CN112309810A - 离子注入机、晶圆片温度的实时监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离子注入机、晶圆片温度的实时监测方法及系统。离子注入机包括靶盘和高真空腔体，高真空腔体壁上开设有一玻璃窗口，玻璃窗口的位置与靶盘上的装载的晶圆片的位置相适应；玻璃窗口的材料为硒化锌玻璃；玻璃窗口用于固设红外探测器的探温探头；红外探测器用于在进行离子注入工艺过程中实时监测高真空腔体内的靶盘上装载的晶圆片的温度，并在检测到的温度高于预设值时报警。本发明通过在高真空腔体壁上开设专用硒化锌玻璃窗口，能偶直接监测高速旋转的靶盘上的晶圆片的温度，当晶圆片温度发生异常时，能及时有效的发现问题发出报警，能够防止当离子注入机的靶盘的冷却系统出现异常时导致晶圆片温度过高造成产品报废的问题。
Description
技术领域
本发明属于半导体制造领域，特别涉及一种离子注入机、晶圆片温度的实时监测方法及系统。
背景技术
离子注入机是集成电路制造前工序中的关键设备，离子注入是对半导体表面附近区域进行掺杂的技术，其目的是改变半导体的载流子浓度和导电类型。离子注入机广泛用于掺杂工艺，可以满足浅结、低温和精确控制等要求，已成为集成电路制造工艺中必不可少的关键装备。
常用的离子注入机包括有一个靶盘，每个靶盘对应一个真空度优于1E-4TORR(托)的高真空腔体。在采用离子注入机进行离子注入工艺时，因离子束流的注入轰击会造成靶盘上的晶圆片的温度上升，一旦离子注入机的冷却系统出现异常，就会导致晶圆片的温度过度升高，这将对该晶圆片制造的产品带来致命的影响。所以，必须对于离子注入工艺实施时的晶圆的温度进行监控。由于在离子注入工艺过程中晶圆片是处于高真空腔体内，靶盘携带着晶圆片进行着高速旋转，这使得对晶圆片温度的直接检测变的十分困难。现有技术中采用的检测方法是通过检测靶盘冷却水回水的温度来间接判断晶圆片的温度，但该方法存在一定的局限性，具体包括温度反馈滞后，敏感度和精确度都比较差等。尤其对一些温度比较敏感的产品，监测冷却水的温度不能及时有效的反应晶圆片温度状况，所以常常因为冷却系统出现异常而没有及时发现而继续实施工艺操作最终导致产品报废。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中进行离子注入工艺时，通过监测靶盘冷却水的温度来间接判断晶圆片的温度存在温度反馈滞后，敏感度和精确度都比较差的问题，当离子注入机的靶盘的冷却系统出现异常时不能及时有效的发现晶圆片温度的异常容易造成产品报废的缺陷，提供一种能及时快速的发现晶圆片的温度异常，能够防止晶圆片因为温度过高造成产品报废的离子注入机、晶圆片温度的实时监测方法及系统。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
本发明实施例提供了一种离子注入机，包括靶盘和高真空腔体，所述高真空腔体壁上开设有一玻璃窗口，所述玻璃窗口的位置与所述靶盘上的装载的晶圆片的位置相适应；所述玻璃窗口的材料为硒化锌玻璃；
所述玻璃窗口用于固设红外探测器的探温探头；
所述红外探测器用于在进行离子注入工艺过程中实时监测所述高真空腔体内的所述靶盘上装载的所述晶圆片的温度，并在检测到的温度高于预设值时报警。
较佳地，所述玻璃窗口的位置正对所述靶盘上装载的所述晶圆片的正面，所述玻璃窗口距离正对的所述晶圆片的距离为5～15厘米。
较佳地，所述玻璃窗口的位置为所述离子注入机的机台预留的供安装冗余真空计的端口，所述玻璃窗口与所述高真空腔体壁间设置有密封圈。
较佳地，所述靶盘包括用于放置13片或17片或25片所述晶圆片的放置区域。
较佳地，所述靶盘在离子注入工艺时每分钟旋转的转数为100～1210。
本发明另一实施例提供了一种离子注入工艺时晶圆片温度的实时监测系统，所述实时监测系统包括红外探测器和前述实施例所述的离子注入机，所述红外探测器包括所述探温探头，所述探温探头固设在所述玻璃窗口上。
本发明另一实施例提供了一种离子注入工艺时晶圆片温度的实时监测方法，所述实时监测方法基于前述实施例所述的离子注入工艺时晶圆片温度的实时监测系统实现，所述实时监测方法包括以下步骤：
在离子注入工艺时，使用所述红外探测器实时监测所述高真空腔体内的所述晶圆片的温度，当检测到的温度高于预设值时，所述红外探测器报警。
较佳地，所述离子注入机为GSD200系列离子注入机。
较佳地，所述红外探测器还包括温度显示屏和报警装置；
所述温度显示屏用于实时显示所述探温探头探测到的所述高真空腔体内的所述晶圆片的温度；
所述红外探测器报警为所述红外探测器驱动所述报警装置报警。
较佳地，所述报警装置为蜂鸣器。
本发明的积极进步效果在于：本发明提供的离子注入机、晶圆片温度的实时监测方法及系统，通过非接触式红外测温探测技术，在高真空腔体壁上开设专用硒化锌玻璃窗口，直接监测高真空腔体内高速旋转的靶盘上的晶圆片的温度，当晶圆片温度发生异常时，能及时有效的发现问题发出报警并处理，能够防止当离子注入机的靶盘的冷却系统出现异常时导致晶圆片温度过高造成产品报废的问题。
附图说明
图1为本发明实施例1的离子注入机的局部结构示意图。
图2为本发明实施例2的离子注入工艺时晶圆片温度的实时监测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例提供了一种如图1所示的离子注入机，包括靶盘11和高真空腔体12，高真空腔体12壁上开设有一玻璃窗口13，该玻璃窗口13的位置与靶盘11上的装载的晶圆片3的位置相适应。本实施例中，玻璃窗口13的位置正对靶盘11上装载的晶圆片3的正面，玻璃窗口13距离正对的晶圆片3的距离为5～15厘米。
本实施例中玻璃窗口13的所采用的材料为硒化锌玻璃。硒化锌玻璃是针对红外探测温使用的专用材料，该材料对红外线几乎不吸收不衰减，可以确保测量温度数据的准确性。
玻璃窗口13用于固设红外探测器的探温探头。外接的红外探测器用于在进行离子注入工艺过程中实时监测高真空腔体12内的靶盘11上装载的晶圆片3的温度，并在检测到的温度高于预设值时报警。本实施例中所采用的红外探测器为市售可得的产品。
本实施例提供的离子注入机包括三种类型的靶盘，分别包括用于放置13片、17片或25片晶圆片的放置区域，能够防止的晶圆片的数量取决于晶圆片的直径。
本实施例提供的离子注入机所包括的靶盘11在离子注入工艺时每分钟旋转的转数为100～1210，典型值为1200RPM(转/分钟)。
本实施例中的玻璃窗口是通过在现有的GSD200系列离子注入机的高真空腔体壁上加工开设新的端口实现的。需要说明的是，在其它实施例中玻璃窗口的位置也可以利用离子注入机的机台预留的供安装冗余真空计的端口所在位置实现。为了保证高真空腔体的密封性，在玻璃窗口与高真空腔体壁间的安装连接部件之间设置O型密封圈进行密封。
本实施例提供的离子注入机通过在高真空腔体壁上开设用于实时监测高真空腔体内的晶圆片的温度的专用硒化锌玻璃窗口，借助于非接触式红外测温探测技术，能够实现直接监测高真空腔体内高速旋转的靶盘上的晶圆片的温度，当晶圆片温度发生异常时，能及时有效的发现问题发出报警，以便后续及时处理，能够防止当离子注入机的靶盘的冷却系统出现异常时导致晶圆片温度过高未能及时发现导致产品报废的问题。
实施例2
本实施例提供了一种如图2所示的离子注入工艺时晶圆片温度的实时监测系统，该实时监测系统包括红外探测器2和实施例1所述的离子注入机1，红外探测器2包括探温探头21、温度显示屏22和报警装置23，探温探头21固设在玻璃窗口13上，报警装置23采用蜂鸣器实现。温度显示屏22用于实时显示探温探头21探测到的高真空腔体12内的晶圆片3的温度。通过温度显示屏22可以实时的看到晶圆片在离子注入时的温度，当晶圆片的温度超过预设值时蜂鸣器会报警发出警告，告知机台异常，及时停止机台生产，等待维修，从而保证了产品的生产安全。
本实施例提供的离子注入工艺时晶圆片温度的实时监测系统通过非接触式红外测温探测技术，采用在高真空腔体壁壁上开设专用硒化锌玻璃窗口，直接监测高真空腔体内高速旋转的靶盘上的晶圆片的温度，当晶圆片温度发生异常时，能及时有效的发现问题发出报警并处理，能够防止当离子注入机的靶盘的冷却系统出现异常时导致晶圆片温度过高造成产品报废的问题。
实施例3
本实施例提供了一种离子注入工艺时晶圆片温度的实时监测方法，所述实时监测方法基于实施例2所述的离子注入工艺时晶圆片温度的实时监测系统实现，该实时监测方法包括以下步骤：
在离子注入工艺时，使用红外探测器实时监测高真空腔体内的晶圆片的温度，当检测到的温度高于预设值时，红外探测器驱动蜂鸣器报警。同时，温度显示屏实时显示探温探头探测到的高真空腔体内的晶圆片的温度，以供参考。
本实施例提供的离子注入工艺时晶圆片温度的实时监测方法，通过非接触式红外测温探测技术，采用在高真空腔体壁壁上开设专用硒化锌玻璃窗口，直接监测高真空腔体内高速旋转的靶盘上的晶圆片的温度，当晶圆片温度发生异常时，能及时有效的发现问题发出报警并处理，能够防止当离子注入机的靶盘的冷却系统出现异常时导致晶圆片温度过高造成产品报废的问题。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种离子注入机，包括靶盘和高真空腔体，其特征在于，所述高真空腔体壁上开设有一玻璃窗口，所述玻璃窗口的位置与所述靶盘上的装载的晶圆片的位置相适应；所述玻璃窗口的材料为硒化锌玻璃；
所述玻璃窗口用于固设红外探测器的探温探头；
所述红外探测器用于在进行离子注入工艺过程中实时监测所述高真空腔体内的所述靶盘上装载的所述晶圆片的温度，并在检测到的温度高于预设值时报警。
2.如权利要求1所述的离子注入机，其特征在于，所述玻璃窗口的位置正对所述靶盘上装载的所述晶圆片的正面，所述玻璃窗口距离正对的所述晶圆片的距离为5～15厘米。
3.如权利要求1所述的离子注入机，其特征在于，所述玻璃窗口的位置为所述离子注入机的机台预留的供安装冗余真空计的端口，所述玻璃窗口与所述高真空腔体壁间设置有密封圈。
4.如权利要求1所述的离子注入机，其特征在于，所述靶盘包括用于放置13片或17片或25片所述晶圆片的放置区域。
5.如权利要求1所述的离子注入机，其特征在于，所述靶盘在离子注入工艺时每分钟旋转的转数为100～1210。
6.一种离子注入工艺时晶圆片温度的实时监测系统，其特征在于，所述实时监测系统包括红外探测器和如权利要求1至5任一项所述的离子注入机，所述红外探测器包括所述探温探头，所述探温探头固设在所述玻璃窗口上。
7.一种离子注入工艺时晶圆片温度的实时监测方法，其特征在于，所述实时监测方法基于如权利要求6所述的离子注入工艺时晶圆片温度的实时监测系统实现，所述实时监测方法包括以下步骤：
在离子注入工艺时，使用所述红外探测器实时监测所述高真空腔体内的所述晶圆片的温度，当检测到的温度高于预设值时，所述红外探测器报警。
8.如权利要求7所述的离子注入工艺时晶圆片温度的实时监测方法，其特征在于，所述离子注入机为GSD200系列离子注入机。
9.如权利要求7所述的离子注入工艺时晶圆片温度的实时监测方法，其特征在于，所述红外探测器还包括温度显示屏和报警装置；
所述温度显示屏用于实时显示所述探温探头探测到的所述高真空腔体内的所述晶圆片的温度；
所述红外探测器报警为所述红外探测器驱动所述报警装置报警。
10.如权利要求9所述的离子注入工艺时晶圆片温度的实时监测方法，其特征在于，所述报警装置为蜂鸣器。
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