专利名称：用于扩大温度高温测定的方法与设备的制作方法
技术领域：
本发明有关于一种可应用于半导体晶圆处理的扩大温度高温测定。详言之，本发明有关于硅晶圆的快速热处理(rapid thermal processing，RTP)，和使用于RTP中的扩大温度(包括低温)高温测定技术。
背景技术：
快速热处理(RTP) —词可用于形容数种热处理型态，包括退火、掺质活化、氧化、 氮化等等。上述处理一般在高于约1000°c的相对高的温度下进行。其可在前体或蚀刻气体存在下，进一步地应用于化学气相沉积和蚀刻。后者一般在相对来说较低温度(约介于 500°C和800°C间)的RTP腔室中进行处理。RTP —般以装在灯头(Iamphead)中并朝向待处理基板的高强度白炽灯数组进行。该些灯是利用电力启动，且开关迅速，并可将其大部分辐射实质导向基板。如此可使晶圆被非常快速地加热而不会实质加热腔室，且一旦移除灯的电源时，基板可以近乎相同的速率快速降温。因此可更精确地控制在预定温度下的处理时间，并减少整体的热预算(thermalbudget)。其次，可减少整体工艺时间而提升产量。图1绘示了由Ranish等人在美国专利第6，376，804号中所述的RTP反应器10的剖面简图，其通常代表可购自美商应用材料(美国加州圣大克劳拉市)的辐射式RTP反应器(Radiance RTP reactor)。反应器10包含一处理腔室12、位于腔室12内部的一晶圆支架14，和一位于腔室12顶端的灯头16或是热源组件，一般皆围绕一中心轴18对称排列。处理腔室包含一主腔体20，和设置于主腔体20上的一窗22。窗22是由红外线可穿透的材料制成，例如，透明、融熔的二氧化硅石英。主腔体20以不锈钢制成，且可用石英作为衬里(未绘示)。一环状通道M形成于接近主腔体20的底部处。晶圆支架14包含设置于通道M内的一可旋转的磁性转子 26 (rotor)。一石英管状升降器观靠于(或耦接)磁性转子沈和支撑件30 (以一边缘环表示)上，此支撑件30靠在升降器观上，且是由镀硅的碳化硅、不透明的碳化硅或石墨制成。处理期间，晶圆32或其它基板放置于边缘环30上。一可旋转磁性定子(stator) 34设置于主腔体20的外部，且与磁性转子M轴向对齐，并经由主腔体18磁性耦接于磁性转子 24。一未绘示的马达使磁性定子34围绕中心轴18旋转，并藉此旋转磁性耦接的转子26，最终带动边缘环观和所支撑的晶圆30旋转。三或四个举升销36可滑移地与反射板38密封而形成主腔体20的底壁(bottom wall)。一未绘示的机制可升高和降低所有的举升销36， 选择性地接合晶圆22使其降低至或升高离开边缘环30，并降低至或升高离开未绘示的叶片，该叶片可用以转移晶圆32进入或离开腔室12。石英窗22安装于主腔体18的上方边缘，且在窗22和主腔体20之间设置有一 0 型环40，使二者可成气密性密合。灯头16位于窗22上方。在窗22和灯头16之间设置另一第二 0型环42，使二者可成气密式密合。夹持器44 (clamp)与0型环40、42连接而将灯头16密封至主腔体20上。灯头16包含数个灯46，通过电插座48支撑并供电。这些灯也被称作为辐射热源。这些灯46较佳为可发射出强烈红外光的高强度白炽灯，例如钨卤灯泡，其在石英灯泡中装置一钨丝，并以含卤素气体(例如溴)的气体填充并以钝气稀释，以清洁石英灯泡。每一灯泡被装入相对多孔的封装化合物50 (potting compound)中。灯46设置于反射体M中垂直设置的圆柱形灯孔52内部。反射体M内的灯孔52的开口端邻近于窗22，但灯46与窗 22隔尚。一液冷式通道56形成于反射体M内，以围绕每个灯孔52。从一入口 60将冷媒 (例如水)导入冷却通道56内并由出口 62流出以冷却反射体54，并流过灯孔52邻近处以冷却灯46。热侦测器(例如，七或更多组高温计70)分别经由光导管72 (例如，蓝宝石柱)而光学性耦合至个别的孔洞74，这些孔洞74形成于反射板38的半径范围之中并彼此间隔一段距离。一般而言，刚性的蓝宝石光导管72和高温计支撑于主腔体20之内，但其中可设置具弹性的光纤或光导引件。高温计70可侦测晶圆30的下表面和边缘环30的不同辐射部位的温度或其它热性质，如Peuse等人于美国专利第5，755，511号中所述。Adams等人在美国专利第6，406，179号中叙述了这种高温计。高温计70常见为辐射式高温计，具有一光学式窄带滤波器，其带通(bandpass)在波长小于950nm(亦即，光子能量略高于硅的能带间隙(band gap)约1. IeV(1. Iym))时约为20nm，也可表示成其光子的波长低于硅晶圆能带隙的波长。这种滤波器容易形成作为多层干涉性滤波器(multi-layer interference filter)。硅晶圆32可藉此吸收由该些灯46所发出的短波长可见辐射，使得高温计70侦测到的是发射自晶圆32的黑体辐射，而非来自该些灯46的辐射。高温计70将温度信号传送至灯电力源控制器76，其可依据所测量的温度，控制输送至红外线灯46的电力。红外线灯46可控制在辐射式排列的区域内，在一实例中为15个区域，以提供更为精致的辐射热形态，并补偿热边际效应(thermal edge effect) 0高温计 72 一起将指示晶圆22表面的温度形态的信号传送至电力源控制器76，其可依据所测量的温度来控制传送至每一区域红外线灯46的电力，藉此提供一封闭式循环热控制。处理腔室12的主腔体20包含一处理气体的入口埠80和一气体出口埠82。在使用时，在将工艺气体经由入口埠80导入之前，可将处理腔室12的压力减少至低于大气压力 (sub-atmospheric pressure)。真空泵84经由埠76和阀门88抽空处理腔室86。压力通常减低至1至160托(torr)之间。然而，某些工艺也可在大气压力下进行，虽然通常会使用特殊气体，但这种工艺不需要将处理腔室抽真空。一第二真空泵90被用来减低灯头16中的压力，特别是当处理腔室已被抽至低压时，如此可减小石英窗22两侧的压差。第二真空泵90经由埠92(包含阀门94)将气体抽出以减少灯头16的压力。埠92与反射体M (包含灯洞52)的内部空间彼此为流体可连通关系。使用一加压的导热气体源98将导热气体(例如，氦气)填充至灯头16，如此有助于灯46和液冷式通道56之间的热传导。氦气源98经由阀门100和埠102连接至灯头16。 导热气体被导引至形成在灯头罩106和各灯46的基部之间的气体歧管104 (manifold)。打开阀门100可使气体流入歧管104。因灯的封装化合物50为相对多孔性，导热气体可流过封装化合物50以及灯46外壁和灯孔52之间的缝隙，以冷却该些灯46。然而，将上述的RTP腔室应用于较低温度时会出现某些缺点。用于硅RTP中的典型辐射式高温计包含硅光二极管侦测器(silicon photodiode sensor)，用以侦测由一热体(hot body)所发出的普朗克辐射光谱中的窄带宽(bandwidth)的强度，并由所侦测的强度判定此物体的温度。然而，高温计一般是用于较高温度的量测，例如高于500°C或800°C。 在RTP反应器的组态中，腔室组件相对较温暖且辐射式灯泡会发生光渗漏，导致一般的高温计相对较难测量低于约450°C的晶圆温度。曝露在350°C的物体的习用高温计的光电流在0.8pA附近，此数值层级很容易被一般RTP环境下的热和电噪声盖过。另外，晶圆在此温度下是部份透明的，且腔室无法隔绝所有的光。已观察到在晶圆处于低温的情况下时，在开启白炽灯后，因受直接和间接灯辐射的影响，高温计立即显示成350°C。对于RTP而言，至少有两种状况下需进行晶圆温度的低温控制。在高温RTP中，使用辐射式高温计的封闭式循环控制系统可非常精确地控制较高的晶圆温度，但如前所述只有在高于约450°C时有效。然而，为了达到这个温度，晶圆必须先以开放式循环控制系统加热，在此期间，需预先输入定量电流至辐射灯中。当高温计侦测到温度已达辐射式高温计的侦测下限时，将热控制转换成封闭式循环系统。一般对开放循环期间的预热的监控，并不会超出典型关闭状态。结果，可能会发生温度梯度或加热速率过高。晶圆可能会在预热时变成圆弧形或洋芋片形，导致在更高温时无法进行有效的RTP工艺。因此有必要使预热时的条件最佳化，特别是为达到均勻预热的区域化加热分布。这种预热最佳化一般需要一位有经验的工程师，经由大量晶圆的实验来建立一组预热配方(recipe)，避免翘曲(warpage) 或其它的不良结果。然而，最佳化配方受限于晶圆上已存在的特征。除了在非常长时间生产运转的情况之外，不可能对每一种芯片设计的每个阶段都进行最佳化调整。相反地，只会对于具有特定类型材料(例如，金属或氧化物)顶层的未图形化的储存晶圆的少数阶段进行最佳化。对于制造而言，相似的顶层使用相同的预热配方。一般而言，这种方法已被证明无法满足需求，并会造成不稳定的预热速率，且其它的均勻度需进行进一步调整。目前对于可于温度低于500°C甚至低于250°C至接近室温下实施的RTP的需求持续在增加，特别是在可用于未来一代集成电路的镍、钴、或硅化钛等接点(contact)的RTP。 如果可将一般的辐射式高温计应用于这些需要相对低热处理温度的先进工艺将会非常便利。也可以设计具有低温腔壁和低温辐射式高温计的自动化低温型RTP腔室，但理想的方式是采用商业化的高温型RTP腔室进行低温工艺。更理想的方式是提供可同时用于低温和高温处理的RTP腔室，使不同的处理步骤可在同一腔室中进行。Hunter等人在美国专利第6，151，446号提出了一种穿透式高温计(transmission pyrometer)，在晶圆被降低到边缘环之前，其可用来测定支撑于举升销上的晶圆诱发光侦测器产生足够的光电流，以大致表示晶圆已达腔室温度。此穿透式高温计包含某种可有效过滤接近硅能带隙的谱带的方式。在加热硅晶圆时会减少其能带间隙的能量(波长增加)。 穿透式高温计被用于侦测来自辐射式加热灯(通常被保持在低强度下)，并经硅晶圆过滤后的辐射。当硅能带间隙落入或超出侦测器带宽时，侦测器的信号会发生明显的变化，因此可代表硅晶圆的温度。在美国专利第6，151，446号中，穿透式高温计被整合在腔室的举升销中，以决定何时方可安全地将晶圆降低到微温的边缘环上。其中所描述的操作温度需高达约400°C。虽然美国专利第6，151，446号中的系统对于灯的电力提供了某种回馈式控制， 但晶圆温度仍需要更密切且更细微的控制。在本发明所属的技术领域中，对可用于快速热处理，且不受与掺杂的基板有关的基质效应(matrix effect)干扰的低温型量测系统存在着需求。
发明内容
本发明一或多个具体实施例有关于快速热处理设备，用以处理一具有一前侧和一背侧的基板。此设备包含一腔室，其包含一辐射热源；一支撑件，用以在热处理期间将基板固持在一位置，使基板的前侧或背侧其中之一朝向辐射热源；此腔室也具有一高温测定系统，包含一穿透式辐射侦测器系统，用以测量来自一辐射源并穿透该基板的在第一和第二不连续波长的辐射，并比较在第一不连续波长的穿透辐射的强度和在第二不连续波长的穿透辐射的强度。在一些具体实施例中，辐射源是辐射热源，且穿透式辐射侦测器系统包含用以侦测第一不连续波长的第一侦测器模块，和用以侦测第二不连续波长的第二侦测器模块。本发明的其它方面也具有至少一波长滤波器。另一方面中，辐射源对齐高温测定系统。在其它的具体实施例中，辐射源包含两个不连续光源，且侦测器系统包含第一侦测器模块，用以测量在第一和第二不连续波长的辐射。在一些方面中，辐射源包含两个不连续光源，且侦测器系统包含用以测量在第一不连续波长的辐射的第一侦测器模块，和用以测量在第二不连续波长的辐射的第二侦测器模块。依据某些具体实施例，波长滤波器可实质移除自低于该第一及第二不连续波长的下限数纳米至高于该第一及第二不连续波长的上限数纳米的范围以外的所有波长。其它具有至少一波长滤波器的方面包含一第一波长滤波器和一第二波长滤波器，该第一波长滤波器具有足以容许该第一不连续波长通过的带通宽度，且该第二波长滤波器具有足以容许该第二不连续波长通过的带通宽度。其它的具体实施例可实质允许所有在第一不连续波长附近的光通过，并通过该滤波器逐渐衰减光的穿透，使99. 9%在第二不连续波长附近的波长的光被阻挡。在其它的方面中，穿透式辐射侦测系统更包含至少一波长滤波器，可实质移除所有波长低于一预设波长的辐射。在详细的具体实施例中，预设波长为980nm。其它的具体实施例更包含一发射式辐射侦测器系统，包含用以测量发射自基板的辐射的高温计。一些方面中也具有一分光器，用以将自基板所发射的部份辐射与穿透基板的辐射分开。本发明的各种具体实施例的两个不连续光源可为依序或同时运作。在某些详细的方面中，第一不连续波长约为1030nm，第二不连续波长约为1080nm。在其它详细的具体实施例中，发射式辐射侦测器经配置以测量波长约为930nm的辐射。在某些态様中，用以产生不连续波长的光源可为激光、发光二极管、低功率白炽灯泡或其它合适的光源。其它的具体实施例包含耦接至高温测定系统的功率源控制系统，用以控制传送至辐射热源的功率量。在其它的具体实施例中可具有数个穿透式辐射侦测器系统。另外，本发明的具体实施例有关于处理基板的方法，包含利用至少一高温测定系统测量室温下，在两个不连续波长的至少一光源的参考光线强度。计算两个不连续波长的室温强度的比率。将基板置入腔室中介于至少一光源与至少一高温测定系统之间的位置处。利用该高温测定系统测量来自该至少一光源并穿透该基板的两个不连续波长的光强度。计算穿透基板的两个不连续波长的强度比例，并将该强度比例常规化至室温下的强度比例。利用一辐射式热源加热该基板，并使用该高温测定系统周期性测量穿透该基板的在不连续波长的光线强度比例，以监控该基板的温度。
图1为一般快速热处理(RTP)腔室的剖面简图，包含至少一辐射式高温计；图2为一具体实施例的RTP腔室剖面简图，包含穿透式高温计和辐射式高温计；图3为温度与硅吸收边缘位移的关系图；图4所绘示为在穿透式高温计中对于光电流的不同的贡献，可作为晶圆温度的特征函数；图5为在RTP腔室中使用穿透式高温计量测晶圆温度的基本方法流程图；图6为穿透式和辐射式高温计在硅晶圆加热时的执行效率比较图；图7为将1 μ m的光透射过以不同浓度掺杂的η型硅晶圆时的温度函数比较图；图8为透射过不同浓度掺杂的η型硅晶圆的光线在波长为1. 5 μ m和0. 97 μ m的比例与温度的函数比较图；图9为透射过不同浓度掺杂的η型硅晶圆的光线在波长为1. 03 μ m和1. 08 μ m的比例与温度的函数比较图；图10为波长为1. 03 μ m和1. 08 μ m光线比例对不同阻值基板温度的函数图；图11为在RTP腔室中以穿透式高温计控制加热速率的另一方法流程图，包含依据所量测的起始温度上升速率调整灯功率；图12为可应用于快速热处理的合并式辐射和透射高温计的剖面图；图13为依据本发明一些具体实施例的使用合并式辐射和透射高温测定系统的 RTP腔室剖面图；图14为依据一或多个本发明态様所绘示的双激光系统的多通路时间信号图；图15所示为使用一 50 50分光器分离入射光的穿透式高温测定系统剖面图；及图16所示为使用一分色镜分离入射光的穿透式高温测定系统剖面图。
具体实施例方式在叙述本发明数个例示的具体实施例前，应了解的是本发明并不限于下文中所述的详细的构形或处理步骤。在下文中所述的具体实施例可单独应用，或与其它的具体实施例共同使用。本发明可具有其它多种方式实施或施行的具体实施方面。在说明书和附属的权利要求书中，单数形式「一(a，an)」和「该(the)」包含数个的含意，除非内文中清楚地表示其含意。因此，举例来说，参考「一基板(a substrate)」即可包含了二或多个基板的结合，等等。本发明的一或多个具体实施例利用硅的能带间隙能量与温度的相关性进行温度测量。在一具体实施例中，测量了穿透硅基板的能量，供测量用的来源同时也是腔室中的加热组件。在另一具体实施例中，得到了两个不连续波长的两个测量结果，并比较测量值的比例。这些具体实施例可使与能带间隙吸收无关的透射变异(即，掺质、非光谱变异形薄膜 (non-spectrallyvarying films))最小化，并补偿光源的变异。在另一具体实施例中，依序发射两种不连续波长源(发光二极管(LED)或激光)并比较测量值(例如，经由时域(time domain)的波长调控)。这些具体实施例均可用于已知的辐射式高温测定系统中，可测量从室温至高达1410°C的温度。这些具体实施例可应用于处于高背景辐射源中的硅基板或薄膜测量。本发明的一个方面包含使用一穿透式高温计，在快速热处理腔室中测量低于 500°C或甚至低于250°C的硅晶圆温度。穿透式高温计可侦测由一光源所发出，并经过硅晶圆滤过的不连续的波长的辐射。在某些波带中，硅的吸收会强烈地受到晶圆温度和纯度的影响。温度量测可用于不超过此温度的热处理中，或可用于控制预热至辐射式高温计可量测的晶圆温度，例如400至500°C，超过此温度之后，可使用辐射式高温计的封闭式循环控制加热。可以一种少量或不会过滤掉1至1. 2 μ m间波长的硅光二极管(silicon photodiode)来实作成适用于约350°C以下的低温穿透式高温计。可侦测扩及500°C波长范围的穿透式高温计包含一 hGaAs 二极管感光器(InGaAs diode photodetector)，和可阻挡大于约1. 2μπι的辐射的一滤波器。辐射式和穿透式高温计可被整合成在一结构，其包含一分光器(optical splitter)，用以接收从一光导管(light pipe)或其它光导引件(light guide)而来的辐射，并将此辐射分成各自朝向穿透式高温计和辐射式高温计的滤波器的不同光束。图2中绘示了本发明的一具体实施例的快速热处理(RTP)腔室110剖面简图，其包含至少一穿透式高温计。虽然本发明的某些方面以穿透式高温计进行侦测，在本发明的一具体实施例中，腔室110额外包含一或多个辐射式高温计70、112。两个高温计70、112可包含于一个单独的系统中，用以接收从光导管72来的光学辐射，并使用两高温计70、112之间的一分光器114将所接收到的辐射加以分开。如前所述，辐射式高温计70包含次微米波长的窄带滤波器(narrow band filter)，S卩，使能量大于硅的能带间隙(band gap)的光子通过。因硅晶圆32阻挡了来自辐射热源(以灯46表示)的较短波长的光，使得辐射式高温计70可有效地测量晶圆32背侧的黑体辐射温度。相反的，穿透式高温计112对较长波长的光线敏感，特别是在有兴趣的晶圆温度的硅能带间隙附近的光线或波长稍长的光。通过均勻晶圆的特定波长的光学辐射透射率(transmissivity)或透射系数 (transmission coefficient) τ 可以下式表不τ (α，χ) = ε _α χ(1)其中α为吸收系数，X为晶圆的厚度。接近硅能带隙的硅的吸收系数已知与温度有关，如图3所示，针对室温(20°C )以线120绘示，针对200°C以线122绘示。线120、122 的急遽倾斜部份确定为光学能带隙的吸收边缘，与热活化自由载体(thermally activated free carriers)的热量变化及声子(phonon)的贡献度有关。当波长增加时，吸收边缘会移向长波长(较小光子能量)。穿透式高温计所需要的光谱滤波方式(spectral filtering)不同于辐射式高温计所需要的光谱滤波方式。穿透式高温计滤波器和感光器一起提供的光谱响应(spectral response)需要对所感兴趣的晶圆温度的吸收间隙的波长灵敏。这个需求会依据穿透式高温计是否仅需要量测低温(例如，低于约350°C，或特别是低于约250°C )，或是需要量测高达450°C或更高的温度而变化。然而，为了维持一合理讯杂比(signal-to-noise ratio), 仅对黑体辐射光谱中的一限定带宽进行侦测。不滤光的一硅制感光器可在低于约250或350°C下执行此功能。硅制感光器对大于约1. 1 μ m的波长的辐射不灵敏。当晶圆从室温加热至350°C时，晶圆吸收边缘会从1 μ m 提高至1.2μπι。因此，净效应会使带通变得相对狭小。然而，当晶圆温度高过约350°C时， 吸收边缘会超过硅制感光器的侦测极限，所以无法迅速侦测吸收边缘波长的任何进一步增加。因此，在面对较高的晶圆温度时，使用对于长波长灵敏的感光器较为理想。这种侦测器的一个例子是InGaAs 二极管感光器，可用于侦测介于约0. 9和1. 7μπι之间的侦测波带。为了避免达1. 7 μ m的贡献度过大，InGaAs应与使低于1. 2或1. 3 μ m的波长通过的一低滤波器(low-pass filter)同时使用，即，使大部份通过的辐射波长低于由穿透式高温计所能测到最高温度的硅晶圆能带隙波长，并截除大部份高于此能带隙波长的普朗克光谱 (Plankian spectrum)。另外，滤波器可为能截除低于约1 μ m辐射的带通滤波器。下文中将参照图4来解释操作方法(regime)。线1 表示来自穿透式高温计所有的光电流，对于灯电流的一设定而言，其为一晶圆温度的函数。在较低的温度下，总光电流主要是来自微温的灯所产生并穿过晶圆的光通量(Photon flux)所引起的光电流128。然而，如线130所示，因存在有一固定量的背景辐射，例如来自杂散辐射(stray radiation) 和微温的腔室部件。因此，在较高的温度下，晶圆本身的黑体辐射贡献度持续增加(以线 132表示)。在温度约400°C时，灯和晶圆黑体二者所产生的贡献度彼此交会(cross over), 位置接近于此区域的底部，此位置使辐射式高温计变为较有效率。本发明的一种方面是根据已知穿透式高温计光电流与灯电流和晶圆温度间的依存性，这种依存性可视为此高温计的特征函数(characteristic)。晶圆产品的晶圆厚度是经过精密控制的，例如，对于300mm的晶圆而言是0. 75士0. 02mm，并假设其为一已知量。在图5的工艺流程图中绘示了一个基本的可控制晶圆加热的基础算法。在步骤 136中，将已知温度的一晶圆放入RTP腔室中，且在步骤138中，使光源朝向晶圆。在步骤 140中，测量来自穿透式高温计的光电流。在已知灯电流和晶圆温度下完成此量测，并可对已知的特征函数进行常规化(normalized)处理。在步骤142中，将已测得但未常规化的光电流对灯和晶圆的温度的特征函数进行常规化。这可由很多方式来完成，但最简单的方式是对感光器所输出的光电流使用一比例因子(scaling factor)，使所量测的光电流与晶圆及灯的起始温度的未正规化的光电流特征函数一致。此后，所有量测后的光电流值都是成比例的。之后，在步骤144中至少提升灯的电流大小至一起始预热值。之后，在步骤146中， 针对相同晶圆以及升高的灯电流测量来自穿透式高温计量测的光电流。在步骤148中，由量测的光电流和常规化的特征函数决定晶圆的温度。重复步骤146、148直到在步骤150中决定晶圆的温度已达到某最终的预热晶圆温度。可用各种方式建立所需的灯与晶圆的特征函数。可测量许多组结合灯电流和晶圆温度的高温计光电流和可能的晶圆厚度，之后利用这些实验数据找出光电流与晶圆温度的关连。常规化(normalization)仍被视为说明晶圆在腔室环境中(包含不同的灯等等)的变异和变化较理想的方式。基于对光电流和灯的电性量测间关系、温度与硅晶圆透射性之间的关系，以及感光器反应等相当完整的了解，这里提出一种方法。穿透式高温计的光电流Ipd主要与晶圆温度Tw和灯温度IY有关，并可表示为
Ipd = ^χ) *L(XJL)dX(2)λ i和λ 2是积分的上下限，分别代表感光器反应的光谱极限，可为0. 8至1. 7 μ m。 R(X)是感光器的反应函数，包含所有使用的滤波器。 (λ， γ)是灯在温度为IY时的辐射强度光谱，且Ω是一个正规化因子，用以除去背景辐射、晶圆顶表面反射率、透射通道观测因子(view factor)等的差异，以及灯辐射强度的差异。对于顶部晶圆表面的反射率进行合适的正规化可使不同形态的晶圆(具有不同的水平和垂直结构)在进行处理时，不必针对每一种形态的结构进行其RTP预热环境的调整。相反的，在大部件的单一常规化量测可解释这种主要对顶表面反射率造成影响的差异。灯的辐射强度L是一在灯丝上耗散功率的函数，并因此为灯的温度IV、灯丝所选用材料的发射率λ，ιγ)，以及因灯丝卷成线圈而产生的发射率修正量δ (λ，ιγ)的函数。 灯的温度IY可由在钨丝实验中所得的经验式决定，可表示成下式
权利要求
1.一种用以处理一基板的快速热处理设备，该基板具有一前侧和一背侧，该设备包含一腔室，包含一辐射式热源；一支撑件，用以在热处理期间将基板固持在一位置，使该基板的前侧或背侧其中之一朝向该辐射热源；一高温测定系统，包含一穿透式辐射侦测器系统，用以测量来自一辐射源并穿透该基板的在第一和第二不连续波长的辐射，并比较在该第一不连续波长的穿透辐射的强度和在该第二不连续波长的穿透辐射的强度。
2.如权利要求1所述的设备，其中该辐射源为该辐射式热源，且该穿透式辐射侦测器系统包含用以侦测该第一不连续波长的一第一侦测器模块，和用以侦测该第二不连续波长的一第二侦测器模块。
3.如权利要求1所述的设备，其中该辐射源与该高温测定系统彼此对齐。
4.如权利要求1所述的设备，其中该辐射源包含两个不连续光源，且该侦测器系统包含一第一侦测器模块，用以测量在该第一和第二不连续波长的辐射。
5.如权利要求1所述的设备，其中该辐射源包含两个不连续光源，且该侦测器系统包含用以测量在该第一不连续波长的辐射的一第一侦测器模块，和用以测量在该第二不连续波长的辐射的一第二侦测器模块。
6.如权利要求1所述的设备，更包含至少一波长滤波器，其实质移除自低于该第一不连续波长及该第二不连续波长的下限数纳米至高于该第一不连续波长及该第二不连续波长的上限数纳米的范围以外的所有波长。
7.如权利要求1所述的设备，更包含至少一波长滤波器，其包含一第一波长滤波器和一第二波长滤波器，该第一波长滤波器具有足以容许该第一不连续波长通过的一带通宽度，且一第二波长滤波器具有足以容许该第二不连续波长通过的一带通宽度。
8.如权利要求6或7所述的设备，其中该至少一波长滤波器实质允许所有在该第一不连续波长附近的光通过，并通过该滤波器逐渐衰减光的穿透，使99. 9%在该第二不连续波长附近的波长的光被阻挡。
9.如权利要求1所述的设备，更包含一发射式辐射侦测器系统，其包含一高温计，用以量测自该基板发射的辐射，以及一分光器，用以将由该基板所发射的部份辐射与穿透该基板的辐射分开。
10.如权利要求1所述的设备，更包含一功率源控制系统，耦接至该高温测定系统，用以控制传送至该辐射式热源的功率量。
11.如权利要求1所述的设备，其中该穿透式辐射侦测器系统更包含至少一波长滤波器，用以实质移除具有低于一预设波长的波长的所有辐射。
12.如权利要求1所述的设备，更包含数个穿透式辐射侦测器系统。
13.如权利要求1所述的设备，其中该第一不连续波长约为1030nm，且该第二不连续波长约为1080nm，且该发射式辐射侦测器经配置以测量波长约930nm的辐射。
14.如权利要求4所述的设备，其中该不连续光源选自一激光及一发光二极管。
15.一种处理一基板的方法，包含利用至少一高温测定系统测量室温下，在两个不连续波长的至少一光源的一参考光线强度；计算该两个不连续波长的室温强度的比例；将该基板置入该腔室介于该至少一光源与该至少一高温测定系统之间的一位置处； 利用该高温测定系统测量来自该至少一光源并穿透该基板的在该两个不连续波长的光强度；计算穿透该基板的该两个不连续波长的强度比例，并将该强度比例常规化至室温下的该强度比例；及利用一辐射式热源加热该基板，同时利用该高温测定系统，经由周期性测量穿透该基板的在该等不连续波长的光线强度比例，以监控该基板的温度。
全文摘要
本发明的具体实施例是有关于在扩大温度测定范围(包含低温)下快速热处理基板的方法和设备。在此也揭露了使用扩大温度的高温测定系统(其采用穿透式辐射侦测器系统)的系统和方法。同时也叙述了结合穿透式辐射侦测器系统和发射式辐射侦测器系统的系统。
文档编号H01L21/324GK102217048SQ200980134141
公开日2011年10月12日 申请日期2009年8月27日 优先权日2008年8月29日
发明者A·M·亨特, J·李, R·S·拉马努加姆, 托玛斯·霍 申请人:应用材料股份有限公司