CN103681416A - 一种监控多晶硅炉管晶圆厚度的方法 - Google Patents

一种监控多晶硅炉管晶圆厚度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种监控晶圆厚度的方法，通过在晶舟内放置4片监测晶圆来对反应炉内晶舟上放置的晶圆多晶硅生长厚度进行监测，相比较现有技术至少采用6片监控片进行监控减少了1/3的成本，同时在不影响晶圆多晶硅生长的前提下，可在晶舟上放置更多的产品晶圆，提高了生产效率。

Description

一种监控多晶硅炉管晶圆厚度的方法
技术领域
本发明涉及半导体制备领域，确切的说，涉及一种监控多晶硅炉管晶圆厚度的方法。
背景技术
在多晶硅炉管（Poly Furnace）工艺中，存在loading effect（负载效应），即process产品时的监控片的厚度和使用档片晶圆（dummywafer）test run（试运行）时的监控片（monitor）的厚度存在差别：以生长温度620℃，目标厚度为
Figure BDA0000426081100000011
的Poly工艺为例，处于档片晶圆下方的监控片的厚度要比处于产品下方的monitor厚度低大约
Figure BDA0000426081100000012
。Poly工艺这种厚度差别可能的原因是档片晶圆的背面Poly膜对热量的吸收大于产品的背面的二氧化硅膜（Oxide）对热量的吸收。这种厚度差别会造成统计制程控制（SPC）管控的困扰。
一般的炉管工艺使用三片监控片，通过插槽固定在晶舟上，分位于boat（晶舟）的上部、中部和下部。为了监控Poly的真实厚度，必须特殊设计产品和监控片的摆放位置，使产品和监控片始终紧临于背面为Oxide（氧化层）的晶圆下方，并且监控片要包住所有产品。业界Poly工艺采用的一种方法是使用六片监控片，监控片2紧临监控片1的下方摆放，固定地位于晶舟的上部，监控片4紧临监控片3的下方摆放，固定地位于晶舟的中部，监控片6紧临监控片5的下方摆放，固定地位于晶舟的底部，产品紧临监控片2的下方一片紧临一片顺序摆放。通过SPC收集监控片2、4和6的厚度来监控Poly工艺的稳定性。
因此，在现有方法或是不能有效地监控Poly膜的厚度；或是需要大量监控片，导致产能利用率降低和制作成本增加。如何以较低成本实现有效监控是一个优秀薄膜沉积工艺需要解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种监控片厚度的方法，其中，包括一反应炉，所述反应炉内有一晶舟，所述晶舟上放置有若干片上下表面相邻的晶圆，形成多个产品晶圆区和多个档片晶圆区，每个所述产品晶圆区皆位于相邻两个档片晶圆区之间；
其中，每个产品晶圆区的的顶部、中部和底部各放置有监控片，选取任意一产品晶圆区中部、底部位置处的监控片及顶部下方的监控片以监控该产品晶圆区的各位置处的产品晶圆生长厚度。
上述的方法，其中，部分或全部所述产品晶圆区均设置有4片监控片；
其中，部分或全部所述产品晶圆区的顶部设置有两片上下相邻的监控片，另外两片监控片分别位于该产品晶圆区的中部和底部。
上述的方法，其中，位于所述产品晶圆区的最顶部及与最底部的监控片分别与档片晶圆区的档片晶圆相邻。
上述的方法，其中，各所述监控片的摆放位置根据工艺需求而设定。
上述的方法，其中，每个所述产品晶圆区均包括若干片上下表面相邻分布的产品晶圆；每个所述档片晶圆区均包括若干片上下表面相邻分布的档片晶圆。
上述的方法，其中，所述反应炉为立式反应炉。
上述的方法，其中，所述晶舟呈塔状垂直立于所述反应炉内。
上述的方法，其中，所述晶舟在垂直方向上设置有多个插槽，所述插槽用于放置各所述产品晶圆、档片晶圆和监控片。
由于本发明采用了以上技术方案，通过采用四片监控片即可实现对反应炉内多晶硅晶圆的生长厚度进行监控，减少了生产成本，同时还可增加产品晶圆的摆放数量，进而提升生产效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为本发明实施例一在进行晶圆厚度监控的示意图；
图2为本发明实施例二在进行晶圆厚度监控的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
实施例一：
本发明提供了一种监控片厚度的方法，如图1所示，提供一立式反应炉，该反应炉内设置有一晶舟，晶舟呈塔状垂直立于反应炉内，晶舟在垂直方向上设置有插槽，用于放置晶圆，舟上放置的各相邻晶圆上下表面都互相相邻。
晶舟上放置的晶圆分为档片晶圆区和产品晶圆区，每个产品晶圆区都位于两个相邻的档片晶圆区之间；
且每个产品晶圆区均包括若干片上下相邻分布的产品晶圆；同样的，每个档片晶圆区均包括若干片上下相邻分布的档片晶圆；
其中，在每个产品晶圆区的顶部、中部和底部共设置有4片监控片，用于对产品晶圆区上下不同位置处的多晶硅晶圆的生长厚度进行监控，可参照图1所示，在产品晶圆区的最顶部设置有两片监控片1和2，该两片监控片1和2的上下表面相邻，且最顶部的监控片1与上方的档片晶圆相邻；同时，在该产品晶圆区的最底部和中部同样分别设置有一片监控片3和4，且最底部的监控片4与下方的档片晶圆区的档片晶圆相邻。
例如：生长温度为620℃，目标厚度为
Figure BDA0000426081100000041
的Poly Recipe采用四片监控片，作业时监控片1和2固定地位于产品晶圆区的顶部，监控片2紧临监控片1的下方摆放，产品晶圆紧临监控片2的下方一片紧临一片顺序摆放，监控片4紧临产品的下方放置，由监控片2和监控片4包住产品，监控片3位于产品的中部，而晶舟剩余的空位由档片晶圆所填充。通过SPC收集监控片2、3和4的厚度来监控产品晶圆区各位置的多晶硅生长厚度，以确保工艺的稳定性。
实施例二：
随着产品片数的不同，监控片3和监控片4的位置是变化的，可参照图2所示，若在只有三片产品晶圆的制程中，在产品晶圆区的顶部放置有两片监控片1、2，监控片4位于产品晶圆区的底部，并通过监控片3将三片产品晶圆间隔开来，同样通过SPC收集监控片2、3和4的厚度来监控产品晶圆区各位置的多晶硅生长厚度。
综上所述，由于本发明采用了以上技术方案，通过在晶舟内放置4片监控片来实现对产品晶圆区各位置的多晶硅生长厚度进行监控，相比较现有技术至少采用6片监控片进行监控减少了1/3的成本，同时还可在晶舟上放置更多的产品晶圆进行生产，提高了生产效率；进一步的，本发明在产品晶圆区顶部保留有两片监控片，可有效避免产品晶圆区顶部的产品晶圆受到其上方档片晶圆的背面由于吸收热量较多进而导致顶部产品晶圆和底部产品晶圆厚度差异性较大的问题。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种监控片厚度的方法，其特征在于，包括一反应炉，所述反应炉内有一晶舟，所述晶舟上放置有若干片上下表面相邻的晶圆，形成多个产品晶圆区和多个档片晶圆区，每个所述产品晶圆区皆位于相邻两个档片晶圆区之间；
其中，每个产品晶圆区的的顶部、中部和底部各放置有监控片，选取任意一产品晶圆区中部、底部位置处的监控片及顶部下方的监控片以检测该产品晶圆区的各位置处的产品晶圆生长厚度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，部分或全部所述产品晶圆区均设置有4片检测晶圆；
其中，部分或全部所述产品晶圆区的顶部设置有两片上下相邻的监控片，另外两片监控片分别位于该产品晶圆区的中部和底部。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，位于所述产品晶圆区的最顶部及与最底部的检测晶圆分别与档片晶圆区的档片晶圆相邻。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，各所述检测晶圆的摆放位置根据工艺需求而设定。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每个所述产品晶圆区均包括若干片上下表面相邻分布的产品晶圆；每个所述档片晶圆区均包括若干片上下表面相邻分布的档片晶圆。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应炉为立式反应炉。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述晶舟呈塔状垂直立于所述反应炉内。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述晶舟在垂直方向上设置有多个插槽，所述插槽用于放置各所述产品晶圆、档片晶圆和检测晶圆。
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