[发明专利]改善灯加热腔体内温度均匀性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种改善灯加热腔体内温度均匀性的方法。

背景技术

目前，很多半导体加工设备都采用灯加热的方法，即用加热灯照射到硅片表面或载片台上来加热硅片。但是，由于灯发出的照射光强很难做到很均匀，因此，加热的均匀性很难调节。例如，如图1所示的外延(EPI)设备，其加热系统分为上下两部分，每个部分由内(inner)、外(outer)两部分组成，但无论如何调整上、下或内、外的功率分配，都无法消除硅片上的某些高温区域，而如果硅片上温度分布不均匀，则制作的外延层厚度或参杂浓度也会不均匀。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种改善灯加热腔体内温度均匀性的方法，它可以提高加热后硅片表面温度分布的均匀性。

为解决上述技术问题，本发明的改善灯加热腔体内温度均匀性的方法，包括以下步骤：

1)对所述腔体进行校温，获得硅晶圆表面温度分布图形；

2)制定透光挡板；

3)制定与所述温度分布图形的形状相反的模板；

4)将所述模板覆盖到所述透光挡板上，然后涂上涂层；

5)将步骤4)制得的带涂层的透光挡板放到所述腔体内的加热灯和上石英罩的中间；

6)重复步骤3)～5)，调节涂层的形状，直到硅晶圆表面温度的均匀性满足要求。

步骤1)中，校温的方法为：向硅晶圆中注入硼或磷，然后在所述腔体内退火；退火完成后，测定硅晶圆表面的电阻分布情况，根据温度和电阻值的关系反推出硅晶圆表面的温度分布图形。

步骤4)中，所述涂层为氮化硅、硅或多晶硅中的一种。

本发明通过在加热灯和硅片间增加特别制作的透光挡板，并在透光挡板上增加一层特殊图形的特殊涂层，使透过透光挡板及涂层到达晶圆(wafer)表面的光线强度发生变化，从而使硅晶圆表面温度高的区域的温度降低，有效改善了加热后硅晶圆表面温度分布的均匀性，进而提高了外延层厚度或掺杂浓度的均一性。

附图说明

图1是现有外延腔及其加热系统结构示意图。

图2是用本实施例的方法可以推算出的三种硅片表面温度分布图。其中，(a)为不可消除的高温区在晶圆边缘；(b)为不可消除的高温区在晶圆的某个半径环内；(c)为不可消除的高温区在晶圆中心附近。

图3是分别对应于图2的三种温度分布图的三种模板形状示意图。其中，(a)为多角星形；(b)为同心圆环；(c)为间距不等的横竖条形。

图4是将图3的模板覆盖到透光挡板上，并涂上涂层后，对应得到的图形示意图。图中的阴影部分为涂层区域。

图5是本发明的外延腔及其加热系统结构示意图。

图中附图标记说明如下：

1：上外灯

2：上内灯

3：下外灯

4：下内灯

5：上石英罩(圆形)

6：下石英罩(圆形)

7：晶圆载台

8：透光挡板

9：金属卡槽

10：不可消除的高温区

具体实施方式

为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合图示的实施方式，详述如下：

步骤1，向硅晶圆中注入B(硼)或P(磷)元素，然后在外延腔体内用1070-1130摄氏度区间内某一温度退火，退火完成后，测定硅晶圆表面的Rs(方块电阻)分布，并根据温度和Rs的关系：Rs＝-1.3T+1966.7，反推出硅晶圆表面的温度分布图形。

上述注入的若是P元素，则P注入的剂量为5E13～7E13atom/cm²，能量为70KeV～90KeV，0角度，不旋转；若注入的是B元素，则B注入的剂量为1E13～3E13atom/cm²，能量为90KeV～110KeV，角度为6～8度。

按照本步骤的方法，可以推算出的温度分布图形有三种，分别如图2中(a)、(b)、(c)所示。

步骤2，制定石英透光挡板8。透光挡板8的厚度为1～8毫米，大小为正好可以放入金属卡槽9内。

步骤3，根据温度分布图形制定模板图形，即在温度高的区域涂上相应图形的涂层，如图3所示。