[實用新型]快速熱處理設備的測溫裝置

有效

• 申請號: 201320434744.5
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN203456424U
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 孫建軍
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;G01K11/00
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 殷曉雪

技術領域

本申請涉及一種熱工藝設備的測溫裝置，特別是涉及一種快速熱處理設備的測溫裝置。

背景技術

在半導體制造技術中，諸如熱氧化生長工藝、熱退火工藝、淀積工藝、摻雜工藝、玻璃體的回流等都需要使用到熱工藝設備。常用的熱工藝設備包括臥式爐、立式爐、快速熱處理（RTP）設備等。當快速熱處理設備用于熱退火工藝時，也被稱為快速熱退火（RTA）設備。

現有的快速熱處理設備的測溫裝置有兩種：一種是采用光波測溫，即測定的是硅片背面輻射出來的波長在0.2～4μm之間的紅外線。另一種是熱電偶檢知器直接接觸硅片進行檢測。后者由于對硅片的搬送位置要求過高而一般不被采用。

請參閱圖1，這是一種現有的快速熱處理設備的測溫裝置。冷壁（cool?wall）10圍出了一個冷腔（cooled?housing），在該冷腔中由石英內襯（quartz?liner）11又圍出了一個反應腔（reactor）。冷壁10上具有孔100，使冷腔與外界連通。石英內襯11上具有透明的藍寶石窗口110。可開啟的門12在關閉時，可使反應腔成為密閉腔體。在冷腔中、但在石英內襯11外部分布有線性燈陣列（linear?lamp?array）13，其由多個鹵鎢燈組成。線性燈陣列13分布在石英內襯11的頂部上方及底部下方，用于為反應腔中的硅片正面和背面加熱。鹵鎢燈將產生短波長輻射，石英內襯11可使來自鹵鎢燈熱源的輻射通過，硅片15依靠選擇性地吸收鹵鎢燈的輻射而被加熱。冷壁10通常是光滑的金屬（例如不銹鋼，以提高反射率），因而不會被鹵鎢燈所加熱。在反應腔中設有石英硅片承載器（quartz?wafer?tray）14，用于固定硅片（wafer）15。設在冷壁10外部的光學高溫計（optical?pyrometer）20可穿越冷壁10上的孔100和石英內襯11上的藍寶石窗口110，并對硅片15的背面進行測溫。

然而，硅片表面的發射率（emissivity，也稱輻射系數）在很大程度上依賴于硅片正面和背面的膜的種類和厚度。即便是正面和背面具有相同的膜種類和厚度的硅片，也會因為制造批次不同而呈現出膜質的差異。這些都會導致光學高溫計的溫度讀數差異。請參閱圖2，其橫坐標表示硅片背面的發射率，縱坐標表示硅片背面的氧化膜厚度，其縱向的每一個方格表示1℃的溫度差異。實線表示輻射率儀（emissometer）開啟的情況，由于硅片背面的氧化膜厚度不同便導致了硅片背面的發射率差異，并使得硅片背面存在大約1℃的溫度差異。虛線表示輻射率儀關閉的情況，此時忽略橫坐標，由于硅片背面的氧化膜厚度不同便導致了硅片背面存在大約3℃的溫度差異。由于光學高溫計的讀數受到硅片背面的膜種類、膜厚、膜質的影響，會造成不同產品或不同批次的硅片之間的熱預算（thermal?budget）差異，最終會影響到產品的良率穩定性。

實用新型內容

本申請所要解決的技術問題是提供一種快速熱處理設備的測溫裝置，可以避免硅片背面的發射率差異對溫度測定造成的干擾，而使產品在熱工藝過程中得到穩定一致的熱預算。

為解決上述技術問題，本申請快速熱處理設備的測溫裝置為，冷壁圍出了一個冷腔，在該冷腔中由石英內襯又圍出了一個反應腔；冷壁上具有孔，石英內襯上具有透明的藍寶石窗口；在反應腔中設有石英硅片承載器，硅片固定于該石英硅片承載器上；在反應腔中設有測溫標的物；設在冷壁外部的光學高溫計、冷壁上的孔、石英內襯上的藍寶石窗口、所述測溫標的物在一條直線上。

進一步地，所述測溫標的物為硅材料。

進一步地，所述測溫標的物至少完全覆蓋住石英襯底上的藍寶石窗口。

進一步地，在石英內襯的底部內側開設有凹陷部，測溫標的物固定在該凹陷部中。

進一步地，所述凹陷部至少完全覆蓋住石英襯墊上的藍寶石窗口。

本申請將光學高溫計的測溫對象由發射率難以確保完全一致的硅片背面改為了發射率固定不變的測溫標的物，從而可確保測溫結果的準確性，可以很好的保證產品和產品之間，批次與批次之間良好的熱穩定性。

附圖說明

圖1是現有的快速熱處理設備的測溫裝置的結構示意圖；

圖2是硅片背面的發射率、膜厚與溫度的關系示意圖；

圖3是本申請快速熱處理設備的測溫裝置的結構示意圖。

圖中附圖標記說明：

10為冷壁；100為孔；11為石英內襯；110為藍寶石窗口；12為門；13為線性燈陣列；14為石英硅片承載器；15為硅片；20為光學高溫計；30為凹陷部；31為測溫標的物。

具體實施方式