[发明专利]可精细控制温度的晶圆加热系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月14日提交的美国临时申请第61/786290号的优先权。

技术领域

本发明涉及可精细控制温度的晶圆加热系统。

背景技术

半导体集成电路（IC）产业已经经历了指数式增长。IC材料和设计中的技术进步已经产生了数代IC，其中，每代IC都比前一代IC具有更小和更复杂的电路。在IC发展的过程中，功能密度（即，每一芯片面积上互连器件的数量）已普遍增加，而几何尺寸（即，使用制造工艺可以产生的最小部件（或线））却已减小。除了IC部件变得更小和更复杂之外，在其上制造IC的晶圆变得越来越大。例如，当前的晶圆尺寸是300mm，而在未来5年可以进入450mm晶圆生产。

以多种方式处理晶圆，其中的一些方式是在将晶圆固定在晶圆处理装置的加工室中的平坦的晶圆工作台（例如，桌子、支持件或卡盘）上时进行。在晶圆处理的多个步骤中，诸如预清洗、后清洗或各个蚀刻步骤中，将诸如清洗剂或蚀刻剂的化学材料加入到晶圆的表面以在表面上形成材料层或修饰材料层。为促进工艺的化学反应，通常需要将晶圆加热至合适的温度。在本领域中实践的传统方法中，通过位于晶圆之上的高置加热器将热量直接供给至形成在晶圆上的层，并且从而供给至下面的晶圆。一些加热器被配置为在晶圆表面上方移动，而一些加热器被固定。

然而，本领域中实践的当前方法具有若干缺陷。一个是由整个晶圆的不均匀的热量分布所致。由于高置加热器只局部地加热化学层，该层和下面的晶圆在温度上无法具有均匀性。即使加热器配置为当加热时在晶圆上方围绕晶圆移动，可获得的均匀性是有限的，并且无法完全消除不均匀性。增加的晶圆尺寸以及由当前使用的在晶圆上沉积化学材料的系统（其通常使用喷雾器）导致的化学层本身的任何不均匀性加重了温度中的不均匀性。利用这种喷雾器，无论移动或固定，喷射在晶圆上的材料都将不会均匀。

另一个缺陷是由于直接加热化学材料。化学材料被加热达到的温度受到化学材料的化学性质强加的温度限制。例如，由于各种原因，可能需要将化学材料加热至超过其沸点，在沸点时，材料从液态变为气态。尽管持续施加热能，由于在化学品的相变期间化学品的温度不变，在这期间虽然消耗热能但是晶圆的温度却不如所期望那样增加。而且，在液-气相变之后的化学气体的突然的、剧烈的体积膨胀不仅由于可用的液态化学品（大多数化学反应最活跃地发生在这个状态下）的损耗而降低反应速率，而且还导致图案损坏或坍塌。此外，在高温环境下，在温度快速增加的化学品的蒸发阶段，更难以为了最优反应速率和均匀性，根据期望的那样精确地控制或精细调节晶圆上的温度分布。

因此，为了防止由蒸发的化学气体的突然体积膨胀引起的图案坍塌，为了保证对晶圆的温度并因此对最优反应速率的更精细调节的控制，以及为了获得整个晶圆的更好的温度均匀性，期望提供一种可以在晶圆上产生确定最优反应速率的均匀的、任何期望的温度分布的加热晶圆的方法和系统。此外，也期望提供一种在温和的温度环境下（不会由于化学品的相变而在晶圆表面上引起化学气体的破坏性膨胀）可以对晶圆的温度提供更紧密和更精细控制的加热晶圆的方法和系统。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种用于处理具有相对的第一晶圆表面和第二晶圆表面的晶圆的系统，包括：化学品设置器，适合于将化学材料设置在所述第一晶圆表面上方以形成化学层；以及第一加热器，当晶圆被放置在所述第一加热器上方从而使得所述第二晶圆表面面对所述第一加热器时，所述第一加热器适合于从所述第二晶圆表面加热所述晶圆，其中，所述第一加热器进一步适合于在所述晶圆上产生局部不同的目标温度分布。

在上述系统中，进一步包括：温度传感器，用于监测所述晶圆上的实际温度分布。

在上述系统中，进一步包括：计算系统，电连接至所述温度传感器和所述第一加热器以根据所述实际温度分布控制所述目标温度分布。

在上述系统中，其中，设置所述第一加热器的尺寸并且将所述第一加热器配置为能够基本上均匀地和同时地加热整个所述第二晶圆表面。

在上述系统中，进一步包括：第二加热器，被配置为用于在化学层形成之后加热所述化学层。

在上述系统中，进一步包括：旋转机构，以在加热所述晶圆时旋转所述晶圆。

在上述系统中，其中，所述第一加热器包括用于产生热量的辐射源。

在上述系统中，其中，所述第一加热器包括用于产生热量的电线圈。

在上述系统中，其中，所述第一加热器包括能够局部不同地加热的多个加热盘。