DE102013101031B4

DE102013101031B4 - Echtzeit- kalibrierung von lampenmodulen in einer wafer-verarbeitungskammer

Info

Publication number: DE102013101031B4
Application number: DE102013101031.8A
Authority: DE
Inventors: Chih-Tien Chang; Sunny Wu; Jo-Fei Wang; Jong-I Mou; Chin-Hsiang Lin
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2020-02-27
Anticipated expiration: 2033-02-02
Also published as: US20160027708A1; DE102013101031A1; US9159597B2; US9698065B2; KR20130127894A; CN103426794B; CN103426794A; US20130306621A1

Abstract

Eine Vorrichtung, die folgendes umfasst:eine Wafer-Verarbeitungskammer (210);Strahlungsheizelemente (214, 216, 218, 220), die in verschiedenen Bereichen angeordnet sind und betrieben werden können, um verschiedene Anteile eines Wafers (212), der in der Wafer-Verarbeitungskammer (210) angeordnet ist, zu erwärmen;Sensoren (222, 224, 226, 228), die außerhalb der Wafer-Verarbeitungskammer (210) angeordnet sind und betrieben werden können, um Leistung von den Strahlungsheizelementen, die in den verschiedenen Bereichen angeordnet sind, zu überwachen; undeinen Computer, der konfiguriert ist, die Sensoren (222, 224, 226, 228) zu verwenden, um die Strahlungsheizelemente (214, 216, 218, 220), die in den verschiedenen Bereichen angeordnet sind, zu charakterisieren und eine Kalibrierung für die Strahlungsheizelemente, die in den verschiedenen Bereichen angeordnet sind, bereitzustellen, so dass ein im Wesentlichen gleichförmiges Temperaturprofil (230) in einer Oberfläche des Wafers (212) oder über die Oberfläche des Wafers hinweg beibehalten wird;wobei die Sensoren durch Thermoelemente gebildet werden.

Description

HINTERGRUND
In manchen Wafer-Verarbeitungsverfahren werden Wafer-Verarbeitungskammern oder Reaktoren verwendet, um Wafer zu verarbeiten, aus denen integrierte Schaltkreise gefertigt werden. Während des Fertigungsvorgangs wird ein Wafer auf einen Scheibenhalter (oder einen Suszeptor) gelegt. Nachdem der Wafer auf den Scheibenhalter gelegt wurde, wird er in eine Fertigungskammer oder Reaktor gebracht, wo ein Hochtemperatur-Verfahren mittels Lampenmodulen ausgeführt wird. Die Lampenmodule können in verschiedenen Bereichen über und unter dem Scheibenhalter angeordnet sein, um den Scheibenhalter und den Wafer zu erwärmen, so dass eine Wafer-Verarbeitung an dem Wafer ausgeführt werden kann.
Zum Beispiel kann eine Wafer-Verarbeitung, wie etwa chemische Dampfphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition, CVD) mittels Lampenmodulen, ausgeführt werden, um Schichten auf dem Wafer abzulagern oder epitaxisch (epi) zu ziehen bzw. wachsen zu lassen. Wenn das CVD-Verfahren ausgeführt wird, kann sich das Maß der Schicht, die auf dem Wafer abgelagert wird, in Abhängigkeit von dem Temperaturprofil des Wafers ändern. Aus einer Vielzahl von Gründen kann das Temperaturprofil überall auf dem Wafer nicht gleichförmig sein. Beispielsweise kann das Temperaturprofil überall auf dem Wafer nicht gleichförmig sein, weil die Leistungsabgabe verschiedener Lampenmodule mit der Zeit abnehmen kann, wodurch Temperaturunterschiede zwischen verschiedenen Bereichen des Wafers erzeugt werden. Als solche führen die ungleichförmigen Temperaturprofile zu einer ungleichförmigen/abweichenden Schichtdicke und -gleichförmigkeit, die schließlich die Leistung des integrierten Schaltkreises, der aus dem Wafer gefertigt wird, negativ beeinflussen. Temperaturprofil-Gleichförmigkeit kann auch für andere Wafer-Verarbeitungsverfahren, wie etwa beschleunigte thermische Prozesse (Rapid Thermal Processing, RTP), Tempern, Dotierung, Ätzung und andere Verfahren, wichtig sein. Somit gibt es einen Bedarf nach einem verbesserten Verfahren und einer verbesserten Vorrichtung, um die Wafer-Temperatur während der Wafer-Verarbeitung gleichförmiger zu steuern.
US 2009/0242543 A1 betrifft eine Temperaturregelung in einem RTP (Rapid Thermal Processing) System zur Bearbeitung eines Halbleiterobjektes. Es umfasst Lampen zur Erzeugung einer Temperatur sowie Sensoren zur Beobachtung der Temperatur auf dem Halbleiter.
Die US 2004/0084437 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Reduktion von Streulicht in einer Kammer zur Verarbeitung eines Halbleitersubstrats.
Die WO 2009/082119 A2 betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Heizlampe. Dabei wird eine Verschlechterung der Heizlampenqualität berücksichtigt. Das Verfahren kann insbesondere für ein RTP System eingesetzt werden.
Die JP H11-145073 A betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine Hitzebehandlung. Dabei wird eine Temperatur in einer Kammer über Hitzeelemente erzeugt und über Sensoren detektiert.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird am besten aus der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden, wenn sie mit den beigefügten Figuren gelesen wird. Es wird betont, dass in Übereinstimmung mit dem üblichen Vorgehen in dem Gebiet verschiedene Merkmale nicht maßstäblich abgebildet sind und nur zum Zweck der Verdeutlichung verwendet werden. In der Tat können für die Deutlichkeit der Abhandlung die Abmessungen der verschiedenen Merkmale beliebig vergrößert oder verkleinert werden.

1 stellt ein Verfahren zur Kalibrierung von Lampenmodulen einer Wafer-Verarbeitungsvorrichtung dar.
2 stellt einen Querschnitt einer Ausführung einer Wafer-Verarbeitungsvorrichtung gemäß verschiedener Aspekte der vorliegenden Offenbarung dar.
3 stellt einen Querschnitt einer Ausführung der Wafer-Verarbeitungsvorrichtung von 2 während des Betriebs gemäß verschiedener Aspekte der vorliegenden Offenbarung dar.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Moderne Halbleiterfertigung kann eine Verarbeitungskammer oder einen Reaktor verwenden, um Hochtemperatur-Waferverarbeitung auszuführen. Wafer-Verarbeitung, wie etwa chemische Dampfphasenabscheidung (CVD), beschleunigte thermische Prozesse (RTP), Tempern, Dotierung, Ätzung und andere Verfahren, beruhen auf gleichförmigen oder ausgeglichenen Temperaturprofilen in den Oberflächen (obere Fläche und untere Fläche) des Wafers. Als ein Beispiel sind in verschiedenen Ausführungen, um gleichförmige Temperaturprofile bereitzustellen, nachdem neue Strahlungsheizelemente eingesetzt wurden oder die Strahlungsheizelemente gewartet wurden, Kalibrierungen der Strahlungsheizelemente vorgesehen. Das Bereitstellen von Kalibrierungen der Lampenmodule kann es umfassen, einen Wafer-Verarbeitungs-Probelauf (Hilfslauf) auszuführen, um eine Materialschicht auf einem Testwafer epitaxisch (epi) zu ziehen bzw. wachsen zu lassen. Da das Ausmaß des epi-gewachsenen Materials auf dem Testwafer von einer Temperatur während des Aufzucht-Vorgangs abhängt, wird, nachdem die Materialschicht epi-gezogen ist, eine Offline-Überwachung durchgeführt, um Bereiche zu ermitteln, wo die Lampenmodulleistung angepasst werden muss, damit das Temperaturprofil auf dem Testwafer gleichförmiger wird. Die Offline-Überwachung kann es umfassen, dass die Dicke der Materialschicht in der Testwafer-Oberfläche mit Feinmessgeräten gemessen wird, um die Bereiche zu ermitteln, wo die Leistung der Lampenmodule angepasst werden muss. Sobald die Bereiche ermittelt worden sind, wird die Leistung der Lampenmodule so angepasst, dass eine Gleichförmigkeit der Temperatur in dem Testwafer auftritt. Diese Schritte können wenn nötig wiederholt werden (normalerweise 2-5 Zyklen), bis ermittelt wurde, dass ein relativ gleichförmiges Temperaturprofil in dem Testwafer auftritt.
Nachdem die Leistung der Lampenmodule angepasst wurde, kann die Verarbeitung mittels der Verarbeitungskammer mit den kalibrierten oder angepassten Lampenmodulen fortfahren. Während der Verarbeitung kann sich jedoch das Verhalten oder die Wärmeleistungsfähigkeit der Lampenmodule mit der Zeit verschlechtern oder verringern, was zu Abweichungen im Temperaturprofil in einen Wafer führt. Dies führt zu Fertigungsproblemen.
Gemäß verschiedener Aspekte der vorliegenden Offenbarung wird eine Kalibrierung für Lampenmodule in Verarbeitungskammern offenbart. Das offenbarte Kalibrierungsverfahren und die offenbarte Kalibrierungsvorrichtung ermöglichen es, konstante oder gleichförmige Temperaturprofile in dem Wafer beizubehalten. Das offenbarte Kalibrierungsverfahren und die offenbarte Kalibrierungsvorrichtung ermöglichen es beispielsweise anfangs Lampenmodule zu charakterisieren und daraufhin die Abnahme der Leistungsfähigkeit zu kompensieren, indem die Leistung für die Lampenmodule Bereich für Bereich erhöht wird, ohne dass die Verarbeitungskammer offline genommen werden muss. Dies kann geschehen, indem entweder kompensiert wird, während die eigentliche Wafer-Verarbeitung durchgeführt wird oder während Ruhephasen (d.h. zwischen den Durchgängen) kompensiert wird. Die verschiedenen Aspekte eines solchen Kalibrierungsverfahrens und einer solchen Kalibrierungsvorrichtung sind unten mehr im Detail offenbart.
Mit Bezug auf 1 wird ein Verfahren 100 zu Kalibrierung von Lampenmodulen in einer Wafer-Verarbeitungsvorrichtung bereitgestellt. Das Verfahren 100 beginnt mit Block 102, wo eine Wafer-Verarbeitungskammer, Strahlungsheizelemente, die in verschiedenen Bereichen angeordnet und konfiguriert sind, verschiedene Oberflächenbereiche eines Wafers, der in der Wafer-Verarbeitungskammer angeordnet ist, zu erwärmen, und Sensoren, die konfiguriert sind, Wärme, die von den Strahlungsheizelementen abgestrahlt wird, für jeden der unterschiedlichen Bereiche zu überwachen, bereitgestellt werden. Das Verfahren fährt mit Block 104 fort, wo eine anfängliche Basis-Kalibrierung der Strahlungsheizelemente durchgeführt wird, um die Strahlungsheizelemente zu charakterisieren und dadurch ein im Wesentlichen gleichförmiges Temperaturprofil in dem Wafer zu erlangen. Das Verfahren fährt mit Block 106 fort, wo eine Echtzeit-Kalibrierung der Strahlungsheizelemente durchgeführt wird, um eine Änderung der Leistung der Strahlungsheizelemente zu kompensieren und dadurch ein im Wesentlichen gleichförmiges Temperaturprofil in dem Wafer beizubehalten. In manchen Ausführungen kann die Kalibrierung andere Temperaturprofile von Wafer-Verarbeitungskammern berücksichtigen, um gleichförmige Temperaturprofile in mehreren Wafer-Verarbeitungskammern bereitzustellen. Die Schritte des Verfahrens 100 können wenn nötig wiederholt werden, um sicherzustellen, dass das Temperaturprofil in dem Wafer bzw. über den Wafer hinweg gleichförmig bleibt. Es versteht sich, dass der Erwärmungsprozess es umfassen kann, dass ein Verfahren, wie etwa chemische Dampfphasenabscheidung (CVD), beschleunigte thermische Prozesse (RTP), Tempern, Ätzung, Dotierung oder jedes andere geeignete Wafer-Verarbeitungsverfahren, durchgeführt wird. Zusätzliche Schritte können vor, während und nach dem Verfahren 100 vorgesehen sein.
Mit Bezug auf 2 wird ein Querschnitt einer Ausführung einer Wafer-Verarbeitungsvorrichtung 200 gemäß verschiedener Aspekte der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Die Wafer-Verarbeitungsvorrichtung 200 umfasst eine Verarbeitungskammer 210, in der ein Wafer 212 verarbeitet wird. Die Verarbeitungskammer 210 kann Quarz oder jedes geeignete Material aufweisen. Der Wafer 212 kann ein Elementhalbleiter-Material, wie etwa Silizium oder Germanium in einer Kristallstruktur; einen Verbundhalbleiter, wie etwa Silizium-Germanium, Siliziumkarbid, Gallium-Arsen, Galliumphosphid, Indiumphosphid, Indiumarsenid und/oder Indiumantimonid; eine Kombination daraus; oder jedes geeignete Material aufweisen.
Die Wafer-Verarbeitungsvorrichtung 200 umfasst weiter einen zentralen oberen Bereich 214 von Strahlungsheizelementen (die als Lampenmodule bezeichnet werden können), die über dem Wafer 212 in einer gleichförmigen Anordnung um die Mitte (d.h. um die Mittellinie CL) angeordnet sind, um eine Erwärmung für einen zentralen Bereich des Wafers 212 zu bewirken. Die Wafer-Verarbeitungsvorrichtung 200 umfasst weiter einen oberen Randbereich 216 von Lampenmodulen, die über dem Wafer 212 angeordnet sind und die Lampenmodule des zentralen oberen Bereichs 214 umgeben, um eine Erwärmung für einen Randbereich des Wafers 212 zu bewirken. Der zentrale obere Bereich 214 und der obere Randbereich 216 können jede beliebige Anzahl von Lampenmodulen gemäß den Konstruktionsanforderungen umfassen. Die Lampenmodule können beispielsweise durch Halogenlampen oder jedes geeignete Strahlungsheizelement gebildet werden.
Die Wafer-Verarbeitungsvorrichtung 200 umfasst weiter einen zentralen unteren Bereich 218 von Lampenmodulen, die unter dem Wafer 212 in einer gleichförmigen Anordnung um die Mitte (d.h. um die Mittellinie CL) angeordnet sind, um eine Erwärmung für einen zentralen Bereich des Wafers 212 zu bewirken. Die Wafer-Verarbeitungsvorrichtung 200 umfasst weiter einen unteren Randbereich 220 von Lampenmodulen, die unter dem Wafer 212 angeordnet sind und die Lampenmodule des zentralen unteren Bereichs 218 umgeben, um Erwärmung für einen Randbereich des Wafers 212 zu bewirken. Der zentrale untere Bereich 218 und der untere Randbereich 220 können jede beliebige Anzahl von Lampenmodulen gemäß den Konstruktionsanforderungen umfassen. Die Lampenmodule können beispielsweise durch Halogenlampen oder jedes geeignete Strahlungsheizelement gebildet werden.
Die Wafer-Verarbeitungsvorrichtung 200 umfasst weiter zentrale obere Sensoren 222 und obere Randsensoren 224. Die zentralen oberen Sensoren 222 und die oberen Randsensoren 224 sind Sensoren, die betrieben werden können, um die Temperatur oder die Energie, die von den Lampenmodulen des zentralen oberen Bereichs 214 und von den Lampenmodulen des oberen Randbereichs 216 erzeugt wird, zu erfassen oder zu messen. Die zentralen oberen Sensoren 222 und die oberen Randsensoren 224 können jede beliebige Anzahl von Sensoren umfassen, die in irgendeinem geeigneten Anstand (D1) von den Lampenmodulen des zentralen oberen Bereichs 214 und von den Lampenmodulen des oberen Randbereichs 216 angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführung sind die zentralen oberen Sensoren 222 und die oberen Randsensoren 224 außerhalb der Kammer 210 und in einem Abstand D1 von weniger als etwa 40cm von den Lampenmodulen des zentralen oberen Bereichs 214 und von den Lampenmodulen des oberen Randbereichs 216 angeordnet. Weil die zentralen oberen Sensoren 222 und die oberen Randsensoren 224 außerhalb der Kammer 210 angeordnet sind, werden vorübergehende Temperaturabweichungen, die von dem Wafer 212 hervorgerufen werden, vermieden. Die Sensoren können durch Thermoelemente gebildet werden.
Die Wafer-Verarbeitungsvorrichtung 200 umfasst weiter zentrale untere Sensoren 226 und untere Randsensoren 228. Die zentralen unteren Sensoren 226 und die unteren Randsensoren 228 sind Sensoren, die betrieben werden können, um die Temperatur oder die Energie, die von den Lampenmodulen des zentralen unteren Bereichs 218 und von den Lampenmodulen des unteren Randbereichs 220 erzeugt wird, zu erfassen oder zu messen. Die zentralen unteren Sensoren 226 und die unteren Randsensoren 228 können jede beliebige Anzahl von Sensoren umfassen, die in irgendeinem geeigneten Anstand (D2) von den Lampenmodulen des zentralen unteren Bereichs 218 und von den Lampenmodulen des unteren Randbereichs 220 angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführung sind die zentralen unteren Sensoren 226 und die unteren Randsensoren 228 außerhalb der Kammer 210 und in einem Abstand D2 von weniger als etwa 40cm von den Lampenmodulen des zentralen unteren Bereichs 218 und von den Lampenmodulen des unteren Randbereichs 220 angeordnet. Weil die zentralen unteren Sensoren 226 und die unteren Randsensoren 228 außerhalb der Kammer 210 angeordnet sind, werden vorübergehende Temperaturabweichungen, die von dem Wafer 212 hervorgerufen werden, vermieden. Die Sensoren können durch Thermoelemente gebildet werden.
Die Wafer-Verarbeitungsvorrichtung 200 kann weiter Gasabgabevorrichtungen, Drucksteuerungsvorrichtungen, Abzüge und alle geeigneten Strukturen und Vorrichtungen in Übereinstimmung mit den Konstruktionsanforderungen umfassen.
Mit Bezug auf 3 kann während des Betriebs ein Wafer-Verarbeitungsverfahren angewendet werden, das die Lampenmodule des zentralen oberen Bereichs 214, die Lampenmodule des oberen Randbereichs 216, die Lampenmodule des zentralen unteren Bereichs 218 und die Lampenmodule des unteren Randbereichs 220 verwendet, um den Wafer 212 der Strahlungswärme 230 auszusetzen und dadurch den Wafer 212 zu erwärmen. Wie dargestellt beeinflussen sich die Strahlungswärme 230 jedes der Bereiche und die Strahlungswärme von angrenzenden Bereichen gegenseitig und haben zusammenwirkende Auswirkungen auf das Temperaturprofil in dem Wafer 212. Des Weiteren erwärmt die Strahlungswärme 230 aus den oberen Bereichen (d.h. 214 und 216) die obere Fläche des Wafers 212 und beeinflusst auch die gegenüberliegende untere Fläche des Wafers 212. Demnach wird das Temperaturprofil in dem Wafer 212 durch das Zusammenspiel von Strahlungswärme 230 von angrenzenden und gegenüberliegenden Bereichen beeinflusst.
Um sicherzustellen, dass die die Lampenmodule des zentralen oberen Bereichs 214, die Lampenmodule des oberen Randbereichs 216, die Lampenmodule des zentralen unteren Bereichs 218 und die Lampenmodule des unteren Randbereichs 220 arbeiten, um ein im Wesentlichen gleichförmiges Temperaturprofil in dem Wafer 212 zu erzeugen, werden die Lampenmodule für jeden Bereich anfangs charakterisiert und eine Basis-Kalibrierung wird erzeugt. Als ein Beispiel kann das anfängliche Charakterisieren es umfassen, dass ein Wafer-Verarbeitungsverfahren (z.B. CVD, Tempern etc.) auf einem Test-(oder Hilfs-)-Wafer durchgeführt wird. Während der Testwafer verarbeitet wird, überwachen die Sensoren 224 für jeden Bereich die Temperatur, die von den Lampenmodulen jeder der Bereiche 214, 216, 218 und 220 abgestrahlt wird. Basierend auf der gemessenen Temperatur der Sensoren 224 werden die Lampenmodule für jeden der Bereiche charakterisiert und eine Basis-Kalibrierung wird entwickelt. Die Basis-Kalibrierung kann jede geeignete Form annehmen.
Die Kalibrierung der Lampenmodule jeder der Bereiche kann die Form einer Tabelle annehmen, die den relativen Leistungsprozentsatz für die Lampenmodule jeder der Bereiche wiedergibt. Als Beispiel kann während der anfänglichen Charakterisierung für die Basis-Kalibrierung beobachtet werden, dass, um ein gleichförmiges Temperaturprofil in dem Wafer 212 bei einer Zieltemperatur von X° Celsius zu erzeugen, die Lampenmodule des zentralen oberen Bereichs 214 10,5% der verfügbaren Gesamtleistung benötigen, der obere Randbereich 216 59,5% der verfügbaren Gesamtleistung benötigt, der zentrale untere Bereich 218 12,0% der verfügbaren Gesamtleistung benötigt und der untere Randbereich 220 18,0% der verfügbaren Gesamtleistung benötigt. Die verfügbare Gesamtleistung hängt von der Zieltemperatur X ab, die von der Wafer-Verarbeitung, die ausgeführt wird (z.B. CVD, RTP, Tempern etc...), verwendet wird. Die Basis-Kalibrierung kann als einzelnes Kalibrierungsformat, als Tabellenformat (zweidimensionale oder dreidimensionale Tabelle) oder als jedes geeignete Format dargestellt werden. In einem Beispiel kann ein einzelnes Kalibrierungsformat es umfassen, dass je ein Kalibrierungsparamter pro Bereich bereitgestellt wird (z.B. Zentral_Oben = 10,5%, Rand_Oben = 59,5%, Zentral_Unten = 12,0% und Rand_Unten = 18,0%). In einem anderen Beispiel kann ein Tabellenformat eine Kalibrierungstabelle, wie sie unten in Tabelle 1 dargestellt ist, umfassen. Tabelle 1, Prozentsatz der verfügbaren Gesamtleistung je Bereich

Zentral Rand

Oben 10,5% 59,5%

Unten 12,0% 18,0%
Als ein anderes Beispiel kann ein Tabellenformat eine Kalibrierungstabelle, wie sie unten in Tabelle 2 dargestellt ist, umfassen. Tabelle 2, Prozentuales Leistungsverhältnis der verfügbaren Gesamtleistung je Bereich

Oben zu Unten Oben Zentrum zu Rand Unten Zentrum zu Rand

Verhältnis 70,00% 15,00% 40,00%
In der Ausführung der Tabelle 2 besteht das Oben-zu-Unten-Verhältnis aus dem Verhältnis der oberen zur unteren verfügbaren Gesamtleistung. Mit anderen Worten erhalten in der Ausführung von Tabelle 2 die oberen Bereiche (d.h. der zentrale obere Bereich und der obere Randbereich) 70% der verfügbaren bzw. geforderten Gesamtleistung und die unteren Bereiche (d.h. der zentrale untere Bereich und der untere Randbereich) erhalten die übrigen 30%. Das obere Zentrum-zu-Rand-Verhältnis ist das Verhältnis vom zentralen oberen Bereich zum oberen Randbereich der 70% der verfügbaren Gesamtleistung. Mit anderen Worten erhält in der Ausführung von Tabelle 2 der zentrale obere Bereich 70% x 15% der verfügbaren Gesamtleistung (d.h. 10,5%) und der obere Randbereich erhält 70% x 85% der verfügbaren Gesamtleistung (d.h. 59,5%). Das untere Zentrum-zu-Rand-Verhältnis ist das Verhältnis vom zentralen unteren Bereich zum unteren Randbereich der 30% der verfügbaren Gesamtleistung. Mit anderen Worten erhält in der Ausführung von Tabelle 2 der zentrale untere Bereich 30% x 40% der verfügbaren Gesamtleistung (d.h. 12%) und der untere Randbereich erhält 30% x 60% der verfügbaren Gesamtleistung (d.h. 18%).
Es versteht sich, dass obwohl in der vorliegenden Ausführung die Basis-Kalibrierungsparameter in Form von Prozentsätzen oder Verhältnissen der verfügbaren bzw. geforderten Gesamtleistung dargestellt sind, die Kalibrierungsparameter in jeder geeigneten Art oder Einheit dargestellt werden können. Eine 3D-Tabellendarstellung kann beispielsweise verwendet werden, in der eine nichtlineare Systemantwort und/oder Wechselbeziehungen zwischen verschiedenen Bereichen abweichende Kalibrierungsparameterwerte erfordern. Beispielsweise können, obwohl die obigen Kalibrierungsparameterwerte ein gleichförmiges Temperaturprofil bei einer verfügbaren Gesamtleistung von 2000 Watt hervorbringen, die obigen Kalibrierungsparameterwerte aufgrund einer nichtlinearen Systemantwort oder unterschiedlichen Wechselbeziehungen zwischen den unterschiedlichen Bereichen kein gleichförmiges Temperaturprofil bei einer verfügbaren (bzw. geforderten) Gesamtleistung von 1000 Watt hervorbringen.
Nachdem die Lampenmodule für jeden der unterschiedlichen Bereiche 214, 216, 218 und 220 anfangs charakterisiert wurden und eine Basis-Kalibrierung bereitgestellt wurde, kann die Wafer-Verarbeitungsvorrichtung 200 für die Fertigung freigegeben werden. Während der Fertigung kann sich das Verhalten der Lampenmodule der verschiedenen Bereiche 214, 216, 218 und 220 mit der Zeit ändern. Als Beispiel kann die Änderung des Verhaltens der Lampenmodule der verschiedenen Bereiche 214, 216, 218 und 220 aus einer Verschlechterung des Wirkungsgrades der Lampen herrühren. Die Änderung des Verhaltens der Lampenmodule der verschiedenen Bereiche 214, 216, 218 und 220 wird schließlich zu einem nicht-gleichförmigen Temperaturprofil führen und dadurch den Verarbeitungsvorgang negativ beeinflussen, wenn sie nicht überprüft wird.
Um die Verhaltensänderung der Lampenmodule der verschiedenen Bereiche 214, 216, 218 und 220 zu beheben, wird eine Echtzeit-Kalibrierung der Lampenmodule ausgeführt, um die Änderung des Verhaltens der Lampenmodule zu kompensieren und dadurch ein im Wesentlichen gleichförmiges Temperaturprofil in dem Wafer 212 bzw. über den Wafer hinweg aufrechtzuerhalten. Die Echtzeit-Kalibrierung kann ausgeführt werden, während sich die Wafer-Verarbeitungsvorrichtung 200 in einem Online-Zustand befindet. Während beispielsweise die Wafer-Verarbeitung (z.B. CVD, RTP, Tempern etc.), die einen Erwärmungsvorgang umfasst, durch die Lampenmodule jeder der unterschiedlichen Bereiche 214, 216, 218 und 220 ausgeführt wird, überwachen die Sensoren 222, 224, 226 und 228 die Temperatur der Strahlungswärme 230 jeder der Lampenmodule der jeweils unterschiedlichen Bereiche. Aufgrund der gemessenen Temperatur wird die Änderung des Verhaltens der Lampenmodule jeder der unterschiedlichen Bereiche 214, 216, 218 und 220 ermittelt. Aufgrund der ermittelten Verhaltensänderung werden die Lampenmodule jeder der unterschiedlichen Bereiche 214, 216, 218 und 220 in Echtzeit kalibriert, um die ermittelte Verhaltensänderung zu kompensieren, wodurch ein im Wesentlichen gleichförmiges Temperaturprofil in dem Wafer 212 bzw. über den Wafer hinweg aufrechterhalten wird. Das Kalibrieren der Lampenmodule jeder der unterschiedlichen Bereiche 214, 216, 218 und 220 in Echtzeit kann es umfassen, dass die Basis-Kalibrierungsparameterwerte geändert werden oder dass ein Abweichungswert bereitgestellt wird, der verwendet wird, um die Basis-Kalibrierungsparameterwerte zu ändern. Es versteht sich, dass der Abweichungswert die Form von Konstanten, die zu den Basis-Kalibrierungsparamterwerten addiert werden, Multiplikatoren, die die Basis-Kalibrierungsparameterwerte mit einem Quotienten multiplizieren, oder jede geeignete Form annehmen.
Um das Echtzeit-Kalibrierungsverfahren zu erläutern, wird der obere Randbereich 216 im folgenden behandelt. Nimmt man beispielsweise mit der Basis-Kalibrierung, die in Tabelle 2 dargestellt ist, eine verfügbare bzw. geforderte Gesamtleistung von 1680,5 Watt und eine geforderte Bereichsleistung von 1000 Watt (59,5% x 1680,5 W = 1000 W) an, so erzeugt der obere Randbereich 216 eine Anfangstemperatur von 200° Celsius, die durch die Sensoren 224 gemessen wird. Mit der Zeit verschlechtert sich die Leistung der Lampenmodule des oberen Randbereichs 216 und die Lampenmodule des oberen Randbereichs 216 erzeugen nur 190° Celsius bei der gleichen verfügbaren Bereichsleistung von 1000 Watt. Aufgrund der Temperatur von 190° Celsius, die von den Sensoren 224 gemessen wird, wird ermittelt, dass die Lampenmodule des oberen Randbereichs 216 eine Verhaltensänderung von 5% aufweisen. Aufgrund der ermittelten Verhaltensänderung von 5% kann die Kalibrierung der Lampenmodule des oberen Randbereichs 216 in Echtzeit kompensiert werden, indem der Basis-Kalibrierungswert mit einem aktualisierten Kalibrierungswert von 64,5% geändert/überschrieben wird, indem ein kalibrierter Wert von 10 Watt zu den 1000 Watt addiert wird, indem die 1000 Watt mit einem kalibrierten Wert von 105% multipliziert werden oder durch jede andere geeignete Art, die Verhaltensänderung zu kompensieren. Im Falle der Änderung der Basis-Kalibrierungsparameterwerte ist die tatsächliche Gesamtleistung (die Summe der verfügbaren Bereichsleistung aller Bereiche) gleich der verfügbaren Gesamtleistung (d.h. beide betragen 1680,5 Watt). In dem Fall, in dem ein Wert von 10 Watt addiert wird oder mit einem Wert von 105% multipliziert wird, ist die tatsächliche Gesamtleistung nicht gleich der verfügbaren Gesamtleistung (d.h. die tatsächliche Gesamtleistung beträgt 1690,5 Watt und die verfügbare Gesamtleistung beträgt 1680,5 Watt). Jede der übrigen verschiedenen Bereiche 214, 218 und 220 kann zu gleicher Zeit ähnlich kalibriert werden.
Es versteht sich, dass das Kalibrierungsverfahren das Zusammenspiel zwischen jeder der verschiedenen Bereiche 214, 216, 218 und 220 berücksichtigen kann. Als solches kann es vorteilhaft sein, wenn jeder der verschiedenen Bereiche 214, 216, 218 und 220 kalibriert wird, das Zusammenspiel zwischen den verschiedenen Bereichen zu berücksichtigen, indem die Basis-Kalibrierung nicht mit dem vollen Ausmaß der ermittelten Verhaltensänderung kompensiert wird. Nachdem beispielsweise eine Verhaltensänderung für die Lampenmodule der verschiedenen Bereiche 214, 216, 218 und 220 während eines ersten Wafer-Verarbeitungszyklus ermittelt wurde, wird die Verhaltensänderung für die Lampenmodule der verschiedenen Bereiche 214, 216, 218 und 220, gestützt auf das beobachtete Zusammenspiel der Bereiche, nur teilweise kompensiert. Um wie viel pro Zyklus teilweise kompensiert wird, kann Modell- oder Regel-basiert sein und in einem generellen Regelungssystem oder Algorithmus einbezogen werden oder kann auf Beobachtungen und/oder Ermessen des Nutzers beruhen. Dieser Ansatz berücksichtigt das Zusammenspiel zwischen jedem der verschiedenen Bereiche 214, 216, 218 und 220 und begrenzt Über-Kompensation der ermittelten Verhaltensänderung, die sonst auftreten könnte.
Das Kalibrierungsverfahren von Verfahren 100 kann in einem Steuer- oder Regelungssystem eines Computers implementiert werden. Der Computer kann beispielsweise eine Zentraleinheit (Central Processing Unit, CPU), einen Eingang/Ausgang (Input/Output, I/O), um Steuersignale zu und von der Wafer-Verarbeitungsvorrichtung 200 zu senden, ein Speichermedium, wie etwa einen Arbeitsspeicher (Random Access Memory, RAM), einen Festspeicher (Read Only Memory, ROM), einen FLASH-Speicher, eine Festplatte, eine Kompaktdisk (CD) oder ein anderes geeignetes Speichermedium zum Speichern von Software einschließlich von Steuer- oder Regelalgorithmen und Kalibrierungen, die verwendet werden, um die Lampenmodule der Bereiche 214, 216, 218 und 220 der Wafer-Verarbeitungsvorrichtung 200 zu steuern, umfassen.
Die obigen Ausführungen des Verfahrens 100 und der Wafer-Verarbeitungsvorrichtung 200 erzeugen gleichförmige Temperaturprofile in einem Wafer während der Wafer-Verarbeitung, wie etwa CVD, RTP, Tempern, Dotierung, Ätzung und andere Verfahren. Beispielsweise ermöglichen das offenbarte Verfahren 100 und die offenbarte Wafer-Verarbeitungsvorrichtung 200, vor der Fertigung und nach der Wartung, das Charakterisieren und Bereitstellen einer Basis-Kalibrierung für jeden Bereich von Lampenmodulen, um dadurch ein im Wesentlichen gleichförmiges Temperaturprofil in dem Wafer zu erreichen. Des weiteren ermöglichen es das offengelegte Verfahren 100 und die offengelegte Wafer-Verarbeitungsvorrichtung 200, den Leistungsabfall von Lampenmodulen zu ermitteln und eine Echtzeit-Kalibrierung für jeden Bereich der Lampenmodule bereitzustellen, um dadurch ein im Wesentlichen gleichförmiges Temperaturprofil in dem Wafer bzw. über den Wafer hinweg beizubehalten. Weil das Echtzeit-Kalibrierungsverfahren es ermöglicht, zu kalibrieren, während sich die Wafer-Verarbeitungsvorrichtung 200 in einem Online-Zustand befindet (etwa während der Wafer-Verarbeitung oder während sie zwischen Durchläufen in Ruhe ist), muss die Wafer-Verarbeitungsvorrichtung 200 nicht offline genommen werden, um mit zeitaufwändigen und teuren Verfahren, die messtechnische Hilfsmittel verwenden, charakterisiert zu werden. Als solche erhöhen das offenbarte Verfahren 100 und die offenbarte Wafer-Verarbeitungsvorrichtung 200 die Wafer pro Stunde (Durchsatz) und verbessern die Verarbeitungsqualität und -gleichförmigkeit, was letztendlich die Vorrichtungsleistung verbessert und die Kosten verringert, indem eine Online-Echtzeit-Kalibrierung ermöglicht wird und die Verwendung von messtechnischen Hilfsmitteln verringert wird. Verschiedene Ausführungen können unterschiedliche Vorteile aufweisen und kein besonderer Vorteil wird notwendigerweise von irgendeiner Ausführung verlangt.
Es ist also eine Vorrichtung vorgesehen. Die beispielhafte Vorrichtung umfasst eine Wafer-Verarbeitungskammer. Die Vorrichtung umfasst weiter Strahlungsheizelemente, die in unterschiedlichen Bereichen angeordnet sind und betrieben werden können, um unterschiedliche Anteile eines Wafers, der in der Wafer-Verarbeitungskammer angeordnet ist, zu erwärmen. Die Vorrichtung umfasst weiter Sensoren, die außerhalb der Wafer-Verarbeitungskammer angeordnet sind, und betrieben werden können, um Leistung von den Strahlungsheizelementen, die in den verschiedenen Bereichen angeordnet sind, zu überwachen. Die Vorrichtung umfasst weiter einen Computer, der konfiguriert ist, um die Sensoren zu verwenden, um die Strahlungsheizelemente, die in den verschiedenen Bereichen angeordnet sind, zu charakterisieren, um eine Kalibrierung für die Strahlungsheizelemente, die in den verschiedenen Bereichen angeordnet sind, bereitzustellen, so dass ein im Wesentlichen gleichförmiges Temperaturprofil in einer Oberfläche des Wafers bzw. über eine Oberfläche hinweg beibehalten wird.
In manchen Ausführungen werden die verschiedenen Bereiche der Strahlungsheizelemente durch vier unterschiedliche Bereiche gebildet und die Sensoren sind in vier unterschiedlichen Bereichen angeordnet, die den vier unterschiedlichen Bereichen der Strahlungsheizelemente entsprechen. In verschiedenen Ausführungen umfassen die Strahlungsheizelemente folgendes: eine erste Mehrzahl von Strahlungsheizelementen, die über dem Wafer in einem ersten Bereich angeordnet sind und betrieben werden können, um einen inneren Anteil des Wafers zu erwärmen; eine zweite Mehrzahl von Strahlungsheizelementen, die über dem Wafer in einem zweiten Bereich angeordnet sind und betrieben werden können, um einen äußeren Anteil des Wafers zu erwärmen; eine dritte Mehrzahl von Strahlungsheizelementen, die unter dem Wafer in einem dritten Bereich angeordnet sind und betrieben werden können, um einen inneren Anteil des Wafers zu erwärmen; und eine vierte Mehrzahl von Strahlungsheizelementen, die unter dem Wafer in einem vierten Bereich angeordnet sind und betrieben werden können, um einen äußeren Anteil des Wafers zu erwärmen. In weiteren Ausführungen umfassen die Sensoren folgendes: eine erste Mehrzahl von Sensoren, die betrieben werden können, um Leistung von der ersten Mehrzahl von Strahlungsheizelementen zu überwachen; eine zweite Mehrzahl von Sensoren, die betrieben werden können, um Leistung von der zweiten Mehrzahl von Strahlungsheizelementen zu überwachen; eine dritte Mehrzahl von Sensoren, die betrieben werden können, um Leistung von der dritten Mehrzahl von Strahlungsheizelementen zu überwachen; und eine vierte Mehrzahl von Sensoren, die betrieben werden können, um Leistung von der vierten Mehrzahl von Strahlungsheizelementen zu überwachen. In bestimmten Ausführungen umgibt die zweite Mehrzahl von Sensoren die erste Mehrzahl von Sensoren und die vierte Mehrzahl von Sensoren umgibt die dritte Mehrzahl von Sensoren. In manchen Ausführungen sind die erste und zweite Mehrzahl von Sensoren in einem ersten Abstand von weniger als etwa 30cm von der ersten und zweiten Mehrzahl von Strahlungsheizelementen angeordnet und die dritte und vierte Mehrzahl von Sensoren sind in einem zweiten Abstand von weniger als etwa 30cm von der dritten und vierten Mehrzahl von Strahlungsheizelementen angeordnet. In verschiedenen Ausführungen werden die Strahlungsheizelemente durch Halogenlampen gebildet. Die Sensoren werden durch Thermoelemente gebildet.
Zudem ist ein Wafer-Verarbeitungssystem vorgesehen. Das beispielhafte Wafer-Verarbeitungssystem umfasst eine Wafer-Verarbeitungskammer, eine Mehrzahl von oberen und unteren Strahlungsheizelementen und eine Mehrzahl von oberen und unteren Sensoren. Das System umfasst weiter mindestens ein System, das mit der Wafer-Verarbeitungskammer verbunden ist und betrieben werden kann, um zumindest ein Wafer-Verarbeitungsverfahren in einem Wafer, der in der Wafer-Verarbeitungskammer angeordnet ist, auszuführen. Das System umfasst ein Kalibrierungsmodul, das betrieben werden kann, um die Mehrzahl von oberen und unteren Strahlungsheizelementen zu charakterisieren, indem Messungen verwendet werden, die von der Mehrzahl von oberen unteren Sensoren während eines Wafer-Verarbeitungsverfahrens erzeugt werden, das von dem mindestens einen System ausgeführt wird, und um eine Kalibrierung der Mehrzahl von oberen und unteren Strahlungsheizelementen, gestützt auf die Charakterisierung, bereitzustellen.
In manchen Ausführungen ist die Mehrzahl von oberen Strahlungsheizelementen in einem zentralen oberen Bereich und in einem oberen Randbereich angeordnet; und die Mehrzahl von unteren Strahlungsheizelementen ist in dem zentralen unteren Bereich und in dem unteren Randbereich angeordnet. In bestimmten Ausführungen umgibt die Mehrzahl von oberen Strahlungsheizelementen, die in dem oberen Randbereich angeordnet sind, die Mehrzahl von oberen Strahlungsheizelementen, die in dem zentralen oberen Bereich angeordnet sind und die Mehrzahl von unteren Strahlungsheizelementen, die in dem unteren Randbereich angeordnet sind, umgibt die Mehrzahl von unteren Strahlungsheizelementen, die in dem zentralen unteren Bereich angeordnet sind. In manchen Ausführungen wird die Mehrzahl von oberen Sensoren, die in dem zentralen oberen Bereich angeordnet ist, betrieben, um eine Temperatur in dem zentralen oberen Bereich zu messen, die Mehrzahl von oberen Sensoren, die in dem oberen Randbereich angeordnet ist, wird betrieben, um eine Temperatur in dem oberen Randbereich zu messen, die Mehrzahl von unteren Sensoren, die in dem zentralen unteren Bereich angeordnet ist, wird betrieben, um eine Temperatur in dem zentralen unteren Bereich zu messen und die Mehrzahl von Sensoren, die in dem unteren Randbereich angeordnet ist, wird betrieben, um eine Temperatur in dem unteren Randbereich zu messen.
Weiter ist ein Verfahren vorgesehen. Das beispielhafte Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Wafer-Verarbeitungskammer. Das Verfahren umfasst weiter das Bereitstellen einer Mehrzahl von Strahlungsheizelementen, die in verschiedenen Bereichen außerhalb der Wafer-Verarbeitungskammer angeordnet sind und betrieben werden können, um unterschiedliche Anteile eines Produktionswafers, der in der Wafer-Verarbeitungskammer angeordnet ist, während eines Wafer-Verarbeitungsverfahrens zu erwärmen. Das Verfahren umfasst weiter das Bereitstellen einer Mehrzahl von Sensoren, die in verschiedenen Bereichen außerhalb der Wafer-Verarbeitungskammer angeordnet sind und betrieben werden können, um Wärme, die von den Strahlungsheizelementen während des Wafer-Verarbeitungsverfahrens erzeugt wird, zu überwachen. Das Verfahren umfasst weiter das Ausführen eines Echtzeit-Kalibrierungsverfahrens, das Verhaltensänderungen der Strahlungsheizelemente charakterisiert, um dadurch ein im Wesentlichen gleichförmiges Temperaturprofil in einer Oberfläche bzw. über die Oberfläche des Produktionswafers, der in der Wafer-Verarbeitungskammer angeordnet ist, hinweg beizubehalten.
In manchen Ausführungen umfasst das Verfahren weiter das Ausführen, bevor das Echtzeit-Kalibrierungsverfahren ausgeführt wird, eines anfänglichen Basis-Kalibrierungsverfahrens, wodurch die Strahlungsheizelemente anfänglich charakterisiert werden, um dadurch ein im Wesentlichen gleichförmiges Temperaturprofil in einer bzw. über eine Oberfläche eines Testwafers, der in der Wafer-Verarbeitungskammer angeordnet ist, zu erreichen.
In manchen Ausführungen umfasst das Ausführen des Echtzeit-Kalibrierungsverfahrens folgendes: Verwenden der Mehrzahl von Sensoren, um Wärme, die von der Mehrzahl von Strahlungsheizelementen während des Wafer-Verarbeitungsverfahrens erzeugt wird, zu überwachen; Charakterisieren der Mehrzahl von Strahlungsheizelementen, wobei das Charakterisieren das Ermitteln einer Verhaltensänderung der Mehrzahl von Strahlungsheizelementen in der Zeit umfasst; und Bereitstellen einer Echtzeit-Kalibrierung, die auf dem Charakterisieren der Mehrzahl von Strahlungsheizelementen beruht. In verschiedenen Ausführungen umfasst das anfängliche Basis-Kalibrierungsverfahren folgendes: Verwenden der Mehrzahl von Sensoren, um Wärme, die von der Mehrzahl der Strahlungsheizelemente während eines Testwafer-Verarbeitungsverfahrens erzeugt wird, zu überwachen; Charakterisieren der Mehrzahl von Strahlungsheizelementen, wobei das Charakterisieren das Ermitteln eines anfänglichen Verhaltens der Mehrzahl von Strahlungsheizelementen umfasst; und Bereitstellen einer Basis-Kalibrierung, die auf dem Charakterisieren der Mehrzahl von Strahlungsheizelementen beruht. In bestimmten Ausführungen umfasst das Ausführen des anfänglichen Basis-Kalibrierungsverfahrens das Bereitstellen einer Basis-Kalibrierung, die die Leistung beeinflusst, die der Mehrzahl von Strahlungsheizelementen, die in den verschiedenen Bereichen angeordnet sind, bereitgestellt wird und das Ausführen des Echtzeit-Kalibrierungsverfahrens umfasst das ändern der Basis-Kalibrierung, die die Leistung, die der Mehrzahl von Strahlungsheizelementen, die in den verschiedenen Bereichen angeordnet sind, bereitgestellt wird, ohne dass die Wafer-Verarbeitungskammer in einen Offline-Zustand überführt wird. In weiteren Ausführungen umfasst die Basis-Kalibrierung Basis-Kalibrierungsparameterwerte, die als ein prozentuales Leistungsverhältnis für jeden Bereich der unterschiedlichen Bereiche dargestellt wird. In manchen Ausführungen umfasst das Wafer-Verarbeitungsverfahren ein Verfahren, das aus der Gruppe, die aus chemischer Dampfphasenabscheidung (CVD), beschleunigten thermischen Prozessen (RTP), Tempern und Ätzung besteht, ausgewählt wird.

Claims

Eine Vorrichtung, die folgendes umfasst: eine Wafer-Verarbeitungskammer (210); Strahlungsheizelemente (214, 216, 218, 220), die in verschiedenen Bereichen angeordnet sind und betrieben werden können, um verschiedene Anteile eines Wafers (212), der in der Wafer-Verarbeitungskammer (210) angeordnet ist, zu erwärmen; Sensoren (222, 224, 226, 228), die außerhalb der Wafer-Verarbeitungskammer (210) angeordnet sind und betrieben werden können, um Leistung von den Strahlungsheizelementen, die in den verschiedenen Bereichen angeordnet sind, zu überwachen; und einen Computer, der konfiguriert ist, die Sensoren (222, 224, 226, 228) zu verwenden, um die Strahlungsheizelemente (214, 216, 218, 220), die in den verschiedenen Bereichen angeordnet sind, zu charakterisieren und eine Kalibrierung für die Strahlungsheizelemente, die in den verschiedenen Bereichen angeordnet sind, bereitzustellen, so dass ein im Wesentlichen gleichförmiges Temperaturprofil (230) in einer Oberfläche des Wafers (212) oder über die Oberfläche des Wafers hinweg beibehalten wird; wobei die Sensoren durch Thermoelemente gebildet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die verschiedenen Bereiche der Strahlungsheizelemente (214, 216, 218, 220) durch vier verschiedene Bereiche gebildet werden und wobei die Sensoren (222, 224, 226, 228) in vier verschiedenen Bereichen angeordnet sind, die den vier verschiedenen Bereichen der Strahlungsheizelemente entsprechen, und/oder wobei die Strahlungsheizelemente durch Halogenlampen gebildet werden.
Vorrichtung nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei die Strahlungsheizelemente (214, 216, 218, 220) folgendes umfassen: eine erste Mehrzahl von Strahlungsheizelementen (214, 216, 218, 220), die über dem Wafer (212) in einem ersten Bereich angeordnet sind und betrieben werden können, um einen inneren Anteil des Wafers zu erwärmen; eine zweite Mehrzahl von Strahlungsheizelementen (214, 216, 218, 220), die über dem Wafer (212) in einem zweiten Bereich angeordnet sind und betrieben werden können, um einen äußeren Anteil des Wafers zu erwärmen; eine dritte Mehrzahl von Strahlungsheizelementen (214, 216, 218, 220), die unter dem Wafer (212) in einem dritten Bereich angeordnet sind und betrieben werden können, um einen inneren Anteil des Wafers zu erwärmen; und eine vierte Mehrzahl von Strahlungsheizelementen (214, 216, 218, 220), die unter dem Wafer (212) in einem vierten Bereich angeordnet sind und betrieben werden können, um einen äußeren Anteil des Wafers zu erwärmen, wobei die Sensoren (222, 224, 226, 228) vorzugsweise folgendes umfassen: eine erste Mehrzahl von Sensoren (222, 224, 226, 228), die betrieben werden können, um Leistung von der ersten Mehrzahl von Strahlungsheizelementen (214, 216, 218, 220) zu überwachen; eine zweite Mehrzahl von Sensoren (222, 224, 226, 228), die betrieben werden können, um Leistung von der zweiten Mehrzahl von Strahlungsheizelementen (214, 216, 218, 220) zu überwachen; eine dritte Mehrzahl von Sensoren (222, 224, 226, 228), die betrieben werden können, um Leistung von der dritten Mehrzahl von Strahlungsheizelementen (214, 216, 218, 220) zu überwachen; und eine vierte Mehrzahl von Sensoren (222, 224, 226, 228), die betrieben werden können, um Leistung von der vierten Mehrzahl von Strahlungsheizelementen (214, 216, 218, 220) zu überwachen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die zweite Mehrzahl von Sensoren (222, 224, 226, 228) die erste Mehrzahl von Sensoren (222, 224, 226, 228) umgeben und wobei die vierte Mehrzahl von Sensoren (222, 224, 226, 228) die dritte Mehrzahl von Sensoren (222, 224, 226, 228) umgeben und/oder wobei die erste und zweite Mehrzahl von Sensoren (222, 224, 226, 228) in einem ersten Abstand (D1, D2) von weniger als etwa 30cm von der ersten und zweiten Mehrzahl von Strahlungsheizelementen angeordnet sind und wobei die dritte und vierte Mehrzahl von Sensoren (222, 224, 226, 228) in einem zweiten Abstand (Di, D2) von weniger als etwa 30cm von der dritten und vierten Mehrzahl von Strahlungsheizelementen angeordnet sind.
Wafer-Verarbeitungssystem, das folgendes umfasst: eine Wafer-Verarbeitungskammer; eine Mehrzahl von oberen und unteren Strahlungsheizelementen (214, 216, 218, 220); eine Mehrzahl von oberen und unteren Sensoren (222, 224, 226, 228); mindestens ein System, das mit der Wafer-Verarbeitungskammer verbunden ist und betrieben werden kann, um zumindest ein Wafer-Verarbeitungsverfahren an einem Wafer, der in der Wafer-Verarbeitungskammer angeordnet ist, auszuführen; und ein Kalibrierungsmodul, das betrieben werden kann, um die Mehrzahl von oberen und unteren Strahlungsheizelementen (214, 216, 218, 220) zu charakterisieren, indem es Messungen verwendet, die von der Mehrzahl von oberen und unteren Sensoren (222, 224, 226, 228) während eines Wafer-Verarbeitungsverfahrens, das von dem mindestens einen System ausgeführt wird, erzeugt werden, und um eine Kalibrierung für die Mehrzahl von oberen und unteren Strahlungsheizelementen gestützt auf die Charakterisierung bereitzustellen; wobei die Sensoren außerhalb der Wafer-Verarbeitungskammer angeordnet sind und durch Thermoelemente gebildet werden.
System nach Anspruch 5, wobei die Mehrzahl von oberen Strahlungsheizelementen (214, 216) in einem zentralen oberen Bereich und in einem oberen Randbereich angeordnet ist und wobei die Mehrzahl von unteren Strahlungsheizelementen (218, 220) in einem zentralen unteren Bereich und in einem unteren Randbereich angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von oberen Sensoren (222, 224) vorzugsweise in dem zentralen oberen Bereich und in dem oberen Randbereich angeordnet sind und wobei die Mehrzahl von unteren Sensoren (226, 228) vorzugsweise in dem zentralen unteren Bereich und in dem unteren Randbereich angeordnet sind und/oder wobei die Mehrzahl von oberen Strahlungsheizelementen (216), die in dem oberen Randbereich angeordnet sind, vorzugsweise die Mehrzahl von oberen Strahlungsheizelementen (218), die in dem zentralen oberen Bereich angeordnet sind, umgeben und wobei die Mehrzahl von unteren Strahlungsheizelementen (220), die in dem unteren Randbereich angeordnet sind, vorzugsweise die Mehrzahl von unteren Strahlungsheizelementen (218), die in dem zentralen unteren Bereich angeordnet sind, umgeben.
Das System nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Mehrzahl von oberen Sensoren (222, 224), die in dem zentralen oberen Bereich angeordnet sind, betrieben werden können, um eine Temperatur in dem zentralen oberen Bereich zu messen, wobei die Mehrzahl von oberen Sensoren (222, 224), die in dem oberen Randbereich angeordnet sind, betrieben werden können, um eine Temperatur in dem oberen Randbereich zu messen, wobei die Mehrzahl von unteren Sensoren (226, 228), die in dem zentralen unteren Bereich angeordnet sind, betrieben werden können, um eine Temperatur in dem zentralen unteren Bereich zu messen und wobei die Mehrzahl von unteren Sensoren (226, 228), die in dem unteren Randbereich angeordnet sind, betrieben werden können, um eine Temperatur in dem unteren Randbereich zu messen.
Verfahren, das folgendes umfasst: Bereitstellen einer Wafer-Verarbeitungskammer (210); Bereitstellen einer Mehrzahl von Strahlungsheizelementen (214, 216, 218, 220), die in verschiedenen Bereichen außerhalb der Wafer-Verarbeitungskammer angeordnet sind und betrieben werden können, um verschiedene Anteile eines Produktionswafers (212), der in der Wafer-Verarbeitungskammer (210) während eines Wafer-Verarbeitungsverfahrens angeordnet ist, zu erwärmen; Bereitstellen einer Mehrzahl von Sensoren (222, 224, 226, 228), die in den verschiedenen Bereichen außerhalb der Wafer-Verarbeitungskammer (210) angeordnet sind und betrieben werden können, um Wärme, die von den Strahlungsheizelementen (222, 224, 226, 228) während des Wafer-Verarbeitungsverfahrens erzeugt wird, zu überwachen; und Durchführen eines Echtzeit-Kalibrierungsverfahrens, das eine Verhaltensänderung der Strahlungsheizelemente charakterisiert, um dadurch ein im Wesentlichen gleichförmiges Temperaturprofil in einer oder über die Oberfläche des Produktionswafers, der in der Wafer-Verarbeitungskammer angeordnet ist, hinweg aufrechtzuerhalten; wobei die Sensoren durch Thermoelemente gebildet werden.
Das Verfahren nach Anspruch 8, das weiter folgendes umfasst: Ausführen, bevor das Echtzeit-Kalibrierungsverfahren ausgeführt wird, eines anfänglichen Basis-Kalibrierungsverfahrens, wodurch die Strahlungsheizelemente (214, 216, 218, 220) anfänglich charakterisiert werden, um dadurch ein im Wesentlichen gleichförmiges Temperaturprofil in einer oder über eine Oberfläche eines Testwafers, der in der Wafer-Verarbeitungskammer angeordnet ist, hinweg zu erreichen.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei das Ausführen des Echtzeit-Kalibrierungsverfahrens folgendes umfasst: Verwenden der Mehrzahl von Sensoren (222, 224, 226, 228), um Wärme, die von der Mehrzahl von Strahlungsheizelementen (214, 216, 218, 220) während des Wafer-Verarbeitungsverfahrens erzeugt wird, zu überwachen; Charakterisieren der Mehrzahl von Strahlungsheizelementen (214, 216, 218, 220), wobei das Charakterisieren das Ermitteln einer Verhaltensänderung der Mehrzahl von Strahlungsheizelementen in der Zeit umfasst; und Bereitstellen einer Echtzeit-Kalibrierung, die auf dem Charakterisieren der Mehrzahl von Strahlungsheizelementen (214, 216, 218, 220) beruht, wobei das Wafer-Verarbeitungsverfahren vorzugsweise ein Verfahrens umfasst, das aus der Gruppe, die aus chemischer Dampfphasenabscheidung (CVD), beschleunigten thermischen Prozessen (RTP), Tempern, Dotierung und Ätzung besteht, ausgewählt ist.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 8-10, wobei das Ausführen des anfänglichen Basis-Kalibrierungsverfahrens folgendes umfasst: Verwenden der Mehrzahl von Sensoren, um Wärme, die von der Mehrzahl von Strahlungsheizelementen (214, 216, 218, 220) während eines Testwafer-Verarbeitungsverfahrens erzeugt wird, zu überwachen; Charakterisieren der Mehrzahl von Strahlungsheizelementen (214, 216, 218, 220), wobei das Charakterisieren das Ermitteln eines anfänglichen Verhaltens der Mehrzahl von Strahlungsheizelementen umfasst; und Bereitstellen einer Basis-Kalibrierung, die auf dem Charakterisieren der Mehrzahl von Strahlungsheizelementen (214, 216, 218, 220) beruht.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 8-11, wobei das Ausführen des anfänglichen Basis-Kalibrierungsverfahrens das Bereitstellen einer Basis-Kalibrierung umfasst, die die Leistung, die der Mehrzahl von Strahlungsheizelementen (214, 216, 218, 220), die in den verschiedenen Bereichen angeordnet sind, bereitgestellt wird beeinflusst, und wobei das Ausführen des Echtzeit-Kalibrierungsverfahrens das Ändern der Basis-Kalibrierung umfasst, die die Leistung, die der Mehrzahl von Strahlungsheizelementen (214, 216, 218, 220), die in den verschiedenen Bereichen angeordnet sind, bereitgestellt wird, beeinflusst, ohne dass die Wafer-Verarbeitungskammer in einen Offline-Zustand versetzt wird.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 8-12, wobei die Basis-Kalibrierung Basis-Kalibrierungsparameterwerte umfasst, die als ein prozentuales Leistungsverhältnis für jeden Bereich der verschiedenen Bereiche dargestellt werden.