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CN115992348A - 用于防止半导体处理系统中温度相互作用的方法和设备 - Google Patents

用于防止半导体处理系统中温度相互作用的方法和设备 Download PDF

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CN115992348A
CN115992348A CN202211272133.5A CN202211272133A CN115992348A CN 115992348 A CN115992348 A CN 115992348A CN 202211272133 A CN202211272133 A CN 202211272133A CN 115992348 A CN115992348 A CN 115992348A
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CN
China
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heating
temperature
cooling
susceptor
cooling element
Prior art date
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Application number
CN202211272133.5A
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English (en)
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森幸博
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ASM IP Holding BV
Original Assignee
ASM IP Holding BV
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Publication date
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Abstract

一种用于防止半导体处理系统中温度相互作用的方法和设备。本文描述了反应室配置，其中基座设置有一个或多个加热器，加热器配备有扇形分离温度控制功能。在一些实施例中，加热器连同主动冷却机构可配置成补偿由例如包括热源和散热器的相邻结构引起的温度不均匀性。在一些实施例中，可以通过每个基座内的多区独立加热或冷却元件来实现单独的温度控制。

Description

用于防止半导体处理系统中温度相互作用的方法和设备
相关申请的交叉引用
与本申请一起提交的申请数据表中确定的外国或国内优先权要求的任何和所有申请在此根据37CFR 1.57而通过引用并入。
技术领域
本文中的实施例总体涉及用于半导体制造的方法和设备。
背景技术
在半导体和液晶显示器(LCD)制造工具中，基座加热器可用于加热衬底。基座在热处理过程中保持并加热半导体晶片，并试图在晶片上产生基本均匀的温度分布。在典型的反应室中，基座加热器表面温度可能受到周围环境的影响，包括在不同温度下操作的反应器壁和其他热源(例如加热灯或电极)。
传统的基座加热器不能在衬底表面上产生基本均匀的温度分布，尤其是在多站反应室中。因此，需要用于提高半导体处理系统中温度均匀性的新方法和设备。
发明内容
出于本发明内容的目的，本文描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。应当理解，根据本发明的任何特定实施例，并非所有这些优点都必须实现。因此，例如，本领域的技术人员将认识到，本发明可以实现本文教导的一个优点或一组优点的方式实施或执行，而不一定实现本文教导或建议的其他优点。
本文的一些实施例涉及一种半导体处理设备，包括：包括两个或更多个站的处理室；第一站内的第一基座，该第一基座包括：第一独立控制的扇形加热或冷却元件，该第一加热或冷却元件配置为向第一基座的表面的第一加热区提供独立的加热或冷却；以及第二独立控制的扇形加热或冷却元件，该第二加热或冷却元件配置为向第一基座的表面的第二加热区提供独立的加热或冷却；第二站内的第二基座，该第二基座包括加热器；以及包括处理器和存储器的控制器，其提供指令以：使用第一加热或冷却元件加热或冷却第一加热区；使用第二加热或冷却元件加热或冷却第二加热区，其中提供给第一加热区或从第一加热区移除的热量不同于提供给第二加热区或从第二加热区移除的热量，并且其中第一基座的表面的第一加热区和第二加热区被加热或冷却至基本均匀的第一温度；以及使用加热器将第二基座加热到第二温度，其中第二温度高于第一温度。
在一些实施例中，第一基座还包括：第三独立控制的扇形加热或冷却元件，该第三加热或冷却元件配置为向第一基座的表面的第三加热区提供独立的加热或冷却；以及第四独立控制的扇形加热或冷却元件，该第四加热或冷却元件配置为向第一基座的表面的第四加热区提供独立的加热或冷却。
在一些实施例中，控制器向设备提供进一步的指令以控制设备：使用第三加热或冷却元件加热或冷却第一基座的第三加热区；以及使用第四加热或冷却元件加热或冷却第一基座的第四加热区。在一些实施例中，提供给第三加热区或从第三加热区移除的热量不同于提供给第一加热区、第二加热区和第四加热区或从第一加热区、第二加热区和第四加热区移除的热量。在一些实施例中，第一加热区、第二加热区、第三加热区和第四加热区被加热或冷却至基本均匀的第一温度。在一些实施例中，提供给第四加热区或从第四加热区移除的热量不同于提供给第一加热区、第二加热区和第三加热区或从第一加热区、第二加热区和第三加热区移除的热量。在一些实施例中，第一温度小于150℃。在一些实施例中，第二温度大于150℃。
在一些实施例中，第一加热或冷却元件包括冷却元件，并且其中加热或冷却第一加热区包括使冷却剂流过冷却元件。在一些实施例中，第一加热或冷却元件包括加热元件，其中加热元件包括电阻加热器，并且其中加热或冷却第一加热区包括向电阻加热器供电。在一些实施例中，第二加热或冷却元件包括冷却元件，并且其中加热或冷却第二加热区包括使冷却剂流过冷却元件。
在一些实施例中，两个或更多个站中的每个站包括上室和下室，其中下室包括一个或多个站之间的共享中间空间。
本文的一些实施例涉及一种调节四室模块(QCM)设备的温度的方法，该方法包括：向包括第一站、第二站、第三站和第四站的处理室提供衬底，其中每个站包括配置成保持衬底的基座，其中第一站的基座和第三站的基座每个都包括：第一独立控制的扇形加热或冷却元件，该第一加热或冷却元件配置成向基座的表面的第一加热区提供独立的加热或冷却；以及第二独立控制的扇形加热或冷却元件，该第二加热或冷却元件配置为向基座的表面的第二加热区提供独立的加热或冷却，并且其中第二站的基座和第四站的基座每个都包括加热器；使用每个基座的加热器将第二站的基座和第四站的基座加热至第一温度；使用第一加热或冷却元件控制第一基座和第三基座的第一加热区的温度；以及使用第二加热或冷却元件控制第一基座和第三基座的第二加热区的温度，其中提供给第一基座和第三基座的第一加热区或从第一加热区移除的热量不同于提供给第一基座和第三基座的第二加热区或从第二加热区移除的热量，并且其中控制第一基座和第三基座的表面的第一加热区的温度和第二加热区的温度，以在表面上提供基本均匀的第二温度。
在一些实施例中，第二温度小于150℃。在一些实施例中，第一温度大于150℃。在一些实施例中，第一加热或冷却元件包括冷却元件，并且其中控制第一加热区的温度包括使冷却剂流过冷却元件。
在一些实施例中，该方法还包括检测第一温度，其中控制第一加热区的温度还包括相对于检测到的第一温度降低第一加热区的温度。
在一些实施例中，第一加热或冷却元件包括加热元件，其中加热元件包括电阻加热器，并且其中控制第一加热区的温度包括向电阻加热器供电。
在一些实施例中，每个站包括上室和下室，其中下室包括四个站之间的共享中间空间。
本文的一些实施例涉及一种用于可流动间隙填充沉积的方法，该方法包括：(a)将衬底放置在第一站中的第一基座上，该第一基座包括：第一独立控制的扇形加热或冷却元件，该第一加热或冷却元件配置为向第一基座的表面的第一加热区提供独立的加热或冷却；以及第二独立控制的扇形加热或冷却元件，该第二加热或冷却元件配置为向第一基座的表面的第二加热区提供独立的加热或冷却；(b)通过气相沉积过程在第一站中的衬底上沉积可流动材料，其中在沉积过程期间，通过以下将第一基座加热或冷却至基本均匀的第一温度：使用第一加热或冷却元件加热或冷却第一加热区；以及使用第二加热或冷却元件加热或冷却第二加热区，其中提供给第一加热区或从第一加热区移除的热量不同于提供给第二加热区或从第二加热区移除的热量，并且其中第一加热区和第二加热区被加热或冷却至基本均匀的第一温度；(c)在衬底上沉积可流动材料之后，将衬底放置在第二站中；(d)通过在第二站中将衬底的表面加热至第二温度，在衬底上进行热处理，其中第二温度高于基本均匀的第一温度；以及循环重复(a)-(d)，直至在衬底上沉积所需厚度的膜。
在一些实施例中，基本均匀的第一温度小于约150℃。在一些实施例中，第二温度在约300℃和约1000℃之间。在一些实施例中，热处理包括快速热退火(RTA)。在一些实施例中，RTA包括将衬底的表面加热到第二温度少于10秒。在一些实施例中，第二温度在800℃和1000℃之间。
在一些实施例中，膜包括SiNH或SiCNH膜。在一些实施例中，膜填充衬底表面上的间隙的至少90％。在一些实施例中，衬底包括硅或锗。
附图说明
提供附图是为了说明示例实施例，而不是为了限制本公开的范围。结合附图参考以下描述，将更好地理解这里描述的系统和方法，其中：
图1A示出了示例传统双站设备。
图1B示出了传统双站设备中基座加热器温度不均匀的示例。
图2A示出了示例传统QCM设备。
图2B示出了传统QCM设备中基座加热器温度不均匀的示例。
图3A示出了具有同心多区加热器的示例传统基座的俯视图。
图3B示出了具有同心多区加热器的示例传统基座的截面图。
图4A-4C示出了根据本文一些实施例的具有独立温度控制功能的示例多区加热/冷却元件。
图5示出了根据本文一些实施例的反应器室配置的示例。
图6A-6C示出了使用这里描述的基座加热/冷却配置可实现的示例基座表面温度分布。
图7示出了根据本文一些实施例的实施原位多站过程的衬底旋转单元。
具体实施方式
尽管下面公开了某些优选实施例和示例，但本发明的主题超出了具体公开的实施例，延伸到其他替代实施例和/或用途以及其修改和等同物。因此，所附权利要求的范围不受下面描述的任何特定实施例的限制。例如，在本文公开的任何方法或过程中，该方法或过程的动作或操作可以任何合适的顺序执行，并且不必限于任何特定的公开顺序。各种操作可以有助于理解某些实施例的方式依次被描述为多个离散的操作；然而，描述的顺序不应被解释为暗示这些操作是顺序相关的。此外，本文所述的结构、系统和/或设备可以体现为集成部件或单独部件。为了比较各种实施例，描述了这些实施例的某些方面和优点。不一定所有这些方面或优点都通过任何特定的实施例来实现。因此，例如，可以实现或优化本文教导的一个优点或一组优点的方式来实施各种实施例，而不一定实现本文也教导或建议的其他方面或优点。
现在将描述某些示例性实施例，以提供对这里公开的设备和方法的结构、功能、制造和使用的原理的全面理解。这些实施例的一个或多个示例在附图中示出。本领域技术人员将理解，这里具体描述的和附图中示出的设备和方法是非限制性的示例性实施例，并且本发明的范围仅由权利要求限定。结合一个示例性实施例说明或描述的特征可以与其他实施例的特征相结合。这种修改和变化旨在包括在本技术的范围内。
这里的实施例涉及用于在半导体处理系统中为衬底提供增加的温度均匀性的方法和设备。温度相互作用指的是半导体处理系统内的两个或更多个热源或散热器之间的相互作用，在处理期间可能在衬底表面上产生不期望的不均匀温度分布。因此，本文的方法和设备可以通过补偿反应室内或反应室附近的高温或低温元件的热相互作用来改善温度均匀性。这种方法和设备尤其适用于多站处理室，包括多处理四室模块(QCM)设备，比如2020年10月21日提交的题为“用于可流动间隙填充的方法和设备”的美国专利申请号63/094768中所描述的设备，该申请通过引用整体结合于此。
图1A示出了示例传统双站反应室。传统双站反应室可以包括处理室102，其通过室壁和闸阀106与晶片处理室104分开。处理室可以包括两个基座108A、108B，每个基座包括加热器并配置为保持衬底110A、110B。使用传统基座加热配置，由于基座110A、110B和周围室壁之间的温度差异，将在衬底表面上形成温度不均匀性。特别地，晶片处理室104侧的室壁的温度可以低于处理室102内和基座108A、108B的加热器表面的温度。当晶片处理室104被冷却以保护其中的晶片传送机构时，邻近晶片处理室104的室壁附近的基座加热器温度降低。基座加热器的一部分中的这种降低的温度产生了不期望的温度不均匀性。图1B示出了传统双站设备中基座加热器温度不均匀的示例。如图1B所示，在邻近晶片处理室104的室壁附近，基座加热器的温度较低。
图2A示出了传统QCM设备的示例。在多处理QCM设备中，可以利用这样的配置，其中每个基座208A、208B、208C、208D具有独立的加热器，使得使用不同加热器温度的过程可以在处理室202内的衬底210A、210B上同时进行。在示例配置中，基座208C、208D的加热器可以在约400℃下操作，而基座208A、208B的加热器在约75℃下操作。图2B示出了在上述配置中的传统QCM设备中基座加热器温度不均匀的示例。如图所示，由于与高温基座加热器208C、208D的热相互作用，基座208A、208B的加热器显示出显著的温度变化。使用传统的同心多区加热器不能解决这种倾斜类型的温度不均匀性。
图3A示出了具有同心多区加热器的示例传统基座的俯视图。如图所示，基座308包括同心加热器，其包括外部同心加热器302和内部同心加热器304。每个同心加热器在基座的同心区中对基座的顶表面提供感应加热。加热器302、304配置为向相应的加热区提供一致的加热，但不能向每个相应区的特定部分提供精细加热。例如，相对于基座302的下部322，加热器302可以不向基座302的上部320提供不同水平的加热。因此，图3A的加热器配置不能补偿由于处理室中或附近的其他结构或热源的温度相互作用而存在于基座表面上的某些温度不均匀性。
图3B示出了具有同心多区加热器的示例传统基座的截面图。如上文参考图3A所述，同心加热器302、304可以设置在基座308内或上。加热器304可以配置为向基座308的顶表面上的第一内部同心加热区提供热量，而加热器302可以配置为向基座308的顶表面上的第二外部同心加热区提供热量。因此，可以向内部同心加热区和外部同心加热区提供不同水平的热量。然而，不能向基座308的不同部分提供不同的加热水平，比如相对于基座302的下部322的基座302的上部320。
根据本文的一些实施例，基座加热器/冷却器可以包括多个扇形加热和/或冷却区。在一些实施例中，基座加热器/冷却器可以包括一个或多个加热和/或冷却区，每个加热和/或冷却区包括圆的完整或部分扇形。例如，每个加热和/或冷却区可以包括由圆弧和它的两个半径构成的一部分圆。在一些实施例中，半径可以指圆形基座的整个半径或小于圆形基座的圆的半径，如图4A-4C所示。在一些实施例中，弧可以包括两个端点，其中端点覆盖约0°和360°之间的范围。例如，在一些实施例中，弧可以包括覆盖以下的范围：约0°、约5°、约10°、约15°、约20°、约25°、约30°、约35°、约40°、约45°、约50°、约55°、约60°、约65°、约70°、约75°、约80°、约85°、约90°、约95°、约100°、约105°、约110°、约115°、约120°、约125°、约130°、约135°、约140°、约145°、约150°、约155°、约160°、约165°、约170°、约175°、约180°、约185°、约190°、约195°、约200°、约205°、约210°、约215°、约220°、约225°、约230°、约240°、约245°、约250°、约255°、约260°、约265°、约270°、约275°、约280°、约285°、约290°、约295°、约300°、约305°、约310°、约315°、约320°、约325°、约330°、约335°、约340°、约345°、约350°、约355°、约360°或上述值之间的任何值。图4A-4C示出了具有独立温度控制功能的示例多区加热/冷却元件。在一些实施例中，如图4A所示，基座408可以包括双主动冷却线，其包括上部冷却线414A和下部冷却线414B。在一些实施例中，如图4B所示，基座408可以包括双区加热器，其包括上部加热器416A和下部加热器416B，它们中的每个都可被独立控制以向相应的第一或第二加热区提供不同水平的热量。在一些实施例中，这里描述的加热器可以包括电阻加热器，可以通过向电阻加热器供电来对其加热。在其他实施例中，加热器可以包括半导体处理领域的技术人员已知的其他类型的加热器。在一些实施例中，可以控制由上部加热器416A和下部加热器416B提供的热量，以补偿由于处理室中或附近的其他结构或热源的温度相互作用而导致的倾斜温度不均匀性。例如，在如图1A-1B所示的双基座处理室配置中，下部加热器416B可被控制为向基座下部提供比上部加热器416A向基座上部提供的热量更大的热量。这些不同的加热水平可以补偿基座和邻近晶片处理室104的处理室壁之间的温度相互作用。
图4C示出了四区基座加热器配置的示例。在一些实施例中，图4C的四区加热器配置可以提供比图4B的两区配置甚至更精细的基座加热控制。在一些实施例中，基座408可以包括四个扇形加热器418A、418B、418C、418D，每个在基座408的四个象限中具有相关的加热区。在一些实施例中，加热器/加热区可以包括半圆形、部分圆形或圆的扇形。在一些实施例中，每个加热器418A、418B、418C、418D可被独立控制，以在相应的第一、第二、第三或第四加热区内提供不同水平的热量。这些不同的加热水平可以补偿基座和邻近晶片处理室104的处理室壁之间的温度相互作用。
在一些实施例中，可以利用多区基座加热器配置。例如，在一些实施例中，多区加热器配置可以包括2个加热器、3个加热器、4个加热器、5个加热器、6个加热器、7个加热器、8个加热器、9个加热器、10个加热器、11个加热器、12个加热器、13个加热器、14个加热器、15个加热器、16个加热器、17个加热器、18个加热器、19个加热器、20个加热器、25个加热器、30个加热器、35个加热器、40个加热器、45个加热器、50个加热器、55个加热器、60个加热器、65个加热器、70个加热器、75个加热器、80个加热器、85个加热器、90个加热器、95个加热器、100个加热器、200个加热器、300个加热器、400个加热器、500个加热器，或者上述值之间的任意数量的加热器。。
图5示出了根据本文一些实施例的反应器室配置的示例。在一些实施例中，可以实现包括冷却器(例如冷却剂源)的冷却系统，其可以使冷却剂流向一个或多个基座内的主动冷却器。在一些实施例中，冷却剂可以分别经由冷却剂管线502、504流向QCM反应室的两个基座208A、208B。冷却剂可以流过每个基座208A、208B内的内部和外部冷却管线，并通过返回管线返回到冷却器。在一些实施例中，每个返回管线可以配备有流量计和针阀。在一些实施例中，流量计、针阀和冷却器可以与控制器电子通信，该控制器配置为控制反应室的加热和冷却系统。在一些实施例中，控制器可以包括一个或多个计算机处理器和具有计算机可读指令的存储器，用于控制基座208A、208B、208C、208D的加热和冷却。在一些实施例中，可以利用一个或多个温度传感器与控制器进行电子通信。
一个或多个基座208A、208B、208C、208D可以包括图4B或4C所示配置的加热器。加热器可以配置有双向主动冷却功能，如图5所示。在一些实施例中，一个或多个基座208A、208B、208C、208D的基座加热器可被控制以将相应基座的表面加热至第一温度，而一个或多个基座208A、208B、208C、208D的基座加热器可被独立控制以将一个或多个其他基座208A、208B、208C、208D加热至第二温度，其中第一温度不同于第二温度。例如，如图5所示，基座208A、208B可被加热至第一温度(例如约75℃)，而基座208C、208D可被加热至第二温度(例如约400℃)。在一些实施例中，基座208A、208B的主动冷却系统可被操作以使基座达到第一温度。此外，如上关于图4B和4C所述，基座208A、208B的加热器可以配置为向基座208A、208B的不同加热区提供不同水平的热量，以补偿基座208A、208B和邻近晶片处理室的处理室壁之间的温度相互作用。当使用如图4B和4C所示的加热器配置时，可以在基座208A、208B的表面保持温度均匀性，这对于衬底处理是期望的。
图6A-6C示出了使用这里描述的基座加热/冷却配置可实现的示例基座表面温度分布。如图6A和6B所示，通过调节基座408A、408B内冷却管线的冷却剂流速，可以任何方式控制基座温度分布。在图6A的配置中，控制冷却剂流以产生类似于传统QCM反应室中的温度分布，比如图2B所示。在一些实施例中，冷却剂流可以响应于每个加热区内的温度读数而动态改变。然而，如图6B所示，可以控制温度分布(即温度倾斜),使得可以实现相反的趋势，其中最靠近室壁并且最远离相邻基座加热器的基座408A、408B的外边缘比内边缘更热。优选地，可以优化冷却剂流速的调节，以提供基本均匀的温度分布，比如图6C所示。
因此，这里描述的是反应器室配置，其中基座设置有一个或多个加热器，加热器配备有扇形分离温度控制功能。在一些实施例中，加热器连同主动冷却机构可配置成补偿由例如包括热源和散热器的相邻结构引起的温度不均匀性。在一些实施例中，可以通过每个基座内的多区加热或冷却元件来实现单独的温度控制。
在一些实施例中，这里描述的温度控制结构和功能可以与原位(即室内或模块内)衬底旋转单元相结合，以实现原位多站过程，其中每个站配置为在不同温度下操作，如图7所示。在一些实施例中，本文所述的温度控制配置可用于沉积过程(例如沉积/蚀刻、沉积/膜固化)，比如2020年10月21日提交的题为“用于可流动间隙填充的方法和设备”的美国专利申请号63/094768中所述的过程，该申请通过引用整体结合于此。当用于可流动间隙填充沉积过程时，本文所述的温度控制配置通过最小化或消除不利的温度相互作用来实现均匀的膜厚度。
例如，在一些实施例中，这里描述的温度控制结构和功能可以用于可流动间隙填充沉积的方法中。在一些实施例中，该方法可以包括将衬底放置在第一站中的第一基座上。在一些实施例中，第一基座可以包括第一独立控制的扇形加热或冷却元件，第一加热或冷却元件配置为向第一基座的表面的第一加热区提供独立的加热或冷却。在一些实施例中，第一基座可以还包括第二独立控制的扇形加热或冷却元件，第二加热或冷却元件配置为向第一基座的表面的第二加热区提供独立的加热或冷却。
在一些实施例中，该方法可以还包括通过气相沉积过程在第一站中的衬底上沉积可流动材料。在气相沉积过程中，通过使用第一加热或冷却元件加热或冷却第一加热区，并使用第二加热或冷却元件加热或冷却第二加热区，可以将第一基座加热或冷却至基本均匀的第一温度。在一些实施例中，提供给第一加热区或从第一加热区移除的热量不同于提供给第二加热区或从第二加热区移除的热量。此外，在一些实施例中，第一加热区和第二加热区被加热或冷却至基本均匀的第一温度。
在一些实施例中，该方法可以还包括，在将可流动材料沉积在衬底上之后，将衬底放置在第二站中，并且通过在第二站中将衬底的表面加热至第二温度来对衬底进行热处理。在一些实施例中，第二温度高于基本均匀的第一温度。在一些实施例中，可以循环重复上述步骤，直至在衬底上沉积所需厚度的膜。
在一些实施例中，基本均匀的第一温度小于约150℃。例如，基本均匀的第一温度可以保持在约50℃、约55℃、约60℃、约65℃、约70℃、约75℃、约80℃、约85℃、约90℃、约95℃、约100℃、约105℃、约110℃、约115℃、约120℃、约125℃、约130℃、约135℃、约140℃、约145℃、约150℃，或上述值之间的任何值。
在一些实施例中，第二温度在约300℃和约1000℃之间。例如，可以将晶片加热到以下的温度：约300℃、约310℃、约320℃、约330℃、约340℃、约350℃、约360℃、约370℃、约380℃、约390℃、约400℃、约410℃、约420℃、约430℃、约440℃、约450℃、约460℃、约470℃、约480℃、约490℃、约500℃、约510℃、约520℃、约530℃、约540℃、约550℃、约560℃、约570℃、约580℃、约590℃、约600℃、约610℃、约620℃、约630℃、约640℃、约650℃、约660℃、约670℃、约680℃、约690℃、约700℃、约710℃、约720℃、约730℃、约740℃、约750℃、约760℃、约770℃、约780℃、约790℃、约800℃、约810℃、约820℃、约830℃、约840℃、约850℃、约860℃、约870℃、约880℃、约890℃、约900℃、约910℃、约920℃、约930℃、约940℃、约950℃、约960℃、约970℃、约980℃、约990℃、约1000℃，或上述值之间的任何值。
在一些实施例中，热处理包括快速热退火(RTA)。在一些实施例中，RTA包括将衬底的表面加热到第二温度少于10秒。在RTA期间，第二温度在800℃和1000℃之间。
在一些实施例中，使用上述方法形成的膜可以包括SiNH或SiCNH膜。在一些实施例中，形成的膜可以包括a-CH、SiCN、SiN、SiON、SiCO、SiCOH、SiCNH、SiCH、SiNH或SiCON。在一些实施例中，膜填充衬底表面上的间隙的至少90％。在一些实施例中，衬底包括硅或锗。
此外，在一些实施例中，在此描述的温度控制结构和功能可以用于调节四室模块(QCM)设备的温度的方法中。在一些实施例中，该方法可以包括向处理室提供衬底，该处理室包括第一站、第二站、第三站和第四站，其中每个站包括配置成保持衬底的基座。在一些实施例中，站可以布置成方形配置，每个站位于方形的一角，如图2A所示。在一些实施例中，第一站的基座和第三站的基座可以相对于彼此位于对角线方向，每个基座包括第一独立控制的扇形加热或冷却元件，该第一加热或冷却元件配置为向基座的表面的第一加热区提供独立的加热或冷却。在一些实施例中，第一站的基座和第三站的基座还可以包括第二独立控制的扇形加热或冷却元件，该第二加热或冷却元件配置为向基座的表面的第二加热区提供独立的加热或冷却。
在一些实施例中，第二站的基座和第四站的基座每个都包括加热器。该方法可以还包括使用每个基座的加热器将第二站的基座和第四站的基座加热至第一温度。可以使用第一加热或冷却元件来控制第一基座和第三基座的第一加热区的温度。可以使用第二加热或冷却元件来控制第一基座和第三基座的第二加热区的温度。在一些实施例中，提供给第一基座和第三基座的第一加热区或从第一加热区移除的热量不同于提供给第一基座和第三基座的第二加热区或从第二加热区移除的热量。然而，在一些实施例中，控制第一基座和第三基座的表面的第一加热区的温度和第二加热区的温度，以在表面上提供基本均匀的第二温度。
在一些实施例中，第二温度小于150℃。在一些实施例中，第一温度大于150℃。在一些实施例中，第一加热或冷却元件包括冷却元件，并且其中控制第一加热区的温度包括使冷却剂流过冷却元件。
在一些实施例中，该方法可以还包括检测第一温度，其中控制第一加热区的温度还包括相对于检测到的第一温度降低第一加热区的温度。在一些实施例中，第一加热或冷却元件包括加热元件，其中加热元件包括电阻加热器，并且其中控制第一加热区的温度包括向电阻加热器供电。在一些实施例中，每个站包括上室和下室，其中下室包括四个站之间的共享中间空间。
附加实施例
在前述说明书中，已经参照本发明的具体实施例描述了本发明。然而，显而易见的是，在不脱离本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改和改变。因此，说明书和附图被认为是说明性的，而不是限制性的。
实际上，尽管本发明已经在某些实施例和示例的情况下公开，但本领域技术人员将理解，本发明延伸到具体公开的实施例之外的其他替代实施例和/或本发明的用途及其明显的修改和等同物。此外，虽然已经详细示出和描述了本发明实施例的多种变型，但基于本公开，本发明范围内的其他修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的。还预期可以对实施例的具体特征和方面进行各种组合或子组合，并且仍落入本发明的范围内。应当理解，所公开的实施例的各种特征和方面可以彼此组合或替换，以便形成所公开的发明的实施例的不同模式。这里公开的任何方法都不需要按照所述的顺序来执行。因此，这里公开的本发明的范围不应受上述特定实施例的限制。
应当理解，本公开的系统和方法每个都具有多个创新方面，其中没有一个单独负责或要求这里公开的期望属性。上述各种特征和过程可以彼此独立地使用，或者可以各种方式组合。所有可能的组合和子组合都旨在落入本公开的范围内。
本说明书中在独立实施例的情况下描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。相反，在单个实施例的情况下描述的各种特征也可以在多个实施例中单独或以任何合适的子组合来实现。此外，尽管特征可能在上面被描述为在某些组合中起作用，并且甚至最初被如此要求保护，但来自所要求保护的组合的一个或多个特征在一些情况下可被从该组合中删除，并且所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变型。没有单个特征或一组特征对于每个实施例是必要的或不可或缺的。
还应当理解，这里使用的条件语言，比如“可以”、“可能”、“例如”等，除非另外特别说明，或者在使用的情况下另外理解，通常意在传达某些实施例包括某些特征、元素和/或步骤，而其他实施例不包括。因此，这种条件语言通常不旨在暗示一个或多个实施例以任何方式需要特征、元素和/或步骤，或者一个或多个实施例必须包括用于在有或没有作者输入或提示的情况下决定这些特征、元素和/或步骤是否被包括在任何特定实施例中或将在任何特定实施例中执行的逻辑。术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义的，并且以开放的方式包含性地使用，并且不排除附加的元素、特征、动作、操作等。此外，术语“或”以其包含的意义使用(而不是以其排他的意义)，因此当用于例如连接一系列元素时，术语“或”表示列表中的一个、一些或所有元素。此外，除非另有说明，本申请和所附权利要求中使用的冠词“一”、“一个”和“该”应被解释为表示“一个或多个”或“至少一个”。类似地，虽然在附图中以特定的顺序描述了操作，但应该认识到，这些操作不需要以所示的特定顺序或次序来执行，或者不需要执行所有示出的操作来实现期望的结果。此外，附图可以流程图的形式示意性地描绘一个或多个示例过程。然而，未示出的其他操作可以并入示意性示出的示例方法和过程中。例如，可以在任何所示操作之前、之后、同时或之间执行一个或多个附加操作。此外，在其他实施例中，操作可被重新排列或重新排序。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，上述实施例中的各种系统部件的分离不应被理解为在所有实施例中都需要这样的分离，并且应该理解，所描述的程序部件和系统通常可以一起集成在单个软件产品中或者打包到多个软件产品中。此外，其他实施例也在以下权利要求的范围内。在一些情况下，权利要求中所述的动作可以不同的顺序执行，并且仍可以实现期望的结果。
此外，虽然本文所述的方法和装置可以有各种修改和替代形式，但其具体示例已经在附图中示出并在本文中详细描述。然而，应当理解，本发明不限于所公开的特定形式或方法，相反，本发明将覆盖落入所描述的各种实施方式和所附权利要求的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。此外，本文结合实施方式或实施例公开的任何特定特征、方面、方法、性质、特征、质量、属性、元素等可以用于本文阐述的所有其他实施方式或实施例中。这里公开的任何方法都不需要按照所述的顺序来执行。这里公开的方法可以包括由从业者采取的某些动作；然而，这些方法也可以包括这些动作的任何第三方指示，无论是明示的还是暗示的。本文公开的范围还包括任何和所有重叠、子范围及其组合。诸如“高达”、“至少”、“大于”、“小于”、“之间”等的语言包括所列举的数字。以诸如“约”或“近似”的术语开头的数字包括所列举的数字，并且应该基于环境来解释(例如在环境下尽可能合理地准确，例如±5％、±10％、±15％等)。例如，“约3.5mm”包括“3.5mm”。前面有诸如“基本”之类的术语的短语包括所述短语，并且应基于环境来解释(例如在环境下尽可能合理地解释)。例如，“基本恒定”包括“恒定”。除非另有说明，所有测量都是在包括温度和压力的标准条件下进行的。
如本文所用，涉及一系列项目中的“至少一个”的短语是指那些项目的任何组合，包括单个成员。例如，“A、B或C中的至少一个”旨在涵盖A、B、C、A和B、A和C、B和C以及A、B和C。除非另有具体说明，否则诸如短语“X、Y和Z中的至少一个”的联合语言在上下文中被理解为通常用来表达项目、术语等可以是X、Y或Z中的至少一个。因此，这种联合语言通常不旨在暗示某些实施例需要X中的至少一个、Y中的至少一个和Z中的至少一个各自存在。本文提供的标题(如果有的话)仅是为了方便，并不一定影响本文公开的装置和方法的范围或含义。
因此，权利要求不旨在限于本文所示的实施例，而是符合与本公开、本文公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。

Claims (28)

1.一种半导体处理设备，包括：
包括两个或更多个站的处理室；
第一站内的第一基座，该第一基座包括：
第一独立控制的扇形加热或冷却元件，该第一加热或冷却元件配置为向第一基座的表面的第一加热区提供独立的加热或冷却；以及
第二独立控制的扇形加热或冷却元件，该第二加热或冷却元件配置为向第一基座的表面的第二加热区提供独立的加热或冷却；
第二站内的第二基座，该第二基座包括加热器；以及
控制器，包括处理器和存储器，其提供指令以：
使用第一加热或冷却元件加热或冷却第一加热区；
使用第二加热或冷却元件加热或冷却第二加热区，其中提供给第一加热区或从第一加热区移除的热量不同于提供给第二加热区或从第二加热区移除的热量，并且其中第一基座的表面的第一加热区和第二加热区被加热或冷却至基本均匀的第一温度；以及
使用加热器将第二基座加热至第二温度，其中第二温度高于第一温度。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一基座还包括：
第三独立控制的扇形加热或冷却元件，该第三加热或冷却元件配置为向第一基座的表面的第三加热区提供独立的加热或冷却；以及
第四独立控制的扇形加热或冷却元件，该第四加热或冷却元件配置为向第一基座的表面的第四加热区提供独立的加热或冷却。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述控制器向所述设备提供进一步的指令，以控制所述设备：
使用第三加热或冷却元件加热或冷却第一基座的第三加热区；并且
使用第四加热或冷却元件加热或冷却第一基座的第四加热区。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，提供给所述第三加热区或从第三加热区移除的热量不同于提供给所述第一加热区、第二加热区和第四加热区或从第一加热区、第二加热区和第四加热区移除的热量。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述第一加热区、第二加热区、第三加热区和第四加热区被加热或冷却至基本均匀的第一温度。
6.根据权利要求3所述的设备，其中，提供给所述第四加热区或从第四加热区移除的热量不同于提供给所述第一加热区、第二加热区和第三加热区或从第一加热区、第二加热区和第三加热区移除的热量。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一温度小于150℃。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二温度大于150℃。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一加热或冷却元件包括冷却元件，并且其中，加热或冷却所述第一加热区包括使冷却剂流过所述冷却元件。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一加热或冷却元件包括加热元件，其中，所述加热元件包括电阻加热器，并且其中，加热或冷却所述第一加热区包括向所述电阻加热器供电。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二加热或冷却元件包括冷却元件，并且其中，加热或冷却所述第二加热区包括使冷却剂流过所述冷却元件。
12.根据权利要求1所述的设备，其中，所述两个或更多个站中的每个站包括上室和下室，其中下室包括一个或多个站之间的共享中间空间。
13.一种调节四室模块(QCM)设备的温度的方法，该方法包括：
向包括第一站、第二站、第三站和第四站的处理室提供衬底，其中每个站包括配置成保持衬底的基座，其中第一站的基座和第三站的基座每个都包括：
第一独立控制的扇形加热或冷却元件，该第一加热或冷却元件配置为向基座的表面的第一加热区提供独立的加热或冷却；以及
第二独立控制的扇形加热或冷却元件，该第二加热或冷却元件配置为向基座的表面的第二加热区提供独立的加热或冷却，并且
其中，第二站的基座和第四站的基座每个都包括加热器；
使用每个基座的加热器将第二站的基座和第四站的基座加热至第一温度；
使用第一加热或冷却元件控制第一基座和第三基座的第一加热区的温度；以及
使用第二加热或冷却元件控制第一基座和第三基座的第二加热区的温度，
其中，提供给第一基座和第三基座的第一加热区或从第一加热区移除的热量不同于提供给第一基座和第三基座的第二加热区或从第二加热区移除的热量，并且
其中，控制第一基座和第三基座的表面的第一加热区的温度和第二加热区的温度，以在表面上提供基本均匀的第二温度。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第二温度小于150℃。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一温度大于150℃。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一加热或冷却元件包括冷却元件，并且其中，控制所述第一加热区的温度包括使冷却剂流过所述冷却元件。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括检测所述第一温度，其中，控制所述第一加热区的温度还包括相对于检测的第一温度降低第一加热区的温度。
18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一加热或冷却元件包括加热元件，其中，所述加热元件包括电阻加热器，并且其中，控制所述第一加热区的温度包括向所述电阻加热器供电。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，每个站包括上室和下室，其中下室包括四个站之间的共享中间空间。
20.一种用于可流动间隙填充沉积的方法，该方法包括：
(a)将衬底放置在第一站中的第一基座上，该第一基座包括：
第一独立控制的扇形加热或冷却元件，该第一加热或冷却元件配置为向第一基座的表面的第一加热区提供独立的加热或冷却；以及
第二独立控制的扇形加热或冷却元件，该第二加热或冷却元件配置为向第一基座的表面的第二加热区提供独立的加热或冷却；
(b)通过气相沉积过程在第一站中的衬底上沉积可流动材料，其中在沉积过程期间，通过以下将第一基座加热或冷却至基本均匀的第一温度：
使用第一加热或冷却元件加热或冷却第一加热区；以及
使用第二加热或冷却元件加热或冷却第二加热区，其中提供给第一加热区或从第一加热区移除的热量不同于提供给第二加热区或从第二加热区移除的热量，并且其中第一加热区和第二加热区被加热或冷却至基本均匀的第一温度；
(c)在衬底上沉积可流动材料之后，将衬底放置在第二站中；
(d)通过在第二站中将衬底的表面加热至第二温度，在衬底上进行热处理，其中第二温度高于基本均匀的第一温度；以及
循环重复(a)-(d)，直至在衬底上沉积所需厚度的膜。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述基本均匀的第一温度小于约150℃。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第二温度在约300℃和约1000℃之间。
23.根据权利要求20所述的方法，其中，所述热处理包括快速热退火(RTA)。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述RTA包括将衬底的表面加热至所述第二温度少于10秒。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述第二温度在800℃和1000℃之间。
26.根据权利要求20所述的方法，其中，所述膜包括SiNH或SiCNH膜。
27.根据权利要求20所述的方法，其中，所述膜填充衬底表面上的间隙的至少90％。
28.根据权利要求20所述的方法，其中，所述衬底包括硅或锗。
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