一種半導(dǎo)體工藝中控制晶圓冷卻的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體工藝中控制晶圓冷卻的方法，針對氧化、低壓化學(xué)氣相沉積或低溫退火的不同工藝，根據(jù)降舟前溫度的高低，調(diào)整晶舟的降舟速度；同時，根據(jù)不同工藝對氧含量要求的不同，調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)速，將氮氣流量控制在高低不同的范圍，在降舟過程及承載區(qū)域?qū)A進行充分冷卻后取片。本發(fā)明通過對晶圓預(yù)冷溫度、降舟速度、氮氣流量、冷卻風(fēng)速等冷卻控制參數(shù)進行優(yōu)化組合使用，在控制氧含量達標(biāo)的同時，實現(xiàn)對工藝降舟階段晶圓冷卻的有效控制，可快速有效地降低晶圓的溫度，控制及縮短冷卻時間，從而增加晶圓產(chǎn)能，并明顯節(jié)約作為冷卻介質(zhì)的氮氣資源。
【專利說明】—種半導(dǎo)體工藝中控制晶圓冷卻的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于半導(dǎo)體集成電路加工的立式爐設(shè)備在工藝過程中對晶圓進行冷卻的方法，更具體地，涉及一種根據(jù)不同的半導(dǎo)體工藝，采用針對性的控制手段，對立式爐設(shè)備工藝降舟階段的晶圓進行冷卻的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體集成電路制造工藝的發(fā)展，特征尺寸不斷縮小，使芯片的集成度越來越高，對集成電路制造及工藝設(shè)備提出了更高的要求，最新的工藝發(fā)展越來越受到工藝設(shè)備的制約。以立式爐設(shè)備來講，為了保證上述工藝、材料性能的實現(xiàn)，熱處理工藝對立式爐設(shè)備的指標(biāo)，如顆?？刂啤⒀鹾靠刂?、升降溫速率、穩(wěn)定性等，提出了更高的要求。另外，在滿足工藝性能的前提下，在工業(yè)中還需考慮產(chǎn)能的問題，需要高效地完成工藝處理，即增加晶圓產(chǎn)能(Wafer Percent Hour, WPH) ?
[0003]對于集成電路前道工藝中的立式爐設(shè)備來說，晶圓(Wafer)經(jīng)過工藝處理后，需要達到的一個很重要的工藝指標(biāo)為顆粒度(Particle，PA)不能超標(biāo)。顆粒超標(biāo)對后序工藝處理有很大影響，甚至?xí)痣娐范搪坊驍嗦?。為保證晶圓的顆粒度不超標(biāo)，一方面需要嚴(yán)格控制整個設(shè)備結(jié)構(gòu)的潔凈度，另一方面需要盡量減少機械摩擦。
[0004]對于立式爐設(shè)備，晶圓的傳送機構(gòu)為機械手片叉。為防止機械手片叉在傳送晶圓過程中產(chǎn)生摩擦，一方面需要校準(zhǔn)好傳輸參數(shù)，另一方面需要保證好晶圓冷卻溫度、冷卻氣流量等傳輸條件達到機械手取 片的正常工作范圍。
[0005]一般晶圓傳送機械手可以傳輸?shù)臈l件須晶圓溫度≤50°C。因此，在立式爐設(shè)備中，晶圓經(jīng)過工藝處理后，從爐管中降舟(Unload)至晶圓承載區(qū)域(Loading Area,L/A)時,還需要經(jīng)過晶圓冷卻(Wafer Cooling)步驟。方法是通入作為冷卻介質(zhì)的氮氣吹掃，并形成穩(wěn)定的層流，使晶圓承載區(qū)域中的氧氣含量達標(biāo)，并快速有效地降低晶圓溫度，以減少晶圓的形變，滿足機械手正常取片傳輸?shù)臈l件。
[0006]立式爐設(shè)備通常的工藝包括氧化、低壓化學(xué)氣相沉積(Low Pressure ChemicalVapor Deposition, LPCVD)和低溫退火。其中，LPCVD和低溫退火工藝對晶圓承載區(qū)域中的氧含量要求較高，一般要求氧含量<5ppm，而氧化工藝對晶圓承載區(qū)域中的氧含量要求不聞。
[0007]現(xiàn)有的晶圓冷卻方法，一般是在工藝降舟階段，按照對晶圓承載區(qū)域中的氧含量要求較高的LPCVD和低溫退火工藝條件，來設(shè)定通入氮氣的流量。具體是將通入晶圓承載區(qū)域中的氮氣流量設(shè)定為最大，并將冷卻風(fēng)機的風(fēng)速調(diào)到較高水平，在保證氧含量達標(biāo)的前提下，對晶圓進行持續(xù)冷卻，直至經(jīng)檢測裝置檢測，晶圓的冷卻狀態(tài)達到機械手的傳輸條件。這樣的冷卻方法，對所需的冷卻時間，缺乏定量的考量。
[0008]通常，冷卻時間的長短，與降舟階段溫度、晶圓溫度、保溫桶溫度和熱容以及氮氣吹掃流量等多種參數(shù)有關(guān)。前述現(xiàn)有的晶圓冷卻方法，對氧化、LPCVD和低溫退火不同的工藝，沒有針對影響冷卻時間的多種參數(shù)，調(diào)整冷卻條件，而是采用固定不變的相同冷卻條件。這種冷卻方法的缺陷是，一方面在冷卻過程中，當(dāng)氧含量達到控制目標(biāo)時，因設(shè)定的氮氣流量和冷卻風(fēng)速不變，造成氮氣過度消耗，特別是對于氧化工藝，其對晶圓承載區(qū)域中的氧含量要求并不高，就更增加了對氮氣的消耗；另一方面，沒有根據(jù)影響冷卻時間的多種參數(shù)的特點，合理調(diào)整冷卻條件，造成冷卻時間的長短無法把握，并得不到控制，其實際的冷卻效率較低，從而對晶圓的產(chǎn)能產(chǎn)生不利的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種新的半導(dǎo)體工藝中控制晶圓冷卻的方法，通過區(qū)分氧化、LPCVD和低溫退火三種不同的半導(dǎo)體工藝，先在爐管內(nèi)對晶圓進行預(yù)冷，并根據(jù)不同工藝對晶圓承載區(qū)域中氧含量的不同要求，設(shè)定不同的冷卻風(fēng)量條件，實現(xiàn)對工藝降舟階段晶圓冷卻的有效控制，可快速有效地降低晶圓的溫度，縮短冷卻時間，從而增加晶圓產(chǎn)能，并明顯節(jié)約作為冷卻介質(zhì)的氮氣資源。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0011]一種半導(dǎo)體工藝中控制晶圓冷卻的方法，所述半導(dǎo)體工藝是在半導(dǎo)體立式爐中進行的氧化、低壓化學(xué)氣相沉積或低溫退火工藝，所述控制晶圓冷卻的方法包括以下步驟:
[0012]步驟一:在所述半導(dǎo)體工藝的爐管內(nèi)降溫階段，根據(jù)所進行的工藝種類的不同，將所述爐管內(nèi)溫度降低到高低不同的溫度區(qū)間并穩(wěn)定；并且，根據(jù)不同工藝種類對氧含量要求的不同，將通入所述立式爐晶圓承載區(qū)域作為冷卻介質(zhì)的氮氣流量控制在高低不同的范圍，同時開啟風(fēng)機，調(diào)節(jié)風(fēng)速，使承載區(qū)域形成穩(wěn)定的層流氣流，用于進行吹掃和冷卻晶圓；
[0013]步驟二:在降舟階段，根據(jù)步驟一中爐管內(nèi)溫度降低時，處于不同工藝的相應(yīng)溫度區(qū)間內(nèi)溫度的高低，調(diào)整晶舟的下降速度，在此過程中，晶圓開始被通入的氮氣冷卻；其中，按處于相應(yīng)溫度區(qū)間內(nèi)的溫度由高到低，調(diào)整晶舟的下降速度由慢到快；
[0014]步驟三:降舟完成后，維持步驟一中通入的氮氣流量和風(fēng)機風(fēng)速，在承載區(qū)域?qū)A繼續(xù)進行一定冷卻時間的氮氣吹掃冷卻；
[0015]步驟四:在步驟三的冷卻時間到達時，經(jīng)檢測晶圓的冷卻狀態(tài)滿足取片條件時，開始取片。
[0016]通常，在各種工藝中，都存在爐管內(nèi)降溫冷卻階段。但這是出于工藝的要求，并不是直接針對晶圓傳輸?shù)男枨?。并非所有工藝的爐管內(nèi)降溫時溫度降至相同的區(qū)間，會對晶圓的最終冷卻效果產(chǎn)生相同的作用；也并非將爐管內(nèi)冷卻溫度設(shè)定得越低，冷卻時間就越少、冷卻效果就越好。在本發(fā)明的上述步驟一中，將工藝要求與晶圓傳輸需求結(jié)合起來綜合考慮，根據(jù)所進行的工藝種類的不同，將所述爐管內(nèi)溫度降低到不同的溫度區(qū)間并穩(wěn)定，對確定晶圓后續(xù)的冷卻條件及控制冷卻效果，確立了一個可控的前提。
[0017]同時，在晶圓冷卻時，還要兼顧對氧含量的控制要求。在LPCVD和低溫退火工藝過程中，對晶圓承載區(qū)域中的氧含量要求較高，一般要求氧含量<5ppm，而氧化工藝對晶圓承載區(qū)域中的氧含量要求不高。因此，本發(fā)明根據(jù)不同工藝種類對氧含量要求的不同，將通入所述立式爐晶圓承載區(qū)域的氮氣流量控制在不同的范圍。風(fēng)機的風(fēng)速也不是越大，冷卻時間就會節(jié)省，關(guān)鍵是在形成穩(wěn)定的層流氣流的條件下，合理調(diào)整氮氣流量，使通入的氮氣均勻地與晶圓表面接觸，充分進行熱的交換，才能起到最佳的冷卻效果。過大或過小的風(fēng)速，都難以起到良好的冷卻效果。
[0018]某種工藝中，對爐管內(nèi)溫度的降低是控制在一定的溫度區(qū)間范圍內(nèi)的，根據(jù)需要，在此溫度區(qū)間內(nèi)，有時設(shè)定的降溫溫度相對較高，有時又較低。為了使經(jīng)過不同預(yù)冷溫度的晶圓在步驟二的降舟階段終了時，具有較接近的溫度，以便于控制總體的冷卻時間，需要調(diào)整晶舟的下降速度。也就是按處于相應(yīng)溫度區(qū)間內(nèi)的溫度由高到低，調(diào)整晶舟的下降速度由慢到快，達到控制降舟階段晶圓的冷卻溫度的目的。
[0019]因此，在步驟一中，當(dāng)所述工藝為氧化工藝時，根據(jù)主工藝溫度相對較高的情況，將所述爐管內(nèi)溫度降低到相對較高的溫度區(qū)間并穩(wěn)定，以避免溫降過大對晶圓造成不利影響；并且，根據(jù)氧化工藝對晶圓承載區(qū)域中的氧含量要求不高的情況，將通入承載區(qū)域的氮氣流量控制在相對較低的范圍。這樣的控制手段可使降溫效果更明顯，需要的冷卻時間更短一些。當(dāng)所述工藝為低壓化學(xué)氣相沉積或是低溫退火工藝時，根據(jù)主工藝溫度相對較低的情況，將所述爐管內(nèi)溫度降低到相對較低的溫度區(qū)間并穩(wěn)定；并且，根據(jù)這兩種工藝對晶圓承載區(qū)域中的氧含量要求較高的情況，將通入承載區(qū)域的氮氣流量控制在相對較高的范圍。這樣的控制手段可在保證氧含量不超標(biāo)的前提下，對晶圓的冷卻時間也不會太長。
[0020]進一步地，步驟一中，所述工藝為氧化工藝時，將所述爐管內(nèi)溫度降低到相對較高的600~650°C溫度區(qū)間并穩(wěn)定，并且，根據(jù)氧化工藝對氧含量要求不高的情況，將通入承載區(qū)域的氮氣流量控制在相對較低的< IOOslm的范圍。
[0021]進一步地，步驟一中，所述工藝為低壓化學(xué)氣相沉積或是低溫退火工藝時，將所述爐管內(nèi)溫度降低到相對較低的400~600°C溫度區(qū)間并穩(wěn)定，并且，根據(jù)低壓化學(xué)氣相沉積或是低溫退火工藝對氧含量要求較高的情況，將通入承載區(qū)域的氮氣流量控制在相對較高的500~1000slm的范圍。[0022]進一步地,步驟一中，所述風(fēng)機的風(fēng)速為0.3~0.5m/s,足以形成穩(wěn)定的層流氣流，在降舟時，使氮氣均勻地與晶圓表面接觸，充分進行熱的交換，起到最佳的冷卻效果。
[0023]進一步地，步驟二中，所述晶舟的下降速度為100~200mm/min,降舟高度為1500~1600_。在降舟高度一定時，通過調(diào)整晶舟的下降速度，使具有不同預(yù)冷溫度的晶圓在降舟終了時溫度相接近，以便控制最后的冷卻時間。
[0024]進一步地,步驟三中，所述冷卻時間為20~30min,以進一步降低晶圓的溫度至目標(biāo)溫度，使主工藝中的高溫對晶圓造成的翹曲變形得到恢復(fù)，避免機械手與晶圓發(fā)生摩擦，造成顆粒源。
[0025]進一步地，所述晶圓的尺寸為200mm或300mm均可，只需要在設(shè)定的各冷卻控制參數(shù)范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整，即可實現(xiàn)冷卻目標(biāo)。
[0026]進一步地，所述工藝為氧化工藝時，在步驟一中，將所述爐管內(nèi)溫度降低到相對較高的600~650°C溫度區(qū)間并穩(wěn)定。并且，根據(jù)氧化工藝對氧含量要求不高的情況，可對承載區(qū)域通入空氣進行吹掃冷卻，其流量控制在< 500slm的范圍。同時開啟風(fēng)機，調(diào)節(jié)風(fēng)速為0.3~0.5m/s，使承載區(qū)域形成穩(wěn)定的層流氣流，用于進行吹掃和冷卻晶圓。在步驟三中，維持步驟一中通入的空氣流量和風(fēng)機風(fēng)速，冷卻時間為20~30min。
[0027]進一步地，步驟三中，所述冷卻時間為20~30min，冷卻時間到達時，對晶圓溫度進行檢測，當(dāng)晶圓的溫度≤50°C時，開始取片。
[0028]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明通過區(qū)分氧化、LPCVD和低溫退火三種不同的半導(dǎo)體工藝，先在爐管內(nèi)對晶圓進行預(yù)冷，并根據(jù)不同工藝對晶圓承載區(qū)域中氧含量的不同要求，設(shè)定不同的冷卻風(fēng)量條件，對晶圓預(yù)冷溫度、降舟速度、氮氣流量、冷卻風(fēng)速等冷卻控制參數(shù)進行優(yōu)化組合使用，在控制氧含量達標(biāo)的同時，實現(xiàn)對工藝降舟階段晶圓冷卻的有效控制，可快速有效地降低晶圓的溫度，控制及縮短冷卻時間，從而增加晶圓產(chǎn)能，并明顯節(jié)約作為冷卻介質(zhì)的氮氣資源。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明一種半導(dǎo)體工藝中控制晶圓冷卻的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0031]實施例一
[0032]在本實施例中，請參閱圖1。圖1為本發(fā)明一種半導(dǎo)體工藝中控制晶圓冷卻的方法的流程圖，如圖所示，本發(fā)明的控制晶圓冷卻的方法，是針對在半導(dǎo)體立式爐中進行的氧化、低壓化學(xué)氣相沉積或低溫退火工藝實施的，包括降舟前晶圓溫度穩(wěn)定、降舟、晶圓繼續(xù)冷卻、取片四個步驟，具體如下:
[0033]步驟一:降舟前晶圓溫度穩(wěn)定。在半導(dǎo)體工藝的爐管內(nèi)降溫階段，根據(jù)所進行的工藝種類的不同，將爐管內(nèi)溫度降低到高低不同的溫度區(qū)間并穩(wěn)定；并且，根據(jù)不同工藝種類對氧含量要求的不同，將通入立式爐晶圓承載區(qū)域作為冷卻介質(zhì)的氮氣流量控制在高低不同的范圍，同時開啟風(fēng)機，調(diào)節(jié)風(fēng)速，使承載區(qū)域形成穩(wěn)定的層流氣流，用于進行吹掃和冷卻晶圓；
[0034]步驟二:降舟。在降舟階段，根據(jù)步驟一中爐管內(nèi)溫度降低時，處于不同工藝的相應(yīng)溫度區(qū)間內(nèi)溫度的高低，調(diào)整晶舟的下降速度，在此過程中，晶圓開始被通入的氮氣冷卻；其中，按處于相應(yīng)溫度區(qū)間內(nèi)的溫度由高到低，調(diào)整晶舟的下降速度由慢到快；
[0035]步驟三:晶圓繼續(xù)冷卻。降舟完成后，維持步驟一中通入的氮氣流量和風(fēng)機風(fēng)速，在承載區(qū)域?qū)A繼續(xù)進行一定冷卻時間的氮氣吹掃冷卻；
[0036]步驟四:取片。在步驟三的冷卻時間到達時，經(jīng)檢測晶圓的冷卻狀態(tài)滿足取片條件時，機械手開始取片。
[0037]通常，在各種工藝中，都存在爐管內(nèi)降溫冷卻階段。但這是出于工藝的要求，并不是直接針對晶圓傳輸?shù)男枨?。并非所有工藝的爐管內(nèi)降溫時溫度降至相同的區(qū)間，會對晶圓的最終冷卻效果產(chǎn)生相同的作用；也并非將爐管內(nèi)冷卻溫度設(shè)定得越低，冷卻時間就越少、冷卻效果就越好。在本發(fā)明的上述步驟一中，將工藝要求與晶圓傳輸需求結(jié)合起來綜合考慮，根據(jù)所進行的工藝種類的不同，將所述爐管內(nèi)溫度降低到不同的溫度區(qū)間并穩(wěn)定，對確定晶圓后續(xù)的冷卻條件及控制冷卻效果，確立了一個可控的前提。
[0038]同時，在晶圓冷卻時，還要兼顧對氧含量的控制要求。在LPCVD和低溫退火工藝過程中，對晶圓承載區(qū)域中的氧含量要求較高，一般要求氧含量<5ppm，而氧化工藝對晶圓承載區(qū)域中的氧含量要求不高。因此，本發(fā)明根據(jù)不同工藝種類對氧含量要求的不同，將通入立式爐晶圓承載區(qū)域的氮氣流量控制在不同的范圍。風(fēng)機的風(fēng)速也不是越大，冷卻時間就會節(jié)省，關(guān)鍵是在形成穩(wěn)定的層流氣流的條件下，合理調(diào)整氮氣流量，使通入的氮氣均勻地與晶圓表面接觸，充分進行熱的交換，才能起到最佳的冷卻效果。過大或過小的風(fēng)速，都難以起到良好的冷卻效果。
[0039]某種工藝中，對爐管內(nèi)溫度的降低是控制在一定的溫度區(qū)間范圍內(nèi)的，根據(jù)需要，在此溫度區(qū)間內(nèi)，有時設(shè)定的降溫溫度相對較高，有時又較低。為了使經(jīng)過不同預(yù)冷溫度的晶圓在步驟二的降舟階段終了時，具有較接近的溫度，以便于控制總體的冷卻時間，需要調(diào)整晶舟的下降速度。也就是按處于相應(yīng)溫度區(qū)間內(nèi)的溫度由高到低，調(diào)整晶舟的下降速度由慢到快，達到控制降舟階段晶圓的冷卻溫度的目的。
[0040]因此，在步驟一中，當(dāng)所述工藝為氧化工藝時，根據(jù)主工藝溫度相對較高的情況，將爐管內(nèi)溫度降低到相對較高的溫度區(qū)間并穩(wěn)定，以避免溫降過大對晶圓造成不利影響；并且，根據(jù)氧化工藝對晶圓承載區(qū)域中的氧含量要求不高的情況，將通入承載區(qū)域的氮氣流量控制在相對較低的范圍。這樣的控制手段可使降溫效果更明顯，需要的冷卻時間更短一些。當(dāng)所述工藝為低壓化學(xué)氣相沉積或是低溫退火工藝時，根據(jù)主工藝溫度相對較低的情況，將爐管內(nèi)溫度降低到相對較低的溫度區(qū)間并穩(wěn)定；并且，根據(jù)這兩種工藝對晶圓承載區(qū)域中的氧含量要求較高的情況，將通入承載區(qū)域的氮氣流量控制在相對較高的范圍。這樣的控制手段可在保證氧含量不超標(biāo)的前提下，對晶圓的冷卻時間也不會太長。
[0041]具體來講，在步驟一中，當(dāng)所述工藝為氧化工藝時，將爐管內(nèi)溫度降低到相對較高的600~650°C溫度區(qū)間并穩(wěn)定，并且，根據(jù)氧化工藝對氧含量要求不高的情況，將通入承載區(qū)域的氮氣流量控制在相對較低的< IOOslm的范圍。當(dāng)工藝為低壓化學(xué)氣相沉積或是低溫退火工藝時，將爐管內(nèi)溫度降低到相對較低的400~600°C溫度區(qū)間并穩(wěn)定，并且，根據(jù)低壓化學(xué)氣相沉積或是低溫退火工藝對氧含量要求較高的情況，將通入承載區(qū)域的氮氣流量控制在相對較高的 500~1000slm的范圍。
[0042]并且，將風(fēng)機的風(fēng)速設(shè)定為0.3~0.5m/s，可足以形成穩(wěn)定的層流氣流，在降舟時，使氮氣均勻地與晶圓表面接觸，充分進行熱的交換，起到最佳的冷卻效果。
[0043]在步驟二中，將晶舟的下降速度設(shè)定為100~200mm/min，降舟高度為1500~1600_。在降舟高度一定時，通過調(diào)整晶舟的下降速度，使具有不同預(yù)冷溫度的晶圓在降舟終了時溫度相接近，以便控制最后的冷卻時間。
[0044]在步驟三中，將冷卻時間設(shè)定為20~30min，以進一步降低晶圓的溫度至目標(biāo)溫度，使主工藝中的高溫對晶圓造成的翹曲變形得到恢復(fù)，避免機械手與晶圓發(fā)生摩擦，造成顆粒源。
[0045]在本方法的使用中，晶圓的尺寸為200mm或300mm均可，只需要在設(shè)定的各冷卻控制參數(shù)范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整，即可實現(xiàn)冷卻目標(biāo)。
[0046]當(dāng)冷卻時間到達時，對晶圓溫度進行檢測。如果晶圓的溫度≤50°C時，即可開始機械手取片。
[0047]在本實施例中，針對氧化工藝，按上述方法設(shè)定如下相關(guān)冷卻控制參數(shù)并實施:
[0048](I)降舟前晶圓溫度穩(wěn)定:在降舟之前，進行溫度穩(wěn)定，將爐管內(nèi)溫度降低到650°C穩(wěn)定；一批晶圓的數(shù)量為125片，晶圓的規(guī)格尺寸為300mm ；
[0049](2)風(fēng)機開啟:風(fēng)速在0.4m/s，可以形成相對穩(wěn)定的層流氣流；
[0050](3)針對立式爐氧化工藝，對承載區(qū)域中氧含量要求不高，氮氣流量為IOOslm即可，在小流量氮氣吹掃下，晶圓降溫效果更明顯；降舟高度為1600mm，降舟速度為100~200mm/min ；
[0051](4)晶圓繼續(xù)冷卻:在氮氣吹掃下，晶圓在承載區(qū)域中冷卻時間到20min時，晶圓溫度已達到50°C以下，冷卻結(jié)束；
[0052](5)取片:待晶圓冷卻20min后，晶圓在主工藝中產(chǎn)生的翹曲變形已得到恢復(fù)，經(jīng)檢測晶圓的冷卻狀態(tài)合格，保證機械手與晶圓不會摩擦產(chǎn)生顆粒，機械手即可取片。
[0053]實施例二
[0054]在本實施例中，針對氧化工藝，設(shè)定如下相關(guān)冷卻控制參數(shù)并實施:
[0055](I)降舟前晶圓溫度穩(wěn)定:在降舟之前，進行溫度穩(wěn)定，將爐管內(nèi)溫度降低到600°C穩(wěn)定；一批晶圓的數(shù)量為125片，晶圓的規(guī)格尺寸為300mm ；
[0056](2)風(fēng)機開啟:風(fēng)速在0.3m/s，可以形成相對穩(wěn)定的層流氣流；
[0057](3)針對立式爐氧化工藝，對承載區(qū)域中氧含量要求不高，對承載區(qū)域通入空氣替代氮氣進行吹掃冷卻，空氣流量為300slm ;降舟高度為1600mm，降舟速度為100?200mm/min ；
[0058](4)晶圓繼續(xù)冷卻:在氮氣吹掃下，晶圓在承載區(qū)域中冷卻時間為25min，晶圓溫度已達到50°C以下，冷卻結(jié)束；
[0059](5)取片:待晶圓冷卻25min后，晶圓在主工藝中產(chǎn)生的翹曲變形已得到恢復(fù)，經(jīng)檢測晶圓的冷卻狀態(tài)合格，保證機械手與晶圓不會摩擦產(chǎn)生顆粒，機械手即可取片。
[0060]實施例三
[0061]在本實施例中，針對低壓化學(xué)氣相沉積工藝，設(shè)定如下相關(guān)冷卻控制參數(shù)并實施:
[0062](I)降舟前晶圓溫度穩(wěn)定:在降舟之前，進行溫度穩(wěn)定，將爐管內(nèi)溫度降低到500°C穩(wěn)定，壓力返至常壓；一批晶圓的數(shù)量為125片，晶圓的規(guī)格尺寸為300mm ；
[0063](2)風(fēng)機開啟:風(fēng)速在0.4m/s，可以形成相對穩(wěn)定的層流氣流；
[0064](3)針對立式爐低壓化學(xué)氣相沉積工藝，對承載區(qū)域中氧含量要求較高，要求<5ppm，通入氮氣流量為SOOslm，不僅保證了晶圓的降溫效果，而且保證了承載區(qū)域中氧含量達標(biāo)；降舟高度為1600mm，降舟速度為100?200mm/min ；
[0065](4)晶圓繼續(xù)冷卻:在氮氣吹掃下，晶圓在承載區(qū)域中冷卻時間為25min，晶圓溫度已達到50°C以下，冷卻結(jié)束；
[0066](5)取片:待晶圓冷卻25min后，晶圓在主工藝中產(chǎn)生的翹曲變形已得到恢復(fù)，經(jīng)檢測晶圓的冷卻狀態(tài)合格，保證機械手與晶圓不會摩擦產(chǎn)生顆粒，機械手即可取片。
[0067]實施例四
[0068]在本實施例中，針對低溫退火工藝，設(shè)定如下相關(guān)冷卻控制參數(shù)并實施:
[0069](I)降舟前晶圓溫度穩(wěn)定:在降舟之前，進行溫度穩(wěn)定，將爐管內(nèi)溫度降低到400°C穩(wěn)定，壓力返至常壓；一批晶圓的數(shù)量為125片，晶圓的規(guī)格尺寸為300mm ；
[0070](2)風(fēng)機開啟:風(fēng)速在0.3m/s，可以形成相對穩(wěn)定的層流氣流；
[0071](3)針對立式爐低溫退火工藝，對承載區(qū)域中氧含量要求較高，要求<5ppm，通入氮氣流量為600slm，不僅保證了晶圓的降溫效果，而且保證了承載區(qū)域中氧含量達標(biāo)；降舟高度為1600mm,降舟速度為100?200mm/min ；
[0072](4)晶圓繼續(xù)冷卻:在氮氣吹掃下，晶圓在承載區(qū)域中冷卻時間為20min，晶圓溫度已達到50°C以下，冷卻結(jié)束；
[0073](5)取片:待晶圓冷卻20min后，晶圓在主工藝中產(chǎn)生的翹曲變形已得到恢復(fù)，經(jīng)檢測晶圓的冷卻狀態(tài)合格，保證機械手與晶圓不會摩擦產(chǎn)生顆粒，機械手即可取片。
[0074]需要說明的是，本發(fā)明的冷卻方法在運用時，在各冷卻控制參數(shù)的設(shè)定范圍內(nèi)，可以根據(jù)需要及實際工藝狀況，進行多種組合調(diào)整，并形成多種【具體實施方式】。本專業(yè)的普通工程技術(shù)人員，可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，制定各種不同的晶圓冷卻控制條件，故本部分不再贅述。
[0075]以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述實施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，因此凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體工藝中控制晶圓冷卻的方法，所述半導(dǎo)體工藝是在半導(dǎo)體立式爐中進行的氧化、低壓化學(xué)氣相沉積或低溫退火工藝，其特征在于，所述控制晶圓冷卻的方法包括以下步驟: 步驟一:在所述半導(dǎo)體工藝的爐管內(nèi)降溫階段，根據(jù)所進行的工藝種類的不同，將所述爐管內(nèi)溫度降低到高低不同的溫度區(qū)間并穩(wěn)定；并且，根據(jù)不同工藝種類對氧含量要求的不同，將通入所述立式爐晶圓承載區(qū)域的氮氣流量控制在高低不同的范圍，同時開啟風(fēng)機，調(diào)節(jié)風(fēng)速，使承載區(qū)域形成穩(wěn)定的層流氣流，用于進行吹掃和冷卻晶圓； 步驟二:在降舟階段，根據(jù)步驟一中爐管內(nèi)溫度降低時，處于不同工藝的相應(yīng)溫度區(qū)間內(nèi)溫度的高低，調(diào)整晶舟的下降速度，在此過程中，晶圓開始被通入的氮氣冷卻；其中，按處于相應(yīng)溫度區(qū)間內(nèi)的溫度由高到低，調(diào)整晶舟的下降速度由慢到快； 步驟三:降舟完成后，維持步驟一中通入的氮氣流量和風(fēng)機風(fēng)速，在承載區(qū)域?qū)A繼續(xù)進行一定冷卻時間的氮氣吹掃冷卻； 步驟四:在步驟三的冷卻時間到達時，經(jīng)檢測晶圓的冷卻狀態(tài)滿足取片條件時，開始取片。
2.如權(quán)利要求1所述的控制晶圓冷卻的方法，其特征在于，步驟一中，所述工藝為氧化工藝時，將所述爐管內(nèi)溫度降低到相對較高的溫度區(qū)間并穩(wěn)定，并且，將通入承載區(qū)域的氮氣流量控制在相對較低的范圍；所述工藝為低壓化學(xué)氣相沉積或是低溫退火工藝時，將所述爐管內(nèi)溫度降低到相對較低的溫度區(qū)間并穩(wěn)定，并且，將通入承載區(qū)域的氮氣流量控制在相對較高的范圍。
3.如權(quán)利要求1或2所述的控制晶圓冷卻的方法，其特征在于，步驟一中，所述工藝為氧化工藝時，將所述爐管內(nèi)溫度降低到相對較高的600~650°C溫度區(qū)間并穩(wěn)定，并且，將通入承載區(qū)域的氮氣流量控制在相對較低的< IOOslm的范圍。
4.如權(quán)利要求1或2所述的控制晶圓冷卻的方法，其特征在于，步驟一中，所述工藝為低壓化學(xué)氣相沉積或是低溫退火工藝時，將所述爐管內(nèi)溫度降低到相對較低的400~600°C溫度區(qū)間并穩(wěn)定，并且，將通入承載區(qū)域的氮氣流量控制在相對較高的500~1000slm的范圍。
5.如權(quán)利要求1所述的控制晶圓冷卻的方法，其特征在于，步驟一中，所述風(fēng)機的風(fēng)速為 0.3 ~0.5m/s。
6.如權(quán)利要求1所述的控制晶圓冷卻的方法，其特征在于，步驟二中，所述晶舟的下降速度為100~200mm/min,降舟高度為1500~1600mm。
7.如權(quán)利要求1所述的控制晶圓冷卻的方法，其特征在于，步驟三中，所述冷卻時間為20 ~30mino
8.如權(quán)利要求1所述的控制晶圓冷卻的方法，其特征在于，所述晶圓的尺寸為200mm或300mmo
9.如權(quán)利要求1所述的控制晶圓冷卻的方法，其特征在于，所述工藝為氧化工藝時，在步驟一中，將所述爐管內(nèi)溫度降低到相對較高的600~650°C溫度區(qū)間并穩(wěn)定，并且，對承載區(qū)域通入空氣進行吹掃冷卻，其流量控制在< 500slm的范圍，同時開啟風(fēng)機，調(diào)節(jié)風(fēng)速為0.3~0.5m/s，使承載區(qū)域形成穩(wěn)定的層流氣流，用于進行吹掃和冷卻晶圓；在步驟三中，維持步驟一中通入的空氣流量和風(fēng)機風(fēng)速，冷卻時間為20~30min。
10.如權(quán)利要求1或9所述的控制晶圓冷卻的方法，其特征在于，步驟三中，所述冷卻時間為20~30min，冷卻時間到達時， 對晶圓溫度進行檢測，當(dāng)晶圓的溫度≤50°C時，開始取片。
【文檔編號】H01L21/67GK103745920SQ201410043195
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月29日
【發(fā)明者】林偉華, 王兵, 蘭天, 宋辰龍 申請人:北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司