专利名称：栅电介质层形成过程中使用的温度控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及栅电介质层形成过程中使用的温 度控制系统及方法。
背景技术：
集成电路通常由很多包含栅氧化层的晶体管构成，由于栅氧化层的厚度对 晶体管的性能有重要影响，因此在集成电路的制作过程中，栅氧化层的形成是 重要流程。
栅氧化层的形成原理为通过具备氧化性的氧化物，在一定温度范围内， 将待生长栅氧化层的区域氧化，从而在待生长栅氧化层的区域上，生长出栅氧 化层。
目前在制作4册氧化层的过程中，通常选用二氯乙烯C2H2C12 (DCE, Dichloroethylene)作为氧化物，来形成栅氧化层。由于DCE的温度与栅氧化层 的厚度密切相关， 一般为当DCE温度在18-23。C时，氧化形成的栅氧化层厚度 几乎相等；当DCE温度超过23。C后，随着DCE温度增加，栅氧化层厚度逐步 增加，因此为获得预期厚度的栅氧化层，就需要将DCE的温度控制在预定值， 该预定值可以是一个温度点，也可以是一个温度范围。
现有技术是依据栅氧化层的预期厚度，通过现有DCE温度控制系统中的温 度保持单元，将DCE的温度保持在预定值，从而生长出所需的栅氧化层。
但是在实际生产过程中常出现的问题是， 一旦现有DCE温度控制系统发生 故障，则DCE温度将超出预定值，使得生长出来的栅氧化层厚度超过预定厚度， 从而使得形成的栅氧化层不合格，降低了形成栅氧化层的成功率。
发明内容
本发明提供栅电介质层形成过程中使用的温度控制系统及方法，以提高形
5成栅电介质层的成功率。
本发明提供了栅电介质层形成过程中使用的温度控制系统，包括温度保 持单元，用于将温度保持在预定值；当前温度获得单元，用于在栅电介质层形 成过程中，获得当前温度；判断单元，用于判断该当前温度是否处于预定范围 内；以及控制单元，用于在未处于预定范围内的情况下，控制温度保持单元， 使当前温度处于该预定范围内。
本发明还提供了栅电介质层形成过程中使用的温度控制方法，包括在栅 电介质形成过程中，当前温度获得单元获得当前温度；判断单元判断该当前温 度是否处于预定范围内；以及在未处于预定范围内的情况下，控制单元控制温 度保持单元，使当前温度处于该预定范围内。
本发明通过判断当前温度是否处于预定范围内，并在未处于预定范围的情 况下，使温度处于预定范围内，避免了现有技术中可能由于DCE温度控制系统 发生故障，使得DCE温度超出预定值，形成厚度超过预期厚度的栅氧化层，导 致形成的栅氧化层不合格的问题，从而提高了栅氧化层形成的成功率。
图1为本发明实施例提出的温度控制系统的结构示意图； 图2为本发明实施例中第一种控制单元的具体结构示意图； 图3为本发明实施例中第二种控制单元的具体结构示意图； 图4为本发明实施例提出的温度控制方法的流程图。
具体实施例方式
针对背景技术提出的问题，本发明实施例提出，可以在包含温度保持单元 的现有DCE温度控制系统中，增加新的功能单元，用于在DCE温度过高时， 禁止DCE温度保持单元工作，使DCE温度回落到预定范围内，则就可以避免 现有技术中DCE温度可能超过预定值，使得形成的栅氧化层过厚，导致形成的 栅氧化层不合格，降低栅氧化层形成成功率的问题。
由上述想法启发，本发明实施例提出了新的在栅电介质层形成过程中使用
6的温度控制系统，以提高形成栅电介质层的成功率。
图1为本发明实施例提出的温度控制系统的结构示意图，由该图可知，所
述系统包括
温度保持单元10用于将温度保持在预定值；
当前温度获得单元20用于在栅电介质层形成过程中，获得当前温度；判断单元30用于判断该当前温度是否处于预定范围内；以及控制单元40用于在当前温度未处于预定范围内的情况下，控制当前温度处于该预定范围内。
其中所述栅电介质层可以但不限于由氧化物、氮化物、氮氧化物、高K电介质材料、或这些材料的组合等形成。
所述温度通常对形成的栅电介质层的厚度等性质有影响，也就需要在栅电介质层形成过程中控制该温度，其有多种表现形式，例如可以是栅电介质层形成过程中的环境温度，也可以是用于形成栅电介质层的物质的温度，或者是形成栅电介质层的工作设备的工作温度等。可选的，此处栅电介质层为栅氧化层，所述栅电介质层的性质对应栅氧化层的厚度，所述能够影响栅电介质层的性质的温度对应DCE的温度。
所述预定范围可以是位于两个温度之间的范围；也可以是小于某个温度的范围，本实施例将该温度称为最大阈值温度；或者大于某个温度的范围，本实施例将该温度称为最小阈值温度。
在判断单元30判断出当前温度未处于预定范围内时，控制单元40可以通过多种方式控制当前温度回到预定范围内，下面对应预定范围的形式，给出三个例子阐述控制单元40控制方式，应当指出，控制单元40的控制方式不限于下述三例揭示的方式。
例1:当所述预定范围是小于最大阈值温度形成的范围，温度保持单元10要通过加温来将温度保持在预定值时，在当前温度高于最大阈值温度的情况下，控制单元40可以禁止温度保持单元10工作，由于此种情况下温度过高通常是温度保持单元10发生故障后不断加温造成的，因此通过禁止温度保持单元10工作，可使得当前温度回落，最终回到最大阈值温度以下，处于预定范围内。进一步，在当前温度回落到最大阈值温度以下后，控制单元40可以重新启动温度保持单元10工作，由其重新控制温度。根据该实施例揭示的方案，本发明实 施例提出第一种控制单元40的具体结构。
图2为本发明实施例中第一种控制单元的具体结构示意图，4艮据该图可知， 这种控制单元40具体包括
获得子单元41，用于获得判断单元30的判断结果；
第一禁止子单元42，用于在获得子单元41获得的结果是当前温度高于最大 阈值时，禁止温度保持单元IO工作，使温度回落至最大阈值以下。
例2:当所述预定范围是大于最小阈值温度形成的范围，温度保持单元10 需要通过降温来将温度保持在预定值时，在当前温度小于最小阈值温度的情况 下，控制单元14可以禁止温度保持单元10工作，由于此种情况下温度过^f氐通 常是温度保持单元IO发生故障后不断降温造成的，因此通过禁止温度保持单元 10工作，可以使得当前温度上升，最终回到最小阈值温度以上。根据该实施例 揭示的方案，本发明实施例提出第二种控制单元40的具体结构。
图3为本发明实施例中第二种控制单元的具体结构示意图，根据该图可知， 这种控制单元40具体包括
获得子单元43，用于获得判断单元30的判断结果；
第二禁止子单元44，用于在获得子单元43获得的结果是当前温度低于最小 阈值时，禁止温度保持单元10工作，使温度上升至最小阈值以上。
例3:当所述预定范围是两个温度之间形成的范围时，如果温度保持单元 11通过升温保持温度在预定值，则类似的，在当前温度大于所述两个温度中的 较大温度，超出该范围的情况下，控制单元40可以禁止温度保持单元11升温， 使温度回落至预定范围内；当温度小于所述两个温度中的较低温度时，说明温 度保持单元11可能发生故障，不能实现升温，则控制单元40可以升温，使得 温度上升至所述预定范围内，实现该升温有多种方式，例如控制单元40自身可 以包含升温子单元，用于实现升温功能；当然也可以在温度控制系统中设置升 温单元，然后通过控制单元40控制该升温单元工作来实现升温。
如果温度保持单元11通过降温保持温度在预定值，则类似的，在当前温度 小于所述两个温度中的较小温度，超出该范围的情况下，控制单元40可以禁止 温度保持单元ll降温，使温度回升至预定范围内；当温度大于所述两个温度中的较大温度时，说明温度保持单元ll可能发生故障，不能实现降温，则控制单
元40可以降温，使得温度下降至所述预定范围内，实现该降温有多种方式，例如控制单元40自身可以包含降温子单元，用于实现降温功能；当然也可以在温度控制系统中设置降温单元，然后通过控制单元40控制该降温单元工作来实现
升温o
另外，本发明实施例提出的温度控制系统还可以包括预定范围优化单元，用于优化预定范围。所述优化通常是根据已形成的栅电介质层的性质来进行的，即在形成的栅电介质层的性质可以通过优化预定范围，进一步精确的控制温度来实现改进时，可以通过预定范围优化单元来实现优化。当然所述优化也可以是在栅电介质层形成过程开始前，对既定的预定范围进行修正，修正的原因可能有多种，例如预先理论分析误差较大，预定范围的计算有误等。
优化预定范围时，可以由预定范围优化单元获得新的预定范围来优化；也可以是由预定范围优化单元获得栅电介质的性质参数，根据该参数，依据预定的规则，来优化预定范围，例如预定范围优化单元可以在获得所述性质参数后，根据预先存储的该参数与预定范围的对应关系及该参数，查找出相应的新预定范围，来优化已有预定范围。 、
本发明实施例中预定范围优化单元的结构可以但不限于是如下几种
第 一种预定范围优化单元具体包括
用于获得已形成的栅电介质层的性质参数的子单元；以及
用于根据获得的所述参数，优化预定范围的子单元。
其中获得参数的方式有多种，例如从人工交互界面获得人工输入的参数，或者从已存储的参数数据内读取等。所述人工交互界面用于人工与温度控制系统的交互。在通过人工交互界面获得所述参数时，所述用于获得已形成的栅电介质层的性质参数的子单元，具体包括
用于在系统的人工交互界面上，显示用于提示输入已形成的栅电.介质层的性质参数的提示信息的子单元；以及
用于从人工交互界面上，获得输入的所述参数的子单元。
第二种预定范围优化单元具体包括
用于在系统的人工交互界面上，显示用于提示输入新的预定范围的提示信
9息的子单元；
用于获得输入的新预定范围的子单元；以及
用于才艮据所述新预定范围，优化预定范围的子单元。
其中根据所述新预定范围优化预定范围的方式可以是，用输入的新预定范围直接更新已有预定范围，或稍作调整，用调整后的预定范围更新已有预定范围。
下面给出上述方案的一个具体实施例。
本实施例中，栅电介质层为栅氧化层，并通过将待形成栅氧化层的区域置于DCE中来形成栅氧化层，温度控制系统控制的温度为DCE的温度，其中温度控制系统中的温度保持单元10为DCE自有温度控制系统，本实施例在DCE自有温度控制系统的基础上，增加当前温度获得单元20，判断单元30及控制单元40作为新的温度控制系统，能够防止DCE自有温度控制系统发生故障，使DCE温度过高，导致栅氧化层过厚，形成的栅氧化层不合格的问题，提高形成栅氧化层的成功率。
该实施例中，温度保持单元10期望将DCE温度保持在预定值20°C ，所述预定范围为18-23°C,即当DCE温度维持在18-23°。时，形成的栅氧化层的厚度合格。则在当前温度获得单元20获得DCE当前温度后，当判断单元30判断出DCE当前温度高于23。C时，控制单元40就禁止温度保持单元10工作，防止温度保持单元10继续加温，从而将使得DCE温度下降到23。C以下，避免了DCE温度过高导致栅氧化层过厚的问题；在DCE温度下降到23。C以下后，控制单元40可以重新启动温度保持单元10工作，由其重新对DCE温度进行保持，防止温度下降过低，导致栅氧化层厚度不够，使得形成的栅氧化层不合格的问题。
在物理设施上，可以只在现有DCE自有温度控制系统的基础上，添加一个用于获得当前DCE温度的Precise TC,以及一个电源开关控制器，用于通过控制现有DCE自有温度控制系统的电源，来控制该自有系统是否工作，实现控制单元40的功能。因此本实施例中，这种新的温度控制系统很容易实瑪，且新增设施的成本〗氐廉，有利于该系统的广泛应用。
结合上述提出的温度控制系统，本发明实施例还提出了栅电介质层形成过程中的温度控制方法，以提高形成栅电介质层的成功率。图4为本发明实施例提出的温度控制方法的流程图，结合该图及图1可知，本发明实施例提出的温度控制方法包括
步骤l,在栅电介质形成过程中，当前温度获得单元20获得当前温度；
步骤2，判断单元30判断该当前温度是否处于预定范围内；以及
步骤3，在当前温度未处于预定范围内的情况下，控制单元40控制温度保持单元IO，使当前温度处于该预定范围内。
由于所述预定范围可以是位于两个温度之间的范围；也可以是小于某个温度的范围，本实施例将该温度称为最大阈值温度；或者大于某个温度的范围，本实施例称为最小阈值温度。因此下面给出步骤3的几个实施例，但步骤3的实施方式并不限于这几个实施例揭示的实施方式。
例l，在所述预定范围为小于最大阈值的温度范围时，步骤3的具体实现方式是，先获得判断单元30的判断结果，然后在获得的判断结果是当前温度高于最大阈值时，禁止温度保持单元10工作，由于这种情况下，温度保持单元10通常是通过加温实现温度保持，从而在发生故障时不断加温使得温度升高，大于最大阈值温度，所以通过禁止温度保持单元10工作，即可使温度回落至最大阈值以下。在当前温度回落到最大阈值温度以下后，还可以重新启动温度保持单元10工作，防止当前温度下降过低，导致形成的栅电介质层不合格。
例2，在所述预定范围为大于最小阈值的温度范围时，步骤3的具体实现方式是，先获得判断单元30的判断结果；然后在获得的判断结果为当前温度低于最小阈值时，禁止温度保持单元10工作，由于这种情况下，温度保持单元10通常是通过降温实现温度保持，从而在发生故障时不断降温使得温度下降，小于最小阈值温度，所以通过禁止温度保持单元10工作，即可使温度上升至最小阈值以上。在当前温度上升到最小阈值温度以上后，还可以重新启动温度保持单元10工作，防止当前温度上升过高，导致形成的栅电介质层不合格。
此外本发明实施例提出还可以对所述预定范围进行优化，其中可以根据已形成的栅电介质层的性质参数优化，也可以根据其他因素优化。
下面给出几个优化的例子，当然优化方式有多种，并不限于下述例子揭示的方式。
例如优化的过程可以是先获得已形成的栅电介质层的性质参数，然后根据
ii获得的所述参数，优化预定范围。其中获得参数的方式可以但不限于为在温度控制系统的人工交互界面上，显示用于提示输入已形成的栅电介质—层的性质参数的提示信息，然后从人工交互界面上，获得输入的所述参数。
此外优化的过程还可以是先获得新的预定范围，然后根据获得的该预定范围，优化已有预定范围。其中该新的预定范围的获得方式可以但不限于是在系统的人工交互界面上，显示用于提示输入新预定范围的提示信息，然后获得输入的新预定范围，再根据获得的新预定范围，更新已有预定范围。
本发明实施例通过在栅电介质层形成过程中，获得能够影响栅电介质层性质的温度，判断该温度是否在预定范围内，以及当未处于预定范围内时，控制温度保持单元使得温度回到预定范围内，从而避免了现有技术中可能由于温度超出预定范围，使得形成的栅电介质层不合格，降低形成栅电介质层的成功率的问题，从而提高了形成栅电介质层的成功率。
本发明实施例还提出在控制温度回到预定范围内后，还可以重新启动温度保持单元工作，尽量将温度保持在预定值，从而可以防止温度过于偏离预定值，有利于改进形成的栅电介质层的性质。
本发明实施例还针对预定范围的不同形式，及温度保持单元保持温度的不同原理，例如升温，降温等，提出了多种控制温度保持单元，使得温度回到预定范围的方式，从而扩大了方案的应用范围，使得本方案应用广泛，能够应用于各类栅电介质层形成过程。
本发明实施例还提出可以通过多种方式对预定范围进行优化，以更为精确的控制温度处于合适范围内，从而形成性质更佳的栅电介质层。
此外，应用本发明实施例提出的方案，在物理-没施上的改动极小，改进成本低廉，应用简便，在达到提高形成栅电介质层的成功率的前提下，使得成本很小，有利于具体实施推广，从而在实际应用中有巨大的应用前景。
明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1、一种栅电介质层形成过程中使用的温度控制系统，包括温度保持单元，用于将温度保持在预定值，其特征在于，还包括当前温度获得单元，用于在栅电介质层形成过程中，获得当前温度；判断单元，用于判断该当前温度是否处于预定范围内；以及控制单元，用于在当前温度未处于预定范围内的情况下，控制温度保持单元，使当前温度处于该预定范围内。
2、 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述预定范围为小于最大阔值的温度范围时，所述控制单元具体包括获得子单元，用于获得判断单元的判断结果；第一禁止子单元，用于在获得子单元获得的结果是当前温度高于最大阈值时，禁止温度保持单元工作，使温度回落至最大阈值以下。
3、 如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制单元还具体包括启动子单元，用于在当前温度回落至最大阈值以下时，重新启动温度保持单元工作。
4、 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述预定范围为大于最小阈值的温度范围；以及所述控制单元具体包括获得子单元，用于获得判断单元的判断结果；第二禁止子单元，用于在获得子单元获得的结果是当前温度低于最小阔值时，禁止温度保持单元工作，使温度上升至最小阈值以上。
5、 如权利要求l所述的系统，其特征在于，还包括预定范围优化单元，用于优化预定范围。
6、 如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述预定范围优化单元，具体包括用于获得已形成的栅电介质层的性质参数的子单元；以及用于根据获得的所述参数，优化预定范围的子单元。
7、 如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述用于获得已形成的栅电介质层的性质参数的子单元，具体包括用于在系统的人工交互界面上，显示用于提示输入已形成的栅电介质层的性质参数的提示信息的子单元；用于从人工交互界面上，获得输入的所述参数的子单元。
8、 如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述预定范围优化单元，具体包括用于在系统的人工交互界面上，显示用于提示输入新的预定范围的提示信息的子单元；用于获得输入的新预定范围的子单元；以及用于根据所述新预定范围，优化预定范围的子单元。
9、 如权利要求1 8中任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述栅电介质层是通过将待形成栅电介质层的区域，置于用于形成该栅电介质层的物质中来形成的；以及所述温度为该物质的温度。
10、 如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述物质为二氯乙烯。
11、 如权利要求1~8中任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述栅电介质层为氧化层。
12、 如权利要求1~8中任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述栅电介质层的性质参数为栅电介质层的厚度。
13、 一种栅电介质层形成过程中使用的温度控制方法，使用温度保持单元将温度保持在预定值，其特征在于，包括在栅电介质形成过程中，当前温度获得单元获得当前温度；判断单元判断该当前温度是否处于预定范围内；以及在当前温度未处于预定范围内的情况下，控制单元控制温度保持单元，使当前温度处于该预定范围内。
14、 如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述预定范围为小于最大阈值的温度范围；以及所述控制，具体包括获得判断单元的判断结果；以及在获得的判断结杲是当前温度高于最大阈值时，禁止温度保持单元工作，使温度回落至最大阈值以下。
15、 如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述控制还具体包括在当前温度回落到最大阔值以下后，重新启动温度保持单元工作。
16、 如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述预定范围为大于最小阈值的温度范围；以及所述控制，具体包括获得判断单元的判断结果；以及在获得的判断结果为当前温度低于最小阈值时，禁止温度保持单元工作，使温度上升至最小阈值以上。
17、 如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括优化预定范围的步骤。
18、 如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述优化，具体包括获得已形成的栅电介质层的性质参数；以及根据获得的所述参数，优化预定范围。 —
19、 如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述获得，具体包括在系统的人工交互界面上，显示用于提示输入已形成的栅电介质层的性质参数的提示信息；从人工交互界面上，获得输入的所述参数。
20、 如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述优化，具体包括在系统的人工交互界面上，显示用于提示输入新预定范围的提示信息；获得输入的新预定范围；以及根据获得的新预定范围，优化已有预定范围。
全文摘要
本发明提供了栅电介质层形成过程中使用的温度控制系统及方法，以提高形成栅电介质层的成功率。该系统包括温度保持单元，用于将温度保持在预定值，所述温度能够影响形成的栅电介质层的性质；当前温度获得单元，用于在栅电介质层形成过程中，获得当前温度；判断单元，用于判断该当前温度是否处于预定范围内；以及控制单元，用于在未处于预定范围内的情况下，控制温度保持单元，使温度处于该预定范围内。
文档编号G05D23/19GK101667041SQ20081004246
公开日2010年3月10日 申请日期2008年9月3日 优先权日2008年9月3日
发明者波 周, 张卫民, 施训志, 嵩 陈 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司