监测晶圆冷却温度的方法技术

一种监测晶圆冷却温度的方法，包括：提供第一测试晶圆；在所述第一测试晶圆的表面形成第一绝缘层；对所述第一绝缘层底部的第一测试晶圆进行第一离子注入工艺，在进行第一离子注入工艺的过程中，对第一测试晶圆进行冷却处理工艺；进行所述第一离子注入工艺后，采用光学法测试所述第一绝缘层的厚度，得到第一测试厚度，第一测试厚度随第一离子注入工艺时第一测试晶圆的温度的减小而增大。所述方法的监测精度较高且可操作性强。

Method of Monitoring Wafer Cooling Temperature

A method for monitoring the cooling temperature of a wafer includes: providing a first test wafer; forming a first insulating layer on the surface of the first test wafer; conducting a first ion implantation process on the first test wafer at the bottom of the first insulating layer; conducting a cooling treatment process on the first test wafer during the first ion implantation process; and conducting the first ion implantation process. After the process, the thickness of the first insulating layer is measured by optical method, and the first test thickness is obtained. The first test thickness increases with the decrease of the temperature of the first test wafer during the first ion implantation process. The method has high monitoring accuracy and strong operability.

【技术实现步骤摘要】
监测晶圆冷却温度的方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种监测晶圆冷却温度的方法。
技术介绍
离子注入工艺是半导体制造领域普遍的一种工艺。离子注入工艺在离子注入机台中进行，所述离子注入机台包括离子注入腔室、位于离子注入腔室内的晶圆托盘和位于离子注入腔室内的离子发生装置。离子注入工艺包括：将晶圆放置于所述晶圆托盘上，离子发生装置发射离子至位于晶圆托盘上的晶圆中。在进行离子注入工艺的过程中，离子与晶圆发生碰撞会产生热量。为了避免晶圆的温度过高，需要采用冷却系统对晶圆进行冷却降温。而随着工艺制程越来越先进，进行离子注入工艺时要求冷却系统对晶圆的温度控制能力较高，避免晶圆的温度波动过大。为了实现对晶圆的温度有效控制，需要准确获取离子注入工艺时晶圆的温度。目前，离子注入工艺时晶圆温度的监测方法的精度较低，或者可操作性较低，这就会对晶圆的生产造成很大的风险。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种监测晶圆冷却温度的方法，以提高监测精度，且增强监测的可操作性。为解决上述问题，本专利技术提供一种监测晶圆冷却温度的方法，包括：提供第一测试晶圆；在所述第一测试晶圆的表面形成第一绝缘层；对所述第一绝缘层底部的第一测试晶圆进行第一离子注入工艺，在进行第一离子注入工艺的过程中，对第一测试晶圆进行冷却处理工艺；进行所述第一离子注入工艺后，采用光学法测试所述第一绝缘层的厚度，得到第一测试厚度，第一测试厚度随第一离子注入工艺时第一测试晶圆的温度的减小而增大。可选的，所述第一绝缘层的材料为氧化硅。可选的，形成所述第一绝缘层的工艺为热氧化工艺。可选的，所述第一绝缘层的材料为氮化硅。可选的，形成所述第一绝缘层的工艺为沉积工艺。可选的，在进行第一离子注入工艺之前，所述第一绝缘层的厚度为80埃～120埃。可选的，所述第一离子注入工艺的参数包括：采用的离子为砷离子，注入能量为100KeV～200KeV，注入剂量为1E15atom/cm2～1E16atom/cm2。可选的，在进行第一离子注入工艺之后，采用椭圆偏振仪测试第一绝缘层的厚度，以获取第一测试厚度。可选的，所述第一测试晶圆的数量为若干个；在各第一测试晶圆表面分别沉积第一绝缘层；逐个对所述若干第一测试晶圆进行第一离子注入工艺，在进行所述第一离子注入工艺的过程中，对所述第一测试晶圆进行冷却处理工艺；所述冷却处理工艺给不同的第一测试晶圆提供不同的冷却条件；分别获取各第一测试晶圆表面第一绝缘层的第一测试厚度；分别获取各第一测试晶圆表面第一绝缘层的第一测试厚度后，对所述若干的第一测试晶圆进行电学性能测试，从若干第一测试晶圆中获取满足工艺要求的若干目标测试晶圆；根据各目标测试晶圆表面第一绝缘层的第一测试厚度，建立上限厚度和下限厚度。可选的，还包括：提供第二测试晶圆；在所述第二测试晶圆表面形成第二绝缘层，第二绝缘层与第一绝缘层的材料相同、厚度相同且形成工艺相同；对第二绝缘层底部的第二测试晶圆进行第二离子注入工艺，在进行第二离子注入工艺的过程中，对第二测试晶圆进行冷却处理，第二离子注入工艺的参数和第一离子注入工艺的参数相同；在进行第二离子注入工艺之后，采用光学法测试第二绝缘层的厚度，得到第二测试厚度；根据第二测试厚度分别与所述上限厚度和下限厚度之间的关系，判断在进行第二离子注入工艺时第二测试晶圆的温度是否满足要求。可选的，若第二测试厚度在所述上限厚度和所述下限厚度之间，则判断在进行第二离子注入工艺时第二测试晶圆的温度满足要求；若第二测试厚度大于所述上限厚度或者小于所述下限厚度，则判断在进行第二离子注入工艺时第二测试晶圆的温度不满足要求。可选的，还包括：提供离子注入机台，所述离子注入机台包括离子注入腔室、晶圆托盘以及冷却系统，所述晶圆托盘位于离子注入腔室中，所述晶圆托盘内部具有第一冷却管，冷却系统用于将冷却液导入所述第一冷却管中；在进行所述第一离子注入工艺之前，将所述第一测试晶圆放置于所述晶圆托盘的表面，并启动所述冷却系统；进行第一离子注入工艺之后，且在测试所述第一绝缘层的厚度之前，将所述第一测试晶圆从所述离子注入机台中取出。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术技术方案提供的监测晶圆冷却温度的方法中，第一离子注入工艺会对第一测试晶圆产生一定的注入损伤，使得靠近第一绝缘层底部表面的区域的晶格排布错位。在进行第一离子注入工艺时，第一测试晶圆的温度受到所述冷却处理工艺的影响，所述冷却处理工艺对第一测试晶圆的冷却程度越小，则第一测试晶圆的温度越高。在进行第一离子注入工艺时，第一测试晶圆的温度越高，第一绝缘层底部区域的晶格修复程度越高，那么第一绝缘层底部的晶格损伤区就越薄，反之，在进行第一离子注入工艺时，第一测试晶圆的温度越低，第一绝缘层底部区域的晶格修复程度越低，那么第一绝缘层底部的晶格损伤区就越厚。而第一绝缘层底部的晶格损伤区的厚度会影响第一绝缘层的第一测试厚度，具体的，第一绝缘层底部的晶格损伤区越厚，则第一测试厚度越大，第一绝缘层底部的晶格损伤区越薄，则第一测试厚度越小。这样第一绝缘层的第一测试厚度能用于表征第一离子注入工艺时第一测试晶圆的温度。所述监测方法的监测精度较高且可操作性强。附图说明图1是本专利技术一实施例中监测晶圆冷却温度过程的流程图；图2至图6是本专利技术一实施例中监测晶圆冷却温度过程的结构示意图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，离子注入工艺时晶圆温度的监测方法的精度较低，或者可操作性较低。离子注入工艺在离子注入机台中进行，所述离子注入机台包括离子注入腔室、位于离子注入腔室内的晶圆托盘、位于离子注入腔室内的离子发生装置和冷却系统，晶圆托盘内部具有冷却管。所述冷却系统包括位于离子注入腔室外部的冷却液存储箱，冷却液存储箱中的冷却液用于导入晶圆托盘内部的冷却管。离子注入工艺包括：将晶圆放置于所述晶圆托盘上，离子发生装置发射离子至位于晶圆托盘上的晶圆中。由于晶圆托盘与晶圆是接触的，因此冷却系统对晶圆托盘冷却的过程中，晶圆托盘可以将晶圆中的热量排走，以起到对晶圆的冷却作用。为了实现对晶圆的温度有效控制，需要准确监测离子注入工艺时晶圆的温度信息。一种对离子注入工艺时晶圆温度的监测方法是：采用温度传感器检测冷却液存储箱内冷却液的温度，以表征离子注入工艺时晶圆温度。然而，一方面，冷却液存储箱内冷却液的温度和托盘内部冷却管的出口端的温度有一定的差别，另一方面，若晶圆托盘和晶圆的导热出现问题时，会使冷却管的出口端的温度和晶圆的温度有较大的差别，因此，冷却液存储箱内冷却液的温度不能精确的表征离子注入工艺时晶圆的温度。另一种对离子注入工艺时晶圆温度的监测方法是：将温度传感器放置于冷却管内部靠近出口端的区域，采用温度传感器检测冷却管的出口端的温度，以表征离子注入工艺时晶圆温度。然而，这样的可操作性较差，具体表现在：一方面，温度传感器容易对冷却管中冷却液的流动造成堵塞，容易引发冷却管崩裂；另一方面，温度传感器需要通过线路与外部电源进行电学连接，线路需要从离子注入腔室内引出，而离子注入机台在正常工作时需要保证真空环境，因此需要对线路与离子注入腔室接触的地方进行真空隔离，这些对离子注入机台结构的改变容易导致离子注入机台的密封性能变差。为了解决上述问题，本专利技术提供一种监测晶圆冷却温度的方法，请参考图1，包括以下步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种监测晶圆冷却温度的方法，其特征在于，包括：提供第一测试晶圆；在所述第一测试晶圆的表面形成第一绝缘层；对所述第一绝缘层底部的第一测试晶圆进行第一离子注入工艺，在进行第一离子注入工艺的过程中，对第一测试晶圆进行冷却处理工艺；进行所述第一离子注入工艺后，采用光学法测试所述第一绝缘层的厚度，得到第一测试厚度，第一测试厚度随第一离子注入工艺时第一测试晶圆的温度的减小而增大。

【技术特征摘要】
1.一种监测晶圆冷却温度的方法，其特征在于，包括：提供第一测试晶圆；在所述第一测试晶圆的表面形成第一绝缘层；对所述第一绝缘层底部的第一测试晶圆进行第一离子注入工艺，在进行第一离子注入工艺的过程中，对第一测试晶圆进行冷却处理工艺；进行所述第一离子注入工艺后，采用光学法测试所述第一绝缘层的厚度，得到第一测试厚度，第一测试厚度随第一离子注入工艺时第一测试晶圆的温度的减小而增大。2.根据权利要求1所述的监测晶圆冷却温度的方法，其特征在于，所述第一绝缘层的材料为氧化硅。3.根据权利要求2所述的监测晶圆冷却温度的方法，其特征在于，形成所述第一绝缘层的工艺为热氧化工艺。4.根据权利要求1所述的监测晶圆冷却温度的方法，其特征在于，所述第一绝缘层的材料为氮化硅。5.根据权利要求1所述的监测晶圆冷却温度的方法，其特征在于，形成所述第一绝缘层的工艺为沉积工艺。6.根据权利要求1所述的监测晶圆冷却温度的方法，其特征在于，在进行第一离子注入工艺之前，所述第一绝缘层的厚度为80埃～120埃。7.根据权利要求1所述的监测晶圆冷却温度的方法，其特征在于，所述第一离子注入工艺的参数包括：采用的离子为砷离子，注入能量为100KeV～200KeV，注入剂量为1E15atom/cm2～1E16atom/cm2。8.根据权利要求1所述的监测晶圆冷却温度的方法，其特征在于，在进行第一离子注入工艺之后，采用椭圆偏振仪测试第一绝缘层的厚度，以获取第一测试厚度。9.根据权利要求1所述的监测晶圆冷却温度的方法，其特征在于，所述第一测试晶圆的数量为若干个；在各第一测试晶圆表面分别沉积第一绝缘层；逐个对所述若干第一测试晶圆进行第一离子注入工艺，在进行所述第一离子注入工艺的过程中，对所述第一测试晶圆进行冷却处理工艺；所述冷却处理工艺给不同的第一测试晶圆提供不同的冷却条件；分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄家明，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32