侦测反应室内晶片温度分布的方法

文档序号:7227499阅读:182来源:国知局
专利名称:侦测反应室内晶片温度分布的方法
技术领域
本发明涉及一种侦测半导体工艺反应室温度分布的方法,特别涉及一种侦测反应室内所 置放的晶片温度分布的方法。
背景技术
反应室为半导体工艺中的基本设备,其用来进行氧化、沉积、热处理及除气等工艺参数。 而此程序中,温度为最重要的工艺参数,其决定该程序的成品率。然而,要对于反应室的温 度进行控制并不容易,这是因为反应室通过诸如热灯丝等加热器来供应热源,而工艺中需要 经过升温及对于加热器的调控,但加热器本身的温度并无法直接反应反应室内的实际温度, 虽然,可通过在反应室内装设热耦合器(thermal co叩ler)来帮助监控温度,不过当腔壁上 的侧翼热耦合器温度上升或下降达到一数值时,往往加热器的控制已经远离适当的工作点。 此外,晶片所接收到的热传也依个别的机台特性有密切的关系,因此在工艺上通常必须仰赖 经验上的判断。因此,如何获知晶片在每一机台特性下所接收到的热传状况,成为工艺与设 备工程师所努力的方向。
因此,本发明提出一种侦测反应室室内晶片温度分布的方法,以建立出晶片在每一机台 中的每一区域的热传特性。

发明内容
本发明的主要目的在于,提供一种侦测反应室内晶片温度分布的方法,其能够有效获知 晶片在反应室内时每一区域所接收到的热传量。
本发明的另一目的在于,提供一种侦测反应室内晶片温度分布的方法,其能有效避免因 温度控管失效所可能引起的工艺失效,以及不必要的成本浪费。
本发明的又一目的在于,提供一种简便且可精确获知晶片上每一区域于反应室内所接收 到的热传量的侦测反应室内晶片温度分布的方法。
本发明提供一种侦测反应室内晶片温度分布的方法,其包括下列步骤,首先提供一晶片; 于晶片上形成一电阻值会随着温度变化的监控层;将晶片置于一待测的反应腔室内,进行热 处理;以及测量监控层电阻值的变化,以获得反应腔室内进行升温时,晶片的各区域受热状 态分布图。本发明对于现有对反应室内晶片接受热传所产生的温度难以监控的问题提出一简单、快 速且兼具详细图形化分布的方式来解决,使对反应室内晶片温度的控制更具效率与简便。 以下结合附图及实施例进一步说明本发明。


图l为本发明流程示意图。
图2 (a)为例用本发明对Apply Materials Producer 反应室内进行侦测的结果。 图2 (b)为利用热敏电阻对Apply Materials Producer 反应室内进行侦测的结果。 图3 (a)为利用本发明对Apply Materials Endura degas chamber反应室内进行侦测 的结果。
图3 (b)为禾!j用热敏电P且对Apply Materials Endura degas chamber反应室内进行侦 测的结果。
具体实施例方式
本发明涉及一种侦测反应室内晶片温度分布的方法,其能够精确的获知位于反应室内的 晶片在热处理时各个区域所接收到的热传状况。
首先,选定一会随着温度变化产生电阻值改变的侦测层。本发明实施例中选用铝(Al) 层、钛(Ti)层堆栈层作为侦测层,因为铝的电阻值为3uQ-cm,钛的电阻值为47 uQ-cm, 而铝钛中间相(AIJi)的电阻值52 UQ-cm。在高温下,铝与钛将视温度反应形成铝钛中间 相,其反应式如下列所示-
Al + Ti- Al3Ti
铝钛中间相(Al3Ti)的反应比例乃取决于下列方程式-
k2=k。2exp(-Q/RT),其中k是反应比例(reaction ratio), Q是反应能(reactive energy), T是温度。
由上述反应式可发现温度对于铝钛中间相的形成扮演相当重要的角色,因此,将通过此 一特性应用于侦测反应室内晶片接受到热传量。
侦测方法,请参阅图l,其为本发明的步骤流程图。首先如步骤S1所述,提供一晶片, 而此一晶片可以是一个控片(Dummy);接着,如步骤S2所述,在该晶片上沉积形成一监控 层,其依次为一铝(Al)层、钛(Ti)层、氮化钛(TiN)层,其中该氮化钛层是用以保护钛层,以避免钛层暴露在空气中产生氧化,而影响其电阻值;再如步骤S3所述,将晶片定位于 特定的位置,此时并提供测量晶片的位置数据给反应室中的机械手臂,让机械手臂得以精确 地抓取晶片到反应室中进行温度分布侦测,并对晶片进行热处理;最后,如步骤S4所述,可 通过测量该晶片的监控层电阻变化,来精确的获知置于反应室内的晶片各区域温度分布的状 态。
请参阅图2 (a),其利用本发明的侦测反应室内晶片温度分布的方法所获得的应用材料 制造(Apply Materials Producer )反应室内晶片所接收到的热传温度分布图。其中该热 处理时间180秒。由图2 (a)中可发现中心点的温度较为偏高。为进一步验证利用本发明的 侦测方法所得的图2 (a)可信度,请参阅图2 (b)所示,其于同一工艺参数下的同一反应室 利用热耦会器进行测量所得的结果。可验证得知确实在Apply Material Producer 反应室 内的晶片中央位置会受到较高的热处理温度。
请参阅图3 (a),其利用本发明的侦测反应室内晶片温度分布的方法来侦测置于Apply Materials Endura 除气室(degas chamber)内的晶片所接收的温度分布状况;其中该热 处理时间180秒。以及参阅利用热耦合器对Apply Materials Endura degas chamber内的 晶片温度分布测量结果的图3 (b)。由图3 (a)中可发置于Apply Materials Endura degas chamber内的晶片在11点钟的方向所接收到温度明显高于在5点钟的方向。而此一结论同样 的能在利用热耦合器的测量结果图3 (b)中发现。
综上所述,本发明提供的侦测反应室内晶片温度分布的方法,其利用易受温度改变,而 导致引起电阻值显著变动的铝层、钛层与氮化钛层,以形成一位于晶片上的堆栈层,通过此 一堆栈层的阻值变化,来侦测反应室内晶片受到热处理温度的分布状况。本发明对于现有对 反应室内晶片接受热传所产生的温度难以监控的问题提出一简单、快速且兼具详细图形化分 布的方式来解决,使对反应室内晶片温度的控制更具效率与简便。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点,其目的在使本领域内的技术人 员能够了解本发明的内容并据以实施,当不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围,即凡 依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰,仍落在本发明的专利范围内。
权利要求
1、 一种侦测反应室内晶片温度分布的方法,其特征在于包括下列步骤提供一晶片;在该晶片上形成一监控层,其中该监控层的电阻值会随着温度变化;将该晶片置于一待测的反应腔室内,进行热处理;测量该监控层电阻值的变化,以获得该反应腔室内对一晶片进行升温时,晶片的各区域受热状态分布图。
2、 根据权利要求l所述的侦测反应室内晶片温度分布的方法,其特征在于该监控层由 至少一铝层与钛层所组成的堆栈层。
3、 根据权利要求2所述的侦测反应室内晶片温度分布的方法,其特征在于该钛层上形 成有一防止钛层直接与空气接触产生氧化的氮化钛层。
4、 根据权利要求l所述的侦测反应室内晶片温度分布的方法,其特征在于该晶片为一 控片。
5、 根据权利要求l所述的侦测反应室内晶片温度分布的方法,其特征在于该反应腔室 为一工艺腔室或者一除气腔室。
6、 根据权利要求l所述的侦测反应室内晶片温度分布的方法,其特征在于该监控层的 形成方法为利用沉积方式形成。
7、 根据权利要求2所述的侦测反应室内晶片温度分布的方法,其特征在于该铝层与钛 层在接收到热能时,将反应生成铝钕中间相。
全文摘要
本发明提供一种侦测反应室内晶片温度分布的方法,其利用于晶片上形成一温度变化会导致电阻值产生变化的监控层,来对置于反应腔室内的晶片在升温过程时,晶片上各区域接收到的热能分布状态进行监控。其中该监控层可以是铝、钛堆栈层,其会因为接收到热能,而反应生成铝钛中间相,使电阻值显著上升。
文档编号H01L21/66GK101286466SQ20071003942
公开日2008年10月15日 申请日期2007年4月12日 优先权日2007年4月12日
发明者张炳一, 雷 王 申请人:上海宏力半导体制造有限公司
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