快速熱退火方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種快速熱退火方法，用于對晶圓進(jìn)行快速熱退火處理，包括如下步驟：采用晶圓靜止型熱退火機(jī)臺對監(jiān)控晶圓進(jìn)行初步熱退火處理；采用晶圓轉(zhuǎn)動型熱退火機(jī)臺對進(jìn)行所述初步熱退火處理后的監(jiān)控晶圓進(jìn)行完全熱退火處理。該方法既保證了加熱的均勻性，又避免了監(jiān)控晶圓引起晶圓轉(zhuǎn)動型熱退火機(jī)臺報警。
【專利說明】快速熱退火方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造，特別是涉及一種對監(jiān)控晶圓的快速熱退火方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在晶圓的生產(chǎn)過程中，一般都會涉及質(zhì)量控制(quality control, QC),使晶圓產(chǎn)品的各項參數(shù)保持在正常狀態(tài)。質(zhì)量控制過程中會用到監(jiān)控晶圓(monitor wafer)，通過對監(jiān)控晶圓進(jìn)行半導(dǎo)體工藝操作后檢測其參數(shù)發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體制程中的問題。
[0003]在對爐管機(jī)臺的監(jiān)控中，通過檢測監(jiān)控晶圓表面氧化層厚度是否達(dá)標(biāo)可以發(fā)現(xiàn)問題。另外，對晶圓表面電阻的檢測也能夠作為日常監(jiān)控的參考。晶圓表面電阻的檢測通常在離子注入之后，并且要采用快速熱退火方法對離子激活。
[0004]然而傳統(tǒng)的能夠使晶圓加熱均勻的熱退火機(jī)臺通常都不能對太薄的監(jiān)控晶圓進(jìn)行快速熱退火，主要是因為該種熱退火機(jī)臺會對薄片的監(jiān)控晶圓報警，導(dǎo)致熱退火失敗。
[0005]如果不能對監(jiān)控晶圓在快速熱退火中進(jìn)行均勻加熱，則檢測到的晶圓表面電阻不能正確反映離子注入的效果，其參考性較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于此，有必要提供一種能夠?qū)ΡO(jiān)控晶圓均勻加熱的快速熱退火方法。
[0007]—種快速熱退火方法，用于對晶圓進(jìn)行快速熱退火處理，包括如下步驟:采用晶圓靜止型熱退火機(jī)臺對監(jiān)控晶圓進(jìn)行初步熱退火處理；采用晶圓轉(zhuǎn)動型熱退火機(jī)臺對進(jìn)行所述初步熱退火處理后的監(jiān)控晶圓進(jìn)行完全熱退火處理。
[0008]在其中一個實施例中，所述初步熱退火處理的步驟具體包括:將監(jiān)控晶圓送入所述晶圓靜止型熱退火機(jī)臺；設(shè)定第一退火溫度并啟動加熱；通入氣流調(diào)整加熱均勻性；從到達(dá)所述第一退火溫度時起維持所述第一退火溫度第一退火時間。
[0009]在其中一個實施例中，所述完全熱退火處理的步驟具體包括:在持續(xù)所述第一退火時間后，將所述第一退火溫度的監(jiān)控晶圓從所述晶圓靜止型熱退火機(jī)臺中轉(zhuǎn)移到所述晶圓轉(zhuǎn)動型熱退火機(jī)臺中；設(shè)定第二退火溫度并啟動加熱；轉(zhuǎn)動所述監(jiān)控晶圓并通入氣流調(diào)整加熱均勻性；從到達(dá)所述第二退火溫度時起維持所述第二退火溫度第二退火時間。
[0010]在其中一個實施例中，所述第一退火溫度為450?550攝氏度,所述第一退火時間為5秒。
[0011]在其中一個實施例中，所述第一退火溫度為500攝氏度，所述第一退火時間為5秒。
[0012]在其中一個實施例中，所述第二退火溫度和第二退火時間分別為監(jiān)控晶圓在快速熱退火工藝中的主工藝溫度和時間。
[0013]在其中一個實施例中，所述第二退火溫度為1000攝氏度，所述第二退火時間為10秒。
[0014]在其中一個實施例中,所述通入的氣流為氮?dú)饬鳌0015]在其中一個實施例中，所述晶圓靜止型熱退火機(jī)臺為Mattson機(jī)臺，所述晶圓轉(zhuǎn)動型熱退火機(jī)臺為AMAT機(jī)臺。
[0016]上述快速熱退火方法,采用晶圓靜止型熱退火機(jī)臺做初步熱退火處理減少在晶圓轉(zhuǎn)動型熱退火機(jī)臺中的時間，繼而在具有更優(yōu)的加熱均勻性的晶圓轉(zhuǎn)動型熱退火機(jī)臺中進(jìn)行熱退火處理的主工藝階段，既保證了加熱的均勻性，又避免了監(jiān)控晶圓引起晶圓轉(zhuǎn)動型熱退火機(jī)臺報警。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為一實施例的快速熱退火方法流程圖。
【具體實施方式】
[0018]快速熱退火方法在半導(dǎo)體制程中具有多種作用，其中一項就是離子注入后的晶圓進(jìn)行處理以激活離子。
[0019]在半導(dǎo)體制程中，利用監(jiān)控晶圓參與半導(dǎo)體工藝流程繼而檢測監(jiān)控晶圓的各項參數(shù)以發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體工藝流程中的問題，然后對半導(dǎo)體工藝流程進(jìn)行調(diào)整從而達(dá)到質(zhì)量控制的目的。
[0020]本實施例即提供一種快速熱退火方法，其對監(jiān)控晶圓進(jìn)行加熱均勻的快速熱退火處理，以更好地體現(xiàn)離子注入工藝的效果，使監(jiān)控晶圓提供的參數(shù)更具價值。
[0021]如圖1所述，一實施例的快速熱退火方法，包括如下步驟。
[0022]步驟SlOl:采用晶圓靜止型熱退火機(jī)臺對監(jiān)控晶圓進(jìn)行初步熱退火處理。晶圓靜止型熱退火機(jī)臺通常是型號較為老舊的機(jī)臺，例如Mattson機(jī)臺，其對晶圓進(jìn)行熱退火處理時，僅能采用通入氣流的方式達(dá)到均勻加熱的目的?？梢岳斫?，這種加熱方式所達(dá)到的均勻加熱的效果并非最好。
[0023]影響晶圓離子激活程度的工序主要取決于主工藝階段的溫度和時間。因此晶圓靜止型熱退火機(jī)臺仍然可以對監(jiān)控晶圓做初步熱退火處理以更好地滿足后期的主工藝處理。
[0024]本實施例中，初步熱退火處理的步驟包括:
[0025]步驟Al:將監(jiān)控晶圓送入所述晶圓靜止型熱退火機(jī)臺。
[0026]步驟A2:設(shè)定第一退火溫度并啟動加熱。第一熱退火溫度為450飛50攝氏度，優(yōu)選為500攝氏度。
[0027]步驟A3:通入氣流調(diào)整加熱均勻性。所述氣流優(yōu)選為氮?dú)?N2)流。
[0028]步驟A4:從到達(dá)所述第一退火溫度時起維持所述第一退火溫度第一退火時間。第一退火時間優(yōu)選為5秒。在將監(jiān)控晶圓的溫度加熱到第一退火溫度后，維持第一退火時間。
[0029]在其他實施例中，第一退火溫度和第一退火時間可根據(jù)實際情況在本實施例所提供的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整。
[0030]步驟S102:采用晶圓轉(zhuǎn)動型熱退火機(jī)臺對進(jìn)行所述初步熱退火處理后的監(jiān)控晶圓進(jìn)行完全熱退火處理。晶圓轉(zhuǎn)動型熱退火機(jī)臺相對于晶圓靜止型熱退火機(jī)臺較為先進(jìn)，例如AMAT機(jī)臺，其不僅能提供氣流調(diào)整加熱均勻性，還可以轉(zhuǎn)動晶圓使加熱均勻性更優(yōu)。但是由于晶圓轉(zhuǎn)動型熱退火機(jī)臺在加熱的初始階段，由于晶圓內(nèi)外加熱不一致，在轉(zhuǎn)動加熱過程中很容易引起機(jī)臺報警，從而熱退火動作失敗。這通常是由于晶圓成分不一，導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)不一致引起的。而經(jīng)過晶圓靜止型熱退火機(jī)臺的預(yù)熱(此過程中不易報警)，可以改變晶圓內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得在晶圓轉(zhuǎn)動型熱退火機(jī)臺中加熱時不會出現(xiàn)上述的內(nèi)外加熱不一致的問題，避免報警。
[0031]上述步驟SlOl將晶圓經(jīng)過初步熱退火處理后，再進(jìn)入晶圓轉(zhuǎn)動型熱退火機(jī)臺進(jìn)行完全熱退火處理，可以避免不做初步退火處理的監(jiān)控晶圓直接進(jìn)入晶圓轉(zhuǎn)動型熱退火機(jī)臺引起的報警。完全熱退火處理采用加熱均勻性更優(yōu)的機(jī)臺，并且完成快速熱退火工藝的主工藝部分，既能夠更好地?zé)嵬嘶?，又可以避免晶圓轉(zhuǎn)動型熱退火機(jī)臺的報警。
[0032]本實施例中，所述完全熱退火處理的步驟具體包括:
[0033]步驟B1:在持續(xù)所述第一退火時間后，將所述第一退火溫度的監(jiān)控晶圓從所述晶圓靜止型熱退火機(jī)臺中轉(zhuǎn)移到所述晶圓轉(zhuǎn)動型熱退火機(jī)臺中。
[0034]步驟B2:設(shè)定第二退火溫度并啟動加熱。第二退火溫度在激活離子時，為監(jiān)控晶圓在快速熱退火工藝中的主工藝溫度。本實施例中，第二退火溫度為1000攝氏度。
[0035]步驟B3:轉(zhuǎn)動所述監(jiān)控晶圓并通入氣流調(diào)整加熱均勻性。通入的氣流為氮?dú)饬鳌?br> [0036]步驟B4:從到達(dá)所述第二退火溫度時起維持所述第二退火溫度第二退火時間。在將監(jiān)控晶圓的溫度從第一退火溫度加熱到第二退火溫度后，維持第二退火時間。第二退火時間為監(jiān)控晶圓在快速熱退火工藝中的主工藝時間。本實施兩種，第二退火時間優(yōu)選為10秒。
[0037]以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種快速熱退火方法，用于對晶圓進(jìn)行快速熱退火處理，其特征在于，包括如下步驟: 采用晶圓靜止型熱退火機(jī)臺對監(jiān)控晶圓進(jìn)行初步熱退火處理； 采用晶圓轉(zhuǎn)動型熱退火機(jī)臺對進(jìn)行所述初步熱退火處理后的監(jiān)控晶圓進(jìn)行完全熱退火處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速熱退火方法，其特征在于，所述初步熱退火處理的步驟具體包括: 將監(jiān)控晶圓送入所述晶圓靜止型熱退火機(jī)臺； 設(shè)定第一退火溫度并啟動加熱； 通入氣流調(diào)整加熱均勻性； 從到達(dá)所述第一退火溫度時起維持所述第一退火溫度第一退火時間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速熱退火方法，其特征在于，所述完全熱退火處理的步驟具體包括: 在持續(xù)所述第一退火時間后，將所述第一退火溫度的監(jiān)控晶圓從所述晶圓靜止型熱退火機(jī)臺中轉(zhuǎn)移到所述晶圓轉(zhuǎn)動型熱退火機(jī)臺中； 設(shè)定第二退火溫度并啟動加熱； 轉(zhuǎn)動所述監(jiān)控晶圓并通入氣流調(diào)整加熱均勻性； 從到達(dá)所述第二退火溫度時起維持所述第二退火溫度第二退火時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的快速熱退火方法，其特征在于，所述第一退火溫度為45(T550攝氏度，所述第一退火時間為5秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的快速熱退火方法，其特征在于，所述第一退火溫度為500攝氏度，所述第一退火時間為5秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的快速熱退火方法，其特征在于，所述第二退火溫度和第二退火時間分別為監(jiān)控晶圓在快速熱退火工藝中的主工藝溫度和時間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的快速熱退火方法，其特征在于，所述第二退火溫度為1000攝氏度，所述第二退火時間為10秒。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的快速熱退火方法，其特征在于，所述通入的氣流為氮?dú)饬鳌?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速熱退火方法，其特征在于，所述晶圓靜止型熱退火機(jī)臺為Mattson機(jī)臺，所述晶圓轉(zhuǎn)動型熱退火機(jī)臺為AMAT機(jī)臺。
【文檔編號】H01L21/324GK103515192SQ201210212947
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月26日
【發(fā)明者】王曼, 崔國東, 蘇小鵬 申請人:無錫華潤上華科技有限公司