CN110783233B - 高温计的背景消除 - Google Patents

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Abstract

在此揭示的多个具体实施方式提供了一种用于处理基板的快速热处理(RTP)系统。RTP腔室具有辐射源，所述辐射源经配置以供应辐射至安置于处理空间中的基板。一个或多个高温计耦接至所述腔室主体，与所述辐射源相对。在一个范例中，所述辐射源安置于所述基板下方，并且所述高温计安置于所述基板上方。在另一个范例中，所述辐射源安置于所述基板上方并且所述高温计安置于所述基板下方。所述基板可以以各种方式支撑，所述方式经配置以减少所述基板支座与所述基板之间的物理接触。边缘环与屏蔽件安置于所述处理空间之中，并经配置以降低或消除背景辐射对所述高温计的干扰。此外，吸收表面可以耦接至所述腔室主体，以进一步降低背景辐射干扰。

Description

高温计的背景消除
本申请是申请日为2014年10月23日、申请号为201480061109.4、发明名称为“高温计的背景消除”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
在此揭示的多个具体实施方式一般地涉及基板的热处理。更具体的，在此提供的多个具体实施方式涉及用于高温计背景消除的装置。
背景技术
许多应用都与半导体及其它材料的热处理有关，这需要所述被进行热处理的材料的温度精密测量与控制。例如，半导体基板的处理需要在广泛温度范围的温度精密测量与控制。所述处理的一种范例为快速热处理(RTP)，所述快速热处理系统(RTP)用于许多制造处理中，包含快速热退火(RTA)、快速热清洗(RTC)、快速热化学气相沉积(RTCVD)、快速热氧化(RTO)以及快速热氮化(RTN)。
对于热处理而言，遍及所述基板表面的温度均匀性是重要的。例如，理想的是遍及所述基板表面具有小于大约3°的温度变化，以改善热处理结果。在快速热处理程序中支撑基板的传统基板支座，通常绕着所述基板的周围与所述基板接触。所述基板支座与所述基板之间的接触可能在靠近所述基板边缘产生温度非均匀性。为了克服与所述基板支座和所述基板之间物理接触有关的温度非均匀性，可以使用许多其它使所述支座和所述基板之间接触最小化的方法。然而，这些方法使得过量的背景辐射传播超过所述基板。所述过量辐射可能干扰温度计量装置，并影响所述基板的温度测量的准确性。
因此，在本领域中需要的是一种装置，用以利用最小物理来接触支撑基板，并用以降低或消除背景辐射，以改善快速热处理系统的温度测量。
发明内容
在一个具体实施方式中，提供用于降低背景辐射的装置。所述装置包含界定处理空间的腔室主体，以及可耦接至所述腔室主体的辐射源。一个或多个高温计可耦接至所述腔室主体，与所述辐射源相对。支撑环可安置于所述处理空间之中，且边缘环可安置于所述支撑环上。辐射屏蔽件可安置于所述边缘环上方，且所述辐射屏蔽件的内部直径可在所述边缘环的基板支撑构件之上径向朝内延伸。
在另一个具体实施方式中，提供用于降低背景辐射的装置。所述装置包含界定处理空间的腔室主体以及可耦接至所述腔室主体的辐射源。窗可将所述处理空间与所述辐射源间隔，且所述辐射源可于所述窗下方耦接至所述腔室主体。一个或多个高温计可耦接至所述腔室主体，与所述辐射源相对。支撑环可安置于所述处理空间之中，且边缘环可安置于所述支撑环上。辐射屏蔽件可安置于所述边缘环上方，且所述辐射屏蔽件的内部直径在所述边缘环的基板支撑构件之上径向朝内延伸。吸收涂层可安置于所述腔室主体上邻近于所述高温计耦接至所述腔室主体的区域，且所述吸收涂层包括经选择以在需要波长之中吸收或反射辐射的介电材料。
在又一个另一具体实施方式中，提供用于降低背景辐射的装置。所述装置包含界定处理空间的腔室主体以及耦接至所述腔室主体的辐射源。窗可将所述处理空间与所述辐射源间隔，且所述辐射源可于所述窗下方耦接至所述腔室主体。一个或多个高温计可耦接至所述腔室主体，与所述辐射源相对。支撑环可安置于所述处理空间之中，且边缘环可安置于所述支撑环上。吸收涂层可安置于所述腔室主体底部上邻近于所述等高温计耦接至所述腔室主体的区域。
附图说明
因此，以上简要总结的本公开内容的上述多个特征可被详细理解的方式、对本公开内容更加特定的描述，可通过参考多个具体实施方式获得，所述多个具体实施方式中的一些具体实施方式示出于附图之中。然而要注意的是，附图仅示出此公开内容的典型的具体实施方式，因此不被视为本公开内容范围的限制，因为本公开内容可以允许多个其它等效的具体实施方式。
图1示意性示出了热处理腔室。
图2示出了热处理腔室的示意断面图，所述热处理腔室具有辐射屏蔽件与设置于所述热处理腔室中的吸收表面。
图3为图2的示意平面图，示出了移除了所述辐射屏蔽件的基板以及多个升降销。
图4A为所述热处理腔室的部分、示意断面图，示出了背景辐射传播路径。
图4B示出了图2所述热处理腔室的部分、示意断面图。
图5示出了热处理腔室的示意断面图，所述热处理腔室具有辐射屏蔽件与设置于所述热处理腔室中的吸收表面。
图6示出了图5所述热处理腔室的部分、示意断面图。
图7为图5的示意平面图，示出了移除了所述辐射屏蔽件的由边缘环支撑的基板以及多个升降销。
图8示出了热处理腔室的部分、示意断面图。
图9为图8的示意底部图，示出了移除了辐射屏蔽件的基板与多个基板支座。
图10示意性示出了热处理腔室。
图11示出了热处理腔室的示意断面图，所述热处理腔室具有边缘环与设置于所述热处理腔室中的吸收表面。
为了促进了解，已在尽可能的情况下使用相同的参考数字指定所述图示共通的相同元件。可以考虑到的是一个具体实施方式中的多个元件和特征可以有利地整合于其它具体实施方式中，而不需要进一步的说明。
具体实施方式
在此揭示的多个具体实施方式提供用于处理基板的快速热处理(RTP)系统。RTP腔室具有辐射源，所述辐射源经配置以供应辐射至安置于处理空间中的基板。一个或多个高温计耦接至所述腔室主体，与所述辐射源相对。在一个范例中，所述辐射源安置于所述基板下方，且所述高温计安置于所述基板上方。在另一个范例中，所述辐射源安置于所述基板上方且所述高温计安置于所述基板下方。所述基板可以以各种方式支撑，所述方式经配置以减少所述基板支座与所述基板之间的物理接触。边缘环与屏蔽件安置于所述处理空间之中，并经配置以降低或消除背景辐射对所述高温计的干扰。此外，吸收表面可以耦接至所述腔室主体，以进一步降低背景辐射干扰。
图1示意性示出了处理腔室，例如可从加州圣塔克拉拉应用材料公司(AppliedMaterials,Inc.of Santa Clara,CA)购得的VULCAN RTP腔室。加热装置124耦接至腔室100于窗120下方，并经配置以在热处理期间加热基板112。加热装置124包括多个灯具126，多个灯具126可由多个反射体127隔开。灯具126经配置以将基板112快速加热至介于大约800℃到大约1200℃或更高之间的温度。反射体127包括经配置以将辐射朝向基板112集中的装置。例如，反射体127可以形成凹穴，灯具126安置于所述凹穴之中。
窗120(包括例如石英的透明材料)将加热装置124与腔室100的处理区域118隔开。欲进行加热处理的基板112于它的周围上由边缘环164支撑。边缘环164由支撑环130支撑并与支撑环130耦接。边缘环164由例如碳化硅或类似物的材料形成，能够抵抗与热处理关联的高温。虽然并未图示，多个升降销延伸穿过加热装置124与窗120，以在基板112转移至腔室100之中及从腔室100移出时，将基板112举升离开边缘环164。在处理期间，所述升降销缩回边缘环164下方，与基板112脱离接触。
也提供磁悬浮系统105。所述磁悬浮系统经配置以在处理期间旋转支撑环130、边缘环164与基板112。例如，磁悬浮系统105升起支撑基板112的支撑环130与边缘环164于窗120上方，并使得所述升起的部件绕着中央轴134旋转。在某些具体实施方式中，支撑环130可被径向安置于窗120外侧。
一个或多个高温计140穿过腔室天花板128耦接至腔室100。一个或多个辐射收集装置142(例如光导管)延伸穿过天花板128并经引导朝向基板112，以测量基板112的温度。辐射收集装置142耦接至高温计140，进一步耦接至控制器144。控制器144接收高温计140的输出，并据此控制施加至加热装置124的电压。高温计140一般而言测量在大约700nm至大约1000nm范围之间的大约30或40nm狭窄波长波段中的光强度。控制器144透过保持在所述温度的黑体所辐射的光强度频谱分布的普朗克分布，将所述光强度转换为温度。在此方法中，可在热处理期间监控基板112的温度。
图2为根据一个具体实施方式的热处理腔室200的示意断面图，热处理腔室200具有辐射屏蔽件202与设置于热处理腔室200中的吸收表面250。如以上针对图1所描述，辐射屏蔽件264置于支撑环230上，且辐射屏蔽件264经配置以支撑基板112。多个突出部208自边缘环264的一部分265延伸，边缘环264安置于基板112下方。例如，三或四个突出部208(例如插梢或支柱)于基板112底表面上多个分离位置处接触并支撑基板112。相信当与绕着基板112完全周围支撑基板112的传统边缘环相比之下，在基板112与突出部208之间的最小物理接触降低了遍及基板112表面的热不连续性。突出部208实质上避免边缘环264成为热沉(heat sink)，所述热沉在热处理期间对于基板112的温度均匀性有负面影响。
边缘环264以实质上不透明的材料形成，并因此避免光传输通过边缘环264。然而，因为突出部208将基板112与边缘环264隔开，因此光可自基板112与边缘环264之间的空间朝向一个或多个高温计240传播。此杂散辐射或背景辐射对于所述经配置以测量基板112温度的高温计240的温度测量有不良影响。
为了避免或减少背景辐射，辐射屏蔽件202安置于腔室200之中。辐射屏蔽件202实质上是环状的，并以热稳定的不透明材料制成，例如碳化硅或者类似的材料。在热处理期间，辐射屏蔽件202由边缘环264支撑，且辐射屏蔽件202的至少一部分安置于基板112顶表面之上。辐射屏蔽件202具有内部直径203，内部直径203小于基板112的直径。因此，辐射屏蔽件202延伸过基板112的外部部分，并于所述外部部分上方延伸。
第一多个升降销204经配置以与辐射屏蔽件202接触，并自边缘环264举升辐射屏蔽件202。升降销204延伸穿过边缘环264的一个或多个孔洞210，孔洞210的尺寸用于容纳升降销204。虽然并未图示，但升降销204延伸穿过窗120与加热装置124，并耦接至制动器，制动器经配置以沿着垂直路径上下移动升降销204。于腔室200中也提供第二多个升降销206。升降销206经配置以与基板112接合，并在处理期间支撑基板112。升降销206也经配置以举升或降低基板112，以适应来自处理腔室118的所述基板的进入与外出。
操作上，第一多个升降销204与辐射屏蔽件202接合，并在基板112被转移至腔室200之中的同时，举升辐射屏蔽件202到由基板112所占据的平面上方，并清空由基板112所占据的平面。第二多个升降销206位于举升定向中，以从机械刀片(未图示)接纳基板112。在基板112已经由升降销206接合后，自腔室200移除所述机械刀片，且升降销206缩回，并将基板112降低至与突出部208接触的处理位置之中。接着，升降销204将辐射屏蔽件202降低到与边缘环264接触，因此辐射屏蔽件202便靠在边缘环264上。升降销204接着继续缩回穿过孔洞210至边缘环264下方的位置，以使支撑环230、边缘环264及辐射屏蔽件202能够由所述磁悬浮系统(未图示)旋转。
腔室200的天花板228具有设置于天花板上的吸收表面250。吸收表面250经配置以吸收背景辐射，并避免或减少杂散辐射抵达高温计240。在一个具体实施方式中，高温计240与多个辐射收集装置242安置在靠近腔室200的中央区域。在另一个具体实施方式中，高温计240与多个辐射收集装置242安置在腔室200中于基板112中央区域上方的区域中。吸收表面250可为介电涂层，所述介电涂层包括各种经配置以在需要波长之中吸收辐射的材料。在一个具体实施方式中，吸收表面250具有纹理或压花。除了吸收杂散背景辐射以外，吸收表面250的外型经配置以引导背景辐射离开高温计240。例如，吸收表面250的特征可以将不被吸收的杂散背景辐射，远离高温计240，径向朝外朝向腔室200的多个壁部反射。
相对于辐射收集装置242和高温计240而径向朝外的天花板228的内部表面229可以涂布有吸收表面250。然而，介于辐射收集装置242延伸穿过天花板228的各位置之间的腔室天花板228的那些部分，并不涂布有吸收表面250，以避免通过高温计240测量基板112温度的错误。吸收表面250可设置于部分227径向外侧的整个内部表面229上，或可只设置于内部表面229的一部分上。例如，吸收表面250可被设置于内部表面229上大多数杂散背景辐射与天花板228接触的位置。
相信使用辐射屏蔽件202结合吸收表面250可以实质减少或消除杂散背景辐射抵达所述高温计。因此，由高温计240进行的基板112的温度测量可被增加，并可达到更精确的温度测量。
图3为根据一个具体实施方式的图2的示意平面图，示出了移除了辐射屏蔽件202的基板112以及多个升降销204。经配置与辐射屏蔽件202(未图示)接合的升降销204以一种构造安置以使基板112具有进入及离开腔室200的未受阻挡路径。例如，升降销204被安置成超过基板112的外部直径，以及位于基板112行进路径(以虚线及箭头标示)外侧。在此方式中，辐射屏蔽件202被抬升至基板112行进平面上方，且基板112可由所述机械刀片(未图示)定位于基板112由升降销206(未图示)接合的位置。
图4A为根据一个具体实施方式的图2的热处理腔室100的部分、示意断面图。来自加热装置124绕着基板112边缘并朝向高温计240传播的杂散背景辐射，可以沿着各种传播路径475传播。如所示，传播路径475可自基板112、边缘环264、辐射屏蔽件202与吸收表面250的背侧反射。因此，背景辐射传播路径475通过辐射屏蔽件202与吸收表面250的存在与位置进行更换。
例如，沿着所述传播路径A行进的辐射可由吸收表面250吸收或被反射离开高温计240。任何不由吸收表面250所吸收或反射离开高温计240的辐射都沿着传播路径B行进。沿着此路径，所述辐射朝向基板112的顶表面返回，并接着可朝上反射至高温计240。假设高温计240结合光学系统从而减小视野，且高温计240至基板112的最小视角490小于大约25°到大约50°之间，例如小于大约30°，那么由高温计240所测量到的杂散背景辐射将可被显著地降低。
图4B为根据一个具体实施方式的图2的热处理腔室200的部分、示意断面图。如先前讨论，所述背景辐射传播路径由辐射屏蔽件202与吸收表面250所更换，以降低被高温计240所检测到的背景辐射入射。腔室200的各种部件之间的关系，一般而言用于负责确定所述背景辐射的所述传播路径。
在一个具体实施方式中，辐射屏蔽件202侧向朝内延伸于基板112边缘上方第一距离406处。自辐射屏蔽件202内部表面201至天花板228上辐射收集装置242被安置的位置之间所测量的第二距离404，大于第一距离406。吸收表面250可被设置跨越天花板228内部表面229的一部分，或被设置跨越整个距离404。在另一个具体实施方式中，辐射屏蔽件202安置在基板112上方的第三距离402处。自天花板228的内部表面229至处理位置中的基板112之间所测量的第四距离408，大于第三距离402。辐射屏蔽件202、天花板228、辐射收集装置242和高温计240，与基板112之间的空间关系，保证了降低或消除由高温计240所测量到的杂散背景辐射。
图5为根据一个具体实施方式的热处理腔室200的示意断面图，该热处理腔室200具有辐射屏蔽件504与设置于热处理腔200中的吸收表面250。腔室200与安置于腔室200中的多个部件大致上与针对图2所描述的腔室200与部件相类似。然而，辐射屏蔽件504耦接至第三多个升降销502并由第三多个升降销502支撑。升降销502经配置并具有针对图2及图3所描述的升降销204的类似功能，但在此具体实施方式中，升降销502于支撑环230与边缘环564径向朝外安置。辐射屏蔽件504自升降销502径向朝内延伸于基板112上方，因此辐射屏蔽件504的内部直径203与针对图2所描述的内部直径203相同。
图6为根据一个具体实施方式的图5的热处理腔室200的部分、示意断面图。距离402、404、406与408与针对图4B类似，并进行更详细描述。在此，升降销502并不安置穿过边缘环564，这降低了制造边缘环564的复杂度，以及使升降销204延伸穿过边缘环564的必要性。例如，边缘环564并不具有穿过边缘环564形成而允许用于升降销通过的多个孔洞，这使得边缘环564能更有效的避免背景辐射传播抵达基板112。
图7为根据一个具体实施方式的图5的示意平面图，示出了移除了辐射屏蔽件504的由边缘环564所支撑的基板112与多个升降销502。如所示，基板112由边缘环564的突出部208(未图示)所支撑。经配置以与辐射屏蔽件504(未图示)接合的升降销502以一种构造安置以使基板112具有进入及离开腔室200的未受阻挡路径。例如，升降销502被安置为超过边缘环564的外部直径，以及位于基板112行进路径(以虚线及箭头标示)外侧。在此方法中，辐射屏蔽件504被抬升至基板112行进平面上方，且基板112可由所述机械刀片(未图示)定位于基板112由升降销206(未图示)接合的位置。在此具体实施方式中，升降销502于边缘环564径向朝外安置。
图8为根据一个具体实施方式的热处理腔室200的部分、示意断面图。在此具体实施方式中，辐射屏蔽件202的多个支座802取代边缘环864支撑基板112。由支撑环230所支撑的边缘环864支撑辐射屏蔽件202。支座802耦接至辐射屏蔽件202，并于辐射屏蔽件202下方延伸。支座802包括自辐射屏蔽件202向下延伸的第一构件804、自第一构件804大致水平延伸的第二构件806以及一个或多个突出部808。支座802可为耦接至辐射屏蔽件202的分离装置，或可为具备辐射屏蔽件202的单一主体的整体部分。支座802可以包括与辐射屏蔽件202相同的材料，所述材料为能够抵抗热处理条件的材料，例如碳化硅。在一个具体实施方式中，支座802可为例如石英的透明材料，能够避免来自加热装置124的辐射遮蔽，以避免处理期间在基板112上形成多个冷点(cold spot)。
在一个具体实施方式中，可以使用三个支座802以支撑基板112。当基板112定位于所述处理位置中时，第一构件804自辐射屏蔽件202从基板112周围径向朝外的位置延伸。第二构件806自第一构件804延伸，因此当基板112定位于所述处理位置中时，第二构件806的至少一部分被安置于基板112下方。突出部808自第二构件806延伸并与基板112接触。在此范例中，只有突出部808与基板112接触，以将基板112与支座802之间的物理接触最小化。
第一多个升降销202具有与针对图2所描述的相同功能。通过使用支座802，在支座802耦接至辐射屏蔽件202时并不需要用于支撑基板112的升降销。可以设想第一构件804、第二构件806与突出部808之间的空间与关系经配置以允许机械刀片放置并取得基板112，而不需要使用任何其它装置以将基板112自突出部808分离。因此，基板112并不需要升降销，这减少了腔室200的复杂度。此外，虽然用于支撑基板112的方法不同，但距离402、404、406与408与针对图4B及图6所描述的那些是相似的。
图9为根据一个具体实施方式的图8所示所述具体实施方式的示意底部图，示出了移除了辐射屏蔽件202的基板112与多个基板支座802。如所示，基板112由支座802支撑。第一构件804垂直延伸(进入所述页面)，而第二构件806自第一构件804水平延伸。每一支座802的第一构件804被安置超过基板112的行进路径(由虚线与箭头标示)。每一支座802的第二构件806延伸至基板112直径内侧的位置，以允许基板112位于自二构件806所延伸的突出部808(未图示)上。基板112于第二构件806上方行进，并由所述机械刀片下降至第二构件806的突出部808上，接着沿着基板112行进路径缩回。虽然并未图示，辐射屏蔽件202与所配置的第二构件806间隔一段距离，因此在基板112定位与移动期间，所述机械刀片与基板并不受到阻挡。
图10示意性示出了处理腔室1100，例如可从加州圣塔克拉拉应用材料公司(Applied Materials,Inc.of Santa Clara,CA)购得的RTP腔室。加热装置124在窗120上方耦接至腔室1100，并经配置以在热处理期间将基板112加热。加热装置124包括多个灯具126，多个灯具126可由多个反射体127隔开。灯具126经配置以将基板112快速加热至介于大约800℃及大约1200℃或更高之间的温度。反射体127包括经配置以将辐射朝向基板112集中的装置。例如，反射体127可以形成凹穴，灯具126便安置于所述凹穴之中。
包括例如石英的透明材料的窗120将加热装置124与腔室1100的处理区域118隔开。欲受到热处理的基板112在基板的周边由边缘环1064支撑。边缘环1064由支撑环1030支撑并耦接至支撑环1030。边缘环1064由例如碳化硅或类似的材料形成，所述材料能够抵抗与热处理关联的高温。虽然并未图示，多个升降销延伸穿过腔室1100底部1017，以在基板112转移进腔室1100之中及从腔室1100移出时，将基板112举升离开边缘环1064。在处理期间，所述升降销缩回边缘环1064下方，与基板112脱离接触。
也提供磁悬浮系统105。所述磁悬浮系统经配置以在处理期间旋转支撑环1030、边缘环1064与基板112。例如，磁悬浮系统105把支撑基板112的支撑环1030与边缘环1064在处理空间118中升起，并使得升起的部件绕着中央轴134旋转。在某些具体实施方式中，支撑环1030可被径向安置于窗120外侧。
一个或多个高温计1040穿过腔室底部1017耦接至腔室1100。一个或多个辐射收集装置1042(例如光导管)延伸穿过腔室底部1017并经引导朝向基板112，以测量基板112的温度。辐射收集装置1042耦接至高温计1040，进一步耦接至控制器1044。控制器1044接收高温计1040的输出，并据此控制施加至加热装置124的电压。高温计1040一般而言测量在大约700nm至大约1000nm范围之间的大约30或40nm窄波长波段中的光强度。控制器1044通过保持在所述温度的黑体所辐射的光强度频谱分布的普朗克分布，将所述光强度转换为温度。在此方式中，可在热处理期间监控基板112的温度。
图11为根据一个具体实施方式的热处理腔室1100的示意断面图，热处理腔室1100具有边缘环1164与设置于热处理腔室1100中的吸收表面250。辐射屏蔽件1164如以上描述位于支撑环1130上，且辐射屏蔽件1164经配置以支撑基板112。多个突出部208自边缘环1164的一部分1165延伸，边缘环1164安置于基板112下方。例如，三或四个突出部208(例如插梢或支柱)于基板112底表面上多个分离位置处接触并支撑基板112。相信当与绕着基板112完全周围支撑基板112的传统边缘环相比之下，在基板112与突出部208之间的最小物理接触降低了遍及基板112表面的热不连续性。突出部208实质上避免边缘环1164成为热沉，这在热处理期间对于基板112的温度均匀性有负面影响。
边缘环1164以实质上不透明的材料所形成，并因此避免光传输通过边缘环1164。然而，因为突出部208将基板112与边缘环1164隔开，因此光可自基板112与边缘环1164之间的空间朝向高温计1140传播。此杂散辐射或背景辐射对于经配置以测量基板112温度的高温计1140的温度测量有不良影响。
于腔室1110中提供多个升降销206。升降销206经配置与基板112接合并在处理期间支撑基板112。升降销206也经配置以举升或降低基板112，以适应来自处理位置的基板112的进入与外出。操作中，多个升降销206沿着举升方向定位，以从机械刀片(未图示)接纳基板112。在基板112已由升降销206接合之后，所述机械刀片自腔室110移除，且升降销206缩回，并将基板112下降至处理位置中与突出部208接触。升降销206进一步缩回至与基板112脱离接触的位置，以使支撑环1130与边缘环1164由所述磁悬浮系统(未图示)旋转。
腔室1110底部1117具有设置于底部1117上的吸收表面250。吸收表面250经配置以吸收背景辐射并避免或降低杂散背景辐射抵达高温计1140。吸收表面250可为介电涂层，包括各种经配置以在需要波长之中吸收辐射的材料。在一个具体实施方式中，吸收表面250具有纹理或压花。除了吸收杂散背景辐射以外，吸收表面250的外型经配置以引导背景辐射离开高温计1140。例如，通过吸收表面250粗化或压花而形成的特征可以将不被吸收的杂散背景辐射朝向腔室支撑环1130而远离高温计1140径向朝外反射。
底部1117的内部表面1151，相对于高温计1140与辐射收集装置1142而径向朝外设置，可以涂布有吸收表面250。然而，介于辐射收集装置1142延伸穿过腔室底部1117的各位置之间的腔室底部1117的那些部分1153并不涂布有吸收表面250，以避免通过高温计1140测量基板112温度的错误。吸收表面250可设置于部分1153径向外侧的整个内部表面1151上，或可只设置于所述内部表面1151的一部分上。例如，吸收表面250可被设置于内部表面1151上大多数杂散背景辐射与底部1117接触的位置。
相信使用吸收表面250可以实质减少或消除杂散背景辐射抵达高温计1140。因此，由高温计1140进行基板112的温度测量可被增加，并可达到更精确的温度测量。
在此描述的多个具体实施方式使用辐射屏蔽件与吸收表面，或单独或经组合以降低杂散背景辐射对高温计温度测量的负面影响。与所述辐射屏蔽件与吸收表面呼应的是使用用于减少遍及所述基板表面热不连续性的基板支撑方法。因此，由所述高温计进行的基板温度测量精确性可通过移除背景辐射干扰改善。在此描述的多个具体实施方式可在整合多个加热装置的腔室中使用，不管所述加热装置位于所述基板上方或下方。例如，在此描述的多个具体实施方式特别有用于可从加州圣塔克拉拉应用材料公司购得的及VULCAN处理腔室。然而，可设想到在此描述的所述具体实施方式也可有利地整合于其它制造商的处理腔室上。
虽然前述内容针对本公开内容的多个具体实施方式，但在不背离本公开内容的基本范围下，可设计本公开内容的多个其它与进一步的具体实施方式，且本公开内容的范围由以下的权利要求所决定。

Claims (20)

1.一种用于处理基板的装置，所述装置包括：
腔室，所述腔室具有至少部分界定处理空间的窗和天花板；
辐射源，所述辐射源邻近所述窗而安置；
一个或多个高温计，所述一个或多个高温计耦接至所述天花板，与所述辐射源相对；
支撑环，所述支撑环安置于所述处理空间之中；
边缘环，所述边缘环具有基板支撑部分，所述边缘环耦接至所述支撑环；以及
辐射屏蔽件，所述辐射屏蔽件可移除地耦接至所述边缘环，其中所述辐射屏蔽件的内部直径在所述边缘环的所述基板支撑部分之上并在所述边缘环的最上方表面的上方径向朝内延伸，并且其中所述辐射屏蔽件的所述内部直径小于支撑在所述边缘环的所述基板支撑部分上方的基板的直径。
2.如权利要求1所述的装置，进一步包括：
吸收表面，所述吸收表面安置于所述天花板上邻近于所述一个或多个高温计耦接至所述天花板的区域。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述窗将所述处理空间与所述辐射源隔开。
4.如权利要求3所述的装置，其中所述窗是石英材料。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述边缘环与所述辐射屏蔽件包括陶瓷材料。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述边缘环进一步包括：
多个离散突出部，所述多个离散突出部自所述边缘环的所述基板支撑部分的上表面延伸。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述边缘环进一步包括：
多个孔洞，所述多个孔洞形成在所述边缘环中并且经调整尺寸以允许升降销穿过其中。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述一个或多个高温计经由一个或多个辐射收集装置耦接至所述天花板。
9.如权利要求2所述的装置，其中所述吸收表面是介电材料。
10.如权利要求2所述的装置，其中所述吸收表面具有纹理。
11.如权利要求8所述的装置，其中所述辐射收集装置耦接至所述天花板的中央区域。
12.如权利要求1所述的装置，其中所述辐射屏蔽件进一步包括：
从所述辐射屏蔽件延伸的多个支撑件。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述多个支撑件耦接至所述辐射屏蔽件的底表面，所述支撑件包括第一构件、第二构件和支撑构件。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述第一构件从所述辐射屏蔽件垂直延伸，所述第二构件从所述第一构件水平延伸，所述支撑构件从所述第二构件垂直延伸。
15.一种用于处理基板的装置，所述装置包括：
腔室，所述腔室具有至少部分界定处理空间的窗和天花板；
辐射源，所述辐射源邻近所述窗而安置；
一个或多个高温计，所述一个或多个高温计耦接至所述天花板，与所述辐射源相对；
支撑环，所述支撑环安置于所述处理空间之中；
边缘环，所述边缘环具有基板支撑部分，所述边缘环耦接至所述支撑环；
多个升降销，所述多个升降销从所述支撑环径向朝外可移动地设置在所述处理空间中；以及
辐射屏蔽件，所述辐射屏蔽件耦接至所述多个升降销，其中所述辐射屏蔽件的内部直径在所述边缘环的所述基板支撑部分之上并在所述边缘环的最上方表面的上方径向朝内延伸，并且其中所述辐射屏蔽件的所述内部直径小于支撑在所述边缘环的所述基板支撑部分上方的基板的直径。
16.如权利要求15所述装置，进一步包括：
吸收表面，所述吸收表面安置于所述天花板上邻近于所述一个或多个高温计耦接至所述天花板的区域。
17.如权利要求16所述的装置，其中所述吸收表面具有将辐射引导离开所述一个或多个高温计的外型。
18.如权利要求17所述的装置，其中所述吸收表面是具有纹理表面的介电材料。
19.一种用于处理基板的装置，所述装置包括：
腔室，所述腔室具有至少部分界定处理空间的窗和天花板；
辐射源，所述辐射源邻近所述窗而安置；
一个或多个高温计，所述一个或多个高温计耦接至所述天花板，与所述辐射源相对；
支撑环，所述支撑环安置于所述处理空间之中；
边缘环，所述边缘环耦接至所述支撑环；
多个升降销，所述多个升降销从所述支撑环和所述边缘环径向朝内可移动地设置在所述处理空间中；
辐射屏蔽件，所述辐射屏蔽件耦接至所述多个升降销和所述边缘环；以及
多个支撑件，所述多个支撑件从所述辐射屏蔽件的底表面延伸，其中所述多个升降销被定位为在所述边缘环和所述多个支撑件之间接触所述辐射屏蔽件。
20.如权利要求19所述的装置，进一步包括：
介电材料吸收表面，所述介电材料吸收表面具有将辐射引导离开所述一个或多个高温计的外型，所述介电材料吸收表面安置于所述天花板上邻近于所述一个或多个高温计耦接至所述天花板的区域。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112352142A (zh) 2018-06-26 2021-02-09 应用材料公司 用于测量温度的方法和设备
DE102018121854A1 (de) * 2018-09-07 2020-03-12 Aixtron Se Verfahren zum Einrichten oder zum Betrieb eines CVD-Reaktors
US11342209B2 (en) 2019-12-09 2022-05-24 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for measuring edge ring temperature
CN113488367A (zh) * 2020-12-14 2021-10-08 北京屹唐半导体科技股份有限公司 具有等离子体处理系统和热处理系统的工件处理装置
WO2023192402A1 (en) * 2022-03-31 2023-10-05 Lam Research Corporation Radiative heat windows and wafer support pads in vapor etch reactors

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0555145A (ja) * 1991-08-27 1993-03-05 Hitachi Ltd 基板加熱装置
US5716133A (en) * 1995-01-17 1998-02-10 Applied Komatsu Technology, Inc. Shielded heat sensor for measuring temperature
JP2000012637A (ja) * 1998-06-25 2000-01-14 Orion Mach Co Ltd 半導体ウェーハの温度試験装置
JP2002100583A (ja) * 2000-09-26 2002-04-05 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置
JP2002110524A (ja) * 2000-09-29 2002-04-12 Kyocera Corp ウエハ加熱装置
JP2003133248A (ja) * 2001-10-26 2003-05-09 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板の熱処理方法
JP2007005399A (ja) * 2005-06-21 2007-01-11 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
CN101999161A (zh) * 2008-04-09 2011-03-30 应用材料股份有限公司 包含用于高温量测的加热源反射滤光器的设备
CN103384912A (zh) * 2011-02-23 2013-11-06 应用材料公司 用于热处理腔室的边缘环

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07211663A (ja) * 1994-01-27 1995-08-11 Hitachi Ltd 半導体製造装置
US6168668B1 (en) 1998-11-25 2001-01-02 Applied Materials, Inc. Shadow ring and guide for supporting the shadow ring in a chamber
JP2001313269A (ja) * 2000-04-28 2001-11-09 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置
US6521292B1 (en) * 2000-08-04 2003-02-18 Applied Materials, Inc. Substrate support including purge ring having inner edge aligned to wafer edge
JP2002292275A (ja) 2001-03-29 2002-10-08 Kanagawa Acad Of Sci & Technol マイクロチップパイルアップ型化学反応システム
JP2002299275A (ja) * 2001-03-29 2002-10-11 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置
KR100396216B1 (ko) * 2001-06-19 2003-09-02 코닉 시스템 주식회사 급속 열처리 장치 내의 웨이퍼 온도 측정방법
US6868302B2 (en) * 2002-03-25 2005-03-15 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Thermal processing apparatus
US6835914B2 (en) 2002-11-05 2004-12-28 Mattson Technology, Inc. Apparatus and method for reducing stray light in substrate processing chambers
JP2005012073A (ja) * 2003-06-20 2005-01-13 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
US7115837B2 (en) 2003-07-28 2006-10-03 Mattson Technology, Inc. Selective reflectivity process chamber with customized wavelength response and method
US8658945B2 (en) * 2004-02-27 2014-02-25 Applied Materials, Inc. Backside rapid thermal processing of patterned wafers
KR100677981B1 (ko) * 2004-12-29 2007-02-02 동부일렉트로닉스 주식회사 급속 열처리 장치
JP2006237516A (ja) * 2005-02-28 2006-09-07 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
US7642205B2 (en) * 2005-04-08 2010-01-05 Mattson Technology, Inc. Rapid thermal processing using energy transfer layers
JP2006310535A (ja) 2005-04-28 2006-11-09 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
US20080242117A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-02 Panchapakesan Ramanarayanan Apparatus to reduce wafer edge temperature and breakage of wafers
US8367983B2 (en) * 2008-04-09 2013-02-05 Applied Materials, Inc. Apparatus including heating source reflective filter for pyrometry
TWI476836B (zh) * 2008-05-02 2015-03-11 Applied Materials Inc 用於旋轉基板之非徑向溫度控制系統
US7985945B2 (en) 2008-05-09 2011-07-26 Applied Materials, Inc. Method for reducing stray light in a rapid thermal processing chamber by polarization
US8434937B2 (en) * 2008-05-30 2013-05-07 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for detecting the substrate temperature in a laser anneal system
US8452166B2 (en) * 2008-07-01 2013-05-28 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for measuring radiation energy during thermal processing
TWI381452B (zh) * 2008-08-29 2013-01-01 Applied Materials Inc 用於擴大溫度高溫測定之方法與設備
US9640412B2 (en) 2009-11-20 2017-05-02 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for enhancing the cool down of radiatively heated substrates
JP5038381B2 (ja) * 2009-11-20 2012-10-03 株式会社東芝 サセプタおよび成膜装置
US8506161B2 (en) 2011-06-21 2013-08-13 Advanced Energy Industries, Inc. Compensation of stray light interference in substrate temperature measurement
US8980767B2 (en) * 2012-01-13 2015-03-17 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for processing a substrate
KR101704159B1 (ko) * 2012-01-26 2017-02-07 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 상부 기판 지지 어셈블리를 갖는 열 처리 챔버

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0555145A (ja) * 1991-08-27 1993-03-05 Hitachi Ltd 基板加熱装置
US5716133A (en) * 1995-01-17 1998-02-10 Applied Komatsu Technology, Inc. Shielded heat sensor for measuring temperature
JP2000012637A (ja) * 1998-06-25 2000-01-14 Orion Mach Co Ltd 半導体ウェーハの温度試験装置
JP2002100583A (ja) * 2000-09-26 2002-04-05 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置
JP2002110524A (ja) * 2000-09-29 2002-04-12 Kyocera Corp ウエハ加熱装置
JP2003133248A (ja) * 2001-10-26 2003-05-09 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板の熱処理方法
JP2007005399A (ja) * 2005-06-21 2007-01-11 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
CN101999161A (zh) * 2008-04-09 2011-03-30 应用材料股份有限公司 包含用于高温量测的加热源反射滤光器的设备
CN103384912A (zh) * 2011-02-23 2013-11-06 应用材料公司 用于热处理腔室的边缘环

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Publication number Publication date
US10330535B2 (en) 2019-06-25
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KR20160085823A (ko) 2016-07-18
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SG11201602845UA (en) 2016-05-30
US9759615B2 (en) 2017-09-12
WO2015073185A1 (en) 2015-05-21
US20170328775A1 (en) 2017-11-16
US20150131699A1 (en) 2015-05-14
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