CN208998937U - 离子注入后晶圆温度检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种离子注入后晶圆温度检测装置，涉及半导体集成电路制造技术，包括腔体结构，所述腔体结构包括腔体侧壁、腔体底部及腔体顶部组成的腔体壁；承载结构，位于所述腔体底部上用于承载晶圆；加热装置，位于所述腔体壁上，用于对所述晶圆进行加热；以及，红外辐射温度检测仪，位于所述腔体壁上，用于检测所述晶圆的温度，以精确检测晶圆温度，进而提高产品的良率。

Description

离子注入后晶圆温度检测装置

技术领域

本申请涉及一种半导体集成电路制造技术，尤其涉及一种离子注入后晶圆温度检测装置。

背景技术

在半导体集成电路制造技术中，随着集成电路工艺的发展，半导体工艺也越来越复杂，离子注入已经成为超大规模集成电路制造中不可缺少的掺杂工艺，所谓离子注入，即将某种元素的原子经电离变成带电的离子在强电场中加速，获得较高的动能后，射入材料(靶材)表层以改变这种材料表层的物理或化学性质，常见的参杂元素有：氟，硼，氮，磷，砷等，由于离子能量较高，会对原子排序造成影响，一般离子注入结束后都要经过退火处理来修复错乱的晶格排列。

其中低温离子注入工艺，因其注入离子纯度高、能量单一、避免高温热缺陷等优点在28nm以下产品被广泛应用。但，如在-100度低温离子注入工艺时，由于其工艺与机台特性，在晶圆作业完毕后需要在机台里面升温至室温，如25度，但在机台内回温的过程中，常因各种因素，导致不同晶圆及晶圆的不同位置回温速度不一致，因此在从机台内取出晶圆时，温度较低的晶圆或温度较低的晶圆的部分会有水汽凝结物产生，与变性后的光刻胶结合，在后续的干法和湿法刻蚀过程中，无法去除，对良率造成巨大的威胁，因此离子注入后晶圆温度的精确检测极其重要。

而现有技术中，通常通过检测机台腔体一侧靠近机台底部位置的排气孔排除的氮气的温度来检测晶圆温度，但因机台温度分布不均匀，此处检测的温度并不能反映机台的温度指数，更不能精确表征晶圆的温度。

因此在半导体集成电路制造技术中，需要一种离子注入后晶圆温度检测装置，以精确检测晶圆温度，进而提高产品的良率。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种离子注入后晶圆温度检测装置，本申请提供的离子注入后晶圆温度检测装置，包括腔体结构，所述腔体结构包括腔体侧壁、腔体底部及腔体顶部组成的腔体壁；承载结构，位于所述腔体底部上用于承载晶圆；加热装置，位于所述腔体壁上，用于对所述晶圆进行加热；以及，红外辐射温度检测仪，位于所述腔体壁上，用于检测所述晶圆的温度。

更进一步的，所述加热装置包括多根灯管，所述多根灯管围绕所述晶圆设置，以使所述多根灯管的照射范围足以覆盖所述晶圆。

更进一步的，所述红外辐射温度检测仪包括光学系统、光电探测器、信号处理单元及显示单元，且所述光学系统、所述光电探测器、所述信号处理单元及所述显示单元依次连接。

更进一步的，所述光学系统包括一物镜，用于接收目标晶圆发出的红外辐射能量，并将接收的目标晶圆发出的红外辐射能量传递到所述光电探测器上，所述光电探测器将红外辐射能量转化为电信号，电信号经所述信号处理单元处理后转化为温度信号，并在所述显示单元上显示目标晶圆的温度。

更进一步的，所述信号处理单元包括前级放大器、主放大器、A/D转换器及微处理器，且所述前级放大器、所述主放大器、所述A/D转换器及所述微处理器依次连接。

更进一步的，所述红外辐射温度检测仪还包括一环境温度补偿单元，所述环境温度补偿单元连接所述信号处理单元，用于补偿环境温度对晶圆温度的影响。

更进一步的，所述环境温度补偿单元连接所述信号处理单元内的所述A/D转换器。

更进一步的，所述红外辐射温度检测仪到所述腔体底部的距离等于所述红外辐射温度检测仪到所述腔体顶部的距离。

更进一步的，所述腔体侧壁上设置两个所述红外辐射温度检测仪，两个所述红外辐射温度检测仪对称设置在所述腔体侧壁的两相对壁上。

本申请提供的离子注入后晶圆温度检测装置，通过在腔体结构的腔体壁上设置红外辐射温度检测仪，可灵活地选择需要检测温度的目标晶圆，及目标晶圆的片数，并能更加准确的检测晶圆的温度，以保证产品良率。

附图说明

图1为本申请一实施例的离子注入后晶圆温度检测装置示意图。

图2为本申请一实施例的红外辐射温度检测仪的示意图

图中主要元件附图标记说明如下：

110、腔体结构；120、承载结构；130、晶圆；112、腔体侧壁；114、腔体底部；116、腔体顶部；140、加热装置；150、红外辐射温度检测仪。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请提供的离子注入后晶圆温度检测装置包括：腔体结构，包括腔体侧壁、腔体底部及腔体顶部组成的腔体壁；承载结构，位于腔体底部上用于承载晶圆；加热装置，用于对晶圆进行加热；以及红外辐射温度检测仪，位于腔体结构的腔体壁上，用于检测晶圆的温度。

具体的，可参阅图1，图1为本申请一实施例的离子注入后晶圆温度检测装置示意图。如图1所示，腔体结构110为由腔体侧壁112、腔体底部114及腔体顶部116组成的腔体壁构成的中空结构。承载结构120位于腔体底部114上，用于承载晶圆130，在本申请一实施例中，多片晶圆130位于承载结构120上，且多片晶圆130之间留有一定间隙；加热装置140，位于腔体侧壁112、腔体底部114或腔体顶部116上，用于对晶圆130进行加热，在本申请一实施例中，加热装置140包括多根灯管，多根灯管围绕所述晶圆设置，以使所述多根灯管的照射范围足以覆盖所述承载结构上所承载的晶圆。红外辐射温度检测仪150，位于腔体结构110的腔体侧壁112上，用于检测晶圆130的温度。

在本申请一实施例中，可参阅图2，图2为本申请一实施例的红外辐射温度检测仪的示意图。如图2所示，红外辐射温度检测仪150包括光学系统152、光电探测器154、信号处理单元156及显示单元158，且光学系统152、光电探测器154、信号处理单元156及显示单元158依次连接，通过测量晶圆辐射的红外能量转化成电信号，根据电信号的大小来确定目标晶圆表面的温度。具体的，光学系统152包括一物镜1522，用于接收目标晶圆发出的红外辐射能量，并将接收的目标晶圆发出的红外辐射能量传递到光电探测器154上，光电探测器154将红外辐射能量转化为电信号，电信号经信号处理单元156处理后转化为温度信号，并在显示单元158上显示目标晶圆的温度。

更具体的，信号处理单元156包括前级放大器1562、主放大器1564、A/D转换器1566及微处理器1568，所述前级放大器1562、主放大器1564、A/D转换器1566及微处理器1568依次连接。

物体的表面温度与物体表面的材料有关，主要取决于物体表面材料的辐射率，如对于晶圆，不同离子注入元素、注入电流、注入能量、不同光阻类型，不同光阻厚度、不同光阻覆盖率等都会有不同的辐射率，因此可过更改光电探测器的辐射率，得到不同离子注入层次的晶圆温度。

在本申请一实施例中，红外辐射温度检测仪150还包括一环境温度补偿单元151，环境温度补偿单元151连接信号处理单元156，用于补偿环境温度对晶圆温度的影响。更具体的，在本申请一实施例中，环境温度补偿单元151连接信号处理单元156内的A/D转换器1566。

在本申请一实施例中，可通过调节光学系统152内的物镜1522调节接收的红外辐射能量的角度，以控制红外辐射温度检测仪150检测的目标晶圆，及目标晶圆的片数。

在本申请一实施例中，红外辐射温度检测仪150位于腔体侧壁112上，且到腔体底部114的距离等于其到腔体顶部116的距离，也即位于腔体侧壁112的中间位置。如此，当承载结构120上放置多片晶圆130，如晶圆130从位于腔体底部114的承载结构120上堆叠至腔体顶部116时，位于腔体侧壁112中间位置的红外辐射温度检测仪150的检测范围能覆盖所有的晶圆，并更加准确的检测每片晶圆的温度。

当然，本申请并不限定红外辐射温度检测仪150的个数，为更加准确的检测每片晶圆的温度，可在腔体结构110内设置多个红外辐射温度检测仪150。如图1所示，在腔体侧壁112上设置两个红外辐射温度检测仪150，两个红外辐射温度检测仪150对称设置在腔体侧壁112的两相对壁上，并均位于所述两相对壁的中间位置，以更加准确的检测每片晶圆的温度。

如此，在本申请一实施例中，通过在腔体结构的腔体壁上设置红外辐射温度检测仪，可灵活地选择需要检测温度的目标晶圆，及目标晶圆的片数，并能更加准确的检测晶圆的温度，以保证产品良率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种离子注入后晶圆温度检测装置，其特征在于，包括腔体结构，所述腔体结构包括腔体侧壁、腔体底部及腔体顶部组成的腔体壁；承载结构，位于所述腔体底部上用于承载晶圆；加热装置，位于所述腔体壁上，用于对所述晶圆进行加热；以及，红外辐射温度检测仪，位于所述腔体壁上，用于检测所述晶圆的温度。

2.根据权利要求1所述的离子注入后晶圆温度检测装置，其特征在于，所述加热装置包括多根灯管，所述多根灯管围绕所述晶圆设置，以使所述多根灯管的照射范围足以覆盖所述晶圆。

3.根据权利要求1所述的离子注入后晶圆温度检测装置，其特征在于，所述红外辐射温度检测仪包括光学系统、光电探测器、信号处理单元及显示单元，且所述光学系统、所述光电探测器、所述信号处理单元及所述显示单元依次连接。

4.根据权利要求3所述的离子注入后晶圆温度检测装置，其特征在于，所述光学系统包括一物镜，用于接收目标晶圆发出的红外辐射能量，并将接收的目标晶圆发出的红外辐射能量传递到所述光电探测器上，所述光电探测器将红外辐射能量转化为电信号，电信号经所述信号处理单元处理后转化为温度信号，并在所述显示单元上显示目标晶圆的温度。

5.根据权利要求3所述的离子注入后晶圆温度检测装置，其特征在于，所述信号处理单元包括前级放大器、主放大器、A/D转换器及微处理器，且所述前级放大器、所述主放大器、所述A/D转换器及所述微处理器依次连接。

6.根据权利要求3所述的离子注入后晶圆温度检测装置，其特征在于，所述红外辐射温度检测仪还包括一环境温度补偿单元，所述环境温度补偿单元连接所述信号处理单元，用于补偿环境温度对晶圆温度的影响。

7.根据权利要求6所述的离子注入后晶圆温度检测装置，其特征在于，所述环境温度补偿单元连接所述信号处理单元内的A/D转换器。

8.根据权利要求1所述的离子注入后晶圆温度检测装置，其特征在于，所述红外辐射温度检测仪到所述腔体底部的距离等于所述红外辐射温度检测仪到所述腔体顶部的距离。

9.根据权利要求8所述的离子注入后晶圆温度检测装置，其特征在于，所述腔体侧壁上设置两个所述红外辐射温度检测仪，两个所述红外辐射温度检测仪对称设置在所述腔体侧壁的两相对壁上。