TWI635261B - 監測基座溫度均勻性的方法 - Google Patents

Abstract

本發明提出了一種監測基座溫度均勻性的方法，在晶圓表面形成二氧化矽，將晶圓放置在基座上進行升溫，同時通入氫氣，借助於氫氣的還原作用與二氧化矽進行反應，改變二氧化矽薄膜的光學特性，溫度越高的區域還原反應速率越快，二氧化矽薄膜的光學特性改變的越多，由此推算出溫度均勻性，此外，晶圓表面形成的二氧化矽可以通過濕法刻蝕去除，解決晶圓回收問題，並且不會對反應腔室造成污染。

Description

監測基座溫度均勻性的方法

本發明涉及半導體製造領域，尤其涉及了一種監測基座溫度均勻性的方法。

在半導體製造過程中，晶圓通常需要放置在反應腔室中的基座上進行相應的薄膜沉積、刻蝕等工藝，由於反應需要在一定溫度下進行，通常情況下溫度由基座提供，通過基座對晶圓進行加熱。隨著晶圓的尺寸越來越大，基座也隨著變大，但是由基座提供的溫度均勻性會存在一定的偏差。溫度的不同，導致反應結果的不同，直接影響晶圓的良率。因此，基座在高溫下(大於攝氏1000度)時，通常需要對其進行溫度均勻性進行監測。

請參考圖1，圖1為現有技術中對反應腔室內溫度進行監測的系統結構示意圖，其中，晶圓20放置在基座10上，兩者均位於反應腔室30內，在反應腔室30外設有多個紅外燈管40，該反應腔室30上設有一石英視窗31，在該石英視窗31處設有一高溫計32，用於監測反應腔室30內的溫度，在該反應腔室30的一側還設有一溫差熱電偶33。然而，高溫計32通過石英視窗31的讀值很容易受到鍍膜層的影響導致讀值不準確；不同的位置也會 導致溫差熱電偶33的讀值不同，並且，上述方案中只能夠進行單點的溫度監測。

此外，在現有技術中，通常會採用4點探針測試法對溫度均勻性進行測試。4點探針測試法首先是對晶圓的表面植入施體或者受體；接著，將晶片傳送到反應腔室，放置在基座上；接著，升溫至製程所需的溫度，植入的施體或者受體在高溫下會被啟動然後擴散，從而影響晶圓表面的電阻率；卸載晶圓，採用4點探針測試晶圓表面的電阻率，推算出溫度的均勻性。

然而，首先，4點探針測試法是一種破壞性的方法，其會對晶圓造成破壞性的傷害，導致晶圓回收困難，其次，額外植入的施體或者受體會影響反應腔室的清潔，對反應腔室造成污染。因此，需要提出一種可以監測基座溫度均勻性的方法，以克服上述問題。

本發明的目的在於提供一種監測基座溫度均勻性的方法，能夠全面的對溫度均勻性進行監測，並且晶圓易回收，不會對反應腔室造成污染。

為了實現上述目的，本發明提出了一種監測基座溫度均勻性的方法，包括步驟：提供一晶圓，在該晶圓上形成至少一層二氧化矽；將該晶圓放置在一基座上；將一反應腔室的內部溫度提升至一製程所需溫度，並向該反應腔室通入氫氣；卸載該晶圓，測試該晶圓表面的二氧化矽的光學特性的變化，以獲得溫度的均勻性。

進一步的，測試該晶圓表面的二氧化矽光學特性的變化包括 步驟：在該晶圓表面形成至少一層二氧化矽之後，對該二氧化矽的光學特性進行第一次測量；在該晶圓經過升溫和通入氫氣反應後，對該二氧化矽的光學特性進行第二次測量，由第一次測量和第二次測量的差值獲得光學特性的變化。

進一步的，該二氧化矽為2層。

進一步的，該二氧化矽採用化學氣相沉積形成。

進一步的，該二氧化矽的厚度範圍是50埃~500埃。

進一步的，該製程所需的溫度大於等於攝氏1000度。

進一步的，測試該晶圓表面若干點處的二氧化矽的光學特性的變化，以獲得該晶圓表面二氧化矽光學特性變化的均勻性。

進一步的，該二氧化矽的光學特性包括折射率及消光係數。

與現有技術相比，本發明的有益效果主要在於：在晶圓表面形成二氧化矽薄膜，將晶圓放置在基座上進行升溫，同時通入氫氣於反應腔室，借由氫氣的還原作用與二氧化矽進行反應，改變二氧化矽薄膜的光學特性，溫度越高的區域還原反應速率越快，二氧化矽薄膜的光學特性改變的越多，由此推算出溫度均勻性，此外，晶圓表面形成的二氧化矽可透過濕蝕刻去除，解決晶圓回收問題，且不會對反應腔室造成污染。

現有技術：

10‧‧‧基座

20‧‧‧晶圓

30‧‧‧反應腔室

31‧‧‧石英視窗

32‧‧‧高溫計

33‧‧‧溫差熱電偶

40‧‧‧紅外燈管

本發明：

20‧‧‧晶圓

60‧‧‧二氧化矽

圖1為現有技術中監測反應腔室內溫度的系統的結構示意圖；圖2為本發明一實施例中監測基座溫度均勻性的方法的流程圖； 圖3為本發明一實施例中用於測試溫度均勻性的晶圓的結構示意圖。

下面將結合示意圖對本發明的監測基座溫度均勻性的方法進行更詳細的描述，其中表示了本發明的優選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明，而仍然實現本發明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對於本領域技術人員的廣泛知道，而並不作為對本發明的限制。

為了清楚，不描述實際實施例的全部特徵。在下列描述中，不詳細描述公知的功能和結構，因為它們會使本發明由於不必要的細節而混亂。應當認為在任何實際實施例的開發中，必須做出大量實施細節以實現開發者的特定目標，例如按照有關系統或有關商業的限制，由一個實施例改變為另一個實施例。另外，應當認為這種開發工作可能是複雜和耗費時間的，但是對於本領域技術人員來說僅僅是常規工作。

在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精准的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。

請參考圖2，在本實施例中，提出了一種監測基座溫度均勻性的方法，包括步驟：S100：提供一晶圓，在該晶圓上形成至少一層二氧化矽；S200：將該晶圓放置在一基座上； S300：升溫至一製程所需的溫度，並向一反應腔室通入氫氣；S400：卸載該晶圓，測試該晶圓表面的二氧化矽的光學特性的變化，以獲得溫度的均勻性。

具體的，請參考圖3，在晶圓20的表面形成至少一層二氧化矽60，在本實施例中，形成了2層二氧化矽60，該二氧化矽60採用化學氣相沉積(CVD)形成，該二氧化矽60的厚度範圍是50埃~500埃，例如是300埃。

升溫至製程所需的溫度，並向一反應腔室通入氫氣；通常情況下，該製程所需的溫度大於等於攝氏1000度，在溫度小於攝氏1000度時，溫度的均勻性對反應不會造成較大的差異，因此，優選的溫度為大於等於攝氏1000度時對溫度均勻性進行測試。通入的氫氣會在高溫下與晶圓表面的二氧化矽進行還原反應，會改變二氧化矽的光學特性，並且溫度越高的區域還原反應速率越快，二氧化矽薄膜光學特性改變的越多，可以由此推算出溫度均勻性。

其中，測試晶圓表面的二氧化矽厚度的變化包括步驟：在晶圓20表面形成至少一層二氧化矽60之後，對該二氧化矽60的光學特性進行第一次測量；在晶圓20經過升溫和通入氫氣反應後，對該二氧化矽60的光學特性進行第二次測量，由第一次測量和第二次測量的差值獲得光學特性的變化，進而推算出溫度的均勻性。具體的，還可以是測試晶圓表面若干點處的二氧化矽光學特性的變化，從而獲得晶圓表面二氧化矽光學特性變 化的均勻性，進而獲得溫度的均勻性。

在本實施例中，該二氧化矽的光學特性可以為消光係數或者是折射率，該光線特性均會隨著二氧化矽與氫氣的改變而改變。

綜上，在本發明實施例提供的監測基座溫度均勻性的方法中，在晶圓表面形成二氧化矽，將晶圓放置在基座上進行升溫，同時通入氫氣，借助於氫氣的還原作用與二氧化矽進行反應，改變二氧化矽薄膜的光學特性，溫度越高的區域還原反應速率越快，二氧化矽薄膜的光學特性改變的越多，由此推算出溫度均勻性，此外，晶圓表面形成的二氧化矽可以通過濕法刻蝕去除，解決晶圓回收問題，並且不會對反應腔室造成污染。

上述僅為本發明的優選實施例而已，並不對本發明起到任何限制作用。任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本發明的技術方案的範圍內，對本發明揭露的技術方案和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發明的技術方案的內容，仍屬於本發明的保護範圍之內。

Claims (6)

1. 一種監測基座溫度均勻性的方法，包括步驟：提供一晶圓，在該晶圓上形成至少一層二氧化矽；將該晶圓放置在一基座上；升溫至一製程所需的溫度，並向一反應腔室通入氫氣，該製程所需的溫度為大於等於攝氏1000度；卸載該晶圓，測試該晶圓表面的二氧化矽的光學特性的變化，以獲得該反應腔室之溫度的均勻性，其中測試該晶圓表面的二氧化矽的光學特性的變化包括下列步驟：在該晶圓的表面形成至少一層二氧化矽之後，對該至少一層二氧化矽的光學特性進行第一次測量；在該晶圓經過升溫以及通入氫氣反應後，對該二氧化矽的光學特性進行第二次測量，由該第一次測量和該第二次測量的差值獲得該二氧化矽的光學特性的變化。
2. 如請求項1所述的監測基座溫度均勻性的方法，其中該二氧化矽為2層。
3. 如請求項1所述的監測基座溫度均勻性的方法，其中該二氧化矽採用化學氣相沉積形成。
4. 如請求項1所述的監測基座溫度均勻性的方法，其中該二氧化矽的厚度範圍是50埃~500埃。
5. 如請求項1所述的監測基座溫度均勻性的方法，其中測試該晶圓表面若干點處的二氧化矽的光學特性的變化，以獲得該晶圓表面的二氧化矽的光學特性變化的均勻性。
6. 如請求項1所述的監測基座溫度均勻性的方法，其中該二氧化矽的光學特性包括折射率及消光係數。