一種消除首片效應(yīng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子領(lǐng)域，尤其涉及一種消除首片效應(yīng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體生產(chǎn)中，高溫退火工藝因其修復(fù)晶格缺陷、激活載流子及生長薄層Oxide的能力而得到了廣泛的應(yīng)用。快速熱處理(RTP)是一種新興的較先進(jìn)的單片熱處理技術(shù)，其升溫及降溫速率快，最大時能達(dá)到250°C /s，極大地縮短了作業(yè)過程的時間，一般地，作業(yè)一片晶圓片只需要2-5分鐘。
[0003]由于RTP采用冷腔作業(yè)模式，機臺空閑時燈管只輸出5?9%的功率，一般地，在晶圓片作業(yè)之前會利用預(yù)熱程式提高腔室的溫度。假定第一片晶圓片作業(yè)的初始溫度K0，第X片晶圓片作業(yè)的初始溫度為Kx(x >2)。事實上，第一片晶圓片在作業(yè)的同時，也在為第二片晶圓片做預(yù)熱的功能，很顯然地，X ^ 2時，其初始溫度Kx均由第χ-1片晶圓片的作業(yè)過程提供的，即第x-1片晶圓片的作業(yè)過程亦為第X片晶圓片的預(yù)熱過程，所以Kx在X > 2時差異不大。然而KO卻由預(yù)熱程式提供的，當(dāng)KO = Kx時，第一片晶圓片的受熱環(huán)境與其他片相同；當(dāng)1(0古Kx時，第一片晶圓片出現(xiàn)過熱或受熱不足的現(xiàn)象，造成溫度上升曲線，即溫度profile的前移后滯，導(dǎo)致電性參數(shù)的波動，即產(chǎn)生首片效應(yīng)。事實上，對于預(yù)熱程式Al而言，若不考慮腔室冷卻及散熱速度的差異，其預(yù)熱結(jié)束后能達(dá)到的腔室溫度為1050°C。當(dāng)R2 (950°C )調(diào)用預(yù)熱程式Al時，很明顯地，當(dāng)?shù)谝黄A片進(jìn)入腔室，周圍環(huán)境溫度高于R2的主工藝溫度，產(chǎn)品在腔體內(nèi)“過熱”，在較短的時間內(nèi)，第一片晶圓片就能達(dá)到主工藝溫度(950°C )，導(dǎo)致溫度上升曲線前移；同樣地，當(dāng)Rl調(diào)用預(yù)熱程式A2時，由于受熱不足容易使溫度上升曲線后滯。
[0004]退火層次不同，退火條件也不一樣，這些退火條件即為機臺端的退火工藝程式。一般地，一種產(chǎn)品制程中有大約5-8個退火工藝程式，其溫度差異很大，在900-1100°C之間。
[0005]目前業(yè)內(nèi)普遍采取調(diào)用預(yù)熱程式的手段抑制首片效應(yīng)，通過調(diào)節(jié)預(yù)熱程式的設(shè)定功率和加熱時間，改善第一片晶圓片與其他晶圓片之間受熱環(huán)境的差異。
[0006]然而相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，很多層次的退火過程仍存在首片效應(yīng)，這主要是由于工藝程式均調(diào)用同一個預(yù)熱程式導(dǎo)致的。考慮到工藝程式的溫度差異較大，一個預(yù)熱程式較難滿足多個工藝程式的預(yù)熱需求，這也是導(dǎo)致首片效應(yīng)依舊存在的最根本原因。
[0007]中國專利(CN101562122)記載了一種干法蝕刻方法以及硅片蝕刻方法，該干法蝕刻方法包括:通入流量比例為75% -100%的含氟氣體的工藝氣，并在腔室壓力為60-95mT、上射頻功率為600-1200W、腔室內(nèi)壁溫度為50-75°C的條件下形成等離子體；通入流量比例為50%-100%的氧氣的工藝氣，在腔室壓力為10-95mT、上射頻功率為200-800W、腔室內(nèi)壁溫度為50-75°C的條件下形成等離子體；以及通入流量比例大于25%含硅氣體和流量比例大于15%的含鹵素氣體的工藝氣，在等離子體啟輝條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。該硅片蝕刻方法時，在完成上述干法蝕刻方法后，將硅片送入蝕刻反應(yīng)腔室，對硅片進(jìn)行蝕刻。
[0008]中國專利(CN101424947)記載了一種氣路控制方法和裝置，所述方法包括:當(dāng)執(zhí)行開啟氣路操作時，針對該氣路的前閥、后閥以及質(zhì)量流量控制器執(zhí)行以下操作；通知開啟后閥；設(shè)定質(zhì)量流量控制器的流量；通知開啟前閥；當(dāng)執(zhí)行關(guān)閉氣路操作時，針對該氣路的前閥、后閥以及質(zhì)量流量控制器執(zhí)行以下操作；設(shè)定質(zhì)量流量控制器的流量為O ;延時預(yù)置的第一時間后通知關(guān)閉后閥，所述第一時間與后閥內(nèi)部延時時間之和小于質(zhì)量流量控制器的內(nèi)部延時時間；延時預(yù)置四兒時間后通知關(guān)閉前閥，所述第二時間與前閥內(nèi)部延時時間之和大于質(zhì)量流量控制器的內(nèi)部延時時間。減弱通氣不穩(wěn)的首片效應(yīng)，達(dá)到較好的控制效果
[0009]上述兩個專利均未記載有關(guān)單獨調(diào)用不同預(yù)熱程式來消除首片效應(yīng)的技術(shù)特征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種消除首片效應(yīng)的方法。
[0011]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:
[0012]一種消除首片效應(yīng)的方法，其中，首先，根據(jù)預(yù)熱腔室的特點建立出腔室溫度與預(yù)熱條件的關(guān)系；然后，根據(jù)所述關(guān)系，通過不同層次的退火溫度建立不同的預(yù)熱程式?’最后，根據(jù)不同的工藝程式單獨調(diào)用適用的所述預(yù)熱程式，使得首片效應(yīng)產(chǎn)生的影響完全被消除。
[0013]上述的方法，其中，所述預(yù)熱程式根據(jù)預(yù)熱腔室內(nèi)燈管的功率及加熱時間來調(diào)節(jié)的。
[0014]上述的方法，其中，所述預(yù)熱腔室的特點包括腔室的散熱及冷卻速度。
[0015]上述的方法，其中，所述退火溫度為900-1100°C。
[0016]上述的方法，其中，腔室溫度與余熱條件呈線性關(guān)系。
[0017]上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點或有益效果:
[0018]調(diào)節(jié)預(yù)熱程式的燈管功率及加熱時間能夠改善晶圓片退火工藝制程中的首片效應(yīng)，而通過每個工藝程式單獨調(diào)用不同的預(yù)熱程式能夠完全消除這種影響。
【附圖說明】
[0019]參考所附附圖，以更加充分的描述本發(fā)明的實施例。然而，所附附圖僅用于說明和闡述，并不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。
[0020]圖1是腔室溫度與預(yù)熱條件的關(guān)系示意圖；
[0021]圖2是腔室過熱引起的溫度前移的示意圖；
[0022]圖3是腔室預(yù)熱不足引起的溫度后滯的示意圖；
[0023]圖4是現(xiàn)有技術(shù)預(yù)熱模式示意圖；
[0024]圖5是本發(fā)明預(yù)熱模式示意圖。
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明提供一種消除首片效應(yīng)的方法，可應(yīng)用于半導(dǎo)體光刻工藝領(lǐng)域，優(yōu)選的可應(yīng)用于大于等于65/55nm、45/40nm、32/28nm和小于等于22nm等技術(shù)節(jié)點的工藝中，并運用于Logic等技術(shù)平臺和頂P的技術(shù)模組中，當(dāng)使用該方法后，能夠通過每個工藝程式單獨調(diào)用不同預(yù)熱程式完全消除首片效應(yīng)。
[0026]本發(fā)明的核心思想是先通過更改預(yù)熱程式的調(diào)用方式和設(shè)定來消除首片效應(yīng)，將每個工藝程式分別調(diào)用不同的預(yù)熱程式，通過調(diào)節(jié)每一個預(yù)熱程式的燈管功率及加熱時間，能夠極大的消除首片效應(yīng)。
[0027]本發(fā)明是一種消除首片效應(yīng)的方法，在此假定預(yù)熱程式Al的燈管功率為P1，加熱時間為50s，在此條件下，腔室溫度能從室溫升至1050°C ;而預(yù)熱程式A2的燈管功率為P2，加熱時間為30s，腔室溫度能夠達(dá)到900°C。
[0028]兩個工藝程式Rl和R2，前者主工藝溫度為1100°C，主工藝時間為30s ;后者主工藝溫度為950°C，主工藝時間為20s。若Rl和R2均調(diào)用Al，則出現(xiàn)Rl正常，R2 “過熱”的現(xiàn)象，如圖2;若Rl和R2均調(diào)用A2，則Rl受熱不足，R2正常，如圖3所示。
[0029]事實上，對于預(yù)熱程式Al而言，若不考慮腔室冷卻及散熱速度的差異，其預(yù)熱結(jié)束后能達(dá)到的腔室溫度為1050°C。當(dāng)R2(950°C )調(diào)用預(yù)熱程式Al時，很明顯地，當(dāng)?shù)谝黄A片a進(jìn)入腔室，周圍環(huán)境溫度高于R2的主工藝溫度，產(chǎn)品在腔體內(nèi)“過熱”，在較短的時間內(nèi)，第一片晶圓片a就能達(dá)到主工藝溫度(950°C)，導(dǎo)致溫度上升曲線前移，其中，A表示其他的晶圓片，t表示受熱時間，T表示受熱溫度，如圖2;同樣地，當(dāng)Rl調(diào)用預(yù)熱程式A2時，由于受熱不足容易使溫度上升曲線后滯，如圖3。單個工藝程式獨立調(diào)用不同的預(yù)熱程式能夠解決此效應(yīng)，如圖2、圖3所示，當(dāng)Rl調(diào)用Al，R2調(diào)用A2時，能夠達(dá)到較好的效果。所以不同的工藝程式調(diào)用同一預(yù)熱程式時就會產(chǎn)生與預(yù)設(shè)中的溫度的差異，如圖4中示出；圖5顯示了本申請通過每個工藝程式單獨調(diào)用不同的預(yù)熱程式來完全消除首片效應(yīng)帶來的影響。
[0030]所以，首先根據(jù)預(yù)熱腔室的散熱和冷卻速度來建立出腔室溫度與預(yù)熱條件的關(guān)系圖，如圖1所示，其中，t是受熱的時間，T0是初始溫度，T是燈管加熱的溫度，P1,，P2，P3是燈管的功率，然后，根據(jù)這個關(guān)系圖，通過不同層次的退火溫度建立不同的預(yù)熱程式；最后，根據(jù)不同的工藝程式的特點單獨調(diào)用適合該工藝程式的預(yù)熱程式，使得首片效應(yīng)產(chǎn)生的影響被消除掉。其中，預(yù)熱程式是根據(jù)預(yù)熱腔室內(nèi)燈管的功率及加熱時間來調(diào)節(jié)的，腔室中的溫度與預(yù)熱條件是呈線性關(guān)系的，其中斜率代表了燈管的功率，預(yù)熱的條件包括預(yù)熱腔室內(nèi)燈管的功率和加熱的時間。
[0031]通過調(diào)節(jié)預(yù)熱程式的燈管功率及加熱時間能夠改善晶圓片退火工藝制程中的首片效應(yīng)，再通過每個工藝程式單獨調(diào)用適合于此工藝程式的預(yù)熱制程式就能夠完全消除首片效應(yīng)帶來的影響。
[0032]通過說明和附圖，給出了【具體實施方式】的特定結(jié)構(gòu)的典型實施例，基于本發(fā)明精神，還可作其他的轉(zhuǎn)換。盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實施例，然而，這些內(nèi)容并不作為局限。
[0033]對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種消除首片效應(yīng)的方法，其特征在于，首先，根據(jù)預(yù)熱腔室的特點建立出腔室溫度與預(yù)熱條件的關(guān)系；然后，根據(jù)所述關(guān)系，通過不同層次的退火溫度建立不同的預(yù)熱程式；最后，根據(jù)不同的工藝程式單獨調(diào)用適用的所述預(yù)熱程式，使得首片效應(yīng)產(chǎn)生的影響被消除。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)熱程式根據(jù)預(yù)熱腔室內(nèi)燈管的功率及加熱時間來調(diào)節(jié)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)熱腔室的特點包括腔室的散熱及冷卻速度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火溫度為900-110(TC。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，腔室溫度與預(yù)熱條件呈線性關(guān)系。
【專利摘要】一種消除首片效應(yīng)的方法，首先根據(jù)預(yù)熱腔室的特點建立出腔室溫度與預(yù)熱條件的關(guān)系，然后根據(jù)建立的關(guān)系再通過不同層次的退火溫度建立不同的預(yù)熱程式，最后根據(jù)不同的工藝程式單獨調(diào)用適用的預(yù)熱程式，達(dá)到消除首片效應(yīng)的目的。這樣的方法能夠一對一的針對不同的工藝程式得到不同的預(yù)熱制程，能夠完全消除首片效應(yīng)帶來的影響，更加高效，提高了產(chǎn)品的良率。
【IPC分類】H01L21/02
【公開號】CN105185691
【申請?zhí)枴緾N201410274267
【發(fā)明人】譚秀文, 賴朝榮, 蘇俊銘
【申請人】上海華力微電子有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2014年6月18日