对硅片位置进行调准的系统、方法及外延设备与流程

1.本发明涉及半导体硅片生产技术领域，尤其涉及一种对硅片相对于外延设备的基座的位置进行调准的系统、方法及外延设备。


背景技术：

2.在硅片外延生产工艺过程中，一般利用化学气相沉积的方法，将高温密闭反应炉工艺腔室内硅源气体引导至单晶体硅片表面，在硅片上表面生长一层外延层。从而制造出来的硅片称为外延硅片。相比抛光硅片，外延硅片具有表面缺陷少，并且能够控制外延层厚度与电阻率等优势。
3.近年来，随着高性能器件的进一步发展，对硅片的品质要求也越来越高，其中，用于高性能器件的高性能硅片对于平坦度的要求也越来越高。
4.在现有技术中，随着生产次数的增多，用于承载硅片的基座旋转圈数也随之增多，相应地基座会发生微小的移位以及倾斜情况，此时硅片通过传送叶片传输进工艺腔室时，因为基座的移位和倾斜，会导致硅片无法准确的坐落在基座正中心，从而导致外延硅片的平坦度受到影响。
5.在现有技术中，一旦硅片平坦度变差后，会优先考虑基座是否发生偏移或倾斜，一旦发生偏移或倾斜现象时，需要将工艺腔室降温并打开工艺腔室重新调整基座的位置，并且需要重新教导传送叶片的传输位置，以保证硅片能够准确坐落在基座正中心。该方法需要花费大额的维护时间，严重影响了设备的产能。此外，对工艺腔室的品质可能存在影响，比如导致工艺腔室的污染颗粒增多，从而导致产品的品质受到影响，影响产品的良率。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种对硅片相对于外延设备的基座的位置进行调准的系统、方法及外延设备，能够在外延设备不停机的情况下对硅片相对于基座的位置进行调准，极大的缩短了设备停机检修的时间，此外，能够在不打开工艺腔室的前提下进行调准，避免因打开工艺腔室时导致的污染颗粒等问题。
7.本发明的技术方案是这样实现的：
8.第一方面，本发明实施例提供了一种对硅片相对于外延设备的基座的位置进行调准的系统，所述系统包括：
9.识别单元，所述识别单元用于根据外延硅片的sfqr图识别通过生长外延层而获得所述外延硅片的硅片在承载于所述基座上时相对于所述基座的偏移量，其中，硅片被所述外延设备的传送机构传送以承载于所述基座上；
10.调整单元，所述调整单元用于根据所述偏移量对所述传送机构将硅片传送至的位置进行调整使得当硅片承载于所述基座上时相对于所述基座居中。
11.第二方面，本发明实施例提供了一种外延设备，所述外延设备包括根据第一方面所述的系统。
12.第三方面，本发明实施例提供了一种对硅片相对于外延设备的基座的位置进行调准的方法，所述方法包括：
13.利用所述外延设备的传送机构对硅片进行传送以使硅片承载于所述基座上；
14.在承载于所述基座上的硅片上生长外延层以获得外延硅片；
15.根据所述外延硅片的sfqr图识别硅片承载于所述基座上时相对于所述基座的偏移量；
16.根据所述偏移量对所述传送机构将硅片传送至的位置进行调整使得当硅片承载于所述基座上时相对于所述基座居中。
17.本发明实施例提供了一种对硅片相对于外延设备的基座的位置进行调准的系统、方法及外延设备，其中该系统利用硅片作为“中介”来判断硅片相对于基座是否居中并获得相应的偏移量，并且在获得偏移量之后对传送机构而不是对基座进行调整，由此能够实现在外延设备不停机的情况下对硅片相对于基座的位置进行调准，极大的缩短了设备停机检修的时间，此外，能够在不打开工艺腔室的前提下进行调准，避免了因打开工艺腔室时导致的污染颗粒等问题。
附图说明
18.图1示出了硅片相对于基座居中的示意图；
19.图2示出了硅片在图1中的情形下生长外延层后得到的外延硅片的sfqr图；
20.图3示出了硅片相对于基座没有居中的示例的示意图；
21.图4示出了硅片在图2中的情形下生长外延层后得到的外延硅片的sfqr图；
22.图5示出了根据本发明实施例的对硅片相对于外延设备的基座的位置进行调准的系统的示意图；
23.图6示出了根据本发明实施例的传送机构30的结构示意图；
24.图7示出了根据本发明实施例的传送设备的结构示意图；
25.图8示出了根据本发明实施例的基座的俯视图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
27.利用化学气相沉积工艺或者说利用外延炉在硅片的表面生长外延层的过程中，硅片相对于外延炉的基座的位置可以在完成外延生长的硅片的sfqr图中得到反应，下面通过示例详细进行说明。
28.如在图1中示出的，硅片w在反应腔室rc中外延生长，其中反应腔室rc处的直线箭头示意性地示出了反应气体的流动方向，在硅片w相对于基座20居中的情况下，或者说硅片w的中心与基座20的中心完全重合的情况下，完成外延生长的硅片w或者说通过硅片w生长外延层得到的外延硅片的sfqr图为图2中示出的情形。
29.不同区域的局部平坦度(site front quotient range，sfqr)是表征硅片表面各个区域的平坦度的指标，其具体定义为，在外延硅片的表面上确定任意尺寸的分区单元，以直径为300mm的硅片为例，通常通过26mm
×
8mm的分区单元将硅片划分为324个局部区域，针
对每个分区单元以最小二乘法计算出基准面，在每个分区单元内以基准面起算的厚度的最大值和最小值的差值即为各分区单元的sfqr值。在图2中，多个小的矩形区域即是上述的分区单元，矩形区域中的数值即是对应的分区单元的sfqr值并且通过不同的颜色深度彼此进行区别，颜色越深表示sfqr值越大，或者说平坦度越差。
30.如在图2中示出的，sfqr图中包括通过椭圆形虚线框出的4个颜色较深的区域，这4个区域沿着硅片的周向均匀分布(原因在于，与硅片的《110》晶向对应的区域的平坦度较差，而与硅片的《100》晶向对应的区域的平坦度较优)并且这4个区域中相应的分区单元的sfqr值或者说颜色深度基本上相同(原因在于，硅片相对于基座是居中的)。
31.由此，若外延硅片的sfqr图为图2中示出的情形，便可以推断出，在硅片w上生长外延层时，硅片w相对于基座20是居中的。对此，有专用的软件分析工具对图2中示出的sfqr图进行分析，来得出硅片w相对于基座20居中的结论。
32.参见图3，其示出了硅片w相对于基座20没有居中的一个示例，其中通过两条实线的交点示出了硅片w的中心而通过两条虚线示出了基座20的中心，以直观地显示出硅片w相对于基座20的偏移，由此得到的外延硅片的sfqr图在图4中示出。
33.如在图4中示出的，通过椭圆形虚线框出的3个颜色较深的区域中的分区单元的sfqr值与图2中对应的分区单元的sfqr值相比产生了与图3中示出的偏移情况相关联的不同程度的增大。
34.由此，若外延硅片的sfqr图为图4中示出的情形，便可以推断出，在硅片w上生长外延层时，硅片w相对于基座20是不居中的，而是产生了如图3中示出的偏移。对此，同样有专用的软件分析工具对图4中示出的sfqr图进行分析，来得出硅片w相对于基座20的偏移量。
35.基于此，参见图5，本发明实施例提供了一种对硅片w相对于外延设备1的基座20的位置进行调准的系统10，所述系统10可以包括：
36.识别单元11，所述识别单元11用于根据外延硅片ew的sfqr图识别通过生长外延层而获得所述外延硅片ew的硅片w在承载于所述基座20上时相对于所述基座20的偏移量，在图5中，与图3类似，通过两条实线的交点示出了硅片w的中心而通过两条虚线示出了基座20的中心，以直观地显示出硅片w相对于基座20的偏移，其中，硅片w被所述外延设备1的传送机构30传送以承载于所述基座20上；
37.调整单元12，所述调整单元12用于根据所述偏移量对所述传送机构30将硅片w传送至的位置进行调整使得当硅片w承载于所述基座20上时相对于所述基座20居中。
38.在上述系统10中，利用硅片w作为“中介”来判断硅片w相对于基座20是否居中并获得相应的偏移量，并且在获得偏移量之后对传送机构30而不是对基座20进行调整，由此能够实现在外延设备不停机的情况下对硅片w相对于基座20的位置进行调准，极大的缩短了设备停机检修的时间，此外，能够在不打开工艺腔室的前提下进行调准，避免了因打开工艺腔室时导致的污染颗粒等问题。
39.参见图6，所述传送机构30可以包括伸缩构件31和可转动地连接至所述伸缩构件31的末端的转动构件32，所述硅片w被所述传送机构30传送时承载在所述转动构件32上，其中，图6中通过直线双向箭头示意性地示出了伸缩构件31的伸缩方向，并且通过弧线双向箭头示意性地示出了转动构件32的转动方向，并且通过虚线示出了已产生伸缩的伸缩构件31以及已产生转动的转动构件32，而图1中示出的所述调整单元12可以调整所述伸缩构件31
的伸缩量以及所述转动构件32的转动量。
40.本发明实施例还提供了一种外延设备1，所述外延设备1可以包括根据本发明上述各实施例的系统10。
41.设备1的所述传送机构30可以将硅片w传送至所述基座20上方，在这种情况下，参见图7，所述外延设备1(其中未示出系统10和传送机构30)还可以包括升降机构40，所述升降机构40用于使所述基座20上方的硅片w升起以离开所述传送机构30，此时，例如伸缩构件31在通过伸出将硅片w传送至基座20上方的情况下便可以缩回，另外所述升降机构40还用于使升起的硅片w降下以承载在所述基座20上。
42.参见图8并且结合图7，所述基座20可以形成有通孔20h，所述升降机构40可以包括从所述基座20的下方穿过所述通孔20h以对所述硅片w进行升降的升降销41。
43.仍然参见图7，所述外延设备1还可以包括围闭出反应腔室rc以及进气口gi和排气口go的上钟罩51和下钟罩52，所述基座20设置在所述反应腔室rc中。
44.仍然参见图7，所述外延设备1还可以包括用于支撑所述基座20并在生长所述外延层期间驱动所述基座20旋转的基座支撑架60。
45.仍然参见图7，所述外延设备1还可以包括多个加热灯泡70，所述多个加热灯泡70设置在所述上钟罩51和所述下钟罩52的外围并用于透过所述上钟罩51和所述下钟罩52在所述反应室rc中提供高温环境。
46.除此以外，外延设备1还可以包括如图7中示出的预热环80等其他部件，在此不再赘述。
47.本发明实施例还提供了一种对硅片w相对于外延设备1的基座20的位置进行调准的方法，所述方法可以包括：
48.利用所述外延设备1的传送机构30对硅片w进行传送以使硅片w承载于所述基座20上；
49.在承载于所述基座20上的硅片w上生长外延层以获得外延硅片ew；
50.根据所述外延硅片ew的sfqr图识别硅片w承载于所述基座20上时相对于所述基座20的偏移量；
51.根据所述偏移量对所述传送机构30将硅片w传送至的位置进行调整使得当硅片w承载于所述基座20上时相对于所述基座20居中。
52.对于上述方法，所述传送机构30可以包括伸缩构件31和可转动地连接至所述伸缩构件31的末端的转动构件32，所述硅片w被所述传送机构30传送时承载在所述转动构件32上，对所述传送机构30将硅片w传送至的位置进行调整可以包括调整所述伸缩构件31的伸缩量以及调整所述转动构件32的转动量。
53.需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
54.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。