本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路制作技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種晶圓生長控制裝置和方法。

背景技術(shù)：

晶圓是指硅半導(dǎo)體集成電路制作所用的硅晶片，由于其形狀為圓形，故稱為晶圓；在硅晶片上可加工制作成各種電路元件結(jié)構(gòu)，而成為有特定電性功能的ic產(chǎn)品。

晶圓的外延生長是指，在低阻值襯底上生長一層薄的高阻外延層，能夠提高器件設(shè)計(jì)的靈活性和器件的性能。在外延的生長過程中，一直存在晶圓受熱不均而產(chǎn)生翹曲以及裂痕的問題，導(dǎo)致良品率低。

現(xiàn)有技術(shù)中晶圓的外延生長，通常采用將晶圓放置在反應(yīng)室內(nèi)的基座上旋轉(zhuǎn)，在反應(yīng)室外加熱的方式進(jìn)行。但這種外延生長方式中，沿晶圓從圓心向圓周的徑向上對(duì)晶圓的加熱溫度存在分布不穩(wěn)定的狀態(tài)，即從晶圓中心向外不能保持同一溫度，存在晶圓受熱不均導(dǎo)致晶圓產(chǎn)生翹曲的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N晶圓生長控制裝置和方法，解決現(xiàn)有晶圓的外延生長中存在受熱不均導(dǎo)致翹曲的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

提出一種晶圓生長控制裝置，包括反應(yīng)室；所述反應(yīng)室中設(shè)置有基座；晶圓置于所述基座之上；還包括多個(gè)環(huán)形加熱絲、加熱控制器和翹曲度測量儀；所述多個(gè)環(huán)形加熱絲同圓心的設(shè)置于所述基座上表面，都與所述加熱控制器連接；所述翹曲度測量儀設(shè)置于所述反應(yīng)室之外，與所述加熱控制器連接；所述翹曲度測量儀用于測量所述晶圓的翹曲度信息，并將所述翹曲度信息發(fā)送給所述加熱控制器；其中，所述翹曲度信息包括翹曲度和翹曲位置；所述加熱控制器，用于接收所述翹曲度信息，基于所述翹曲度信息判斷所述晶圓發(fā)生翹曲位置的翹曲度是否超過設(shè)定閾值；若是，調(diào)節(jié)與所述翹曲位置對(duì)應(yīng)放置的環(huán)形加熱絲的溫度，以使得所述翹曲位置的翹曲度小于所述設(shè)定閾值。

進(jìn)一步的，所述基座上層安裝有覆蓋所述多個(gè)環(huán)形加熱絲的用于放置所述晶圓的托盤；所述托盤與所述加熱控制器連接，所述加熱控制器控制所述托盤相對(duì)所述基座旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步的，所述環(huán)形加熱絲本體呈波浪狀，具有凸起部分和凹陷部分。

進(jìn)一步的，所述反應(yīng)室外設(shè)置有射頻加熱線圈；所述射頻加熱線圈連接所述加熱控制器，所述加熱控制器控制向所述射頻加熱線圈輸出強(qiáng)電流。

進(jìn)一步的，所述反應(yīng)室內(nèi)還設(shè)置有可自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)桿；所述基座安裝于所述轉(zhuǎn)桿上。

進(jìn)一步的，所述反應(yīng)室內(nèi)還設(shè)置有溫度傳感器，與所述加熱控制器連接；所述溫度傳感器用于獲取所述晶圓的溫度信息，并將獲取的溫度信息發(fā)送給所述加熱控制器。

進(jìn)一步的，所述反應(yīng)室內(nèi)頂部設(shè)置有氣體釋放裝置。

提出一種晶圓生長控制方法，應(yīng)用于上述的晶圓生長控制裝置中，包括：接收翹曲度測量儀獲取的晶圓的翹曲度信息；其中，所述翹曲度信息包括所述晶圓的翹曲度和翹曲位置；基于所述翹曲度信息判斷所述晶圓發(fā)生翹曲位置的翹曲度是否超過設(shè)定閾值；若是，調(diào)節(jié)與所述翹曲位置對(duì)應(yīng)放置的環(huán)形加熱絲的溫度，以使得所述晶圓受熱均勻。

進(jìn)一步的，所述方法還包括：接收溫度傳感器獲取的所述晶圓的溫度；其中，所述晶圓的溫度包括所述晶圓從圓心至圓周的溫度；基于所述晶圓的溫度判斷所述晶圓受熱是否均勻；若否，調(diào)節(jié)所述晶圓受熱不均位置對(duì)應(yīng)放置的環(huán)形加熱絲的溫度，以使得所述晶圓受熱均勻。

進(jìn)一步的，所述晶圓生長控制裝置還包括有置于反應(yīng)室外的射頻加熱線圈；則在調(diào)節(jié)所述晶圓受熱不均位置對(duì)應(yīng)放置的環(huán)形加熱絲的溫度同時(shí)，所述方法還包括：調(diào)節(jié)輸出給所述射頻加熱線圈的強(qiáng)電流，以使得整個(gè)晶圓的受熱溫度保持內(nèi)外一致。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本申請(qǐng)?zhí)岢龅木A生長控制裝置和方法中，在反應(yīng)室內(nèi)的基座上表面設(shè)置多個(gè)同心圓的環(huán)形加熱絲，在晶圓受熱生長過程中，翹曲度測量儀實(shí)時(shí)測量晶圓的翹曲度信息，并將翹曲度信息發(fā)送給加熱控制器，加熱控制器根據(jù)翹曲度信息判斷晶圓發(fā)生翹曲位置的的翹曲度是否超過設(shè)定閾值，若超過設(shè)定閾值則說明晶圓受熱不均，該翹曲位置的生長溫度過高或者過低而導(dǎo)致晶圓上翹或下翹；此時(shí)，根據(jù)翹曲位置和翹曲度，調(diào)節(jié)與翹曲位置對(duì)應(yīng)放置的環(huán)形加熱絲的溫度升高或者降低，以達(dá)到使翹曲位置的翹曲度減小到設(shè)定閾值以內(nèi)的效果，解決現(xiàn)有晶圓的外延生長中存在受熱不均導(dǎo)致翹曲的技術(shù)問題。

本申請(qǐng)中，在反應(yīng)室內(nèi)還設(shè)置有溫度傳感器，用于獲取晶圓生長過程中的溫度，輔助翹曲度測量儀，在基于晶圓的溫度判斷晶圓受熱不均勻時(shí)，加熱控制器控制調(diào)節(jié)受熱不均位置對(duì)應(yīng)放置的環(huán)形加熱絲的溫度，進(jìn)一步保障晶圓在外延生長過程中均勻受熱，以保證晶圓不發(fā)生翹曲。

結(jié)合附圖閱讀本申請(qǐng)實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本申請(qǐng)的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。

附圖說明

圖1為本申請(qǐng)?zhí)岢龅木A生長控制裝置的裝置架構(gòu)圖；

圖2為本申請(qǐng)?zhí)岢龅沫h(huán)形加熱絲的結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本申請(qǐng)?zhí)岢龅木A生長控制方法的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

本申請(qǐng)?zhí)岢龅木A生長控制裝置，如圖1所示，包括有反應(yīng)室1、反應(yīng)室中設(shè)置的基座2、多個(gè)環(huán)形加熱絲3、加熱控制器（圖中未示出）、翹曲度測量儀4和反應(yīng)室外設(shè)置的射頻加熱線圈6；晶圓5置于基座2之上；多個(gè)環(huán)形加熱絲3同圓心的設(shè)置于基座2上表面，都與加熱控制器連接。

射頻加熱線圈6連接加熱控制器，加熱控制器控制向射頻加熱線圈輸出強(qiáng)電流，使得射頻加熱線圈產(chǎn)生磁場，晶圓外延生長過程中，在感應(yīng)線圈內(nèi)部切割感應(yīng)磁場，形成電子的高速移動(dòng)，瞬間產(chǎn)生高熱，從而達(dá)到加熱晶圓表面和內(nèi)部的作用，其加熱方式雖然對(duì)晶圓基本能夠?qū)崿F(xiàn)均勻加熱，但除去晶圓生長過程沉積及材料的原因，仍然會(huì)產(chǎn)生晶圓受熱不均的問題而導(dǎo)致晶圓翹曲。

本申請(qǐng)中，翹曲度測量儀4設(shè)置于反應(yīng)室1之外，與加熱控制器連接，用于測量晶圓5的翹曲度信息，并將翹曲度信息發(fā)送給加熱控制器；其中，翹曲度信息包括翹曲度和翹曲位置；加熱控制器則用于從翹曲度測量儀4接收翹曲度信息，并基于翹曲度信息判斷晶圓發(fā)生翹曲位置的翹曲度是否超過設(shè)定閾值；若超過設(shè)定閾值，說明晶圓受熱不均，該翹曲位置的生長溫度過高或者過低而導(dǎo)致晶圓上翹或下翹；此時(shí)，則根據(jù)翹曲信息包含的晶圓的翹曲度和翹曲位置信息，調(diào)節(jié)與翹曲位置對(duì)應(yīng)放置的環(huán)形加熱絲的溫度升高或者降低，以達(dá)到使翹曲位置的翹曲度減小到設(shè)定閾值以下的效果，解決現(xiàn)有晶圓的外延生長中存在受熱不均導(dǎo)致翹曲的技術(shù)問題。

本申請(qǐng)中，在反應(yīng)室1內(nèi)還設(shè)置有溫度傳感器7，與加熱控制器連接，用于獲取晶圓在生長過程中的溫度信息，并將獲取的溫度信息發(fā)送給加熱控制器，輔助翹曲度測量儀，在基于晶圓的溫度判斷晶圓受熱不均勻時(shí)，加熱控制器控制調(diào)節(jié)受熱不均位置對(duì)應(yīng)放置的環(huán)形加熱絲的溫度，進(jìn)一步保障晶圓在外延生長過程中均勻受熱，以保證晶圓不發(fā)生翹曲。

本申請(qǐng)實(shí)施例中，基座2的上層還安裝有覆蓋多個(gè)環(huán)形加熱絲3的用于放置晶圓5的托盤8；托盤8與加熱控制器連接，在晶圓生長過程中，加熱控制器控制托盤相對(duì)基座旋轉(zhuǎn)，使得晶圓受熱更加均勻。

如圖2所示，環(huán)形加熱絲本體呈波浪狀，具有凸起部分31和凹陷部分32；同一加熱絲產(chǎn)生溫度相同，但凸起部分31和凹陷部分32由于距離晶圓的距離不同，對(duì)晶圓加熱的溫度也存在差異，凸起部分加熱效果雖然高于凹陷部分，但凹陷部分能夠很好的平衡凸起部分加熱的局部溫度，從整體上使得晶圓的受熱溫度較為平衡，防止晶圓局部翹曲。

多個(gè)同圓心設(shè)置的環(huán)形加熱絲，每層加熱絲的溫度可單獨(dú)控制，一般晶圓的直徑不超過2英寸，則對(duì)應(yīng)環(huán)形加熱絲的個(gè)數(shù)為3-8個(gè)，否則影響溫度的分離控制。

本申請(qǐng)實(shí)施例中，反應(yīng)室內(nèi)還設(shè)置有可自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)桿9，基座2安裝于轉(zhuǎn)桿9上，晶圓生長過程中，射頻加熱線圈產(chǎn)生的熱量加在反應(yīng)室中，轉(zhuǎn)桿9旋轉(zhuǎn)使得基座帶動(dòng)晶圓自轉(zhuǎn)，保證晶圓在整體上均勻受熱。

反應(yīng)室1內(nèi)頂部設(shè)有氣體釋放裝置10，氣體釋放裝置10用于釋放外延生長需要的原料以及載氣，如三甲基鋁，三甲基鎵等mo源和硅烷，氨氣，氫氣，氮?dú)獾取?/p>

基于上述提出的晶圓生長控制裝置，本申請(qǐng)還提出一種應(yīng)用于該裝置的晶圓生長控制方法，如圖3所示，包括如下步驟：

步驟s31：接收翹曲度測量儀獲取的晶圓的翹曲度信息。

翹曲度信息包括晶圓的翹曲度和翹曲位置。

步驟s32：基于翹曲度信息判斷晶圓發(fā)生翹曲位置的翹曲度是否超過設(shè)定閾值。

晶圓受熱不均勻時(shí)，局部會(huì)因?yàn)槭軣徇^高而產(chǎn)生上翹或因?yàn)槭軣崞投鴮?dǎo)致下翹，此時(shí)，加熱控制器內(nèi)設(shè)置有一個(gè)關(guān)于翹曲度的設(shè)定閾值，當(dāng)超過該閾值時(shí)，晶圓產(chǎn)生的翹曲是不能接受的，此時(shí)，加熱控制器調(diào)節(jié)與翹曲位置對(duì)應(yīng)放置的環(huán)形加熱絲的溫度，以使得晶圓已產(chǎn)生的翹曲減小到設(shè)定閾值以內(nèi)。

步驟s33：調(diào)節(jié)與翹曲位置對(duì)應(yīng)放置的環(huán)形加熱絲的溫度，以使得翹曲位置的翹曲度小于所述設(shè)定閾值。

在晶圓局部位置（通常為某一圓周）的翹曲超過設(shè)定閾值后，根據(jù)翹曲位置和翹曲的程度，確定需要調(diào)整的加熱溫度，然后控制調(diào)節(jié)翹曲位置對(duì)應(yīng)設(shè)置的環(huán)形加熱絲的溫度升高或者降低，實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓的均勻加熱，以達(dá)到翹曲度小于設(shè)定閾值的效果。

在通過翹曲度測量儀獲取翹曲度信息的方式調(diào)節(jié)晶圓生長溫度同時(shí)，可輔助以下方法實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓的均勻加熱。具體的，接收溫度傳感器獲取的晶圓的溫度；其中，晶圓的溫度包括晶圓從圓心至圓周的溫度；繼而基于晶圓的溫度判斷晶圓受熱是否均勻；若不均勻，則調(diào)節(jié)晶圓受熱不均位置對(duì)應(yīng)放置的環(huán)形加熱絲的溫度，以使得晶圓受熱均勻。同時(shí)，還可以輔助調(diào)節(jié)輸出給射頻加熱線圈的強(qiáng)電流的方式，調(diào)節(jié)射頻加熱線圈產(chǎn)生的熱量，以使得整個(gè)晶圓的受熱溫度保持內(nèi)外一致。

上述本申請(qǐng)?zhí)岢龅木A生長控制裝置和方法中，通過翹曲度測量儀獲取晶圓生長過程中的翹曲度信息，基于翹曲度信息判斷晶圓發(fā)生超過設(shè)定閾值的翹曲情況時(shí)，調(diào)節(jié)翹曲位置對(duì)應(yīng)設(shè)置的環(huán)形加熱絲的溫度，達(dá)到使翹曲位置的翹曲度小于設(shè)定閾值的技術(shù)效果，調(diào)解決現(xiàn)有晶圓的外延生長中受熱不均導(dǎo)致良品率低的問題。

應(yīng)該指出的是，上述說明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。