TWI644084B - 用於高溫計的背景消除之裝置 - Google Patents

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TWI644084B TW103137053A TW103137053A TWI644084B TW I644084 B TWI644084 B TW I644084B TW 103137053 A TW103137053 A TW 103137053A TW 103137053 A TW103137053 A TW 103137053A TW I644084 B TWI644084 B TW I644084B
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Abstract

在此揭示之多數具體實施例提供一種用於處理一基板的快速熱處理(RTP)系統。一快速熱處理腔室具有一輻射源，其經配置以供應輻射至安置於一處理空間中的基板。一或多個高溫計可以耦接至該腔室主體，相對於該輻射源。在一範例中，該輻射源係安置於該基板下方，而該等高溫計則安置於該基板上方。在另一範例中，該輻射源係安置於該基板上方而該等高溫計則安置於該基板下方。該基板可以各種方式支撐，其經配置以減少該基板支座與該基板之間的實體接觸。一邊緣環與屏蔽件係安置於該處理空間之中，並經配置以降低或消除背景輻射對該等高溫計的干擾。此外，一吸收表面可以耦接至該腔室主體，以進一步降低背景輻射干擾。

Description

用於高溫計的背景消除之裝置
在此揭示之多數具體實施例概與基板的熱處理有關。更具體的，在此提供之多數具體實施例與高溫計背景消除的裝置有關。
許多應用都與半導體及其他材料的熱處理有關，其需要該等被進行熱處理之材料的溫度精密測量與控制。例如，半導體基板的處理需要在廣泛溫度範圍的溫度精密測量與控制。所述處理的一種範例為快速熱處理(RTP)，其用於許多製程處理中，包含快速熱退火(RTA)、快速熱清洗(RTC)、快速熱化學氣相沈積(RTCVD)、快速熱氧化(RTO)以及快速熱氮化(RTN)。
對於熱處理而言，跨及該基板表面的溫度均勻性係為重要的。例如，理想的是跨及該基板表面具有小於大約3°的溫度變化，以改善熱處理結果。傳統在快速熱處理程序中支撐基板的基板支座，通常繞著該基板的周圍與該基板接觸。該基板支座與該基板之間的接觸可能在靠近該基板邊緣產生溫度非均勻性。為了克服與該基板支座及基板之間實體 接觸有關的溫度非均勻性，可以使用許多其他使該支座及該基板之間接觸最小化的方法。然而，這些方法使得過量的背景輻射傳播超過該基板。該過量輻射可能干擾溫度計量裝置，並扭曲該基板的溫度測量。
因此，在該領域中需要的是一種裝置，用以利用最小實體接觸支撐一基板，並用以降低或消除背景輻射，以改善快速熱處理系統的溫度測量。
在一具體實施例中，提供一種用於降低背景輻射的裝置。該裝置包含定義一處理空間的一腔室主體，以及耦接至該腔室主體之一輻射源。一或多個高溫計係耦接至該腔室主體，相對於該輻射源。一支撐環係安置於該處理空間之中，而一邊緣環則安置於該支撐環上。一輻射遮蔽件係安置於該邊緣環上方，而該輻射遮蔽件之一內部直徑徑向朝內延伸過該邊緣環之一基板支撐元件。
在另一具體實施例中，提供一種用於降低背景輻射的裝置。該裝置包含定義一處理空間之一腔室主體以及耦接至該腔室主體之一輻射源。一窗口將該處理空間與該輻射源間隔，且該輻射源係於該窗口下方耦接至該腔室主體。一或多個高溫計係耦接至該腔室主體，相對於該輻射源。一支撐環係安置於該處理空間之中，而一邊緣環則安置於該支撐環上。一輻射遮蔽件係安置於該邊緣環上方，而該輻射遮蔽件 之一內部直徑徑向朝內延伸過該邊緣環之一基板支撐元件。一吸收表面係安置於該腔室主體上鄰近於該等高溫計耦接至該腔室主體的區域，且該吸收表面包括一種經選擇以在一需要波長之中吸收或反射輻射的介電材料。
仍在另一具體實施例中，提供一種用於降低背景輻射的裝置。該裝置包含定義一處理空間之一腔室主體以及耦接至該腔室主體之一輻射源。一窗口將該處理空間與該輻射源間隔，且該輻射源係於該窗口下方耦接至該腔室主體。一或多個高溫計係耦接至該腔室主體，相對於該輻射源。一支撐環係安置於該處理空間之中，而一邊緣環則安置於該支撐環上。一吸收表面係安置於該腔室主體一底部上鄰近於該等高溫計耦接至該腔室主體的區域。
100‧‧‧熱處理腔室
105‧‧‧磁浮系統
110‧‧‧腔室
112‧‧‧基板
118‧‧‧處理區域、處理空間
120‧‧‧窗口
124‧‧‧加熱裝置
126‧‧‧燈具
127‧‧‧反射體
128‧‧‧腔室天花板
130‧‧‧支撐環
134‧‧‧中央軸
140‧‧‧高溫計
142‧‧‧輻射收集裝置
144‧‧‧控制器
164‧‧‧邊緣環
200‧‧‧熱處理腔室
201‧‧‧內部表面
202‧‧‧輻射屏蔽件
203‧‧‧內部直徑
204‧‧‧升降銷
206‧‧‧升降銷
208‧‧‧突出部
210‧‧‧孔洞
227‧‧‧部分
228‧‧‧腔室天花板
229‧‧‧內部表面
230‧‧‧支撐環
240‧‧‧高溫計
242‧‧‧輻射收集裝置
244‧‧‧控制器
250‧‧‧吸收表面
264‧‧‧邊緣環
264‧‧‧輻射屏蔽件
265‧‧‧部分
402‧‧‧第三距離
404‧‧‧第二距離
406‧‧‧第一距離
408‧‧‧第四距離
475‧‧‧背景輻射傳播路徑
490‧‧‧最小視角
502‧‧‧升降銷
504‧‧‧輻射屏蔽件
564‧‧‧邊緣環
802‧‧‧支座
804‧‧‧第一元件
806‧‧‧第二元件
808‧‧‧突出部
864‧‧‧邊緣環
1030‧‧‧支撐環
1040‧‧‧高溫計
1042‧‧‧輻射收集裝置
1044‧‧‧控制器
1064‧‧‧邊緣環
1110‧‧‧熱處理腔室
1130‧‧‧支撐環
1140‧‧‧高溫計
1142‧‧‧輻射收集裝置
1151‧‧‧內部表面
1153‧‧‧部分
1164‧‧‧邊緣環
因此，本發明的上述多種具體實施例係以可被詳細理解，對本發明一更特定敘述以及如上方簡短總結的方式，而透過參考多數具體實施例的方式獲得，而其某些部分則描繪於該等附加圖式之中。然而要注意的是，該等附加圖式僅描繪此發明的典型具體實施例，而因此不被視做為本發明範圍的限制，因為本發明揭示內容可以允許多數其他等效具體實施例。
第1圖示意描繪一熱處理腔室。
第2圖描繪一熱處理腔室的示意橫斷面圖，該熱處理腔室具有一輻射屏蔽件與安置於其中的吸收表面。
第3圖為第2圖的示意平面圖，其移除該輻射屏蔽件，描繪一基板以及多數升降銷。
第4A圖為該熱處理腔室之一部分、示意斷面圖，其描繪背景輻射傳播路徑。
第4B圖描繪第2圖該熱處理腔室之一部分、示意斷面圖。
第5圖描繪一熱處理腔室的示意橫斷面圖，該熱處理腔室具有一輻射屏蔽件與安置於其中的吸收表面。
第6圖描繪第5圖該熱處理腔室之一部分、示意斷面圖。
第7圖為第5圖的示意平面圖，其移除該輻射屏蔽件，描繪由一邊緣環支撐的一基板及多數升降銷。
第8圖描繪一熱處理腔室的部分、示意橫斷面圖。
第9圖為第8圖的示意底部圖，其移除一輻射屏蔽件，描繪一基板與多數基板支座。
第10圖示意描繪一熱處理腔室。
第11圖描繪一熱處理腔室的示意橫斷面圖，該熱處理腔室具有一邊緣環與安置於其中的吸收表面。
為了促進瞭解，已在盡可能的情況下使用相同的參考數字指定該等圖示共通的相同元件。也設想到一具體實施例中的多數元件和特徵，也可以有利地整合於其他具體實施例中，而不需進一步的說明。
在此揭示之多數具體實施例提供一種用於處理一基 板的快速熱處理(RTP)系統。一快速熱處理腔室具有一輻射源，其經配置以供應輻射至安置於一處理空間中的基板。一或多個高溫計可以耦接至該腔室主體，相對於該輻射源。在一範例中，該輻射源係安置於該基板下方，而該等高溫計則安置於該基板上方。在另一範例中，該輻射源係安置於該基板上方而該等高溫計則安置於該基板下方。該基板可以各種方式支撐，其經配置以減少該基板支座與該基板之間的實體接觸。一邊緣環與屏蔽件係安置於該處理空間之中，並經配置以降低或消除背景輻射對該等高溫計的干擾。此外，一吸收表面可以耦接至該腔室主體，以進一步降低背景輻射干擾。
第1圖示意描繪一處理腔室，像是可從加州聖塔克拉拉應用材料公司可購得的VULCAN RTP腔室。一加熱裝置124係耦接至該腔室100於一窗口120下方，並經配置以在熱處理期間加熱一基板112。該加熱裝置124包括複數個燈具126，其可由多數反射體127隔開。該等燈具126係經配置以將該基板112快速加熱至介於大約攝氏800度及大約攝氏1200度或更高之間的溫度。該等反射體127包括一種經配置以將輻射朝向該基板112集中的裝置。例如，該等反射體127可以形成一凹穴，該燈具126便安置於該凹穴之中。
該窗口120，其包括像是石英的透明材料，將該加熱裝置124與該腔室100的處理區域118隔開。欲進行加熱處理之該基板112係於其周圍上由一邊緣環164支撐。該邊 緣環164係由一支撐環130支撐並對齊耦接。該邊緣環164係由像是碳化矽等等的材料形成，其能夠抵抗與熱處理關聯的高溫。雖然並未圖示，多數升降銷延伸穿過該加熱裝置124與該窗口120，以在該基板112轉移至該腔室100之中及從該腔室100移出時，將該基板112舉升離開該邊緣環164。在處理期間，該等升降銷係縮回該邊緣環164下方，與該基板112脫離接觸。
也提供一磁浮系統105。該磁浮系統係經配置以在處理期間旋轉該支撐環130、邊緣環164與該基板112。例如，該磁浮系統105升起支撐該基板112之該支撐環130與邊緣環164於該窗口120上方，並使得該等升起元件繞著一中央軸134旋轉。在某些具體實施例中，該支撐環130可被徑向安置於該窗口120外側。
一或多個高溫計140係穿過一腔室天花板128耦接至該腔室100。一或多個輻射收集裝置142，像是光導管，延伸穿過該天花板128並經引導朝向該基板112，以測量該基板112的溫度。該等輻射收集裝置142係耦接至該等高溫計140，其進一步耦接至一控制器144。該控制器144接收該等高溫計140的輸出，並據此控制施加至該加熱裝置124的電壓。該等高溫計140一般而言測量在大約700奈米至大約1000奈米範圍之間，大約30或40奈米狹窄波長波段中的光強度。該控制器144透過保持在該溫度之一黑體所輻射的光強度頻 譜分佈的普朗克分佈，將該光強度轉換為溫度。在此方法中，可在熱處理期間監控該基板112的溫度。
第2圖為根據一具體實施例一熱處理腔室200的示意橫斷面圖，該熱處理腔室200具有一輻射屏蔽件202與安置於其中的吸收表面250。如以上針對第1圖所敘述一輻射屏蔽件264係置於一支撐環230上，且該輻射屏蔽件264係經配置以支撐該基板112。複數個突出部208自該邊緣環264之一部份265延伸，該邊緣環264係安置於該基板112下方。例如，三或四個突出部208，像是插梢或支柱，於該基板112底表面上多數分離位置處接觸並支撐該基板112。相信當與繞著該基板112完全周圍支撐該基板112的傳統邊緣環相比之下，在該基板112與該等突出部208之間的最小實體接觸係降低跨及該基板112表面的熱不連續性。該等突出部208實質上避免該邊緣環264成為一熱汲，其在熱處理期間對於該基板112的溫度均勻性有負面影響。
該邊緣環264係以實質上不透明的材料所形成，並因此避免光傳輸通過該邊緣環264。然而，因為該等突出部208將該基板112與該邊緣環264隔開，因此光可自該基板112與該邊緣環264之間的空間朝向一或多個高溫計240傳播。此雜散輻射或背景輻射對於該等經配置以測量該基板112溫度的高溫計240的溫度測量有不良影響。
為了避免或減少背景輻射，該輻射屏蔽件202係安 置於該腔室200之中。該輻射屏蔽件202實質上為類環形，並以一種熱穩定的不透明材料製成，像是碳化矽等等的材料。在熱處理期間，該輻射屏蔽件202係由該邊緣環264支撐，而該輻射屏蔽件202的至少一部分係安置於該基板112一頂表面上。該輻射屏蔽件202具有一內部直徑203，其小於該基板112的直徑。因此，該輻射屏蔽件202延伸過該基板112的一外部部分，並於該外部部分上方延伸。
一第一複數個升降銷204係經配置以與該輻射屏蔽件202接觸，並自該邊緣環264舉升該輻射屏蔽件202。該等升降銷204延伸穿過該邊緣環264的一或多個孔洞210，該等孔洞210的尺寸係用於容納該等升降銷204。雖然並未圖示，該等升降銷204延伸穿過該窗口120與該加熱裝置124，並耦接至一制動器，該制動器係經配置以沿著一垂直路徑上下移動該等升降銷204。於該腔室200中也提供一第二複數個升降銷206。該等升降銷206係經配置以與該基板112接合，並在處理期間支撐該基板112。該等升降銷206也經配置以舉升或降低該基板112，以容納來自該處理腔室118之該基板的進入與外出。
操作上，該第一複數個升降銷204與該輻射屏蔽件202接合，並在該基板112被轉移至該腔室200之中的同時，舉升該輻射屏蔽件202向上，並清空由該基板112所佔據的一平面。該第二複數個升降銷206係位於一舉升定向中，以 自一機器人刀片(未圖示)容納該基板112。在該基板已經由該等升降銷206接合後，自該腔室200移除該機器人刀片，而該等升降銷206縮回，並將該基板112降低至與該等突出部208接觸的一處理位置之中。接著，該等升降銷204將該輻射屏蔽件202降低而與該邊緣環264接觸，因此該輻射屏蔽件202便位於該邊緣環264上。該等升降銷204接著繼續縮回穿過該等孔洞210至該邊緣環264下方的位置，以使該支撐環230、邊緣環264及該輻射屏蔽件202能夠由該磁浮系統(未圖示)旋轉。
該腔室200之一天花板228具有一安置於其上的一吸收表面250。該吸收表面250係經配置以吸收背景輻射，並避免或減少雜散輻射抵達該等高溫計240。在一具體實施例中，該等高溫計240與多數輻射收集裝置242係安置靠近該腔室200的一中央區域。在另一具體實施例中，該等高溫計240與多數輻射收集裝置242係安置該腔室200中於該基板112一中央區域上方的區域中。該吸收表面250可為一介電塗層，其包括各種經配置以在一需要波長之中吸收輻射的材料。在一具體實施例中，該吸收表面250具有紋理或壓花。除了吸收雜散背景輻射以外，該吸收表面250的外型係經配置以引導背景輻射離開該等高溫計240。例如，該吸收表面250的一特徵可以將不被吸收的雜散背景輻射，遠離該等高溫計240，徑向朝外朝向該腔室200的多數壁部反射。
該等高溫計240之徑向朝外的該天花板228一內部表面229與該等輻射收集裝置242可以該吸收表面250塗佈。然而，該腔室天花板228介於該等輻射收集裝置242延伸穿過該天花板之該等位置之間的部分，並不以該吸收表面250塗佈，以避免該等高溫計240測量該基板112溫度的錯誤。該吸收表面250可安置於該等部分227徑向外側的完整內部表面229上，或可只安置於該內部表面229的一部分上。例如，該吸收表面250可被安置於該內部表面229上大多數雜散背景輻射與該天花板228接觸的位置。
相信使用該輻射屏蔽件202結合該吸收表面250可以實質減少或消除雜散背景輻射抵達該等高溫計。因此，由該等高溫計240進行該基板112的溫度測量可被增加，並可達成一種更精確的溫度測量。
第3圖為根據一具體實施例，第2圖的示意平面圖，其移除該輻射屏蔽件202，描繪該基板112以及多數升降銷204。該等升降銷204其經配置與該輻射屏蔽件202(未圖示)接合，係安置於一種該基板112具有進入及離開該腔室200之一未受阻檔路徑的配置中。例如，該等升降銷204係安置於超過該基板112的一外部直徑，以及該基板112移動路徑(以虛線及箭頭標示)外側。在此方法中，該輻射屏蔽件202係被抬升至該基板112移動平面上方，而該基板112可由該機器人刀片(未圖示)定位於該基板112可由該等升降銷206 (未圖示)接合的位置。
第4A圖為根據一具體實施例，第2圖該熱處理腔室100之一部分、示意斷面圖。來自該加熱裝置124繞著該基板112邊緣並朝向該等高溫計240傳播的雜散背景輻射，可以沿著各種傳播路徑475傳播。如同所描繪，該等傳播路徑475可自該基板112、該邊緣環264、該輻射屏蔽件202與該吸收表面250的背側反射。因此，該等背景輻射傳播路徑475可以該輻射屏蔽件202與該吸收表面250的存在與位置進行更換。
例如，沿著該傳播路徑A行徑的輻射可由該吸收表面250吸收或被反射離開該等高溫計240。任何不由該吸收表面250所吸收或反射離開該等高溫計240的輻射都沿著傳播路徑B行進。沿著此路徑，該輻射係被引導朝回該基板112的一頂表面，並接著可朝上反射至該等高溫計240。假設該等高溫計240結合一光學系統以降低該視域，且該等高溫計240至該基板112的最小視角490係小於大約25°及大約50°之間，像是小於大約30°，那麼由該等高溫計240所測量到的雜散背景輻射將可被顯著降低。
第4B圖為根據一具體實施例，第2圖該熱處理腔室200之一部分、示意斷面圖。如先前討論，該等背景輻射傳播路徑係由該輻射屏蔽件202與該吸收表面250所更換，以降低被該等高溫計240所偵測到的背景輻射入射。該腔室200 該等各種組件之間的關係，一般而言係用於確定該背景輻射之該等傳播路徑。
在一具體實施例中，該輻射屏蔽件202側向朝內延伸過該基板112一邊緣一第一距離406處。自該輻射屏蔽件202一內部表面201至該天花板228上該輻射收集裝置242被安置之位置之間所測量的一第二距離404，係大於該第一距離406。該吸收表面250可被安置於該天花板228該內部表面229的一部分上，或安置超過該完整距離404。在另一具體實施例中，該輻射屏蔽件202係安置在該基板112上方一第三距離402處。自該天花板228該內部表面229至一處理位置中該基板112之間所測量的一第四距離408，係大於該第三距離402。該輻射屏蔽件202、天花板228、輻射收集裝置242與該等高溫計240，以及該基板112之間的空間關係，係為了降低或消除由該等高溫計240所測量到的雜散背景輻射而準備。
第5圖為根據一具體實施例，一熱處理腔室200的示意橫斷面圖，該熱處理腔室200具有一輻射屏蔽件504與安置於其中的吸收表面250。該腔室200與安置於其中的多數組件大致上係與針對第2圖所敘述之該腔室200與該等組件類似。然而，該輻射屏蔽件504係耦接至一第三複數個升降銷502並由其支撐。該等升降銷502係經配置並具有針對第2圖及第3圖所敘述之該等升降銷204的類似功能，但在此具 體實施例中，該等升降銷502係於該支撐環230與一邊緣環564徑向朝外安置。該輻射屏蔽件504自該等升降銷502徑向朝內延伸過該基板112，因此該輻射屏蔽件504的內部直徑203係與針對第2圖所敘述之該內部直徑203相同。
第6圖為根據一具體實施例，第5圖之該熱處理腔室200之一部分、示意斷面圖。該等距離402、404、406與408係與針對第4B圖類似，並進行更詳細敘述。在此，該等升降銷502並不安置穿過該邊緣環564，其降低製造該邊緣環564的複雜度，以及使該等升降銷204延伸穿過該邊緣環564的必要性。例如，該邊緣環564並不具有形成穿過其間而允許該等升降銷通道的多數孔洞，其使得該邊緣環564能更有效的避免背景輻射傳播抵達該基板112。
第7圖為根據一具體實施例，第5圖的示意平面圖，其移除該輻射屏蔽件504，描繪由該邊緣環564所支撐之該基板112與多數升降銷502。如同所描繪，該基板112係由該邊緣環564之該等突出部208(未圖示)所支撐。該等升降銷502其經配置以與該輻射屏蔽件504(未圖示)接合，係安置於一種該基板112具有進入及離開該腔室200之一未受阻檔路徑的配置中。例如，該等升降銷502係安置於超過該邊緣環564的一外部直徑，以及該基板112移動路徑(以虛線及箭頭標示)外側。在此方法中，該輻射屏蔽件504係被抬升至該基板112移動平面上方，而該基板112可由該機器人刀 片(未圖示)定位於該基板112可由該等升降銷206(未圖示)接合的位置。在此具體實施例中，該等升降銷502係於該邊緣環564徑向朝外安置。
第8圖為根據一具體實施例，一熱處理腔室200的部分、示意橫斷面圖。該此具體實施例中，該輻射屏蔽件202之多數支座802取代一邊緣環864支撐該基板112。該邊緣環864其由該支撐環230所支撐，支撐該輻射屏蔽件202。該等支座802係耦接至該輻射屏蔽件202，並於該輻射屏蔽件202下方延伸。該等支座802包括自該輻射屏蔽件202向下延伸的一第一元件804、自該第一元件804大致水平延伸的一第二元件806以及一或多個突出部808。該等支座802可為耦接至該輻射屏蔽件202的一分離裝置，或可為具備該輻射屏蔽件202之一單一主體的一整體部分。該等支座802可以包括與該輻射屏蔽件202為相同的材料，其為能夠抵抗熱處理條件的材料，像是碳化矽。在一具體實施例中，該等支座802可為像是石英的透明材料，能夠避免來自該加熱裝置124的輻射遮蔽，以避免處理期間在該基板112上形成多數冷點。
在一具體實施例中，可以使用三個支座802以支撐該基板112。當該基板112定位於該處理位置中時，該第一元件804自該輻射屏蔽件202從該基板112周圍徑向朝外的位置延伸。該第二元件806自該第一元件804延伸，因此當該基板112定位於該處理位置中時，該第二元件806的至少一 部分係安置於該基板112下方。該等突出部808自該第二元件806延伸並與該基板112接觸。在此範例中，只有該等突出部808與該基板112接觸，以將該基板112與該等支座802之間的實體接觸最小化。
該第一複數個升降銷202具有與針對第2圖敘述的相同功能。藉由使用該等支座802，在該等支座802耦接至該輻射屏蔽件202時並不需要用於支撐該基板的升降銷。可以設想該第一元件804、第二元件806與該等突出部808之間的空間與關係係經配置以允許一機器人刀片放置並取得該基板112，而不需要使用任何其他裝置以將該基板112自該等突出部808分離。因此，該基板112並不需要升降銷，其減少該腔室200的複雜度。此外，雖然用於支撐該基板112的方法不同，但該等距離402、404、406與408係與針對第4B圖及第6圖所敘述的相同。
第9圖為根據一具體實施例，第8圖所示該具體實施例的示意底部圖，其移除一輻射屏蔽件202，描繪該基板112與多數基板支座802。如同所描繪，該基板112由該等支座802支撐。該第一元件804垂直延伸(進入該頁面)，而該第二元件806自該第一元件804水平延伸。每一支座802之該第一元件804係安置超過該基板112的行徑路徑(由虛線與箭頭標示)。每一支座802之該第一元件806延伸至該基板112直徑內側的一位置，以允許該基板112位於自該二 元件806所延伸的該等突出部808(未圖示)上。該基板112於該第二元件806上方行進，並由該機器人刀片下降至該第二元件806之該等突出部808上，接著沿著該基板112行進路徑縮回。雖然並未圖示，該輻射屏蔽件202經配置於相距該第二元件806的一距離處，因此在該基板112定位與移動期間，該機器人刀片與該基板並不受到阻擋。
第10圖示意描繪一處理腔室1100，像是可從加州聖塔克拉拉應用材料公司可購得的RADIANCE® RTP腔室。一加熱裝置124係耦接至該腔室1100一窗口120上方，並經配置以在熱處理期間將一基板112加熱。該加熱裝置124包括複數個燈具126，其可由多數反射體127隔開。該等燈具126係經配置以將該基板112快速加熱至介於大約攝氏800度及大約攝氏1200度或更高之間的溫度。該等反射體127包括一種經配置以將輻射朝向該基板112集中的裝置。例如，該等反射體127可以形成一凹穴，該燈具126便安置於該凹穴之中。
該窗口120，其包括像是石英的透明材料，將該加熱裝置124與該腔室1100的處理區域118隔開。欲進行加熱處理之該基板112係於其周圍上由一邊緣環1064支撐。該邊緣環1064係由一支撐環1030支撐並對齊耦接。該邊緣環1064係由像是碳化矽等等的材料形成，其能夠抵抗與熱處理關聯的高溫。雖然並未圖示，多數升降銷延伸穿過該腔室1100底 部1017，以在該基板112轉移至該腔室1100之中及從該腔室1100移出時，將該基板112舉升離開該邊緣環1064。在處理期間，該等升降銷係縮回該邊緣環1064下方，與該基板112脫離接觸。
也提供一磁浮系統105。該磁浮系統係經配置以在處理期間旋轉該支撐環1030、邊緣環1064與該基板112。例如，該磁浮系統105升起支撐該基板112之該支撐環1030與邊緣環1064於該處理空間118之中，並使得該等升起元件繞著一中央軸134旋轉。在某些具體實施例中，該支撐環1030可被徑向安置於該窗口120外側。
一或多個高溫計1040係穿過該腔室底部1017耦接至該腔室1100。一或多個輻射收集裝置1042，像是光導管，延伸穿過該腔室底部1017並經引導朝向該基板112，以測量該基板112的溫度。該等輻射收集裝置1042係耦接至該等高溫計1040，其進一步耦接至一控制器1044。該控制器1044接收該等高溫計1040的輸出，並據此控制施加至該加熱裝置124的電壓。該等高溫計1040一般而言測量在大約700奈米至大約1000奈米範圍之間，大約30或40奈米狹窄波長波段中的光強度。該控制器1044透過保持在該溫度之一黑體所輻射的光強度頻譜分佈的普朗克分佈，將該光強度轉換為溫度。在此方法中，可在熱處理期間監控該基板112的溫度。
第11圖為根據一具體實施例，該熱處理腔室1100 的示意橫斷面圖，該熱處理腔室1100具有一邊緣環1164與安置於其中的吸收表面250。該輻射屏蔽件1164如以上敘述位於該支撐環1130上，而該輻射屏蔽件1164係經配置以支撐該基板112。該複數個突出部208自該邊緣環1164之一部份1165延伸，該邊緣環1164係安置於該基板112下方。例如，三或四個突出部208，像是插梢或支柱，於該基板112底表面上多數分離位置處接觸並支撐該基板112。相信當與繞著該基板112完全周圍支撐該基板的傳統邊緣環相比之下，在該基板112與該等突出部208之間的最小實體接觸係降低跨及該基板112表面的熱不連續性。該等突出部208實質上避免該邊緣環1164成為一熱汲，其在熱處理期間對於該基板112的溫度均勻性有負面影響。
該邊緣環1164係以實質上不透明的材料所形成，並因此避免光傳輸通過該邊緣環1164。然而，因為該等突出部208將該基板112與該邊緣環1164隔開，因此光可自該基板112與該邊緣環1164之間的空間朝向該等高溫計1140傳播。此雜散輻射或背景輻射對於該等經配置以測量該基板112溫度的高溫計1140的溫度測量有不良影響。
於該腔室1110中提供複數個升降銷206。該等升降銷206係經配置與該基板112接合並在處理期間支撐該基板112。該等升降銷206也經配置以舉升或降低該基板112，以容納來自一處理位置之該基板112的進入與外出。操作上， 該複數個升降銷206係位於一舉升定向中，以自一機器人刀片(未圖示)容納該基板112。在該基板112已由該等升降銷206接合之後，該機器人刀片係自該腔室110移除，而該等升降銷206縮回，並將該基板112下降至一處理位置中與該等突出部208接觸。該等升降銷206進一步縮回至與該基板112脫離接觸的位置，以使該支撐環1130與該邊緣環1164由該磁浮系統(未圖示)旋轉。
該腔室1110底部1117具有安置於其上的吸收表面250。該吸收表面250係經配置以吸收背景輻射並避免或降低雜散背景輻射抵達該等高溫計1140。該吸收表面250可為一介電塗層，其包括各種經配置以在一需要波長之中吸收輻射的材料。在一具體實施例中，該吸收表面250具有紋理或壓花。除了吸收雜散背景輻射以外，該吸收表面250的外型係經配置以引導背景輻射離開該等高溫計1140。例如，藉由該吸收表面250粗化或壓花而形成的一特徵可以將不被吸收的雜散背景輻射，遠離該等高溫計1140，徑向朝外朝向該腔室支撐環1130反射。
該等高溫計1140徑向朝外安置，該底部1117之一內部表面1151與該等輻射收集裝置1142可以該吸收表面250塗佈。然而，該腔室底部1117介於該等輻射收集裝置1142延伸穿過該腔室底部1117之該等位置之間的部分，並不以該吸收表面250塗佈，以避免該等高溫計1140測量該基板112 溫度的錯誤。該吸收表面250可安置於該等部分1153徑向外側的完整內部表面1151上，或可只安置於該內部表面1151的一部分上。例如，該吸收表面250可被安置於該內部表面1151上大多數雜散背景輻射與該底部1117接觸的位置。
相信使用該吸收表面250可以實質減少或消除雜散背景輻射抵達該等高溫計1140。因此，由該等高溫計1140進行該基板112的溫度測量可被增加，並可達成一種更精確的溫度測量。
在此敘述之多數具體實施例使用一輻射屏蔽件與吸收表面，其係單獨或經組合以降低雜散背景輻射對高溫計溫度測量的負面影響。與該輻射屏蔽件與吸收表面呼應的是使用用於減少跨及該基板表面熱不連續性的基板支撐方法。因此，由該等高溫計進行的基板溫度測量精確性可因為移除背景輻射干擾的原因而改善。在此敘述之多數具體實施例可在整合多數加熱裝置的腔室中使用，不管該等加熱裝置位於該基板上方或下方。例如，在此敘述之多數具體實施例係特別有用於從加州聖塔克拉拉應用材料公司可購得的RADIANCE®及VULCAN處理腔室。然而，可設想到在此敘述之該等具體實施例也可有利地整合於其他製造商的處理腔室上。
雖然前述內容導向像本發明的多數具體實施例，但在不背離其基本範圍下，可設計本發明之多數其他與進一步 的具體實施例，而其範圍則由下方的申請專利範圍所決定。

Claims (18)

  1. 一種用於降低背景輻射的裝置，該裝置包括：一腔室主體，該腔室主體定義一處理空間；一輻射源，該輻射源耦接至該腔室主體；一或多個高溫計，該等高溫計耦接至該腔室主體，相對於該輻射源；一支撐環，該支撐環安置於該處理空間之中；一邊緣環，該邊緣環安置於該支撐環上；以及一輻射遮蔽件，該輻射遮蔽件安置於該邊緣環上方，其中該輻射遮蔽件之一內部直徑徑向朝內延伸過該邊緣環之一基板支撐元件，並在該邊緣環的一最頂表面之上，且其中該輻射遮蔽件之該內部直徑是小於安置於該腔室主體中之一基板的一外部直徑。
  2. 如請求項1所述之裝置，進一步包括：一吸收表面，該吸收表面安置於該腔室主體上鄰近於該等高溫計耦接至該腔室主體的區域。
  3. 如請求項1所述之裝置，其中一石英窗口將該處理空間與該輻射源間隔。
  4. 如請求項3所述之裝置，其中該輻射源係於該石英窗上方耦接至該腔室主體。
  5. 如請求項1所述之裝置，其中該邊緣環與該輻射屏蔽件包括一陶瓷材料。
  6. 如請求項1所述之裝置，其中該邊緣環進一步包括自該邊緣環一部份延伸的複數個離散突出部。
  7. 如請求項1所述之裝置，其中該邊緣環進一步包括複數個孔洞，其尺寸允許升降銷穿過其中。
  8. 如請求項2所述之裝置，其中一基板外部邊緣與該輻射屏蔽件一內部邊緣之間的一第一距離，係小於該輻射屏蔽件之該內部邊緣與該腔室一天花板上該等高溫計耦接至該腔室主體之一區域之間的一第二距離。
  9. 如請求項8所述之裝置，其中該輻射屏蔽件與該基板之間的一第三距離係小於該腔室天花板與該基板之間的一第四距離。
  10. 如請求項2所述之裝置，其中該等高溫計係耦接至該腔室靠近該腔室主體的一中央區域。
  11. 如請求項1所述之裝置，其中該輻射屏蔽件進一步包括複數個自其延伸的支座。
  12. 如請求項11所述之裝置，其中該等支座係耦接至該輻射屏蔽件之一底表面，該等支座包括一第一元件、一第二元件與一支座元件。
  13. 如請求項12所述之裝置，其中該第一元件自該輻射屏蔽件垂直延伸，該第二元件自該第一元件水平延伸，而該支座元件自該第二元件垂直延伸。
  14. 一種用於降低背景輻射的裝置，該裝置包括：一腔室主體，該腔室主體定義一處理空間；一輻射源，該輻射源耦接至該腔室主體，其中一窗口將該處理空間與該輻射源間隔，且其中該輻射源係於該窗口下方耦接至該腔室主體；一或多個高溫計，該等高溫計耦接至該腔室主體，相對於該輻射源；一支撐環，該支撐環安置於該處理空間之中；一邊緣環，該邊緣環安置於該支撐環上；一輻射遮蔽件，該輻射遮蔽件安置於該邊緣環上方，其中該輻射遮蔽件之一內部直徑徑向朝內延伸過該邊緣環之一基板支撐元件，並在該邊緣環的一最頂表面之上；以及一吸收表面，該吸收表面安置於該腔室主體上鄰近於該等高溫計耦接至該腔室主體的區域，該吸收表面包括一種經選擇以在一需要波長之中吸收或反射輻射的介電材料，其中該輻射遮蔽件之該內部直徑是小於安置於該腔室主體中之一基板的一外部直徑。
  15. 如請求項14所述之裝置，其中一基板外部邊緣與該輻射屏蔽件一內部邊緣之間的一第一距離，係小於該輻射屏蔽件之該內部邊緣與該腔室一天花板上該等高溫計耦接至該腔室主體之一區域之間的一第二距離。
  16. 如請求項15所述之裝置，其中該輻射屏蔽件與該基板之間的一第三距離係小於該腔室天花板與該基板之間的一第四距離。
  17. 一種用於降低背景輻射的裝置，該裝置包括：一腔室主體，該腔室主體定義一處理空間；一輻射源，該輻射源耦接至該腔室主體，其中一窗口將該處理空間與該輻射源間隔，且其中該輻射源係於該窗口上方耦接至該腔室主體；一或多個高溫計，該等高溫計耦接至該腔室主體，相對於該輻射源；一支撐環，該支撐環安置於該處理空間之中；一邊緣環，該邊緣環安置於該支撐環上；以及一吸收表面，該吸收表面安置於該腔室主體一底部上鄰近於該等高溫計耦接至該腔室主體的區域，其中該吸收表面具有將輻射引導離開該等高溫計的一外型(topography)，且其中該吸收表面之該內部直徑是小於安置於該腔室主體中之一基板的一外部直徑。
  18. 如請求項17所述之裝置，其中該邊緣環進一步包括自該邊緣環一部份延伸的複數個離散突出部。
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