快速热处理设备的测温装置制造方法及图纸

本申请公开了一种快速热处理设备的测温装置，冷壁围出了一个冷腔，在该冷腔中由石英内衬又围出了一个反应腔；冷壁上具有孔，石英内衬上具有透明的蓝宝石窗口；在反应腔中设有石英硅片承载器，硅片固定于该石英硅片承载器上；在反应腔中设有测温标的物；设在冷壁外部的光学高温计、冷壁上的孔、石英内衬上的蓝宝石窗口、所述测温标的物在一条直线上。本申请将光学高温计的测温对象由发射率难以确保完全一致的硅片背面改为了发射率固定不变的测温标的物，从而可确保测温结果的准确性，可以很好的保证产品和产品之间，批次与批次之间良好的热稳定性。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
快速热处理设备的测温装置
本申请涉及一种热工艺设备的测温装置，特别是涉及一种快速热处理设备的测温>J-U ρ?α装直。
技术介绍
在半导体制造技术中，诸如热氧化生长工艺、热退火工艺、淀积工艺、掺杂工艺、玻璃体的回流等都需要使用到热工艺设备。常用的热工艺设备包括卧式炉、立式炉、快速热处理(RTP)设备等。当快速热处理设备用于热退火工艺时，也被称为快速热退火(RTA)设备。现有的快速热处理设备的测温装置有两种:一种是采用光波测温，即测定的是硅片背面辐射出来的波长在0.2~4 μ m之间的红外线。另一种是热电偶检知器直接接触硅片进行检测。后者由于对硅片的搬送位置要求过高而一般不被采用。请参阅图1，这是一种现有的快速热处理设备的测温装置。冷壁(cool walDlO围出了一个冷腔(cooled housing),在该冷腔中由石英内衬(quartz liner)11又围出了一个反应腔(reactor)。冷壁10上具有孔100,使冷腔与外界连通。石英内衬11上具有透明的蓝宝石窗口 110。可开启的门12在关闭时，可使反应腔成为密闭腔体。在冷腔中、但在石英内衬11外部分布有线性灯阵列(linear lamp array) 13,其由多个卤鹤灯组成。线性灯阵列13分布在石英内衬11的顶部上方及底部下方，用于为反应腔中的硅片正面和背面加热。卤钨灯将产生短波长辐射，石英内衬11可使来自卤钨灯热源的辐射通过，硅片15依靠选择性地吸收卤钨灯的辐射而`被加热。冷壁10通常是光滑的金属(例如不锈钢，以提高反射率)，因而不会被卤鹤灯所加热。在反应腔中设有石英娃片承载器(quartz wafer tray)14,用于固定娃片(wafer) 15。设在冷壁10外部的光学高温计(optical pyrometer) 20可穿越冷壁10上的孔100和石英内衬11上的蓝宝石窗口 110，并对硅片15的背面进行测温。然而,硅片表面的发射率(emissivity，也称辐射系数)在很大程度上依赖于硅片正面和背面的膜的种类和厚度。即便是正面和背面具有相同的膜种类和厚度的硅片，也会因为制造批次不同而呈现出膜质的差异。这些都会导致光学高温计的温度读数差异。请参阅图2，其横坐标表示硅片背面的发射率，纵坐标表示硅片背面的氧化膜厚度，其纵向的每一个方格表示1°C的温度差异。实线表示辐射率仪(emissometer)开启的情况，由于硅片背面的氧化膜厚度不同便导致了硅片背面的发射率差异，并使得硅片背面存在大约rc的温度差异。虚线表示辐射率仪关闭的情况，此时忽略横坐标，由于硅片背面的氧化膜厚度不同便导致了硅片背面存在大约3°C的温度差异。由于光学高温计的读数受到硅片背面的膜种类、膜厚、膜质的影响，会造成不同产品或不同批次的娃片之间的热预算(thermal budget)差异，最终会影响到产品的良率稳定性。
技术实现思路
本申请所要解决的技术问题是提供一种快速热处理设备的测温装置，可以避免硅片背面的发射率差异对温度测定造成的干扰，而使产品在热工艺过程中得到稳定一致的热预算。为解决上述技术问题，本申请快速热处理设备的测温装置为，冷壁围出了一个冷腔，在该冷腔中由石英内衬又围出了一个反应腔；冷壁上具有孔，石英内衬上具有透明的蓝宝石窗口 ；在反应腔中设有石英硅片承载器，硅片固定于该石英硅片承载器上；在反应腔中设有测温标的物；设在冷壁外部的光学高温计、冷壁上的孔、石英内衬上的蓝宝石窗口、所述测温标的物在一条直线上。进一步地，所述测温标的物为硅材料。进一步地，所述测温标的物至少完全覆盖住石英衬底上的蓝宝石窗口。进一步地，在石英内衬的底部内侧开设有凹陷部，测温标的物固定在该凹陷部中。[0011 ] 进一步地，所述凹陷部至少完全覆盖住石英衬垫上的蓝宝石窗口。本申请将光学高温计的测温对象由发射率难以确保完全一致的硅片背面改为了发射率固定不变的测温标的物，从而可确保测温结果的准确性，可以很好的保证产品和产品之间，批次与批次之间良好的热稳定性。【附图说明】图1是现有的快速热处理设备的测温装置的结构示意图；图2是硅片背面的发射率、膜厚与温度的关系示意图；图3是本申请快速热处理设备的测温装置的结构示意图。图中附图标记说明:10为冷壁；100为孔；11为石英内衬；110为蓝宝石窗口 ；12为门；13为线性灯阵列；14为石英硅片承载器；15为硅片；20为光学高温计；30为凹陷部；31为测温标的物。【具体实施方式】请参阅图3，这是本申请快速热处理设备的测温装置的一个实施例。冷壁10围出了一个冷腔，在该冷腔中由石英内衬11又围出了一个反应腔。冷壁10上具有孔100，使冷腔与外界连通。石英内衬11上具有透明的蓝宝石窗口 110，允许光线通过。可开启的门12在关闭时，可使反应腔成为密闭腔体。在冷腔中、但在石英内衬11外部分布有线性灯阵列13，其由多个卤钨灯组成。线性灯阵列13分布在石英内衬11的顶部上方及底部下方，用于为反应腔中的硅片正面和背面加热。卤钨灯将产生短波长辐射，石英内衬11可使来自卤钨灯热源的辐射通过，硅片15依靠选择性地吸收卤钨灯的辐射而被加热。冷壁10通常是光滑的金属(例如不锈钢，以提高反射率)，因而不会被卤钨灯所加热。在反应腔中设有石英硅片承载器14，用于固定硅片15。在反应腔中设有测温标的物31。设在冷壁10外部的光学高温计20可穿越冷壁10上的孔100和石英内衬11上的蓝宝石窗口 110，并对测温标的物31进行测温。为了做到这一点，光学高温计20、冷壁10上的孔100、石英内衬11上的蓝宝石窗口 110、测温标的物31这四者必须在一条直线上。现有的快速热处理设备的测温原理都是通过测定硅片本身的温度来调整热预算，但硅片背面膜质差异或波动是无法避免的，因此也造成了热工艺过程中热能力的不稳定性。实际上，工程师真正关心的是硅片在热工艺过程中得到的热能或者说热预算。既然硅片本身作为测定标的会有波动，那如果用其他稳定的参照物在理论上就可以避免这个问题。因此本申请快速热处理设备的测温原理是光学高温计不测硅片背面，改为测固定放置在反应腔中的某个测温标的物。因为测温标的物的发射率是固定不变的，即可以保证在热工艺过程中的热能力稳定。优选地，测温标的物31至少完全覆盖住石英衬底11上的蓝宝石窗口的大小，还可延伸到蓝宝石窗口 Iio的周边区域，以确保该测温标的物31完全遮挡住光学高温计20的测温光路。优选地，在石英内衬11的底部内侧(即在反应腔中的一侦D开设有凹陷部30，所述测温标的物31固定在该凹陷部30中。此时，凹陷部30至少完全覆盖住石英衬垫11上的蓝宝石窗口 110，还可延伸到蓝宝石窗口 110的周边区域。优选地，测温标的物31为硅材料，以保证测定到的温度接近于真实的硅片15的温度，同时保证不会对硅片15产生污染。以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速热处理设备的测温装置，冷壁围出了一个冷腔，在该冷腔中由石英内衬又围出了一个反应腔；冷壁上具有孔，石英内衬上具有透明的蓝宝石窗口；在反应腔中设有石英硅片承载器，硅片固定于该石英硅片承载器上；其特征是，在反应腔中设有测温标的物；设在冷壁外部的光学高温计、冷壁上的孔、石英内衬上的蓝宝石窗口、所述测温标的物在一条直线上。

【技术特征摘要】
1.一种快速热处理设备的测温装置，冷壁围出了一个冷腔，在该冷腔中由石英内衬又围出了一个反应腔；冷壁上具有孔，石英内衬上具有透明的蓝宝石窗口 ；在反应腔中设有石英硅片承载器，硅片固定于该石英硅片承载器上；其特征是，在反应腔中设有测温标的物；设在冷壁外部的光学高温计、冷壁上的孔、石英内衬上的蓝宝石窗口、所述测温标的物在一条直线上。2.根据权利要求1所述的快速热处理设备的测温装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙建军，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：实用新型
国别省市：