特許 7606606 急速熱処理（ＲＴＰ）基板温度の万能型制御アルゴリズム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-17

(45)【発行日】2024-12-25

(54)【発明の名称】急速熱処理（ＲＴＰ）基板温度の万能型制御アルゴリズム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/26 20060101AFI20241218BHJP

【ＦＩ】

H01L21/26 T

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2023526529

(86)(22)【出願日】2021-10-05

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-12-04

(86)【国際出願番号】 US2021053536

(87)【国際公開番号】W WO2022098464

(87)【国際公開日】2022-05-12

【審査請求日】2023-06-29

(31)【優先権主張番号】17/090,696

(32)【優先日】2020-11-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】アダーホールド， ウルフギャング

(72)【発明者】

【氏名】ワン， イー

【審査官】正山 旭

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１２－５０１５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００１－５１４４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５１１８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／００５４７２０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０５８４１１１０（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１２３１７８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１７－５２１８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３４０２５７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００７－０６７１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／００００５５１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１１－５１４６６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／０９９７７６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を処理する方法であって、
処理チャンバ内の基板のドーパント濃度を検出することであって、前記ドーパント濃度を検出することは、前記基板を通る電磁波を送信すること、電磁波検出器によって、前記基板による前記電磁波の波長透過の吸収を検出すること、及び、前記基板による前記電磁波の波長透過の吸収を、強度と前記ドーパント濃度の関係を含むデータベースと比較することを含む、基板のドーパント濃度を検出することと、
前記基板の検出された前記ドーパント濃度に基づいて、開ループチューニング（ＯＬＴ）加熱処理によって、前記基板を第１の温度まで加熱することと、
エッジリングの上に前記基板を配置することと、
利用可能な低温コントローラの群から選択された低温閉ループコントローラによって、前記基板を第２の温度まで加熱することと、
高温閉ループコントローラによって、前記基板を第３の温度まで加熱することであって、前記第３の温度は、１，０００℃～１，２００℃の間であり、前記高温閉ループコントローラのレシピが、７５℃／秒のソークランプ速度を含むソークレシピである、前記基板を第３の温度まで加熱することと、
前記基板を８５０℃の第４の温度まで冷却することと、
前記第４の温度で前記基板をエッジリングから持ち上げることと、
を含み、
前記基板を前記第１の温度まで加熱する程度は、以前の処理操作で決定された１つ又は複数の基板パラメータに基づいて選択された、前記低温閉ループコントローラのうちの１つを用いて決定される、方法。

【請求項2】

前記基板の前記ドーパント濃度は、透過式高温測定を用いて検出される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記透過式高温測定が１秒以下で実行される、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記基板を前記第１の温度まで加熱することが、一定の時間で実行される、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記第２の温度が６５０℃以下である、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記基板が前記第２の温度において不透明である、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記処理チャンバが急速熱処理（ＲＴＰ）チャンバである、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記基板を前記第２の温度まで加熱するための前記低温閉ループコントローラが、前記１つ又は複数の基板パラメータに基づいて選択される、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記基板の処理方法のレシピ時間に偏差を見つけ出すことと、
既存のリストにさらなるコントローラを追加することによって前記レシピ時間を修正することであって、前記さらなるコントローラは、前記基板の前記処理方法の間に得られた実際のデータに基づいている、レシピ時間を修正することと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

処理チャンバと、
前記処理チャンバのエッジリングと、
前記エッジリングに接するように、及び前記エッジリングから離れるように基板を昇降させるためのリフトピンと、
前記基板の基板パラメータを決定するためのセンサと、
前記処理チャンバ上のランプアセンブリと、
前記処理チャンバ内の前記基板の温度を制御するためのコントローラであって、前記コントローラは、前記ランプアセンブリ、前記センサ、及び前記リフトピンと通信可能に連結され、前記コントローラは、前記センサによって決定された前記基板パラメータに基づいて、様々な温度レジームに対して温度コントローラを選択するためのアルゴリズムを含む、コントローラと、
を備え、
前記温度コントローラは、前記基板の温度を第１の温度まで上昇させる第１の温度コントローラと、前記温度を前記第１の温度から第２の温度まで上昇させる第２の温度コントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記温度を前記第２の温度から第３の温度まで上昇させるためのレシピを選択し、
前記基板が前記第３の温度にある間に、処理ガスが前記処理チャンバ内に流される、
急速温度処理（ＲＴＰ）ツール。

【請求項11】

前記基板パラメータは、熱吸収率、前面反射率、及びドーピング濃度のうちの１つ又は複数を含む、請求項１０に記載のＲＴＰツール。

【請求項12】

前記温度コントローラは、開ループチューニング（ＯＬＴ）コントローラである、請求項１０に記載のＲＴＰツール。

【請求項13】

前記温度コントローラは、閉ループコントローラである、請求項１０に記載のＲＴＰツール。

【請求項14】

急速熱処理（ＲＴＰ）ツールによって基板上に膜を堆積するための方法であって、
透過式高温測定を用いて処理チャンバ内の基板の１つ又は複数の基板パラメータを検出することであって、前記１つ又は複数の基板パラメータは、熱吸収、前面反射率、及びドーピング濃度のうちの１つ又は複数を含む、基板パラメータを検出することと、
前記１つ又は複数の基板パラメータに基づく開ループチューニング（ＯＬＴ）加熱処理によって、前記基板を第１の温度まで加熱することと、
エッジリングの上に前記基板を配置することと、
低温閉ループコントローラによって、前記基板を第２の温度まで加熱することであって、前記基板は前記第２の温度で不透明である、加熱することと、
高温閉ループコントローラによって、前記基板を第３の温度まで加熱することと、
前記基板が前記第３の温度にある間に、処理ガスを前記処理チャンバ内に流すことと、
前記基板を第４の温度まで冷却することと、
前記基板を持ち上げて前記エッジリングから離すことと、
を含む、方法。

【請求項15】

前記第２の温度が６５０℃以下である、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記透過式高温測定が１秒以下で実行される、請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本願は、２０２０年１１月０５日に出願された米国非仮出願第１７／０９０，６９６号の優先権を主張し、その内容全体は参照により本明細書に組み込まれる。本開示の実施形態は、半導体処理の分野に関し、具体的には、ロバストネスとスループットを改善するための急速熱処理（ＲＴＰ）制御アルゴリズム及びシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

関連技術についての説明
急速熱処理（ＲＴＰ）は、シリコンウエハなどの半導体基板上の３次元フィーチャ上に膜（酸化物、窒化物など）をコンフォーマルに堆積することを可能にする半導体処理法である。３次元のフィーチャ上にコンフォーマルな膜を形成できることから、半導体デバイスの複雑化が進む中、ＲＴＰの活用が進んでいる。現在、プロセスエンジニアは、所望の結果（例えば、膜厚さ、厚さ均一性、膜組成など）を提供するために、プロセス制御設定の一覧から選択するという難しい課題に直面している。プロセス制御設定は、閉ループコントローラ、開ループオプション、レシピステップオプション、及び終了条件の一覧を含みうるが、これらに限定されない。選択されたオプションによって、スループットも増減する可能性がある。

【0003】

そのため、プロセスエンジニアは、許容しうるスループットを維持しつつ、必要なデバイスの成果を提供するために、圧倒的な数の選択肢を正しく選択する必要に迫られている。入ってくるウエハの基板特性もそれぞれ異なるため、適切なプロセス制御の設定を選択することは、さらに複雑な作業となる。例えば、ウエハ間の不均一性には、いくつか例を挙げるならば、熱吸収率、前面反射率、ドーパント濃度などの違いが含まれることがある。

【0004】

ＲＴＰは、コンフォーマルな堆積処理に加えて、半導体製造処理フローにおける他の多くの処理工程に使用することができる。例えば、ＲＴＰは、ドーパントの活性化、金属のリフロー、及び／又は金属のアニーリングに使用することができる。コンフォーマルな堆積の場合と同様に、ウエハ又はデバイスに望ましい結果をもたらすために、多くの異なるプロセス制御設定を制御する必要がある。制御設定は、通常、プロセスエンジニアによって選択される。そのため、ウエハ又はデバイスで望まれる結果は、プロセスエンジニアのスキル及び経験に依存する。同様に、基板間の不均一性は、各ロットの基板を処理するために単一のプロセス制御設定のセットを使用する場合にも、不均一な結果をもたらすことがある。

【発明の概要】

【0005】

本書で開示されている実施形態は、基板を処理する方法を含む。一実施形態では、本方法は、処理チャンバ内の基板の１つ又は複数の基板パラメータを検出することと、１つ又は複数の基板パラメータに基づいて、開ループチューニング（ＯＬＴ）加熱処理で基板を第１の温度まで加熱することとを含む。一実施形態では、本方法は、基板をエッジリング上に配置することと、低温閉ループコントローラを用いて基板を第２の温度まで加熱することとをさらに含みうる。一実施形態では、本方法は、高温閉ループコントローラを用いて基板を第３の温度まで加熱することをさらに含む。

【0006】

本明細書に開示される実施形態は、急速熱処理（ＲＴＰ）ツールを含みうる。一実施形態では、ＲＴＰツールは、処理チャンバと、処理チャンバ内のエッジリングと、を備える。ＲＴＰツールは、さらに、基板をエッジリングに接するように、及びエッジリングから離れるように昇降するためのリフトピンと、基板の基板パラメータを決定するためのセンサとを含んでもよい。一実施形態では、処理チャンバの上にランプアセンブリが提供される。一実施形態では、ＲＴＰツールは、チャンバ内の基板の温度を制御するためのコントローラをさらに備える。一実施形態では、コントローラは、ランプアセンブリ、センサ、及びリフトピンに通信可能に連結される。一実施形態では、コントローラは、センサによって決定された基板パラメータに基づいて、様々な温度レジームに対して温度コントローラを選択するためのアルゴリズムを含む。

【0007】

本明細書に開示される実施形態は、急速熱処理（ＲＴＰ）ツールを用いて基板上に膜を堆積させるための方法をさらに含みうる。一実施形態では、本方法は、透過式高温測定（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｙｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて処理チャンバ内の基板の１つ又は複数の基板パラメータを検出することを含む。一実施形態では、１つ又は複数の基板パラメータは、熱吸収、前面反射率、及びドーピング濃度のうちの１つ又は複数を含む。一実施形態では、本方法は、１つ又は複数の基板パラメータに基づく開ループチューニング（ＯＬＴ）加熱処理で基板を第１の温度に加熱することと、基板をエッジリング上に配置することとをさらに含む。一実施形態では、本方法は、低温閉ループコントローラを用いて基板を第２の温度に加熱することをさらに含み、一実施形態では、第２の温度で基板は不透明である。本方法は、高温閉ループコントローラを用いて基板を第３の温度まで加熱することと、基板が第３の温度にある間に処理ガスを処理チャンバに流すこととをさらに含みうる。一実施形態では、本方法は、基板を第４の温度まで冷却することと、基板をエッジリングから持ち上げることとをさらに含みうる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態により、検出された基板パラメータを入力として使用する制御アルゴリズムの支援を受けて実行される急速熱処理（ＲＴＰ）操作を示す処理フロー図である。

【図2A】一実施形態により、基板がリフトピン上に持ち上げられた状態にあるＲＴＰツールの断面図である。

【図2B】一実施形態により、基板がチャンバ内でエッジリングによって支持された状態にあるＲＴＰツールの断面図である。

【図3】一実施形態により、制御アルゴリズムと、制御アルゴリズムによって制御されるフィーチャの一部を図解するＲＴＰツールのブロック図である。

【図4】本開示の一実施形態による、例示的なコンピュータシステムのブロック図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

ロバストネスとスループットを向上させるための急速熱処理（ＲＴＰ）制御アルゴリズム及びシステムについて、本明細書で説明する。以下の説明では、本開示の実施形態の完全な理解をもたらすために、多数の具体的な詳細が提示されている。当業者には、これらの具体的な詳細がなくとも、本開示の実施形態が実施されうることは自明であろう。他の事例では、本開示の実施形態を不必要に不明瞭にしないために、集積回路の製造といった周知の態様については、詳細に説明していない。さらに、図に示す様々な実施形態は例示的な表現であり、必ずしも縮尺どおりには描かれていないことを理解されたい。

【0010】

上述のように、現在の既存のＲＴＰツールのロバストネスとスループットは、プロセス制御設定の選択を担当するプロセスエンジニアのスキルによって大きく制限される。加えて、ウエハ間の不均一性により、適切なプロセス制御設定の選択の複雑さがさらに増している。このように、本明細書に開示される実施形態は、所与のＲＴＰ処理のロバストネスとスループットを改善するＲＴＰ制御アルゴリズム及びシステムを含む。

【0011】

一実施形態では、適切なプロセス制御設定は、ＲＴＰツールによって決定される１つ又は複数の基板パラメータによって指示される。例えば、透過式高温測定などの処理を使用して、基板のドーパント濃度及び／又はＲＴＰツールによる反射率測定値を決定することができる。このような測定は、迅速に（例えば、約１秒以下で）行うことができ、スループットを著しく低下させることはない。１つ又は複数の基板パラメータが検出されると、制御アルゴリズムは、予測可能なスループットで所望の出力を提供する１つ又は複数のプロセス制御設定を選択することができるようになる。いくつかの実施形態では、プロセスエンジニアは、ソーク温度及び時間など、システムへの最小限の入力について責任を負えばよい。

【0012】

次に図１を参照すると、一実施形態による、基板上でＲＴＰ操作を実行するための処理を示す処理フロー図１７０が示されている。フロー図１７０は、基板パラメータを検出することを含む操作１７１で開始されてよい。一実施形態では、基板パラメータは、熱吸収、前面反射率、及びドーパント濃度のうちの１つ又は複数を含みうる。一実施形態では、基板パラメータを検出することは、限定するものではないが、透過式高温測定、反射率読み取りなどの１つ又は複数の非破壊分析方法を用いることを含みうる。このような分析方法を用いることで、基板パラメータを迅速に検出することができる。例えば、基板パラメータは、約１秒以下で決定されうる。基板パラメータを迅速に検出することで、処理中の基板ごとに分析することができる。代替的な実施形態は、１ロットあたり１枚の基板を分析することを含んでよく、或いは、基板分析は任意の頻度で実行されてもよい。

【0013】

例示的な実施形態では、操作１７１は、基板のドーパント濃度を決定することを含みうる。実施形態では、ドーパント濃度は、基板を通る電磁波の波長透過を利用して決定される。例えば、電磁放射源を提供するために、基板上のツール内の加熱ランプに公称電圧（例えば、１０Ｖ以下）が印加される。特に、ドーパント濃度が異なると、電磁波の吸収が互いに異なる。電磁波検出器（例えば、光検出器）は、加熱ランプと反対側の基板上にある。検出器は、基板を通る電磁波の相対強度を得るために使用されてもよい。検出された強度を、強度とドーパント濃度の関係を含むデータベースと比較することで、検出された強度に対するドーパント濃度を提供することができる。

【0014】

一実施形態では、反射率測定は、処理ツール内の様々な位置で行われることがある。特定の実施形態では、反射率測定は、基板がポートを通過して処理チャンバに入るときに行うことができる。例えば、光源（例えば、レーザー、ダイオードなど）が基板を照射し、光検出器（例えば、カメラ、フォトダイオードなど）が反射光を検出することができる。一実施形態では、光源は、単一波長の光源であってもよいし、光源は、広範なスペクトルを含んでもよい。単一波長の光源の場合、波長の異なる複数の光源を使用し、異なる波長での反射率の読取値を提供することもできる。

【0015】

一実施形態では、フロー図１７０は、基板パラメータに基づいて選択される開ループチューニング（ＯＬＴ）コントローラによって、基板を加熱することを含む操作１７２を継続してもよい。開ループチューニングとは、一般的に経験的に導き出されたアルゴリズムに従って、基板の温度を上昇させる処理のことを言う。一実施形態では、基板パラメータに基づくＯＬＴコントローラの選択は、ＲＴＰツールに統合された制御アルゴリズムによって行われうる。

【0016】

操作１７１で基板のドーパント濃度が検出された例では、選択されたＯＬＴコントローラは、基板によって吸収される電磁放射の量に基づいて基板の制御された加熱を提供するように最適化される。例えば、ドーパント濃度が低い基板は、ドーパント濃度が高い基板よりもエネルギーの吸収が少なくなる。特定の実施形態では、１×１０^１８原子／ｃｍ^３以下のドーピングレベルを有する基板は、実質的に同じ量のエネルギーを吸収することができ、１×１０^２０原子／ｃｍ^３以上のドーピングレベルを有する基板は、実質的に同じ量のエネルギーを吸収することができる。このように、第１のＯＬＴコントローラは、１×１０^１８原子／ｃｍ^３以下のドーピングレベルを有する任意の基板に対して選択することができ、第２のＯＬＴコントローラは、１×１０^２０原子／ｃｍ^３以上のドーピングレベルを有する任意の基板に選択することができる。

【0017】

一実施形態では、第１のＯＬＴコントローラは、ツール内のランプの異なる半径方向のゾーン間で実質的に不均一なランプ電圧を含んでもよい。例えば、ランプの中央ゾーンは、ランプの外側ゾーンよりも高い電圧を有しうる。不均一な電圧により、基板を均一に加熱することができる。一実施形態では、第２のＯＬＴコントローラは、ツール内のランプの異なる半径方向のゾーン間で実質的に均一なランプ電圧を構成することができる。

【0018】

１×１０^１８原子／ｃｍ^３以上から１×１０^２０原子／ｃｍ^３以上までの間のドーピングレベルでは、エネルギーの吸収がより変化しうる。すなわち、ドーパント濃度のわずかな変化で、吸収される電磁波のレベルが大きく変化することがある。このように、１×１０^１８原子／ｃｍ^３以上から１×１０^２０原子／ｃｍ^３以上までの間のドーピングレベルに対して、複数のＯＬＴコントローラを提供することができる。複数のＯＬＴコントローラにおいて、ＯＬＴレシピの一定のランプ電圧は、第１のＯＬＴコントローラの設定と第２のＯＬＴコントローラの設定との間で反復的に変化する。すなわち、１×１０^１８原子／ｃｍ^３に近いドーピングレベルでは、ランプの内側領域の電圧とランプの外側領域の電圧の間に広がりがあり、ドーピングレベルが１×１０^２０原子／ｃｍ^３に近づくとランプの内側領域の電圧とランプの外側領域の電圧の間の広がりは収束する。１×１０^１８原子／ｃｍ^３から１×１０^２０原子／ｃｍ^３の間のドーピングレベルに対する複数のＯＬＴコントローラは、経験的に又は計算によって導き出され、ＲＴＰツールと統合された制御アルゴリズムが利用できるデータベースに格納されてもよい。

【0019】

一実施形態では、ＯＬＴコントローラによる基板温度の制御は、基板をエッジリング上に配置する前に実行される。すなわち、リフトピンによって基板をエッジリングの上に支持した状態で、ＯＬＴコントローラを使用することができる。このように、基板の加熱開始処理は、エッジリングの加熱とは別に実行することが可能になっている。いくつかの実施形態では、ＯＬＴコントローラの使用の終点は、固定時間の終点であってもよい。固定時間の終点を使用することで、基板パラメータが異なる基板であっても、基板間でスループットの再現性を確保することができる。一実施形態では、ＯＬＴコントローラの使用によって、基板を第１の温度まで加熱することができる。第１の温度は、基板が赤外線（ＩＲ）電磁放射に対してまだ透明なである温度であってよい。例えば、第１の温度は、約３００℃以下であってもよい。いくつかの実施形態では、基板パラメータは、操作１７２の間に再び測定されうる。

【0020】

一実施形態では、フロー図１７０は、処理チャンバ内のエッジリング上に基板を配置することを含む処理操作１７３を継続してもよい。基板は、操作１７１及び１７２の間に基板が支持されているリフトピンを後退させて基板を下げることによって、エッジリング上に配置されうる。エッジリングは、基板がリフレクタプレートなどのチャンバの底面よりも高くなるように基板を支持してもよい。リフレクタプレートは、１回以上の処理操作の際に、基板の表側面に加えて裏側面も加熱することを可能にする。

【0021】

一実施形態では、フロー図１７０は、低温閉ループコントローラによって、基板の温度を第２の温度まで上昇させることを含む処理操作１７４を継続してもよい。基板温度の閉ループ制御とは、一般的に基板温度を線形上昇させることを指す。低温閉ループコントローラは、利用可能な低温コントローラの群から選択されたコントローラであってもよい。すなわち、ＲＴＰツールに統合された制御アルゴリズムは、以前の処理操作で決定された基板パラメータに基づいて、低温閉ループコントローラのうちの１つを選択することができる。異なる低温閉ループコントローラは、基板を第１の温度から第２の温度に加熱するために使用される異なるランプ速度を提供することができ、選択された低温閉ループコントローラは、所与の基板パラメータに適した最善のランプ速度を提供する。

【0022】

一実施形態では、基板加熱用処理用の低温コントローラを自動的に割り当てるため、ウエハ情報のすべてとレシピ情報が統合される。プロセスエンジニアは、異なる製品ウエハのために様々なカスタマイズされたレシピを有しうる。このように、第２の温度は変化しうる（例えば、４５０℃から６００℃の間）。単一の低温コントローラが使用された場合、低温コントローラは、第２の温度（例えば、５５０℃）ではうまく機能しても、別のレシピで異なる第２の温度（例えば４５０℃）を有する場合、大きな温度の広がり又はオーバーシュートを引き起こすことがある。加えて、アプリケーションによっては、高速スパイクに続く低温コントローラのために、低い熱収支を必要とすることもある。言い換えるならば、１つの低温コントローラでは、多くの異なる加熱要件には適合しない。このように、選択された低温コントローラは、プロセスエンジニアによって選択された１つ又は複数の基板のパラメータと加熱要件に依存する場合がある。自動割り当ての低温コントローラは、制御パラメータを変更し、様々なレシピの異なる第２の温度に対して、制御アルゴリズムを１秒以内に最適化するのに役立つ。そのため、プロセスエンジニアは、誤ったコントローラを割り当てる、或いは、異なる低温コントローラのすべてを試験する、といったトラブルに見舞われることはない。

【0023】

一実施形態では、第２の温度は、基板が透明から不透明に遷移した温度であってよい。例えば、シリコン基板の場合、第２の温度は、約５５０℃を超えていてもよい。別の実施形態では、第２の温度は、約５５０℃～約６５０℃であってもよい。

【0024】

一実施形態では、フロー図１７０は、高温閉ループコントローラによって、基板の温度を第３の温度までランプ上昇させることを含む操作１７５を継続してもよい。高温閉ループコントローラはレシピに依存しうる。すなわち、いくつかの実施形態では、高温閉ループコントローラの選択は、基板パラメータに依存しない場合がある。しかしながら、いくつかの実施形態では、高温閉ループコントローラの選択は、基板パラメータによって通知される場合がある。一実施形態では、第３の温度は、約１，０００℃以上であってもよい。特定の実施形態では、第３の温度は、約１，０００℃～約１，２００℃の間であってもよい。

【0025】

一実施形態では、高温閉ループコントローラは、ソークランプ速度又はスパイクランプ速度を含みうる。ソークランプ速度は、一般的にスパイクランプ速度よりも遅い。例えば、ソークランプ速度は約７５℃／秒で、スパイクランプ速度は約２００℃／秒となりうる。高温閉ループコントローラの選択は、プロセスエンジニアによって選択されてもよい。高温閉ループコントローラの選択が基板パラメータによって通知される実施形態では、制御アルゴリズムが選択を行うために使用されることがある。一実施形態では、高温閉ループコントローラは、固定されたランプ上昇設定値に従う。このような固定されたランプ上昇設定値により、不自然なランプ電力のスパイクがなく、最適な方法で基板を加熱することができる。

【0026】

一実施形態では、フロー図１７０は、冷却閉ループコントローラによって基板を冷却することを含む操作１７６を継続してもよい。冷却は、基板がエッジリング上にある状態で実行されてもよい。一実施形態では、冷却は、第４の温度に達するまで実行されてもよい。例えば、第４の温度は、約８５０℃以下であってもよい。

【0027】

第４の温度に達した後、フロー図１７０は、リフトピンによって基板をエッジリングから持ち上げることを含む操作１７７を継続してもよい。エッジリングから離れると、閉ループコントローラは、基板を所望の温度まで冷却し続けることができる。一実施形態では、プロセスエンジニアは、第４の温度を選択することができる。いくつかの実施形態では、制御アルゴリズムは、選択された第４の温度に基づいて、スループット推定値をプロセスエンジニアに提供しうる。基板が十分に冷却された後、基板をＲＴＰチャンバから取り出すことができる。

【0028】

上記に開示した実施形態では、基板の加熱・冷却について開示した。基板上に膜を形成するために、加熱及び冷却操作の１つ又は複数の間に、１つ又は複数の処理ガスがチャンバ内に流し込まれることを理解されたい。特定の実施形態では、膜はコンフォーマルな膜である。処理ガスは、所望の組成を有する層を形成するのに適した任意の処理ガス（複数可）であってもよい。例えば、層が窒素含有層である実施形態では、処理ガスは、窒素ガス（Ｎ_２）、アンモニア（ＮＨ）、酸化物（ＮＯ）、亜酸化窒素（ＮＯ）等の窒素含有ガスからなりうるが、これらに限定されるものではない。層が酸素含有層である実施形態では、処理ガスは、水素（Ｈ_２）及び酸素（Ｏ_２）を含みうるが、これらに限定されない。処理ガスは、任意の適切な流量、例えば、約１標準リットル／分（ｓｌｍ）～約５ｓｌｍで供給されうる。いくつかの実施形態では、流量は、層の厚さ及び／又は均一性を制御するために調整されうる。

【0029】

一実施形態では、フローチャート１７０を実装するシステムは、ソーク時間及びソーク温度などの入力されたパラメータに基づいて、各ロットに対して正確な基板処理時間の情報をプロセスエンジニアに提供する機能を有する。総レシピ時間は、ソーク時間、ソーク温度、オーバーヘッドタイムに基づいている。オーバーヘッドタイムは、基板交換時間と、ウエハをソーク温度まで加熱し、ソーク温度から冷却するために必要な時間との合計である。これらの値は、シミュレーションによって正確に計算することができる。基板の処理の実データが与えられた機械学習アルゴリズムは、計算された処理時間を改善するために使用されてもよい。実際の値が計算値や基準値（例えば、同様の基板の前ロットからのデータ）から乖離している場合には、補正が提案し、自動化ソフトウェアに送信される。自動化ソフトウェアは、処理方策を計算値又は基準値に戻すために、処理ツールを制御することができる。

【0030】

一実施形態では、自動化ソフトウェアからの提案された修正は、ウエハ交換時間が異なる場合、ロボット速度を変更することを含みうる。また、補正には、基板を第１の温度及び第２の温度まで加熱する時間が予想とは異なる場合、選択されたＯＬＴチューナーを確認することも含まれうる。また、補正には、低温コントローラのパラメータ（例えば、ドーパント濃度又は反射率）の再確認も含まれうる。基板パラメータ及びレシピパラメータなどのコンテキスト情報に基づいて、自動化ソフトウェアは、システムからの提案に対処するために、ロボット命令又はＯＬＴコントローラを修正することを決定する。すなわち、いくつかのロットは、最適化されたＯＬＴ及び低温制御オプションを有さない新しいウエハパラメータを有しうる。そのような場合、ロットに異なる加熱時間のフラグを立て、問題に対処するため、より良いＯＬＴコントローラが見つけ出される。自動化ソフトウェアにより、レシピ時間の差が許容される場合もある。

【0031】

ここで、図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、様々な実施形態に従って、フロー図１７０の処理を実行するために使用されうるＲＴＰツール２００の断面図が示されている。図２Ａでは、基板２０１は、リフトピン２１０によってエッジリング２２０の上方で支持されている。図２Ｂでは、リフトピン２１０は後退しており、基板２０１はエッジリング２２０によって支持されている。

【0032】

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、ＲＴＰツール２００は、処理領域２１５を含む。処理領域２１５は、基板２０１の下方のリフレクタプレート２２２、側壁２２３及び窓２３０によって画定されている。基板２０１は、スリットバルブ（図示せず）を介して、処理領域２１５及びリフトピン２１０上に挿入することができる。リフトピン２１０は、リフレクタプレート２２２を通って延びていてもよい。一実施形態では、リフトピン２１０は、線形アクチュエータ機構（図示せず）によって作動される。リフトピン２１０は、ＲＴＰツール２００内に組み込まれた制御アルゴリズム（図示せず）によって制御されうる。例えば、制御アルゴリズムは、基板２０１をエッジリング２２０上に配置するため、又は基板２０１をエッジリング２２０から離れて上昇させるために、リフトピン２１０がいつ伸長及び／又は収縮するかを指示することがある。

【0033】

一実施形態では、リフレクタプレート２２２は、基板２０１を均一に加熱するために、エネルギーを反射する材料を含む。すなわち、リフレクタプレート２２２は、基板２０１の均一な加熱を促進するため、基板２０１の裏側にエネルギーを反射させる。いくつかの実施形態では、１つ又は複数のセンサ２１７がリフレクタプレート２２２を通過して、基板の基板パラメータを測定することができる。例えば、１つ又は複数のセンサ２１７は、透過式高温測定用センサなどを含みうる。

【0034】

一実施形態では、窓２３０は、処理領域２１５を封止するために、側壁２２３との界面を提供する。窓２３０は、１つ又は複数のランプ２３６からのエネルギーに対して透明な材料を含む。例えば、窓は、ガラス窓等であってもよい。一実施形態では、ランプアセンブリ２３５は、窓２３０の上に設けられる。ランプアセンブリ２３５は、複数のランプ２３６を含む。ランプ２３６は、タングステンハロゲンランプなどのハロゲンランプであってもよい。ランプは、基板２０１の急速な加熱を容易にする。一実施形態では、ランプ２３６は、個別に制御可能であってよく、グループ単位で制御可能であってもよい。例えば、ランプ２３６は、同心のリング状にグループ化され、同心の各リングは個別に制御可能である。ランプ２３６は、図１に関して上述した処理のような基板上のＲＴＰ処理を実行するために、制御アルゴリズムによって制御されうる。

【0035】

一実施形態では、１つ又は複数の処理ガスが処理領域２１５に流し込まれてもよい。処理ガスは、カートリッジ（図示せず）を介してチャンバ内へ流し込まれてもよい。例えば、カートリッジは、ＲＴＰツール２００の側壁２２３を介して提供されうる。カートリッジは、窒素含有源ガス、水素含有源ガス、及び／又は酸素含有源ガスなどの１つ又は複数のガス源からガスを受け取ることができるが、これらに限定されるわけではない。

【0036】

ここで、図３を参照すると、一実施形態によるＲＴＰツール３００の概略図が示されている。一実施形態では、ＲＴＰツール３００は、制御アルゴリズム３８０を含みうる。制御アルゴリズム３８０は、図１に関して上述したＲＴＰ処理１７０などのＲＴＰ処理を実装するのに適した制御アルゴリズムでありうる。特に、制御アルゴリズム３８０は、ランプ３３６、リフトピン３１０、及びセンサ３１７に通信可能に連結されうる。センサ３１７は、ＲＴＰツール３００で処理される基板の１つ又は複数の基板パラメータを決定するのに適している場合がある。例えば、センサ３１７は、トランスミッション高温計を含んでもよい。センサ３１７は、限定するものではないが、基板の熱吸収、前面反射率、及びドーパント濃度などの基板パラメータを決定するのに適している場合がある。

【0037】

一実施形態では、制御アルゴリズム３８０は、センサ３１７から基板パラメータを入力として取得し、所与の基板パラメータにカスタマイズされた処理レシピを出力する。例えば、処理レシピは、適切な処理スループットで所望の処理結果を提供するＯＬＴコントローラ、低温閉ループコントローラ、及び／又は高温閉ループコントローラの選択を含んでもよい。一実施形態では、制御アルゴリズムが選択を行う種々のコントローラは、レシピサーバ３９０に記憶されうる。レシピサーバ３９０は、ＲＴＰツール３００の外部にあってもよい。しかしながら、他の実施形態では、レシピサーバ３９０は、ＲＴＰツール３００内のメモリに実装されてもよい。

【0038】

一実施形態では、制御アルゴリズム３８０はまた、ランプ３３６及びリフトピン３１０にも連結される。このように、制御アルゴリズム３８０は、ＲＴＰツール３００内の（例えば、エッジリングに接する、又はエッジリングから離れた）基板配置を制御することに加えて、ＲＴＰツール３００に基板を加熱及び／又は冷却させることが可能である。

【0039】

制御アルゴリズム３８０の使用には、プロセスエンジニアが行う必要のある選択を単純化する利点がある。例えば、プロセスエンジニアは、ソーク温度と時間を選択するだけでよい。その後、制御アルゴリズム３８０は、検出された基板パラメータに基づいて、レシピの残りの部分を自動的に生成する。したがって、ＲＴＰ処理の設計の複雑さが軽減される。

【0040】

図４は、本明細書に記載の方法のうちの任意の１つ又は複数をマシンに実行させるための命令のセットが内部で実行されうる、コンピュータシステム４００の例示的な形態のマシンの概略図を示している。代替的な実施形態では、マシンは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、イントラネット、エクストラネット、又はインターネットにおいて、他のマシンに接続（例えばネットワーク化）されていてよい。マシンは、クライアント－サーバネットワーク環境においてサーバもしくはクライアントマシンとして機能してよく、又は、ピアツーピア（又は分散）ネットワーク環境においてピアマシンとして機能してもよい。このマシンは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、携帯型情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブ機器、サーバ、ネットワークルータ、スイッチ又はブリッジ、或いは当該マシンによって実行される動作を規定する（シーケンシャルなもしくはそれ以外の）命令のセットを実行可能な、任意のマシンであってもよい。さらに、単一のマシンが示されているが、「マシン」という用語は、本明細書に記載の方法のうちの任意の１つ又は複数を実行するために、１セットの（又は複数のセットの）命令を、個別に又は共同で実行する、マシン（例えばコンピュータ）の任意の集合体を含むとも、解釈すべきである。

【0041】

例示的なコンピュータシステム４００は、バス４３０を介して互いに通信する、プロセッサ４０２、メインメモリ４０４（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）又はランバスＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）といったダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）など）、スタティックメモリ４０６（例えば、フラッシュメモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ＭＲＡＭなど）、及び、二次記憶装置４１８（データ記憶デバイスなど）を、含む。

【0042】

プロセッサ４０２は、マイクロプロセッサ、中央処理装置など、１つ又は複数の汎用処理デバイスを表す。より具体的には、プロセッサ４０２は、複合命令セット演算（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セット演算（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、他の命令セットを実装するプロセッサ、又は、命令セットの組み合わせを実装するプロセッサでありうる。プロセッサ４０２は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサなどといった、１つ又は複数の特殊用途処理装置でもありうる。プロセッサ４０２は、本明細書に記載の工程を実施するための、処理ロジック４２６を実行するように構成されている。

【0043】

コンピュータシステム４００は、ネットワークインターフェースデバイス４０８をさらに含んでいてもよい。コンピュータシステム４００はまた、ビデオディスプレイユニット４１０（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオードディスプレイ（ＬＥＤ）、又は陰極線管（ＣＲＴ））、英数字入力装置４１２（例えば、キーボード）、カーソル制御装置４１４（例えば、マウス）、及び信号生成装置４１６（例えば、スピーカ）も、含んでいてよい。

【0044】

二次記憶装置４１８は、本明細書に記載の方法又は機能のうちの任意の１つ又は複数を具現化する１つ又は複数のセットの命令（例えば、ソフトウェア４２２）が保存されている、マシンアクセス可能記憶媒体（又は具体的にはコンピュータ可読記憶媒体）４３２を含んでいてもよい。ソフトウェア４２２は、それがコンピュータシステム４００によって実行されている間、メインメモリ４０４及び／又はプロセッサ４０２の中に、完全に又は少なくとも部分的に常駐してもよく、メインメモリ４０４及びプロセッサ４０２も、マシン可読記憶媒体を構成する。ソフトウェア４２２はさらに、ネットワークインターフェースデバイス４０８を介して、ネットワーク４２０上で送受信されうる。

【0045】

例示的な一実施形態では、マシンアクセス可能な記憶媒体４３２を単一の媒体として示しているが、「マシン可読記憶媒体（ｍａｃｈｉｎｅ－ｒｅａｄａｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）」という用語は、１つ又は複数の命令セットが格納された単一の媒体又は複数の媒体（例えば、集中データベース若しくは分散データベース、及び／又は、関連キャッシュ及びサーバ）を含むと、解釈すべきである。「マシン可読記憶媒体」という用語は、マシンによって実行される一式の命令であって、本発明の方法のうちの任意の１つ又は複数をマシンに実行させる命令を、保存又は符号化することが可能な、あらゆる媒体を含むとも解釈すべきである。したがって、「マシン可読記憶媒体」という用語は、固体メモリ、光媒体、及び磁気媒体を含むがそれらに限定されないと解釈すべきである。

【0046】

本開示の一実施形態では、マシンアクセス可能な記憶媒体は、基板パラメータを検出し、基板パラメータに基づいてコントローラを選択する制御アルゴリズムを使用して、急速熱処理（ＲＴＰ）操作を生成及び実行する方法をデータ処理システムに実行させる命令が、その上に格納されている。

【0047】

このように、基板パラメータを検出し、基板パラメータに基づいてコントローラを選択する制御アルゴリズムを使用して、急速熱処理（ＲＴＰ）操作を生成し実行する方法及び装置が開示されている。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】