一种半导体硅晶片制造用真实温度检测方法与流程

1.本发明涉及半导体温度检测技术领域，具体为一种半导体硅晶片制造用真实温度检测方法。


背景技术：

2.在石英、玛瑙、燧石和普通的滩石中就可以发现硅元素，硅是建筑材料水泥、砖、和玻璃中的主要成分，也是大多数半导体和微电子芯片的主要原料，有意思的是，硅自身的导电性并不是很好，然而，可以通过添加适当的掺杂剂来精确控制它的电阻率，制造半导体前，必须将硅转换为晶圆片，这要从硅锭的生长开始，单晶硅是原子以三维空间模式周期形成的固体，这种模式贯穿整个材料，多晶硅是很多具有不同晶向的小单晶体单独形成的，不能用来做半导体电路，多晶硅必须融化成单晶体，才能加工成半导体应用中使用的晶圆片。
3.为了根据硅晶片的设定值来控制准确的温度，就需要测量晶圆的真实温度，一般快速热退火设备主要使用高温计来测量温度，但由于每次沉积在硅晶片背面的各种薄膜会发生色变，因此硅晶片的热发射效率每次都不相同，所以很难准确掌握硅晶片的实际温度。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种半导体硅晶片制造用真实温度检测方法，解决了上述背景技术中所提出的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种半导体硅晶片制造用真实温度检测方法，具体包括以下步骤；
8.s1、与辐射率阅读器的相同位置上安装高温计并进行校准(补偿)代替现有技术，即在硅晶片内的相同位置上，主要是在硅晶片中心部位同时测量发射率和高温计，这时依测量的实际工艺硅晶片的发射率补偿过的高温计的实际测量值来控制pid；
9.s2、读取工艺晶片(背面变色)的实际发射率值，通过该值以编程方式创建，以裸晶片用校准数据通过实际工艺硅晶片来获取修改的高温计校准数据后，用高温计来测量sic并进行校准后进行pid控制。
10.优选的，所述一种半导体硅晶片制造用真实温度检测方法：还包括以下步骤；
11.a1、在裸晶片上安装热电偶(热电偶)来控制整个温度区间，在400
°
到1000
°
作业时，将高温计的温度校准到tc晶片的温度里；(高温计校准数据(热电偶晶片与高温计))。
12.优选的，所述发射计是向温度测量对象发送特定波长的led或激光脉冲，并测量从对象反射回来的光的强度，并且目标物的实时反射率(即时)计算公式如下；
13.反射率＝输出时光的强度/被反射的光的强度；
14.根据如下公式计算发射率；
15.发射率＝1-反射率；
16.发射率的测量温度，可以通过补偿目标物的反射率来测量实际温度。
17.优选的，所述一种半导体硅晶片制造用真实温度检测方法，包括下列步骤；
18.b1、设备默认使用硬件配置页面，将预热稳定区间设置在不影响工艺的温度范围内，此时发射计测量工艺硅晶片的发射率后，根据该值获取(修改的校准数据(激活))的同时利用校准后的实时wafer温度来进行温度控制；
19.此时，预热稳定区间的温度范围最优值在200℃～450
°
。
20.优选的，所述一种半导体硅晶片制造用真实温度检测方法；还包括下列步骤；
21.c1、通过发射计获得2个修改的校准数据，分别命名为晶片中心高温计(1)和高温计(2)，碳化硅边缘环；
22.硅晶片边缘的热损失比硅晶片中心的热损失大，因此与修改的校准数据一起进行校准。(高温计(1)为基准)；
23.edge的热损失补偿提高+5℃时：高温计(2)＝高温计(1)-5；
24.edge的热损失补偿提高+10℃时：高温计(2)＝高温计(1)-10；
25.上述选择允许在整个温度范围内进行温度控制。相比较硅晶片中心区域，在硅晶片边缘区域增加+5℃或+10℃对应的灯功率，可以由专业工程师在硬件配置页面的硬件常数选项里进行调试。
26.优选的，所述一种半导体硅晶片制造用真实温度检测方法：还包括下列步骤；
27.d1、每个中心1和边缘2的高温计由灯加热器来进行功率控制，参考灯加热器和发射计&高温计的布置说明如下：
28.中心高温计负责中心区域灯(1～10圆)的功率控制；
29.边缘高温计负责边缘区灯(11～16圈)的功率控制并可独立设置。同时由专业的工程师可以灵活分配和选择每个区域的灯圈来进行控制；
30.可满足沉积膜tc晶片在稳定区间的温度数值均匀性，即在硅晶片内的温度均匀度从原有的《
±
6℃提高至《
±
3℃；
31.此时，预热稳定区间的温度范围最优值在200℃～450
°
。
32.(三)有益效果
33.本发明提供了一种半导体硅晶片制造用真实温度检测方法。具备以下有益效果：
34.(1)、该半导体硅晶片制造用真实温度检测方法，通过沉积薄膜tc晶片的工艺配方及温度控制结果(发射率补偿)，依据沉积各种薄膜的硅晶片背面(变色)的温度测量误差，可以实时根据发射计数值补偿发射率，并通过修改的校准数据校准来解决问题，如升温速度不快的情况下，在发射率读取器相同位置上安装高温计并进行补偿的方式做到温度控制，升温速度快的情况下，额外安装辐射率阅读器并对高温计进行校准。
35.(2)、该半导体硅晶片制造用真实温度检测方法，可以克服现有技术中稳定区间的测量温度准确性问题(发射率固定时)，即温度误差控制，现有技术主要是以裸晶片为基准进行温度控制，但本发明是对沉积各种薄膜的硅晶片的温度来进行温度控制，根据发射计数值补偿发射率，通过修改的校准数据校准准确执行。
附图说明
36.图1为本发明系统中快速热处理装备的温度控制方式流程图；
37.图2为本发明系统中辐射率阅读器相同位置安装高温计并进行补偿示意图；
38.图3为本发明系统中辐射率阅读器额外安装及高温计校准示意图；
39.图4为本发明系统中发射计和两个高温计的安装和校准示意图；
40.图5为本发明系统中灯加热器和发射计和两个高温计的布局图；
41.图6为本发明系统中沉积薄膜tc晶片的720摄氏度工艺配方及温度控制结果示意图；
42.图7为本发明系统中沉积薄膜tc晶片的900摄氏度工艺配方及温度控制结果示意图；
43.图8为本发明系统中修改的校准数据晶圆中心与sic边缘环的示意图。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.请参阅图1-8，本发明实施例提供一种技术方案：一种半导体硅晶片制造用真实温度检测方法，具体包括以下步骤；
46.s1、与辐射率阅读器的相同位置上安装高温计并进行校准(补偿)代替现有技术，即在硅晶片内的相同位置上，主要是在硅晶片中心部位同时测量发射率和高温计，这时依测量的实际工艺硅晶片的发射率补偿过的高温计的实际测量值来控制pid；
47.s2、读取工艺晶片(背面变色)的实际发射率值，通过该值以编程方式创建，以裸晶片用校准数据通过实际工艺硅晶片来获取修改的高温计校准数据后，用高温计来测量sic并进行校准后进行pid控制。
48.本发明中还公开了一种半导体硅晶片制造用真实温度检测方法，具体包括以下步骤；
49.a1、在裸晶片上安装热电偶(热电偶)来控制整个温度区间，在400
°
到1000
°
作业时，将高温计的温度校准到tc晶片的温度里；(高温计校准数据(热电偶晶片与高温计))。
50.本发明中，发射计是向温度测量对象发送特定波长的led或激光脉冲，并测量从对象反射回来的光的强度，并且目标物的实时反射率(即时)计算公式如下；
51.反射率＝输出时光的强度/被反射的光的强度；
52.根据如下公式计算发射率；
53.发射率＝1-反射率；
54.发射率的测量温度，可以通过补偿目标物的反射率来测量实际温度。
55.本发明中还公开了一种半导体硅晶片制造用真实温度检测方法，具体包括下列步骤；
56.b1、设备默认使用硬件配置页面，将预热稳定区间设置在不影响工艺的温度范围内，此时发射计测量工艺硅晶片的发射率后，根据该值获取(修改的校准数据(激活))的同时利用校准后的实时wafer温度来进行温度控制；
57.此时，预热稳定区间的温度范围最优值在200℃～450
°
。
58.本发明中还公开了一种半导体硅晶片制造用真实温度检测方法，具体包括下列步骤；
59.c1、通过发射计获得2个修改的校准数据，分别命名为晶片中心高温计(1)和高温计(2)，碳化硅边缘环；
60.硅晶片边缘的热损失比硅晶片中心的热损失大，因此与修改的校准数据一起进行校准。(高温计(1)为基准)；
61.edge的热损失补偿提高+5℃时：高温计(2)＝高温计(1)-5；
62.edge的热损失补偿提高+10℃时：高温计(2)＝高温计(1)-10；
63.上述选择允许在整个温度范围内进行温度控制。相比较硅晶片中心区域，在硅晶片边缘区域增加+5℃或+10℃对应的灯功率，可以由专业工程师在硬件配置页面的硬件常数选项里进行调试。
64.本发明中还公开了一种半导体硅晶片制造用真实温度检测方法，具体包括下列步骤；
65.d1、每个中心1和边缘2的高温计由灯加热器来进行功率控制，参考灯加热器和发射计&高温计的布置说明如下：
66.中心高温计负责中心区域灯(1～10圆)的功率控制；
67.边缘高温计负责边缘区灯(11～16圈)的功率控制并可独立设置。同时由专业的工程师可以灵活分配和选择每个区域的灯圈来进行控制；
68.可满足沉积膜tc晶片在稳定区间的温度数值均匀性，即在硅晶片内的温度均匀度从原有的《
±
6℃提高至《
±
3℃；
69.此时，预热稳定区间的温度范围最优值在200℃～450
°
。
70.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。
71.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。