用于快速熱處理腔室的透明反射板的制作方法
【專利說明】用于快速熱處理腔室的透明反射板
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2011年8月9日、申請(qǐng)?zhí)枮?01180038683.4、名稱為“用于快速熱處理腔室的透明反射板”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002]背景發(fā)明領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體處理的領(lǐng)域。較具體地，本發(fā)明涉及使用在半導(dǎo)體熱處理腔室(如，快速熱處理腔室)中的反射板。
[0004]背景
[0005]快速熱處理(Rapid Thermal Processing，RTP)為在半導(dǎo)體制造期間用于退火基板的處理。在此處理期間，使用熱輻射以在控制環(huán)境中將基板快速地加熱至超過室溫900度的最大溫度。此最大溫度依據(jù)處理而維持于低于一秒到數(shù)分鐘。為進(jìn)一步處理，基板接著冷卻至室溫。半導(dǎo)體制造處理具有數(shù)個(gè)RTP應(yīng)用。這些應(yīng)用包括熱氧化(基板在氧或氧和氫的結(jié)合中加熱，這些氣體會(huì)導(dǎo)致基板氧化而形成二氧化硅)；高溫浸泡退火(使用不同的氣體混和物，如氮、氨或氧)；低溫浸泡退火(一般用來退火沉積有金屬的晶片)；和峰值退火(主要使用于基板需暴露至高溫于非常短時(shí)間的處理)。在峰值退火期間，基板快速地加熱至足以活化摻雜劑的最大溫度，并在摻雜劑實(shí)質(zhì)擴(kuò)散前加速地冷卻以終止活化處理。
[0006]使用高強(qiáng)度鎢或鹵素?zé)糇鳛闊彷椛涞脑?。?dāng)反射板將由晶片散發(fā)的熱輻射朝晶片反射回去時(shí)，反射板(如顯示于圖2中且于后文進(jìn)一步敘述)幫助維持溫度均勻。
[0007]圖1顯示現(xiàn)存反射板27的側(cè)截面。如圖1中所示，輻射高溫計(jì)燈管42經(jīng)由在反射板27中的開口而突出，使得輻射高溫計(jì)燈管具有晶片的清晰視界，如于圖2中的最佳所視。現(xiàn)存反射板由鋁所制成。高溫計(jì)燈管42與鋁反射板27表面齊平，在該鋁反射板27表面上有反射涂層(圖未示)且該鋁反射板27表面面對(duì)晶片。因燈管和反射涂層暴露至腔室環(huán)境，晶片副產(chǎn)物材料可沉積于燈管及/或反射涂層上，這種情形導(dǎo)致于溫度測(cè)量中的偏差。此偏差可快速且徹底地發(fā)生或于長(zhǎng)時(shí)段小幅增加。此外，施加至鋁反射板的反射涂層復(fù)雜且難以制成(高成本)，且反射涂層具有150°C的最大操作溫度限制，且反射涂層在特定處理?xiàng)l件下有易于剝離的傾向。石英板60置于晶片和反射板27之間，且石英板60置于固定至反射板27的支架64上，而留下間隙62。石英板60幫助緩和于上所提及的某些問題。然而，仍需要減少于上述所討論、與現(xiàn)存反射板有關(guān)的問題。
[0008]概述
[0009]所以，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例涉及一種用于處理基板的設(shè)備，所述基板具有一前側(cè)和一后側(cè)。所述設(shè)備包括:處理區(qū)，所述處理區(qū)位于腔室內(nèi)，所述腔室由鄰近輻射加熱源的窗口而限定于一側(cè)上，所述輻射加熱源位于所述處理區(qū)的外側(cè)；及反射板，所述反射板相對(duì)所述輻射加熱源而設(shè)置，所述反射板包括由陶瓷材料所制成的主體和位于所述反射板的一側(cè)上的反射涂層，和延伸經(jīng)過至少所述反射涂層的多個(gè)孔。在一個(gè)實(shí)施例中，所述陶瓷材料包含光學(xué)地透明的陶瓷。在一個(gè)實(shí)施例中，所述光學(xué)地透明的材料選自氧化鋁、碳化硅、石英和藍(lán)寶石。依據(jù)一實(shí)施例，所述反射板的所述側(cè)具有最接近所述輻射加熱源的第一表面和最遠(yuǎn)離所述輻射加熱源的第二表面，所述第二表面具有所述涂層于所述第二表面上。
[0010]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述孔間隔開以容納高溫計(jì)探針。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述孔僅延伸經(jīng)過所述反射涂層。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述反射板安裝于底板(baseplate)以提供反射板組件。在一個(gè)實(shí)施例中，所述反射板和所述底板以低于約5mm而間隔。在其它實(shí)施例中，所述反射板和所述底板直接接觸且未間隔。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述反射板組件包括支架以將所述反射板和所述基板以一分隔關(guān)系而分離。
[0011 ] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述反射涂層包括多個(gè)介電層。在一個(gè)實(shí)施例中，所述陶瓷材料包含摻雜劑以增加由所述反射板所吸收的熱量。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述摻雜劑選自稀土材料、氫氧基和上述材料的結(jié)合。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述底板包括多個(gè)開口，所述開口與在所述反射板中的所述孔對(duì)齊。
[0012]在本發(fā)明的第二方面實(shí)施例中，關(guān)于一種用于快速熱處理腔的反射板組件設(shè)備，所述反射板組件設(shè)備包括:底板，所述底板具有穿過所述底板的多個(gè)開口以容納高溫計(jì)探針；及反射板，所述反射板包括由陶瓷材料所制成的主體和位于所述反射板的一側(cè)上的反射涂層，和延伸經(jīng)過至少所述反射涂層的多個(gè)孔，所述孔與經(jīng)過所述底板的所述開口對(duì)齊，其中所述反射板組設(shè)至所述底板，使得在所述底板中的所述開口和所述反射板中的所述孔對(duì)齊。在一個(gè)實(shí)施例中，所述底板包括多個(gè)支架以將所述反射板和所述基板以一分隔關(guān)系而維持。在一個(gè)實(shí)施例中，具有所述涂層的所述側(cè)面對(duì)所述基板。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述陶瓷材料為光學(xué)地透明。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述陶瓷材料選自氧化鋁、碳化硅、石英和藍(lán)寶石。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述陶瓷材料包含摻雜劑以增加由所述反射板所吸收的熱量，其中所述摻雜劑選自稀土材料、氫氧基和上述材料的結(jié)合。
[0013]附圖簡(jiǎn)要說明
[0014]本發(fā)明的更特別的說明(上文簡(jiǎn)要概述的)可參照本發(fā)明的實(shí)施例(這些實(shí)施例描繪于所附的附圖)而獲得。應(yīng)注意，所附的附圖僅說明本發(fā)明的典型實(shí)施例，且不因此被視為對(duì)本發(fā)明范圍的限制，因本發(fā)明可允許其它同等有效的實(shí)施例。
[0015]圖1為傳統(tǒng)快速熱處理腔室反射板組件的側(cè)截面圖；
[0016]圖2顯示快速熱處理腔室；
[0017]圖3為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的反射板的立體圖；
[0018]圖4為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的反射板組件的側(cè)截面圖；
[0019]圖5為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的反射板組件的側(cè)截面圖；
[0020]圖6為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的反射板組件的側(cè)截面圖。
[0021]為促進(jìn)了解，盡可能使用相同的標(biāo)號(hào)來表示附圖中所共有的相同元件。
[0022]具體描述
[0023]在說明本發(fā)明的幾個(gè)示范實(shí)施例之前，應(yīng)理解本發(fā)明并未限于下文說明中的結(jié)構(gòu)或處理步驟的細(xì)節(jié)。本發(fā)明可包括其它實(shí)施例，且可以各種方式執(zhí)行或?qū)崿F(xiàn)。
[0024]圖2概要地呈現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的快速熱處理腔室10，該快速熱處理腔室10包括反射板設(shè)備。Peuse等人在美國(guó)專利第5，848，842和6，179，466號(hào)中說明此種反應(yīng)器及此反應(yīng)器的儀器的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。舉例來說，待熱處理的基板或晶片12、半導(dǎo)體晶片(如，硅晶片)通過閥或存取端口(access port) 13進(jìn)入腔室10的處理區(qū)18。晶片12由在此實(shí)施例中以環(huán)形邊緣環(huán)14顯示的基板支撐件而支撐于晶片周緣上，該環(huán)形邊緣環(huán)14可具有接觸晶片12的角落的環(huán)狀坡架15。Ballance等人在美國(guó)專利第6，395，363號(hào)中更完整地說明邊緣環(huán)和邊緣環(huán)的支撐功能。晶片被定向使得已形成于晶片12的前表面中的所處理的特征結(jié)構(gòu)16向上(對(duì)照向下的重力場(chǎng))面朝處理區(qū)18，該處理區(qū)18由透明石英窗口 20限定在處理區(qū)18的上側(cè)。透明石英窗口 20位于距晶片12實(shí)質(zhì)距離處，使得窗口在處理期間對(duì)基板的冷卻具有最小的影響。典型地，在晶片12和窗口 20之間的距尚為大約20mm。相對(duì)示意圖而言，大部分的特征結(jié)構(gòu)16并未突出超過晶片12的表面的實(shí)質(zhì)距離，但在表面平面內(nèi)或附近處構(gòu)成圖案。當(dāng)晶片在將晶片帶入腔室內(nèi)的槳狀物(paddle)或機(jī)器人葉片(robot blade)(未圖示)并放置于邊緣環(huán)14間處理時(shí)，舉升銷22可上升或下降以支撐晶片12的后側(cè)。輻射加熱設(shè)備24置于窗口 20之上以引導(dǎo)輻射能朝向晶片12并因此加熱晶片。在反應(yīng)器或處理腔室10中，輻射加熱設(shè)備包括位于各反射管27中的大量高強(qiáng)度鎢-鹵素?zé)?6 (示范數(shù)量為409個(gè))，所述反射管27以六方密堆積(a hexagonal close-packed)的方式而配置于窗口 20上。
[0025]期望將遍布晶片12的溫度控制成均勻遍布晶片12的接近限定溫度。依此考慮，反射板28以平行且大于晶片12的區(qū)域的方式而延伸，該反射板28并面向晶片12的后側(cè)。反射板28有效地將從晶片12散發(fā)的熱輻射朝晶片12反射回去。在晶片12與反射板28之間的間隔可在3至9mm的范圍內(nèi)，且空腔的寬度對(duì)厚度的寬厚比(aspect rat1)有利地大于20。如上所述的反射板28由鋁所制成，且包含金涂層或多層介電干涉鏡，在晶片12