RTP基板温度一对全部控制算法制造技术

本文所公开的实施方式包括一种处理基板的方法。在一个实施方式中，该方法包括检测处理腔室中的基板的一个或多个基板参数，和基于该一个或多个基板参数用开环调谐(OLT)加热工艺将基板加热至第一温度。在一个实施方式中，该方法可进一步包括将基板放置在边缘环上，和用低温闭环控制器将基板加热至第二温度。在一个实施方式中，该方法进一步包括使用高温闭环控制器将基板加热至第三温度。控制器将基板加热至第三温度。控制器将基板加热至第三温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】RTP基板温度一对全部控制算法
[0001]相关应用的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年11月5日提交的美国非临时申请第17/090,696号的优先权，该申请的全部内容通过引用合并于本文。
[0003]本公开内容的实施方式属于半导体处理领域，并且尤其是关于用于改善稳健性和生产量的快速热处理(rapid thermal processing,RTP)控制算法和系统。

技术介绍

[0004]快速热处理(RTP)是一种半导体处理方法，该方法允许将膜(例如，氧化物、氮化物等)保形沉积在半导体基板(诸如硅晶片)上的三维特征结构之上。随着半导体装置的复杂性持续增加，在三维特征结构之上形成保形膜的能力已经导致RTP的使用增加。目前，处理工程师面临着从工艺控制设置清单中进行选择以便提供期望结果(例如，膜厚度、厚度均匀性、膜组成等)的困难任务。工艺控制设置可包括但不限于闭环控制器、开环选项、配方步骤选项和结束条件的清单。根据选定的选项，生产量亦可能增加或减少。
[0005]因此，处理工程师面临着大量的选项，这些选项需要进行正确选择以便在维持可接受的生产量的同时提供必要的组件结果。选择合适的工艺控制设置的复杂性由于每个进入的晶片可能具有不同的基板特征结构而进一步增加。例如，仅举几个实例，晶片之间的不均匀性可能包括热吸收、正面反射率和掺杂剂浓度的差异。
[0006]除了保形沉积工艺，RTP可用于半导体制造工艺流程中的许多其他处理操作。例如，RTP可用于掺杂剂活化、金属回流和/或金属退火。类似于保形沉积的情况，需要控制许多不同的工艺控制设置，以便在晶片或组件上提供期望结果。控制设置通常由处理工程师选择。因此，晶片或组件上的期望结果取决于处理工程师的技能和经验。类似地，当使用单组工艺控制设置来处理每批基板时，基板之间的不均匀性亦可能导致不均匀结果。

技术实现思路

[0007]本文所公开的实施方式包括一种处理基板的方法。在一个实施方式中，该方法包括检测处理腔室中的基板的一个或多个基板参数，和基于该一个或多个基板参数用开环调谐(open loop tuning,OLT)加热工艺将基板加热至第一温度。在一个实施方式中，该方法可进一步包括将基板放置在边缘环上，和用低温闭环控制器将基板加热至第二温度。在一个实施方式中，该方法进一步包括使用高温闭环控制器将基板加热至第三温度。
[0008]本文所公开的实施方式可包括一种快速热处理(RTP)工具。在一个实施方式中，RTP工具包括处理腔室和在该处理腔室中的边缘环。RTP工具可进一步包括升降销，该升降销用于将基板降低到边缘环上和将基板升高离开边缘环；和传感器，该传感器用于确定基板的基板参数。在一个实施方式中，灯组件设置在处理腔室之上。在一个实施方式中，RTP工具进一步包括控制器，该控制器用于控制腔室中的基板的温度。在一个实施方式中，控制器通信耦合至灯组件、传感器、和升降销。在一个实施方式中，控制器包括用于基于由传感器确定的基板参数为各种温度方案选择温度控制器的算法。
[0009]本文所公开的实施方式可进一步包括一种使用快速热处理(RTP)工具在基板上沉积膜的方法。在一个实施方式中，该方法包括使用透射高温测量法(transmission pyrometry)检测处理腔室中的基板的一个或多个基板参数。在一个实施方式中，一个或多个基板参数包括热吸收、正面反射率、和掺杂浓度中的一个或多个。在一个实施方式中，该方法进一步包括基于一个或多个基板参数用开环调谐(OLT)加热工艺将基板加热至第一温度，和将基板放置在边缘环上。在一个实施方式中，该方法进一步包括用低温闭环控制器将基板加热至第二温度。在一个实施方式中，基板在第二温度是不透明的。该方法可进一步包括用高温闭环控制器将基板加热至第三温度，且在基板处于第三温度时使处理气体流入处理腔室。在一个实施方式中，该方法可进一步包括将基板冷却至第四温度，和将基板提升离开边缘环。
附图说明
[0010]图1是工艺流程图，图1描述了根据一个实施方式在使用检测到的基板参数作为输入的控制算法的帮助下实施的快速热处理(RTP)操作。
[0011]图2A是根据一个实施方式的RTP工具的横截面图，该RTP工具具有在升降销上升起的基板。
[0012]图2B是根据一个实施方式的RTP工具的横截面图，该RTP工具具有在腔室内由边缘环支撑的基板。
[0013]图3是根据一个实施方式的RTP工具的框图，图3图标了控制算法和由该控制算法控制的特征结构中的一些特征结构。
[0014]图4图示了根据本公开内容的一个实施方式的示例性计算机系统的框图。
具体实施方式
[0015]本文描述了用于提高稳健性和生产量的快速热处理(RTP)控制算法和系统。在以下描述中，阐述了许多特定细节，以便提供对本公开内容的实施方式的透彻理解。对于本领域技术人员而言将显而易见的是，本公开内容的实施方式可以在没有这些特定细节的情况下实践。在其他情况下，为了不会不必要地模糊本公开内容的实施方式，没有详细描述众所周知的方面，诸如集成电路制造。此外，应当理解的是，附图中所示的各种实施方式是说明性的表示，并且不一定按比例绘制。
[0016]如上所述，目前现有RTP工具的稳健性和生产量在很大程度上受到负责选择工艺控制设置的处理工程师技能的限制。此外，晶片之间的不均匀性进一步增加了选择合适的工艺控制设置的复杂性。因此，本文所公开的实施方式包括改善给定的RTP工艺的稳健性和生产量的RTP控制算法和系统。
[0017]在一个实施方式中，适当的工艺控制设置由一个或多个由RTP工具确定的基板参数指示。例如，诸如透射高温测量法的工艺可用于确定基板的掺杂剂浓度，和/或可以借由RTP工具进行反射率测量。此类测量可以快速进行(例如，在约1秒或更短的时间内)，并且不会显著降低生产量。一旦已经检测到一个或多个基板参数，控制算法就能够选择一个或多个工艺控制设置，该一个或多个工艺控制设置提供具有可预测生产量的期望输出。在一些实施方式中，处理工程师可以负责系统的最小输入，诸如浸泡温度和时间。
[0018]现在参考图1，根据一个实施方式，图示了工艺流程图170，该工艺流程图描绘了用于在基板上实施RTP操作的工艺。流程图170可以从操作171开始，该操作包括检测基板参数。在一个实施方式中，基板参数可包括热吸收、正面反射率和掺杂剂浓度中的一个或多个。在一个实施方式中，检测基板参数可包括使用一种或多种非破坏性分析方法，诸如但不限于透射高温测量法、反射率读数或类似方法。此类分析方法的使用允许基板参数的快速检测。例如，可以在约一秒钟或更快的时间内确定基板参数。基板参数的快速检测允许分析每个正在被处理的基板。替代实施方式可包括分析每批次的一个基板，或者可以以任何期望的频率实施基板分析。
[0019]在例示性实施方式中，操作171可包括确定基板的掺杂剂浓度。在一个实施方式中，经由使用穿过基板的电磁波长传输来确定掺杂剂浓度。例如，将标称电压(例如，10V或更低)施加至基板之上的工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种处理基板的方法，包括以下步骤：检测处理腔室中的基板的一个或多个基板参数；基于所述一个或多个基板参数，用开环调谐(OLT)加热工艺将所述基板加热至第一温度；将所述基板放置在边缘环上；用低温闭环控制器将所述基板加热至第二温度；和用高温闭环控制器将所述基板加热至第三温度。2.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个基板参数包括热吸收、正面反射率和掺杂剂浓度中的一者或多者。3.如权利要求1所述的方法，其中使用透射高温测量法来检测所述一个或多个基板参数。4.如权利要求3所述的方法，其中所述透射高温测量法是在约1秒或更短的时间内实施。5.如权利要求1所述的方法，其中在固定时间内实施将所述基板加热至所述第一温度的步骤。6.如权利要求1所述的方法，其中所述第二温度是约650℃或更低。7.如权利要求6所述的方法，其中所述基板在所述第二温度是不透明的。8.如权利要求1所述的方法，其中所述高温配方是均热配方或尖峰配方。9.如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：将所述基板冷却至第四温度；和在达到所述第四温度后，将所述基板提升离开所述边缘环。10.如权利要求1所述的方法，其中所述处理腔室是快速热处理(RTP)腔室。11.如权利要求1所述的方法，其中基于所述一个或多个基板参数来选择用于将所述基板加热至所述第二温度的所述低温闭环控制器。12.如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：找出处理所述基板的所述方法的配方时间的偏差；和借由向现有清单添加更多的控制器来校正所述配方时间，其中所述控制器基于在处理所述基板的所述方法期间获得的实际数据。13.一种快速热处理(RTP)工具，包括：处理腔室；边缘环，所述边缘环在所述处理腔室中；升降销，所述升降销用于将基板降低到所述边缘环上和将基板升高离开所述边缘环；传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔夫冈，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：