專利名稱：一種利用熱波儀測量溫度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導體領(lǐng)域，涉及一種測溫方法，尤其是一種利用熱波儀測量溫度的方法。
背景技術(shù)：
半導體制造中，工藝對溫度的準確性和穩(wěn)定性有嚴格的要求，因此對溫度的測量校準顯得非常重要，現(xiàn)有的溫度測量方法除設(shè)備本身溫度控制模塊外，主要是使用Thermal C0Uple(熱偶，以下簡稱TC) Wafer (晶片)，這種方式雖可得到比較準確的溫度，但在實際應用中有一些不可回避的缺點(1)費時，TC Wafer校正通常要用手動方式把Wafer放進去，并把導線引出來。對于封閉的腔體，需要停機打開腔體，特別是部分高真空機臺，需要真空重建，通常需要數(shù)小時，這在半導體生產(chǎn)中是一個很大的時間消耗。(2)適用性差，因為導線的限制，部分類型的機器不能使用此方式，如密封性要求
高的真空腔體。C3)工藝模擬性不強。對大部分CVD(chemical vapor d印osition化學氣相沉積)，PVD (physical vapor d印osition物理氣相沉積)機器，只能簡單的測量設(shè)定溫度，無法測量在工藝加工過程中的溫度，因為工藝的加工會對TCWafer造成傷害.；另外，對Wafer 在ftOcess Chamber中的移動，也不能模擬，如Chamber之間的轉(zhuǎn)換(PVD) ；Wafer在承片臺中的移動(如N0VELLUS公司生產(chǎn)的Cl型化學氣相沉積機器)，Wafer在工藝過程中的移動。(4)成本較高廣片TC Wafer通常需要數(shù)千美金。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明作為一種溫度監(jiān)控的補充手段，能有效的彌補上述監(jiān)控方式的不足，并增強了工藝模擬性。作為一種離線監(jiān)控方式，可廣泛的應用于半導體芯片生產(chǎn)過程中，可快速實現(xiàn)對機臺溫度狀況的正常與否的判斷。本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種利用熱波儀測量溫度的方法。背景如下離子注入會破壞晶片表面硅的原本完整的晶格結(jié)構(gòu)，在某一范圍內(nèi)，離子植入量越大，硅晶格結(jié)構(gòu)的損傷程度就越大。TW值作為一個間接反映晶片的離子植入量的測量參數(shù)，它所直接測量并反映的是晶片某一部分區(qū)域的硅的晶格損傷程度。而經(jīng)過一定的溫度退火后會修復這種晶格的損傷，故會造成TW值的衰減.更重要的是，這種衰減的程度跟一定范圍內(nèi)的溫度直接相關(guān)。本發(fā)明方法如下(1)取新單晶片1片；(2)在離子注入機注B(硼元素)以得到損傷度，注入能量在25_60KeV(千電子伏特)，劑量在 lE13-5E13/cm2(E13 代表 IO13)之間。(3)用熱波儀測量注入后的熱波信號值TWO ；(4)將晶片傳入機臺內(nèi)模擬正常工藝以得到真實值；對有膜質(zhì)沉積的工藝，需晶片背面進入；(5)用熱波儀測量傳出晶片的損傷后值，該損傷后值記為TWl ；(6)計算熱波儀熱波信號值TW衰減率，并與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對比得出所測量機臺的溫度；TW 衰減率=(1-TW1/TW0)*100% ；(7)用過的硅晶片回收，測量結(jié)束。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)操作簡單，直接按照正常Rim貨(半導體稱加工產(chǎn)品為“rim貨)方式。(2)省時，Run 一片產(chǎn)品的時間加10分鐘測量時間，一般在半小時內(nèi)可完成。(3)成本低，使用普通硅片，并可循環(huán)利用。(4)工藝模擬性強，能夠更真實的模擬機臺實際工作情況，更真實的反映機臺正常工作時腔體內(nèi)的實際溫度。(5)實時性強，隨時可以量測，對機臺環(huán)境無破壞性。(6)適用性廣，可對FAB (半導體工廠)內(nèi)CVD, PVD, ETCH(刻蝕)，Alloy (合金) 爐管機臺進行溫度測量O00-500°C )；(7)應用范圍廣(a)在半導體制造行業(yè)，可廣泛應用于溫度在200-500°C的工藝日常監(jiān)控和異常分析。(b)在其他行業(yè)，可在工作溫度200-50(TC設(shè)備上進行溫度的監(jiān)控和異常分析(前提可放置硅片)。


圖1為本發(fā)明的方法流程圖；圖2為本發(fā)明的靈敏性折線圖及適用范圍(虛線框圖內(nèi)200°C -500°C )；圖3為某種物理氣相沉積機臺溫度基礎(chǔ)數(shù)據(jù)折線圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述，并實際應用舉例參見圖1，一種利用熱波儀測量溫度的方法，步驟如下(1)取硅晶片一片，晶片類型為可選擇P-TYPE (電阻率0. 5-100ohm. cm)。(2)在離子注入機注B(硼元素)以得到損傷度，注入能量在25_60KeV(千電子伏特)，劑量在 lE13-5E13/cm2(E13 代表 IO13)之間。(3)用熱波儀測量注入后的熱波信號值TWO ；(4)將晶片傳入機臺內(nèi)(模擬正常工藝以得到真實值)，使機臺正常工作。機臺工作時腔體內(nèi)產(chǎn)生的溫度會對放入晶片進行損傷修復。；對有膜質(zhì)沉積的工藝，需晶片背面進入；(5)用熱波儀測量傳出晶片的損傷后值，該損傷后值記為TWl ；(6)計算熱波儀熱波信號值TW衰減率，并與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對比從而方便的得出所測量機臺的溫度；TW衰減率=(1-TW1/TW0)*100% ；
下面的試驗數(shù)據(jù)是使用“機臺”快速退貨爐RTA(Rapid Thermal Anneal，機臺型號AG4100)不同的溫度及時間對已注入過的晶片進行Anneal (退火)得來，來建立某種 Thermal (溫度及時間)和TW對應關(guān)系的參考。表一 TW值的原始數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1. 一種利用熱波儀測量溫度的方法，其特征方法在于(1)取新單晶片1片；(2)在離子注入機注B以得到損傷度，注入能量在25-60KeV，劑量在1E13_5E13/Cm2之間；(3)用熱波儀測量注入后的熱波信號值TWO；(4)將晶片傳入機臺內(nèi)模擬正常工藝以得到真實值；對有膜質(zhì)沉積的工藝，需晶片背面進入；(5)用熱波儀測量傳出晶片的損傷后值，該損傷后值記為TWl；(6)計算熱波儀熱波信號值TW衰減率，并與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對比得出所測量機臺的溫度；TW 衰減率=(1-TW1/TW0)*100% ；(J)用過的硅晶片回收，測量結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用熱波儀測量溫度的方法。在半導體制造工藝中，離子注入會破壞單晶硅片的晶格結(jié)構(gòu)，通過熱波儀可以量測出這種損傷值，稱之為TW(Thermal Wave)值。而經(jīng)過一定的溫度退火后會修復這種晶格的損傷，故會造成TW值的衰減。更重要的是，這種衰減的程度跟溫度高低直接相關(guān)。根據(jù)這個關(guān)系，讓一個注入后的單晶硅片在進入待測溫機臺工藝前后各量測一次，前值我們稱之為TW0，后值稱之為TW1，然后計算衰減率TW衰減率＝(1-TW1/TW0)*100％，這個衰減率對應固定的溫度，與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對比，從而可以得出晶片所進入機臺的溫度。本發(fā)明的優(yōu)點在于操作簡單，省時，成本低，工藝模擬性強，對機臺環(huán)境無破壞性，適用性廣，可對半導體工廠內(nèi)薄膜，刻蝕，合金爐管機臺進行溫度測量。
文檔編號H01L21/66GK102184877SQ201110057878
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者仲維續(xù), 張思申, 張曉雷, 賀金良 申請人:中國航天科技集團公司第九研究院第七七一研究所