集成式外延系统技术方案

本实用新型专利技术涉及半导体技术领域，提出一种集成式外延系统。该系统包括反应腔室，其被配置为在衬底上生成外延层；以及集成式光谱分析仪，其尺寸与所述反应腔室的尺寸相配合，所述集成式光谱分析仪被配置为对所述外延层进行在线测量。在线测量。在线测量。

【技术实现步骤摘要】
集成式外延系统


[0001]本技术总的来说涉及半导体
具体而言，本技术涉及一种集成式外延系统。

技术介绍

[0002]在半导体工艺中，对于衬底上生成的外延层的厚度、均匀性以及表面平整度都需要进行精密的控制，因此对外延层进行测量是半导体工艺中的重要一环。
[0003]传统的外延层测量方法包括离线测量方法以及光纤式在线测量方法。
[0004]在离线测量方法中，通常需要将衬底从反应腔室中取出后再对衬底上的外延层进行测量，因此难以对外延过程进行实时指导与控制，造成产能上的浪费。
[0005]在光纤式在线测量方法中，通常通过光纤将红外光谱分析仪与反应腔室连接，其中利用光纤传输红外光信号以便实现对外延层的实时在线测量。然而，光纤中传输的红外光信号存在信号弱的问题，因此测量的准确度和精度都存在极大的不足。

技术实现思路

[0006]为至少部分解决现有技术中的上述问题，本技术提出一种集成式外延系统，包括：
[0007]反应腔室，其被配置为在衬底上生成外延层；以及
[0008]集成式光谱分析仪，其尺寸与所述反应腔室的尺寸相配合，所述集成式光谱分析仪被配置为通过红外信号光对所述外延层进行在线测量。
[0009]在本技术一个实施例中规定，所述反应腔室包括：
[0010]托盘，其布置于所述反应腔室内部，所述托盘承载所述衬底；以及
[0011]观察窗口，其布置于所述反应腔室上，所述观察窗口是可透光的。
[0012]在本技术一个实施例中规定，所述集成式光谱分析仪布置于所述观察窗口上方，其中所述集成式光谱分析仪被配置为执行下列动作：
[0013]生成红外信号光；
[0014]将所述红外信号光通过所述观察窗口发射至所述衬底；
[0015]通过所述观察窗口接收所述红外信号光在所述衬底上的反射光；以及
[0016]根据所述反射光确定所述外延层的厚度。
[0017]在本技术一个实施例中规定，所述集成式外延系统还包括：
[0018]光谱分析显示系统，其与所述集成式光谱分析仪连接，所述光谱分析显示系统被配置为根据不同测量时间点的所述外延层的厚度确定所述外延层的生长速度。
[0019]在本技术一个实施例中规定，所述集成式外延系统还包括：
[0020]导轨，其布置于所述反应腔室上，并且所述集成式光谱分析仪布置在所述导轨上；以及
[0021]驱动装置，其与所述集成式光谱分析仪和所述光谱分析显示系统连接，其中所述
驱动装置被配置为使得所述集成式光谱分析仪在所述导轨上移动，以便使得所述集成式光谱分析仪对所述衬底上多个位置的外延层的厚度进行测量，并且所述光谱分析显示系统还被配置为根据所述衬底上多个位置的外延层的厚度确定所述外延层的厚度均匀性。
[0022]在本技术一个实施例中规定，所述光谱分析显示系统还被配置为根据所述反射光的干涉谱中干涉峰的强度确定所述外延层的表面平整度。
[0023]通过所述集成式外延系统可以对外延层进行在线测量，其中包括下列步骤：
[0024]由集成式光谱分析仪生成红外信号光；
[0025]将所述红外信号光通过观察窗口发射至衬底；
[0026]通过所述观察窗口接收所述红外信号光在所述衬底上的反射光；以及
[0027]根据所述反射光确定外延层的厚度。
[0028]在本技术一个实施例中规定，在外延层测量过程中还包括下列步骤：
[0029]由驱动装置驱动所述集成式光谱分析仪在导轨上移动，以便使得所述集成式光谱分析仪对所述衬底上多个位置的外延层的厚度进行测量。
[0030]在本技术一个实施例中规定，在外延层测量过程中还包括下列步骤：
[0031]由光谱分析显示系统根据不同测量时间点的所述外延层的厚度确定所述外延层的生长速度；
[0032]由所述光谱分析显示系统根据所述衬底上多个位置的外延层的厚度确定所述外延层的厚度均匀性；以及
[0033]由所述光谱分析显示系统根据所述反射光的干涉谱中干涉峰的强度确定所述外延层的表面平整度。
[0034]在本技术一个实施例中规定，根据所述外延层的生长速度、所述外延层的厚度均匀性以及所述外延层的表面平整度中的一项或者多项对在衬底上生成外延层的工艺条件进行调整。
[0035]本技术至少具有如下有益效果：本技术提出一种集成式外延系统，相比于传统的离线测试系统，可以通过在线测量对外延过程进行实时指导，使得外延过程变得更加可控，大幅提高了外延过程中生产产品的良品率，有效避免了因工艺参数选择不当带来的废品，同时有利于提高外延过程中原材料的利用率和外延装置的产量。相比于光纤式在线测量系统，本技术不需要使用光纤来进行信号传播，因此信号强度高，对测量准确度和精度都带来了极大的提升。另外本技术的各部件可以集成为一体，因此相比传统的外延系统占地面积和系统复杂度均大幅降低，可以增加客户使用友好性，并且提高了系统的可靠性。
附图说明
[0036]为进一步阐明本技术的各实施例中具有的及其它的优点和特征，将参考附图来呈现本技术的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本技术的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
[0037]图1示出了本技术一个实施例中一个集成式外延系统的示意图。
[0038]图2示出了本技术另一个实施例中一个集成式外延系统的示意图。
[0039]图3示出了本技术一个实施例中通过所述集成式外延系统进行外延层测量的流程示意图。
具体实施方式
[0040]应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。
[0041]在本技术中，除非特别指出，“布置在
…
上”、“布置在
…
上方”以及“布置在
…
之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在
…
上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在
…
下或下方”，反之亦然。
[0042]在本技术中，各实施例仅仅旨在说明本技术的方案，而不应被理解为限制性的。
[0043]在本技术中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。
[0044]在此还应当指出，在本技术的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本技术的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。另外，除非另行说明，本技术的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成式外延系统，其特征在于，包括：反应腔室，其被配置为在衬底上生成外延层；以及集成式光谱分析仪，其与所述反应腔室连接，所述集成式光谱分析仪的尺寸与所述反应腔室的尺寸相配合，其中所述集成式光谱分析仪被配置为通过红外信号光对所述外延层进行在线测量。2.根据权利要求1所述的集成式外延系统，其特征在于，所述反应腔室包括：托盘，其布置于所述反应腔室内部，所述托盘承载所述衬底；以及观察窗口，其布置于所述反应腔室上，所述观察窗口是可透光的。3.根据权利要求2所述的集成式外延系统，其特征在于，所述集成式光谱分析仪布置于所述观察窗口上方，其中所述集成式光谱分析仪被配置为执行下列动作：生成红外信号光；将所述红外信号光通过所述观察窗口发射至所述衬底；通过所述观察窗口接收所述红外信号光在所述衬底上的反射光；以及根据所述反射光确定所述外延层的厚度。4.根据权利要求3所述的集...

【专利技术属性】
技术研发人员：余先育，张兴华，唐德明，
申请(专利权)人：上海优睿谱半导体设备有限公司，
类型：新型
国别省市：