[發明專利]半導體晶圓的溫度控制系統及方法

有效

• 申請號: 201310185712.0
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN103579044B
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: L·沙維特;R·克勞斯;I·耶爾;S·納卡什;Y·貝倫基
• 申請（專利權）人: 應用材料以色列公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陸勍

在第一腔室中接收半導體晶圓，第一腔室處于第一壓力水平。半導體晶圓處于第一溫度，并通過第一加熱模塊將半導體晶圓加熱至第二溫度，而第一腔室的壓力水平從第一壓力水平降低至第二壓力水平。然后，將半導體晶圓提供至維持第三壓力水平的第二腔室的支承元件，第三壓力水平比第一壓力水平更接近于第二壓力水平；支承元件處于第三溫度，第三溫度比第一溫度更接近于第二溫度。

技術領域

本發明涉及用于半導體晶圓溫度控制的系統和方法，例如協助降低半導體晶圓的熱膨脹的這類系統和方法。

背景技術

半導體晶圓可在暴露于環境溫度和環境壓力水平的同時從一個工具轉移到另一個工具。工具可在腔室內處理或檢查半導體晶圓，所述腔室可維持不同于環境溫度和環境壓力水平的溫度和壓力水平。

當處理或檢查半導體晶圓時，半導體晶圓通常定位于卡盤上。卡盤的溫度高于環境溫度，且當半導體晶圓置于卡盤時，半導體晶圓經歷熱膨脹。

此熱膨脹增加了與任何處理或檢查工藝相關的不確定水平，且可能降低所述檢查或處理的速度和準確性。在檢查期間，可對半導體晶圓的較大區域進行掃描，以便考慮到熱膨脹。

此外，當需要檢查工具提供具有缺陷集中在圖像尺寸10%之內的級別圖像(classimage)時，在缺陷檢測與級別圖像采集之間的熱膨脹增加了缺陷中心的不確定性。

在圖像采集期間存在的熱膨脹也可能導致框架的失去對準，相當于放大了斑點。此影響取決于膨脹斜率，且在半導體晶圓剛裝載之后在晶圓邊緣更嚴重。

發明內容

本發明人已經確定存在對用于降低半導體晶圓熱膨脹的系統和方法的需要。根據本發明的一個實施方式，提供一種方法，所述方法可包括：當第一腔室處于第一壓力水平且半導體晶圓處于第一溫度時，在第一腔室接收半導體晶圓；通過第一加熱模塊將半導體晶圓加熱至第二溫度，且將第一腔室的壓力水平降低至第二壓力水平；以及當第二腔室維持第三壓力水平時，將半導體晶圓提供至第二腔室的支承元件；其中支承元件處于第三溫度，所述第三溫度比第一溫度更接近于第二溫度，且第三壓力水平比第一壓力水平更接近于第二壓力水平。

根據本發明的一個實施方式，可提供一種系統，且所述系統能夠執行所述方法及所述方法的步驟的任何組合。系統可包括第一腔室，所述第一腔室被配置以當第一腔室處于第一壓力水平且半導體晶圓處于第一溫度時接收半導體晶圓；其中第一腔室被配置以將第一腔室的壓力水平降低至第二壓力水平；第一加熱模塊，被配置以將半導體晶圓加熱至第二溫度；第二腔室，第二腔室被配置以在維持第三壓力水平的同時接收半導體晶圓，且將半導體晶圓置放于支承元件上；其中支承元件處于第三溫度，所述第三溫度比第一溫度更接近于第二溫度，且其中第三壓力水平比第一壓力水平更接近于第二壓力水平。

系統可包括第一腔室，所述第一腔室被配置以當第一腔室處于第一壓力水平且半導體晶圓處于第一溫度時從第一轉移單元接收半導體晶圓，其中第一腔室包括第一壓力控制單元，所述第一壓力控制單元被配置以將第一腔室的壓力水平降低至第二壓力水平；第一加熱模塊，所述第一加熱模塊包括由加熱控制器控制的至少一個加熱元件，至少一個溫度傳感器的溫度讀數饋送給所述加熱控制器，其中至少一個加熱元件被配置以將半導體晶圓加熱至第二溫度；第二轉移單元，被配置以在所述系統的第一腔室與第二腔室之間轉移半導體晶圓，其中第二腔室包括支承元件，所述支承元件被配置以在第二壓力控制單元維持第三壓力水平且支承元件處于第三溫度的同時接收半導體晶圓，所述第三溫度比第一溫度更接近于第二溫度，且其中第三壓力水平比第一壓力水平更接近于第二壓力水平。

第二溫度和第三溫度可基本上彼此相等。另外，第二壓力水平和第三壓力水平可基本上彼此相等。第一腔室可為裝載鎖定腔室，且第二壓力水平可為真空壓力水平。

所述方法可包括通過第一加熱模塊接觸半導體晶圓的背部，并在接觸半導體晶圓的同時通過第一加熱模塊來加熱半導體晶圓。

所述方法可包括通過第二加熱模塊來加熱半導體晶圓的上部。