2O)的氧化源。
21.如权利要求19所述的方法,其特征在于,所述一种或几种性能包括厚度、干蚀刻速率和湿蚀刻速率中的一种。
22.如权利要求19所述的方法,其特征在于,所述二氧化硅膜具有在大约100埃到大约10微米之间的厚度。
23.如权利要求19所述的方法,其特征在于,还包括使二氧化硅膜的一种或几种性能的值与在形成之后二氧化硅膜已经暴露于的温度相关联。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106856181A (zh) * | 2015-12-08 | 2017-06-16 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 监测基座温度均匀性的方法 |
CN106856183A (zh) * | 2015-12-08 | 2017-06-16 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 监测基座温度均匀性的方法 |
Families Citing this family (41)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8047706B2 (en) * | 2007-12-07 | 2011-11-01 | Asm America, Inc. | Calibration of temperature control system for semiconductor processing chamber |
US7989360B2 (en) * | 2008-01-07 | 2011-08-02 | Micron Technology, Inc. | Semiconductor processing methods, and methods for forming silicon dioxide |
US8956983B2 (en) | 2010-04-15 | 2015-02-17 | Novellus Systems, Inc. | Conformal doping via plasma activated atomic layer deposition and conformal film deposition |
US20110256734A1 (en) | 2010-04-15 | 2011-10-20 | Hausmann Dennis M | Silicon nitride films and methods |
US9892917B2 (en) | 2010-04-15 | 2018-02-13 | Lam Research Corporation | Plasma assisted atomic layer deposition of multi-layer films for patterning applications |
US9611544B2 (en) | 2010-04-15 | 2017-04-04 | Novellus Systems, Inc. | Plasma activated conformal dielectric film deposition |
US9076646B2 (en) | 2010-04-15 | 2015-07-07 | Lam Research Corporation | Plasma enhanced atomic layer deposition with pulsed plasma exposure |
US9390909B2 (en) | 2013-11-07 | 2016-07-12 | Novellus Systems, Inc. | Soft landing nanolaminates for advanced patterning |
US8637411B2 (en) | 2010-04-15 | 2014-01-28 | Novellus Systems, Inc. | Plasma activated conformal dielectric film deposition |
US9373500B2 (en) | 2014-02-21 | 2016-06-21 | Lam Research Corporation | Plasma assisted atomic layer deposition titanium oxide for conformal encapsulation and gapfill applications |
US9997357B2 (en) | 2010-04-15 | 2018-06-12 | Lam Research Corporation | Capped ALD films for doping fin-shaped channel regions of 3-D IC transistors |
US9257274B2 (en) | 2010-04-15 | 2016-02-09 | Lam Research Corporation | Gapfill of variable aspect ratio features with a composite PEALD and PECVD method |
US9685320B2 (en) | 2010-09-23 | 2017-06-20 | Lam Research Corporation | Methods for depositing silicon oxide |
US8524612B2 (en) | 2010-09-23 | 2013-09-03 | Novellus Systems, Inc. | Plasma-activated deposition of conformal films |
EP2434267A1 (en) * | 2010-09-27 | 2012-03-28 | Stichting voor de Technische Wetenschappen | Thermal history sensing |
US8967860B2 (en) | 2011-02-07 | 2015-03-03 | Applied Materials, Inc. | Low temperature measurement and control using low temperature pyrometry |
US8647993B2 (en) | 2011-04-11 | 2014-02-11 | Novellus Systems, Inc. | Methods for UV-assisted conformal film deposition |
US8592328B2 (en) | 2012-01-20 | 2013-11-26 | Novellus Systems, Inc. | Method for depositing a chlorine-free conformal sin film |
US8728955B2 (en) | 2012-02-14 | 2014-05-20 | Novellus Systems, Inc. | Method of plasma activated deposition of a conformal film on a substrate surface |
TWI595112B (zh) | 2012-10-23 | 2017-08-11 | 蘭姆研究公司 | 次飽和之原子層沉積及保形膜沉積 |
SG2013083241A (en) | 2012-11-08 | 2014-06-27 | Novellus Systems Inc | Conformal film deposition for gapfill |
JP6538300B2 (ja) | 2012-11-08 | 2019-07-03 | ノベラス・システムズ・インコーポレーテッドNovellus Systems Incorporated | 感受性基材上にフィルムを蒸着するための方法 |
EP2935646A4 (en) * | 2012-12-21 | 2016-10-12 | Prasad Narhar Gadgil | METHODS OF LOW-TEMPERATURE DEPOSITION OF CERAMIC THIN FILMS |
US9214334B2 (en) | 2014-02-18 | 2015-12-15 | Lam Research Corporation | High growth rate process for conformal aluminum nitride |
US9478438B2 (en) | 2014-08-20 | 2016-10-25 | Lam Research Corporation | Method and apparatus to deposit pure titanium thin film at low temperature using titanium tetraiodide precursor |
US9478411B2 (en) | 2014-08-20 | 2016-10-25 | Lam Research Corporation | Method to tune TiOx stoichiometry using atomic layer deposited Ti film to minimize contact resistance for TiOx/Ti based MIS contact scheme for CMOS |
US9564312B2 (en) | 2014-11-24 | 2017-02-07 | Lam Research Corporation | Selective inhibition in atomic layer deposition of silicon-containing films |
US10566187B2 (en) | 2015-03-20 | 2020-02-18 | Lam Research Corporation | Ultrathin atomic layer deposition film accuracy thickness control |
US9502238B2 (en) | 2015-04-03 | 2016-11-22 | Lam Research Corporation | Deposition of conformal films by atomic layer deposition and atomic layer etch |
KR101668248B1 (ko) * | 2015-05-12 | 2016-10-21 | 엘지전자 주식회사 | 차량용 입력 장치 및 차량 |
US10526701B2 (en) | 2015-07-09 | 2020-01-07 | Lam Research Corporation | Multi-cycle ALD process for film uniformity and thickness profile modulation |
JP6559618B2 (ja) * | 2016-06-23 | 2019-08-14 | 株式会社Kokusai Electric | 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム |
US9773643B1 (en) | 2016-06-30 | 2017-09-26 | Lam Research Corporation | Apparatus and method for deposition and etch in gap fill |
US10062563B2 (en) | 2016-07-01 | 2018-08-28 | Lam Research Corporation | Selective atomic layer deposition with post-dose treatment |
US10037884B2 (en) | 2016-08-31 | 2018-07-31 | Lam Research Corporation | Selective atomic layer deposition for gapfill using sacrificial underlayer |
US10269559B2 (en) | 2017-09-13 | 2019-04-23 | Lam Research Corporation | Dielectric gapfill of high aspect ratio features utilizing a sacrificial etch cap layer |
KR20230163571A (ko) | 2017-12-01 | 2023-11-30 | 엠케이에스 인스트루먼츠 인코포레이티드 | 라디칼 가스 및 단기 분자를 위한 다중 센서 가스 샘플링 검출 시스템 및 사용 방법 |
JP6637095B2 (ja) * | 2018-03-22 | 2020-01-29 | プラサド ナーハー ガジル | セラミック薄膜の低温堆積方法 |
CN114127890A (zh) | 2019-05-01 | 2022-03-01 | 朗姆研究公司 | 调整的原子层沉积 |
US11948818B2 (en) | 2021-12-09 | 2024-04-02 | Applied Materials, Inc. | Temperature calibration with deposition and etch process |
US20240327988A1 (en) * | 2023-03-28 | 2024-10-03 | Applied Materials, Inc. | Thermal processing chamber state based on thermal sensor readings |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4956538A (en) * | 1988-09-09 | 1990-09-11 | Texas Instruments, Incorporated | Method and apparatus for real-time wafer temperature measurement using infrared pyrometry in advanced lamp-heated rapid thermal processors |
US5377126A (en) | 1991-09-13 | 1994-12-27 | Massachusetts Institute Of Technology | Non-contact temperature measurement of a film growing on a substrate |
US5660472A (en) * | 1994-12-19 | 1997-08-26 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for measuring substrate temperatures |
US6436724B1 (en) * | 2001-03-14 | 2002-08-20 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method of monitoring the temperature of a rapid thermal anneal process in semiconductor manufacturing and a test wafer for use in this method |
JP3954319B2 (ja) | 2001-03-28 | 2007-08-08 | 株式会社東芝 | 薄膜の膜厚モニタリング方法及び基板温度測定方法 |
US7564021B2 (en) * | 2003-02-21 | 2009-07-21 | Delphi Technologies, Inc. | Pyroelectric sensor |
US7075629B2 (en) * | 2003-05-12 | 2006-07-11 | Honeywell International Inc. | High temperature pyrometer |
KR20050070692A (ko) * | 2003-12-30 | 2005-07-07 | 동부아남반도체 주식회사 | 급속 열처리 장치에서의 온도 정확도 측정 방법 |
US7112763B2 (en) | 2004-10-26 | 2006-09-26 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for low temperature pyrometry useful for thermally processing silicon wafers |
US7543981B2 (en) * | 2006-06-29 | 2009-06-09 | Mattson Technology, Inc. | Methods for determining wafer temperature |
-
2007
- 2007-07-10 US US11/775,720 patent/US7572052B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2008
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106856181A (zh) * | 2015-12-08 | 2017-06-16 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 监测基座温度均匀性的方法 |
CN106856183A (zh) * | 2015-12-08 | 2017-06-16 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 监测基座温度均匀性的方法 |
CN106856183B (zh) * | 2015-12-08 | 2019-09-17 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 监测基座温度均匀性的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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