CN116487287A - 热处理设备、方法及装置 - Google Patents

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CN116487287A CN202210049670.7A CN202210049670A CN116487287A CN 116487287 A CN116487287 A CN 116487287A CN 202210049670 A CN202210049670 A CN 202210049670A CN 116487287 A CN116487287 A CN 116487287A
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Abstract

本申请实施例提供一种热处理设备、方法及装置。所述热处理设备包括：热处理腔体；加热组件，位于热处理腔体内，用于对所述热处理腔体内的晶圆进行加热；承载组件，位于所述热处理腔体内，用于承载所述晶圆；补温组件，利用光源对所述晶圆表面的待补温区进行加热；控制组件，所述控制组件与所述加热组件电连接，用于控制所述加热组件的开关和输出功率的大小；所述控制组件与所述补温组件电连接，用于控制所述补温组件的开关。

Description

热处理设备、方法及装置
技术领域
本申请涉及半导体热处理的技术领域，涉及但不限于一种热处理设备、方法及装置。
背景技术
随着集成电路集成度的不断提高，有源器件沟道的长度不断减小，相应的源漏极及轻掺杂源漏的PN结的深度也要求越来越浅。为了得到低薄层电阻的超浅结，一方面必须采用高剂量低能量的离子注入技术，另一方面必须采用高温热低预算的热处理技术。在热处理工艺过程中，温度的高低以及温度的均匀性控制非常关键。
热能传递常见的途径有热传导、热辐射和热对流。在热处理设备，例如双面加热快速热处理设备中，热处理过程中晶圆放置在由石英材料制成的承载装置立柱(Lift Pin)上，由于不同材料之间的比热容差异，导致晶圆受热后温度高于承载装置Lift Pin的温度，产生温度梯度，并通过热传导的方式将部分热能传递给承载装置，导致晶圆上温度分布不均匀。由于晶圆在工艺过程中不断旋转，所以无法通过传统的电阻丝加热补偿晶圆与LiftPin接触部分的热量损失。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种热处理设备、方法及装置。
第一方面，本申请实施例提供一种热处理设备，包括：热处理腔体；加热组件，位于热处理腔体内，用于对所述热处理腔体内的晶圆进行加热；承载组件，位于所述热处理腔体内，用于承载所述晶圆；补温组件，利用光源对所述晶圆表面的待补温区进行加热；控制组件，所述控制组件与所述加热组件电连接，用于控制所述加热组件的开关和输出功率的大小；所述控制组件与所述补温组件电连接，用于控制所述补温组件的开关。
在一些实施例中，所述补温组件包括：位于所述热处理腔体外的激光器，用于发出激光，利用所述激光对所述晶圆表面的待补温区进行加热；所述热处理腔体采用非激光透过的材料制成，所述热处理腔体的底部开设有通孔，所述激光器发出的激光通过所述通孔后到达所述晶圆，以加热所述晶圆的所述待补温区。
在一些实施例中，所述通孔在目标平面的正投影面积要小于或等于所述待补温区在所述目标平面的正投影面积，其中，所述目标平面为所述激光光路传播方向的垂直平面。
在一些实施例中，所述承载组件中包括与所述通孔在所述目标平面的正投影对应的接触区，所述接触区为所述承载组件与所述晶圆的接触区域，至少所述接触区采用可激光透过的材料制成。
在一些实施例中，所述补温组件还包括：在激光光路的传播方向还设置有滤光片，所述滤光片能够透过所述激光器发出的激光，过滤其他杂质光。
在一些实施例中，所述滤光片位于所述通孔内，所述滤光片在所述目标平面的正投影面积要小于或等于所述通孔在所述目标平面的正投影面积。
在一些实施例中，所述承载组件包括用于支撑所述晶圆的立柱；所述立柱与所述晶圆接触的区域为所述接触区；所述滤光片在所述目标平面的正投影面积小于或等于所述立柱与晶圆接触的区域在所述目标平面的正投影面积；在所述滤光片和所述立柱的底部为直径相等的圆形，且所述滤光片与所述立柱所在的平面平行的情况下，所述直径为1至10毫米，所述滤光片圆心距离所述热处理腔体的中心50至150毫米。
在一些实施例中，所述待补温区包括至少两个子待补温区，所述承载组件为可旋转装置的情况下，所述通孔的数量为至少一个，通过所述承载组件的旋转，移动所述子待补温区的位置至目标位置进行加热；其中，所述目标位置为所述子待补温区在所述目标平面的正投影与所述通孔在所述目标平面的正投影有重叠时对应的位置，或，所述子待补温区在所述目标平面的正投影与所述滤光片在所述目标平面的正投影有重叠时对应的位置；所述承载组件为固定装置的情况下，所述通孔的数量与所述子待补温区的数量相同。
在一些实施例中，所述补温组件还包括：滤光反射器，位于所述激光器与所述滤光片之间，能够透过沿所述激光器与所述滤光片连线方向的激光；接收器，用于确定所述激光器发出的激光的强度信息；所述滤光反射器过滤所述激光器发出的激光，所述激光经过所述滤光片照射在所述晶圆上后，通过所述晶圆反射到所述滤光反射器上，进行再次反射，所述接收器接收所述滤光反射器反射的光，以检测所述激光器发出的激光的强度信息。
在一些实施例中，所述滤光反射器与所述激光器发出的激光的夹角范围为大于0°小于90°。
在一些实施例中，所述设备还包括：测温组件，用于测量所述晶圆表面的待补温区温度；所述控制组件还用于获取所述测温组件的测量结果，基于所述测量结果，控制所述补温组件的开关和/或所述加热组件的输出功率。
第二方面，本申请实施例提供一种热处理方法，应用于热处理设备，包括：控制位于热处理腔体内的加热组件对所述热处理腔体内的晶圆进行加热；其中，所述晶圆位于所述热处理腔体内的承载组件之上；获取所述晶圆表面的待补温区位置；控制补温组件利用光源对所述晶圆表面的所述待补温区进行加热。
在一些实施例中，所述补温组件包括位于所述热处理腔体外，用于发出激光，利用所述激光对所述晶圆表面的待补温区进行加热的激光器，
所述热处理腔体采用非激光透过的材料制成，所述热处理腔体的底部开设有通孔；所述控制补温组件利用光源对所述晶圆表面的所述待补温区进行加热，包括：控制所述激光器发出激光，通过所述通孔后到达所述晶圆，对所述晶圆的所述待补温区进行加热。
在一些实施例中，所述补温组件还包括在激光光路的传播方向上设置的滤光片，所述滤光片能够透过所述激光器发出的激光，过滤其他杂质光；所述控制补温组件利用光源对所述晶圆表面的所述待补温区进行加热，还包括：控制所述激光器发出激光，通过所述滤光片过滤所述激光后，再通过所述通孔到达所述晶圆，对所述晶圆的所述待补温区进行加热。
在一些实施例中，所述滤光片位于所述通孔内；所述控制补温组件利用光源对所述晶圆表面的所述待补温区进行加热，还包括：控制所述激光器发出激光，通过所述滤光片过滤所述激光后到达所述晶圆，对所述晶圆的所述待补温区进行加热；所述承载组件包括用于支撑所述晶圆的立柱；所述立柱与所述晶圆接触的区域为接触区。
在一些实施例中，所述补温组件还包括位于所述激光器与所述滤光片之间，能够透过沿所述激光器与所述滤光片连线方向激光的滤光反射器和用于确定所述激光器发出的激光的强度信息的接收器；所述方法还包括：利用所述接收器接收所述滤光反射器反射的光，确定所述激光的强度信息；基于所述激光的强度信息，确定所述激光器运行是否正常；其中，所述滤光反射器反射的光为所述滤光反射器过滤所述激光器发出的激光，所述激光经过所述滤光片照射在所述晶圆上后，通过所述晶圆反射到所述滤光反射器上，进行再次反射得到的所述反射的光。
在一些实施例中，所述设备还包括用于测量所述晶圆表面的温度的测温组件；所述获取所述晶圆表面的待补温区，还包括：利用所述测温组件测量所述晶圆表面的温度；基于所述晶圆表面的温度，获取所述晶圆表面的待补温区的位置。
第三方面，本申请实施例提供一种热处理装置，包括：加热模块，用于利用所述热处理设备内的加热组件对热处理腔体内的晶圆进行加热；其中，所述晶圆位于所述热处理腔体内的承载组件之上；补温模块，用于利用所述热处理设备内的补温组件通过光源对所述晶圆表面的待补温区进行加热。
本申请实施例提供的技术方案，具有以下特点：
第一方面，通过设置补温组件，利用光源例如激光对待补温区进行加热，改善晶圆表面温度不均匀的问题，通过将控制组件与补温组件电连接，控制补温组件的开关，实现对晶圆上的待补温区定时加热，降低过补温的风险。
第二方面，补温组件可以灵活设置，例如可以设置在热处理腔体的内部，也可以设置在热处理腔体的外部。在将补温组件设置在热处理腔体外部的情况下，可以在不改变热处理腔体原有结构的同时，实现对晶圆温度的补偿。
第三方面，在利用激光补偿晶圆某一面区域上的温度损失的情况下，由于激光加热时间很短，热量主要分布在晶圆需要加热的某一面上，而不会影响晶圆另一面上半导体器件的热预算。此外，利用激光补温的方式相比于相关技术中采用电阻丝补温的方式，不仅可以不受晶圆承载装置旋转的限制，而且可以降低金属离子污染的风险。
附图说明
在附图(其不一定是按比例绘制的)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同示例。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。
图1为本申请实施例提供的一种热处理设备的结构示意图；
图2A为本申请实施例提供的另一种热处理设备的结构示意图；
图2B为本申请实施例提供的另一种热处理设备的结构示意图；
图2C为本申请实施例提供的一种热处理腔体中心到立柱圆心距离的示意图；
图2D为本申请实施例提供的另一种热处理设备的结构示意图；
图3A为本申请实施例提供的一种热处理方法的流程示意图；
图3B为本申请实施例提供的另一种热处理方法的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的一种热处理装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本申请发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。
在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应当明白，当元件或层被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本申请教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时，并不表明本申请必然存在第一元件、部件、区、层或部分。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本申请的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
本申请实施例提供的一种热处理设备，如图1所示，该设备包括：
热处理腔体101；
加热组件102，位于热处理腔体101内，用于对热处理腔体101内的晶圆103进行加热；
承载组件104，位于热处理腔体101内，用于承载晶圆103；
补温组件106，利用光源对晶圆103表面的待补温区进行加热；
控制组件105，控制组件105与加热组件102电连接，用于控制加热组件102的开关和输出功率的大小；控制组件105与补温组件106电连接，用于控制补温组件106的开关。
在一些实施例中，热处理腔体101可以包括进气口和出气口，气体可以从进气口流入热处理腔体内，从出气口流出热处理腔体。在热处理腔体通入气体可以控制热处理腔体内的气氛或者调节升降温速率，也可以将热处理腔体抽成真空，还可以将加热过程中从晶圆表面逸出的气体通过出气口排出热处理腔体。
在一些实施例中，加热组件102可以是卤钨灯。卤钨灯包括密封的石英灯管和灯管中的螺旋形钨灯丝，灯管内充有溴化磷氮(PNBr2)等卤化气体，钨从加热的灯丝中挥发出来，淀积到石英管壁上。当石英管壁加热时，卤化气体与管壁上的钨发生反应生成可挥发的卤化钨，卤化钨扩散到比管壁热得多的灯丝上发生分解，在重新把钨淀积到灯丝上，实现对热处理腔体内的晶圆的加热。
在另一些实施例中，加热组件还可以是电阻丝、远红外发生器等设备，本申请实施例对加热组件的结构不做限定。
本申请实施例对承载组件104的结构不做限定。在一些实施例中，承载组件104可以包括立柱，晶圆103放置在所述立柱上(即为图1所示的方案)；承载组件104也可以具有环状结构，所述环状结构通过与晶圆103的边缘接触，实现对晶圆103的承载。
在一些实施例中，补温组件106可以位于热处理腔体101内，也可以位于热处理腔体101外。当补温组件106位于热处理腔体101外时，可以在不改变热处理腔体原有结构的基础上，实现补温，使实施更加简单。这里，补温组件106可以利用不同波长的光源对晶圆103表面的待补温区进行加热，例如红光、橙光、红外线、微波等。
在一些实施例中，补温组件106可以利用激光对晶圆103表面的待补温区进行加热，由于激光具有定向性，能够降低光的散射，可以很好的控制激光照射在待补温区，而对待补温区进行加热，减少过补温或补温不足的情况。实施时，可以根据需要加热的温度，选择合适的激光波长，例如，由于红外线的热辐射效应较好，对于需要加热到较高温度的情况，激光的波长可以在红外线的波长范围内，利用红外线对晶圆表面的待补温区进行加热。
待补温区为需要补温的区域。在所述热处理设备的加热方式为双面加热，且承载组件包括上述立柱或者具有环状结构的情况下，由于承载组件中与晶圆背面接触区域的材料(例如：二氧化硅)和与晶圆背面不接触区域的材料(空气)不同，对应的比热容也不同，使得晶圆背面受热后温度高于承载组件接触区域的温度，而产生温度梯度，并通过热传导的方式将晶圆背面的部分热能传递给承载装置的接触区域，导致所述接触区域的温度较低，因此，承载组件与晶圆背面的接触区域为待补温区。
在所述热处理设备的加热方式为单面加热的情况下，一方面，由于远离加热组件的一侧表面的温度低于靠近加热组件一侧表面的温度，因此远离加热组件的一侧表面为待补温区；另一方面，在承载组件包括上述立柱或者具有环状结构的情况下，同上，承载组件与晶圆的接触区域也为待补温区。所以，待补温区包括远离加热组件的一侧表面和承载组件与晶圆的接触区域。当加热组件与承载组件在晶圆的两侧时，远离加热组件的一侧表面和承载组件与晶圆的接触区域在晶圆的同一侧，当加热组件与承载组件在晶圆的同一侧时，远离加热组件的一侧表面和承载组件与晶圆的接触区域在晶圆的两侧，实施时，可以针对不同的区域设置不同的补温时间。
在一些实施例中，为了使晶圆表面的温度更加均匀，承载组件可以为可旋转的装置，例如，对于双面加热的热处理设备，承载组件可以为气体驱动的旋转装置，对于单面加热的热处理设备，承载组件可以为气体驱动的旋转装置或磁力驱动的旋转装置。
在一些实施例中，控制组件106可以是热处理设备的控制芯片，确定晶圆待补温区需要补温的时间，通过控制组件106控制补温组106件的开关。
在实施时，可以先控制位于热处理腔体内的加热组件对热处理腔体内的晶圆进行加热，然后获取晶圆表面的待补温区位置，例如待补温区为晶圆与承载装置接触的区域，最后控制补温组件利用光源对晶圆表面的待补温区进行加热。
在一些实施例中，在控制组件106获取晶圆103表面温度的情况下，控制组件106还可以控制加热组件102的开关和输出功率的大小，调节晶圆103整个表面的温度，或控制补温组件106对待补温区(即温度较低的区域)进行补温。
这里，所述热处理设备的加热方式可以是单面加热或双面加热，在实施时，热处理设备可以包括：淬火炉、回火炉、烧结炉、加热炉、真空热处理炉等。
本申请实施例中，第一方面，通过设置补温组件，利用光源例如激光对待补温区进行加热，改善晶圆表面温度不均匀的问题，通过将控制组件与补温组件电连接，控制补温组件的开关，实现对晶圆上的待补温区定时加热，降低过补温的风险。第二方面，补温组件可以灵活设置，例如可以设置在热处理腔体的内部，也可以设置在热处理腔体的外部，在将补温组件设置在热处理腔体外部的情况下，可以在不改变热处理腔体原有结构的同时，实现对晶圆温度的补偿。第三方面，在利用激光补偿晶圆某一面区域上的温度损失的情况下，由于激光加热时间很短，热量主要分布在晶圆需要加热的某一面上，而不会影响晶圆另一面上半导体器件的热预算。此外，利用激光补温的方式相比于相关技术中采用电阻丝补温的方式，不仅可以不受晶圆承载装置旋转的限制，而且可以降低金属离子污染的风险。
本申请实施例还提供的一种热处理设备，如图2A所示，该设备包括：
热处理腔体101；
加热组件102，位于热处理腔体101内，用于对热处理腔体101内的晶圆103进行加热；图2A所示的设备为双面加热的热处理设备，即存在上下两个加热组件102；
承载组件104，位于热处理腔体101内，用于承载晶圆103；
补温组件，利用光源对晶圆表面的待补温区进行加热；
控制组件105，控制组件105与加热组件102电连接，用于控制加热组件102的开关和输出功率的大小；控制组件105与补温组件电连接，用于控制补温组件的开关。
其中，热处理腔体101，采用非激光透过的材料制成，热处理腔体101的底部开设有通孔201。
补温组件，包括位于热处理腔体101外的激光器1061，激光器1061发出的激光通过通孔201后到达晶圆103，以加热晶圆103的待补温区；
这里，非激光透过的材料可以包括但不限于不锈钢、铝、铝镁合金等。激光器发出激光的波长可以根据需要加热的温度进行选择，例如，对于需要加热到较高温度的情况，由于红外线的热辐射效应较好，激光的波长可以在红外线的波长范围内。实施时，激光器发出的激光通过通孔后到达晶圆，利用红外线对晶圆表面的待补温区进行加热。
本申请实施例，第一方面，通过在热处理腔体外设置激光器，并在热处理腔体底部设置通孔，在不改变热处理腔体原有结构的同时，实现对待补温区的加热；第二方面，利用激光补偿晶圆某一面区域上的温度损失时，由于激光加热时间很短，热量主要分布在晶圆需要加热的某一面上，而不会影响晶圆另一面上半导体器件的热预算。此外，利用激光补温的方式相比于相关技术中采用电阻丝补温的方式，不仅可以不受晶圆承载装置旋转的限制，而且可以降低金属离子污染的风险。
通孔的形状可以与待补温区的形状相匹配。在一些实施例中，通孔在目标平面的正投影面积要小于或等于待补温区在目标平面的正投影面积，其中，目标平面为激光器发出的激光光路传播方向的垂直平面。当通孔在目标平面的正投影面积小于待补温区在目标平面的正投影面积时，可以在晶圆旋转的过程中，实现对所有待补温区的加热。
在一些实施例中，激光光路的传播方向垂直于待补温区，则目标平面为待补温区所在的平面，此时，待补温区在目标平面的正投影面积等于待补温区本身的面积，而通孔本身的延伸方向与激光的传播方向相同，则通孔在目标平面的正投影面积等于通孔的截面面积，那么，通孔在目标平面的正投影面积小于或等于待补温区在目标平面的正投影面积，即为通孔的截面面积小于等于待补温区的面积。实施时，通孔截面的形状可以是圆形、长方形、正方形、梯形等形状，本申请实施例对通孔截面的形状不做限定。
在另一些实施例中，激光光路的传播方向不垂直于待补温区，则需对比通孔在目标平面的正投影面积和待补温区在目标平面的正投影面积的大小，使通孔在目标平面的正投影面积小于或等于待补温区在目标平面的正投影面积，如此一来，可以有针对性的进行补温，降低过补温的风险。
本申请实施例中，通过使通孔在目标平面的正投影面积小于或等于待补温区在目标平面的正投影面积，实现对待补温区有针对性的补温，降低过补温的风险，在通孔在目标平面的正投影面积小于待补温区在目标平面的正投影面积的情况下，可以通过晶圆的旋转，实现对待补温区的加热。
在一些实施例中，承载组件中包括与通孔在目标平面的正投影对应的接触区，接触区为承载组件与晶圆的接触区域，其中，至少接触区采用可激光透过的材料制成。由上述可知，所述接触区为待补温区。在至少接触区采用可激光透过的材料制成的情况下(即接触区或所有承载组件或部分包括接触区的承载组件采用可激光透过的材料制成)，激光器发出的激光可通过通孔，穿过承载组件，实现对待补温区的加热。
这里，可激光透过的材料可以包括但不限于透明的石英、聚氯乙烯等材料。本申请实施例对接触区的材料不做限定。
在一些实施例中，承载组件可以包括用于支撑晶圆的立柱；此时，立柱与晶圆接触的区域为所述接触区。
在一些实施例中，如图2B所示，补温组件106还包括在激光光路的传播方向设置的滤光片1062，滤光片1062能够透过激光器1061发出的激光，过滤其他杂质光。
这里，滤光片能够透过激光器发出的激光，例如，激光器发出的激光波长为1090纳米(nm)，则滤光片能够使波长为1090nm的光透过，而将其他波长的杂质光过滤掉，从而使得只有激光照射在待补温区上，补温效果更好。
在一些实施例中，滤光片1062可以位于通孔201内(即图2B中所示的方案)，此时，滤光片1062在目标平面的正投影面积要小于或等于通孔201在目标平面的正投影面积，其中，目标平面为激光器发出的激光光路传播方向的垂直平面。由于激光从通孔穿过，所以激光光路传播方向与通孔的延伸方向相同，则目标平面为通孔的截面。
在一些实施例中，滤光片可以刚好卡在通孔内，即滤光片垂直于通孔的延伸方向，滤光片的形状与通孔的截面形状相同(即图2B中所示的方案)；或，滤光片在垂直于通孔延伸方向平面的正投影形状与通孔的截面形状相等，此时，滤光片在目标平面的正投影面积等于通孔在目标平面的正投影面积。
在一些实施例中，滤光片可以放在承载结构例如托盘上，通过承载结构卡合在通孔内，此时，承载结构可以垂直于通孔的延伸方向，且与通孔的截面形状相同，或，在垂直于通孔延伸方向平面的正投影形状与通孔的截面形状相等；对应地，滤光片在目标平面的正投影面积小于通孔在目标平面的正投影面积。实施时，控制激光器发出激光，通过滤光片过滤所述激光后到达晶圆，对晶圆的待补温区进行加热。这里，滤光片的形状可以是圆形、长方形、正方形、梯形等形状，本申请实施例对滤光片的形状不做限定。
本申请实施例中，当滤光片位于通孔内时，由于滤光片在目标平面的正投影面积小于或等于通孔在目标平面的正投影面积，而通孔在目标平面的正投影面积小于或等于待补温区在目标平面的正投影面积，所以，滤光片在目标平面的正投影面积小于或等于待补温区在目标平面的正投影面积，从而实现对待补温区有针对性的补温，降低过补温的风险。
在承载组件包括用于支撑晶圆的立柱的情况下，立柱与晶圆接触的区域为接触区，即待补温区。由于滤光片在目标平面的正投影面积小于或等于待补温区在目标平面的正投影面积，而立柱与晶圆接触的区域为待补温区，因此，滤光片在目标平面的正投影面积小于或等于立柱与晶圆接触的区域在目标平面的正投影面积。
这里，立柱底部的形状可以是圆形、正多边形，长方形、梯形等形状，本申请实施例对立柱底部的形状不做限定。
在一些实施例中，滤光片和立柱的底部为直径相等的圆形，且滤光片与立柱所在的平面平行，此时，所述直径为1至10毫米(mm)，滤光片圆心距离热处理腔体的中心50至150毫米。如图2C所示，所述直径d为3mm，热处理腔体中心A到滤光片圆心B的距离AB为92mm。
在一些实施例中，滤光片还可以位于通孔201外，此时，滤光片可以垂直于激光光路的传播方向，也可以不垂直于激光光路的传播方向(即与激光光路的传播方向呈一定的角度)，滤光片在目标平面的正投影面积可以等于，也可以大于，还可以小于通孔在目标平面的正投影面积。本申请实施例对滤光片的位置和形状不做限定。
在一些实施例中，可以在激光器发出激光的一侧表面上设置滤光片，也可以将滤光片作为一个单独组件，设置在激光的传播方向上。实施时，控制激光器发出激光，通过滤光片过滤所述激光后，再通过通孔到达晶圆，对晶圆的待补温区进行加热。
在一些实施例中，待补温区包括至少两个子待补温区，例如，待补温区包括两个或三个子待补温区。
在承载组件为可旋转装置(例如：气体驱动旋转装置或者磁力驱动旋转装置)的情况下，通孔的数量为至少一个，即为一个或至少两个。当通孔的数量小于子待补温区的数量时，可以通过承载组件的旋转，移动子待补温区的位置至目标位置进行加热，实现在减少通孔数量的情况下，对所有子待补温区加热；其中，在通过通孔控制补温组件加热的区域的情况下(即没有滤光片或滤光片位于通孔的外部)，目标位置为子待补温区在目标平面的正投影与通孔在目标平面的正投影有重叠时对应的位置；在通过滤光片控制补温组件加热的区域的情况下(即有滤光片，且滤光片位于通孔的内部)，目标位置为子待补温区在目标平面的正投影与滤光片在目标平面的正投影有重叠时对应的位置。
在一些实施例中，可以确定子待补温区移至目标位置的时间，并根据所述时间控制补温组件的开关。
在承载组件为固定装置的情况下，通孔的数量可以与子待补温区的数量相同，例如，子待补温区的数量为三个，则通孔的数量也可以为三个，从而实现对所有子待补温区的加热。
在一些实施例中，如图2D所示，补温组件106还可以包括：
滤光反射器1063，位于激光器1061与滤光片1062之间，能够透过沿激光器1061与滤光片1062连线方向的激光；
接收器1064，用于确定激光器1061发出的激光的强度信息；
这里，滤光反射器1063过滤激光器1061发出的激光，激光经过滤光片1062照射在晶圆103上后，通过晶圆103反射到滤光反射器1063上，进行再次反射，接收器1064接收滤光反射器1063反射的光，以检测激光器1061发出的激光的强度信息。当强度信息偏低时，通过检查激光传播方向是否阻挡、激光器是否衰减等措施，判断激光器是否正常运行，使激光器对待补温区进行正常加热。
其中，滤光反射器1063与激光器1061发出的激光的夹角α范围为大于0°小于90°，用于将晶圆反射到滤光反射器上的光反射到接收器上，实现对激光器发出的激光的强度进行检测。
实施时，首先利用接收器接收滤光反射器反射的光，确定所述激光的强度信息，然后基于所述激光的强度信息，确定所述激光器运行是否正常。
在一些实施例中，如图2D所示，所述热处理设备还可以包括：
测温组件202，用于测量晶圆103表面的待补温区温度；
对应地，控制组件105还用于获取测温组件202的测量结果，并基于测量结果，控制补温组件202的开关和/或加热组件102的输出功率。
这里，检测组件可以是高温计，高温计可以是一种辐射测温计，并且包括光学窄带滤波器，所述高温计对来自晶圆的黑体辐射敏感，而对来自加热组件例如卤钨灯的辐射不敏感，从而实现测量晶圆表面的温度，得到待补温区。
在一些实施例中，检测组件也可以是其他测量温度的设备，本申请实施例对此不做限定。
实施时，控制组件在获取测温组件的测量结果之后，基于测量结果，在晶圆只有部分区域的温度偏低的情况下，可以控制补温组件的开关，使补温组件对温度偏低的区域即待补温区进行加热；在晶圆整体表面温度偏低或偏高的情况下，可以调整加热组件的输出功率，通过增大输出功率或减少输出功率，来提高或降低晶圆表面的温度。
本申请实施例中的测温组件，不仅可以用于确定待补温区，进而使补温组件对待补温区进行加热；还可以用于确定晶圆整体表面的温度，对温度偏低或偏高的情况，调整加热组件的输出功率，提高或降低晶圆表面的温度。
基于上述热处理设备，本申请实施例提供一种热处理方法，应用于热处理设备，如图3A所示，该方法包括：
步骤102：控制位于热处理腔体内的加热组件对所述热处理腔体内的晶圆进行加热；其中，所述晶圆位于所述热处理腔体内的承载组件之上；
步骤104：获取所述晶圆表面的待补温区位置；
步骤106：控制补温组件利用光源对所述晶圆表面的所述待补温区进行加热。
在一些实施例中，步骤102“控制位于热处理腔体内的加热组件对所述热处理腔体内的晶圆进行加热；其中，所述晶圆位于所述热处理腔体内的承载组件之上”的实施至少包括以下三种情况：
第一种情况：所述补温组件包括位于所述热处理腔体外，用于发出激光，利用所述激光对所述晶圆表面的待补温区进行加热的激光器，对应地，所述热处理腔体采用非激光透过的材料制成，所述热处理腔体的底部开设有通孔；此时，步骤106“所述控制补温组件利用光源对所述晶圆表面的所述待补温区进行加热”包括：步骤106A：控制所述激光器发出激光，通过所述通孔后到达所述晶圆，对所述晶圆的所述待补温区进行加热。
第二种情况：所述补温组件还包括在激光光路的传播方向上设置的滤光片，所述滤光片能够透过所述激光器发出的激光，过滤其他杂质光；对应地，步骤106“所述控制补温组件利用光源对所述晶圆表面的所述待补温区进行加热”还包括：步骤106B：控制所述激光器发出激光，通过所述滤光片过滤所述激光后，再通过所述通孔到达所述晶圆，对所述晶圆的所述待补温区进行加热。
第三种情况：所述滤光片位于所述通孔内；对应地，步骤106“所述控制补温组件利用光源对所述晶圆表面的所述待补温区进行加热”还包括：步骤106C：控制所述激光器发出激光，通过所述滤光片过滤所述激光后到达所述晶圆，对所述晶圆的所述待补温区进行加热。
在一些实施例中，所述承载组件包括用于支撑所述晶圆的立柱；所述立柱与所述晶圆接触的区域为接触区，所述接触区为所述待补温区。
在一些实施例中，所述补温组件还包括位于所述激光器与所述滤光片之间，能够透过沿所述激光器与所述滤光片连线方向激光的滤光反射器和用于确定所述激光器发出的激光的强度信息的接收器；对应地，本申请实施例还提供一种热处理方法，如图3B所示，该方法包括：
步骤202：控制位于热处理腔体内的加热组件对所述热处理腔体内的晶圆进行加热；其中，所述晶圆位于所述热处理腔体内的承载组件之上；
步骤204：获取所述晶圆表面的待补温区位置；
步骤206：控制补温组件中的激光器利用激光对所述晶圆表面的所述待补温区进行加热；
步骤208：利用所述接收器接收所述滤光反射器反射的光，确定所述激光的强度信息，其中，所述滤光反射器反射的光为所述滤光反射器过滤所述激光器发出的激光，所述激光经过所述滤光片照射在所述晶圆上后，通过所述晶圆反射到所述滤光反射器上，进行再次反射得到的所述反射的光；
步骤210：基于所述激光的强度信息，确定所述激光器运行是否正常。
在一些实施例中，所述热处理设备还包括用于测量所述晶圆表面的温度的测温组件；对应地，步骤204“获取所述晶圆表面的待补温区”还包括：
步骤2041：利用所述测温组件测量所述晶圆表面的温度；
步骤2042：基于所述晶圆表面的温度，获取所述晶圆表面的待补温区的位置。
基于前述的实施例，本申请实施例提供一种热处理处理装置，该装置包括所包括的各模块、以及各模块所包括的各单元，可以通过热处理设备中的控制组件来实现；当然也可通过逻辑电路实现；在实施的过程中，控制组件可以为中央处理器(CPU)、微处理器(MPU)、数字信号处理器(DSP)或现场可编程门阵列(FPGA)等。
图4为本申请实施例提供的一种热处理装置的组成结构示意图，应用于热处理设备，如图4所示，所述热处理装置400包括:
加热模块410，用于利用所述热处理设备内的加热组件对热处理腔体内的晶圆进行加热；其中，所述晶圆位于所述热处理腔体内的承载组件之上；
补温模块420，用于利用所述热处理设备内的补温组件通过光源对所述晶圆表面的待补温区进行加热。
在一些实施例中，所述补温组件包括位于所述热处理腔体外，用于发出激光，利用所述激光对所述晶圆表面的待补温区进行加热的激光器，所述热处理腔体采用非激光透过的材料制成，所述热处理腔体的底部开设有通孔；所述装置还包括：第一补温子模块，用于利用所述激光器发出激光，通过所述通孔后到达所述晶圆，对所述晶圆的所述待补温区进行加热。
在一些实施例中，所述补温组件还包括在激光光路的传播方向上设置的滤光片，所述滤光片能够透过所述激光器发出的激光，过滤其他杂质光；所述装置还包括：第二补温子模块，用于利用所述激光器发出激光，通过所述滤光片过滤所述激光后，再通过所述通孔到达所述晶圆，对所述晶圆的所述待补温区进行加热。
在一些实施例中，所述滤光片位于所述通孔内；所述装置还包括：第三补温子模块，用于利用所述激光器发出激光，通过所述滤光片过滤所述激光后，到达所述晶圆，对所述晶圆的所述待补温区进行加热。
在一些实施例中，所述承载组件包括用于支撑所述晶圆的立柱；所述立柱与所述晶圆接触的区域为接触区。
在一些实施例中，所述补温组件还包括位于所述激光器与所述滤光片之间，能够透过沿所述激光器与所述滤光片连线方向激光的滤光反射器和用于确定所述激光器发出的激光的强度信息的接收器；所述装置还包括：
接收模块，用于利用所述接收器接收所述滤光反射器反射的光，确定所述激光的强度信息，其中，所述滤光反射器反射的光为所述滤光反射器过滤所述激光器发出的激光，所述激光经过所述滤光片照射在所述晶圆上后，通过所述晶圆反射到所述滤光反射器上，进行再次反射得到的所述反射的光；
确定模块，基于所述激光的强度信息，确定所述激光器运行是否正常。
在一些实施例中，所述设备还包括用于测量所述晶圆表面的温度的测温组件；所述装置还包括：测温模块，利用所述测温组件测量所述晶圆表面的温度；获取模块，基于所述晶圆表面的温度，获取所述晶圆表面的待补温区的位置。
本申请所提供的几个方法或结构实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或结构实施例。
以上热处理方法实施例的描述，与上述热处理设备实施例的描述是类似的，具有同热处理设备实施例相似的有益效果。对于本申请热处理方法实施例中未披露的技术细节，请参照本申请热处理设备实施例的描述而理解。
以上所述，仅为本申请的示例性的实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种热处理设备，其特征在于，包括：
热处理腔体；
加热组件，位于热处理腔体内，用于对所述热处理腔体内的晶圆进行加热；
承载组件，位于所述热处理腔体内，用于承载所述晶圆；
补温组件，利用光源对所述晶圆表面的待补温区进行加热；
控制组件，所述控制组件与所述加热组件电连接，用于控制所述加热组件的开关和输出功率的大小；所述控制组件与所述补温组件电连接，用于控制所述补温组件的开关。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述补温组件包括：位于所述热处理腔体外的激光器，用于发出激光，利用所述激光对所述晶圆表面的待补温区进行加热；
所述热处理腔体采用非激光透过的材料制成，所述热处理腔体的底部开设有通孔，所述激光器发出的激光通过所述通孔后到达所述晶圆，以加热所述晶圆的所述待补温区。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述通孔在目标平面的正投影面积要小于或等于所述待补温区在所述目标平面的正投影面积，其中，所述目标平面为所述激光光路传播方向的垂直平面。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述承载组件中包括与所述通孔在所述目标平面的正投影对应的接触区，所述接触区为所述承载组件与所述晶圆的接触区域，至少所述接触区采用可激光透过的材料制成。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述补温组件还包括：
在激光光路的传播方向还设置有滤光片，所述滤光片能够透过所述激光器发出的激光，过滤其他杂质光。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，
所述滤光片位于所述通孔内，所述滤光片在所述目标平面的正投影面积要小于或等于所述通孔在所述目标平面的正投影面积。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述承载组件包括用于支撑所述晶圆的立柱；
所述立柱与所述晶圆接触的区域为所述接触区；
所述滤光片在所述目标平面的正投影面积小于或等于所述立柱与晶圆接触的区域在所述目标平面的正投影面积；
在所述滤光片和所述立柱的底部为直径相等的圆形，且所述滤光片与所述立柱所在的平面平行的情况下，所述直径为1至10毫米，所述滤光片圆心距离所述热处理腔体的中心50至150毫米。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述待补温区包括至少两个子待补温区，
所述承载组件为可旋转装置的情况下，
所述通孔的数量为至少一个，通过所述承载组件的旋转，移动所述子待补温区的位置至目标位置进行加热；其中，所述目标位置为所述子待补温区在所述目标平面的正投影与所述通孔在所述目标平面的正投影有重叠时对应的位置，或，所述子待补温区在所述目标平面的正投影与所述滤光片在所述目标平面的正投影有重叠时对应的位置；
所述承载组件为固定装置的情况下，所述通孔的数量与所述子待补温区的数量相同。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述补温组件还包括：
滤光反射器，位于所述激光器与所述滤光片之间，能够透过沿所述激光器与所述滤光片连线方向的激光；
接收器，用于确定所述激光器发出的激光的强度信息；
所述滤光反射器过滤所述激光器发出的激光，所述激光经过所述滤光片照射在所述晶圆上后，通过所述晶圆反射到所述滤光反射器上，进行再次反射，所述接收器接收所述滤光反射器反射的光，以检测所述激光器发出的激光的强度信息。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述滤光反射器与所述激光器发出的激光的夹角范围为大于0°小于90°。
11.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
测温组件，用于测量所述晶圆表面的待补温区温度；
所述控制组件还用于获取所述测温组件的测量结果，基于所述测量结果，控制所述补温组件的开关和/或所述加热组件的输出功率。
12.一种热处理方法，应用于热处理设备，其特征在于，包括：
控制位于热处理腔体内的加热组件对所述热处理腔体内的晶圆进行加热；其中，所述晶圆位于所述热处理腔体内的承载组件之上；
获取所述晶圆表面的待补温区位置；
控制补温组件利用光源对所述晶圆表面的所述待补温区进行加热。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述补温组件包括位于所述热处理腔体外，用于发出激光，利用所述激光对所述晶圆表面的待补温区进行加热的激光器，
所述热处理腔体采用非激光透过的材料制成，所述热处理腔体的底部开设有通孔；
所述控制补温组件利用光源对所述晶圆表面的所述待补温区进行加热，包括：控制所述激光器发出激光，通过所述通孔后到达所述晶圆，对所述晶圆的所述待补温区进行加热。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述补温组件还包括在激光光路的传播方向上设置的滤光片，所述滤光片能够透过所述激光器发出的激光，过滤其他杂质光；
所述控制补温组件利用光源对所述晶圆表面的所述待补温区进行加热，还包括：控制所述激光器发出激光，通过所述滤光片过滤所述激光后，再通过所述通孔到达所述晶圆，对所述晶圆的所述待补温区进行加热。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述滤光片位于所述通孔内；所述控制补温组件利用光源对所述晶圆表面的所述待补温区进行加热，还包括：
控制所述激光器发出激光，通过所述滤光片过滤所述激光后到达所述晶圆，对所述晶圆的所述待补温区进行加热；
所述承载组件包括用于支撑所述晶圆的立柱；
所述立柱与所述晶圆接触的区域为接触区。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述补温组件还包括位于所述激光器与所述滤光片之间，能够透过沿所述激光器与所述滤光片连线方向激光的滤光反射器和用于确定所述激光器发出的激光的强度信息的接收器；
所述方法还包括：
利用所述接收器接收所述滤光反射器反射的光，确定所述激光的强度信息；
基于所述激光的强度信息，确定所述激光器运行是否正常；
其中，所述滤光反射器反射的光为所述滤光反射器过滤所述激光器发出的激光，所述激光经过所述滤光片照射在所述晶圆上后，通过所述晶圆反射到所述滤光反射器上，进行再次反射得到的所述反射的光。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述热处理设备还包括用于测量所述晶圆表面的温度的测温组件；
所述获取所述晶圆表面的待补温区，还包括：
利用所述测温组件测量所述晶圆表面的温度；
基于所述晶圆表面的温度，获取所述晶圆表面的待补温区的位置。
18.一种热处理装置，其特征在于，应用于热处理设备，所述装置包括：
加热模块，用于利用所述热处理设备内的加热组件对热处理腔体内的晶圆进行加热；其中，所述晶圆位于所述热处理腔体内的承载组件之上；
补温模块，用于利用所述热处理设备内的补温组件通过光源对所述晶圆表面的待补温区进行加热。
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