【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體制造，尤其涉及一種快速熱處理設備及其溫度控制方法。
技術介紹
1、在半導體制造過程中，快速熱處理（rtp）工藝用于快速并且均勻地加熱晶圓等半導體工件，其通常被應用在離子注入之后的摻雜物活化及擴散、形成金屬硅化物之后的退火處理以與柵極氧化層的退火處理等方面。
2、在快速熱處理工藝中，晶圓被放置在密閉的反應腔內，利用特定熱源及預設的升溫程序進行晶圓加熱，以快速達到期望的溫度。在溫度控制方面，快速熱處理設備的工藝溫度范圍通常在180℃～1200℃之間，屬于高溫工藝設備，每小時作業片數是快速熱處理設備中的重要參數，直接影響設備實際產能。
3、在實際應用中，晶圓的快速熱處理會經歷開環加熱和閉環加熱過程。在開環加熱過程中，晶圓由恒定功率加熱到較低溫度的設定值，系統將進入到相對穩定可控的狀態，晶圓加熱過程會進入閉環控制，將晶圓加熱到較高溫度的設定值。由于半導體工件，例如晶圓中的不同材料（如si、sio2、sin等）對光的吸收系數不同，故采用單面輻射法對半導體工件正面進行加熱時，在同一加熱功率下，晶圓吸熱升溫速率不同。
4、目前，在開環加熱步驟中，加熱燈組的輸出功率通常設定為恒定值，故在相同加熱時間下晶圓內部不同材料區域的溫度將不同，如果晶圓內部各個部分的溫度差異過大，晶圓將會發生翹曲甚至碎裂。
5、此外，開環加熱結束后，晶圓將放置于支撐環上進行閉環加熱，當晶圓與支撐環開始接觸時，如果晶圓與支撐環的溫度差異過大也會導致晶圓翹曲甚至跳片，設備將會發出報警并停止運行，從而影響設備實
技術實現思路
1、針對上述現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種快速熱處理設備及其溫度控制方法，以減少晶圓翹曲形變，保證設備產能。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、第一方面，本專利技術提供一種快速熱處理設備，包括：
4、多組晶圓加熱元件，不同組所述晶圓加熱元件對應于待加熱晶圓的不同區域，且各組所述晶圓加熱元件的加熱功率能夠被單獨控制；
5、多組晶圓溫度傳感器，不同組所述晶圓溫度傳感器用于測量所述不同區域對應的晶圓溫度；
6、支撐環，用于在所述待加熱晶圓的溫度達到預設的第一溫度閾值后支承所述待加熱晶圓；
7、支撐環加熱元件，用于加熱所述支撐環；
8、支撐環溫度傳感器，用于測量所述支撐環的溫度；以及
9、加熱控制裝置，一方面用于根據所述不同區域對應的晶圓溫度，確定所述不同區域的晶圓升溫速率，并根據所述不同區域的晶圓升溫速率調整相應組所述晶圓加熱元件的加熱功率，以使所述不同區域的晶圓升溫速率均保持在預定晶圓升溫速率范圍內，所述加熱控制裝置另一方面用于基于所述支撐環的溫度與所述待加熱晶圓的溫度之差調整所述支撐環加熱元件的加熱功率，以使所述支撐環的溫度與所述待加熱晶圓的溫度之差小于預設的溫差閾值，直至所述待加熱晶圓的溫度達到所述第一溫度閾值。
10、進一步地，每組所述晶圓加熱元件分別圍繞所述待加熱晶圓的中軸線設置于所述待加熱晶圓上方；
11、每組所述晶圓溫度傳感器分別圍繞所述待加熱晶圓的中軸線設置于所述待加熱晶圓下方。
12、進一步地，所述支撐環加熱元件設置于所述支撐環上方，所述支撐環溫度傳感器設置于所述支撐環下方。
13、進一步地，所述設備還包括支撐銷；其中，在所述待加熱晶圓的溫度達到所述第一溫度閾值之前，所述待加熱晶圓由所述支撐銷支撐；在所述待加熱晶圓的溫度達到所述第一溫度閾值之后，所述支撐銷帶動所述待加熱晶圓放置于所述支撐環上。
14、進一步地，所述晶圓加熱元件和所述支撐環加熱元件均為加熱燈。
15、進一步地，所述晶圓溫度傳感器和所述支撐環溫度傳感器均為高溫計。
16、進一步地，當所述待加熱晶圓承載于所述支撐環上后，所述加熱控制裝置還用于基于所述不同區域對應的晶圓溫度，對各組所述晶圓加熱元件的加熱功率進行閉環控制。
17、第二方面，本專利技術提供一種快速熱處理設備的溫度控制方法，所述快速熱處理設備包括對應于待加熱晶圓的不同區域設置的多組晶圓加熱元件、用于測量所述不同區域對應的晶圓溫度的多組晶圓溫度傳感器、用于在所述待加熱晶圓的溫度達到預設的第一溫度閾值后支承所述待加熱晶圓的支撐環、用于加熱所述支撐環的支撐環加熱元件、用于測量所述支撐環的溫度的支撐環溫度傳感器；其中，所述溫度控制方法包括：
18、控制所述晶圓加熱元件和所述支撐環加熱元件按預設加熱功率加熱預定時長；
19、根據所述不同區域對應的晶圓溫度，確定所述不同區域的晶圓升溫速率，并根據所述不同區域的晶圓升溫速率調整相應組所述晶圓加熱元件的加熱功率，以使所述不同區域的晶圓升溫速率均保持在預定晶圓升溫速率范圍內；
20、基于所述支撐環的溫度與所述待加熱晶圓的溫度之差調整所述支撐環加熱元件的加熱功率，以使所述支撐環的溫度與所述待加熱晶圓的溫度之差小于預設的溫差閾值，直至所述待加熱晶圓的溫度達到所述第一溫度閾值。
21、進一步地，在基于所述支撐環的溫度與所述待加熱晶圓的溫度之差調整所述支撐環加熱元件的加熱功率之前，所述溫度控制方法還包括：
22、根據所述支撐環的溫度確定所述支撐環的升溫速率，并根據所述支撐環的升溫速率調整所述支撐環加熱元件的加熱功率，以使所述支撐環的升溫速率保持在預定支撐環升溫速率范圍內。
23、進一步地，當所述待加熱晶圓承載于所述支撐環上后，所述溫度控制方法還包括:
24、基于所述不同區域對應的晶圓溫度，對各組所述晶圓加熱元件的加熱功率進行閉環控制。
25、通過采用上述技術方案，本專利技術具有如下有益效果：
26、本專利技術一方面通過根據不同區域對應的晶圓溫度來確定所述不同區域的晶圓升溫速率，并根據所述不同區域的晶圓升溫速率來調整相應組所述晶圓加熱元件的加熱功率，以使所述不同區域的晶圓升溫速率均保持在預定晶圓升溫速率范圍內，能夠避免晶圓不同區域溫差過大導致的翹曲；另一方面通過基于所述支撐環的溫度與所述待加熱晶圓的溫度之差來調整所述支撐環加熱元件的加熱功率，以使所述支撐環的溫度與所述待加熱晶圓的溫度之差小于預設的溫差閾值，又能避免晶圓與支撐環的溫差過大導致的翹曲，從而減少工藝失效頻率，達到提高工藝穩定性、改善生產效率的目的。
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1.一種快速熱處理設備，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的快速熱處理設備，其特征在于，每組所述晶圓加熱元件分別圍繞所述待加熱晶圓的中軸線設置于所述待加熱晶圓上方；
3.根據權利要求1所述的快速熱處理設備，其特征在于，所述支撐環加熱元件設置于所述支撐環上方，所述支撐環溫度傳感器設置于所述支撐環下方。
4.根據權利要求1所述的快速熱處理設備，其特征在于，所述設備還包括支撐銷；其中，在所述待加熱晶圓的溫度達到所述第一溫度閾值之前，所述待加熱晶圓由所述支撐銷支撐；在所述待加熱晶圓的溫度達到所述第一溫度閾值之后，所述支撐銷帶動所述待加熱晶圓放置于所述支撐環上。
5.根據權利要求1所述的快速熱處理設備，其特征在于，所述晶圓加熱元件和所述支撐環加熱元件均為加熱燈。
6.根據權利要求1所述的快速熱處理設備，其特征在于，所述晶圓溫度傳感器和所述支撐環溫度傳感器均為高溫計。
7.根據權利要求1所述的快速熱處理設備，其特征在于，當所述待加熱晶圓承載于所述支撐環上后，所述加熱控制裝置還用于基于所述不同區域對應的晶圓溫度，對
8.一種快速熱處理設備的溫度控制方法，其特征在于，所述快速熱處理設備包括對應于待加熱晶圓的不同區域設置的多組晶圓加熱元件、用于測量所述不同區域對應的晶圓溫度的多組晶圓溫度傳感器、用于在所述待加熱晶圓的溫度達到預設的第一溫度閾值后支承所述待加熱晶圓的支撐環、用于加熱所述支撐環的支撐環加熱元件、用于測量所述支撐環的溫度的支撐環溫度傳感器；其中，所述溫度控制方法包括：
9.根據權利要求8所述的溫度控制方法，其特征在于，在基于所述支撐環的溫度與所述待加熱晶圓的溫度之差調整所述支撐環加熱元件的加熱功率之前，所述溫度控制方法還包括：
10.根據權利要求8所述的溫度控制方法，其特征在于，當所述待加熱晶圓承載于所述支撐環上后，所述溫度控制方法還包括：
...【技術特征摘要】
1.一種快速熱處理設備，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的快速熱處理設備，其特征在于，每組所述晶圓加熱元件分別圍繞所述待加熱晶圓的中軸線設置于所述待加熱晶圓上方；
3.根據權利要求1所述的快速熱處理設備，其特征在于，所述支撐環加熱元件設置于所述支撐環上方，所述支撐環溫度傳感器設置于所述支撐環下方。
4.根據權利要求1所述的快速熱處理設備，其特征在于，所述設備還包括支撐銷；其中，在所述待加熱晶圓的溫度達到所述第一溫度閾值之前，所述待加熱晶圓由所述支撐銷支撐；在所述待加熱晶圓的溫度達到所述第一溫度閾值之后，所述支撐銷帶動所述待加熱晶圓放置于所述支撐環上。
5.根據權利要求1所述的快速熱處理設備，其特征在于，所述晶圓加熱元件和所述支撐環加熱元件均為加熱燈。
6.根據權利要求1所述的快速熱處理設備，其特征在于，所述晶圓溫度傳感器和所述支撐環溫度傳感器均為高溫計。
7.根據權利...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王文巖，李浩，
申請(專利權)人：新上聯半導體設備上海有限公司，
類型：發明
國別省市：
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