TW202301501A - 用以抑制高溫磊晶膜生長中的滑移形成之晶圓溫度梯度控制的方法以及反應器系統 - Google Patents

用以抑制高溫磊晶膜生長中的滑移形成之晶圓溫度梯度控制的方法以及反應器系統 Download PDF

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Abstract

所提供者係操作一反應器系統以提供晶圓溫度梯度控制之方法。方法包括操作一中心溫度感測器、一中間溫度感測器、及一邊緣溫度感測器，用以感測反應器系統之一反應室中一基座上之一晶圓的一中心區塊的一溫度、用以感測晶圓之一中間區塊之一溫度、及用以感測晶圓之一邊緣區塊之一溫度。用一控制器處理晶圓之中心區塊、中間區塊、及邊緣區塊的溫度，以基於針對晶圓的一預定義溫度梯度生成控制信號。第一組、第二組、及第三組加熱器燈係基於中心、中間、及邊緣區塊之溫度操作，以加熱晶圓之中心區塊、中間區塊、及邊緣區塊。亦描述反應器系統。

Description

用以抑制高溫磊晶膜生長中的滑移形成之晶圓溫度梯度控制
本揭露大致上係關於用於在半導體處理或反應器系統中控制晶圓溫度的方法及系統，且更特定言之，關於用於控制在晶圓上不同區位處的實際晶圓溫度的方法及設備、及在半導體處理或反應器系統中晶圓的溫度梯度之加熱控制中的用途。
包括化學氣相沉積(CVD)的半導體處理係用於在基材（諸如矽晶圓）上形成材料薄膜的眾所周知的製程。在CVD製程中，例如將待沉積材料之氣態分子供應至晶圓，以藉由化學反應在晶圓上形成彼材料的薄膜。此類經形成薄膜可係多晶、非晶、或磊晶。典型地，CVD製程在升高溫度實施以加速化學反應並產生高品質膜，且此等製程中之一些（諸如磊晶矽沉積或磊晶(EPI)生長）係在高溫（例如，大於900 °C）實施。
在典型CVD製程期間，在反應器內之室（或「反應室」）內部的晶圓支撐件（或「基座」）上放置一或多個晶圓。將晶圓和基座兩者都加熱到所欲溫度。在典型晶圓處置步驟中，反應物氣體在經加熱晶圓上方傳遞，造成在晶圓之表面上沉積所欲材料的薄層。若經沉積層具有與下伏矽晶圓相同的結晶結構，則其稱為磊晶或EPI層（或單晶層，因為其具有僅一個晶體結構）。通過後續製程，此等層被製入積體電路中。
為確保在CVD及其他沉積製程期間之高品質層，必須謹慎控制各種製程參數，且各處置步驟期間之晶圓的溫度係更關鍵中之一者。例如，在CVD期間，晶圓溫度支配材料沉積在晶圓上之速率，因為沉積氣體在特定溫度反應並沉積於晶圓上。若溫度跨越晶圓之表面變化（例如，非均勻溫度梯度），則可出現膜之不均沉積，且物理性質於晶圓表面上方可係不均勻。再者，在磊晶沉積中，甚至輕微的溫度非均勻性可導致非預期的結晶滑移。在半導體行業中，因為晶圓通常被分割為在其上具有積體電路的個別晶片，材料在晶圓上方以均勻厚度及均勻性質沉積係重要的。若CVD製程或其他沉積步驟產生具非均勻性之沉積層，則在晶片上不同區域處的裝置可具有不一致的操作特性，或可能完全失效。
為達成所欲溫度，晶圓（或基材）使用電阻加熱、感應加熱、或輻射加熱來加熱。由於輻射加熱是最高效的技術，因此其目前是用於許多類型的沉積製程（包括CVD製程）之偏好方法。輻射加熱涉及將紅外燈定位在反應室或反應器之周圍或之中，且燈通常提供在與待沉積材料於其上的晶圓或基材之表面鄰近的燈觸排中。然而，使用輻射熱的一個問題，是在一些沉積製程中可由於使用局部化輻射能量源或燈以及引發的聚焦及干擾效應，從而沿著晶圓表面引起非均勻的溫度分布或溫度梯度（包括熱點(hot spot)）。
圖1繪示在反應室100內用於CVD及其他沉積製程的慣例配置。如所示，晶圓110位於基座120上，其邊緣被基座壁架122支撐且與基座壁架122鄰接接觸。在磊晶生長期間，例如，晶圓110及基座120藉由熱輻射加熱，同時與封袋140間隔開的基座120及經接收晶圓110藉由旋轉支撐軸130而繞延伸通過此軸130及晶圓110之中心地旋轉。由於晶圓邊緣與基座壁架122之間的接觸區域係在晶圓110之遠端邊緣處，溫度分布典型非均勻（或溫度梯度被產生），中心晶圓溫度（T晶圓中心）與晶圓邊緣溫度（T晶圓邊緣）不同。若此一溫度梯度足夠大，其可衝擊所生長磊晶膜的品質，諸如藉由產生滑移缺陷及達成不良的厚度或電阻率均勻性。
滑移是由超出晶圓屈服強度的拉伸應力所造成的原子層之結晶漂移。在晶圓中存在滑移錯位(slip dislocation)是有害的，因為此等錯位可造成晶圓翹曲，其導致來自裝置的圖案失準基材漏失。錯位網路是由在EPI生長和其他沉積製程期間跨越晶圓上表面的不符期望的大溫度梯度所造成。例如，在典型的p/p-磊晶晶圓中，滑移可在1050 °C以上產生。滑移的長度和密度強力地取決於EPI沉積溫度及時間，且熱應力誘發的滑移通常強力地取決於晶圓內的溫度變化。
進一步言，隨著半導體裝置幾何逐漸變成更小，半導體裝置製造對中心至邊緣的溫度變化變得益加不具耐受性。例如，在環繞式閘極(GAA)半導體裝置架構中，可採用磊晶膜以定義在晶圓上形成之電晶體裝置的通道部份。結果是，潛在受溫度變化而影響之磊晶膜的特性可繼而影響GAA電晶體裝置之效能特性，諸如速度及電氣特性，諸如電容。為此原因，跨越晶圓的厚度變化小於先前需要者可係必要，例如少於1.5A或逼近單層控制。由於磊晶膜沉積係一熱製程，其意指著生長特性取決於製程的溫度，因此在晶圓的所有點處精確控制晶圓溫度係必要。
此類系統和方法對於其等之意欲目的已是可接受的。然而，對改善的操作反應器系統的方法仍有需求。本揭露提供此需求的解決方案。
提供本發明內容來以簡化形式介紹一系列概念。在以下本揭露的實例詳細說明中進一步詳細描述此等概念。本發明內容並非意欲辨識所主張申請標的之關鍵特徵或基本特徵，亦非意欲用以限制所主張申請標的之範疇。
所提供者係一種操作一反應器系統以提供晶圓溫度梯度控制之方法。方法包括操作一中心溫度感測器、一中間溫度感測器、及一邊緣溫度感測器，用以感測反應器系統之一反應室中一基座上之一晶圓的一中心區塊的一溫度、用以感測晶圓之一中間區塊之一溫度、及用以感測晶圓之一邊緣區塊之一溫度。用一控制器處理晶圓之中心、中間、及邊緣區塊的溫度，以基於針對晶圓的一預定義溫度梯度生成控制信號。基於中心區塊的溫度操作一第一組加熱器燈以加熱晶圓之中心區塊，基於中間區塊之溫度操作一第二組加熱器燈以加熱晶圓之中間區塊，以及基於邊緣區塊之溫度操作一第三組加熱器燈以加熱晶圓之邊緣區塊。
除了上文所描述的特徵中之一或多者，或作為替代，方法的進一步實例可包括：中心、中間、及邊緣溫度感測器各自包括接收來自晶圓上各別點位的電磁輻射之一高溫計，以感測中心、中間、及邊緣區塊溫度。
除了上文所描述的特徵中之一或多者，或作為替代，方法的進一步實例可包括：與中心溫度感測器相關聯的點位具有距晶圓之中心在少於40毫米(millimeter，mm)之一徑向偏移之內的一中心點，與邊緣溫度感測器相關聯之點位具有距晶圓之邊緣在1毫米至10毫米的範圍中的一徑向偏移之一中心點，且與中間溫度感測器相關聯的點位具有在晶圓上設置在與中心及邊緣溫度感測器相關聯的點位之間的一區位處的一中心點。
除了上文所描述的特徵中之一或多者，或作為替代，方法的進一步實例可包括：邊緣溫度感測器之高溫計經組態有一鏡筒之一出口，出口在距晶圓一距離處，使得與邊緣溫度感測器相關聯的點位具有在1毫米至10毫米範圍中的一外徑。
除了上文所描述的特徵中之一或多者，或作為替代，方法的進一步實例可包括：針對晶圓的預定義溫度梯度係由針對晶圓之中心、中間、及邊緣區塊的設定點溫度所定義。
除了上文所描述的特徵中之一或多者，或作為替代，方法的進一步實例可包括：藉由控制器之溫度的處理包含閉環控制，閉環控制包括將由中心、中間、及邊緣溫度感測器所讀取的中心、中間、及邊緣區塊的溫度與設定點溫度比較。
除了上文所描述的特徵中之一或多者，或作為替代，方法的進一步實例可包括：加熱器燈之操作包括基於控制信號，對被提供給在第一組、第二組、及第三組加熱器燈中各燈的電功率提供可變比例控制。
除了上文所描述的特徵中之一或多者，或作為替代，方法的進一步實例可包括：第一組加熱器燈包含在一上部燈觸排中之三個中心線性燈，第三組加熱器燈包含在上部燈觸排中之兩對外側線性燈，第二組加熱器燈包含上部燈觸排中設置於第一與第三組加熱器燈中之線性燈之間的線性燈，且第一組、第二組、及第三組中之各者內的線性燈係基於控制信號被提供匹配位準的電功率。
提供一種用於提供晶圓溫度梯度控制的反應器系統。反應器系統包括：一反應室，反應室在其中具有一基座用於支撐一晶圓；兩個或更多個熱燈，其等係可操作以將熱導向至反應室中及至晶圓上；一溫度監測組件，其包括在晶圓之一中心區塊、一中間區塊、及一邊緣區塊中讀取溫度的至少三個高溫計；及一控制器，其基於中心、中間、及邊緣區塊的溫度控制熱燈，以提供熱以控制從晶圓之一中心至一邊緣的一溫度梯度。
除了上文所描述的特徵中之一或多者，或作為替代，反應器系統的進一步實例可包括：溫度監測組件包含了接收來自晶圓之一上表面上的一感測器點位內所發射的電磁輻射之一邊緣高溫計，點位具有在1毫米至10毫米的範圍中的一外徑。
除了上文所描述的特徵中之一或多者，或作為替代，反應器系統的進一步實例可包括：感測器點位係置中於距晶圓之邊緣一徑向偏移處，徑向偏移在1毫米至10毫米的範圍中。
除了上文所描述的特徵中之一或多者，或作為替代，反應器系統的進一步實例可包括：基座具有在0.15毫米至0.30毫米的範圍中的一凹度。
除了上文所描述的特徵中之一或多者，或作為替代，反應器系統的進一步實例可包括：控制器生成控制信號以提供電功率至熱燈中之一第一組用以加熱晶圓的中心區塊、至熱燈中之一第二組用以加熱晶圓的中間區塊、以及至熱燈中之一第三組用以加熱晶圓的邊緣區塊。
除了上文所描述的特徵中之一或多者，或作為替代，反應器系統的進一步實例可包括：控制信號基於晶圓之中心區塊、中間區塊、及邊緣區塊中的溫度與針對晶圓之中心區塊、中間區塊、及邊緣區塊的設定點溫度之一比較，而設定提供至熱燈中之第一組、第二組、及第三組的電功率之位準。
除了上文所描述的特徵中之一或多者，或作為替代，反應器系統的進一步實例可包括：第一組熱燈包含在一上部燈觸排中的三個中心線性燈，其中第三組熱燈包含在上部燈觸排中的兩對外側線性燈，第二組熱燈包含上部燈觸排中設置於第一與第三組熱燈中之線性燈之間的線性燈，且對至少第一及第三組熱燈提供不同位準的電功率，以控制溫度梯度。
提供另一種用於提供晶圓溫度梯度控制的反應器系統。反應器系統包括用於支撐一晶圓的一基座、可操作以加熱晶圓的兩個或更多個熱燈、以及一溫度監測組件。溫度監測組件包括一中心高溫計、一中間高溫計、及一邊緣高溫計，高溫計用於各別地感測晶圓之一中心區塊中之一溫度、晶圓之一中間區塊中之一溫度、及晶圓之一邊緣區塊中之一溫度。一控制器基於中心、中間、及邊緣區塊的溫度操作兩個或更多個熱燈，以控制從晶圓之一中心至一邊緣的一溫度梯度，控制器生成控制信號以獨立地操作熱燈中之一第一組以加熱晶圓的中心區塊、熱燈中之一第二組以加熱晶圓的中間區塊、以及熱燈中之一第三組以加熱晶圓的邊緣區塊。
除了上文所描述的特徵中之一或多者，或作為替代，反應器系統的進一步實例可包括：控制信號基於晶圓之中心區塊、中間區塊、及邊緣區塊中的溫度與針對晶圓之中心區塊、中間區塊、及邊緣區塊的設定點溫度之一比較，而成比例地設定提供至熱燈中之第一組、第二組、及第三組的電功率之量。
除了上文所描述的特徵中之一或多者，或作為替代，反應器系統的進一步實例可包括：溫度監測組件包括了接收來自晶圓之上表面上的一感測器點位所發射的電磁輻射之一邊緣高溫計，點位具有在1毫米至10毫米的範圍中的一外徑。
除了上文所描述的特徵中之一或多者，或作為替代，反應器系統的進一步實例可包括：感測器點位係置中於距晶圓之邊緣一徑向偏移處，徑向偏移在1毫米至10毫米的範圍中。
除了上文所描述的特徵中之一或多者，或作為替代，反應器系統的進一步實例可包括：基座具有在0.15毫米至0.30毫米的範圍中的一凹度。
此等實例之所有皆意欲在本揭露之範疇內。所屬技術領域中具有通常知識者將從已參照隨附圖式之某些實例的下列詳細描述輕易明白此等及其他實例，本揭露並未受限於任何所論述的（多個）特定實例。
雖然在下文揭示某些實例及實例，所屬技術領域中具有通常知識者將理解本揭露延伸超出本揭露所具體揭示的實例及/或用途，及其顯而易知的修改與等同物。因此，意欲使本揭露的範疇不應受限於本文中所描述之特定實例。
本文中呈現之繪示並非意指任何特定材料、設備、結構、或裝置之實際視圖，而僅係用以描述本揭露之實例的表示。
如本文中所使用，用語「晶圓(wafer)」及「基材(substrate)」可係可互換地使用，指可用以形成或在其上可形成裝置、電路、或膜之任何（多個）下伏材料。
如本文中所使用，用語「化學氣相沉積(chemical vapor deposition)」(CVD)可指任何製程，其中將基材暴露至一或多個揮發性前驅物，前驅物在基材表面上反應及/或分解，以產生所欲沉積。
如本文中所使用，用語「原子層沉積(atomic layer deposition)」(ALD)可指氣相沉積製程，其中沉積循環（較佳地係複數個接續的沉積循環）係在製程室中實施。典型地，在各循環期間，前驅物係化學吸附至一沉積表面（例如一基材表面或一先前沉積的下伏表面，諸如來自一先前ALD循環的材料），形成不易與額外前驅物起反應的一單層或次單層（亦即，一自限制反應）。其後，若有必要，可後續將一反應物（例如，另一前驅物或反應氣體）引入至製程室中，以用於在沉積表面上將經化學吸附之前驅物轉化成所欲材料。典型地，此反應物能夠進一步與前驅物起反應。進一步言，亦可在各循環期間利用沖洗步驟以從製程室移除過量前驅物及/或在轉化經化學吸附之前驅物之後從製程室移除過量反應物及/或反應副產物。進一步言，當使用（多個）前驅物組成物、反應性氣體、及沖洗（例如惰性載體）氣體的交替脈衝進行時，如本文中所使用之用語「原子層沉積(atomic layer deposition)」亦意指包括由相關用語指定的製程，諸如「化學氣相原子層沉積(chemical vapor atomic layer deposition)」、「原子層磊晶(atomic layer epitaxy)」(ALE)、分子束磊晶(molecular beam epitaxy,MBE)、氣體源MBE、或有機金屬MBE、及化學束磊晶。
如下文以更多細節描述，可將本揭露之各種細節及實例與一反應室結合利用，反應室經組態用於眾多沉積製程，包括但不限於ALD、CVD、金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、分子束磊晶(MBE)、及物理氣相沉積(PVD)。本揭露之實例亦可在半導體處理系統中利用，半導體處理系統經組態用於以反應性前驅物處理基材，其亦可包括蝕刻製程，諸如例如反應性離子蝕刻(RIE)、電容耦合電漿蝕刻(CCP)、及電子迴旋共振蝕刻(ECR)。
發明人認識到即時地感測並監測晶圓之溫度梯度的溫度、以及使用晶圓之即時溫度控制加熱組件，以達成所欲溫度梯度的重要性。此包括在沉積製程期間於包括晶圓之遠端邊緣區塊的三個（或更多個）區塊中監測晶圓溫度，用以形成薄膜（例如，在磊晶生長或類似者期間），且然後，使用來自各區塊的溫度之回授來調整在各區塊中或與各區塊相關聯的加熱器燈之操作，以維持晶圓之上表面或沉積表面上的所欲溫度。
圖2使用簡化的示意性俯視圖來繪示反應器系統200，其顯示可提供於反應室內且鄰近反應室的多個部件之一部份，反應室經組態用於磊晶(EPI)生長或其他沉積製程。系統200經設計以達成即時多區塊晶圓溫度控制（例如，具有閉環控制器設計）。在系統200之反應室的內室內，提供基座210用於支撐（且典型地用於旋轉）晶圓220。系統200根據此說明書經組態以具有在晶圓中心與晶圓邊緣222之間提供即時溫度梯度控制的能力，以便降低或更好地在晶圓220上沉積期間控制滑移形成。在沉積製程期間，如箭頭229所示，前驅物、反應物、類似者之氣體流動在定位於反應室內之晶圓220上方流動。
為控制晶圓220之溫度，系統200包括室加熱組件230，室加熱組件具有熱燈之底部或下部觸排或陣列234及頂部或上部觸排或陣列238。燈可採各種形式及形狀以實施系統200，系統包括可使用發光二極體、燈絲、或其他技術提供光能量或信號的點位及/或線性燈。如所示，例如，底部及頂部觸排234、238各自包括複數個線性燈，其中各觸排234、238中示出11個，線性燈配置在基座210及晶圓220下方及上方間隔開的平面中。將燈配置在各觸排/陣列234、238中之燈以彼此平行，且在鄰近對之間具有一均勻間距。
提供溫度監測組件，溫度監測組件包括中心（例如，接近晶圓之旋轉軸或在晶圓之旋轉軸處）區塊高溫計251、中間（例如，徑向上中間）區塊高溫計255、及一邊緣（例如，徑向上外側）區塊高溫計257，其等各自在圖2中由一相對應感測器區域或點位表示，區域或點位在高溫計之操作期間在晶圓220之上表面將被監測以感測溫度，高溫計之操作涉及通過在頂部或上部燈觸排238中之線性燈之間的間隙/空間接收電磁輻射，且電磁輻射係自晶圓表面（或其上正在發展的膜）發射且在各別高溫計處接收。如所示，晶圓220（或其上表面）可分割成三個（或更多個）區塊，或中心區塊250、中間區塊254、及邊緣區塊256，且此等區塊之溫度藉由徑向地將高溫計定位在各者中來監測，如由高溫計251、255、及257之感測器區域或點位所示，高溫計中之各者從其接收由晶圓之表面（例如，於將基材加熱至所欲沉積溫度期間）、由正在發展的膜（例如，在將磊晶膜沉積至晶圓之上表面上的期間）、及/或來自在沉積之後續的已沉積膜（例如，在從預定沉積溫度冷卻到適於自反應室卸載晶圓的溫度期間）所發射的電磁輻射。
各區塊之具體大小及高溫計之區位可變化以實踐系統200，只要點位/感測器區域落於相關聯區塊內即可。例如，晶圓220可具有約150毫米之半徑（其可指定為R150 mm），且區塊250、254、及256可經定尺寸如下：(a)從晶圓中心至於一半徑處的外圓周的中心區塊250，半徑在約30毫米至約80毫米的範圍中；(b)從中心區塊250之外圓周至於一半徑處之外圓周的中間區塊254，半徑在約60毫米至約120毫米範圍中；及(c)從中間區塊254之外圓周至在晶圓邊緣222處或附近之外圓周（或具有在約145毫米至約150毫米之範圍中的半徑之外圓周或類似者）的邊緣區塊256。同樣地，在此等區塊250、254、及256內的高溫計251、255、及257之點位的具體徑向位置可變化以實踐系統300，且如圖2所示，可部分地基於在頂部觸排238中的燈之間的間隙或孔來選定區位。例如，中心區塊高溫計251可經定位以在距晶圓220之中心一徑向偏移處提供點位/感測器區域，徑向偏移係約0毫米至約40毫米，中間區塊高溫計255可經定位以在距晶圓220之中心一徑向偏移處提供點位/感測器區域，徑向偏移係約30毫米至約110毫米（在某些實例中使用約R95毫米），且邊緣區塊高溫計257可經定位以在距晶圓220之中心一徑向偏移處提供點位/感測器區域，徑向偏移係約140毫米至約149毫米（在某些實例中使用約R145毫米至約R147毫米）。
圖3繪示圖2之反應器系統200的示意性側視圖，其提供新設計的額外細節。如所示，晶圓220在反應室360之內室361內支撐於基座210上。基座210被支撐在旋轉軸或銷312上，旋轉軸或銷用箭頭313示出為繞其中心軸旋轉（中心軸延伸通過晶圓220之中心），以便在沉積步驟期間（諸如EPI生長或類似者期間）旋轉晶圓220。熱燈之上部觸排或陣列238（圖3中編號1至11）裝配在燈觸排370內的內室361上方。
在操作期間，各燈經操作以輸出光/輻射能量以加熱內室361及晶圓220，如箭頭339所示。熱339輸出之功率輸出或量可獨立地控制，諸如通過使用個別燈控制單元，如用開關349所示（用於1號燈），用示出為例示性固態開關裝置的矽控整流器(SCR)，其可用以對觸排/陣列238中之各燈提供電功率之快速、無限可變的比例控制。進一步言，如本文中所論述，陣列/觸排238（及圖2之底部或下部陣列/觸排234）之燈可分割成或指派給控制區塊，且基於來自彼等實體區塊中高溫計（例如，相同加熱或控制區塊的燈之內或之間裝配在燈觸排370上的高溫計）的即時溫度回授作為組/單元被同時控制。
在此特定方面但非限制性的實例中，燈陣列/觸排238被分割成三個群組或控制區塊，群組或控制區塊與晶圓220的三個區塊或區域250、254、256（示於圖2）相對應，且此等係中心群組340（由中心三個燈組成）、中間群組342（由在中心群組340之任一側（或對立側）上的兩對燈組成）、及邊緣群組346（由在中間群組342之任一側（或對立側）上的兩對燈組成）。各群組340、342、346中之燈之數目及區位可變化，且大致上各群組中之燈較佳地係基於燈在操作期間加熱的晶圓220之部份或區域來選定（例如，將加熱晶圓220之邊緣222的燈指派給邊緣群組346，依此類推）。
在圖2及圖3之實例中，系統200經調適以對具有二十二個線性燈的現有燈觸排設計（亦即，在大氣壓力或減壓的磊晶生長期間所採用之燈觸排）提供3區塊晶圓溫度控制。如所示，線性燈被分開成三個群組（亦即，圖3中的中心、中間、及邊緣群組340、342及346），且下部及上部觸排/陣列234、238之燈可使用三個閉環比例-積分-微分(PID)控制或其他控制方法來操作。三個高溫計251、255、及257可用以量測晶圓中心、中間、及邊緣區塊溫度，溫度被提供為給控制器的回授以致動三個群組340、342、346之功率。在各群組340、342、346內部有多個線性燈，且各線性燈可被指派一功率比率作為開環燈功率控制，例如，使用SRC，且圖3所示之SCR 349示出為邊緣群組346之1號燈的實例。以此方式，各燈的功率由SCR控制，以達成精確和可重複的燈功率控制。
圖4A及圖4B繪示圖2及圖3之反應器系統200的側立面視圖及俯視透視圖，顯示包括四個溫度感測器（例如，IR高溫計或類似者）之溫度監測組件的一個實施方案。如所示，系統200包括高溫計450以感測材料形成反應室（圖3中之元件360）之溫度，例如形成反應室之上壁之石英材料。進一步言，系統200或其溫度監測組件包括用於監測示於圖2的三個晶圓區塊250、254、256的三個高溫計。
特定言之，如所示，系統200包括經定位並裝配在燈觸排370上的中心高溫計251、中間高溫計255、及邊緣高溫計257，以各別自區塊250、254、及256中示於圖2的點位接收電磁輻射。高溫計251、255、及257係提供在反應器系統200中，使得由晶圓自區塊中之各者所發射之電磁輻射在高溫計251、255、及257中之一者處通過燈觸排370（還有在大部分情況下反射器中的孔）開口被接收（或高溫計通過其觀看），使得高溫計251、255、及257在三個區塊250、254、及256中之各者內各別地量測晶圓溫度，且各高溫計之具體徑向位置或偏移通常經選定以適合熱燈之間的間隙及/或以匹配熱燈370與內室361之間的其他開口/通道，在內室中晶圓220被定位在基座210上。
圖5係用於反應器系統（諸如圖2至圖4的系統）的控制系統500之功能方塊或示意性繪示，控制系統經調適以操作一組熱燈以控制晶圓溫度梯度。如所示，控制器530（其可具有運行編碼或指令（或軟體）以提供本文中所描述之功能的處理器）將針對溫度監測組件之晶圓監測溫度感測器的溫度設定點取為輸入。在圖2至圖4之實例中，可提供溫度設定點510（其等可儲存於控制器530可存取之記憶體中）用於中心高溫計、中間高溫計、及邊緣高溫計。此等設定點510可相同，以提供跨越晶圓之溫度均勻性（或僅有一小溫度梯度），或可彼此不同（或有兩個可相同）以達成所欲溫度梯度（例如，落於預定義範圍中的非零梯度）。控制器530亦將來自溫度感測器（例如，中心、中間、及邊緣高溫計）的實際讀數或溫度取為輸入。
控制器530針對各高溫計或區塊將實際晶圓溫度520與設定點510比較，且作為回應，控制器530針對反應室之燈550生成提供給（多個）功率控制器或控制器（例如，各線性燈的SCR）540的控制信號。在一些情況下，控制信號經設計以用相似方式為群組的各燈供電，例如，邊緣群組中的所有燈以匹配的方式供電，依此類推。圖5顯示功率控制540提供SCR功率控制給燈550，以便基於來自所監測晶圓之區塊之高溫計的回授520而以快速、無限可變的比例方式向燈550提供電功率。雖然本文中示出及描述為具有三個高溫計；亦即，中心高溫計、於中心高溫計徑向朝外配置的邊緣高溫計、及徑向上配置在中心高溫計與邊緣高溫計之間的中間高溫計；應理解，本揭露之實例可在中心高溫計與邊緣高溫計之間的不同徑向偏移處具有額外的高溫計。如本領域具通常知識者鑑於本揭露將瞭解，此類實例可提供梯度控制，例如當跨越晶圓表面之溫度變化具有較高階形狀時，此類實例中四個或更多個高溫計提供額外的溫度資訊，用於將較高階多項式函數擬合至四個或更多個徑向上分開的溫度量測。
控制系統500將晶圓溫度的三區塊閉環控制提供給反應器系統。此係部分地用軟體控制器530來達成，軟體控制器設定SCR功率540以供電給（多個）相對應燈550，且因此控制晶圓溫度梯度。例如，參照圖3，1號燈在邊緣群組346中，且其功率由SCR#1（在圖3中標記為項目349）控制。SCR#1的功率設定點可陳述為： P_設定點(SCR#1) = %P輸出(邊緣高溫計)*比率(SCR#1) 其中「輸出(邊緣高溫計)」是由控制器530運行的閉環溫度控制以PID演算法所計算出的即時功率，而「比率(SCR#1)」係邊緣群組346內部作為開環控制的比率設定點。
在某些實例中，控制系統500可根據晶圓之中心區塊與邊緣區塊之間的溫度變化控制晶圓溫度。例如，控制系統500可計算在中心高溫計所報告的中心區塊溫度與邊緣高溫計所報告的邊緣區塊溫度之間的差分，將所計算差分與預定中心至邊緣溫度限制作比較，且在所計算差分超出預定之中心至邊緣溫度限制時，增加或減少指派給中心及邊緣區塊之任一者（或兩者）的燈之功率。如本領域具通常知識者鑑於本揭露將瞭解，此可限制沉積至晶圓上之膜內的變化，例如，藉由改善跨越晶圓之膜厚度均勻性。
依據某些實例，控制系統500可使用中間區塊溫度根據中心區塊與邊緣區塊之間的溫度梯度來控制晶圓溫度。於此中，控制系統可擬合曲線至中心高溫計、中間高溫計、及邊緣高溫計所報告之溫度，且隨後判定沿著曲線各點處的最大斜率（或梯度）。控制系統500隨後可將所判定之最大梯度與預定梯度限制作比較，且隨後在所判定梯度超出預定梯度限制時，根據所判定最大梯度之區位（亦即區塊）增加或減少給中心區塊、中間區塊、及/或邊緣區塊內之一或多個燈的功率。如本領域具通常知識者鑑於本揭露將瞭解，根據梯度控制溫度允許限制（或消除）在膜沉積還有膜沉積之後續的冷卻期間之結晶滑移，則在其他情況下結晶滑移與跨晶圓溫度梯度相關聯。
圖6係中心（及/或中間）高溫計610及邊緣高溫計630之側視圖，高溫計用於本說明書之溫度監測組件中以達成不同點位大小。特定言之，發明人認識到，可使用新的邊緣高溫計設計來降低晶圓604處之點位大小，以增進遠端邊緣溫度量測。遠端邊緣溫度量測及其溫度控制（基於來自遠端邊緣（或邊緣區塊）高溫計給加熱器控制器之回授）在控制晶圓邊緣滑移中係高度有用。晶圓溫度梯度典型地在晶圓邊緣及其斜邊區域較大，其導致較大的熱應力，且已觀察到滑移形成之大部分係在晶圓邊緣上。
如圖6所示，中心（及中間）高溫計610可基於其視場(FOV)及反射器620及晶圓604的工作距離及相對區位，根據晶圓604上在約15毫米至約25毫米之範圍中（圖6中示出約20毫米作為一個實例）的點位大小來接收在其鏡筒612處從下伏於高溫計的區塊內從晶圓發射的電磁輻射。更特定言之，反射器620距鏡筒612的出口以及距晶圓604（或其上表面）等距放置，例如在工作距離係約250毫米的情況中，筒612的出口距反射器620約125毫米，且晶圓604距反射器約125毫米。邊緣高溫計610（在一些情況下和中間高溫計）自其接收由晶圓表面（及/或正在發展/已沉積膜）所發射之電磁輻射的所得點位可在約15毫米至約25毫米（諸如約20毫米）之範圍中，其可係在晶圓604之中心處，或距晶圓邊緣一些偏移處以係中心區塊（或中間區塊），諸如對於具150毫米的半徑之晶圓，在距邊緣偏移約138毫米處。
對於邊緣高溫計630，利用具有較長長度之筒632來降低工作距離，且達成一具有在約2毫米至約10毫米的範圍中之半徑的點位大小，且具有約5毫米至約6毫米的寬度（例如，半徑）之點位在高溫計630之一個實例中被使用。鏡筒632之長度在圖6中示出為經選擇以使得在鏡筒632之遠側端中支撐的透鏡元件較中心高溫計之筒612顯著更靠近反射器620。例如，此分開距離可在約25毫米至約35毫米的範圍中，且示出係約30毫米，同時保持反射器至晶圓的距離（例如，約125毫米的距離），而結果是，高溫計630從具約6毫米外徑的晶圓表面（及/或正在發展/已沉積膜）上之點位接收電磁輻射。用此邊緣高溫計配置，可將邊緣高溫計（連同其輸出感測器區域或點位）移動至靠近晶圓邊緣的區位（例如，至距晶圓中心在約140毫米至約150毫米的範圍中的徑向偏移處，諸如在一個有用的設計中係約145毫米），用於更好的遠端邊緣溫度控制。在其他實例中，工作距離係藉由降低燈觸排內之高溫計630來設定，以將筒出口放置得更靠近反射器620及晶圓604，而其他實例可利用光學組件來達成在圖6中示出的經降低工作距離及更小的點位大小，點位大小係約6毫米或更少的外徑。
圖7係操作反應器系統（諸如圖2及圖3中的系統200，使用處理器及程式模組來進行方法900之步驟中之一或多者）的方法700，以根據本說明書之實例提供晶圓溫度梯度控制。方法700可用在反應室中提供基材（諸如具有矽表面的基材）來開始，反應室具有如本文中所描述之晶圓溫度梯度控制。反應室可然後用以進行提供正在發展的膜之沉積製程。
在步驟710，方法700可包括以覆蓋基材或晶圓的中心部份之中心高溫計來接收電磁輻射。此輻射係自基材（或基材表面上正在發展之膜）發射。在步驟715，方法700可包括以覆蓋基材的中間部份之中間高溫計來接收電磁輻射。同樣地，此輻射係自基材（或基材表面上正在發展之膜）發射。在步驟720，方法700可包括以覆蓋基材之邊緣部份的邊緣高溫計接收電磁輻射，且此輻射係自基材（或基材表面上正在發展之膜）發射。
方法700用步驟730、730、及740繼續，步驟係使用中心、中間、及邊緣高溫計，來使用中心、中間、及邊緣高溫計以判定在基材之中心、中間、及邊緣處的溫度。然後，在步驟750，方法包括用控制器及其程式模組處理基材的中心、中間、及邊緣部份或區塊之溫度，且作為回應，基於針對基材（例如，針對用反應室進行的具體沉積製程）的預定義溫度梯度（例如，儲存在處理器可存取的記憶體中的值）生成控制信號。然後，在步驟760，方法700包括基於或使用控制信號以操作第一組、第二組、及第三組熱源（例如，燈或類似者），用以控制從基材中心至邊緣的溫度變化或差分。方法700可然後以步驟710繼續，直至製程已完成或不再需要溫度控制。
在方法700之一些實例中，由針對基材之中心、中間、及邊緣部份或區塊之設定點溫度來定義針對基材的預定義溫度梯度。控制器的溫度處理可包括閉環控制，閉環控制可涉及將中心、中間、及邊緣高溫計（或其他溫度感測器）所讀取的中心、中間、及邊緣部份或區塊之溫度與設定點溫度比較。又，熱源之操作可包括：基於控制信號，對被提供給在第一組、第二組、及第三組加熱器燈中各熱源（例如，燈）的電功率提供可變比例控制。
發明人進一步認識到，基座凹度（量測為基座壁架122至基座封袋140上之最低點之間的距離，如圖1中可見）可衝擊晶圓中心與晶圓邊緣之間的溫度梯度。此係因為晶圓邊緣與基座壁架直接接觸但在晶圓中心處不是，其導致跨越晶圓的不同熱轉移。在相同的燈頂部及底部功率偏差下，基座具有凹度越大，溫度梯度（或從中心至邊緣的T差量）也越大，其可導致較小的滑移窗口。
本說明書之反應器系統（諸如圖2之反應器系統200）可經設計並製造以具有較低之基座凹度。例如，基座210可具有在約0.15毫米至約0.30毫米之範圍中的凹度，且相較於一些先前基座設計中具有約0.45毫米的凹度，某些實例具有的基座210具有在0.20毫米至約0.25毫米的範圍中之凹度。在測試中顯示此降低的凹度更好地最佳化中心至邊緣的溫度差異（亦即，降低此差異），但亦降低在高溫製程中晶圓中心在晶圓彎曲時直接碰觸基座的頂部表面之風險。
用以實施圖5中之控制器530的軟體程式可變化以達成所欲功能，功能包括提供晶圓溫度梯度控制以降低EPI生長期間之滑移形成。整體而言，若干個因素可在EPI生長製程期間衝擊滑移形成。滑移窗口係在勻變期間及在沉積期間的EPI生長厚度、沉積溫度、及中心至邊緣T差量之函數，如以下列等式所示： 滑移 = f(厚度, 沉積_T, T差量_沉積, T差量_勻變）
大致上，層生長的厚度越厚，以零滑移方式提供層就越難。類似地，所使用的沉積溫度越高，滑移窗口就越小。如上文所描述，3區塊晶圓溫度控制允許在各製程階段期間對晶圓溫度梯度有即時、閉環的控制，用以抑制滑移形成之錯位源、抑制沉積期間的滑移成核、並防止錯位帶傳播，製程階段包括向上勻變階段、主沉積階段、及向下勻變階段。
例如，晶圓溫度梯度可被精確控制以在晶圓溫度向上勻變階段期間保留在預定義範圍內（例如，少於預定義的T差量），在晶圓溫度向上勻變階段中，在將晶圓轉移到基座上之後且亦在晶圓沉積步驟進行時，基材溫度被加熱至沉積溫度（注意，對於不同的製程階段/步驟，可允許的T差量可變化或相同）。因此，新的多區塊溫度監測及控制方法可導致較慢的勻變速率，以和替代的溫度控制配置中（例如，在高溫計觀察到基座的底側、或熱電偶與基座的底側有緊密機械接觸的配置中）相比產生較少的過衝(over-shoot)，其允許在瞬態階段的溫度差量被最小化或至少被降低。在另一工作情況下，應用更多ARC可意指更多頂部功率偏差，且因此滑移受基座衝擊較少。
根據各種實例，本文中揭示反應器系統或設備，以及與此一反應器系統之操作相關聯的相關聯加熱或溫度控制方法，用於半導體處理（諸如化學氣相沉積(CVD)及其他沉積步驟）中。反應器系統經設計以在沉積步驟期間提供晶圓（或基材）溫度的精確監測，包括即時溫度梯度監測及控制，用以抑制滑移形成，尤其在高溫EPI生長期間。
具體而言，為了控制滑移，發明人認識到，設計一在整個沉積製程（例如，EPI生長）期間提供在晶圓中心與晶圓邊緣之間的即時溫度梯度控制之反應器系統或工具能力，將有益於降低滑移形成。此類溫度梯度控制在遠端晶圓邊緣尤其有用，遠端晶圓邊緣中局部溫度梯度可顯著較高，且其中滑移形成可在晶圓加工中顯著更普遍。進一步言，發明人理解到，控制加熱及溫度以抑制滑移成核係高度符合期望的，用以在整個製程中防止在滑移帶中的錯位傳播至晶圓中，且已判定此可藉由最小化關鍵製程步驟中的溫度梯度來達成，關鍵製程步驟包括在沉積準備中的晶圓溫度向上勻變階段期間、在EPI沉積/生長期間、以及在晶圓沉積之後晶圓向下勻變期間。
在一些用於磊晶膜沉積的反應器系統中採用的晶圓溫度量測技術可缺乏充分精確度。在不受限於特定理論的情況下，申請人相信不充分的精確度可能出現是至少部分因為與使用通過基座傳訊的熱推斷晶圓溫度相關聯的延遲，諸如藉由使用裝配於基座之熱電偶或觀察基座底側之高溫計，而非即時量測實際晶圓表面溫度。此係因為在晶圓之某一點處（例如中心）可建立從基座溫度到晶圓溫度之轉譯，但相同的轉譯不能對晶圓之其他點使用，由於晶圓與基座之間的接觸可能不均勻，且因為在晶圓之不同點處可造成不同的傳導的反應器流動動態。
在本文中所描述之系統及方法中，提供跨越晶圓之整個表面的即時溫度控制，亦即在晶圓之表面（及/或其上正在發展的膜）上之各點處控制溫度的能力，且藉此控制在晶圓之所有區中的膜性質。在某些實例中，本揭露提供的能力不僅是量測/監測實際晶圓溫度，且亦在晶圓所有區中將其控制到少於0.1C。此繼而允許在晶圓的所有區中控制次單層厚度，且允許所有對3奈米節點以下的技術提供顯著較高的裝置良率和效能之晶圓。再者，此相同技術可用以消除在EPI處理中的沉積與溫度向上勻變及向下勻變兩者期間的滑移。
已在本文中關於具體實例描述益處、其他優點、及問題之解決方案。然而，益處、優點、問題之解決方案、及可造成任何益處、優點或解決方案發生或變成更加明顯的任何元件均不應詮釋為本揭露之至關重要、必需、或基本的特徵或元件。
在此說明書全篇中對特徵、優點、或類似語言的提及並不暗示用本揭露可實現的所有特徵及優點皆應係本發明的任何單一實例或在其中。相反地，提及特徵和優點之語言應理解為意指連同一實例描述的具體特徵、優點、或特性係包括在本文中所揭示之標的之至少一實例中。因此，本說明書全篇中對特徵及優點之論述及類似語言可（但不必然）參照相同實例。
再者，本揭露所描述之特徵、優點、及特性可在一或多個實例中以任何合適方式組合。相關技術領域中具通常知識者將認識到，本申請案之標的可在不具有一特定實例之具體特徵或優點中之一或多者下實踐。在其他例子中，可在某些實例中認識額外特徵及優點，其等可不存在於本揭露的所有實例中。進一步言，在一些例子中，眾所周知的結構、材料、或操作並未詳細示出或描述，以避免混淆本揭露之標的之態樣。
本揭露的範疇因此僅藉由附加之申請專利範圍來限制，其中除非明確地如此陳述，否則以單數形提及元件並非意欲意指「一個且僅有一個(one and only one)」，而是指「一或多個(one or more)」。應理解，除非另外具體地提及，否則「一」及/或「」可包括一個或多於一個，且以單數形提及一個項目亦可包括複數形的項目。進一步言，用語「複數個(plurality)」可定義為「至少兩個」。如本文中所用，當與一項目清單一起使用時，短語「至少一者」意指可使用所列項目中之一或多者之不同組合，且可能只需清單中項目中之一者。項目可係一特定物件、事物、或類別。此外，在申請專利範圍中使用類似於「A、B、及C中之至少一者(at least one of A, B, and C)」之短語時，意欲使短語解讀為意指A可單獨存在於一實例中，B可單獨存在於一實例中，C可單獨存在於一實例中，或元件A、B、及C之任何組合可存在於單一實例中；例如A和B，A和C，B和C，或A、B及C。在一些情況下，「項目A、項目B、及項目C中之至少一者(at least one of item A, item B, and item C)」可意指例如（但不限於）兩個項目A、一個項目B、及十個項目C；四個項目B及七個項目C；或一些其他合適的組合。
本文中所揭示之所有範圍及比率限制可經組合。除非另外指明，否則用語「第一(first)」、「第二(second)」等在本文中僅用作標籤，且不意在對這些用語所指之項目施加順序、位置、或階級要求。 此外，提及例如「第二」項目不需要或不排除例如「第一」或較低編號項目及/或例如「第三」或較高編號項目的存在。
對於附接、固定、連接、或類似者之任何提及可包括永久、可移除、暫時、部分、完整、及/或任何其他可行的附接選項。額外地，對無接觸（或類似短語）的任何提及亦可包括降低的接觸或最小接觸。在上述說明中，可使用某些用語，諸如「上(up)」、「下(down)」、「上部(upper)」、「下部(lower)」、「水平(horizontal)」、「垂直(vertical)」、「左(left)」、「右(right)」、及類似者。此等用語用於（在適用情況下）在處理相對關係時提供描述的一些明確性。但是，此等用語並不意欲暗示絕對的關係、位置、及/或定向。例如，就一物件而言，只要將物件翻過來，「上表面」即可變成「下表面」。儘管如此，它仍是相同的物件。
額外地，在此說明書中，一個元件「耦接」到另一個元件的例子可包括直接和間接耦接。直接耦接可定義為一個元件耦接至另一個元件並與其有一些接觸。間接耦接可定義為兩個元件之間的耦接，耦接元件不彼此直接接觸，但在其等之間具有一或多個額外的元件。進一步言，如本文中所使用，將一個元件牢固至另一個元件可包括直接牢固及間接牢固。額外地，如本文中所使用，「鄰近（adjacent）」不必然標註接觸。例如，一個元件可鄰近另一元件而不與彼元件接觸。
雖然本文中提出本揭露之實例，應瞭解本揭露並未因此受限。例如，雖然連同各種具體組態描述反應器系統，本揭露不必然受限於此等實例。在不偏離本揭露之精神及範疇的情況下，可對本文中提出的系統及方法作出各種修改、變化、及增進。
本揭露之標的包括本文中所揭示之各種系統、組件、及組態和其他特徵、功能、動作及/或性質的所有新式及非顯而易見的組合及子組合，還有其等之任何及所有等同物。
100:反應室 110,220,604:晶圓 120,210:基座 122:基座壁架 130:支撐軸 140:封袋 200:反應器系統 222:晶圓邊緣 229:箭頭 230:室加熱組件 234:熱燈之底部/下部觸排/陣列 238:熱燈之頂部/上部觸排/陣列 250,254,256:區塊 251,255,257,610,630:高溫計 312:旋轉軸/銷 313:箭頭 339:箭頭/熱 340,342,346:群組 349:開關/SCR/項目 360:反應室/元件 361:內室 370:燈觸排 500:控制系統 510:溫度設定點 520:實際晶圓溫度/回授 530:控制器/軟體控制器 540:控制器/SCR功率 550:燈 612:鏡筒/筒 620:反射器 632:鏡筒 700,900:方法 710,715,720,730,740,750,760:步驟
雖然本說明書以特別指出且明確主張被視為本揭露的實例之權利的申請專利範圍作為結論，但是當結合伴隨圖式閱讀時，可從本揭露的實例之某些實例的描述更容易地探知本揭露之實例的優點。圖式全篇中具有相似元件編號的元件係意欲相同。 圖1為具有習知規劃之反應室的一部份之簡化橫截面圖，具有在沉積製程期間支撐晶圓之基座。 圖2係反應器系統的示意性及部分俯視圖，其顯示反應室的一部份及其加熱組件連同本說明書的溫度監測組件。 圖3繪示圖2之反應器系統之一部份的示意性截面圖，顯示配備有本說明書之溫度監測組件之反應室。 圖4A及圖4B繪示圖2及圖3之反應器系統的側立面及俯視透視圖，其等顯示包括四個溫度感測器（例如，高溫計）之溫度監測組件的一個實施方案。 圖5係用於反應器系統的控制系統之功能方塊或示意性繪示，控制系統經調適以操作一組熱燈以控制晶圓溫度梯度。 圖6係用於本說明書之溫度監測組件以達成不同點位大小的中心（及/或中間）高溫計及邊緣高溫計的側視圖。 圖7係根據本說明書之一實例的操作反應器系統以提供晶圓溫度梯度控制之方法。
210:基座
220:晶圓
251,255,257,459:高溫計
370:燈觸排

Claims (20)

  1. 一種方法，用於操作一反應器系統，以提供晶圓溫度梯度控制，其包含： 操作一中心溫度感測器、一中間溫度感測器、及一邊緣溫度感測器，用以感測在該反應器系統之一反應室中的一基座上之一晶圓的一中心區塊之一溫度、用以感測該晶圓的一中間區塊之一溫度、及用以感測該晶圓之一邊緣區塊之一溫度； 用一控制器，處理該晶圓之該中心區塊、該中間區塊、及該邊緣區塊的該等溫度，以基於針對該晶圓的一預定義溫度梯度生成複數個控制信號；及 基於該等控制信號，基於該中心區塊的該溫度操作一第一組加熱器燈以加熱該晶圓之該中心區塊，基於該中間區塊之該溫度操作一第二組加熱器燈以加熱該晶圓之該中間區塊，以及基於該邊緣區塊之該溫度操作一第三組加熱器燈以加熱該晶圓之該邊緣區塊。
  2. 如請求項1之方法，其中該中心溫度感測器、該中間溫度感測器、及該邊緣溫度感測器各自包含接收來自該晶圓上各別點位的電磁輻射之一高溫計，以感測該中心區塊、該中間區塊、及該邊緣區塊的該等溫度。
  3. 如請求項2之方法，其中與該中心溫度感測器相關聯的該點位具有距該晶圓之一中心在少於40毫米之一徑向偏移之內的一中心點，其中與該邊緣溫度感測器相關聯之該點位具有距該晶圓之一邊緣在1毫米至10毫米的範圍中的一徑向偏移之一中心點，且其中與該中間溫度感測器相關聯的該點位具有在該晶圓上設置在與該中心溫度感測器及該邊緣溫度感測器相關聯的該等點位之間的一區位處的一中心點。
  4. 如請求項3之方法，其中該邊緣溫度感測器之該高溫計經組態有一鏡筒之一出口，該出口在距該晶圓一距離處，使得與該邊緣溫度感測器相關聯的該點位具有在1毫米至10毫米範圍中的一外徑。
  5. 如請求項1之方法，其中針對該晶圓之該預定義溫度梯度係由針對該晶圓之該中心區塊、該中間區塊、及該邊緣區塊的複數個設定點溫度所定義。
  6. 如請求項5之方法，其中藉由該控制器之該等溫度的該處理包含一閉環控制，該閉環控制包括將由該中心溫度感測器、該中間溫度感測器、及該邊緣溫度感測器所讀取的該中心區塊、該中間區塊、及該邊緣區塊的該等溫度與該等設定點溫度比較。
  7. 如請求項6之方法，其中該等加熱器燈之該操作包括基於該等控制信號，對被提供給在該第一組加熱器燈、該第二組加熱器燈、及該第三組加熱器燈中各燈的電功率提供可變比例控制。
  8. 如請求項1之方法，其中該第一組加熱器燈包含在一上部燈觸排中之三個中心線性燈，其中該第三組加熱器燈包含在該上部燈觸排中之兩對外側線性燈，其中該第二組加熱器燈包含該上部燈觸排中設置於該第一組加熱器燈與該第三組加熱器燈中之該等線性燈之間的線性燈，且其中該第一組加熱器燈、該第二組加熱器燈、及該第三組加熱器燈中之各者內的該等線性燈基於該等控制信號被提供匹配位準的電功率。
  9. 一種用於提供晶圓溫度梯度控制的反應器系統，其包含： 一反應室； 在該反應室中，用於支撐一晶圓之一基座； 複數個熱燈，其等係可操作以將熱導向至該反應室中及至該晶圓上； 一溫度監測組件，其包含在該晶圓之一中心區塊、一中間區塊、及一邊緣區塊中讀取溫度之至少三個高溫計；及 一控制器，其基於該中心區塊、該中間區塊、及該邊緣區塊之該等溫度控制該等熱燈，以提供該熱以控制從該晶圓之一中心至一邊緣的一溫度梯度。
  10. 如請求項9之反應器系統，其中該溫度監測組件包含了接收來自該晶圓之一上表面上的一感測器點位內所發射的電磁輻射之一邊緣高溫計，該點位具有在1毫米至10毫米的範圍中的一外徑。
  11. 如請求項10之反應器系統，其中該感測器點位係置中於距該晶圓之該邊緣一徑向偏移處，該徑向偏移在1毫米至10毫米的範圍中。
  12. 如請求項9之反應器系統，其中該基座具有在0.15毫米至0.30毫米的範圍中的一凹度。
  13. 如請求項9之反應器系統，其中該控制器生成複數個控制信號以提供電功率至用以加熱該晶圓的該中心區塊的該等熱燈中之一第一組、至用以加熱該晶圓的該中間區塊的該等熱燈中之一第二組、以及至用以加熱該晶圓的該邊緣區塊的該等熱燈中之一第三組。
  14. 如請求項13之反應器系統，其中該等控制信號基於該晶圓之該中心區塊、該該中間區塊、及該邊緣區塊中的該等溫度與針對該晶圓之該中心區塊、該中間區塊、及該邊緣區塊的複數個設定點溫度之一比較，而設定提供至該等熱燈中之該第一組、該第二組、及該第三組的該等電功率之位準。
  15. 如請求項13之反應器系統，其中該等熱燈中之該第一組包含在一上部燈觸排中的三個中心線性燈，其中該等熱燈中之該第三組包含在該上部燈觸排中的兩對外側線性燈，其中該等熱燈中之該第二組包含該上部燈觸排中設置於該等熱燈中之該第一組與該等熱燈中之該第三組中之該等線性燈之間的線性燈，且其中對至少該等熱燈中之該第一組及該等熱燈中之該第三組提供不同位準的電功率，以控制該溫度梯度。
  16. 一種用於提供晶圓溫度梯度控制的反應器系統，其包含： 一基座，其用於支撐一晶圓； 複數個熱燈，其等係可操作以加熱該晶圓； 一溫度監測組件，其包含一中心高溫計、一中間高溫計、及一邊緣高溫計，該等高溫計用於各別地感測該晶圓之一中心區塊中之一溫度、該晶圓之一中間區塊中之一溫度、及該晶圓之一邊緣區塊中之一溫度；及 一控制器，其基於該中心區塊、該中間區塊、及該邊緣區塊的該等溫度操作該等熱燈，以控制從該晶圓之一中心至一邊緣的一溫度梯度，其中在該操作期間，該控制器生成控制信號以獨立地操作該等熱燈中之一第一組以加熱該晶圓的該中心區塊、該等熱燈中之一第二組以加熱該晶圓的該中間區塊、以及該等熱燈中之一第三組以加熱該晶圓的該邊緣區塊。
  17. 如請求項16之反應器系統，其中該等控制信號經組態以基於該晶圓之該中心區塊、該中間區塊、及該邊緣區塊中的該等溫度與針對該晶圓之該中心區塊、該中間區塊、及該邊緣區塊的複數個設定點溫度之一比較，而成比例地設定提供至該等熱燈中之該第一組、該第二組、及該第三組的電功率之量。
  18. 如請求項16之反應器系統，其中該溫度監測組件包含了接收來自該晶圓之一上表面上的一感測器點位所發射的電磁輻射之一邊緣高溫計，該點位具有在1毫米至10毫米的範圍中的一外徑。
  19. 如請求項18之反應器系統，其中該感測器點位係置中於距該晶圓之該邊緣一徑向偏移處，該徑向偏移在1毫米至10毫米的範圍中。
  20. 如請求項16之反應器系統，其中該基座具有在0.15毫米至0.30毫米的範圍中的一凹度。
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