專利名稱：半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的預(yù)防方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制程及其設(shè)備，特別是指一種半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的預(yù)防方法及裝置(method and apparatus for preventing afurnace from temperature and gas excursion)。
背景技術(shù)：
石英爐管是半導(dǎo)體制程中的基本設(shè)備，其被用來進行氧化、摻雜及熱處理等程序，在此等程序中溫度及氣體流量是二項最重要的制程參數(shù)，其決定該程序的合格率，然而，對于爐管的溫度及氣體流量的控制并不容易，其與個別的機臺有密切的關(guān)系，通常必須仰賴經(jīng)驗上的判斷。在氣體流量的控制方面，主程序中注入爐管的氣體流量取決于流量控制器(Mass Flow Controller；MFC)的讀數(shù)，此數(shù)值的正確性與進行主程序前流量控制器的零點(zero point)有關(guān)。一般操作人員容易忽略流量控制器的零點，然而，若零點偏離預(yù)設(shè)的值過多，則在主程序中，單憑流量控制器依然不能獲得正確的制程參數(shù)。而對于爐管溫度的控制則更加困難，此是由于爐管是藉諸如熱阻絲等加熱器來供應(yīng)熱源，而制程中需要經(jīng)過升溫及對于加熱器的調(diào)控，但加熱器本身的溫度并不能直接反應(yīng)爐管的實際溫度，雖然可以在爐管的管壁裝設(shè)熱耦(thermalcoupler)以幫助監(jiān)控溫度，不過在發(fā)現(xiàn)管壁上的側(cè)翼熱耦溫度上升或下降達到一數(shù)值時，往往加熱器的控制已經(jīng)遠(yuǎn)離適當(dāng)?shù)墓ぷ鼽c，如果側(cè)翼熱耦發(fā)生故障導(dǎo)致反應(yīng)的溫度信息錯誤，則后果將更加嚴(yán)重。不幸地，溫度及氣體流量的控制失準(zhǔn)不能完全在制程中即時被發(fā)現(xiàn)，在制程完畢后檢查晶圓始發(fā)現(xiàn)制程不合格并不能免除已經(jīng)浪費的所有成本，尚且需要額外的補救程序以去除晶圓上的生成物，有時甚至可能導(dǎo)致晶圓的報廢。使用爐管的制程需要動態(tài)穩(wěn)定且精準(zhǔn)的控制，過度倚賴操作人員及其經(jīng)驗容易發(fā)生異常事件，而自動化控制可以提高可靠度，并且預(yù)防異常事件發(fā)生，因而改善合格率及降低成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的即在于提出一種以預(yù)防半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量的異常事件發(fā)生的半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的預(yù)防方法及裝置。
本發(fā)明的半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的預(yù)防方法及裝置是由如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
一種半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的預(yù)防方法，該爐管被一加熱器環(huán)繞，該爐管的管壁及鄰近該加熱器分別裝設(shè)第一及第二熱耦，一溫度控制器根據(jù)該第一及第二熱耦調(diào)控該加熱器，及一流量控制器管制導(dǎo)入該爐管的氣體流量，其特征是包括下列步驟檢視該第二熱耦是否在第一溫度范圍檢視該第一熱耦是否在第二溫度范圍，并檢視該流量控制器的零點是否在第一氣體流量速率范圍；將晶圓載入該爐管中；以一增加速率升溫；及檢視該第一熱耦是否在第三溫度范圍，并檢視該流量控制器是否在第二氣體流量速率范圍。
所述的半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的預(yù)防方法，其特征是該第一溫度范圍是一設(shè)定點的±5℃。
所述的半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的預(yù)防方法，其特征是該第二溫度范圍是一設(shè)定點的±5℃。
所述的半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的預(yù)防方法，其特征是該第一氣體流量速率范圍是該零點的±1％。
所述的半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的預(yù)防方法，其特征是該第三溫度范圍是一設(shè)定點的±10℃。
所述的半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的預(yù)防方法，其特征是該第二氣體流量速率范圍是一設(shè)定點的±5％。
本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的預(yù)防裝置，該爐管被用來進行一主程序，其特征是包括一加熱器環(huán)繞該爐管；第一熱耦裝設(shè)在該爐管的管壁，產(chǎn)生第一溫度信號第二熱耦裝設(shè)在鄰近該加熱器，產(chǎn)生第一溫度信號一溫度控制器根據(jù)該第一及第二溫度信號調(diào)控該加熱器；及二流量控制器管制導(dǎo)入該爐管的氣體流量；其中，在該主程序之前該流量控制器被調(diào)整其零點在一氣體流量速率范圍，該第一及第二熱耦被調(diào)整使其溫度在第一及第二溫度范圍。
所述的半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的裝置，其特征是該溫度控制器是交替地檢視該第一及第二溫度信號。
本發(fā)明的半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的預(yù)防方法及裝置，是在爐管的管壁及其外部的加熱器裝設(shè)熱耦，以分別提供溫度信號給一溫度控制器，一流量控制器管制通入該爐管的氣體流量，在載入晶圓前監(jiān)控該加熱器及爐管的溫度各在一適當(dāng)范圍，且該流量控制器的零點在一適當(dāng)范圍，于升溫后，監(jiān)控該爐管的溫度在一適當(dāng)范圍，且該流量控制器在一適當(dāng)范圍，然后再進行主程序(main process)。
本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明是在制程進行前使用較完善的檢視步驟，使?fàn)t管溫度及氣體流量的異常可以提早被發(fā)現(xiàn)而加以防止，以提高可靠度，并且預(yù)防異常事件發(fā)生，因而改善合格率及降低成本。
為對本發(fā)明的特征、功效有進一步了解，茲列舉具體實施例并結(jié)合附圖詳細(xì)說明如下對于熟習(xí)本技藝的人士而言，從以下所作的詳細(xì)敘述配合附圖，本發(fā)明將能夠更清楚地被了解，其上述及其他目的及優(yōu)點將會變得更明顯。


圖1是本發(fā)明實施例的流程示意圖。
圖2是圖1的實施裝置。及圖3是二不同溫度制程的溫度變化示意圖。
具體實施例方式
圖1顯示一個使用爐管的制程的過程，圖2是進行此制程所使用的裝置的示意圖。如圖1中所示，以溫度的高低變化來區(qū)分，此制程包括三個階段，在步驟A是備載(charge)期間，此時應(yīng)將爐管保持在一適當(dāng)溫度，并使氣體流量維持在一固定的值，其被定為零點，此階段的條件被當(dāng)作該制程的準(zhǔn)備狀態(tài)，接著在步驟B載入(load)晶圓，然后步驟C大量加熱使溫度以一定的速率上升(ramp up)至目標(biāo)值，步驟D待穩(wěn)定爐管的溫度及氣體流量在一適當(dāng)值，即完成制程條件的確立，步驟E使氣體注入爐管內(nèi)進行主程序，完成后可能經(jīng)過步驟F的回火(anneal)，然后步驟G減少加熱使溫度以一定的速率下降(rampdown)至相當(dāng)?shù)牡蜏?，步驟H取出(unload)晶圓，步驟I停載(discharge)。
如圖2中所示，進行前述過程的裝置10包括一爐管12，其內(nèi)供載入晶舟(boat)14，晶舟14上承載晶圓，爐管12外配置加熱器16環(huán)繞爐管12，外管壁17幫助保溫，爐管12的管壁裝設(shè)側(cè)翼熱耦18，其沿著爐管12的縱向配置，以檢知爐管12的溫度分布(profile)，鄰近加熱器16裝設(shè)火門熱耦20，以檢知火候，熱耦18及20分別提供溫度信號22及24給一溫度控制器26，此裝置通常是一微控制器(micro controller)藉其操控一可控硅整流器(SCR)28產(chǎn)生一控制信號30而調(diào)整加熱器16的火候，電源32經(jīng)變壓器34提供電力給可控硅整流器28。另一方面，流量受控的氣體36從爐管12的上方注入，其是經(jīng)流量控制器38管制從氣體輸入口40送來的氣體，經(jīng)過爐管12的氣體從下方42排出至出氣口。
本發(fā)明的監(jiān)控主要在于晶圓載入前的預(yù)備階段及升溫后的穩(wěn)定階段。圖3顯示二個不同設(shè)定制程溫度的操作流程示意圖。制程P1在備載時，爐管12的溫度設(shè)定T0約在400℃，在晶圓載入前，應(yīng)維持爐管12溫度的穩(wěn)定及加熱器16供熱的穩(wěn)定，此時先利用熱耦20的溫度信號24檢查加熱器16是否在一預(yù)定溫度范圍內(nèi)，該范圍約為設(shè)定點的±5℃，接著再利用熱耦18的溫度信號22檢查爐管12的溫度是否在一預(yù)定的范圍內(nèi)，該范圍亦為設(shè)定點的±5℃，同時亦檢查流量控制器38的零點，其值約在設(shè)定點的±1％以內(nèi)，此階段可以確保制程的參考點在設(shè)定的條件下及足夠準(zhǔn)確度，而交互地檢查內(nèi)、外的熱耦18及20可以確保監(jiān)視設(shè)備的一致性及獲得較佳的控制。在升溫后爐管12的溫度設(shè)定在例如800℃，此時檢查熱耦18是否在一預(yù)定的范圍內(nèi)，此范圍約為設(shè)定點的±10℃，并以此調(diào)控加熱器16的火候同時使流量控制器38在設(shè)定工作點的±5％以內(nèi)，待機臺穩(wěn)定后，在主程序中注入氣體，后續(xù)的過程與習(xí)知技術(shù)相同。另一制程P2的控制亦大致相同，其主程序的制程溫度雖較制程P1高，但在晶圓載入前的階段及升溫后的階段亦使用相同的控制方式。本發(fā)明與主程序的制程條件無關(guān)，其是在制程進行前使用較完善的檢視步驟，使?fàn)t管溫度及氣體流量的異?？梢蕴嵩绫话l(fā)現(xiàn)而加以防止。
以上對于本發(fā)明的較佳實施例所作的敘述是為闡明目的，而無意限定本發(fā)明精確地為所揭露的形式，基于以上的教導(dǎo)或從本發(fā)明的實施例學(xué)習(xí)而作修改或變化是可能的，實施例是為解說本發(fā)明的原理以及讓熟習(xí)該項技術(shù)者以各種實施例利用本發(fā)明在實際應(yīng)用上而選擇及敘述，本發(fā)明的技術(shù)思想由權(quán)利要求書及其均等來決定。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的預(yù)防方法，該爐管被一加熱器環(huán)繞，該爐管的管壁及鄰近該加熱器分別裝設(shè)第一及第二熱耦，一溫度控制器根據(jù)該第一及第二熱耦調(diào)控該加熱器，及一流量控制器管制導(dǎo)入該爐管的氣體流量，其特征是包括下列步驟檢視該第二熱耦是否在第一溫度范圍檢視該第一熱耦是否在第二溫度范圍，并檢視該流量控制器的零點是否在第一氣體流量速率范圍；將晶圓載入該爐管中；以一增加速率升溫；及.檢視該第一熱耦是否在第三溫度范圍，并檢視該流量控制器是否在第二氣體流量速率范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的預(yù)防方法，其特征是該第一溫度范圍是一設(shè)定點的±5℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的預(yù)防方法，其特征是該第二溫度范圍是一設(shè)定點的±5℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的預(yù)防方法，其特征是該第一氣體流量速率范圍是該零點的±1％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的預(yù)防方法，其特征是該第三溫度范圍是一設(shè)定點的±10℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的預(yù)防方法，其特征是該第二氣體流量速率范圍是一設(shè)定點的±5％。
7.一種半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的預(yù)防裝置，該爐管被用來進行一主程序，其特征是包括一加熱器環(huán)繞該爐管；第一熱耦裝設(shè)在該爐管的管壁，產(chǎn)生第一溫度信號第二熱耦裝設(shè)在鄰近該加熱器，產(chǎn)生第一溫度信號一溫度控制器根據(jù)該第一及第二溫度信號調(diào)控該加熱器；及一流量控制器管制導(dǎo)入該爐管的氣體流量；其中，在該主程序之前該流量控制器被調(diào)整其零點在一氣體流量速率范圍，該第一及第二熱耦被調(diào)整使其溫度在第一及第二溫度范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的裝置，其特征是該溫度控制器是交替地檢視該第一及第二溫度信號。
全文摘要
一種半導(dǎo)體爐管溫度及氣體流量異常事件的預(yù)防方法及裝置，在爐管的管壁及其外部的加熱器分別裝設(shè)側(cè)翼熱耦及火門熱耦，一溫度控制器連接該二熱耦以操控該加熱器，及一流量控制器管制導(dǎo)入該爐管的氣體流量，為預(yù)防溫度及氣體流量異常事件，檢視該火門熱耦以維持其在第一溫度范圍，接著檢視該側(cè)翼熱耦以維持其在第二溫度范圍，并檢視該流量控制器的零點以維持其在第一氣體流量速率范圍，將晶圓載入后升溫，然后檢視該側(cè)翼熱耦以維持其在第三溫度范圍，并檢視該流量控制器以維持其在第二氣體流量速率范圍，在主程序中注入氣體至該爐管，完成主程序后降溫卸載該晶圓。
文檔編號H01L21/66GK1571116SQ0314645
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月15日
發(fā)明者何達能, 林宗平, 楊令武, 張忠吉 申請人:旺宏電子股份有限公司