CN105097420B - 一种用于masson快速热处理机台的温度校准的方法 - Google Patents

Abstract

公开一种用于MASSON快速热处理机台的温度校准的方法。其包括：提供具有第一高温计的参考机台、具有第二高温计的待校准机台和具有热电偶的校准基片；将校准基片置于参考机台内；在预定热处理菜单下对校准基片进行热处理，通过热电偶测量校准基片的第一温度曲线；将校准基片置于待校准机台内，并将预定热处理菜单复制到待校准机台，在待校准机台内在预定热处理菜单下对校准基片进行热处理；在待校准机台的校温菜单内根据第二高温计和热电偶测得的温度曲线绘制校温曲线；在待校准机台的调节菜单内调整校温曲线的偏移量，使热电偶测量的校准基片的第二温度曲线与第一温度曲线在主工艺阶段匹配，得到校准后的热处理菜单。该方法效率高成本低。

Description

一种用于MASSON快速热处理机台的温度校准的方法

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，具体地，涉及一种用于MASSON快速热处理机台的温度校准的方法。

背景技术

MASSON快速热处理机台是一种常用热处理设备。在该机台上既可以进行高温(大于900℃)热处理工艺，也可以进行低温(小于或等于900℃)热处理工艺。MASSON快速热处理机台中存在灯管衰减、高温计损坏等问题，影响机台的稳定性。在热处理工艺过程中，特别是对温度敏感的热处理工艺，热处理机台的温度校准非常重要。因此，经常需要对热处理机台进行温度校准。

当前一般通过根据不同温度段对某个注入条件的敏感度不同来调节温度，在当前的温度校准方法中，注入加退火(IMP+RTP)是一种值得信赖的手段，但由于其成本很高，效率很低，并且调节的温度范围较小，因此具有一定的局限性。事实上，在低温菜单的校准中，有沉积金属加退火(DEP METAL+RTA)的手段，但由于对温度的敏感度较小，难于实现温度校准的准确性。

因此，有必要提出用于MASSON快速热处理机台的温度校准的方法，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于MASSON快速热处理机台的温度校准的方法。所述方法包括：a)提供参考机台、待校准机台和校准基片，其中，所述参考机台和所述待校准机台内分别设置有第一高温计和第二高温计，所述校准基片上设置有用于测量所述校准基片的温度的热电偶；b)将所述校准基片放置在所述参考机台内；c)在预定热处理菜单下对所述校准基片进行热处理，并通过所述热电偶测量所述校准基片的第一温度曲线；d)将所述校准基片放置在所述待校准机台内，并将所述预定热处理菜单复制到所述待校准机台，以在所述待校准机台内在所述预定热处理菜单下对所述校准基片进行热处理；e)在所述待校准机台的校温菜单内根据所述第二高温计和所述热电偶测得的温度曲线绘制校温曲线；以及f)在所述待校准机台的调节菜单内调整所述校温曲线的偏移量，以使所述热电偶测量的所述校准基片的第二温度曲线与所述第一温度曲线在热处理的主工艺阶段匹配，得到校准后的热处理菜单。

优选地，所述校准基片在所述参考机台内进行的热处理工艺和在所述待校准机台内进行的具有相同的初始条件。

优选地，所述方法在所述f)步骤之前还包括：确定所述偏移量与主工艺温度的改变之间的对应关系；以及根据调整前的第二温度曲线与所述第一温度曲线在所述主工艺阶段之间的差值来设置所述偏移量。

优选地，所述方法还包括：建立所述偏移量与所述主工艺温度的改变之间的对应关系的数据库，所述数据库包括在不同的所述主工艺温度和不同的所述热电偶的初始温度条件下的多个对应关系。

优选地，在低温热处理工艺中，所述偏移量每改变1度，所述主工艺温度改变1度。

优选地，在高温热处理工艺中，所述偏移量每改变1度，所述主工艺温度改变1.2-1.5度。

优选地，所述方法在所述f)步骤之后，还包括验证所述第二温度曲线在所述主工艺阶段是否与目标温度曲线匹配。

优选地，所述验证的方法包括：提供验证基片，所述验证基片内形成有注入层；将所述验证基片放置在所述待校准机台中，运行所述校准后的热处理菜单对所述验证基片进行热处理；以及检测所述验证基片在不同的主工艺温度下的电阻率，并通过所述电阻率计算所述主工艺的实际温度。

优选地，在所述f)步骤中在执行相邻的两次热处理之间还包括将所述待校准机台的腔体打开两次。

优选地，两次开启所述待校准机台的所述腔体之间的时间间隔为5s～15s。

根据本发明的用于MASSON快速热处理机台的温度校准的方法通过调整校温曲线的偏移量，以使热电偶测量的待校准机台上的校准基片的第二温度曲线与在参考机台上的校准基片的第一温度曲线在热处理的主工艺阶段匹配，得到校准后的热处理菜单。该校准方法适用于高温热处理工艺和第二热处理工艺，校准效率高。此外，校准基片可重复利用，成本低。

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1是根据本发明的一个实施例的温度校准的方法的流程图；

图2是根据图1的流程图所示的方法进行温度校准的过程中，MASSON机台内部的结构示意图；以及

图3A-3B是根据本发明的一个实施例的验证第二温度曲线在主工艺阶段是否与目标温度曲线匹配的示意图。

具体实施方式

接下来，将结合附图更加完整地描述本发明，附图中示出了本发明的实施例。但是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其他元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。

本发明提供一种用于MASSON快速热处理机台的温度校准的方法(以下简称“温度校准的方法”)。图1示出了根据本发明的一个实施例的温度校准的方法的流程图，图2为根据图1的流程图所示的方法进行温度校准的过程中，待校准机台的内部部分结构示意图。下面将结合图1和图2详细描述本发明。

步骤S110：提供参考机台、待校准机台和校准基片，其中，参考机台和待校准机台内分别设置有第一高温计和第二高温计，校准基片上设置有用于测量校准基片的温度的热电偶。

提供参考机台和待校准机台。该参考机台的型号应与待校准机台的型号一致。为了简洁，图2中仅示出了待校准机台的内部部分结构示意图。参考机台的内部结构可以参照图2中的相对应的部件。参考机台应当是已经经过温度校准的性能优良的机台。如图2所示，待校准机台内设置有第二高温计240。一般来说，待校准机台内可以设置有用于承载热处理基片的第二支撑装置230。第二高温计240可以设置在第二支撑装置230的下方。同样地，参考机台内可以设置第一支撑装置，且第一支撑装置的下方设置有第一高温计。第一高温计和第二高温计240可以为任何能够测量物体温度的高温计，例如光学高温计、比色高温计及辐射高温计。高温计240的测量温度范围应符合实际需要。

校准基片210可以是硅片、玻璃片等半导体材料，也可以是铁片、铜片等金属材料，还可以是其他任何可以用MASSON快速热处理机台进行热处理的材料。校准基片210上设置有热电偶220。热电偶220用于测量校准基片210的实际温度。优选地，校准基片210与期望进行热处理的基片采用相同或相似的材料制成，以降低条件改变所带来的差异。

步骤S120：将校准基片放置在参考机台内。

将校准基片210放置在参考机台内。一般来说，放置在参考机台内的第二支撑装置上。第二支撑装置可以为任何形式，例如承载片。第二支撑装置可以具有优良导热率的材料制成，以使第二支撑装置上的温度尽可能地与所述校准基片210的温度趋于一致。

步骤S130：在预定热处理菜单下对校准基片进行热处理，并通过热电偶测量校准基片的第一温度曲线。

在参考机台的预定热处理菜单下对放置在其内的校准基片210进行热处理。此时，设置在校准基片210上的热电偶220测量校准基片210在此过程中的实际温度，并生成第一温度曲线。由于该参考机台是已经经过校准的性能良好的机台，因此，该第一温度曲线可以作为后期匹配的基础。这将在下文中详细描述。

步骤S140：将校准基片放置在待校准机台内，并将预定热处理菜单复制到待校准机台，以在待校准机台内在预定热处理菜单下对校准基片进行热处理。

如图2所示，将校准基片210放置在待校准机台内进行热处理。类似地，校准基片210可以放置在第二支撑装置230上。在待校准机台内进行热处理时，设置在校准基片210上的热电偶220同样会测量在热处理过程中校准基片210的实际温度并生成实际温度曲线，为了使得在待校准机台进行热处理过程中，热电偶220测量的实际温度曲线能够与上述的第一温度曲线具有可比性，需要在同样的热处理菜单下对校准基片210进行热处理。因此，需要将参考机台上的预定热处理菜单复制到待校准机台，以在待校准机台内在预定热处理菜单下对校准基片210进行热处理。

热处理工艺过程中，初始条件的设定，例如初始温度等将对校准基片210的热处理过程产生影响。因此，在根据本发明的一个优选实施例中，校准基片210在参考机台内进行的热处理工艺和在待校准机台内进行的具有相同的初始条件。

步骤S150：在待校准机台的校温菜单内根据第二高温计和热电偶测得的温度曲线绘制校温曲线。

在待校准机台内在预定热处理菜单下对校准基片210进行热处理时，位于第二支撑装置230下方的第二高温计240将测量到一个温度曲线，而设置在校准基片210内的热电偶220也能测量到一个温度曲线。第二高温计240测量到的温度曲线更接近于第二支撑装置230的温度曲线，而热电偶220测量到的是校准基片210的实际温度曲线。由于第二支撑装置230的温度可能与校准基片210的温度存在差异，因此第二高温计240测量到的温度曲线可能与热电偶220测量到的温度曲线存在差异。

在通过第二高温计240采集到读出温度曲线以及通过热电偶220采集到实际温度曲线之后，在待校准机台的校温菜单内根据第二高温计和热电偶测得的温度曲线绘制校温曲线。具体地，在本发明的MASSON热处理机台中，可以运行LOWCAL.1校温菜单，通过LOWCAL.1菜单中的拟合程序生成校温曲线。

步骤S160：在待校准机台的调节菜单内调整校温曲线的偏移量，以使热电偶测量的校准基片的第二温度曲线与第一温度曲线在热处理的主工艺阶段匹配，得到校准后的热处理菜单。

将步骤S150中生成的校温曲线调入到待校准机台中的预定热处理菜单下运行，对校准基片210进行热处理。设置在校准基片210上的热电偶220将测量校准基片210的实际温度，为了区别于热电偶220在参考机台中测量到的第一温度曲线，将热电偶220在待校准机台上测量到的温度曲线定义为第二温度曲线。将第一温度曲线与第二温度曲线进行匹配，在待校准机台的调节菜单内调整校温曲线的偏移量，并再次将调整后的校准曲线调入到待校准机台中的预定热处理菜单下运行，如此循环，直至在此过程中热电偶220测量的校准基片210的第二温度曲线与第一温度曲线在热处理的主工艺阶段能够匹配，得到最终的校准后的热处理菜单。

由于在实际生产过程中，存在传片的过程，例如取片、装片。因此，为了使校准的结果能够更好地服务实际生产，可以在上述循环运行预定热处理菜单的过程中，在执行相邻的两次热处理之间还包括将待校准机台的腔体打开两次，以模拟实际生产过程中的传片过程。开启待校准机台的腔体之间的时间间隔可以根据实际情况进行确定。作为示例，在根据本发明的一个实施例中，两次开启待校准机台的腔体之间的时间间隔可以为5秒～15秒，例如10秒。

在MASSON快速热处理机台上通过调节菜单来调整校温曲线的偏移量时，偏移量与其对主工艺温度的改变量的大小将受到主工艺的温度、热电偶的初始温度、机台的性能等影响。因此，在根据本发明的一个优选实施例中，通过在待校准机台的调节菜单内调整校温曲线的偏移量来调整主工艺温度之前，还可以先确定偏移量与主工艺温度的改变量之间的对应关系。即确定偏移量每改变1度，对应的主工艺温度改变的量。偏移量与主工艺温度的改变之间的对应关系可以通过对多次实验结果进行拟合的方法获得。作为示例，在根据本发明的一个实施例中，在低温热处理工艺过程中，热处理温度小于900℃，例如750℃，偏移量每改变1度，主工艺温度改变1度。在根据本发明的另一个实施例中，在高温热处理工艺中，热处理温度大于900℃，例如，1035℃，偏移量每改变1度，主工艺温度改变1.2度-1.5度。

此外，还可以建立偏移量的改变与主工艺温度的改变之间的对应关系的数据库。该数据库可以包括在不同的主工艺温度和不同的热电偶的初始温度条件下的多个对应关系。这样，在确定偏移量时可以根据主工艺温度和热电偶的初始条件到数据库中查到到与当前进行的热处理向对应的对应关系，以提高效率。

在确定了偏移量和主工艺温度的改变量之间的关系后，可以根据调整前的第二温度曲线与第一温度曲线在主工艺阶段之间的差值来设置偏移量，以使第二温度曲线能够在主工艺阶段与第一温度曲线匹配。

优选地，还可以对通过上述方法匹配的第二温度曲线进行检验，以验证第二温度曲线在主工艺阶段是否与目标温度曲线匹配。该目标温度曲线是指主工艺阶段期望的温度曲线。进行检测的方法可以有多种，例如离子注入与快速热处理结合的方法、金属沉积与快速热处理结合的方法等。

作为示例，在根据本发明的一个实施例中，可以采用离子注入与快速热处理结合的方法来验证第二温度曲线在主工艺阶段是否与目标温度曲线匹配。具体地，首先如图3A所示，提供验证基片310，该验证基片310内形成有注入层320。该注入层320可以通过离子注入等方法形成。其次，如图3B所示，将验证基片310放置在待校准机台中的第二支撑装置230上，运行校准后的热处理菜单，以对验证基片310进行热处理。热处理工艺将对验证基片310上的注入层320产生影响，例如使其扩散等，进一步会影响验证基片310的电阻率。在对验证基片310进行热处理之后，检测验证基片310在不同的主工艺温度下的电阻率，并通过已知的电阻率与主工艺的实际温度之间的关系，计算主工艺的实际温度。

综上所述，根据本发明的用于MASSON快速热处理机台的温度校准的方法通过调整校温曲线的偏移量，以使热电偶测量的待校准机台上的校准基片的第二温度曲线与在参考机台上的校准基片的第一温度曲线在热处理的主工艺阶段匹配，得到校准后的热处理菜单。该校准方法适用于高温热处理工艺和第二热处理工艺，校准效率高。此外，校准基片可重复利用，成本低。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种用于MASSON快速热处理机台的温度校准的方法，用于实现待校准机台的热处理菜单的校准，其特征在于，所述方法包括：

a)提供参考机台、待校准机台和校准基片，其中，所述参考机台和所述待校准机台内分别设置有第一高温计和第二高温计，所述校准基片上设置有用于测量所述校准基片的温度的热电偶；

b)将所述校准基片放置在所述参考机台内；

c)在预定热处理菜单下对所述校准基片进行热处理，并通过所述热电偶测量所述校准基片的第一温度曲线；

d)将所述校准基片放置在所述待校准机台内，并将所述预定热处理菜单复制到所述待校准机台，以在所述待校准机台内在所述预定热处理菜单下对所述校准基片进行热处理；

e)在所述待校准机台的校温菜单内根据所述第二高温计和所述热电偶测得的温度曲线绘制校温曲线；以及

f)在所述待校准机台的调节菜单内调整所述校温曲线的偏移量，以使所述热电偶测量的所述校准基片的第二温度曲线与所述第一温度曲线在热处理的主工艺阶段匹配，得到校准后的热处理菜单。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述校准基片在所述参考机台内进行的热处理工艺和在所述待校准机台内进行的具有相同的初始条件。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在所述f)步骤之前还包括：

确定所述偏移量与主工艺温度的改变之间的对应关系；以及

根据调整前的第二温度曲线与所述第一温度曲线在所述主工艺阶段之间的差值来设置所述偏移量。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

建立所述偏移量与所述主工艺温度的改变之间的对应关系的数据库，所述数据库包括在不同的所述主工艺温度和不同的所述热电偶的初始温度条件下的多个对应关系。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在低温热处理工艺中，所述偏移量每改变1度，所述主工艺温度改变1度。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在高温热处理工艺中，所述偏移量每改变1度，所述主工艺温度改变1.2-1.5度。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在所述f)步骤之后，还包括验证所述第二温度曲线在所述主工艺阶段是否与目标温度曲线匹配。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述验证的方法包括：

提供验证基片，所述验证基片内形成有注入层；

将所述验证基片放置在所述待校准机台中，运行所述校准后的热处理菜单对所述验证基片进行热处理；以及

检测所述验证基片在不同的主工艺温度下的电阻率，并通过所述电阻率计算所述主工艺的实际温度。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述f)步骤中在执行相邻的两次热处理之间还包括将所述待校准机台的腔体打开两次。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，两次开启所述待校准机台的所述腔体之间的时间间隔为5s～15s。