專利名稱：改善燈加熱腔體內(nèi)溫度均勻性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種改善燈加熱腔體內(nèi)溫度均勻性的方法。
背景技術(shù)：
目前，很多半導(dǎo)體加工設(shè)備都采用燈加熱的方法，即用加熱燈照射到硅片表面或載片臺上來加熱硅片。但是，由于燈發(fā)出的照射光強(qiáng)很難做到很均勻，因此，加熱的均勻性很難調(diào)節(jié)。例如，如圖1所示的外延(EPI)設(shè)備，其加熱系統(tǒng)分為上下兩部分，每個部分由內(nèi)(inner)、外(outer)兩部分組成，但無論如何調(diào)整上、下或內(nèi)、外的功率分配，都無法消除硅片上的某些高溫區(qū)域，而如果硅片上溫度分布不均勻，則制作的外延層厚度或參雜濃度也會不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種改善燈加熱腔體內(nèi)溫度均勻性的方法，它可以提高加熱后硅片表面溫度分布的均勻性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的改善燈加熱腔體內(nèi)溫度均勻性的方法，包括以下步驟:1)對所述腔體進(jìn)行校溫，獲得硅晶圓表面溫度分布圖形；2)制定透光擋板；3)制定與所述溫度分布圖形的形狀相反的模板；4)將所述模板覆蓋到所述透光擋板上，然后涂上涂層；5)將步驟4)制得的帶涂層的透光擋板放到所述腔體內(nèi)的加熱燈和上石英罩的中間；6)重復(fù)步驟3) 5)，調(diào)節(jié)涂層的形狀，直到硅晶圓表面溫度的均勻性滿足要求。步驟I)中，校溫的方法為:向硅晶圓中注入硼或磷，然后在所述腔體內(nèi)退火；退火完成后，測定硅晶圓表面的電阻分布情況，根據(jù)溫度和電阻值的關(guān)系反推出硅晶圓表面的溫度分布圖形。步驟4)中，所述涂層為氮化硅、硅或多晶硅中的一種。本發(fā)明通過在加熱燈和硅片間增加特別制作的透光擋板，并在透光擋板上增加一層特殊圖形的特殊涂層，使透過透光擋板及涂層到達(dá)晶圓(wafer)表面的光線強(qiáng)度發(fā)生變化，從而使硅晶圓表面溫度高的區(qū)域的溫度降低，有效改善了加熱后硅晶圓表面溫度分布的均勻性，進(jìn)而提高了外延層厚度或摻雜濃度的均一性。


圖1是現(xiàn)有外延腔及其加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是用本實(shí)施例的方法可以推算出的三種硅片表面溫度分布圖。其中，(a)為不可消除的高溫區(qū)在晶圓邊緣；(b)為不可消除的高溫區(qū)在晶圓的某個半徑環(huán)內(nèi)；(c)為不可消除的高溫區(qū)在晶圓中心附近。圖3是分別對應(yīng)于圖2的三種溫度分布圖的三種模板形狀示意圖。其中，(a)為多角星形；(b)為同心圓環(huán)；(c)為間距不等的橫豎條形。圖4是將圖3的模板覆蓋到透光擋板上，并涂上涂層后，對應(yīng)得到的圖形示意圖。圖中的陰影部分為涂層區(qū)域。圖5是本發(fā)明的外延腔及其加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中附圖標(biāo)記說明如下:1:上外燈2:上內(nèi)燈3:下外燈4:下內(nèi)燈5:上石英罩(圓形) 6:下石英罩(圓形)7:晶圓載臺8:透光擋板9:金屬卡槽IO:不可消除的高溫區(qū)
具體實(shí)施例方式為對本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效有更具體的了解，現(xiàn)結(jié)合圖示的實(shí)施方式，詳述如下:步驟1，向硅晶圓中注入B(硼)或P(磷)元素，然后在外延腔體內(nèi)用1070-1130攝氏度區(qū)間內(nèi)某一溫度退火，退火完成后，測定硅晶圓表面的Rs(方塊電阻)分布，并根據(jù)溫度和Rs的關(guān)系:Rs = -1.3T+1966.7，反推出硅晶圓表面的溫度分布圖形。上述注入的若是P元素，則P注入的劑量為5E13 7E13atom/cm2，能量為70KeV 90KeV，O角度，不旋轉(zhuǎn)；若注入的是B元素，則B注入的劑量為1E13 3E13atom/cm2，能量為90KeV IlOKeV,角度為6 8度。按照本步驟的方法，可以推算出的溫度分布圖形有三種，分別如圖2中(a)、(b)、(c)所示。步驟2，制定石英透光擋板8。透光擋板8的厚度為I 8毫米，大小為正好可以放入金屬卡槽9內(nèi)。步驟3，根據(jù)溫度分布圖形制定模板圖形，即在溫度高的區(qū)域涂上相應(yīng)圖形的涂層，如圖3所示。圖3中，(a)、(b)、(c)三種模板形狀分別對應(yīng)于圖2的(a)、(b)、(c)三種溫度分布圖形。且圖3(a)中，多角星的角數(shù)可以為4 30，多角星的頂點(diǎn)都延伸到透光擋板的最外圈；圖3(b)和圖3(c)中，同心圓環(huán)或橫豎條形的寬度為I 10厘米，間距為0.5 2厘米，間距的寬度可以根據(jù)溫度分布呈遞增或遞減分布。步驟4，將步驟3制定的模板覆蓋到步驟2制定的透光擋板上，然后根據(jù)所述模板的形狀，用化學(xué)氣相沉積方法，在溫度較高的區(qū)域涂上相應(yīng)的涂層。涂層的材料可以選自氮化硅、硅或多晶硅中的一種。步驟5，將步驟4制得的帶有涂層的透光擋板放置到外延腔體內(nèi)，并放置在加熱燈和上石英罩的中間。步驟6，重復(fù)步驟3 5，調(diào)節(jié)透光擋板上的涂層形狀，直至溫度的均勻性滿足要求為止。通過上述方法，在腔體內(nèi)的加熱燈和硅片間增加了帶特殊圖形的特殊涂層的透光擋板后，透過透光擋板及涂層到達(dá)晶圓表面的光線強(qiáng)度發(fā)生變化，使硅片表面高溫區(qū)的溫度降低，從而改善了硅片表面 溫度分布的均勻性。
權(quán)利要求
1.善燈加熱腔體內(nèi)溫度均勻性的方法，其特征在于，包括步驟: 1)對所述腔體進(jìn)行校溫，獲得硅晶圓表面溫度分布圖形； 2)制定透光擋板； 3)制定與所述溫度分布圖形的形狀相反的模板； 4)將所述模板覆蓋到所述透光擋板上，然后涂上涂層； 5)將步驟4)制得的帶涂層的透光擋板放到所述腔體內(nèi)的加熱燈和上石英罩的中間； 6)重復(fù)步驟3) 5)，調(diào)節(jié)涂層的形狀，直到硅晶圓表面溫度的均勻性滿足要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟I)中，校溫步驟為:向硅晶圓中注入硼或磷，然后在所述腔體內(nèi)退火；退火完成后，測定硅晶圓表面的電阻分布情況，根據(jù)溫度和電阻值的關(guān)系反推出硅 晶圓表面的溫度分布圖形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述磷注入的劑量為5E13 7E13atom/cm2,能量為70KeV 90KeV ;所述硼注入的劑量為1E13 3E13atom/cm2，能量為90KeV IlOKeV,角度為6 8度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)中，所述透光擋板的材質(zhì)為石英，厚度為I 8毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3)中，所述模板的形狀為多角星、同心圓環(huán)或間距不等的橫豎條形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述多角星的角數(shù)為4 30，所述多角星的頂點(diǎn)都延伸到所述透光擋板的最外圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述同心圓環(huán)的寬度為I 10厘米，圓環(huán)間距為0.5 2厘米。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述條形的寬度為I 10厘米，條形間距為0.5 2厘米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟4)中，所述涂層為氮化硅、硅或多晶硅。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的方法，其特征在于，步驟4)中，用化學(xué)氣相沉積方法制作涂層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改善燈加熱腔體內(nèi)溫度均勻性的方法，包括步驟1)對腔體校溫，獲得貴晶圓表面溫度分布圖形；2)制定透光擋板；3)制定與所述溫度分布圖形形狀相反的模板；4)將所述模板覆蓋到透光擋板上，涂上涂層；5)將帶涂層的透光擋板放到腔體內(nèi)的加熱燈和上石英罩中間；6)重復(fù)步驟3～5)，調(diào)節(jié)涂層的形狀，直到溫度的均勻性滿足要求。本發(fā)明通過在加熱燈和硅片間增加特別制作的透光擋板，并在透光擋板上增加一層特殊圖形的特殊涂層，使透過透光擋板及涂層到達(dá)晶圓表面的光線強(qiáng)度發(fā)生變化，從而有效改善了燈加熱腔體內(nèi)溫度分布的均勻性，使加熱后硅片表面的溫度分布更均勻。
文檔編號C30B25/10GK103088415SQ20111034268
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者姚亮, 于源源, 劉繼全 申請人:上海華虹Nec電子有限公司