專利名稱：偵測反應室內晶片溫度分布的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種偵測半導體工藝反應室溫度分布的方法，特別涉及一種偵測反應室內所 置放的晶片溫度分布的方法。
背景技術：
反應室為半導體工藝中的基本設備，其用來進行氧化、沉積、熱處理及除氣等工藝參數(shù)。 而此程序中，溫度為最重要的工藝參數(shù)，其決定該程序的成品率。然而，要對于反應室的溫 度進行控制并不容易，這是因為反應室通過諸如熱燈絲等加熱器來供應熱源，而工藝中需要 經(jīng)過升溫及對于加熱器的調控，但加熱器本身的溫度并無法直接反應反應室內的實際溫度， 雖然，可通過在反應室內裝設熱耦合器(thermal co叩ler)來幫助監(jiān)控溫度，不過當腔壁上 的側翼熱耦合器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)遠離適當?shù)墓ぷ鼽c。 此外，晶片所接收到的熱傳也依個別的機臺特性有密切的關系，因此在工藝上通常必須仰賴 經(jīng)驗上的判斷。因此，如何獲知晶片在每一機臺特性下所接收到的熱傳狀況，成為工藝與設 備工程師所努力的方向。
因此，本發(fā)明提出一種偵測反應室室內晶片溫度分布的方法，以建立出晶片在每一機臺 中的每一區(qū)域的熱傳特性。
發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的在于，提供一種偵測反應室內晶片溫度分布的方法，其能夠有效獲知 晶片在反應室內時每一區(qū)域所接收到的熱傳量。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種偵測反應室內晶片溫度分布的方法，其能有效避免因 溫度控管失效所可能引起的工藝失效，以及不必要的成本浪費。
本發(fā)明的又一目的在于，提供一種簡便且可精確獲知晶片上每一區(qū)域于反應室內所接收 到的熱傳量的偵測反應室內晶片溫度分布的方法。
本發(fā)明提供一種偵測反應室內晶片溫度分布的方法，其包括下列步驟，首先提供一晶片； 于晶片上形成一電阻值會隨著溫度變化的監(jiān)控層；將晶片置于一待測的反應腔室內，進行熱 處理；以及測量監(jiān)控層電阻值的變化，以獲得反應腔室內進行升溫時，晶片的各區(qū)域受熱狀 態(tài)分布圖。本發(fā)明對于現(xiàn)有對反應室內晶片接受熱傳所產(chǎn)生的溫度難以監(jiān)控的問題提出一簡單、快 速且兼具詳細圖形化分布的方式來解決，使對反應室內晶片溫度的控制更具效率與簡便。 以下結合附圖及實施例進一步說明本發(fā)明。
圖l為本發(fā)明流程示意圖。
圖2 (a)為例用本發(fā)明對Apply Materials Producer 反應室內進行偵測的結果。 圖2 (b)為利用熱敏電阻對Apply Materials Producer 反應室內進行偵測的結果。 圖3 (a)為利用本發(fā)明對Apply Materials Endura degas chamber反應室內進行偵測 的結果。
圖3 (b)為禾!j用熱敏電P且對Apply Materials Endura degas chamber反應室內進行偵 測的結果。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種偵測反應室內晶片溫度分布的方法，其能夠精確的獲知位于反應室內的 晶片在熱處理時各個區(qū)域所接收到的熱傳狀況。
首先，選定一會隨著溫度變化產(chǎn)生電阻值改變的偵測層。本發(fā)明實施例中選用鋁(Al) 層、鈦(Ti)層堆棧層作為偵測層，因為鋁的電阻值為3uQ-cm,鈦的電阻值為47 uQ-cm， 而鋁鈦中間相(AIJi)的電阻值52 UQ-cm。在高溫下，鋁與鈦將視溫度反應形成鋁鈦中間 相，其反應式如下列所示-
Al + Ti- Al3Ti
鋁鈦中間相(Al3Ti)的反應比例乃取決于下列方程式-
k2=k。2exp(-Q/RT),其中k是反應比例(reaction ratio)， Q是反應能(reactive energy), T是溫度。
由上述反應式可發(fā)現(xiàn)溫度對于鋁鈦中間相的形成扮演相當重要的角色，因此，將通過此 一特性應用于偵測反應室內晶片接受到熱傳量。
偵測方法，請參閱圖l，其為本發(fā)明的步驟流程圖。首先如步驟S1所述，提供一晶片， 而此一晶片可以是一個控片(Dummy);接著，如步驟S2所述，在該晶片上沉積形成一監(jiān)控 層，其依次為一鋁(Al)層、鈦(Ti)層、氮化鈦(TiN)層，其中該氮化鈦層是用以保護鈦層，以避免鈦層暴露在空氣中產(chǎn)生氧化，而影響其電阻值；再如步驟S3所述，將晶片定位于 特定的位置，此時并提供測量晶片的位置數(shù)據(jù)給反應室中的機械手臂，讓機械手臂得以精確 地抓取晶片到反應室中進行溫度分布偵測，并對晶片進行熱處理；最后，如步驟S4所述，可 通過測量該晶片的監(jiān)控層電阻變化，來精確的獲知置于反應室內的晶片各區(qū)域溫度分布的狀 態(tài)。
請參閱圖2 (a)，其利用本發(fā)明的偵測反應室內晶片溫度分布的方法所獲得的應用材料 制造(Apply Materials Producer )反應室內晶片所接收到的熱傳溫度分布圖。其中該熱 處理時間180秒。由圖2 (a)中可發(fā)現(xiàn)中心點的溫度較為偏高。為進一步驗證利用本發(fā)明的 偵測方法所得的圖2 (a)可信度，請參閱圖2 (b)所示，其于同一工藝參數(shù)下的同一反應室 利用熱耦會器進行測量所得的結果。可驗證得知確實在Apply Material Producer 反應室 內的晶片中央位置會受到較高的熱處理溫度。
請參閱圖3 (a)，其利用本發(fā)明的偵測反應室內晶片溫度分布的方法來偵測置于Apply Materials Endura 除氣室(degas chamber)內的晶片所接收的溫度分布狀況；其中該熱 處理時間180秒。以及參閱利用熱耦合器對Apply Materials Endura degas chamber內的 晶片溫度分布測量結果的圖3 (b)。由圖3 (a)中可發(fā)置于Apply Materials Endura degas chamber內的晶片在11點鐘的方向所接收到溫度明顯高于在5點鐘的方向。而此一結論同樣 的能在利用熱耦合器的測量結果圖3 (b)中發(fā)現(xiàn)。
綜上所述，本發(fā)明提供的偵測反應室內晶片溫度分布的方法，其利用易受溫度改變，而 導致引起電阻值顯著變動的鋁層、鈦層與氮化鈦層，以形成一位于晶片上的堆棧層，通過此 一堆棧層的阻值變化，來偵測反應室內晶片受到熱處理溫度的分布狀況。本發(fā)明對于現(xiàn)有對 反應室內晶片接受熱傳所產(chǎn)生的溫度難以監(jiān)控的問題提出一簡單、快速且兼具詳細圖形化分 布的方式來解決，使對反應室內晶片溫度的控制更具效率與簡便。
以上所述的實施例僅用于說明本發(fā)明的技術思想及特點，其目的在使本領域內的技術人 員能夠了解本發(fā)明的內容并據(jù)以實施，當不能僅以本實施例來限定本發(fā)明的專利范圍，即凡 依本發(fā)明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍落在本發(fā)明的專利范圍內。
權利要求
1、 一種偵測反應室內晶片溫度分布的方法，其特征在于包括下列步驟提供一晶片；在該晶片上形成一監(jiān)控層，其中該監(jiān)控層的電阻值會隨著溫度變化；將該晶片置于一待測的反應腔室內，進行熱處理；測量該監(jiān)控層電阻值的變化，以獲得該反應腔室內對一晶片進行升溫時，晶片的各區(qū)域受熱狀態(tài)分布圖。
2、 根據(jù)權利要求l所述的偵測反應室內晶片溫度分布的方法，其特征在于該監(jiān)控層由 至少一鋁層與鈦層所組成的堆棧層。
3、 根據(jù)權利要求2所述的偵測反應室內晶片溫度分布的方法，其特征在于該鈦層上形 成有一防止鈦層直接與空氣接觸產(chǎn)生氧化的氮化鈦層。
4、 根據(jù)權利要求l所述的偵測反應室內晶片溫度分布的方法，其特征在于該晶片為一 控片。
5、 根據(jù)權利要求l所述的偵測反應室內晶片溫度分布的方法，其特征在于該反應腔室 為一工藝腔室或者一除氣腔室。
6、 根據(jù)權利要求l所述的偵測反應室內晶片溫度分布的方法，其特征在于該監(jiān)控層的 形成方法為利用沉積方式形成。
7、 根據(jù)權利要求2所述的偵測反應室內晶片溫度分布的方法，其特征在于該鋁層與鈦 層在接收到熱能時，將反應生成鋁釹中間相。
全文摘要
本發(fā)明提供一種偵測反應室內晶片溫度分布的方法，其利用于晶片上形成一溫度變化會導致電阻值產(chǎn)生變化的監(jiān)控層，來對置于反應腔室內的晶片在升溫過程時，晶片上各區(qū)域接收到的熱能分布狀態(tài)進行監(jiān)控。其中該監(jiān)控層可以是鋁、鈦堆棧層，其會因為接收到熱能，而反應生成鋁鈦中間相，使電阻值顯著上升。
文檔編號H01L21/66GK101286466SQ20071003942
公開日2008年10月15日 申請日期2007年4月12日 優(yōu)先權日2007年4月12日
發(fā)明者張炳一, 雷 王 申請人:上海宏力半導體制造有限公司