CN104641463A - 改良的边缘环的周缘 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例一般涉及一种支撑环，用以支撑在处理腔室中的基板。在一个实施例中，所述支撑环包括：内部环；外部环，所述外部环通过平坦部而连接至所述内部环的外部周边；边缘周缘，所述边缘周缘从所述内部环的内部周边向内径向延伸，以形成支撑突部来支撑所述基板；以及基板支撑件，所述基板支撑件形成于所述边缘周缘的顶表面上。所述基板支撑件可包括从所述边缘周缘的顶表面向上且垂直地延伸的多个突出部，或者多个U形夹具，所述U形夹具可固定至所述边缘周缘的边缘部。所述基板支撑件将所述基板与所述边缘周缘热分离，以防止通过所述边缘周缘的热损失，因而产生横越所述基板的改良的温度分布，所述改良的温度分布具有最小的边缘温度梯度。

Description

改良的边缘环的周缘
发明背景
发明领域
本发明的实施例一般是涉及一种支撑环，用以支撑在处理腔室中的基板。
相关技术的描述
在基板的处理中，例如半导体基板，基板是放置于处理腔室中的支撑件上，且在处理腔室中维持着合适的处理环境。例如，基板可在受控的加热循环中加热，以热处理所述基板。例如通过设置于腔室中的基板之上及/或之下的加热灯阵列，可加热所述基板。热处理可例如用以将已经离子注入于基板上的一层加以退火、执行热氧化或氮化处理、或在基板上执行热化学气相沉积处理。
已经观察到，横越基板的温度梯度的变化会导致基板的不均匀处理。不均匀的温度发生在不同的基板区域，这是因为来自接触所述支撑件(或其它腔室部件)的基板区域与不接触所述支撑件的基板区域的不均匀对流或传导热损失。使用从腔室壁部向内延伸且围绕基板周边的一种基板支撑环，已经减小基板中的温度梯度。具体地，将受到热处理的基板在基板的周边上是由所述支撑环的边缘来支撑，所述支撑环具有环状周缘，所述环状周缘接触基板的边缘。所述支撑环有效地扩展或推展基板中的从基板周边至支撑环的外部边缘的温度梯度。基板与支撑环的重叠也防止或最小化来自(设置于基板之上的)辐射热源的高温辐射能量在支撑环的边缘周围在内或外侧的泄漏。
在快速加热速率的处理中，例如具有至少大约200℃/秒的加热速率的处理，具有环状边缘的支撑环会无法提供横越基板的适当温度均匀性。在这些处理中，支撑环与基板之间的加热速率的不同会产生沿着基板周边的温度梯度，所述温度梯度在加热处理步骤期间变得高得无法接受。基板也会经历方位角的温度变化，这是由于固体-固体热接触的方位角变化所导致，主要是由于基板与支撑环之间的可变表面抛光与平面性/平坦度。在某些状况中，因为基板与支撑环的环状周缘在基板的边缘附近重叠，所以通过单独测量与调整基板的温度会难以达到边缘附近的均匀温度分布。根据支撑环的热特性相对于基板的热与光特性，基板的温度分布通常边缘为高或边缘为低。特别是当以快速加热速率来加热基板时，例如在快速热处理(RTP,rapid thermal processing)系统中，特别难以达到横越基板的温度均匀性。
因此，需要有改良的支撑环，所述支撑环可防止或最小化基板与支撑环之间的重叠区域中的任何方位角变化，使得所述支撑环在热处理期间不会在基板中产生过度的温度梯度。
发明内容
本发明的实施例一般涉及一种支撑环，用以支撑在处理腔室中在热处理期间的基板。在一个实施例中，提供一种基板支撑环。所述基板支撑环包括：环主体；边缘周缘，所述边缘周缘从所述环主体向内径向延伸；以及三或更多个基板支撑件，所述基板支撑件是围绕着所述边缘周缘的圆周而等距地相间隔。所述基板支撑件可为从所述边缘周缘的顶表面向上且垂直于所述边缘周缘的纵向轴而延伸的突出部，或者所述基板支撑件可为U形夹具，所述U形夹具可固定至所述边缘周缘的边缘部。在任一种实例中，所述基板支撑件的高度是配置成使得所述基板的所述背面与所述边缘周缘的顶表面之间的缝隙是大到足以使所述边缘周缘与所述基板热分离，同时所述缝隙是最小化到足以防止显著的光通过。
在另一实施例中，所述支撑环包括：内部环；外部环，所述外部环通过平坦部而连接至所述内部环的外部周边；边缘周缘，所述边缘周缘从所述内部环的内部周边向内径向延伸，以形成支撑突部来支撑所述基板；以及三或更多个基板支撑件，所述基板支撑件是围绕着所述边缘周缘的圆周而等距地相间隔。
在又另一实施例中，提供一种在热处理腔室中处理基板的方法。所述方法包括：提供基板支撑环，所述基板支撑环具有环主体、边缘周缘，所述边缘周缘从所述环主体向内径向延伸；以及由三或更多个基板支撑件，在基板的周边边缘附近支撑所述基板的背面，所述三或更多个基板支撑件是围绕着所述边缘周缘的圆周而等距地相间隔；以及通过将辐射能量导向所述基板而加热所述基板，其中所述辐射能量足以导致至少所述边缘周缘向上弯曲，使得所述三或更多个基板支撑件在处理期间与所述基板的所述背面形成点接触。
附图简单说明
因此，通过参照实施例，可更详细理解本发明的上述特征，且对上述简短总结的本发明有更具体的叙述，某些实施例是例示于附图中。但是，注意到，附图只例示本发明的一般实施例且因此不视为限制本发明的范围，因为本发明可容许其它等效实施例。
图1示意例示了示例性快速热处理腔室，所述快速热处理腔室具有基板支撑环。
图2A示意例示了根据本发明的一个实施例的支撑环的横剖面侧视图，所述支撑环可用以取代图1的基板支撑环。
图2B示意例示了图2A的基板支撑件稍微向上弯曲而与基板形成不连续点接触的横剖面侧视图，基板支撑件稍微向上弯曲是因为支撑环的边缘周缘中的纵向弯曲变形所导致。
图2C示意例示了根据本发明的一个实施例的使用半球形凸块的基板支撑件的横剖面侧视图。
图2D示意例示了根据本发明的一个实施例的使用杆的基板支撑件的横剖面侧视图。
图2E示意例示了根据本发明的一个实施例的具有三个凸块或突出部的边缘周缘的顶部局部视图。
图3A示意例示了根据本发明的另一实施例的支撑环的横剖面侧视图，所述支撑环可用以取代图1的支撑环。
图3B示意例示了图3A的基板支撑件稍微向上弯曲而与基板形成不连续点接触的横剖面侧视图，基板支撑件稍微向上弯曲是因为支撑环的边缘周缘中的纵向弯曲变形所导致。
具体实施方式
本发明的实施例一般涉及一种支撑环，用以支撑在处理腔室中在热处理期间的基板。将受到热处理的基板在基板的周边上是由所述支撑环的边缘周缘来支撑。所述支撑环沿着处理腔室的内圆周表面向内径向延伸，且所述支撑环围绕所述基板的周边。所述支撑环具有边缘周缘，所述边缘周缘从所述支撑环的表面向内径向延伸。所述边缘周缘的一部分是配置来从背侧支撑所述基板的周边，同时使所述基板与所述边缘周缘热分离。不同于传统的方法是在基板的整个周边附近支撑所述基板，所述边缘周缘设有多个基板支撑件，所述基板支撑件与所述基板形成不连续的线接触或点接触，由此减少所述支撑环的周缘部分与所述基板之间可用于热传导转移的接触面积，因而产生横越所述基板的改良的温度分布，所述改良的温度分布具有最小的边缘温度梯度。如同下面将更详细讨论的，所述基板支撑件可为形成于所述边缘周缘的顶表面上的三或更多个突出部或凸块，或者所述基板支撑件可为U形夹具，用于接合所述基板的边缘部。在采用顶部加热配置的多个实施例中，将基板支撑件的高度最佳化，使得所述基板的背面与所述边缘周缘的顶表面之间的缝隙足够大，使得固体-固体接触被减少，以减少或消除所述基板与所述边缘环支撑之间的固体-固体传导或热耦合，而无光的泄漏(亦即，防止在处理腔室中的源辐射的光抵达高温计)。光泄漏的减少可增加高温测量的准确性，同时减少在重叠区域中的气体传导。
在采用底部加热配置的某些实施例中，所述基板的背面与所述边缘周缘的顶表面之间的缝隙应该刚好足够大，使得固体-固体接触被减少，以消除固体-固体传导与此种接触的方位角变化，但是所述缝隙别再更大，因为所述边缘周缘仍然必须将热传导至所述基板的遮荫外部周边。
示例性的快速热处理腔室
图1示意描绘了快速热处理腔室10。将受到热处理的基板12(例如，半导体基板，像是硅基板)通过阀门或进出端口13，进入处理腔室10的处理区域18中。基板12在基板12的周边上是由环状支撑环14来支撑。边缘周缘15从环状支撑环14向内延伸，且边缘周缘15接触基板12的周边边缘。基板可定向成使得已经形成于基板12的前表面中的已处理特征16是向上面向处理区域18，处理区域18由透明石英窗20而限定在已处理特征16的上侧。亦即，基板12的前表面面向灯26阵列。在某些实施例中，上面形成有已处理特征的基板12的前表面可面离灯26阵列，亦即，面向高温计40。不同于示意例示，特征16在大多数情况下并未突出超过基板12的前表面实质上的距离，但是特征16构成所述前表面的平面内与附近的图案。
当基板被在桨部(paddle)或机器人叶片(未示)之间传递时，多个升降杆22(例如三个升降杆)可升举与降下，以支撑基板12的背侧，桨部或机器人叶片将基板带至处理腔室内且至支撑环14上。辐射加热设备24定位在窗20之上，且辐射加热设备24是配置成通过窗20将辐射能量导引朝向基板12。在处理腔室10中，辐射加热设备可包括大量(示例数量是409)的高强度卤素钨丝灯26，所述高强度卤素钨丝灯26定位在各个反射管27中，反射管27是以六方密排阵列布置于窗20之上。灯26阵列有时称为灯头。但是，可设想到，可用其它的辐射加热设备来取代。通常，这些包含电阻性加热，以快速升高辐射源的温度。合适的灯的实例包括汞蒸气灯与闪光灯，汞蒸气灯具有玻璃或硅石的外壳来围绕灯丝，闪光灯包括玻璃或硅石的外壳来围绕例如氙的气体，当气体受到能量激发时，所述气体可提供热源。当在此使用时，用语“灯”是打算涵盖包括外壳来围绕热源的灯。灯的“热源”是指可以增加基板温度的材料或元件，例如灯丝或可受到能量激发的气体、或发射辐射的材料的固态范围，例如LED或固态激光与激光二极管。
当在此使用时，快速热处理或RTP(rapid thermal processing)是指可以以大约50℃/秒和更高的速率来均匀加热基板的设备或处理，例如，以大约100℃/秒至150℃/秒，以及大约200℃/秒至400℃/秒的速率。RTP腔室中的一般降温(冷却)速率是在大约80℃/秒至150℃/秒的范围中。RTP腔室中所执行的某些处理会要求横越基板的温度变化要少于几摄氏度。因此，RTP腔室必须包括灯或其它合适的加热系统与加热系统控制，所述灯或其它合适的加热系统与加热系统控制可以以高达大约100℃/秒至150℃/秒，以及大约200℃/秒至400℃/秒的速率来进行加热，这可以区别快速热处理腔室与其它类型的热腔室，其它类型的热腔室不具有能够以这些速率来进行快速加热的加热系统与加热控制系统。具有此种加热控制系统的RTP腔室可在少于5秒内将样本退火，例如，少于1秒，且在某些实施例中，是毫秒。
重要的是将横越基板12的温度控制成接近所界定的横越基板12的温度均匀性。改良所述均匀性的一种被动机构可包括设置于基板12之下的反射器28。反射器28延伸平行于基板12并且在大于基板12的区域之上延伸。反射器28有效率地将从基板12发射的热辐射反射回基板12，以提高基板12的表面上的发射率。基板12与反射器28之间的间隔可在大约3mm至9mm之间，且腔的厚度对宽度的深宽比有利地是大于20。反射器28的顶部(反射器28可由铝制成并且具有高反射性表面涂层或多层的介电干涉反射镜)与基板12的背侧形成反射腔，用于提高基板12的有效发射率，由此改良温度测量的准确性。在某些实施例中，反射器28可具有较不规则的表面或具有黑色或其它颜色的表面，以更加接近相似于黑体壁(black-body wall)。反射器28可沉积于第二壁53上，第二壁53是由金属制成的水冷却基座53，以将来自基板的多余辐射散去，特别是在冷却期间。因此，处理腔室10的处理区域具有至少两个实质上平行的壁，其中第一壁是窗20，窗20是由对于辐射为透明的材料所制成，所述材料例如为石英，且第二壁53是实质上平行于第一壁并且是由明显非透明的金属所制成。
改良均匀性的一个方式包括在可旋转圆柱体30上支撑所述支撑环14，所述可旋转圆柱体30磁耦合至位于处理腔室10之外的可旋转凸缘32。马达(未示)使凸缘32旋转，且因此使基板绕着基板中心34旋转，中心34也是大体上对称的腔室的中心线。替代地，可旋转圆柱体30的底部可为磁悬浮圆柱体，所述磁悬浮圆柱体由设置于可旋转凸缘32中的磁铁而保持在适当位置，且通过旋转来自可旋转凸缘32中的线圈的可旋转凸缘32中的磁场而旋转。
改良均匀性的另一个方式是将所述灯26分成多个区，所述区围绕中心轴34而布置成大体上像是环。控制电路改变分配给不同区中的所述灯26的电压，由此修改辐射能量的径向分布。分区加热的动态控制可受一或多个高温计40影响，所述高温计40耦合通过一或多个光学光导管42，所述光导管42定位成通过反射器28中的孔而面向基板12的背侧，以测量横越旋转基板12的半径的温度。光导管42可由各种结构形成，各种结构包括蓝宝石、金属与石英光纤。计算机化的控制器44接收高温计40的输出，且据此来控制提供给不同灯26环的电压，由此动态控制在处理期间的辐射加热强度与形态。高温计通常测量在短波长带宽中的光强度，例如，在大约700nm至1000nm之间的范围中的40nm。控制器44或其它仪器通过自黑体辐射的光强度的频谱分布的熟知的普朗克分布(Planck distribution)，将光强度转换成温度，所述黑体保持在所述温度。但是，高温测量会受到正被扫描的基板12部分的发射率的影响。发射率ε可在针对黑体的1至针对完美反射体的0之间改变，且因此发射率ε是基板背侧的反射率R＝1-ε的反向测量。虽然基板的背面通常是均匀的，所以预期会有均匀的发射率，但是取决于先前的处理，基板背侧的组成可能会改变。高温测量可通过下述来改良：另外包括发射测量器(emissometer)来光学地探测基板，以测量基板面对相关波长范围的部分的发射率或反射性；以及使控制器44内的控制算法包括所述已测量的发射率。
示例性的支撑环
图2A为根据本发明的一个实施例的支撑环200的示意横剖面侧视图，支撑环200可用以取代图1的支撑环14。图2A中例示的支撑环200可设置于处理腔室内，例如图1所示的快速热处理腔室10，且支撑环200沿着处理腔室10的内圆周表面60向内径向延伸。如同将在下面的多个实施例中讨论的，支撑环可为连续的环主体(或者在某些实施例中为不连续的、类似环的主体)，所述环主体实质上围绕基板的周边。支撑环围绕边缘周缘，所述边缘周缘具有某些支撑特征来与基板的背面形成不连续的点接触。在某些实施例中，边缘周缘可具有径向宽度，所述径向宽度沿着支撑环的圆周而改变，以在加热处理期间控制边缘周缘的弯曲。边缘周缘的径向宽度可根据加热灯的配置而改变，以最小化光泄漏问题。应注意到，基板212显示成具有方形边缘只是为了例示的目的，因为基板212可具有圆形的边缘。
在图2A中所显示的一个实施例中，支撑环200通常包括外部环202与内部环204。外部环202通过平坦部206而连接至内部环204，平坦部206从外部环202的内部周边203向内径向延伸至内部环204的外部周边205。外部环202是由圆柱体230所支撑，例如图1所示的可旋转圆柱体30。针对顶部加热类型的配置，可旋转圆柱体230可只从外部环202向内接触支撑环200。亦即，外部环202的底部表面是相对于平坦部206的顶表面206a，以防止光泄漏并且提供所需的机械稳定性。支撑环200另外包括边缘周缘208，边缘周缘208从内部环204的内部周边207向内径向延伸，以形成支撑突部，来在基板212的周边边缘附近支撑基板212的背面212b。边缘周缘208的尺寸是根据基板212的直径而决定。例如，边缘周缘208可在基板212之下延伸足够的距离，以产生径向的重叠区域“D1”，重叠区域“D1”的范围是在大约0.5mm与大约5.0mm之间(针对标称的12英寸(300mm)基板)，诸如是在大约1.5mm与大约2.8mm之间，例如0.8mm。注意到，用语“重叠”在本发明中使用时，是如同图2A中的D1所显示地测量。边缘周缘208可为连续的环形，具有一致的径向宽度。替代地，边缘周缘208可具有径向宽度，所述径向宽度沿着支撑环的圆周而改变，以减少用于制做所述边缘周缘的材料数量，同时最小化或消除在加热处理期间边缘周缘的弯曲。边缘周缘208的径向宽度可根据加热灯的配置而改变，以最小化光泄漏问题(亦即，防止在处理腔室中的源辐射的光抵达高温计)。
边缘周缘208的顶表面208a可较低于平坦部206的顶表面206a，以形成凹部214，凹部214能够将基板212保持在内部环204的内部周边207内。具体地，基板是由边缘周缘208通过形成于边缘周缘208的顶表面208a上的基板支撑件210而支撑。基板支撑件210可位于基板212与边缘周缘208之间的重叠区域“D1”内。基板支撑件220是从顶表面208a向上且垂直于边缘周缘208的纵向轴而延伸。在一方面中，内部环204的上表面是在大约与基板212的上表面212a相同的高度处。
在图2A所示的实施例中，基板支撑件210可包括三或更多个凸块或突出部，所述凸块或突出部围绕边缘周缘208的圆周，如同图2E所示地大约等距地相间隔(图2E显示了具有三个凸块或突出部250的边缘周缘208的顶部局部视图)，或者随机地分布。在支撑环200的快速加热时，平坦部206及/或边缘周缘208稍微向上弯曲，如同图2B所示。基板支撑件210(亦即，凸块或突出部)之后将可能已经是边缘周缘208的圆周周围的表面接触转换成实质上线接触基板212的背面212b，这是由于边缘周缘208中的纵向弯曲变形所导致。不同于传统的方式是由边缘周缘在基板的整个周边周围来支撑所述基板，本发明的凸块或突出部因此提供对于基板212的不连续线接触，这实质上会减少可用于支撑环200的边缘周缘208与基板212之间的热传导转移的接触面积。凸块或突出部使基板212与边缘周缘208热分离，以防止通过边缘周缘208的热损失。减少基板212与支撑环200之间的表面接触面积也将允许对于基板212与边缘周缘208的重叠所导致的热质量不连续有较佳的处理。因此，基板的边缘周围由热损失所产生的热梯度的扭曲可以减低，且基板212与边缘周缘208之间的重叠区域中的方位角温度变化可以最小化，因而产生横越所述基板的改良的温度分布，所述改良的温度分布具有最小的边缘温度梯度。边缘周缘208与基板212之间减少的接触面积另外减少了在处理腔室中可能的粒子污染。
针对图1所示的顶部辐射加热配置，来自辐射热源的辐射可修改成只加热基板，而不用太过担心在重叠区域中的热质量不连续，因为通过基板支撑件210已经使基板与边缘周缘208热分离。因此，本发明的基板支撑件可转用至较快的可取得加热升温速率或减少的突波电力情况。针对底部辐射加热布置(亦即，基板是以基板的背面212b来相对于辐射热源，而基板的上表面212a(上面有诸如集成电路之类的特征)则面离辐射热源)，因为边缘周缘208遮挡了基板212的边缘，所以边缘周缘208会需要过度加热，以使热可以传导到基板正被遮挡的部分。但是，过度加热支撑环200会使边缘周缘208向上变形太多，或者甚至导致对于支撑环的非所欲热应力或损伤。在此实例中，刚硬的肋件(未示)可设置于边缘周缘208的顶表面208a上，以减少边缘周缘208在高度方向中的位移达大约一个数量级的大小，例如大约1mm至大约10mm。因此，基板与边缘周缘之间的重叠区域中的方位角温度变化可以减少。
使用激光加工技术或任何合适的技术，可将凸块或突出部形成于边缘周缘208的顶表面208a上。凸块或突出部可为任何合适的形状，例如矩形、菱形、方形、半球形、六角形、三角形的突出部，或者不同形状的突出部的混合。在一个实例中，基板支撑件210是方形的凸块或突出部。在另一实例中，基板支撑件210是半球形的凸块或突出部。图2C例示了半球形凸块216使用作为基板支撑件的实例。说到有效的热质量减少，半球形凸块或突出部会是较有利的，因为通过将表面接触或线接触转变成点接触，半球形的凸块或突出部能够进一步减少边缘周缘与基板之间的表面接触面积。在此种实例中，凹部218可形成于边缘周缘208的顶表面208a中，以容纳半球形凸块216。可设想到，凸块或突出部不需要是完美的半球形、方形等等。基板支撑件210的形状及/或尺寸可以改变，只要基板212是在基板支撑件210与基板212的背面212b之间以最小的接触面积来稳固地支撑。在使用方形突出部的实例中，基板支撑件210的尺寸可以在宽广的限制中改变，是在大约0.1mm与大约10mm之间，例如在大约0.2mm与大约2mm之间，例如大约1mm的宽度。
如同上述，在处理腔室的处理区域中的基板温度通常由辐射高温测量来测量，辐射高温测量例如图1的高温计40。虽然辐射高温测量可以高度准确，但是如果此辐射是由高温计来检测，则在辐射高温计带宽内且源自加热源的辐射可能会干扰来自基板的高温计信号的释意。因此，基板支撑件210(例如，在此实施例中为凸块或突出部)的高度需要配置成使得基板212的背面212b与边缘周缘208的顶表面208a之间的缝隙“H”大到足以使基板212与边缘周缘208热分离，同时缝隙“H”是最小化到足以防止从悬挂的基板212附近的源辐射(未示)到在下面的高温计的显著光泄漏。在使用顶部加热配置的多个实施例中，基板支撑件210(或缝隙“H”)可为最大高度是大约50微米至大约300微米，例如大约100微米。不只基板支撑件210的存在可以阻挡来自源辐射的大多数光，通过增加基板212与边缘周缘208之间的径向重叠区域“D1”的距离，使得光必须径向向内行走得更远才能到达高温计，因而可以进一步限制了到达高温计的光数量。因此，可最小化光泄漏问题。
支撑环200的尺寸经过选择，以提供合适的热质量(Tm)。例如，所述尺寸可经过选择而提供质量等于从大约4g至大约40g的质量，例如大约20g，以处理具有300mm直径的基板以及吸收性大约是0.95的基板，而给定热质量(Tm)是从大约2J/K至大约750J/K。例如，针对从大约2×10-3m2至大约3×10-2m2的发光环表面积，热质量可以等于从大约3J/K至大约45J/K的热质量，以处理具有大约300mm直径以及吸收性大约是1.0的基板。作为另一实例，针对从大约3×10-3m2至大约3×10-2m2的发光环表面积，热质量可以等于从大约30J/K至大约450J/K的热质量，以处理具有大约300mm直径以及吸收性大约是0.1的基板。在一方面中，支撑环200的热质量是从大约4J/K至大约44J/K，例如大约23J/K。通过例如增加或减少平坦部206与边缘周缘208的一或多个的厚度，可以选择所述尺寸。例如，平坦部206的合适厚度(W1)可为等于大约2.3×10-4m至大约8.2×10-4m的厚度的厚度，例如在大约3.3×10-4m与大约5.1×10-4m之间；且边缘周缘208的合适厚度(W2)可为等于大约1.8×10-4m至大约4.5×10-4m的厚度的厚度，例如在大约1.3×10-4m与大约2.5×10-4m之间，以处理具有大约300mm直径的基板。也可调整平坦部206或边缘周缘208的直径以及外部环202与内部环204的尺寸，来提供所需的热质量。另外，已经发现，将平坦部厚度(W1)相对边缘周缘厚度(W2)的比率维持成从大约1.14至大约1.3会是想要的，以提供支撑环200中的热质量的良好分布并且减少基板中的温度梯度。
基板支撑件210可由对于用于基板的温度测量的频率范围中的辐射是透明的材料所制成。在一个实例中，基板支撑件210是由碳化硅制成。也可设想到其它材料，例如碳化硅合金、陶瓷或高温材料(例如，非结晶的硅石、Al2O2、ZrO2、Si3N4或类似的材料)。支撑环200可由类似于基板的材料所制成，以最小化基板与支撑环之间的吸收性/反射性失配。在一个实例中，支撑环200是由碳化硅制成。在某些实施例中，支撑环200可选择性地涂覆有一层多结晶硅(多晶硅)，以使支撑环对于用于热处理腔室中的基板的温度测量的频率范围中的辐射是不透明的。在此种实例中，多晶硅层的厚度可变化的范围是在大约20μm与大约50μm之间，取决于支撑环200的厚度，或者取决于例如用于支撑环200中的SiC的不透明性。
图3A为根据本发明的另一实施例的支撑环300的示意横剖面侧视图，支撑环300可用以取代图1的支撑环14。支撑环300通常包括外部环302与内部环304。大体上，支撑环300相同于图2A的支撑环200，除了基板支撑件210是由固定至边缘周缘308的边缘部320的多个基板支撑件310所取代。基板支撑件310可包括三或更多个U形夹具，所述U形夹具随机地分布，或者例如以如同图2E所示的方式而围绕边缘周缘308的圆周大约等距地相间隔。基板支撑件310适于围绕边缘周缘308的圆周而固定至边缘周缘308的顶表面308a与背面308b的至少部分。
类似于基板支撑件210，在支撑环300的快速加热时，平坦部206及/或边缘周缘208稍微向上弯曲。因为边缘周缘308中的纵向弯曲变形，U形夹具将可能已经是基板支撑件310与基板312之间的表面接触转换成实质上线接触或甚至点接触基板312的背面312b，如同图3B所示。换句话说，通过以最小的接触面积来支撑基板312的背面312b，同时使基板312与边缘周缘308热分离，由此减少通过边缘周缘308的热损失，基板支撑件310扮演着类似于图2A的基板支撑件210所扮演的角色。U形夹具可利用横向张力而夹至边缘周缘308的边缘部320上。支撑环的旋转将使U形夹具保持在边缘周缘308上。任何合适的黏着剂(未示)或可预见的紧固机构(例如，螺栓)可添加至边缘周缘308中，以防止可能的粒子生成问题，或防止U形夹具在处理期间脱落。
U形夹具的尺寸可根据边缘周缘308的厚度而变化。在一个实施例中，U形夹具可具有的长度“D2”是大约0.5mm至大约5.0mm，宽度是大约0.05mm至大约5mm，且高度“D3”是大约0.1mm至大约0.6mm(加上边缘周缘的厚度)，边缘周缘的厚度是大约0.05mm至大约0.3mm。在一个实例中，U形夹具的底部可延伸超过边缘周缘308并且向上弯曲来协助将它保持在适当位置。在此种实例中，U形夹具的底部部分的长度可稍微大于边缘周缘308的长度。U形夹具可具有的厚度是大约0.05mm至大约0.15mm，例如大约0.1mm。类似的，基板支撑件310可由相同于图2A的基板支撑件210的材料制成。例如，基板支撑件310可由碳化硅、陶瓷或高温材料(例如，非结晶的硅石、Al2O2、ZrO2与Si3N4)制成。
虽然显示且叙述了本发明的范例实施例，本领域的技术人员可想出其它实施例是并入了本发明并且也在本发明的范围内。例如，在某些实施例中，凸块或突出部可附接至杆222或形成作为杆222的整体部分，杆222则将落入形成通过边缘周缘208的孔(未示)中，以防止凸块或突出部横向移动，如同图2D所示。杆222可从凸块或突出部的与接触边缘周缘208的侧部相对的侧部延伸，以形成上升降杆部224，使得基板212的边缘确实地保持在适当位置相抵于凸块或突出部之上的上升降杆部224，以达到自身定中心的目的。另外，可设想到，基板支撑件可为除了所讨论的突出部或U形夹具以外的其它变化，例如黏着纤维、嵌入式物体、突出杆、偏斜杆或类似物，它们可以固定至支撑环的边缘周缘上，以利用边缘周缘与基板之间的最小接触面积来在周边边缘附近支撑基板的背面。
虽然前述是关于本发明的实施例，本发明的其它与进一步实施例可被设想出而无偏离本发明的基本范围，且本发明的范围是由下面的权利要求书来确定。

Claims (15)

1.一种基板支撑环，包括：
环主体；
边缘周缘，所述边缘周缘从所述环主体的表面向内径向延伸；及
三或更多个基板支撑件，所述基板支撑件围绕着所述边缘周缘的圆周而大约等距地相间隔，其中所述基板支撑件是从所述边缘周缘的顶表面向上且垂直于所述边缘周缘的纵向轴而延伸的突出部。
2.如权利要求1所述的支撑环，其中所述突出部具有高度是大约50微米至大约300微米。
3.如权利要求1所述的支撑环，其中所述基板支撑件是U形夹具，所述U形夹具可固定至所述边缘周缘的边缘部。
4.如权利要求3所述的支撑环，其中所述U形夹具具有厚度是大约0.05mm至大约0.3mm。
5.一种基板支撑环，包括：
内部环；
外部环，所述外部环通过平坦部而连接至所述内部环的外部周边，其中所述平坦部从所述外部环的内部周边向内径向延伸至所述内部环的所述外部周边；
边缘周缘，所述边缘周缘从所述内部环的内部周边向内径向延伸，以形成支撑突部；及
三或更多个基板支撑件，所述基板支撑件围绕着所述边缘周缘的圆周而大约等距地相间隔，并且所述基板支撑件包括三或更多个突出部，所述突出部是从所述边缘周缘的顶表面向上且垂直于所述边缘周缘的纵向轴而延伸。
6.如权利要求5所述的支撑环，其中所述三或更多个突出部具有高度是大约50微米至大约300微米。
7.如权利要求5所述的支撑环，其中所述基板支撑件包括三或更多个U形夹具，所述U形夹具可固定至所述边缘周缘的边缘部。
8.如权利要求7所述的支撑环，其中所述U形夹具具有厚度是大约0.05mm至大约0.15mm。
9.一种在热处理腔室中处理基板的方法，所述方法包括以下步骤：
提供基板支撑环，所述基板支撑环具有环主体与边缘周缘，所述边缘周缘从所述环主体的表面向内径向延伸；
通过三或更多个基板支撑件在基板的周边边缘附近支撑所述基板的背面，所述三或更多个基板支撑件是围绕着所述边缘周缘的圆周而大约等距地相间隔，其中所述三或更多个基板支撑件是从所述边缘周缘的顶表面向上且垂直于所述边缘周缘的纵向轴而延伸的突出部；及
通过将辐射能量导向所述基板而加热所述基板，其中所述辐射能量足以导致至少所述边缘周缘向上弯曲，使得所述三或更多个基板支撑件在处理期间与所述基板的所述背面形成点接触。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述边缘周缘在所述基板的所述背面之下延伸距离达大约0.5mm至大约5.0mm。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述突出部是方形或半球形突出部。
12.如权利要求9所述的方法，其中所述三或更多个基板支撑件是U形夹具，所述U形夹具可固定至所述边缘周缘的边缘部。
13.如权利要求9所述的方法，其中所述基板支撑件的所述高度是配置成使得所述基板的所述背面与所述边缘周缘的顶表面之间的缝隙是大到足以使所述边缘周缘与所述基板热分离，同时所述缝隙是最小化到足以防止显著的光通过。
14.如权利要求9所述的方法，其中所述辐射能量是导引自辐射热源，所述辐射热源设置于所述基板的上表面之上。
15.如权利要求9所述的方法，其中所述辐射能量是导引自辐射热源，所述辐射热源设置于所述基板的背面之下。
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