监控退火设备控温性能的方法技术

技术编号:21896436 阅读:24 留言:0更新日期:2019-08-17 16:19
本发明专利技术提供了一种监控退火设备控温性能的方法,包括:提供监控晶圆,所述监控晶圆在退火前后的热波变化量与退火温度之间具有一线性关系;测量监控晶圆在设定温度下退火前后的热波,得到第一热波值和第二热波值;根据第一热波值和第二热波值的差值以及所述线性关系,获得与所述差值对应的实际退火温度;对比设定温度与实际退火温度的偏离程度,判断监控的退火设备的控温性能。本发明专利技术提供的监控退火设备控温性能的方法可以对退火设备在低温退火时的控温性能进行有效和准确的监控。

Method of Monitoring Temperature Control Performance of Annealing Equipment

【技术实现步骤摘要】
监控退火设备控温性能的方法
本专利技术涉及半导体
,尤其是涉及一种监控退火设备控温性能的方法。
技术介绍
在超大规模集成电路领域,随着芯片尺寸的设计规则缩小和器件的比例缩放,对接触电阻的极限要求越来越高。产业需要寻找新的替代品,钴自对准硅化物被发现了。在其制备过程中,通常需要对生产时的状况进行监测。例如,硅化钴的相关制程工艺中,包括利用快速退火设备进行的快速热退火工艺(RTA),如果快速退火设备的退火温度不稳定,会对形成的硅化钴以及半导体器件造成重要影响。以闪存为例,如果快速退火设备的实际温度偏移设定温度较大,会导致硅化钴形成超过规格、均匀度变差甚至跟PN结直接接触,造成编程功能失效(programfail),从而影响器件性能,故快速退火设备的温度监控至关重要。现有的一种监控快速退火设备温度的方法为:使用监控晶圆,先期进行了离子注入,然后进行快速热退火激活掺杂离子,接着测量掺杂离子一侧的监控晶圆表面的方块电阻(sheetresistance)。由于方块电阻对快速退火工艺具有一定的敏感性,方块电阻的变化一定程度上可以反应出退火温度的变化。但是,这种方法通常仅适用于硅化钛制程工艺中对退火设备温度的监控。硅化钛的形成温度为650度-750度,而硅化钴的形成温度较低,在450度-540度之间,这样的温度区间对常用的快速退火设备来说属于低温控制范畴,采用离子注入过的含有掺杂离子的监控晶圆难以完全激活掺杂离子,导致无法通过方块电阻对工作温度进行有效监控。为了对在低温区间工作的快速退火设备进行监控,现有另外一种监控快速退火设备温度的方法中,监控晶圆上事先形成有钴、氮化钛和钛的叠层结构,或者钴和钛的叠层结构,或者钴和氮化钛的叠层结构,在进行低温快速热退火后,监控晶圆上形成硅化钴,然后测量方块电阻,这种方法利用方块电阻对硅化钴相转变的温度变化敏感来监控快速退火设备温度的变化。通常,获得方块电阻时,需要对监控晶圆多处的方块电阻值进行测量,因此方块电阻值分布的均匀性也是评价方块电阻测量的准确性的标准之一。图1为一种监控晶圆经过低温退火后的方块电阻及其不均匀度随温度变化的示意图,可以看出,在420度-470度范围内,虽然方块电阻是比较线性的增长,但是均匀性太差导致不能准确反映设备状况;在490度-550度范围内,虽然均匀性很好,但是方块电阻的阻值基本保持不变,难以从中获得工作温度的变化;550度-600度范围内与420度-470度范围情况类似。因此,现有的监控方法在监控低温退火温度下的快速退火设备的实际工作温度时,并不是非常有效和准确的。
技术实现思路
为了提高对快速退火设备的实际工作温度监控的有效性和准确性,本专利技术提供了一种监控退火设备控温性能的方法。所述监控退火设备控温性能的方法包括:提供一监控晶圆,所述监控晶圆在退火前后的热波变化量与退火温度之间具有一线性关系;测量退火前的所述监控晶圆的热波,得到第一热波值;将所述监控晶圆放入监控的退火设备中,并在设定温度下进行退火;取出所述监控晶圆,并测量退火后的所述监控晶圆的热波,得到第二热波值;计算第一热波值和第二热波值的差值;利用所述线性关系,获得与所述差值对应的实际退火温度;以及通过所述设定温度与实际退火温度的偏离程度,判断监控的退火设备的控温性能。可选的,所述设定温度的范围为400度至600度。可选的,所述监控晶圆具有第一表面和第二表面,在测量退火前的所述监控晶圆的热波之前,对所述监控晶圆的第一表面进行离子注入。可选的,所述离子注入采用的注入离子为铟离子,注入电压为115千伏至180千伏,离子注入浓度为5×10-13个原子/cm2至8×10-13个原子/cm2。可选的,监控的退火设备中,在离子注入之前,在所述监控晶圆的第二表面形成低反射层,在完成退火之后,通过监控的退火设备的日志文件获得对应的低反射率,通过所述低反射率判断监控的退火设备在低反射环境下的控温稳定性。可选的,所述低反射层包括在所述监控晶圆的所述第二表面上依次叠加形成的氧化层和多晶硅层。可选的,所述氧化层的厚度为800埃至1200埃,所述多晶硅层的厚度为1500埃至2000埃。可选的,所述第一热波值为退火前对应所述监控晶圆表面多个不同位置测量得到的热波值的平均值,所述第二热波值为退火后对应所述监控晶圆表面多个不同位置测量得到的热波值的平均值。可选的,利用退火前和退火后所述热波值在晶圆上的分布,监控所述退火设备的加热均匀性。可选的,所述线性关系通过多个实测退火温度以及在所述多个实测退火温度下进行退火的热波变化量拟合获得。本专利技术提供的监控退火设备控温性能的方法,根据监控晶圆在退火前后的热波变化量与退火温度之间具有的线性关系对退火设备在退火时的控温性能进行监控,根据设定温度与实际退火温度的偏离程度大小即可判断出控温性能的好坏,相对于测量监控晶圆的方块电阻的监控方式,在低温退火时尤其具有优势,可以提高监控的有效性和准确性;此外,利用退火前和退火后测量的多个热波值在晶圆上的分布,可以监控退火设备加热的均匀性;利用对低反射率的监控,可以监控退火设备控温性能的稳定性。通过本专利技术提供的监控退火设备控温性能的方法,可以对退火设备的控温性能(尤其是低温退火下的控温性能,例如400度至600度)进行较为全面、有效、准确地监控。附图说明图1为一种监控晶圆经过低温退火后的方块电阻及其不均匀度随温度变化的示意图。图2为本专利技术一实施例的监控退火设备控温性能的方法的流程示意图。图3为本专利技术一实施例的监控晶圆退火前后的热波差值随温度变化的示意图。图4为本专利技术另一实施例的监控晶圆退火前后的热波差值随温度变化的示意图。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述,本专利技术的优点和特征将更清楚。如
技术介绍
所述,现有的监控方法在监控快速退火设备的实际工作温度时,并不是均能获得有效和准确的结果。为了提高对快速退火设备的实际工作温度监控的有效性和准确性,本专利技术实施例提供了一种监控退火设备控温性能的方法。图2为本专利技术一实施例的监控退火设备控温性能的方法的流程示意图。如图2所示,本实施例中的监控退火设备控温性能的方法包括以下步骤:步骤S1:提供一监控晶圆,所述监控晶圆在退火前后的热波变化量与退火温度之间具有一线性关系;步骤S2:测量退火前的所述监控晶圆的热波,得到第一热波值;步骤S3:将所述监控晶圆放入监控的退火设备中,并在设定温度下进行退火;步骤S4:取出所述监控晶圆,并测量退火后的所述监控晶圆的热波,得到第二热波值;步骤S5:计算第一热波值和第二热波值的差值;步骤S6:利用所述线性关系,获得与所述差值对应的实际退火温度;以及步骤S7:通过所述设定温度与实际退火温度的偏离程度,判断监控的退火设备的控温性能。本实施例中,上述退火设备例如是快速退火设备,用于执行快速热退火工艺。上述方法根据监控晶圆在退火前后的热波变化量与退火温度之间具有的线性关系对退火设备在低温退火时的控温性能进行监控,根据设定温度与实际退火温度的偏离程度大小即可判断出控温性能的好坏,相对于测量监控晶圆的方块电阻的监控方式,在低温退火时尤其具有优势,可以提高监控的有效性和准确性。下面对每一步骤进行详细阐述。本实施例中的监控退火设备控温性能的方法包括步骤本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种监控退火设备控温性能的方法,其特征在于,包括:提供一监控晶圆,所述监控晶圆在退火前后的热波变化量与退火温度之间具有一线性关系;测量退火前的所述监控晶圆的热波,得到第一热波值;将所述监控晶圆放入监控的退火设备中,并在设定温度下进行退火;取出所述监控晶圆,并测量退火后的所述监控晶圆的热波,得到第二热波值;计算第一热波值和第二热波值的差值;利用所述线性关系,获得与所述差值对应的实际退火温度;以及通过所述设定温度与实际退火温度的偏离程度,判断监控的退火设备的控温性能。

【技术特征摘要】
1.一种监控退火设备控温性能的方法,其特征在于,包括:提供一监控晶圆,所述监控晶圆在退火前后的热波变化量与退火温度之间具有一线性关系;测量退火前的所述监控晶圆的热波,得到第一热波值;将所述监控晶圆放入监控的退火设备中,并在设定温度下进行退火;取出所述监控晶圆,并测量退火后的所述监控晶圆的热波,得到第二热波值;计算第一热波值和第二热波值的差值;利用所述线性关系,获得与所述差值对应的实际退火温度;以及通过所述设定温度与实际退火温度的偏离程度,判断监控的退火设备的控温性能。2.如权利要求1所述的监控退火设备控温性能的方法,其特征在于,所述设定温度的范围为400度至600度。3.如权利要求1所述的监控退火设备控温性能的方法,其特征在于,所述监控晶圆具有第一表面和第二表面,在测量退火前的所述监控晶圆的热波之前,对所述监控晶圆的第一表面进行离子注入。4.如权利要求3所述的监控退火设备控温性能的方法,其特征在于,所述离子注入采用的注入离子为铟离子,注入电压为115千伏至180千伏,离子注入浓度为5×10-13个原子/cm2至8×10-13个原子/cm2。5.如权利要求3所述的监控退火设备控温性能的方法,其...

【专利技术属性】
技术研发人员:李楠
申请(专利权)人:上海华虹宏力半导体制造有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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