CN113494968B - 温度量测及温度校准的方法和温度量测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种温度量测及温度校准的方法和温度量测系统。该量测方法包括:将具有电阻与温度具有第一函数关系的第一测试结构的校温器件放置在腔室内的承载台上;使腔室的温度达到设定温度;将电压加在第一测试结构的相对两端,获得对应的电流和电阻;根据电阻和第一函数关系获取校温器件的实际温度。本申请的技术方案在承载台上放置具有电阻与温度具有第一函数关系的第一测试结构的校温器件,通过在腔室的温度达到设定温度后将电压加在第一测试结构的相对两端,获得对应的电流和电阻,根据电阻和第一函数关系获取校温器件的实际温度,利用电流的高精度分辨率获取电阻进而得到校温器件的实际温度,提高了测量校温器件实际温度的精度。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,特别是涉及一种温度量测及温度校准的方法和一种温度量测系统。
背景技术
典型半导体设备的工艺腔室的校温方式是在设备的承载台上放置多个校温器,校温器在承载台上一般呈5点分布或9点分布,利用校温器进行工艺腔室的温度校正,以确保承载台上各处的温度一致,但是该校温方式的校温精度较低,一般为正/负0.05摄氏度。
发明内容
基于此,有必要针对上述问题,提供一种新的温度量测及温度校准的方法和一种温度量测系统。
一种温度量测的方法,所述方法包括:
将校温器件放置在腔室内的承载台上,所述校温器件具有第一测试结构,获取所述第一测试结构的电阻与温度的第一函数关系;
使所述腔室的温度达到设定温度;
将电压V加在所述第一测试结构的相对两端,获得所述第一测试结构的电流I和电阻R;
根据所述电阻R和所述第一函数关系获取所述校温器件在所述设定温度对应的实际温度T;
其中,所述设定温度大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度。
在其中一个实施例中,所述校温器件还包括第二测试结构,所述方法还包括:
获取所述第二测试结构的电阻和温度的第二函数关系;
根据所述第一函数关系和所述第二函数关系,获取所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻的电阻差与实际温度T的第三函数关系;
使所述腔室达到所述设定温度,分别获取所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻,计算所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻的电阻差;
根据所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻差和所述第三函数关系,获取所述校温器件在所述设定温度下的实际温度T。
在其中一个实施例中,获取所述第一测试结构的电阻与温度的第一函数关系的步骤包括:
在基准温度T0下,将电压V加在所述第一测试结构的相对两端,得到对应的基准电流I01和基准电阻R01;
使所述腔室的温度达到第一温度,将电压V加在所述第一测试结构的相对两端,得到对应的第一电流I11和第一电阻R11;
使所述腔室的温度达到第二温度,将电压V加在所述第一测试结构的相对两端,得到对应的第二电流I12和第二电阻R12;
分别根据所述第一电流I11、所述第二电流I12与基准电流I01的差值,获取所述第一测试结构在所述第一温度下的第一电流差ΔI11、在所述第二温度下的第二电流差ΔI12;
分别根据所述电压V和所述第一电流差ΔI11、所述第二电流差ΔI12的比值的负数与电流分辨率的乘积,获取所述第一电阻R11对应的第一实际温度T11与T0的差值ΔT11、所述第二电阻R12对应的第二实际温度T12与T0的差值ΔT12;
对所述基准电阻R01、第一电阻R11、第二电阻R12以及所述基准温度T0、所述第一实际温度T11、所述第二实际温度T12进行线性拟合,获得所述第一测试结构的电阻R和实际温度T之间的第一函数关系;
其中,所述电流分辨率是指测试设备测量所述第一测试结构的电流的精度,所述第一温度、所述第二温度均大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度。
在其中一个实施例中,获取所述第二测试结构的电阻和温度的第二函数关系的步骤包括:
在基准温度T0下,将电压V加在所述第二测试结构的相对两端,得到对应的基准电流I02和基准电阻R02;
使所述腔室的温度达到第三温度,将电压V加在所述第二测试结构的相对两端,得到对应的第三电流I21和第三电阻R21;
使所述腔室的温度达到第四温度,将电压V加在所述第二测试结构的相对两端,得到对应的第四电流I22和第四电阻R22;
分别根据所述第三电流I21、所述第四电流I22与所述基准电流I02的差值,获取所述第二测试结构在所述第三温度下的第三电流差ΔI21、在所述第四温度下的第四电流差ΔI22;
分别根据所述电压V和所述第三电流差ΔI21、所述第四电流差ΔI22的比值的负数与电流分辨率的乘积,获取所述第三电阻R21对应的第三实际温度T21与T0的差值ΔT21、所述第四电阻R22对应的第四实际温度T22与T0的差值ΔT22;
对所述基准电阻R02、第三电阻R21、第四电阻R22以及所述基准温度T0、所述第三实际温度T21、所述第四实际温度T22进行线性拟合,获得所述第二测试结构的电阻R’和实际温度T之间的第二函数关系;
其中,所述电流分辨率是指测试设备测量所述第二测试结构的电流的精度,所述第三温度、所述第四温度均大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度。
上述温度量测的方法,包括将校温器件放置在腔室内的承载台上,所述校温器件具有第一测试结构,获取所述第一测试结构的电阻与温度的第一函数关系;使所述腔室的温度达到设定温度;将电压V加在所述第一测试结构的相对两端,获得所述第一测试结构的电流I和电阻R;根据所述电阻R和所述第一函数关系获取所述校温器件在所述设定温度对应的实际温度T;其中,所述设定温度大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度。本申请的技术方案在承载台上放置具有第一测试结构的校温器件,第一测试结构的电阻与温度具有第一函数关系,通过在腔室的温度达到设定温度后将电压V加在第一测试结构的相对两端,获得第一测试结构的电流I和电阻R,根据电阻R和所述第一函数关系获取校温器件在所述设定温度对应的实际温度T,利用电流的高精度分辨率获取电阻进而得到校温器件的实际温度,提高了测量校温器件实际温度的精度。
一种温度校准的方法,所述方法用于校准半导体设备工艺腔室承载台的温度,所述半导体设备工艺腔室具有控温装置,所述温度校准的方法包括使用W个校温器件进行温度量测的步骤,所述温度量测采用如上述任一项所述的温度量测的方法,所述温度校准的方法还包括:
根据腔室的温度达到第一设定温度时,X个校温器件对应的实际温度T,获得第一温度分布;
根据腔室的温度达到第二设定温度时,Y个校温器件对应的实际温度T,获得第二温度分布;
根据所述第一温度分布和第二温度分布对所述控温装置进行调整,以在腔室的温度达到所述第一设定温度时所述X个校温器件对应的实际温度T均趋于所述第一设定温度、在腔室的温度达到所述第二设定温度时所述Y个校温器件对应的实际温度T均趋于所述第二设定温度;
其中,所述X、Y均小于等于W。
在其中一个实施例中,所述X个校温器件或/和所述Y个校温器件在所述承载台上均匀分布。
上述温度校准的方法,用于校准半导体设备工艺腔室承载台的温度,所述半导体设备工艺腔室具有控温装置,包括使用W个校温器件进行温度量测的步骤,所述温度量测采用上述任一项所述的温度量测的方法,所述温度校准的方法还包括:根据腔室的温度达到第一设定温度时,X个校温器件对应的实际温度T,获得第一温度分布;根据腔室的温度达到第二设定温度时,Y个校温器件对应的实际温度T,获得第二温度分布;根据所述第一温度分布和第二温度分布对所述控温装置进行调整,以在腔室的温度达到所述第一设定温度时所述X个校温器件对应的实际温度T均趋于所述第一设定温度、在腔室的温度达到所述第二设定温度时所述Y个校温器件对应的实际温度T均趋于所述第二设定温度;其中,所述X、Y均小于等于W。本申请的技术方案使用W个校温器件进行温度量测,通过在腔室的温度达到设定温度后将电压V加在第一测试结构的相对两端,获得第一测试结构的电流I和电阻R,根据电阻R和所述第一函数关系获取校温器件在所述设定温度对应的实际温度T,利用电流的高精度分辨率获取电阻进而得到校温器件的实际温度,提高了测量校温器件实际温度的精度。根据腔室的温度达到第一设定温度时,X个校温器件对应的实际温度T,获得第一温度分布;根据腔室的温度达到第二设定温度时,Y个校温器件对应的实际温度T,获得第二温度分布;根据所述第一温度分布和第二温度分布对所述控温装置进行调整,以在腔室的温度达到所述第一设定温度时所述X个校温器件对应的实际温度T均趋于所述第一设定温度、在腔室的温度达到所述第二设定温度时所述Y个校温器件对应的实际温度T均趋于所述第二设定温度;其中,所述X、Y均小于等于W。减小了承载台上测量位置的校温器件的实际温度与设定温度之间的偏差,提高了腔室温度校准的精度。
一种温度量测系统,包括:
设置模块,所述设置模块用于设置腔室的设定温度、设定温度对应的第一测试结构的位置、加在第一测试结构的相对两端的电压V,所述第一测试结构是指位于腔室承载台上放置的校温器件上的电阻与温度之间具有第一函数关系的结构;
温度控制模块,所述温度控制模块用于控制所述腔室的温度达到所述设定温度;
测量模块,所述测量模块用于将所述电压V加在所述第一测试结构的相对两端,获得所述设定温度下所述第一测试结构的电流I和电阻R;
计算模块,所述计算模块用于获取所述第一函数关系、所述电压V和所述电阻R,并计算得到所述校温器件在所述设定温度对应的实际温度T;
其中,所述设定温度大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度。
在其中一个实施例中,所述校温器件还包括第二测试结构,所述设置模块还用于设置设定温度对应的第二测试结构的位置、加在第二测试结构的相对两端的电压V,所述第二测试结构的电阻与温度之间具有第二函数关系;
所述测量模块还用于获得所述设定温度下所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻;
所述计算模块还用于获取所述第一函数关系、所述第二函数关系,并根据所述第一函数关系、所述第二函数关系获取所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻的电阻差与实际温度的第三函数关系;所述计算模块还用于获取所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻后,计算得到所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻差,并根据所述电阻差和所述第三函数关系获取所述校温器件在所述设定温度下的实际温度T。
在其中一个实施例中,所述设置模块还用于设置腔室的基准温度T0、第一温度、第二温度;
所述测量模块还用于将所述电压V加在所述第一测试结构的相对两端,并分别获得基准温度T0、第一温度、第二温度对应的基准电流I01、第一电流I11、第二电流I12和基准电阻R01、第一电阻R11、第二电阻R12;
所述计算模块还用于获得所述电压V、所述基准温度T0、所述基准电流I01、所述第一电流I11、所述第二电流I12、基准电阻R01、第一电阻R11、第二电阻R12,并分别根据所述第一电流I11、所述第二电流I12、与基准电流I01的差值,获取所述第一测试结构在所述第一温度下的第一电流差ΔI11、在所述第二温度下的第二电流差ΔI12;所述计算模块还用于分别根据所述电压V和第一电流差ΔI11、所述第二电流差ΔI12的比值的负数与电流分辨率的乘积,获取所述第一电阻R11对应的第一实际温度T11与T0的差值ΔT11、所述第二电阻R12对应的第二实际温度T12与T0的差值ΔT12;所述计算模块还用于对所述基准电阻R01、第一电阻R11、第二电阻R12以及所述基准温度T0、所述第一实际温度T11、所述第二实际温度T12进行线性拟合,获得所述第一测试结构的电阻R和实际温度T之间的第一函数关系;
其中,所述电流分辨率是指所述测量模块测量所述第一测试结构的电流的精度,所述第一温度、所述第二温度均大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度。
在其中一个实施例中,所述设置模块还用于设置腔室的基准温度T0、第一温度、第二温度;
所述测量模块还用于将所述电压V加在所述第二测试结构的相对两端,并分别获得基准温度T0、第三温度、第四温度对应的基准电流I02、第三电流I21、第四电流I22和基准电阻R02、第三电阻R21、第四电阻R22;
所述计算模块还用于获得所述电压V、所述基准温度T0、所述基准电流I02、所述第三电流I21、所述第四电流I22、基准电阻R02、第三电阻R21、第四电阻R22,并分别根据所述第三电流I21、所述第四电流I22与基准电流I02的差值,获取所述第二测试结构在所述第三温度下的第三电流差ΔI21、在所述第四温度下的第四电流差ΔI22;所述计算模块还用于分别根据所述电压V和第三电流差ΔI21、所述第四电流差ΔI22的比值的负数与电流分辨率的乘积,获取所述第三电阻R21对应的第三实际温度T21与T0的差值ΔT21、所述第四电阻R22对应的第四实际温度T22与T0的差值ΔT22;所述计算模块还用于对所述基准电阻R02、第三电阻R21、第四电阻R22以及所述基准温度T0、所述第三实际温度T21、所述第四实际温度T22进行线性拟合,获得所述第二测试结构的电阻R’和实际温度T之间的第二函数关系;
其中,所述电流分辨率是指所述测量模块测量所述第二测试结构的电流的精度,所述第三温度、所述第四温度均大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度。
在其中一个实施例中,所述测量模块包括源测量单元。
上述温度量测系统,设置模块,所述设置模块用于设置腔室的设定温度、设定温度对应的第一测试结构的位置、加在第一测试结构的相对两端的电压V,所述第一测试结构是指位于腔室承载台上放置的校温器件上的电阻与温度之间具有第一函数关系的结构;温度控制模块,所述温度控制模块用于控制所述腔室的温度达到所述设定温度;测量模块,所述测量模块用于将所述电压V加在所述第一测试结构的相对两端,获得所述设定温度下所述第一测试结构的电流I和电阻R;计算模块,所述计算模块用于获取所述第一函数关系、所述电压V和所述电阻R,并计算得到所述校温器件在所述设定温度对应的实际温度T;其中,所述设定温度大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度。本申请的技术方案通过设置模块,设置腔室的设定温度、设定温度对应的第一测试结构的位置、加在第一测试结构的相对两端的电压V,所述第一测试结构是指位于腔室承载台上放置的校温器件上的电阻与温度之间具有第一函数关系的结构;测量模块将电压V加在第一测试结构的相对两端,获得设定温度下第一测试结构的电流I和电阻R;通过计算模块第一函数关系、所述电压V和所述电阻R,并计算得到所述校温器件在所述设定温度对应的实际温度T,利用电流的高精度分辨率获取电阻进而得到校温器件的实际温度,提高了测量校温器件实际温度的精度。
附图说明
图1为一实施例中温度量测的方法的流程图;
图2为一实施例中第一测试结构的电阻与电阻R0的比值随温度的变化示意图;
图3为一实施例中获取校温器件上的第一测试结构的电阻与温度的第一函数关系的流程图;
图4为一实施例中测试结构1和测试结构2的测量电阻Rm和Rn的分解示意图;
图5为另一实施例中温度量测的方法的流程图;
图6为一实施例中获取所述第二测试结构的电阻和温度的第二函数关系的流程图;
图7为一实施例中获取所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻的电阻差与实际温度的第三函数关系的流程图;
图8为另一实施例中获取所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻的电阻差与实际温度的第三函数关系的流程图;
图9为一实施例中第一测试结构和第二测试结构的电阻的电阻差与实际温度T之间的第四函数关系的示意图;
图10为一实施例中第一测试结构和第二测试结构的电阻的电阻差与实际温度T之间的第五函数关系的示意图;
图11为一实施例中温度校准的方法的流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
应当明白,当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时,其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层,或者可以存在居间的元件或层。相反,当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时,则不存在居间的元件或层。应当明白,尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分,这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此,在不脱离本发明教导之下,下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等,在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白,除了图中所示的取向以外,空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如,如果附图中的器件翻转,然后,描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此,示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”,当在该说明书中使用时,确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时,术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
如图1所示,在一个实施例中,提供一种温度量测的方法,包括:
S102,获取校温器件上的第一测试结构的电阻与温度的第一函数关系。
将校温器件放置在腔室内的承载台上,所述校温器件上具有第一测试结构,获取所述第一测试结构的电阻与温度的第一函数关系。在一个实施例中,根据实际需要将校温器件放置在承载台上的不同位置,例如承载台的中心位置等。
如图2所示,在一个实施例中,第一测试结构为N+掺杂的电阻结构,且25摄氏度时第一测试结构的电阻R0为常数,第一测试结构的电阻与电阻R0的比值随温度的第一变化为Y=1E-06X2+0.002X+0.999,图中X轴为温度,Y轴为第一测试结构的电阻与电阻R0的比值。
在一个实施例中,可以通过调整第一测试结构的掺杂浓度来获得不同的第一函数关系。
在一个实施例中,所述第一测试结构的电阻在一定温度范围内(例如-150摄氏度~150摄氏度之间、-100摄氏度~100摄氏度之间)随温度具有规律性变化。
在一个实施例中,所述承载台的尺寸与所述承载台承载的晶圆的尺寸有关,例如所述承载台为承载8英寸晶圆的承载台或承载12寸晶圆的承载台。
如图3所示,步骤S102包括:
S202,获取第一测试结构在基准温度下的基准电流和基准电阻。
在基准温度T0下,将电压V加在所述第一测试结构的相对两端,得到对应的基准电流I01和基准电阻R01。在一个实施例中,基准温度T0为腔室闲置时的温度,例如25摄氏度。
S204,获取腔室的温度达到第一温度时,对应的第一电流I11和第一电阻R11。
使所述腔室的温度达到第一温度,将电压V加在所述第一测试结构的相对两端,得到对应的第一电流I11和第一电阻R11。
S206,获取腔室的温度达到第二温度时,对应的第二电流I12和第二电阻R12。
使所述腔室的温度达到第二温度,将电压V加在所述第一测试结构的相对两端,得到对应的第二电流I12和第二电阻R12。
S208,分别获取第一测试结构在第一温度和第二温度下的电流差。
分别根据所述第一电流I11、所述第二电流I12与基准电流I01的差值,获取所述第一测试结构在所述第一温度下的第一电流差ΔI11、在所述第二温度下的第二电流差ΔI12,即ΔI11=I11-I01,ΔI12=I12-I01。其中,所述第一温度、所述第二温度均大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度
S210,分别获取第一测试结构在第一温度和第二温度下的温度差。
分别根据所述电压V和所述第一电流差ΔI11、所述第二电流差ΔI12的比值的负数与电流分辨率的乘积,获取所述第一电阻R11对应的第一实际温度T11与T0的差值ΔT11(即第一测试结构在第一温度下的温度差)、所述第二电阻R12对应的第二实际温度T12与T0的差值ΔT12(即第一测试结构在第二温度下的温度差),即ΔT11=-(V/ΔI11)*电流分辨率,ΔT12=-(V/ΔI12)*电流分辨率。其中,电流分辨率是指测试设备测量所述第一测试结构的电流的精度。
S212,获取第一测试结构的电阻与温度的第一函数关系。
对所述基准电阻R01、第一电阻R11、第二电阻R12以及所述基准温度T0、所述第一实际温度T11、所述第二实际温度T12进行线性拟合,获得所述第一测试结构的电阻R和实际温度T之间的第一函数关系。
在一个实施例中,第一测试结构的电阻R和实际温度T之间的第一函数关系是通过最小二乘法进行线性拟合获得的。
S104,使所述腔室的温度达到设定温度。
使所述腔室的温度达到大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度,且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度的任意设定温度,例如-40℃,-20℃,0℃,10℃,25℃,50℃,85℃,100℃,125℃,150℃等。
在一个实施例中,所述设定温度为所述腔室的工艺温度。
S106,获取第一测试结构的电流和电阻。
将电压V加在第一测试结构的相对两端,获得第一测试结构的电流I和电阻R。可以通过加在第一测试结构两端的电压V和对应的电流I,获取第一测试结构的电阻R。
S108,根据电阻和第一函数关系获取校温器件对应的实际温度。
根据所述电阻R和第一函数关系获取所述校温器件在所述设定温度对应的实际温度T。具体为,结合第一测试结构的电阻随温度的第一函数关系和第一测试结构的电阻R,获得电阻R对应的温度值即第一测试结构的实际温度值,而第一测试结构为校温器件上的测试结构,第一测试结构在设定温度上对应的实际温度值即是对应校温器件在设定温度的实际温度T。
为了避免量测的状况和条件不同,同一个腔室温度下使用量测2个电阻获得的两个电阻的电阻差来消除量测误差,例如探针电阻等接触电阻对测试结构电阻的影响。例如:在腔室温度达到设定温度后,分别在两个测试结构的两端加上电压来获取两个电阻的电阻差,如图4所示,为测试结构1和测试结构2的测量电阻Rm和Rn的分解示意图,测试结构1的等效电阻为Rx1,加在测试结构1电压输出端与测试结构1之间的电阻等效为接触电阻CR1,即电阻Rx1的一端与电压的一个输出端之间的电阻0.5CR1;测试结构形2的等效电阻为Rx2,加在测试结构2电压输出端与测试结构2之间的电阻等效为接触电阻CR2,即电阻Rx2的一端与电压的一个输出端之间的电阻0.5CR2,测量电阻Rm和Rn的电阻差(即测试结构1与测试结构2的电阻差)
Rs(t)=Rm-Rn=(Rx1+CR1)-(Rx2+CR2),假设接触电阻CR1等于接触电阻CR2,则即电阻差Rs(t)=Rx-Rx2,测试结构1与测试结构2的电阻差与温度之间的变化趋势可由电阻与温度之间的变化趋势获得。
如图5所示,在一个实施例中,校温器件还包括第二测试结构,所述方法还包括:
S302,获取所述第二测试结构的电阻和温度的第二函数关系。
在一个实施例中,第二测试结构和第一测试结构为同一校温器件上结构相同的测试结构。
如图6所示,在一个实施例中,步骤S302包括:
S402,获取第二测试结构在基准温度下的基准电流和基准电阻。
在基准温度T0下,将电压V加在所述第二测试结构的相对两端,得到对应的基准电流I02和基准电阻R02。在一个实施例中,基准温度T0为腔室闲置时的温度,例如25摄氏度。
S404,获取腔室的温度达到第三温度时,对应的第三电流I21和第三电阻R21。
使所述腔室的温度达到第三温度,将电压V加在所述第二测试结构的相对两端,得到对应的第三电流I21和第三电阻R21。
S406,获取腔室的温度达到第四温度时,对应的第四电流I22和第四电阻R22。
使所述腔室的温度达到第四温度,将电压V加在所述第二测试结构的相对两端,得到对应的第四电流I22和第四电阻R22。
S408,分别获取第二测试结构在第三温度和第四温度下的电流差。
分别根据第三电流I21、所述第四电流I22与基准电流I02的差值,获取所述第二测试结构在所述第三温度下的第三电流差ΔI21、在所述第四温度下的第四电流差ΔI22,即ΔI21=I21-I02,ΔI22=I22-I02。其中,所述第三温度、所述第四温度均大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度。
S410,分别获取第二测试结构在第三温度和第四温度下的温度差。
分别根据所述电压V和所述第三电流差ΔI21、所述第四电流差ΔI22的比值的负数与电流分辨率的乘积,获取所述第三电阻R21对应的第三实际温度T21与T0的差值ΔT21(即第二测试结构在第三温度下的温度差)、所述第四电阻R22对应的第四实际温度T22与T0的差值ΔT22(即第二测试结构在第四温度下的温度差);即ΔT21=-(V/ΔI21)*电流分辨率,ΔT22=-(V/ΔI22)*电流分辨率。其中,电流分辨率是指测试设备测量所述第二测试结构的电流的精度。
S412,获取第二测试结构的电阻与温度的第二函数关系。
对所述基准电阻R02、第三电阻R21、第四电阻R22以及所述基准温度T0、所述第三实际温度T21、所述第四实际温度T22进行线性拟合,获得所述第二测试结构的电阻R’和实际温度T之间的第二函数关系。
在一个实施例中,第二测试结构的电阻R’和实际温度T之间的第二函数关系是通过最小二乘法进行线性拟合获得的。
S304,获取所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻的电阻差与实际温度的第三函数关系。
获取根据所述第一函数关系和所述第二函数关系,获取所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻的电阻差与实际温度T的第三函数关系。
如图7所示,在一个实施例中,步骤S304包括:
S502,获取腔室的温度达到第五温度时,第一测试结构和第二测试结构的第一电阻差ΔR11和第一电阻差对应的第五实际温度T1。
使所述腔室的温度达到第五温度,分别将电压V加在所述第一测试结构和所述第一测试结构的相对两端,得到第一测试结构对应的第五电阻R31和第二测试结构对应的第六电阻R41,根据电阻R31和R41的差值获取第一电阻差ΔR11,即ΔR11=R31-R41。在根据第五电阻R31和第一函数关系、第六电阻R41和第二函数关系分别获取电阻R31和R41对应的实际温度,对电阻R31和R41对应的实际温度求平均值作为第一电阻差对应的第五实际温度T1。
S504,获取腔室的温度达到第六温度时,第一测试结构和第二测试结构的第二电阻差ΔR12和第二电阻差对应的第六实际温度T2。
使所述腔室的温度达到第六温度,分别将电压V加在所述第一测试结构和所述第一测试结构的相对两端,得到第一测试结构对应的第七电阻R32和第二测试结构对应的第八电阻R42,根据电阻R32和R42的差值获取第二电阻差ΔR12,即ΔR12=R32-R42。在根据第七电阻R32和第一函数关系、第八电阻R42和第二函数关系分别获取电阻R32和R42对应的实际温度,对电阻R32和R42对应的实际温度求平均值作为第二电阻差对应的第六实际温度T2。
S506,获取腔室的温度达到第七温度时,第一测试结构和第二测试结构的第三电阻差ΔR13和第三电阻差对应的第七实际温度T3。
使所述腔室的温度达到第七温度,分别将电压V加在所述第一测试结构和所述第一测试结构的相对两端,得到第一测试结构对应的第九电阻R33和第二测试结构对应的第十电阻R43,根据电阻R33和R43的差值获取第三电阻差ΔR13,即ΔR13=R33-R43。在根据第九电阻R33和第一函数关系、第十电阻R43和第二函数关系分别获取电阻R33和R43对应的实际温度,对电阻R33和R43对应的实际温度求平均值作为第三电阻差对应的第七实际温度T3。
S508,获取第一测试结构和第二测试结构的电阻的电阻差与温度的第三函数关系。
对所述第一电阻差ΔR11、第二电阻差ΔR12、第三电阻差ΔR13以及所述第五实际温度T1、第六实际温度T2、第七实际温度T3进行线性拟合,获取第一测试结构和第二测试结构的电阻的电阻差ΔR与实际温度T的第三函数关系。
如图8所示,在另一个实施例中,步骤S304包括:
S602,获取基准温度下第一测试结构和第二测试结构的电阻差对应的基准电阻差ΔR20和基准电流I03。
在基准温度T0下,分别将电压V加在所述第一测试结构和所述第二测试结构的相对两端,得到第一测试结构和第二测试结构对应的基准电阻的电阻差作为基准电阻差ΔR20,根据电压V和基准电阻差ΔR20获取基准电阻差ΔR20对应的基准电流I03。
S604,获取腔室的温度达到第八温度时,第一测试结构和第二测试结构的电阻差对应的第四电阻差ΔR21和第五电流I04。
在第八温度下,分别将电压V加在所述第一测试结构和所述第二测试结构的相对两端,得到第一测试结构和第二测试结构对应的电阻的电阻差作为第四电阻差ΔR21,根据电压V和第四电阻差ΔR21获取第四电阻差ΔR21对应的第五电流I04。
S606,获取腔室的温度达到第九温度时,第一测试结构和第二测试结构的电阻差对应的第五电阻差ΔR22和第六电流I05。
在第九温度下,分别将电压V加在所述第一测试结构和所述第二测试结构的相对两端,得到第一测试结构和第二测试结构对应的电阻的电阻差作为第五电阻差ΔR22,根据电压V和第五电阻差ΔR22获取第五电阻差ΔR22对应的第六电流I05。
S608,分别获取第八温度和第九温度下的电流差。
分别根据第五电流I04、第六电流I05与基准电流I03的差值,获取所述第八温度下的第五电流差ΔI04、在所述第九温度下的第六电流差ΔI05,即ΔI04=I04-I03,ΔI05=I05-I03。其中,所述第八温度、所述第九温度均大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度。
S610,分别获取第八温度和第九温度下的温度差。
分别根据所述电压V和所述第五电流差ΔI04、所述第六电流差ΔI05的比值的负数与电流分辨率的乘积,获取所述第四电阻差ΔR21对应的第八实际温度T4与T0的差值ΔT04、所述第五电阻差ΔR22对应的第九实际温度T5与T0的差值ΔT05;即ΔT04=-(V/ΔI04)*电流分辨率,ΔT05=-(V/ΔI05)*电流分辨率。其中,电流分辨率是指测试设备测量所述第一测试结构和所述第二测试结构的电流的精度。
S612,获取第一测试结构和第二测试结构的电阻的电阻差与温度的第三函数关系。
对所述基准电阻差ΔR20、第四电阻差ΔR21、第五电阻差ΔR22以及所述基准温度T0、所述第八实际温度T4、所述第九实际温度T5进行线性拟合,获得所述第一测试结构和第二测试结构的电阻的电阻差ΔR和实际温度T之间的第三函数关系。
S306,获取设定温度下第一测试结构和所述第二测试结构的电阻的电阻差。
使所述腔室达到所述设定温度,分别获取所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻,计算所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻的电阻差。
S308,获取所述校温器件在所述设定温度下的实际温度T。
根据所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻差和所述第三函数关系,获取所述校温器件在所述设定温度下的实际温度T。
通过在相同的腔室温度下使用2个测试图形电阻的电阻差来获取校准器件的实际温度,避免了测量条件变化或测量设备引起的测量误差例如测量探针的电阻,使得获取的校准器件的实际温度的偏差更小。
在一个实施例中,所述方法还包括:将所述第三函数关系平移基准温度T0得到第一测试结构和第二测试结构的电阻的电阻差与实际温度T之间的第四函数关系。即是将所述第三函数关系的实际温度T减小温度T0,获得第一测试结构和第二测试结构的电阻的电阻差ΔR与实际温度T之间的第四函数关系。
如图9所示,为一实施例中第一测试结构和第二测试结构的电阻的电阻差与实际温度T之间的第四函数关系,其中,Y轴为第一测试结构和第二测试结构的电阻的电阻差ΔR,X轴为实际温度T与温度T0的差T-T0,第四函数关系为y=2.0352x+1003.2,第四函数关系的可信度为R2=0.9996。
在一个实施例中,以基准温度T0对应的第一测试结构和第二测试结构的电阻的电阻差为基准量对所述第二线性进行归一化处理后得到第一测试结构和第二测试结构的电阻的电阻差ΔR与实际温度T之间的第五函数关系。
如图10所示,为一实施例中第一测试结构和第二测试结构的电阻的电阻差与实际温度T之间的第五函数关系,第一测试结构和第二测试结构的电阻的电阻差对温度的特性为2.04e-3ratio/℃其中,Y轴为第一测试结构和第二测试结构的电阻的电阻差与基准温度T0对应的第一测试结构和第二测试结构的电阻的电阻差ΔR'的比,X轴为测量温度T与温度T0的差T-T0,第五函数关系为y=2.04E-03x+1.00E+00,第五函数关系的可信度为R2=1.00E+00。若测得25摄氏度和125摄氏度的等效电阻即电阻差分别为1000欧姆和1250欧姆,y=1250/1000=1.25,x=(y-1)/2.04E-03=122.546,T=122.546+25=147.546可知125摄氏度时,实际温度T为147.546摄氏度。
如图4所示,在腔室的温度为25摄氏度时,测试结构1的电阻Rm(25℃)=R01+CR1,测试结构2的电阻Rn(25℃)=R02+CR2,电阻差Rm-Rn=R01-R02,在腔室的温度为不等于25摄氏度的任意温度t时,Rm(t)-Rn(t)=(R01-R02)*A,其中,A为测试结构1和测试结构2的电阻差与25摄氏度的测试结构1和测试结构2的电阻差的温度系数。
在一个实施例中,所述第一测试结构和/或第二测试结构为掺杂的多晶硅电阻图形。
在一个实施例中,通过源测量单元(SMU)在第一测试结构的两端加电压并测量对应的电流。可以根据测量精度的需要使用不同的源测量单元,表一为基础型源测量单元模组的主要规格。
模组 | HPSMU | MPSMU | HRSMU | ASU |
最大驱动电压 | ±200V | ±100V | ±100V | ±100V |
最大驱动电流 | ±1A | ±100mA | ±100mA | ±100mA |
电压测量分辨率 | 2μV | 0.5μV | 0.5μV | 0.5μV |
电流测量分辨率 | 10fA | 10fA | 1fA | 0.1fA |
表一
以选取电流分辨率为10fA(即1E-14安培)的源测量单元,电压为1V时电阻差为1000欧姆为例,第一测试结构和第二测试结构的电阻的电阻差与实际温度T之间的第四函数关系如图9所示,根据第四函数关系可知,温度上升1摄氏度,电阻增加2欧姆,电流下降2.2-E-6A;电流变化为10fA时,温度变化为4.5E-9摄氏度,即本申请的温度里测量方法使用电流分辨率为10fA的源测量单元进行量测温度时,得到的实际温度的精度为4.5E-9。
上述温度量测的方法,包括将校温器件放置在腔室内的承载台上,所述校温器件具有第一测试结构,获取所述第一测试结构的电阻与温度的第一函数关系;使所述腔室的温度达到设定温度;将电压V加在所述第一测试结构的相对两端,获得所述第一测试结构的电流I和电阻R;根据所述电阻R和所述第一函数关系获取所述校温器件在所述设定温度对应的实际温度T;其中,所述设定温度大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度。本申请的技术方案在承载台上放置具有第一测试结构的校温器件,第一测试结构的电阻与温度具有第一函数关系,通过在腔室的温度达到设定温度后将电压V加在第一测试结构的相对两端,获得第一测试结构的电流I和电阻R,根据电阻R和所述第一函数关系获取校温器件在所述设定温度对应的实际温度T,利用电流的高精度分辨率获取电阻进而得到校温器件的实际温度,提高了测量校温器件实际温度的精度。
如图11所示,在一个实施例中,提供一种温度校准的方法,所述方法用于校准半导体设备工艺腔室的温度,所述半导体设备工艺腔室具有控温装置,所述温度校准的方法包括使用W个校温器件进行温度量测的步骤,所述温度量测采用如上述任一项所述的温度量测的方法,所述温度校准的方法还包括:
S702,根据腔室的温度达到第一设定温度时,X个校温器件对应的实际温度T,获得第一温度分布。
S704,根据腔室的温度达到第二设定温度时,Y个校温器件对应的实际温度T,获得第二温度分布。
S706,根据第一温度分布和第二温度分布对所述控温装置进行调整。
根据所述第一温度分布和第二温度分布对所述控温装置进行调整,以在腔室的温度达到所述第一设定温度时所述X个校温器件对应的实际温度T均趋于所述第一设定温度、在腔室的温度达到所述第二设定温度时所述Y个校温器件对应的实际温度T均趋于所述第二设定温度;其中,所述X、Y均小于等于W,所述W个校温器件位于承载台上。
在一个实施例中,所述W个校温器件包括所述X个校温器件和所述Y个校温器件。
在一个实施例中,所述W个校温器件是校温晶圆上的校温器件。
在一个实施例中,所述校温器件位于所述校温晶圆的划片道上,可以在切割后的校温晶圆碎片上测量获取校温器件对应的实际温度T。
在一个实施例中,所述X个校温器件或/和所述Y个校温器件在所述承载台上均匀分布。
在一个实施例中,所述X个校温器件或/和所述Y个校温器件在所述校温晶圆上均匀分布。
在一个实施例中,所述X个校温器件或/和所述Y个校温器件位于所述校温晶圆的中心区域。
上述温度校准的方法,用于校准半导体设备工艺腔室承载台的温度,所述半导体设备工艺腔室具有控温装置,包括使用W个校温器件进行温度量测的步骤,所述温度量测采用上述任一项所述的温度量测的方法,所述温度校准的方法还包括:根据腔室的温度达到第一设定温度时,X个校温器件对应的实际温度T,获得第一温度分布;根据腔室的温度达到第二设定温度时,Y个校温器件对应的实际温度T,获得第二温度分布;根据所述第一温度分布和第二温度分布对所述控温装置进行调整,以在腔室的温度达到所述第一设定温度时所述X个校温器件对应的实际温度T均趋于所述第一设定温度、在腔室的温度达到所述第二设定温度时所述Y个校温器件对应的实际温度T均趋于所述第二设定温度;其中,所述X、Y均小于等于W。本申请的技术方案使用W个校温器件进行温度量测,通过在腔室的温度达到设定温度后将电压V加在第一测试结构的相对两端,获得第一测试结构的电流I和电阻R,根据电阻R和所述第一函数关系获取校温器件在所述设定温度对应的实际温度T,利用电流的高精度分辨率获取电阻进而得到校温器件的实际温度,提高了测量校温器件实际温度的精度。根据腔室的温度达到第一设定温度时,X个校温器件对应的实际温度T,获得第一温度分布;根据腔室的温度达到第二设定温度时,Y个校温器件对应的实际温度T,获得第二温度分布;根据所述第一温度分布和第二温度分布对所述控温装置进行调整,以在腔室的温度达到所述第一设定温度时所述X个校温器件对应的实际温度T均趋于所述第一设定温度、在腔室的温度达到所述第二设定温度时所述Y个校温器件对应的实际温度T均趋于所述第二设定温度;其中,所述X、Y均小于等于W。减小了承载台上测量位置的校温器件的实际温度与设定温度之间的偏差,提高了腔室温度校准的精度。
在一个实施例中,提供一种温度量测系统,包括:
设置模块,所述设置模块用于设置腔室的设定温度、设定温度对应的第一测试结构的位置、加在第一测试结构的相对两端的电压V,所述第一测试结构是指位于腔室承载台上放置的校温器件上的电阻与温度之间具有第一函数关系的结构,其中,所述设定温度大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度。
温度控制模块,所述温度控制模块用于控制所述腔室的温度达到所述设定温度。
测量模块,所述测量模块用于将所述电压V加在所述第一测试结构的相对两端,获得所述设定温度下所述第一测试结构的电流I和电阻R。
在一个实施例中,测量模块包括源测量单元,可以根据测量精度的需要使用不同规格的源测量单元。
计算模块,所述计算模块用于获取所述第一函数关系、所述电压V和所述电阻R,并计算得到所述校温器件在所述设定温度对应的实际温度T。
在一个实施例中,所述校温器件还包括第二测试结构,所述设置模块还用于设置设定温度对应的第二测试结构的位置、加在第二测试结构的相对两端的电压V,所述第二测试结构的电阻与温度之间具有第二函数关系。
所述测量模块还用于获得所述设定温度下所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻;所述计算模块还用于获取所述第一函数关系、所述第二函数关系,并根据所述第一函数关系、所述第二函数关系获取所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻的电阻差与实际温度的第三函数关系;所述计算模块还用于获取所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻后,计算得到所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻差,并根据所述电阻差和所述第三函数关系获取所述校温器件在所述设定温度下的实际温度T。
在一个实施例中,所述设置模块还用于设置腔室的基准温度T0、第一温度、第二温度;所述测量模块还用于将所述电压V加在所述第一测试结构的相对两端,并分别获得基准温度T0、第一温度、第二温度对应的基准电流I01、第一电流I11、第二电流I12和基准电阻R01、第一电阻R11、第二电阻R12;所述计算模块还用于获得所述电压V、所述基准温度T0、所述基准电流I01、所述第一电流I11、所述第二电流I12、基准电阻R01、第一电阻R11、第二电阻R12,并分别根据所述第一电流I11、所述第二电流I12、与基准电流I01的差值,获取所述第一测试结构在所述第一温度下的第一电流差ΔI11、在所述第二温度下的第二电流差ΔI12;所述计算模块还用于分别根据所述电压V和第一电流差ΔI11、所述第二电流差ΔI12的比值的负数与电流分辨率的乘积,获取所述第一电阻R11对应的第一实际温度T11与T0的差值ΔT11、所述第二电阻R12对应的第二实际温度T12与T0的差值ΔT12;所述计算模块还用于对所述基准电阻R01、第一电阻R11、第二电阻R12以及所述基准温度T0、所述第一实际温度T11、所述第二实际温度T12进行线性拟合,获得所述第一测试结构的电阻R和实际温度T之间的第一函数关系;其中,所述电流分辨率是指所述测量模块测量所述第一测试结构的电流的精度,所述第一温度、所述第二温度均大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度。
在一个实施例中,所述设置模块还用于设置腔室的基准温度T0、第一温度、第二温度;所述测量模块还用于将所述电压V加在所述第二测试结构的相对两端,并分别获得基准温度T0、第三温度、第四温度对应的基准电流I02、第三电流I21、第四电流I22和基准电阻R02、第三电阻R21、第四电阻R22;所述计算模块还用于获得所述电压V、所述基准温度T0、所述基准电流I02、所述第三电流I21、所述第四电流I22、基准电阻R02、第三电阻R21、第四电阻R22,并分别根据所述第三电流I21、所述第四电流I22与基准电流I02的差值,获取所述第二测试结构在所述第三温度下的第三电流差ΔI21、在所述第四温度下的第四电流差ΔI22;所述计算模块还用于分别根据所述电压V和第三电流差ΔI21、所述第四电流差ΔI22的比值的负数与电流分辨率的乘积,获取所述第三电阻R21对应的第三实际温度T21与T0的差值ΔT21、所述第四电阻R22对应的第四实际温度T22与T0的差值ΔT22;所述计算模块还用于对所述基准电阻R02、第三电阻R21、第四电阻R22以及所述基准温度T0、所述第三实际温度T21、所述第四实际温度T22进行线性拟合,获得所述第二测试结构的电阻R’和实际温度T之间的第二函数关系;其中,所述电流分辨率是指所述测量模块测量所述第二测试结构的电流的精度,所述第三温度、所述第四温度均大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度。
在一个实施例中,所述温度量测系统还包括传输模块,所述传输模块用于向腔室内的承载台上放置校温器件。
上述温度量测系统,设置模块,所述设置模块用于设置腔室的设定温度、设定温度对应的第一测试结构的位置、加在第一测试结构的相对两端的电压V,所述第一测试结构是指位于腔室承载台上放置的校温器件上的电阻与温度之间具有第一函数关系的结构;温度控制模块,所述温度控制模块用于控制所述腔室的温度达到所述设定温度;测量模块,所述测量模块用于将所述电压V加在所述第一测试结构的相对两端,获得所述设定温度下所述第一测试结构的电流I和电阻R;计算模块,所述计算模块用于获取所述第一函数关系、所述电压V和所述电阻R,并计算得到所述校温器件在所述设定温度对应的实际温度T;其中,所述设定温度大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度。本申请的技术方案通过设置模块,设置腔室的设定温度、设定温度对应的第一测试结构的位置、加在第一测试结构的相对两端的电压V,所述第一测试结构是指位于腔室承载台上放置的校温器件上的电阻与温度之间具有第一函数关系的结构;测量模块将电压V加在第一测试结构的相对两端,获得设定温度下第一测试结构的电流I和电阻R;通过计算模块第一函数关系、所述电压V和所述电阻R,并计算得到所述校温器件在所述设定温度对应的实际温度T,利用电流的高精度分辨率获取电阻进而得到校温器件的实际温度,提高了测量校温器件实际温度的精度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种温度量测的方法,其特征在于,所述方法包括:
将校温器件放置在腔室内的承载台上,所述校温器件具有第一测试结构,获取所述第一测试结构的电阻R与实际温度T的第一函数关系;
使所述腔室的温度达到设定温度;所述设定温度包括基准温度T0、第一温度及第二温度;
将电压V加在所述第一测试结构的相对两端,获得所述第一测试结构的电流I和电阻R;所述电流I和电阻R包括:在所述基准温度T0下的基准电流I01和基准电阻R01、在所述第一温度下的第一电流I11和第一电阻R11及在所述第二温度下的第二电流I12和第二电阻R12;
分别根据所述第一电流I11、所述第二电流I12与基准电流I01的差值,获取所述第一测试结构在所述第一温度下的第一电流差ΔI11、在所述第二温度下的第二电流差ΔI12;
分别根据所述电压V和所述第一电流差ΔI11、所述第二电流差ΔI12的比值的负数与第一电流分辨率的乘积,获取第一实际温度T11与所述基准温度T0的差值ΔT11、第二实际温度T12与所述基准温度T0的差值ΔT12;
对所述基准电阻R01、所述第一电阻R11、所述第二电阻R12以及所述基准温度T0、所述第一电阻R11对应的第一实际温度T11、所述第二电阻R12对应的第二实际温度T12进行线性拟合,获得所述第一测试结构的电阻R和实际温度T之间的第一函数关系;其中,所述第一电流分辨率是指测试设备测量所述第一测试结构的电流的精度,所述第一温度、所述第二温度均大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度;
根据所述电阻R和所述第一函数关系获取所述校温器件在所述设定温度下的实际温度T;
其中,所述设定温度大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述校温器件还包括第二测试结构,所述方法还包括:
获取所述第二测试结构的电阻R’和实际温度T的第二函数关系;
根据所述第一函数关系和所述第二函数关系,获取所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻的电阻差与实际温度T的第三函数关系;
使所述腔室达到所述设定温度,分别获取所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻,计算所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻的电阻差;
根据所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻差和所述第三函数关系,获取所述校温器件在所述设定温度下的实际温度T;
所述获取所述第二测试结构的电阻R’和实际温度T的第二函数关系包括:
将电压V加在所述第二测试结构的相对两端,得到在所述基准温度T0下的基准电流I02和基准电阻R02、在第三温度下的第三电流I21和第三电阻R21,及在第四温度下的第四电流I22和第四电阻R22;
分别根据所述第三电流I21、所述第四电流I22与所述基准电流I02的差值,获取所述第二测试结构在所述第三温度下的第三电流差ΔI21、在所述第四温度下的第四电流差ΔI22;
分别根据所述电压V和所述第三电流差ΔI21、所述第四电流差ΔI22的比值的负数与第二电流分辨率的乘积,获取第三实际温度T21与所述基准温度T0的差值ΔT21、第四实际温度T22与所述基准温度T0的差值ΔT22;
对所述基准电阻R02、所述第三电阻R21、所述第四电阻R22以及所述基准温度T0、所述第三电阻R21对应的第三实际温度T21、所述第四电阻R22对应的第四实际温度T22进行线性拟合,获得所述第二测试结构的电阻R’和实际温度T之间的第二函数关系,其中,所述第二电流分辨率是指测试设备测量所述第二测试结构的电流的精度,所述第三温度、所述第四温度均大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度。
3.一种温度校准的方法,所述方法用于校准半导体设备工艺腔室承载台的温度,所述半导体设备工艺腔室具有控温装置,其特征在于,包括使用W个校温器件进行温度量测的步骤,所述温度量测采用如权利要求1或2所述的温度量测的方法,所述温度校准的方法还包括:
根据腔室的温度达到第一设定温度时,X个校温器件对应的实际温度T,获得第一温度分布;
根据腔室的温度达到第二设定温度时,Y个校温器件对应的实际温度T,获得第二温度分布;
根据所述第一温度分布和第二温度分布对所述控温装置进行调整,以在腔室的温度达到所述第一设定温度时所述X个校温器件对应的实际温度T均趋于所述第一设定温度、在腔室的温度达到所述第二设定温度时所述Y个校温器件对应的实际温度T均趋于所述第二设定温度;
其中,X、Y均小于等于W。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述X个校温器件或/和所述Y个校温器件在所述承载台上均匀分布。
5.一种温度量测系统,其特征在于,所述温度量测系统包括:
设置模块,所述设置模块用于设置腔室的设定温度、设定温度对应的第一测试结构的位置、加在第一测试结构的相对两端的电压V,所述第一测试结构是指位于腔室承载台上放置的校温器件上的电阻R与实际温度T之间具有第一函数关系的结构;
温度控制模块,所述温度控制模块用于控制所述腔室的温度达到所述设定温度;所述设定温度包括基准温度T0、第一温度及第二温度;
测量模块,所述测量模块用于将所述电压V加在所述第一测试结构的相对两端,获得所述设定温度下所述第一测试结构的电流I和电阻R;所述电流I和电阻R包括:在所述基准温度T0下的基准电流I01和基准电阻R01、在所述第一温度下的第一电流I11和第一电阻R11及在所述第二温度下的第二电流I12和第二电阻R12;分别根据所述第一电流I11、所述第二电流I12与基准电流I01的差值,获取所述第一测试结构在所述第一温度下的第一电流差ΔI11、在所述第二温度下的第二电流差ΔI12;分别根据所述电压V和所述第一电流差ΔI11、所述第二电流差ΔI12的比值的负数与第一电流分辨率的乘积,获取第一实际温度T11与所述基准温度T0的差值ΔT11、第二实际温度T12与所述基准温度T0的差值ΔT12;
计算模块,所述计算模块用于获取所述第一函数关系、所述电压V和所述电阻R,并计算得到所述校温器件在所述设定温度下的实际温度T;以及还用于对所述基准电阻R01、第一电阻R11、第二电阻R12以及所述基准温度T0、所述第一电阻R11对应的第一实际温度T11、所述第二电阻R12对应的第二实际温度T12进行线性拟合,获得所述第一测试结构的电阻R和实际温度T之间的第一函数关系;其中,所述第一电流分辨率是指测试设备测量所述第一测试结构的电流的精度,所述第一温度、所述第二温度均大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度;其中,所述设定温度大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度。
6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述校温器件还包括第二测试结构,所述设置模块还用于设置腔室的所述基准温度T0、第三温度、第四温度,以及还用于设置设定温度对应的第二测试结构的位置、加在第二测试结构的相对两端的电压V,所述第二测试结构的电阻R’与实际温度T之间具有第二函数关系;
所述测量模块还用于将所述电压V加在所述第二测试结构的相对两端,并分别获得在所述基准温度T0下的基准电流I02和基准电阻R02、在第三温度下的第三电流I21和第三电阻R21,及在第四温度下的第四电流I22和第四电阻R22;分别根据所述第三电流I21、所述第四电流I22与所述基准电流I02的差值,获取所述第二测试结构在所述第三温度下的第三电流差ΔI21、在所述第四温度下的第四电流差ΔI22;分别根据所述电压V和所述第三电流差ΔI21、所述第四电流差ΔI22的比值的负数与第二电流分辨率的乘积,获取第三实际温度T21与所述基准温度T0的差值ΔT21、第四实际温度T22与所述基准温度T0的差值ΔT22;
所述计算模块还用于获取所述第一函数关系、所述第二函数关系,并根据所述第一函数关系、所述第二函数关系获取所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻的电阻差与实际温度T的第三函数关系;所述计算模块还用于获取所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻后,计算得到所述第一测试结构和所述第二测试结构的电阻差,并根据所述电阻差和所述第三函数关系获取所述校温器件在所述设定温度下的实际温度T;
所述计算模块还用于对所述基准电阻R02、所述第三电阻R21、所述第四电阻R22以及所述基准温度T0、所述第三电阻R21对应的第三实际温度T21、所述第四电阻R22对应的第四实际温度T22进行线性拟合,获得所述第二测试结构的电阻R’和实际温度T之间的第二函数关系,其中,所述第二电流分辨率是指测试设备测量所述第二测试结构的电流的精度,所述第三温度、所述第四温度均大于等于所述校温器件所能承受的最小临界温度且小于等于所述校温器件所能承受的最大临界温度。
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