CN107492492B - 退火设备工艺能力的监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种退火设备工艺能力的监控方法，通过在裸片晶圆表面形成第一氧化层，并测量所述第一氧化层的厚度，再对所述第一氧化层的进行一退火工艺，形成第二氧化层，然后测试所述第二氧化层的厚度，通过判断所述第一氧化层和所述第二氧化层的厚度差是否符合控制要求来判断退火设备的工艺能力，若其厚度差满足控制要求，则判定所述退火设备状况正常，适用于进行退火工艺，可进行产品的批量生产；若不满足，则判定所述退火设备状况异常，不适用于进行退火工艺，不可进行产品的批量生产。本发明提供的退火设备工艺能力的监控方法简单有效，提高了产品的良率，避免了批量不良品的产生。

Description

退火设备工艺能力的监控方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种退火设备工艺能力的监控方法。
背景技术
退火是半导体制造工艺中常见的一种工艺，它的目的主要是消除材料里因缺陷所累积的应力以及改变材料的性质。退火也可用于激活掺杂剂、驱动薄膜之间的掺杂剂、致密化沉积膜，或用以修复来自离子注入的损害。
以隧穿氧化层为例，其在闪存器件中占有关键的地位，它极大地影响着闪存器件的循环擦写以及保存电子的能力。隧穿氧化层退火的主要目的是释放氧化物的应力并且改善氧化物的密度，闪存在隧穿氧化层退火设备工艺性能差的状况下、生产会造成氧化层厚度超过规格且均匀度变差，从而会造成闪存器件循环擦除和保存电子的性能下降，故对退火设备工艺能力的监控至关重要。
退火异常的状况会影响晶圆品质，目前尚无有效直接监控退火设备工艺能力的监控方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种退火设备工艺能力的监控方法，用于在对遂穿氧化层进行退火前，监控退火设备工艺能力的好坏，以确保退火设备是否满足生产要求。
为了达到上述目的，本发明提供了一种退火设备工艺能力的监控方法，用于对氧化层进行退火，所述退火设备工艺能力的监控方法包括：
提供一裸片晶圆；
在所述裸片晶圆上形成第一氧化层；
测试所述第一氧化层的厚度；
对所述第一氧化层进行退火，形成第二氧化层；
测试所述第二氧化层的厚度，并判断所述第一氧化层和所述第二氧化层的厚度差是否符合控制要求；
可选的，所述第一氧化层的厚度小于所述第二氧化层的厚度；
可选的，所述第一氧化层的厚度为80埃-150埃；
可选的，所述第一氧化层与所述第二氧化层的达标厚度差为6-10埃。
可选的，采用一氧化二氮对所述第一氧化层进行退火；
可选的，对所述第一氧化层进行退火的温度为900度-1200度；
可选的，对所述第一氧化层进行退火的时间为50s-100s；
可选的，通过在750度-1100摄氏度下热氧化形成所述第一氧化层；
可选的，热氧化形成所述第一氧化层的时间为1440s-1680s；
可选的，在所述裸片晶圆上形成第一氧化层之前，所述退火设备工艺能力的监控方法还包括：对所述裸片晶圆进行湿法清洗。
在本发明提供的退火设备工艺能力的监控方法中，通过在裸片晶圆表面形成第一氧化层，并测量所述第一氧化层的厚度，再对所述第一氧化层的进行一退火工艺，形成第二氧化层，然后测试所述第二氧化层的厚度，通过判断所述第一氧化层和所述第二氧化层的厚度差是否符合控制要求来判断退火设备的工艺能力，若其厚度差满足控制要求，则判定所述退火设备状况正常，适用于进行退火工艺，可进行产品的批量生产；若不满足，则判定所述退火设备状况异常，不适用于进行退火工艺，不可进行产品的批量生产。本发明提供的退火设备工艺能力的监控方法简单有效，提高了产品的良率，避免了批量不良品的产生。
附图说明
图1实施例提供的退火设备工艺能力的监控方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
参阅图1，其为实施例提供的退火设备工艺能力的监控方法的流程图，如图1所示，本发明提供的退火设备工艺能力的监控方法包括，所述退火设备用于对氧化层进行退火，S1：提供一裸片晶圆；S2：在所述裸片晶圆上形成第一氧化层；S3：测试所述第一氧化层的厚度；S4：对所述第一氧化层进行退火，形成第二氧化层；S5：测试所述第二氧化层的厚度，并判断所述第一氧化层和所述第二氧化层的厚度差是否符合控制要求。本发明的实施例通过在裸片晶圆表面形成第一氧化层，并测量所述第一氧化层的厚度，再对所述第一氧化层的进行一退火工艺，形成第二氧化层，然后测试所述第二氧化层的厚度，通过判断所述第一氧化层和所述第二氧化层的厚度差是否符合控制要求来判断退火设备的工艺能力，若其厚度差满足控制要求，则判定所述退火设备状况正常，适用于进行退火工艺，可进行产品的批量生产；若不满足，则判定所述退火设备状况异常，不适用于进行退火工艺，不可进行产品的批量生产。本发明提供的退火设备工艺能力的监控方法简单有效，提高了产品的良率，避免了批量不良品的产生。
S1：具体的，首先提供一裸片晶圆，所述裸片晶圆只包括衬底，优选的，所述衬底的材料包括诸如硅、锗、锗化硅、砷化镓或者硅锗半导体等材料，还可以是绝缘体上的硅等材料，不限于此。
所述裸片晶圆表面通常会自然形成一层氧化层，优选的，在所述裸片晶圆上形成第一氧化层之前，可以对所述裸片晶圆进行湿法清洗。所述湿法清洗包括多次清洗，例如是三次，能够将裸片晶圆表面的自然氧化层去除并彻底清洗干净，同时也会清洗掉裸片晶圆表面的颗粒、有机物和金属等沾污。
S2：在所述裸片晶圆上形成第一氧化层，所述第一氧化层的厚度在80埃到150埃之间，例如是80埃、90埃、100埃、120埃、140埃和150埃，优选的，本实施例中，所述第一氧化层的厚度120埃。优选的，可以采用在炉管中热氧化以形成所述第一氧化层，以减少第一氧化层中的缺陷，将裸片晶圆暴露在高纯氧的高温气氛围里完成均匀氧化层的生长，以形成第一氧化层，所述第一氧化层的生长的速率受温度的影响，温度增加，生长速速率加快，热氧化以形成所述第一氧化层的温度在750度-1100度之间，例如是780度、850度、900度、950度、1000度和1050度，优选的，本实施例中，热氧化以形成所述第一氧化层的温度为800度；热氧化以形成所述第一氧化层的时间在1440s-1680s之间，例如是1440s、1490s、1560s、1590s、和1680s，优选的，本实施例中，热氧化以形成所述第一氧化层的时间为1560s。本领域技术人员应当认识到，热氧化以形成所述第一氧化层的时间和温度可以根据产品的需求进行调整，当然，本发明对形成所述第一氧化层方法也不做限制。
S3：测试所述第一氧化层的厚度，优选的，可以在Rudolph机台里进行氧化物薄膜厚度量测，可以认识到，测试所述第一氧化层的厚度的方法不止一种，例如可以在F5X机台中测试所述第一氧化层的厚度，不限于此，只要能够达到量测所述第一氧化层的厚度的功能即可。
S4：将表面生长了第一氧化层的裸片晶圆放入退火设备中，对所述第一氧化层进行退火，以释放所述第一氧化层内由于缺陷导致应力，形成第二氧化层，所述第一氧化层的厚度小于所述第二氧化层。优选的，采用一氧化二氮或氮气对所述第一氧化层进行退火。对第一氧化层进行退火的温度在900度-1200度之间，例如是950度、1000度、1050度、1100度、1150度和1200度，优选的，本实施例中，对所述第一氧化层进行退火的温度为1000度；对所述第一氧化层进行退火的时间同样受温度的影响，通常退火的时间控制在50s-100s之间，例如是50s、60s、70s、80和100s，优选的，本实施例中，对所述第一氧化层进行退火的时间为60s。
S5：测试所述第二氧化层的厚度，并判断所述第一氧化层和所述第二氧化层的厚度差是否符合控制要求。同样可以在Rudolph机台或F5X机台中测试所述第二氧化层的厚度，本发明对测试所述第二氧化层的厚度的方法不作限制。
发明人对所述第一氧化层和所述第二氧化层的性能进行了大量实验，发现所述第一氧化层和所述第二氧化层的厚度差的达标范围在6埃至10埃之间，所述退火设备合格的控制要求也设置为6埃至10埃之间。参阅下表，当测得的第一氧化层和第二氧化层的厚度差在达标范围内，说明对所述第一氧化层进行的退火合格，相应的退火设备符合退火工艺的要求，可以进行批量的氧化层退火，反之，当测得的第一氧化层和第二氧化层的厚度差在达标范围之外，说明对所述第一氧化层进行的退火不合格，相应的退火设备不符合退火工艺的要求，不能进行批量的退火，需要进行调整。
Figure BDA0001374403960000051
需要指出的是，所述控制要求和达标范围并非唯一，可以根据产品的类型及要求进行调整，测试所述第一氧化层厚度和所述第二氧化层厚度的方法也并非唯一，本发明不作限制。
综上，在本发明实施例提供的退火设备工艺能力的监控方法中，具有如下的优点：通过在裸片晶圆表面形成第一氧化层，并测量所述第一氧化层的厚度，再对所述第一氧化层的进行一退火工艺，形成第二氧化层，然后测试所述第二氧化层的厚度，通过判断所述第一氧化层和所述第二氧化层的厚度差是否符合控制要求来判断退火设备的工艺能力，若其厚度差满足控制要求，则判定所述退火设备状况正常，适用于进行退火工艺，可进行产品的批量生产；若不满足，则判定所述退火设备状况异常，不适用于进行退火工艺，不可进行产品的批量生产。本发明提供的退火设备工艺能力的监控方法简单有效，提高了产品的良率，避免了批量不良品的产生。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种退火设备工艺能力的监控方法，其特征在于，所述退火设备用于对氧化层进行退火，所述退火设备工艺能力的监控方法包括：
提供一裸片晶圆；
在所述裸片晶圆上形成第一氧化层；
测试所述第一氧化层的厚度；
采用一氧化二氮对所述第一氧化层进行退火，形成第二氧化层；
测试所述第二氧化层的厚度，并判断所述第一氧化层和所述第二氧化层的厚度差是否符合控制要求；
通过在750度-1100摄氏度下热氧化形成所述第一氧化层。
2.如权利要求1所述的退火设备工艺能力的监控方法，其特征在于，所述第一氧化层的厚度小于所述第二氧化层的厚度。
3.如权利要求1所述的退火设备工艺能力的监控方法，其特征在于，所述第一氧化层的厚度为80埃-150埃。
4.如权利要求1所述的退火设备工艺能力的监控方法，其特征在于，所述第一氧化层与所述第二氧化层的达标厚度差为6-10埃。
5.如权利要求1所述的退火设备工艺能力的监控方法，其特征在于，对所述第一氧化层进行退火的温度为900度-1200度。
6.如权利要求1所述的退火设备工艺能力的监控方法，其特征在于，对所述第一氧化层进行退火的时间为50s-100s。
7.如权利要求1所述的退火设备工艺能力的监控方法，其特征在于，热氧化形成所述第一氧化层的时间为1440s-1680s。
8.如权利要求1所述的退火设备工艺能力的监控方法，其特征在于，在所述裸片晶圆上形成第一氧化层之前，所述退火设备工艺能力的监控方法还包括：对所述裸片晶圆进行湿法清洗。
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