CN107946204A - 快速热处理机台的调机方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种快速热处理机台的调机方法，根据快速热处理机台中热源单元对应照射到的基底上的位置，在所述基底上选取与热源单元的排列方式相匹配的测量点；再根据基底的方块电阻与温度的关系，可以得到所述基底的温度分布情况，进而可直接推断出与测量点相对应的热源单元的温度状况，从而能够直接进行调机，进而避免了使用复杂的公式计算。采用本发明提供的调机方法，所获得的基底温度分布更为均匀准确，进而减少了重复调机次数，降低了快速热处理机台的日常维护工作的难度。

Description

快速热处理机台的调机方法

技术领域

本发明涉及半导体制备领域，尤其涉及一种快速热处理机台的调机方法。

背景技术

快速热处理工艺是一类单片热处理工艺，其目的在于通过缩短热处理时间和温度或只通过缩短热处理时间来获得最小的工艺热预算，快速热处理已逐渐成为先进半导体制造必不可少的一项工艺了。特别的，在进行对温度敏感的热处理工艺过程中，热处理机台需要更为精准的温度控制。但是，随着快速热处理机台的老化，机台硬件频繁更换，测机的数据不稳定，主要表现在机台中的热源温度产生了偏差，并且机台中的温度探测器也存在误差，无法直接修正。因此，工程师对机台进行调机的频率不断上升，给工程师的日常工作带来了不便。

现有技术中，快速热退火机台的调机方法由厂家提供，具体来讲，利用方块电阻测量机台，通过厂家提供的探针的坐标点，在基底上设置用于测量的探针，从而测得基底上各个部分的方块电阻，然后由于方块电阻对加热温度的敏感特性，根据方块电阻和加热温度的关系，测得该部分基底的加热温度，进而调节对应的能够影响到这部分基底温度的热源单元的温度，所述热源单元例如卤素灯。然而，在实际操作中，厂家提供的探针坐标与热源单元的排列分布并不匹配，需要通过厂家提供的一套加密的调机公式进行进一步计算，但是，以此方法进行单次调机的效果不能达到预期，通常还需要重复多次调机才能达到较好的调机效果，因此，现有的快速热处理机台的调机方法给工程师的日常维护工作带来了许多难度和不便，大大增加了工程师的工作量。

发明内容

为了解决现有快速热处理机台的调机方法中探针坐标与热源单元的排列分布不匹配，进而导致调机需通过加密公式计算和重复调机的问题，本发明提供了一种快速热处理机台的调机方法，所述快速热处理机台，包括热源和基底支撑架，其中，所述热源由多个热源单元排列组成，用于提供加热温度，所述基底支撑架正对所述热源，用于支撑并固定基底；

所述调机方法包括：

利用所述快速热处理机台对基底进行加热；

提供一方块电阻测量机台，并在所述基底上选取多个测量点，以利用所述方块电阻测量机台测量所述基底上的多个测量点的方块电阻；其中，

根据多个所述热源单元对应照射到的所述基底上的位置，确定所述多个测量点的位置，以使每一所述测量点与对应位置的至少一个所述热源单元相对应；以及，

根据得到的所述基底上的多个测量点的方块电阻，调整与所述测量点相对应的所述热源单元的温度。

可选的，所述快速热处理机台中还包括多个温度探测器，多个所述温度探测器用于测量基底上预设的多个温度探测点的温度，所述基底上的每一个所述温度探测点与至少一个所述热源单元的位置相对应；

其中，每一个所述测量点与一个所述温度探测点的位置相对应，从而使得每一所述测量点对应与所述温度探测点位置相对应的至少一个所述热源单元。

可选的，以所述基底的中心为原点建立基底坐标系，所述测量点的位置以在所述基底坐标系中的坐标表示。

可选的，调整与所述测量点相对应的所述热源单元的温度的方法包括：

根据得到的所述基底的方块电阻，并结合方块电阻与加热温度的关系，得到所述基底上的多个测量点所对应的加热温度；

根据多个测量点的加热温度，调整与各个测量点相对应的所述热源单元的温度。

可选的，所述方块电阻与加热温度的关系为方块电阻随加热温度的增大而减小。

可选的，所述热源单元的排列方式为蜂窝式。

可选的，所述热源为圆形结构。

可选的，多个所述测量点以多个同心圆的方式排布。

可选的，所述基底为晶圆。

可选的，所述热源单元为卤素加热灯管。

可选的，所述方块电阻的测量方法为四探针法。

本发明所提供的一种快速热处理机台的调机方法，根据快速热处理机台中热源单元的排列分布情况，在基底上选取多个与热源单元的排布状况向匹配的测量点，从而可以根据个个测量点的方块电阻，直接推断出与各个测量点相对应的热源单元的温度状况，从而能够直接进行调机，避免了使用加密的公式进行计算，并且减少了重复调机次数，降低了快速热处理机台的日常维护工作的难度。

附图说明

图1是本发明实施例一中的作为热源的多个热源单元的排列方式；

图2是本发明实施例一中的快速热处理机台的调机方法的流程示意图；

图3是本发明实施例一中的方块电阻测量机台在对基底进行测量时的坐标点；

图4是是本发明实施例二中的快速热退火机台的温度探测点的位置示意图。

具体实施方式

如背景技术所述，现有的快速热处理机台的调机方法中，由于方块电阻的测量点与所述热源中的热源单元的排布方式不匹配，进而导致调机的过程较为繁杂，不易于操作。

为此，本发明提供了一种快速热处理机台的调机方法，通过调整方块电阻的测量点使之与所述热源中的热源单元的排列方式相匹配，进而避免了不必要的计算，简化了步骤，便于操作。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种快速热处理机台的调机方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

本实施例中提供了一种快速热处理机台的调机方法，所述快速热处理机台包括：热源和基底支撑架。其中，所述热源由多个热源单元排列组成，用于提供加热温度，在优选的方案中，所述热源单元为卤素加热灯管。所述基底支撑架正对所述热源，用于支撑并固定基底。

图1是本发明实施例一中的作为热源的多个热源单元的排列方式，具体参考图1所示，本实施例中的快速热处理机台的多个热源单元呈蜂窝式的排列结构，以及，由多个热源单元构成的所述热源呈圆形结构。具体的，除了排布在所述热源的边缘位置上的热源单元之外，任取一个热源单元，其周围等间隔的且紧密的排列有六个热源单元，因为排列结构与蜂窝结构相似，故称之为蜂窝式结构。同时，所述热源呈圆形结构，进而由其结构的中心至边缘，按照多个热源单元到热源中心的距离可依次划分为12圈的热源单元。

以及，作为本发明可选的方案，所述基底包括但不限于晶圆。在本发明所采用的快速热处理机台中，所述热源位于所述基底支撑架的正上方。在加热过程中，将所述晶圆固定在所述基底支撑架上，并且所述基底正面正对所述热源。应当说明的是，即使采用其他材料制成的晶片，例如锗硅材料，或者出现热源位于基底支撑架正下方的情况，如果采用的原理和方法均与本发明一致，则依然在本发明的范围之内。

图2是本发明实施例一中的快速热处理机台的调机方法的流程示意图。参考图2所示，本实施例中提供的所述快速热处理机台的调机方法包括以下步骤。

首先，执行步骤S1：利用所述快速热处理机台对所述基底进行加热；

本实施例中，具体的，所述加热过程主要指的是利用所述快速热处理机台进行的快速热处理工艺(rapidthermalprocessing，RTP)，常见的快速热处理工艺的加热温度大于900℃，通常在1100℃左右。故本实施例中的加热过程是在预设的加热温度下进行的，从而以同样的条件模拟快速热处理工艺中的加热过程，进而才能达到针对预设的快速热处理工艺的调机效果。

接着，执行步骤S2：提供一方块电阻测量机台，并在所述基底上选取多个测量点，以利用所述方块电阻测量机台测量所述基底上的多个测量点的方块电阻；其中，根据多个所述热源单元对应照射到的所述基底上的位置，确定所述多个测量点的位置，以使每一所述测量点与对应位置的至少一个所述热源单元相对应；

本实施例中，作为优选的方案，所述方块电阻的测量方法为四探针法，进而，方块电阻测试机台中相应的使用了具有四探针的探头。四探针法对比于两探针法，可以避免导线电阻和接触电阻产生的寄生压降，因此测量更为准确，不需要重复校准。

图3是本发明实施例一中的方块电阻测量机台在对基底进行测量时的坐标点。具体参考图3所示，本实施例中，以所述基底的中心为原点建立基底坐标系，所述测量点的位置以在所述基底坐标系中的坐标表示，便于确定各个测量点的准确位置，进而也更易于区分各个测量点。即，在利用方块电阻测量机台进行测量时，其探针在基底上的测量坐标点与所述测量点的坐标点相对应。

值得说明的是，所述快速热处理机台的调机方法的实现方法，是通过方块电阻测量机台测量基底的方块电阻，并利用所述基底的方块电阻对加热温度的敏感特性，进而得到所述基底的温度分布情况，接着再将所述基底的温度分布情况与所述快速热处理机台中的多个热源单元位置的进行匹配，从而调整对应位置处的热源单元的温度。本发明通过将所述方块电阻测量机台的测量点与所述热源单元相匹配，从而能够获得更准确更均匀的温度分布，如此即可更为精确地调整相应热源单元的温度。

具体的，参考图1和图3所示，本实施例中，通过分析快速热处理机台中多个热源单元的排布，例如，多个热源单元以热源的中心为圆心分为了12圈排布，为了便于区分，将所述热源单元由热源中心至热源边缘依次编号为1-12，可以看出所述热源单元排列结构呈现蜂窝式，并且所述热源为圆形结构。因此，本实施例中重新设定了方块电阻测量机台中探针测量的坐标点，采用了49个坐标点，使新设定的49个坐标点以6圈的同心圆的方式排布，以与圆形结构的热源以及蜂窝式排列的热源单元相对应，进而能够相应测出6圈的所述基底的方块电阻值，所述6圈坐标点由中心位置向外依次分组编号为T1～T6。其中，6圈坐标点的分布位置可根据实际状况调整，例如相邻圈的坐标点之间的间距的设定等，此处不做限定。

应当说明的是，本实施例中，采用的基底为200mm直径大小的晶圆，故测量点T6位置处在晶圆边缘，T6位置处的晶圆受到编号为9-12的多圈上的热源单元的影响，即晶圆边缘处T6测量点对应了多圈热源单元是本实施例中较为特殊的情况。

具体的，表1是本实施例中6圈坐标点与快速热处理机台中12圈的热源单元的对应关系，参考表1、图1和图3所示，其中表1中的半径一栏代表的是探针的测量点到基底中心的距离。

表1

由此可见，设定的每一圈的测量点与所述热源单元的圈数有较好的对应关系，避免了单圈热源单元影响多圈方块电阻的情况，所述方块电阻的分布也更为均匀，进而便于根据此关系对应控制热源单元的温度。

最后，执行步骤S3，根据所述方块电阻测量机台得到的所述基底上多个测量点的方块电阻，调整与所述测量点相对应的所述热源单元的温度。

作为本实施例中优选的方案，调整与所述测量点相对应的所述热源单元的温度的方法包括：

根据得到的所述基底的方块电阻，并结合方块电阻与加热温度的关系，得到所述基底上多个测量点所对应的加热温度；

根据多个测量点的加热温度，调整与各个测量点相对应的所述热源单元的温度。

具体的，由于本实施例中采用晶圆作为基底，而晶圆的方块电阻与加热温度的关系为方块电阻随加热温度的增大而减小。故可以在此基础上，根据得到的所述基底的方块电阻，推出多个测量点所对应的加热温度。再参照测量点与热源单元的对应位置关系，可以直接调整对应位置处的热源单元。例如，本实施例中，根据表2所示，当探针坐标点T5中某一处测量所得的加热温度偏低时，相应的可直接找到对应该位置处编号7和8的热源单元，并调高所述热源单元的温度，而不会影响其他圈上的方块电阻。因此，采用本发明所提供的调机方法避免了使用加密公式进行计算，可直接进行调机。

实施例二

本实施例中提出了快速热处理机台的调机方法的另一个具体实施方式，与实施例一的不同点在于所述快速热处理机台中还包括多个温度探测器，多个所述温度探测器用于测量基底上预设的多个温度探测点的温度。

具体的，现有的快速热处理机台中为了监控加热温度，例如还包括多个温度探测器，并且多个温度探测器用于测量基底表面预设的多个温度探测点的温度，所述多个温度探测点的温度也与热源单元的位置相对应，例如，每一个所述温度探测点与至少一个所述热源单元的位置相对应。因而，通过测量获得的温度探测点的温度，可以在加热过程中实时修正热源单元的温度，以使之更接近所需的加热温度。

应当说明的是，本实施例中所述快速热处理机台中例如还包括旋转装置，所述旋转装置用于在加热过程中，以所述基底中心为圆心对所述基底执行旋转的动作。图4是是本发明实施例二中的快速热退火机台的温度探测点的位置示意图。具体参考图4所示，在同一圈热源单元的照射下的基底的温度是大致是相同且均匀的，因此，在此情况下，采用一个温度探测点即可对应表示一圈的热源单元的温度情况。本实施例中的热源单元的排布方式可参考图1所示的热源单元的排布方式，表2是本实施例中方块电阻的测量点、温度探测点和快速热处理机台中的热源单元的对应关系，以下参考表2、图1和图4所示，本实施例中共采用了6个温度探测点，按照从基底中心至基底边缘的顺序，6个温度探测点依次编号为P1-P6，编号P1-P6的温度探测点分别对应了至少一圈的热源单元。

表2

进而，本实施例中，可根据温度探测点与热源单元的位置对应关系，来确定所述多个测量点的位置，例如，可使每一个所述测量点与一个温度探测点的位置相对应，从而使得每一所述测量点也与对应位置的至少一个所述热源单元相对应。

具体的，参考表2所示，与实施例一相比较，可以看出本实施例中，最终得到的6圈方块电阻的测量点与热源单元的对应关系与实施例一中6圈方块电阻的测量点与热源单元的对应关系是相同的，其区别在于，本实施例中，首先是通过设定所述方块电阻的测量点与温度探测点的位置相对应，接着，根据温度探测点与热源单元的对应关系，即可直接推出方块电阻的测量点与热源单元的位置关系，例如，根据温度探测点P2距离基底中心25.4mm，设定方块电阻的测量点T2均匀分布在以所述基底中心为圆心25.4mm为半径的圆上，由于温度探测点P2对应编号为3的一圈热源单元，则可以推断出方块电阻的测量点T2也对应编号为3的一圈热源单元。

因此，基于上述对应关系，本实施例中不仅可以在根据得到的所述基底的方块电阻，推出多个测量点所对应的加热温度之后，直接调整对应圈数的热源单元的温度，还可以对具有误差的温度探测器进行修正。例如，本实施例中，当探针坐标点T5中某一处测量所得的加热温度较高时，而对应的温度探测点P5处的温度探测器测得的温度较低时，表明该处的温度探测器可能存在探测误差，则可相应的可直接修正T5处的温度探测器；另一种情况，当探针坐标点T5中某一处测量所得的加热温度较预设的加热温度偏低时，而与探针坐标点T5所对应的温度探测点P5测得的温度相一致时，可以判断出热源单元的温度控制存在误差，因此，可相应的可直接找到对应探针坐标点T5和温度探测点P5位置处的编号为7和8的热源单元，并调高所述热源单元的温度，而不会影响其他圈上的温度状况。因此，采用本发明所提供的调机方法避免了使用加密公式进行计算，可直接进行调机。

综上所述，本发明所提供的一种快速热处理机台的调机方法，根据快速热处理机台中热源单元对应照射到的所述基底上的位置，确定所述多个测量点的位置，以使每一所述探针测量点与对应位置的至少一个所述热源单元相对应，进而在调机时，不再需要进行加密公式计算，而可以直接由测量点的位置找到对应的热源单元，从而可以直接进行调机，进而有效减少了重复调机次数，降低了快速热处理机台的日常维护工作的难度。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些改动和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变动在内。

Claims (11)

1.一种快速热处理机台的调机方法，所述快速热处理机台，包括热源和基底支撑架，其中，所述热源由多个热源单元排列组成，用于提供加热温度，所述基底支撑架正对所述热源，用于支撑并固定基底，其特征在于，所述调机方法包括：

利用所述快速热处理机台对基底进行加热；

提供一方块电阻测量机台，并在所述基底上选取多个测量点，以利用所述方块电阻测量机台测量所述基底上的多个测量点的方块电阻；其中，

根据多个所述热源单元对应照射到的所述基底上的位置，确定所述多个测量点的位置，以使每一所述测量点与对应位置的至少一个所述热源单元相对应；以及，

根据得到的所述基底上的多个测量点的方块电阻，调整与所述测量点相对应的所述热源单元的温度。

2.根据权利要求1所述的快速热处理机台的调机方法，其特征在于，所述快速热处理机台中还包括多个温度探测器，多个所述温度探测器用于测量基底上预设的多个温度探测点的温度，所述基底上的每一个所述温度探测点与至少一个所述热源单元的位置相对应；其中，

每一个所述测量点与一个所述温度探测点的位置相对应，从而使得每一所述测量点对应与所述温度探测点位置相对应的至少一个所述热源单元。

3.根据权利要求1所述的快速热处理机台的调机方法，其特征在于，以所述基底的中心为原点建立基底坐标系，所述测量点的位置以在所述基底坐标系中的坐标表示。

4.根据权利要求1所述的快速热处理机台的调机方法，其特征在于，调整与所述测量点相对应的所述热源单元的温度的方法包括：

根据得到的所述基底的方块电阻，并结合方块电阻与加热温度的关系，得到所述基底上的多个测量点所对应的加热温度；

根据多个测量点的加热温度，调整与各个测量点相对应的所述热源单元的温度。

5.根据权利要求4所述的快速热处理机台的调机方法，其特征在于，所述方块电阻与加热温度的关系为方块电阻随加热温度的增大而减小。

6.根据权利要求1所述的快速热处理机台的调机方法，其特征在于，所述热源单元的排列方式为蜂窝式。

7.根据权利要求6所述的快速热处理机台的调机方法，其特征在于，所述热源为圆形结构。

8.根据权利要求7所述的快速热处理机台的调机方法，其特征在于，多个所述测量点以多个同心圆的方式排布。

9.根据权利要求1所述的快速热处理机台的调机方法，其特征在于，所述基底为晶圆。

10.根据权利要求1所述的快速热处理机台的调机方法，其特征在于，所述热源单元为卤素加热灯管。

11.根据权利要求1所述的快速热处理机台的调机方法，其特征在于，所述方块电阻的测量方法为四探针法。