本发明专利技术的实施例提供了降低热处理期间不均匀性的设备与方法。一个实施例提供了种处理基板的设备，包括腔室主体，其限定处理容积；基板支撑件，其置于该处理容积中，其中该基板支撑件被配置以旋转该基板；传感器组件，其被配置以测量该基板在多个位置处的温度；以及一个或更多个脉冲加热组件，其被配置以对该处理容积提供脉冲式能量。
【技术实现步骤摘要】
用于旋转基板的非径向温度控制系统 本申请为申请日为2009年05月01日、申请号为200980115810. 9、名称为用于 旋转基板的非径向温度控制系统的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术的实施例大致涉及处理半导体基板的设备与方法。具体而言，本专利技术的实 施例与快速热处理腔室中的基板处理有关。
技术介绍
快速热处理（RTP)是半导体处理中的一种基板退火程序。在RTP期间，基板一 般是由靠近边缘区域的支撑装置予以支撑，并在受一个或更多个热源加热时由其加以旋 转。在RTP期间，一般是使用热辐射将受控制环境中的基板快速加热至最大温度（高达约 1350°C)，根据处理所需而使此最大温度保持一段特定时间（从一秒以下至数分钟）；接着 将基板冷却至室温以进行其它处理。一般会使用高强度钨卤素灯作为热辐射源，也可由传 导耦接至基板的加热台来提供额外热能给基板。 半导体制程中有多种RTP的应用，这些应用包括热氧化、高温浸泡退火、低温浸泡 退火、以及尖峰退火。在热氧化中，基板在氧、臭氧、或氧与氢的组合中进行加热，其使硅基 板氧化而形成氧化硅；在高温浸泡退火中，基板被暴露至不同的气体混合物（例如氮、氨、 或氧）；低温浸泡退火一般是用来退火沉积有金属的基板；尖峰退火用于当基板需要在非 常短时间中暴露于高温时，在尖峰退火期间，基板会被快速加热至足以活化掺质的最大温 度，并快速冷却，在掺质实质扩散之前结束活化程序。 RTP通常需要整个基板上实质均匀的温度轮廓。在现有技术中，温度均匀性可通过 控制热源（例如激光、灯泡阵列）而提升，其中热源经配置以在前侧加热基板，而在背侧的 反射表面则将热反射回基板。也已使用发射率测量与补偿方法来改善整个基板上的温度梯 度。 由于半导体工业的发展，对于RTP中温度均匀性的要求也随之增加。在某些处理 中，从基板边缘内2mm处开始具有实质上小之温度梯度是重要的；特别是，可能需要以温度 变化约1°C至1. 5°C的条件来加热基板达到介于约200°C至约1350°C。公知RTP系统的情 形是结合了可径向控制区以改善沿着处理基板的半径的均匀性；然而，不均匀性会因各种 理由而以各种态样产生，不均匀性比较像是非径向的不均匀性，其中在相同半径上不同位 置处的温度会有所变化。非径向的不均匀性无法通过根据其半径位置调整加热源而解决。 图1A-1D示意性说明了示例非径向的不均匀性。在RTP系统中，通常使用边缘环 在周围附近支撑基板。边缘环与基板重叠而在靠近基板边缘处产生复杂的加热情形。一方 面，基板在靠近边缘处会具有不同的热性质，这大部分是指经图案化的基板、或绝缘层上覆 硅（SOI)基板。在另一方面，基板与边缘环在边缘附近重叠，因此难以通过单独测量与调整 基板的温度而在靠近边缘处达到均匀的温度轮廓；根据边缘环的热性质相对于基板的热与 光学性质，基板的温度轮廓一般在边缘为高或在边缘为低。 图1A示意性说明了在RTP腔室中处理的基板的一般温度轮廓的两种类型；垂直轴 代表在基板上所测量的温度，水平轴代表离基板边缘的距离。轮廓1是边缘为高的轮廓，其 中基板的边缘具有最高的温度测量值；轮廓1是边缘为低的轮廓，其中基板的边缘具有最 低的温度测量值。要去除公知RTP系统状态中的基板边缘附近的温度差异是很困难的。 图1A是置于支撑环101上的基板102的示意性俯视图。支撑环101沿中心（一 般与整个系统的中心一致）旋转，基板102的中心需与支撑环101的中心对齐，然而，基板 102可能会基于各种理由而未与支撑环101对齐。当热处理的需求增加时，基板102与支撑 环101之间微小的不对齐都会产生如图1B所示的不均匀性。在尖峰处理中，1mm的移位会 产生约30°C的温度变化。公知热处理系统的状态是具有约0. 18mm的基板放置精确度，因此 其因对齐限制所导致的温度变化约为5°C。 图1B是该基板102于热处理期间的示意温度图，其中基板102未与支撑环101对 齐。基板102通常沿着边缘区105具有高温区103与低温区104两者。 图1C是基板107在快速热处理期间的示意温度图。基板107具有沿着水平方向 106的温度梯度。图1C所示的温度梯度会因各种理由而产生，例如离子植入、腔室不对称 性、固有基板特性以及制程组的变化性。 图1D是经图案化的基板108的示意温度图，该基板108具有由与基板108不同的 材料所形成的表面结构109。线111是基板108在整个直径上的温度轮廓。温度会产生变 化是因为表面结构109的特性与基板108不同。由于热处理中的大部分基板都具有形成于 其上的结构，因此由局部图案所产生的温度变化是常见的现象。 故，需要一种用在RTP中以减少非径向的温度不均匀性的设备与方法。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种在热处理期间减少不均匀性的设备与方法。特别是， 本专利技术的实施例提供了用于减少热处理期间非径向的不均匀性的设备与方法。 本专利技术的实施例提供了一种用于处理基板的设备，其包括：腔室主体，其限定处理 容积；基板支撑件，其置于该处理容积中，其中该基板支撑件被配置以旋转该基板；传感器 组件，其被配置以测量该基板在多个位置处的温度；以及一个或更多个脉冲加热组件，其被 配置以对该处理容积提供脉冲式能量。 本专利技术的另一实施例提供了一种用于处理基板的方法，包括：放置基板在基板支 撑件上，该基板支撑件被置于处理腔室的处理容积中；旋转该基板；以及通过将辐射能量 导向该处理容积来加热该基板，其中该辐射能量的至少一部分是脉冲式能量，其频率由该 基板的转速所决定。 本专利技术的又一实施例提供了一种热处理腔室，包括：腔室主体，其具有由数个腔室 壁、石英窗与反射板限定的处理容积，其中该石英窗与该反射板被置于该处理容积的相对 侧上；基板支撑件，其置于该处理容积中，其中该基板支撑件被配置以支持并旋转基板；力口 热源，其置于该石英窗外部，并配置以将能量经由该石英窗导向该处理容积，其中该加热源 包括多个加热组件，且这些加热组件中的至少一部分是被配置以对该处理容积提供脉冲式 能量的脉冲加热组件；传感器组件，其通过该反射板设置，并经配置以测量该处理容积中沿 着不同半径位置处的温度；以及系统控制器，其被配置以调整来自该加热源的脉冲式能量 的频率、相位与振幅中至少一者。 【附图说明】 参照描述了本专利技术一部分实施例的附图，即可进一步详细了解本专利技术的上述特征 与详细内容。然而，应注意附图仅说明了本专利技术的一般实施例，本专利技术还涵盖其它等效实施 例，因而附图不应视为构成对其范围的限制。 图1A是于热处理期间置于支撑环上的基板的示意俯视图。 图1B是热处理期间的基板示意温度图，该温度图显示因未对齐而产生的非径向 的不均匀性。 图1C是热处理期间的基板示意温度图，该温度图显示整个基板的温度梯度。 图1D是经图案化的基板的示意截面侧视图以及整个直径上的温度轮廓，其显示 了因图案所产生的变化。 图2为根据本专利技术的一个实施例的热处理腔室的示意截面侧视图。 图3为基板的示意俯视图，其根据本专利技术的一个实施例而描述了一种取得温度图 的方法。 图4为根据本专利技术的一个本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于处理基板的设备，所述设备包括：腔室主体，所述腔室主体限定处理容积；基板支撑件，所述基板支撑件置于所述处理容积中，其中所述基板支撑件包括边缘环，以在边缘区域处容纳和支撑基板；传感器组件，所述传感器组件放置为测量所述基板和所述边缘环在一个或更多个位置处的温度；第一加热源，所述第一加热源对所述处理容积提供能量，其中所述第一加热源包括多个加热组件，这些加热组件被分组成多个加热区；和第二加热源，所述第二加热源对所述处理容积中的所述边缘环提供脉冲式能量。
【技术特征摘要】
2008.05.02 US 61/050,167;2008.05.23 US 61/055,8141. 一种用于处理基板的设备，所述设备包括： 腔室主体，所述腔室主体限定处理容积； 基板支撑件，所述基板支撑件置于所述处理容积中，其中所述基板支撑件包括边缘环， 以在边缘区域处容纳和支撑基板； 传感器组件，所述传感器组件放置为测量所述基板和所述边缘环在一个或更多个位置 处的温度； 第一加热源，所述第一加热源对所述处理容积提供能量，其中所述第一加热源包括多 个加热组件，这些加热组件被分组成多个加热区；和 第二加热源，所述第二加热源对所述处理容积中的所述边缘环提供脉冲式能量。2. 如权利要求1所述的设备，其中所述第二加热组件包括激光二极管或线发光体。3. 如权利要求1所述的设备，其中所述第二加热源的频率、相位与振幅中的至少一者 为可调整。4. 如权利要求1所述的设备，其中所述第一加热源和所述第二加热源放置于所述基板 支撑件的相对侧上。5. 如权利要求1所述的设备，进一步包括置于所述处理容积与所述第二加热源之间的 光纤、导光管、镜体和内反射棱镜之一，以将能量从所述第二加热源导向至所述处理容积。6. 如权利要求1所述的设备，其中所述第一加热源的所述多个加热区是同心区，并且 在每个同心加热区中的加热组件中的一部分是脉冲加热组件。7. 如权利要求6所述的设备，其中所述脉冲加热组件的频率、相位与振幅中的至少一 者为可调整。8. 如权利要求7所述的设备，进一步包括系统控制器，所述系统控制器可操作为调整 来自所述第一加热源的所述脉冲加热组件和所述第二加热源的脉冲式能量的频率、相位与 振幅中的至少一者。9. 如权利要求1所述的设备，进一步包括系统控制器，所述系统控制器可操作为调整 来自所述第二加热源的脉冲式能量的频率、相位与振幅中的至少一者。10. -...
【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔夫冈·R·阿得厚德，亚伦·亨特，约瑟夫·R·拉尼什，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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