CN106165079A - 使用红外线的半导体工件的温度测量和校正的技术 - Google Patents

使用红外线的半导体工件的温度测量和校正的技术 Download PDF

Info

Publication number
CN106165079A
CN106165079A CN201580016349.7A CN201580016349A CN106165079A CN 106165079 A CN106165079 A CN 106165079A CN 201580016349 A CN201580016349 A CN 201580016349A CN 106165079 A CN106165079 A CN 106165079A
Authority
CN
China
Prior art keywords
workpiece
temperature
calibration
coating layer
platform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201580016349.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106165079B (zh
Inventor
杰佛瑞·E·卡兰波特
罗杰·B·费许
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Varian Semiconductor Equipment Associates Inc
Original Assignee
Varian Semiconductor Equipment Associates Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Varian Semiconductor Equipment Associates Inc filed Critical Varian Semiconductor Equipment Associates Inc
Publication of CN106165079A publication Critical patent/CN106165079A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106165079B publication Critical patent/CN106165079B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/0003Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiant heat transfer of samples, e.g. emittance meter
    • G01J5/0007Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiant heat transfer of samples, e.g. emittance meter of wafers or semiconductor substrates, e.g. using Rapid Thermal Processing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/52Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using comparison with reference sources, e.g. disappearing-filament pyrometer
    • G01J5/53Reference sources, e.g. standard lamps; Black bodies
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/80Calibration
    • G01J5/802Calibration by correcting for emissivity
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K15/00Testing or calibrating of thermometers
    • G01K15/005Calibration
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/20Means for supporting or positioning the objects or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3171Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/206Modifying objects while observing
    • H01J2237/2065Temperature variations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317Processing objects on a microscale
    • H01J2237/31701Ion implantation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248Temperature monitoring

Landscapes

  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

揭露一种在处理室中测量工件温度的改良系统与方法。因为硅在红外线光谱带中具有非常低的放射率,所以会在工件的至少一部分上配置涂布层。涂布层可为石墨或任何其他可易于应用的材料,且涂布层在红外线光谱中对于温度具有相对恒定的放射率。在一实施例中,将石墨涂布层涂布至工件的一部分,使得工件的温度可通过观察涂布层的温度而被测量。此技术可用以校准处理室、验证处理室内的操作条件或发展制造工艺。

Description

使用红外线的半导体工件的温度测量和校正的技术
本揭露主张2014年3月28日申请的美国专利申请案第14/228,802号的优先权,其揭露内容以参考方式并入本文。
技术领域
本揭露涉及一种工件的温度测量,尤其涉及一种使用红外线感测器的硅工件的温度测量。
背景技术
离子植入是将导电性改变杂质(conductivity-altering impurity)引入工件(workpiece)的标准技术。在离子源中离子化所需的杂质材料,这些离子会被加速以形成预定能量的离子束,并在工件的表面处引导离子束。在射束中的高能离子穿透入工件材料的主体且嵌入工件材料的结晶晶格(crystalline lattice),以形成所需导电性的区域。
近来,一些较高温植入物(implant)(例如100℃以上)展现发展潜力。举例来说,鳍状场效晶体管(Fin Field-Effect Transistor,FinFET)非晶化植入物(amorphizationimplant)在温度超过100℃实行时展现单晶再生(single crystal regrowth)的潜力。这些记载的温度为工件本身的温度。工件温度测量的技术受限于处理环境的需求。举例来说,附于工件的热电偶是不实用的。或是,由于平台与工件间有建立良好热接触的问题,因此当平台的温度与工件的温度可能不同时,安装到平台的热电偶的用途有限。此外,硅的光学性质使得常见的红外线技术的应用变得困难或不可能。
因此,任何在处理室中允许工件的温度校准及测量的方法都是有益的。
发明内容
揭露一种在处理室中测量工件温度的改良系统与方法。因为硅在红外线光谱带中具有非常低的放射率,所以会在工件的至少一部分上配置涂布层。涂布层可为碳类或任何其他可易于应用的材料,且涂布层于红外线光谱中在感兴趣的温度范围内具有相对恒定的放射率。在一实施例中,碳涂布层涂布至工件的一部分,使得工件的温度可通过观察涂布层的温度而被测量。此技术可用于校准处理室、验证处理室内的操作条件或发展制造工艺。
根据一实施例,揭露一种处理系统。所述处理系统包括平台、配置在平台上的校准工件、使用红外线光谱中的波长范围来测定校准工件的温度的红外线摄影机(IR camera)以及配置在校准工件的上表面的一部分上的涂布层,所述涂布层在所述波长范围处在一温度范围内具有几乎恒定的放射率。
根据第二实施例,揭露一种校准工件处理的方法。所述方法包括维持在处理室中的经加热平台在超过100℃的高温;将校准工件引至处理室,校准工件包括在校准工件的上表面的一部分上的涂布层,涂布层在所需的温度范围内具有相对恒定的放射率;在经加热平台上置放校准工件;通过聚焦红外线摄影机在所述部分,监控校准工件随着时间推移的温度;并且记录校准工件达到预定温度的时间。在另一实施例中,所述方法还包括在记录之后处理工件,其中所述处理包括:在经加热平台上放置工件;等待预定的时间量;以及在等待之后处理工件,其中根据校准工件达到预定温度的记录时间决定预定的时间量。
根据另一实施例,揭露一种验证工件制造处理的方法。所述方法包括将第一工件引入处理室;在处理室中的经加热平台上配置第一工件,所述经加热平台在大于100℃的高温下;当第一工件位在经加热平台上时处理第一工件;用如引入第一工件的相同方法将校准工件引入处理室,其中校准工件包含在其上表面的一部分上的涂布层,所述涂布层在所需温度范围内具有几乎恒定的放射率;使用聚焦在具有涂布层的部分处的红外线摄影机以测量校准工件的温度;以及验证温度在可接受的范围内。在进一步的实施例中,所述方法还包括在验证温度在可接受的范围内之后,将第二工件引入处理室;在处理室中的经加热平台上配置第二工件;以及当第二工件位在经加热平台上时处理第二工件。在另一更进一步实施例中,所述方法还包括若温度不在可接受范围内,则实施校正措施。
根据另一实施例,揭露一种在高温下处理工件的方法。所述方法包含在工件的上表面的第一部分涂布涂布层,所述涂布层在所需温度范围附近具有几乎恒定的放射率;在经加热平台上置放工件;将红外线摄影机聚焦在第一部分以监控工件的温度;处理工件的第二部分,第二部分与第一部分不同;以及当工件正在被处理时,根据工件的监控温度调整经加热平台的温度,以维持工件在高温下,其中所述高温大于100℃。
附图说明
为了更理解本揭露,在此引入附图作为参考,其中:
图1为显示硅的光谱放射率的图。
图2为经加热平台的热影像。
图3为通过顶针(lift pin)支撑于经加热平台上的硅工件的热影像。
图4显示红外线摄影机、工件及平台的代表性结构。
图5显示配置在经加热平台上的未经加热的校准工件。
图6显示到达所需温度后的图5的校准工件。
图7显示用来监控工件的温度变化的代表性流程图。
图8显示用来验证制造工艺的代表性流程图。
图9显示使用封闭回路温度控制的代表性流程图。
具体实施方式
如上所述,硅的光学性质使得利用红外线技术去测量温度变得困难或不可能。图1显示在多种温度及波长下的硅的光谱放射率。在图中表示的波长是与使用传统红外线摄影机的红外线光谱相关的波长。放射率为物质通过辐射散发能量的能力的测度。如图1中所示,硅在低温时丧失散发任何在红外线光谱中的辐射的能力,其放射率接近零。当硅的温度增加,硅的放射率也会增加。在800℃时,硅的放射率几乎恒定于接近0.7。此光学特性由于数种原因而具有问题。
首先,在红外线光谱中的特定波长下,硅的放射率会改变为其温度的函数。因此,使用操作在单一波长或狭窄范围波长下的红外线摄影机是不可能使散发的辐射与真实温度产生关联。红外线摄影机测量在特定波长或狭窄范围波长下散发的辐射,且根据散发的辐射量与物质的放射率测定物质的温度。在上述特定波长下的非恒定放射率使红外线摄影机不可能只使用单一波长去测定材料的温度。因此,传统的红外线摄影机无法准确地测定在低温下硅的温度。
再来,在低温下接近于零的硅的放射率表示任何记录的红外线量测实际上与配置于硅下的材料有关。图2显示在接近500℃的温度下的经暴露的平台100的热影像。平台100可通过引入热液体进入配置于平台100内的通道来加热。或是,平台100可经由使用配置于平台100内的电性加热元件(electrical heating element)来加热。环绕在平台100的周边的多个点10构成的环可表示通道,背侧气体经由所述通道朝向工件的背侧供给。上述背侧气体改善从平台100到配置于平台100上的工件的热传导。较接近平台100的中心的三个区域15可表示在处理后用于从平台100将工件举起的顶针(lift pin)。点型区域20可表示用于移除来自工件的电荷的接地引脚(ground pin)。
图3显示由硅工件300覆盖的相同平台。三个顶针将硅工件300支撑于经加热平台之上。由于图3为上视图,平台位于工件之下,使得工件300配置于红外线摄影机与平台之间。于图4中显示了上述配置的示意图。图4显示配置于平台100之上的红外线摄影机200。硅工件300配置在顶针上,从而从平台100分开硅工件300。图3中的热影像教示硅工件300在400℃和500℃之间的温度下。然而,硅工件的真实温度实际上更靠近50℃,虽然硅工件的真实温度无法根据热影像来测定。这是因为热影像实际上是记录和测量平台100的温度(尽管会被配置在平台100前方的硅工件300稍微削弱)。
图5显示配置在经加热平台上的校准工件400的热影像,部分410清楚显示与校准工件400的其余部分的温度不同。部分410可具有两个互相垂直的直径形状的图案。在其他实施例中,部分410可以是单一直径。部分410在先前已涂布具有在红外线光谱中几乎恒定的放射率的涂布层。在本发明中,术语“几乎恒定的放射率”表示材料的放射率在所需的温度范围内的变化小于20%。在其他实施例中,上述物质的放射率在所需的温度范围内的变化可小于10%。另外,在目标最终温度已知的情况中,术语“几乎恒定的放射率”可表示在窄的温度范围内(像是在50℃的目标最终温度以内)物质的放射率小于10%,或在一些实施例中为小于5%。红外线摄影机通常使用固定的放射率数值,在接近于目标最终温度的温度下,所述放射率数值为很好的近似值。在一些实施例中,红外线摄影机使用的固定的放射率与在目标最终温度下的放射率相同。因此,红外线摄影机的读取在接近目标最终温度的温度下会准确。在此方法中,那些部分410的温度测量已知为准确的,但校准工件400的其余部分可能为不确定的。换句话说,图3的热影像(教示工件在大约400℃和500℃之间的温度下)为不准确的。反而是,只有已涂布的部分410代表工件400的真实温度。
图6显示延长期间地配置在热平台上的相同校准工件400。注意的是,部分410现在反映非常接近经加热平台的温度的温度。上述反映了工件400的真实温度。注意的是,校准工件400的其余部分仍显示在比真实温度稍微较高的温度下。
在图5及图6中,校准工件400涂布有在所需波长下的温度内具有接近恒定的放射率的物质。在一些实施例中,所需波长在1.0μm及3.0μm之间。在其他实施例中,所需波长可在3.0μm及5.0μm之间。在其他实施例中,所需波长可在7.5μm及14μm之间。在其他实施例中,所需波长可在1.0μm及14μm之间。在这些图示中,涂布层涂布在两个互相垂直的直径410,然而所述涂布层可以任何所需的图案涂布。
举例来说,石墨及水的胶态悬浮液(colloidal suspension)可刷在工件的上表面上。在此实施例中,胶态悬浮液可以任何所需的图案刷在工件的上表面上。所述的工件(现在被称为校准工件)可用于任何在本文中叙述的步骤中。
然而,有许多其他材料可用于涂布工件,一种这样的涂布层为高温黑色涂布层。其它材料也有可能用于涂布工件,且本揭露不限制特定的材料。反而是,包含高温黑色涂布层是为了示范各种可应用的材料的可用性。结晶硼(Crystalline boron)在从300℃到650℃的温度范围中也具有几乎恒定的放射率,且可作为电浆喷涂(plasma spray)。如上所述,在红外线摄影机使用的波长下的宽广温度范围内具有几乎恒定的放射率的任何材料皆可应用。在一些实施例中,所述温度范围可为0℃到600℃。在其他实施例中,所述温度范围可为300℃到600℃。在其他实施例中,所述温度范围可为400℃到600℃。那些可被喷涂、涂刷或其他易于涂布在工件表面的材料皆为有益的。涂布层使得硅工件的温度准确地被传统的红外线摄影机测量。
在一些实施例中,涂布层只涂布在工件400的上表面的一部分。举例来说,图5及图6显示已涂布材料的部分410为两个互相垂直的直径形状。然而,在其他实施例中,校准工件400的整个上表面可被涂布以监测整个校准工件400的热行为(thermal behavior)。在其他实施例中,上述部分可只包含涂布在工件上的单一直径。所述涂布层可以任何图案涂布。
举例来说,通过涂布整个上表面,整个工件的温度均匀度可利用热影像精准地测定。在不同温度下的点(像是位于顶针正上方的那些点)可轻易地被辨识。在另一实施例中,如图5及图6中所示,使用一个或多个直径使得均匀性被估算为距工件的中心的距离的函数。换句话说,可以假设工件的温度以某些方式与距工件的中心的距离有关,工件的中心有可能在最高温度。因此,使用一个直径可根据距工件中心的距离去估算工件上的任何点的温度。使用超过一个的直径可利用更复杂的工件的温度资料的外推法(extrapolation)。
在其他实施例中,工件的温度均匀性可能不需要或是没有用处。举例来说,在单点简单地采样工件的温度可能就已足够。在此实施例中,涂布层可涂布至上表面的整体或只有上表面的一部分。红外线摄影机可接着特别聚焦在工件的已先涂布上涂布层的区域上。此允许了一个简单且快的工件温度测定。这些技术的任何一个皆可用在本文所描述的步骤中。
相对于其他技术,使用涂布层具有许多优点。举例来说,一旦涂布上表面,校准工件400可用与任何其他工件的相同方法引入制造工艺。换句话说,没有需要去特殊步骤来使用特殊涂布的校准工件400。这使得校准步骤的多样性得以发展。
举例来说,在第一实施例中,当工件达到预定的温度时,需要植入工件的工艺。如图7中所示,如上所述的校准工件可用以发展所需的工艺。为了达到上述工艺,位于处理室内的平台可维持在高温,例如100℃以上,如操作步骤700中所示。校准工件可用与其他工件相同的方法引入处理室。举例来说,在一些实施例中,校准工件置放在装卸室(load lock)中,如操作步骤710中所示。接着,通过位于处理室内的机器人机械装置(roboticmechanism)从装卸室移除校准工件,如操作步骤720中所示。接着,机器人机械装置可将校准工件置放在平台上,如同其对于其他工作,如操作步骤730中所示。校准工件具有涂布层,所述涂布层在所需温度范围内具有几乎恒定的放射率。在此实施例中,所需温度范围可为以平台的高温为中心的100℃范围。举例来说,在高温为300℃时,所需温度范围可为250℃到350℃。使用传统红外线摄影机,校准工件400的温度可被准确地测量和监控,如操作步骤740中所示。因此,可准确地测量和记录工件到达所需温度的等待时间,如操作步骤750中所示。接着,上述时间可用来在所需高温下建立植入工件的工艺。为了改善测量时间的统计有效性(statistical validity),多个校准工件可用以校准工艺。所述多个校准工件可全部以如上所述的方法以及如图7中所示引入处理室。
一旦确定上述等待时间,工件可接着经由装卸室引入处理室且置放在经加热平台上。在等候上述等待时间后,可接着处理工件。上述等待时间可在图7的操作步骤750中测定。
在进一步的实施例中,校准工件的温度均匀性也可获得。举例来说,在一实施例中,涂布层涂布在校准工件的上表面的整体。红外线摄影机200接着聚焦在上表面上的多个点,以产生热影像。在另一实施例中,涂布层涂布在校准工件的上表面的至少一个直径。红外线摄影机200接着聚焦在直径上的多个点。基于此,可估算校准工件的温度均匀性。此估算可使温度与距校准工件的中心的距离有相关联。使用超过一个的直径可执行更复杂的估算。
在第二实施例中,当工件达到预定温度时,需要植入工件的工艺。不像第一实施例,在此实施例中,只有在工件置放在平台上之后,才加热所述平台。如前所述,校准工件的至少一部分的上表面涂布有在红外线摄影机使用的频率下具有几乎恒定的放射率的物质。校准工件可用与其他工件相同的方法引入处理室,如图7的操作步骤710到操作步骤730中所示。举例来说,在某些实施例中,校准工件置放于装卸室中。接着,通过位于处理室内的机器人机械装置从装卸室移除校准工件。机器人机械装置可接着置放校准工件于平台上,如同其对于任何其他工件。接着,加热平台,以及使用传统红外线摄影机,可准确地测量且监控校准工件的温度。因此,可精准地测量工件及平台到达所需温度的时间。上述时间接着可被用来建立在所需高温下的植入工件的工艺。在进一步的实施例中,如上所述,可用如上所述的技术测量或估算工件的温度均匀性。
在第三实施例中,热电偶或其他温度感测器设置在平台100上。红外线摄影机200用来监控校准工件400的温度。校准工件400可进入处理室,如图7的操作步骤710到操作步骤730中所示。之后,可建立平台温度与工件温度的关联性。
虽然校准工件在发展如上所述的制造工艺中是有用的,但校准工件还有其他应用。举例来说,在一实施例中,校准工件可在正常操作期间引入处理室。
在正常操作期间引入校准工件可建立使用红外线摄影机的热分布状况(thermalprofile)。用此方法,可验证制造工艺的操作。举例来说,经过一段时间,在平台和工件之间的热偶合可能会改变。在平台和工件之间的夹持力中的变动、被引导朝向工件背侧的背侧气体的流量改变或其他原因会导致上述改变。上述热偶合的改变会影响在植入期间工件的最终温度,因而影响最终产物(resulting product)。通过在正常操作期间引入校准工件,可在最小影响操作的情况下验证热偶合。此校准晶圆可用与标准工件相同的方法引入,且实际上可能会或可能不会在处理室中处理。反而,其目的在于通过在不影响处理室的操作的情况下测量实际工件温度而允许工艺的定期验证(periodic validation)。换句话说,没有必要去实行任何特殊的程序去引入校准工件和测定实际工件温度。
在图8中显示在正常操作期间使用校准工件的流程图。首先,如操作步骤800中所示,工件置放在装卸室中。接着,通过处理室内的机器人机械装置移除此工件且将此工件置放在平台上,如操作步骤810中所示。平台可加热至高温以加速工件的高温处理,如离子植入。接着,处理工件,如操作步骤820中所示。在处理完成后,通过机器人机械装置从平台移除工件。操作步骤800到操作步骤820的顺序可重复多次。在某些点,校准工件400置放在装卸室中,如操作步骤830中所示。用与正常工件相同的方法,机器人机械装置从装卸室移除校准工件400且置放校准工件400在平台上,如操作步骤840中所示。校准工件具有涂布层,所述涂布层在所需温度范围内具有几乎恒定的放射率。在此实施例中,所需温度范围可为以平台的高温为中心的100范围。校准工件400置放在平台上后,可监控和测量校准工件400的温度,如操作步骤850中所示。如上所述,此可验证平台和工件之间的热偶合仍在可接受的限制内。如果温度不被接受,会启动校正措施(corrective action),如操作步骤860中所示。此可包括改变平台100的温度,清洁平台100或一些其他动作。如果温度已验证,从平台100移除校准工件400,如操作步骤870中所示。之后,可根据操作步骤800到操作步骤820正常地处理更多工件。
在更进一步的实施例中,也可获得校准工件的温度均匀性。举例来说,在一实施例中,涂布层涂布至校准工件的上表面的整体。红外线摄影机200接着聚焦在上表面上的多个点,以产生热影像。在其他实施例中,涂布层涂布到校准工件的上表面的至少一个直径。红外线摄影机200接着聚焦在直径上的多个点。根据此方法,可估算校准工件的温度均匀性。此估算可使温度与距校准工件的中心的距离有关。使用超过一个的直径可实行更复杂的估算。
在其他实施例中,在处理室中处理具有工件的一小部分被涂布的一些工件,如图9中所示。换句话说,这些校准过的工件做为校准工件及正常处理过的工件。这些校准过的工件可在来自红外线摄影机的温度回馈(temperature feedback)下处理。在此实施例中,工件的不是用于产品的一小部分可具有涂布在其上的涂布层,如操作步骤900中所示。上述方法允许处理操作以封闭回圈方法执行,而不是如上所述的开放回圈校准。举例来说,当在处理校准后的工件时,可监控校准后的工件的温度,并且通过即时调整平台的温度而可做立即的校正。在需要在工件处理的期间更严格的温度控制的情况下,此技术将是可实施的。因此,在涂布层被涂布到表面的一部分后,校准过的工件被移动至平台,如操作步骤910中所示。接着,处理校准过的工件,如操作步骤920中所示,用与典型地完成其他工件相同的方式。当正在处理校准过的工件时,红外线摄影机可通过聚焦在涂布部分上连续地监控校准过的工件的温度,如操作步骤930中所示。涂布部分的监控温度接着被用在控制平台300的温度,如操作步骤940中所示。这比其他可能的方式具有更严格的温度控制。在处理完校准过的工件后,从平台上移除校准过的工件,如操作步骤950中所示。其它校准过的工件可接着使用在图9中所示的顺序处理。
描述于本申请的上述技术已描述其关于硅工件的用途。虽然这些技术适用于硅,但也适用于在工作温度范围中的具有低或可变的红外线放射率的其他物质。例如,石英也具有大的放射率变化。石英的放射率可由在20℃下接近0.9的值变化到在750℃下几乎0.3的值。上述校准技术具有如石英工件那样相似的应用。对于在所需温度范围内具有可变放射率的任何其他材料也是有利于本技术。
本揭露不限制在本文描述的特定实施例的范围内。其它对于本揭露的各种实施例与修改以及本文中的描述,由上述描述和附图对于所属技术领域中技术人员将是显而易见的。因此,此类其他实施例和修改都在本揭露的范围中。再来,虽然本揭露在文中描述为了特定的目的在特定的环境中的特定实施方法之内容,但所属技术领域中技术人员可理解其利用不限于此,且本揭露在任何环境中为了任何目的都可有利地实施。从而,所附权利要求书应以如本文中所述的本揭露的全部范围和精神来理解。

Claims (15)

1.一种处理系统,包括:
平台;
校准工件,配置在所述平台上;
红外线摄影机,使用在红外线光谱中的波长范围去测定所述校准工件的温度;以及
涂布层,配置在所述校准工件的上表面的一部分上,所述涂布层在所述波长范围在温度范围内具有几乎恒定的放射率。
2.根据权利要求1所述的处理系统,其中所述温度范围在0℃及600℃之间。
3.根据权利要求1所述的处理系统,其中所述涂布层沿着所述上表面的直径涂布。
4.根据权利要求1所述的处理系统,其中所述涂布层涂布在所述上表面的整体上。
5.一种校准工件工艺的方法,包括:
维持在处理室中的经加热平台在大于100℃的高温下;
引入校准工件至所述处理室,所述校准工件包括在其上表面的一部分上的涂布层,所述涂布层在所需温度范围内具有几乎恒定的放射率;
置放所述校准工件在所述经加热平台上;
通过将红外线摄影机聚焦在所述部分以监控随着时间推移的所述校准工件的温度;以及
记录所述校准工件达到预定温度的时间。
6.根据权利要求5所述的校准工件工艺的方法,还包括在所述记录之后处理工件,其中所述处理包括:
置放所述工件在所述经加热平台上;
等待预定的时间量;以及
在所述等待后处理所述工件,其中所述预定的时间量是根据所述校准工件到达所述预定温度的记录时间而决定。
7.根据权利要求5所述的校准工件工艺的方法,其中所述涂布层涂布在所述校准工件的所述上表面的整体,以及还包括通过将所述红外线摄影机聚焦在所述上表面的多个点来测定所述校准工件的温度均匀性。
8.根据权利要求5所述的校准工件工艺的方法,其中所述部分包括所述上表面的直径,以及还包括通过将所述红外线摄影机聚焦在所述直径的多个点来估算所述校准工件的温度均匀性。
9.一种验证工件制造工艺的方法,包括:
引入第一工件进入处理室;
在所述处理室中配置所述第一工件在经加热平台上,所述经加热平台在大于100℃的高温下;
当所述第一工件在所述经加热平台上时,处理所述第一工件;
用与引入所述第一工件相同的方法引入校准工件进入所述处理室,其中所述校准工件包括在所述校准工件的上表面的一部分上的涂布层,所述涂布层在所需温度范围内具有几乎恒定的放射率;
使用聚焦在具有所述涂布层的所述部分的红外线摄影机以测量所述校准工件的温度;以及
验证所述温度位于可接受的范围内。
10.根据权利要求9所述的验证工件制造工艺的方法,还包括:
在验证所述温度在所述可接受的范围内之后,引入第二工件进入所述处理室;
在所述处理室中配置所述第二工件在所述经加热平台上;以及
当所述第二工件在所述经加热平台上时,处理所述第二工件。
11.根据权利要求9所述的验证工件制造工艺的方法,还包括若所述温度不在所述可接受的范围内,则执行校正措施。
12.根据权利要求9所述的验证工件制造工艺的方法,其中所述引入包括:
在装卸室中配置工件;以及
使用配置于所述处理室中的机器人机械装置,从所述装卸室移除所述工件。
13.根据权利要求9所述的验证工件制造工艺的方法,其中所述涂布层涂布在所述校准工件的所述上表面的整体,以及还包括通过将所述红外线摄影机聚焦在所述上表面上的多个点以测定所述校准工件的温度均匀性。
14.根据权利要求9所述的验证工件制造工艺的方法,其中所述部分包含所述上表面的直径,以及还包括通过将所述红外线摄影机聚焦在所述直径上的多个点以估算所述校准工件的温度均匀性。
15.一种在高温处理工件的方法,包括:
将涂布层涂布至工件的上表面的第一部分,所述涂布层在所需温度范围内具有几乎恒定的放射率;
在经加热平台上置放所述工件;
将红外线摄影机聚焦在所述第一部分以监控所述工件的温度;
处理所述工件的第二部分,所述第二部分与所述第一部分不同;以及
当正在处理所述工件时,根据所述工件的所监控的温度调整所述经加热平台的温度,以维持所述工件在高温下,其中所述高温大于100℃。
CN201580016349.7A 2014-03-28 2015-03-11 处理系统及校准、验证工件工艺及在高温处理工件的方法 Active CN106165079B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/228,802 2014-03-28
US14/228,802 US9212949B2 (en) 2014-03-28 2014-03-28 Technique for temperature measurement and calibration of semiconductor workpieces using infrared
PCT/US2015/019893 WO2015148122A1 (en) 2014-03-28 2015-03-11 Technique for temperature measurement and calibration of semiconductor workpieces using infrared

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106165079A true CN106165079A (zh) 2016-11-23
CN106165079B CN106165079B (zh) 2020-04-28

Family

ID=54189890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580016349.7A Active CN106165079B (zh) 2014-03-28 2015-03-11 处理系统及校准、验证工件工艺及在高温处理工件的方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9212949B2 (zh)
JP (1) JP6522002B2 (zh)
KR (1) KR102404004B1 (zh)
CN (1) CN106165079B (zh)
TW (1) TWI652716B (zh)
WO (1) WO2015148122A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111048439A (zh) * 2018-10-15 2020-04-21 安钟八 用于测量半导体晶片温度的传感器位置调整装置及其方法
CN111128655A (zh) * 2018-10-31 2020-05-08 北京中科信电子装备有限公司 一种离子注入机中靶上晶圆冷却及注入温度精确控制系统

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG11201901208RA (en) * 2016-10-18 2019-05-30 Mattson Tech Inc Systems and methods for workpiece processing
US10763141B2 (en) * 2017-03-17 2020-09-01 Applied Materials, Inc. Non-contact temperature calibration tool for a substrate support and method of using the same
EP3389078A1 (fr) * 2017-04-13 2018-10-17 The Swatch Group Research and Development Ltd Procédé d'implantation d'ions multichargés sur une surface d'un objet à traiter et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé
KR101973712B1 (ko) 2018-10-15 2019-04-29 안종팔 반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면 온도 실시간 모니터링 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002301660A (ja) * 2001-04-05 2002-10-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 研磨温度測定方法、研磨方法、ワーク保持機構および研磨装置
US20060190211A1 (en) * 2001-07-23 2006-08-24 Schietinger Charles W In-situ wafer parameter measurement method employing a hot susceptor as radiation source for reflectance measurement
CN100350584C (zh) * 2002-06-24 2007-11-21 马特森技术公司 在热处理室中用于校准温度测量装置的系统和方法
CN101324470A (zh) * 2001-12-26 2008-12-17 加拿大马特森技术有限公司 测量温度和热处理的方法及系统
US20090323759A1 (en) * 2008-06-30 2009-12-31 Sridhar Govindaraju Temperature measurement with reduced extraneous infrared in a processing chamber

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3504524A (en) * 1966-09-09 1970-04-07 Automation Ind Inc Method of thermal material inspection
US5052661A (en) * 1989-05-08 1991-10-01 Aluminum Company Of America Controlling heat treating furnaces
US6056434A (en) * 1998-03-12 2000-05-02 Steag Rtp Systems, Inc. Apparatus and method for determining the temperature of objects in thermal processing chambers
JP2000058423A (ja) * 1998-08-12 2000-02-25 Toshiba Corp 熱処理方法及び熱処理装置
WO2000054017A1 (en) * 1999-03-08 2000-09-14 C.I. Systems Ltd. Method and apparatus for active pyrometric measurement of the temperature of a body whose emissivity varies with wavelength
US6268270B1 (en) * 1999-04-30 2001-07-31 Advanced Micro Devices, Inc. Lot-to-lot rapid thermal processing (RTP) chamber preheat optimization
DE10255098A1 (de) * 2002-11-26 2004-06-03 Mattson Thermal Products Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Kalibrationswafers
JP3977244B2 (ja) * 2002-12-25 2007-09-19 沖電気工業株式会社 半導体ウエハの赤外線放射率の測定方法
JP4444090B2 (ja) * 2004-12-13 2010-03-31 東京エレクトロン株式会社 熱処理板の温度設定方法,熱処理板の温度設定装置,プログラム及びプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
US7318672B2 (en) * 2005-03-31 2008-01-15 Atlas Material Testing Technology, L.L.C. Specimen heater and control system for accelerated weathering test apparatus
US20070076780A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-05 Champetier Robert J Devices, systems and methods for determining temperature and/or optical characteristics of a substrate
JP2007103766A (ja) * 2005-10-06 2007-04-19 Seiko Epson Corp パターン形成方法および薄膜トランジスタの製造方法
US7543981B2 (en) * 2006-06-29 2009-06-09 Mattson Technology, Inc. Methods for determining wafer temperature
US20090316749A1 (en) * 2008-06-23 2009-12-24 Matthew Fenton Davis Substrate temperature measurement by infrared transmission in an etch process

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002301660A (ja) * 2001-04-05 2002-10-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 研磨温度測定方法、研磨方法、ワーク保持機構および研磨装置
US20060190211A1 (en) * 2001-07-23 2006-08-24 Schietinger Charles W In-situ wafer parameter measurement method employing a hot susceptor as radiation source for reflectance measurement
CN101324470A (zh) * 2001-12-26 2008-12-17 加拿大马特森技术有限公司 测量温度和热处理的方法及系统
CN100350584C (zh) * 2002-06-24 2007-11-21 马特森技术公司 在热处理室中用于校准温度测量装置的系统和方法
US20090323759A1 (en) * 2008-06-30 2009-12-31 Sridhar Govindaraju Temperature measurement with reduced extraneous infrared in a processing chamber

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111048439A (zh) * 2018-10-15 2020-04-21 安钟八 用于测量半导体晶片温度的传感器位置调整装置及其方法
CN111128655A (zh) * 2018-10-31 2020-05-08 北京中科信电子装备有限公司 一种离子注入机中靶上晶圆冷却及注入温度精确控制系统
CN111128655B (zh) * 2018-10-31 2022-09-02 北京中科信电子装备有限公司 一种离子注入机中靶上晶圆冷却及注入温度精确控制系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017516979A (ja) 2017-06-22
CN106165079B (zh) 2020-04-28
US9212949B2 (en) 2015-12-15
TW201543533A (zh) 2015-11-16
KR20160138194A (ko) 2016-12-02
TWI652716B (zh) 2019-03-01
WO2015148122A1 (en) 2015-10-01
KR102404004B1 (ko) 2022-05-31
JP6522002B2 (ja) 2019-05-29
US20150276487A1 (en) 2015-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106165079A (zh) 使用红外线的半导体工件的温度测量和校正的技术
US8967860B2 (en) Low temperature measurement and control using low temperature pyrometry
US9245768B2 (en) Method of improving substrate uniformity during rapid thermal processing
CN104731131B (zh) 航天器热真空试验温度控制方法
CN107636817A (zh) 方位可调整的多区域静电夹具
US5831249A (en) Secondary measurement of rapid thermal annealer temperature
JP2007116094A (ja) エピタキシャル成長装置の温度管理方法
CN105027275A (zh) 具有用于外延处理的均匀性调整透镜的基座支撑杆
TW201032286A (en) Method for identifying an incorrect position of a semiconductor wafer during a thermal treatment
TWI804734B (zh) 用於控制加熱溫度的方法及系統與非暫時性電腦可讀介質
US20230273596A1 (en) Control System For Adaptive Control Of A Thermal Processing System
CN105097421A (zh) 用于masson快速热处理机台的温度校准的方法
CN111052295A (zh) 考虑射束功率输入的晶片温度控制
CN206210757U (zh) 非接触式晶圆退火装置
JPS61130834A (ja) 光加熱装置における温度測定方法
CN106409730A (zh) 非接触式晶圆退火装置及其退火方法
TWI294515B (en) Method for determining the temperature of a semiconductor wafer in a rapid thermal processing system
CN105097420A (zh) 一种用于masson快速热处理机台的温度校准的方法
JP2007081348A (ja) 熱処理温度の調整方法、基板熱処理方法、及び基板熱処理装置
US20090242543A1 (en) Monitoring Witness Structures for Temperature Control in RTP Systems
KR102199776B1 (ko) 기판 온도 측정 장치 및 방법
JPH02298829A (ja) 熱処理装置
CN108511333B (zh) 外延晶片的制造方法
JP2008098214A (ja) 熱処理温度の補正方法及び熱処理方法
JPH03142948A (ja) ウエーハの表面温度測定方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant