专利名称：用于旋转基板的非径向温度控制系统的制作方法
技术领域：
本发明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，本发明的 实施例与快速热处理腔室中的基板处理有关。
背景技术：
快速热处(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勻的温度轮廓。在现有技术中，温度均勻性可 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中温度均勻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勻性；然而，不均勻性 会因各种理由而以各种态样产生，不均勻性比较像是非径向的不均勻性，其中在相同半 径上不同位置处的温度会有所变化。非径向的不均勻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勻性。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勻的温度轮廓；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IA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IA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IB所示的不均勻性。在尖峰处理中，Imm 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IB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IC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IC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ID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勻性的设备与方法。
发明内容
本发明的实施例提供了一种在热处理期间减少不均勻性的设备与方法。特别 是，本发明的实施例提供了用于减少热处理期间非径向的不均勻性的设备与方法。本发明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。本发明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。本发明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；加热源，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。
参照描述了本发明一部分实施例的附图，即可进一步详细了解本发明的上述特 征与详细内容。然而，应注意附图仅说明了本发明的一般实施例，本发明还涵盖其它等 效实施例，因而附图不应视为构成对其范围的限制。图IA是于热处理期间置于支撑环上的基板的示意俯视图。图IB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 的不均勻性。图IC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ID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为根据本发明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，其根据本发明的一个实施例而描述了一种取得温度 图的方法。图4为根据本发明的一个实施例的加热源的示意图，该加热源具有脉冲区与脉 冲加热组件。图5为示意流程图，其说明了根据本发明的一个实施例的基板处理方法。图6A是示意图表，其说明在一个相位的脉冲式激光加热源的作用。图6B是示意图表，其说明在一个相位的脉冲式激光加热源的作用。图6C是示意图表，其说明在一个相位的脉冲式激光加热源的作用。图6D是示意图表，其说明在一个相位的脉冲式激光加热源的作用。图6E-6F示意说明了通过激光加热源的相位与振幅调整来改善均勻性。图7A为具有三个脉冲区的灯泡组件的示意俯视图。图7B示意说明了在相应于基板中间区附近的脉冲灯泡区的作用。图7C示意说明了在相应于基板边缘区附近的脉冲灯泡区的作用。图7D示意说明了在相应于基板边缘区外部附近的脉冲灯泡区的作用。图7E是示意图表，其说明了调整相应于基板边缘区外部附近的脉冲区中灯泡的 相位与振幅的热处理。图8为根据本发明实施例的热处理腔室的示意截面侧视图。图9为根据本发明实施例的热处理腔室的示意截面侧视图。图IOA为具有方格板图案的测试基板的示意俯视图。图IOB为示意图表，其说明了对图IOA的基板所执行的热处理。图IOC为示意图表，其说明了在加热基板的经图案化侧的热处理期间，测试基 板整个直径上的温度轮廓。图IOD为示意图表，其说明了在加热基板的非图案化侧的热处理期间，测试基 板整个直径上的温度轮廓。为帮助了解，附图中尽可能使用一致的组件符号来代表相同的组件。但是一个 实施例中的组件也可用于其它实施例，不需特别加以说明。
具体实施例方式本发明的实施例提供了减少热处理期间不均勻性的设备与方法。特别是，本发 明的实施例提供了减少热处理期间非径向的不均勻性的设备与方法。本发明的一个实施例提供了一种具有一个或更多个脉冲加热组件的热处理腔 室。本发明的一个实施例提供了一种通过调整该一个或更多个脉冲加热组件的功率源频 率、相位与振幅中至少一者以减少不均勻性的方法。在一个实施例中，调整功率源的相 位及/或振幅是以由基板旋转频率所决定的频率加以执行。在一个实施例中，功率源的 频率与基板的旋转频率相同。在一个实施例中，功率源的相位是由得自多个传感器之温 度图所决定。在一个实施例中，热处理腔室包括多个加热组件，其分组成一个或更多个方位 角控制区。在实施例中，各方位角控制区包括一个或更多个加热组件，其可通过调整功 率源的相位及/或振幅而加以控制。在另一实施例中，除主加热源外，热处理腔室还包括一个或更多个辅助加热组 件。在一个实施例中，该一个或更多个辅助加热组件可通过调整其功率源的相位及/或 振幅而加以控制。本发明的另一实施例提供了一种热处理腔室，其包括加热源，该加热源被配置 以加热处理基板的背侧。在热处理期间从背侧加热基板可减少因基板图案而引起的不均 勻性。图2示意性说明了根据本发明的一个实施例的快速热处理系统10的截面图。快 速热处理系统10包括腔室主体35，其限定了处理容积14，处理容积14被建构用于对其 中的碟形基板12进行退火。腔室主体35由不锈钢制成且衬以石英。处理容积14被配 置以被加热灯泡组件16辐射加热，该加热灯泡组件16被置于该快速热处理系统10的石 英窗18上。在一个实施例中，石英窗18为水冷式。在腔室主体35的一侧形成有狭缝阀30，其提供通道供基板12进入处理容积 14。进气口 44连接至气体来源45以对处理容积14提供处理气体、清除气体及/或清洁 气体。真空泵13通过出口 11而流体连接至处理容积14，以抽送出处理容积14之外。圆形通道27形成于靠近腔室主体35底部处，在圆形通道27中布置有磁性转子 21。管状升降器39停置在磁性转子21上或与其耦接。基板12受该管状升降器39上的 边缘环20支撑于周围边缘。磁性定子23位于磁性转子21外部，并通过腔室主体35磁 性耦接，以诱发磁性转子21的旋转，因而带动边缘环20与支撑于其上的基板12旋转。 磁性定子23也可配置以调整磁性转子21的升降，由此抬升处理基板12。腔室主体35可包括靠近基板12背侧的反射板22，反射板22具有光学反射表面 28，其面向基板12的背侧以提升基板12的发射率。在实施例中，反射板22为水冷式。 反射表面28与基板12的背侧限定了反射腔15。在一个实施例中，反射板22的直径略大 于受处理基板12的直径。举例而言，当快速热处理系统10被配置以处理12英寸的基板 时，反射板22的直径为约13英寸。清除气体通过与清除气体来源46连接的清除进气口 48而提供至反射板22。注 入反射板22的清除气体有助于反射板22的冷却，特别是在靠近未将热反射回基板12的 孔洞25处。
在一个实施例中，外环19耦接于腔室主体35与边缘环20之间，以隔离反射腔 15与处理容积14。反射腔15与处理容积14具有不同的环境。加热灯泡组件16包括加热组件阵列37。加热组件阵列37可以是UV灯、卤素 灯、激光二极管、电阻式加热器、微波驱动加热器、发光二极管(LEDs)、或任何其它适 当的单独或组合加热组件。加热组件阵列37被置于反射主体43中所形成的垂直孔洞中。 在一个实施例中，加热组件37被排列为六边形。在反射主体43中形成有冷却通道40， 冷却剂(例如水)会从入口 41进入反射主体43，毗邻通过垂直孔洞而冷却加热组件阵列 47，然后从出口 42离开反射主体43。加热组件阵列37被连接至控制器52，其可调整加热组件阵列37的加热作用。 在一个实施例中，加热组件阵列37被分为多个群组以通过多个同心圆区来加热基板12。 每个加热群组都可独立控制以于基板12的整个半径上提供所需温度轮廓。在一个实施例中，加热灯泡组件16包括一个或更多个区域群组57与一个或更多 个脉冲群组53。各区域群组57被连接至功率源55，且可独立加以控制。在一个实施 例中，提供至各区域群组57的功率源的振幅可被独立控制以调整导至对应区域的辐射能 量。各脉冲群组53分别包括一个或更多个加热组件37，且其连接至可通过相位及/或振 幅而加以控制的功率源54。功率源54的相位可经调整以控制导向径向区的区段的辐射能 量。图4是示意图，其说明将图2的加热灯泡组件16分组的实施例。加热灯泡组件 16的加热组件分组成彼此同心的多个区域群组57。各区域群组57包括多个加热组件。 在加热灯泡组件16中也形成有一个或更多个脉冲群组53。各脉冲群组53包括一个或更多个加热组件。在实施例中，脉冲群组53相应于 不同半径位置而形成。在图4的实施例中，各脉冲群组53具有相同半径涵盖范围的对应 区域群组57。在一个实施例中，脉冲群组53中的加热组件可在不同于对应区域群组57中加热 组件的相位而驱动，因而能够在处理基板旋转时，调整导向半径涵盖范围不同位置处的
辐射能量。在另一实施例中，区域群组57中的加热组件对旋转基板的整个半径区域提供了 固定的能量等级，而脉冲区域53中的加热组件的能量等级是脉冲式、且随旋转基板的半 径区域中的区域而改变。通过调整脉冲群组53的能量等级脉冲的相位与振幅，即可调整 旋转基板的半径区域内的不均勻性。脉冲群组53可沿着相同的半径而形成，并对齐以形成圆形区段，如图4所示。 脉冲群组53也可散开于不同的方位角，以更有弹性地加以控制。再次参阅图2，功率源55与功率源54被连接至控制器52，其可原位(in_situ)取 得基板温度图，并根据所得温度图来调整功率源55、56。快速热处理系统10还包括多个热探针24，其被配置以测量基板12不同半径位 置处的热性质。在一个实施例中，所述多个热探针24为多个高温计，其光学地耦接于并 置于形成于反射板22中的多个孔洞25内，以侦测基板12不同半径部分的温度或其它热 性质。所述多个孔洞25沿着半径而放置(如图2所示)，或位于不同半径处(如图4所 示)°
8
在以特定频率取样时，所述多个热探针24可用以取得基板12在处理期间的温度 图，因此各探针24可在基板12旋转的不同时间对基板12的不同位置进行测量。在一个 实施例中，此特定频率高于基板旋转的频率数倍，因此当基板12转完整圈时，各探针24 可对圈上均勻分布的位置进行测量。图3是根据本发明的一个实施例的基板的示意俯视图，其示出了取得温度图的 方法。图5是基板12的示例图，其显示当基板以4Hz旋转并以IOOHz进行数据取样时， 基板上获得温度数据处的位置。可以获得整个基板12上的温度图。再次参照图2，热处理系统10包括一个或更多个辅助加热源51，其被配置以于 处理期间加热基板12。与脉冲群组53类似的是，辅助加热源51被连接至功率源56，其 可调整相位及/或振幅而加以控制。辅助加热源51被配置以通过沿对应圆形区域，对较 低温位置施加比较高温位置更多的辐射能量，来减少温度不均勻性。在一个实施例中，辅助加热源51被置于加热灯泡组件16的相对侧上。各辅助 加热源51与脉冲群组53可独立或结合使用。在一个实施例中，该辅助加热源51是辐射源，其在探针24的带宽中不产生辐 射。在另一实施例中，孔洞25是从辅助加热源被遮蔽，因此探针24不会受来自辅助加 热源51的辐射的影响。在一个实施例中，辅助加热源51为激光(例如二极管激光、红 宝石激光、CO2激光或其它)二极管、或线发光体(lineemitter)。在一个实施例中，辅 助加热源51可设置在处理腔室外部，且来自辅助加热源51的能量经由光纤、导光管、镜 体、或全内反射棱镜而导向该处理容积。图5示出了根据本发明的一个实施例用于处理基板的方法200的示意流程图。方 法200被配置以减少不均勻性，包括径向的不均勻性与非径向的不均勻性。在一个实施 例中，方法200使用根据本发明实施例的热处理系统来被执行。在方块210中，待处理的基板被置于热处理腔室中，例如图2所示的热处理系统 10。在一个实施例中，可通过在边缘环上的机械装置来放置基板。在方块220中，基板在热处理腔室内被旋转。在方块230中，基板由加热源进行加热，该加热源具有一个或更多个脉冲组 件，其可由相位或振幅其中一者加以调整。示例脉冲组件为图2的辅助加热源51与脉冲 群组53。在方块240中，基板的温度可利用多个传感器加以测量，例如热处理系统10的 探针24。当基板旋转时，可通过使用特定取样速率来测量多个位置。在方块250中，可从方块240的测量产生基板温度图。在一个实施例中，温度 图由控制器中的软件产生，例如图2中的控制器52。在方块260中，可由方块250中所得的温度图来决定温度不均勻性的特性。这 些特性为整体变化、与加热区相应之区域间的变化、加热区内的变化(例如具有高与低 温度的角度)等。在步骤270中，可调整一个或更多个脉冲组件的相位及/或振幅以减少温度变 化。详细的调整根据下述图6A-6E与图7A-7E来说明。方块230、240、250、260与270可重复执行，直到完成处理为止。图6A是显示脉冲式激光加热源303的作用的示意图表，脉冲式激光加热源303被配置以将辐射能量导向基板304a的边缘区域。基板304a由主加热源(例如图2所示 的加热灯泡组件16)以及脉冲式激光加热源303加热。加热源303与图2的辅助加热源 51相似。线301说明了基板304a相对于加热源303的旋转角，曲线302a说明了供应至 加热源303的功率。供应至加热源303的功率具有与基板304a旋转频率相同的频率，因此，当基板 旋转时，最高的功率等级会重复导向位置307a，该位置307a与加热源303开始旋转前呈 90度。相同的，最低的功率等级会重复导向位置305a，该位置305a与加热源303呈270度。因此，供应至加热源303的功率被调整使得当低温位置通过加热源303时达到其 峰值，以对该低温位置提供额外加热。虽然本文中说明了供应至加热源303的功率为正弦脉冲，但也可使用任何适当 的脉冲。此外，供应至加热源303的功率的频率也可与旋转频率不同。举例而言，功率 频率可为旋转频率的分数比，例如一半、三分之一、或四分之一，以实现所需用途。图6B是显示脉冲式激光加热源303的作用的示意图表，脉冲式激光加热源303 被配置以在加热源启动于功率302b时将辐射能量导向基板304b。最高功率等级被重复导 向位置307b，该位置307b与加热源303开始旋转前呈180度。类似的，最低功率等级被 重复导向位置305b，该位置305b与加热源303呈0度。图6C是显示脉冲式激光加热源303的作用的示意图，脉冲式激光加热源303被 配置以在加热源启动于功率302c时将辐射能量导向基板304c。最高功率等级被重复导向 位置307c，该位置307c与加热源303开始旋转前呈270度。类似的，最低功率等级被重 复导向位置305c，该位置305c与加热源303呈90度。图6D是显示脉冲式激光加热源303的作用的示意图，脉冲式激光加热源303被 配置以在加热源启动于功率302d时将辐射能量导向基板304d。最高功率等级被重复导向 位置307d，该位置307d与加热源303开始旋转前呈0度。类似的，最低功率等级被重复 导向位置305d，该位置305d与加热源303呈180度。图6E-6F示意说明了通过调整激光加热源的相位与振幅的均勻性的改善。如图 6E所示，在未调整激光加热源的相位与振幅时，沿着处理基板边缘处会有非径向的不均 勻性。图6F示意说明了经相位与振幅调整的处理基板的温度图，其非径向的不均勻性通 过调整激光加热源的相位而实质降低。图7A是加热灯泡组件16a的示意俯视图，其具有三个脉冲区51a、51b、51c。 脉冲区51a包括多个加热组件37a，其置于相应于基板边缘外部区域的区域上。各脉冲 区51a、51b、51c中的加热组件通过调整对应功率源的相位与振幅，独立于加热灯泡组件 16a中的其它加热组件而控制。脉冲区51b包括多个加热组件37a，其置于与靠近基板边 缘的区域对应的区域上。脉冲区51c包括多个加热组件，其置于与靠近基板中间的区域 对应的区域上。灯泡组件16a被用于图2的热处理系统10中。图7B示意说明了脉冲区51c的作用。如图7B所示，调整脉冲区51c的相位可 改变基板的中间区域内的温度变化。图7C示意说明了脉冲区51b的作用。如图7C所示，调整脉冲区51b的相位可改变基板的边缘区域内的温度变化。图7D示意说明了脉冲区51a的作用。如图7D所示，调整脉冲区51a的相位可 改变基板的斜边边缘区域内的温度变化。图7E为显示调整图7A脉冲区51a的相位与振幅的热处理示意图。在处理期间， 基板是以4Hz的频率加以旋转。使用对应于基板中央至边缘的七个高温计，以IOOHz的 取样频率测量温度。此热处理像是尖峰退火，其具有高升温与降温率。曲线321反应了基板的旋转周期。曲线322反应了供应至脉冲区51a的功率的 相位与振幅。曲线323反应了供应至非位在脉冲区51a中的加热组件37a的功率。曲线 325指示了不同传感器在不同位置处所测量的温度。曲线324指示了在处理期间支持基板 的边缘环的温度。脉冲功率的振幅与主功率同步，这种配置使主加热装置与脉冲区使用相同的功
率供应。图8是根据本发明的一个实施例的热处理系统IOb的示意截面侧视图。热处理 系统IOb与热处理系统10相似，除了加热灯泡组件16位于腔室主体35的底侧上，而反 射板27位于腔室顶部上。热处理系统IOb的配置使基板可由加热灯泡组件16自背侧加热。基板12需要面 向上方以将经图案化一侧暴露于传送至处理容积14的处理气体。使用热处理系统IOb的 背侧加热降低了因组件侧上的图案而产生的温度变化。图10A-10D说明了背侧加热的优
点ο图IOA是具有方格板图案的测试基板401的示意俯视图。区块402覆以1700埃 的氧化硅。区块403覆以570埃的多晶硅。图IOB是显示对图IOA的测试基板所执行的热处理的示意图。线404说明了加 热组件的平均温度。线405说明了基板的平均温度。在热处理期间氧是流动的，因此氧 化硅系形成于基板的背侧。基板背侧产生的氧化硅的厚度反应了基板的温度。图IOC为曲线406的示意图，其说明了当测试基板从经图案化一侧加热时，测试 基板背侧的氧化硅厚度。氧化硅厚度的变化反应了基板温度的变化。温度的变化则受到 图案的极大影响。图IOD为曲线407的示意图，其说明了通过加热基板的非图案化一侧(例如使用 类似于图8的热处理系统IOb的热处理系统)的热处理期间，测试基板整个直径上的氧化
硅厚度。根据本发明的温度控制方法也可延伸至控制边缘环的温度，该边缘环被配置以 于处理期间支撑基板。图9是根据本发明实施例的热处理腔室10。的示意截面侧视图。除了热处理腔 室IOe还包括边缘环20的传感器、加热与冷却装置之外，该热处理腔室IOe与热处理腔室 IOb相似。边缘环20被设计以根据待处理的基板12的热性质而具有如热质量、发射率与吸 收率等热性质，以改善基板温度轮廓。边缘环20的热性质可通过选择不同材料、不同厚 度与不同涂层而调整。在一个实施例中，主要被配置用以加热边缘环20的边缘环加热装置61，被置于加热灯泡组件16的加热组件阵列37外部。边缘环加热装置61被连接至控制器52，其调 整边缘环加热装置61的加热功率62。边缘环加热装置61可独立于加热组件阵列37而控 制，因此边缘环20的温度独立于基板12的温度而控制。热处理系统IOc还包括边缘环热探针63，其耦接至且置于靠近边缘环20处反射 板22上的孔洞32中。边缘环热探针63是高温计，其被配置以测量边缘环20的温度或 其它热性质。边缘环热探针63与控制器52连接，控制器52连接至边缘环加热装置61。热处理系统IOc还包括辅助加热源67，其被配置以调整边缘环20的非径向的温
度变化。气体喷嘴65可被布置靠近边缘环20处以冷却边缘环20。在一个实施例中，气 体喷嘴65共享相同的清除气体来源66。气体喷嘴65导向边缘环20并放出冷却气体(例 如氦气)以冷却边缘环20。气体喷嘴65通过阀68而连接至气体来源66，阀68由控制 器52控制。因此，控制器52包括边缘环20的封闭回路的温度控制中气体喷嘴66的冷 却作用。自传感器63的测量可以类似于使用探针24产生基板12的温度图的方式，而产 生边缘环20的温度图。可使用例如方法200的方法来调整边缘环加热装置61及/或辅 助加热源67的相位及/或振幅，以减少边缘环20中的不均勻性。此外，自气体喷嘴65 的流率根据边缘环20的旋转角度而调整，以提供可调整的冷却。虽然本文中说明了半导体基板的处理，本发明的实施例也可用于任何适当情形 以控制受热处理的对象的温度。本发明的实施例也可用于控制冷却设备中的冷却处理。前述虽与本发明的实施例有关，也可在不背离其基本范围的前提下获得本发明 的其它实施例，所述基本范围由所附权利要求限定。
权利要求
1.一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。
2.如权利要求1所述的设备，还包括主加热源，其被配置以对该处理容积提供能量。
3.如权利要求2所述的设备，还包括系统控制器，其被配置以调整该一个或更多个脉 冲加热组件的频率、相位与振幅中至少一者，并调整对该主加热源的功率级，其中，该 控制器被配置以使用该传感器组件而产生在该基板支撑件上旋转的基板的温度图，并根 据该温度图调整该一个或更多个脉冲加热组件以及该主加热源。
4.如权利要求3所述的设备，其中该主加热源包括多个加热组件，这些加热组件被分 组成多个同心加热区，各个同心加热区系经独立控制，且该一个或更多个脉冲加热组件 被置于一个或更多个同心加热区内。
5.如权利要求3所述的设备，其中该一个或更多个脉冲加热组件被分组成一个或更多 个方位角控制区。
6.如权利要求2所述的设备，还包括辅助加热源，其被配置以对该处理容积提供脉冲 式能量，其中该脉冲式能量的频率、相位、或振幅为可调整。
7.如权利要求6所述的设备，其中该基板支撑件包括边缘环，其被配置以于靠近边缘 区域处支撑基板，且该辅助加热源被配置将能量导向该边缘环。
8.如权利要求6所述的设备，其中该主加热源与该一个或更多个脉冲加热组件被置于 该容积的第一侧上，且该辅助加热源被置于该处理容积的相对侧上，该主加热源与该一 个或更多个脉冲加热组件被配置以将能量导向被处理的基板的背侧，且该辅助加热源被 配置以将能量导向该基板的前侧。
9.一种用于处理基板的方法，其包括以下步骤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来决定。
10.如权利要求9所述的方法，其中加热该基板包括 从主加热源将非脉冲式能量导向该处理容积；以及 从一个或更多个脉冲加热组件将脉冲式能量导向该处理容积。
11.如权利要求10所述的方法，其中该主加热源包括多个同心区，其各自可独立加以 控制，并且该一个或更多个脉冲加热组件被分组成一个或更多个方位角控制区。
12.如权利要求10所述的方法，还包括 测量该基板在多个位置的温度；以及根据温度测量来调整该一个或更多个脉冲加热组件的频率、相位与振幅中至少一者。
13.如权利要求10所述的方法，还包括在加热该基板的同时从辅助加热源加热支撑该 基板的边缘区域的边缘环，其中该辅助加热源被配置以对该处理容积提供脉冲式能量；当该边缘环旋转时，测量该边缘环上不同位置的温度；以及根据测量的边缘环温度，调整该辅助加热源的频率、相位与振幅中至少一者。
14.一种热处理腔室，其包括腔室主体，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；加热源，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，并被配置以测量该处理容积中沿着不同半径位 置的温度；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，其中该加热源的所述多个加热组件被分组成多个同心区，且这些脉冲加热组件被分 组成一个或更多个方位角控制区。
15.如权利要求14所述的热处理腔室，还包括辅助加热组件，其被配置以将脉冲式能 量导向支持该基板的边缘环。
全文摘要
本发明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。
文档编号H01L21/683GK102017101SQ200980115810
公开日2011年4月13日 申请日期2009年5月1日 优先权日2008年5月2日
发明者亚伦·亨特, 沃尔夫冈·R·阿得厚德, 约瑟夫·R·拉尼什 申请人:应用材料公司