[发明专利]一种晶片快速热处理机台

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术领域，尤其涉及一种晶片快速热处理机台。

背景技术

在半导体芯片制作工艺中，快速热氧化、金属硅化物，或快速热退火等快速热处理工艺，都需要使用到快速热处理（Rapid Thermal Processing，RTP）机台对晶片的表面进行快速热处理，随着半导体工艺朝着大面积、高密度，及单片处理的趋势发展，对快速热处理工艺的要求越来越高，相应地，晶片快速热处理机台也在不断改进。

在使用晶片快速热处理机台进行快速热处理工艺时，利用晶片快速热处理机台内的灯管进行快速加热，在数秒钟的时间内，将一整个晶片的表面均匀加热至数百摄氏度甚至一千摄氏度或以上，一般快速热处理过程中的升温速率为10~200℃/Sec。一般情况下，晶片的总厚度约675μm（晶片总厚度=晶片衬底的厚度+衬底上生长的膜层的厚度），其衬底上生长的膜层的厚度约0.5-3μm，灯管可在数秒钟的时间内将晶片表面加热至数百甚至上千摄氏度。使得晶片达到相应快速热处理工艺的目的。

在进行快速热处理工艺时，当温度计探测到反应室中晶片的表面温度达到机台上预设的温度值后进入后续工艺步骤。所述温度计一般为光测高温计，该光测高温计通过接收晶片背面反射回来的具有一定波长的光的强度来换算出探测到的晶片表面的温度值，将该探测温度值反馈给机台相关部件如温控器，温控器显示晶片表面的探测值。通过温度计准确探测晶片表面的温度，使得机台上显示的晶片的表面温度值和晶片表面的实际温度值相等是非常重要的。

对于一个确定的晶片快速热处理机台，温度计探测晶片的表面温度主要取决于晶片的吸热效率，吸热效率取决于晶片衬底的发射率（Intrinsic Thermal EmissivitV）以及所有沉积或生长于晶片衬底表面或背面的金属膜层或者绝缘膜层的外加发射率（Extrinsic Thermal Emissivity)。因此，晶片快速热处理机台的工艺温度控制受晶片本身及其上的各种膜层结构的影响。晶片衬底都为硅衬底。

所述不同晶片为具有不同膜层的晶片（如晶片A、晶片B、晶片C），也即不同发射率的晶片。不同晶片在数秒钟相同的时间内，晶片表面的实际温度可以达到相同值，但温度计探测到的不同晶片的表面温度值差异较大，差异值在50~300℃之间。导致温度计反馈给机台的不同晶片的表面温度值不同。如晶片A、晶片B、晶片C表面的实际温度值都为1000℃，温度计反馈给机台的晶片表面温度值相应地分别为700℃、900℃、950℃。假设机台上预设的晶片应达到的温度值为1000℃，机台在接收到低于1000℃的温度反馈信息时，继续加热，直到接收到温度接收器反馈回1000℃的晶片的表面温度信息，此时，晶片表面的实际温度已经高于1000℃，当晶片的表面温度过高时，会导致晶片的损伤甚至报废。

对于加工相同快速热处理工艺的晶片（需要升高到同一温度的不同晶片），使用一种快速热处理工艺菜单。一种快速热处理工艺菜单是针对一种晶片开发出来，一种晶片对应一个固定发射率，如快速热处理工艺菜单针对晶片A的发射率开发，由于生产线上的晶片多样、膜层结构多样，致使同工艺的不同晶片也需要进行菜单开发，极大地增加了工程师开发工艺菜单的工作量。

综上所述，使用现有晶片快速热处理机台进行快速热处理工艺时，采用同一种快速热处理工艺菜单无法使得不同晶片表面的实际温度准确达到晶片快速热处理机台预设的温度值，导致经快速热处理工艺后的晶片性能下降，严重时可能会造成晶片报废。

发明内容

本发明实施例提供一种晶片快速热处理机台，用以实现不同类型的晶片经相同快速热处理工艺后，每一晶片的实际温度升高到晶片快速热处理机台预设的温度值。

本发明实施例提供的一种晶片快速热处理机台，包括：机台主体、反应室、晶片支撑架、温度探测器，所述晶片快速热处理机台还包括晶片样片承载装置以及晶片样片；

所述晶片样片承载装置，设置于所述反应室内，用于承载所述晶片样片；

所述温度探测器，用于探测所述晶片样片的表面温度。