CN104716036B - 用于处理衬底的设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于处理衬底的设备。所述设备包含：热处理腔室，其具有热处理空间，在所述热处理空间中对衬底执行热处理；衬底支撑件，其经配置以在热处理空间中支撑衬底；气体喷射单元，其经配置以将气体喷射到衬底支撑件；加热灯，其经配置以产生热能；窗口，其经配置以将从加热灯生成的热能传输到衬底支撑件；以及加热块，其包含耦合单元，所述耦合单元经配置以将气体喷射单元、窗口和加热灯耦合到彼此，因此通过将窗口定位在加热灯与气体喷射单元之间气体喷射单元、窗口和加热灯依序从邻近于衬底支撑件的位置连续地安置。本发明的设备防止热处理腔室内的区域之间的温度的差异的出现。

Description

用于处理衬底的设备

技术领域

本发明涉及一种用于处理衬底的设备，并且更确切地说，涉及一种用于对衬底进行热处理的设备。

背景技术

热处理是用于制造半导体、显示器等的各种过程中的必需过程。使用TiN、TiSi2和硅化钴(CoSi2)的欧姆接触合金化、离子植入损伤退火、掺杂剂活化和薄膜形成需要热处理。

存在用于执行热处理的熔炉和快速热处理(rapid thermal processing，RTP)装置。在RTP装置中，难以在衬底的整个区域上方均匀地维持温度、当替换衬底时相对于其它衬底同等地维持温度时间特性，或精确地测量和控制衬底的温度。因此，RTP装置已经脱离了聚光灯。然而，随着温度测量和控制技术的发展RTP装置被熔炉所替代。

图1是执行热处理的衬底处理设备的框图。

执行热处理的衬底处理设备通过使用卤钨灯的辐射线将热传输到衬底S。因此，执行热处理的衬底处理设备包含加热块10。此处，多个加热灯11安置在加热块10的表面上面向衬底S。并且，热处理腔室20包含衬底支撑件50和用于升高衬底S的提升销51。衬底S穿过门60加载到热处理腔室20或从热处理腔室20卸载。用于喷射气体的气体喷射单元40和用于排放气体的排放孔70安置在热处理腔室20内部。

由透明的石英材料形成的窗口30安置在热处理腔室20与加热块10之间。因此，加热块10中的加热灯11和热处理腔室20中的气体喷射单元40是通过窗口30彼此隔开的。窗口30可防止作为污染物的颗粒被引入到安置于加热块10之下的热处理腔室20中。并且，窗口30可允许在安置在加热块10的上部部分上的加热块10中的加热灯11的热能向下传输，由此将热能传输到衬底。类似于此，在执行热处理的现有衬底处理设备中，气体喷射单元40安置在热处理腔室20中的一侧处以在一个方向上喷射气体，并且因此可能无法均匀地供应气体。并且，如图2中所说明，可能出现热处理腔室20内的区域之间的温差。因此，存在影响热处理过程的局限性。具体来说，在用于制造AMOLED、光伏发电单元、LED和半导体的大面积RTP装置中，虽然衬底必须在大约80℃到大约850℃的温度下均匀地热处理，但是在热处理腔室20中可能出现非均一性的温度。

并且，由于气体喷射单元40安置在热处理腔室20中，所以当作为待热处理的目标对象的衬底S破裂时气体喷射单元40可能被损坏。并且，由于气体喷射单元40安置在热处理腔室20内部，因此难以清洁气体喷射单元40。

[现有技术文献]

专利文献1：韩国专利注册号1031226

发明内容

本发明提供了一种用于处理衬底的设备，所述设备防止热处理腔室内的区域之间的温度的差异的出现。

本发明还提供了一种用于处理衬底的设备，所述设备改进了腔室内的气体均一性和温度均一性。

本发明还提供了一种用于处理衬底的设备，其中气体喷射单元安置在分开的区域中，而非在热处理腔室的内部，以容易地清洁气体喷射单元。

根据一个示例性实施例，一种用于处理衬底的设备包含：热处理腔室，其具有热处理空间，在所述热处理空间中对衬底执行热处理；衬底支撑件，其经配置以在热处理空间中支撑衬底；气体喷射单元，其经配置以将气体喷射到衬底支撑件；加热灯，其经配置以产生热能；窗口，其经配置以将从加热灯生成的热能传输到衬底支撑件；以及加热块，其包含耦合单元，所述耦合单元经配置以将气体喷射单元、窗口和加热灯耦合到彼此，因此通过将窗口定位在加热灯与气体喷射单元之间气体喷射单元、窗口和加热灯依序从邻近于衬底支撑件的位置连续地安置。

所述加热块可以包含：加热块外壳，其中加热灯为多个，所述加热灯埋入在面向衬底支撑件的灯安装表面中；窗口固定体，其安置在灯安装表面的下侧以固定所述窗口；以及气体喷射单元固定体，其安置在窗口固定体的下侧以固定气体喷射单元。

窗口固定体和气体喷射单元固定体中的每一个可以提供为夹环，所述夹环是具有环形状的固定体。

当X轴、Y轴和Z轴彼此成直角时，灯安装表面被称作XY表面，并且其中气体喷射单元、窗口和加热灯连续地安置的方向被称作Z轴方向，所述气体喷射单元可以包含具有多个气体喷射孔的至少一个喷嘴管线，其中所述喷嘴管线并不与所述加热灯重叠。

所述喷嘴管线可以包含形成在X轴、Y轴和多边形方向中的至少一个方向中的线形喷嘴管线。

所述气体喷射单元可以包含：固定框架，其耦合到所述气体喷射单元固定体，所述固定框架具有由多个宽度侧和长度侧界定的矩形环形状；固定框架气体通道，其界定在所述固定框架中；线形喷嘴管线，其将所述固定框架的宽度侧连接到彼此或将所述固定框架的长度侧连接到彼此，所述线形喷嘴管线具有多个气体喷射孔；喷嘴管线气体通道，其界定在所述线形喷嘴管线中并且连接到所述固定框架气体通道；以及气体引入端口，其连接到所述固定框架气体通道以接收来自外部的气体。

所述喷嘴管线可以包含具有圆形形状的圆形喷嘴管线。

所述灯安装表面可以具有从所述灯安装表面凹陷的多个灯安装凹槽，并且所述加热灯可以安置在所述灯安装凹槽中的每一个中。

圆形喷嘴管线可以沿灯安装凹槽的圆周安置。

附图说明

通过结合附图进行的以下描述可以更详细地理解示例性实施例，其中：

图1是执行热处理的衬底处理设备的框图。

图2是图示在热处理腔室中的区域之间出现的气体的温度差异的状态的视图。

图3是根据一个示例性实施例执行热处理的衬底处理设备的截面图。

图4是根据一个示例性实施例的加热灯的视图。

图5是图示根据一个示例性实施例当从下方观看时其中加热灯和气体喷射单元安置在灯安装表面上的状态的视图。

图6是图示根据一个示例性实施例其中窗口耦合到窗口固定夹环的状态的视图。

图7是图示根据一个示例性实施例其中气体喷射单元耦合到气体喷射单元固定夹环的状态的视图。

图8是根据一个示例性实施例在具有线形喷嘴管线的气体喷射单元中的气体通道的投影视图。

图9是根据一个示例性实施例在具有圆形喷嘴管线的气体喷射单元中的气体通道的投影视图。

图10是根据另一示例性实施例在具有圆形喷嘴管线的气体喷射单元中的气体通道的投影视图。

具体实施方式

下文中将参照附图详细描述具体实施例。然而，本发明可以用不同形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例。实际上，提供这些实施例以使得本发明将为透彻且完整的，并且将向所属领域的技术人员充分传达本发明的范围。相同参考标号在全文中指代相同元件。

图3是根据一个示例性实施例执行热处理的衬底处理设备的截面图，图4是根据一个示例性实施例的加热灯的视图，图5是图示根据一个示例性实施例当从下方观看时其中加热灯和气体喷射单元安置在灯安装表面上的状态的视图，图6是图示根据一个示例性实施例其中窗口耦合到窗口固定夹环的状态的视图，图7是图示根据一个示例性实施例其中气体喷射单元耦合到气体喷射单元固定夹环的状态的视图，图8是根据一个示例性实施例在具有线形喷嘴管线的气体喷射单元中的气体通道的投影视图，图9是根据一个示例性实施例在具有圆形喷嘴管线的气体喷射单元中的气体通道的投影视图，并且图10是根据另一示例性实施例在具有圆形喷嘴管线的气体喷射单元中的气体通道的投影视图。

热处理腔室100具有内部空间。内部空间是作为待热处理的目标的衬底S在其中被执行热处理的空间。衬底安放在热处理空间中。虽然热处理腔室100可以具有密封的中空矩形容器形状，但是本发明并不限于此，并且可以具有各种容器形状。也就是说，热处理腔室100可以具有圆柱形容器形状或多边形容器形状。并且，用于加载/卸载衬底的门110安置在热处理腔室100的一个侧表面和另一个侧表面中的每一个上。门110连接到外部衬底传送模块(未图示)。

用于支撑衬底的衬底支撑件200安置在热处理腔室100中。衬底支撑件200可以具有各种形状。当衬底支撑件200具有边缘环形状时，所述边缘环可允许衬底安放在热处理空间中的面向加热块400的位置中。衬底支撑件200可以连接到汽缸，所述汽缸是用于提供提升力的单元。并且，竖直地移动的多个提升销210可以安置在衬底支撑件200中。

本发明并不限于此。举例来说，可以使用用于将衬底支撑在衬底支撑件200上的各种单元，例如，使用静电力(静电卡盘)或真空吸附力的单元。仅供参考，衬底可以是需要在过程中进行热处理的目标对象，例如，AMOLED、光伏发电单元、LED和半导体。

加热块400包含多个加热灯600，所述加热灯600生成热能以对安置在其下的衬底进行热处理，所述衬底面向多个加热灯600。加热块400安置在热处理腔室100的上侧处以密封热处理腔室100的上侧作为上部门。加热块400可保护热处理腔室100免受外部环境(压力、污染物)的影响。加热块400配备有气体喷射单元300、生成热能的加热灯600、安置在加热灯600与气体喷射单元300之间的窗口500。气体喷射单元300、窗口500和加热灯600可以依序从邻近于衬底支撑件200的位置连续地安置。也就是说，当X轴、Y轴和Z轴彼此成直角时，灯安装表面410a可被称为XY表面，并且其中气体喷射单元300、窗口500和加热灯600连续地安置的方向可被称为Z轴方向。因此，气体喷射单元300安置在最接近于衬底支撑件200的位置处，并且加热灯600安置在离开衬底支撑件200最远的位置处。气体喷射单元300可以安置在加热块400中以解决局限性，例如，损坏的风险或气体喷射非均一性，所述局限性是根据现有技术当气体喷射单元安置在热处理腔室100中时出现的。

在加热块中，窗口安置在加热灯与气体喷射单元之间。加热块可以包含耦合单元，因此气体喷射单元、窗口和加热灯依序从邻近于衬底支撑件的位置连续地安置。因此，加热块400包含：加热块外壳410，加热灯安装在所述加热块外壳410上；窗口固定体420，其用于耦合窗口；以及气体喷射单元固定体430，其用于作为耦合单元来耦合加热块。

加热块外壳410配备有顶部表面410b、底部表面410a和侧壁表面410c。多个灯安装凹槽401是面向衬底支撑件200从底部表面410a(下文称为“灯安装表面”)凹陷的。加热灯600中的每一个安装在灯安装凹槽401中的每一个中。加热灯600可以穿过插入孔(未图示)安装在灯安装凹槽401中，所述插入孔界定在加热块外壳410的顶部表面410b中。

加热灯600可以通过使用辐射热来加热安置在热处理空间中的衬底S。供应到加热灯600的电力可增大以将热处理温度维持在大约80℃到大约850℃。仅供参考，如图4中所说明，安装在灯安装凹槽401中的加热灯600配备有：灯体630，其中具有细丝以传输辐射热；灯支撑零件620，其用于固定灯体630；以及灯插座610，其连接到灯支撑零件620以接收外部电源。

灯体630可制造成中空管形状(即，管状形状)。灯体630可以制造成T形或线形管形状。当然，灯体630不限于其形状，并且举例来说，灯体可以制造成弯曲的、圆形的或椭圆形的带形状。并且，灯体630可以由玻璃或石英形成。因此，灯体630可传输辐射热而不会损失辐射热。并且，惰性气体(例如，卤素气体或氩气)可以填充在灯体630中。

此外，如图4中所说明，虽然加热灯600具有其中灯体630、灯支撑零件620和灯插座610彼此隔开的可分离的结构，但是本发明并不限于此。举例来说，加热灯600可具有一种结构，其中用于接收外部电源而无需分开的灯插座610的灯支撑零件620是与灯体630整合的。仅供参考，加热灯600可以穿过加热灯插入孔(未图示)拆卸，所述加热灯插入孔界定在与加热块外壳410的灯安装表面410a相对的表面中。

窗口固定体420安置在灯安装表面410a的下侧以固定窗口500。由窗口固定体420固定的窗口500可以由允许光传输的材料形成，例如，石英。由石英材料形成的窗口500可传输大约90％或90％以上的具有大约1μm到大约4μm的波长的光，这对应于加热灯600的主要波长带，由此将光传输到安放在衬底支撑件上的衬底。并且，窗口500可防止作为污染物的颗粒从灯安装表面410a落下到衬底，同时允许加热灯600的光能穿过其中传输。因此，窗口500安置在加热灯600与气体喷射单元300之间。

窗口固定体420可以提供为夹环(下文称为“窗口固定夹环”)，所述夹环是具有环形状的固定体。窗口固定体420可以安置在灯安装表面410a的下侧。也就是说，如图6中所说明，作为窗口固定夹环的窗口固定体420可具有阶梯式表面420a(下文称为“窗口安放表面”)。如图6中所说明，窗口500可以安放在窗口安放表面420a上并且耦合到窗口安放表面420a。替代地，窗口500可以结合到窗口安放表面420a。替代地，可以提供用于将窗口500耦合到窗口安放表面420a的分开的耦合单元(未图示)。

气体喷射单元固定体430安置在窗口固定体420的下侧以固定气体喷射单元300。气体喷射固定体430可以通过分开的耦合单元(未图示)耦合到窗口固定体420。替代地，窗口固定体420和气体喷射单元固定体430可以由模具框架整体地制造。

气体喷射单元固定体430也可以提供为夹环(下文称为“气体喷射单元固定夹环”)，所述夹环是具有环形状的固定体。气体喷射单元固定体430可以安置在窗口固定体420的下侧。也就是说，如图7中所说明，气体喷射单元固定夹环可具有阶梯式表面430a(下文称为“气体喷射单元安放表面”)。如图7中所说明，气体喷射单元300可以安放在气体喷射单元安放表面430a上并且耦合到气体喷射单元安放表面430a。替代地，气体喷射单元300可以结合到气体喷射单元安放表面430a。替代地，可以提供用于将气体喷射单元300耦合到气体喷射安放表面430a的分开的耦合单元(未图示)。

耦合到气体喷射单元固定体430的气体喷射单元300可以安置成面向热处理空间中的衬底支撑件200以朝向衬底支撑件200喷射气体。也就是说，气体喷射单元300可喷射在执行热处理时使用的环境气体，例如，氮气(N₂)气体到热处理空间中。仅供参考，喷射到热处理腔室100中的热处理空间中的气体可以穿过界定在热处理腔室100中的排放孔120而排放到外部。

如图5中所说明，气体喷射单元300包含至少一个喷嘴管线310，所述喷嘴管线310具有多个气体喷射孔311。当从Z方向观看时喷嘴管线310可能不与加热灯600重叠。喷嘴管线310可能不与加热灯600安置在其中的管线重叠以允许从加热灯600发射的光到达衬底而不会被间断。

喷嘴管线可以布置成线形或圆形形状。图8是线形喷嘴管线的视图。图9和图10是圆形喷嘴管线的视图。参考图8，其中线形喷嘴管线在X轴或Y轴方向说明，线形喷嘴管线310a可以是在X轴和Y轴方向中的至少一个中形成在一条直线上的喷嘴。也就是说，具有线形喷嘴管线310a的气体喷射单元300包含：固定框架320，其耦合到气体喷射单元固定体并且具有矩形环形状，所述矩形环形状由多个宽度侧和多个长度侧界定；固定框架气体通道322，其界定在固定框架320中；线形喷嘴管线310a，其将固定框架的宽度侧连接到彼此或将固定框架的长度侧连接到彼此并且具有多个气体喷射孔311；喷嘴管线气体通道312，其界定在线形喷嘴管线310中并且连接到固定框架气体通道322；以及气体引入端口325，其连接到固定框架气体通道322以接收来自外部的气体。因此，穿过气体引入端口325引入的气体可连续地通过固定框架气体通道322和喷嘴管线气体通道312并且穿过气体喷射孔311朝向衬底支撑件200喷射。

如果喷嘴管线具有圆形形状，如图9中所说明，那么圆形喷嘴管线310b可不与加热灯600在Z轴方向上重叠。

此外，当喷嘴管线以其它方式提供为圆形形状时，如图10中所说明，喷嘴管线310b(圆形喷嘴管线)可以沿灯安装凹槽401的圆周安装。类似地，多个气体喷射孔和喷嘴管线气体通道界定在圆形喷嘴管线310b中。因此，气体可以穿过气体喷射孔311喷射。仅供参考，可以额外地提供连接管线310c以将圆形喷嘴管线310b连接到固定框架320。此处，气体通道必须界定在连接管线310c中。

虽然已经参考本发明的优选实施例具体地示出和描述了本发明，然而，本发明可以不同形式实施并且不应被理解为限于本文中阐述的实施例。因此，所属领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种形式和细节的改变。

根据所述示例性实施例，气体喷射单元可以安置在加热块中来改进热处理腔室中的区域上方的气体喷射均一性和温度均一性。并且，根据所述示例性实施例，气体喷射单元可以安置在加热块中以容易地清洁气体喷射单元。

虽然已经参考具体实施例描述了用于处理衬底的设备，但是它并不限于此。因此，所属领域的技术人员将容易理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改以及改变。

Claims (7)

1.一种用于处理衬底的设备，其特征在于所述设备包括：

热处理腔室，其具有热处理空间，在所述热处理空间中对衬底执行热处理；

衬底支撑件，其经配置以在所述热处理空间中支撑所述衬底；

气体喷射单元，其经配置以将气体喷射到所述衬底支撑件；

加热灯，其经配置以产生热能；

窗口，其经配置以将从所述加热灯生成的热能传输到所述衬底支撑件；以及

加热块，其包括耦合单元，所述耦合单元经配置以将所述气体喷射单元、所述窗口以及所述加热灯耦合到彼此，因此通过将所述窗口定位在所述加热灯与所述气体喷射单元之间，所述气体喷射单元、所述窗口以及所述加热灯依序从邻近于所述衬底支撑件的位置连续地安置，

其中所述加热块包括：

加热块外壳，其中所述加热灯为多个，所述加热灯埋入在面向所述衬底支撑件的灯安装表面中；

窗口固定体，其安置在所述灯安装表面的下侧以固定所述窗口；以及

气体喷射单元固定体，其安置在所述窗口固定体的下侧以固定所述气体喷射单元，所述气体喷射单元固定体具有阶梯式表面，所述气体喷射单元安置在所述阶梯式表面上，

其中所述气体喷射单元包括：

固定框架，其耦合到所述气体喷射单元固定体，所述固定框架具有由多个宽度侧以及长度侧界定的矩形环形状；

固定框架气体通道，界定在所述固定框架中；

至少一个喷嘴管线，具有多个气体喷射孔，所述喷嘴管线并不与所述加热灯重叠；

喷嘴管线气体通道，界定在所述喷嘴管线中并且连接到所述固定框架气体通道；以及

气体引入端口，连接到所述固定框架气体通道以接收来自外部的气体，

其中所述窗口固定体以及所述气体喷射单元固定体中的每一个提供为夹环，所述夹环是具有环形状的固定体。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于当X轴、Y轴以及Z轴彼此成直角时，所述灯安装表面被称作XY表面，并且其中所述气体喷射单元、所述窗口以及所述加热灯连续地安置的方向被称作Z轴方向。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于所述喷嘴管线包括形成在X轴、Y轴以及多边形方向中的至少一个方向中的线形喷嘴管线。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于所述线形喷嘴管线将所述固定框架的宽度侧连接到彼此或将所述固定框架的长度侧连接到彼此。

5.根据权利要求2所述的设备，其特征在于所述喷嘴管线包括具有圆形形状的圆形喷嘴管线。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于所述灯安装表面具有从所述灯安装表面凹陷的多个灯安装凹槽，并且

所述加热灯安置在所述灯安装凹槽中的每一个中。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于所述圆形喷嘴管线沿所述灯安装凹槽的圆周安置。