灯退火器及用于控制其处理温度的方法技术

根据对每个特定步骤测量的值的偏差来计算晶体管特性的波动，计算在退火步骤前的先前步骤中晶体管特性的总的波动来控制退火步骤的处理温度，以消除由于先前步骤所造成的晶体管特性的总的波动，从而获得所设计的晶体管特性。对晶片的每个区段进行处理温度的控制。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于半导体制造工艺中的灯退火器以及用于控制其处理温度的方法。传统上，MOS晶体管的特性通过调节注入到栅绝缘膜下的杂质量来进行控制。另一方面，随着形成精细的半导体器件的图形，在每个制造步骤中所允许的裕量被减少了。特别是，象MOS晶体管的阈值电压之类的晶体管特性很大程度上取决于栅极附近的形状、栅极的长度大小，以及形成在栅极上的侧壁膜的厚度。就此而言，在常规技术中在栅极形成后对晶体管特性的控制通常是不可能的。因此，本专利技术的一个目的是提供一种灯退火器以及用于控制灯退火器处理温度的方法，其中可以通过改变由灯退火器系统的处理条件来调整最终产品的一个或更多个晶体管特性。本专利技术提供了一种灯退火器系统，包括处理室，其接收有晶片，灯块，其包括多个区段，每个都能够与其它区段的输出功率无关地以一种输出功率加热晶片相应的部分，多个温度计，每个用于测量晶片相应部分的温度，以及一控制部分，用于根据由相应的一个温度计测量的温度控制所述灯块的各所述区段的输出功率。根据本专利技术的灯退火器系统，其中灯块包括多个区段，其能够被控制以彼此无关地输出功率，使晶片表面上的晶体管特性的平面内(in-plane)波动得以通过控制灯块的各所述区段的温度来减小。本专利技术还提供了一种用于制造半导体器件的方法，包括如下步骤测量在各特定的加工步骤中对晶片进行处理的条件项的值，该项影响由该晶片获得的最终产品的晶体管特性；计算由该项的值所造成的晶体管特性的波动；将所计算的在退火步骤之前特定的加工步骤中的波动加到一起，以计算总的波动，将晶片退火，同时根据总的波动和表示处理温度与晶体管特性之间关系的数字表达式来控制处理温度。根据本专利技术的方法，晶体管特性如MOS晶体管的阈值电压、击穿电压以及操作速度的波动(或变化)都可以通过在灯退火步骤中控制灯退火温度来减小。在本专利技术的优选实施例中，在灯退火处理中使用的灯块具有多个区段，其能够被控制以彼此独立地输出功率，从而减少晶片表面上的晶体管特性的平面内变化。图1是显示根据本专利技术实施例的灯退火器的处理温度控制系统的框图；图2是显示本实施例的灯退火器的处理室和附件的结构的示意图；图3是显示本实施例的灯退火器的灯块区段的示意图；图4是显示本实施例的处理温度控制系统的操作例子的流程图。下面将结合附图说明本专利技术的具体实施例。但是，本专利技术并不仅限于下述的实施例。参考图1，根据本专利技术实施例的处理温度控制系统包括一个在线主计算机11，用于实现在线批次控制部、直到前一步骤为止所实施加工的历史的数据库，以及灯退火器12的控制块的功能。灯退火器12的控制块包括存储部14，用于储存一个或多个晶体管特性的数据，如晶片上晶体管的阈值电压(VT)、击穿电压(BVDS)和操作速度(ION)，一输入装置16，用于向存储部14输入数据，一计算部15，用于计算数据，以及一控制部13，用于从储存部14和计算部15接收所储存的数据，并控制灯退火器12。图1所示的箭头表示信息的方向。此外，灯退火器12具有作为处理室及其附件的结构，如图2所示。更具体地说，灯退火器12包括处理室17，其具有能够在处理晶片25的过程中被密封而与外部空气隔开的结构，一环形灯或灯块18，其包括径向设置的多个环形区段181至18N，用于加热晶片的各区域，气体入口19，用于向处理室17输入处理气体，一排气口20，用于排尽处理室17中的处理气体，一晶片支撑件21，用于支撑晶片25，一驱动部23，用于转动晶片支撑件21，以及多个高温计221至22N，其每个均用于测量在晶片25底表面的特定位置处的晶片温度。被处理的晶片25位于晶片支撑件21上。灯块18被分为“N”个区段181、182至18N，并能够对各被个区段181、182至18N调节灯块18的输出功率。此外，高温计221、222至22N与灯块18的各区段181、182至18N一一对应地设置，从而高温计221、222至22N监测灯块18的各区段。图3显示了灯块18的各区段的俯视图，其中宽度基本相同的各环形区段181、182至18N径向排列。下面，将参考图1至图4和表1和表2说明系统的示例操作。在表1和表2中，条件项包括影响晶体管特性的项，诸如栅长度和栅侧壁膜的厚度，其由实际的处理条件决定。“X”是用于特定的晶体管特性(或阈值电压VT)的各项的参数，而Y1至YN是各项的设计值或标准值。在此例子中，假定阈值电压VT被用于各项的参数的二项式所影响，如VT表达式的列所示。表1矩阵An’ 表2矩阵Bn’ 在图4中，当一个或多个晶片被引入到各特定的加工步骤中时，在线主计算机11识别晶片(步骤1)，并将其批次码“A”传送到灯退火器12的控制部13(步骤2)。控制部13从存储部14中检索由表1所示的与批次码“A”限定的最终产品相应的矩阵An’。批次码限定了最终产品的种类和晶片的批号。矩阵An’包括条件项的栏目(X1至XN诸如栅长度和栅侧壁膜的厚度)，用于各项的设计值或标准值，以及表示在条件项与晶体管特性的特定项(VT)之间关系的关系表达式。条件项的列、设计值和VT表达式事先用外部输入装置16输入的数据填入，在此阶段其它的栏是空白的。控制部13向在线主计算机11请求对于矩阵An’空白栏的数据，通过在各加工步骤中的测量所得到的数据S1到Sn从在线主计算机11传送至控制部13。然后，表2中所示的矩阵Bn’中的一些栏用所传送的数据S1到Sn填充。控制部13将矩阵Bn’传送给计算部15，其对于各项计算VT波动VT1，VT2，…，VTn(步骤5)。根据各项的这些VT波动VT1，VT2，…，VTn，计算总的波动VT(total)=∑n=1～nVTn(步骤6)。接着，将数字表达式(VT=cZ+d)从存储部14传送给计算部15(步骤7)，其中“Z”是灯退火处理温度，“c”和“d”是常数。该数字表达式对应于由批次码所限定的最终产品的类型而寄存，并表示灯退火处理温度和晶体管阈值电压VT之间的关系。然后，根据该数字表达式和总的波动VT(total)来计算灯退火处理温度，以便通过选择所计算的处理温度来消除总的波动VT(total)(步骤8)。预先相应于灯块18的各区段来准备矩阵A1至AN，由此根据数字表达式和总的波动来计算各区段的处理温度。所计算的温度被送到控制部13，其通过选择所计算的处理温度作为灯退火处理温度来调节各区段的输出功率，以处理晶片(步骤9)。这样，根据本专利技术，通过预测晶体管特性的波动直到在灯退火步骤前的步骤为止、并改变晶片表面内的处理温度，可以减少特性的平面内变化。在上述实施例中，通过假定各条件项和VT的关系是二次关系和假定灯退火温度与VT的关系为线性关系来进行VT和处理温度的计算。但是在关系表达式中的指数阶数可通过实验来进行选择。此外，在上述实施例中假定在各项和VT之间的关系表达式不受对其它条件项测量的影响。但是，如果对于各特定条件项测量情况，通过外部输入装置输入多个VT的关系表达式，则VT的关系表达可以根据特定条件项的实际测量来自动改变以用于计算。在上述的实施例中，条件项和VT的关系表达式以及灯退火处理温度与VT的数字表达式都储存在灯退火器12的储存部14中，而计算是通过灯退火器12的计算部15来进行的。但是，因为在本实施例中，到前一步骤为止对于测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种灯退火器系统，包括：处理室，其中接收有晶片；灯块，其包括多个区段，每个都能够与其它区段的输出功率无关地以一输出功率加热晶片相应的部分；多个温度计，每个用于测量晶片相应部分的温度；以及一控制部，用于根据由相应的一个温度计测量的温度控制所述灯块的各所述区段的输出功率。

【技术特征摘要】
JP 1999-11-25 334438/19991．一种灯退火器系统，包括处理室，其中接收有晶片；灯块，其包括多个区段，每个都能够与其它区段的输出功率无关地以一输出功率加热晶片相应的部分；多个温度计，每个用于测量晶片相应部分的温度；以及一控制部，用于根据由相应的一个温度计测量的温度控制所述灯块的各所述区段的输出功率。2．根据权利要求1的灯退火器系统，其中所述控制部消除至少由一个先前步骤产生的特性波动。3．一种用于制造半导体器件的方法，包括如下步骤测量在各特定的加工步骤中对晶片进行处理的条件项的值，该项影响由所述晶片获得的最...

【专利技术属性】
技术研发人员：三平润，
申请(专利权)人：恩益禧电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]