[发明专利]一种监测原子层沉积薄膜生长厚度的方法

说明书

本发明公开了一种监测原子层沉积薄膜生长厚度的方法，涉及半导体技术领域，通过将称重模块放置在衬底的下方，测量所述衬底的原始质量和所述衬底的原始表面积；将第一前驱体通入所述真空腔室反应结束，测量所述衬底的第一质量，用第一惰性气体吹扫所述真空腔室测量所述衬底的第二质量；将第二前驱体通入所述真空腔室反应结束，测量所述衬底的第三质量，用所述第一惰性气体吹扫所述真空腔室获得原子层沉积薄膜，测量所述衬底的第四质量；根据所述原子层沉积薄膜的密度计算所述原子层沉积薄膜的第一厚度，达到了采用在线测量衬底质量变化，更精确的测出衬底各处的薄膜厚度，保证器件整体具有良好包覆性的技术效果。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种监测原子层沉积薄膜生长厚度的方法。

背景技术

原子层沉积(atomic layer deposition，ALD),是一种特殊的化学气相沉积技术，可以实现单原子层沉积的薄膜制备装置，具有优异的保型性、大面积均匀性和精确的膜厚控制性等特点。自从2001年国际半导体行业协会将ALD列入与微电子工艺兼容的候选技术以来，其赢得了来自界和学术界的广泛关注。2007年Inter公司在半导体工业45nm技术节点上，将ALD沉积技术引入产线，使得微处理器功耗降低，运行速度提高。近年来ALD技术在微电子、光电子、光学、纳米技术、微机械系统、能源、催化等领域得到广泛应用。

ALD应用最关键的要求是对3D器件具有从顶部到底部的完整均一覆盖，如果器件底部的沉积较薄或不完整，会导致漏电和高故障率。目前，传统光学厚度测量对测试目标可以很好地检测器件顶部的厚度变化，但它无法捕捉底部的工艺偏差。

由于现有技术中采用单一传统光学厚度测量器件的整体覆盖薄膜厚度时，传统光学厚度测量无法捕捉底部的工艺偏差，故不能保证器件底部的包覆性良好。

发明内容

本发明实施例提供了一种监测原子层沉积薄膜生长厚度的方法，用以解决现有技术中采用单一传统光学厚度测量器件的整体覆盖薄膜厚度时，传统光学厚度测量无法捕捉底部的工艺偏差，故不能保证器件底部的包覆性良好的技术问题，达到了采用在线测量衬底质量变化，更精确的测出衬底各处的薄膜厚度，保证器件整体具有良好包覆性的技术效果。

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种监测原子层沉积薄膜生长厚度的方法，所述方法包括：将称重模块放置在衬底的下方，将所述称重模块与所述衬底一同置于原子层沉积的真空腔室中，测量所述衬底的原始质量w₀和所述衬底的原始表面积S；将第一前驱体通入所述真空腔室待第一脉冲时间Δt₁结束，测量所述衬底的第一质量w₁，用第一惰性气体吹扫所述真空腔室待第一吹扫时间Δt₂结束，测量所述衬底的第二质量w₂；将第二前驱体通入所述真空腔室待第二脉冲时间Δt₃结束，测量所述衬底的第三质量w₃，用所述第一惰性气体吹扫所述真空腔室待第二吹扫时间Δt₄结束，测量所述衬底的第四质量w₄；待所述第一前驱体与所述第二前驱体在所述真空腔室中进行原子层沉积，获得原子层沉积薄膜，根据所述原子层沉积薄膜的密度ρ计算所述原子层沉积薄膜的第一厚度H₁。

优选地，所述原子层沉积薄膜的第一厚度其中，H₁为所述原子层沉积薄膜的第一厚度，w₄为原子层沉积结束时所述衬底与所述原子层沉积薄膜的质量，w₀为所述衬底的原始质量，ρ为所述原子层沉积薄膜的密度，S为所述衬底的原始表面积。

优选地，所述称重模块采用在线测量所述衬底与所述原子层沉积薄膜的质量，且根据所述原子层沉积薄膜的第一厚度H₁判断所述原子层沉积的终点。

优选地，所述衬底采用晶圆，且所述称重模块与所述晶圆的下表面接触。