CN106898567A - 一种透明介质窗、基片处理腔室和基片处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透明介质窗、基片处理腔室和基片处理系统，涉及半导体技术领域，用于在对基片进行加热的过程中，保证透明介质窗的温度均匀性，进而提高基片的温度的均匀性。所述透明介质窗位于加热组件和基片之间，所述透明介质窗的不同区域的厚度不同，以使所述加热组件对所述透明介质窗加热时，所述透明介质窗的温度均匀。本发明中的透明介质窗在使用加热组件对基片进行加热过程中使用。

Description

一种透明介质窗、基片处理腔室和基片处理系统

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种透明介质窗、基片处理腔室和基片处理系统。

背景技术

在半导体技术领域中，通常需要对基片进行加热，例如，在通过磁控溅射方法在基片上沉积金属薄膜之前，需要先在去气腔室中对基片进行去气(Degas)处理，即将基片加热至一定温度，以去除基片上的水蒸气及其它易挥发杂质，进而提高沉积在基片上的金属薄膜质量。

现有技术中的去气腔室的结构如图1所示，去气腔室包括用于放置基片的支撑平台1’、位于去气腔室顶部的加热组件2’(例如排列紧密的内圈灯泡21’和排列稀疏的外圈灯泡22’)、以及位于支撑平台1’和加热组件2’的透明介质窗3’(例如石英窗)，透明介质窗3’将去气腔室分为两个隔离的腔体，其中，加热组件2’和透明介质窗3’之间为大气环境，透明介质窗3’和支撑平台1’之间为真空环境。

本申请的发明人发现，在通过加热组件2’对基片4’加热的过程中，加热组件2’的热辐射会先透过透明介质窗3’，然后到达基片4’，由于现有技术中加热组件2’的限制，和/或，透明介质窗3’的不同区域的升温速度和降温速度的限制，使得在上述过程中，透明介质窗3’的温度的均匀性差，进而导致基片4’的温度的均匀性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种透明介质窗、基片处理腔室和基片处理系统，用于在对基片进行加热的过程中，保证透明介质窗的温度均匀性，进而提高基片的温度的均匀性。

为达到上述目的，本发明提供一种透明介质窗，采用如下技术方案：

所述透明介质窗位于加热组件和基片之间，所述透明介质窗的不同区域的厚度不同，以使所述加热组件对所述透明介质窗加热时，所述透明介质窗的温度均匀。

本发明提供了一种如上所述的透明介质窗，该透明介质窗位于基片和加热组件之间，在对基片进行加热的过程中，由于透明介质窗的不同区域的厚度不同，使得加热组件对透明介质窗加热时，透明介质窗的温度均匀，进而提高了基片的温度的均匀性。

进一步地，本发明还提供了一种基片处理腔室，所述基片处理腔室包括腔体，所述腔体内设置有用于承载基片的支撑平台，所述腔体顶部设置有加热组件，所述处理腔室包括以上所述的透明介质窗，所述透明介质窗位于所述加热组件和所述支撑平台之间。

进一步地，本发明还提供了一种基片处理系统，该基片处理系统包括以上所述的基片处理腔室。

由于该基片处理腔室包括以上所述的透明介质窗，且该基片处理系统包括以上所述的基片处理腔室，因此，该基片处理腔室和该基片处理系统均具有和上述透明介质窗相同的有益效果，此处不再进行赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的去气腔室的示意图；

图2为本发明实施例中的基片处理腔室的示意图；

图3为本发明实施例中的第一种透明介质窗的俯视图；

图4为本发明实施例中的图3沿A-A’方向的截面示意图一；

图5为本发明实施例中的图3沿A-A’方向的截面示意图二；

图6为本发明实施例中的内圈灯泡和外圈灯泡的排列方式示意图；

图7为本发明实施例中的第二种透明介质窗沿图6中B-B’方向的截面示意图。

附图标记说明：

1—透明介质窗； 11—本体； 12—凸台；

2—基片； 3—加热组件； 31—内圈灯泡；

32—外圈灯泡； 4—支撑平台； 5—反射板；

6—灯泡安装板； 61—灯泡安装座； 7—冷却水管路；

8—保护罩； 9—腔室屏蔽件； 10—加热丝组件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图2所示，在使用时，本发明实施例提供的透明介质窗1放置于基片2和加热组件3之间，即透明介质窗1位于基片2上方、加热组件3上方，具体地，如图3、图4和图5所示，透明介质窗1的不同区域的厚度不同，以使加热组件3对透明介质窗1加热时，透明介质窗1的温度均匀，进而使得基片2的温度的均匀性好。示例性地，该透明介质窗1为石英窗。

本发明实施例提供了一种如上所述的透明介质窗1，该透明介质窗1位于基片2和加热组件3之间，在对基片2进行加热的过程中，由于透明介质窗1的不同区域的厚度不同，使得加热组件3对透明介质窗1加热时，透明介质窗1的温度均匀，进而提高了基片2的温度的均匀性。

其中，在选择上述“透明介质窗1的不同区域的厚度不同”的具体实现方式时，主要考虑的因素可以包括透明介质窗1的不同区域的降温速度，和/或，不同区域的升温速度，其中，不同区域的降温速度主要由该区域与空气的接触面积决定，不同区域的升温速度主要由加热组件的具体结构决定。下面本发明实施例提供三种“透明介质窗1的不同区域的厚度不同”的具体实现方式：

第一种，以透明介质窗1的不同区域的降温速度不同作为主要考虑因素，由于现有技术中透明介质窗1的中间区域与空气的接触面积小，降温速度慢，使得透明介质窗1的中间区域的温度高，透明介质窗1的周围区域与空气的接触面积大，降温速度快，使得透明介质窗1的周围区域的温度低，因此，本发明实施例中优选如图3、图4和图5所示，透明介质窗1包括本体11和位于本体11的中间区域上的一个凸台12，此时，凸台12所在位置的厚度大于本体11所在位置的厚度，凸台12和本体11与空气的接触面积相近或者相同，进而使得透明介质窗1的不同区域的降温速度相近或者相同，以使加热组件3对透明介质窗1加热时，透明介质窗1的温度均匀。

第二种，以透明介质窗1的不同区域的升温速度不同作为主要考虑因素，具体以如图6所示，加热组件3包括排列紧密的内圈灯泡31和排列稀疏的外圈灯泡为例进行描述，使用具有上述结构的加热组件3对透明介质窗1加热时，透明介质窗1的中间区域的升温速度快、温度高，周围区域的升温速度慢、温度低，因此，本发明实施例中也优选如图3、图4和图5所示，透明介质窗1包括本体11和位于本体11的中间区域上的一个凸台12，从而使得排列紧密的内圈灯泡31主要对透明介质窗1上厚度较大的凸台12所在位置加热，排列稀疏的外圈灯泡32主要对透明介质窗1上厚度较小的本体11所在位置加热，进而使得透明介质窗1上不同区域的升温速度相近或者相同，以使加热组件3对透明介质窗1加热时，透明介质窗1的温度的均匀性好，基片2的温度的均匀性好。

示例性地，本体11和凸台12的横截面均为圆形，凸台12的边界在腔室顶部投影所得的圆周，位于内圈灯泡31所在圆周和外圈灯泡32所在圆周之间，以使凸台12和本体11的形状与内圈灯泡31和外圈灯泡32的形状相匹配，进一步提高透明介质窗1的温度的均匀性，进而提高基片2的温度的均匀性。优选地，凸台12的边界在腔室顶部投影所得的圆周，与内圈灯泡31所在圆周之间的距离，和与外圈灯泡32所在圆周之间的距离相等，以使得内圈灯泡31发出的光线尽可能照射在凸台12上，外圈灯泡32发出的光线尽可能照射在本体11上，进一步提高透明介质窗1的温度的均匀性，进而进一步提高基板2的温度的均匀性。示例性地，当透明介质窗1的最大直径为360mm，外圈灯泡32所在圆周的直径为220mm，内圈灯泡32所在圆周的直径为110mm时，凸台12的直径为165mm，本体11的内径为165mm，外径为360mm。

进一步地，当如图4和图5所示，透明介质窗1包括本体11和位于本体11的中间区域上的一个凸台12时，透明介质窗1上凸台12所在位置的厚度和透明介质窗1上本体11所在位置的厚度之间的具体差值，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。可选地，本发明实施例中通过以下方式确定凸台12所在位置与本体11所在位置之间的具体差值：首先，在基片2的尺寸，基片2的目标温度，现有技术中的透明介质窗的厚度，以及透明介质窗的中间区域的温度比周围区域的温度高的数值等内容的基础上，根据Lambert-Beer定律计算出一个该具体差值所在范围，然后，对该范围内的数值进行实际测试，并根据实测数据确定该具体差值。

示例性地，当将透明介质窗1应用于去气腔室中，对直径为300mm的基片2进行去气处理，基片2的目标温度在180℃下，现有技术中的透明介质窗的厚度为30mm左右，其中间区域的温度比周围区域的温度高20℃左右时，通过上述方式可以得知，本发明实施例中的透明介质窗1上凸台12所在位置的厚度与透明介质窗1上本体12所在位置的厚度之间的差值为5mm±1mm，即可使得透明介质窗1的温度的均匀性好，进而使得基片2的温度的均匀性好。示例性地，本发明实施例中的透明介质窗1上凸台12所在位置的厚度为30mm±2mm，透明介质窗1上本体11所在位置的厚度为25mm±2mm。

第三种，仍然以透明介质窗1的不同区域的升温速度不同作为主要考虑因素，具体以加热组件3包括多个灯泡为例进行描述，由于使用具有上述结构的加热组件3对透明介质窗1加热时，透明介质窗1中位于灯泡正下方的区域的升温速度快，温度高，其他区域的升温速度慢，温度低，因此，本发明实施例中优选如图7所示，透明介质窗1包括本体11和位于本体11上的多个凸台12，将该透明介质窗1安装于基片处理腔室中后，每个凸台12刚好均位于一个灯泡正下方，进而使得透明介质窗1上不同区域的升温速度相近或者相同，以使加热组件3对透明介质窗1加热时，透明介质窗1的温度均匀。其中，透明介质窗1上凸台12所在位置的厚度与透明介质窗1上本体11所在位置的厚度之间的具体差值可以参照以上两种具体实现方式中所述内容进行设置，此处不再赘述。示例性地，当如图6所示，加热组件3包括排列紧密的内圈灯泡31和排列稀疏的外圈灯泡32时，本发明实施例中优选，本体11和凸台12的横截面均为圆形，多个凸台12呈内外圈排布，内圈排布的凸台12与内圈灯泡31一一对应，外圈排布的凸台12与外圈灯泡32一一对应，以提高透明介质窗1的温度的均匀性，进而提高基片2的温度的均匀性。

可选地，在以上三种具体实现方式中，透明介质窗1包括的凸台12可以如图4和图7所示凸向加热组件3，也可以如图5所示同时凸向加热组件3和基片2，其中，当如图4和图7所示凸台12凸向加热组件3时，透明介质窗1的整个底面与基片2之间的距离均相同，进而容易对透明介质窗1与基片2之间的距离进行精确控制，以使透明介质窗1在尽可能靠近基片2的同时，为基片2的取放留有一定的空间。

需要说明的是，上述第三种实现方式可以和第一种实现方式或者第二种实现方式结合，以进一步提高透明介质窗1的温度的均匀性，进而进一步提高基片2的温度的均匀性。本领域技术人员可以根据以上内容轻松获知具体结合方式，此处不再进行赘述。

另外，本发明实施例中的透明介质窗1的边缘为打磨面，以遮挡射向透明介质窗1的边缘的光线，防止位于透明介质窗1的边缘下方的密封圈(图中未示出)的温度过高而损坏，其中，密封圈用于防止透明介质窗1的周围漏气，使透明介质窗1下方维持真空环境。示例性地，打磨面的宽度为15mm±3mm。

实施例二

本发明实施例提供一种基片处理腔室，如图2所示，该基片处理腔室包括腔体，腔体内设置有如实施例一所述的透明介质窗1、用于承载基片2的支撑平台4，以及加热组件3，其中，加热组件3位于腔体顶部，透明介质窗1位于加热组件3和支撑平台4之间。示例性地，该基片处理腔室为用于对基片2进行去气处理的去气腔室。

可选地，加热组件3包括内圈灯泡31和外圈灯泡32。内圈灯泡31和外圈灯泡32可以均为钨丝红外加热灯或者卤素加热灯。另外，内圈灯泡31和外圈灯泡32可以独立控制或者统一控制，其中，内圈灯泡31和外圈灯泡32独立控制时，基片处理腔室的应用更灵活。可选地，位于腔体顶部的内圈灯泡31和外圈灯泡32的排列方式如图6所示，具体为，腔体顶部设置有八个内圈灯泡31和八个外圈灯泡32，其中，八个内圈灯泡31所在的圆周和八个外圈灯泡32所在的圆周同心设置。

可选地，当加热组件3具有上述结构时，如图3、图4和图5所示，本发明实施例中的透明介质窗1包括本体11和位于本体11的中间区域上的一个凸台12，本体11和凸台12的横截面均为圆形，凸台12的边界在腔室顶部投影所得的圆周，位于内圈灯泡31所在圆周和外圈灯泡32所在圆周之间，以提高透明介质窗1的温度的均匀性，进而提高基片2的温度的均匀性。

进一步地，本发明实施例中优选，凸台12的边界在腔室顶部投影所得的圆周，与内圈灯泡31所在圆周之间的距离，和与外圈灯泡32所在圆周之间的距离相等，以使得内圈灯泡31发出的光线尽可能照射在凸台12上，外圈灯泡32发出的光线尽可能照射在本体11上，进而能够进一步提高透明介质窗1的温度的均匀性，进而进一步提高基板2的温度的均匀性。示例性地，当透明介质窗1的最大直径为360mm，外圈灯泡32所在圆周的直径为220mm，内圈灯泡32所在圆周的直径为110mm时，凸台12的直径为165mm，本体11的内径为165mm，外径为360mm。

可选地，当加热组件3具有上述结构时，如图7所示，本发明实施例中的透明介质窗1包括本体11和位于本体11上的多个凸台12，本体11和凸台12的横截面均为圆形，多个凸台12呈内外圈排布，内圈排布的凸台12与内圈灯泡31一一对应，外圈排布的凸台12与外圈灯泡32一一对应，以提高透明介质窗1的温度的均匀性，进而提高基片2的温度的均匀性。

当然，当加热组件3具有上述结构时，本发明实施例中的透明介质窗3还可以将图4或者图5所示的结构与图7所示的结构结合，以进一步提高透明介质窗1的温度的均匀性，进而进一步提高基片2的温度的均匀性。本领域技术人员可以根据以上内容轻松获知具体结合方式，此处不再进行赘述。

可选地，如图2所示，本发明实施例中的基片处理腔室还包括：位于腔体顶部的反射板5和灯泡安装板6，反射板5位于灯泡安装板6下，二者紧密贴合在一起，反射板5上设置有圆孔，灯泡穿过圆孔安装在灯泡安装板6上的灯泡安装座61上，灯泡安装板6上设有冷却水管路7，以对灯泡安装板6和反射板5进行冷却，防止其温度过高，反射板5用于反射灯泡发出的光线，以更有效地利用光能量，可选地，反射板5为下表面进行过光滑处理的铝板。进一步地，如图2所示，本发明实施例中的基片处理腔室还包括位于灯泡安装板6上方的保护罩8，用于确保基片处理腔室的电气安全。

可选地，如图2所示，本发明实施例中的基片处理腔室还包括：位于腔体的侧壁上的腔室屏蔽件9，腔室屏蔽件9内也设置有冷却水管路7，以对腔体的侧壁进行冷却，透明介质窗1嵌入在腔室屏蔽件9内，以将腔体分隔为两个相互隔离的子腔体，其中，透明介质窗1下方的子腔体为真空环境，透明介质窗1上方的子腔体为大气环境。

可选地，如图2所示，本发明实施例中的基片处理腔室还包括：位于支撑平台4内的加热丝组件10，该加热丝组件10与灯泡同时对位于支撑平台4上的基片2进行加热。

此外，本发明实施例还提供了一种基片处理系统，该基片处理系统包括如上所述的基片处理腔室。

由于该基片处理腔室包括以上所述的透明介质窗1，且该基片处理系统包括以上所述的基片处理腔室，因此，该基片处理腔室和该基片处理系统均具有和上述透明介质窗1相同的有益效果，此处不再进行赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种透明介质窗，所述透明介质窗位于加热组件和基片之间，其特征在于，所述透明介质窗的不同区域的厚度不同，以使所述加热组件对所述透明介质窗加热时，所述透明介质窗的温度均匀。

2.根据权利要求1所述的透明介质窗，其特征在于，所述透明介质窗包括本体和位于所述本体的中间区域上的一个凸台。

3.根据权利要求2所述的透明介质窗，其特征在于，所述透明介质窗上所述凸台所在位置的厚度与所述透明介质窗上所述本体所在位置的厚度之间的差值为5mm±1mm。

4.根据权利要求1所述的透明介质窗，其特征在于，所述透明介质窗包括本体和位于所述本体上的多个凸台。

5.根据权利要求1所述的透明介质窗，其特征在于，所述透明介质窗的边缘为打磨面，以遮挡射向所述透明介质窗的边缘的光线。

6.一种基片处理腔室，包括腔体，所述腔体内设置有用于承载基片的支撑平台，所述腔体顶部设置有加热组件，其特征在于，所述处理腔室包括如权利要求1所述的透明介质窗，所述透明介质窗位于所述加热组件和所述支撑平台之间。

7.根据权利要求6所述的基片处理腔室，其特征在于，所述加热组件包括排列紧密的内圈灯泡和排列稀疏的外圈灯泡，所述透明介质窗包括本体和位于所述本体的中间区域上的一个凸台，所述本体和所述凸台的横截面均为圆形，所述凸台的边界在所述腔室顶部投影所得的圆周，位于所述内圈灯泡所在圆周和所述外圈灯泡所在圆周之间。

8.根据权利要求7所述的基片处理腔室，其特征在于，所述凸台的边界在所述腔室顶部投影所得的圆周，与所述内圈灯泡所在圆周之间的距离，和与所述外圈灯泡所在圆周之间的距离相等。

9.根据权利要求6所述的基片处理腔室，其特征在于，所述加热组件包括排列紧密的内圈灯泡和排列稀疏的外圈灯泡，所述透明介质窗包括本体和位于所述本体上的多个凸台，所述本体和所述凸台的横截面均为圆形，多个所述凸台呈内外圈排布，内圈排布的所述凸台与所述内圈灯泡一一对应，外圈排布的所述凸台与外圈灯泡一一对应。

10.一种基片处理系统，其特征在于，包括如权利要求6～9任一项所述的基片处理腔室。