用于炉管设备的工艺方法及设备技术

本发明专利技术提供一种用于炉管设备的工艺方法及设备，所述方法包括：将产品晶圆和挡片晶圆放置在所述炉管设备的晶舟内相应位置；对所述产品晶圆和所述挡片晶圆进行工艺处理；在当前工艺完成之后，检测所述产品晶圆的表面质量参数；判断所述表面质量参数是否超出预设的质量控制范围，若超出，则在所述挡片晶圆进行下一次工艺处理之前，使所述挡片晶圆自所述当前工艺所处的初始角度围绕其轴线转动预设角度。应用本发明专利技术可以降低挡片晶圆对产品晶圆表面质量的影响，减小产品晶圆表面产生颗粒的几率；且转动挡片晶圆后其可再次使用，延长路挡片晶圆的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
用于炉管设备的工艺方法及设备
本专利技术涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种用于炉管设备的工艺方法及设备。
技术介绍
随着半导体技术的发展，在半导体集成电路生产过程中，工艺要求的线宽越来越细、绝缘层的厚度越来越薄，所以晶圆表面的颗粒越来越容易导致芯片产品中的器件短路，甚至器件失效、芯片报废等。在采用炉管工艺生产半导体集成电路时，为了降低产品晶圆表面的颗粒数量、提高产品晶圆良率，通常会应用到挡片晶圆。具体地，采用与产品晶圆同尺寸、同材质的挡片晶圆填充在晶舟的顶部或底部，或者补足机台内应摆产品晶圆而未摆的空位置(如产品晶圆数量较少，不能放满晶舟)，用以对炉管内的气流进行阻挡、分层，并均衡炉管内的温度分布，使产品晶圆与气流中的反应气体均匀接触、均匀受热，从而降低产品晶圆表面的颗粒数量，提高产品晶圆的良率。但是，挡片晶圆的使用也会给产品晶圆的良率带来不利的影响，例如会造成产品晶圆的颗粒问题，甚至挡片晶圆会与传送的机械手臂发生异常接触，造成破片或更严重的事故发生，增加了工程师的工作量，影响了机台产能等。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种用于炉管设备的工艺方法及炉管设备。为实现本专利技术的目的而提供一种用于炉管设备的工艺方法，所述方法包括：将产品晶圆和挡片晶圆放置在所述炉管设备的晶舟内相应位置；对所述产品晶圆和所述挡片晶圆进行工艺处理；在当前工艺完成之后，检测所述产品晶圆的表面质量参数；判断所述表面质量参数是否超出预设的质量控制范围，若超出，则在所述挡片晶圆进行下一次工艺处理之前，使所述挡片晶圆自所述当前工艺所处的初始角度围绕其轴线转动预设角度。可选地，所述产品晶圆的表面质量参数包括所述产品晶圆表面的总颗粒数量，及所述产品晶圆表面的、与所述挡片晶圆和所述晶舟的接触位置相对应的颗粒分布位置数量；所述判断所述表面质量参数是否超出预设的质量控制范围包括：判断第一条件和第二条件是否均满足，若均满足，则判定所述表面质量参数超出预设的质量控制范围；其中，所述第一条件为：所述产品晶圆表面的总颗粒数量超出制程管控范围；所述第二条件为：所述产品晶圆表面的、与所述挡片晶圆和所述晶舟的接触位置相对应的颗粒分布位置数量大于等于预设数量值。可选地，判断所述表面质量参数是否超出预设的质量控制范围，若未超出，则在所述挡片晶圆进行下一次工艺处理时，使所述挡片晶圆保持所述当前工艺所处的初始角度不变。可选地，所述对所述产品晶圆和所述挡片晶圆进行工艺处理的步骤，包括：将装载有所述产品晶圆和所述挡片晶圆的所述晶舟以预设输送速度送入所述炉管设备的炉管内；按照预设升温速率将所述炉管内的温度升至第一预设温度；向所述炉管内通入工艺气体，并进行预设时间的热处理。可选地，所述预设输送速度的取值范围为200mm/min以下。可选地，所述预设输送速度的取值范围为50mm/min～100mm/min。可选地，所述预设升温速率的取值范围为0～10℃/min。可选地，所述炉管内的温度从600℃～650℃升至所述第一预设温度时，所述预设升温速率为3℃/min～10℃/min。可选地，在当前工艺完成之后，所述检测所述产品晶圆的表面质量参数之前，还包括：按照预设降温速率将所述炉管内的温度降至出舟温度；所述炉管内的温度降至600℃～700℃时，所述预设降温速率的取值范围为3℃/min～10℃/min。为实现本专利技术的目的而提供一种炉管设备，包括炉管和能够移入或移出所述炉管的晶舟，所述晶舟用于承载产品晶圆和挡片晶圆，所述炉管设备采用上述工艺方法对所述产品晶圆和所述挡片晶圆进行工艺处理；所述炉管设备还包括检测模块、判断模块及操作模块，其中：所述检测模块用于，在当前工艺完成之后，检测所述产品晶圆的表面质量参数；所述判断模块用于，判断所述表面质量参数是否超出预设的质量控制范围；所述操作模块用于，若所述表面质量参数超出预设的质量控制范围，则在所述挡片晶圆进行下一次工艺处理之前，使所述挡片晶圆自所述当前工艺所处的初始角度围绕其轴线转动预设角度。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的用于炉管设备的工艺方法，对经过工艺处理的产品晶圆的表面质量参数进行检测，并判断产品晶圆的表面质量参数是否超出预设的质量控制范围，若超出，则在挡片晶圆进行下一次工艺处理之前，使挡片晶圆自当前工艺所处的初始角度围绕其轴线转动预设角度，以便将挡片晶圆的受损位置与晶舟的支撑位置错开，降低挡片晶圆对产品晶圆表面质量的影响，减小产品晶圆表面产生颗粒的几率，减少挡片晶圆的翘曲变形量；且转动挡片晶圆后其可再次使用，延长了挡片晶圆的使用寿命；另外，通过判断表面质量参数是否超出预设的质量控制范围，还可以在产品晶圆的表面质量参数接近质量控制范围的阈值时做出预警，可以提前转动甚至更换挡片晶圆，以降低产品晶圆的报废率，提高产品晶圆良率。附图说明图1为产品晶圆和挡片晶圆放置在晶舟中的位置示意图；图2为本专利技术实施例提供的用于炉管设备的工艺方法流程图；图3为三柱晶舟中挡片晶圆绕晶舟轴线旋转前后的示意图；图4为四柱晶舟中挡片晶圆绕晶舟轴线旋转前后的示意图。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图来对本专利技术提供的用于炉管设备的工艺方法及应用其的炉管设备进行详细描述。针对在实际生产过程中使用挡片晶圆所产生的问题，尤其是进行高温热处理工艺时出现的产品晶圆的良率问题，专利技术人通过分析研究发现，如图1所示，产品晶圆01和挡片晶圆02均放置在晶舟立柱03上沿晶舟径向延伸的凸台04上。相对于挡片晶圆02的尺寸，挡片晶圆02与凸台04接触的面积很小，且挡片晶圆02的热膨胀系数(2.5×10-6/℃)比石英材质的晶舟的热膨胀系数(0.5×10-6/℃)大的多，所以将挡片晶圆02放置凸台04上后，挡片晶圆02在凸台04的支撑位置容易产生较大的局部集中应力，同时在自身重力的共同作用下，挡片晶圆02可能发生翘曲变形，或者相对凸台04滑动等。一方面，发生翘曲变形的挡片晶圆02容易与传送的机械手臂发生异常接触而造成破片。另一方面，挡片晶圆02相对凸台04滑动会在接触面产生伤痕和增加污染物，从而产生表面颗粒。且由于挡片晶圆02循环使用，且每次与晶舟的接触位置固定，所以多次工艺后挡片晶圆02背部与凸台04接触的部位会有累积损伤，如表面颗粒较多、表面薄膜剥落及水汽残留等，从而造成产品晶圆的颗粒问题。基于对现有技术问题产生原因的分析，本实施例提供用于炉管设备的工艺方法，应用于半导体生产技术中，主要应用于晶圆在炉管设备中的工艺处理，可以提高产品晶圆的表面质量和挡片晶圆的使用寿命。需要说明的是，本案中的工艺处理可以是任意采用晶舟在炉管设备中进行的工艺，本实施例对此不作具体限定。如图2所示，该用于炉管设备的工艺方法包括以下步骤：步骤S1，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于炉管设备的工艺方法，其特征在于，所述方法包括：/n将产品晶圆和挡片晶圆放置在所述炉管设备的晶舟内相应位置；/n对所述产品晶圆和所述挡片晶圆进行工艺处理；/n在当前工艺完成之后，检测所述产品晶圆的表面质量参数；/n判断所述表面质量参数是否超出预设的质量控制范围，若超出，则在所述挡片晶圆进行下一次工艺处理之前，使所述挡片晶圆自所述当前工艺所处的初始角度围绕其轴线转动预设角度。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于炉管设备的工艺方法，其特征在于，所述方法包括：
将产品晶圆和挡片晶圆放置在所述炉管设备的晶舟内相应位置；
对所述产品晶圆和所述挡片晶圆进行工艺处理；
在当前工艺完成之后，检测所述产品晶圆的表面质量参数；
判断所述表面质量参数是否超出预设的质量控制范围，若超出，则在所述挡片晶圆进行下一次工艺处理之前，使所述挡片晶圆自所述当前工艺所处的初始角度围绕其轴线转动预设角度。


2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述产品晶圆的表面质量参数包括所述产品晶圆表面的总颗粒数量，及所述产品晶圆表面的、与所述挡片晶圆和所述晶舟的接触位置相对应的颗粒分布位置数量；
所述判断所述表面质量参数是否超出预设的质量控制范围包括：
判断第一条件和第二条件是否均满足，若均满足，则判定所述表面质量参数超出预设的质量控制范围；其中，
所述第一条件为：所述产品晶圆表面的总颗粒数量超出制程管控范围；所述第二条件为：所述产品晶圆表面的、与所述挡片晶圆和所述晶舟的接触位置相对应的颗粒分布位置数量大于等于预设数量值。


3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，判断所述表面质量参数是否超出预设的质量控制范围，若未超出，则在所述挡片晶圆进行下一次工艺处理时，使所述挡片晶圆保持所述当前工艺所处的初始角度不变。


4.根据权利要求1-3任意一项所述的工艺方法，其特征在于，所述对所述产品晶圆和所述挡片晶圆进行工艺处理的步骤，包括：
将装载有所述产品晶圆和所述挡片晶圆的所述晶舟以预设输送速度送入所述炉管设备的炉管内；
按照预设升温速率将所述炉管内的温度升至第一预设温度；
向所述炉管内通...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文飞，王玉霞，李树星，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11