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、對半導(dǎo)體基板進行熱處理的設(shè)備以及對 ...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)：
有時可能需要對半導(dǎo)體基板進行熱處理，例如，來增加其長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。如果基板相對于環(huán)狀支架是偏心的，則此熱耗散是不對稱的，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于支架是否位于中心。例如，基板可以在相對于其中心旋轉(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。因此，為了獲得所期望的中心位置，必須通過反復(fù)試驗 來移動基板。因此，這種方法非常費時，并且不很精確。然而，還有一種方法可以定量地評估基板相對于支架的偏移。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，對基板進行熱處理，然后通過電阻測量來評估所述元素的遷移。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，提供一種將基板安放在環(huán)狀支架中心處的簡單方法。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其進行熱處理，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點處測量所述基板的厚度，所述測量點在所述 基板上的位置是已知的；以及 _基于以上測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)明提供了一種對半導(dǎo)體基板熱處理設(shè)備進行校準的方法，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定 位參數(shù)的存儲單元，以及能夠根據(jù)存儲在該存儲單元中的定位參數(shù)將基板定位在該支架上 的致動器，所述方法包括以下步驟-根據(jù)預(yù)定的起始參數(shù)，通過所述致動器將測試基板定位在所述支架上處于起始 位置；-對所述測試基板應(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步驟；-確定與所述測試基板的中心位置相對應(yīng)的定心(centring)參數(shù)；以及-將所述定心參數(shù)存儲在所述存儲單元中。對根據(jù)本發(fā)明第二方面的校準方法進行迭代是有利的，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；-用于在多個測量點處確定基板厚度的測量單元；以及_定位裝置，其包括存儲單元，其存儲與基板在支架上的位置相對應(yīng)的定位參數(shù)的，致動器，其根據(jù)存儲在存儲單元中的定位參數(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量單元的測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)，所述存儲單元進一步被設(shè)計為存儲定心參數(shù)，使得所述致動器能夠?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。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 的簡單方法。本發(fā)明還可以對基板熱處理設(shè)備進行校準，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、目標和優(yōu)勢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)實施本發(fā)明第一和第二方面的方法的一種可 能途徑進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量點；-圖3以框圖的形式示出了根據(jù)實施本發(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)實施本發(fā)明第二方面的一種可能途徑的對半導(dǎo)體 基板熱處理設(shè)備進行校準的方法；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施方式的半導(dǎo)體基 板熱處理設(shè)備。
具體實施例方式參照圖2a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，該位置相對于 支架20的中心先驗地偏心。在圖2a中，基板10是圓盤形的，通過其中心來標識其位置Pl。然而，本發(fā)明不限 于圓盤形基板，而是可以更普遍地擴展為任何平面基板形狀。參照圖3，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 處對基板10進行熱處理。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側(cè)的上表面進 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 觸帶相對應(yīng)的點處。支架20中的熱耗散減慢了氧化層11的生長。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 多個點處測量基板的厚度。各個測量點相對于支架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)明第一方面來測量層的厚度的點的一種可能分布。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)域中測得的厚度將較小，這表明基板相對于支架是偏心的。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。可以通過橢圓對稱法或者本領(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)想出測量 點位置的其它配置。具體地，本發(fā)明涵蓋了專利申請W02006/051243的申請人已經(jīng)解釋過 的測量點位置。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)，并計算在 預(yù)定方向和指向上的偏移量。舉一個非限制性例子，可以通過將測量厚度最大的點連接到測量厚度最小的點的 向量來確定偏離Pl的方向和指向。有利的是，取決于在多個測量點處(優(yōu)選的是在所有測量點處)測得的厚度，例 如，通過將測量結(jié)果與預(yù)定模型進行比較，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于支架20 的中心位置P2而需要對起始位置Pl進行的偏移。并且，可以實施本發(fā)明的步驟，以便對半導(dǎo)體基板熱處理設(shè)備進行校準。為此，根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了如圖4所示的校準方法。想要進行校準的設(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)備的標號為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)計為存儲定位參數(shù)PP的存儲器42，以及能夠根據(jù)存儲 在存儲單元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 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)備的致動器41來執(zhí)行。參數(shù)PPl被預(yù)先存儲 在存儲單元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步 驟應(yīng)用于測試基板T來確定中心位置P2 ；以及步驟S4，即，確定與中心位置P2相對應(yīng)的定 心參數(shù)PP2。所述測量是由根據(jù)本發(fā)明第三方面的設(shè)備的測量單元60執(zhí)行的。測量單元60將 測量值發(fā)送給所述設(shè)備的處理單元50，處理單元50被設(shè)置為取決于測試基板T的起始位置 Pl和所發(fā)送的測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存儲在存儲單元42中的步驟。 然后，將測試基板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，因此針對熱處理對該爐進行了校 準，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，利用一個新的測試基板再次應(yīng)用根據(jù)本發(fā) 明第二方面的方法。一般而言，對根據(jù)本發(fā)明第二方面的方法進行迭代是有利的，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)。每次迭代時都使用新的測試基板。
為了得到百分之一毫米級別的精度，對根據(jù)本發(fā)明第二方面的方法進行兩次迭代 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)處對其進行熱處理(S1)，該處理(S1)使得在所述基板(10)上形成氧化層(11)；測量步驟(S2)，在所述基板的氧化表面上的多個點處測量(S2)所述基板的厚度，這些測量點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)。
2.一種對半導(dǎo)體基板熱處理設(shè)備(100)進行校準的方法，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 括用于存儲定位參數(shù)(PP)的存儲單元(42)以及能夠根據(jù)存儲在所述存儲單元(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)，通過所述致動器(41)將測試基板(T)定位(SO)在所述保 持支架(20)上處于起始位置(Pl)；對所述測試基板(T)應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定中心位置(P2)的方法的各個步驟；確定(S4)與所述測試基板⑴的中心位置(P2)相對應(yīng)的定心參數(shù)(PP2)；以及 將所述定心參數(shù)(PP2)存儲(S5)在所述存儲單元(42)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對半導(dǎo)體基板熱處理設(shè)備(100)進行校準的方法，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)。
4.一種對半導(dǎo)體基板(10)進行熱處理的設(shè)備(100)，其特征在于包括 帶有保持支架(20)的爐(30)；測量單元(60)，其在多個測量點處確定所述半導(dǎo)體基板(10)的厚度；以及 定位裝置(40)，其包括存儲單元(42)，其存儲與半導(dǎo)體基板在所述保持支架(20)上的位置相對應(yīng)的定位參 數(shù)(PP)，致動器(41)，其根據(jù)存儲在所述存儲單元(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)和所述測量單元(60)的測量值來確定中心位 置(P2)，并且，根據(jù)該中心位置(P2)來確定定心參數(shù)(PP2)，所述存儲單元(42)進一步被設(shè)計為存儲定心參數(shù)(PP2)，使得所述致動器(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、對半導(dǎo)體基板進行熱處理的設(shè)備以及對這種設(shè)備進行校準的方法。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)處對其進行熱處理(S1)，該處理(S1)使得在所述基板(10)上形成氧化層(11)；測量步驟(S2)，在所述基板的氧化表面上的多個點處測量(S2)所述基板的厚度，這些測量點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)。一種對半導(dǎo)體基板熱處理設(shè)備(100)進行校準的方法，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)包括用于存儲定位參數(shù)(PP)的存儲單元(42)以及能夠根據(jù)存儲在所述存儲單元(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)，通過所述致動器(41)將測試基板(T)定位在所述保持支架(20)上處于起始位置(P1)；對所述測試基板(T)應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定中心位置(P2)的方法的各個步驟；確定與所述測試基板(T)的中心位置(P2)相對應(yīng)的定心參數(shù)(PP2)；以及將所述定心參數(shù)(PP2)存儲在所述存儲單元(42)中。
文檔編號H01L21/68GK101969019SQ201010239140
公開日2011年2月9日 申請日期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 申請人:硅絕緣體技術(shù)有限公司