[发明专利]快速热退火设备中氧气浓度的监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造方法，特别地，涉及一种半导体制造过程中对快速热退火设备中氧气浓度的监测方法。

背景技术

快速热退火(rapid thermal anneal，RTA)是半导体制造过程中的常见工艺步骤，而为了获得最佳工艺效果，对设备的状态进行监测(monitor)并进而及时调控，这对于所有的快速热退火设备(RTAtool)来说，都是必不可少的。而对快速热退火设备进行监测的一个重要方面是对快速热退火设备中氧气浓度进行监测，原因在于，若快速热退火设备发生泄露，例如有氧气进入，则产品晶圆(product wafer)会被氧化，其特性会发生人们所不期望的改变。氧气的进入对于产品晶圆上硅化物的形成影响尤甚，比如镍的硅化物或钴的硅化物，这些硅化物的电阻率会由于氧气泄漏而产生很大的变化，因而造成整个产品晶圆的报废。由于快速热退火设备的腔室中温度很高，通常对氧气浓度的监测方法是在快速热退火设备的气流管道上安装氧气传感器，参见附图1，快速热退火设备的腔室1的气流管道2上安装了氧气传感器3，用以探测气流中的氧气浓度。然而，上述方法并不能反映腔室内真实的氧气浓度，因而也就无法准确、真实地监测快速热退火设备的状态。

因此，需要开发出一种新的快速热退火设备中氧气浓度的监测方法，能够准确地获得快速热退火设备腔室内氧气浓度的数据，以保证产品晶圆通过快速热退火处理后可具有预期的电性能。

发明内容

本发明提供了一种快速热退火设备中氧气浓度的监测方法，采用裸晶圆(bare wafer)对快速热退火设备进行监测，从而能够准确地获得有关快速热退火设备腔室内氧气浓度的数据，保证快速热退火工艺的有效性。

本发明提供一种快速热退火设备中氧气浓度的监测方法，包括：

提供产品晶圆，所述产品晶圆用于制造所需要的半导体集成电路；

提供裸晶圆，所述裸晶圆表面具有自然氧化层；

将所述产品晶圆和所述裸晶圆共同置于快速热退火设备中，进行快速热退火处理；

其中：

在进行快速热退火处理之前，测量所述裸晶圆表面的所述自然氧化层的厚度，记为第一厚度；快速热退火的气氛为氮气；在快速热退火处理之后，测量所述裸晶圆表面具有的氧化层的厚度，记为第二厚度；根据第一厚度与第二厚度的差值，测出通过快速热退火处理在所述裸晶圆表面所增加的氧化层厚度，进而监测所述快速热退火设备中氧气浓度。

在本发明的方法中，还包括提供氧气传感器，所述氧气传感器置于所述快速热退火设备的气流通道内。

本发明的优点在于：通过引入裸晶圆来监测快速热退火设备中的氧气浓度，在进行快速热退火处理之前，测量裸晶圆表面的自然氧化层的厚度，在快速热退火处理之后，再测量裸晶圆表面具有的氧化层的厚度，通过两次厚度的差值来测出所增加的氧化层厚度，能够准确地监测快速热退火设备中的氧气浓度，进而能根据测得的结果对快速热退火设备进行随时的调控，保证快速热退火工艺的有效性和稳定性。

附图说明

图1对于快速热退火设备进行氧气浓度监测的常见方法；

图2本发明对于快速热退火设备进行氧气浓度监测的一个方法流程。

具体实施方式

以下参照附图并结合示意性的实施例来详细说明本发明技术方案的特征及其技术效果。

本发明提供一种快速热退火设备中氧气浓度的监测方法，监测方法的流程参见附图2，监测方法具体包括如下步骤：

首先，提供产品晶圆(未示出)，产品晶圆用于制造所需要的半导体集成电路；提供裸晶圆10，裸晶圆10的表面具有自然氧化层20。

将产品晶圆和裸晶圆10共同置于快速热退火设备1中，进行快速热退火处理。其中，快速热退火的气氛为氮气。为了对快速热退火设备1中的氧气浓度进行监测，在进行快速热退火处理之前，测量裸晶圆10表面的自然氧化层20的厚度，记为第一厚度h₁；并且，在快速热退火处理之后，测量裸晶圆10表面所具有的氧化层30的厚度，记为第二厚度h₂；根据第一厚度h₁与第二厚度h₂的差值，测出通过快速热退火处理在裸晶圆10表面所增加的氧化层厚度，进而监测所述快速热退火设备1的腔室内氧气浓度。