[發(fā)明專利]用于基材處理的高溫測(cè)定

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980146289.5
• 申請(qǐng)日: 2009-10-07
• 公開（公告）號(hào): CN102217033A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 凱拉什·基蘭·帕塔雷;阿倫·繆爾·亨特;布魯斯·E·亞當(dāng)斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 應(yīng)用材料股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/00
• 分類號(hào): H01L21/00;H01L21/02;H01L21/324
• 代理公司: 北京律誠(chéng)同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國(guó);王金寶

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)大體關(guān)于半導(dǎo)體處理設(shè)備，且具體地說，是關(guān)于在相對(duì)低溫下用光學(xué)技術(shù)量測(cè)底座(pedestal)及基座(susceptor)的溫度。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體處理設(shè)備用于薄膜及涂層的沉積、圖案化及處理中。已知基材處理腔室提供底座或支撐基材(以供處理)的某一等效方式。可通過用電阻性構(gòu)件加熱底座或通過使用加熱燈以加熱底座及基材，而將熱提供至基材。燈通常位于處理腔室的外部。允許光穿過由高光學(xué)透射性材料(諸如石英)制成的視窗(viewport)或圓頂。石英也由于低熱膨脹系數(shù)及高熔融溫度而具有吸引力。

高溫處理經(jīng)常使用石英圓頂及外部燈以將基材的溫度快速升高至處理溫度。使用這些架構(gòu)的處理及相關(guān)聯(lián)處理腔室的說明性實(shí)例為磊晶膜成長(zhǎng)(經(jīng)常稱作EPI)及快速熱處理(RTP)。底座在使用燈用于加熱的處理中經(jīng)常稱作基座。在這些處理以及其它處理中經(jīng)處理的膜特性(例如，膜厚度、密度、摻質(zhì)密度等)可對(duì)基材溫度敏感。

確定溫度的傳統(tǒng)方法涉及安裝于處理腔室內(nèi)部的各位置中的熱電偶。使用熱電偶的困難包括部分地歸因于熱電偶接點(diǎn)的劣化或位置變化而產(chǎn)生的溫度量測(cè)的漂移。可通過經(jīng)由頂部石英圓頂而將高溫計(jì)瞄準(zhǔn)基材(通常從上方)來監(jiān)視基材溫度。量測(cè)基材溫度的另一方法包括經(jīng)由形成處理腔室的下側(cè)的底部石英圓頂而將高溫計(jì)瞄準(zhǔn)基座的下側(cè)處。可在查找表中或使用相關(guān)因子(correlation?factor)或其它計(jì)算使基材的溫度與基座的溫度相關(guān)。

傳統(tǒng)高溫處理涉及在650℃至1150℃的范圍中的基材溫度。涉及在300℃至650℃的范圍中的基材溫度的一些處理被使用且正在開發(fā)中。一種此沉積處理涉及在硅基材上形成碳化硅層。由于自基材或基座發(fā)出極少量的光，在這些較低溫度下使用高溫計(jì)是困難的。來自腔室的其它區(qū)域的背景光或甚至源自加熱燈的反射光可產(chǎn)生不良基材溫度判讀。

因此，需要一種用于甚至在低溫下也可靠且快速地量測(cè)基材溫度的系統(tǒng)及方法。

發(fā)明內(nèi)容

所揭示的實(shí)施例是關(guān)于一種用于通過光學(xué)高溫測(cè)定而精確且可再現(xiàn)地量測(cè)基材及底座(例如，基座)溫度的系統(tǒng)及方法。通過這些系統(tǒng)及方法使低溫量測(cè)變得可能。

一種基材處理系統(tǒng)包括：處理腔室；基材，其位于該處理腔室內(nèi)(可能位于底座或基座上)；及光學(xué)高溫測(cè)定組件，其耦接至該處理腔室以量測(cè)實(shí)質(zhì)上源自該基材的一部分(諸如頂部或邊緣)或底座的一部分(諸如底部或邊緣)的發(fā)射光。該光學(xué)高溫測(cè)定組件還包括光接收器及光學(xué)偵測(cè)器。該光接收器可位于該處理腔室內(nèi)。該光學(xué)高溫測(cè)定組件接收該發(fā)射光的一部分，且該基座、底座或基材的溫度由該發(fā)射光的該部分在至少一個(gè)波長(zhǎng)附近的強(qiáng)度而確定。一種在處理期間量測(cè)基材的溫度的方法包括：在基材或支撐該基材的底座附近安置光管；使該光管的末端屏蔽雜散光，以使得該光管的該末端主要接收來自該底座的邊緣的光；用氣體凈化該光管的該末端，以減少該光管的該末端的污染；偵測(cè)自該基材或底座發(fā)射且由該光管接收的光的一部分；及根據(jù)來自該基材或底座的該發(fā)射光的該部分在至少一個(gè)波長(zhǎng)附近的強(qiáng)度而確定該基材的溫度。如本文中所使用，雜散光意謂源自于除基材或底座以外的來源的光。應(yīng)注意，例如光可來自底座，但并非源自于底座。此情形可在源自于加熱燈的光反射出底座的情況下發(fā)生。

本發(fā)明的可應(yīng)用性的其它方面將自下文所提供的詳細(xì)描述變得顯而易見。應(yīng)了解，在表示各種實(shí)施例時(shí)，詳細(xì)描述及特定實(shí)例意欲達(dá)成說明的目的且并不意欲必然地限制本發(fā)明的范疇。

附圖說明

可通過參考說明書的其余部分及下面的附圖來實(shí)現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的性質(zhì)及優(yōu)勢(shì)的進(jìn)一步理解。將諸圖并入本發(fā)明的詳細(xì)描述部分中。

圖1為根據(jù)所揭示實(shí)施例的光學(xué)高溫測(cè)定組件的橫截面圖；

圖2為根據(jù)所揭示實(shí)施例的安裝于基材處理系統(tǒng)上的光學(xué)高溫測(cè)定組件的透視圖；

圖3A至圖3E為根據(jù)所揭示實(shí)施例的高溫計(jì)組件的橫截面圖；

圖4為兩種不同類型的石英的吸收曲線圖；

圖5為根據(jù)所揭示實(shí)施例的高溫計(jì)組件及具有幾何特征結(jié)構(gòu)的基座的示意圖；

圖6為根據(jù)所揭示實(shí)施例的不同溫度量測(cè)的曲線圖，部分的溫度量測(cè)是用高溫測(cè)定組件獲取；

圖7為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基材處理系統(tǒng)的橫截面圖；

圖8為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基材處理系統(tǒng)的一部分的頂視圖；及

圖9A至圖9B為顯示根據(jù)所揭示實(shí)施例的可用以確定基材處理系統(tǒng)中的基材溫度的示范性方法的流程圖。