用于鉴别半导体晶片在热处理期间的错误位置的方法技术

本发明专利技术涉及在利用红外发射器加热的对于红外辐射可透射的加工室内进行热处理期间鉴别半导体晶片的错误位置的方法，其中半导体晶片位于旋转的基座的圆形凹槽内，并借助红外发射器及控制系统将半导体晶片保持在预定的温度，利用高温计测定热辐射，求得测量信号的波动振幅，若该振幅超过预定的最大值，则认为半导体晶片的位置错误。在此，高温计的取向使得由高温计检测的测量斑部分地位于半导体晶片上并且部分地位于半导体晶片以外的基座上。以此方式可以鉴别半导体晶片在基座的凹槽内的偏心位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在利用红外发射器加热的对于红外辐射可透射的加工室内进行热处理期间鉴别半导体晶片的错误位置的方法，其中半导体晶片位于旋转的基座的圆形凹槽 (pocket)内，并借助红外发射器及控制系统将半导体晶片保持在预定的温度，利用高温计 测定热辐射，求得测量信号的波动振幅，若该振幅超过预定的最大值，则认为半导体晶片的 位置错误。
技术介绍
热处理例如用于在高温下快速热处理半导体晶片(快速热退火“RTA”或一般的快 速热加工“RTP”)，或者用于化学气相沉积(CVD)，尤其是用于在经抛光的半导体晶片上沉 积外延层。在此，半导体晶片通常支承在称作基座的支架上。基座具有边缘区域以及位于该 边缘区域以内的凹槽。凹槽的深度通常大致对应于待处理的半导体晶片的厚度。在沉积期 间，基座旋转，因此位于其上的半导体晶片也旋转，以确保对整个晶片表面实施尽可能均勻 的处理。必须注意确保半导体晶片在沉积外延层期间完全位于基座的凹槽内。现有技术已 知用于判断这是否实际上是该情况的许多可能性。例如us 6，217，212B1所述，为此目的可 以使用指向半导体晶片表面的高温计。若半导体晶片没有完全位于凹槽内，则由于倾斜放 置的旋转的半导体晶片的垂直摇摆(HShenschlag)和角度改变，高温计检测到以比较高的 振幅振荡的信号，信号的频率对应于基座旋转的频率。不同的是，在半导体晶片完全位于凹 槽内的情况下，该振幅明显较小。凹槽通常比半导体晶片大几毫米。WO 02/065510A1教导，重要的是将半导体晶片 定位在基座的凹槽的中心，以避免半导体晶片上的温度不均勻性。所提供的解决方案是用 于确保半导体晶片位于凹槽中的确定的中心位置处的垫片。由此还避免放置晶片之后半导 体晶片在基座上浮动(Verschwimmen)。但是，垫片导致加工气体的局部涡流，这在半导体晶 片与垫片相邻接的区域内导致外延层的局部厚度不均勻。在一个可选择的方案中，对于利用边缘夹持器由机器人手臂夹持的半导体晶片在 将其送入反应器内的过程中利用照相机进行追踪，并在特定的时间点将其实际位置与预定 的理论位置加以比较。基于该比较的结果，调节后续的机器人移动，以补偿所确定的偏差。 这在US 2003/0231950A1中有所描述。但是，该方案的缺点在于，仅确保将半导体晶片正确 地放置在通常3个穿过基座而突出的销钉上。然而，在降低销钉并将半导体晶片放置在基 座上时，例如由于其在基座与半导体晶片之间的气垫上的浮动或者由于销钉在下降时产生 的振荡，晶片的位置同样会发生改变。根据US 2003/0231950A1无法确定由此类原因导致 的半导体晶片的错误位置。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，确定半导体晶片在基座的凹槽内的实际位置，从而可以确定及消除可能产生的错误及其原因。该目的是通过在利用红外发射器加热的对于红外辐射可透射的加工室内进行热 处理期间鉴别半导体晶片的错误位置的方法而实现的，其中半导体晶片位于旋转的基座的 圆形凹槽内，并借助红外发射器及控制系统将半导体晶片保持在预定的温度，利用高温计 测定热辐射，求得测量信号的波动振幅，若该振幅超过预定的最大值，则认为半导体晶片的 位置错误，其特征在于，高温计的取向使得由高温计检测的测量斑部分地位于半导体晶片 上并且部分地位于半导体晶片以外的基座上，而错误位置是基座的凹槽内的偏心位置。下面依据附图更详细地阐述本专利技术。附图说明图1所示为具有理想地位于凹槽中心位置的半导体晶片的基座的截面图。图2所示为具有位于凹槽的偏心位置的半导体晶片的基座的截面图。图3所示为具有位于凹槽的偏心位置的半导体晶片的基座的俯视图。图4所示为用于根据本专利技术确定半导体晶片的错误位置的排列方式的示意图。图5所示为在半导体晶片理想地位于凹槽中心位置的情况下温度信号的时间曲线。图6所示为在半导体晶片位于凹槽的偏心位置的情况下温度信号的时间曲线。具体实施例方式可以使用如US 6，217，212B1的图1所图示的装置实施根据本专利技术的方法。该装 置包括可以气密方式封闭的室(优选由石英制成)，下面称作加工室，其具有基座。半导体 晶片水平地位于绕中心轴旋转的基座上。可以偏离US 6，217，212B1的图示而设计基座，以 使半导体晶片仅在边缘区域内由基座支撑，如图1、2和4所示。在此情况下，半导体晶片1 仅由其边缘支承在基座2的凹槽3内的凸缘4 (ledge)上。凹槽3由基座的边缘5而定界。 还可以设计基座，以使半导体晶片的两面均可自由到达，例如用于双面涂覆。基座优选由不 会污染半导体晶片并且在热处理条件下自身不受侵害的材料构成。由碳化硅构成的基座或 者用碳化硅涂覆的石墨基座是特别合适的。在加工室外还设置一个或多个红外发射器，如US 6，217，212的图1所示。诸如 卤素灯的红外发射器提供所需的辐射能以将半导体晶片加热至所期望的加工温度，优选在 600至1300°C的范围内。借助控制装置将半导体晶片保持在预定的温度。控制装置优选包 括温度传感器，例如热电偶或高温计，其用于测量半导体晶片的温度，以及控制计算机，其 用于将所测的温度与所存储的理论温度加以比较并在需要时改变红外发射器的输出功率。根据本专利技术，采用高温计7的测量信号(参见图4)，以监测半导体晶片1在热处 理期间的位置。高温计7通常设置在加工室(未示出)以外在半导体晶片1上方，并且能 够通过测量辐射输出量而测定由其所检测的测量斑6的温度。根据本专利技术，高温计7的取 向使得其测量斑6部分地位于半导体晶片1上并且部分地位于半导体晶片1以外的基座2 上。因此，测量斑6的大小优选取决于凹槽3的直径与半导体晶片1的直径之差。测量斑 6的直径优选对应于凹槽3的直径与半导体晶片1的直径之差的2至5倍，更优选为3至4倍。因此在凹槽3的直径为303mm而半导体晶片1的直径为300mm时，测量斑6的直径优 选为6至15mm，更优选为9至12mm。优选地确定由高温计7所检测的热辐射的波长范围，使得半导体晶片1及基座 2(取决于各种不同的材料)在该波长范围内的发射率(emissivity)尽可能不同。若半导 体晶片由硅构成，而基座2的表面由碳化硅构成，则0. 9至1. 1 μ m的波长范围是有利的。基 座2在该波长范围内的发射率明显大于半导体晶片1。因此，基座2(在相同温度下)看上 去比半导体晶片1更热。基座2在测量斑6中贡献的面积比例越大，则高温计7的测量信 号变得越强，而且所显示的未修正发射率差异的温度变得越高。半导体晶片1所贡献的面 积越大，则测量斑6所显示的温度变得越低。因此，必须定位该测量斑6，使得在半导体晶片1定位在中心位置的情况下该测量 斑部分地位于半导体晶片1上并且部分地位于基座2上。若半导体晶片1定位于基座2的 凹槽3的中心位置，则特别地定位该测量斑6，使得测量斑的直径的10至90%，优选20至 60%，更优选30至40%位于半导体晶片1上。在基座2连同半导体晶片1 一起围绕其自身的轴旋转时，若如图1所示半导体晶 片1定位于凹槽3的中心，则基座2和半导体晶片1在静止的测量斑6中贡献的面积比例 仅变小。不同的是，若半导体晶片1位于凹槽3的偏心位置， 则基座2和半导体晶片1在测 量斑6中贡献的面积比例随着旋转而发生变化。在极本文档来自技高网...

【技术保护点】
在利用红外发射器加热且对于红外辐射可透射的加工室内进行热处理期间鉴别半导体晶片（１）的错误位置的方法，其中半导体晶片（１）位于旋转的基座（２）的圆形凹槽（３）内，并借助红外发射器及控制系统将半导体晶片保持在预定的温度，利用高温计（７）测定热辐射，求得测量信号的波动振幅，若该振幅超过预定的最大值，则认为半导体晶片（１）的位置错误，其特征在于，高温计（７）的取向使得由高温计（７）检测的测量斑（６）部分地位于半导体晶片（１）上并且部分地位于半导体晶片（１）以外的基座（２）上，而该错误位置是基座（２）的凹槽（３）内的偏心位置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G布伦宁格，K格林德尔，
申请(专利权)人：硅电子股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]