用于高压快速热处理的设备和方法技术

描述了用于衬底的高压快速热处理的方法和设备。在快速热处理室中处理衬底的方法被描述为包括：将衬底从所述快速热处理室的外部通过进入口传递到位于所述处理室的内部区域中的支撑件上；关闭对该室进行密封的口门；将室加压到大预约１．５个绝对大气压的压力；以及将辐射能量引导向所述衬底。高压快速热处理室被描述为构造为恭候大于至少约１．５个绝对大气压的压力，或者可选地，２个绝对大气压的压力。处理室可以包括压力控制阀，以控制室内的压力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及衬底的热处理。特别地，本专利技术的实施例涉及在超大气压下的 半导体衬底的快速热处理。
技术介绍
快速热处理(RTP)是充分发展的用于制造半导体集成电路的技术，其中，在 RTP室中利用高强度光辐射对例如硅晶片的衬底进行照射，以将衬底快速地加热到相对 高的温度，来热激活衬底中的处理。一旦衬底已经受到了热处理，就将辐射能量去除并 且衬底快速地冷却。这样，因为围绕衬底的室没有被加热到处理衬底所需要的升高的温 度并且只有衬底被加热，所以RTP是有能量效率的。换言之，在快速热处理过程中，被 处理的衬底不与周围环境(即，室)热平衡。从硅或其他晶片制造集成电路包括许多步骤对层进行沉积、对层进行光刻图 案化并且对经图案化的层进行蚀刻。使用离子注入来将活性层掺杂到半导体硅中。制作 工序也包括晶片的热退火(对于许多使用来说包括使得注入损伤硬化并且使得掺杂物被 激活)、结晶化、热氧化和氮化、硅化、化学气相沉积、气相掺杂以及热清洁等。虽然在硅技术的早期阶段中的退火通常包括在退火炉中将多个晶片加热较长时 间，但是已经越来越多地使用RTP来满足对具有越来越小的电路特征的衬底进行处理的 更加严格的要求。通常通过利用来自高强度灯的排列的光照射晶片，来在单晶片(或衬 底)室中执行RTP，其中高强度灯朝向晶片的、其上正在形成集成电路的前面。辐射至 少部分地由晶片吸收并且将其快速地加热到期望的高温，例如600°C以上，或者在一些应 用中，1000°C以上。可以将辐射加热快速地打开或关闭，以可控制地将晶片加热相对短 的时间，例如，一分钟或者例如30秒，或者更具体地，10秒，并且更具体地，一秒。 RTP室中的温度变化能够以至少约20°C每秒到50°C每秒或更高的速度发生，例如，至少 约100°C每秒或至少约150°C每秒。当在RTP室中处理衬底时，污染物在室的内表面上堆积。从沉积到晶片上的 物质或晶片固有的物质产生污染物，并且污染物可以包括硅、硼、砷、磷等的化合物。 这种污染物的堆积导致需要清洁室的内表面。内表面包括高温计探头、反射器板和覆盖 灯表面的石英窗口。在对室进行清洁时，它不能够被用来处理附加的衬底，导致产量损 失。因此，现有技术中存在延长室清洁之间的时间段的方法和设备。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，提供了一种用于在处理室中在超过至少约1.5个绝对大气 压或可选择地2个绝对大气压的压力下进行衬底(例如，半导体衬底)的快速热处理的方 法和设备。如这里所使用的，“绝对压力”指的是处理容积中的气体的压力并且可以与 短语“内部压力”或“内部室压”互换。在一个实施例中，这里描述的方法和设备意图通过减小污染物粒子的扩散率来延长室清洁之间的时间段。污染物扩散率的减小通常是气体绝对压力的函数。根据一个 或多个实施例，增加RTP室中的惰性气体的内部压力将会使得可能由高温处理而释放的 污染物粒子的扩散率减小。本专利技术的实施例涉及在RTP室中处理衬底的方法，其包括将衬底从所述快速 热处理室的外部通过进入口传递到位于所述处理室的内部区域中的环状支撑件上；关闭 所述进入口，使得RTP室与环境空气隔离；将RTP室加压到大于约1.5个绝对大气压或者 可选择地2个绝对大气压的压力；以及将辐射能量朝向所述衬底引导，以在至少约50°C 每秒的速率下可控制地并且均勻地加热衬底。在一个实施例中，RTP室被加压到大于约 1.5个绝对大气压。在另一个实施例中，RTP室被加压到约1.5个绝对大气压或者可选择 地2个绝对大气压与约5个绝对大气压之间。在另一个实施例中，RTP室被加压到约1.5 个绝对大气压或者可选择地2个绝对大气压与约10个绝对大气压之间。处理是可以被加 压到的示例压力包括高达约2.5、3、3.5、4、4.5或5个绝对大气压的压力。在一个实施 例中，方法也包括对于可以是半导体衬底的衬底进行退火。本专利技术的一个或多个方面包括在RTP室中处理衬底的方法，其可以包括快速热 退火。在一个或多个实施例中，在RTP室中处理衬底的方法包括将衬底从所述快速热处 理室的外部通过进入口传递到位于所述处理室的内部区域中的环状支撑件上，以及关闭 所述进入口，使得所述快速热处理室被密封。如这里所使用的，术语“密封”应当包括 使得室与具有比处理室内的压力减小的压力的空气相隔离。术语“密封”也包括使得室 与空气、室外部的空气和/或传输室气氛相隔离。在本专利技术的一个或多个实施例中，在密封了室之后，方法还包括将RTP室加 压到大于约1.5个绝对大气压的压力；以及将辐射能量朝向所述衬底引导，以在至少约 50°C每秒的速率下可控制地并且均勻地加热衬底。在具体实施例中，方法包括将RTP室 加压到约1.5个绝对大气压或者可选择地2个绝对大气压与约5个大气压之间的范围内的 绝对压力。在本方法的更具体的实施例中，RTP室被加压到高达约2.5、3、3.5、4或4.5 个大气压。这里描述的在RTP室中处理衬底的方法的一个或多个实施例采用了诸如半导体 晶片的衬底。用在一个或多个实施例中的室也包括辐射热源和室与辐射热源之间的盘状 表面。在一个或多个实施例中，盘状表面被构造或设计为承受至少约1.5个绝对大气压， 或者可选择地，2个绝对大气压的压力。在更具体的实施例中，盘状表面被构造为承受在 约1.5个绝对大气压或可选择地2个绝对大气压到约高达约2.5、3、3.5、4、4.5或5个绝 对大气压的范围内的压力，并且可以在对衬底进行处理的同时承受这种压力。室也可以 包括位置与辐射热源相对的发射器板，该反射器板构造或设计为承受至少1.5个绝对大气 压或可选择地2个绝对大气压的压力，和/或可选择地，承受高达约2.5、3、3.5、4、4.5 或5个绝对大气压的范围内的压力。本专利技术的第二方面关于可以是冷壁反应器型的RTP室，其包括限定室容积 的室体；用于在所述室中支撑衬底以进行处理的衬底支撑件；对衬底进行加热的第一热 源；以及控制室内的压力的压力控制阀。在一个或多个实施例中，衬底支撑件与定子磁 力寿禺合。在一个或多个实施例中采用的压力控制阀包括背压式调节器和压力控制器。一个或多个实施例的压力控制阀控制或保持室内的压力为超过1.5个绝对大气压或者可选择 地2个绝对大气压。在一个或多个实施例中采用的压力控制阀可以控制或保持室内的压 力在从约1.5个绝对大气压或者可选择地2个绝对大气压到约5个绝对大气压的范围内。 在具体实施例中，压力控制阀可操作以控制或保持室内的压力分别高达2.5、3、3.5个绝 对大气压、4个绝对大气压或者4.5个绝对大气压。在一个实施例中，室包括在处理容积与辐射热源之间的盘状表面。盘状表面可 以构造为承受至少约1.5或2个绝对大气压的压力。在一个或多个实施例中，位于辐射热 源与处理容积之间的盘状表面形成窗口，如果它足够厚的话，其能够支撑或称周在处理 容积中的压力梯度。在一个或多个实施例中，盘状表面可以由热源壳体支撑，例如灯头 壳体，并且构造和/或设计为承受压力梯度。在另一个实施例中，盘状表面被构造为承 受高达约10个绝对大气压的压力。在一个实施例中，室包括位置与辐射热源相对的发射 器板，该反射器板构造或设计为承受至少1.5个绝对大气压或可选择地2个绝对大气压的 压力。在另一个实施例中，反射器板被构造本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在快速热处理室中处理衬底的方法，包括：　　将衬底从所述快速热处理室的外部通过进入口传递到位于所述处理室的内部区域中的环状支撑件上；　　关闭所述进入口，使得所述快速热处理室被密封；　　将所述快速热处理室加压到大于约１．５个绝对大气压的压力；以及　　将辐射能量向所述衬底引导，以在至少约５０℃每秒的速率下可控制地并且均匀地加热衬底。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-5-9 61/051,889;US 2009-5-7 12/437,2571.一种在快速热处理室中处理衬底的方法，包括将衬底从所述快速热处理室的外部通过进入口传递到位于所述处理室的内部区域中 的环状支撑件上；关闭所述进入口，使得所述快速热处理室被密封；将所述快速热处理室加压到大于约1.5个绝对大气压的压力；以及将辐射能量向所述衬底引导，以在至少约50°C每秒的速率下可控制地并且均勻地加 热衬底。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述快速热处理室被加压到在从约2个大气压 到约5个大气压的范围内的绝对压力。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述快速热处理室被加压到从高达约3.0个大 气压、高达约3.5个大气压、高达约4.0个大气压、高达约4.5个大气压中选择的绝对压 力。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述衬底包括半导体晶片并且所述处理包括所 述半导体晶片的快速热退火。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述室还包括辐射热源和在所述室与所述辐射 热源之间的盘状表面，所述盘状表面被构造为承受至少2个绝对大气压的压力。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述盘状表面被构造为承...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫M拉尼什，胡尔希德索拉布吉，亚历山大N莱内尔，亚伦M亨特，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]