CN118077040A - 用于校正基板的热处理的系统、方法和装置 - Google Patents

Abstract

本公开内容的方面涉及用于校正基板的热处理的系统、方法和装置。在一个方面中，产生了具有多个校正吸收系数的校正吸收系数曲线。

Description

用于校正基板的热处理的系统、方法和装置

技术领域

本公开内容的方面涉及用于校正基板的热处理的系统、方法和装置。在一个方面中，产生了具有多个校正吸收系数的校正吸收系数曲线。

背景技术

在对基板进行热处理时，会出现一些处理障碍。例如，加热基板可能需要时间，导致产量减少，成本和延迟增加。作为另一个例子，基板的加热可能是不均匀的，导致基板缺陷和处理延迟。作为另一个例子，基板应达到足以使基板在处理期间适当吸收热量的不透明度。

基板之间的差异可能会加剧上述的障碍。例如，掺杂的差异可能会导致加热不同基板所需时间存在差异。

因此，需要改进系统、方法和装置，以促进校正具有各种不同类别的基板的热处理。

发明内容

本公开内容的方面涉及用于校正基板的热处理的系统、方法和装置。在一个方面中，产生了具有多个校正吸收系数的校正吸收系数曲线。

在一个实施方式中，一种用于处理基板的系统包括：包括内部容积的腔室、基板支撑件、多个加热灯、以及一个或多个辐射检测器，该一个或多个辐射检测器设置在该基板支撑件的相对于该多个加热灯的相对侧。该系统包括：控制器，包括指令，当这些指令当被执行时促使多个操作被进行。该多个操作包括以下操作：使用该多个加热灯以多个温度加热基板。该加热的操作包括针对该多个温度中的每个温度，以多个波长向该基板的接收表面引导入射辐射。该多个操作包括以下操作：针对该多个温度中的每个温度，检测以该多个波长从该基板的透射表面透射的多个透射辐射值。该多个操作包括以下操作：针对该多个温度中的每个温度，确定该多个波长下的多个吸收系数，针对该多个温度中的每个温度，确定该多个波长下的多个吸收功率值，以及针对该多个温度中的每个温度，产生该多个波长下的吸收功率曲线。该多个操作包括以下操作：产生具有多个校正吸收系数的校正吸收系数曲线。该多个操作包括以下操作：识别该基板的类别，并且变换该校正吸收系数曲线。该变换的操作包括：将该校正吸收系数曲线与具有多个储存的校正系数的储存的校正系数曲线进行比较，以及将该校正吸收系数曲线与该储存的校正系数曲线合并，以产生经变换的校正系数曲线。

在一个实施方式中，一种校正基板的热处理的方法包括以下步骤：以多个温度加热基板，该加热的步骤包括针对该多个温度中的每个温度以多个波长向该基板的接收表面引导入射辐射。该方法包括以下步骤：针对该多个温度中的每个温度，检测以该多个波长从该基板的透射表面透射的多个透射辐射值。该方法包括以下步骤：针对该多个温度中的每个温度，确定该多个波长下的多个吸收系数，以及产生具有多个校正吸收系数的校正吸收系数曲线。该方法包括以下步骤：变换该校正吸收系数曲线。该变换的步骤包括：将该校正吸收系数曲线与包括多个储存的校正系数的储存的校正系数曲线进行比较，以及将该校正吸收系数曲线与该储存的校正系数曲线合并，以产生经变换的校正系数曲线。

在一个实施方式中，一种用于校正基板的热处理的非暂时性计算机可读取介质包括指令，当这些指令当被执行时促使多个操作被进行。该多个操作包括以下操作：以多个温度加热基板，该加热的操作包括针对该多个温度中的每个温度，以多个波长向该基板的接收表面引导入射辐射。该多个操作包括以下操作：针对该多个温度中的每个温度，检测以该多个波长从该基板的透射表面透射的多个透射辐射值。该多个操作包括以下操作：针对该多个温度中的每个温度，确定该多个波长下的多个吸收系数，以及产生具有多个校正吸收系数的校正吸收系数曲线。该多个操作包括以下操作：变换该校正吸收系数曲线。该变换的操作包括：将该校正吸收系数曲线与具有多个储存的校正系数的储存的校正系数曲线进行比较；以及将该校正吸收系数曲线与该储存的校正系数曲线合并，以产生经变换的校正系数曲线。

附图说明

为了能够详细理解本公开内容的上述特征的方式，可以通过参考实施方式获得上文简要概述的本公开内容的更详细的描述，其中一些实施方式在附图中得到说明。然而，需要注意的是，附图只说明了示例性的实施方式，因此不应被视为对范围的限制，因为本公开内容可以允许其他同等有效的实施方式。

图1A是依据一个实施方式的腔室的局部示意透视图。

图1B是依据一个实施方式的设置在图1A所示的腔室的内部容积中的基板的局部示意图。

图2是依据一个实施方式的校正基板的热处理的方法的示意图。

图3是依据一个实施方式的显示辐射源的功率与波长的关系曲线图的示意图。

图4是依据一个实施方式的显示透射辐射与波长的关系曲线图的示意图。

图5是依据一个实施方式的显示吸收功率与波长的关系曲线图的示意图。

图6是依据一个实施方式的显示吸收积分与温度的关系曲线图的示意图。

图7是依据一个实施方式的显示校正吸收系数与温度的关系曲线图的示意图。

图8是依据一个实施方式的显示检测到的信号与掺杂水平的关系曲线图的示意图。

为了便于理解，在可能的情况下，使用了相同的附图标记来指明图中共同的相同元素。可以预期，一个实施方式的元素和特征可以有益地并入其他实施方式，而无需进一步叙述。

具体实施方式

本公开内容的方面涉及用于校正基板的热处理的系统、方法和装置。在一个方面中，产生了具有多个校正吸收系数的校正吸收系数曲线。校正吸收系数曲线用来通过将所选的辐射功率除以沿着校正吸收系数曲线设置在所选的处理温度处的校正吸收系数，从而确定经校正的辐射功率。所选的辐射功率与所选的处理温度对应。经校正的辐射功率用来在热处理期间加热某一类别的基板。

图1A是依据一个实施方式的腔室100的局部示意透视图。腔室100是用于对基板进行热处理的系统的一部分。腔室100可以是快速热处理(RTP)腔室。腔室100可以被配置为进行连续光谱透射高温测定(“continuous spectra transmission pyrometry,CSTP”)，该高温测定测量在某一波长范围(例如超过一个或两个的主要波长)下透射通过基板(例如硅基板)的辐射的光谱，以推断基板的温度。

腔室100包括灯组件110、腔室主体120和基板支撑件182。在图1A所示的实施方式中，基板支撑件182是组件。为了清楚起见，腔室100已被剖开，图1A只示出腔室主体120的上侧部分。灯组件110包括多个加热灯111，其中每个加热灯定位在相应的反射管112内部。加热灯111可以是白炽灯，如钨丝卤素灯，或其他高输出灯，如放电灯。反射管112在水冷式壳体114内以蜂巢状阵列113布置。薄窗口115形成灯组件110的底表面，从而将灯组件110与通常存在于腔室100的内部容积118中的真空环境分开。石英可以用于窗口181，因为石英对红外光是透明的。灯组件110以真空气密方式与腔室主体220的上表面附接。

腔室主体120包括腔室100的壁和底板，以及基板开口121和排气口122。基板通过基板开口311被输送进出腔室100的内部容积118。真空泵(未示出)(例如气体回路的一部分)通过排气口122将气体从腔室100排出。狭缝阀或闸阀(未示出)可以用来密封基板开口121和排气口122。

基板支撑件182设置在腔室主体120内并位于内部容积118中。基板支撑件182包括边缘环131、可旋转的石英圆筒132、反射体板133，和光探针134(例如光纤)的阵列。边缘环131搁置在可旋转的石英圆筒132上。可旋转的石英圆筒132可以可选地在基板处理期间旋转，以通过促进最小化腔室100中的热不对称对基板上的影响，来促进在热处理期间最大化基板温度均匀性。反射体板133可以定位在基板下方约5mm处。光探针134延伸穿过反射体板133，并在热处理期间指向基板的底部。光探针134将辐射能量从基板传输到一个或多个辐射检测器(例如辐射检测器137)，以确定热处理期间的基板温度、基板吸收系数、基板前侧发射率和/或反射率。辐射检测器137可以是透射式高温计。辐射检测器在所选的波长范围内(例如约200nm至约5000nm的波长之间)测量来自基板背侧的宽带发射。光探针134设置在腔室100内并位于内部容积118中。

辐射检测器137可以包括滤光器，其可以在约100℃与约600℃之间(例如约400℃)的基板温度下提供对吸收间隙的波长敏感的光谱响应。在可以与其他的实施方式相结合的一个实施方式中，辐射检测器137包括光电检测器。光电检测器可以是硅(Si)光电检测器、锗(Ge)光电检测器、硫化铅(PbS)光电检测器、砷化铟(InAs)光电检测器、砷化铟镓(InGaAs)光电检测器和/或锑化铟(InSb)光电检测器。在可以与其他例子相结合的一个例子中，光电检测器是硅光电检测器或InGaAs光电检测器。滤光器可以设置在光电检测器与分束器之间。本公开内容预期可以省略滤光器和/或分束器。硅光电二极管可以具有约0.4微米至约1.1微米的范围内的波长检测带。InGaAs光电二极管可以具有约0.8微米(例如0.9微米)至约1.8微米(例如1.7微米)的范围内的波长检测带。

腔室100可以包括低发散的连续集辐射源，其产生宽光谱的中红外线辐射(例如包括从约1000nm至约1700nm的波长)。连续集辐射源可以发射高度准直的辐射或包括光学件以产生高度准直的辐射。准直辐射可以通过射束引导件(例如单模光纤、多模光纤等)传输到设置在内部容积118中的基板上。基板是由硅、碳、锗、磷、多晶硅、氧化物、氮化物、金属膜和/或硼中的一者或多者形成的透明基板或半透明基板。在可以与其他实施方式相结合的一个实施方式中，基板是硅基板。基板的金属膜包括钛、氮化钛(TiN)、钴、镍、钨、铜、锰和/或其他合适的金属中的一者或多者。

准直辐射的一部分可以透射通过基板。透射辐射的幅度可以是基板温度和入射辐射波长的函数。光探针134(例如光管)可以被对准以接收透射的辐射。例如，光探针134可以与射束引导件对准。

光探针134可以向一个或多个光谱仪引导透射的辐射(从基板的透射表面透射)。例如，光探针134可以向衍射光栅引导透射的辐射。衍射光栅可以将透射的辐射作为波长的函数分离到不同的方向上。准直透镜可以将衍射的辐射聚焦到一个或多个焦点。然后，一个或多个光电检测器可以测量辐射作为方向的函数，从而成为波长的函数。例如，砷化铟镓线性阵列可以定位在准直透镜的后焦平面处，以测量功率作为波长的函数。透射辐射的功率谱(其是波长的函数)可以与入射辐射的功率谱进行比较。入射辐射是入射于基板上的源辐射。

这两个功率谱可以用来计算基板透射以作为波长的函数。基板的透射可以用来确定基板的吸收系数。透射也可以用来推断基板的温度。在一些实施方式中，可以识别基板的各区，并且可以对每个区进行CSTP，以创建基板的温度图。在可以与其他实施方式相结合的一个实施方式中，可以利用较长波长(例如大于1080nm)的源辐射。

如图1A所示，基板支撑件182可以界定处理区域135，在操作期间，基板可以设置在该处理区域附近。如图所示，连续集辐射源150设置在腔室100外面。连续集辐射源150可以设置在灯组件110内部，与灯组件110附接，紧邻灯组件110的外部，或以其他方式定位以适应操作规范。

连续集辐射源150被配置为产生源辐射以输入到源歧管179。连续集辐射源150可以是量子发射源，例如连续谱激光器或适当涂覆磷光体的发光二极管(“LED”)，或高功率卤素源。源辐射进行通过源歧管179，并最终作为入射辐射到达基板的接收表面的入射区域(例如邻近处理区域335)。在可以与其他例子相结合的一个例子中，源歧管179包括与反射管112穿插的多个射束引导件115。准直透镜129可以位于射束引导件115的端部(例如最靠近处理区域135的端部)处。准直透镜129可以将源辐射引导到基板的接收表面的入射区域上。从每个射束引导件115引导的源辐射的一部分可以从基板的接收表面透射到基板的相对的透射表面。例如，源辐射可以在入射区域处入射于基板的接收表面上，而透射的辐射可以在发射区域处离开基板的透射表面。

多个光探针134可以被布置为使得每个光探针134的端部邻近基板的透射表面。例如，每个光探针134可以与相应的射束引导件115对准，以检测从基板的透射表面透射的透射辐射。在可以与其他实施方式相结合的一个实施方式中，源歧管179的每个射束引导件115具有对准的光探针134。本公开内容预期，射束引导件115可以比光探针134更多。本公开内容预期，光探针134可以比射束引导件115更多。光探针134的集合可以构成检测器歧管130。透射的辐射可以行进通过检测器歧管130，并最终到达一个或多个辐射检测器137。在可以与其他实施方式相结合的一个实施方式中，单个辐射检测器137可以从所有光探针134接收透射的辐射。本公开内容预期，可以使用多个辐射检测器137。在可以与其他实施方式相结合的一个实施方式中，检测器歧管130将光探针134的子集与每个辐射检测器137连接。在可以与其他实施方式相结合的一个实施方式中，检测器歧管130将单个光探针134与每个辐射检测器137连接。检测器歧管130可以使用分光器来将透射的辐射从一个光探针134输送到多个辐射检测器137。检测器歧管130可以使用光学组合器来将透射的辐射从多个光探针134输送到单个辐射检测器137。

连续集辐射源150可以被配置为使得可以选择源辐射而不是背景辐射，和/或将源辐射与背景辐射区分开来。例如，连续集辐射源150可以是明亮的源，使得任何背景辐射相比之下可以忽略不计。作为另一个例子，连续集辐射源150可以周期性地关断，以促进对背景辐射进行采样以进行校准和/或归一化。连续集辐射源150可以是高功率辐射源，例如诸如激光器和/或LED之类的的量子源。在可以与其他实施方式相结合的一个实施方式中，连续集辐射源150发射的源辐射的波长被选择为与辐射检测器137的光谱特性匹配或以其他方式互补。在可以与其他实施方式相结合的一个实施方式中，连续集辐射源150是定向辐射源，例如准直或部分准直的源，以通过基板引导将由辐射检测器137所接收的辐射。准直可以被选择为将辐射与辐射检测器137的数值孔径匹配。准直可以改进系统的信噪比。

源歧管179和/或射束引导件115可以被配置为同时或依序向邻近处理区域135的多个位置引导源辐射。检测器歧管130和/或光探针134可以被配置为同时或依序从邻近处理区域135的多个位置接收透射的辐射。

辐射检测器137可以测量透射的辐射(从基板透射)作为波长的函数。透射辐射的功率谱(其是波长的函数)可以与入射辐射的功率谱进行比较。例如，可以直接和/或同时获得入射辐射的功率谱。在可以与其他实施方式相结合的一个实施方式中，源歧管179的一部分与检测器歧管130的一部分耦合，以提供对源功率谱的直接测量。源功率谱的测量可以与透射辐射的功率谱的测量同时进行，或大约在同一时间进行。

在校正基板的热处理的方法期间，从加热灯111和/或连续集辐射源150向基板引导源辐射。设置在内部容积118中的基板包括面向加热灯111的接收表面和面向反射体板133的透射表面。源辐射的入射辐射被基板接收，透射通过基板，并且从基板传输到光探针134。这两个功率谱(入射辐射的光谱和透射辐射的光谱)可以用来计算基板的透射作为波长的函数。穿过基板和来自基板的透射辐射的透射用来确定基板的吸收系数。计算出的透射用来推断基板的温度。

可以产生测量信号的冗余。冗余的测量信号可以通过将透射辐射的功率谱与入射辐射的功率谱进行比较来产生。更多的冗余信号可以使对基板温度、基板吸收系数、基板反射率和/或基板发射率的测量能够更加准确。通过将辐射检测器137校准到已知标准，可以有助于确定基板的吸收系数和/或根据透射光的测得功率谱推断出温度。基板可以被加热到已知的温度，并且可以确定和储存该已知温度下的透射辐射的功率谱。通过储存多个已知温度下的功率谱，可以建构校准曲线。然后，校准曲线可以用于确定具有相同或适当类似的透射响应的后续基板的吸收系数和/或温度。利用储存的值(如储存的透射辐射值和/或吸收系数值)，可以识别后续基板的一个或多个类别。通过将基板的吸收辐射跟已知信号与掺杂水平的关系曲线(如曲线图800)进行比较，可以识别基板的一个或多个类别。一个或多个类别的识别可以考虑用来检测发射率以确定吸收辐射的光电检测器的跨波长的光敏范围。类别可以表明后续基板的掺杂程度。平衡和非平衡读数可以通过控制平衡或非平衡状态的条件并将这样的条件与测得的功率谱相关联来进行校准。

具有腔室100的系统包括与腔室100耦合的控制器190。控制器190包括中央处理单元(CPU)191，包含指令的存储器192，和用于CPU 191的支援电路193。控制器190直接控制或经由其他的计算机和/或控制器来控制连续集辐射源150、辐射检测器137和/或加热灯111。控制器190是用于工业环境中以控制各种腔室和设备的任何形式的通用计算机处理器，以及其上或其中的子处理器。

存储器192，或非暂时性计算机可读取介质，是一个或多个可用的存储器，如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘、闪存驱动器，或任何其他形式的本地或远端数字储存器。支援电路193与CPU 191耦合以支援CPU 191(处理器)。支援电路193包括高速缓存、电源、时钟电路、输入/输出电路系统和子系统等。基板处理参数(如处理温度(例如退火温度)、基板掺杂、基板透射率、基板前侧发射率、基板吸收率、基板厚度和/或基板反射率)和操作储存在存储器192中以作为软件例程，该软件例程被执行或调用以将控制器190变成特定用途的控制器，以控制系统的操作，例如气体回路(包括一个或多个气体馈送件和/或真空泵)和腔室100。基板处理参数可以是已知的，也可以在热处理期间测得。控制器190被配置为进行本文所述的任何方法。储存在存储器192上的指令当被执行时促使进行方法200的操作203-217中的一者或多者。

本文所述的各种操作(例如方法200的操作203-217)可以使用控制器190自动进行。控制器190可以被配置为对腔室100中被热处理的每个基板进行方法200。

控制器190可以在显示器(例如用户界面)上以曲线图和/或表格的形式输出和显示关于方法200描述的一个或多个方面。例如，控制器190可以在显示器上显示与下面描述的曲线图300-700中的一者类似的曲线图。

储存在控制器190的存储器192中的指令可以包括除了本文所述的操作以外还可以执行的一个或多个机器学习/人工智能算法(例如下面描述的回归机器学习模型)算法。作为一个例子，由控制器190所执行的机器学习/人工智能算法可以考虑、衡量、更新和储存在腔室100中被热处理的不同类别基板的基板处理参数(例如处理温度(例如退火温度)、基板掺杂、基板透射率、基板前侧发射率、基板吸收率、基板厚度和/或基板反射率)。作为另一个例子，由控制器190所执行的机器学习/人工智能算法可以为在腔室100中被热处理的基板连续产生和变换校正吸收系数曲线。作为另一个例子，由控制器190所执行的机器学习/人工智能算法可以监测基板的不透明度，以确定用于多个温度的上限。

图1B是依据一个实施方式的设置在图1A所示的腔室100的内部容积118中的基板128的局部示意图。基板128在图1B中示为处于升高的处理位置，其中基板128使用升降销147(图1A中示出了两个)来升高到边缘环131上方，使得基板128被设置为与边缘环131相隔一定间隙。本公开内容预期，可以使用三个或更多个升降销147来升高和降低基板128。基板128可以被降低(使用升降销147)，以在降低的处理位置下被支撑在边缘环131上。可以在降低的处理位置测量基板128的温度，并且方法200的操作可以在升高的处理位置进行。基板128包括接收表面126和透射表面127。热处理和下面描述的方法200是在基板128处于升高的处理位置的同时进行的。在图1B所示的升高的处理位置，在进行下面描述的方法200期间，基板128相对于内部容积118的上表面139定位在距离D1处。距离D1是1mm或更小。在可以与其他实施方式相结合的一个实施方式中，距离D1在0.1mm至1mm的范围内。在图1B所示的实施方式中，上表面139是窗口181的下表面。在基板128的降低的处理位置，距离D1增加，例如增加到约24mm。

距离D1促进将源辐射作为入射辐射朝向基板128引导，而不是引导到基板128周围。距离D1也促进在加热灯111的通电期间减少边缘环131的加热。距离D1促进快速、高效和均匀地将基板128加热到退火温度，并且准确地校正热处理。

图2是依据一个实施方式的校正基板的热处理的方法200的示意图形图。操作203包括以多个温度加热基板。该多个温度的上限是基板的不透明温度。加热包括针对多个温度中的每个温度，以多个波长向基板的接收表面引导入射辐射。入射辐射使用多个加热灯和/或除加热灯之外还使用的辐射源(例如连续集辐射源)来引导到基板。多个温度中的每个温度是已知的，或是使用一个或多个高温计来测量的。操作205包括检测从基板的透射表面透射(例如发射)的多个透射辐射值。多个透射辐射值是针对多个温度中的每个温度以多个波长检测的。使用透射辐射值，针对多个温度中的每个温度确定多个波长下的多个吸收辐射值，因为吸收率等于发射率。

操作207包括针对多个温度中的每个温度确定多个波长下的多个吸收功率值。

操作209包括针对多个温度中的每个温度产生多个波长下的吸收功率曲线。

操作211包括针对多个温度中的每个温度确定多个波长下的多个吸收系数。

操作213包括产生具有多个校正吸收系数的校正吸收系数曲线。校正吸收系数曲线的产生包括针对多个温度中的每个温度确定(操作209的)吸收功率曲线的吸收积分，以及确定入射于基板上的入射辐射的入射辐射曲线的发射积分。校正吸收系数曲线的产生包括针对多个温度中的每个温度，将吸收积分除以发射积分，以确定多个校正吸收系数，并且绘制多个校正吸收系数以作为校正吸收系数曲线的一部分。

校正吸收系数曲线由连接多个校正吸收系数的多项式函数(例如二次函数)所定义的。平滑的曲线拟合可以用来连接多个校正吸收系数并产生校正吸收系数曲线。回归机器学习模型可以用来连接多个校正吸收系数并产生校正吸收系数曲线。

操作214包括识别基板的类别。透射辐射值(可以称为吸收辐射值，因为发射率等于吸收率)、吸收功率值、吸收功率曲线、吸收系数和/或校正吸收系数可以用来识别基板的类别。作为一个例子，如果没有已知的数据可以用来识别基板的类别，就可以识别基板。在可以与其他实施方式相结合的一个实施方式中，光电检测器的检测到的信号与掺杂水平的关系曲线图(例如图8所示的曲线图800)被用来识别基板的掺杂水平。基板被加热，同时光电检测器(与用来创建曲线图相同光电检测器)测量透射信号。将透射信号与检测到的信号与掺杂水平的关系曲线图(例如图8所示的曲线图800)进行比较，以确定基板的掺杂水平。使用所识别的掺杂水平，可以为基板识别曲线图400-700中一者或多者，例如通过检索作为储存的曲线图储存在存储器中的曲线图400-700来识别。可以为基板预测曲线图400-700，并且曲线图400-700可以用来对基板进行热处理。曲线图400-700可以与在所进行的方法200的一个或多个迭代中确定的曲线图合并。

如所述，基板的所识别的类别可以表明基板的掺杂程度。较高的辐射吸收可以表明基板的掺杂程度较高，因为与具有较低掺杂水平的基板相比，具有高掺杂水平的基板可以吸收更多的辐射并以更高的速度吸收。在可以与其他实施方式相结合的一个实施方式中，较低的透射辐射值和/或较高的校正吸收系数表明掺杂程度较高。在可以与其他实施方式相结合的一个实施方式中，辐射吸收的增加表明基板具有1E18或更大的掺杂水平。

操作214可以至少部分地与操作203-213、215和/或217的操作同时进行。在可以与其他实施方式相结合的一个实施方式中，操作214的基板的类别的识别涉及针对单一温度(例如20摄氏度的单一温度)进行操作203-213的部分。在这种实施方式中，使用操作214中所识别的类别来预测和/或从存储器检索针对多个温度中的其他温度(例如400摄氏度)的操作203-213的数据(例如透射辐射值)。

操作215包括变换校正吸收系数曲线。变换包括将校正吸收系数曲线与具有多个储存的校正系数的储存的校正系数曲线进行比较。储存的校正系数曲线和/或该多个储存的校正系数可以是使用操作214中所识别的类别来预测和/或从存储器检索的数据的至少一部分。变换校正吸收系数曲线包括，针对多个校正吸收系数中的每个校正吸收系数：确定在同一温度下校正吸收系数相对于储存的校正系数曲线的比率。变换校正吸收系数曲线包括，针对多个校正吸收系数中的每个校正吸收系数：如果比率超出第一接受范围或在比该第一接受范围更窄的第二接受范围之内，那么忽略相应的校正吸收系数。第一接受范围是0.7至1.3，第二接受范围是0.995至1.005。如果比率是在第一接受范围内并且超出第二接受范围，则接受相应的校正吸收系数。其他的第一接受范围和第二接受范围也在考虑之列。第一接受范围和第二接受范围可以由用户所设定，和/或可以例如通过机器学习模型来确定。第一接受范围和第二接受范围可以通过对来自校准操作的先前迭代的现有比率数据进行历史偏差运算来确定。

如果相应的校正吸收系数被忽略，则从校正吸收系数曲线中省略相应的校正吸收系数。变换包括将校正吸收系数曲线与储存的校正系数曲线合并，以产生经变换的校正系数曲线。将校正吸收系数曲线与储存的校正系数曲线合并包括执行机器学习模型以产生经变换的校正系数曲线。机器学习模型是回归模型和分类模型。进行机器学习模型涉及确定类别(可以具有储存的数据)，和在类别中进行回归(这可以包括使用与储存的数据有关的新数据来进行回归)。例如，机器学习模型可以包括数据预处理、上下文信息的输入通道(用于类别确定)和训练集定义。机器学习模型可以在每个新的数据集可用的情况下连续进行，或者在专门的训练期期间进行。在可以与其他实施方式相结合的一个实施方式中，合并包括对多个校正吸收系数和多个储存的校正系数进行加权和求平均。

对该多个校正吸收系数和该多个储存的校正系数进行加权和求平均涉及在进行求平均之前将权重分配给多个校正吸收系数和多个储存的校正系数。分配的权重可以考虑到多个储存的校正系数的持续年龄和上述的比率。

经变换的校正系数曲线是为基板(以及同一类别中的其他基板)定制的，并且可以被储存并用于同一类别中的其他基板的热处理。

在将基板降低到降低的处理位置之前，当基板处于升高的处理位置时，可以进行操作203-215。操作203-215可以涉及将基板从室温加热到升高的温度(例如300摄氏度)，该升高的温度与由于先前基板的处理而达到的边缘环温度相对应。将基板加热到升高的温度有助于减少操作失效，减少处理低效，并减少基板缺陷。操作217包括对基板或第二基板进行热处理。对基板或第二基板进行热处理包括选择处理温度和与处理温度对应的辐射功率。对第二基板进行热处理包括通过将辐射功率除以沿着校正吸收系数曲线设置在处理温度处的校正吸收系数，来确定经校正的辐射功率。经校正的辐射功率具有小于1微米的波长和0.02W/cm²-nm或更大(例如0.04W/cm²-nm或更大)的功率。方法200的操作217可以涉及对在热处理期间由一个或多个灯所发射的源辐射进行校正(和对入射辐射进行校正)，例如通过变更由这些灯所发射的辐射的波长和/或变更向一个或多个灯施加的灯电压来进行校正。校正源辐射(和入射辐射)可以促进实现用于加热基板的目标升温速度，该目标升温速度是实质均匀(例如恒定)和快速的。在可以与其他实施方式相结合的一个实施方式中，波长被向下偏移和/或灯电压被增加。目标升温速度可以将基板加热到与边缘环相同的温度(例如400摄氏度至600摄氏度的范围内)，边缘环的温度是由先前的处理所导致的。

温度上升速度(基板和边缘环中的每一者的温度上升速度)取决于基板或边缘环的温度、时间、基板掺杂水平、基板或边缘环的吸收率、灯电压以及基板或边缘环的反射率。可以针对基板和边缘环中的每一者确定温度上升速度，并进行比较，使得在目标时间内将基板的温度加热到边缘环的温度。

操作217的热处理可以涉及在基板或第二基板在处于升高的处理位置时将其加热到目标温度(例如边缘环的温度)，以及将基板(或第二基板)降低到边缘环(降低的处理位置)，以在边缘环上旋转基板或第二基板时，对基板或第二基板进行额外的热处理。

校正源辐射以实现目标升温速度可以使用机器学习模型来进行。

第二基板的热处理包括通过从多个加热灯发射经校正的辐射功率来将第二基板加热到处理温度。处理温度在100℃至600℃(例如300℃至600℃)的范围内。在可以与其他实施方式相结合的一个实施方式中，处理温度为400℃。第二基板在25秒或更短的时间内从环境温度(例如室温)加热到处理温度。

本公开内容预期，操作203-215可以在操作217之前、期间或之后对第二基板进行。本公开内容预期，操作203-217可以对多个基板(例如1,000个基板)连续进行。在可以与其他实施方式相结合的一个实施方式中，可以对多个基板中的每一者使用机器学习模型来产生和变换校正吸收系数曲线。经变换的校正系数曲线可以被储存为储存的校正系数曲线，以与后续的校正吸收系数曲线合并。

本公开内容预期，在方法200的迭代期间，可以省略方法200的一个或多个操作203-215。在可以与其他实施方式相结合的一个实施方式中，操作203-211被省略，某些方面已知和/或被储存(例如吸收功率值、吸收功率曲线和该多个吸收系数)，并且在方法200的迭代期间进行操作213-217。在可以与其他实施方式相结合的一个实施方式中，操作203-213被省略，某些方面已知和/或被储存(例如校正吸收系数曲线和该多个校正吸收系数)，并且在方法200的迭代期间进行操作215、217。

图3是依据一个实施方式的显示辐射源的功率与波长的关系曲线图300的示意图形图。曲线图300包括一个或多个辐射源(这些辐射源是一个或多个加热灯)的多个入射辐射曲线310-313。每个入射辐射曲线310-313与被施加以对一个或多个加热灯进行供电的不同的灯电压对应。作为一个例子，每个入射辐射曲线310-313可以与最大电压的一个百分比对应。曲线图300的垂直轴线绘制由一个或多个辐射源所发射的入射辐射的发射功率(以W/(cm²-nm)为单位)，曲线图300的水平轴线绘制由一个或多个辐射源所发射的入射辐射的波长(以nm为单位)。

图4是依据一个实施方式的显示吸收辐射与波长的关系曲线图400的示意图形图。曲线图400包括多条线411-416。线411-416中的每条线与多个温度中的一个温度对应。该温度是基板被加热到的温度。曲线图400的垂直轴线绘制从基板的透射表面所发射并被一个或多个辐射检测器所检测到的吸收辐射值(以相对于发射率为1.0的黑体的百分比为单位，可以称为吸收率或发射率系数)。曲线图400的水平轴线绘制由一个或多个辐射检测器所检测到的吸收辐射的波长(以nm为单位)。

线411-416中的每一者针对每个相应的温度显示多个波长下的多个吸收辐射值。在曲线图400中，线411与350℃对应，线412与400℃对应，线413与450℃对应，线414与500℃对应，线415与550℃对应，线416与600℃对应。本公开内容预期，也可以在曲线图400中绘制与20℃、50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、650℃、700℃和/或750℃对应的线。

图5是依据一个实施方式的显示吸收功率与波长的关系曲线图500的示意图形图。曲线图500包括多条线511-516。线511-516中的每条线是具有多个吸收功率值的吸收功率曲线。

线511-516中的每条线与多个温度中的一个温度对应。该温度是基板被加热到的温度。曲线图500的垂直轴线绘制基板的吸收功率值(以W/(cm²-nm)为单位)。曲线图500的水平轴线绘制吸收辐射的波长(以nm为单位)。每个吸收功率值是通过对在相同波长和相同温度下的曲线图300的发射功率与曲线图400所示的基板的发射率进行积分来确定的。

基板上的入射辐射I的关系由以下算法所示：

I＝A+T+R (公式1)

其中A是加热基板的吸收辐射，T是透射通过基板并由一个或多个辐射检测器所检测到的透射辐射，R是从接收表面126反射的反射辐射。反射辐射R可以由设置在基板的灯一侧的一个或多个辐射检测器所检测。对于通过基板的一个波长的光学辐射，基板的透射辐射T的关系由以下算法所示：

T(α,χ)＝e^-α·χ (公式2)

其中α是吸收系数，χ是基板的厚度。吸收系数α代表吸收辐射A除以一个或多个加热灯发射到基板上的入射辐射I。

使用公式1，吸收辐射A可以由以下算法所表示：

A＝I-T-R (公式3)

吸收辐射A可以被计算为辐射的波长λ、透射辐射T和基板的材料(可以包括掺杂水平)的函数。反射辐射R可以被计算为辐射的波长λ、透射辐射T和基板的材料(可以包括掺杂水平)的函数。反射辐射R的一阶是常数，可以假设为0。在可以与其他实施方式相结合的一个实施方式中，依据本公开内容，可以假定吸收辐射A等于透射辐射T的负值。

线511-516中的每一者针对每个相应的温度显示多个波长下的吸收功率值(吸收辐射A)。在曲线图500中，线511与350℃对应，线512与400℃对应，线513与450℃对应，线514与500℃对应，线515与550℃对应，线516与600℃对应。本公开内容预期，也可以在曲线图500中绘制与20℃、50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、650℃、700℃和/或750℃对应的线。

图6是依据一个实施方式的显示吸收积分与温度的关系曲线图600的示意图形图。曲线图600包括多个吸收积分611-626。每个吸收积分611-626与多个温度中的一个温度对应。每个吸收积分611-626是通过对与相同温度对应的相应线511-516(示于图5)进行积分来确定的。

曲线图600的垂直轴线绘制吸收积分611-626的值(以W/cm²为单位)。曲线图600的水平轴线绘制与每个吸收积分611-626对应的温度(以℃为单位)。

发射积分(未示出)是通过对图3所示的相应的入射辐射曲线310-313进行积分来确定的。入射辐射曲线310-313横跨图4和图5所示的相同波长范围。

图7是依据一个实施方式的显示校正吸收系数与温度的关系曲线图700的示意图形图。曲线图700包括多个校正吸收系数711-721。每个校正吸收系数711-721与多个温度中的一个温度对应。每个校正吸收系数711-721是通过针对多个温度中的每个温度，将吸收积分611-626(示于图6)除以发射积分来确定的。

曲线图700的垂直轴线绘制校正吸收系数711-721的值。曲线图700的水平轴线绘制与每个校正吸收系数711-721对应的温度(以℃为单位)。多个校正吸收系数711-721被绘制为校正吸收系数曲线730的一部分。校正吸收系数曲线730由多项式函数所定义。

在确定校正吸收系数711-721时，可以考虑基板的反射率。反射率可以是已知的，或者可以被测量。校正吸收系数711-721和校正吸收系数曲线730使用反射率来归一化。为了清楚起见，假设反射率为0，以产生曲线图700。

图8是依据一个实施方式的显示检测到的信号与掺杂水平的关系曲线图800的示意图形图。垂直轴线绘制在基板的热处理期间正在检测透射通过基板的透射辐射的一个或多个辐射检测器的检测到的信号。检测到的信号可以是由一个或多个辐射检测器的一个或多个光电检测器所检测。水平轴线绘制被热处理的基板的掺杂水平。

如由曲线图800中的线810所示，与具有更小的掺杂水平的基板相比，具有1E18或更大的掺杂水平的基板透射更少的辐射并吸收更多的辐射。如由曲线图800中的线810所示，随着掺杂水平增加，基板以更高的比率吸收更多的辐射。

本公开内容的方面有助于快速且均匀地加热基板，同时有助于基板的不透明性，以快速吸收热量。本公开内容的方面考虑到不同基板的差异，这些差异可能在掺杂方面变化，并且可能随着基板的加热而变化。本公开内容的益处包括校正退火的不均匀性，减少基板移动和错位(例如跑出口袋(out-of-pocket))的机率，增强基板均匀性，减少基板翘曲，减少成本和延迟，减少基板缺陷，和增加产量。益处还包括了高效地、准确地和均匀地在目标时间内将各种不同的基板加热到目标退火温度，例如在25秒或更短的时间内加热到400℃。益处还包括了使用更低的辐射波长(例如小于1微米)和更高的加热灯功率进行热处理。

其他为解决热处理的基板不均匀性的尝试是不可预测的和/或缓慢的，造成操作上的延迟。方法200是以开环方法进行的，这有助于基板的热处理中的准确度和减少延迟。

可以预期，可以组合本文所公开的一个或多个方面。作为例子，可以组合具有腔室100的系统、方法200、曲线图300、曲线图400、曲线图500、曲线图600和/或曲线图700的一个或多个方面、特征、部件和/或性质。此外，可以预期，本文所公开的一个或多个方面可以包括上述益处中的一些或全部。

虽然上述内容涉及本公开内容的实施方式，但在不偏离其基本范围的情况下，也可以设计出本公开内容的其他和进一步的实施方式。本公开内容也预期，本文所述的实施方式的一个或多个方面可以替代所述的一个或多个其他方面。本公开内容的范围是由随附权利要求书所确定的。

Claims (20)

1.一种用于处理基板的系统，包括：

腔室，所述腔室包括内部容积；

基板支撑件；

多个加热灯；

一个或多个辐射检测器，所述一个或多个辐射检测器设置在所述基板支撑件的相对于所述多个加热灯的相对侧；以及

控制器，包括指令，当所述指令被执行时，促使进行多个操作，所述多个操作包括以下操作：

使用所述多个加热灯以多个温度加热基板，所述加热的操作包括针对所述多个温度中的每个温度，以多个波长向所述基板的接收表面引导入射辐射；

针对所述多个温度中的每个温度，检测以所述多个波长从所述基板的透射表面透射的多个透射辐射值；

针对所述多个温度中的每个温度，确定所述多个波长下的多个吸收系数；

针对所述多个温度中的每个温度，确定所述多个波长下的多个吸收功率值；

针对所述多个温度中的每个温度，产生所述多个波长下的吸收功率曲线；

产生包括多个校正吸收系数的校正吸收系数曲线；

识别所述基板的类别；以及

变换所述校正吸收系数曲线，所述变换的操作包括：

将所述校正吸收系数曲线与包括多个储存的校正系数的储存的校正系数曲线进行比较；以及

将所述校正吸收系数曲线与所述储存的校正系数曲线合并，以产生经变换的校正系数曲线。

2.根据权利要求1所述的系统，其中产生所述校正吸收系数曲线的操作包括：

针对所述多个温度中的每个温度，确定所述吸收功率曲线的吸收积分；

确定所述入射辐射的入射辐射曲线的发射积分；

针对所述多个温度中的每个温度，将所述吸收积分除以所述发射积分，以确定所述多个校正吸收系数；以及

绘制所述多个校正吸收系数，以作为所述校正吸收系数曲线的一部分。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述多个操作进一步包括以下操作：对所述基板或第二基板进行热处理，对所述基板或所述第二基板进行热处理的操作包括：

选择处理温度和与所述处理温度对应的辐射功率；

通过将所述辐射功率除以沿着所述校正吸收系数曲线设置在所述处理温度处的校正吸收系数，来确定经校正的辐射功率；以及

通过从所述多个加热灯发射所述经校正的辐射功率，来将所述基板或所述第二基板加热到所述处理温度。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述校正吸收系数曲线是由多项式函数所定义的。

5.根据权利要求1所述的系统，其中在所述基板的所述加热和所述多个透射辐射值的所述检测期间，所述基板定位在相对于所述内部容积的上表面一定距离处，并且所述距离是1mm或更小。

6.一种校正基板的热处理的方法，包括以下步骤：

以多个温度加热基板，所述加热的步骤包括针对所述多个温度中的每个温度，以多个波长向所述基板的接收表面引导入射辐射；

针对所述多个温度中的每个温度，检测以所述多个波长从所述基板的透射表面透射的多个透射辐射值；

针对所述多个温度中的每个温度，确定所述多个波长下的多个吸收系数；

产生包括多个校正吸收系数的校正吸收系数曲线；以及

变换所述校正吸收系数曲线，所述变换的步骤包括：

将所述校正吸收系数曲线与包括多个储存的校正系数的储存的校正系数曲线进行比较；以及

将所述校正吸收系数曲线与所述储存的校正系数曲线合并，以产生经变换的校正系数曲线。

7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括以下步骤：

针对所述多个温度中的每个温度，确定所述多个波长下的多个吸收功率值；以及

针对所述多个温度中的每个温度，产生所述多个波长下的吸收功率曲线。

8.根据权利要求7所述的方法，其中产生所述校正吸收系数曲线的步骤包括：

针对所述多个温度中的每个温度，确定所述吸收功率曲线的吸收积分；

确定所述入射辐射的入射辐射曲线的发射积分；

针对所述多个温度中的每个温度，将所述吸收积分除以所述发射积分，以确定所述多个校正吸收系数；以及

绘制所述多个校正吸收系数，以作为所述校正吸收系数曲线的一部分。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括以下步骤：对所述基板或第二基板进行热处理，所述热处理包括以下步骤：

选择处理温度和与所述处理温度对应的辐射功率；

通过将所述辐射功率除以沿着所述校正吸收系数曲线设置在所述处理温度处的校正吸收系数，来确定经校正的辐射功率；以及

通过从多个加热灯发射所述经校正的辐射功率，来将所述基板或所述第二基板加热到所述处理温度。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述经校正的辐射功率具有小于1微米的波长和0.02W/cm²-nm或更大的功率。

11.根据权利要求6所述的方法，其中所述校正吸收系数曲线是由多项式函数所定义的。

12.根据权利要求6所述的方法，其中所述基板是由硅、碳、锗、磷、多晶硅、氧化物、氮化物、金属膜或硼中的一者或多者形成的透明基板或半透明基板。

13.根据权利要求6所述的方法，其中所述多个温度的上限是所述基板的不透明温度。

14.根据权利要求6所述的方法，其中变换所述校正吸收系数曲线的步骤进一步包括针对所述多个校正吸收系数中的每个校正吸收系数：

确定在相同温度下所述校正吸收系数相对于所述储存的校正系数曲线的比率；以及

如果所述比率超出第一接受范围或在比所述第一接受范围更窄的第二接受范围之内，则忽略相应的所述校正吸收系数。

15.根据权利要求6所述的方法，其中将所述校正吸收系数曲线与所述储存的校正系数曲线合并的步骤包括执行机器学习模型，以产生所述经变换的校正系数曲线，并且所述机器学习模型是回归模型。

16.一种用于校正基板的热处理的非暂时性计算机可读取介质，所述非暂时性计算机可读取介质包括指令，当所述指令被执行时促使进行多个操作，所述多个操作包括以下操作：

以多个温度加热基板，所述加热的操作包括针对所述多个温度中的每个温度，以多个波长向所述基板的接收表面引导入射辐射；

针对所述多个温度中的每个温度，检测以所述多个波长从所述基板的透射表面透射的多个透射辐射值；

针对所述多个温度中的每个温度，确定所述多个波长下的多个吸收系数；

产生包括多个校正吸收系数的校正吸收系数曲线；以及

变换所述校正吸收系数曲线，所述变换的操作包括：

将所述校正吸收系数曲线与包括多个储存的校正系数的储存的校正系数曲线进行比较；以及

将所述校正吸收系数曲线与所述储存的校正系数曲线合并，以产生经变换的校正系数曲线。

17.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读取介质，其中所述多个操作进一步包括以下操作：

针对所述多个温度中的每个温度，确定所述多个波长下的多个吸收功率值；以及

针对所述多个温度中的每个温度，产生所述多个波长下的吸收功率曲线。

18.根据权利要求17所述的非暂时性计算机可读取介质，其中产生所述校正吸收系数曲线的操作包括：

针对所述多个温度中的每个温度，确定所述吸收功率曲线的吸收积分；

确定所述入射辐射的入射辐射曲线的发射积分；

针对所述多个温度中的每个温度将所述吸收积分除以所述发射积分，以确定所述多个校正吸收系数；以及

绘制所述多个校正吸收系数，以作为所述校正吸收系数曲线的一部分。

19.根据权利要求18所述的非暂时性计算机可读取介质，其中所述多个操作进一步包括以下操作：对所述基板或第二基板进行热处理，所述热处理包括以下步骤：

选择处理温度和与所述处理温度对应的辐射功率；

通过将所述辐射功率除以沿着所述校正吸收系数曲线设置在所述处理温度处的校正吸收系数，来确定经校正的辐射功率；以及

通过从多个加热灯发射所述经校正的辐射功率，来将所述基板或所述第二基板加热到所述处理温度。

20.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读取介质，其中所述校正吸收系数曲线是由多项式函数所定义的。