TWI623992B - 用於控制穿過錐形石英圓頂之光線的光學組件 - Google Patents

用於控制穿過錐形石英圓頂之光線的光學組件 Download PDF

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TWI623992B TW102110686A TW102110686A TWI623992B TW I623992 B TWI623992 B TW I623992B TW 102110686 A TW102110686 A TW 102110686A TW 102110686 A TW102110686 A TW 102110686A TW I623992 B TWI623992 B TW I623992B
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Abstract

本文所述之實施例通常關於用於加熱基板的設備。該設備通常包括一處理腔室，該處理腔室具有一基板支撐於其中。複數個燈是定位來提供輻射能量通過一光學透明圓頂到達位於該基板支撐上的一基板。一聚光組件位於該腔室內，用以影響該基板上的加熱及溫度分佈，並且用以促進在一基板上形成具有均勻特性的一膜，例如密度。該聚光組件可包括一或更多個反射器、光導管、或折射透鏡。

Description

用於控制穿過錐形石英圓頂之光線的光學組件
本發明之實施例通常關於用於加熱基板的設備，例如半導體基板。
半導體基板經過處理來用於廣泛種類的應用，包括積體元件與微元件的製造。處理基板的一種方法包括沉積一材料(例如介電質材料或導體金屬)於基板的上表面上。藉由將製程氣體平行於位於一支撐上之基板的表面流動，且將製程氣體熱解來從該氣體沉積一材料於基板表面上，可以在側面的流體腔室中沉積該材料。因為已加熱基板會促進製程氣體的熱解，所欲的是具有均勻的基板溫度，以實施基板上的均勻沉積。基板溫度的不一致可能導致基板上的不均勻材料沉積，這最終會影響最終所製造的裝置的性能。
因此，需要有一種設備可以用於均勻加熱基板。
本文所述之實施例通常關於用於加熱基板的設備。該設備通常包括一處理腔室，該處理腔室具有一基板支撐於 其中。複數個燈是定位來提供輻射能量通過一光學透明圓頂到達位於該基板支撐上的一基板。一聚光組件位於該腔室內，用以影響該基板上的加熱及溫度分佈，並且用以促進在一基板上形成具有均勻特性的一膜，例如密度。該聚光組件可包括一或更多個反射器、光導管、或折射透鏡。
在一實施例中，一處理腔室包括一腔室主體，該腔室主體包括一光學透明圓頂。一基板支撐設置於該腔室主體內。複數個燈設置成相鄰於該光學透明圓頂。一聚光組件位於該等複數個燈與一基板之間的該腔室主體內，該基板位於該基板支撐上。該聚光組件是調適成影響從該等複數個燈發射的輻射能量。
在另一實施例中，一處理腔室包括一腔室主體，該腔室主體包括一光學透明圓頂。一基板支撐設置於該腔室主體內。該基板支撐具有一支撐軸從其延伸，該支撐軸具有一中空孔洞於其中。複數個燈設置成相鄰於該光學透明圓頂。一聚光組件位於該光學透明圓頂與該基板支撐之間的該腔室主體內。該聚光組件接觸於該光學透明圓頂的一上表面，且該聚光組件是調適成影響從該等複數個燈發射的輻射能量。
在另一實施例中，一光學組件包括複數個共中心環，該等共中心環是由一光學透明材料所形成。每一共中心環具有一中空孔洞於其中。一反射材料設置於該等共中心環的該等中空孔洞內，且複數個折射元件耦接於相鄰的共中心環。
100‧‧‧處理腔室
101‧‧‧腔室主體
102‧‧‧上圓頂
104‧‧‧下圓頂
106‧‧‧基板支撐
108‧‧‧基板
109‧‧‧支撐板
110‧‧‧升舉銷
111‧‧‧間隙
112‧‧‧致動器
114‧‧‧通道
116‧‧‧製程氣體區域
118‧‧‧淨化氣體區域
120‧‧‧平面
122‧‧‧淨化氣體來源
124‧‧‧淨化氣體入口
126‧‧‧流動路徑
127‧‧‧軸
128‧‧‧淨化氣體出口
129‧‧‧孔洞
130‧‧‧排放幫浦
132‧‧‧製程氣體來源
134‧‧‧製程氣體入口
136‧‧‧流動路徑
138‧‧‧製程氣體出口
139‧‧‧擋板
140‧‧‧真空幫浦
141‧‧‧燈泡
142‧‧‧燈
143‧‧‧反射器
145‧‧‧燈頭
147‧‧‧能量分配板
149‧‧‧通道
150‧‧‧聚光組件
250‧‧‧聚光組件
251A-251F‧‧‧環
252‧‧‧開孔
253‧‧‧間隙
254‧‧‧垂直表面
255‧‧‧頂部表面
256‧‧‧底部表面
260‧‧‧內部表面
350‧‧‧聚光組件
360、360A、360B‧‧‧折射元件
361‧‧‧環狀區段
362‧‧‧凸透鏡
404‧‧‧光學透明下板
450‧‧‧聚光組件
451A-451F‧‧‧共中心環
460‧‧‧內部表面
474‧‧‧光學透明上板
475‧‧‧間隙
550‧‧‧聚光組件
551A-551F‧‧‧共中心環
570‧‧‧空間
575‧‧‧間隙
650‧‧‧聚光組件
651A-651C‧‧‧共中心環
750‧‧‧聚光組件
751B、751C‧‧‧共中心環
779‧‧‧多邊形
851‧‧‧環
890‧‧‧第一面
891‧‧‧第二面
因此，藉由參照實施例，可更詳細了解本發明之上述特徵，且對簡短總結於上的本發明有更具體的敘述，某些實施例是例示於所附圖式中。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。
第1圖為根據本發明之一實施例之處理腔室的示意剖面視圖。
第2A與2B圖為根據本發明之一實施例之聚光組件的示意例示圖。
第3A-3D圖為根據本發明之其他實施例之聚光組件的示意例示圖。
第4圖例示根據本發明之另一實施例的聚光組件。
第5圖例示根據本發明之另一實施例的聚光組件。
第6圖例示根據本發明之另一實施例的聚光組件。
第7圖例示根據本發明之另一實施例的聚光組件。
第8A與8B圖為根據本發明之一實施例的環的立體視圖。
為了促進了解，已經在任何可能的地方使用相同的參考號碼來表示圖式中共同的相同元件。可了解到，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。
本文所述之實施例通常關於用於加熱基板的設備。該設備通常包括一處理腔室，該處理腔室具有一基板支撐於 其中。複數個燈是定位來提供輻射能量通過一光學透明圓頂到達位於該基板支撐上的一基板。一聚光組件位於該光學透明圓頂與該基板支撐之間，用以影響該基板上的加熱及溫度分佈，並且用以促進在一基板上形成具有均勻特性的一膜，例如密度。該聚光組件可包括一或更多個反射器、光導管、或折射透鏡。
第1圖為根據本發明之一實施例之處理腔室100的示意剖面視圖。處理腔室100可用於處理一或更多個基板，包括沉積一材料於基板的上表面上。處理腔室100包括腔室主體101、上圓頂102，腔室主體101、上圓頂102是由例如不銹鋼、鋁、陶瓷(例如石英)、或者塗覆金屬或陶瓷的材料所形成。處理腔室100也包括下圓頂104，下圓頂104是由光學透明材料所形成，例如石英。下圓頂104耦接於腔室主體101，或者是腔室主體101的一體成形的部分。基板支撐106適於支撐其上的基板108，基板支撐106設置於上圓頂102與下圓頂104之間的處理腔室100內。基板支撐106耦接於支撐板109並且在其間形成間隙111。支撐板109是由光學透明材料所形成，例如石英，以允許來自燈142的輻射能量照射在基板支撐106上且加熱該基板支撐106至所欲的處理溫度。基板支撐106是由碳化矽或塗覆有碳化矽的石墨所形成，以吸收來自燈142的輻射能量並且將輻射能量傳導至基板108。
基板支撐106是顯示在升高的處理位置中，但可由致動器112垂直致動至處理位置之下的裝載位置，以允許升 舉銷110接觸下圓頂104並且將基板108從基板支撐106升舉。機器人(未示)之後可進入處理腔室100，以從處理腔室100通過通道114(例如流量閥)來接合並且移除基板108。基板支撐106也適於在處理期間藉由致動器112來旋轉，以促進基板108的均勻處理。
基板支撐106位於處理位置中時，基板支撐106將處理腔室100的內部容積分成製程氣體區域116與淨化氣體區域118。當基板支撐106位於處理位置中時，製程氣體區域116包括位於上圓頂102與基板支撐106的平面120之間的內部腔室容積。淨化氣體區域118包括位於下圓頂104與平面120之間的內部腔室容積。
供應自淨化氣體來源122的淨化氣體透過淨化氣體入口124而引入至淨化氣體區域118，淨化氣體入口124形成於腔室主體101的側壁內。淨化氣體沿著流動路徑126橫向流動橫越支撐106的背面，且淨化氣體從淨化氣體區域118透過淨化氣體出口128而排放，淨化氣體出口128位於處理腔室100相對於淨化氣體入口124的側部上。耦接於淨化氣體出口128的排放幫浦130可促進淨化氣體從淨化氣體區域118移除。
供應自製程氣體來源132的製程氣體透過製程氣體入口134而引入至製程氣體區域116，製程氣體入口134形成於腔室主體101的側壁中。製程氣體沿著流動路徑136橫向流動橫越基板108的上表面。製程氣體透過製程氣體出口138而離開製程氣體區域116，製程氣體出口138位於處理腔室 100相對於製程氣體入口134的側部上。藉由耦接於製程氣體出口138的真空幫浦140，可促進製程氣體透過製程氣體出口138的移除。
複數個燈142設置成相鄰於下圓頂104且在下圓頂104之下，以在製程氣體通過其上時加熱基板108，來促進在基板108的上表面上沉積材料。該等燈包括燈泡141，燈泡141由選擇性的反射器143圍繞。每一個燈142耦接於能量分配板147，透過能量分配板147將能量提供給每一個燈142。燈142配置成環狀群組，以增加的半徑環繞基板支撐106的軸127。軸127是由石英形成並且含有中空部分或孔洞129於其中，孔洞129減少靠近基板108中心的輻射能量的橫向移動，因此促進基板108的均勻輻射。
燈142適於加熱基板至預定溫度，以促進製程氣體在基板108表面上的熱解。在一範例中，沉積在基板上的材料可為III族、IV族、及/或V族材料，或者可為包括III族、IV族、及/或V族摻雜物的材料。例如，沉積的材料可包括砷化鎵、氮化鎵、或氮化鎵鋁。該等燈可適於加熱基板至大約攝氏300度至大約攝氏1200度範圍內的溫度，例如大約攝氏300度至大約攝氏950度。來自燈142的輻射能量藉由聚光組件150而導引至基板支撐106，以可控制地加熱基板108，因此導致基板108上的更均勻沉積。基板108上的均勻沉積可導致較高品質的基板以及更高效率製造的裝置。聚光組件150位於下圓頂104之上且接觸於下圓頂104，並且相鄰於淨化氣體區域118。因此，聚光組件150位於處理腔室100的內部容 積內。
一或更多個燈142位於燈頭145內，燈頭145在處理期間或處理之後可藉由將冷卻流體引入至位於該等燈142之間的通道149中而被冷卻。部分是因為燈頭145很接近下圓頂104，所以燈頭145傳導式地冷卻下圓頂104。燈頭145也冷卻燈壁以及反射器143的壁部。
雖然第1圖例示處理腔室的一實施例，另外的實施例也可設想到。例如，在另一實施例中，可設想到，基板支撐106可由光學透明材料來形成，例如石英，以允許基板108的直接加熱。在又另一實施例中，可設想到，選擇性的圓形擋板139可設置於基板支撐106周圍並且耦接於腔室主體101的側壁。在另一實施例中，製程氣體供應來源132可適於提供多種製程氣體，例如III族前驅物氣體與V族前驅物氣體。多種製程氣體可透過相同的製程氣體入口134或透過不同的製程氣體入口134而引入至腔室。另外，也可設想到，可調整氣體入口124、134或氣體出口128、138的大小、寬度、及/或數量，以進一步促進在基板108上均勻沉積材料。在又另一實施例中，可設想到，燈頭145不接觸於下圓頂104。在另一實施例中，基板支撐106可為環狀環或具有中央開孔通過的邊緣環，且基板支撐106可適於支撐基板108的周邊。在此一實施例中，基板支撐106可由碳化矽、塗覆有碳化矽的石墨、或塗覆有玻璃質碳的石墨來形成。
第2A與2B圖為根據本發明之一實施例之聚光組件250的示意例示圖。第2A圖例示該聚光組件250的立體視圖。 第2B圖例示該聚光組件250沿著剖面線2B-2B的剖面視圖。聚光組件250類似於聚光組件150並且可用以取代聚光組件150。聚光組件250包括複數個直徑增加的共中心環251A-251F。環251A-251F適於增加光的瞄準、均勻性及/或基板照射均勻性。最中心的環251A包括開孔252於其中，以容納基板支撐的支撐軸。間隙253位於每一個環251A-251F的相鄰垂直表面之間，以允許來自加熱燈的輻射能量在處理期間通過環251A-251F之間並且加熱基板。通常，每一間隙253對應於一個環或處理腔室內的燈區。注意到，根據處理腔室內所使用的燈的大小與數量，可調整間隙253的大小與數量。
環251A-251F為由石英或其他光學透明材料所形成的中空環或杜爾管(dewar)，且環251A-251F具有反射材料設置在形成於其中的中空孔洞的內部表面260上。例如，內部表面260可具有鋁、銀、金或其他反射塗覆於其上，以用預定的方式將輻射能量(例如光)反射朝向基板，以促進基板的均勻加熱。環251A-251F內的反射材料的設置可以保護反射材料免於在清洗處理期間所使用清洗氣體。環251A-251F具有兩個外側垂直表面254以及一個頂部表面255，每一垂直表面254平行於彼此，頂部表面255垂直於垂直表面254。頂部表面255通常定位成平行於處理腔室內的基板。每一環251A-251F的底部表面256定位在相對於頂部表面255的一角度處。底部表面256的角度經選擇來匹配於處理腔室內的下圓頂的角度，以促進底部表面256與下圓頂之間的接觸。注 意到，兩個最內部環251A與251B的頂部表面255設置於其餘環251C-251F的頂部表面255的平面之下。相信的是，藉由提供基板及/或基板支撐的中央的更均勻輻射，最內部環251A與251B的減少高度可以促進基板的更均勻加熱。但是，可設想到，在某些實施例中，環251A與251B的上表面可與環251C-251F的上表面共平面。
環251A-251F可具有範圍從大約2.5微米至大約35微米的厚度，例如大約2.5微米至大約5微米，或者大約25微米至大約35微米。在一範例中，環251A-251F可具有壁部，每個壁部具有大約1微米的厚度。在此一範例中，環251A-251F可具有孔洞於其中，孔洞具有大約0.5微米至大約33微米的寬度，例如大約0.5微米至大約3微米，或者大約23微米至大約33微米。在孔洞具有寬度是大於大約5微米的實施例中，孔洞的上表面也塗覆有反射材料。孔洞的上表面上的反射材料將未被基板支撐106吸收的任何輻射能量反射回到基板支撐106，因此增進處理效率。另外，當每一環251A-251F的寬度增加時，其間的間隙253減少。藉由減少光被允許進入間隙253的角度，減少的間隙大小會減少可以重新進入間隙253(例如，藉由從基板或基板支撐的朝下反射，或者藉由從基板或基板支撐的直接熱輻射)的輻射能量的數量。進入間隙253的此種輻射能量會減低處理效率。
如同第2B圖所示，聚光組件250通常具有錐形橫剖面，當環的半徑減少時，每一環的高度增加。但是，如同上述，在某些實施例中，最內部的環251A以及選擇性的251B 可具有減少的高度，以增進基板支撐的中心附近的均勻輻射。在另一實施例中，可設想到，環251A-251F的頂部表面可以都共平面。在此一實施例中，最內部的環251A將具有最大的高度。
第2A與2B圖例示了聚光組件的一實施例，但是，其他的實施例也可設想到。在另一實施例中，可設想到，環251A-251F可為固體，且反射材料可設置於環251A-251F的外側上。在此一實施例中，反射材料可用保護性介電質塗覆來覆蓋，例如二氧化矽，以保護反射材料免於腐蝕性清洗氣體。在又另一實施例中，可設想到，環251A-251F的內部表面260可不用反射材料來覆蓋。替代地，反射元件(例如鋁箔)可位於每一環251A-251F內所形成的孔洞內。在又另一實施例中，可設想到，垂直表面254或內部表面260的一者或兩者可設置於相對於Z軸的角度θ處。角度θ可在範圍大約-20度至大約20度內，且角度θ對於垂直表面254或內部表面260的每一者不需要相同。
第3A-3D圖為根據本發明之其他實施例之聚光組件的示意例示圖。第3A圖例示聚光組件350的上視立體視圖。聚光組件350類似於聚光組件250，除了聚光組件350包括折射元件360耦接於環251A-251F的下部。折射元件360為凸、凹、線形、菲涅爾(Fresnel)、或其他透鏡，其由光學透明材料所形成，例如石英。折射元件360與環251A-251F的反射特性相結合，可適於增加光的瞄準、均勻性及/或基板照射均勻性。每一折射元件360的下表面為線形且與環251A-251F 的下表面256共平面，因此促進聚光組件350匹配於處理腔室中的下圓頂。
第3B圖例示該聚光組件350沿著剖面線3B-3B的剖面視圖。折射元件360耦接於環251A-251F的下垂直邊緣，且將環251A-251F耦接於彼此，因此增加聚光組件350的剛性。在另一實施例中，可設想到，折射元件360可形成大小與形狀類似於處理腔室之下圓頂的錐形單一件。在此一實施例中，該等環耦接於單一件的上表面，單一件的上表面可之後位於處理腔室的下圓頂上或之上。在又另一實施例中，可設想到，折射元件可直接耦接於處理腔室內的下圓頂，或者折射元件可形成作為下圓頂的一體成形的部分。在另一實施例中，可設想到，折射元件360可為分離且可個別置換。
第3C圖例示根據一實施例之聚光組件350的部分放大示意視圖。第3C圖例示折射元件360A是位於環251A與251B之間且接觸於環251A與251B。折射元件360A為凸透鏡，其促進從位於折射元件360A附近的燈所發射之輻射能量的瞄準與均勻性。折射元件360A是顯示為具有凸形；但是，其他形狀也可設想到，包括凹形或線形。
第3D圖例示根據另一實施例之聚光組件350的部分放大示意視圖。第3D圖所示的折射元件360B是菲涅爾(Fresnel)透鏡，其減少需要形成透鏡的材料或數量，相較於傳統透鏡來說，例如第3C圖所示的折射元件360A。折射元件360B的使用可減少聚光組件350的重量。折射元件360A包括圍繞凸透鏡362的複數共中心環狀區段361或菲涅爾 區。注意到，折射元件360B的設計是範例性，且其他透鏡設計可設想的到，例如散射光學組件。
在另一實施例中，可設想到，折射元件360A及/或360B可耦接於第1圖的支撐板109，且因此是由基板支撐106致動。在此一實施例中，可排除該聚光組件350，藉此簡化處理腔室100的設計並且減少處理腔室100的生產成本。另外，因為可排除聚光組件350，可減少下圓頂104的厚度，因為下圓頂104不再需要提供支撐給聚光組件350。下圓頂104的厚度減少進一步減少製造成本。在又另一實施例中，可設想到，折射元件360A及/或360B可位於下圓頂104上，且可排除共中心環251A-251F。在此一實施例中，缺少共中心環可以導致減少的生產成本。
第4圖例示根據本發明之另一實施例的聚光組件450。聚光組件450包括共中心環451A-451F，共中心環451A-451F設置於光學透明下板404與光學透明上板474之間並且耦接於光學透明下板404與光學透明上板474。光學透明下板404的大小與形狀經選擇而定位在下圓頂上，例如第1圖所示的下圓頂104。光學透明下板404藉由黏著劑或藉由互鎖件而可耦接於下圓頂104。光學透明上板474相對於光學透明下板404地耦接於共中心環451A-451F。共中心環451A-451F、光學透明下板404、與光學透明上板474可從單一塊的材料來機械加工，例如石英，或者可個別建構且然後組裝。共中心環451A-451F、下圓頂104、與光學透明上板474是定位成形成每一共中心環451A-451F之間的間隙475。間隙 475位於處理腔室內的燈之上，例如第1圖所示的處理腔室100。間隙475通常被排空來形成其中的真空。
每一間隙475的內部表面460(例如共中心環451A-451F的表面)都塗覆有反射材料，以增進照射控制。因此，每一共中心環451A-451F內的中空孔洞不需要形成與塗覆。此種實施例簡化了反射性塗覆表面的產生與修復。因為每一間隙475是密封的圍體，其中的反射材料受到保護而免於製程與清洗氣體。
藉由形成開孔於光學透明下板404或光學透明上板474內，且將反射材料(例如之後會乾掉的液體)引入每一間隙475內，可塗覆共中心環451A-451F的表面460。非所欲的反射材料可例如藉由蝕刻來移除。額外或替代地，藉由將不想沉積的表面加以遮罩，可減少或防止反射材料的非所欲沉積。在又另一實施例中，例如，當從個別組件來建構聚光組件450時，反射材料可在組裝之前就沉積在表面460上。在此一實施例中，沉積、遮罩、及/或蝕刻可被簡化。應注意到，將反射材料施用至共中心環251A-251F(顯示在第2A、2B、3A、與3B圖中)可用類似的方式來執行。
第4圖例示聚光組件450的一實施例，但是其他的實施例也可設想到。例如，可設想到，共中心環451A-451F可由金屬或其他反射材料來形成，而非塗覆有反射材料的光學透明材料。例如，共中心環451A-451F可由銀、金、銅、鋁、或其組合來形成。在某些實例中，由金屬而非石英來製造共中心環451A-451F會需要較少的製造步驟並且可減少製 造成本。另外，共中心環451A-451F的修復與置換可被簡化。
第5圖例示根據本發明之另一實施例的聚光組件550。聚光組件550類似於聚光組件450；但是，光學透明上板474不接觸於所有共中心環451A-451F，因為空間570。因此，間隙575為流體連通。此種實施例簡化了間隙575的排空以及反射材料的施用。另外，空間570提供光學透明下板404與光學透明上板474之間的熱傳導路徑中的斷裂，藉此減少傳導熱從上板474流動至下板404以及因此下腔室圓頂104(顯示在第1圖中)。因為額外的熱透過如同上述之設置於燈頭145(顯示在第1圖中)中的冷卻通道而從光學透明下板404與下腔室圓頂104移除，傳導熱流的減少會導致減低的下圓頂溫度，或者如果下圓頂溫度需要具有最小值時，則會導致燈頭中減少的冷卻劑流動。
第5圖例示聚光組件550的一實施例，但是其他的實施例也可設想到。例如，可設想到，透過共中心環551A-551E的延伸，光學透明上板474可在分開的點處接觸於某些或所有共中心環551A-551E。共中心環551A-551E與光學透明上板474之間的接觸會增加聚光組件550的結構剛性。在此一實施例中，維持某些空間570，以維持間隙575的流體連通。在另一實施例中，可設想到，由光學透明材料所形成的交叉桿可位於相鄰的共中心環551A-551F之間，以增加聚光組件550的結構剛性。
第6圖例示根據本發明之另一實施例的聚光組件650。聚光組件650包括複數共中心環651A-651C。雖然顯示 三個共中心環，可設想到，更多或更少的共中心環都可包括，例如，處理腔室中的每個燈環有一個共中心環。共中心環651A-651C由光學透明材料所形成，例如石英，且共中心環651A-651C位於燈142之上。在此一實施例中，共中心環651A-651C作用為折射元件，以影響來自燈142的輻射且促進基板的均勻處理。共中心環651A-651C減少來自燈142的光的擴散，藉此減少來自燈142的輻射在基板上的交叉耦合，特別是在燈的徑向陣列之間。
第7圖例示根據本發明之另一實施例的聚光組件750。聚光組件750類似於聚光組件650，除了聚光組件包括共中心環751B與751C是共中心環的多邊形近似物之外。共中心環751B與751C包含分離的多邊形779，多邊形779的大小、形狀經過調整且組裝來近似一個環。每一共中心環751B與751C包含多個多邊形779，且可設想到，每一環中的多邊形779數量可多於或少於所示。多邊形779(而非完美的環)的使用會增加來自燈142的光的混合，藉由使所產生的輻射輪廓較不相關於個別的燈的特性，可以導致更可再生的輻射輪廓。在某些實例中，多邊形779的使用會改善燈142的分佈輪廓。
每個環不需要包括相同數量的多邊形779，且因此，不需要包括相同數量的面。另外，雖然多邊形779是例示為設置於一或兩個燈142之上，可設想到，每個多邊形779可位於任何數量的燈142之上。可設想到，相鄰的多邊形779可相接觸，或者間隙可位於其間，以藉由產生額外的表面來 增加總內部反射。相鄰多邊形779的相鄰表面可為透明，或可塗覆有反射材料。
第8A與8B圖例示根據本發明之一實施例的環851的立體視圖。環851可使用在本文所述的任何實施例中，例如，作為環251A、451A、651A、或751A。環851包括圓形的第一面890以及多邊形的第二面891。環851包括開孔是設置成穿過其中央。多邊形的面的數量可經調整，以促進光混合的所欲數量。可設想到，每個第一面890與第二面891的表面可調整形狀來在其上包括特定的折射元件，例如凹或凸透鏡。連接第一面890與第二面891之環851的側壁通常是平行，但是，不平行的實施例也可設想到。環851可位於處理腔室內，而第一面890或第二面891定位成朝向一或更多個燈。
雖然在此敘述了多種反射與折射元件，可設想到，任何的反射或折射元件可單獨使用或彼此組合來使用。
本發明之優點包括處理腔室內的輻射能量的增加瞄準與均勻性。增加的瞄準與均勻性導致基板的更受控加熱，這接著導致基板上更均勻的沉積輪廓與材料特性。基板上的均勻沉積輪廓導致高品質且更高效率製造的裝置。
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，而不背離其基本範圍，且其範圍是由下面的申請專利範圍來決定。

Claims (13)

  1. 一種處理腔室，包括：一腔室主體，該腔室主體包括一光學透明圓頂；一基板支撐，該基板支撐設置於該腔室主體內；複數個燈，該等燈設置成相鄰於該光學透明圓頂；及一聚光組件，該聚光組件位於該等複數個燈與一基板之間的該腔室主體內，該基板位於該基板支撐上，該聚光組件是調適成影響從該等複數個燈發射的輻射能量，其中：該聚光組件包括複數個共中心環或近似於環的多邊形近似物，該等共中心環或該等近似於環的多邊形近似物包括石英；及該等共中心環或該等近似於環的多邊形近似物含有一封閉中空孔洞於其中，且該封閉中空孔洞的內部壁部具有一反射塗覆於其上。
  2. 如請求項1所述之處理腔室，其中該等共中心環的至少某些是具有不同高度。
  3. 如請求項1所述之處理腔室，其中該反射塗覆包括銀、金、或鋁。
  4. 如請求項1所述之處理腔室，其中該等共中心環之每一者具有一厚度是在大約2.5微米至大約35微米的範圍內。
  5. 如請求項1所述之處理腔室，其中耦接於該基板支撐的一支撐軸是設置成通過該等複數共中心環的一最內部環的一中心。
  6. 如請求項5所述之處理腔室，其中該支撐軸是由石英來形成並且含有一中空孔洞於其中。
  7. 如請求項1所述之處理腔室，其中該聚光組件另包括複數個折射元件，該等折射元件設置於相鄰的共中心環之間。
  8. 如請求項7所述之處理腔室，其中該等折射元件包括凸或凹透鏡。
  9. 如請求項1所述之處理腔室，其中該等燈是位於該處理腔室的一處理區域之外。
  10. 一種處理腔室，包括：一腔室主體，該腔室主體包括一光學透明圓頂；一基板支撐，該基板支撐設置於該腔室主體內，該基板支撐具有一支撐軸從其延伸；複數個燈，該等燈設置成相鄰於該光學透明圓頂；及一聚光組件，該聚光組件位於該光學透明圓頂與該基板支撐之間的該腔室主體內，該聚光組件接觸於該光學透明圓頂的一上表面，且該聚光組件是調適成影響從該等複數個燈發射的輻射能量，其中：該聚光組件包括複數個共中心環或近似於環的多邊形近似物，該等共中心環或該等近似於環的多邊形近似物包括石英；及該等共中心環或該等近似於環的多邊形近似物含有一封閉中空孔洞於其中，且該封閉中空孔洞的內部壁部具有一反射塗覆於其上。
  11. 如請求項10所述之處理腔室，其中該支撐軸包括一中空孔洞於其中。
  12. 如請求項11所述之處理腔室，其中該聚光組件另包括複數個折射元件，該等折射元件設置於相鄰的共中心環之間。
  13. 如請求項12所述之處理腔室，其中該折射元件包括一凹、凸、或菲涅爾透鏡。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015076943A1 (en) * 2013-11-22 2015-05-28 Applied Materials, Inc. Easy access lamphead
US10053777B2 (en) * 2014-03-19 2018-08-21 Applied Materials, Inc. Thermal processing chamber
US10727093B2 (en) 2014-05-23 2020-07-28 Applied Materials, Inc. Light pipe window structure for low pressure thermal processes
US9698041B2 (en) * 2014-06-09 2017-07-04 Applied Materials, Inc. Substrate temperature control apparatus including optical fiber heating, substrate temperature control systems, electronic device processing systems, and methods
KR101681183B1 (ko) * 2014-07-11 2016-12-02 세메스 주식회사 기판 처리 장치
US10699922B2 (en) * 2014-07-25 2020-06-30 Applied Materials, Inc. Light pipe arrays for thermal chamber applications and thermal processes
SG11201706069WA (en) * 2015-01-30 2017-08-30 Applied Materials Inc Lamp heating for process chamber
KR101653101B1 (ko) * 2015-03-30 2016-08-31 전북대학교산학협력단 화학기상증착장치
KR20180008907A (ko) * 2015-06-12 2018-01-24 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 반도체 에피택시 성장을 위한 주입기
TWI692047B (zh) 2015-10-09 2020-04-21 美商應用材料股份有限公司 用於epi製程之晶圓加熱的二極體雷射
US10541159B2 (en) 2016-05-26 2020-01-21 Applied Materials, Inc. Processing chamber with irradiance curing lens
US10312117B2 (en) * 2016-08-10 2019-06-04 Lam Research Ag Apparatus and radiant heating plate for processing wafer-shaped articles
KR102003846B1 (ko) * 2017-05-11 2019-07-25 무진전자 주식회사 웨이퍼 가열장치
KR102003848B1 (ko) * 2017-05-11 2019-07-25 무진전자 주식회사 웨이퍼 가열장치
JP7191504B2 (ja) * 2017-07-14 2022-12-19 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置
US10658204B2 (en) 2017-08-08 2020-05-19 Lam Research Ag Spin chuck with concentrated center and radial heating
WO2022013906A1 (ja) * 2020-07-13 2022-01-20 三菱電機株式会社 ＳｉＣエピタキシャル基板の製造装置及び製造方法
US20220210872A1 (en) * 2020-12-31 2022-06-30 Globalwafers Co., Ltd. System and methods for a radiant heat cap in a semiconductor wafer reactor
US20230352322A1 (en) * 2022-04-29 2023-11-02 Applied Materials, Inc. Multi-zone lamp heating for chemical vapor deposition
CN116752121B (zh) * 2023-06-15 2024-05-14 拓荆科技(上海)有限公司 一种盖板以及流体气相沉积装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020030047A1 (en) * 2000-08-17 2002-03-14 Shouqian Shao Heat treatment apparatus having a thin light-transmitting window
US20100111511A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 Nir Merry Use of infrared camera for real-time temperature monitoring and control

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4806289A (en) 1987-01-16 1989-02-21 The Dow Chemical Company Method of making a hollow light pipe
US5662469A (en) * 1991-12-13 1997-09-02 Tokyo Electron Tohoku Kabushiki Kaisha Heat treatment method
JPH0845863A (ja) 1994-07-27 1996-02-16 Touyoko Kagaku Kk 半導体基板の枚葉式熱処理装置
US6121579A (en) 1996-02-28 2000-09-19 Tokyo Electron Limited Heating apparatus, and processing apparatus
US5902033A (en) 1997-02-18 1999-05-11 Torch Technologies Llc Projector system with hollow light pipe optics
JPH1154496A (ja) * 1997-08-07 1999-02-26 Tokyo Electron Ltd 熱処理装置及びガス処理装置
US6108491A (en) 1998-10-30 2000-08-22 Applied Materials, Inc. Dual surface reflector
ES2157846B1 (es) * 1999-12-02 2002-03-01 Univ Madrid Politecnica Dispositivo con lente discontinua de reflexion total interna y dioptrico asferico para concentracion o colimacion de energia radiante.
US6476362B1 (en) * 2000-09-12 2002-11-05 Applied Materials, Inc. Lamp array for thermal processing chamber
JP4948701B2 (ja) * 2000-12-28 2012-06-06 東京エレクトロン株式会社 加熱装置、当該加熱装置を有する熱処理装置、及び、熱処理制御方法
US6344631B1 (en) 2001-05-11 2002-02-05 Applied Materials, Inc. Substrate support assembly and processing apparatus
JP2004124008A (ja) 2002-10-07 2004-04-22 Foundation For Advancement Of International Science 植物油燃料の製造方法
JP2004186495A (ja) 2002-12-04 2004-07-02 Toshiba Corp 半導体装置の製造装置、半導体装置の製造方法、および半導体装置
JP2004259964A (ja) 2003-02-26 2004-09-16 Renesas Technology Corp 成膜装置およびその成膜装置を用いた半導体装置の製造方法
KR100628561B1 (ko) * 2004-06-01 2006-09-26 동부일렉트로닉스 주식회사 온도 균일성을 위한 급속열처리 장치
US7396743B2 (en) 2004-06-10 2008-07-08 Singh Kaushal K Low temperature epitaxial growth of silicon-containing films using UV radiation
US8148271B2 (en) * 2005-08-05 2012-04-03 Hitachi Kokusai Electric Inc. Substrate processing apparatus, coolant gas supply nozzle and semiconductor device manufacturing method
US7691204B2 (en) 2005-09-30 2010-04-06 Applied Materials, Inc. Film formation apparatus and methods including temperature and emissivity/pattern compensation
US20080072820A1 (en) * 2006-06-30 2008-03-27 Applied Materials, Inc. Modular cvd epi 300mm reactor
JP5169299B2 (ja) * 2008-02-22 2013-03-27 株式会社デンソー 半導体製造装置
US8314368B2 (en) * 2008-02-22 2012-11-20 Applied Materials, Inc. Silver reflectors for semiconductor processing chambers
US20110121503A1 (en) 2009-08-05 2011-05-26 Applied Materials, Inc. Cvd apparatus
US20120145697A1 (en) * 2009-08-18 2012-06-14 Tokyo Electron Limmited Heat treatment apparatus
US20110052159A1 (en) * 2009-09-03 2011-03-03 Chiung-Chieh Su Apparatus for uniform thermal processing
WO2012009636A1 (en) * 2010-07-15 2012-01-19 Despatch Industries Limited Partnership Firing furnace configuration for thermal processing system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020030047A1 (en) * 2000-08-17 2002-03-14 Shouqian Shao Heat treatment apparatus having a thin light-transmitting window
US20100111511A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 Nir Merry Use of infrared camera for real-time temperature monitoring and control

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