本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種腔體溫度檢測方法。

背景技術(shù)：

人類從石器時代、銅器時代、鐵器時代步入到現(xiàn)今的硅時代，以硅為原料的半導(dǎo)體行業(yè)正引領(lǐng)著一個嶄新的歷史時期。半導(dǎo)體組件包括存儲元件、微處理器件、邏輯組件、光電組件、偵測器等，滲透到電視、電話、計算機(jī)、冰箱、汽車等各個領(lǐng)域，已經(jīng)成為我們生活中不可或缺的部分。

半導(dǎo)體制造包括氧化、光刻、摻雜、淀積、金屬化等諸多工藝流程，其中多數(shù)工藝流程中會涉及到熱處理。通過熱處理的方法，可以起到對晶圓表面進(jìn)行水汽蒸發(fā)，加速反應(yīng)條件等許多用途。在熱處理過程中，對溫度的控制就顯得尤為重要，一旦熱處理過程中腔體內(nèi)的溫度控制出現(xiàn)了問題，輕則影響半導(dǎo)體器件的功能、效果，重則會對晶圓產(chǎn)生不可逆的破壞，導(dǎo)致晶圓浪費和經(jīng)濟(jì)損失。

目前，對于腔體溫度的檢測多是通過腔體內(nèi)的溫度探測器來實現(xiàn)，但是使用溫度探測器的缺點在于：1)溫度探測器是固定在腔體內(nèi)的，所檢測的溫度是腔體內(nèi)某一個點的溫度，與溫度探測器所放置的位置有關(guān)，并且無法反應(yīng)實際晶圓上所受到的溫度情況；2)因為溫度探測器只能探測某一點的溫度，不能整體反應(yīng)腔體內(nèi)的溫度，所以當(dāng)腔體內(nèi)未設(shè)置溫度探測器的局部溫度發(fā)生變化時很難檢測出來，晶圓上局部的器件仍存在效果差和報廢的危險。對于大規(guī)模生產(chǎn)的半導(dǎo)體器件而言，經(jīng)濟(jì)損失尤為嚴(yán)重。

因此，如何在熱處理過程中嚴(yán)格、全面地控制反應(yīng)腔體中的溫度，進(jìn)而提高制程中的產(chǎn)品良率、避免生產(chǎn)成本的提高已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種腔體溫度檢測方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中腔體內(nèi)溫度監(jiān)測不全面導(dǎo)致的質(zhì)量問題以及成本問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種腔體溫度檢測方法，所述腔體溫度檢測方法至少包括：

提供一測試晶圓，所述測試晶圓上均勻分布有多個測試結(jié)構(gòu)；

對所述測試晶圓上的各測試結(jié)構(gòu)的阻值進(jìn)行測量，分別記為各測試結(jié)構(gòu)的前值；

將所述測試晶圓放入待測溫腔體中進(jìn)行熱處理；

熱處理結(jié)束后取出所述測試晶圓，并對各測試結(jié)構(gòu)的阻值進(jìn)行測量，分別記為各測試結(jié)構(gòu)的后值；

分別將各測試結(jié)構(gòu)的前值和后值相減，獲得各測試結(jié)構(gòu)的阻值差，若各測試結(jié)構(gòu)的阻值差均小于設(shè)定值，則所述待測溫腔體的整體溫度符合生產(chǎn)要求；若各測試結(jié)構(gòu)的阻值差均大于所述設(shè)定值，則所述待測溫腔體的整體溫度過高；若部分測試結(jié)構(gòu)的阻值差大于所述設(shè)定值，則所述待測溫腔體的局部溫度過高。

優(yōu)選地，所述測試晶圓包括2個金屬接觸端以及連接于2個金屬接觸端之間的金屬線。

更優(yōu)選地，所述金屬線以蛇形圖形排列。

更優(yōu)選地，所述金屬線的線寬設(shè)定為0.19～0.5μm。

更優(yōu)選地，所述金屬線之間的間距設(shè)定為0.19～0.5μm。

優(yōu)選地，所述測試結(jié)構(gòu)的材質(zhì)為鋁。

優(yōu)選地，所述設(shè)定值不小于±5MΩ/□。

優(yōu)選地，所述熱處理包括熱擴(kuò)散、快速熱處理、晶圓表面水汽蒸發(fā)、熱氧化。

如上所述，本發(fā)明的腔體溫度檢測方法，具有以下有益效果：

本發(fā)明的腔體溫度檢測方法采用測試晶圓上的測試結(jié)構(gòu)對晶圓上的各點進(jìn)行溫度檢測，該溫度直接體現(xiàn)晶圓本身所受到的溫度；其次，因為測試結(jié)構(gòu)布滿整片晶圓，所以局部溫度過熱同樣可以檢測出；因此本發(fā)明的腔體溫度檢測方法對溫度的控制更為全面、更到位，可大大提高制程中的產(chǎn)品良率，同時節(jié)約成本。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明的腔體溫度檢測方法的流程示意圖。

圖2顯示為本發(fā)明的測試晶圓示意圖。

圖3顯示為本發(fā)明的測試結(jié)構(gòu)示意圖。

元件標(biāo)號說明

10 測試晶圓

11 測試結(jié)構(gòu)

111 第一金屬接觸端

112 第二金屬接觸端

113 金屬線

W1 金屬線的線寬

W2 金屬線之間的間距

S1～S5 步驟

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

請參閱圖1～圖3。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種腔體溫度檢測方法，所述腔體溫度檢測方法至少包括：

步驟S1：提供一測試晶圓10，所述測試晶圓10上均勻分布有多個測試結(jié)構(gòu)11。

具體地，如圖2所示，在本實施例中，所述測試晶圓10上均勻分布有40個所述測試結(jié)構(gòu)11，所述測試結(jié)構(gòu)11布滿整個所述測試晶圓10的表面，可對所述測試晶圓10上的各局部進(jìn)行溫度檢測。

更具體地，介于后段制程所能忍受的溫度上限為440℃，在本實施例中，所述測試結(jié)構(gòu)的材質(zhì)選用鋁(Al)，當(dāng)所述測試結(jié)構(gòu)11檢測到的溫度超過440℃時，鋁線的晶粒(grain size)大小就會發(fā)生變化，相應(yīng)的鋁線的阻值也會發(fā)生變化，具體表現(xiàn)為鋁線的阻值變大。如圖3所示，所述測試結(jié)構(gòu)11包括2個金屬接觸端以及連接于2個金屬接觸端之間的金屬線；其中，2個金屬接觸端用于電阻測量時的觸點，分別為第一金屬接觸端111和第二金屬接觸端112；所述金屬線113的形狀可以是圓形、正方形、長方形或各種多邊形，不以本實施例為限。為了使溫度檢測的效果更好，本實施例中，所述金屬線13采用蛇形圖形排列，以達(dá)到線寬窄和分布面積大的平衡，蛇形圖形的繞線方向不限，所述金屬線113的線寬W1和所述金屬線113之間的間距W2設(shè)定為設(shè)計規(guī)則所規(guī)定的最小尺寸，在本實施例中，所述金屬線113的線寬W1設(shè)定為0.19～0.5μm，所述金屬線113之間的間距W2設(shè)定為0.19～0.5μm。在相同面積的條件下，蛇形圖形排列的金屬線能同時滿足線寬窄、分布面積大的要求，相較于其他結(jié)構(gòu)(圓 形、正方形、長方形)，蛇形圖形排列的金屬線對溫度的敏感程度高，能從電阻值上直接表現(xiàn)溫度變化。

步驟S2：對所述測試晶圓10上的各測試結(jié)構(gòu)11的阻值進(jìn)行測量，分別記為各測試結(jié)構(gòu)11的前值。

具體地，如圖3所示，將2根探針分別接觸所述第一金屬接觸端111和所述第二金屬接觸端112，以此獲取單個測試結(jié)構(gòu)的阻值。各測試結(jié)構(gòu)11的阻值分別記為第1前值、第2前值……第n前值，對應(yīng)于各測試結(jié)構(gòu)11，在本實施例中，n取值為40。

步驟S3：將所述測試晶圓10放入待測溫腔體中進(jìn)行熱處理。

具體地，將所述測試晶圓10放入腔體中，然后對腔體中的所述測試晶圓10進(jìn)行熱處理，所述熱處理包括熱擴(kuò)散、快速熱處理、晶圓表面水汽蒸發(fā)、熱氧化以及加速反應(yīng)條件等，任何涉及加熱處理的工藝均包括在內(nèi)，不以本實施例所列舉的工藝為限。在本實施例中，通過加熱對晶圓表面進(jìn)行水汽蒸發(fā)。

步驟S4：熱處理結(jié)束后取出所述測試晶圓10，并對各測試結(jié)構(gòu)11的阻值進(jìn)行測量，分別記為各測試結(jié)構(gòu)11的后值。

具體地，待所述測試晶圓10表面水汽蒸發(fā)結(jié)束后，將所述測試晶圓10從腔體中取出，然后將2根探針分別接觸所述第一金屬接觸端111和所述第二金屬接觸端112，以此獲取單個測試結(jié)構(gòu)的阻值。各測試結(jié)構(gòu)11的阻值分別記為第1后值、第2后值……第n后值，對應(yīng)于各測試結(jié)構(gòu)11，在本實施例中，n取值為40。

步驟S5：分別將各測試結(jié)構(gòu)11的前值和后值相減，獲得各測試結(jié)構(gòu)11的阻值差，若各測試結(jié)構(gòu)11的阻值差均小于設(shè)定值，則所述待測溫腔體的整體溫度符合生產(chǎn)要求；若各測試結(jié)構(gòu)11的阻值差均大于所述設(shè)定值，則所述待測溫腔體的整體溫度過高；若部分測試結(jié)構(gòu)11的阻值差大于所述設(shè)定值，則所述待測溫腔體的局部溫度過高。

具體地，分別將各測試結(jié)構(gòu)11的后值減去前值，即第1后值減去第1前值，第2后值減去第2前值……第n后值減去第n前值。各測試結(jié)構(gòu)11的阻值差即體現(xiàn)了晶圓上的該點溫度是否符合要求。若所述測試結(jié)構(gòu)11的阻值差小于設(shè)定值，則所述測試晶圓10上對應(yīng)于所述測試結(jié)構(gòu)11的區(qū)域的溫度未超出溫度上限，符合生產(chǎn)要求。所述溫度上限為后段制程能忍受的溫度上限440℃，所述設(shè)定值不小于±5MΩ/□，在本實施例中，所述設(shè)定值為±5MΩ/□。若所述測試結(jié)構(gòu)11的阻值差大于所述設(shè)定值，則所述測試晶圓10上對應(yīng)于所述測試結(jié)構(gòu)11的區(qū)域的溫度超出溫度上限，不符合生產(chǎn)要求。

更具體地，當(dāng)各測試結(jié)構(gòu)11的阻值差均小于所述設(shè)定值，則所述待測溫腔體的整體溫度 符合生產(chǎn)要求。在本實施例中，40個測試結(jié)構(gòu)11的阻值差均小于±5MΩ/□，則認(rèn)為腔體中的各點溫度均未超出溫度上限440℃，所述腔體中的溫度符合要求，即可將產(chǎn)品放入所述腔體中進(jìn)行批量熱處理。

當(dāng)各測試結(jié)構(gòu)11的阻值差均大于所述設(shè)定值，則所述待測溫腔體的整體溫度過高，不符合生產(chǎn)要求，需要停機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步檢查，以排除故障，然后進(jìn)行下一次的腔體溫度檢測，直至腔體溫度符合生產(chǎn)要求。在本實施例中，40個測試結(jié)構(gòu)11的阻值差均大于±5MΩ/□，則認(rèn)為腔體中的各點溫度均超出溫度上限440℃，所述腔體中的溫度整體過高，不符合要求，會對晶圓上的器件造成損壞，因此，需要對機(jī)器進(jìn)行檢查。

當(dāng)部分測試結(jié)構(gòu)11的阻值差大于所述設(shè)定值，則所述待測溫腔體的局部溫度過高，不符合生產(chǎn)要求，需要有針對性地進(jìn)行檢修，以排出局部溫度過高的情況，保證產(chǎn)品的正常生產(chǎn)。表一為如圖2所示的各測試結(jié)構(gòu)11的前值，表二為如圖2所示的各測試結(jié)構(gòu)11的后值。

表一

表二

通過表一、表二的對比可知，所述測試晶圓10的左上部分的10個測試結(jié)構(gòu)11的阻值差大于±5MΩ/□，其余30個測試結(jié)構(gòu)11的阻值差小于±5MΩ/□，表明所述測試晶圓10的左上部分局部溫度過高，在生產(chǎn)過程中，位于晶圓左上部分的器件仍會遭受到不可逆的破壞，因此不符合要求，需要進(jìn)行有正對性的檢查。

本發(fā)明的腔體溫度檢測方法采用測試晶圓上的測試結(jié)構(gòu)對晶圓上的各點進(jìn)行溫度檢測，該溫度直接體現(xiàn)晶圓本身所受到的溫度；其次，因為測試結(jié)構(gòu)布滿整片晶圓，所以局部溫度過熱同樣可以檢測出；因此本發(fā)明的腔體溫度檢測方法對溫度的控制更為全面、更到位，可大大提高制程中的產(chǎn)品良率，同時節(jié)約成本。

綜上所述，本發(fā)明提供一種腔體溫度檢測方法，包括：提供一均勻分布有多個測試結(jié)構(gòu)的測試晶圓；對所述測試晶圓上的各測試結(jié)構(gòu)的阻值進(jìn)行測量，分別記為各測試結(jié)構(gòu)的前值；將所述測試晶圓放入待測溫腔體中進(jìn)行熱處理；熱處理結(jié)束后取出所述測試晶圓，并對各測試結(jié)構(gòu)的阻值進(jìn)行測量，分別記為各測試結(jié)構(gòu)的后值；分別將各測試結(jié)構(gòu)的前值和后值相減，獲得各測試結(jié)構(gòu)的阻值差，若各測試結(jié)構(gòu)的阻值差均小于設(shè)定值，則所述待測溫腔體的整體溫度符合生產(chǎn)要求；若各測試結(jié)構(gòu)的阻值差均大于所述設(shè)定值，則所述待測溫腔體的整體溫度過高；若部分測試結(jié)構(gòu)的阻值差大于所述設(shè)定值，則所述待測溫腔體的局部溫度過高。本發(fā)明的腔體溫度檢測方法采用測試晶圓上的測試結(jié)構(gòu)對晶圓上的各點進(jìn)行溫度檢測，該溫度直接體現(xiàn)晶圓本身所受到的溫度；其次，因為測試結(jié)構(gòu)布滿整片晶圓，所以局部溫度過熱同樣可以檢測出；因此本發(fā)明的腔體溫度檢測方法對溫度的控制更為全面、更到位，可大大提高制程中的產(chǎn)品良率，同時節(jié)約成本。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。