TW202105568A - 用於熱處理的處理腔室 - Google Patents

用於熱處理的處理腔室 Download PDF

Info

Publication number
TW202105568A
TW202105568A TW109116382A TW109116382A TW202105568A TW 202105568 A TW202105568 A TW 202105568A TW 109116382 A TW109116382 A TW 109116382A TW 109116382 A TW109116382 A TW 109116382A TW 202105568 A TW202105568 A TW 202105568A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
heating devices
base
heating
main body
chamber according
Prior art date
Application number
TW109116382A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI757742B (zh
Inventor
樹坤 劉
祉淵 葉
馬汀Ａ 西爾肯
Original Assignee
美商應用材料股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商應用材料股份有限公司 filed Critical 美商應用材料股份有限公司
Publication of TW202105568A publication Critical patent/TW202105568A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI757742B publication Critical patent/TWI757742B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68764—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a movable susceptor, stage or support, others than those only rotating on their own vertical axis, e.g. susceptors on a rotating caroussel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

本揭示的實施例包括用於具有低熱質量的熱腔室的方法和設備。在一個實施例中，揭示了一種腔室，該腔室包括：主體、位於主體內的基座、位於基座上方的主體的上部分中的第一組加熱裝置以及位於基座下方的主體的下部分中的第二組加熱裝置，其中第一組加熱裝置中之每一個皆具有沿第一方向延伸的縱軸的加熱元件，並且第二組加熱裝置中之每一個皆具有沿第二方向延伸的縱軸的加熱元件，第二方向與第一方向正交，並且其中每個加熱元件皆具有暴露於周圍環境的端部。

Description

用於熱處理的處理腔室
本揭示的實施例係關於用於熱處理腔室的溫度控制的方法和設備。
在半導體製造處理中，在各種熱處理期間(例如，在薄膜沉積、薄膜生長及/或蝕刻期間)，會加熱半導體基板。當加熱基板時，基板溫度的均勻性在基板上提供均勻的處理。例如，在薄膜沉積中，如果基板的一個區域中的溫度與另一區域不同，則在這些區域中的沉積厚度可能不相同。另外，薄膜在基板上的黏附力也可能變化。此外，如果基板的一個區域中的溫度高於或低於基板的另一區域中的溫度，則會在基板材料內形成溫度梯度。該溫度梯度在基板中產生熱矩，這又在基板中引起局部熱應力。這些局部熱應力會降低基板的強度，並進而損壞基板。
需要的是，能夠更有效進行熱控制的處理腔室。
本揭示的實施例包括用於具有低熱質量的熱腔室的方法和設備。在一個實施例中，揭示了一種腔室，該腔室包括：主體、位於主體內的基座、位於基座上方的主體的上部分中的第一組加熱裝置及位於基座下方的主體的下部分中的第二組加熱裝置，其中第一組加熱裝置中之每一個皆具有沿第一方向延伸的縱軸的加熱元件，並且第二組加熱裝置中之每一個皆具有沿與第一方向正交的第二方向延伸的縱軸的加熱元件，並且其中每個加熱元件具有暴露於周圍環境的端部。
在另一實施例中，揭示了一種腔室，該腔室包括：主體、位於主體內的基座、位於基座上方的主體的上部分中的第一組加熱裝置、及位於基座下方的主體的下部分中的第二組加熱裝置、及位於基座與第二組加熱裝置之間的邊界板，其中第一組加熱裝置中之每一個皆具有沿第一方向延伸的縱軸的加熱元件，並且第二組加熱裝置中之每一個皆具有沿與第一方向正交的第二方向延伸的縱軸的加熱元件，並且其中每個加熱元件設置在延伸到主體外部的光學透明管中。
在另一實施例中，揭示了一種腔室，該腔室包括：主體、位於主體內的基座、位於基座上方的主體的上部分中的第一組加熱裝置及位於基座下方的主體的下部分中的第二組加熱裝置，其中第一組加熱裝置中之每一個皆具有沿第一方向延伸的縱軸的加熱元件，並且第二組加熱裝置中之每一個皆具有沿不同於第一方向的第二方向延伸的縱軸的加熱元件，並且其中每個加熱元件設置在延伸到主體外部的光學透明管中。
本揭示的實施例係關於用於處理腔室的方法和設備，該處理腔室用於對在電子裝置製造中使用的基板進行熱處理。揭示的某些實施例包括基板上的熱處理，諸如磊晶沉積處理、快速熱處理（例如，退火處理）、蝕刻處理等。
圖1A至圖1D是處理腔室100的示意圖。圖1A是處理腔室100的示意性等距視圖。圖1B是沿著圖1A的線1B-1B的處理腔室100的截面圖。圖1C是圖1A和圖1B的處理腔室100以橫截面圖示其部分的底視圖。圖1D是圖1A至圖1C的處理腔室100以橫截面圖示其部分的俯視圖。
處理腔室100包括主體105。主體105包括頂部110、側壁112及底部114（圖1B中圖示）。主體105可以由金屬材料製成，諸如耐腐蝕性化學物質及/或高溫的材料，例如不鏽鋼或鋁。處理腔室100還包括基板傳送埠116（圖1A中圖示）。傳送埠116用於將基板傳送到基座118（圖1B中圖示）或從基座118傳送基板。基座設置在由主體105界定的處理空間120（圖1B至圖1D中圖示）中。熱控制通道115可形成在主體105中或主體105上。熱控制通道115耦合到冷卻劑源119，冷卻劑源119動態地冷卻處理腔室100。
處理腔室100耦合到設置在主體105的一側上的氣體注入源122。將處理氣體注入到處理空間120中，並且流過位於基座118的基板接收表面126上的基板125（圖1B中圖示）到達排氣埠128。將排氣埠128提供在處理腔室100上與氣體注入源122相對的位置。因此，處理氣體以基本上筆直的流動路徑130從氣體注入源122流到排氣埠128。然後，未使用的處理氣體通過排氣埠128抽出處理腔室100。排氣埠128還可用於改變處理空間120中的壓力，諸如低於大氣壓力或環境壓力的壓力。替代地，真空泵可以可操作地耦合到處理空間120以在其中提供負壓力。氣體注入源122和排氣埠128中之每一個耦合到歧管129。氣體注入源122側上的歧管129是使來自氣體注入源122的處理氣體擴散的注入歧管。排氣埠128側上的歧管129是從處理腔室100排出氣體的排氣歧管。兩個歧管129均延伸主體105的長度或寬度。因此，歧管129跨基板125的直徑提供均勻的流動。在一些實施方式中，基座118藉由延伸到處理空間120中的軸123耦合到旋轉致動器121。旋轉致動器121可適於在處理空間120內垂直地（沿Z方向）移動基座118，以及旋轉。在其他實施方式中，基座118耦合到懸浮裝置（未圖示），諸如適於在處理空間120內旋轉以及垂直移動的磁性定子/轉子組件。
以下描述主要是基於圖1B，儘管此處描述的一些部件可能存在於其他圖中。
由第一組加熱裝置132和第二組加熱裝置134來加熱處理空間120。將第一組加熱裝置132提供在基座118下方，並且用於加熱基座118及/或基板125。第二組加熱裝置134位於基座118上方。第二組加熱裝置134用於加熱處理氣體、基板125及基座118中之一個或一組合。
第一組加熱裝置132和第二組加熱裝置134包括具有加熱元件138提供在其中的管136。每個管136具有在處理空間120內的第一部分140和在處理空間120外部（即，在處理腔室100外部）的端部（例如，第二部分）142。每個加熱元件138可以是燈和嵌入在諸如碳化矽（SiC）的陶瓷材料中的金屬加熱裝置中之一個或一組合。在端部142與側壁112之間提供密封件144，以便在管136突出到處理腔室100外部的位置處氣密地密封處理空間120。因此，每個管136的內部146處於(多個)環境壓力下，而同時處理空間120可能處於低於環境壓力的壓力下。另外，位於內部146中的加熱元件138被保護，不受處理腔室100中的壓力及/或化學物質的影響。在一些實施方式中，每個管136由光學透明材料製成。在一個實例中，每個管136由透明的（例如，對一個或多個波長的光（諸如可見光譜中的光）成光學透明的）石英製成。
由於管136突出到處理腔室100的主體105外部，並且管136的內部146在加熱元件138與管136的壁之間具有空間，因此可將來自冷卻源148的冷卻流體提供到該空間。例如，可將諸如清潔的乾空氣、氮氣或其他氣體的流體流過管136以冷卻管136。因此，第一組加熱裝置132和第二組加熱裝置134可用於快速加熱基座118及/或基板125，並且使用冷卻源148快速冷卻。因此，本文所述的處理腔室100提供快速的上升和冷卻，這能夠增強對基板125的溫度控制。因此，如本文所述的處理腔室100提供對基板125更有效的加熱和冷卻。
可單獨地或成組地控制到每個加熱元件138的功率。例如，可分別控制由每個加熱元件138提供的溫度，或者可同時控制兩個以上加熱元件138的群組150。
處理腔室100包括一個或多個襯套，其圖示為上襯套152、下襯套154及側壁襯套156。在一些實施方式中，上襯套152和下襯套154包括反射材料，諸如反射石英材料、反射塗層或其他反射材料。上襯套152和下襯套154中之一個或兩者包括約0.6至約0.2或更低（諸如約0.01）的發射率。
上襯套152和下襯套154用於將來自加熱元件138的熱能反射回向基板125及/或基座118。例如，將來自第一組加熱裝置132而未到達基座118的任何熱能由下襯套154重新導向基座118。同樣地，將來自第二組加熱裝置134而未到達基板125的任何熱能重新導回向基板125。側壁襯套156是不透明材料，諸如不透明石英或其他不透明材料或塗層。開口159形成在側壁襯套156中，以在處理空間120與氣體注入源122和排氣埠128之間提供流體連通。上襯套152、下襯套154及側壁襯套156有效地絕熱處理空間120及/或防止熱量損失。上襯套152和下襯套154的反射率提供低的熱質量。襯套還包絡處理空間120，以化學保護處理腔室100的其他部件。
在操作期間，加熱元件138藉由直接的（視線上）輻射和反射的輻射（來自上襯套152和下襯套154）來加熱基座118。藉由在處理空間120內部且靠近基座118處提供加熱元件138，將減小加熱元件138與基座118之間的空間，這會最小化熱損失路徑以及最大化加熱效率。
在一些實施方式中，處理腔室100包括邊界板158。邊界板158位於第二組加熱裝置134和基座118之間。邊界板158是由諸如石英的光學透明材料製成的板，對來自加熱元件138的熱能室基本上透明的。邊界板158的橫截面可以是薄的，因為邊界板158位於處理空間120內（在其兩側上受到相同的壓力）。因此，諸如壓力的力在邊界板158的兩個主表面上基本上相等。這與習知的熱腔室不同，習知的熱腔室可包括板或構件，該板或構件在一側上包含真空壓力，而在另一側上包含環境壓力，這典型需要較厚的橫截面和在其中形成的彎曲中之一個或兩者，以增加其實體強度。因此，處理腔室100更緊湊，這能夠更有效進行熱控制。
在圖1B中，基於每個管136及/或加熱元件138的縱向方向，第一組加熱裝置132圖示為位於第一方向上，且第二組加熱裝置134圖示為位於與第一方向不同的第二方向上。第一方向與第二方向基本上正交（例如，在小於約5度內）。第一組加熱裝置132的第一方向與流動路徑130基本上正交。第二方向大致上平行於流動路徑130。
在操作中，處理氣體是從氣體注入源122提供，並且流過基板125而流向排氣埠128。然後，控制第一組加熱裝置132和第二組加熱裝置134兩者，以加熱基板125及/或基座118達到所期望溫度。然而，可使用來自第二組加熱裝置134的第一加熱裝置160（例如，上游加熱元件）及/或群組150的能量，來預熱進入與氣體注入源122相鄰的處理空間120的氣體。另外，可在基座118的外圍外部利用預熱環162，在停留於基板125上方之前預熱氣體。例如，可控制第一加熱裝置160及/或群組150中的加熱元件138，以提供比加熱元件138的其餘部分的溫度更高的溫度。在流動路徑130的上游部分處的增加溫度將預熱環162和氣體中之一者或二者加熱到一溫度，該溫度在到達基板125上方的流動路徑130的一部分之前，促進流動路徑130的一部分中的氣體解離。然後，提供加熱元件138的其餘部分的溫度，以保持氣體跨流動路徑130的其餘部分分離。在使用處理腔室100進行薄膜形成處理或蝕刻處理之後，可使用冷卻源148主動冷卻第一組加熱裝置132和第二組加熱裝置134。
圖1C是處理腔室100的示意性底視圖，其中去除了底部114和下襯套154，以圖示第一組加熱裝置132和基座118。圖1D是處理腔室100的示意性俯視圖，其中去除了頂部110和上襯套152，以圖示第二組加熱裝置134和基座118。
在圖1C圖示的實施例中，中心組加熱裝置165是U形的。中心組加熱裝置165的U形用於當使用軸時為軸123提供空間。在一些實施方式中，使用懸浮基座，從而不需要桿或具有U形的中心組加熱裝置165。在其他實施方式中，當從第一組加熱裝置132的其他加熱元件138有效地提供溫度控制時，不使用中心組加熱裝置165。
圖2是處理腔室100的一部分圖示了從側壁112的面200突出的第一組加熱裝置132的示意性側視圖。在面200上提供一個或多個帽205。每個帽205由耐腐蝕性化學物質及/或高溫的材料製成，例如不鏽鋼或鋁。每個帽205諸如藉由螺栓或螺釘（未圖示）來固定於面200。每個管136藉由密封件144來固定於帽205。儘管未圖示，但是與面200相對的側壁112可類似地配置。另外，當描述第一組加熱裝置132時，第二組加熱裝置134可固定於處理腔室100的主體105。
儘管圖示了在各個管136中的六個加熱元件138，但是可使用任何數量的加熱元件138和管136。側壁112之間的距離210可以是約400毫米（mm）。因此，第一組加熱裝置132具有足夠將熱能提供到300 mm之基板的集合寬度。加熱元件138的寬度215為約8 mm至約12 mm。儘管未圖示，但是加熱元件138的長度大於300 mm基板的直徑。每個管136的寬度220為約33 mm至約37 mm，並且管136的長度（未圖示）可高達約600 mm。
圖3A和圖3B是內部反射器300的一個實施例的示意性截面圖，該內部反射器300可用於第一組加熱裝置132的管136中。儘管未圖示，但是可類似地配置第二組加熱裝置134的管136。圖3A圖示了在溫度上升過程期間內部反射器300的位置，並且圖3B圖示了在冷卻過程期間內部反射器300的位置。內部反射器300包括與加熱元件138基本上相同的長度。
內部反射器300包括可旋轉結構305。可旋轉結構305繞通常是加熱元件138的縱向軸線的中心的軸線旋轉。可旋轉結構305包括具有一個或多個塗層形成在其上的弓形構件310。第一塗層315通常形成在弓形構件310的內徑上。第二塗層320通常形成在弓形構件310的外徑上。第一塗層315是大致上反射的材料，而同時第二塗層320通常是類似於黑體的材料（例如，發射率值接近1）。
弓形構件310可由諸如不鏽鋼或銅的金屬材料形成。第一塗層315是反射材料，諸如銀（Ag）或金（Au）。如上所述，第二塗層320是類似於黑體而配置成吸收熱及/或光的黑色材料。要注意的是，本文所用的黑色材料可包括深色，諸如黑色，但不限於深色材料或塗層。更一般地，黑色材料、黑色飾面或黑色塗層指的是缺乏反射性或缺乏該材料、飾面或塗層吸收類似於黑體的能量（諸如熱及/或光）的能力。
內部反射器300包括在其中形成的一個或多個熱控制通道325。例如，一個或多個熱控制通道325沿著弓形構件310的長度形成在弓形構件310中。一個或多個熱控制通道325中之每一個可以是熱管或冷卻通道。在一些實施方式中，一個或多個熱控制通道325耦合到冷卻源148（圖1B中圖示）。
內部反射器300耦合到致動器330。使用致動器330將內部反射器300從圖3A圖示的位置旋轉到圖3B圖示的位置。
在操作中，內部反射器300在溫度上升處理期間將熱能從加熱元件138引導向基座118的後側335。另外，在溫度上升處理期間，內部反射器300將使用第一塗層315而反射的熱能從加熱元件138重新導向基座118的後側335。
在如圖3B圖示的冷卻處理期間，內部反射器300從圖3A圖示的位置旋轉約180度。儘管在圖3A圖示的溫度上升處理之後可將加熱元件138斷電，但是一些熱能可能保留在加熱元件138中及/或從加熱元件138散發。因此，來自加熱元件138的任何剩餘熱能被導向及/或重新導向底部114。在該實施例中，不使用下襯套154（圖1B中圖示），並且底部114的表面吸收來自加熱元件138的任何直接或反射的熱能。另外，從基座118輻射的一部分熱能由第二塗層320來吸收。由第二塗層320吸收的熱能可由內部反射器300的一個或多個熱控制通道325來消散及/或去除。因此，基座118和其上的基板（未圖示）會快速冷卻。
圖4A和圖4B是可在圖1A和圖1B的處理腔室100中使用的下襯套154的一個實施例的示意性截面圖。圖4A和圖4B圖示第一組加熱裝置132的管136。儘管未圖示，但是可類似地配置第二組加熱裝置134的管136。類似於圖3A和圖3B，圖4A圖示了在溫度上升過程期間的內部反射器300的位置，並且圖4B圖示了在冷卻過程期間的內部反射器300的位置。儘管在圖4A和圖4B中沒有特定描述，但是內部反射器300與圖3A和圖3B的內部反射器300類似並且類似地操作。
根據該實施例的下襯套154包括第一絕熱體400和第二絕熱體405。第一絕熱體400包括溝槽410，管136的一部分位於溝槽410中。第二絕熱體405為離散圖塊的形式，圖塊位於相鄰的管136之間並且在第一絕熱體400的上表面上。
第一絕熱體400是半透明的石英材料，其配置成吸收部分熱能，並且允許其他部分熱能傳遞通過到底部114。底部114配置成吸收傳遞通過第一絕熱體400的任何熱能。第二絕熱體405是反射材料，諸如反射石英材料，反射材料阻擋來自處理空間120的熱能進入第一絕熱體400（在第二絕熱體405相對於處理空間120所在的位置處）。
在操作中，如圖4A圖示，內部反射器300在溫度上升處理期間將來自加熱元件138的熱能導向基座118的後側335。另外，在溫度上升處理期間，內部反射器300將來自加熱元件138而使用第一塗層315反射的熱能重新導向基座118的後側335。
在如圖4B圖示的冷卻處理期間，內部反射器300從圖4A圖示的位置旋轉約180度。儘管在圖4A圖示的溫度上升處理之後可將加熱元件138斷電，但是一些熱能可能保留在加熱元件138中及/或從加熱元件138中散發。因此，來自加熱元件138的任何剩餘熱能被導向及/或通過第一絕熱體400重新導向底部114。底部114吸收來自加熱元件138的任何直接或反射的熱能。另外，從基座118輻射的一部分熱能由第二塗層320來吸收。由第二塗層320吸收的熱能可由內部反射器300的一個或多個熱控制通道325來消散及/或去除。因此，基座118和其上的基板（未圖示）會快速冷卻。
圖5是具有反射塗層500形成在其上的管136的示意性截面圖。圖5圖示了第一組加熱裝置132的管136中之一個的管136。儘管未圖示，但是可類似地配置第二組加熱裝置134的管136。
管136包括如上面的圖3A和圖3B中所述的內部反射器300，並且還包括內部反射器300。反射塗層500包括設置在管136的內徑505的一部分上的薄膜或塗層。例如，反射塗層500是設置在管136的內徑505的大約一半的地方上的半圓形塗層或薄膜。
在操作中，將從基座118的後側335發出的熱能導向底部114。在一些實施例中，不使用下襯套154（圖1B中圖示），並且底部114的表面吸收從基座118的後側335反射的熱能。未由底部114吸收的任何熱能通過管136反射到反射塗層500。然後，反射塗層500將該熱能重新反射回向底部114。
圖6是處理腔室600的另一實施例的示意性截面圖。處理腔室600類似於圖1A和圖1B中圖示和描述的處理腔室100，除了以下例外。
處理腔室600包括設置在與處理腔室120密封分開的上空間605中的第二組加熱裝置134。儘管未圖示，但是處理腔室600的其他部件類似於在圖1A和圖1B中圖示和描述的處理腔室100。
主要區別在於加熱元件138不在如其他圖中描述的管中，而是在上空間605內。上空間605由頂部110、一部分側壁112及邊界板158來界定。邊界板158是如上所述的光學透明材料。上空間605保持在與處理空間120的壓力不同的壓力下。例如，上空間605保持在等於或接近環境壓力或大氣壓力的壓力下。
另外，第二組加熱裝置134包括複數個擋板610。每個擋板610配置成繞軸615的軸線旋轉，以便反射來自加熱元件138的熱能，或者使熱能傳遞通過。另外，儘管未圖示，但是第一組加熱裝置132可設置在處理腔室600的下空間中，並且第一組加熱裝置132配置成類似於第二組加熱裝置134（具有在邊界板內且設置在底部114與基座118之間的加熱元件和擋板）。
每個擋板610包括軸615。如在其他實施例中，軸615在處理腔室600的側壁112的外部延伸。每個軸615耦合到致動器620，致動器620使擋板610沿旋轉軸線移動。致動器620位於處理腔室600的側壁112的外部。
每個擋板610包括主體625。主體625的橫截面通常為矩形。主體625包括第一塗層630和第二塗層635。第一塗層630形成在主體625的一個主表面上，並且第二塗層635形成在主體625上的相對的主表面上。第一塗層630通常是反射材料，而同時第二塗層635通常是類似黑體的材料。第一塗層630是反射材料，諸如銀（Ag）或金（Au）。如上所述，第二塗層635是類似於黑體的配置成吸收熱及/或光的黑色材料。
在使用擋板610的溫度上升處理中，擋板610的位置如圖6的左側上圖示。擋板610的位置使得擋板610的主表面的平面基本上平行於邊界板158的主表面的平面。來自加熱元件138的熱能直接或間接提供到基板125及/或基座118。例如，一些熱能直接從加熱元件138提供到基板125及/或基座118。來自加熱元件138的其他部分熱能由第一塗層630來反射，並且重新導回向基板125及/或基座118。
在冷卻處理中，如圖6的右側上圖示，擋板610從圖6的左側上圖示的位置旋轉約180度。擋板610的次表面基本上平行於邊界板158的主表面。在該位置，保留在基板125及/或基座118中的一部分熱能被導向處理腔室600的頂部110。頂部110配置成吸收被引導通過擋板610的熱能。在一些實施例中，頂部110的內部表面包括配置成吸收熱能的塗層640。塗層640是類似於黑體的配置成吸收熱及/或光的黑色材料。在一些實施方式中，頂部110耦合到動態地冷卻處理腔室100的冷卻劑源119。
圖7A和圖7B是處理腔室700的另一實施例的各種視圖。圖7A是處理腔室700的示意性截面圖。處理腔室700包括類似於如本文所揭示的其他處理腔室的頂部110、側壁112及底部114。處理腔室700還包括諸如基座118和邊界板158的特徵以及為簡潔起見將不列出的其他部分。圖7B是在基座118（圖7B中未圖示）下方的處理腔室700的一部分的俯視平面圖。
如在其他實施例中所揭示的，處理腔室700包括第一組加熱裝置132和第二組加熱裝置134。然而，第一組加熱裝置132和第二組加熱裝置134包括複數個加熱元件138，該複數個加熱元件138包括弓形陣列705（圖7B中圖示）。
在該實施例中，每個加熱元件138可以是燈和嵌入在諸如SiC的陶瓷材料中的金屬加熱裝置中之一個或一組合。在使用燈的情況下，由諸如石英的光學透明材料製成的管710圍繞燈。
提供密封件144鄰近加熱元件138的端部142和側壁112，以便在電引線720突出到處理腔室100外部的位置處氣密密封處理空間120。密封件144配置為電饋通，電饋通保護對加熱元件138供電的電連接。
圖8A至圖8C是用於使內部反射器300繞每個加熱元件138的縱軸805旋轉的致動器系統800的示意性側視圖。致動器系統800包括耦合到連桿結構810的致動器330。連桿結構810包括藉由中央連桿臂825彼此耦合的第一臂815和第二臂820。第一臂815由驅動軸830耦合到致動器330。第二臂820由惰輪軸835耦合到腔室（未圖示）。中央連桿臂825藉由銷840耦合到第一臂815、第二臂820中之每一個及每個內部反射器300。如圖3A至圖5所揭示，致動器系統800可與第一組加熱裝置132和第二組加熱裝置134一起使用。儘管未詳細描述，但是如圖8A至圖8C所揭示的致動器系統800可與圖6中所述的擋板610一起使用。
測試了本文所揭示的處理腔室的實施例，並且圖示了維持基板的處理溫度所需的熱能的減少。在測試期間，基板的維持處理溫度約為攝氏1135度。在一些測試中，觀察到50％的功率減少。在其他測試中，觀察到約60％的功率減少。
儘管前述內容針對本揭示的實施例，但是在不脫離本揭示的基本範疇的情況下，可設計本揭示的其他和進一步的實施例，並且本揭示的範疇由以下申請專利範圍來確定。
100:處理腔室 105:主體 110:頂部 112:側壁 114:底部 115:熱控制通道 116:傳送埠 118:基座 119:冷卻劑源 120:處理空間 121:旋轉致動器 122:氣體注入源 123:軸 125:基板 126:基板接收表面 128:排氣埠 129:歧管 130:流動路徑 132:第一組加熱裝置 134:第二組加熱裝置 136:管 138:加熱元件 140:第一部分 142:端部 144:密封件 146:內部 148:冷卻源 150:群組 152:上襯套 154:下襯套 156:側壁襯套 158:邊界板 159:開口 160:第一加熱裝置 162:預熱環 165:中心組加熱裝置 200:面 205:帽 210:距離 215:寬度 220:寬度 300:內部反射器 305:可旋轉結構 310:弓形構件 315:第一塗層 320:第二塗層 325:熱控制通道 330:致動器 335:後側 400:第一絕熱體 405:第二絕熱體 410:溝槽 500:反射塗層 505:內徑 600:處理腔室 605:上空間 610:擋板 615:軸 620:致動器 625:主體 630:第一塗層 635:第二塗層 640:塗層 700:處理腔室 705:弓形陣列 710:管 720:電引線 800:致動器系統 805:縱軸 810:連桿結構 815:第一臂 820:第二臂 825:中央連桿臂 830:驅動軸 835:惰輪軸 840:銷
為了可以詳細地理解上述特徵的方式，可藉由參考其中一些在附圖中示出的實施例，來對在上文簡要概述的本揭示的實施例進行更具體的描述。然而，應注意的是，附圖僅示出了典型的實施例，而因此不應被認為是對其範疇的限制，因為本揭示可允許其他等效的實施例。
圖1A是處理腔室的一個實施例的示意性等距視圖。
圖1B是沿著圖1A的線1B-1B的處理腔室的截面圖。
圖1C是圖1A和圖1B的處理腔室以橫截面圖示其部分的底視圖。
圖1D是圖1A至圖1C的處理腔室以橫截面圖示其部分的俯視圖。
圖2是處理腔室的一部分圖示了從側壁的面突出的加熱裝置的示意性側視圖。
圖3A和圖3B是可在加熱裝置的管中使用的內部反射器的一個實施例的示意性截面圖。
圖4A和圖4B是可在圖1A和圖1B的處理腔室中使用的下襯套的一個實施例的示意性截面圖。
圖5是具有反射塗層形成在其上的管的示意性截面圖。
圖6是處理腔室的另一實施例的示意性截面圖。
圖7A是處理腔室的另一實施例的示意性截面圖。
圖7B是圖7A的處理腔室的一部分的俯視平面圖。
圖8A至圖8C是用於旋轉加熱元件的內部反射器的致動器系統的示意性側視圖。
為了便於理解，在可能的地方已使用了相同的元件符號，來表示圖中共有的相同元件。可預期的是，一個實施例中揭示的元件可在沒有特定記載的情況下有益地用於其他實施例。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:處理腔室
105:主體
110:頂部
112:側壁
114:底部
115:熱控制通道
116:傳送埠
118:基座
119:冷卻劑源
120:處理空間
121:旋轉致動器
122:氣體注入源
123:軸
125:基板
126:基板接收表面
128:排氣埠
129:歧管
130:流動路徑
132:第一組加熱裝置
134:第二組加熱裝置
136:管
138:加熱元件
140:第一部分
142:端部
144:密封件
146:內部
148:冷卻源
150:群組
152:上襯套
154:下襯套
156:側壁襯套
158:邊界板
159:開口
160:第一加熱裝置
162:預熱環

Claims (20)

  1. 一種腔室，包括： 一主體； 一基座，該基座位於該主體內； 一第一組加熱裝置，該第一組加熱裝置位於該基座上方的該主體的一上部分中；及 一第二組加熱裝置，該第二組加熱裝置位於該基座下方的該主體的一下部分中，其中該第一組加熱裝置中之每一個皆具有沿一第一方向延伸的一縱軸的一加熱元件，並且該第二組加熱裝置中之每一個皆具有沿一第二方向延伸的一縱軸的一加熱元件，並且其中每個該等加熱元件具有暴露於周圍環境的端部。
  2. 如請求項1所述之腔室，其中該第一方向與第二方向正交。
  3. 如請求項1所述之腔室，其中該第一方向與第二方向平行。
  4. 如請求項1所述之腔室，進一步包括一注入歧管和一排氣歧管，該注入歧管和該排氣歧管沿該第一方向提供跨該基座的一流動路徑。
  5. 如請求項4所述之腔室，其中第一方向與該流動路徑基本上正交。
  6. 如請求項4所述之腔室，其中該第一方向與該流動路徑大致上平行。
  7. 如請求項1所述之腔室，進一步包括： 耦合到該主體的一頂部的一襯套；及 耦合到該主體的一底部的一襯套，其中每個該等襯套包括一熱隔離材料或一光學隔離材料並且面向該基座。
  8. 如請求項7所述之腔室，其中每個該等襯套的一發射率值為0.7或更小。
  9. 如請求項1所述之腔室，其中每個該等加熱元件設置在包括一光學透明材料的一管中。
  10. 如請求項9所述之腔室，其中每個該等管的一內部與周圍環境流體連通。
  11. 一種腔室，包括： 一主體； 一基座，該基座位於該主體內； 一第一組加熱裝置，該第一組加熱裝置位於該基座上方的該主體的一上部分中； 一第二組加熱裝置，該第二組加熱裝置位於該基座下方的該主體的一下部分中；及 一邊界板，該邊界板位於該基座與該第一組加熱裝置之間，其中該第一組加熱裝置中之每一個皆具有沿一第一方向延伸的一縱軸的一加熱元件，並且該第二組加熱裝置中之每一個皆具有沿一第二方向延伸的一縱軸的一加熱元件，並且其中每個該等加熱元件設置在延伸到該主體外部的一光學透明管中。
  12. 如請求項11所述之腔室，其中該邊界板包括一光學透明材料。
  13. 如請求項11所述之腔室，其中該邊界板包括一不透明材料。
  14. 如請求項11所述之腔室，其中該第一組加熱裝置和該第二組加熱裝置中之每一個皆包括一可旋轉主體。
  15. 如請求項14述之腔室，其中每個該等可旋轉主體包括一第一側和與該第一側相對的一第二側，其中該第二側比該第一側反射性小。
  16. 如請求項15述之腔室，其中該第一側包括具有一反射率約為0.5或更小的一反射塗層或表面處理，並且該第二側包括具有一反射率大於約0.5的一反射塗層或表面處理。
  17. 如請求項14述之腔室，其中每個該等可旋轉主體包括一弧形構件。
  18. 如請求項14述之腔室，其中每個該等可旋轉主體包括一矩形構件。
  19. 如請求項11述之腔室，進一步包括形成在該主體中的複數個冷卻劑通道。
  20. 如請求項11述之腔室，進一步包括與該第一組加熱裝置和該第二組加熱裝置的一部分流體連通的一冷卻劑源。
TW109116382A 2019-05-20 2020-05-18 用於熱處理的處理腔室 TWI757742B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962850196P 2019-05-20 2019-05-20
US62/850,196 2019-05-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202105568A true TW202105568A (zh) 2021-02-01
TWI757742B TWI757742B (zh) 2022-03-11

Family

ID=73456141

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109116382A TWI757742B (zh) 2019-05-20 2020-05-18 用於熱處理的處理腔室

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20200373195A1 (zh)
TW (1) TWI757742B (zh)
WO (1) WO2020236408A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220068675A1 (en) * 2020-09-03 2022-03-03 Applied Materials, Inc. Epi chamber with full wafer laser heating
US11635338B2 (en) 2020-10-23 2023-04-25 Applied Materials, Inc. Rapid chamber vacuum leak check hardware and maintenance routine

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6887803B2 (en) * 2001-11-08 2005-05-03 Wafermasters, Inc. Gas-assisted rapid thermal processing
US7822324B2 (en) * 2006-08-14 2010-10-26 Applied Materials, Inc. Load lock chamber with heater in tube
JP5186764B2 (ja) * 2006-12-13 2013-04-24 ウシオ電機株式会社 閃光放射装置
JP5507274B2 (ja) * 2010-01-29 2014-05-28 大日本スクリーン製造株式会社 熱処理方法および熱処理装置
DE102011081749B4 (de) * 2011-04-29 2016-04-14 Von Ardenne Gmbh Substratbehandlungsanlage
US9449825B2 (en) * 2012-02-03 2016-09-20 SCREEN Holdings Co., Ltd. Heat treatment apparatus for heating substrate by irradiation with flashes of light, and heat treatment method
KR101559024B1 (ko) * 2014-03-27 2015-10-13 세메스 주식회사 기판 처리 장치
US20160090843A1 (en) * 2014-09-30 2016-03-31 General Electric Company Turbine components with stepped apertures
JP2019027623A (ja) * 2017-07-26 2019-02-21 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 加熱装置および加熱方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020236408A1 (en) 2020-11-26
TWI757742B (zh) 2022-03-11
US20200373195A1 (en) 2020-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8314368B2 (en) Silver reflectors for semiconductor processing chambers
US6600138B2 (en) Rapid thermal processing system for integrated circuits
US20030094446A1 (en) Rapid thermal processing system for integrated circuits
US8367983B2 (en) Apparatus including heating source reflective filter for pyrometry
US20010034004A1 (en) Quartz window having reinforcing ribs
TW202105568A (zh) 用於熱處理的處理腔室
JPH1056008A (ja) 基板加熱装置
JP5338723B2 (ja) 加熱装置
JP2001308023A (ja) 熱処理装置及び方法
JP2002202192A (ja) 温度測定方法、熱処理装置及び方法、コンピュータプログラム、並びに、放射温度計
JP2004514269A (ja) 熱処理システム
JP2019511841A (ja) サセプタ支持体
JP2002134430A (ja) 指向性を高める高反射率の膜を有するランプ及び熱処理装置
TWI780314B (zh) 基板加熱裝置及使用其之基板處理裝置
KR101458001B1 (ko) 기판 처리 장치
US20220325413A1 (en) Substrate Processing Apparatus, Heat Insulator Assembly and Method of Manufacturing Semiconductor Device
US20050053369A1 (en) Focused photon energy heating chamber
KR101136733B1 (ko) 기판 처리 장치
WO2012011397A1 (ja) 基板加熱炉
KR101125507B1 (ko) 기판 처리 장치
US20230245868A1 (en) Holding device, and use of the holding device
JP7458137B1 (ja) 半導体処理装置に用いる加熱源保持機構、加熱源保持方法及び半導体処理装置
JP2002198319A (ja) 熱処理装置
JP2002151425A (ja) 石英ウインドウ及び熱処理装置
KR101149333B1 (ko) 기판 처리 장치