專利名稱：確定半導(dǎo)體基板在退火爐中的中心位置的方法、對(duì)半導(dǎo)體基板進(jìn)行熱處理的設(shè)備以及對(duì) ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體基板的熱處理。更準(zhǔn)確來講，本發(fā)明涉及以執(zhí)行熱處理為目的將半導(dǎo)體基板定位在爐中保持支架 (retention support)上。
背景技術(shù)：
有時(shí)可能需要對(duì)半導(dǎo)體基板進(jìn)行熱處理，例如，來增加其長(zhǎng)度或者減少制造工藝 中引入的結(jié)構(gòu)性缺陷。參考圖Ia和lb，在一些爐中，水平地在環(huán)狀保持支架20上安放了圓形的半導(dǎo)體基 板10，圖Ia示出了底視圖，圖Ib示出了剖面?zhèn)纫晥D。在熱處理過程中，來自基板1的熱量經(jīng)由接觸帶C耗散在環(huán)狀支架20中，如圖Ia 中交叉陰影線部分所示。如果基板相對(duì)于環(huán)狀支架是偏心的，則此熱耗散是不對(duì)稱的，所得到的熱梯度造 成了基板中的結(jié)構(gòu)性缺陷，例如，滑移線類型的缺陷。因此，優(yōu)選地可以在開始熱處理之前，使基板在環(huán)狀支架上盡可能地接近中心。目前有多種方法可以定性地確定基板相對(duì)于支架是否位于中心。例如，基板可以在相對(duì)于其中心旋轉(zhuǎn)的支架上旋轉(zhuǎn)，并且可以根據(jù)旋轉(zhuǎn)基板所描 繪出的形狀來從光學(xué)上評(píng)估是否位于中心。此方法被用來確定基板是否被不正確地安放，但是并沒有提供與將基板定位在支 架中心所需的偏移有關(guān)的定量指標(biāo)。因此，為了獲得所期望的中心位置，必須通過反復(fù)試驗(yàn) 來移動(dòng)基板。因此，這種方法非常費(fèi)時(shí)，并且不很精確。然而，還有一種方法可以定量地評(píng)估基板相對(duì)于支架的偏移。此方法包括植入元素(例如，硼或磷)的步驟，所述元素能夠在基板表面上的限定 位置處在高溫下遷移。接著，對(duì)基板進(jìn)行熱處理，然后通過電阻測(cè)量來評(píng)估所述元素的遷移。所述元素的遷移提供了與熱處理過程中溫度對(duì)稱有關(guān)的定量信息，所述信息是基 板位于支架中心處的指示。然后，可以基于該定量信息將基板放置在中心處。然而，將元素植入基板中的實(shí)施步驟很昂貴，且需要其他特定的裝備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于緩解此缺點(diǎn)，提供一種將基板安放在環(huán)狀支架中心處的簡(jiǎn)單方法。為此，根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種確定放置在退火爐中的半導(dǎo)體基板在起 始位置、在該爐中的保持支架上的中心位置(centredposition)的方法，該方法包括以下步驟-在基板的起始位置對(duì)其進(jìn)行熱處理，該處理使得在所述基板上形成氧化層；-在所述基板的氧化表面上的多個(gè)點(diǎn)處測(cè)量所述基板的厚度，所述測(cè)量點(diǎn)在所述 基板上的位置是已知的；以及 _基于以上測(cè)量步驟和所述起始位置來確定所述基板在所述支架上的中心位置。根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了一種對(duì)半導(dǎo)體基板熱處理設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，該 設(shè)備包括用于將半導(dǎo)體基板定位在爐中的保持支架上的裝置，該定位裝置包括用于存儲(chǔ)定 位參數(shù)的存儲(chǔ)單元，以及能夠根據(jù)存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)單元中的定位參數(shù)將基板定位在該支架上 的致動(dòng)器，所述方法包括以下步驟-根據(jù)預(yù)定的起始參數(shù)，通過所述致動(dòng)器將測(cè)試基板定位在所述支架上處于起始 位置；-對(duì)所述測(cè)試基板應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明第一方面的確定中心位置的方法的各個(gè)步驟；-確定與所述測(cè)試基板的中心位置相對(duì)應(yīng)的定心(centring)參數(shù)；以及-將所述定心參數(shù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中。對(duì)根據(jù)本發(fā)明第二方面的校準(zhǔn)方法進(jìn)行迭代是有利的，根據(jù)給定的迭代次數(shù)來重 復(fù)該方法的所有步驟，將每次迭代時(shí)確定的定心參數(shù)作為下一次迭代的起始參數(shù)。根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體基板熱處理設(shè)備，其包括-帶有保持支架的爐；-用于在多個(gè)測(cè)量點(diǎn)處確定基板厚度的測(cè)量單元；以及_定位裝置，其包括存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)與基板在支架上的位置相對(duì)應(yīng)的定位參數(shù)的，致動(dòng)器，其根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的定位參數(shù)將基板定位在支架上，以及處理單元，其取決于起始位置和所述測(cè)量單元的測(cè)量值來確定中心位置，并且根 據(jù)所述中心位置來確定定心參數(shù)，所述存儲(chǔ)單元進(jìn)一步被設(shè)計(jì)為存儲(chǔ)定心參數(shù)，使得所述致動(dòng)器能夠?qū)雽?dǎo)體基板 定位在所述支架的中心位置處。本發(fā)明有很多優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提供了一種基于起始位置和熱處理來確定基板在環(huán)狀支架上的中心位置 的簡(jiǎn)單方法。本發(fā)明還可以對(duì)基板熱處理設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，以便減少由于環(huán)狀支架上要被處理的 基板的偏移而導(dǎo)致的缺陷。


本發(fā)明的其它特點(diǎn)、目標(biāo)和優(yōu)勢(shì)將從以下描述中凸顯出來，此描述純粹是說明性 的，不起限制作用，并且必須結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀，附圖中_上面已經(jīng)討論過的圖Ia和Ib分別示意性示出了基板在環(huán)狀支架上的底視圖和 剖面?zhèn)纫晥D；-圖2a和2b分別示意性示出了根據(jù)實(shí)施本發(fā)明第一和第二方面的方法的一種可 能途徑進(jìn)行熱處理之后基板在環(huán)狀支架上的底視圖和剖面?zhèn)纫?圖2c以頂視圖示意性示出了根據(jù)實(shí)施本發(fā)明第一和第二方面的一種可能途徑 的位于覆蓋了基板的氧化層上的測(cè)量點(diǎn)；-圖3以框圖的形式示出了根據(jù)實(shí)施本發(fā)明第一方面的一種可能途徑的確定半導(dǎo) 體基板的中心位置的方法；-圖4以框圖的形式示出了根據(jù)實(shí)施本發(fā)明第二方面的一種可能途徑的對(duì)半導(dǎo)體 基板熱處理設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)的方法；而-圖5以框圖的形式示出了根據(jù)本發(fā)明第三方面的一種可能實(shí)施方式的半導(dǎo)體基 板熱處理設(shè)備。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D2a和2b，根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法的目的是確定放置在退火爐中的保 持支架20上的半導(dǎo)體基板10的中心位置。一開始，基板被放置在假設(shè)為環(huán)狀的支架20上，處于起始位置P1，該位置相對(duì)于 支架20的中心先驗(yàn)地偏心。在圖2a中，基板10是圓盤形的，通過其中心來標(biāo)識(shí)其位置Pl。然而，本發(fā)明不限 于圓盤形基板，而是可以更普遍地?cái)U(kuò)展為任何平面基板形狀。參照?qǐng)D3，根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法包括第一步Si，S卩，在基板10的起始位置Pl 處對(duì)基板10進(jìn)行熱處理。此處理S 1使得在基板10上形成氧化層11。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“氧化層”被理解為是指熱處理期間能夠在半導(dǎo)體基板 上長(zhǎng)出的任意層，所述層的厚度取決于溫度。此定義不專門限于氧化物，而是也可以包括氮化物。以下對(duì)與支架20接觸的基板10的下表面以及位于所述下表面相對(duì)側(cè)的上表面進(jìn) 行區(qū)分。優(yōu)選地，氧化層11位于基板10的上表面上。如圖2b所示，氧化層11具有可變的厚度，尤其是在與基板10和支架20之間的接 觸帶相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)處。支架20中的熱耗散減慢了氧化層11的生長(zhǎng)。因此，層11的厚度變化 建立了支架20與基板10的下表面接觸的印記(impression)。此印記在圖2c (頂視圖的方 式)中以交叉陰影部分示出。根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法還包括步驟S2，即，在基板的氧化表面，即層11上的 多個(gè)點(diǎn)處測(cè)量基板的厚度。各個(gè)測(cè)量點(diǎn)相對(duì)于支架20的位置是已知的并且是預(yù)先確定的。例如，示出了與支 架20同心的虛線圓，構(gòu)成了根據(jù)本發(fā)明第一方面來測(cè)量層的厚度的點(diǎn)的一種可能分布。從圖2c可以看出，此圓部分地位于交叉陰影帶中，在該陰影帶中，氧化層11的厚 度較小。因而，此區(qū)域中測(cè)得的厚度將較小，這表明基板相對(duì)于支架是偏心的。當(dāng)然，交叉陰影部分僅示出了環(huán)狀支架在氧化層11上的印記的示意性說明。實(shí)際 上，此印記并不十分顯著，而更多地是表現(xiàn)了厚度均勻方面的減退，從圖2b也很容易想象 出來?？梢酝ㄟ^橢圓對(duì)稱法或者本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何其它合適的方法來執(zhí) 行這種厚度測(cè)量。
通過非限制性示例給出圖2c中的虛線圓。在本發(fā)明的上下文中可以構(gòu)想出測(cè)量 點(diǎn)位置的其它配置。具體地，本發(fā)明涵蓋了專利申請(qǐng)W02006/051243的申請(qǐng)人已經(jīng)解釋過 的測(cè)量點(diǎn)位置。根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法還包括步驟S3，即，基于測(cè)量步驟S2和起始位置P1， 確定基板10在支架20上的中心位置P2。有利的是，位置P2的確定包括預(yù)先確定偏離Pl的方向和指向(sense)，并計(jì)算在 預(yù)定方向和指向上的偏移量。舉一個(gè)非限制性例子，可以通過將測(cè)量厚度最大的點(diǎn)連接到測(cè)量厚度最小的點(diǎn)的 向量來確定偏離Pl的方向和指向。有利的是，取決于在多個(gè)測(cè)量點(diǎn)處(優(yōu)選的是在所有測(cè)量點(diǎn)處)測(cè)得的厚度，例 如，通過將測(cè)量結(jié)果與預(yù)定模型進(jìn)行比較，來確定偏移量。因而，根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法使得能夠定量地確定為了得到相對(duì)于支架20 的中心位置P2而需要對(duì)起始位置Pl進(jìn)行的偏移。并且，可以實(shí)施本發(fā)明的步驟，以便對(duì)半導(dǎo)體基板熱處理設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。為此，根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了如圖4所示的校準(zhǔn)方法。想要進(jìn)行校準(zhǔn)的設(shè)備 是根據(jù)本發(fā)明第三方面的設(shè)備，在圖5中以框圖的形式示出。此設(shè)備的標(biāo)號(hào)為100，其包括用于將半導(dǎo)體基板10定位在爐30中的保持支架20 上的裝置40。此定位裝置包括被設(shè)計(jì)為存儲(chǔ)定位參數(shù)PP的存儲(chǔ)器42，以及能夠根據(jù)存儲(chǔ) 在存儲(chǔ)單元42中的定位參數(shù)PP將基板10定位在支架20上的致動(dòng)器41。根據(jù)本發(fā)明第二方面的方法包括步驟S0，即，根據(jù)預(yù)先確定的起始參數(shù)PPl將測(cè) 試基板τ定位在支架20上處于起始位置Pl。此步驟由根據(jù)本發(fā)明第三方面的設(shè)備的致動(dòng)器41來執(zhí)行。參數(shù)PPl被預(yù)先存儲(chǔ) 在存儲(chǔ)單元42中。這些可以是缺省參數(shù)、用戶設(shè)置的參數(shù)，或者稍后將在迭代方法的有利 情況中看到的，前一次迭代過程中確定的參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明第二方面的方法還包括通過將根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法的各個(gè)步 驟應(yīng)用于測(cè)試基板T來確定中心位置P2 ；以及步驟S4，即，確定與中心位置P2相對(duì)應(yīng)的定 心參數(shù)PP2。所述測(cè)量是由根據(jù)本發(fā)明第三方面的設(shè)備的測(cè)量單元60執(zhí)行的。測(cè)量單元60將 測(cè)量值發(fā)送給所述設(shè)備的處理單元50，處理單元50被設(shè)置為取決于測(cè)試基板T的起始位置 Pl和所發(fā)送的測(cè)量值來確定中心位置P2，并據(jù)此推導(dǎo)出定心參數(shù)PP2。根據(jù)本發(fā)明第二方面的方法還包括將這些參數(shù)PP2存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元42中的步驟。 然后，將測(cè)試基板T從支架20上取下，并從退火爐30中移出。然后，將待處理的基板定位在爐中的位置P2處，因此針對(duì)熱處理對(duì)該爐進(jìn)行了校 準(zhǔn)，其中減少了由于基板在支架20上偏離中心位置而導(dǎo)致的溫度不對(duì)稱。根據(jù)本發(fā)明得到的位置P2以十分之一毫米的精度被定心。為了更精確地得到此 位置，可以將所確定的定心位置作為起始位置，利用一個(gè)新的測(cè)試基板再次應(yīng)用根據(jù)本發(fā) 明第二方面的方法。一般而言，對(duì)根據(jù)本發(fā)明第二方面的方法進(jìn)行迭代是有利的，一次迭代的起始參 數(shù)是在前一次迭代中確定的定心參數(shù)。每次迭代時(shí)都使用新的測(cè)試基板。
為了得到百分之一毫米級(jí)別的精度，對(duì)根據(jù)本發(fā)明第二方面的方法進(jìn)行兩次迭代 就足夠了。
權(quán)利要求
一種確定放置在退火爐(30)中的半導(dǎo)體基板(10)在起始位置(P1)處、在該爐中的保持支架(20)上的中心位置的方法，其特征在于包括以下步驟熱處理步驟(S1)，在所述基板(10)的起始位置(P1)處對(duì)其進(jìn)行熱處理(S1)，該處理(S1)使得在所述基板(10)上形成氧化層(11)；測(cè)量步驟(S2)，在所述基板的氧化表面上的多個(gè)點(diǎn)處測(cè)量(S2)所述基板的厚度，這些測(cè)量點(diǎn)在所述基板上的位置是已知的；以及確定步驟(S3)，基于所述測(cè)量步驟(S2)和所述起始位置(P1)來確定所述基板(10)在所述保持支架(20)上的中心位置(P2)。
2.一種對(duì)半導(dǎo)體基板熱處理設(shè)備(100)進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，該設(shè)備(100)包括用于將半 導(dǎo)體基板(10)定位在爐(30)中的保持支架(20)上的定位裝置(40)，該定位裝置(40)包 括用于存儲(chǔ)定位參數(shù)(PP)的存儲(chǔ)單元(42)以及能夠根據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元(42)中的 定位參數(shù)(PP)將半導(dǎo)體基板(10)定位在所述保持支架(20)上的致動(dòng)器(41)，所述方法的 特征在于包括以下步驟根據(jù)預(yù)定的起始參數(shù)(PPl)，通過所述致動(dòng)器(41)將測(cè)試基板(T)定位(SO)在所述保 持支架(20)上處于起始位置(Pl)；對(duì)所述測(cè)試基板(T)應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定中心位置(P2)的方法的各個(gè)步驟；確定(S4)與所述測(cè)試基板⑴的中心位置(P2)相對(duì)應(yīng)的定心參數(shù)(PP2)；以及 將所述定心參數(shù)(PP2)存儲(chǔ)(S5)在所述存儲(chǔ)單元(42)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對(duì)半導(dǎo)體基板熱處理設(shè)備(100)進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，其中，根據(jù) 給定的迭代次數(shù)來重復(fù)該方法的所有步驟，將每次迭代時(shí)所確定的定心參數(shù)(PP2)作為下 一次迭代的起始參數(shù)(PPl)。
4.一種對(duì)半導(dǎo)體基板(10)進(jìn)行熱處理的設(shè)備(100)，其特征在于包括 帶有保持支架(20)的爐(30)；測(cè)量單元(60)，其在多個(gè)測(cè)量點(diǎn)處確定所述半導(dǎo)體基板(10)的厚度；以及 定位裝置(40)，其包括存儲(chǔ)單元(42)，其存儲(chǔ)與半導(dǎo)體基板在所述保持支架(20)上的位置相對(duì)應(yīng)的定位參 數(shù)(PP)，致動(dòng)器(41)，其根據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元(42)中的定位參數(shù)(PP)將半導(dǎo)體基板(10) 定位在所述保持支架(20)上，以及處理單元(50)，其取決于起始位置(Pl)和所述測(cè)量單元(60)的測(cè)量值來確定中心位 置(P2)，并且，根據(jù)該中心位置(P2)來確定定心參數(shù)(PP2)，所述存儲(chǔ)單元(42)進(jìn)一步被設(shè)計(jì)為存儲(chǔ)定心參數(shù)(PP2)，使得所述致動(dòng)器(41)能夠?qū)?半導(dǎo)體基板(10)定位在所述保持支架(20)上處于所述中心位置(P2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及確定半導(dǎo)體基板在退火爐中的中心位置的方法、對(duì)半導(dǎo)體基板進(jìn)行熱處理的設(shè)備以及對(duì)這種設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)的方法。一種確定放置在退火爐(30)中的半導(dǎo)體基板(10)在起始位置(P1)處、在該爐中的保持支架(20)上的中心位置的方法，其特征在于包括以下步驟熱處理步驟(S1)，在所述基板(10)的起始位置(P1)處對(duì)其進(jìn)行熱處理(S1)，該處理(S1)使得在所述基板(10)上形成氧化層(11)；測(cè)量步驟(S2)，在所述基板的氧化表面上的多個(gè)點(diǎn)處測(cè)量(S2)所述基板的厚度，這些測(cè)量點(diǎn)在所述基板上的位置是已知的；以及確定步驟(S3)，基于所述測(cè)量步驟(S2)和所述起始位置(P1)來確定所述基板(10)在所述保持支架(20)上的中心位置(P2)。一種對(duì)半導(dǎo)體基板熱處理設(shè)備(100)進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，該設(shè)備(100)包括用于將半導(dǎo)體基板(10)定位在爐(30)中的保持支架(20)上的定位裝置(40)，該定位裝置(40)包括用于存儲(chǔ)定位參數(shù)(PP)的存儲(chǔ)單元(42)以及能夠根據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元(42)中的定位參數(shù)(PP)將半導(dǎo)體基板(10)定位在所述保持支架(20)上的致動(dòng)器(41)，所述方法的特征在于包括以下步驟根據(jù)預(yù)定的起始參數(shù)(PP1)，通過所述致動(dòng)器(41)將測(cè)試基板(T)定位在所述保持支架(20)上處于起始位置(P1)；對(duì)所述測(cè)試基板(T)應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定中心位置(P2)的方法的各個(gè)步驟；確定與所述測(cè)試基板(T)的中心位置(P2)相對(duì)應(yīng)的定心參數(shù)(PP2)；以及將所述定心參數(shù)(PP2)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元(42)中。
文檔編號(hào)H01L21/68GK101969019SQ201010239140
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者塞德里克·安吉利爾, 威廉·帕爾默 申請(qǐng)人:硅絕緣體技術(shù)有限公司