CN104078376A - 用于炉管高温退火工艺的控片、制造方法及监控方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于炉管高温退火工艺的控片，包括：硅基衬底，以及沉积在所述硅基衬底上的二氧化硅薄膜层，且所述二氧化硅薄膜层的厚度范围为数值30～50埃中的任一取值。本发明所述用于炉管高温退火工艺的控片通过在所述硅基衬底上淀积膜层厚度范围为数值30～50埃中的任一取值之二氧化硅薄膜层，不仅可以保护所述硅基衬底，使其在高温惰性气氛下不被钝化，并消除晶格损伤，对所述炉管高温退火工艺进行实时监控，而且可采用酸性溶液去除所述控片之二氧化硅薄膜层，并循环使用。

Description

用于炉管高温退火工艺的控片、制造方法及监控方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种用于炉管高温退火工艺的控片、制造方法及监控方法。
背景技术
众所周知，当前半导体制造工艺中，炉管工艺与其它单片作业的工艺不同，为批次作业，即同时有多个批次的产品硅片同时工艺，对于不同硅片尺寸的工艺，批次作业的产品硅片为50～300片不等。
但是，炉管的高温退火工艺，使用惰性气体(例如为氮气)作为工艺气体，且工艺温度在800～1200℃之间，工艺的目的是对硅片进行退火和杂质激活，并不生长或淀积薄膜，因此通常不使用控片，也就无法对工艺过程实现实时监控。
作为本领域技术人员，容易理解地，即使使用通用的硅衬底控片，因为高温下惰性气体会与所述硅衬底控片反应，使得所述硅衬底控片之表面发生钝化，会造成工艺后的膜厚测量发生异常。同时，还会对所述硅衬底控片造成晶格损伤，带来晶格缺陷，不仅影响工艺后的颗粒数量测量，还降低所述硅衬底控片的使用寿命。
寻求一种适于炉管高温退火工艺，消除不利影响，且可对所述炉管高温退火工艺进行实时监控的产品成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种用于炉管高温退火工艺的控片、制造方法及监控方法。
发明内容
本发明是针对现有技术中，传统的炉管高温退火工艺之高温下惰性气体会与所述硅衬底控片反应，使得所述硅衬底控片之表面发生钝化，会造成工艺后的膜厚测量发生异常，且还会对所述硅衬底控片造成晶格损伤，带来晶格缺陷，不仅影响工艺后的颗粒数量测量，还降低所述硅衬底控片的使用寿命等缺陷提供一种用于炉管高温退火工艺的控片。
本发明之又一目的是针对现有技术中，传统的炉管高温退火工艺之高温下惰性气体会与所述硅衬底控片反应，使得所述硅衬底控片之表面发生钝化，会造成工艺后的膜厚测量发生异常，且还会对所述硅衬底控片造成晶格损伤，带来晶格缺陷，不仅影响工艺后的颗粒数量测量，还降低所述硅衬底控片的使用寿命等缺陷提供一种用于炉管高温退火工艺的控片之制造方法。
本发明之第三目的是针对现有技术中，传统的炉管高温退火工艺之高温下惰性气体会与所述硅衬底控片反应，使得所述硅衬底控片之表面发生钝化，会造成工艺后的膜厚测量发生异常，且还会对所述硅衬底控片造成晶格损伤，带来晶格缺陷，不仅影响工艺后的颗粒数量测量，还降低所述硅衬底控片的使用寿命等缺陷提供一种用于炉管高温退火工艺的控片之监控方法。
为了解决上述问题，本发明提供一种用于炉管高温退火工艺的控片，所述用于炉管高温退火工艺的控片，包括：硅基衬底，以及沉积在所述硅基衬底上的二氧化硅薄膜层，且所述二氧化硅薄膜层的厚度范围为数值30～50埃中的任一取值。
为实现本发明之又一目的，本发明提供一种用于炉管高温退火工艺的控片之制造方法，所述制造方法包括：所述二氧化硅薄膜层的淀积工艺为原位蒸汽产生制程(In-situ Steam Generation,ISSG)、快速热氧化工艺(RapidThermal Oxide,RTO)、炉管生成工艺的其中之一。
可选地，所述二氧化硅薄膜层的淀积工艺为原位蒸汽产生制程(In-situSteam Generation,ISSG)。
为实现本发明之第三目的，本发明提供一种用于炉管高温退火工艺的控片之监控方法，所述监控方法包括：
执行步骤S1：将所述硅基衬底放置在所述二氧化硅薄膜层的淀积设备中，并淀积膜层厚度范围为数值30～50埃中的任一取值之二氧化硅薄膜层，形成所述控片；
执行步骤S2：将所述控片放置在所述炉管，并与产品硅片组批作业高温退火工艺；
执行步骤S3：高温退火工艺结束后，测量所述控片之表面颗粒数量，并与工艺规格比较，进而判定工艺是否正常；
执行步骤S4：高温退火工艺结束后，测量所述控片之二氧化硅薄膜层的膜层厚度，并与工艺规格比较，进而判定工艺是否正常。
可选地，所述工艺规格为：所述控片之表面颗粒的粒径大于0.16μm的颗粒数量小于10，当所述控片之表面颗粒的粒径大于0.16μm的颗粒数量小于或等于10时，所述炉管高温退火工艺正常；当所述控片之表面颗粒的粒径大于0.16μm的颗粒数量大于10时，所述炉管高温退火工艺不正常。
可选地，所述工艺规格为：所述控片之二氧化硅薄膜层的膜层厚度范围为数值30～50埃中的任一取值，当所述二氧化硅薄膜层的膜层厚度范围为数值30～50埃中的任一取值时，所述炉管高温退火工艺正常，否则不正常。
可选地，所述监控方法还包括：执行步骤S5：所述控片完成对所述炉管高温退火工艺后，采用酸性溶液去除所述二氧化硅薄膜层，不更改其它工艺参数，对所述控片之硅基衬底循环使用。
综上所述，本发明所述用于炉管高温退火工艺的控通过在所述硅基衬底上淀积膜层厚度范围为数值30～50埃中的任一取值之二氧化硅薄膜层，不仅可以保护所述硅基衬底，使其在高温惰性气氛下不被钝化，并消除晶格损伤，对所述炉管高温退火工艺进行实时监控，而且可采用酸性溶液去除所述控片之二氧化硅薄膜层，并循环使用。
附图说明
图1所示为本发明用于炉管高温退火工艺的控片之结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
请参阅图1，图1所示为本发明用于炉管高温退火工艺的控片之结构示意图。所述用于炉管高温退火工艺的控片1，包括：硅基衬底11，以及沉积在所述硅基衬底11上的所述二氧化硅薄膜层12，且所述二氧化硅薄膜层12的厚度范围为数值30～50埃中的任一取值。
非限制性的列举，在本发明中，所述硅基衬底11上沉积所述二氧化硅薄膜层12的方法为原位蒸汽产生制程(In-situ Steam Generation,ISSG)。即，利用临场蒸汽产生技术热成膜装置实现低压(＜20Torr)、高温(800～1100℃)环境下引入氧气和氢气直接在所述硅基衬底11表面反应生成水蒸气，在所述过程中硅基衬底11与所述氧气反应生长所述致密的二氧化硅薄膜层12，并控制所述二氧化硅薄膜层12之膜层厚度范围为数值30～50埃中的任一取值。
显然地，为了在所述硅基衬底11上淀积所述二氧化硅薄膜层12，亦可采用快速热氧化工艺。即使用炉管设备，或者所述快速热氧化设备(RapidThermal Oxide,RTO)，在常压环境下(760Torr)升温至800～1100℃，在所述过程中，所述硅基衬底11与通入所述炉管或者反应腔室的氧气发生反应，生成所述二氧化硅薄膜层12。
基于在相同膜层厚度下，所述二氧化硅薄膜层12之致密性特征，在本发明中，优选地，所述二氧化硅薄膜层12的淀积工艺为原位蒸汽产生制程(In-situSteam Generation,ISSG)、快速热氧化工艺(Rapid Thermal Oxide,RTO)、炉管生成工艺的其中之一。更优选地，所述二氧化硅薄膜层12的淀积工艺为原位蒸汽产生制程(In-situ Steam Generation,ISSG)。
为更直观的揭露本发明之技术方案，凸显本发明之有益效果，现结合具体实施方式为例进行阐述，所述具体实施方式中涉及之数值、具体工艺类型仅为列举，不视为对本发明专利技术方案的限制。
本发明所述用于炉管高温退火工艺的控片1在实时监控所述炉管高温退火工艺时，包括以下步骤：
执行步骤S1：将所述硅基衬底11放置在所述二氧化硅薄膜层12的淀积设备中，并淀积膜层厚度范围为数值30～50埃中的任一取值之二氧化硅薄膜层12，形成所述控片1；
执行步骤S2：将所述控片1放置在所述炉管，并与产品硅片组批作业高温退火工艺；
执行步骤S3：高温退火工艺结束后，测量所述控片1之表面颗粒数量，并与工艺规格比较，进而判定工艺是否正常；
具体地，在所述炉管高温退火工艺中，所述工艺规格为：所述控片1之表面颗粒的粒径大于0.16μm的颗粒数量小于10。即，当所述控片1之表面颗粒的粒径大于0.16μm的颗粒数量小于或等于10时，所述炉管高温退火工艺正常；当所述控片1之表面颗粒的粒径大于0.16μm的颗粒数量大于10时，所述炉管高温退火工艺不正常。
执行步骤S4：高温退火工艺结束后，测量所述控片1之二氧化硅薄膜层12的膜层厚度，并与工艺规格比较，进而判定工艺是否正常；
具体地，在所述炉管高温退火工艺中，所述工艺规格为：所述控片1之二氧化硅薄膜层12的膜层厚度范围为数值30～50埃中的任一取值。即，当所述二氧化硅薄膜层12的膜层厚度范围为数值30～50埃中的任一取值时，所述炉管高温退火工艺正常，否则不正常。
为了更好的实施本发明之技术方案，所述用于炉管高温退火工艺的控片在实时监控所述炉管高温退火工艺时，还包括以下步骤：
执行步骤S5：所述控片1完成对所述炉管高温退火工艺后，采用酸性溶液去除所述二氧化硅薄膜层12，不更改其它工艺参数，对所述控片1之硅基衬底11循环使用。
明显地，本发明所述用于炉管高温退火工艺的控1通过在所述硅基衬底11上淀积膜层厚度范围为数值30～50埃中的任一取值之二氧化硅薄膜层12，不仅可以保护所述硅基衬底11，使其在高温惰性气氛下不被钝化，并消除晶格损伤，对所述炉管高温退火工艺进行实时监控，而且可采用酸性溶液去除所述控片1之二氧化硅薄膜层12，并循环使用。
综上所述，本发明所述用于炉管高温退火工艺的控通过在所述硅基衬底上淀积膜层厚度范围为数值30～50埃中的任一取值之二氧化硅薄膜层，不仅可以保护所述硅基衬底，使其在高温惰性气氛下不被钝化，并消除晶格损伤，对所述炉管高温退火工艺进行实时监控，而且可采用酸性溶液去除所述控片之二氧化硅薄膜层，并循环使用。
本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。

Claims (7)

1.一种用于炉管高温退火工艺的控片，其特征在于，所述用于炉管高温退火工艺的控片，包括：硅基衬底，以及沉积在所述硅基衬底上的二氧化硅薄膜层，且所述二氧化硅薄膜层的厚度范围为数值30～50埃中的任一取值。
2.一种如权利要求1所述用于炉管高温退火工艺的控片之制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：所述二氧化硅薄膜层的淀积工艺为原位蒸汽产生制程(In-situ Steam Generation,ISSG)、快速热氧化工艺(Rapid ThermalOxide,RTO)、炉管生成工艺的其中之一。
3.如权利要求2所述用于炉管高温退火工艺的控片之制造方法，其特征在于，所述二氧化硅薄膜层的淀积工艺为原位蒸汽产生制程(In-situ SteamGeneration,ISSG)。
4.一种如权利要求1所述用于炉管高温退火工艺的控片之监控方法，其特征在于，所述监控方法包括：
执行步骤S1：将所述硅基衬底放置在所述二氧化硅薄膜层的淀积设备中，并淀积膜层厚度范围为数值30～50埃中的任一取值之二氧化硅薄膜层，形成所述控片；
执行步骤S2：将所述控片放置在所述炉管，并与产品硅片组批作业高温退火工艺；
执行步骤S3：高温退火工艺结束后，测量所述控片之表面颗粒数量，并与工艺规格比较，进而判定工艺是否正常；
执行步骤S4：高温退火工艺结束后，测量所述控片之二氧化硅薄膜层的膜层厚度，并与工艺规格比较，进而判定工艺是否正常。
5.如权利要求4所述的用于炉管高温退火工艺的控片之监控方法，其特征在于，所述工艺规格为：所述控片之表面颗粒的粒径大于0.16μm的颗粒数量小于10，当所述控片之表面颗粒的粒径大于0.16μm的颗粒数量小于或等于10时，所述炉管高温退火工艺正常；当所述控片之表面颗粒的粒径大于0.16μm的颗粒数量大于10时，所述炉管高温退火工艺不正常。
6.如权利要求4所述的用于炉管高温退火工艺的控片之监控方法，其特征在于，所述工艺规格为：所述控片之二氧化硅薄膜层的膜层厚度范围为数值30～50埃中的任一取值，当所述二氧化硅薄膜层的膜层厚度范围为数值30～50埃中的任一取值时，所述炉管高温退火工艺正常，否则不正常。
7.如权利要求4所述的用于炉管高温退火工艺的控片之监控方法，其特征在于，所述监控方法还包括：
执行步骤S5：所述控片完成对所述炉管高温退火工艺后，采用酸性溶液去除所述二氧化硅薄膜层，不更改其它工艺参数，对所述控片之硅基衬底循环使用。
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