管理基板退火的热预算制造技术

本发明专利技术提供一种用于处理一基板的方法及设备。将该基板定位于一热处理腔室中的一支撑件上。将电磁辐射导向该基板以退火该基板的一部分。将其它电磁辐射导向该基板以预热该基板的一部分。该预热降低该预热区域与该退火区域之间的边界处的热应力。按特定实施方式的需要，预期任何数量的退火区域及预热区域，其具有可变的形状及温度分布。可使用诸如激光、热灯、白光灯或闪光灯的任何适当的电磁辐射源。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】管理基板退火的热预算专利技术背景专利
本专利技术的实施方式关于制造半导体器件的方法。更具体地说，本专利技术的实施方式针对热处理基板的方法。现有技术的描述集成电路(IC)市场不断地需要更大的内存容量、更快的切换速度及更小的特征结构尺寸。工业中用以应对这些需要的主要步骤之一为将在大熔炉中批处理的硅晶片改变为在小腔室中的处理单晶片。在该单晶片处理期间，通常将晶片加热至高温以使得各种化学及物理反应可在该晶片中界定的多个IC器件中发生。受特定关注的是，IC器件的有利电效能要求对注入区域进行退火。退火将先前制成为非晶形的晶片区域重新产生为更加结晶的结构，且藉由将掺杂剂的原子并入至基板或晶片的结晶晶格中活化掺杂剂。诸如退火的热工艺要求在短时间内为晶片提供相对大量的热能且之后使该晶片快速冷却以终止该热工艺。当前所使用的热工艺的实例包括快速热处理(RTP)及脉冲(尖峰式)退火。虽然这些工艺得以广泛使用， 但当前技术对倾向于长时期暴露在高温下的大基板而言并不理想。这些问题随着切换速度的增加及/或特征结构尺寸的减小而变得更加严重。一般而言，这些热工艺根据预定热制作方法(thermal recipe)，在受控条件下加热基板。这些热制作方法基本上由以下构成半导体基板必须受热所达的温度、温度的变化速率(亦即，温度上升速率及下降速率)及热处理系统保持在特定温度下的时间。举例而言，一些热制作方法可能要求整个基板自室温受热至400°C或400°C以上的温度，历时超过形成于该基板上的器件的热预算的处理时间。此外，为满足某些目的，诸如材料在半导体基板的不同区域之间的最小相互扩散， 各半导体基板经受高温的时间量必须受限制。为达成该目的，温度的变化速率(上升及下降)较佳为高的。换言之，希望在尽可能短的时间内能将基板的温度自低温调整至高温，或反之亦然。对高温变化速率的要求导致快速热处理(RTP)的发展，与传统熔炉的5_15°C /min 相比，快速热处理的典型温度上升速率在200至400°C /s的范围内变化。典型下降速率在 80-150°C /s的范围内。RTP的缺点为即使IC器件仅仅驻留于硅晶片的顶部几微米中，该 RTP仍加热整个晶片。此缺点限制热处理可加热及冷却该晶片的快速程度。此外，一旦整个晶片处于高温下，热仅仅可耗散至周围空间或结构中。因此，RTP系统的当今技术现状为尽力达成400°C /s的上升速率及150°C /s的下降速率。随着基板上的器件尺寸在未来变得更小，热预算亦必须减小，因为较小器件可能会由于材料的相互扩散而更易降级。温度上升及下降速率必须增加以压缩退火时间，例如低于1秒。为解决传统RTP类型工艺中产生的一些问题，各种扫描激光退火技术已用以退火基板的表面。一般而言，这些技术将恒定能量通量传递至基板表面上的小区域，同时相对于传递至该小区域的能量来平移或扫描该基板。其它激光扫描工艺使基板保持静止且移动该激光横过该基板表面。由于严格的均勻性要求以及使横过该基板表面的经扫描区域的重迭最小化的复杂性，这些类型的工艺对该基板表面上形成的接触级器件(contact level device)的热处理并不有效。另外，基板中由与极端区域化加热关联的高热梯度产生的热应力可对该基板产生破坏。鉴于上文，存有对以高的上升及下降速率来退火半导体基板的新颖设备及方法的需要。此对产生增大效能的较小器件的制造提供更大控制。 鍵本专利技术的实施方式一般而言提供处理基板的方法。本专利技术的一方面提供一种处理一基板的方法，包含将该基板定位于一可移动基板支撑件上，将一第一量的加热能量导向一下伏于该基板的一部分的第一固定位置，将一第二量的加热能量导向一下伏于该基板的一部分的第二固定位置，移动该基板支撑件以藉由将各所选区域连续定位于该第一固定位置及随后定位于该第二固定位置处来处理该基板的所选区域，及将该基板的一部分维持在低于500°C的温度下。其它实施方式提供一种处理一基板的方法，包含将该基板定位于一固定基板支撑件上，将加热能量导向该基板以在该基板表面上形成至少一个热区及至少一个退火区，及移动该加热能量以藉由将各所选区域连续定位于该热区及随后定位于该退火区来处理该基板的所选区域。其它实施方式提供一种用于热处理一基板的设备，包含一可移动基板支撑件；一第一能量来源，其经定向以将退火能量导向该基板支撑件的一表面的一第一部分；一第二能量来源，其经定向以将预热能量导向该基板支撑件的该表面的一第二部分；及一光学组件，其容纳该第一能量来源及该第二能量来源。其它实施方式提供一种用于热处理一基板的设备，包含一固定基板支撑件；一或多个能量来源，其经定向以将退火能量导向该基板支撑件的一表面的一第一部分且将预热能量导向该基板支撑件的该表面的一第二部分；一光学组件，其容纳该一或多个能量来源； 及一致动器，其用于相对于该固定基板支撑件来移动该退火能量及该预热能量。附图简要说明因此，可详细理解本专利技术的上述特征结构的方式，即上文简要概述的本专利技术的更特定描述可参照实施方式进行，一些实施方式图示于附图中。然而，应注意，附图仅图示本专利技术的典型实施方式，且因此不欲视为其范畴的限制，因为本专利技术可允许其它同等有效的实施方式。图IA为根据本专利技术的一实施方式的设备的图解等角视图。图IB为图IA的能量来源的一实施方式的图解仰视图。图2为根据本专利技术的另一实施方式的设备的图解等角视图。图3A为经历根据本专利技术的一实施方式的工艺的基板上的温度相对位置的图表。图3B-3C为经历根据本专利技术的两个实施方式的工艺的基板的图解俯视图。图4为根据本专利技术的一实施方式的设备的图解侧视图。图5为图示根据本专利技术的一实施方式的处理腔室的图解横截面图。图6为根据本专利技术的一实施方式的经历工艺的基板的图解俯视图。图7为图示根据本专利技术的一实施方式的处理腔室的图解横截面图。图8A-8B为经历根据本专利技术的实施方式的工艺的基板上的温度相对时间的图表。图9为概述根据本专利技术的一实施方式的方法的流程图。附图说明图10为概述根据本专利技术的另一实施方式的方法的流程图。图11为概述根据本专利技术的另一实施方式的方法的流程图。为便于理解，在可能的处已使用相同元件符号以表示图式共有的相同元件。预期在一实施方式中揭示的元件可在无特定说明的情况下有益地用于其它实施方式。具体描述随着基板上的器件尺寸变得更小且随着基板自身变得更大，在整个基板上一次性执行热处理变得愈加不切实际。激励整个表面所需的功率变得过高(prohibitive)，并可能产生非均勻处理。因此，诸如RTP腔室的热处理工具有时经配置以轮流处理基板表面的部分。一示范性热处理设备(诸如，可购自California，Santa Clara的Applied Materials, Inc.的DSA 腔室)可用于以激光光辐照基板表面的小部分来退火该表面。在激光束的边缘，基板表面可以极端速率加热，且经辐照部分与未经处理部分之间的温度梯度可在基板内部引起破坏性热应力。由于该原因，通常将基板安置于受热夹盘上，从而维持整个基板处于高的周围温度下以减小加热至退火温度所产生的应力。然而，维持基板处于高温下的要求常常减小热处理的益处。本专利技术的实施方式一般而言涵盖热处理基板的改良方式。一般而言，如本文所用的术语“基板”可指由具有一定天然导电能力的任何材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种处理一基板的方法，其包含：将该基板定位在一可移动基板支撑件上；将一第一量的加热能量导向一下伏于该基板的一部分的第一固定位置；将一第二量的加热能量导向一下伏于该基板的一部分的第二固定位置；移动该基板支撑件以藉由将该基板的各所选区域连续定位于该第一固定位置及随后该第二固定位置处来处理该基板的所选区域；及将该基板的一部分维持在低于５００℃的温度下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·莫法特，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US