CN112614780A - 一种晶圆尖峰退火监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶圆尖峰退火监控方法，所述监控方法具体包括如下步骤：将退火后的晶圆放置到电阻值测量装置上进行晶圆的电阻测量，所述电阻测量方法为线性扫描，得出关于所述晶圆中心线对称的一组电阻值数据；将所述电阻值数据进行数据处理，所述数据处理方法为中心对称加和平均；根据所述处理后的数据绘制离散分布图，偏离点的位置即为退火不均匀点，以实现对所述晶圆退火的监控，所述偏离点为偏离所述离散分布图整体趋势的点；该监控方法旨在有效监控晶圆退火的均一性，并根据监控数据进行设备的调整。

Description

一种晶圆尖峰退火监控方法
技术领域
本发明涉及半导体制造工艺监控方法领域，尤其是涉及一种晶圆尖峰退火监控方法。
背景技术
随着半导体工业的发展，集成电路向体积小、速度快和低功耗方向发展。尤其是当半导体器件的特征尺寸不断按比例缩小，其掺杂元素在退火后的横向和纵向扩散程度也要求相应减小，且结深要浅。为了控制掺杂元素的扩散以及得到较浅的结深，业界普遍采用的退火工艺为尖峰退火。尖峰退火工艺是利用加热的热源将晶圆快速升到900～1200℃的温度，然后快速降温，整个过程约1.5秒。
对于尖峰退火工艺，业界主流设备采用晶圆托环支撑晶圆，请参阅图1，图1为现有技术中托环的温度分布中心点(O2点)与晶圆中心点(O1点)重合的示意图。执行尖峰退火工艺过程时，机械手臂先传送晶圆到托环的目标位置，加热单元对晶圆正面进行加热，同时，晶圆托环以一定的速度带动晶圆旋转，以确保退火的均匀性。
然而，影响托环温度分布的因素有：托环的结构形状、带动托环转动的传动装置的结构形状、晶圆的退火时间、晶圆直径、晶圆厚度和托环的转动速度等，所以托环的温度分布规律是随着不同的加工工艺而发生变化的，其温度分布的中心点也是随着不同的加工工艺而发生变化的，当晶圆的中心点与托环的温度分布中心点出现偏移时(如图2所示)，会造成晶圆边缘一边吸走的热量多，而另一边吸走的热量少的情况，因此，出现了晶圆边缘热量流失不对称的情况。
那么，对于晶圆均一性的监控就显得尤为重要。目前通行的均一性监控方法为：离子注入--退火--量测方块电阻。尖峰退火的腔体加热组件为按区域环形分布的卤素灯组。方块电阻线性扫描量测可快速、直观的反映腔体不同灯区之间的温度差异,是调整探头温度的重要依据，因此对线性扫描的均一性实施有效监控尤为重要。
本发明提供了一种线性扫描的监控方法，可以有效保证晶圆尖峰退火的均一性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆尖峰退火的监控方法，旨在有效监控晶圆退火的均一性，并根据监控数据进行设备的调整。
为实现上述目的和其他相关目的，本发明提供了一种晶圆尖峰退火监控方法，其特征在于，所述监控方法具体包括如下步骤：
步骤S1：将退火后的晶圆放置到电阻值测量装置上进行晶圆的电阻测量，所述电阻测量方法为线性扫描，得出关于所述晶圆中心线对称的一组电阻值数据X1、X2......Xn-1、Xn；
步骤S2：将所述电阻值数据X1、X2......Xn-1、Xn进行数据处理，所述数据处理方法为中心对称加和平均，处理后的数据为：(X1+Xn)/2、(X2+Xn-1)/2......(Xn-1+X2)/2、(Xn+X1)/2；
步骤S3：根据所述处理后的数据绘制离散分布图，偏离点的位置即为退火不均匀点，以实现对所述晶圆退火的监控，所述偏离点为偏离所述离散分布图整体趋势的点。
优选地，还包括步骤S4：根据所述离散分布图中的偏离点对机械手臂进行调整，改变所述晶圆的倾斜，若无偏离点则无需调整。
优选地，所述机械手臂与所述晶圆之间设置有陶瓷纤维垫片。
优选地，所述晶圆的尖峰退火加热组件为卤素灯组。
优选地，所述卤素灯组的数量为多个，多个所述卤素灯组在所述晶圆上分布成多个加热灯区。
优选地，多个所述加热灯区中每个所述加热灯区中的所述卤素灯组均由一温控探头控制，所述温控探头用以改变所述加热灯区中的所述卤素灯组的温度。
优选地，还包括步骤S4：根据所述离散分布图中的偏离点对所述温控探头进行调整，以使偏离点对应的所述加热灯区中所述卤素灯组的温度发生改变，若无偏离点则无需调整。
优选地，所述晶圆尖峰退火的方式N型离子注入形成N型轻掺杂区之后的退火。
优选地，所述晶圆尖峰退火的温度为1050℃。
优选地，包括计算机***和电路控制板，所述计算机***用于数据处理，所述电路控制板用于控制所述机械手臂和所述温控探头。
综上所述，本发明所提出的将线性扫描的原始量测数据进行中心对称镜像化处理，可以显著排干扰因素影响，精确反映腔体不同灯区间的温度差异，实现对关键制程的更加有效的监控；进一步地，本发明可以根据数据离散图，及时准确定位数据异常位置，即不均匀点，并对相应位置进行调整，调整方法主要包括机械手臂对晶圆放置的调整和通过温控探头对灯区温度的调整；最后，本发明还可以包括计算机***和电路控制板，通过计算机***进行数据处理，通过电路控制板实现机械手臂和温控探头的控制。
附图说明
图1为本发明现有技术托环的温度分布中心点(O2点)与晶圆中心点(O1点)重合的示意图。
图2为本发明现有技术托环的温度分布中心点(O2点)与晶圆中心点(O1点)不重合的示意图。
图3为本发明一实施例提供的晶圆尖峰退火监控及调整示意图。
图4为本发明一实施例提供的另一晶圆尖峰退火监控及调整示意图。
图5为本发明一实施例提供的晶圆尖峰退火电阻离散分布图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
图3和图4为本发明一实施例提供的晶圆尖峰退火监控及控制示意图，参阅图3和图4，本发明提供了一种晶圆尖峰退火监控方法，所述监控方法具体包括如下步骤：
步骤S1：将退火后的晶圆放置到电阻值测量装置上进行晶圆的电阻测量，所述电阻测量方法为线性扫描，得出关于所述晶圆中心线对称的一组电阻值数据X1、X2......Xn-1、Xn；
步骤S2：将所述电阻值数据X1、X2......Xn-1、Xn进行数据处理，所述数据处理方法为中心对称加和平均，处理后的数据为：(X1+Xn)/2、(X2+Xn-1)/2......(Xn-1+X2)/2、(Xn+X1)/2；
步骤S3：参阅图5，根据所述处理后的数据绘制离散分布图，偏离点的位置即为退火不均匀点，以实现对所述晶圆退火的监控。
以上为对于晶圆尖峰退火的监控和数据处理、分析，可以根据对于数据的分析对设备进行调整，实现晶圆尖峰退火的均一性。
例如可以包括下一步骤：根据所述离散分布图中的偏离点对机械手臂进行调整，改变所述晶圆的倾斜，若无偏离点则无需调整。所述机械手臂与所述晶圆之间一般设置有陶瓷纤维垫片。
另外，对于所述晶圆的尖峰退火的加热组件一般卤素灯组，所述卤素灯组的数量为多个，可以将多个所述卤素灯组在所述晶圆上分布成多个加热灯区，使得多个所述加热灯区中每个所述加热灯区中的所述卤素灯组均由一温控探头控制，所述温控探头用以改变所述加热灯区中的所述卤素灯组的温度。
于是可以包括下一调整步骤：根据所述离散分布图中的偏离点对所述温控探头进行调整，以使偏离点对应的所述加热灯区中所述卤素灯组的温度发生改变，若无偏离点则无需调整。所述晶圆尖峰退火的方式一般为N型离子注入形成N型轻掺杂区之后的退火，所述晶圆尖峰退火的温度为1050℃。
为更好的进行数据处理和设备调整控制，一般还包括计算机***和电路控制板，所述计算机***用于数据处理，所述电路控制板用于控制所述机械手臂和所述温控探头。
本发明的优点在于将线性扫描的原始量测数据进行中心对称镜像化处理，可以显著排干扰因素影响，精确反映腔体不同灯区间的温度差异，实现对关键制程的更加有效的监控；进一步地，本发明可以根据数据离散图，及时准确定位数据异常位置，即不均匀点，并对相应位置进行调整，调整方法主要包括机械手臂对晶圆放置的调整和通过温控探头对灯区温度的调整；最后，本发明还可以包括计算机***和电路控制板，通过计算机***进行数据处理，通过电路控制板实现机械手臂和温控探头的控制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种晶圆尖峰退火监控方法，其特征在于，所述监控方法具体包括如下步骤：
步骤S1：将退火后的晶圆放置到电阻值测量装置上进行晶圆的电阻测量，所述电阻测量方法为线性扫描，得出关于所述晶圆中心线对称的一组电阻值数据X1、X2......Xn-1、Xn；
步骤S2：将所述电阻值数据X1、X2......Xn-1、Xn进行数据处理，所述数据处理方法为中心对称加和平均，处理后的数据为：(X1+Xn)/2、(X2+Xn-1)/2......(Xn-1+X2)/2、(Xn+X1)/2；
步骤S3：根据所述处理后的数据绘制离散分布图，偏离点的位置即为退火不均匀点，以实现对所述晶圆退火的监控，所述偏离点为偏离所述离散分布图整体趋势的点。
2.如权利要求1所述的晶圆尖峰退火监控方法，其特征在于，还包括步骤S4：根据所述离散分布图中的偏离点对机械手臂进行调整，改变所述晶圆的倾斜，若无偏离点则无需调整。
3.如权利要求2所述的晶圆尖峰退火监控方法，其特征在于，所述机械手臂与所述晶圆之间设置有陶瓷纤维垫片。
4.如权利要求1所述的晶圆尖峰退火监控方法，其特征在于，所述晶圆的尖峰退火加热组件为卤素灯组。
5.如权利要求4所述的晶圆尖峰退火监控方法，其特征在于，所述卤素灯组的数量为多个，多个所述卤素灯组在所述晶圆上分布成多个加热灯区。
6.如权利要求5所述的晶圆尖峰退火监控方法，其特征在于，多个所述加热灯区中每个所述加热灯区中的所述卤素灯组均由一温控探头控制，所述温控探头用以改变所述加热灯区中的所述卤素灯组的温度。
7.如权利要求6所述的晶圆尖峰退火监控方法，其特征在于，还包括步骤S4：根据所述离散分布图中的偏离点对所述温控探头进行调整，以使偏离点对应的所述加热灯区中所述卤素灯组的温度发生改变，若无偏离点则无需调整。
8.如权利要求1所述的晶圆尖峰退火监控方法，其特征在于，所述晶圆尖峰退火的方式N型离子注入形成N型轻掺杂区之后的退火。
9.如权利要求8所述的晶圆尖峰退火监控方法，其特征在于，所述晶圆尖峰退火的温度为1050℃。
10.如权利要求2至9任一项所述的晶圆尖峰退火监控方法，其特征在于，包括计算机***和电路控制板，所述计算机***用于数据处理，所述电路控制板用于控制所述机械手臂和所述温控探头。
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