本申請是申請日為2014年8月27日、申請?zhí)枮?01480049632.5、名稱為“具有封裝的光阻隔件的支撐環(huán)”的發(fā)明專利申請的分案申請。

領(lǐng)域

本文所述的實施方式一般涉及半導(dǎo)體基板的熱處理。更詳言之，本文所述的實施方式涉及控制熱處理腔室中光噪聲(lightnoise)的設(shè)備與方法。

背景

在半導(dǎo)體工業(yè)中常見熱處理。熱處理用于激活(activate)半導(dǎo)體基板中化學(xué)與物理的變化，以重組基板的原子結(jié)構(gòu)與組成。在常用的方法(已知為快速熱處理)中，基板以多達(dá)每秒400℃的速率加熱至目標(biāo)溫度，保持在目標(biāo)溫度達(dá)諸如1秒的短暫時間，之后快速冷卻至一溫度，低于該溫度則不會有進(jìn)一步的變化發(fā)生。

為了增進(jìn)基板所有區(qū)域的均勻處理，一般會布置溫度傳感器以監(jiān)視基板多個位置的溫度。廣泛使用高溫計測量基板溫度?；鍦囟鹊目刂婆c測量因熱吸收與光發(fā)射而復(fù)雜化，因此原位(local)層形成條件也復(fù)雜化，而熱吸收與光發(fā)射是由腔室部件以及傳感器與腔室表面暴露于處理腔室內(nèi)的處理條件所造成。仍持續(xù)需要具改良的溫度控制、溫度測量的熱處理腔室，以及操作此類腔室以改善均勻度與再現(xiàn)性的方法。

概述

本文所述的實施方式提供一種熱處理設(shè)備，該熱處理設(shè)備具有熱源以及旋轉(zhuǎn)基板支座，該旋轉(zhuǎn)基板支座與該熱源相對，該旋轉(zhuǎn)基板支座包括支撐構(gòu)件，該支撐構(gòu)件具有光阻擋構(gòu)件。光阻擋構(gòu)件可以是封裝的部件，或可以移動式設(shè)置在支撐構(gòu)件內(nèi)側(cè)。光阻擋構(gòu)件可以是不透明及/或反射性，且可為耐火金屬。

本文所述的實施方式進(jìn)一步提供一種用于在熱處理腔室中的旋轉(zhuǎn)基板支座的支撐構(gòu)件，該支撐構(gòu)件具有磁性轉(zhuǎn)子、連接該磁性轉(zhuǎn)子的壁、以及光阻擋構(gòu)件，該磁性轉(zhuǎn)子與該壁共同限定內(nèi)部空間，而該光阻擋構(gòu)件移動式設(shè)置在該內(nèi)部空間內(nèi)側(cè)。該光阻擋構(gòu)件可以是具伸縮接頭(expansionjoint)的金屬片，且該壁可具有多個定位件，所述定位件將該金屬片定位在該內(nèi)部空間內(nèi)。

附圖簡要說明

通過參考實施方式(一些實施方式繪示于附圖中)，可得到上文簡短總結(jié)的本發(fā)明的更特定的描述，而可詳細(xì)了解前述的本發(fā)明特征。然而，應(yīng)注意附圖僅繪示本發(fā)明的典型實施方式，因此不應(yīng)被視為限制本發(fā)明的范圍，因為本發(fā)明可容許其他同等有效的實施方式。

圖1是根據(jù)一個實施方式的熱處理腔室的截面視圖。

圖2是根據(jù)另一實施方式的支撐構(gòu)件的截面視圖。

為助于了解，如可能則已使用同一標(biāo)號指定各圖共通的同一元件。應(yīng)考慮一個實施方式中公開的元件可有益地用于其他實施方式而無須特定記敘。

具體描述

圖1是根據(jù)一個實施方式的熱處理腔室100的截面視圖。熱處理腔室100包括腔室主體35，該腔室主體35限定處理空間14，該處理空間14配置成處理在該處理空間14中的基板12。腔室主體35可由不銹鋼制成，且可襯有石英。處理空間14配置成由加熱燈組件16輻射式加熱，該加熱燈組件16配置成鄰近石英窗18。一個實施方式中，石英窗18可為水冷式。

狹縫閥30可形成于腔室主體35的一側(cè)上，以提供基板12至處理空間14的通道。氣體入口44可連接氣源45以提供處理氣體、凈化氣體、及/或清潔氣體至處理空間14。真空泵13可流體連通式(fluidly)通過出口11連接處理空間14，而用于泵抽(pumpout)處理空間14。

環(huán)形通道27形成于接近腔室主體35的底部處。磁性轉(zhuǎn)子21可配置在環(huán)形通道27中。支撐構(gòu)件39可安置于磁性轉(zhuǎn)子21上或耦接該磁性轉(zhuǎn)子21。基板12可由邊緣環(huán)20于該基板12的邊緣處支撐，該邊緣環(huán)20設(shè)置在支撐構(gòu)件39上。磁性定子23可位在磁性轉(zhuǎn)子21的外側(cè)，且可穿過腔室主體35而磁性耦合，以誘導(dǎo)磁性轉(zhuǎn)子21旋轉(zhuǎn)，從而誘導(dǎo)邊緣環(huán)20與支撐在邊緣環(huán)20上的基板12旋轉(zhuǎn)。磁性定子23也可配置成調(diào)整磁性轉(zhuǎn)子21的高度，從而升舉正受處理的基板12。

腔室主體35可包括反射體22，該反射體22定位成面向基板12。反射體22具有面向基板12的光學(xué)反射表面28，以增進(jìn)基板12的發(fā)射率。一個實施方式中，反射體22為水冷式。反射表面28與基板12的表面限定處理空間14。一個實施方式中，反射體22的直徑可稍微大于正受處理的基板12的直徑。舉例而言，若熱處理腔室100配置成處理12英寸直徑的圓形基板，則反射體22可具有約13英寸的直徑。其他實施方式中，反射體22的直徑可小于基板12的直徑。

一個實施方式中，外環(huán)19可耦接在腔室主體35與邊緣環(huán)20之間，以將處理空間14與加熱區(qū)15分開。加熱區(qū)15由基板12與加熱燈組件16限定，該加熱燈組件16定位在基板12對面且與反射體22相對。加熱燈組件16可包括加熱元件37的陣列。加熱元件37的陣列可以是uv燈、鹵素?zé)?、激光二極管、電阻式加熱器、微波賦能加熱器、發(fā)光二極管(led)、或任何其他適合的加熱元件，可單獨使用也可相互組合使用。加熱元件37的陣列可設(shè)置于反射體主體43中所形成的孔洞中。

一個實施方式中，加熱元件37可排列成六邊形圖案。冷卻通道40可形成于反射體主體43中。諸如水的冷卻劑可從入口41進(jìn)入反射體主體43，鄰近垂直孔行進(jìn)而冷卻加熱元件37的陣列，并且從出口42離開反射體主體43。此申請中的“垂直”大體上是意味與由基板12或石英窗18限定的平面正交的方向?！按怪薄辈粸橄鄬τ谥亓虻乇淼慕^對方向，而是相對于腔室100的對稱，且可平行腔室100的軸。類似地，“水平”大體上是與“垂直”正交，而非絕對的方向。

加熱元件37的陣列連接控制器52，該控制器52調(diào)整加熱元件37的陣列的加熱效果。一個實施方式中，加熱元件37的陣列可分成多個加熱群組，以由多個同心區(qū)加熱基板12。每一加熱群組可受獨立控制，以提供橫跨基板12半徑的期望溫度分布曲線。一個實施方式中，區(qū)群組57的每一者連接電源55，該電源55個別控制每一區(qū)。

多個溫度探針24可通過反射體22中的多個開口25耦接反射體22，每一溫度探針24對應(yīng)一個開口。溫度探針24可包括一或多個高溫計，所述高溫計感測基板12發(fā)射的熱輻射，且發(fā)送代表溫度的信號給控制器52。控制器52可根據(jù)來自對應(yīng)的溫度探針24的信號而控制加熱區(qū)群組57。

支撐構(gòu)件39可由石英制成，且可為半透明(translucent)。一個實施方式中，支撐構(gòu)件39的大部分是氣泡石英，或其他白色半透明材料。通過氣泡石英材料，接觸支撐構(gòu)件39的內(nèi)表面50的光在整個支撐構(gòu)件39中傳播。當(dāng)邊緣環(huán)20于處理期間升高至外環(huán)19上方時，傳輸?shù)墓饪蓚鞑ミM(jìn)入處理空間14，且有效地不被可用作溫度探針24的高溫計探知，或減少該高溫計的效用。

為了減少光傳輸至處理空間14，支撐構(gòu)件39可包括光阻擋構(gòu)件。光阻擋構(gòu)件阻擋光以避免傳輸通過支撐構(gòu)件39。光阻擋構(gòu)件可以是不透明構(gòu)件及/或反射性構(gòu)件。支撐構(gòu)件39可包括不附著支撐構(gòu)件39的任何表面的光阻擋構(gòu)件。一個態(tài)樣中，光阻擋構(gòu)件可封裝于支撐構(gòu)件39中，且可為移動式設(shè)置于支撐構(gòu)件39內(nèi)側(cè)。

圖2是根據(jù)另一實施方式的支撐構(gòu)件200的截面視圖。支撐構(gòu)件200可用作為圖1的設(shè)備中的支撐構(gòu)件39。

支撐構(gòu)件200具有壁206，該壁206限定內(nèi)部空間208。光阻擋構(gòu)件210可設(shè)置在內(nèi)部空間208中，使得光阻擋構(gòu)件210移動式設(shè)置于內(nèi)部空間208內(nèi)側(cè)。內(nèi)部空間208具有一尺寸204，該尺寸大于光阻擋構(gòu)件210的厚度，使得在光阻擋構(gòu)件210的任一側(cè)上于光阻擋構(gòu)件210與壁206之間可維持間隙。壁206具有一厚度，該厚度提供加熱區(qū)15與內(nèi)部空間208之間的熱絕緣，使得光阻擋構(gòu)件210的熱暴露降低。支撐構(gòu)件200從而具有整體厚度202，該厚度介于約0.1cm至約3.0cm之間。支撐構(gòu)件200可具有正圓柱的形狀，且一般環(huán)繞燈組件16(圖1)。支撐構(gòu)件200的壁206可由石英形成，且可為透明或半透明。一個實施方式中，壁206是氣泡石英。一個實施方式中，支撐構(gòu)件200可以是凸緣形狀，該凸緣形狀具有垂直壁區(qū)段與徑向延伸部，該徑向延伸部可為向內(nèi)的徑向延伸部。垂直壁區(qū)段與徑向延伸部可作成一個單一的片材，或作成可熔合在一起或另外連接的兩個或更多個分別的片材，或者可彼此移動式接觸。在這樣的實施方式中，圖1的邊緣環(huán)20會安置在徑向延伸部上。舉例而言，邊緣環(huán)20的外邊緣可安置在徑向延伸部的內(nèi)邊緣上。

在支撐構(gòu)件200由兩個或更多個分別的片材制成的實施方式中，可在該兩個或更多個片材接觸的表面處設(shè)置光迷宮(lightlabyrinth)。這樣的光迷宮可包括連鎖(interlocking)的溝槽或丘陵(hills)，而提供曲折(tortuous)的路徑，以克服片材間通過接口的漏光。

光阻擋構(gòu)件210可以是設(shè)置于內(nèi)部空間208內(nèi)側(cè)的金屬片。光阻擋構(gòu)件210一般為實質(zhì)上對燈組件16(圖1)發(fā)射的光不透明，且光阻擋構(gòu)件210可為反射性或部分反射性。光阻擋構(gòu)件210可為實質(zhì)上平滑且平坦，大體上依循支撐構(gòu)件200的輪廓，或者是光阻擋構(gòu)件210所具有的輪廓可為與支撐構(gòu)件200的任何輪廓無關(guān)。例如，光阻擋構(gòu)件210可具有光散射特征，諸如皺折或表面紋理。光阻擋構(gòu)件210一般具有約0.5mm至約5mm之間的厚度，所以在一些實施方式中，光阻擋構(gòu)件210可以是金屬箔，而在其他實施方式中，光阻擋構(gòu)件210可以是金屬片。光阻擋構(gòu)件210可附接磁性轉(zhuǎn)子21或可僅安置于磁性轉(zhuǎn)子21上。光阻擋構(gòu)件210也可以是包括金屬或石墨顆粒的顆粒膜?？墒褂弥T如鎢之類的金屬顆粒。

支撐構(gòu)件200可通過將兩個圓柱狀構(gòu)件焊接在一起而制成，以形成具內(nèi)部空間208的壁206，而所述圓柱狀構(gòu)件于每一構(gòu)件的頂部具有不同的半徑。光阻擋構(gòu)件210可以是金屬，且一般為耐熱。這兩個圓柱狀構(gòu)件可于所述構(gòu)件的底部焊接在一起，而于熔合的圓柱狀構(gòu)件的頂部處留下狹槽。光阻擋構(gòu)件210隨后可滑入該狹槽，且該狹槽于圓柱狀構(gòu)件的頂部處封閉。封閉后，空間208可具有約1μtorr至約10μtorr之間的內(nèi)壓。如果需要，則收氣劑可納入內(nèi)部空間中，以當(dāng)氣體從加熱區(qū)15漏入內(nèi)部空間208時維持真空。舉例而言，鋯化合物可納入空間208中以吸附氫氣。通口可納入支撐構(gòu)件200的期望位置，以用氣體填充支撐構(gòu)件200及從支撐構(gòu)件200抽空氣體。例如，于狹槽焊接封閉前，填充管可插入位在頂部的狹槽中。

某些實施方式中，光阻擋構(gòu)件210可包括多個區(qū)段(圖中未示)。此實施方式中，多個區(qū)段可定位成在區(qū)段彼此相鄰處重疊。另一實施方式中，多個區(qū)段可不重疊，但可用一方式定位，使得當(dāng)反射性構(gòu)件暴露至輻射時實質(zhì)上無輻射貫穿多個部分之間的間隙。任一實施方式中，光阻擋構(gòu)件210的間隔與位置可說明在暴露至輻射時光阻擋構(gòu)件210的膨脹。更詳言之，光阻擋構(gòu)件210的定位可經(jīng)選擇以容置熱應(yīng)力下光阻擋構(gòu)件210的實體移動。另一實施方式中，光阻擋構(gòu)件210可為單獨的單一片材，該片材具伸縮接頭(圖中未示)，在該接頭處光阻擋構(gòu)件210的兩個邊緣可重疊，以維持光阻擋構(gòu)件210的熱膨脹與收縮期間的光密封。

光阻擋構(gòu)件210可以是鏡面反射體，使得提供至光阻擋構(gòu)件210的光具有等于反射角的入射角。光阻擋構(gòu)件210可為寬帶反射體，諸如金屬反射體或介電膜疊層，或前述材料的組合。某些實施方式中，光阻擋構(gòu)件210可被透明阻隔材料(諸如氧化硅)所涂布或包裝在該透明阻隔材料中。一個范例中，光阻擋構(gòu)件210可由介電疊層形成，該介電疊層包括氧化硅(sio2)、氧化鈦(tio2)、氧化鉭(ta2o5)、或前述材料的組合。另一范例中，光阻擋構(gòu)件210可由選以抵抗處理溫度的金屬形成。范例包括鋁、金、銀、鉑、鎢、鉭、鈦、或前述材料的組合。

某些實施方式中，限定空間208的表面可涂布有反射性材料。例如限定空間208的每一表面可涂布有反射性材料。所述表面可通過無電電鍍涂布有反射性材料，該無電電鍍諸如無電鎳電鍍或無電銀電鍍。封閉空間208之前，空間208可填充有水性電鍍?nèi)芤?，且可進(jìn)行無電電鍍工藝以用鎳、銀、金、銅、或另一反射性材料電鍍限定空間208的表面。無電電鍍工藝之后，將水溶液從空間208抽出，且空間208由石英焊接封閉。此實施方式中，可于類似先前所述的實施方式的真空下設(shè)置空間208。限定空間208且涂布有反射性材料的表面可作為鏡面反射體。

其他實施方式中，限定空間208的表面可涂布有吸收材料。舉例而言，限定空間208的每一表面可涂布有吸收材料。所述表面可通過施加顆粒的懸浮液或溶凝膠而受到涂布。封閉空間208之前，空間208可填充有吸收顆粒的懸浮液或流體載體中的溶凝膠。通過蒸發(fā)去除流體載體且將顆粒沉積于表面上(視情況通過加熱移除任何懸浮液添加物或通過與氧化還原試劑加熱而設(shè)定顆粒的氧化態(tài)而輔助)之后，空間208通過石英焊接而封閉。此實施方式中，可于類似先前所述的實施方式的真空下設(shè)置空間208。適合的懸浮液包括石墨懸浮液(例如aquadag^tm,ici)、陶瓷懸浮液(例如hie-coat^tm840-c,aremco)。適合的溶凝膠包括以金屬烷氧化物及鎢氧化物為基礎(chǔ)的溶凝膠，如果需要，鎢氧化物可還原至金屬態(tài)。

支撐構(gòu)件200可包括一或多個定位件212(例如多個定位件212)，所述定位件212將光阻擋構(gòu)件210維持成相對壁206的所有部分為間隔開的關(guān)系。定位件212從壁206突出至內(nèi)部空間208中。定位件212可經(jīng)設(shè)計大小而將光阻擋構(gòu)件210置于離壁206的一個部分某期望距離之處，或接觸壁206的一部分。舉例而言，定位件212可橫越壁206與光阻擋構(gòu)件210之間的整個距離，使得光阻擋構(gòu)件受到限制而無法在朝向壁的方向上移動?；蛘撸ㄎ患?12可于壁206與光阻擋構(gòu)件210之間橫越一部分，使得光阻擋構(gòu)件210保持在朝向壁206的方向上移動的自由度。

定位件212可排列于光阻擋構(gòu)件210的相同側(cè)上，或分布在光阻擋構(gòu)件210的兩側(cè)上，這取決于任何期望的方案。定位件212作用為限制光阻擋構(gòu)件210朝向壁206移動，且可防止光阻擋構(gòu)件210觸碰壁206。這樣的排列可維持加熱區(qū)15(圖1)與光阻擋構(gòu)件210之間的額外熱阻隔件。光阻擋構(gòu)件210于內(nèi)部空間208內(nèi)的位置可因而經(jīng)選擇而提供光阻擋構(gòu)件210與壁206之間的真空阻隔件。真空阻隔件的尺寸可通過指定定位件212的長度而額外選擇。

定位件212可形成為壁206的一體(integral)部件，或所述定位件212可于光阻擋構(gòu)件210插入之前焊接至壁206?？墒褂萌魏螖?shù)目的定位件212，且所述定位件212可垂直(如圖2所示)及/或水平對準(zhǔn)，或者是所述定位件212可具有參差錯列(staggered)的排列方式，使得定位件212不對準(zhǔn)。定位件212可具有磨圓的接觸表面，該接觸表面觸碰光阻擋構(gòu)件210以避免對光阻擋構(gòu)件210或定位件212的任何摩擦損壞。

如前文中與圖1相關(guān)所記載，支撐構(gòu)件39(可為圖2的支撐構(gòu)件200)環(huán)繞燈組件16。支撐構(gòu)件39可為實質(zhì)上連續(xù)而繞支撐構(gòu)件39周圍的每一點處接觸邊緣環(huán)20，或者該支撐構(gòu)件39可不連續(xù)地或周期式接觸邊緣環(huán)20。如果須要，則支撐構(gòu)件39及/或支撐構(gòu)件39中所封裝的光阻擋構(gòu)件(例如圖2的光阻擋構(gòu)件210)可具有一或多個開口，以從加熱區(qū)15穿過支撐構(gòu)件39傳輸光樣本。檢測器可設(shè)置在支撐構(gòu)件39外側(cè)，以檢測傳輸?shù)墓?，而提供用于檢測支撐構(gòu)件39(從而檢測基板12)的旋轉(zhuǎn)位置的手段。檢測器可為光電二極管(或任何適合的光檢測器)且可定位在環(huán)形通道27中。當(dāng)傳輸穿過開口的光照射檢測器，該檢測器可校準(zhǔn)基板支座的位置。

前述內(nèi)容涉及本發(fā)明的實施方式，可不背離本發(fā)明的基本范圍而設(shè)計本發(fā)明的其他與進(jìn)一步的實施方式，且本發(fā)明的范圍是由所附的權(quán)利要求書所確定。