CN101969019A - 确定半导体基板在退火炉中的中心位置的方法、对半导体基板进行热处理的设备以及对这种设备进行校准的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及确定半导体基板在退火炉中的中心位置的方法、对半导体基板进行热处理的设备以及对这种设备进行校准的方法。一种确定放置在退火炉(30)中的半导体基板(10)在起始位置(P1)处、在该炉中的保持支架(20)上的中心位置的方法,其特征在于包括以下步骤:热处理步骤(S1),在所述基板(10)的起始位置(P1)处对其进行热处理(S1),该处理(S1)使得在所述基板(10)上形成氧化层(11);测量步骤(S2),在所述基板的氧化表面上的多个点处测量(S2)所述基板的厚度,这些测量点在所述基板上的位置是已知的;以及确定步骤(S3),基于所述测量步骤(S2)和所述起始位置(P1)来确定所述基板(10)在所述保持支架(20)上的中心位置(P2)。一种对半导体基板热处理设备(100)进行校准的方法,该设备(100)包括用于将半导体基板(10)定位在炉(30)中的保持支架(20)上的定位装置(40),该定位装置(40)包括用于存储定位参数(PP)的存储单元(42)以及能够根据存储在所述存储单元(42)中的定位参数(PP)将半导体基板(10)定位在所述保持支架(20)上的致动器(41),所述方法的特征在于包括以下步骤:根据预定的起始参数(PP1),通过所述致动器(41)将测试基板(T)定位在所述保持支架(20)上处于起始位置(P1);对所述测试基板(T)应用根据权利要求1所述的确定中心位置(P2)的方法的各个步骤;确定与所述测试基板(T)的中心位置(P2)相对应的定心参数(PP2);以及将所述定心参数(PP2)存储在所述存储单元(42)中。
Description
技术领域
本发明涉及半导体基板的热处理。
更准确来讲,本发明涉及以执行热处理为目的将半导体基板定位在炉中保持支架(retention support)上。
背景技术
有时可能需要对半导体基板进行热处理,例如,来增加其长度或者减少制造工艺中引入的结构性缺陷。
参考图1a和1b,在一些炉中,水平地在环状保持支架20上安放了圆形的半导体基板10,图1a示出了底视图,图1b示出了剖面侧视图。
在热处理过程中,来自基板1的热量经由接触带C耗散在环状支架20中,如图1a中交叉阴影线部分所示。
如果基板相对于环状支架是偏心的,则此热耗散是不对称的,所得到的热梯度造成了基板中的结构性缺陷,例如,滑移线类型的缺陷。
因此,优选地可以在开始热处理之前,使基板在环状支架上尽可能地接近中心。
目前有多种方法可以定性地确定基板相对于支架是否位于中心。
例如,基板可以在相对于其中心旋转的支架上旋转,并且可以根据旋转基板所描绘出的形状来从光学上评估是否位于中心。
此方法被用来确定基板是否被不正确地安放,但是并没有提供与将基板定位在支架中心所需的偏移有关的定量指标。因此,为了获得所期望的中心位置,必须通过反复试验来移动基板。
因此,这种方法非常费时,并且不很精确。
然而,还有一种方法可以定量地评估基板相对于支架的偏移。
此方法包括植入元素(例如,硼或磷)的步骤,所述元素能够在基板表面上的限定位置处在高温下迁移。
接着,对基板进行热处理,然后通过电阻测量来评估所述元素的迁移。
所述元素的迁移提供了与热处理过程中温度对称有关的定量信息,所述信息是基板位于支架中心处的指示。然后,可以基于该定量信息将基板放置在中心处。
然而,将元素植入基板中的实施步骤很昂贵,且需要其他特定的装备。
发明内容
本发明的目的在于缓解此缺点,提供一种将基板安放在环状支架中心处的简单方法。
为此,根据第一方面,本发明提供了一种确定放置在退火炉中的半导体基板在起始位置、在该炉中的保持支架上的中心位置(centredposition)的方法,该方法包括以下步骤:
-在基板的起始位置对其进行热处理,该处理使得在所述基板上形成氧化层;
-在所述基板的氧化表面上的多个点处测量所述基板的厚度,所述测量点在所述基板上的位置是已知的;以及
-基于以上测量步骤和所述起始位置来确定所述基板在所述支架上的中心位置。
根据第二方面,本发明提供了一种对半导体基板热处理设备进行校准的方法,该设备包括用于将半导体基板定位在炉中的保持支架上的装置,该定位装置包括用于存储定位参数的存储单元,以及能够根据存储在该存储单元中的定位参数将基板定位在该支架上的致动器,所述方法包括以下步骤:
-根据预定的起始参数,通过所述致动器将测试基板定位在所述支架上处于起始位置;
-对所述测试基板应用根据本发明第一方面的确定中心位置的方法的各个步骤;
-确定与所述测试基板的中心位置相对应的定心(centring)参数;以及
-将所述定心参数存储在所述存储单元中。
对根据本发明第二方面的校准方法进行迭代是有利的,根据给定的迭代次数来重复该方法的所有步骤,将每次迭代时确定的定心参数作为下一次迭代的起始参数。
根据第三方面,本发明提供了一种半导体基板热处理设备,其包括:
-带有保持支架的炉;
-用于在多个测量点处确定基板厚度的测量单元;以及
-定位装置,其包括:
存储单元,其存储与基板在支架上的位置相对应的定位参数的,
致动器,其根据存储在存储单元中的定位参数将基板定位在支架上,以及
处理单元,其取决于起始位置和所述测量单元的测量值来确定中心位置,并且根据所述中心位置来确定定心参数,
所述存储单元进一步被设计为存储定心参数,使得所述致动器能够将半导体基板定位在所述支架的中心位置处。
本发明有很多优点。
本发明提供了一种基于起始位置和热处理来确定基板在环状支架上的中心位置的简单方法。
本发明还可以对基板热处理设备进行校准,以便减少由于环状支架上要被处理的基板的偏移而导致的缺陷。
附图说明
本发明的其它特点、目标和优势将从以下描述中凸显出来,此描述纯粹是说明性的,不起限制作用,并且必须结合附图进行阅读,附图中:
-上面已经讨论过的图1a和1b分别示意性示出了基板在环状支架上 的底视图和剖面侧视图;
-图2a和2b分别示意性示出了根据实施本发明第一和第二方面的方法的一种可能途径进行热处理之后基板在环状支架上的底视图和剖面侧视图;
-图2c以顶视图示意性示出了根据实施本发明第一和第二方面的一种可能途径的位于覆盖了基板的氧化层上的测量点;
-图3以框图的形式示出了根据实施本发明第一方面的一种可能途径的确定半导体基板的中心位置的方法;
-图4以框图的形式示出了根据实施本发明第二方面的一种可能途径的对半导体基板热处理设备进行校准的方法;而
-图5以框图的形式示出了根据本发明第三方面的一种可能实施方式的半导体基板热处理设备。
具体实施方式
参照图2a和2b,根据本发明第一方面的方法的目的是确定放置在退火炉中的保持支架20上的半导体基板10的中心位置。
一开始,基板被放置在假设为环状的支架20上,处于起始位置P1,该位置相对于支架20的中心先验地偏心。
在图2a中,基板10是圆盘形的,通过其中心来标识其位置P1。然而,本发明不限于圆盘形基板,而是可以更普遍地扩展为任何平面基板形状。
参照图3,根据本发明第一方面的方法包括第一步S1,即,在基板10的起始位置P1处对基板10进行热处理。
此处理S 1使得在基板10上形成氧化层11。
在本发明的上下文中,术语“氧化层”被理解为是指热处理期间能够在半导体基板上长出的任意层,所述层的厚度取决于温度。
此定义不专门限于氧化物,而是也可以包括氮化物。
以下对与支架20接触的基板10的下表面以及位于所述下表面相对侧的上表面进行区分。优选地,氧化层11位于基板10的上表面上。
如图2b所示,氧化层11具有可变的厚度,尤其是在与基板10和支架20之间的接触带相对应的点处。支架20中的热耗散减慢了氧化层11的生长。因此,层11的厚度变化建立了支架20与基板10的下表面接触的印记(impression)。此印记在图2c(顶视图的方式)中以交叉阴影部分示出。
根据本发明第一方面的方法还包括步骤S2,即,在基板的氧化表面,即层11上的多个点处测量基板的厚度。
各个测量点相对于支架20的位置是已知的并且是预先确定的。例如,示出了与支架20同心的虚线圆,构成了根据本发明第一方面来测量层的厚度的点的一种可能分布。
从图2c可以看出,此圆部分地位于交叉阴影带中,在该阴影带中,氧化层11的厚度较小。因而,此区域中测得的厚度将较小,这表明基板相对于支架是偏心的。
当然,交叉阴影部分仅示出了环状支架在氧化层11上的印记的示意性说明。实际上,此印记并不十分显著,而更多地是表现了厚度均匀方面的减退,从图2b也很容易想象出来。
可以通过椭圆对称法或者本领域普通技术人员已知的任何其它合适的方法来执行这种厚度测量。
通过非限制性示例给出图2c中的虚线圆。在本发明的上下文中可以构想出测量点位置的其它配置。具体地,本发明涵盖了专利申请WO2006/051243的申请人已经解释过的测量点位置。
根据本发明第一方面的方法还包括步骤S3,即,基于测量步骤S2和起始位置P1,确定基板10在支架20上的中心位置P2。
有利的是,位置P2的确定包括预先确定偏离P1的方向和指向(sense),并计算在预定方向和指向上的偏移量。
举一个非限制性例子,可以通过将测量厚度最大的点连接到测量厚度最小的点的向量来确定偏离P1的方向和指向。
有利的是,取决于在多个测量点处(优选的是在所有测量点处)测得的厚度,例如,通过将测量结果与预定模型进行比较,来确定偏移量。
因而,根据本发明第一方面的方法使得能够定量地确定为了得到相对于支架20的中心位置P2而需要对起始位置P1进行的偏移。
并且,可以实施本发明的步骤,以便对半导体基板热处理设备进行校准。
为此,根据第二方面,本发明提供了如图4所示的校准方法。想要进行校准的设备是根据本发明第三方面的设备,在图5中以框图的形式示出。
此设备的标号为100,其包括用于将半导体基板10定位在炉30中的保持支架20上的装置40。此定位装置包括被设计为存储定位参数PP的存储器42,以及能够根据存储在存储单元42中的定位参数PP将基板10定位在支架20上的致动器41。
根据本发明第二方面的方法包括步骤S0,即,根据预先确定的起始参数PP1将测试基板T定位在支架20上处于起始位置P1。
此步骤由根据本发明第三方面的设备的致动器41来执行。参数PP1被预先存储在存储单元42中。这些可以是缺省参数、用户设置的参数,或者稍后将在迭代方法的有利情况中看到的,前一次迭代过程中确定的参数。
根据本发明第二方面的方法还包括:通过将根据本发明第一方面的方法的各个步骤应用于测试基板T来确定中心位置P2;以及步骤S4,即,确定与中心位置P2相对应的定心参数PP2。
所述测量是由根据本发明第三方面的设备的测量单元60执行的。测量单元60将测量值发送给所述设备的处理单元50,处理单元50被设置为取决于测试基板T的起始位置P1和所发送的测量值来确定中心位置P2,并据此推导出定心参数PP2。
根据本发明第二方面的方法还包括将这些参数PP2存储在存储单元42中的步骤。然后,将测试基板T从支架20上取下,并从退火炉30中移出。
然后,将待处理的基板定位在炉中的位置P2处,因此针对热处理对该炉进行了校准,其中减少了由于基板在支架20上偏离中心位置而导致 的温度不对称。
根据本发明得到的位置P2以十分之一毫米的精度被定心。为了更精确地得到此位置,可以将所确定的定心位置作为起始位置,利用一个新的测试基板再次应用根据本发明第二方面的方法。
一般而言,对根据本发明第二方面的方法进行迭代是有利的,一次迭代的起始参数是在前一次迭代中确定的定心参数。每次迭代时都使用新的测试基板。
为了得到百分之一毫米级别的精度,对根据本发明第二方面的方法进行两次迭代就足够了。
Claims (4)
1.一种确定放置在退火炉(30)中的半导体基板(10)在起始位置(P1)处、在该炉中的保持支架(20)上的中心位置的方法,其特征在于包括以下步骤:
热处理步骤(S1),在所述基板(10)的起始位置(P1)处对其进行热处理(S1),该处理(S1)使得在所述基板(10)上形成氧化层(11);
测量步骤(S2),在所述基板的氧化表面上的多个点处测量(S2)所述基板的厚度,这些测量点在所述基板上的位置是已知的;以及
确定步骤(S3),基于所述测量步骤(S2)和所述起始位置(P1)来确定所述基板(10)在所述保持支架(20)上的中心位置(P2)。
2.一种对半导体基板热处理设备(100)进行校准的方法,该设备(100)包括用于将半导体基板(10)定位在炉(30)中的保持支架(20)上的定位装置(40),该定位装置(40)包括用于存储定位参数(PP)的存储单元(42)以及能够根据存储在所述存储单元(42)中的定位参数(PP)将半导体基板(10)定位在所述保持支架(20)上的致动器(41),所述方法的特征在于包括以下步骤:
根据预定的起始参数(PP1),通过所述致动器(41)将测试基板(T)定位(S0)在所述保持支架(20)上处于起始位置(P1);
对所述测试基板(T)应用根据权利要求1所述的确定中心位置(P2)的方法的各个步骤;
确定(S4)与所述测试基板(T)的中心位置(P2)相对应的定心参数(PP2);以及
将所述定心参数(PP2)存储(S5)在所述存储单元(42)中。
3.根据权利要求2所述的对半导体基板热处理设备(100)进行校准的方法,其中,根据给定的迭代次数来重复该方法的所有步骤,将每次迭代时所确定的定心参数(PP2)作为下一次迭代的起始参数(PP1)。
4.一种对半导体基板(10)进行热处理的设备(100),其特征在于包括:
带有保持支架(20)的炉(30);
测量单元(60),其在多个测量点处确定所述半导体基板(10)的厚度;以及
定位装置(40),其包括:
存储单元(42),其存储与半导体基板在所述保持支架(20)上的位置相对应的定位参数(PP),
致动器(41),其根据存储在所述存储单元(42)中的定位参数(PP)将半导体基板(10)定位在所述保持支架(20)上,以及
处理单元(50),其取决于起始位置(P1)和所述测量单元(60)的测量值来确定中心位置(P2),并且,根据该中心位置(P2)来确定定心参数(PP2),
所述存储单元(42)进一步被设计为存储定心参数(PP2),使得所述致动器(41)能够将半导体基板(10)定位在所述保持支架(20)上处于所述中心位置(P2)。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110209 |