用于快速热处理的设备及方法技术

本发明专利技术的实施方式提供用于执行快速热处理的设备及方法。本发明专利技术的一个实施方式提供一种用于处理基板的设备。所述设备包括设置于腔室主体外且被配置以向处理容积提供热能的加热源。基板支撑件界定基板支撑平面，且所述基板支撑件被配置以在基板支撑平面内支撑基板。加热源包括：具有内壁的框架构件，所述内壁围绕足够大的区域以包围基板的表面区域；及安装于框架构件的内壁上的多个二极管激光块(tile)。多个二极管激光块中的每个二极管激光块被导向处理容积中的对应区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施方式大体涉及用于处理半导体基板的设备及方法。特定而言，本专利技术的实施方式涉及用于快速热处理的设备及方法。
技术介绍
快速热处理(rapid thermal processing；RTP)是用于在半导体处理期间对基板进行退火的工艺。在RTP期间，通常通过边缘区域附近的支撑装置(device)支撑基板并在用一或更多个热源加热基板时旋转所述基板。在RTP期间，热辐射通常用于在受控环境中快速加热基板至高达约摄氏1350度的最高温度。在RTP期间，卤素白炽灯经常用作热辐射源。一般将卤素白炽灯并排组装在阵列中，以便产生高密度及相对均匀的辐射功率。然而，在使用白炽灯作为RTP辐射源时存在限制。第一，由卤素白炽灯产生的辐射能的密度受限于组装密度，而组装密度固有地受限于卤素灯的尺寸。第二，卤素白炽灯的最高温度亦受限于每个白炽灯内灯丝的最高温度。举例而言，能由白炽灯的灯丝发射的最高温度低于约3000 Kelvin(摄氏2730度)。其次，白炽灯内灯丝的热惯性亦限制了温度上升及下降的速率，从而限制了产量。此外，因为白炽灯在全部方向中发射辐射，所以难以控制导向正被处理的基板的能量的量。另外，白炽灯阵列在处理期间通常覆盖基板的整个表面，使得难以具有基板的清晰视线以用于诸如利用高温计测量基板温度之类的监测。因此，需要具有改良的辐射源的用于快速热处理的设备及方法。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提供用于执行快速热处理的设备及方法。本专利技术的一个实施方式提供一种用于处理基板的设备。所述设备包括界定处理容积的腔室主体、设置于处理容积内的基板支撑件及设置于腔室主体外且被配置以向处理容积提供热能的加热源。基板支撑件界定基板支撑平面，且所述基板支撑件被配置以在基板支撑平面内支撑基板。加热源包括：具有内壁的框架构件(member)，所述内壁围绕足够大的区域以包围基板的表面区域；及安装于框架构件的内壁上的多个二极管激光块(diode laser tile)。将多个二极管激光块的每个二极管激光块导向处理容积中的对应区域。本专利技术的另一实施方式提供一种用于处理基板的方法。所述方法包括以下步骤：在设置于处理腔室内的基板支撑件上放置基板及朝向基板引导加热源的辐射能穿过处理腔室内的窗。加热源被设置在处理腔室主体外。加热源包括：具有内壁的框架构件，所述内壁围绕足够大的区域以包围基板的表面区域；及安装于框架构件的内壁上的多个二极管激光块。将多个二极管激光块的每个二极管激光块导向基板的表面区域内的对应区域。附图说明为了能够详细理解本专利技术的上述特征，可通过参考实施方式获得以上简要概述的本专利技术的更具体的描述，一些实施方式图示于附图中。然而，应注意，附图仅图示出本专利技术的典型实施方式，且因此这些附图不应被视为对本专利技术范围的限制，因为本专利技术可允许其他同等有效的实施方式。图1是根据本专利技术的一个实施方式的处理腔室的示意性截面图。图2A是根据本专利技术的一个实施方式的加热源的示意性顶视图。图2B是图2A的加热源的示意性透视截面图。图2C是根据本专利技术的一个实施方式的激光二极管块的示意性透视图。图3是根据本专利技术的一个实施方式的辐射源的透视截面图。图4是根据本专利技术的另一实施方式的辐射源的透视截面图。图5A是根据本专利技术的另一实施方式的辐射源的示意性顶视图。图5B是图5A的辐射源的示意性截面图。图6是根据本专利技术的另一实施方式的辐射源的示意性截面图。为了帮助理解，已尽可能使用相同标记数字来表示各附图共用的相同元件。应考虑到在一个实施方式中所揭示的元件可有利地用于其他实施方式而无需特定详述。具体实施方式本专利技术的实施方式提供用于快速热处理的设备及方法。特定而言，本专利技术的实施方式提供使用具有激光二极管块的辐射能量源的用于快速热处理的设备及方法。根据本专利技术的一个实施方式，包括多个激光二极管块的加热源被用于在热处理期间提供热能。多个激光二极管块被安装在框架构件的内壁上。可调整每个激光二极管块以将能量导向处理腔室内的某一区域。图1示意地示出根据本专利技术的一个实施方式的快速热处理系统100的截面图。快速热处理系统100包含界定处理容积114的腔室外壳组件101，处理容积114被配置以用于处理在所述处理容积内的基板112。基板112可以是盘形基板。腔室外壳组件101可包括腔室壁135、被配置以允许热能进入其中的窗118及与窗118相对的反射板122。加热源116设置在窗118外。加热源116被配置以利用穿过窗118的辐射能加热处理容积114。可在腔室壁135的侧面上形成狭缝阀130，狭缝阀130为基板112提供通道至处理容积114。气体入口144可连接至气源145以提供处理气体、净化气体和/或清洁气体至处理容积114。真空泵113可通过出口111流体连接至处理容积114，以用于抽空处理容积114。在一个实施方式中，可在处理容积114内设置边缘环120以通过周边边缘支撑基板112。边缘环120具有基板支撑平面126，基板112定位于基板支撑平面126上。边缘环120可设置于升降管(tubular riser)139上。升降管139置于磁性转子121上或以其他方式耦接至磁性转子121，所述磁性转子设置于腔室壁135内的环形通道127中。设置于腔室壁135外的磁性定子123通过腔室壁135磁性地耦接至磁性转子121。磁性定子123可引起磁性转子121的旋转并由此引起支撑在磁性转子上面的边缘环120及基板112的旋转。亦可配置磁性定子123以调整磁性转子121的高度，因此提升正被处理的边缘环120及基板112。应注意，可使用其他适合的基板支撑件代替边缘环120及升降管139来支撑及旋转基板。在一个实施方式中，可在腔室壁135与边缘环120之间耦接外环119以隔开反射腔115与处理容积114。反射腔115和处理容积114可具有不同的环境。反射板122和窗118被定位在基板112的相对侧上。基板112的正面112a面向窗118及加热源116。基板112的背面112b面向反射板122。反射板122具有光学反射表面128，光学反射表面128面向基板112的背面112b，以通过将来自基板112的辐射能反射回到基板来增强基板112的发射率。在一个实施方式中，反射板122可为水冷式。在一个实施方式中，反射板122具有的直径略大于正被处理的基板112的直径。可穿过反射板122形成多个孔125。可使用多个温度传感器124以穿过多个孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理基板的设备，所述设备包含：腔室主体，所述腔室主体界定处理容积；基板支撑件，所述基板支撑件设置于所述处理容积内，其中所述基板支撑件界定基板支撑平面，且所述基板支撑件被配置以在所述基板支撑平面内支撑所述基板；以及加热源，所述加热源设置于所述腔室主体外且被配置以向所述处理容积提供热能，其中所述加热源包含：框架构件，所述框架构件具有内壁，所述内壁围绕足够大的区域以包围所述基板的表面区域；以及多个二极管激光块，所述多个二极管激光块安装于所述框架构件的所述内壁上，其中所述多个二极管激光块中的每个二极管激光块被导向所述处理容积中的对应区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.30 US 61/653,1381.一种用于处理基板的设备，所述设备包含：
腔室主体，所述腔室主体界定处理容积；
基板支撑件，所述基板支撑件设置于所述处理容积内，其中所述基板支撑
件界定基板支撑平面，且所述基板支撑件被配置以在所述基板支撑平面内支撑
所述基板；以及
加热源，所述加热源设置于所述腔室主体外且被配置以向所述处理容积提
供热能，其中所述加热源包含：
框架构件，所述框架构件具有内壁，所述内壁围绕足够大的区域以包
围所述基板的表面区域；以及
多个二极管激光块，所述多个二极管激光块安装于所述框架构件的所
述内壁上，其中所述多个二极管激光块中的每个二极管激光块被导向所述处理
容积中的对应区域。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述内壁实质上垂直于所述基板支撑平
面。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述内壁实质上为圆柱形，且所述多个
二极管激光块沿所述内壁的圆周分布，且所述多个二极管激光块被布置在多个
水平面内。
4.如权利要求3所述的设备，其中所述多个二极管激光块向所述处理容积
中的所述对应区域倾斜。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述腔室主体包含由实质上对一光谱的
辐射能透明的材料制成的窗，所述光谱包括多个二极管激光条的发射辐射的波
长，且所述加热源设置于所述窗外以使得来自所述多个激光二极管块的辐射能
到达设置于所述基板支撑件上的所述基板。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述窗包含具有整合的抗反射涂层的宽

\t带反射涂层，所述抗反射涂层针对从所述多个激光二极管块至所述基板表面的
入射角范围及所述多个激光二极管块的波长范...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·M·拉内什，阿伦·缪尔·亨特，托马斯·F·索莱斯，亚历山大·M·鲁边奇克，
申请(专利权)人：应用材料公司，劳伦斯利弗莫尔国家安全有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US