TW202331847A - 退火爐溫度計校準方法及裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供了一種退火爐溫度計校準方法及裝置，屬於半導體製造技術領域。退火爐溫度計校準方法，包括：確定退火爐的待校準的溫度計對應的第一關係曲線，該第一關係曲線為矽片氧化膜厚度與溫度之間的對應關係曲線；獲取該退火爐內、該待校準的溫度計的位置處的矽片的第一氧化膜厚度；根據該第一關係曲線確定與該第一氧化膜厚度對應的溫度值；根據該溫度值對該待校準的溫度計的數值進行校準。本發明的技術方案能夠對退火爐的溫度計進行校準，進而利用溫度計可以對退火製程過程中的溫度進行準確監測。
Description
本發明屬於半導體製造技術領域，尤其是關於一種退火爐溫度計校準方法及裝置。
在半導體領域，矽片是積體電路的原料。相比經拋光處理的矽片，經磊晶處理的磊晶矽片具有表面缺陷少和電阻率可控等特性，因此被廣泛用於高集成化的積體電路（Integrated Circuit，IC）元件和金氧半場效電晶體（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）中。
磊晶矽片在生產加工過程中會採用最為廣泛的低溫退火製程，其加工溫度通常在650℃與1000℃之間，溫度作為低溫退火製程的重要參數，對產品品質有顯著影響。但相關技術中退火爐的溫度計在使用一段時間後存在數值不準確的問題，導致不能對退火製程過程中的溫度進行準確監測。
為了解決上述技術問題，本發明提供一種退火爐溫度計校準方法及裝置，能夠對退火爐的溫度計進行校準，進而利用溫度計可以對退火製程過程中的溫度進行準確監測。
為了達到上述目的，本發明實施例採用的技術方案是：
一種退火爐溫度計校準方法，包括：
確定退火爐的待校準的溫度計對應的第一關係曲線，該第一關係曲線為矽片氧化膜厚度與溫度之間的對應關係曲線；
獲取該退火爐內、該待校準的溫度計的位置處的矽片的第一氧化膜厚度；
根據該第一關係曲線確定與該第一氧化膜厚度對應的溫度值；
根據該溫度值對該待校準的溫度計的數值進行校準。
一些實施例中，該待校準的溫度計的位置處存在多個矽片，該第一氧化膜厚度為該多個矽片的氧化膜厚度的算術平均值或加權平均值。
一些實施例中，該方法還包括：
建立該退火爐的多個基準溫度計的第一關係曲線，建立每個該基準溫度計的第一關係曲線包括：
在退火爐內該基準溫度計所在位置放置多個測試矽片；
向該退火爐內通入氧氣，在該測試矽片上沉積氧化膜；
獲取該基準溫度計的數值作為基準溫度，根據該測試矽片上氧化膜的厚度確定基準厚度；
根據多組測試資料建立該基準溫度計的第一關係曲線，每組該測試資料包括該測試矽片上氧化膜的基準厚度和對應的基準溫度。
一些實施例中，該待校準的溫度計對應的第一關係曲線為距離該待校準的溫度計最近的基準溫度計的第一關係曲線。
一些實施例中，該基準厚度為該多個測試矽片的氧化膜厚度的算術平均值或加權平均值。
本發明實施例還提供了一種退火爐溫度計校準裝置，包括：
確定模組，用於確定退火爐的待校準的溫度計對應的第一關係曲線，該第一關係曲線為矽片氧化膜厚度與溫度之間的對應關係曲線；
獲取模組，用於獲取該退火爐內、該待校準的溫度計的位置處的矽片的第一氧化膜厚度；
處理模組，用於根據該第一關係曲線確定與該第一氧化膜厚度對應的溫度值；
校準模組，用於根據該溫度值對該待校準的溫度計的數值進行校準。
一些實施例中，該待校準的溫度計的位置處存在多個矽片，該第一氧化膜厚度為該多個矽片的氧化膜厚度的算術平均值或加權平均值。
一些實施例中，該裝置還包括：
建立模組，用於建立該退火爐的多個基準溫度計的第一關係曲線，建立每個該基準溫度計的第一關係曲線包括：
在退火爐內該基準溫度計所在位置放置多個測試矽片；
向該退火爐內通入氧氣，在該測試矽片上沉積氧化膜；
獲取該基準溫度計的數值作為基準溫度，根據該測試矽片上氧化膜的厚度確定基準厚度；
根據多組測試資料建立該基準溫度計的第一關係曲線，每組該測試資料包括該測試矽片上氧化膜的基準厚度和對應的基準溫度。
一些實施例中，該待校準的溫度計對應的第一關係曲線為距離該待校準的溫度計最近的基準溫度計的第一關係曲線。
一些實施例中，該基準厚度為該多個測試矽片的氧化膜厚度的算術平均值或加權平均值。
本發明的優點在於：
本實施例中，確定退火爐的待校準的溫度計對應的第一關係曲線，獲取退火爐內、待校準的溫度計的位置處的矽片的第一氧化膜厚度，根據第一關係曲線確定與第一氧化膜厚度對應的溫度值，根據溫度值對待校準的溫度計的數值進行校準，本實施例通過氧化膜的厚度能夠精確地確定退火爐的腔體內的實際溫度，進而對退火爐的溫度計進行校準，使測量溫度更接近實際溫度值，利用校準後的溫度計可以對退火製程過程中的溫度進行準確監測。本實施例避免了拆卸、安裝退火爐的腔體內的零部件，因而避免了拆裝所帶來的產能下降和頻繁的製程驗證。
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例的附圖，對本發明實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於所描述的本發明的實施例，本技術領域的通常知識者所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
在本發明的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
本發明提供一種退火爐溫度計校準方法及裝置，能夠對退火爐的溫度計進行校準，進而利用溫度計可以對退火製程過程中的溫度進行準確監測。
本發明實施例提供一種退火爐溫度計校準方法，如圖1所示，包括：
步驟101：確定退火爐的待校準的溫度計對應的第一關係曲線，該第一關係曲線為矽片氧化膜厚度與溫度之間的對應關係曲線；
步驟102：獲取該退火爐內、該待校準的溫度計的位置處的矽片的第一氧化膜厚度；
步驟103：根據該第一關係曲線確定與該第一氧化膜厚度對應的溫度值；
步驟104：根據該溫度值對該待校準的溫度計的數值進行校準。
本實施例中，確定退火爐的待校準的溫度計對應的第一關係曲線，獲取退火爐內、待校準的溫度計的位置處的矽片的第一氧化膜厚度，根據第一關係曲線確定與第一氧化膜厚度對應的溫度值，根據溫度值對待校準的溫度計的數值進行校準，本實施例通過氧化膜的厚度能夠精確地確定退火爐的腔體內的實際溫度，進而對退火爐的溫度計進行校準，使測量溫度更接近實際溫度值，利用校準後的溫度計可以對退火製程過程中的溫度進行準確監測。本實施例避免了拆卸、安裝退火爐的腔體內的零部件，因而避免了拆裝所帶來的產能下降和頻繁的製程驗證。
如圖2所示，在退火爐內設置有石英晶舟2，石英晶舟2承載有多個矽片3；另外，在退火爐內沿垂直方向設置有多個溫度計4，可以從多個溫度計4中選擇部分或全部溫度計作為基準溫度計。
本實施例預先建立退火爐的多個基準溫度計的第一關係曲線。具體地，建立每個該基準溫度計的第一關係曲線包括：在退火爐內該基準溫度計所在位置放置多個測試矽片；如圖2所示，通過氣體管路6向該退火爐內通入氧氣，其中，在退火爐底部設置有隔熱層5，通過回風元件1可以使得氧氣均勻分佈在退火爐內；在該測試矽片上沉積氧化膜；獲取該基準溫度計的數值作為基準溫度，根據該測試矽片上氧化膜的厚度確定基準厚度；根據多組測試資料建立該基準溫度計的第一關係曲線，每組該測試資料包括該測試矽片上氧化膜的基準厚度和對應的基準溫度。
如圖3所示，每組測試資料對應圖3中的一個箭頭，將多組測試資料進行擬合，得到如虛線所示的曲線作為第一關係曲線。
其中，在每個基準溫度計旁設置有多個測試矽片，可以將多個測試矽片的氧化膜厚度的算術平均值或加權平均值作為基準厚度，以提升基準厚度的精度。比如，基準溫度計旁設置有10個測試矽片，基準溫度計的數值為S1時，測試矽片（1）的氧化膜厚度為d1、測試矽片（2）的氧化膜厚度為d2、測試矽片（3）的氧化膜厚度為d3、…、測試矽片（10）的氧化膜厚度為d10，則可以將（d1+d2+…+d10）/10作為與S1對應的基準厚度。或者，根據測試矽片與基準溫度計的距離為每一測試矽片分配不同的權值，距離基準溫度計越近，則對應的權值越大，計算d1、d2、…、d10的加權平均值作為與S1對應的基準厚度，將S1與其對應的基準厚度作為一組測試資料。
之後可以獲取基準溫度計的數值為S2時對應的基準厚度、獲取基準溫度計的數值為S3時對應的基準厚度、…、獲取基準溫度計的數值為Sn時對應的基準厚度，得到n組測試資料，利用n組測試資料進行擬合即可得到基準溫度計對應的第一關係曲線。
採用相同的方法，可以得到多個基準溫度計對應的第一關係曲線，在退火爐工作一段時間後，可以利用多個基準溫度計對應的第一關係曲線對溫度計的數值進行校準。
在確定待校準的溫度計對應的第一關係曲線時，可以選擇距離該待校準的溫度計最近的基準溫度計的第一關係曲線作為待校準的溫度計對應的第一關係曲線。一些實施例中，待校準的溫度計本身為基準溫度計，即待校準的溫度計與距離最近的基準溫度計之間的距離為0，則可以將待校準的溫度計本身的第一關係曲線作為待校準的溫度計對應的第一關係曲線。一些實施例中，待校準的溫度計不是基準溫度計，可以根據待校準的溫度計與基準溫度計之間的距離，選擇距離該待校準的溫度計最近的基準溫度計的第一關係曲線作為待校準的溫度計對應的第一關係曲線。
一些實施例中，該待校準的溫度計的位置處存在多個矽片，該第一氧化膜厚度為該多個矽片的氧化膜厚度的算術平均值或加權平均值。比如，待校準的溫度計旁設置有10個矽片，矽片（1）的氧化膜厚度為d11、矽片（2）的氧化膜厚度為d12、矽片（3）的氧化膜厚度為d13、…、矽片（10）的氧化膜厚度為d110，則可以將（d11+d12+…+d110）/10作為第一氧化膜厚度。或者，根據矽片與待校準的溫度計的距離為每一矽片分配不同的權值，距離待校準的溫度計越近，則對應的權值越大，計算d11、d12、…、d110的加權平均值作為第一氧化膜厚度。
本發明實施例還提供了一種退火爐溫度計校準裝置，如圖4所示，包括：
確定模組21，用於確定退火爐的待校準的溫度計對應的第一關係曲線，該第一關係曲線為矽片氧化膜厚度與溫度之間的對應關係曲線；
獲取模組22，用於獲取該退火爐內、該待校準的溫度計的位置處的矽片的第一氧化膜厚度；
處理模組23，用於根據該第一關係曲線確定與該第一氧化膜厚度對應的溫度值；
校準模組24，用於根據該溫度值對該待校準的溫度計的數值進行校準。
本實施例中，確定退火爐的待校準的溫度計對應的第一關係曲線，獲取退火爐內、待校準的溫度計的位置處的矽片的第一氧化膜厚度，根據第一關係曲線確定與第一氧化膜厚度對應的溫度值，根據溫度值對待校準的溫度計的數值進行校準，本實施例通過氧化膜的厚度能夠精確地確定退火爐的腔體內的實際溫度，進而對退火爐的溫度計進行校準，使測量溫度更接近實際溫度值，利用校準後的溫度計可以對退火製程過程中的溫度進行準確監測。本實施例避免了拆卸、安裝退火爐的腔體內的零部件，因而避免了拆裝所帶來的產能下降和頻繁的製程驗證。
一些實施例中，該待校準的溫度計的位置處存在多個矽片，該第一氧化膜厚度為該多個矽片的氧化膜厚度的算術平均值或加權平均值。比如，待校準的溫度計旁設置有10個矽片，矽片（1）的氧化膜厚度為d11、矽片（2）的氧化膜厚度為d12、矽片（3）的氧化膜厚度為d13、…、矽片（10）的氧化膜厚度為d110，則可以將（d11+d12+…+d110）/10作為第一氧化膜厚度。或者，根據矽片與待校準的溫度計的距離為每一矽片分配不同的權值，距離待校準的溫度計越近，則對應的權值越大，計算d11、d12、…、d110的加權平均值作為第一氧化膜厚度。
一些實施例中，該裝置還包括：
建立模組，用於建立該退火爐的多個基準溫度計的第一關係曲線，建立每個該基準溫度計的第一關係曲線包括：在退火爐內該基準溫度計所在位置放置多個測試矽片；向該退火爐內通入氧氣，在該測試矽片上沉積氧化膜；獲取該基準溫度計的數值作為基準溫度，根據該測試矽片上氧化膜的厚度確定基準厚度；根據多組測試資料建立該基準溫度計的第一關係曲線，每組該測試資料包括該測試矽片上氧化膜的基準厚度和對應的基準溫度。
如圖3所示，每組測試資料對應圖3中的一個箭頭，將多組測試資料進行擬合，得到如虛線所示的曲線作為第一關係曲線。
在確定待校準的溫度計對應的第一關係曲線時，可以選擇距離該待校準的溫度計最近的基準溫度計的第一關係曲線作為待校準的溫度計對應的第一關係曲線。一些實施例中，待校準的溫度計本身為基準溫度計，即待校準的溫度計與距離最近的基準溫度計之間的距離為0，則可以將待校準的溫度計本身的第一關係曲線作為待校準的溫度計對應的第一關係曲線。一些實施例中，待校準的溫度計不是基準溫度計，可以根據待校準的溫度計與基準溫度計之間的距離，選擇距離該待校準的溫度計最近的基準溫度計的第一關係曲線作為待校準的溫度計對應的第一關係曲線。
其中，在每個基準溫度計旁設置有多個測試矽片，可以將多個測試矽片的氧化膜厚度的算術平均值或加權平均值作為基準厚度，以提升基準厚度的精度。比如，基準溫度計旁設置有10個測試矽片，基準溫度計的數值為S1時，測試矽片（1）的氧化膜厚度為d1、測試矽片（2）的氧化膜厚度為d2、測試矽片（3）的氧化膜厚度為d3、…、測試矽片（10）的氧化膜厚度為d10，則可以將（d1+d2+…+d10）/10作為與S1對應的基準厚度。或者，根據測試矽片與基準溫度計的距離為每一測試矽片分配不同的權值，距離基準溫度計越近，則對應的權值越大，計算d1、d2、…、d10的加權平均值作為與S1對應的基準厚度，將S1與其對應的基準厚度作為一組測試資料。
之後可以獲取基準溫度計的數值為S2時對應的基準厚度、獲取基準溫度計的數值為S3時對應的基準厚度、…、獲取基準溫度計的數值為Sn時對應的基準厚度，得到n組測試資料，利用n組測試資料進行擬合即可得到基準溫度計對應的第一關係曲線。
採用相同的方法，可以得到多個基準溫度計對應的第一關係曲線，在退火爐工作一段時間後，可以利用多個基準溫度計對應的第一關係曲線對溫度計的數值進行校準。
需要說明，本說明書中的各個實施例均採用層遞的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對於實施例而言，由於其基本相似於產品實施例，所以描述得比較簡單，相關之處參見產品實施例的部分說明即可。
在上述實施方式的描述中，具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示範中以合適的方式結合。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的通常知識者在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以申請專利範圍的保護範圍為準。
101~104:步驟
1:回風元件
2:石英晶舟
3:矽片
4:溫度計
5:隔熱層
6:氣體管路
21:確定模組
22:獲取模組
23:處理模組
24:校準模組
圖1表示本發明實施例退火爐溫度計校準方法的流程示意圖；
圖2表示本發明實施例退火爐的結構示意圖；
圖3表示本發明實施例第一關係曲線的示意圖；
圖4表示本發明實施例退火爐溫度計校準裝置的結構框圖。
101~104:步驟
Claims (10)
- 一種退火爐溫度計校準方法，包括： 確定退火爐的待校準的溫度計對應的第一關係曲線，該第一關係曲線為矽片氧化膜厚度與溫度之間的對應關係曲線； 獲取該退火爐內、該待校準的溫度計的位置處的矽片的第一氧化膜厚度； 根據該第一關係曲線確定與該第一氧化膜厚度對應的溫度值； 根據該溫度值對該待校準的溫度計的數值進行校準。
- 如請求項1所述的退火爐溫度計校準方法，其中，該待校準的溫度計的位置處存在多個矽片，該第一氧化膜厚度為該多個矽片的氧化膜厚度的算術平均值或加權平均值。
- 如請求項1所述的退火爐溫度計校準方法，其中，該方法還包括： 建立該退火爐的多個基準溫度計的第一關係曲線，建立每個該基準溫度計的第一關係曲線包括： 在退火爐內該基準溫度計所在位置放置多個測試矽片； 向該退火爐內通入氧氣，在該測試矽片上沉積氧化膜； 獲取該基準溫度計的數值作為基準溫度，根據該測試矽片上氧化膜的厚度確定基準厚度； 根據多組測試資料建立該基準溫度計的第一關係曲線，每組該測試資料包括該測試矽片上氧化膜的基準厚度和對應的基準溫度。
- 如請求項3所述的退火爐溫度計校準方法，其中，該待校準的溫度計對應的第一關係曲線為距離該待校準的溫度計最近的基準溫度計的第一關係曲線。
- 如請求項3所述的退火爐溫度計校準方法，其中，該基準厚度為該多個測試矽片的氧化膜厚度的算術平均值或加權平均值。
- 一種退火爐溫度計校準裝置，包括： 確定模組，用於確定退火爐的待校準的溫度計對應的第一關係曲線，該第一關係曲線為矽片氧化膜厚度與溫度之間的對應關係曲線； 獲取模組，用於獲取該退火爐內、該待校準的溫度計的位置處的矽片的第一氧化膜厚度； 處理模組，用於根據該第一關係曲線確定與該第一氧化膜厚度對應的溫度值； 校準模組，用於根據該溫度值對該待校準的溫度計的數值進行校準。
- 如請求項6所述的退火爐溫度計校準裝置，其中，該待校準的溫度計的位置處存在多個矽片，該第一氧化膜厚度為該多個矽片的氧化膜厚度的算術平均值或加權平均值。
- 如請求項6所述的退火爐溫度計校準裝置，其中，該裝置還包括： 建立模組，用於建立該退火爐的多個基準溫度計的第一關係曲線，建立每個該基準溫度計的第一關係曲線包括： 在退火爐內該基準溫度計所在位置放置多個測試矽片； 向該退火爐內通入氧氣，在該測試矽片上沉積氧化膜； 獲取該基準溫度計的數值作為基準溫度，根據該測試矽片上氧化膜的厚度確定基準厚度； 根據多組測試資料建立該基準溫度計的第一關係曲線，每組該測試資料包括該測試矽片上氧化膜的基準厚度和對應的基準溫度。
- 如請求項8所述的退火爐溫度計校準裝置，其中，該待校準的溫度計對應的第一關係曲線為距離該待校準的溫度計最近的基準溫度計的第一關係曲線。
- 如請求項8所述的退火爐溫度計校準裝置，其中，該基準厚度為該多個測試矽片的氧化膜厚度的算術平均值或加權平均值。
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