特表 2024-544467 エピタキシャル堆積リアクタのための動的で局部化された温度制御

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-12-03

(54)【発明の名称】エピタキシャル堆積リアクタのための動的で局部化された温度制御

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20241126BHJP

   C23C 16/46 20060101ALI20241126BHJP

【ＦＩ】

H01L21/205

C23C16/46

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024520538

(86)(22)【出願日】2022-07-13

(85)【翻訳文提出日】2024-05-31

(86)【国際出願番号】 US2022036977

(87)【国際公開番号】W WO2023136858

(87)【国際公開日】2023-07-20

(31)【優先権主張番号】17/573,228

(32)【優先日】2022-01-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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】チャーリー， サティヤ シュリーニバース

(72)【発明者】

【氏名】イェー， ジーユエン

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030BB14

4K030CA04

4K030CA12

4K030FA06

4K030FA10

4K030GA06

4K030JA10

4K030JA16

4K030KA39

4K030KA41

4K030LA15

5F045AA03

5F045AD01

5F045AE29

5F045BB02

5F045DP04

5F045DP28

5F045DQ10

5F045EK11

5F045EK30

5F045GB11

5F045GB13

(57)【要約】

半導体基板上の膜成長均一性を改善するための方法および装置。膜成長均一性は、基板が回転させられる際にスポットヒーターによって基板に与えられる電力の量を調整することによって改善される。したがって、スポットヒーターによって加熱されている基板の部分が変化する際に、スポットヒーターによって基板に与えられる電力の量が変化する。スポットヒーターによって与えられる電力の変化は、コントローラによって適用される温度補正係数に依存する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体製造中に使用するのに好適な、処理中に基板の温度プロファイルを調整する方法であって、
スポットヒーターコントローラに複数の温度補正係数を送ることと、
スポットヒーターを使用して、第１の電力をもつ第１の放射ビームを前記基板の第１の角度セクションに照射することであって、前記第１の電力が、前記複数の温度補正係数のうちの第１の温度補正係数を使用して決定される、前記基板の第１の角度セクションに照射することと、
前記基板を中心軸の周りに回転させることと、
前記スポットヒーターを使用して、第２の電力をもつ第２の放射ビームを前記基板の第２の角度セクションに照射することであって、前記第２の電力が、前記複数の温度補正係数のうちの第２の温度補正係数を使用して決定され、前記第２の電力が前記第１の電力とは異なる、前記基板の第２の角度セクションに照射することと
を含む、方法。

【請求項2】

前記第１の角度セクションと前記第２の角度セクションの両方が前記基板の中心から同じ半径方向距離に配設された、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記基板が、前記第１の角度セクションの前記照射することと前記第２の角度セクションの前記照射することとの間に前記基板の中心の周りを回転させられる、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記温度補正係数が、較正動作中にテスト基板上の膜の厚さまたは組成を使用して決定される、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記基板または前記基板がその上に配設された基板支持体の第１の角度位置を決定するように構成された位置センサーを使用して、前記基板の前記第１の角度位置を決定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記温度補正係数が前記基板の角度位置に関連付けられる、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

それぞれ前記第１の角度セクションおよび前記第２の角度セクションに供給される前記第１の電力および前記第２の電力が、約２Ｗ／ｃｍ^２よりも大きい電力密度を有する、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記スポットヒーターを使用して、第３の電力をもつ第３の放射ビームを前記基板の第３の角度セクションに照射することをさらに含み、前記第３の電力が、前記複数の温度補正係数のうちの第３の温度補正係数を使用して決定され、前記第３の電力が前記第１の電力および前記第２の電力とは異なる、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

半導体製造中に使用するのに好適な、基板を処理するための装置であって、
チャンバ本体と、
前記チャンバ本体内に配設された基板支持体と、
チャンバリッドと、
チャンバフロアと、
前記チャンバリッドと前記基板支持体との間に配設された上側ウィンドウと、
前記基板支持体と前記チャンバフロアとの間に配設された下側ウィンドウと、
前記上側ウィンドウと前記チャンバリッドとの間に配設された複数の上側ランプと、
前記下側ウィンドウと前記チャンバフロアとの間に配設された複数の下側ランプと、
前記チャンバリッド上に配設され、放射ビームを前記基板支持体のほうに導くように構成された、１つまたは複数のスポットヒーターと、
前記１つまたは複数のスポットヒーターを制御するように構成されたコントローラであって、
前記基板の角度位置を決定することと、
前記スポットヒーターが前記基板の複数の角度部分を加熱する際に１つまたは複数のスポットヒーターの電力出力が変動するように、温度補正係数のセットを使用して１つまたは複数のスポットヒーターの前記電力出力を調整することと
を行うようにプログラムされたコントローラと
を備える、装置。

【請求項10】

前記１つまたは複数のスポットヒーターの前記放射ビームが、約１０ｍｍ未満の直径を有する、請求項９に記載の装置。

【請求項11】

前記基板または前記基板がその上に配設された基板支持体の前記角度位置を決定するように構成された位置センサーをさらに備える、請求項９に記載の装置。

【請求項12】

前記１つまたは複数のスポットヒーターが、前記基板支持体の周りの、前記位置センサーとは異なる角度位置にある、請求項１１に記載の装置。

【請求項13】

前記コントローラが、スポット加熱マイクロコントローラであり、プロセスチャンバコントローラとは別個である、請求項９に記載の装置。

【請求項14】

前記１つまたは複数のスポットヒーターの各々が、前記放射ビームを前記基板支持体の異なる半径方向位置に導くように配置された、請求項９に記載の装置。

【請求項15】

命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記命令は、プロセッサによって実行されたときに、
基板の角度位置を決定するステップと、
温度補正曲線を受信するステップと、
１つまたは複数のスポットヒーターが前記基板の第１の半径方向位置に沿って前記基板の複数の角度部分を加熱する際に前記１つまたは複数のスポットヒーターの電力出力が変動するように、前記温度補正曲線を使用して前記スポットヒーターの前記電力出力を調整するステップと
をコンピュータシステムに実行させる、非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項16】

前記１つまたは複数のスポットヒーターの放射ビームが、前記基板のほうに導かれ、約２５ｍｍ未満の直径を有する、請求項１５に記載の媒体。

【請求項17】

前記基板の前記角度位置を決定することが、位置センサーを使用して実行される、請求項１５に記載の媒体。

【請求項18】

前記１つまたは複数のスポットヒーターが、前記基板の周りの、前記位置センサーとは異なる角度位置にあり、前記温度補正曲線が、前記基板に対する位置センサーの角度位置と前記基板に対する前記１つまたは複数のスポットヒーターの前記角度位置との間の差を考慮するためにオフセットされる、請求項１７に記載の媒体。

【請求項19】

前記温度補正曲線が、複数の温度補正係数を使用して形成され、前記複数の温度補正係数が、較正動作中にテスト基板上の膜厚または材料組成を測定することによって決定される、請求項１５に記載の媒体。

【請求項20】

前記１つまたは複数のスポットヒーターの前記電力出力が、プロセスチャンバ内での堆積動作中に変動させられ、前記基板上の異なる角度位置における、前記基板上の第１の半径方向ロケーションにおいて成長している膜の均一性を改善する、請求項１５に記載の媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施形態は、一般に、半導体処理のための装置および方法に関し、より詳細には、熱プロセスチャンバおよびスポットヒーターの利用に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体基板は、集積デバイスおよびマイクロデバイスの製作を含む幅広い用途のために処理される。処理中、基板はプロセスチャンバ内の基板支持体上に配置される。基板支持体は、中心軸の周りを回転可能である支持体シャフトによって支持される。基板の下方または上方に配設された複数の加熱ランプなど、加熱源の正確な制御により、極めて厳密な許容差内で基板を加熱することが可能になる。基板の温度の厳密な制御は基板上の均一な層の堆積を支援する。

【0003】

プロセスチャンバ内での加熱ランプの制御でも、基板上の均一な膜堆積を得ることはしばしば困難である。不均一性は、基板上の堆積がより大きいまたはより小さいエリアを含む。不均一性は、基板支持体および基板内の不均一な熱分布、ならびに不均一な前駆体流量など、１つまたは複数の要因によって生じ得る。したがって、半導体処理における加熱装置および加熱方法の改善が必要である。

【発明の概要】

【0004】

本開示は、一般に、半導体製造中に使用するのに好適な、処理中に基板の温度プロファイルを調整する方法に関する。本方法は、基板の第１の角度（ａｎｇｕｌａｒ）位置を決定することを含む。スポットヒーターコントローラに複数の温度補正係数（ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ）が与えられる。スポットヒーターを使用して、基板の第１の角度セクションに、第１の電力をもつ第１の放射ビームが照射される。第１の電力は、複数の温度補正係数のうちの第１の温度補正係数を使用して決定される。基板の第１の角度セクションを照射した後に、基板は中心軸の周りを回転させられる。基板を回転した後に、スポットヒーターを使用して、基板の第２の角度セクションに、第２の電力をもつ第２の放射ビームが照射される。第２の電力は、複数の温度補正係数のうちの第２の温度補正係数を使用して決定される。第２の電力は第１の電力とは異なる。

【0005】

別の実施形態では、半導体製造中に使用するのに好適な、基板を処理するための装置について説明する。本装置は、チャンバ本体と、チャンバ本体内に配設された基板支持体と、チャンバリッドと、チャンバフロアと、チャンバリッドと基板支持体との間に配設された上側ウィンドウと、基板支持体とチャンバフロアとの間に配設された下側ウィンドウと、上側ウィンドウとチャンバリッドとの間に配設された複数の上側ランプと、下側ウィンドウとチャンバフロアとの間に配設された複数の下側ランプと、チャンバリッド上に配設され、放射ビームを基板支持体のほうに導くように構成された、１つまたは複数のスポットヒーターと、コントローラとを含む。コントローラは、１つまたは複数のスポットヒーターを制御するように構成され、基板の角度位置を決定し、スポットヒーターが基板の複数の角度部分を加熱する際に１つまたは複数のスポットヒーターの電力出力が変動するように、温度補正係数のセットを使用して１つまたは複数のスポットヒーターの電力出力を調整するようにプログラムされる。

【0006】

また別の実施形態では、非一時的コンピュータ可読媒体について説明する。非一時的コンピュータ可読媒体は命令を記憶し、命令は、プロセッサによって実行されたときに、基板の角度位置を決定するステップと、温度補正曲線を受信するステップと、１つまたは複数のスポットヒーターの電力出力を調整するステップとをコンピュータシステムに実行させる。電力出力を調整することは、１つまたは複数のスポットヒーターが基板の第１の半径方向位置に沿って基板の複数の角度部分を加熱する際にスポットヒーターの電力出力が変動するように、温度補正曲線を使用することを含む。

【0007】

本開示の上述の特徴が詳細に理解され得るように、それの一部が添付の図面に示されている実施形態を参照することによって、上記で手短に要約した、本開示のより詳細な説明が得られ得る。ただし、添付の図面は、例示的な実施形態のみを示し、したがって、実施形態の範囲を限定するものと見なされるべきではなく、他の等しく有効な実施形態を許し得ることに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】本開示の一実施形態による、堆積チャンバの概略図である。

【図1B】本開示の別の実施形態による、堆積チャンバの概略図である。

【図2】本開示の一実施形態による、図１Ａまたは図１Ｂのいずれかの堆積チャンバ上に配設されたスポットヒーターの概略図である。

【図3】本開示の一実施形態による、スポット加熱照射経路の概略平面図である。

【図4】基板上の膜均一性を改善するための、調整されたスポットヒーター強度を決定する方法のフローチャートである。

【図5】スポットヒーター照射の強度を調整しながら基板を処理する方法のフローチャートである。

【図6】較正動作中に基板上で測定された膜成長厚さを示すグラフである。

【図7】図６の膜成長不均一性を低減するための補正係数を示すグラフである。

【図8A】角度位置センサーから９０度だけ角度的にオフセットされたスポットヒーターの補正された信号出力を示すグラフである。

【図8B】角度位置センサーから１８０度だけ角度的にオフセットされたスポットヒーターの補正された信号出力を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

理解を容易にするために、図に共通である同等の要素を指定するために、可能な場合、同等の参照番号が使用されている。一実施形態の要素および特徴が、さらなる詳述なしに他の実施形態に有利に組み込まれ得ることが企図される。

【0010】

本開示は、一般に、半導体処理のための装置および方法に関し、より詳細には、熱プロセスチャンバおよびスポットヒーターの利用に関する。より詳細には、本開示は、基板上の膜成長均一性を改善するための、エピタキシャル堆積チャンバ中で利用されるスポットヒーターと、スポットヒーターを利用する方法とを対象とする。いくつかの事例では、前駆体流量および基板支持体の構造における不均一性により、プロセスチャンバ内の基板上に不均一な膜成長が生じる。基板の中心から半径方向における不均一性は、基板上の環状リングに、集中された放射ビーム照射を供給するためにスポットヒーターを利用することによって補正され得る。いくつかの実施形態では、スポットヒーターは、作動ベース（ａｃｔｕａｔｉｎｇ ｂａｓｅ）を含み、環状リング以外のパターンの放射を基板に照射する。しかしながら、基板上の同じ半径方向位置の異なる角度位置において不均一な膜成長もあることが分かっている。

【0011】

本明細書で説明する実施形態は、放射ビームに対する基板の角度位置が変化した際に１つまたは複数のスポットヒーターによって基板に供給される放射量を連続的に調整することを可能にする。したがって、スポットヒーターを使用して、基板上の低温スポットにはより多い放射量を供給し、基板上の高温スポットにはより少ない放射量を供給することによって、基板上の異なる角度位置における不均一な膜成長を補正し得る。いくつかの実施形態では、堆積に続いて過剰材料をエッチングすることによって基板上の局部的な厚さのばらつきが補正される。エッチ動作中に、基板の局部的な場所をスポット加熱することは、材料の除去率を高め、全体的なプロファイル均一性の改善を支援し得る。

【0012】

いくつかの実施形態では、選択的成長動作の均一性を改善するために、局部的で可変のスポット加熱が使用される。選択的成長は、所望の照射された半導体エリア上でのみ単一の材料を成長させるために利用され、誘電体エリアなど、隣接エリア上では利用されない。選択的成長動作の後、誘電体エリアなど、望ましくないエリア上の膜成長がエッチバック（ｅｔｃｈ ｂａｃｋ）動作において除去される。

【0013】

基板上の異なる角度位置の選択的加熱は、したがって、基板支持体によってもたらされる熱的不均一性、または前駆体フローにおける不均一性をなくし得る。本明細書で説明する方法は、さらに、製造ばらつきにより除外される基板支持体構成要素の量を低減し得る。本明細書で説明する堆積チャンバなど、異なるプロセスチャンバの基板生産量も、現場にある間に、より厳密に適合させられ得る。したがって、同じ大量生産プロセスにおいていくつかのプロセスチャンバを使用しながら、異なるプロセスチャンバ中で処理される基板間の厚さおよび材料組成の差が低減される。

【0014】

異なる部分に供給される放射量を調整することは、複数の温度補正係数を使用して実行される。温度補正係数は、プロセスチャンバの保守動作中にテスト基板上に堆積される層堆積厚さを測定することによって決定される。層堆積厚さ測定値は、次いで、温度補正係数を決定するために使用される。温度補正係数は、プロセスチャンバ内での後続の基板処理動作中に適用され、また、スポットヒーターに供給される電力の量と、基板への後続のスポットヒーター信号（放射供給）とを決定し、それにより、放射ビームとスポットヒーターとからの基板の相対角度位置が変化した際に、そのスポットヒーター信号が連続的に変動するようにする。

【0015】

図１Ａは、本開示の一実施形態による、１つのタイプのプロセスチャンバ１００の概略図である。プロセスチャンバ１００は、エピタキシャル堆積チャンバなど、堆積チャンバである。プロセスチャンバ１００は、基板１０２など、基板上でエピタキシャル膜を成長させるために利用される。プロセスチャンバ１００は基板１０２の上面１５０にわたって前駆体のクロスフロー（ｃｒｏｓｓ－ｆｌｏｗ）を作成する。

【0016】

プロセスチャンバ１００は、上側本体１５６と、上側本体１５６の下に配設された下側本体１４８と、上側本体１５６と下側本体１４８との間に配設されたフローモジュール１１２とを含む。上側本体１５６、フローモジュール１１２、および下側本体１４８はチャンバ本体を形成する。チャンバ本体内には、基板支持体１０６、上側ドーム１０８、下側ドーム１１０、複数の上側ランプ１４１、および複数の下側ランプ１４３が配設される。図示のように、コントローラ１２０は、プロセスチャンバ１００と通信しており、本明細書で説明するプロセスなど、プロセスを制御するために使用される。基板支持体１０６は上側ドーム１０８と下側ドーム１１０との間に配設される。複数の上側ランプ１４１は上側ドーム１０８とリッド１５４との間に配設される。リッド１５４は、プロセスチャンバ１００内の温度を測定するためにその中に配設された複数のセンサー１５３を含む。複数の下側ランプ１４３は下側ドーム１１０とフロア１５２との間に配設される。複数の下側ランプ１４３は下側ランプアセンブリ１４５を形成する。

【0017】

上側ドーム１０８と下側ドーム１１０との間に処理ボリューム１３６が形成される。処理ボリューム１３６は、その中に配設された基板支持体１０６を有する。基板支持体１０６は、基板１０２がその上に配設される上面を含む。基板支持体１０６はシャフト１１８に取り付けられる。シャフト１１８は移動アセンブリ１２１に連結される。移動アセンブリ１２１は、処理ボリューム１３６内でのシャフト１１８および／または基板支持体１０６の動きおよび／または調整を行う１つまたは複数のアクチュエータおよび／または調整デバイスを含む。移動アセンブリ１２１は、プロセスチャンバ１００の縦軸Ａを中心にシャフト１１８および／または基板支持体１０６を回転させるロータリーアクチュエータ１２２を含む。移動アセンブリ１２１は、基板支持体１０６をｚ方向に上げ下げするための垂直アクチュエータ１２４をさらに含む。移動アセンブリは、基板支持体１０６の平面の向きを調整するために使用されるチルト調整デバイス１２６と、処理ボリューム１３６内でシャフト１１８および基板支持体１０６の位置を横方向に調整するために使用される横方向調整デバイス１２８とを含む。

【0018】

基板支持体１０６は、その中に配設されたリフトピンホール１０７を含み得る。リフトピンホール１０７は、堆積プロセスが実行される前または後のいずれかに、基板支持体１０６から基板１０２を持ち上げるためのリフトピン１３２を収容するようにサイズ決定される。リフトピン１３２は、基板支持体１０６が処理位置から移送位置に下げられたときに、リフトピンストップ１３４上に載り得る。

【0019】

フローモジュール１１２は、複数のプロセスガス入口１１４と、複数のパージガス入口１６４と、１つまたは複数の排気ガス出口１１６とを含む。複数のプロセスガス入口１１４および複数のパージガス入口１６４は、フローモジュール１１２の、１つまたは複数の排気ガス出口１１６とは反対の側に配設される。複数のプロセスガス入口１１４および１つまたは複数の排気ガス出口１１６の下方には１つまたは複数のフローガイド１４６が配設される。フローガイド１４６はパージガス入口１６４の上方に配設される。ライナー１６３がフローモジュール１１２の内面に配設され、堆積プロセス中に使用される反応ガスからフローモジュール１１２を保護する。プロセスガス入口１１４およびパージガス入口１６４は、処理ボリューム１３６内に配設された基板１０２の上面１５０に平行にガスを流すように配置される。プロセスガス入口１１４はプロセスガス源１５１に流体連結される。パージガス入口１６４はパージガス源１６２に流体連結される。１つまたは複数の排気ガス出口１１６は排気ポンプ１５７に流体連結される。プロセスガス源１５１およびパージガス源１６２の各々は、処理ボリューム１３６中に１つまたは複数の前駆体ガスまたはプロセスガスを供給するように構成され得る。

【0020】

１つまたは複数のスポットヒーター１７０がリッド１５４の上に配設される。いくつかの実施形態では、リッド１５４の上に配設された、２つのスポットヒーター１７０、３つのスポットヒーター１７０、または４つのスポットヒーター１７０など、複数のスポットヒーター１７０がある。スポットヒーター１７０の各々は集中放射供給ユニット１７２とホルダー１７４とを含む。集中放射供給ユニット１７２はホルダー１７４に機械的に結合され、それにより、ホルダー１７４を使用して放射供給ユニット１７２がリッド１５４に取り付けられる。ホルダー１７４は、集中放射供給ユニット１７２の向きを調整するように構成される。いくつかの実施形態では、ホルダー１７４は、プロセス動作間に、または単一のプロセス動作中に周期的に放射供給ユニット１７２の向きを変えるように構成される。

【0021】

集中放射供給ユニット１７２はレーザーまたは集中ランプのうちの１つを含む。いくつかの実施形態では、レーザーは光ファイバーの端部であり、レーザー源は、スポットヒーター制御ボックス１７６内など、１つまたは複数のスポットヒーター１７０とは別個に配設される。集中放射供給ユニット１７２は、ミラー、レンズ、またはメタサーフェス（ｍｅｔａｓｕｒｆａｃｅ）デバイスなど、１つまたは複数の光学要素を含み得る。光学要素は、１つまたは複数のスポットヒーター１７０から基板１０２に向けて放出される放射ビームの放射の集中を増加または減少させることを支援し得る。

【0022】

１つまたは複数のスポットヒーター１７０は、直径が約２０ｍｍ未満、約１０ｍｍ未満、約５ｍｍ未満、約３ｍｍ未満、約２ｍｍ未満など、約２５ｍｍ未満の放射ビームを放出するように構成される。一度に照射される基板１０２上の各スポットは、約１Ｗ～約１００Ｗ、約２Ｗ～約１００Ｗなど、約０．５Ｗ～約１００Ｗの電力範囲に照射される。照射される基板１０２上のスポットのサイズを調整することはまた、照射の電力密度を調整する。したがって、放射ビームが基板１０２の上面１５０と交差する際の放射ビームの各々の電力密度は、約３Ｗ／ｃｍ^２よりも大きい、約５Ｗ／ｃｍ^２よりも大きい、約５Ｗ／ｃｍ^２～約１５００Ｗ／ｃｍ^２、約５Ｗ／ｃｍ^２～約５００Ｗ／ｃｍ^２、約５Ｗ／ｃｍ^２～約３００Ｗ／ｃｍ^２など、約２Ｗ／ｃｍ^２よりも大きくなるように構成される。電力密度は、成長している膜の成長速度と組成とに影響を及ぼすには十分に高いが、ウエハおよびサセプタが損傷するのを防ぐには十分に小さい。

【0023】

１つまたは複数のスポットヒーター１７０の各々は、第１のスポットヒーター１７０が基板１０２の第１の半径方向位置に向けられ、第２のスポットヒーター１７０が基板１０２の第２の半径方向位置に向けられるように、基板１０２の異なる部分のほうに向けられる。

【0024】

スポットヒーター制御ボックス１７６はスポットヒーター１７０の各々に電力を与えるように構成され、それにより、スポットヒーター制御ボックス１７６は１つまたは複数のワイヤまたは光ファイバーを通してスポットヒーター１７０に電力および／または放射を与える。スポットヒーター制御ボックス１７６は、１つまたは複数のスポットヒーター１７０の各々の放射ビームの強度を制御するために可変電圧源または可変アンペア源を含み得る。スポットヒーター制御ボックス１７６は１つまたは複数のレーザー源をさらに含む。レーザー源は、約７５０ｎｍ～約１８００ｎｍ、約７６０ｎｍ～約１７００ｎｍなど、約７００ｎｍ～約２０００ｎｍの波長をもつレーザーを放出するように構成される。

【0025】

角度位置センサー１７８が、プロセスチャンバ１００内に配設され、基板１０２および基板支持体１０６のうちの一方または両方の角度位置を決定するように構成される。図１Ａおよび図１Ｂの実施形態では、角度位置センサー１７８は、シャフト１１８に隣接して配設され、縦軸Ａに対するシャフト１１８の角度位置を測定するように構成される。角度位置センサー１７８は、シャフト１１８上の１つまたは複数のシグナラー（ｓｉｇｎａｌｅｒ）がいつ角度位置センサー１７８の検知経路のそばを通るかを測定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のシグナラーはシャフト１１８の側面上のノッチ、バーコード、反射体、またはバンプを含む。角度位置センサー１７８は光学式位置センサーまたは抵抗位置センサーであり得る。

【0026】

いくつかの実施形態では、角度位置センサー１７８は、センサー１５３のうちの１つとしてリッド１５４を通して配設されるなど、フローモジュール１１２内にまたは基板支持体１０６の上方に配置される。角度位置センサー１７８は、その場合、基板１０２の縁部内のノッチロケーションまたは基板支持体１０６中のノッチを測定するように構成され得る。角度位置センサー１７８は、図１Ｂのマイクロコントローラ１８０など、コントローラ１２０またはマイクロコントローラのうちの１つに結合される。

【0027】

コントローラ１２０は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１５９と、メモリデバイス１３５と、サポート回路１５８とを含む。コントローラ１２０は、プロセスチャンバ１００を直接制御するか、あるいは特定のサポートシステム構成要素に関連付けられた、スポットヒーター制御ボックス１７６またはマイクロコントローラ１８０（図１Ｂ）など、他のコンピュータまたはコントローラを介してプロセスチャンバ１００を制御し得る。コントローラ１２０は、様々なチャンバとサブプロセッサとを制御するための工業環境において使用することができる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサのうちの１つであり得る。サポート回路１５８は、キャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路およびサブシステムなどを含む。処理ステップは、プロセスチャンバ１００の動作を制御するためにコントローラ１２０を特殊目的コントローラに変えるために実行されるかまたは呼び出され得る、ソフトウェアルーチンとしてメモリデバイス１３５に記憶され得る。コントローラ１２０は、本明細書で説明するいずれかの方法を実行するように構成され得る。

【0028】

スポットヒーター１７０の制御と、基板１０２への関連する放射供給とを促進するために、ＣＰＵ１５９は、様々なチャンバとサブプロセッサとを制御するためのプログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）など、工業環境において使用することができる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサの１つであり得る。メモリデバイス１３５はＣＰＵ１５９に結合され、メモリデバイス１３５は非一時的であり、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスクドライブ、ハードディスク、またはローカルまたはリモートの任意の他の形態のデジタルストレージなど、容易に入手可能なメモリのうちの１つまたは複数であり得る。サポート回路１５８は、プロセッサを従来の様式でサポートするためにＣＰＵ１５９に結合される。プロセスガスフローおよび加熱命令は、一般にソフトウェアルーチンとして、概してメモリデバイス１３５に記憶される。ソフトウェアルーチンはまた、ＣＰＵによって制御されているハードウェアからリモートに位置する第２のＣＰＵによって記憶および／または実行され得る。

【0029】

メモリデバイス１３５は、命令を含んでいるコンピュータ可読記憶媒体の形態であり、命令は、ＣＰＵ１５９によって実行されたときに、スポットヒーター１７０の動作を促進する。メモリデバイス１３５中の命令は、本開示の方法を実装するプログラムなど、プログラム製品の形態である。プログラムコードはいくつかの異なるプログラミング言語のうちのいずれか１つに準拠し得る。一例では、本開示は、コンピュータシステムとともに使用するためにコンピュータ可読記憶媒体上に記憶されるプログラム製品として実装され得る。プログラム製品のプログラムは、（本明細書で説明する方法を含む）実施形態の機能を定義する。

【0030】

いくつかの実施形態では、プログラムは機械学習機能を実施する。様々なデータの特徴としては、処理時間、温度、圧力、電圧、極性、電力、気体種、前駆体流量など、プロセスパラメータがある。データを取り込み、プロセスチャンバ１００とスポットヒーター１７０とによって実行されているプロセスを適応させるために機械学習アルゴリズムによる分析を可能にするために、特徴間の関係が識別され、定義される。機械学習アルゴリズムは教師あり学習技法または教師なし学習技法を採用し得る。プログラムによって実施される機械学習アルゴリズムの例としては、限定はしないが、とりわけ、線形回帰、ロジスティック回帰、デシジョンツリー、状態ベクトルマシン、ニューラルネットワーク、単純ベイズ（ｎａｉｖｅ Ｂａｙｅｓ）、ｋ近傍法、Ｋ平均法、ランダムフォレスト、次元削減アルゴリズム、および勾配ブースティングアルゴリズムがある。

【0031】

例示的なコンピュータ可読記憶媒体としては、限定はしないが、（ｉ）情報がそれに永続的に記憶される書込み不可能な記憶媒体（たとえば、ＣＤ－ＲＯＭドライブによって読取り可能なＣＤ－ＲＯＭディスクなど、コンピュータ内の読取り専用メモリデバイス、フラッシュメモリ、ＲＯＭチップまたは任意のタイプの固体不揮発性半導体メモリ）、（ｉｉ）変更可能な情報がそれに記憶される書込み可能な記憶媒体（たとえば、ディスケットドライブまたはハードディスクドライブ内のフロッピーディスク、または任意のタイプの固体ランダムアクセス半導体メモリタイプ）がある。本明細書で説明する方法の機能に指示するコンピュータ可読命令を担持しているときのそのようなコンピュータ可読記憶媒体は本開示の実施形態である。いくつかの実施形態では、コントローラ１２０はｅｔｈｅｒＣＡＴコントローラである。

【0032】

図１Ｂはプロセスチャンバ１００の別の実施形態の概略図である。図１Ｂの実施形態では、スポットヒーター１７０を制御するためにマイクロコントローラ１８０が利用され、したがって、マイクロコントローラはスポットヒーター制御ボックス１７６と角度位置センサー１７８の両方に結合される。マイクロコントローラ１８０はさらにコントローラ１２０に結合され、したがって、マイクロコントローラ１８０は、コントローラ１２０からスポットヒーター１７０の制御を分離するが、依然として１次コントローラ１２０から入力または電力を受け取る。マイクロコントローラ１８０は、コントローラ１２０と同様であり、ＣＰＵと、メモリと、サポート回路とを含み得る。

【0033】

マイクロコントローラ１８０など、専用マイクロコントローラがより速い反応時間を与え、コントローラ１２０など、大きいコントローラネットワーク上の信号レイテンシを回避する。コントローラ１２０は、プロセスチャンバ１００内の多数のセンサーから信号を受信しながら、ネットワーク上の多数の異なる構成要素とデバイスとに制御信号を送る。単純なマイクロコントローラを使用した際のサイクル時間は可能なサイクル時間を１マイクロ秒未満に低減することが推定される。マイクロコントローラ１８０を利用したときのサイクル時間は、したがって、最高少なくとも１０００倍速くなる。

【0034】

サイクル時間が速くなると基板１０２上のスポット加熱のより正確な制御が可能になる。レーザーへの連続する信号間の時間が短くなると、電力をより速く変調することができ、それにより、基板１０２の極めて小さい角度位置の変化が異なる照射電力レベルを受信し得るようになる。ウエハ／サセプタの回転速度が高い場合でも、マイクロコントローラを用いて制御時間が短縮されると、正確な照射レベル制御が可能になる。

【0035】

図２は、図１Ａまたは図１Ｂのいずれかのプロセスチャンバ１００上に配設されたスポットヒーター１７０の概略図である。スポットヒーター１７０は、さらに、放射ビーム２０２がスポットヒーター１７０から基板１０２の上面１５０に向けられた状態で示されている。本明細書で説明したように、放射ビーム２０２の直径は、基板１０２および／または基板支持体１０６との接点において、約５ｍｍ未満、約３ｍｍ未満、約２ｍｍ未満など、約１０ｍｍ未満である。

【0036】

図３は、基板１０２の上面１５０上のスポットヒーター照射経路３０２、３０４、３０６、３０８の概略平面図である。スポットヒーター照射経路３０２、３０４、３０６、３０８は、第１のスポットヒーター１７０ａ、第２のスポットヒーター１７０ｂ、または第３のスポットヒーター１７０ｃのうちの１つなど、１つまたは複数のスポットヒーター１７０を使用して形成される。スポットヒーター照射経路３０２、３０４、３０６、３０８の各々は軸Ａから基板１０２上の異なる半径方向位置に配設される。スポットヒーター照射経路３０２、３０４、３０６、３０８は、第１のスポットヒーター照射経路３０２と、第２のスポットヒーター照射経路３０４と、第３のスポットヒーター照射経路３０６と、第４のスポットヒーター照射経路３０８とを含む。スポットヒーター照射経路３０２、３０４、３０６、３０８の各々は、スポットヒーター照射経路３０２、３０４、３０６、３０８の環状部分の中心である中心線を含む。

【0037】

スポットヒーター照射経路３０２、３０４、３０６、３０８の各々は、第１のスポットヒーター照射経路３０２が基板１０２の軸Ａから第１の半径方向距離Ｒ_１に配設され、第２のスポットヒーター照射経路３０４が基板１０２の軸Ａから第２の半径方向距離Ｒ_２に配設され、第３のスポットヒーター照射経路３０６が基板１０２の軸Ａから第３の半径方向距離Ｒ_３に配設され、第４のスポットヒーター照射経路３０８が基板１０２の軸Ａから第４の半径方向距離Ｒ_４に配設されるように、異なる半径方向位置に配設される。第４の半径方向距離Ｒ_４は第３の半径方向距離Ｒ_３よりも大きい。第３の半径方向距離Ｒ_３は第２の半径方向距離Ｒ_２よりも大きい。第２の半径方向距離Ｒ_２は第１の半径方向距離Ｒ_１よりも大きい。

【0038】

角度位置センサー１７８は基板１０２の軸Ａの周りの第１の角度位置に示されている。いくつかの実施形態では、角度位置センサー１７８は軸Ａの周りの０角度位置に配設される。明快のために、角度位置センサー１７８は基板１０２の半径方向外側に配設されているが、角度位置センサー１７８は、基板１０２の下方または基板１０２の上方に、また基板１０２の外周の半径方向内側に配設され得ることを理解されたい。

【0039】

第１のスポットヒーター１７０ａは、軸Ａの周りに角度位置センサー１７８に対して第１の角度θ_１に配設される。第２のスポットヒーター１７０ｂは、軸Ａの周りに角度位置センサー１７８に対して第２の角度θ_２に配設される。第３のスポットヒーター１７０ｃは、軸Ａの周りに角度位置センサー１７８に対して第３の角度θ_３に配設される。第１の角度θ_１、第２の角度θ_２、および第３の角度θ_３は例示的であり、示されている角度とは異なる角度であり得る。第１の角度θ_１は約９０度（°）の角度である。第２の角度θ_２は約１８０°の角度である。第３の角度θ_３は約２１０°の角度である。

【0040】

スポットヒーター照射経路３０２、３０４、３０６、３０８の各々は複数のセクタ３１０ａ、３１０ｂ、および３１０ｃに分割される。複数のセクタ３１０ａ、３１０ｂ、および３１０ｃは異なる角度位置におけるスポットヒーター照射経路３０２、３０４、３０６、３０８の部分である。したがって、第２のスポットヒーター照射経路３０４の第１の角度位置が第１のセクタ３１０ａである。第２のスポットヒーター照射経路３０４の第２の角度位置が第２のセクタ３１０ｂである。第２のスポットヒーター照射経路３０４の第３の角度位置が第３のセクタ３１０ｃである。第２のスポットヒーター照射経路３０４上の他の角度位置に複数の追加のセクタが配設される。第１のスポットヒーター照射経路３０２、第３のスポットヒーター照射経路３０６、および第４のスポットヒーター照射経路３０８の各々は異なる角度位置において同様のセクタに分割される。

【0041】

スポットヒーター１７０のホルダー１７４が電動ベースを含む実施形態では、スポット加熱照射経路の半径方向位置が基板１０２の３６０度回転毎に連続的に変動させられ得る。半径方向位置変動の範囲は、ウエハ回転速度と電動ベースのモーター速度とに応じて約５ｍｍ～約１０ｍｍに制限される。電動ベースは、したがって、基板１０２上の非球形スポット加熱照射経路を可能にする。いくつかの実施形態では、スポット加熱照射経路は、したがって、形状が卵形または放物線である。非球形のスポット加熱照射経路はスポット加熱用途における多用途性の向上を可能にする。

【0042】

いくつかの実施形態では、第１のスポット加熱照射経路３０２など、スポット加熱照射経路のうちの１つは、基板１０２の外側の半径方向位置でもあり得るが、基板１０２の縁部の近くでもあり得る。熱拡散により、基板１０２の円周の外側の領域をスポット加熱することは、さらに基板１０２の縁部への加熱を行う。基板１０２の円周の外側の領域をスポット加熱することは、したがって、基板１０２の内側に影響を与えないようにしながら、主に基板１０２の縁部における膜の厚さおよび組成のばらつきをターゲットにするために利用され得る。いくつかの実施形態では、スポット加熱照射経路は、基板の外周から１０ｍｍ未満、基板の外周から５ｍｍ未満など、基板の外周の１０ｍｍ内である。

【0043】

図４は、基板１０２など、基板上の膜均一性を改善するために、調整されたスポットヒーター強度を決定する方法４００のフローチャートである。方法４００は、図１Ａの実施形態におけるコントローラ１２０または図１Ｂの実施形態におけるマイクロコントローラ１８０のうちの１つに記憶される。コントローラ１２０および／またはマイクロコントローラ１８０は、それに記憶されている方法４００を実行するように構成される。方法４００は、スポットヒーター１７０とスポットヒーター制御ボックス１７６とを制御することを含む。

【0044】

方法４００は、スポットヒーター１７０に補正を適用する前に、最初に、基板上の複数のポイントにおいて望まれる補正の量を決定する。層を堆積するなどのプロセスが動作４０２の間にテスト基板上で実行される。プロセスは、層堆積プロセス、エッチプロセス、または熱処理プロセスのうちの１つである。基板は、テスト基板であるが、サイズ、形状、および組成が、プロセスチャンバ内で処理されるべき他の基板と同様である。テスト基板上に層を堆積することまたはエッチングすることは温度依存性であり、基板内の温度不均一性はテスト基板上の不均一な膜厚を生じる。温度不均一性は、さらに、基板のプロファイルにわたる層の材料組成および元素組成の差を生じる。

【0045】

テスト基板の厚さまたは材料組成プロファイルは、基板上に層を堆積またはエッチングした後に、別の動作４０４中に測定される。温度の不一致により不均一な膜厚形成および不均一な材料組成が生じることにより、厚さプロファイルおよび／または材料組成プロファイルは、基板上の推定温度プロファイルを決定するために利用される。したがって、層の堆積がより少ない場合、そのロケーションにおける温度は、層の堆積がより多いロケーションにおける温度よりも低い。材料組成は、さらに、基板上の様々なロケーションにおける処理温度を決定するために利用され得、したがって、より高いまたはより低い材料濃度は特定のロケーションにおけるより高いまたはより低い処理温度を示す。

【0046】

厚さまたは材料組成プロファイルは、テスト基板を別個のプロセスチャンバ中に移動することによって測定され得る。別個のプロセスチャンバは、テスト基板の厚さプロファイルと材料組成プロファイルの一方または両方を測定するように構成される。厚さプロファイルは、非接触厚さ測定デバイスまたは接触厚さ測定デバイスのうちの一方を使用して測定される。非接触厚さ測定デバイスとしては、カメラ、エリプソメータ（ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ）、またはＸ線回折デバイスがある。接触厚さ測定デバイスとしてはライン走査ツールがある。エリプソメータは、材料厚さを測定するためにテスト基板の表面から反射された１つまたは複数の光ビームの光学的性質の変化を測定する。厚さ測定デバイスはテスト基板の厚さプロファイルを得る。いくつかの実施形態では、厚さ測定デバイスは、搬送チャンバ、ロードロック（ｌｏａｄ－ｌｏｃｋ）チャンバ、または処理チャンバに機械的に結合されたファクトリーインターフェース（図示せず）の内側に配設される。いくつかの実施形態では、厚さ測定デバイスは、処理チャンバに結合されていないインラインツール中に配置される。

【0047】

テスト基板の表面にわたる膜の材料組成は、エリプソメトリ（ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ）とＸ線回折とを含む非接触方法を用いて測定される。電気的特性に大きい影響を及ぼす、ホウ素、リンなど、いくつかのドーパントを含んでいる層の場合は、膜の組成を決定するために抵抗率測定またはキャリア濃度測定（たとえば、ホール効果測定）のいずれかが使用される。そのような組成データ（組成対位置）は、次いで、図６に示された例示的な厚さプロファイルと同様の濃度プロットまたはグラフを形成するために利用される。

【0048】

いくつかの実施形態では、厚さおよび／または材料組成プロファイルは基板上の特定の半径方向ロケーションについてのみ得られる。一例では、厚さおよび／または材料組成プロファイルは、基板の中心から２０ｍｍよりも大きい半径方向ロケーションについて得られる。厚さプロファイルおよび／または材料組成は、単一の半径方向位置において、５個よりも多い厚さおよび／または材料組成測定値、１０個よりも多い厚さおよび／または材料組成測定値、１５個よりも多い厚さおよび／または材料組成測定値、２０個よりも多い厚さおよび／または材料組成測定値など、複数の厚さおよび／または材料組成測定値を含む。図６は、複数の厚さ測定値をもつグラフ６００を示す。グラフ６００は、基板上の単一の半径方向ロケーションに沿って２６個の厚さ測定値を含む。厚さは、オングストローム（Ａ）で測定され、約８７５Ａと約９５０Ａとの間で変動する。図６の実施形態では、ゼロ（０）の測定値は２６の測定値と同じ基板上のポイントであり、それらの間の各測定値は、同じ半径方向ロケーションにおける基板上の異なる角度位置の測定値である。

【0049】

動作４０４中に基板の厚さおよび／または材料組成プロファイルが得られると、動作４０６中に厚さおよび／または材料組成プロファイルから温度補正係数が決定される。温度補正係数は、望まれる補正の量と、異なる温度における基板上の膜の成長速度と、プロセスチャンバの温度と、スポットヒーターの電力とに依存する。温度補正係数は、厚さプロファイルおよび／または材料組成プロファイル測定値を反転させ、厚さプロファイルおよび／または材料組成プロファイル測定値を正規化することによって得られる。厚さプロファイルおよび／または材料組成プロファイル測定値を反転させることは、第１の厚さ値または第１の材料組成値から各厚さ値および／または材料組成値を減算することを含む。いくつかの実施形態では、第１の厚さ値および／または第１の材料組成値は厚さプロファイル測定値および／または材料組成測定値のうちの最大厚さ値および／または最大材料組成値である。厚さプロファイル測定値および／または材料組成測定値を正規化することは、反転した厚さプロファイル測定値および／または材料組成測定値を、反転した厚さプロファイル測定値および／または材料組成測定値の最大値で除算することを含む。次いで、正規化された補正係数曲線を得るために、正規化された厚さプロファイル測定値または材料組成プロファイル測定値に対して補間が実行される。

【0050】

正規化された厚さプロファイル測定値および／または材料組成プロファイル測定値の補間は、線形補間、２次補間、または３次補間のうちの１つであり得る。次いで、温度補正曲線を得るために、正規化された補正係数曲線に補正乗数値が乗算される。補正乗数値は、基板内での堆積および／またはエッチング中のプロセスチャンバ内の他のプロセス状態に少なくとも部分的に依存する。一例では、補正乗数値は、１２ビット補正値の場合、４０９５である。図７のグラフ７００は、動作４０６において説明したように得られた温度補正曲線の１つの例を示す。いくつかの例では、補正係数値は、スポットヒーターによって、またはスポットヒーターに結合されたレーザーによって放出されるワット数またはジュールの差など、スポットヒーターに適用される電力の差と等価である。

【0051】

温度補正係数曲線および温度補正値を決定した後に、１つまたは複数のスポットヒーターからの信号出力が、動作４０８中に温度補正係数値によって決定されるように調整される。１つまたは複数のスポットヒーターの信号出力を調整することについて図５の方法５００においてさらに説明する。厚さプロファイル、材料組成プロファイル、および／または温度補正曲線を決定することは、プロセスチャンバ１００内での基板の処理の前に保守プロシージャ中に実行される。

【0052】

図５は、スポットヒーター照射の強度を調整しながら基板を処理する方法５００を示す。方法５００は、基板の位置を検出する動作５０２を含む。動作５０２中に検出される基板の位置は基板の角度位置である。角度位置は、図１Ａおよび図１Ｂの角度位置センサー１７８など、位置センサーを使用して決定される。角度位置は、さらに、軸Ａの周りの基板支持体の回転の速度を知ることによって決定される。基板の位置を検出することは、後の動作中にスポットヒーターによって出力される温度補正信号が基板の補正角度位置に供給されることを保証することを支援する。いくつかの実施形態では、基板の位置は、基板または基板支持体上のノッチまたはシグナラーがいつ角度位置センサーを通るかを記録することによって知られる。

【0053】

動作５０２中に基板の角度位置が決定された後に、温度補正係数値および／または温度補正曲線がスポットヒーターコントローラに与えられる。スポットヒーターコントローラは、コントローラ１２０、マイクロコントローラ１８０、またはスポットヒーター制御ボックス１７６のうちの１つであり得る。角度位置センサーによって検出された基板の特定の角度位置に関連付けられた温度補正係数値はスポットヒーターコントローラに与えられる。

【0054】

いくつかの実施形態では、スポットヒーターコントローラは、それに記憶された温度補正係数値および／または温度補正曲線をすでに含んでいる。しかしながら、基板の角度位置に関連付けられた温度補正係数値は温度補正曲線の温度補正係数値セットから呼び出される。

【0055】

温度補正係数値が内部スポットヒーターコントローラメモリまたは外部メモリソースのいずれかからスポットヒーターコントローラによって呼び出された後に、動作５０６中にスポットヒーターのうちの１つまたは複数の信号出力が温度補正係数値に基づいて調整される。１つまたは複数のスポットヒーターの信号出力を調整することは、電力出力、波長出力、ビームサイズ、またはビーム角のうちの１つまたは複数を調整することを含む。信号出力が電力出力である実施形態では、電力出力は、温度補正係数値が大きくなると高くなり、温度補正値がより小さくなると小さくなる。基板に供給される電力の量は、スポットヒーターの総電力の約０％～スポットヒーターの総電力の１００％、約１０％～約９５％、約２０％～約９５％などの範囲内で変動する。いくつかの実施形態では、動作５０６中にスポットヒーターによって出力される最小電力は約２Ｗ／ｃｍ^２であり、したがって、基板の第１の角度セクションに供給される電力出力は、約５Ｗ／ｃｍ^２よりも大きい、約５Ｗ／ｃｍ^２～約１５００Ｗ／ｃｍ^２、約５Ｗ／ｃｍ^２～約５００Ｗ／ｃｍ^２、約５Ｗ／ｃｍ^２～約３００Ｗ／ｃｍ^２など、約２Ｗ／ｃｍ^２よりも大きい。スポットヒーターによって出力され、基板に供給される電力の範囲は、補正されるべき基板上の厚さばらつき範囲と、基板に供給される電力に対する膜成長厚さの感度の両方に依存する。基板の厚さばらつきを補正することに加えて、基板の材料組成も、同じプロセスを使用して調整することが可能である。

【0056】

１つまたは複数のスポットヒーターは、直径約２０ｍｍ未満、約１０ｍｍ未満、約５ｍｍ未満、約３ｍｍ未満、約２ｍｍ未満など、約２５ｍｍ未満の放射ビームを放出する。一度に照射される基板１０２上の各スポットは、約１Ｗ～約１００Ｗ、約２Ｗ～約１００Ｗなど、約０．５Ｗ～約１００Ｗの電力範囲に照射される。照射される基板１０２上のスポットのサイズを調整することは、照射の電力密度をも調整する。

【0057】

基板に供給される放射の波長は、約７５０ｎｍ～約１８００ｎｍ、約７６０ｎｍ～約１７００ｎｍなど、約７００ｎｍ～約２０００ｎｍである。

【0058】

スポットヒーターが、基板の異なる部分を照射するために基板の上を走査される際に、異なる温度補正係数が適用される。基板が、角度位置センサーによって決定された第１の角度位置に配設されている間、スポットヒーターコントローラに第１の温度補正係数が与えられる。第１の温度補正係数は、基板の第１の角度セクションに、第１の電力をもつ第１の放射ビームが照射されるように、スポットヒーターの第１の出力信号を調整するために利用される。第１の電力は、第１の温度補正係数値を使用して決定される。第１の角度位置は、基板の、第２のスポットヒーター照射経路３０４など、円環の、第１のセクタ３１０ａなど、第１のセクタであり得る。

【0059】

基板は、次いで、同じ半径方向位置の第２の角度位置まで回転させられる。第２の角度位置にある間、スポットヒーターコントローラに第２の温度補正係数値が与えられる。第２の温度補正係数は、基板の第２の角度セクションに、第２の電力をもつ第２の放射ビームが照射されるように、スポットヒーターの第２の出力信号を調整するために利用される。第２の電力は、第２の温度補正係数値を使用して決定される。第２の温度補正係数が第１の温度補正係数とは異なるとき、第２の電力は第１の電力とは異なる。第２の角度位置は、基板の、第２のスポットヒーター照射経路３０４など、円環の、第２のセクタ３１０ｂなど、第２のセクタであり得る。

【0060】

基板は、次いで、同じ半径方向位置の第３の角度位置まで回転させられる。第３の角度位置にある間、スポットヒーターコントローラに第３の温度補正係数値が与えられる。第３の温度補正係数値は、基板の第３の角度セクションに、第３の電力をもつ第３の放射ビームが照射されるように、スポットヒーターの第３の出力信号を調整するために利用される。第３の電力は、第３の温度補正係数値を使用して決定される。第３の温度補正係数値が第１の温度補正係数値または第３の温度補正係数値のいずれとも異なるとき、第３の電力は第１の電力および第２の電力とは異なる。第３の角度位置は、基板の、第２のスポットヒーター照射経路３０４など、円環の、第３のセクタ３１０ｃなど、第３のセクタであり得る。

【0061】

追加の温度補正係数値に相関する異なる電力値において追加の角度位置がスポットヒーターによって加熱される。１５個よりも大きい異なる電力値をもつ１５個よりも大きい角度位置、２０個よりも大きい異なる電力値をもつ２０個よりも大きい角度位置など、１０個よりも大きい異なる電力値をもつ１０個よりも大きい角度位置があり得る。いくつかの実施形態では、１００個を超える温度補正係数値が温度補正曲線から決定される。いくつかの実施形態では、３００個を超える温度補正係数値など、２００個を超える温度補正係数値がある。いくつかの実施形態では、各角度位置は円環の一部分であり、したがって、円環は、約４５度未満、約３０度未満、約１５度未満、約１０度未満、約５度未満、約３度未満、約２度未満、約１度未満など、６０度未満の領域をもつセクタに分割される。

【0062】

図８Ａは、角度位置センサーから９０度だけ角度的にオフセットされたスポットヒーターの補正された信号出力を示すグラフ８００である。したがって、スポットヒーター照射のセクションの角度は、図３の第１のスポットヒーター１７０ａと同様に、角度位置センサーから９０度だけオフセットされる。照射される領域が、位置センサー測定値の角度からオフセットされた角度に配設されたとき、スポットヒーターコントローラへの補正信号出力は同様にオフセットされる。図８Ｂに示されているように、スポットヒーターの補正信号出力および調整された電力出力は、スポットヒーター照射のロケーションが角度位置センサー測定値と同じ角度位置であった場合、補正信号出力に対して９０度だけ調整される。

【0063】

図８Ｂは、角度位置センサーから１８０度だけ角度的にオフセットされたスポットヒーターの補正された信号出力を示すグラフ８５０である。したがって、スポットヒーター照射のセクションの角度は、図３の第２のスポットヒーター１７０ｂと同様に、角度位置センサーから１８０度だけオフセットされる。図８Ｂに示されているように、スポットヒーターの補正信号出力および調整された電力出力は、スポットヒーター照射のロケーションが角度位置センサー測定値と同じ角度位置であった場合、補正信号出力に対して１８０度だけ調整される。

【0064】

本明細書で説明した実施形態は、スポットヒーターが処理中に基板の異なる角度領域を照射する際に、１つまたは複数のスポットヒーターによって基板に適用される電力を変動させることを可能にする。異なる角度領域に対して基板に与えられる放射の量を調整することは、異なる角度領域における不均一性を低減するかまたはなくすことを可能にする。スポットヒーターによって適用される電力の変化は、成長したまたはエッチングされた膜の厚さが測定される較正動作によって決定される。厚さは温度補正係数値と相関し、温度補正係数値は、グラフ表示され、温度補正係数曲線を補間するために使用される。温度補正係数曲線は、異なる角度位置において基板に与えられる電力と放射量とを調整するために追従させられ得る曲線を与える。

【0065】

上記は本開示の実施形態を対象とするが、本開示の他のおよびさらなる実施形態が、それの基本範囲から逸脱することなく考案され得、それらの範囲は添付の特許請求の範囲によって決定される。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【手続補正書】

【提出日】2024-06-04

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体製造中に使用するのに好適な、処理中に基板の温度プロファイルを調整する方法であって、
スポットヒーターコントローラに複数の温度補正係数を送ることと、
スポットヒーターを使用して、第１の電力をもつ第１の放射ビームを前記基板の第１の角度セクションに照射することであって、前記第１の電力が、前記複数の温度補正係数のうちの第１の温度補正係数を使用して決定される、前記基板の第１の角度セクションに照射することと、
前記基板を中心軸の周りに回転させることと、
前記スポットヒーターを使用して、第２の電力をもつ第２の放射ビームを前記基板の第２の角度セクションに照射することであって、前記第２の電力が、前記複数の温度補正係数のうちの第２の温度補正係数を使用して決定され、前記第２の電力が前記第１の電力とは異なる、前記基板の第２の角度セクションに照射することと
を含む、方法。

【請求項2】

前記第１の角度セクションと前記第２の角度セクションの両方が前記基板の中心から同じ半径方向距離に配設された、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記基板が、前記第１の角度セクションの前記照射することと前記第２の角度セクションの前記照射することとの間に前記基板の中心の周りを回転させられる、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記温度補正係数が、較正動作中にテスト基板上の膜の厚さまたは組成を使用して決定される、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記基板または前記基板がその上に配設された基板支持体の第１の角度位置を決定するように構成された位置センサーを使用して、前記基板の前記第１の角度位置を決定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記温度補正係数が前記基板の角度位置に関連付けられる、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

それぞれ前記第１の角度セクションおよび前記第２の角度セクションに供給される前記第１の電力および前記第２の電力が、約２Ｗ／ｃｍ^２よりも大きい電力密度を有する、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記スポットヒーターを使用して、第３の電力をもつ第３の放射ビームを前記基板の第３の角度セクションに照射することをさらに含み、前記第３の電力が、前記複数の温度補正係数のうちの第３の温度補正係数を使用して決定され、前記第３の電力が前記第１の電力および前記第２の電力とは異なる、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

半導体製造中に使用するのに好適な、基板を処理するための装置であって、
チャンバ本体と、
前記チャンバ本体内に配設された基板支持体と、
チャンバリッドと、
チャンバフロアと、
前記チャンバリッドと前記基板支持体との間に配設された上側ウィンドウと、
前記基板支持体と前記チャンバフロアとの間に配設された下側ウィンドウと、
前記上側ウィンドウと前記チャンバリッドとの間に配設された複数の上側ランプと、
前記下側ウィンドウと前記チャンバフロアとの間に配設された複数の下側ランプと、
前記チャンバリッド上に配設され、放射ビームを前記基板支持体のほうに導くように構成された、１つまたは複数のスポットヒーターと、
前記１つまたは複数のスポットヒーターを制御するように構成されたコントローラであって、
前記基板の角度位置を決定することと、
前記１つまたは複数のスポットヒーターが前記基板の複数の角度部分を加熱する際に前記１つまたは複数のスポットヒーターの電力出力が変動するように、温度補正係数のセットを使用して前記１つまたは複数のスポットヒーターの前記電力出力を調整することと
を行うようにプログラムされたコントローラと
を備える、装置。

【請求項10】

前記１つまたは複数のスポットヒーターの前記放射ビームが、約１０ｍｍ未満の直径を有する、請求項９に記載の装置。

【請求項11】

前記基板または前記基板がその上に配設された前記基板支持体の前記角度位置を決定するように構成された位置センサーをさらに備える、請求項９に記載の装置。

【請求項12】

前記１つまたは複数のスポットヒーターが、前記基板支持体の周りの、前記位置センサーとは異なる角度位置にある、請求項１１に記載の装置。

【請求項13】

前記コントローラが、スポット加熱マイクロコントローラであり、プロセスチャンバコントローラとは別個である、請求項９に記載の装置。

【請求項14】

前記１つまたは複数のスポットヒーターの各々が、前記放射ビームを前記基板支持体の異なる半径方向位置に導くように配置された、請求項９に記載の装置。

【請求項15】

命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記命令は、プロセッサによって実行されたときに、
基板の角度位置を決定するステップと、
温度補正曲線を受信するステップと、
１つまたは複数のスポットヒーターが前記基板の第１の半径方向位置に沿って前記基板の複数の角度部分を加熱する際に前記１つまたは複数のスポットヒーターの電力出力が変動するように、前記温度補正曲線を使用して前記１つまたは複数のスポットヒーターの前記電力出力を調整するステップと
をコンピュータシステムに実行させる、非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項16】

前記１つまたは複数のスポットヒーターの放射ビームが、前記基板のほうに導かれ、約２５ｍｍ未満の直径を有する、請求項１５に記載の媒体。

【請求項17】

前記基板の前記角度位置を決定することが、位置センサーを使用して実行される、請求項１５に記載の媒体。

【請求項18】

前記１つまたは複数のスポットヒーターが、前記基板の周りの、前記位置センサーとは異なる角度位置にあり、前記温度補正曲線が、前記基板に対する前記位置センサーの角度位置と前記基板に対する前記１つまたは複数のスポットヒーターの前記角度位置との間の差を考慮するためにオフセットされる、請求項１７に記載の媒体。

【請求項19】

前記温度補正曲線が、複数の温度補正係数を使用して形成され、前記複数の温度補正係数が、較正動作中にテスト基板上の膜厚または材料組成を測定することによって決定される、請求項１５に記載の媒体。

【請求項20】

前記１つまたは複数のスポットヒーターの前記電力出力が、プロセスチャンバ内での堆積動作中に変動させられ、前記基板上の異なる角度位置における、前記基板上の第１の半径方向ロケーションにおいて成長している膜の均一性を改善する、請求項１５に記載の媒体。

【国際調査報告】