TW201426876A - 在處理腔室中提供及導引熱能之設備 - Google Patents

Abstract

本文提供用於提供熱能至一處理腔室的設備。該設備可包括：該處理腔室的一處理腔室主體；一固態源陣列，該固態源陣列具有複數個固態源，該固態源陣列設置於一第一基板上，以提供熱能至該處理腔室來加熱一靶材元件，該靶材元件設置於該處理腔室主體中；以及至少一反射體，該至少一反射體設置於該第一基板上並且鄰近於該等複數個固態源的一或多個固態源，以將該等複數個固態源的該一或多個固態源所提供的熱能導引朝向該靶材元件。

Description

在處理腔室中提供及導引熱能之設備

本發明的實施例一般是關於半導體處理系統，且更具體地，是關於用於使用在半導體處理系統中的熱源。

涉及基板(例如半導體晶圓)與其他材料的熱處理的數種應用包括了快速加熱與冷卻基板的處理步驟。此種處理的一個範例是快速熱處理(RTP,rapid thermal processing)，快速熱處理用於多種半導體製造處理。

快速熱處理(RTP)從多個燈發射熱能至處理腔室中並且至處理腔室中的半導體基板上。以此方式，將晶圓加熱至所要求的處理溫度。在半導體處理操作期間，該等燈操作在極高的溫度。RTP腔室燈所提供的熱能並非全部最終都真的加熱晶圓。一些輻射能量被腔室元件所吸收，特別是在輻射場中的反射性元件。對於來自點光源的所發射能量來說，此情況是特別真實的情況，因為點光源在所有方向中發射光。

另外，在半導體工業中，在基板的溫度循環期間，通常想要獲得基板中的溫度均勻性。溫度均勻性提供基板上 的均勻處理變數(例如，層厚度、電阻率、蝕刻深度)，以用於溫度活化步驟，例如薄膜沉積、氧化物生長與蝕刻。另外，為了防止熱壓力引致的基板損傷(例如，彎曲、缺陷產生與基板滑動)，基板中的溫度均勻性是必需的。

因此，發明人已經提供改良的熱能量源、反射體與用於改良輻射反射的反射體材料，來用於半導體基板處理。

本文提供用於提供熱能至一處理腔室的設備。該設備可包括：該處理腔室的一處理腔室主體；一固態源陣列，該固態源陣列具有複數個固態源，該固態源陣列設置於一第一基板上，以提供熱能至該處理腔室來加熱一靶材元件，該靶材元件設置於該處理腔室主體中；以及至少一反射體，該至少一反射體設置於該第一基板上並且鄰近於該等複數個固態源的一或多個固態源，以將該等複數個固態源的該一或多個固態源所提供的熱能導引朝向該靶材元件。

在某些實施例中，用於提供熱能至一處理腔室的一種設備包括：該處理腔室的一處理腔室主體；一固態源陣列，該固態源陣列具有複數個固態源，該固態源陣列設置於一第一基板上，以提供熱能至該處理腔室來加熱一處理腔室元件，該處理腔室元件設置於該處理腔室中；以及至少一反射體結構，該至少一反射體結構具有傾斜壁部，該等傾斜壁部將該等複數個固態源的至少一固態源所提供的熱能導引朝向該處理腔室元件，其中該至少一反射體結構是安裝於該等複數個固態源的該至少一固態源之上的該第一基板上，使得該 至少一反射體結構的每一反射體結構是設置於該固態源陣列中的該等複數個固態源的至少一固態源的周圍。

在某些實施例中，用於提供熱能至一處理腔室的一種設備包括：該處理腔室的一處理腔室主體；一固態源陣列，該固態源陣列具有複數個固態源，該固態源陣列設置於一第一基板上，以提供熱能至該處理腔室來加熱一元件，該元件設置於該處理腔室主體中；以及一反射體陣列，該反射體陣列具有複數個反射體孔腔，該等複數個反射體孔腔將該等複數個固態源所提供的熱能導引朝向該元件，其中該反射體陣列是安裝於該固態源陣列之上的該第一基板上，使得該等複數個反射體孔腔的每一反射體孔腔是設置於該固態源陣列中的該等複數個固態源的至少一固態源的周圍。

在某些實施例中，用於提供熱能至一處理腔室的一種設備包括：該處理腔室的一處理腔室主體；一固態源陣列，該固態源陣列具有複數個固態源，該固態源陣列設置於一第一基板上，以提供熱能至該處理腔室來加熱一處理腔室元件，該處理腔室元件設置於該處理腔室中；複數個側部反射體，該等複數個側部反射體安裝於該第一基板上並且實質上垂直於該第一基板，且該等複數個側部反射體排列成實質上平行於彼此，每一側部反射體具有複數個狹縫是沿著一第一側部邊緣而設置；以及複數個橫向反射體，該等複數個橫向反射體安裝於該第一基板上並且實質上垂直於該第一基板，且該等複數個橫向反射體排列成實質上平行於彼此，每一橫向反射體具有複數個狹縫是沿著一第一側部邊緣而設置；其 中沿著該等複數個橫向子平板的該等第一側部邊緣而設置的該等狹縫是接合於沿著該等複數個側部子平板的該等第二側部邊緣而設置的該等狹縫，以產生一反射體陣列，該反射體陣列包括至少一矩形反射體孔腔，以及其中該至少一矩形反射體孔腔的每一矩形反射體孔腔是設置於該固態源陣列中的該等複數個固態源的至少一固態源的周圍，以將該等複數個固態源的至少一固態源所提供的熱/光/能量導引朝向該處理腔室元件。

在某些實施例中，用於提供熱能至一處理腔室的一種設備包括：該處理腔室的一處理腔室主體；一固態源陣列，該固態源陣列具有複數個固態源，該固態源陣列設置於一第一基板上，以提供熱能至該處理腔室來加熱一處理腔室元件，該處理腔室元件設置於該處理腔室中；以及至少一光導管，該至少一光導管包括一反射性外部塗覆與一固態芯部，以將該等複數個固態源的至少一固態源所提供的熱能導引朝向該處理腔室元件，其中該至少一光導管是安裝於該等複數個固態源的至少一固態源之上的該第一基板上，使得該至少一光導管的每一光導管是設置於該固態源陣列中的該等複數個固態源的至少一固態源的周圍。

在某些實施例中，用於提供熱能至一處理腔室的一種設備包括：該處理腔室的一處理腔室主體；一固態源陣列，該固態源陣列具有複數個固態源，該固態源陣列設置於一第一基板上，以提供熱能至該處理腔室來加熱一處理腔室元件，該處理腔室元件設置於該處理腔室中；至少一反射體， 該至少一反射體設置於該第一基板上並且鄰近於該等複數個固態源的一或多個固態源，以將該等複數個固態源的該一或多個固態源所提供的熱能導引朝向該元件；以及至少一透鏡，該至少一透鏡設置於該固態源陣列與將被加熱的該處理腔室元件之間，其中該至少一透鏡的每一透鏡將該等複數個固態源的至少一固態源所提供的熱能導引朝向該處理腔室元件。

本發明的其他與進一步實施例敘述於下。

100‧‧‧處理腔室

101‧‧‧基板

102‧‧‧反射體板材

110‧‧‧腔室主體

116‧‧‧基部

118‧‧‧反射孔腔

120‧‧‧溫度探針裝置

124‧‧‧基板支座

125‧‧‧處理套組

126‧‧‧邊緣環

127‧‧‧邊緣環支座

128‧‧‧高溫計

130‧‧‧支援系統

138‧‧‧LED熱源

140‧‧‧控制器

142‧‧‧CPU

144‧‧‧記憶體

146‧‧‧支援電路

170‧‧‧電源

202‧‧‧LED基板

204‧‧‧LED陣列

206‧‧‧LED

208、210、216‧‧‧反射體

212‧‧‧基部基板

214‧‧‧電接觸端子

320、322‧‧‧曝露表面

324‧‧‧反射體表面

326‧‧‧傾斜角度

502‧‧‧反射體陣列

504‧‧‧開口

510‧‧‧反射體隔間

602‧‧‧格子狀反射體陣列

604‧‧‧第一組反射體平板

606‧‧‧第二組反射體平板

610‧‧‧反射體隔間

612‧‧‧特徵

614、616‧‧‧狹縫

706‧‧‧LED

710、712‧‧‧透鏡

藉由參照所附圖式中繪示之本發明的例示實施例，可瞭解在下文更詳細討論且簡短總結於上之本發明的實施例。但是，注意到，所附圖式只例示本發明之一般實施例，且因此不視為限制其範圍，因為本發明可容許其他等效實施例。

根據本發明的某些實施例，第1圖是半導體基板處理腔室的示意、橫剖面視圖。

根據本發明的某些實施例，第2A圖是LED熱源的頂部視圖，LED熱源包括複數個LED陣列。

根據本發明的某些實施例，第2B圖是LED陣列的側部橫剖面視圖。

根據本發明的某些實施例，第3圖是LED陣列的三維視圖，LED陣列包括複數個LED與反射體。

根據本發明的某些實施例，第4圖是另一LED陣列的三維視圖，LED陣列包括複數個LED與反射體。

根據本發明的某些實施例，第5A與5B圖是反射體陣列的三維與頂部視圖。

根據本發明的某些實施例，第6A圖是格子狀反射體陣列的三維視圖。

根據本發明的某些實施例，第6B圖是格子狀反射體陣列的分解三維視圖。

根據本發明的某些實施例，第6C圖是格子狀反射體陣列的橫剖面側視圖，格子狀反射體陣列將光反射。

根據本發明的某些實施例，第7A圖是在LED陣列之上的單一透鏡的橫剖面側視圖。

根據本發明的某些實施例，第7B圖是在LED陣列之上的複數個透鏡的橫剖面側視圖。

為了促進瞭解，已經在任何可能的地方使用相同的元件號碼來表示圖式中共同的相同元件。圖式未依照尺寸繪製，且可以為了清楚加以簡化。可瞭解到，一實施例的元件與特徵可有利地併入在其他實施例中，而不用另外詳述。

本文提供用於處理基板的設備。在某些實施例中，透過使用反射體及/或透鏡，該發明設備可有利地提供基板與處理腔室中所設置的其他元件的改良式加熱。更具體地，藉由使用反射性裝置/材料來將來自固態點光源(例如，LED、雷射)的光導引朝向靶材，該發明設備可有利地控制及/或導引從固態源發射的光，以用於加熱基板，例如半導體晶圓。

在下文的敘述中，用語「基板」是打算廣泛地涵蓋 在熱處理腔室中所正在處理的任何物體。用語「基板」可包括例如半導體晶圓、平板顯示器、玻璃板材或圓盤、塑膠工件與類似者。在下文的敘述中，固態點光源包括發光二極體(LED)與雷射(LASER)。另外，雖然下文是用LED或LED陣列來敘述，LASER與LASER陣列或其他固態點光源是可互換地使用在本文所述的實施例中。

根據本發明的某些實施例，第1圖繪示了範例處理腔室100的示意圖，處理腔室100是配置來執行熱處理(例如，快速熱處理(RTP))，且處理腔室100適於與用於加熱基板的本發明LED源一起使用。處理腔室100可為任何類型的處理腔室，此種處理腔室具有配置來支撐基板的基板支座(例如，處理腔室包括了基板支撐環、在多處將基板固持的加熱台(susceptor)、將基板固持在定位的噴嘴)，且此種處理腔室具有反射體板材，反射體板材是沿著基板的背側定位。合適的處理腔室的範例包括RADIANCE®、RADIANCE® PLUS或VANTAGE®處理腔室的任何一者，或者可以執行熱處理(例如RTP)的任何其他的處理腔室，所有這些處理腔室都可從加州聖克拉拉的應用材料公司取得。其他合適的處理腔室(包括那些可從其他製造商取得的處理腔室)也可使用及/或根據本文所提供的教示來修改。例如，可使用本文所述之用於加熱基板之本發明LED源的其他合適的處理腔室包括了物理氣相沈積(PVD,Physical Vapor Deposition)腔室、化學氣相沈積(CVD,Chemical Vapor Deposition)腔室、磊晶沈積腔室、蝕刻腔室、原子層沈積(ALD,Atomic Layer Deposition) 腔室等等。

處理腔室100可例如適於執行熱處理，且處理腔室100例示性地包括腔室主體110、支援系統130與控制器140，控制器140包括CPU 142、記憶體144與支援電路146。第1圖繪示的處理腔室100只是例示性，且其他的處理腔室(包括那些配置來用於RTP之外的處理的處理腔室)也可根據本文所提供的教示來修改。

處理腔室100包括發光二極體(LED)熱源138，LED熱源138可包括複數個LED或設置於多個區中的LED陣列，其中LED的每一區是可個別控制的。在第1圖中，LED熱源138是圖示在基板101之上，用於加熱基板101的上表面，且LED熱源138是圖示在基板101的每一側上(可用於例如加熱邊緣環126，邊緣環126接觸於基板101)。或者(未圖示)，LED熱源138可配置來加熱基板101的背側，例如藉由設置於基板101之下，或者藉由將輻射導引至基板101的背側。每一LED熱源138耦接於一或多個電源170，電源170可耦接於控制器140，以個別地控制每一LED熱源138。基板101的多個局部區域處的溫度是藉由複數個溫度探針裝置(例如120)來量測，溫度探針裝置120通過通孔，通孔從基部116的背側延伸通過反射體板材102的頂部。溫度探針裝置120傳送來自反射孔腔118的取樣光至高溫計128。高溫計128連接至控制器140，控制器140回應於量測的溫度，來控制供應給燈頭138的電力。LED熱源138可分成多個區。這些區可藉由控制器來個別調整，以允許基板101的不同區 域的受控式輻射加熱。在其他實施例中，LED熱源138中的每一LED可個別地受到控制，以促成輻射加熱的更細微控制。

在某些實施例中，冷卻機構可用於冷卻LED熱源138。某些範例冷卻機構可包括例如：使用散熱器來耦接至LED熱源138的背側。在某些實施例中，其上安裝有該等LED的基板本身可為散熱器，用於冷卻。在其他實施例中，藉由在LED熱源138附近或周圍循環的氣體或液體，可以冷卻LED熱源138。

包括在腔室100中的基板支座124可包括處理套組125的部分，處理套組125可適於與基板支座及/或處理腔室的各種實施例一起作業。例如，處理套組125可包括基板支座124的元件，例如邊緣環126與邊緣環支座127。

在處理期間，基板101設置於基板支座124上。LED熱源138是輻射源(例如，熱)，且在操作中，LED熱源138產生橫越基板101的預定溫度分佈。LED熱源138可提供的能量的波長範圍是從紫外線波長到紅外線波長(例如，大約10奈米(nm)至大約2000奈米(nm))。在某些實施例中，LED熱源138可提供在微波波長範圍中的能量。LED陣列138提供的熱輻射是被基板101所吸收。雖然LED源所產生的某些熱輻射會被反射，未被反射的實質上所有熱輻射是由正被加熱的靶材元件所吸收。

在上述的範例處理腔室100中，LED熱源138可用以照射且加熱基板的表面，以處理基板的靠近表面區域。LED光源提供多種優點，包括較高的效率與更快速的反應時間。 脈衝寬度是可選擇的，且脈衝寬度的範圍可從少於一毫秒到多於一秒。

在某些實施例中，LED陣列138可與處理腔室聯合使用，以形成薄膜、處理摻雜物、改變製程氣體(例如，打破鍵結)且重新排列基板本身。額外高溫的基板處理可受益於LED加熱，因為甚至更高的輸出強度也變成可用的了。當用於處理基板的靠近表面區域時，LED提供多種優點。LED持續長的時間，且LED允許輸出強度可無關於輸出照明的波長而被選擇。發光二極體(LED)可包括氮化鎵、氮化鋁、其組合或基板上生長的其他III-V族材料，該等III-V材料建構來發出的光是接近由主動區中的III-V族材料的能帶隙所決定的一或多種波長。磷也可用於轉換所發射的波長至較長的波長，減低所發射的波長的能量。將瞭解到，在本文中所述且在其餘圖式中所繪的固態源可使用磷，以促進吸收或促進化學反應。

取決於涉及的化學物，藉由熱或其他手段，在氣體前驅物存在時照射一表面可以促進化學反應速率。例如，光可以激發氣態分子、吸附的分子或甚至電性激發基板，以促進表面上的化學反應。LED的波長可加以選擇，以促進所要的薄膜處理，例如藉由選擇與分子電子躍遷相共振的波長，以促進反應速率。波長也可加以選擇，來促進基板的輻射吸收，藉此更有效率地加熱基板。

在某些實施例中，第1圖中的每一LED熱源138可包括一個大型LED陣列。但是，取決於熱能與將被加熱的面 積，一個大型LED陣列需要的功率可能會大於可以安全地提供而不會損傷LED與相關電路的功率。發明人已經觀察到，藉由將LED模組化成為複數個較小的LED陣列，較小的LED陣列會比較容易處理、製造與供電。另外，複數個較小的LED陣列也可協助LED失效的事件。例如，在某些實施例中，如果一個LED失效且變成斷路，則只有從那個小LED陣列發射的熱會喪失。如果使用一個大型LED陣列，則一個LED失效會導致所有的處理停止。在某些實施例中，複數個較小LED陣列的每一LED陣列可具有不同的模組，不同的模組具有不同的波長。在某些實施例中，每一LED陣列可被移除並且用具有不同波長的另一LED陣列來取代。

第2A與2B圖圖示LED熱源138的至少一範例實施例，LED熱源138包括設置於LED基板202上的複數個LED陣列204，用於熱處理其他基板及/或加熱設置於處理腔室中的各種處理腔室元件。在某些實施例中，LED熱源138例示性的長度可在100mm與480mm之間，且寬度可在100mm與480mm之間。另外，各種尺寸的LED熱源138都可使用，如同在任何特定應用中所要求或需要的。在某些實施例中，每一LED陣列204可為大約20mm乘大約20mm平方，但是可使用其他尺寸的LED陣列204。每一LED陣列204可包括大約300與大約500個之間的LED 206(例如，384個LED，如同第2B圖中所示)。LED 206可相間隔大約0.2mm與大約1mm之間。LED陣列204可相間隔大約0.5mm與大約4mm之間。

複數個LED陣列204的每一LED陣列204包括複數個LED 206。例如，在某些實施例中，複數個LED陣列204的至少一LED陣列204可包括384個LED，如同第2B圖中所示。LED陣列204中的每一LED 206可從一或多個曝露表面來發射光與熱能。在某些實施例中，每一LED 206的所有曝露表面可發射光與熱能。在某些實施例中，每一LED可為大約0.7mm乘大約0.7mm平方，且高度大約0.3mm，但是可使用其他尺寸的LED 206。

在某些實施例中，每一LED 206可個別地安裝於LED基板202上。每一LED 206可透過共熔接合而安裝於基板，包括無引線接合、直接附接LED。為了直接附接LED至基板，助熔劑(flux)先設置於LED將要附接的基板表面上。LED之後設置於此表面之上。之後利用某種加熱分佈來加熱LED與該表面。LED底部上所設置的某些焊接劑將利用助熔劑的協助而熔化，且將會把LED附接至已經助熔的表面。在某些實施例中，LED 206可透過引線接合來附接。另外，每一LED 206可建構或生長於LED基板202上。

在某些實施例中，每一LED陣列204可包括基部基板212。每一LED 206可個別地安裝、生長或建構於基部基板212上，如同上文相關於LED基板202所述的。包括基部基板212的每一LED陣列204可安裝至LED基板202。

LED陣列204所安裝、生長或建構於其上的LED基板202可為n型LED基板202，其中電極是附接於LED基板202表面上所沉積的p型層。P型基板或藍寶石基板也可使 用。相似的，基部基板212可為n型基板，其中電極是附接於基部基板212表面上所沉積的p型層。在某些實施例中，基板可為任何夠薄或具有高的熱傳導性的材料，使得基板可以快速地將來自LED的熱散去，同時也提供LED與系統的其餘部分的電隔離。在某些實施例中，此電隔離可藉由使用電隔離材料或藉由使用介電質層而完成。在某些範例實施例中，基板可為陶瓷或金屬。例如，在某些實施例中，銅基板可用於安裝LED於其上，銅基板之後共熔接合至較大的銅散熱器。在某些範例實施例中，基板也可作用為散熱器。另外，基板可作用為電絕緣材料(將LED絕緣於短路)。

每一LED陣列204可包括電接觸端子214，電接觸端子214可耦接於電源來提供電力給LED陣列204。在某些實施例中，電接觸端子214可接觸於LED基板202上耦接於電源的端子，以提供電力給複數個LED陣列204。某些實施例可能具有直接連接於LED端子並且不通過基板的電接觸。在其他實施例中，基板表面之下的內部導線可連接所有LED，且之後將所有的連接都帶到遠離LED的表面端子。

在某些實施例中，每一LED陣列204包括反射體208，反射體208設置於LED陣列204的一或多個側部上。另外，在某些實施例中，LED陣列204中的某些或所有LED 206可包括反射體210，反射體210設置於LED 206的一或多個側部上。另外，反射體216可設置於所有LED陣列204的周界的周圍。反射體208、210、216是配置來將LED所發射的熱能與光反射朝向所要的靶材(例如，晶圓基板或其他處理 腔室元件等等)。在雷射的實例中，反射體208、210、216可將離開雷射束軸的光導引來加熱晶圓基板或所要的處理腔室元件。反射體208與210可設計有角度，以將所發射的LED光反射於所要的方向中。在某些實施例中，反射體表面離LED基板202表面的傾斜角度是離LED軸大約45度至55度之間，LED軸延伸於朝向需要光能的方向中(例如，針對平坦的LED陣列，該軸可垂直於該平坦的陣列)，但是，可使用任何角度，該角度要可以根據兩相鄰LED 206或LED陣列204之間可用的間隔而最大化反射體的角度與所欲長度。在其他實施例中，反射體208、210、216的表面可垂直於LED基板202的表面。又，在其他實施例中，代替反射體的表面，或者除了反射體的表面之外，LED 206的表面可設計有角度。在某些實施例中，反射體208、210、216的高度是至少相同於LED 206的高度，但是如同所需的，可以高於或低於LED 206。

在某些實施例中，反射體208與210可安裝於每一LED 206與每一相鄰LED 206之間，以將LED與相鄰LED所提供的熱能與光導引朝向所要的靶材。在其他實施例中，反射體208與210可定位在LED 206群組的周邊周圍及/或LED陣列204的周邊周圍。反射體208、210、216可直接安裝於LED基板202。在某些實施例中，反射體208、210可直接安裝於基部基板212。在某些實施例中，反射體208、210、216可放置於LED 206及/或LED陣列204之上，且然後將環氧樹脂灌注於LED 206與反射體208、210、216之上，以提供保護性塗覆並且安裝至基板202或212。在其他實施例中，反射 體208、210、216可黏著至基板202或212。又在其他實施例中，反射體208、210、216可生長於矽基板上。

反射體208、210、216可由任何反射材料製成，例如金屬、金屬合金、拋光的塑膠、反射性環氧樹脂或玻璃。在某些實施例中，反射體208、210、216的主體可由非反射材料製成並且塗覆有反射性表面塗覆。

反射體208、210、216可用數種不同方式製成。在某些實施例中，反射體208、210、216可透過壓印處理而形成，壓印處理可以確保嚴謹的維度容忍度，且壓印處理允許非常薄的金屬彎曲成某些角度，使得光會彈離金屬並且被導引朝向靶材。在某些實施例中，反射體208、210、216的形狀可藉由射出模製而形成。在反射體208、210、216是藉由射出模製塑膠而形成的實施例中，反射體可電鍍有鋁或其他合適材料，以有效率地反射LED 206所發射的熱能。在某些實施例中，反射體可藉由雷射切割、蝕刻、線切割放電加工(EDM,Electrical Discharge Machining)或電鑄(electro-forming)而形成。又在其他實施例中，環氧樹脂可灌注於LED 206之上，且反射體208、210、216的所欲形狀可在LED 206或LED陣列204之間的變硬的環氧樹脂中被壓印。在某些實施例中，圍繞每一LED 206或LED陣列204的反射體208、210、216可為反射性丙烯酸屏蔽(acrylic dam)，反射性丙烯酸屏蔽包含灌注於LED 206及/或LED陣列204之上的環氧樹脂。在某些實施例中，反射體208、210、216可藉由金屬片中衝壓的孔而形成，以允許反射體208、210、 216以板子的高度坐落在LED與LED陣列的周圍。

在本文所述的例示實施例中，靶材基板在加熱期間會彎曲，例如高達大約5mm。因此，在某些實施例中，LED與反射體應該放置成相距足夠遠，以避免如果靶材基板彎曲時會相接觸，但是也要放置成相距足夠近，以提供所需的均勻熱能給靶材基板。在某些實施例中，反射體及/或LED可彎曲或塑形，以補償靶材基板的變形。

與上文相關於第2A與2B圖的敘述一致的各種LED/反射體配置則相關於第3-6圖而在下文進一步詳細敘述。

根據本發明的至少一實施例，第3圖圖示範例LED陣列204，LED陣列204包括複數個LED 206與反射體210，反射體210設置於每一LED的周圍。每一LED 206可從一或多個曝露表面320與322來發射光與熱能。在某些實施例中，每一LED 206的所有曝露表面都可發射光與熱能。反射體210設置於LED的旁邊，以將LED所發射的熱能與光反射朝向所要的靶材(例如，晶圓基板、或其他處理腔室元件等等)。在與第3圖一致的某些實施例中，反射體210可為三角稜鏡的幾何外形形狀，但是也可使用其他幾何外形形狀，例如矩形、方形、圓形、凹形、凸形等等。

在某些實施例中，反射體210設計有角度，以將所發射的LED光反射於所欲的方向中(例如，朝向基板或將被加熱的其他腔室元件)。在某些實施例中，反射體表面324離LED基板202表面的傾斜角度326是大約45度，但是，可為任何角度，該角度要可以根據兩相鄰LED 206之間可用的間 隔而最大化該角度。在其他實施例中，反射體210的表面可垂直於基板的表面。反射體210的高度較佳地是至少相同於LED 206的高度，但是如同所需的，可以高於或低於LED 206。

在某些實施例中，反射體210可安裝於每一LED 206與每一相鄰LED 206之間，以將LED與相鄰LED所提供的熱能與光導引朝向所要的靶材。在其他實施例中，反射體210可定位在LED 206群組的周邊周圍及/或LED陣列204的周邊周圍。換句話說，反射體可位於每一個別LED周圍、複數個LED陣列周圍或全部LED陣列周圍。

根據本發明的至少一實施例，第4圖圖示另一範例LED陣列204，LED陣列204包括複數個LED 206與反射體210，反射體210設置於每一LED的周圍。在第4圖中，每一反射體210是以盒子的形式，反射體210可安裝於每一LED 206之上。每一反射體盒子210的壁部都設計有角度，以將來自LED 206的光能與熱反射朝向所要的靶材。

第5A與5B圖是反射體陣列502的三維與頂部視圖，反射體陣列502可用於與本發明一致的實施例中。反射體陣列502包括複數個反射體隔間510。在某些實施例中，每一反射體隔間510可對應於每一LED 206周圍的反射體210，如同上文相關於第2A與2B圖所述的。每一反射體隔間510在底部處具有開口504，開口504可容納上文相關於第2A與2B圖所述的LED 206。在某些實施例中，在底部處的開口504是小於在頂部處的開口。反射體陣列502可設置於LED陣列204之上，而LED陣列204是設置於LED基板202上。反射 體陣列502可安裝於LED基板202或212，如同上文相關於第2A與2B圖所述的。

在某些實施例中，反射體陣列502可藉由氫氧化鉀(KOH)蝕刻而形成，但不限於此。KOH沿著矽基板的晶體結構而蝕刻矽基板，且形成所欲形狀的孔洞，如同第5B圖所示。

第6A圖是格子狀反射體陣列602的三維視圖，格子狀反射體陣列602可用於熱源138中，以將光反射且重新導引朝向靶材，例如第1圖的基板101。格子狀反射體陣列602會作用為設置於每一LED陣列204之上的導管，使得LED光可以通過導管而發光。導管的壁部會非常有反射性，使得光可以自始至終向上行進於導管中。一旦光離開導管，會很靠近基板101。此情況可有效地將LED光源移近基板101，而不用擔心光的聚焦/對準，如同第6C圖所示。此情況可以是一系列的導管，或方形導管的格柵(可以藉由以90度角將金屬/石英片互鎖而製做)。導管的側部可為本質上反射性的，或可塗覆有反射材料。格子狀反射體陣列602允許更多的光被導引至靶材處，或者有效地將光源移近晶圓。

格子狀反射體陣列602可包括複數個反射體隔間610。每一反射體隔間可為方形、矩形或其他種形狀。在某些實施例中，每一反射體隔間610可對應於每一LED陣列204周圍的反射體208，如同上文相關於第2A與2B圖所述的。每一反射體隔間610在頂部處具有開口，並且在底部處具有開口，在底部處的開口可容納上文相關於第2A與2B圖所述 的LED陣列204。格子狀反射體陣列602可設置於LED陣列204之上，而LED陣列204是設置於LED基板202上。格子狀反射體陣列602可安裝於LED基板202，如同上文相關於第2A與2B圖所述的。

格子狀反射體陣列602包括複數個第一組反射體平板604，第一組反射體平板604可耦接於第二組反射體平板606。使用狹縫614與616，可將第一與第二組反射體平板604、606耦接或互鎖，如同第6B圖所示的。格子狀反射體陣列602可包括額外的特徵612，用於將格子狀反射體陣列602穩定且安裝於LED基板202。另外，在某些實施例中，格子狀反射體陣列602可堆疊於彼此的頂部上。在某些實施例中，格子狀反射體陣列602可從固態材料塊來機械加工、藉由射出模製來形成或類似者。

在某些實施例中，每一反射體隔間610可充填有固態材料，例如(但不限於)玻璃，舉例來說。來自LED的光是在固態玻璃光導管內被反射，而非通過空氣。此舉允許光可以全內部反射，損耗很少的光。例如，在某些實施例中，LED熱源138可設置成距離靶材基板101三公尺，且使用固態光導管將來自LED的光傳送至靶材基板101，而不會損耗任何能量。此舉會有利地有助於熱管理。

在某些實施例中，上文相關於第2A-6圖所討論的任何反射體可以與一或多個透鏡聯合使用，以增加到達靶材的光數量。因為LED是點光源，LED所發射的光需要被聚焦，以捕捉盡可能多的能量。使用透鏡來聚焦LED光的各種可能 方式可包括(但不限於)：設置單一透鏡710於LED群集之上，如同第7A圖所示；設置一透鏡712於每一LED 706之上，如同第7B圖所示(亦即，複數個透鏡，使得每一透鏡相關於一個LED)；或者通過碗碟狀的通道而將水流動於LED表面之上，以作用為透鏡(未圖示)。在LED之上也可使用其他變化形態的透鏡。例如，在某些實施例中，可將透鏡塑形，以導引離開中心焦點的多個LED光。

在某些實施例中，除了將光聚焦以外，可使用透鏡710、712來導引光。也可使用多層透鏡來協助進一步將光聚焦。在某些實施例中，也可使用透鏡710、712來確保光可以平均地分佈於正被處理/加熱的基板表面之上。在某些範例實施例中，透鏡可為平面的(例如，Fresnel透鏡類型)。當在本文使用時，透鏡可被敘述為：設置於光源與基板之間並且用來修改光特性的任何表面。

透鏡也可由可以傳送且折射光的任何材料製成，例如玻璃、環氧樹脂、塑膠、晶體、石英與類似者。在某些實施例中，透鏡710、712可如此製成：藉由研磨玻璃來產生透鏡，或者將環氧樹脂灌注於紋理化的表面之上並且將環氧樹脂固化。

在某些實施例中，藉由將透鏡710、712嵌入於LED之上所灌注的環氧樹脂中，可將透鏡710、712安裝於LED 706之上。在其他實施例中，透鏡710、712可被黏著至定位。又在其他實施例中，包括一或多個透鏡710、712的分離式透鏡結構可設置於LED 706與正被加熱的靶材之間。在某些實施 例中，透鏡可被生長。例如，生長SiO2可以提供透光層，透光層被機械加工或蝕刻成所要的透鏡。

雖然前述是關於本發明之實施例，本發明之其他與進一步實施例可被設想出而無偏離其基本範圍。

138‧‧‧LED熱源

202‧‧‧LED基板

204‧‧‧LED陣列

206‧‧‧LED

208、210、216‧‧‧反射體

212‧‧‧基部基板

214‧‧‧電接觸端子

Claims (20)

1. 一種設備，用於提供熱能至一處理腔室，該設備包括：該處理腔室的一處理腔室主體；一固態源陣列，該固態源陣列具有複數個固態源，該固態源陣列設置於一第一基板上，以加熱一靶材元件，該靶材元件設置於該處理腔室主體中；及至少一反射體，該至少一反射體設置於該第一基板上並且鄰近於該等複數個固態源的一或多個固態源，以將該等複數個固態源的該一或多個固態源所提供的熱能導引朝向該靶材元件。
2. 如請求項1所述之設備，其中該至少一反射體的一表面是設計有角度，以將所發射的固態源光反射朝向該靶材元件。
3. 如請求項1所述之設備，其中該至少一反射體(a)設置於該等複數個固態源的至少兩個固態源之間，且(b)將該等複數個固態源的該等至少兩個固態源所提供的該熱能導引朝向該元件。
4. 如請求項1所述之設備，其中該至少一反射體(a)設置於該固態源陣列的一周邊周圍，且(b)將該固態源陣列所提供的熱能導引朝向該元件。
5. 如請求項1所述之設備，其中該至少一反射體包括複數 個反射體，且其中該等複數個反射體設置於該等複數個固態源的每一固態源的一周邊周圍。
6. 如請求項1至5之任一項所述之設備，其中該至少一反射體具有一幾何外形結構是以一三角稜鏡的形式。
7. 如請求項1至5之任一項所述之設備，其中該等複數個固態源是發光二極體(LED)。
8. 如請求項7所述之設備，其中該等LED的每一LED所提供的能量的波長範圍是從大約100奈米至大約2000奈米。
9. 如請求項7所述之設備，其中該等LED的每一LED包含氮化鎵或氮化鋁之至少一者。
10. 如請求項7所述之設備，其中該等LED的每一LED所提供的能量的波長範圍是從大約300奈米至大約5000奈米。
11. 如請求項7所述之設備，其中該等LED的每一LED是一無引線接合、直接附接LED。
12. 如請求項1至5之任一項所述之設備，其中該等複數個固態源的每一固態源是雷射。
13. 如請求項1至5之任一項所述之設備，其中該至少一反射體是直接安裝於該第一基板。
14. 如請求項1至5之任一項所述之設備，其中該至少一反射體是直接生長於該第一基板上。
15. 如請求項1至5之任一項所述之設備，其中該至少一反射體是藉由一壓印處理而形成，以產生反射體表面的一所欲形狀與角度。
16. 如請求項1至5之任一項所述之設備，其中該至少一反射體是藉由雷射切割、蝕刻、線切割放電加工(EDM)或電鑄之至少一者而形成。
17. 如請求項1至5之任一項所述之設備，其中一反射性丙烯酸屏蔽是設置於該固態源陣列的一周界的周圍，且該反射性丙烯酸屏蔽是配置成含有一環氧樹脂，該環氧樹脂是灌注於該等複數個固態源的每一固態源與該至少一反射體之上。
18. 如請求項1至5之任一項所述之設備，其中該至少一反射體是具有複數個反射體孔腔的一反射體陣列，該等複數個反射體孔腔將該等複數個固態源所提供的熱能導引朝向該元件，且其中該反射體陣列是透過氫氧化鉀(KOH)蝕刻處理而形成。
19. 一種設備，用於提供熱能至一處理腔室，該設備包括：該處理腔室的一處理腔室主體；一固態源陣列，該固態源陣列具有複數個固態源，該固態源陣列設置於一第一基板上，以加熱一處理腔室元件，該處理腔室元件設置於該處理腔室中；複數個側部反射體，該等複數個側部反射體安裝於該第一基板上並且實質上垂直於該第一基板，且該等複數個側部反射體排列成實質上平行於彼此，每一側部反射體具有複數個狹縫是沿著一第一側部邊緣而設置；及複數個橫向反射體，該等複數個橫向反射體安裝於該第一基板上並且實質上垂直於該第一基板，且該等複數個橫向反射體排列成實質上平行於彼此，每一橫向反射體具有複數個狹縫是沿著一第一側部邊緣而設置；其中沿著該等複數個橫向反射體的該等第一側部邊緣而設置的該等狹縫是接合於沿著該等複數個側部反射體的該等第一側部邊緣而設置的該等狹縫，以產生一反射體陣列，該反射體陣列包括至少一矩形反射體孔腔，及其中該至少一矩形反射體孔腔的每一矩形反射體孔腔是設置於該固態源陣列中的該等複數個固態源的至少一固態源的周圍，以將該等複數個固態源的至少一固態源所提供的熱能導引朝向該處理腔室元件。
20. 一種設備，用於提供熱能至一處理腔室，該設備包括： 該處理腔室的一處理腔室主體；一固態源陣列，該固態源陣列具有複數個固態源，該固態源陣列設置於一第一基板上，以加熱一處理腔室元件，該處理腔室元件設置於該處理腔室中；至少一反射體，該至少一反射體設置於該第一基板上並且鄰近於該等複數個固態源的一或多個固態源，以將該等複數個固態源的該一或多個固態源所提供的熱能導引朝向該元件；及至少一透鏡，該至少一透鏡設置於該固態源陣列與將被加熱的該處理腔室元件之間，其中該至少一透鏡的每一透鏡將該等複數個固態源的至少一固態源所提供的熱能導引朝向該處理腔室元件。