-
HINTERGRUND
-
Gebiet
-
Herstellung von Schaltkreiselementen
-
Hintergrund
-
Das Maximieren der Leistung und Ausbeute von auf einem Substrat geformten Schaltkreiselementen (z. B. integrierte Schaltung (IC), Transistoren, Widerstände, Kondensatoren usw. auf einem Halbleitersubstrat (z. B. Silizium)) sind bedeutende Faktoren, die bei Konstruktion, Herstellung und Betrieb von Geräten oder Anlagen zur Herstellung der Schaltkreiselemente berücksichtigt werden. Eine typische Eigenschaft eines Transistorprozesses ist, dass die Steigerung eines Parameters zur Steigerung der Transistorleistung führt. Bei Überschreitung eines kritischen Punkts kommt es zum Versagen des Transistors. Das Ziel der Transistorverfahrenstechnik ist das Maximieren der Leistung ohne Verlust an Ausbeute. Die Produktion der höchsten Anzahl an Chips, welche dieses Kriterium erfüllen, liefert die Motivation zur Optimierung der Gleichförmigkeit eines Prozesswerkzeugs. Bei der Konstruktion und Herstellung von Waferbearbeitungskammern, wie zum Beispiel den mit einer Möglichkeit zum thermischen Ausheilen in kurzen Zyklen mit hoher Temperatur bzw. Thermal-Spike-Ausheilmöglichkeit ausgestatteten, wird häufig die Anforderung gestellt, dass die Temperatur eines in der Kammer bearbeiteten Substrats (z. B. eines Wafers) innerhalb eines Solltemperaturbereichs bleibt. Insbesondere wird verlangt, dass das Gerät oder die Anlage zur Herstellung von Schaltkreiselementen fähig ist, beim Ausheilen wie z. B. beim Thermal-Spike-Ausheilverfahren entlang eines Substrats, auf dem die Schaltkreiselemente geformt werden, eine gleichmäßige Temperatur zu halten.
-
US 2002/0040897 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines Wafers unter Verwendung einer genauen Messung der Temperatur des Wafers mit einem Strahlungsthermometer. Halogenlampen werden zur Erwärmung des Wafers verwendet und ein Schutzring trägt den Wafer.
-
US 6,375,749 B1 offenbart eine Wafertragevorrichtung zur Verwendung beim epitaktischen Schichtwachstum auf Halbleiterwafern. Eine Reaktionskammer umfasst einen Träger für Wafer und einen Wafer, der neben einem äußeren Rand durch den Träger gehalten wird.
-
US 2002/0033232 offenbart eine Bearbeitungskammer für Wafer mit einem Halter, der auf einer drehbaren Welle angeordnet ist. Der Halter wird von einem Temperaturkompensationsring umgeben.
-
US 5,834,059 offenbart eine Bearbeitungsvorrichtung, in der eine kreisförmige Haltevorrichtung angeordnet ist. Ein Vorheizring erstreckt sich um die Haltevorrichtung.
-
WO 01069656 offenbart eine Bearbeitungskammer mit einem Substrathalter, Halogenlampen und einem Kühlsystem.
-
US 6,888,104 B1 offenbart einen Haltering für Substrate mit einem Band mit einer inneren Umfassung, die zumindest teilweise einen Umfang des Substrats umgibt.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die Ausführungsformen sind in den Figuren der beigefügten Zeichnungen, in denen gleichlautende Bezugszeichen ähnliche Teile bezeichnen, beispielhaft und ohne Beschränkung darauf dargestellt. Es ist zu beachten, dass Bezugnahmen auf „eine” Ausführungsform in dieser Offenbarung nicht unbedingt dieselbe Ausführungsform betreffen, und dass sie mindestens eine bedeuten.
-
1 ist eine Querschnittsansicht eines Waferbearbeitungssystems.
-
2 ist eine graphische Darstellung der Temperatur eines Wafers in Abhängigkeit von der Distanz bzw. vom Abstand entlang der Waferoberfläche bei einem Wafer mit einem Emissionsvermögen, das höher als das Emissionsvermögen des Waferrandträgers ist.
-
3 ist eine graphische Darstellung der Temperatur eines Wafers in Abhängigkeit von der Distanz bzw. vom Abstand entlang der Waferoberfläche bei einem Wafer mit einem Emissionsvermögen, das geringer als das Emissionsvermögen des Waferrandträgers ist.
-
4 ist eine graphische Darstellung der Temperatur eines Wafers in Abhängigkeit von der Distanz bzw. vom Abstand entlang der Waferoberfläche bei einem Wafer mit einem Emissionsvermögen, das gleich dem Emissionsvermögens des Waferrandträgers ist.
-
5 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur aktiven Temperaturregelung zwecks Herstellung einer vom Emissionsvermögen unabhängigen Wafertemperatur.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Verschiedene Ausführungsformen umfassen Aufheiz- und Kühlgeräte, Systeme und Verfahren zum Aufheizen und Kühlen eines Rands oder Randträgers eines Substrats oder Wafers auf oder in dem während einer Wärmebehandlung wie zum Beispiel Ausheilen, oder Spike-Ausheilen des Substrats oder Wafers Schaltkreiselemente geformt werden. Die Ausführungsformen umfassen auch eine Kammer, die einen Randträger mit einer thermisch wirksamen Masse (die durch Emissionsvermögen, Masse und Leitfähigkeit und Aufheizgeschwindigkeit bestimmt ist), welche größer als oder so groß wie oder geringer als das Emissionsvermögen oder die thermisch wirksame Masse des Substrats oder der Waferoberfläche ist. Das Emissionsvermögen eines Schaltkreiselements oder einer Oberfläche kann mit einer Kennzahl der Lichtenergieabsorption definiert werden, die durch einen Bereich von 0 bis 1 dargestellt wird, wobei z. B. ein Emissionsvermögen von 0 eine Oberfläche, welche das gesamte auf sie einfallende Licht reflektiert (z. B. ein perfekter Spiegel), und ein Emissionsvermögen von 1 eine Oberfläche, die das gesamte auf sie einfallende Licht schluckt (wie z. B. ein perfekter schwarzer Körper oder Kasten) darstellt. Somit kann das Reflexionsvermögen einer Oberfläche gleich 1 minus des Emissionsvermögens dieser Oberfläche sein.
-
Eine Strahlungswärme-Bearbeitungskammer ist eine Art von Waferbearbeitungskammer, die für Wärmebearbeitungsfunktionen eingesetzt wird. Bei einem Beispiel einer Strahlungswärme-Bearbeitungskammer trägt ein Randring oder Waferrandträger (im Folgenden „Randträger”) ein Substrat (z. B. einen Wafer), auf bzw. in dem elektronische Schaltkreiselemente gebildet werden. Der Randträger trägt das Substrat an seinem Umfang herum. Der restliche Wafer lagert nicht auf.
-
1 ist eine Querschnittsansicht eines Waferbearbeitungssystems. 1 zeigt das System 100 mit der Waferbearbeitungskammer 102 mit einer zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Substrats oder Wafers geeigneten Innenabmessung (z. B. Wafer mit Durchmesser 150 Millimeter, 200 Millimeter oder 300 Millimeter). Der Wafer 110 ist in der Kammer 102 auf einem Randträger 120 aufliegend dargestellt. Ausführungsgemäß kann der Randträger 120 verschiedene geeignete Materialien wie Siliziumkarbid, Keramik, Silizium oder andere wärmebeständige Materialien mit einem dem Siliziumwafer ähnlichen Emissionsvermögen beinhalten.
-
Ausführungsgemäß kann der Randträger 120 eine runde Form aufweisen und einen Durchmesser haben, der größer ist als der des auf dem Randträger zu bearbeitenden Wafers. Darüber hinaus kann der Randträger 120 auch eine im Allgemeinen ebene Oberfläche haben, wie z. B. eine kreisförmige Oberfläche, mit einem ebenen runden scheibenförmigen Rand zwecks Abgrenzung einer Sitzfläche oder einer Ablage, auf welche der auf dem Randträger zu bearbeitende Wafer gelegt werden kann. Zum Beispiel kann ein Querschnitt des Randträgers 120 an jedem Punkt um seinen Durchmesser herum einen L-förmigen Querschnitt festlegen, wobei die Grundfläche des L-förmigen Randträgers eine Lagerfläche wie die oben genannte Sitzfläche oder die o. g. Ablage bietet. Es ist vorgesehen, dass sich die Grundfläche des L-förmigen Trägers 1 bis 12 Millimeter (mm) im Durchmesser erstrecken kann, wie beispielsweise durch Erstrecken auf einen Durchmesser von drei mm.
-
Ebenfalls kann der Randträger 120 einen zylindrischen Ring bestimmen, der einen oberen scheibenförmigen Absatz und einen unteren scheibenförmigen Absatz aufweist (wo z. B. der untere scheibenförmige Absatz eine wie oben beschriebene Sitzfläche, eine Ablage oder eine L-förmige Grundfläche umfassen kann), wobei der Durchmesser des oberen Absatzes größer als der Durchmesser des unteren Absatzes sein kann. Darüber hinaus kann der obere Absatz einen zur Anpassung an oder Verbindung mit dem Tragzylinder 122 oder als dessen Bestandteil geeigneten Außendurchmesser haben. Ebenfalls kann der untere Absatz einen Innendurchmesser haben, der kleiner als der Außendurchmesser des Substrats oder Wafers ist, sowie einen Außendurchmesser, der etwas größer als der Außendurchmesser des Substrats oder Wafers ist. Somit hat der untere Absatz eine zum Tragen des Substrats oder Wafers geeignete Abmessung, und der obere Absatz hat eine zum Tragen des Substrats oder Wafers und des unteren Absatzes geeignete Abmessung. Ebenfalls wird daran gedacht, dass der untere Absatz entlang seines Innendurchmessers einen Tragrand oder einen Tragring zum Kontakt mit, Berühren oder Tragen des Substrats oder Wafers aufweisen kann.
-
Bei einigen Ausführungsformen kann der untere Absatz, die L-förmige Grundfläche oder der Tragrand das Substrat oder den Wafer dadurch tragen, dass nur ein Teil der unteren Fläche oder Unterseite des Substrats oder Wafers berührt wird, so dass die Wärmeübertragung zwischen Randträger und Substrat oder Wafer minimiert wird. Insbesondere kann der Kontakt zwischen der unteren Fläche oder Unterseite des Substrats oder Wafers und dem Randträger einen Kontaktring mit einem Inndurchmesser, der seinem Außendurchmesser fast gleich ist, definieren. Darüber hinaus können der Innen- sowie auch der Außendurchmesser des Kontaktrings Durchmesser zwischen dem Innen- und Außendurchmesser des unteren Absatzes sein.
-
Insbesondere kann der Randträger 120 eine Gesamtbreite W1 von zwei Millimeter bis 30 Millimeter haben, wie z. B. eine Breite W1 von einem Zentimeter. Ähnlich kann der Randträger 120 einen Randringträgerbreite W2 von eins bis zwölf Millimeter haben, wie z. B. eine Breite W2 von drei Millimetern. Dementsprechend kann der Randträger 120 eine Sichtflächenbreite W3 von Null bis 16 Millimeter aufweisen, wie z. B. ein Breite W3 von sieben Millimeter. Ein Nullwert für W3 würde einem anderen als dem in 1 dargestellten Aufbau 122 und 120 entsprechen. Ebenfalls wird berücksichtigt, dass die Oberseite des Wafers 110 oberhalb oder unterhalb der Oberseite des Randträgers 120 sein kann, obschon die 1 den Wafer 110 und den Randträger 120 mit Oberseiten auf etwa gleicher Höhe darstellt. Ähnlich werden zwar in der 1 die Unterseiten des Wafers 110 und des Randträgers 120 mit einer Form und einem Höhenunterschied dargestellt, aber verschiedene andere Formen, Höhen und/oder Ausrichtung sind möglich, vorausgesetzt dass der Randträger 120 den Wafer 110 wie hier beschrieben trägt. Auch kann der Randträger 120 Vorrichtungen oder Eigenschaften zum zeitweisen Befestigen oder Verbinden, Abstützen, Niederdrücken, Halten, Zurückhalten oder Einspannen der Wafers 110 (wie z. B. durch geometrische Eigenschaften, um das Rutschen des Wafers zu reduzieren oder das Ausreißen des Wafers aus dem Träger 120 zu verhindern, etc.) aufweisen.
-
Erfindungsgemäß kann der Wafer 110 einer von verschiedenen Waferarten zum Bilden elektronischer Schaltkreiselemente darauf sein, wie z. B. ein Wafer oder Substrat, der bzw. das polykristallines Silizium oder monokristallines Silizium enthält, aus diesen gebildet, damit aufgelagert oder daraus aufgewachsen sein, oder verschiedene andere Techniken zum Bilden einer Siliziumgrundfläche oder eines Siliziumsubstrats wie z. B. eines Siliziumwafers, einer Siliziumschicht auf Isoliermaterial (SOI), einer Siliziumschicht auf Glas (SIOG) oder eines anderen Wafers oder anderen Substrats, der bzw. das daraus gebildet, geschnitten oder abgesondert wird.
-
1 zeigt ebenso den durch den Tragzylinder 122 getragenen, mit ihm verbundenen, an ihm befestigten, auf ihm auflagernden oder einen Teil davon bildenden Randträger 120. Der Tragzylinder 122 ist mit einer Antriebseinheit verbunden, die den Tragzylinder um eine Achse durch die Mitte des Tragzylinders 122 dreht. Den Ausführungsformen gemäß können der Tragzylinder 122, der Randträger 120 und der Wafer 110 sich um die Achse 115, wie beispielsweise eine in der Mitte 116 der Scheibe 110 bestimmte Achse, drehen. Zum Beispiel besitzt der Wafer 110 einen Waferrand 112, der einen Kreis, ein Oval oder eine andere verbundene oder geschlossene Form definieren kann, so dass der Wafer 110 eine scheibenartige Form aufweist. Darüber hinaus kann der Randträger 120 eine Form und/oder einen Randträgerring haben, dessen Form dem Waferrand 112 entspricht, so dass er den Waferrand 112 mit einer runden, ovalen oder einer anderweitig verbundenen oder geschlossenen Form abstützt. Die Kammer 102 umfasst eine Reflektorplatte 104, wie z. B. eine dem Randträger 120 zugekehrte Platte mit einer Oberfläche, die allgemein die Lichtenergie, welcher der Randträger 120 und der Wafer 110 ausgesetzt sind, zurückstrahlt, um die Wärmebedingungen für den Wafer 110 zu bewahren. Die Größe der Oberfläche der Reflektorplatte 104 ist ähnlich eines Innendurchmessers des Tragzylinders 122 und kann sich, wie oben in Bezug auf das Drehen des Wafers 110 beschrieben, drehen oder auch nicht.
-
Erfindungsgemäß umfasst das System 100 eine mit der Kammer 102 verbundene, daran angeschlossene oder darin vorhandene Heizung 130, welche die Photonenenergie 132 auf den Wafer 110 und den Waferträger 120 lenkt. Erfindungsgemäß kann die Heizung 130 die Photonenenergie in Bezug auf die Oberfläche des Wafers 110 und die Oberfläche des Randträgers 120 gleichmäßig lenken. Zum Beispiel kann die Heizung 130 eine Anordnung vieler diskreter Heizlampen (z. B. Wolframlampen) umfassen, welche in mehreren nach Radien gruppierten Zonen (z. B. 14 oder 15 Zonen) über dem Wafer 110 aufgehängt in der Kammer 102 angeordnet sind. Somit kann die Heizung 130 an einem abnehmbaren Aufsatz oder Teil der Kammer 102 angebracht sein, so dass der Wafer 110 auf den Randträger 120 gelegt und davon entfernt werden kann. Ebenso ist vorgesehen, dass die Kammer 102 eine Öffnung, Türe oder einen abnehmbaren Teil haben kann, so dass der Wafer 110 auf den Randträger 120 gelegt und davon entfernt werden kann, ohne dabei die Heizung 130 in Bezug auf die Kammer 102 zu bewegen oder zu verschieben. Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Lampen der Heizung 130 einstellbar sein können, um den Streuungswinkel des Lichtstroms derart zu regeln, dass die Lichtenergie des Randrings ohne bedeutende Einwirkung auf die Wafertemperatur geregelt werden kann. Die Heizung 130 kann an eine Stromquelle, einen Leistungsregler, einen Mechanismus zum Lenken oder Richten der Photonenenergie der Heizung 130, und/oder an eine Regeleinrichtung zum Regeln von Strom und Richtung oder Ziel der Heizung 130 in Bezug auf den Wafer 110 und/oder den Randträger 120 angeschlossen werden.
-
Ebenfalls ist vorgesehen, dass die Heizung 130 ausreichend Wärme zum Ausheilen, Übergangsausheilen und/oder Spike-Ausheilen des Wafers 110 beispielsweise beim Bearbeiten oder Bilden elektronischer Schaltkreiselemente auf oder im Wafer 110 liefern kann. Auf diese Weise kann die Heizung eine angemessene Intensität, Dauer und/oder Konzentration der Wärme auf die obere Oberfläche des Wafers 110 und/oder des Randträgers 120 liefern (z. B. durch gerichtete Photonenenergie, gerichtete Lichtenergie, Temperatureinstellung in der Kammer 102 und eine Wartezeit) um ein derartiges Ausheilen von oder an elektronischen Schaltkreiselementen auf oder im Wafer 110 durchzuführen. Beispielsweise kann die Heizung 130 den Wafer 110 so aufheizen, dass sich die Stelle 114 oder die Mitte 116 für die einem wie hier beschriebenen Ausheil-, Übergangsausheil- und/oder Spike-Ausheilprozess entsprechende Dauer innerhalb einer gewählten Wafertemperaturwechselkurve befindet.
-
Das System 100 umfasst eine Kühlung 150, die so mit der Kammer 102 verbunden, daran befestigt oder darin vorhanden ist, dass das wärmeleitende Gas 152 auf den Randträger 120 und/oder den Wafer 110 auf oder ungefähr auf den Waferrand 112 gerichtet wird. Zum Beispiel zeigt 1 eine einfache Ausführungsform der Kühlung 150 zum Abgeben von Gas 152 (z. B. durch eine Bohrung in der Reflektorplatte 104), um das wärmeleitende Gas 152 auf den Randträger 120 zu richten. Ausführungsgemäß kann die Kühlung 150 aus einem oder mehreren Gasdüsen wie z. B. Heliumgasdüsen (He) bestehen. Beispielsweise kann die Kühlung 150 aus einer oder mehreren Gasdüsen bestehen, die an ein oder mehrere Gaszufuhrventile, einen oder mehrere Gasbehälter oder -vorratsbehälter, einen oder mehrere Mechanismen zum Lenken, Ausrichten oder Einstellen des Düsenausstoßes, und/oder an eine oder mehrere Regeleinrichtungen zum Regeln der Durchflussmengen und Richtung oder Ziel der Gasdüsen in Bezug auf den Wafer 110 und/oder den Randträger 120 angeschlossen ist bzw. sind. Darüber hinaus können die Gasdüsen auf einer Oberfläche des Randrings 120 oder des Wafers 110 einen Brennpunkt beispielsweise am oder in der Nähe des Waferrands 112 haben. Ausführungsgemäß kann die Kühlung 150 von einer Düse bis zu einer Vielzahl (z. B. mehrere hundert) von Düsen umfassen oder als ein durchgehender Ring mit einem Radius, der größer als 150 mm minus W2 aber geringer als 150 mm plus W3 ist, ausgeführt sein. Der Durchmesser der Gasdüse könnte kleiner als 10 mm sein. Die Durchflussmenge könnte weniger als 100 Liter pro Minute betragen. Die genaue Durchflussmenge würde von Durchmesser und Anzahl der Düsen abhängig sein. Die Kühlung 150 kann auch Gasdüsen mit einem aus dem gleichen Werkstoff wie die Reflektorplatte hergestellten Strahleneinstellungsapparat umfassen.
-
Ferner umfasst das System 100 erfindungsgemäß eine mit der Kammer 102 verbundene, daran angeschlossene oder darin vorhandene zweite Heizung, welche die Photonenenergie oder eine andere Wärmeenergie auf den Randträger 120 und/oder die Oberfläche des Wafers 110 auf den Waferrand 112 oder in dessen Nähe lenkt. Zum Beispiel zeigt 1 die zum Lenken der Photonenenergie 192 auf den Randträger 120 und/oder Waferrand 112 an die Kammer 102 angeschlossene oder darin vorhandene Heizung 190. Es ist vorgesehen, dass die Heizung 190, wie im Vorstehenden bezüglich der Heizung 130 beschrieben, aus einer oder mehreren Heizlampen bestehen kann. Diese Heizung kann direkt in die Lampenkopfeinheit der Heizung 130 oder als separate Einheit, wie beispielsweise die in 2 dargestellte Heizung 190, eingebaut werden. Zum Beispiel kann die Heizung 190 gegenüber der Kammer 102 beim Plazieren und Entfernen des Wafers 110 auf den bzw. vom Randträger 120 verschoben werden; sie kann an eine Stromquelle und/oder eine Stromregelung, an einen Mechanismus zum Lenken, Ausrichten oder Fokussieren der Photonenenergie der Heizung 130, und/oder an eine Regeleinrichtung zum Regeln der Leistung und Richtung oder des Ziels der Heizung 190 in Bezug auf den Wafer 110 und/oder den Randträger 120 angeschlossen werden. Speziell kann die Heizung 190 aus einer oder mehreren Heizlampen bestehen, die zur Konzentration der Strahlungsenergie auf einen durch W1 dargestellten oder die Breite W1 umfassenden Bereich parallel gerichtet sind. Diese Lampen können eine Energiedichte, die mit der durch die Heizung 130 produzierten vergleichbar ist, ausstrahlen. Die Lampen der Heizung 130 und/oder 190 können beispielsweise zur Regelung nach Radialzonen gruppiert werden. Falls die Lichteinstellung der Lampen in der Heizung 130 ausreicht, so kann die Optimierung der Auswahl einzelner Lampen in einer Gruppe, welche die größte Wirkung auf den Randring hat, genügen. Falls die genaue Einstellung der Lampen nicht ausreicht, können die Lampen mittels reflektierenden Hülsen modifiziert werden, um eine korrekte Kollimation zu ermöglichen.
-
Es ist auch zu beachten, dass zwar die Lage der Kühlung 150 unterhalb des Wafers 110 und die der Heizung 130 und Heizung 190 oberhalb des Wafers 110 dargestellt ist, aber verschiedene andere Positionen und Ausrichtungen der Kühlung und Heizungen in Bezug auf den Wafer 110 und den Randträger 120 möglich sind. Zum Beispiel kann sich die Kühlung 150 oberhalb des Wafers 110, die Heizung 190 unterhalb des Wafers 110 befinden. Darüber hinaus können sich die Heizung 190, Kühlung 150 und/oder Heizung 130 auf der gleichen Seite des Wafers 110 wie z. B. über dem Wafer 110 befinden. Die genaue Anordnung ist wählbar, um sicherzustellen, dass die Heizung keine negative Auswirkung auf das Pyrometriesystem (Temperaturmessung) des Werkzeugs (z. B. Fühler 160 und 170) hat. In Ausführungsformen, bei denen eine oder mehrere Heizung(en) unterhalb des Wafers angeordnet ist bzw. sind und die Heizung 130 sich oberhalb des Wafers befindet, könnte ein Lasersystem oder gefiltertes Lampensystem (wie z. B. an der Position von Heizung 190) eingesetzt werden, um sicherzustellen, dass die Heizungen die Erfassungswellenlänge von Pyrometern (z. B. wie die Fühler 160 und 170) nicht stören.
-
Ebenfalls ist zu beachten, dass vorgesehen ist, dass das System, das Gerät und das Verfahren, die hier beschrieben sind, bei andern als den während oder nach dem Heizen durch Heizung 130 gegebenen Temperaturen des Wafers 110 und des Randrings 120 anwendbar sind. Zum Beispiel können der Wafer 110 und der Randring 120 während oder nach dem Heizen durch eine andere Heizung als die Heizung 130 und/oder 190, dem Kühlen durch eine andere Kühlung als 150, dem internen Heizen oder Kühlen des Bereichs in der Kammer 102, oder dem externen Heizen oder Kühlen der Kammer 102 unterschiedliche Temperaturen haben.
-
Das System 100 kann zum Ablesen der Temperatur des Wafers 110 oder einer Waferoberfläche und/oder des Randträgers 120 auch einen oder mehrere Temperaturfühler haben. In dem in 1 dargestellten Fall ist der Temperaturfühler 160 so an die Kammer 102 angeschlossen, befestigt oder in ihr untergebracht, dass er eine Oberflächentemperatur oder eine Temperatur an der Oberfläche des Randträgers 120 oder des Wafers 110 an oder nahe des Waferrands 112 messen oder wahrnehmen kann. Ähnlich kann das System 100 einen Temperaturfühler 170 (oder mehrere Einheiten mit verschiedenen Radien) umfassen, der mit der Kammer 102 so verbunden oder in ihr vorhanden ist, dass die Temperatur TC des Wafers 110 oder einer Waferoberfläche an einer Position 114 gemessen oder erfasst wird, wie z. B. eine Stelle des Wafers 110, die sich näher an der Mitte 116 des Wafers als des Randträgers 120 befindet. In einem Ausführungsbeispiel können sechs weitere Temperaturfühler radial zwischen dem Temperaturfühler 160 und dem Temperaturfühler 170 so angeordnet sein, dass sich die Gesamtzahl der Temperaturfühler auf acht beläuft. Der Temperaturfühler 160 und/oder der Temperaturfühler 170 können ein Pyrometer sein. Auch können sich Temperaturfühler 160 und/oder 170, wie oben in Bezug auf die Kühlung 150 beschrieben, auf der Reflektorplatte 104 befinden oder durch diese angeordnet sein. Gleichermaßen können der Temperaturfühler 160 und/oder 170 in Bezug auf den Wafer 110, wie oben in Bezug auf Position und Ausrichtung der Kühlung 150 beschrieben, positioniert und ausgerichtet sein. Speziell kann zum Beispiel der Temperaturfühler 160 zur Erfassung der Temperatur des Wafers 110 oder an einer Oberfläche desselben knapp innerhalb des durch den Randträger 120 umzeichneten Radius (z. B. indem der Fühler 160 auf dem gleichen Radius angebracht wird, jedoch versetzt, da sich der Wafer dreht) angebracht oder ausgerichtet werden. Darüber hinaus kann der Temperaturfühler 170 zur Erfassung einer Temperatur des Wafers 110 oder an einer Waferoberfläche einschließlich der Mitte 116 oder an dieser, angebracht oder ausgerichtet sein.
-
Erfindungsgemäß kann das System 100 auch eine Regeleinrichtung zur Temperaturmessung, Heizungsregelung und Kühlungsregelung des Wafers 110 umfassen, wie z. B. die an die Heizung 130, die Kühlung 150, die Heizung 190, den Temperaturfühler 160, und/oder den Temperaturfühler 170 angeschlossene Regeleinrichtung. Speziell stellt die 1 die an die Temperaturfühler 160 und 170, Heizungen 130 und 190 und die Kühlung 150 angeschlossene oder befestigte Regeleinrichtung 180 dar. Es ist zu beachten dass die Regeleinrichtung 180 auch an andere Eingänge, Ausgänge, elektronische Vorrichtungen, Regeleinrichtungen und/oder auf das System 100 bezogene Anlagen so angeschlossen oder daran angebracht sein kann, dass sie die Bearbeitung der Schaltkreiselemente oder das Bilden der Schaltkreiselemente auf oder im Wafer 110 steuert oder an der Regelung beteiligt ist. Zum Beispiel kann die Regeleinrichtung 180 auch an eine Stromquelle, einen Leistungsregler, einen Mechanismus zum Lenken und Zielen von Photonenenergie der Heizung 130 angeschlossen oder angehängt sein. Die Regeleinrichtung 180 kann auch an Gaszufuhrventile, Gasbehälter oder Gasvorratsbehälter, Mechanismen zum Lenken, Zielen oder Fokussieren des Ausstoßes der Kühlung 150 und/oder deren Gasdüsen angeschlossen oder angebracht sein. Schließlich kann die Regeleinrichtung 180 auch an eine Stromquelle und/oder einen Leistungsregler, einen Mechanismus zum Lenken, Zielen oder Fokussieren der Photonenenergie der Heizung 130 angeschlossen sein.
-
Man wird sich bewusst sein, dass es sich bei den hier für die Regeleinrichtung 180, den Temperaturfühler 160, den Temperaturfühler 170, die Heizung 130, die Heizung 190, die Kühlung 150 und/oder deren Komponenten beschriebenen Anschlüssen um eine elektronische Schnittstelle, einen Anschluss, ein Zubehörteil, eine Signalleitung oder ein Signalrohr handeln oder dergleichen umfassen kann. Derartige Anschlüsse oder Zubehörteile können beispielsweise für die elektronische Kommunikation oder Übertragung verschiedener digitaler oder analoger elektronischer Daten einschließlich über einen Datenweg, eine Leitung, einen Draht, eine Leiterplattenspur, optische, infrarote und/oder verschiedene andere fest verdrahtete oder Freiraumdatenleitungen ausreichend sein.
-
Speziell können die Regeleinrichtung 180, der Temperaturfühler 160, der Temperaturfühler 170, die Heizung 130, die Heizung 190 und/oder die Kühlung 150 zur Änderung der Temperatur eines Wafers, eines Waferrands und/oder eines Randträgers bei der Bearbeitung in der Kammer 100 zum Bilden von Schaltkreiselementen auf oder im Wafer eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Temperatur eines Randträgers mit einem Emissionsvermögen, das geringer als das des Wafers auf dem Randträger ist, niedriger als die Temperatur des Wafers beim oder nach dem Aufheizen durch Photonenenergie sein und Wärme vom Rand des Wafers während oder nach dem Aufheizen ableiten. Ein Wafer und ein Randträger können an sich ein mit der thermisch wirksamen Masse und dem Emissionsvermögen von Wafer und Randträger zusammenhängendes Temperaturverhalten aufweisen. Darüber hinaus können sich das Temperaturverhalten, die Aufheizgeschwindigkeit und/oder die Wärmeleitfähigkeit von Wafer und Randträger unterscheiden, je nachdem ob sich Material, Dicke, Emissionsvermögen, Wärmekoeffizient, Wärmewiderstand und/oder Wärmegleichmäßigkeit des Wafers von den entsprechenden Eigenschaften des Randträges unterscheiden, schlecht darauf abgestimmt oder anders sind. Ferner kann es zur Wärmeübertragung, wie Hitze oder Kälte, zwischen Randträger und Wafer kommen, da der Randträger am Wafer befestigt, mit ihm verbunden ist, ihn stützt, niederhält, aufrechterhält, zurückhält, einschränkt oder mit ihm in Wärmekontakt ist.
-
In dem in 1 dargestellten Fall kann der Randträger 120 abhängig von der Kombination von Emissionsvermögen der Oberseite und thermisch wirksamer Masse des Randträgers 120 eine tatsächliche oder voraussichtliche Aufheizgeschwindigkeit haben. Ähnlicherweise kann der Wafer 110 abhängig vom Emissionsvermögen der Oberseite und der thermisch wirksamen Masse des Wafers 110 eine tatsächliche oder voraussichtliche Aufheizgeschwindigkeit haben. Somit wird ein Unterschied zwischen Emissionsvermögen, thermisch wirksamer Masse oder Aufheizgeschwindigkeit von Randträger 120 und Wafer 110 eine unterschiedliche Temperatur des Randträgers und des Waferrands verursachen, wodurch es als Reaktion auf die Photonenenergieaussetzung von Randträger und Waferoberseite zu einer Wärmeübertragung zwischen Randträger und Waferrand (z. B. den Waferrand 112) kommt. Folglich kann die Temperatur des Wafers 110 an oder in der Nähe des Waferrands 112 bei einem Ausheilprozess so weit reduziert werden, dass Leistung, Ausbeute und/oder Geschwindigkeit der an oder in der Nähe des Rands 112 des Wafers 110 gebildeten elektronischen Schaltkreiselemente verringert werden. Speziell diese Schaltkreiselemente können Fehler oder Mangel aufweisen oder anderweitig mit nicht optimalen Leistungsvermögen gebildet sein, da sie sich im Vergleich zu näher der Mitte befindlichen Schaltkreiselementen in einem bestimmen Bildungsprozess nicht bei oder nahe der optimalen Temperatur befinden.
-
Selbst wenn ein Randträger thermisch kalibriert ist, damit er mit dem Emissionsvermögen eines Siliziumwafers beim Ausheilen oder bei einem Spike-Ausheilprozess übereinstimmt, kann insbesondere eine Ungleichmäßigkeit der Randtemperatur im Wafer auftreten, wenn der Wafer eine sich vom Randträger unterscheidende Aufheizgeschwindigkeit hat. Diese Ungleichmäßigkeit dürfte die Ausbeute oder Leistung der Schaltkreiselemente in der Nähe des Waferrands reduzieren. Die Regeleinrichtung 180 kann zur Heiz- und Kühlsteuerung des Wafers 110 durch die Heizungen 130 und 190 und die Kühlung 150 von den Temperaturfühlern 160 und 170 Temperaturdaten empfangen. Die Regeleinrichtung 180 kann zum Beispiel Daten oder Rückmeldungen vom Temperaturfühler 160 und/oder vom Temperaturfühler 170 auswerten, um das Heizen und Kühlen des Wafers 110 und/oder des Randträgers 120 als Teil einer Anleitung für das Bearbeiten oder Bilden von Schaltkreiselementen auf oder im Wafer 110 zu überwachen und zu steuern. Eine derartige Anleitung kann das Ausheilen, Übergangsausheilen, Spike-Ausheilen, das Steuern der Heizintensität und -dauer durch Heizung 130, das Steuern einer Intensitätsdauer und/oder eines Heizbrennpunkts durch Heizung 190, und/oder das Steuern einer Intensität, Dauer und/oder eines Kühlen durch die Kühlung 150, das Kühlen des Wafers 110 durch Anpassung der Temperatur in der Kammer 102 und eine Wartezeit, eine Drehgeschwindigkeit, bei der der Wafer 110 sich dreht, und oder verschiedene andere Prozesse, die mit der Bearbeitung und/oder dem Bilden von Elementen im oder auf dem Wafer 110 in Zusammenhang stehen, einschließlich der im Nachfolgenden mit Bezug auf 4 beschriebenen Prozesse, umfassen.
-
Außerdem kann, wie oben beschrieben, eine Oberfläche des Randträgers 120, wie beispielsweise eine Oberseite, ein Emissionsvermögen haben, das geringer oder höher als oder so hoch wie das Emissionsvermögen einer Oberfläche des Wafers 110, beispielsweise der Oberseite des Wafers 110 ist. Die folgenden Beschreibungen werden zwecks Vereinfachung der Diskussion von einer Übereinstimmung der thermisch wirksamen Massen ausgehen. Wenn zum Beispiel die thermisch wirksame Masse eines Randrings das Zweifache der des Wafers ist, kann der Randring immer noch kühler sein als der Wafer, selbst wenn der Randträgerring ein höheres Emissionsvermögen hat. Die Kombination von thermisch wirksamer Masse und Emissionsvermögen ist der kritische Parameter. Das niedrigere Emissionsvermögen des Randträgers 120 kann dazu führen, dass der Randträger 120 kühler als der Waferrand 112 ist und Wärme vom Rand 112 ableitet, wodurch die Temperatur des Waferrands 112 verringert wird. Zum Beispiel kann beim oder nach dem Aufheizen des Wafers 110 und des Waferrands 112 durch die Heizung 130 der Wafer 110 am Waferrand einen Temperaturabfall erfahren, so dass die Temperatur am Waferrand 112 niedriger ist als an der Stelle 114, wenn der Randträger 120 ein Emissionsvermögen hat, das niedriger als das Emissionsvermögen des Wafers 110 ist.
-
Insbesondere ist die 2 eine graphische Darstellung der Temperatur eines Wafers in Abhängigkeit von der Distanz bzw. den Abstand entlang der Waferoberfläche bei einem Wafer mit einem Emissionsvermögen, das höher als das Emissionsvermögen des Waferrandträgers ist. 2 zeigt das Temperaturgefälle 230 in Bezug auf die Temperatur 210 und die Distanz bzw. der Abstand 220 entlang eines Waferquerschnitts (z. B. eine Distanz bzw. ein Abstand entlang des Querschnitts des Wafers 110, wie in 1 dargestellt). Das Temperaturgefälle 230 kann beispielsweise ein Temperaturgefälle während des Aufheizen (z. B. beim Ausheilen oder Spike-Ausheilen) des Wafers 110 und des Randträgers 120 durch die Heizung 130 sein. Auch kann das Temperaturgefälle 230 ein Temperaturgefälle beim oder nach dem Aufheizen und/oder Kühlen des Wafers 110 und/oder des Randträgers 120 durch die Heizung 190 und/oder die Kühlung 150 sein.
-
Wie in 2 zu sehen ist, stellt speziell der Rand DE1 den linken Rand des Wafers 110 (beispielsweise den Waferrand 112 an der linken Seite des Wafers 110), die Achse DA die Mitte 116 des Wafers 110 und der Rand DE2 den rechten Rand des Wafers 110 (wie zum Beispiel den Waferrand 112 an einem Punkt gegenüber DE1 direkt durch die Wafermitte 114) dar. Somit zeigt 2 das Temperaturgefälle 230 mit einem Waferrandtemperaturabfall 240 an oder in der Nähe der Ränder DE1 und DE2 wie z. B. für den Fall, dass der Randträger 120 ein geringeres Emissionsvermögen als der Wafer 110 hat und beim oder nach dem Aufheizen des Wafers 110 und des Randträgers 120 durch die Heizung 130 Wärme von den Waferrändern DE1 und DE2 ableitet. Deshalb ist vorgesehen, dass die Heizung 190 zum Lenken der Photonenenergie 192 auf den Waferrand 112 und/oder den Randträger 120 eingesetzt werden kann, um den Temperaturabfall des Waferrands, wie beispielsweise den Temperaturabfall 240 zu beseitigen, zu reduzieren, zu berichtigen oder ihm abzuhelfen.
-
Ähnlich kann der Wafer 110 einen Waferrandtemperaturanstieg erfahren, wenn der Randträger 120 ein Emissionsvermögen hat, welches das des Wafers 110 übersteigt (beispielsweise wenn das unterschiedliche Emissionsvermögen eine höhere Temperatur im Randträger 120 als im Waferrand 112 verursacht und dazu führt, dass der Waferrand 112 Wärme vom Randträger 120 ableitet). Beim oder nach dem Aufheizen von Wafer 110 und Randträger 120 durch die Heizung 130 kann deshalb der Wafer 110 einen Waferrandtemperaturanstieg erfahren, so dass die Temperatur am Waferrand 112 höher ist als die Temperatur an der Stelle 114.
-
3 ist zum Beispiel eine graphische Darstellung der Temperatur eines Wafers in Abhängigkeit von der Distanz bzw. dem Abstand entlang der Waferoberfläche bei einem Wafer mit einem Emissionsvermögen, das geringer als das Emissionsvermögen des Waferrandträgers ist. 3 zeichnet das Temperaturgefälle 330 in Bezug auf die Temperatur 310 und die Distanz bzw. den Abstand 320 bei einem Wafer (wie z. B. dem Wafer 110) auf, dessen Emissionsvermögen geringer als das Emissionsvermögen des Randträgers 120 ist. Das Temperaturgefälle 330 kann zum Beispiel ein Temperaturgefälle beim oder nach dem Aufheizen (wie z. B. Ausheilen oder Spike-Ausheilen) des Wafers 110 und des Randträgers 120 durch die Heizung 130 sein. Außerdem kann das Temperaturgefälle 330 ein Temperaturgefälle beim Aufheizen und/oder Kühlen des Wafers 110 und/oder des Randträgers 120 durch die Heizung 190 und/oder die Kühlung 150 sein.
-
In dem in 3 dargestellten Fall kann, nachdem das Emissionsvermögen des Wafers geringer als das des Randträgers ist, der Wafer die Wärme vom heißeren Randträger thermisch ableiten und somit im Vergleich zur Temperatur an der Achse DA die Temperatur des Wafers an den Rändern DE1 und DE2 oder in deren Nähe steigern. Somit stellt 3 das Temperaturgefälle 330 mit einem Waferrandtemperaturanstieg 250 an den Rändern DE1 und DE2 oder in deren Nähe dar, beispielsweise in dem Fall, in dem die Waferränder DE1 und DE2 beim oder nach dem Aufheizen des Wafers 110 und des Randträgers 120 durch die Heizung 130 Wärme vom Randträger 120 ableiten. In diesem Fall kann die Kühlung 150 dazu eingesetzt werden, das wärmeleitende Gas 152 auf den Randträger 120 und/oder den Wafer 110 in die Nähe des Waferrands 112 oder auf letzteren zu richten, um den Waferrandtemperaturanstieg, beispielsweise Anstieg 330 zu vermeiden oder zu reduzieren.
-
Man kann ebenso verstehen, dass die 2 zwar einen für den Rand DE1 und den Rand DE2 ähnlichen Temperaturabfall 240 darstellt, aber der Temperaturabfall an DE2 dem an Rand DE1 ähnlich sein kann oder auch nicht, je nach den Schaltkreiselementen oder Teilen davon, die an den Rändern DE1 und DE2 oder in deren Nähe gebildet werden. Ebenfalls ist berücksichtigt, dass aus ähnlichen Gründen der Temperaturanstieg für den Rand DE2 gleich oder ungleich dem des Rands DE1 sein kann.
-
Ferner ist 4 eine graphische Darstellung der Temperatur eines Wafers in Abhängigkeit von der Distanz bzw. dem Abstand entlang der Waferoberfläche bei einem Wafer mit einem Emissionsvermögen, das gleich oder fast gleich dem Emissionsvermögens des Waferrandträgers ist. Zum Beispiel kann 4 die Temperatur eines Wafers in Abhängigkeit von der Distanz bzw. dem Abstand entlang der Oberfläche eines Wafers oder eines Wafers mit einem Emissionsvermögen, das dem des Waferrandträgers angepasst ist, darstellen. Die genaue Anpassungstoleranz wird von der Spitzentemperatur, der Aufheizgeschwindigkeit, der Differenz des Emissionsvermögens und der thermisch wirksamen Masse von Wafer und Randträger abhängen. Somit ist in der 4 das Temperaturgefälle 430 eines Wafers (beispielsweise des Wafers 110) in Abhängigkeit von der Temperatur 410 und der Distanz bzw. den Abstand 420 dargestellt. 4 beschreibt den Fall, in dem das Emissionsvermögen des Randträgers 120 mit dem Emissionsvermögen des Wafers 110 übereinstimmt, diesem entspricht, gleichkommt, fast gleichkommt oder eine Auflösung mit ihm hat. Deshalb findet in 4 keine Nettowärmeübertragung zwischen dem Wafer 110 und dem Randträger 120 statt, weil beim oder nach dem Aufheizen des Wafers und des Randträgers durch die Heizung 130 der Wafer und der Randträger die gleichen oder beinahe gleichen Temperaturen haben, da sie die gleichen oder beinahe gleichen Emissionsvermögen haben. Wie bereits bemerkt, stellt der in 4 aufgezeichnete Fall den Sollfall dar, so dass bei der Bearbeitung oder beim Bilden der Schaltkreiselemente auf oder im Wafer 110 die Schaltkreiselemente entlang der Oberfläche des Wafers 110 eine ähnliche Wärmebehandlung bei gleichzeitiger Steigerung der Leistung und/oder Ausbeute dieser Elemente erfahren können.
-
Folglich können erfindungsgemäß eine Anleitung oder Anweisungen (z. B. Anweisungen bzw. Befehle, die durch einen Computerprozessor durchzuführen sind) zur Steuerung der Bearbeitung des Wafers 110, zum Bilden von Schaltkreiselementen auf oder im Wafer 110 und/oder zur Wärmebehandlung des Wafers 110 das Aufheizen und Kühlen des Randträgers 120 und/oder des Waferrands 112 umfassen, so dass der in 2 dargestellte Waferrandtemperaturabfall und/oder der in 3 dargestellte Waferrandtemperaturanstieg so reduziert wird, dass die Waferrandtemperatur mit dem in 4 dargestellten und mit Bezug darauf beschriebenen Temperaturgefälle 420 übereinstimmt oder diesem ähnlich ist.
-
Zum Beispiel ist die 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur aktiven Temperaturregelung zum Ausbilden einer vom Emissionsvermögen unabhängigen Wafertemperatur. Ausführungsgemäß können irgendwelche oder alle im Folgenden mit Bezugnahme auf 5 beschriebenen Blöcke in eine Anleitung und/oder Anweisungen bzw. Befehle (z. B. von einem Computerprozessor durchzuführende Befehle) zum wie hier beschriebenen Bilden von Schaltkreiselementen oder Teilelementen auf einem Wafer (beispielsweise einschließlich Ausheil- und/oder Spike-Ausheilprozesse) sein oder darin enthalten sein. Im Block 510 wird ein Wafer auf den Randträger einer Waferbearbeitungskammer gelegt. Zum Beispiel kann der Wafer 110 auf den Randträger 120 gelegt werden.
-
Der Wafer 110 kann, wie oben mit Bezugnahme auf 1 beschrieben, teilweise oder vollständig gebildete Schaltkreiselemente oder Teilelemente umfassen (z. B. Transistoren, Widerstände, Kondensatoren usw.). Es ist vorgesehen, dass der Wafer 110 Schichtstapel, Elementschichten, dotierte Materialien, Kontakte usw. umfassen kann. Die Bearbeitung des Wafers 110 vor dem Block 510 kann zum Beispiel eine Änderung des Emissionsvermögens, beispielsweise des Emissionsvermögens der Oberseite, hervorrufen. Zum Beispiel kann das Bilden von Schaltkreiselementen auf dem Wafer 110 zur Erhöhung des Emissionsvermögens des Wafers 110 führen.
-
Dann werden in einem Block 530 der Wafer und der Randträger erhitzt. Zum Beispiel können der Wafer 110 und der Randträger 120 durch die Heizung 130 beim oder nach dem Formen der Elemente, wie Transistoren, Widerstände, Kondensatoren usw. auf dem Wafer, wie im Vorgehenden mit Bezug auf Block 510 beschrieben, erhitzt werden. Somit kann die Heizung 130 den Wafer 110 und den Randträger 120 einer zur Erhöhung der Wafer- und Randträgertemperatur ausreichenden Menge von Photonenenergie aussetzen, so dass bei einem Unterschied zwischen dem Emissionsvermögen des Wafers und dem des Randträgers eine Wärmeübertragung zwischen dem Randträger und dem Waferrand 112, wie oben beschrieben, stattfinden kann. So kann die Heizung 130 den Wafer 110 und den Waferrandträger 120 so weit erhitzen, dass der Waferrand 112 eine Temperatur erreicht, die höher oder geringer ist als die Temperatur an der Stelle 114 oder in der Mitte 116. Speziell kann der Block 530 einen Ausheil-, Übergangsausheil- und/oder Spike-Ausheilprozess umfassen, beispielsweise Ausheilprozesse, wie sie im Prozessverlauf der Bearbeitung oder beim Bilden der Elemente auf oder im Wafer 110 vorkommen können.
-
Im Block 530 besteht die Möglichkeit, den Wafer und den Randträger abkühlen zu lassen, beispielsweise durch Reduzierung oder Steuerung der Temperatur in der Kammer 102 und Einhaltung einer Wartezeit. Darüber hinaus kann in Block 530 eine Wärmeübertragung zwischen dem Randträger 120 und dem Wafer 110 stattfinden, beispielsweise wie hier beschrieben zwischen Randträger 120 und Waferrand 112. Es ist zu berücksichtigen, dass eine derartige Wärmeübertragung beim oder nach dem Heizen des Wafers und Waferrandträgers wie oben beschrieben stattfinden kann.
-
Im Block 560 wird bestimmt, ob der Wafer kühler ist als der Randträger. Zum Beispiel kann die vom Temperaturfühler 170 an der Stelle 114 gemessene Temperatur TC mit dem vom Temperaturfühler 160 am Randträger 120 oder einer Stelle des Wafers 110 am Waferrand 112 oder nahe daran gemessenen Messwert von TES verglichen werden. Falls der Wafer im Entscheidungsblock 560 kühler als der Randträger ist, schreitet der Ablauf zu Block 570 fort, wo der Randträger oder der Waferrand gekühlt wird. Auf diese Weise kann der radial äußere Rand des Wafers auf dem Randträger 120 beim oder nach dem Aufheizen des Wafers, wie in Block 530 oben beschrieben, gekühlt werden, indem der Randträger oder eine Oberfläche des Wafers am Waferrand 112 oder nahe daran gekühlt wird. Zum Beispiel stellt 1 den Kühler 150 zum Kühlen des Randrings 120 durch das wärmeleitende Gas 152 dar. Das Kühlen in Block 570 kann ein Kühlen des Randträgers 120 in dem Ausmaß umfassen, dass zur Verringerung der Temperatur des Waferrands 112 eine Leitung von thermischer Energie zwischen Waferrand 112 und Randträger 120 verursacht wird. Ausführungsgemäß kann zum Beispiel der Randträger 120 oder der Waferrand 112 so weit gekühlt werden, dass der Waferrand 112 eine Temperatur aufweist, die der des Wafers 110 an der Stelle 114 oder in der Mitte 116 gleich, bis auf 2° Celsius, 5°C, 10°C, 15°C oder bis auf 20°C gleich ist. Nach dem Block 570 kehrt der Ablauf zu Block 530 zurück.
-
Falls der Wafer im Entscheidungsblock 560 nicht kühler als der Randträger ist, schreitet der Ablauf zum Entscheidungsblock 580 fort. Im Entscheidungsblock 580 wird ermittelt, ob der Wafer eine höhere Temperatur als der Randträger hat. Der Ablauf zur Ermittlung der Temperatur im Block 580 kann dem vorstehend in Bezug auf den Block 560 beschriebenen ähnlich sein. Falls im Block 580 ermittelt wird, dass der Wafer heißer ist als der Randträger, schreitet der Ablauf zu Block 590 fort, wo der Randträger und/oder der Waferrand aufgeheizt werden. Zum Beispiel kann die Heizung 190 die Photonenenergie 192, wie oben in Bezug auf 1 beschrieben, auf den Randträger 120 und/oder den Waferrand 112 richten. Nach Block 590 kehrt der Ablauf zu Block 530 zurück.
-
Falls der Wafer in Block 580 nicht heißer als der Randträger ist, kann der Ablauf zu Block 530 zurückgehen. Als Alternative kann der Ablauf enden, beispielsweise wenn die Bearbeitung oder das Bilden der Schaltkreiselemente auf oder im Wafer 110 abgeschlossen ist.
-
Es ist berücksichtigt, dass zur Bereitstellung einer aktiven Temperaturregelung während dem Aufheizen des Wafers und des Randträgers die Blöcke 560, 570, 580 und 590 während des Blocks 530 vorkommen können. Ebenfalls ist zu beachten, dass die Blöcke 560 bis 590 nach dem Block 530 vorkommen können, wie beispielsweise während des Kühlen des Wafers und des Randträgers über eine Zeitdauer. Darüber hinaus kann der in 5 dargestellte Ablauf ausführungsgemäß die Blöcke 560 und 570 ohne die Blöcke 580 und 590, oder alternativ dazu die Blöcke 580 und 590 ohne die Blöcke 560 und 570 umfassen.
-
Es ist zu beachten, dass ein jeder oder alle der Blöcke 530 bis 590 der 5 einen wie für das System 100 oder die Regeleinrichtung 180 beschriebenen Rückführkreis oder eine Anleitung umfassen oder darin enthalten sein können. Ferner können die Blöcke 530 bis 590 von einem oder mehreren Sätzen von Computeranweisungen bzw. -befehlen oder Anleitungen beispielsweise zum Regeln des Systems 100 durch die Regeleinrichtung 180 implementiert werden.
-
Deshalb kann das System 100 oder die Regeleinrichtung 180 erfindungsgemäß eine Anleitung und/oder Anweisungen bzw. Befehle zur Regelung der Wärmebehandlung des Wafers 110 wie beispielsweise durch die Regelung des Aufheizen und Kühlen des Wafers durch die Heizung 130, die Heizung 190 und/oder bzw. die Kühlung 150 implementieren oder umfassen. Zum Beispiel kann das System 100 oder die Regeleinrichtung 180 ein maschinenlesbares Medium umfassen oder fähig sein, ein solches zu interpretieren (z. B. indem das System 100 oder die Regeleinrichtung 180 einen wie hier beschriebenen zur Interpretation maschinenlesbarer Befehle fähigen Prozessor umfasst), wobei das maschinenlesbare Medium Daten beinhaltet, welche beim Zugriff durch einen Prozessor (z. B. einen Computerprozessor, einen digitalen Signalprozessor, einen Computer oder eine andere durch Hardware oder Software regelbare Einrichtung) einen wie hier beschriebenen Satz Anweisungen bzw. Befehle oder eine Anleitung (wie z. B. einschließlich Computersoftware, Computeranweisungen bzw. -befehlen oder Hardware-Schaltkreisen oder Logik) durchführen. Somit kann das System 100 oder die Regeleinrichtung 180 Anweisungen bzw. Befehle oder eine Anleitung zur Regelung der Heizung 130 zum Heizen des Wafers 110 ausführen, so dass sich die Temperatur der Stelle 114 für eine Zeitdauer innerhalb einer vorgegebenen Wafertemperaturwechselkurve befindet. Zum Beispiel können die Anweisungen bzw. Befehle oder die Anleitung den Wafer wie oben mit Bezug auf Block 530 der 5 beschrieben aufheizen und/oder den Wafer so aufheizen, dass die Stelle 114 oder die Mitte 116 sich für eine Zeitdauer innerhalb einer vorgegebenen Wafertemperaturwechselkurve befindet, die einem Ausheil-, Übergangsausheil- und/oder Spike-Ausheilprozess entspricht. Insbesondere können Anweisungen bzw. Befehle oder eine Anleitung den Wafer 110 und den Randträger 120 zur Temperaturstabilisierung, die es der Regeleinrichtung ermöglicht, den geschlossenen Regelkreis zu aktivieren, auf eine Temperatur zwischen 150 und 700°C (beispielsweise eine Temperatur von 500°C) gefolgt von einer Spitzenphase auf eine Temperatur, die 80 bis 1000°C pro Sekunde ansteigt (beispielsweise um 200°C pro Sekunde) 2 bis 10 Sekunden lang (beispielsweise 5 Sekunden lang, um die Temperatur des Wafers und des Randträgers auf 1000°C zu erhöhen) aufheizen und dann das Aufheizen abbrechen.
-
Ähnlich kann das System 100 oder die Regeleinrichtung 180 zum Kühlen des Randträgers 120 und/oder einer Stelle des Wafers 110 am oder ungefähr am Waferrand 112 Anweisungen bzw. Befehle oder eine Anleitung zum Regeln der Kühlung 150 durchführen, so dass die Temperatur des Randträgers oder des Waferrands 112 während einer bestimmten Zeitdauer innerhalb einer vorgegebenen Temperaturwechselkurve des Waferrands oder des Randträgers liegt. Somit können, wie oben in Bezug auf das Aufheizen durch Heizung 130 beschrieben, die Anweisungen bzw. Befehle oder die Anleitung die Kühlung 150 veranlassen, das wärmeleitende Gas 152 auf den Randträger 120 und/oder auf den Wafer 110 zu richten, um die Temperatur des Waferrands 112 auf eine ausgewählte Schwellentemperaturdifferenz im Vergleich zur Temperatur des Wafers 110 an der Stelle 114 oder in der Mitte 116 im Verlauf der oben beschriebenen Wafertemperaturwechselkurve zu bringen.
-
Ähnlich kann das System 100 oder die Regeleinrichtung 180 Anweisungen bzw. Befehle oder eine Anleitung zur Regelung der Heizung 190 zwecks Aufheizen des Randträgers 120 und/oder einer Stelle von 110 am Waferrand 112 oder in dessen Nähe so durchführen, dass die Temperatur des Randträgers oder des Waferrands 112 auf eine bestimmte Dauer innerhalb einer vorgegebenen Temperaturwechselkurve von Waferrand oder Randträger liegt. Somit können wie oben in Bezug auf das Aufheizen durch Heizung 130 beschrieben, die Anweisungen bzw. Befehle oder die Anleitung die Heizung 190 veranlassen, die Photonenenergie 192 auf den Randträger 120 und/oder auf den Wafer 110 zu richten, um die Temperatur des Waferrands 112 auf eine vorgegebene Schwellentemperaturdifferenz im Vergleich zur Temperatur des Wafers 110 an der Stelle 114 oder in der Mitte 116 im Verlauf der oben beschriebenen Wafertemperaturwechselkurve zu bringen.
-
Es ist vorgesehen, dass die Temperaturwechselkurve des ausgewählten Randträgers, Waferrands oder radialen Außenrands eine Kurve sein kann, deren Ziel es ist, die Temperatur des Randträgers 120 oder des Waferrands 112 auf einer Temperatur zu halten, die innerhalb 2°C, 5°C, 10°C, 15°C oder 20°C der Temperatur des Wafers 110 an der Stelle 114 oder 116 liegt. Die genaue Toleranz wird durch die Prozessanforderungen vorgegeben sein. Speziell können die Anleitungen oder Anweisungen bzw. Befehle die Heizung 130, die Heizung 190 und/oder die Kühlung 150 so regulieren, dass die Temperatur des Waferrands (z. B. des Waferrands 112 und/oder Waferränder DE1 und DE2) keinen Temperaturabfall 240 oder Temperaturanstieg 250 erfahren, sondern dass der Wafer ein Temperaturgefälle ähnlich dem im Hinblick auf 4 gezeigten und beschriebenen Gefälle 430 hat.
-
Beispielsweise können das System 100, die Regeleinrichtung 180 Anweisungen bzw. Befehle, oder eine hier beschriebene Anleitung die Messungen des Temperaturfühlers 160 oder des Temperaturfühlers 170 zur Regelung des Aufheizen und Kühlen des Wafers 110 und des Randträgers 120 berücksichtigen, wie durch Regeln der Heizung 130, der Heizung 190 und der Kühlung 150. Zum Beispiel kann eine derartige Regelung einen Rückführkreis einschließlich Messungen des Temperaturfühlers 160 und Temperaturfühlers 170 anwenden, um das Aufheizen und Kühlen des Waferrands 112 durch die Kühlung 150 und die Heizung 190 einzustellen. Alternativ kann eine derartige Regelung eine Anleitung oder Anweisungen bzw. Befehle zur Regelung der Intensitäten und Zeiten von Aufheizen und Kühlen durch die Heizung 130, die Heizung 190 und/oder die Kühlung 150 durchführen, und zwar abgeleitet von oder basierend auf empirisch-praktischen Prüfungen mit einem oder mehreren Wafern (beispielsweise mit Wafern, deren Oberseiten unterschiedliche Emissionsvermögen aufweisen), die auf einen oder mehrere Randträger aufgelegt (wie zum Beispiel auf eine Anzahl Randträger ähnlich dem Randträger 120 aber mit Emissionsvermögen) und in der Kammer 120, geprüft werden.
-
Ferner kann ausführungsgemäß eine derartige Regelung, die einen Rückführkreis oder auf empirisch-praktischen Prüfungen basierende Anweisungen bzw. Befehle implementiert, jeweils einen oder mehrere folgender Werte berücksichtigen: ein Emissionsvermögen eines Wafers, ein Emissionsvermögen eines Waferrands, eine Wärmedichte eines Wafers, ein Emissionsvermögen eines Randträgers, eine thermische Dichte bzw. Wärmedichte eines Randträgers, eine Heizleistung der Heizung 130, eine Kühlleistung der Kühlung 150, eine Heizleistung des Heizung 190, eine Aufheizzone der Heizung 130, ein Kühlzone der Kühlung 150 und/oder eine Aufheizzone der Heizung 190 (wie beispielsweise wo die Aufheizzonen, welcher Abschnitt des Wafers 110 und/oder des Randträgers 120, aufgeheizt und/oder gekühlt werden).
-
Dann ist es erfindungsgemäß ebenso möglich, die Temperatur des Wafers 110 in Bezug auf den Randträger 120 durch Auswahl des Randträgers 120 mit einem gewünschten tatsächlichen oder vorhergesagten Emissionsvermögen zu beeinflussen oder zu regeln. Da, wie bereits erklärt, das Emissionsvermögen des Randträgers 120 eine Auswirkung oder einen Einfluss darauf hat, wie ähnlich die Temperatur des Waferrands 112 der Temperatur der Stelle 114 oder der Mitte 116 beim oder nach dem Heizen des Wafers 110 und des Randträgers 120 ist, ist es möglich, ein Randträgeremissionsvermögen entsprechend dem von Wafer 110 (aufgrund des Versuchs basierend auf dem Randtemperaturabfall) bekannten Emissionsvermögen (beispielsweise des vorhergesagten Oberseitenemissionsvermögens des Wafers 110) auszuwählen. Für eine bestimme Wellenlänge von 900 nm kann ein unbestückter Wafer ein Oberseitenemissionsvermögen von 0,6 haben, ein mit Nitrid (N) beschichteter Wafer aus Silizium ein Emissionsvermögen von 0,9. Darüber hinaus kann, wie bereits bemerkt, das Emissionsvermögen eines Wafers beim Bilden oder teilweisen Bilden von Schaltkreiselementen auf oder im Wafer zunehmen oder abnehmen. Auch kann der Randträger mit einem tatsächlichen oder vorhergesagten Emissionsvermögen, welches nach dem Bearbeiten oder Bilden der Schaltkreiselemente auf dem Wafer ein gewünschtes Verhältnis zum Emissionsvermögen des Wafers hat, ausgewählt werden.
-
Bei bestimmten Arbeitsabläufen kann sich das Emissionsvermögen eines Siliziumwafers, auf oder in dem Schaltkreiselemente gebildet werden, möglicherweise erheblich von einem unbestückten Siliziumwafer unterscheiden. Deshalb besteht die Möglichkeit, zusätzlich zum Steuern von Aufheizen und Kühlen eines Wafers und Randträgers, wie vorstehend beschrieben, einen Randträger (z. B. durch Einbeziehung des ausgewählten Randträgers in das System 100) auszuwählen und einzusetzen, der ein Randträgeremissionsvermögen hat, das mit dem Emissionsvermögen oder dem erwarteten Emissionsvermögen eines zur Bearbeitung auf dem Randträger ausgewählten Wafers übereinstimmt, ihm gleichkommt oder entspricht. So kann zum Beispiel der Randträger 120 ein Emissionsvermögen haben, das mit einem Emissionsvermögen übereinstimmt oder ihm gleichkommt oder ein Emissionsvermögen, das eine Aufheizgeschwindigkeit des Randträgers 120 liefert, welche nach der teilweisen oder vollständigen zum Bilden der Schaltkreiselemente auf oder im Wafer 110 erforderlichen Bearbeitung mit dem Emissionsvermögen oder der Aufheizgeschwindigkeit des Wafers 110 übereinstimmt oder ihr gleichkommt. Somit kann der Randträger 120 ein Emissionsvermögen haben, welches nach dem Formen der erwünschten Schaltkreiselemente auf oder im Wafer 110 mit dem des Wafers 110 „abgestimmt” oder „gleich” ist. Besonders kann der Randträger 120 beim oder nach dem Bilden der gewünschten Schaltkreiselemente auf dem Wafer ein ausgewähltes Emissionsvermögen mit einem Verhältnis zum Emissionsvermögen des Wafers 110 haben, so dass das Temperaturgefälle entlang des Wafers dem in 4 dargestellten und mit Bezug darauf beschriebenem Temperaturgefälle 430 entspricht.
-
Darüber hinaus kann die Auswahl des Randträgers 120 oder die Ermittlung, ob das Emissionsvermögen des Randträgers 120 mit dem des Wafers 110 übereinstimmt oder nicht, die Berücksichtigung jeweils eines oder mehrerer folgender Werte für den Randträger und den Wafer umfassen: „Emissionsvermögen, thermisch wirksame Masse, Wärmeleitfähigkeit, Aufheizgeschwindigkeit, Photonenenergie-Absorptionsgeschwindigkeit, Wärmeverhalten, Wärmewiderstand, spezifische Wärmekapazität, Temperaturabfall, Temperaturanstieg und/oder Randeffekt”. Auch kann die oben beschriebene Auswahl oder Anpassung eine empirisch-praktische Prüfung umfassen, um unter Berücksichtigung von Bearbeitung, Wärmebehandlung, Anleitung, Anweisungen bzw. Befehlen, Emissionsvermögen, Dichte und Art der Schaltkreiselemente, und der auf dem Wafer 110 während der Bearbeitungsdauer des Wafers 110 in der Kammer 102 zu bildenden Schaltkreiselemente und Elementteile, ein gewünschtes Randträgeremissionsvermögen zu finden. Auf diese Weise kann der Randträger so ausgewählt werden, dass er anfangs, an einem Zeitpunkt während der Bearbeitung des Wafers 110 oder nach Abschluss des Bilden der Schaltkreiselemente auf oder im Wafer 110 ein Emissionsvermögen hat, welches mit dem des Wafers 110 übereinstimmt.
-
Insbesondere kann erfindungsgemäß der Randträger 120 ein Emissionsvermögen des Wafers 110 haben, das während oder nach der Bearbeitung des Wafers auf den Randträger 120 höher als, so hoch wie oder geringer als ein vorhergesagtes Emissionsvermögen ist. Auch kann der Randträger 120 ein Emissionsvermögen haben, das mindestens 2 Prozent, 5 Prozent, 10 Prozent, 15 Prozent, 20 Prozent oder 25 Prozent höher oder geringer als ein vorhergesagtes Emissionsvermögen der Oberseite des Wafers 110 während oder nach dem Bilden des Schaltkreiselements auf oder im Wafer 110 ist. Es ist auch berücksichtigt, dass der Randträger 120 ein Emissionsvermögen haben kann, das höher als, so hoch wie oder geringer als 0,7, 0,75, 0,775, 0,8, 0,825, 0,85, 0,875, 0,9, 0,925 oder 0,95 ist. Zusätzlich kann der Randträger 120 ein Oberseitenemissionsvermögen besitzen, das beim oder nach dem Bilden der elektronischen Schaltkreiselemente im oder auf dem Wafer 110 innerhalb von 10 Prozent des Oberseitenemissionsvermögens des Wafers 110 liegt. Die Abweichungsgröße wird durch die Randringheizung und -kühlung bestimmt.
-
Die Komplikation bei der Anpassung des Waferemissionsvermögens liegt darin, dass die Stelle der Ausheilstufe im Fertigungsfluss oder die Änderungen am Schichtstapel in den nachfolgenden Verfahrenstechniken das Emissionsvermögen des Produktwafers zu einer Variablen machen. Für einen bestimmten Fertigungsfluss und eine bestimmte Stufenposition kann ein Randträger mit einem tatsächlichen oder vorhergesagten Emissionsvermögen, das dem tatsächlichen oder vorhergesagten Emissionsvermögen des Wafers an bestimmten Zeitpunkten beim Bearbeiten oder Bilden von Schaltkreiselementen oder Teilen davon auf dem Wafer gleich ist, ihm entspricht oder in einem bestimmten Verhältnis dazu steht, ausgewählt werden. Falls es mehr als eine Ausheilstufe gibt, wird die Anwendung eines einzigen Werkzeugs für die zwei unterschiedlichen Ausheilstufen schwierig sein, wenn das Emissionsvermögen des Wafers bei den zwei Stufen unterschiedlich ist. Einer der Hauptgedanken dieser Anwendung ist der Rückführkreis der Heizung/Kühlung, um einem Werkzeug und Randring die Anpassungsfähigkeit an mehr als ein Waferemissionsvermögen zu ermöglichen.
-
Erfindungsgemäß kann die Auswahl des Randträgers 120 oder die Anpassung des Emissionsvermögens des Randträgers 120 an das des Wafers 110 auch die Berücksichtigung von Regelung, Anweisungen bzw. Befehlen, Anleitungen, Rückführkreis und empirisch-praktischen Prüfungen umfassen und kann die selben wie oben in Bezug auf die Anweisungen bzw. Befehle oder Anleitung für das System 100 oder die Regeleinrichtung 180 beschriebenen Überlegungen oder Faktoren einbeziehen.
-
Zum Beispiel kann die Auswahl des Randträgers 120 oder die Anpassung des Emissionsvermögens des Randträgers 120 an das des Wafers 110 vor dem Einsatz des Randträgers 120 in der Kammer 102 durchgeführt werden und kann bei der Regelung von Aufheizen oder Kühlen des Wafers 110 durch das System 100 oder die Regeleinrichtung 180, wie hier beschrieben, berücksichtigt oder ein Faktor sein. Ähnlich kann die Auswahl des Randträgers 120 oder die Anpassung des Emissionsvermögens des Randträgers 120 an das des Wafers 110 vor dem Block 510 der 5 stattfinden.
-
In der vorstehenden Beschreibung werden spezifische Ausführungsformen beschrieben. Daran können jedoch ohne Abweichung vom breiteren Sinn und Schutzbereich der in den Patentansprüchen dargelegten Ausführungsformen verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden. Die Beschreibung und Zeichnungen sind demgemäß eher in einem veranschaulichenden als in einem einschränkenden Sinn zu verstehen.
