半导体晶片退火用的灯管退火炉及方法技术

一种用灯管装置加热和退火放入腔室内的产品晶片的灯管退火炉。这种退火炉包括装载产品晶片的第一腔室，仅仅装载样本晶片与第一腔室邻近的第二腔室，测量第一腔室和第二腔室内的温度的高温计，和加热第一腔室和第二腔室内的晶片的灯管。样本晶片被周期性地放入第一和第二腔室，用高温计测量同时被灯管加热的第一腔室和第二腔室内的样本晶片的温度，并且当对产品晶片进行退火处理时，根据温度差补偿灯管的光强。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用在半导体器件制造过程中的灯管退火炉或灯管退火设备，特别涉及用灯管退火炉退火处理半导体晶片时，对半导体晶片的温度的控制。借助于附图，我们来描述普通灯管退火设备或灯管退火炉。如图6所示，普通灯管退火炉包括对放在其内的晶片进行退火的用石英做成的腔室1，置于腔室1上方且产生红外辐射的灯管2，放在腔室1下用于测量被灯管2加热的晶片的温度的高温计，和腔室1内用于支撑晶片4的支撑部件5。普通灯管退火炉是一片一片进行处理的单片退火设备。在这种设备中，为进行退火，首先把晶片4放在腔室1中的支撑构件5上。然后，给灯管2通电，随即灯管产生红外辐射。产生的红外线穿过腔室的上壁，辐射到晶片4上。通过红外线的辐射，加热晶片，被加热的晶片4发出的光穿透腔室1的下壁。用高温计3测量穿透腔室1的下壁的光并产生温度指示。参考温度指示，晶片的加热温度可以调整到适当的值。这样一片一片地进行退火。在图2所示及上面描述的普通灯管退火炉中，当对将成为产品的晶片退火时，杂质、颗粒、分子和其它类似物会从晶片内部或生长在晶片上的薄膜中挥发出来。当进行多次退火时，腔室的内壁会因挥发而被逐渐沾污。因此，从被加热的晶片辐射出的光和到达高温计3的光部分地被位于高温计3上方的被沾污的腔室的内壁反射或吸收。结果，穿过腔室1的下壁及到达高温计3的光强发生了改变，晶片4的实际温度和高温计3测出的温度存在偏差。因此，不可能适当地控制晶片的退火温度。为了控制晶片的退火温度的变化或偏差，公开的日本专利2-132824提出了一种灯管退火炉。在这种灯管退火炉中，在温度上升和下降时具有和硅片相同特性的监视晶片放在待退火硅片的旁边，用辐射温度计监视晶片的温度并对温度进行控制。然而，在公开的日本专利2-132824中公布的灯管退火炉中，因为监视晶片和待退火的晶片放在同一腔室中，所以因腔室的沾污的内壁引起的晶片的实际温度和测量温度差不能消除，也不能进行适当的和重复的退火。为了解决上面提到的常规技术中的问题，本专利技术的目的是改善灯管退火炉的退火温度的重复性和稳定产品晶片的特性。本专利技术提供一种对产品晶片进行退火的灯管退火炉。该灯管退火炉包括放置待退火的产品晶片或样本晶片的第一腔室，与第一腔室邻近的仅放置样本晶片的第二腔室，测量所述第一腔室和所述第二腔室内的晶片温度的高温计装置，为加热所述第一腔室和所述第二腔室内的晶片的灯管装置。周期性地，把一片样本晶片放入所述第一腔室替换所述产品晶片，并且同时把另一片样本晶片放入所述第二腔室。同时对两片晶片进行加热，用所述高温计装置测量在所述第一腔室内的所述样本晶片的温度和所述第二腔室内的所述样本晶片的温度。检测出由所述高温计装置测量的所述第一腔室内的所述样本晶片的温度和所述第二腔室内的所述样本晶片的温度之间的温度差，当用所述灯管加热所述第一腔室内的产品晶片时，基于所述差值补偿所述灯管装置产生的光强。从下面借助于附图的详细描述中，我们可以更加清楚地明白本专利技术的这些和其它特征及优点，参考数字在全部附图中表示相同或对应的部件。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例说明灯管退火炉的透视图；图2是涉及用图1中的灯管退火炉中的样本晶片校准高温计的过程的方框图；图3是当在一预定温度范围内的每一点温度都得到相应的补偿值时，目标温度的曲线图；图4是当两样本晶片的温度按图3中的曲线变化时两片样本晶片的温度之间的关系曲线图；图5是在进行了图2所示的高温计校正处理后与图1中的退火炉中的产品晶片退火温度控制相关的组成方框图；图6是说明普通灯管退火炉的透视图。下面参照附图描述本专利技术的实施例。图1示出了根据本专利技术的一个实施例的灯管退火炉的透视图。如图1所示，根据本专利技术实施例的灯管退火炉还包括附属腔室7。附属腔室7置于在作为加热器的灯管8下用作对产品晶片(其上生长有薄膜或类似物)退火的腔室6的旁边。腔室6和附属腔室7通过隔板13相邻地安放。为了测量腔室6和7中的晶片的温度，分别在腔室6和腔室7下放有高温计9和10，例如可以是辐射高温计、光电子高温计、光学高温计和类似装置。腔室6，腔室7，隔板13和放置晶片的支撑部件14、15可以用石英制造。当在腔室6中的支撑部件14上放置晶片后进行退火工艺时，在腔室6中通入氮气，通过灯管8把晶片加热到近400～1100摄氏度，最好为1000摄氏度。在进行退火和把晶片拿出后，其它晶片(产品晶片)通过单个晶片工艺一个一个顺序地载入腔室6，并且顺序地进行退火工艺。在对预定数量的产品晶片进行退火后或在进行了预定的退火时间后，把样本晶片11放入腔室6代替产品晶片，同时样本晶片12放入附属腔室7中。样本晶片11和12可以是其上没有生长薄膜和类似物且实质上不会挥发的裸露硅片。然后，腔室6和7中的样本晶片9和10同时被灯管8加热。其后，通过高温计9和10测量腔室6和7中的样本晶片11和12的温度，得到或计算出样本晶片11和12的测量温度之差。用测量的温度之间的差值校准高温计9和补偿退火温度。每一次样本晶片12放入附属腔室7时，都校准高温计9。当对退火温度进行补偿后，把没有长有薄膜和类似物的样本硅片放入附属腔室7中并置于支撑部件15上，同时样本晶片11放入腔室6中并置于支撑部件14上。因为样本晶片12不是产品晶片，晶片上没有生长薄膜或类似物，不会发生挥发。因此，不像腔室6，没有装载产品晶片而仅装载样本晶片的腔室7不会受产品晶片挥发的沾污。然后，通过高温计10测量附属腔室7中的样本晶片12的温度，通过高温计9测量腔室6中的样本晶片11的温度。晶片11和晶片12同时被灯管8加热，并且晶片11和晶片12的实际温度实质上是相同的。这是因为包括产品晶片在内的晶片通常是放在腔室下壁，并且周围气体像氮气和类似气体主要从晶片的上表面和腔室的上壁的内表面之间流过。因此，腔室的上壁的沾污小于腔室下壁的沾污。用高温计10和9测出的样本晶片12和11的测量温度之差分别是由腔室6的内壁的沾污引起的。通过校准测量腔室6中的晶片温度的高温计9，以便由高温计9测量的样本晶片11的温度和由高温计10测量的样本晶片12的温度一致，腔室6对测量产品晶片的温度的影响能够消除并且产品晶片的处理温度的重复性能够得到改善。在根据本专利技术实施例的灯管退火炉中，周期性地补偿或校正退火温度，例如，每个预定时期，比如每个月，或预定处理晶片数，例如每1000片。图2是涉及用图1中的灯管退火炉中的样本晶片校准高温计的结构方框图。应当注意到图2中的结构可以用任何方式实现，例如，硬件电路、包含软件的计算机及其它方式。如图2所示，当对退火温度进行补偿时，为了处理产品晶片在腔室6中装入样本晶片，并且同时在附属腔室7中装入样本晶片12。在这种条件下，样本晶片11和12同时被灯管8加热。高温计9测量样本晶片11的温度，并且由模数(A/D)转换器组成的数字部分16产生被测量温度T1的数字值，同时高温计10测量样本晶片12的温度，并且数字部分17由模数(A/D)转换器产生测量温度T2的数字值。应当注意到高温计9和10可以分别包含数字部分16、17。在这种情况下，在退火产品晶片过程中产生的挥发会沾污腔室6的内壁，并且，另一方面腔室7的内壁不会被沾污，这是因为在腔室7中并不对产品晶片进行退火而仅仅是放入硅样本晶片。尽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对产品晶片进行退火的灯管退火炉，其特征在于包括：装载待退火的产品晶片或样本晶片的第一腔室；与所述的第一腔室相邻只用于装载样本晶片的第二腔室；测量在所述第一腔室内的晶片温度和测量在所述第二腔室内的晶片温度的高温计装置；以及 加热所述第一腔室内的晶片和所述第二腔室内的晶片的灯管装置。

【技术特征摘要】
JP 1998-4-2 090333/981．一种对产品晶片进行退火的灯管退火炉，其特征在于包括装载待退火的产品晶片或样本晶片的第一腔室；与所述的第一腔室相邻只用于装载样本晶片的第二腔室；测量在所述第一腔室内的晶片温度和测量在所述第二腔室内的晶片温度的高温计装置；以及加热所述第一腔室内的晶片和所述第二腔室内的晶片的灯管装置。2．如权利要求1所述的灯管退火炉，其特征在于所述高温计装置包括用于测量所述第一腔室内的晶片温度的第一高温计和用于测量所述第二腔室内的晶片温度的第二高温计。3．如权利要求1所述的灯管退火炉，其特征在于所述灯管装置可以同时加热所述第一腔室内的晶片和所述第二腔室内的晶片。4．如权利要求1所述的灯管退火炉，其特征在于所述样本晶片是实质上无任何挥发的硅晶片。5．如权利要求1所述的灯管退火炉，其特征在于一样本晶片被周期性地放入所述第一腔室内替代所述产品晶片，并且一样本晶片被同时放入所述第二腔室内，其中两块样本晶片同时被所述灯管加热，并且所述第一腔室内的所述样本晶片和所述第二腔室内的所述样本晶片的温度都用所述高温计装置来测量。6．如权利要求5所述的灯管退火炉，其特征在于检测出由所述高温计装置测量出的所述第一腔室内的所述样本晶片的温度和所述第二腔室内的所述样本晶片的温度之间的温度差，当用所述灯管装置加热所述第一腔室内的产品晶片时，根据所述温度差补偿所述灯管装置产生的光强。7．一种对产品晶片进行退火的灯管退火炉，其特征在于包括装载待退火的产品晶片或样本晶片的第一腔室；与第一腔室相邻仅用于装载样本晶片的第二腔室；用于测量装入所述第一腔室内的所述产品晶片或所述样本晶片的温度的第一高温计；用于测量装入所述第二腔室内的所述样本晶片温度的第二高温计；和对装入所述第一腔室内的所述产品晶片进行加热或退火的灯管装置；其中当一样本晶片放入所述第一腔室，另一样本晶片放入所述第二腔室时，所述灯管装置可以同时加热所述第一腔室内的所述样本晶片和所述第二腔室内的所述另一样本晶片。8．如权利要求7所述的灯管退火炉，其特征在于还包括一比较装置，其在样本晶片放入所述第一腔室、样本晶片放入所述第二腔室并且所述第一腔室内和所述第二腔室内的所述样本晶片同时被所述灯管装置加热后，用来检测用所述第一高温计测出的所述第一腔室内的样本晶片的温度和用所述第二高温计测出的所述第二腔室内的样本晶片之间的温度差；用于存储由所述比较部件检测出的所述温度差的存储部件；一补偿装置，其响应于存储在所述存储部件中的所述温度差，用来补偿当所述产品晶片在所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：塚本雅行，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]