CN1973356A - 与晶片发射率无关的有效晶片温度控制的利用 - Google Patents

Abstract

实施例涉及衬底或者发射率大于硅晶片的发射率的晶片边缘支架，其中边缘支架用于在加工以在晶片上或者晶片中形成电路器件期间支撑晶片。实施例还包括温度传感器、导热气体喷嘴，并且光子能可以引导为在退火期间检测和控制边缘支架和/或晶片边缘的温度，以减少与晶片中心相比边缘的温度下降或者上升。具体地说，在加工期间利用具有大于或等于晶片发射率的发射率的边缘支架允许氦气喷嘴对准边缘支架和/或晶片边缘，以减少退火期间边缘的温度上升。因为来自不同工艺和退火位置的晶片可能全都具有不同的发射率，因此利用反馈环将允许一个边缘环支撑各种不同发射率的晶片的均匀退火。

Description

与晶片发射率无关的有效晶片温度控制的利用

技术领域

本发明涉及电路器件的制造。

背景技术

使衬底上形成的电路器件(例如半导体(如硅)衬底上的集成电路(IC)、晶体管、电阻器、电容器等)的性能和产率最大化，是设计、制造以及操作器件或设备期间考虑的制造电路器件的主要因素。对于晶体管工艺典型的，增加参数将引起提高晶体管性能。超过临界点，晶体管将不合格。晶体管加工工程的目标是使性能最大化却不会降低产率。生产最大量的满足此标准的管芯促进了工艺工具均匀性的最佳化。例如，在设计和制造晶片处理腔期间，比如具有热尖峰退火能力的那些，经常希望保证在腔中加工的衬底(例如晶片)的温度保持在期望温度阈值之内。具体地说，期望用于制造电路器件的器件或者设备能够在形成器件的衬底上在退火期间，比如在尖峰退火工艺期间，维持均匀的温度。

附图说明

实施例在附图中是通过实例而非限制进行说明的，其中相同的附图标记表示类似的部件。应该注意，本公开中对“一个”实施例的引用并不一定针对同一实施例，并且它们表示至少一个实施例。

图1是晶片处理系统的截面图。

图2是对于发射率大于晶片边缘支架发射率的晶片，晶片温度对沿晶片表面的距离的图形。

图3是给出对于发射率小于晶片边缘支架发射率的晶片，晶片温度对沿晶片表面的距离的图形。

图4是给出对于发射率等于晶片边缘支架发射率的晶片，晶片温度对沿晶片表面的距离的图形。

图5是有效温度控制过程的流程图，用于提供独立于发射率的晶片温度。

具体实施方式

各种实施例包括加热和冷却设备、系统和方法，以在诸如衬底或者晶片的退火或者尖峰退火的热处理期间，对其上或者其中将形成电路器件的衬底或者晶片的边缘或者边缘支架进行加热和冷却。实施例还包括一个腔，该腔具有边缘支架，其热质量(由发射率、质量和传导率以及加热速率确定)大于或等于或者小于衬底或者晶片表面的发射率或者热质量。器件或者表面的发射率可被定义为光能的吸收指数，用0和1之间的范围表示，比如其中为0的发射率表示反射入射到其上的全部光的表面(例如比如理想镜面)，并且为1的发射率表示吸收入射到其上的全部光的表面(例如比如理想黑体或者箱)。因而，表面的反射率可等于1减该表面的发射率。

辐射热处理腔是一种晶片处理腔，用于热处理操作。在辐射热处理腔的一个实例中，边缘环或者晶片边缘支架(在本文中称为“边缘支架”)支撑在其上或其中将形成电子电路器件的衬底(例如晶片)。边缘支架沿其周边支撑衬底。晶片的其余位置未受支撑。

图1是晶片处理系统的截面图。图1显示系统100，它具有晶片处理腔102，该腔102具有适合于容纳用于加工的衬底或者晶片的内部尺寸(例如150毫米、200毫米或者300毫米直径的晶片)。晶片110显示在受到边缘支架120支撑的腔102中。根据实施例，边缘支架120可包括各种适当的材料，比如碳化硅、陶瓷、硅或者其它具有与硅晶片类似发射率的热稳定材料。

根据实施例，边缘支架120可为圆形，直径大于将在边缘支架上加工的晶片的直径。另外，边缘支架120可包括通常平整的表面，比如圆形表面，其中平圆盘形状的凸缘限定其中可放置将在边缘支架上加工的晶片的支座或者凹穴。例如，边缘支架120在它直径周围的任一点的横截面可限定一个L形的横截面，其中L形边缘支架的基座提供诸如上面提到的支座或者凹穴的支撑区。预期L形支架的基座直径可在1和12毫米(mm)之间延伸，比如直径延伸3mm。

此外，边缘支架120可限定圆柱环，它具有上圆盘形的梯级和下圆盘形的梯级(例如其中如上所述，下圆盘形的梯级可包括支座、凹穴或者L形基座)，并且上梯级直径比下梯级直径更大。此外，上梯级可具有一个外径，以装配上、连接到或者属于支撑圆柱122的一部分。同样，下梯级可具有一个比衬底或晶片的外径小的内径，以及略大于衬底或者晶片外径的外径。因此，下梯级的尺寸适合于支撑衬底或者晶片，并且上梯级的尺寸适合于支撑衬底或者晶片以及下梯级。还考虑到，下梯级可以具有支撑凸缘或者沿其内径的环，以与衬底或者晶片连接、接触、或者支撑衬底或晶片。

对于一些实施例，下梯级的L形基座或支撑凸缘可通过连接或接触衬底或晶片仅仅一小部分下表面或者底面来支撑衬底或晶片，使得边缘支架和衬底或晶片之间的热传递最小化。更具体地说，衬底或晶片下表面或底面和边缘支架之间的连接或接触可限定一个内径几乎等于它的外径的接触环。另外，接触环的内径和外径可以是下梯级的内径和外径之间的直径。

更具体地说，边缘支架120可以具有在2毫米和30毫米之间的总宽W1，比如宽度W1等于1厘米。同样地，边缘支架120可以具有在1毫米和12毫米之间的边缘环支架宽度W2，比如宽度W2等于3毫米。因此，边缘支架120可以具有在0和16毫米之间的暴露表面宽度W3，比如宽度W3等于7毫米。W3具有零值则相当于与图1所示结构122和120不同的结构。还认为，虽然图1显示晶片110和边缘支架120的顶面具有大约相同的高度，但晶片110的顶面可以高于或者低于边缘支架120的顶面。同样，尽管晶片110和边缘支架120的底面或者下面在图1中显示为具有不同的形状和高度，但各种其它形状、高度和/或方向都是可能的，只要边缘支架120如本文所述支撑晶片110即可。此外，边缘支架120还可包括器件或部件，以可拆卸地附在或者连接，以支撑、压紧、维持、保持或限制晶片110(例如，比如通过包括几何部件以减少晶片的滑动，或者将晶片从支架120移位等等)。

根据实施例，晶片110可以是任何类型的晶片，用于在诸如晶片或衬底上形成电子器件，晶片或衬底可包括，或者由以下构成、或者沉积有、或由以下产生：多晶硅、单晶硅或各种其它适当的用于形成诸如硅晶片、硅绝缘体(SOI)、玻璃基硅(SIOG)或其它从其形成、切割或分离的晶片或衬底的硅基底或衬底的技术。

图1还显示了边缘支架120，它由支撑圆柱122支撑，或者连接到、附着于、搁在支撑圆柱122上或者其的一部分。支撑圆柱122连接到传动部件，传动部件通过支撑圆柱122的中心绕某个轴旋转支撑圆柱。根据实施例，支撑圆柱122、边缘支架120以及晶片110可绕诸如在圆盘110的中心116限定的轴的轴115旋转或自旋。例如，晶片110具有晶片边缘112，它可限定圆形、椭圆形或另一有界或闭合的形状，比如为晶片110提供盘样的形状。另外，边缘支架120可以具有在形状上与晶片边缘112对应的形状和/或边缘支架环，比如通过具有圆形、椭圆形或其它有界的或闭合形状来支撑晶片边缘112。腔102包括反射板104，比如表面对着边缘支架120的板，它一般对辐照边缘支架120和晶片110的光能进行反射，以维持晶片110的热条件。反射极104具有大小类似于支撑圆柱122内径的表面，并且可以如上所述相对于晶片110的自旋旋转或者可以不旋转。

根据实施例，系统100包括加热器130，它连接到、附着于腔102或者在腔102内部，以将光子能132对准晶片110和晶片边缘支架120。根据实施例，加热器130可均匀地将光子能对准晶片110的表面和边缘支架120的表面。例如，加热器130可包括大量分立的加热灯(例如，比如钨丝灯)阵列，这些灯布置在按半径分组的多个区域(例如，比如14或者15个区域)，它们悬挂在腔102内部的晶片110之上。因而，加热器130可附于腔102的顶部或者作为腔102可移动的一部分，以便晶片110能放置在边缘支架120上，或者从边缘支架120移开。还预期，腔102可具有一个开口、门、或者可移动的部分，以便晶片110能放置在边缘支架120上，或者从边缘支架120移开，而不需要相对于腔102移动或者转移加热器130。此外，预期加热器130的灯可以是可聚焦的，由此控制发射光的发散角，使得边缘环的光能可得到控制，而不会显著地影响晶片的温度。加热器130可连接到电源、功率调节器、用于对准或者瞄准加热器130的光子能的机构、和/或用于相对于晶片110和/或边缘支架120控制加热器130的功率和方向或者目标的控制器。

此外，预期加热器130可提供充分的热，以对晶片110退火、结退火和/或尖峰退火，比如在晶片110上或者晶片110中加工或者形成电子电路器件期间。因而，加热器130可提供适当的强度、持续时间和/或将热量聚焦到晶片110和/或边缘支架120的上表面(例如比如经对准的光子能、对准的光能、调整腔102内部温度并等待一段时间)，以对晶片110上或者晶片110中的电子电路器件执行这样的退火。例如，加热器130可加热晶片110，使得在对应于退火、结退火和/或尖峰退火过程的时段内，位置114或者中心116在选择的晶片温度变化曲线之内，如本文所述。

系统100还可包括冷却器150，它连接到、附着于腔102或者在腔102内部，以将导热气体152对准边缘支架120和/或在晶片边缘112处或附近的晶片110。例如，图1显示冷却器150的简单实施例，用于分配气体152(例如，比如通过穿越反射板104的洞)，以将导热气体152对准边缘支架120。根据实施例，冷却器150可以是一个或多个气体喷嘴，比如氦(He)气喷嘴。例如，冷却器150可以是一个或多个气体喷嘴，它连接到一个或多个供气阀；供气槽或者池；用于对准、瞄准或者聚焦喷嘴输出的机构；和/或用于控制气体喷嘴相对于晶片110和/或边缘支架120的流动和方向或者目标的控制器。此外，气体喷嘴在边缘环120的表面或者晶片110的表面上，比如晶片边缘112上或者邻近晶片边缘112处，可具有焦点。例如，根据实施例，冷却器150可包括一个和大量(例如比如几百)之间的喷嘴，或者成为一个连续的环，该环的半径超过150mm减去W2，但小于150mm加上W3。气体喷嘴的直径可以小于10mm。流量可以小于100升每分钟。准确的流将取决于喷嘴的直径和数目。此外，冷却器150可包括具有喷嘴聚焦设备的气体喷嘴，喷嘴聚焦设备由与反射板完全相同的材料组成。

此外，根据实施例，系统100可包括第二加热器，它连接到、附着于腔102或者在腔102内部，以将光子能或者其它热能对准边缘支架120和/或晶片边缘112处或附近的晶片110的表面。例如，图1显示加热器190，它连接到腔102或者在腔102的内部，以将光子能192对准边缘支架120和/或晶片边缘112。预期，加热器190可以是一个或多个加热灯，比如如上关于加热器130所述的。此加热器可以直接合并到加热器130的灯头部件中或者作为一个独立单元，比如如图2所示的加热器190。例如，在放置和从边缘支架120移动晶片110期间，加热器190可相对于腔102移动；连接到电源和/或调节器；连接到用于对准、瞄准或者聚焦加热器130的光子能的机构；和/或连接到用于相对于晶片110和/或边缘支架120控制加热器190的功率和方向或者目标的控制器。具体地说，加热器190可以是一个或多个加热灯，它们被校准以便将辐射能集中在如宽度W1所示的或者包括宽度W1的区域上。这些灯可以发出比得上加热器130所产生的能量密度。例如，加热器130和/或190的灯可以集合成放射带进行控制。如果加热器130中灯的光校准是充分的，则最佳化一组中的各个灯对边缘环具有最大效果的选择就可以是充分的。如果灯的校准不充分，则灯可以利用修改的反射镜套来实现正确的校准。

还应该理解，虽然冷却器150显示为位于晶片110和加热器130之下，并且加热器190显示为在晶片110之上，但冷却器和加热器相对于晶片110和边缘支架120的各种其它位置和方向都是可能的。例如，冷却器150可以位于晶片110上面，加热器190可以位于晶片110之下。此外，加热器190、冷却器150和/或加热器130可以在晶片110的同一侧，比如通过在晶片110之上。可以选择准确的结构来保证加热器不会负面地影响工具(例如比如传感器160和170)的高温测定(温度测量)系统。在其中一个或多个加热器放置在晶片之下并且加热器130在晶片之上的实施例中，激光系统或者过滤灯系统(例如比如在加热器190的位置)可用于保证加热器不干扰高温计(例如比如传感器160和170)的检测波长。

还应该注意，预期本文描述的系统、设备和方法可以除了在用加热器130加热期间或者之后，还可以在晶片110和边缘环120处于不同温度时应用。例如，晶片110和边缘环120可以在除了加热器130和/或190的加热器加热、除了150的冷却器冷却、内部加热或者冷却腔102内部的区域、或者外部加热或者冷却腔102期间或者之后，处于不同温度。

系统100还可包括一个或多个温度传感器，以读取晶片110和/或边缘支架120的表面温度。在图1所示的情况下，温度传感器160连接到、附着于腔102或者在腔102的内部，以测量或者检测边缘支架120或者晶片边缘112处或邻近晶片边缘112处的晶片110的表面温度。类似地，系统100可包括温度传感器170(或者不同半径的多个单元)，它们连接到腔102或者在腔102的内部，以测量或检测位置114处的晶片110的表面温度TC，比如比边缘支架120更接近晶片110的中心116的晶片110的位置。在一个实例中，可能有6个其它的温度传感器，它们放射状地布置在温度传感器160和温度传感器170之间，以便温度传感器的总数为8。温度传感器160和/或温度传感器170可以是高温计。此外，温度传感器160和/或170可位于反射板104上，或者排列通过反射板104，如上相对于冷却器150所述。同样地，温度传感器160和/或170可以相对于晶片110定位和/或定向，如上相对于冷却器150的位置和方向所述。具体地说，例如，温度传感器160可以定位或者定向为检测仅仅在边缘支架120定义的半径内的晶片110表面的温度(例如比如通过将传感器160放置在相同的半径上，但是由于晶片旋转存在偏移位置)。此外，温度传感器170可以定位或者定向为检测包括中心116或者在中心116处的晶片110表面的温度。

根据实施例，系统100还可包括控制器，以测量晶片110的温度、控制晶片110的加热和控制晶片110的冷却，比如连接到加热器130、冷却器150、加热器190、温度传感器160和/或温度传感器170的控制器。具体地说，图1显示控制器180，它连接或者附着于温度传感器160和170、加热器130和190以及冷却器150。应该理解，控制器180还可以连接或者附着于其它与系统100有关的输入端、输出端、电子器件、控制器和/或设备，由此控制或者涉及控制晶片110之上或者之中的器件的加工或形成。例如，控制器180还可连接或者附着于电源、功率调节器、用于对准或者瞄准加热器130的光子能的机构。此外，控制器180还可连接或者附着于供气阀、供气槽或者池；用于对准、瞄准或者聚焦冷却器150的输出和/或它的气体喷嘴的机构。最后，控制器180还可连接或者附着于电源和/或调节器；连接到用于对准、瞄准或者聚焦加热器130的光子能的机构。

应该理解，为本文描述的控制器180、温度传感器160、温度传感器170、加热器130、加热器190、冷却器150和/或它的元件所描述的连接或者附连可以是或者包括电子接口、连接、附连、信号线或者信号管路。例如，这样的连接或者附连对于电子通信或者传输各种数字或者模拟电子数据可以是足够的，包括经数据通道、链路、导线、线、印刷电路板径迹、光学的、红外的和/或任何各种其它硬连线或者自由空间数据管路。

具体地说，控制器180、温度传感器160、温度传感器170、加热器130、加热器190和/或冷却器150可以用来在腔100中加工以在晶片之上或之中形成器件期间改变晶片、晶片边缘和/或边缘支架的温度。例如，发射率低于边缘支架上晶片的发射率的边缘支架的温度，在经光子能加热期间或之后，可能低于晶片的温度，并且可以在加热期间或者之后从晶片的边缘传导热量。这样，晶片和边缘支架可具有与晶片和边缘支架的热质量和发射率有关的热响应。此外，晶片和边缘支架的热响应、加热速率和/或导热性可能有所不同，取决于晶片的材料、厚度、发射率、热系数、热阻和/或热均匀性与边缘支架是不同的、不匹配的或者不均匀的。此外，由于边缘支架附于、连接到、支撑、压紧、维持、夹持、限制晶片，或者边缘支架与晶片热接触，因此，诸如热或者冷的热传递可能发生在边缘支架和晶片之间。

在图1所示的情况下，边缘支架120可具有实际的或者预测的加热速率，取决于边缘支架120的上表面发射率和热质量的组合。类似地，晶片110可具有实际的或者预测的加热速率，取决于晶片110的上表面发射率和热质量。因而，边缘支架120和晶片110的发射率、热质量或者加热速率之间的差异将使得边缘支架和晶片具有不同的温度，引起边缘支架和晶片边缘(例如诸如晶片边缘112)之间存在响应于将边缘支架和晶片上表面暴露于光子能之下的热传递。因此，晶片110在晶片边缘112处或者附近的温度可在退火过程期间充分地下降，以降低晶片110的边缘112处或者附近形成的电子器件的性能、产率和/或速度。具体地说，那些器件可以包括故障、缺陷或者形成为小于最佳能力，因为与在形成器件的给定工艺期间接近中心的器件相比，那些器件没有处于最佳温度或者接近于最佳温度。

更具体地说，即使边缘支架经过热校准，以在退火或者尖峰退火处理期间与硅晶片的发射率匹配，但如果晶片具有与边缘支架不同的加热速率，则仍有可能在晶片中存在边缘温度不均匀性。对于接近晶片边缘的器件，此不均匀性很可能降低产率或器件性能。控制器180可以从温度传感器160和170接收温度数据，以经加热器130和190以及冷却器150控制晶片110的加热和冷却。例如，控制器180可以考虑来自温度传感器160和/或温度传感器170的数据或者响应，以监视与控制晶片110和/或边缘支架120的加热和冷却，作为处理或者在晶片110之上或者之中形成器件的部分制法。这种制法可以包括退火、结退火、尖峰退火，控制经加热器130加热的强度和持续时间，控制经加热器190加热的强度、持续时间和/或焦点，和/或控制经冷却器150冷却的强度、持续时间和/或冷却，通过调整腔102内的温度并且等待一段时间来冷却晶片110，晶片110自旋的旋转速度，和/或与在晶片110之中或者之上形成器件的工艺有关的各种其它工艺，包括如下针对图4所述的工艺。

此外，如上所述，边缘支架120的表面诸如上表面可以具有小于、大于或者等于晶片110的表面诸如晶片110的上表面的发射率的发射率。后面的描述将假定匹配的热质量，以简化论证。例如，如果边缘环的热质量是晶片的两倍，则边缘环可能仍会比晶片更冷，即使在边缘支架环具有较高的发射率的情况下也是如此。热质量和发射率的组合是关键参数。边缘支架120较低的发射率可以使得边缘支架120比晶片边缘112更冷，并且从边缘112传导热量降低了晶片边缘112的温度。例如，在用加热器130加热晶片110和边缘支架120期间或者之后，在边缘支架120的发射率低于晶片110的发射率时，晶片110可能经历晶片边缘温度下降，比如晶片边缘112处的温度低于位置114的温度。

更具体地说，图2是描绘对于发射率大于晶片边缘支架发射率的晶片，晶片温度对沿晶片表面的距离的关系图。图2显示沿晶片的横截面相对于温度210和距离220(例如，比如沿晶片110的横截面的距离，如图1所示)绘制的温度梯度230。例如，温度梯度230可以是在用加热器130加热(例如诸如退火或者尖峰退火)晶片110期间的温度梯度。此外，温度梯度230可以是在用加热器190和/或冷却器150加热和/或冷却晶片110和/或边缘支架120期间或之后的温度梯度。

具体地说，如图2所示，边缘DE1表示晶片110的左边缘(例如诸如在晶片110左边的晶片边缘112)，轴DA表示晶片110的中心116，并且边缘DE2表示晶片110的右边缘(例如诸如从DE1开始直接跨过晶片中心114的点处的晶片边缘112)。因而，图2显示在边缘DE1和DE2处或者附近具有晶片边缘温度下降240的温度梯度230，比如在边缘支架120的发射率低于晶片110发射率的情况下，并且在用加热器130加热晶片110和边缘支架120期间或者之后，从晶片边缘DE1和DE2用热方法传导热量。因此，预期加热器190可以用于将光子能192对准晶片边缘112和/或边缘支架120，以补救、减少、矫正或者改正晶片边缘温度下降诸如下降240。

类似地，在边缘支架120的发射率大于晶片110的发射率时(例如诸如如果发射率之差引起边缘支架120的温度大于晶片边缘112的温度，并且引起晶片边缘112从边缘支架120传导热量)，晶片110可能经历晶片边缘温度上升。因而，在用加热器130加热晶片110和边缘支架120期间或者之后，晶片110可能经历晶片边缘温度上升，比如晶片边缘112的温度大于位置114处的温度。

例如，图3是绘制对于发射率小于晶片边缘支架发射率的晶片，晶片温度对沿晶片表面的距离的关系图。图3显示对于发射率小于边缘支架120的发射率的晶片(例如比如晶片110)，相对于温度310和距离320绘制的温度梯度330。例如，温度梯度330可以是用加热器130加热(例如比如退火或者尖峰退火)晶片110和边缘支架120期间或者之后的温度梯度。此外，温度梯度330可以是用加热器190和/或冷却器150加热和/或冷却晶片110和/或边缘支架120期间的温度梯度。

在图3所示的情况下，由于晶片发射率低于边缘支架发射率，因此晶片可用热的方法从更热的边缘支架120传导热量，由此与轴DA处的温度相比，提高了在边缘DE1和DE2处或者附近的晶片温度。因而，图3显示在边缘DE1和DE2处或者附近具有晶片边缘温度上升250的温度梯度330，比如在用加热器130加热晶片110和边缘支架120期间或者之后，晶片边缘DE1和DE2从边缘支架120散热的情况下。在此情况下，冷却器150可用来将导热气体152对准边缘支架120和/或晶片边缘112附近或者晶片边缘112处的晶片110，以冷却晶片边缘112，从而补救或减少晶片边缘温度上升，比如上升330。

应该理解，尽管图2显示类似的边缘DE1和边缘DE2的下降240，但边缘DE2的下降可以或者可以不类似于边缘DE1的情况，比如取决于在边缘DE1和DE2处或者附近形成的器件或者部分器件。同样地，出于类似的原因，认为边缘DE2的温度上升可以或者可以不与边缘DE1的相同。

此外，图4是绘制对于发射率等于或者近似等于晶片边缘支架发射率的晶片，晶片温度对沿晶片表面的距离的关系图。例如，图4可以显示晶片温度对沿晶片表面的距离的关系或者发射率与晶片边缘支架的发射率匹配的晶片。匹配的精确容限将依赖于晶片和边缘支架的峰值温度、加热速率、发射率差异以及热质量。因而，图4显示对于晶片(例如比如晶片110)，与温度410对距离420有关绘制的温度梯度430。图4可以被称作其中边缘支架120的发射率与晶片110的发射率匹配、相当、相等、几乎相等或者与之具有解式的情况。因此，在图4中，在晶片110和边缘支架120之间将不出现净的热传递，因为在经加热器130加热晶片和边缘支架期间或者之后，晶片和边缘支架将由于具有相同或者几乎相等的发射率而具有相同或者几乎相等的温度。如上所述，期望的情况是图4所示的那样，使得在处理或者在晶片110之上或者之中形成器件期间，沿晶片110表面的器件可以得到类似的热处理，因而提高那些器件的性能和/或产率。

因此，根据本发明的实施例，用于控制晶片110的处理、在晶片110之上或者之中形成器件、和/或晶片110的热处理的制法或者指令(例如比如由计算机的处理器执行的指令)可以包括加热和冷却边缘支架120和/或晶片边缘112，从而减少图2所示的晶片边缘温度下降和/或图3所示的晶片边缘温度上升，从而使得晶片边缘温度确定或者类似于相对于图4所示和描述的温度梯度430的温度。

例如，图5是有效温度控制过程的流程图，用于提供独立于发射率的晶片温度。根据实施例，下面相对于图5描述的任何或者全部的框可以是或者被归入用于在晶片之上形成器件或者部分器件的制法和/或指令(例如比如由计算机的处理器执行的指令)，如本文描述的那样(例如比如包括退火和/或尖峰退火过程)。在框510，晶片放置在晶片处理腔的边缘支架上。例如，晶片110可以放置在边缘支架120上。

晶片110可以部分或者完全地包括所形成的器件或者部分器件，如上相对于图1所述(例如比如晶体管、电阻器、电容器等等)。预期晶片110可以包括薄膜栈、器件层、掺杂材料、触点等等。例如，在框510之前对晶片110的处理可以引起晶片110的发射率比如上部发射率改变。例如，在晶片110上形成器件可以引起晶片110的发射率提高。

接下来，在框530，晶片和边缘支架被加热。例如，在晶片上形成器件比如晶体管、电阻器、电容器等等期间或者之后，如上相对于框510所述，晶片110和边缘支架120可以用加热器130加热。因而，加热器130可以将晶片110和边缘支架120暴露于光子能之下，足以提高晶片和边缘支架的温度，使得如果晶片的发射率不同于边缘支架的发射率，则在边缘支架和晶片边缘112之间可以发生热传递，如上所述。因此，加热器130可以加热晶片110和晶片边缘支架120，足以使得晶片边缘112的温度大于或者小于位置114处或者中心116的温度。具体地说，框530可以包括退火、结退火和/或尖峰退火过程，比如可能在处理或者在晶片110之上或者之中形成器件的工艺流程期间发生的退火过程。

在框530，晶片和边缘支架可以选择性地被允许冷却，比如通过降低或者控制腔102内的温度，并且容许时间流逝。此外，在框530，在边缘支架120和晶片110之间比如在边缘支架120和晶片边缘112之间可以发生热传递，如本文所述。应该理解，这样的热传递可以发生在加热晶片和晶片边缘支架期间或者之后，如上所述。

在判定框560，确定晶片的温度是否比边缘支架更冷。例如，用温度传感器170测量的位置114的温度TC可以与用温度传感器160测量的边缘支架120或者晶片110的晶片边缘112处或者附近位置的TES进行比较。如果在判定框560，晶片比边缘支架更冷，则过程继续至框570，在此冷却边缘支架或者晶片边缘。因而，边缘支架120上晶片的径向外边缘可以在加热晶片期间或者之后冷却，比如如上在框530中所述，通过冷却边缘支架或者晶片在晶片边缘112处或者附近的表面。例如，图1显示冷却器150经导热气体152冷却边缘环120。在框570的冷却可以包括冷却边缘支架120，足以引起在晶片边缘112和边缘支架120之间传导热能，以降低晶片边缘112的温度。例如，根据实施例，边缘支架120或者晶片边缘112可以被冷却，使得晶片边缘112的温度等于晶片110在位置114或者中心116的温度的2℃内、5℃内、10℃内、15℃内、或者20℃内。在框570之后，过程回到框530。

如果在判定框560，晶片不比边缘支架更冷，则过程继续到判定框580。在判定框580，确定晶片的温度是否比边缘支架更热。在框580确定温度的过程可以类似于如上相对于框560所述的。如果在框580，确定晶片比边缘支架更热，则过程继续到框590，在此边缘支架和/或晶片边缘112被加热。例如，加热器190可以将光子能192对准边缘支架120和/或晶片边缘112，如上相对于图1所述。在框590之后，过程回到框530。

如果在框580，晶片不比边缘支架更热，则过程可回到框530。或者，过程可以终止，比如在晶片110之上或者之中处理或者形成器件完成时。

可以认为，框560、570、580和590可以发生在框530期间，从而在加热晶片和边缘支架期间提供有效的温度控制。同样地，应该理解，框560到590可以发生在框530之后，比如在一段时间冷却晶片和边缘支架期间。此外，根据实施例，图5所示的过程可以包括框560和570，而不包括框580和590，或者可以包括框580和590，而不包括框560和570。

注意，图5的框530到590中的任何一个或者全部可以包括或者被归入反馈环或者制法，比如对系统100或者控制器180所述的。此外，框530到590可以用一个或多个计算机指令集或者制法实现，比如用控制器180控制系统100。

因而，根据实施例，系统100或者控制器180可以实现或者包括用于控制晶片110的热处理的制法和/或指令，比如通过经加热器130、加热器190和/或冷却器150控制加热和冷却晶片。例如，系统100或者控制器180可以包括或者有能力或者解释(例如比如用包括在本文所述的能够解释机器可读指令的处理器的系统100或者控制器180)机器可读介质，机器可读介质中具有数据，在由处理器(例如比如计算机处理器、数字信号处理器、计算机、或者其它硬件或者软件可控制器件)访问时，实现一组指令或者制法，如本文所述(例如比如包括计算机软件、计算机指令或者硬件电路或逻辑)。因而，系统100或者控制器180可以实现指令或者制法，以控制加热器130加热晶片110，使得位置114的温度在一段时间内在选择的晶片温度变化曲线之内。例如，指令或者制法可以如以上相对于图5的框530所述加热晶片，和/或加热晶片，使得位置114或者中心116在对应于退火、结退火和/或尖峰退火过程的一段时间内，在选择的晶片温度变化曲线之内。更具体地说，指令或者制法可以加热晶片110和边缘支架120，在2秒和10秒之间(例如比如5秒，以将晶片和边缘支架的温度提高到1000℃)，从150℃和700℃之间的温度，以允许控制器启动后面跟着尖峰阶段的闭环控制(例如比如500℃的温度)的温度稳定性，加热到每秒增加80℃和1000℃之间(例如比如每秒增加200℃)的温度，然后停止加热。

类似地，系统100或者控制器180可以实现指令或者制法，以控制冷却器150冷却边缘支架120和/或晶片边缘112处或者附近的位置110，使得边缘支架或者晶片边缘112的温度在一段时间期间在选择的晶片边缘或者边缘支架温度变化曲线之内。因而，与以上相对于经加热器130加热描述的一样，指令或者制法可以使得冷却器150将导热气体152对准边缘支架120和/或晶片110，从而使得晶片边缘112的温度在如上所述的晶片温度变化曲线期间，与在位置114或中心116的晶片110的温度相比，在选择的阈值温度差之内。

类似地，系统100或者控制器180可以实现指令或者制法，以控制加热器190加热边缘支架120和/或晶片边缘112处或者附近的位置110，使得边缘支架或者晶片边缘112的温度在一段时间期间在选择的晶片边缘或者边缘支架温度变化曲线之内。因而，与以上相对于经加热器130加热描述的一样，指令或者制法可使得加热器190将光子能192对准边缘支架120和/或晶片110，从而使得晶片边缘112的温度在如上所述的晶片温度变化曲线期间，与在位置114或者中心116的晶片110的温度相比，在选择的阈值温度差之内。

预期选择的边缘支架、晶片边缘或者径向外边缘温度变化曲线可以是用于将边缘支架120或者晶片边缘112的温度维持在位置114或者位置116的晶片110的温度的2℃、5℃、10℃、15℃或者20℃之内的曲线。精确的容限将由工艺要求规定。具体地说，制法或者指令可以控制加热器130、加热器190和/或冷却器150，以便晶片边缘(例如比如晶片边缘112和/或晶片边缘DE1和DE2)的温度不经历温度下降240或者温度上升250，而且晶片具有类似于相对于图4显示和描述的梯度430的温度梯度。

例如，在本文描述的系统100、控制器180、指令或者制法可以考虑来自温度传感器160和/或温度传感器170的测量，以比如通过控制加热器130、加热器190和冷却器150控制加热和冷却晶片110和边缘支架120。例如，这样的控制可以实现反馈环，包括来自温度传感器160和温度传感器170的测量，以调整经冷却器150和加热器190加热和冷却晶片边缘112。或者，这样的控制可以实现制法或者指令，从而根据或者源自利用放置在一个或多个边缘支架上(例如比如放置在多个类似于边缘支架120但是具有发射率的边缘支架上)的一个或多个晶片(例如比如具有各种上部发射率的晶片)并且在腔102内测试的试错法测试，控制经加热器130、加热器190和/或冷却器150加热和冷却的强度和持续时间。

此外，根据实施例，这样根据试错法测试实现反馈环或者指令的控制可以考虑以下一项或多项：晶片的发射率、晶片边缘的发射率、晶片边缘的热密度、边缘支架的发射率、边缘支架的热密度、加热器130的加热能力、冷却器150的冷却能力、加热器190的加热能力、加热器130的加热区、冷却器150的冷却区和/或加热器190的加热区(例如比如其中晶片110和/或边缘支架120的什么部分被加热和/或冷却的加热区)。

下面，根据本发明的实施例，还可能通过选择具有期望的实际或者预测发射率的边缘支架120，相对于边缘支架120影响或者控制晶片110的温度。因为，如上所述，边缘支架120的发射率对在加热晶片110和边缘支架120期间或者之后，晶片边缘112的温度多么接近位置114或者中心116的温度具有推动或者影响，因此，有可能根据已知(根据边缘温度下降通过实验)的晶片110的发射率(例如比如晶片110的预测上部发射率)，选择边缘支架发射率。对于900nm的特定波长，裸硅晶片可具有0.6的上部发射率，涂敷有氮化物(N)的硅晶片可以具有0.9的发射率。此外，如上所述，晶片的发射率在晶片之上或者之中形成或者部分形成器件期间可提高/降低。此外，在晶片上加工或者形成器件之后，可以选择实际或者预测发射率与晶片的发射率具有期望关系的边缘支架120。

对于特定的工艺流程，在其上或其中形成了器件的硅晶片的发射率有可能与裸硅晶片非常不同。所以，除了如上所述控制晶片和边缘支架的加热和冷却，还有可能选择和利用边缘支架(例如比如通过在系统100中包括选择的边缘支架)，该边缘支架的边缘支架发射率与要在边缘支架上处理的所选择晶片的发射率或者预测发射率匹配、相等、相当或者一致。例如，在晶片110之上或者之中形成器件所需的一部分或者全部处理之后，边缘支架120的发射率可以与晶片110的发射率匹配或者相等，或者其发射率提供了与晶片110的发射率或者加热速率匹配或者相等的边缘支架120的加热速率。因而，在晶片110之上或者之中形成期望器件之后，边缘支架120可以具有与晶片110的发射率″和谐″或者″一致″的发射率。特别地，在晶片之上形成期望器件期间或者之后，边缘支架120可以具有选择的发射率，该发射率与晶片110的发射率具有关系，使得沿晶片的温度梯度对应于相对于图4所示和描述的温度梯度430。

另外，边缘支架120的选择或者确定边缘支架120的发射率是否与晶片110的发射率匹配，可以包括考虑边缘支架120和晶片110的“发射率、热质量、热传导性、加热速率、光子能吸收率、热响应、热阻、比热、温度下降、温度上升和/或边缘效应”中的一个或多个。此外，如上所述的选择或者匹配可以包括试错法测试，以考虑在晶片110将在腔102中处理的时段期间处理、热处理、制法、指令、发射率、器件密度、器件类型、形成在晶片110上的器件与器件部分而发现期望的边缘支架发射率。因此，首先在处理晶片110期间的某个点上，或者在完成在晶片110之上或者之中形成器件之后，可以选择边缘支架120，其发射率与晶片110的发射率匹配。

具体地说，根据实施例，在处理边缘支架120上的晶片期间或者之后，边缘支架120可以具有大于或等于或者小于晶片110的预测发射率的发射率。此外，在晶片100之上或者之中形成器件期间或者之后，边缘支架120可具有大于或者小于晶片110上表面的预测发射率至少2％、5％、10％、15％、20％或者25％的发射率。还认为，边缘支架120可以具有大于或等于或者小于0.7、0.75、0.775、0.8、0.825、0.85、0.875、0.9、0.925或者0.95的发射率。另外，在晶片100之上或者之中形成电子器件期间或者之后，边缘支架120的上表面发射率可以在晶片110上表面发射率的10％内。偏移量的大小将由边缘环加热器和冷却器确定。

匹配晶片发射率的复杂性在于，工艺流程中的退火步骤的位置或者在随后的处理技术中改变为薄膜栈使得产品晶片发射率可变。对于特定的工艺流程和步骤位置，在晶片上处理或者形成器件或部分器件期间的某个时间点，可以选择边缘支架，以具有与晶片的实际或者预测发射率对应、相等或者具有某种关系的实际预测发射率。如果存在超过一个退火步骤，则在晶片发射率在两个步骤中不同的情况下，对于两个不同的退火步骤将难以使用一个工具。此申请的关键思想之一是加热器/冷却器的反馈环，以启用一个工具，并且边缘环能够适于超过一个晶片发射率。

此外，根据实施例，边缘支架120的选择或者匹配边缘支架120的发射率与晶片110的发射率可以包括考虑控制、指令、制法、反馈环、试错法测试，并且可以包括如上相对于系统100或者控制器180的指令或者制法所述的相同考虑或者因素。

例如，边缘支架120的选择或者匹配边缘支架120的发射率与晶片110的发射率可以在将边缘支架120归入到腔102中之前执行，并且可以是如本文所述的通过系统100或者控制器180控制晶片110的加热和冷却期间考虑的因素。类似地，边缘支架120的选择或者匹配边缘支架120的发射率与晶片110的发射率可以发生在图5的框510之前。

在以上说明书中，描述了特定的实施例。然而，可以进行各种修改和变化，并不背离在权利要求书中阐明的实施例的更宽的精神和范围。说明书和附图因此被视为说明性而非限制性的。

Claims (23)

1.一种方法，包括：

在加热晶片期间，在晶片处理器件中冷却由边缘支架支撑的所述晶片的边缘。

2.如权利要求1所述的方法，其中冷却包括将所述晶片的边缘冷却到所述晶片的中心温度的10摄氏度之内的温度。

3.如权利要求1所述的方法，还包括加热所述晶片和所述边缘支架，足以引起在所述晶片的边缘和所述边缘支架之间的热传递。

4.如权利要求3所述的方法，其中冷却包括冷却所述边缘支架，足以引起在所述晶片的边缘和所述边缘支架之间的热传递，从而冷却所述晶片的边缘。

5.如权利要求1所述的方法，还包括在加热和冷却之前，在所述晶片上形成多个器件或者部分器件。

6.如权利要求5所述的方法，还包括从与所述晶片处理器件一起使用的多个边缘支架中选择所述边缘支架，其中选择包括使所选择的边缘支架的加热速率与所述晶片的加热速率匹配。

7.如权利要求6所述的方法，其中匹配包括考虑以下至少一项：所述边缘支架和所述晶片的发射率、热质量、热传导率、加热速率、光子能吸收率、热响应、热阻、比热、温度下降、温度上升、边缘效应。

8.如权利要求4所述的方法，还包括用光子能加热所述边缘支架和所述晶片。

9.如权利要求8所述的方法，其中加热包括结退火和尖峰退火。

10.如权利要求8所述的方法，其中加热包括将所述晶片和所述边缘支架暴露于充足量的光子能下，使得所述边缘支架具有第一温度并且所述晶片具有不同的第二温度。

11.一种设备，包括：

边缘支架，其尺寸适合于在处理腔中支撑晶片，所述边缘支架的发射率大于或等于选择用于在所述边缘支架上处理的晶片的预测发射率。

12.如权利要求11所述的设备，其中所述边缘支架包括第一加热速率，第一加热速率取决于所述边缘支架的上表面发射率和热质量，并且所述晶片具有预测的不同的第二加热速率，第二加热速率取决于所述晶片的上表面发射率和热质量，其中第一加热速率和第二加热速率之间的差足以使得所述边缘支架具有第一温度，所述晶片具有不同的第二温度，并响应于将所述边缘支架上表面和晶片上表面暴露于光子能下，在所述边缘支架和所述边缘之间进行热传递。

13.如权利要求11所述的设备，还包括由所述边缘支架支撑的晶片，其中在所述晶片上形成多个电子器件之后，所述边缘支架的上表面发射率与所述晶片的上表面发射率差异在特定偏移量之内，此容限将由边缘环加热或者冷却能力的能力确定。

14.一种系统，包括：

晶片处理腔，包括：

支架，具有边缘支架，以及适合于在其上支撑晶片的尺寸和第一发射率，所述边缘支架具有大于第一发射率的不同的第二发射率；

加热器，连接到所述腔，其方式为将光子能对准所述晶片和所述边缘支架；

冷却器，连接到所述腔，其方式为将导热气体对准所述边缘支架。

15.如权利要求14所述的系统，还包括控制器，所述控制器连接到所述加热器和所述冷却器，以控制用加热器加热所述晶片以及用冷却器冷却所述边缘支架。

16.如权利要求15所述的系统，其中所述控制器包括反馈环，所述反馈环具有：第一温度传感器，以测量所述边缘支架的温度；以及第二温度传感器，以测量比所述边缘支架更靠近所述晶片中心的所述晶片位置的温度。

17.如权利要求14所述的系统，还包括第二加热器，所述第二加热器连接到所述腔，其方式为将光子能对准所述边缘支架。

18.如权利要求17所述的系统，其中第二加热器包括至少一个加热灯，所述加热灯具有在所述晶片的径向外边缘处的光子能焦点，它可以是宽带光源或者激光。

19.如权利要求14所述的系统，其中所述冷却器包括至少一个氦(He)气喷嘴。

20.一种制品，包括：

机器可读介质，其中具有数据，在其被处理器访问时，实现加热和冷却在晶片处理器件中由边缘支架支撑的晶片的制法，其中所述制法包括：

a)控制第一加热器加热所述晶片，使得比所述晶片的径向外边缘更靠近所述晶片中心的所述晶片位置的温度在一段时间期间在所选择的晶片温度变化曲线之内；

b)控制冷却器冷却所述边缘支架，使得所述边缘支架的温度在该段时间期间在所选择的边缘支架温度变化曲线之内；

c)控制第二加热器加热所述晶片的径向外边缘，使得所述晶片的径向外边缘的温度在该段时间期间在所选择的径向外边缘温度变化曲线之内。

21.如权利要求20所述的制品，其中控制第一加热器、所述冷却器以及第二加热器包括在该段时间期间，将所述晶片的径向外边缘温度调整到所述晶片位置的温度的10摄氏度之内的温度。

22.如权利要求24所述的制品，其中控制第一加热器、所述冷却器和第二加热器包括如下一项：具有测量所述边缘支架的温度和所述位置的温度的至少两个温度传感器的反馈环；以及利用晶片处理器件和放置在所述边缘支架上的晶片从试错法测试得到的指令。

23.如权利要求20所述的制品，其中所述制法考虑如下至少一项：所述晶片的径向外边缘的发射率、所述晶片的径向外边缘的热密度、所述边缘支架的发射率、所述边缘支架的热密度、第一加热器的加热能力、所述冷却器的冷却能力、第二加热器的加热能力、第一加热器的加热区、所述冷却器的冷却区、第二加热器的加热区。

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