用于毫秒退火系统的温度测量系统技术方案

提供用于毫秒退火系统的温度测量系统。在一个示例性实施方式中，系统可以包括：远红外温度传感器，其被配置成获得在小于约450℃的处理温度下的毫秒退火系统中的衬底的一个或更多个温度测量值，毫秒退火系统包括具有晶片平板的处理室，晶片平板将处理室分成顶部室和底部室；处理电路，其被配置成对来自温度传感器的测量值进行处理以确定在小于约450℃的温度的衬底的温度。度的衬底的温度。度的衬底的温度。

【技术实现步骤摘要】
用于毫秒退火系统的温度测量系统
[0001]本公开是名称为“用于毫秒退火系统的预热方法”、申请日为2016年12月13日、国际申请号为PCT/US2016/066341、国家申请号为201680054053.9的PCT申请的分案申请。
[0002]优先权要求
[0003]由此，本申请要求于2015年12月30日提交的题为“Pre
‑
heat Processes for Millisecond Anneal System”的美国临时申请序列号62/272,811的优先权权益，其通过引用并入本文。


[0004]本公开一般地涉及热处理室，并且更具体地涉及用于处理衬底例如半导体衬底的毫秒退火热处理室。

技术介绍

[0005]毫秒退火系统可以用于衬底例如硅晶片的超快速热处理的半导体处理。在半导体处理中，快速热处理可以用作为在控制掺杂物质的扩散的同时修复植入损伤、改善沉积层的质量、改善层界面的质量、活化掺杂剂以及实现其他目的的退火步骤。
[0006]半导体衬底的毫秒或超快速温度处理可以通过使用强且短暂的光暴露以可超过每秒104℃的速率加热衬底的整个顶表面来实现。衬底的仅一个表面的快速加热可以在衬底的厚度上产生大的温度梯度，同时衬底的本体保持光暴露之前的温度。因此衬底的本体充当散热器，导致顶表面的快速冷却速率。

技术实现思路

[0007]本公开的实施方案的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可以从该描述中了解，或者可以通过实施方案的实践来了解。
[0008]本公开的一个示例性方面是用于毫秒退火系统的预热方法。该预热方法包括将衬底置于在毫秒退火系统的处理室中的晶片支承板上。处理室被分成顶部室和底部室。该方法包括使用温度传感器获得晶片支承板的一个或更多个温度测量值。该方法包括至少部分地基于晶片支承板的一个或更多个温度测量值来应用预热制度(recipe)以加热晶片支承板。
[0009]本公开的另一示例性方面涉及用于毫秒退火系统的温度测量系统。温度测量系统包括远红外温度传感器，其被配置成获得在小于约450℃的工艺温度下的毫秒退火系统中半导体衬底的一个或更多个温度测量值。毫秒退火系统可以包括具有晶片平板的处理室。晶片平板可以将处理室分成顶部室和底部室。温度测量系统可以包括处理电路，该处理电路被配置成对来自温度传感器的测量值进行处理，以确定在小于约450℃的温度的半导体衬底的温度。
[0010]本公开的又一示例性方面涉及用于毫秒退火系统的预热方法。预热方法包括从具有毫秒退火系统中的晶片支承板的视场的温度传感器获得一个或更多个温度测量值。毫秒
退火系统具有被分成顶部处理室和底部处理室的处理室。该方法包括至少部分地基于一个或更多个温度测量值应用脉冲预热制度以加热毫秒退火系统中的晶片支承板。在应用脉冲加热制度期间，没有衬底位于晶片支承板上。
[0011]可以对本公开的示例性方面做出变化和修改。
[0012]本公开的其他示例性方面涉及用于对半导体衬底进行热处理的系统、方法、装置和工艺。
[0013]参照下面的描述和所附权利要求，各种实施方案的这些以及其他特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书且构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的实施方案，并且与下面的描述一起用于说明相关原理。
附图说明
[0014]在说明书中参考附图阐述了针对本领域普通技术人员的实施方案的详细讨论，在附图中：
[0015]图1描绘了根据本公开的示例性实施方案的示例性毫秒退火加热曲线；
[0016]图2描绘了根据本公开的示例性实施方案的示例性毫秒退火系统的一部分的示例性立体图；
[0017]图3描绘了根据本公开的示例性实施方案的示例性毫秒退火系统的分解图；
[0018]图4描绘了根据本公开的示例性实施方案的示例性毫秒退火系统的截面图；
[0019]图5描绘了在根据本公开的示例性实施方案的毫秒退火系统中使用的示例性灯的立体图；
[0020]图6描绘了在根据本公开的示例性实施方案的毫秒退火系统的晶片平板中使用的示例性边缘反射器；
[0021]图7描绘了可以在根据本公开的示例性实施方案的毫秒退火系统中使用的示例反射器；
[0022]图8描绘了可以在根据本公开的示例性实施方案的毫秒退火系统中使用的示例性弧灯；
[0023]图9至图10描绘了根据本公开的示例性实施方案的示例性弧灯的操作；
[0024]图11示出了根据本公开的示例性实施方案的示例性电极的截面图；
[0025]图12描绘了用于将水和气体(例如，氩气)供应到在根据本公开的示例性实施方案的毫秒退火系统中使用的示例性弧灯的示例性闭环系统；
[0026]图13描绘了用于根据本公开的示例性实施方案的毫秒退火系统的示例性温度测量系统；
[0027]图14描绘了根据本公开的示例性实施方案的具有用于将半导体衬底加热到中间温度的卤钨灯的示例性毫秒退火系统；
[0028]图15描绘了根据本公开的示例性实施方案的示例性方法的流程图；
[0029]图16描绘了根据本公开的示例性实施方案的具有被配置成确定晶片支承板的温度的高温计温度传感器的示例性处理室；
[0030]图17描绘与由石英制成的晶片支承板相关联的典型的热发射谱；
[0031]图18描绘了根据本公开的示例性实施方案的因弛豫引起的晶片支承板温度分布
的图形表示；
[0032]图19描绘了根据本公开的示例性实施方案的示例性方法的流程图；
[0033]图20描绘了根据本公开的示例性实施方案的示例性脉冲预热制度；
[0034]图21描绘了根据本公开的示例性实施方案的示例性脉冲预热制度；以及
[0035]图22描绘了根据本公开的示例性实施方案的具有远红外温度传感器的示例性毫秒退火系统。
具体实施方式
[0036]现在将详细参考实施方案，在附图中示出了实施方案的一个或更多个示例。通过说明实施方案而不是限制本公开的方式来提供每个示例。实际上，对于本领域技术人员而言明显的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下可以对实施方案进行各种修改和改变。例如，作为一个实施方案的一部分示出或描述的特征可以与另一实施方案一起使用以产生又一实施方案。因此，意指的是，本公开的各方面意图覆盖这些修改和改变。
[0037]概述
[0038]本公开的示例性方面涉及用于毫秒退火系统的预热方法，以在对衬底的毫秒热处理期间减少第一衬底(例如，硅晶片)的影响。出于说明和讨论的目的，参考“晶片”或半导体晶片来讨论本公开的各方面。使用本文提供的公开内容，本领域普通技术人员将理解，本公开的示例性方面可以与任何工件、半导体衬底或其他合适的衬底结合使用。另外，术语“约”与数值一起使用意在指所述数值的10％范围内。
[0039]可以使用强烈且短暂的光暴露(例如“闪光”)以可超过每秒104℃的速率加热晶片的整个顶表面来实现半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于毫秒退火系统的温度测量系统，所述系统包括：远红外温度传感器，其被配置成获得在小于约450℃的处理温度下的毫秒退火系统中的衬底的一个或更多个温度测量值，所述毫秒退火系统包括具有晶片平板的处理室，所述晶片平板将所述处理室分成顶部室和底部室；处理电路，其被配置成对来自所述温度传感器的测量值进行处理以确定在小于约450℃的温度的所述衬底的温度。2.根据权利要求1所述的温度测量系统，其中，所述远红外温度传感器包括与约8μm至约14μm的光谱范...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯，
申请(专利权)人：北京屹唐半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：