原位膜生长传感器组件、设备及方法技术

本文所公开的实施方式总体涉及处理腔室中膜生长的原位监测。在一些实例中，用于处理腔室的传感器组件包括传感器管及传感器窗，此传感器管包括碳化硅且在具有在此传感器管中的光学路径，且此传感器窗包括结晶碳化硅且具有耦接到此传感器管的远端的近侧。此传感器窗覆盖此光学路径，且此传感器窗背对此近侧的远侧垂直于此光学路径的中心轴。侧垂直于此光学路径的中心轴。侧垂直于此光学路径的中心轴。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】原位膜生长传感器组件、设备及方法
[0001]背景


[0002]本公开内容的实施方式总体涉及处理腔室中膜生长的原位监测。更特定地，本文公开的实施方式涉及用于外延腔室的传感器组件及用于监测外延膜厚度生长的使用所述传感器组件的方法。

技术介绍

[0003]半导体基板被处理用于多种应用，包括集成装置及微型装置的制造。一种基板处理方法包括在处理腔室中的基板的上表面上沉积材料，诸如介电材料或导电金属。例如，外延是一种在基板表面上生长超纯薄层(通常为硅或锗的层)的沉积工艺。可通过使工艺气体平行于定位于支撑件上的基板表面流动及热分解工艺气体以将来自工艺气体的材料沉积到基板表面上而在横向流动腔室中沉积材料。
[0004]经处理的基板的膜厚度测量可相关于处理操作使用。在进行处理操作之后(例如，离线)，可在处理经处理基板的工艺腔室之外进行膜厚度测量。离线测量可涉及效率低下及处理量降低，因为不能使用不符合规格的基板，且可能需要多次处理迭代才能获得符合规格的测量。
[0005]此外，在工艺腔室内及处理操作期间难以进行膜厚度测量，因为工艺腔室中的处理设备可能会干扰测量设备，从而妨碍测量准确度。例如，红外灯辐射及从灯发射的热量会干扰测量设备。
[0006]因此，需要用于原位测量处理腔室中的膜厚度的改进的设备及方法。

技术实现思路

[0007]本公开内容的实施方式总体涉及处理腔室中膜生长的原位监测。更特定地，本文公开的实施方式涉及用于外延腔室的传感器组件及所述传感器组件的使用方法，及相关设备。/>[0008]在一个实施方式中，用于处理腔室的传感器组件包括传感器管及传感器窗，此传感器管包括碳化硅且具有在此传感器管中的光学路径，且此传感器窗包括结晶碳化硅且具有耦接到此传感器管的远端的近侧。此传感器窗覆盖此光学路径，且此传感器窗背对此近侧的远侧垂直于此光学路径的中心轴。
[0009]在一个实施方式中，处理腔室包括腔室主体，此腔室主体具有限定处理区域的上窗、下窗及侧壁。此处理腔室包括经由此侧壁形成的工艺气体入口、设置在此处理区域中且具有基板接收顶表面的基座，及围绕此基座的预热环。此处理腔室包括支撑此基座的可旋转轴、及传感器组件。此传感器组件包括传感器管及传感器窗，此传感器管包括碳化硅且具有在此传感器管中的光学路径，且此传感器窗包括结晶碳化硅且具有耦接到此传感器管的远端的近侧。此传感器窗覆盖此光学路径，且此传感器窗的远侧暴露于此处理区域。
[0010]在一个实施方式中，提供一种储存指令的计算机可读介质，当由系统的处理器执行所述指令时，引起此系统将膜同时沉积在基板上及设置在处理腔室内的结晶传感器窗上；用耦接到此结晶传感器窗的传感器管吸收红外辐射，以至少部分地经由此传感器管加热此结晶传感器窗；使用光谱计测量由此传感器窗反射或透射穿过此传感器窗的光的强度；及基于测量的光强度确定沉积在此结晶传感器窗上的此膜的厚度或生长速率中的至少一者。
附图说明
[0011]为了能够详细理解本公开内容的上述特征的方式，可通过参考实施方式来获得上文简要概括的本公开内容的更特别的描述，这些实施方式中的一些在附图中图示。然而，应当注意，附图仅图示示例性实施方式，且因此不应被视为限制本公开内容的范围，且可允许其他等效的实施方式。
[0012]图1A为根据一个实施方式的处理腔室的示意性横截面侧视图。
[0013]图1B为根据一个实施方式的图1A的一部分的放大示意性横截面图，图1B图示示例传感器组件。
[0014]图1C为根据一个实施方式的图1A的处理腔室的示意性横截面侧视图，图1C图示传感器组件的布置。
[0015]图2A为根据一个实施方式的处理腔室的示意性横截面侧视图，图2A图示示例传感器组件。
[0016]图2B为根据一个实施方式的图2A的一部分的放大示意性横截面图，图2B图示示例传感器组件。
[0017]图3为根据一个实施方式的处理腔室的示意性横截面侧视图，图3图示示例传感器组件。
[0018]图4为图示根据一个实施方式的处理基板的方法的示意图。
[0019]为了便于理解，在可能的情况下已经使用相同的参考数字来指示图所共有的相同元件。预期一个实施方式的元件及特征可有益地结合在其他实施方式中而无需进一步叙述。
具体实施方式
[0020]本公开内容的实施方式总体涉及处理腔室中膜生长的原位监测。作为实例，本文公开的实施方式提供用于在处理腔室(例如，外延腔室)中原位监测膜生长及测量膜厚度的设备及方法。
[0021]本文公开的实施方式提供定位在处理腔室中的传感器窗，以接收在传感器窗上的外延膜生长，此外延膜生长模拟在定位于处理腔室中的基板上同时发生的外延膜生长。
[0022]本文公开的实施方式提供一种传感器窗，此传感器窗经构造及布置为具有与在处理腔室中正在处理的基板相似的温度，以模拟基板的膜沉积特性。
[0023]本文公开的实施方式提供一种传感器窗，此传感器窗具有组成，此组成使得能够在反射模式、透射模式，或反射模式及透射模式两者中进行背侧光谱波长测量。
[0024]本文所公开的实施方式提供一种传感器组件，此传感器组件使得能够进行光谱反
射率测量，而与强光学背景辐射、及外延腔室所得的低信噪比特性无关。噪声可涉及例如由外延腔室中的红外灯辐射产生的噪声)。本文所述的传感器组件实施方式提供一种传感器管，此传感器管中具有反射计光学路径，此反射计光学路径被密封以防止杂散红外辐射。本文所述的传感器组件实施方式提供一种传感器管，此传感器管吸收红外灯辐射且随后将热能自传感器管传导到耦接到传感器管的传感器窗，以便提高传感器窗的温度，从而有利地将传感器窗的温度朝向正在处理的基板的温度升高。本文所述的传感器组件实施方式提供与工艺气流隔离的光学路径。
[0025]本文公开的实施方式提供一种调制光源，此调制光源可区分由红外灯辐射产生的透射模式波长测量。本文公开的实施方式提供一种具有内置带边缘透射特性的传感器窗，此特性可用于传感器窗温度检测。本文公开的实施方式提供一种传感器窗，此传感器窗使得能够进行原位调节(预加载)以提高传感器窗的灵敏度。
[0026]图1A为根据一个实施方式的处理腔室100的示意性横截面侧视图。处理腔室100可用于处理一或更多个基板101，包括在基板101的上表面上沉积材料。例如，处理腔室100可用于在基板101上进行外延沉积工艺，以在基板101的上表面上外延生长材料。在一个实例中，处理腔室100可经配置为处理300mm的基板。
[0027]处理腔室100通常包括腔室主体102、支持系统104及控制器106。支持系统104可包括用于监测及/或执行使用处理腔室100执行的一或更多个工艺(诸如膜沉积)的部件。控制器106(诸如可编程计算机)耦接到支持系统104且经适配以控制处理腔室100及支持系统104。控制器106包括能与存储器111(例如，非易失性存储器)及支持电路113一起操作的可编程中央处理单元(centr本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于处理腔室的传感器组件，所述传感器组件包含：传感器管，所述传感器管包含碳化硅且具有在所述传感器管中的光学路径；及传感器窗，所述传感器窗包含结晶碳化硅且具有近侧，所述近侧耦接到所述传感器管的远端，其中所述传感器窗覆盖所述光学路径，且其中所述传感器窗的背对所述近侧的远侧垂直于所述光学路径的中心轴。2.如权利要求1所述的传感器组件，其中所述传感器管包含烧结的碳化硅。3.如权利要求1所述的传感器组件，其中所述传感器窗的所述结晶碳化硅包含6H、4H或3C结晶结构中的至少一者。4.如权利要求1所述的传感器组件，进一步包含围绕所述传感器管的近端设置的套管。5.如权利要求4所述的传感器组件，其中所述套管包含碳化硅、黑石英或不透明石英中的至少一者。6.如权利要求4所述的传感器组件，其中所述套管包含形成在所述通气孔的壁中的通气孔。7.如权利要求4所述的传感器组件，其中所述传感器管及所述套管能够在与所述光学路径的所述中心轴平行的方向上相对于彼此移动。8.如权利要求7所述的传感器组件，进一步包含设置在所述传感器管及套管的重叠部分之间的径向间隙。9.如权利要求1所述的传感器组件，其中接头将所述传感器窗耦接到所述传感器管，且所述接头具有填充材料。10.如权利要求9所述的传感器组件，其中所述填充材料包含碳化硅。11.一种处理腔室，所述处理腔室包含：腔室主体，所述腔室主体包含：上窗、下窗及侧壁，所述上窗、下窗及侧壁限定处理区域；工艺气体入口，所述工艺气体入口经由所述侧壁形成；基座，所述基座设置在所述处理区域中且具有基板接收顶表面；可旋转轴，所述可旋转轴支撑所述基座；及传感器组件，所述传感器组件包含：传感器管，所述传感器管包含碳化硅且在具有在所述传感器管中的光学路径；及传感器窗，所述传感器窗包含结晶碳化硅且具有近侧，所述近侧耦接到所述传感器管的远端，其中所述传感器窗覆盖所述光学路径，且其中所述传感器窗的远侧暴露于所述处理区域。12.如权利要求11所述的处理腔室，进一步包含围绕所述传感器管的近端设置的套管，其中所述套管的近端耦接到所述下窗的内部。13.如权利要求11所述的处理腔室，其中所述传感器管经由围绕所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛者澎，盛涛，栾欣宁，朱恩乐，阿拉，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：