專(zhuān)利名稱(chēng)：制造包括絕緣薄板上的納米結(jié)構(gòu)的霧噪聲標(biāo)準(zhǔn)件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子領(lǐng)域，尤其涉及用于制造霧噪聲標(biāo)準(zhǔn)件(haze noise standard)的方法，其中每個(gè)霧噪聲標(biāo)準(zhǔn)件具有坐落在絕緣薄層上的多個(gè)納米結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及使用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)被構(gòu)造成測(cè)量和/或使用霧噪聲信息的裝置進(jìn)行校準(zhǔn)的校準(zhǔn)方法。
背景技術(shù)：
在微電子器件例如芯片、集成電路或MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))的制造方法的過(guò)程中，為了確保器件的質(zhì)量，通常執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)用于檢查微粒污染物的步驟和/或瑕疵檢測(cè)步驟。這些檢查和/或檢測(cè)步驟是準(zhǔn)系統(tǒng)性的，并可使用被構(gòu)造成光學(xué)定位和/或統(tǒng)計(jì)薄層上的瑕疵的裝置例如使用圖像或光電倍增管信號(hào)來(lái)完成。為了檢查薄層的質(zhì)量，這種裝置也可以完成測(cè)量該薄層的表面的特征參數(shù)，例如其二次粗糙度或其相關(guān)長(zhǎng)度。
在執(zhí)行薄層的分析時(shí)，前述裝置可以使用的方法包括使用一個(gè)或多個(gè)光源照亮薄層；完成對(duì)由該薄層散射(diffuse)和折射(diffract)的光的測(cè)量，并利用從稱(chēng)之為“散射背景噪聲”或“霧噪聲”或“霧”的折射或散射的光信號(hào)的低頻分量中得到的信息。
圖1示出通過(guò)微粒污染測(cè)量裝置完成測(cè)量所得到的信號(hào)10，例如其是使用KLA Tencor公司的SP1DLS儀器的DWO通道(斜向入射開(kāi)放式寬暗場(chǎng)(Dark Wide Field Channel Open ObliqueIncidence))得到的。該信號(hào)10由三個(gè)分量組成比檢測(cè)限界16更大的強(qiáng)度尖峰18。這些尖峰是由于薄層中的瑕疵的入射激光的折射，這些瑕疵例如是顆粒、晶體瑕疵、劃痕等，測(cè)量噪聲(振幅中的準(zhǔn)隨機(jī)變化，如附圖標(biāo)記12所示)，低頻分量14，其被稱(chēng)之為霧噪聲或霧。
使用霧噪聲信息的裝置可以利用板或“晶片”的形式的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件來(lái)校準(zhǔn)，其中預(yù)定尺寸的圖案形成在該板或“晶片”上，且被構(gòu)造成模擬或再現(xiàn)薄層中的瑕疵。
專(zhuān)利公開(kāi)文獻(xiàn)US 5198869公開(kāi)了一種霧噪聲標(biāo)準(zhǔn)件裝置，其被構(gòu)造成專(zhuān)用于校準(zhǔn)薄層檢測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)掃描器。該標(biāo)準(zhǔn)件包括以準(zhǔn)隨機(jī)方式分布凹坑的形式在其上形成網(wǎng)絡(luò)圖案的板。
專(zhuān)利公開(kāi)文獻(xiàn)US 5599464依次公開(kāi)了使用光刻法、蝕刻或化學(xué)侵蝕形成的各種不同類(lèi)型的霧噪聲標(biāo)準(zhǔn)件。這些標(biāo)準(zhǔn)件是硅板的形式，其中硅板上具有諸如10埃的數(shù)量級(jí)的極小尺寸的圖案，特別為凸出部或凹槽的形式，從而模擬在拋光后硅板的粗糙度。
上述標(biāo)準(zhǔn)件一般僅允許得到窄霧噪聲級(jí)別范圍，例如對(duì)于SP1DLS裝置的DWO通道而言，小于0.1ppm。在研究允許覆蓋微粒污染測(cè)量裝置和瑕疵檢測(cè)裝置的整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍的新霧噪聲標(biāo)準(zhǔn)件以及研究這種標(biāo)準(zhǔn)件的制造方法時(shí)，問(wèn)題出現(xiàn)了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于制造至少一個(gè)霧噪聲標(biāo)準(zhǔn)件的方法，其中所述霧噪聲標(biāo)準(zhǔn)件包含至少一個(gè)薄絕緣層以及在絕緣薄層上形成的多個(gè)半球形納米結(jié)構(gòu)，所述方法包括以下步驟a)利用作為第一半導(dǎo)體材料的前體的第一氣體通過(guò)化學(xué)沉積的方式，在至少一個(gè)絕緣層上形成第一半導(dǎo)體材料的‘晶種’，b)利用作為第二半導(dǎo)體材料的前體的第二氣體通過(guò)化學(xué)沉積的方式，自第一半導(dǎo)體材料的穩(wěn)定晶種開(kāi)始，在絕緣層上形成基于第二半導(dǎo)體材料的納米結(jié)構(gòu)。
這種方法允許獲得這樣的標(biāo)準(zhǔn)件，其具有規(guī)則分布在絕緣層上的納米結(jié)構(gòu)。這種方法還允許獲得這樣的標(biāo)準(zhǔn)件，其包括在絕緣層上相同或具有同一尺寸的納米結(jié)構(gòu)。這種方法還允許獲得大范圍不同的標(biāo)準(zhǔn)件，其中這些標(biāo)準(zhǔn)件是依據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)件所分別包括的納米結(jié)構(gòu)的尺寸，并且提供了經(jīng)由這種大范同的標(biāo)準(zhǔn)件實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展的可到達(dá)的或可測(cè)量的霧噪聲范圍。
根據(jù)一種可能性，在暴露于第一前體氣體的一段時(shí)間內(nèi)完成步驟a)，其中所述這段時(shí)間被選擇為提供絕緣層上所期望的晶種的預(yù)定密度。
納米結(jié)構(gòu)的密度例如可以是在1010個(gè)納米結(jié)構(gòu)/cm2與5×1011個(gè)納米結(jié)構(gòu)/cm2之間。
根據(jù)一種制造方法，在暴露于第二前體氣體的一段時(shí)間內(nèi)完成步驟b)，其中所述這段時(shí)間被選擇為提供納米結(jié)構(gòu)的預(yù)定期望尺寸或尺寸范圍。
納米結(jié)構(gòu)的尺寸可以在2與50納米之間。
在一個(gè)改型中，第二前體可以不同于第一前體。
在一個(gè)特定應(yīng)用中，第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料可以是相同的。
在步驟b)中，第一標(biāo)準(zhǔn)件和第二標(biāo)準(zhǔn)件已經(jīng)分別暴露于第二氣體中第一時(shí)段和第二時(shí)段，其中第一時(shí)段被選擇成提供第一標(biāo)準(zhǔn)件將要測(cè)量的霧噪聲的至少一個(gè)第一預(yù)定值或者霧噪聲的至少一個(gè)第一預(yù)定范圍，第二時(shí)段被選擇成提供第二標(biāo)準(zhǔn)件將要測(cè)量的霧噪聲的至少一個(gè)第二預(yù)定值或者霧噪聲的至少一個(gè)第二預(yù)定范圍。
本發(fā)明還涉及用于制造多個(gè)霧噪聲標(biāo)準(zhǔn)件的方法，其包括制造至少一個(gè)第一標(biāo)準(zhǔn)件和至少一個(gè)第二標(biāo)準(zhǔn)件，其中第一標(biāo)準(zhǔn)件和第二標(biāo)準(zhǔn)件具有相同密度的納米結(jié)構(gòu)，第一標(biāo)準(zhǔn)件包括第一尺寸的納米結(jié)構(gòu)或者位于第一尺寸范圍內(nèi)的納米結(jié)構(gòu)，而第二標(biāo)準(zhǔn)件包括與第一尺寸不同的第二尺寸的納米結(jié)構(gòu)或者位于與第一尺寸范圍不同的第二尺寸范圍內(nèi)的納米結(jié)構(gòu)。
在步驟a)中，第一標(biāo)準(zhǔn)件和第二標(biāo)準(zhǔn)件可同時(shí)安放在相同的反應(yīng)器中或相同的沉積室中經(jīng)歷相同的時(shí)間，在步驟b)中，通過(guò)暴露至第二前體氣體中第一時(shí)段并且暴露至第二前體氣體持續(xù)不同于第一時(shí)段的第二時(shí)段，分別形成第一標(biāo)準(zhǔn)件和第二標(biāo)準(zhǔn)件。
本發(fā)明還涉及利用由上述制造方法得到的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件而針對(duì)這樣的裝置的校準(zhǔn)方法，其中所述裝置被構(gòu)造成使用和/或測(cè)量霧噪聲值。
本發(fā)明還涉及裝置的校準(zhǔn)方法，其中所述裝置被構(gòu)造成使用和/或測(cè)量霧噪聲值，所述方法包括以下步驟提供使用如上所限定的用于制造標(biāo)準(zhǔn)件的方法而獲得的至少一種標(biāo)準(zhǔn)件，對(duì)至少一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件的納米結(jié)構(gòu)發(fā)射至少一種類(lèi)型的輻射光線(xiàn)，在發(fā)射光線(xiàn)后，使用被該標(biāo)準(zhǔn)件折射或散射的至少一個(gè)光線(xiàn)來(lái)測(cè)量至少一個(gè)霧噪聲值。
本發(fā)明還涉及一種霧噪聲標(biāo)準(zhǔn)件裝置，其包括至少一個(gè)絕緣薄層和多個(gè)納米結(jié)構(gòu)，所述納米結(jié)構(gòu)具有半球或外突的凸塊的形狀，規(guī)則地分布在絕緣層上。


通過(guò)閱讀制造范例的說(shuō)明、同時(shí)參考附圖將更好地理解本發(fā)明，這些范例的給出僅用于純示意性目的，而決不是限制性的，其中圖1示出霧噪聲測(cè)量信號(hào)；圖2A至2E示出了根據(jù)本發(fā)明用于制造霧噪聲標(biāo)準(zhǔn)件微電子器件的方法的不同步驟，；圖3示出了多個(gè)霧噪聲標(biāo)準(zhǔn)件的組件，其中標(biāo)準(zhǔn)件包括規(guī)則地分布在絕緣層上的納米結(jié)構(gòu)，不同的標(biāo)準(zhǔn)件其納米結(jié)構(gòu)具有彼此不同的尺寸，在相同的標(biāo)準(zhǔn)件內(nèi)具有相同或?qū)嶋H上相同的尺寸；圖4示出了借助于根據(jù)本發(fā)明所使用的標(biāo)準(zhǔn)件的校準(zhǔn)方法，該標(biāo)準(zhǔn)件包括規(guī)則地分布在絕緣層上的納米結(jié)構(gòu)；圖5A示出了對(duì)于使用根據(jù)本發(fā)明的方法形成的霧噪聲標(biāo)準(zhǔn)件而言，這些對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件的第二沉積步驟或生長(zhǎng)相的所經(jīng)歷的時(shí)間與使用這些對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件可測(cè)量的或者可得到的霧噪聲級(jí)別之間的關(guān)系；圖5B示出了對(duì)于使用根據(jù)本發(fā)明的方法形成的霧噪聲標(biāo)準(zhǔn)件而言，這些對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件的第二沉積步驟或生長(zhǎng)相的所經(jīng)歷的時(shí)間與使用這些對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件可測(cè)量的或者可得到的二次粗糙度級(jí)別之間的關(guān)系。
在各附圖中相同、相似或等效的部件使用相同的附圖標(biāo)記，以便于從一個(gè)附圖切換至另一個(gè)附圖。
為了使附圖更具有可讀性，圖中所示的不同的部件不必以統(tǒng)一的比例示出。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將參照附圖2A至2E描述根據(jù)本發(fā)明的用于制造霧噪聲標(biāo)準(zhǔn)件的方法的一個(gè)實(shí)施例。
用于該方法的原材料可以是用諸如例如隧道(tunnel)介電層的絕緣薄層覆蓋的支承件。該原材料可以由基底100形成，其可以是半導(dǎo)體，例如硅基半導(dǎo)體，在基底上制成厚度在例如1至10納米之間的熱氧化物厚度層，從而形成薄絕緣層102(圖2A)?；?00可以是例如電阻率在7至10Ω·m之間以及摻雜P的硅<100>。
還可以包括檢測(cè)基底100和/或薄絕緣層102的表面粗糙度的步驟。該檢測(cè)步驟可以使用AFM(“原子力微顯鏡”)測(cè)量來(lái)完成?；?00優(yōu)選具有小于0.5納米的二次粗糙度。薄絕緣層102優(yōu)選具有小于0.5納米的二次粗糙度。為了除去和/或防止有機(jī)污染物的形成，接著可以進(jìn)行層102的清潔步驟。該步驟可以利用以下方式完成，例如利用借助于含水臭氧池的化學(xué)清洗，接著在去離子水中清洗，或者經(jīng)過(guò)大約230℃溫度的爐子，停留例如大約4分鐘的時(shí)間。
然后經(jīng)過(guò)兩段時(shí)間或者兩個(gè)不同的步驟，在絕緣層102上形成多個(gè)納米結(jié)構(gòu)。
術(shù)語(yǔ)“納米結(jié)構(gòu)”用于表示其尺寸小于50納米的元件，例如其尺寸在2至50納米之間。納米結(jié)構(gòu)可以具有外突的凸塊或半球形狀。納米結(jié)構(gòu)的“尺寸”指的是所述半球底部的直徑。納米結(jié)構(gòu)可以例如基于至少一種半導(dǎo)體材料而形成。納米結(jié)構(gòu)可以是例如晶體元件，并且在這種情況下其被稱(chēng)為納米晶體。
由薄絕緣層102覆蓋的支承件或基底100可以首先被整體地置于LPCVD(“低壓化學(xué)氣相沉積”)反應(yīng)器中。
然后，首先執(zhí)行第一化學(xué)沉積或CVD步驟，其也稱(chēng)之為“成核相”。在該成核相結(jié)束時(shí)，第一半導(dǎo)體材料的穩(wěn)定晶種以坐落在絕緣層102上的群島狀形式形成，并且所述群島在絕緣層102上規(guī)則地分布。術(shù)語(yǔ)“穩(wěn)定的晶種”意思是它們不進(jìn)行生長(zhǎng)或者生長(zhǎng)已經(jīng)停止。
在第一步驟中，第一前體氣體(precursor gas)104進(jìn)入反應(yīng)器的內(nèi)部，到達(dá)覆蓋有介電層102的基底100上，且該氣體允許晶種106、107形成在絕緣層102上。晶種106、107可以是基于第一半導(dǎo)體材料。術(shù)語(yǔ)“晶種”指的是幾十至幾千個(gè)原子的團(tuán)塊。團(tuán)塊的尺寸相對(duì)于期望得到的最終的納米結(jié)構(gòu)可以是非常的小。第一前體104選擇成使得絕緣材料102可接受所述晶種106、107的形成。第一前體104可以是例如硅烷，以便形成基于硅的晶種106、107(圖2B)。第一前體104可以在媒介氣體(vector gas)中稀釋。
優(yōu)選地，層102中的介電材料被選擇成，使它盡可能針對(duì)第一半導(dǎo)體層的第一前體104起反應(yīng)，以至于促進(jìn)在層102的介電材料表面上形成晶種，而不是擴(kuò)散前體。介電材料可以例如是SiO2。在足以允許硅的前體分解并產(chǎn)生形成晶狀晶種106、107的溫度下，使介電層102暴露于第一前體氣體104。沉積溫度也可以被選擇為盡可能低，以便限制晶種生長(zhǎng)的速度。例如，在硅烷作為硅前體的情況下，可以在550℃與650℃之間的溫度下實(shí)現(xiàn)硅晶種的形成。硅前體的局部低壓可被選擇成可降低晶種106、107的生長(zhǎng)速度。在硅烷被用作硅前體的情況下，硅烷的局部壓力可以在35毫托至200毫托之間，例如在40毫托至80毫托之間。
可以根據(jù)用于標(biāo)準(zhǔn)微電子器件的晶種的期望密度選擇沉積時(shí)間?？梢允咕ХN106、107的緩慢生長(zhǎng)，以便獲得對(duì)晶種尺寸的改進(jìn)控制。層102暴露于第一前體氣體的時(shí)間可以是例如在40秒至200秒之間。暴露于第一前體氣體的時(shí)間可以是短的，例如在40秒至80秒之間，以便獲得低表面密度的晶種。
晶種密度還可以受氧化層102表面的化學(xué)特性控制。第一步驟中形成的晶種密度決定納米結(jié)構(gòu)的最終密度。因此，在第一步驟中，調(diào)整層102上期望獲得的納米結(jié)構(gòu)的最終空間密度?？梢哉{(diào)節(jié)第一沉積的狀態(tài)，以便在層102上獲得1010個(gè)晶種/cm2至5×1011個(gè)晶種/cm2之間(例如5×1010個(gè)晶種/cm2的數(shù)量級(jí))的晶種表面密度。在一段時(shí)間內(nèi)或者根據(jù)期望的晶種密度所選擇的暴露時(shí)間內(nèi)完成形成第一半導(dǎo)體材料的穩(wěn)定晶種的步驟，從而層102暴露于第一前體104的時(shí)間越長(zhǎng)，則晶種106、107的密度就越大。
在第一步驟的結(jié)束時(shí)，在絕緣層102上得到以選定密度規(guī)則分布的穩(wěn)定晶種。
接著，在不同于第一步驟的稱(chēng)之為“生長(zhǎng)相”的第二步驟過(guò)程中，晶種106、107暴露于第二前體氣體110。基于第二半導(dǎo)體材料的納米結(jié)構(gòu)將在第一步驟中所形成的晶胚106、107上選擇性生長(zhǎng)(圖2C)。第一和第二半導(dǎo)體材料可以是相同的，例如基于硅。
第二前體110被選擇成使得僅在所述晶種106、107上產(chǎn)生第二半導(dǎo)體材料的選擇性沉積。第二前體氣體110優(yōu)選為不同于第一前體氣體104。事實(shí)是，兩種不同的前體氣體104和110被用于第一和第二步驟，這意味著一方面納米結(jié)構(gòu)的密度可以得到控制，而另一方面，可以獲得統(tǒng)一尺寸的納米結(jié)構(gòu)。特別是在期望形成基于硅的納米結(jié)構(gòu)的情況下，第二前體氣體110可以例如是二氯甲硅烷或Si2H2Cl2。
根據(jù)想要獲得的納米結(jié)構(gòu)的尺寸選擇第二步驟期間的沉積時(shí)間。在第二步驟中，納米結(jié)構(gòu)的尺寸可以通過(guò)沉積狀態(tài)被控制，更具體地講通過(guò)第二沉積步驟的壓力、溫度和持續(xù)時(shí)間被控制。選擇優(yōu)選的方法狀態(tài)使得，納米結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)速度慢，例如小于每分鐘1.2納米，以便允許以更高的精度控制所述納米結(jié)構(gòu)的尺寸。選擇第一材料的第二前體的低局部壓力和低沉積溫度，但該沉積溫度應(yīng)允許在介電層102表面發(fā)生分解。第二沉積溫度可以在550℃至650℃之間，例如在630℃至670℃之間。例如，第二前體的局部壓力可以是在35毫托至200毫托之間，或者例如在40毫托至80毫托之間。
第二步驟的持續(xù)時(shí)間可以是例如在150至2000秒之間。利用包括兩個(gè)不同步驟的這種方法，可以得到由支承件100和介電層102一起組成的標(biāo)準(zhǔn)件，其中介電層102具有以均勻或?qū)嶋H上均勻的方式分布在介電層102上的相等或?qū)嵸|(zhì)上相等尺寸的納米結(jié)構(gòu)114、116的表面或同質(zhì)尺寸的納米結(jié)構(gòu)114、116的表面(圖2D)。因?yàn)樵摲椒ǖ某珊艘约吧L(zhǎng)步驟被分成下述兩個(gè)沉積步驟使用該方法得到的絕緣層102上的納米結(jié)構(gòu)114、116的分布是非常規(guī)則的；納米結(jié)構(gòu)114、116的粒徑分布可以很小，例如小于30％。通過(guò)在第一步驟中使用第一硅烷基前體并在第二步驟中使用二氯甲硅烷基前體，這種粒徑分布可小于20％。
標(biāo)準(zhǔn)件中納米結(jié)構(gòu)114、116的密度可以例如在1010個(gè)納米結(jié)構(gòu)/cm2與5×1011個(gè)納米結(jié)構(gòu)/cm2之間，例如5×1010個(gè)納米結(jié)構(gòu)/cm2的數(shù)量級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)件中納米結(jié)構(gòu)114、116的尺寸可例如在2至30納米之間。
也可以形成用于納米結(jié)構(gòu)114、116的封裝層120(圖2E)。封裝層120優(yōu)選是基于透明的或?qū)廨椛湮饴实偷牟牧闲纬?。封裝層120優(yōu)選被制造成使得完全覆蓋納米結(jié)構(gòu)114、116。封裝層120可以具有例如3至50納米之間的厚度，并可以是基于諸如SiO2或Si3N4的介電材料。封裝層120可以具有保護(hù)作用，并且可以有助于保護(hù)納米結(jié)構(gòu)114和116免遭磨損和變質(zhì)。封裝層120的厚度和形成該層120的材料可被選擇成使得該層120對(duì)于霧測(cè)量影響非常小和/或可以容易地清潔。封裝層120可以用于穩(wěn)定由下面的納米結(jié)構(gòu)所形成的表面粗糙度。
使用掃描電子顯微鏡檢查納米結(jié)構(gòu)114和116的有效表面密度可以用于重新限定用于第一沉積步驟的方法參數(shù)。類(lèi)似地，使用掃描電子顯微鏡和/或穿透式電子顯微鏡檢查納米晶體的尺寸可允許優(yōu)化第二沉積步驟的持續(xù)時(shí)間。
使用這種前述的方法可以獲得廣泛范圍的不同標(biāo)準(zhǔn)件。這種方法可以用于獲得多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件的組或組合，其中每個(gè)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件包括相同的納米結(jié)構(gòu)密度和均勻的納米結(jié)構(gòu)尺寸，并且這些納米結(jié)構(gòu)密度和納米結(jié)構(gòu)尺寸在所述各標(biāo)準(zhǔn)件之間有所不同。
根據(jù)上述的方法完成的多個(gè)霧噪聲標(biāo)準(zhǔn)件E1、E2、E3、E4和E5的組合或組示于圖3中。這些標(biāo)準(zhǔn)件E1、E2、E3、E4和E5形成于不同的支承件上，并分別具有半球形式的納米結(jié)構(gòu)2141、2142、2143、2144和2145，它們分別坐落在第一薄絕緣層202上并分別被第二薄絕緣層220涂敷或密封。標(biāo)準(zhǔn)件E1、E2、E3、E4和E5它們之間具有相同或?qū)嶋H上相同的對(duì)應(yīng)的納米結(jié)構(gòu)密度，例如在1×1010個(gè)納米結(jié)構(gòu)/cm2與5×1011個(gè)納米結(jié)構(gòu)/cm2之間，例如5×1010個(gè)納米結(jié)構(gòu)/cm2的數(shù)量級(jí)。為了形成分別具有相同密度的納米結(jié)構(gòu)2141、2142、2143、2144和2145的標(biāo)準(zhǔn)件E1、E2、E3、E4和E5，成核相的沉積狀態(tài)以及更具體地講成核相的持續(xù)時(shí)間可以被選擇成對(duì)于所有標(biāo)準(zhǔn)件E1、E2、E3、E4和E5而言是相同的。根據(jù)一種可能性，為了在結(jié)構(gòu)E1、E2、E3、E4和E5之間獲得對(duì)應(yīng)相同的納米結(jié)構(gòu)密度，這些可以有利地在相同的反應(yīng)器中的相同成核相期間而形成，或者在相同沉積室中經(jīng)過(guò)暴露于第一前體氣體的相同的持續(xù)時(shí)間而形成。
在這組標(biāo)準(zhǔn)件中，第一標(biāo)準(zhǔn)件E1包括具有第一尺寸D1或位于第一尺寸范圍內(nèi)的多個(gè)第一納米結(jié)構(gòu)2141。
第二標(biāo)準(zhǔn)件E2包括具有不同于第一尺寸D1的第二尺寸D2或位于不同于第一尺寸范圍的第二尺寸范圍內(nèi)的多個(gè)第二納米結(jié)構(gòu)2142。
第三標(biāo)準(zhǔn)件E3包括具有不同于D1和D2的第三尺寸D3或位于不同于第一尺寸范圍和第二尺寸范圍的第三尺寸范圍內(nèi)的多個(gè)第三納米結(jié)構(gòu)2143。
第四標(biāo)準(zhǔn)件E4包括具有不同于D1、D2和D3的第四尺寸D4或位于不同于第一尺寸范圍、第二尺寸范圍和第三尺寸范圍的第四尺寸范圍內(nèi)的多個(gè)第四納米結(jié)構(gòu)2144。
第五標(biāo)準(zhǔn)件E5包括具有不同于D1、D2、D3和D4的第五尺寸D5或位于不同于第一尺寸范圍、第二尺寸范圍、第三尺寸范圍和第四尺寸范圍的、包含第五尺寸D5的第五尺寸范圍內(nèi)的多個(gè)第五納米結(jié)構(gòu)2145。
根據(jù)一種可能性，為了在標(biāo)準(zhǔn)件E1、E2、E3、E4與E5之間獲得不同尺寸的納米結(jié)構(gòu)，那么在生長(zhǎng)相期間，第一標(biāo)準(zhǔn)件、第二標(biāo)準(zhǔn)件、第三標(biāo)準(zhǔn)件、第四標(biāo)準(zhǔn)件和第五標(biāo)準(zhǔn)件可單獨(dú)地被形成和/或以暴露于第二前體氣體的不同的有效持續(xù)時(shí)間而被形成。
在針對(duì)一類(lèi)裝置的校準(zhǔn)方法中，可以使用這組標(biāo)準(zhǔn)件E1、E2、E3、E4和E5，其中該裝置被構(gòu)造成測(cè)量霧噪聲并且利用測(cè)得的霧噪聲信息。因?yàn)槠浒{米顆粒尺寸的范圍，這組標(biāo)準(zhǔn)件可以用于以寬動(dòng)態(tài)范圍或?qū)掛F噪聲范圍，例如對(duì)于SP1DLS儀器的DWO通道而言，在0.03至300ppm之間的范圍，來(lái)校準(zhǔn)前述裝置。
圖4示出了利用結(jié)合圖2如前所述的一組標(biāo)準(zhǔn)件針對(duì)這樣一種裝置的校準(zhǔn)方法，所述裝置被構(gòu)造成測(cè)量并利用至少一項(xiàng)信息或至少一個(gè)霧噪聲測(cè)量值。
在該方法中，第一標(biāo)準(zhǔn)件E1置于由諸如激光源的光源300所射出的一束光線(xiàn)302下方。入射光束與納米結(jié)構(gòu)的相對(duì)尺寸為使得標(biāo)準(zhǔn)件E1的多個(gè)納米結(jié)構(gòu)被光束302照亮?？梢允乖摌?biāo)準(zhǔn)件繞其自身例如以4000rpm的速度旋轉(zhuǎn)。照亮標(biāo)準(zhǔn)件E1的光束，其一部分，可沿螺旋軌跡移動(dòng)。
光束302可與絕緣層202所在的主平面(絕緣層202所在的主平面是通過(guò)平行于圖3上的正交方位
的矢量
的方向而限定)的法向成非零角度，例如在0°至85°之間，其中納米結(jié)構(gòu)2141設(shè)置在所述絕緣層202上。納米結(jié)構(gòu)2141散射或折射的一個(gè)或多個(gè)光線(xiàn)304被檢測(cè)器350收集。從由探測(cè)器350所接收的光信號(hào)中，提取出與霧噪聲或“霧”測(cè)量值相對(duì)應(yīng)的低頻分量，如參考文獻(xiàn)《Monitoring and qualification usingcomprehensive surface haze information》，Holsteyns et al.，IEEEInternational Symposium on Semiconductor Fabrication，2003，p 378-381所述。然后，該測(cè)量值的結(jié)果被用作為第一參考值。
然后，可以在試樣的不同位置點(diǎn)或不同區(qū)域進(jìn)行多個(gè)測(cè)量。這些多個(gè)霧噪聲測(cè)量值的彌散(dispersion)可以小于或等于30％。
然后，可以使用第二標(biāo)準(zhǔn)件E2、第三標(biāo)準(zhǔn)件E3、第四標(biāo)準(zhǔn)件E4和第五標(biāo)準(zhǔn)件E5來(lái)重復(fù)該方法，以便獲得第二、第三、第四和第五參考值。
這些測(cè)量可以用于完成裝置的校準(zhǔn)、監(jiān)控偏差和比較測(cè)量性能，其中所述裝置使用霧噪聲和/或表面粗糙度信息，例如測(cè)量薄層的表面粗糙度的裝置、檢測(cè)薄層中所產(chǎn)生的瑕疵的裝置、顆粒計(jì)數(shù)器、原子力顯微鏡和力學(xué)輪廓儀(mechanical profile meter)。這些測(cè)量可用于完成裝置的校準(zhǔn)、監(jiān)控偏差和比較測(cè)量性能，其中所述裝置用于檢測(cè)瑕疵，如專(zhuān)利公開(kāi)文獻(xiàn)US 6201601和US6271916所述，例如KLA Tencor公司制造的SP1DLS裝置。
在圖5A中，曲線(xiàn)310表示霧噪聲級(jí)別與標(biāo)準(zhǔn)件制造方法中的第二步驟持續(xù)時(shí)間的關(guān)系。
曲線(xiàn)310特別針對(duì)每個(gè)噪聲標(biāo)準(zhǔn)件示出了該標(biāo)準(zhǔn)件的第二步驟或生長(zhǎng)相的持續(xù)時(shí)間與利用該標(biāo)準(zhǔn)件可測(cè)量或可得到的背景噪聲值之間的相關(guān)性或關(guān)聯(lián)。該曲線(xiàn)310上的點(diǎn)311、313、315、317和319分別表示通過(guò)使用第一標(biāo)準(zhǔn)件E1的測(cè)量方式所測(cè)量或得到的霧噪聲值、通過(guò)使用第二標(biāo)準(zhǔn)件E2的測(cè)量方式所測(cè)量或得到的霧噪聲值、通過(guò)使用第三標(biāo)準(zhǔn)件E3的測(cè)量方式所測(cè)量或得到的霧噪聲值、通過(guò)使用第四標(biāo)準(zhǔn)件E4的測(cè)量方式所測(cè)量或得到的霧噪聲值以及通過(guò)使用第五標(biāo)準(zhǔn)件E5的測(cè)量方式所測(cè)量或得到的霧噪聲值。
在從E1、E2、E3、E4或E5之中所選的特定試樣的制造過(guò)程中，可以依據(jù)該試樣所要測(cè)量的預(yù)定霧噪聲值或者霧值的范圍，選擇第二步驟的持續(xù)時(shí)間?？梢砸罁?jù)通過(guò)使用該試樣的測(cè)量而要得到的預(yù)定霧噪聲值或者霧值的范圍，選擇第二步驟的持續(xù)時(shí)間。
在圖5B中，曲線(xiàn)320表示二次表面粗糙度值與第二步驟或生長(zhǎng)相的持續(xù)時(shí)間的關(guān)系。曲線(xiàn)320針對(duì)每個(gè)霧噪聲標(biāo)準(zhǔn)件示出了該標(biāo)準(zhǔn)件的第二沉積步驟或生長(zhǎng)相的持續(xù)時(shí)間與利用該標(biāo)準(zhǔn)件可測(cè)量或者可獲得的二次表面粗糙度值之間的相關(guān)性或關(guān)聯(lián)。該曲線(xiàn)320上的點(diǎn)321、323、325、327和329分別表示使用第一標(biāo)準(zhǔn)件E1測(cè)量或得到的二次表面粗糙度值、使用第二標(biāo)準(zhǔn)件E2測(cè)量或得到的二次表面粗糙度值、使用第三標(biāo)準(zhǔn)件E3測(cè)量或得到的二次表面粗糙度值、使用第四標(biāo)準(zhǔn)件E4測(cè)量或得到的二次表面粗糙度值以及使用第五標(biāo)準(zhǔn)件E5測(cè)量或得到的二次表面粗糙度值。
在從E1、E2、E3、E4或E5之中所選的特定試樣的制造過(guò)程中，可以依據(jù)該試樣所要測(cè)量的預(yù)定霧噪聲值或者分散的二次表面粗糙度值的范圍，選擇第二步驟的持續(xù)時(shí)間。
可以使用檢測(cè)瑕疵的裝置來(lái)獲得曲線(xiàn)310和320的霧噪聲值，例如使用KLA Tencor公司的SP1裝置，尤其是使用DWO通道(斜向入射開(kāi)放式寬暗場(chǎng))。
權(quán)利要求
1.一種霧噪聲標(biāo)準(zhǔn)件裝置，包括至少一個(gè)絕緣薄層；多個(gè)納米結(jié)構(gòu)，它們相應(yīng)地具有半球或者外突的凸塊形狀，所述納米結(jié)構(gòu)規(guī)則地分布在所述絕緣層上。
2.用于制造至少一個(gè)霧標(biāo)準(zhǔn)件的方法，其中所述霧標(biāo)準(zhǔn)件包括絕緣薄層和多個(gè)納米結(jié)構(gòu)，所述納米結(jié)構(gòu)相應(yīng)地具有半球或外突的凸塊形狀并且規(guī)則地分布在所述絕緣層上，所述方法包括以下步驟a)借助于第一半導(dǎo)體材料的第一前體氣體(104)通過(guò)化學(xué)沉積的方式，在至少一個(gè)絕緣層(102，202)上形成由所述第一半導(dǎo)體材料構(gòu)成的晶種(106，107)，b)借助于第二半導(dǎo)體材料的第二前體氣體(110)通過(guò)化學(xué)沉積的方式，自所述第一半導(dǎo)體材料的穩(wěn)定晶種開(kāi)始，在所述絕緣層(102，202)上形成基于第二半導(dǎo)體材料的納米結(jié)構(gòu)(114，116，2141、2142、2143、2144)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在暴露于所述第一前體氣體的一時(shí)段內(nèi)完成步驟a)，其中所述時(shí)段是根據(jù)期望在所述絕緣層(102，202)上得到的晶種的預(yù)定密度而選擇的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，在暴露于所述第二前體氣體的一時(shí)段內(nèi)完成步驟b)，其中所述時(shí)段是根據(jù)所述納米結(jié)構(gòu)的期望預(yù)定尺寸或尺寸范圍而選擇的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一所述的方法，其特征在于，所述第二前體與所述第一前體不相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5任一所述的方法，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體材料與所述第二半導(dǎo)體材料是相同的。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6任一所述的方法，其特征在于，所述納米結(jié)構(gòu)的尺寸在2至50納米之間。
8.用于制造多個(gè)霧噪聲標(biāo)準(zhǔn)件的方法，包括根據(jù)權(quán)利要求2至7任一所述的方法分別制造至少一個(gè)第一標(biāo)準(zhǔn)件和至少一個(gè)第二標(biāo)準(zhǔn)件，其中所述第一標(biāo)準(zhǔn)件和所述第二標(biāo)準(zhǔn)件具有相同密度的納米結(jié)構(gòu)，所述第一標(biāo)準(zhǔn)件包括第一尺寸的納米結(jié)構(gòu)或者位于第一尺寸范圍內(nèi)的納米結(jié)構(gòu)，而所述第二標(biāo)準(zhǔn)件包括與所述第一尺寸不同的第二尺寸的納米結(jié)構(gòu)或者位于與所述第一尺寸范圍不同的第二尺寸范圍內(nèi)的納米結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在步驟a)中，所述第一標(biāo)準(zhǔn)件和所述第二標(biāo)準(zhǔn)件在相同的時(shí)間放入相同的反應(yīng)器或相同的沉積室經(jīng)歷相同的時(shí)段；在步驟b)中，在第一時(shí)段暴露于所述第二前體氣體，并且在與所述第一時(shí)段不同的第二時(shí)段暴露于第二前體氣體，以分別形成所述第一標(biāo)準(zhǔn)件和所述第二標(biāo)準(zhǔn)件。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，在步驟b)中，所述第一標(biāo)準(zhǔn)件和所述第二標(biāo)準(zhǔn)件已經(jīng)分別被暴露于所述第二前體氣體第一時(shí)段和第二時(shí)段，依據(jù)所述第一標(biāo)準(zhǔn)件將要測(cè)量的霧噪聲的至少一個(gè)第一預(yù)定值或霧噪聲的至少一個(gè)第一預(yù)定范圍而選擇所述第一時(shí)段，依據(jù)第二標(biāo)準(zhǔn)件將要測(cè)量的霧噪聲的至少一個(gè)第二預(yù)定值或霧噪聲的至少一個(gè)第二預(yù)定范圍而選擇所述第二時(shí)段。
11.對(duì)被構(gòu)造成使用和/或測(cè)量至少一個(gè)霧噪聲值的裝置進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，其中所述方法包括以下步驟提供使用根據(jù)權(quán)利要求2至10任一所述的方法而獲得的至少一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件，向所述標(biāo)準(zhǔn)件的納米結(jié)構(gòu)發(fā)射至少一個(gè)光線(xiàn)，在發(fā)射光線(xiàn)后，使用被該標(biāo)準(zhǔn)件折射或散射的至少一個(gè)光線(xiàn)來(lái)測(cè)量至少一個(gè)霧噪聲值。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造霧噪聲標(biāo)準(zhǔn)件的方法，該霧噪聲標(biāo)準(zhǔn)件分別具有絕緣薄層(102，202)和形成在絕緣薄層上的多個(gè)半球形納米結(jié)構(gòu)(114，116，214，216)，通過(guò)下列步驟來(lái)制造對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件借助于用于第一半導(dǎo)體材料的第一前體氣體(104)通過(guò)化學(xué)沉積的方式，在至少一個(gè)絕緣層(102，202)上形成第一半導(dǎo)體材料的晶種(106，107)；借助于第二半導(dǎo)體材料的第二前體氣體(110)通過(guò)化學(xué)沉積的方式，自第一半導(dǎo)體材料的穩(wěn)定晶種，在所述絕緣層(102，202)上形成基于第二半導(dǎo)體材料的并且半球形式的納米結(jié)構(gòu)(114，116，21文檔編號(hào)G01B11/00GK1912602SQ20061015132
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月22日
發(fā)明者埃馬紐埃爾·諾洛 申請(qǐng)人:原子能委員會(huì)