TWI649204B - 用於熱處理腔室之支撐件及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

說明了一種用於熱處理腔室之支撐件。該支撐件具有一溶膠塗層於至少一個表面上。該溶膠塗層含有可阻擋一預期波長或頻譜輻射的材料，使得輻射無法通過該支撐件材料。該溶膠塗層可為多層結構，除了輻射阻擋層以外，該多層結構還包含黏接層、過渡層與覆蓋層。

Description

用於熱處理腔室之支撐件及其形成方法
本發明的具體實施例概與用於處理半導體基板的方法和裝置有關。更具體地，與一種用於熱處理半導體基板的方法和裝置有關。
熱處理在半導體工業中是常見的。熱處理是用以激活半導體基板中的化學與物理變化，以重新組織基板的原子結構與成分。在一種如快速熱處理(Rapid Thermal Processing)的常用方式中，基板是以高達400℃/秒的加熱速率被加熱至一目標溫度，保持在該目標溫度下達一段短時間(例如1秒)，然後再快速冷卻至不會發生進一步變化的溫度下。
為了促進基板上所有區域的均勻處理，一般會佈設溫度感測器，以監控基板的各個位置處的溫度。高溫計係廣泛地用來測量基板的溫度。基板溫度的控制與測量、以及因此的局部層形成條件，都會因腔室構件的熱吸收與光發射、以及感測器與腔室表面對處理腔室內之處理條件的暴露而變得複雜。仍需要有一種具有增進的溫度控制、溫度測量的熱處理腔室，以及這種腔室的操作方法，以提昇均勻性和可再現性。
本文中所說明的具體實施例是關於一種熱處理腔室的支撐件，該支撐件具有一主體與一溶膠塗層，該主體包括矽氧化物，該主體具有一面向輻射側與一非面向輻射側，該溶膠塗層是在至少該非面向輻射側上。該溶膠塗層具有一二氧化矽層、一矽層與一覆蓋層。此層結構具有一梯度成分，且可具有一或多層過渡層。也可對支撐件的其他表面施用溶膠塗層。
100‧‧‧腔室/RTP腔室
102‧‧‧腔室主體
104‧‧‧基板支座
106‧‧‧輻射加熱源
108‧‧‧壁部
114‧‧‧窗部
116‧‧‧感測器
117‧‧‧溫度感測器
118‧‧‧定子組件
120‧‧‧內部空間
122‧‧‧致動器組件
124‧‧‧控制器
126‧‧‧記憶體
128‧‧‧支援電路
130‧‧‧中央處理單元(CPU)
132‧‧‧導螺桿
134‧‧‧凸緣
138‧‧‧馬達
140‧‧‧基板
144‧‧‧升舉銷
148‧‧‧基板接取口
150‧‧‧支撐環
152‧‧‧邊緣環
154‧‧‧支撐圓柱
158‧‧‧螺帽
160‧‧‧蜂巢管件
164‧‧‧控制系統
168‧‧‧驅動線圈組件
170‧‧‧懸浮線圈組件
180‧‧‧冷卻塊
181A‧‧‧進流口
181B‧‧‧出流口
182‧‧‧冷劑來源
183‧‧‧冷劑來源
184‧‧‧冷劑通道
186‧‧‧流體來源
190‧‧‧外殼
200‧‧‧支撐件
202‧‧‧內徑
204‧‧‧外徑
206‧‧‧第一側部
208‧‧‧第二側部
210‧‧‧凸出部
212‧‧‧第二凸出部
300‧‧‧支撐件
302‧‧‧溶膠塗層
304‧‧‧矽氧化物主體
308‧‧‧覆蓋層
為能使上述記載特徵可被詳細理解，現參照具體實施例提出更為特定的說明，其中的部分具體實施例係描述於如附圖式中。然而，應注意的是，如附圖式係僅說明一般具體實施例，因此不應被視為對範疇的限制，因為其他具體實施例也是等同地有效。
第1圖為一快速熱處理(RTP)腔室的一個具體實施例的簡化等角視圖，其中該RTP腔室具有根據一具體實施例之支撐環。
第2圖為根據另一具體實施例之支撐環的截面圖。
第3圖是根據另一具體實施例之支撐環的截面圖。
為幫助理解，已盡可能於各處使用相同的元件符號來表示圖式間的相同元件。應知在一個具體實施例中所揭露的元件可有利地用於其他具體實施例，而無需特別記載。
第1圖是快速熱處理腔室100的一個具體實施例的簡 化等角視圖。可應用本發明而自本發明得利之快速熱處理腔室的實例為VULCANTM與CENTURA®熱處理系統，這兩者都可得自位於加州聖塔克萊的應用材料公司。雖然所述裝置是以使用於一快速熱處理腔室中進行說明，但本文所述的具體實施例亦可用於在一個處理區域中需要至少兩個溫度區的其他處理系統及裝置中，例如適用於機器人切換的基板支撐平台、定向裝置、沉積腔室、蝕刻腔室、電化學處理裝置與化學機械拋光裝置等，特別是在需要使粒狀物產生減至最低限度者。
處理腔室100包含無接觸式或磁性懸浮基板支座104、腔室主體102，其中腔室主體102具有定義了一內部空間120之壁部108、底部110與頂部112。壁部108一般包含至少一個基板接取口148，以助於基板140的進出(第1圖中顯示了基板140的一部分)。接取口耦接至移送室(未示)或載入載出腔室(load lock chamber)，且可選擇性地以閥門予以密封，例如流量閥(未示)。在一個具體實施例中，基板支座104為環形，且腔室100包含設於基板支座104內徑中的一輻射加熱源106。可加以修飾的RTP腔室以及可使用的基板支座的實例係如於2002年3月29日所申請且在2004年10月5日授證的美國專利號第6,800,833號、以及在2004年2月27日申請的美國專利申請號第10/788,979號(於2005年9月1日公開為美國專利公開號第2005/0191044號)中所說明者，這兩份文件皆藉由引用形式而整體併入本文。
基板支座104是用以於內部空間120中磁性懸浮及旋 轉。基板支座104可在處理中旋轉、同時垂直上升與下降，也可在處理前、處理中或處理後上升與下降而不旋轉。磁性懸浮及/或磁性旋轉可避免顆粒產生或使顆粒產生減至最低，這是因為沒有、或減少了一般為上升/下降及/或旋轉基板支座所需要的移動部件。
基板支座104具有一支撐圓柱154、一支撐環150與一邊緣環152。支撐環150設於支撐圓柱154上，而邊緣環152設於支撐環150上且與支撐環150套疊。邊緣環152具有一基板支撐表面，以容納基板以進行處理。邊緣環可為石英、非結晶性二氧化矽或碳化矽，且可塗有碳化矽。支撐環150可為石英、泡沫石英、非結晶性石英、或非結晶性二氧化矽。支撐環150具有一溶膠塗層，溶膠塗層可阻擋輻射加熱源106的光線穿透。
腔室100也包含由可透過各種波長的光(包含紅外線(IR)頻譜中的光)和熱的材料所製成之窗部114，來自輻射加熱源106的光子係透過窗部114而加熱基板140。在一個具體實施例中，窗部114是由石英材料製成，但也可使用可透光的其他材料，例如藍寶石。窗部114也包含複數個升舉銷144，升舉銷144耦接至窗部114的一上表面，且係用以選擇性地接觸及支撐基板140，以幫助將基板移送進出腔室100。複數個升舉銷144中的每一個都配置以使對輻射加熱源106的能量吸收減至最低，且是由與窗部114相同的材料所製成，例如石英材料。複數個升舉銷144可置位為與彼此徑向分隔，以幫助耦接至一移送機器人(未示)的端效器通過。或者是， 端效器及/或機器人可進行水平與垂直移動，以幫助基板140的移送。
在一個具體實施例中，輻射加熱源106包括由外殼所形成之一燈組件，該外殼包含在耦接至一冷劑來源183的冷劑組件(未示)中的複數個蜂巢管件160。冷劑來源183可為水、乙二醇、氮(N2)與氦(He)中的其中一個或是它們的組合。外殼是由銅材料或其他合適材料所製成，外殼中形成有合適的冷劑通道，以供來自冷劑來源183的冷劑流動。每一個管件160含有一反射器與一高強度燈組件或一IR發射器，且蜂巢狀管路排列即自管件160所形成。這種緊密堆排的六角形管路排列提供輻射能量來源高功率強度與良好的空間解析度。在一個具體實施例中，輻射加熱源106提供充足的輻射能量，以對基板進行熱處理，例如對沉積在基板140上的矽層進行退火。輻射加熱源106進一步包含環形區，其中控制器124供應至複數個管件160的電壓可加以變化，以提昇來自管件160的能量的徑向分佈。可由用以測量基板140間溫度的一個或多個溫度感測器117(將於下文中更詳細說明)來對基板140的加熱進行動態控制。
定子組件118圍繞腔室主體102的壁部108，並且耦接至一個或多個致動器組件122，致動器組件122控制定子組件118沿腔室主體102的外部的高程。在一個具體實施例(未示)中，腔室100包含三個致動器組件122，這三個致動器組件122徑向地設置在腔室主體周圍，例如在腔室主體102周圍呈約120°處。定子組件118磁性耦接至設置在腔室主體102 的內部空間120內的基板支座104。基板支座104包括或包含一磁性部分以作為轉子，因而產生一磁性軸承組件以升舉及/或旋轉基板支座104。在一個具體實施例中，至少一部分的基板支座104是由耦接至一流體來源186的槽部(未示)所部分圍繞，流體來源186可包括水、乙二醇、氮(N2)與氦(He)或是它們的組合，作為基板支座的熱交換媒介。定子組件118也包括一外殼190，以封閉定子組件118的各個部件與構件。在一個具體實施例中，定子組件118包括一驅動線圈組件168，該驅動線圈組件168是疊置在一懸浮線圈組件170上。驅動線圈組件168用以旋轉及/或升起/降低基板支座104，而懸浮線圈組件170用以使基板支座104被動地置中於處理腔室100內。或者是，可由具有單一線圈組件的定子來執行旋轉與置中功能。
一大氣控制系統164也耦接至腔室主體102的內部空間120。大氣控制系統164一般包含了節流閥與真空泵，以控制腔室壓力。大氣控制系統164也另外包含氣體來源，用於對內部空間120提供處理氣體或其他氣體。大氣控制系統164也用以輸送供熱沉積製程所用之處理氣體。
腔室100也包含一控制器124，控制器124一般包含一中央處理單元(CPU)130、支援電路128與記憶體126。CPU 130可為一種任何形式的電腦處理器，用於工業設定以控制各個動作與次處理器。記憶體126(或電腦可讀取媒體)可為一或多種直接可用的記憶體，例如隨機存取記憶體(Random Access Memory，RAM)、唯讀記憶體(Read Only Memory，ROM)、軟碟、硬碟，或是任何其他形式的數位儲存器(本地或遠端)，且一般是耦接至CPU 130。支援電路128係耦接至CPU 130，以傳統方式來支援控制器124。這些電路包括快取、電源供應器、時鐘電路、輸入/輸出電路、次系統等。
在一個具體實施例中，每一個致動器組件122都包含一精密導螺桿132，精密導螺桿132耦接在自腔室主體102的壁部108延伸的兩個凸緣134之間。導螺桿132具有一螺帽158，當螺桿旋轉時，螺帽158沿著導螺桿132而軸向前進。一耦接部136耦接於定子118與螺帽158之間，使得當導螺桿132旋轉時，耦接部136可沿著導螺桿132移動以控制定子118在與耦接部136間的交界處的高程。因此，當其中一個致動器122的導螺桿132旋轉以產生另一致動器122的螺帽158之間的相對位移時，定子118的水平面即相對於腔室主體102的中心軸而改變。
在一個具體實施例中，馬達138(例如步進式或伺服馬達)係耦接至導螺桿132，以回應該控制器124的一訊號而提供可控制旋轉。或者是，可使用其他類型的致動器122來控制定子118的線性位置，例如氣壓缸、液壓缸、滾珠螺桿、螺線管、線性致動器與凸輪從動件等。
腔室100也包含一或多個感測器116，感測器116一般是用以偵測基板支座104(或基板140)在腔室主體102的內部空間120內的高程。感測器116耦接至腔室主體102及/或處理腔室100的其他部分，且是用以提供代表基板支座104 與腔室主體102的頂部112及/或底部110之間距離的輸出，且也可偵測基板支座104及/或基板140的錯位。
該一或多個感測器116是耦接至控制器124，控制器124接收來自感測器116的輸出指標，並對該一或多個致動器組件122提供訊號以使至少一部分的基板支座104上升或下降。控制器124使用得自感測器116的一位置指標來調整定子118在每一個致動器組件122處的高程，使得基板支座104與座落在基板支座104上的基板140的高程與平面皆可相對於RTP腔室100的中心軸及/或輻射加熱源106而調整。舉例而言，控制器124可提供訊號以藉由一個致動器122的動作而升起基板支座，以修正基板支座104的軸向錯位，或是該控制器可對所有致動器122提供訊號，以促進基板支座104的同時垂直移動。
該一或多個感測器116可為超音波式、雷射式、電感式、電容式、或其他類型的感測器，這些感測器可偵測到腔室主體102內基板支座104的接近。感測器116耦接至頂部112附近處的腔室主體102或耦接至壁部108，但在腔室主體102內或周圍的其他位置也是合適的，例如在腔室100外部耦接至定子118。在一個具體實施例中，一或多個感測器116耦接至定子118，並且用以透過壁部108感測基板支座104(或基板140)的高程及/或位置。在這個具體實施例中，壁部108可包含較薄的截面，以促進透過壁部108的位置感測。
腔室100也包含一或多個溫度感測器117，溫度感測器117係用以於處理前、中及後感測基板140的溫度。在第1 圖所述具體實施例中，溫度感測器117是設置通過頂部112，但在腔室主體102內或周圍的其他位置也是可用的。溫度感測器117可為光學高溫計，例如具有光纖探針的高溫計。感測器117可用以耦接至頂部112，感測器117的配置方式是可用以感測基板的整個直徑、或是基板的一部分。感測器117包括定義了實質上相當於基板直徑的一感測區域、或是實質上相當於基板半徑的一感測區域的圖案。舉例而言，複數個感測器117可以一種徑向或線性配置方式耦接至頂部112，以產生在整個基板半徑或直徑上的一感測區域。在一個具體實施例中(未示)，複數個感測器117可設於從頂部112的中心附近徑向延伸至頂部112的周邊部分的一直線中。在這個方式中，基板的半徑可受感測器117監控，這將使得在旋轉期間也可感測基板的半徑。
RTP腔室100也包含一冷卻塊180，冷卻塊180與頂部112相鄰、耦接至頂部112或形成於頂部112中。一般而言，冷卻塊180與輻射加熱源106分隔開且與輻射加熱源106相對。冷卻塊180包含耦接至進流口181A與出流口181B的一或多個冷劑通道184。冷卻塊180可由抗製程材料製成，例如不銹鋼、鋁、聚合物或陶瓷材料。冷劑通道184可包含螺旋圖案、矩形圖案、圓形圖案或這些圖案的組合，且通道184是一體地形成在冷卻塊180內，例如藉由鑄造冷卻塊180，及/或從兩個或更多個部件製成冷卻塊180並接合這些部件。另外地、或替代地，冷劑通道184也可鑽孔至冷卻塊180中。
如本文所述，腔室100是用以以「面向上」的方向來 容納一基板，其中基板的沉積接收側或面是定位為朝向冷卻塊180，而基板的「背側」是面向輻射加熱源106。「面向上」的方向可使得輻射加熱源106的能量更快速地被基板140吸收，因為基板的背側一般都比基板表面更不具反射性。
雖然冷卻塊180與輻射加熱源106是說明為分別位於內部空間120的上部與下部，但是冷卻塊180與輻射加熱源106的位置也可相反。舉例而言，冷卻塊180的大小與配置係設以置位於基板支座104的內徑內，而輻射加熱源106係耦接至頂部112。在這種配置中，石英窗部114係設於輻射加熱源106與基板支座104之間，例如與腔部100的上部中的輻射加熱源106相鄰。雖然基板140在背側面向輻射加熱源106時可更直接吸收熱量，但在任一配置中，基板140也可以定向為面向上的方向或面向下的方向。
進流口181A與出流口181B是藉由閥門與適當的管路系統而耦接至一冷劑來源182，且冷劑來源182與控制器124通訊以促進在冷劑來源182中設置的流體的壓力及/或流量。流體可為水、乙二醇、氮(N2)、氦(He)、或可使用作為熱交換媒介的其他流體。
第2圖是根據一個具體實施例的支撐件200的截面圖。支撐件200係使用於裝置100中作為支撐環150。支撐件200可為具有一內徑202與一外徑204之環形構件，且可具有一第一側部206與一第二側部208。
內徑202上具有一凸出部210，凸出部210是從第一側部206實質定義的一平面上凸出。凸出部210可用以接合 於在一第二支撐件(未示)上的一互補凸出部，例如第1圖中的邊緣環152。這種接合的凸出部可用於使第二支撐件對支撐件200鎖固地定位。
凸出部210是從第一側部206凸出一段距離，這段距離是經選擇以使第二支撐件保持鎖固地定位。凸出部210的長度也受到一特定具體實施例中存在的間隔限制所約束。凸出部210的合適長度值是介於約0.01吋與約0.1吋之間，例如約0.04吋。
在外徑204上可具有一第二凸出部212，第二凸出部212是從第二側部208凸出。凸出部212可用以接合於一第三支撐件(未示)，例如第1圖的支撐圓柱154。凸出部212可使支撐件200對第三支撐件鎖固地定位。這兩個凸出部210與212因此提供了三個支撐件(包括支撐件200)的鎖固定位。
第2圖的第二凸出部212是位於比第三支撐件更大或更小的半徑處。因此，第二凸出部212是藉由沿著第三支撐件的一外表面延伸而接合於第三支撐件，或是藉由沿著第三支撐件的一內表面延伸而接合於第三支撐件。外徑204一般是延伸超過了第三支撐件的半徑，因此支撐件200可靠在第三支撐件上。若第二凸出部212是位於比第三支撐件小的半徑處，則外徑204將延伸超過第二凸出部212的半徑。在第2圖所示的具體實施例中，第二凸出部212的半徑與外徑204實質上相同。
支撐件200在其第一側部206與第二側部208的至少其中一個上具有溶膠塗層。溶膠塗層是由溶膠所形成的塗 層。溶膠是一種在基質(例如液體載體)中分散有大分子(例如具有奈米尺寸的分子)的材料。這些分子可為巨型分子(macromolecules)、聚合物、或是較小的分子的聚結體。基質一般是一種可助於對一表面施用溶膠的材料，例如液體(如潤滑材料或凝膠材料)。在經乾燥時，溶膠會產生一溶膠塗層，此溶膠塗層依乾燥與加熱程度而具有變化的孔隙率。
第3圖是具有一溶膠塗層302的支撐件300。支撐件300為有被施用溶膠塗層的支撐件200。支撐件300也可被使用作為第1圖的支撐環150。
溶膠塗層302含有一種防止可被第1圖的溫度感測器117偵測到的輻射通過支撐件300及/或由支撐件300輻射的材料。這種輻射會降低溫度感測器117對於設在熱處理腔室中的基板所發出之輻射的偵測能力。在低溫熱處理中，基板發出的輻射會減少，因此輻射雜訊來源的控制可提升溫度偵測。
第3圖的支撐件300具有矽氧化物主體304，矽氧化物主體304可為石英(例如泡沫石英或非結晶性石英)或二氧化矽(例如非結晶性二氧化矽)。矽氧化物主體一般都可為溫度感測器117可偵測輻射所通過，因此溶膠塗層302(含有例如矽之材料)會阻擋這種輻射的穿透。這種材料可為具有過剩矽的二氧化矽，或是這種材料可為摻雜氧的矽。一般而言，會選擇可穿透低於約10m%的溫度感測器117可偵測入射輻射的材料。這種材料一般被認為是對入射輻射不透明。
溶膠塗層302為如第3圖中所示之層結構、或是單一 層。層結構一般具有一層以上，且這些層可為實質上相同成分或不同成分。一般而言，這些層中的至少其中一層將對溫度感測器117所偵測的輻射(例如高溫計輻射)為實質上不透明。這些層的其中一層為矽。另一層為二氧化矽、過剩矽之二氧化矽、摻雜矽、或另一含矽材料。
溶膠塗層302對矽氧化物主體304的黏接可藉由使用溶膠黏接層而強化，溶膠黏接層可為二氧化矽或過剩矽之二氧化矽。黏接層可為一溶膠層。矽溶膠層係形成於黏接層上，以增進矽溶膠層對支撐件300的黏接。
溶膠塗層302的層結構之特徵在於具有漸變成分。在二氧化矽主體上可形成一系列層體，且每一層都具有不同成分。舉例而言，溶膠塗層302中的每一層都具有比直接緊鄰的層體更多的矽。以此方式可形成任何層數，以提供從一類二氧化矽成分(亦即，接近計量組成的二氧化矽)至一實質矽層(若有的話，也僅具有極微量的氧)之一成分進程。以此方式，可提升溶膠塗層302的黏接性。
溶膠塗層302可具有介於約50奈米至約50微米之間的厚度，例如介於100奈米與10微米之間，例如約1微米。在一多層溶膠塗層中，如第3圖所示，每一層具有相同厚度，或是這些層可具有不同厚度。舉例而言，層結構的黏接層可具有比輻射阻擋層更厚的厚度，以使塗層的黏接性達最大。舉例而言，單一黏接層可具有約0.5微米之厚度，而輻射阻擋層僅具有約100奈米的厚度。在多層結構的一個具體實施例中，每一層的厚度與其矽含量成反比，因此具有二氧化矽類 似成分的第一溶膠層的厚度大於比第一溶膠層有更多矽的第二溶膠層，且持續如此直到多層結構的最後一層為止；此最後一層具有最小厚度，且實質上是由矽所組成。
溶膠塗層302具有一覆蓋層308。覆蓋層是一種與剩餘溶膠塗層302相容的耐久材料，例如二氧化矽。覆蓋層可用於避免矽(或實質上為矽)輻射阻擋層對於對矽具反應性的物種(例如氧或氮)的暴露。對於相對厚的矽層而言，在處理期間對氧的表面暴露會原位產生覆蓋層，且不利影響極微。然而，對於薄矽層而言，對氧的表面暴露會使矽層的輻射阻擋性質衰減，因此沉積的覆蓋層在這類具體實施例中是有用處的。
在任何溶膠層或溶膠塗層中都會含有孔洞。因為溶膠一般包含了分散於液體基質中的固體，當液體被移除時，即於先前使固體顆粒分隔的液體處留下孔洞。這些孔洞對所產生的乾燥溶膠材料產生孔隙率。在液體移除處理期間或之後的溶膠熱處理會消除某些孔洞，降低孔隙率，及/或使移除液體之後剩下的固體材料緻密化。可在低於液體初沸點的溫度下進行熱處理，或是可在液體初沸點或高於液體初沸點的溫度下進行熱處理。使用液體初沸點或高於液體初沸點之溫度會促進較大孔洞的形成，因為在溶膠中有泡體形成之故。在以水作為液體基質的水系統中，在高於100℃的溫度下使混合物乾燥將增進泡體在溶膠內形成，以產生較大孔洞與更大的孔隙率。在某些具體實施例中，尺寸介於10奈米至約60微米之間(例如介於100奈米與約10微米之間)的孔洞有利 於降低通過塗層的光穿透量。在經過乾燥與熱處理之後，溶膠層的孔隙率可為介於約35%至約80%之間，例如是介於約45%與約60%之間。
在層狀溶膠製程中，是重複沉積出多層溶膠層以建構一溶膠塗層，其中每一層的孔隙率都可被控制，以產生具有不同孔隙率的層體。在某些具體實施例中，孔隙率也會在塗層間漸變。舉例而言，第3圖的溶膠塗層302在接近矽氧化物主體304處具有一第一孔隙率，而在接近溶膠塗層302的表面處具有與第一孔隙率不同的一第二孔隙率。第二孔隙率低於第一孔隙率，或是第二孔隙率可高於第一孔隙率。
藉由以層狀方式施用溶膠塗層，並週期性地或在所有層都沉積之後進行熱處理及/或乾燥，即可透過溶膠塗層來調整孔隙率。在一個具體實施例中，每一層都是在沉積之後個別地進行乾燥。在另一具體實施例中，每一層都是在沉積之後進行乾燥與熱處理。乾燥是在沉積了複數層之後進行，因此所述複數層是在相同時間進行乾燥。乾燥與熱處理是在沉積了複數層之後進行，因此所述複數層是在相同時間進行乾燥和熱處理。對不同層所施用的乾燥與熱處理可以不同，以於不同層中達到不同的孔隙率等級。在這個方式中，可利用層狀溶膠塗層來實現任何需要的孔隙率輪廓。此外，在相同時間進行多層的乾燥及/或熱處理可促進成分與孔隙率在各層間的擴散，以降低層之間的界面梯度。在一個具體實施例中，沉積有複數個溶膠層，所述複數個溶膠層經乾燥與熱處理，然後再沉積、乾燥及熱處理第二複數個溶膠層。
在本文所述的溶膠塗層中含有跟矽與氧一起的碳。碳化矽可用於阻擋可為溫度感測器117所偵測的某些頻率輻射。如有需要，溶膠塗層可含有矽溶膠層與碳化矽溶膠層，以加寬該溶膠塗層所阻擋的頻譜。碳化矽溶膠層可沉積在矽溶膠層相鄰處(上方或下方)，且這兩層具有一漸變界面。
溶膠塗層一般是由溶膠塗敷製程所形成。一個實例為溶膠凝膠製程。對矽氧化物主體塗敷一溶膠凝膠，然後熱處理會將溶膠燒結成塗層。以這種製程所形成的溶膠塗層呈多孔性，且塗層的孔隙率是由用以燒結溶膠的熱處理程度予以控制。施用較多的熱會產生較緻密的塗層，反之亦然。孔隙率在某些塗層中有利於降低通過塗層的輻射穿透。根據另一具體實施例，藉由對塗層表面施加高程度的熱處理以緻密化該表面，在覆蓋層下方留下多孔層，覆蓋層係藉此形成於溶膠塗層上。這種高程度的熱處理是由火拋光(fire polishing)製程、雷射退火製程、或電漿暴露製程所進行。
二氧化矽可由溶膠製程利用含有二氧化矽前驅物的成分製成。四乙氧基矽烷(tetraethylorthosilicate，TEOS)是二氧化矽前驅物的一個實例，其可含於有水的溶膠中以由溶膠製程形成二氧化矽。TEOS形成一種二氧化矽凝膠聚合物，其可經乾燥而成為如上所述之具有孔隙率的二氧化矽基質。也可使用其他的烷氧化矽而藉由溶膠製程形成二氧化矽。可藉由將小的矽顆粒分散於液體(例如酒精)中、將此分散物塗敷至基板、並且乾燥所塗敷的分散物而沉積矽。矽顆粒是作為溶膠中的矽前驅物，並且在經乾燥時形成多孔性矽層。 可添加例如脂肪酸(例如硬脂酸、油酸)之表面活性劑，以穩定化矽膠體。在二氧化矽前驅物成分中含有矽顆粒之混合物係用以沉積具有矽與二氧化矽的溶膠材料。也可使用脂肪酸來穩定化這種混合物。
具有不同成分層體之層狀結構是由依序的溶膠凝膠製程、使用不同成分的溶膠而形成。第一成分之第一溶膠係塗敷至表面，並經乾燥以形成一第一溶膠層。然後具有一第二成分(與該第一成分不同)之一第二溶膠係塗敷至該表面，並經乾燥以於該第一溶膠層上形成一第二溶膠層。應注意在溶膠凝膠製程中，藉由在施用第二溶膠層之前先部分乾燥該第一溶膠層，即可形成一漸變界面(亦即具有梯度成分之界面)，該漸變界面係一過渡層。已知在該第二溶膠層被乾燥時，該第一溶膠層也會乾燥，且在兩層之間界面處的分子會遷移通過界面，以於該界面處產生漸變成分。
一般而言，溶膠塗層是形成在支撐件的非面向輻射側上，但溶膠塗層也可以形成在支撐件的任何所需表面上，以阻擋輻射通過。的確，溶膠塗層可被塗敷於輻射熱處理腔室的任何所需表面上，例如第1圖的腔室。特別是，除了支撐件154以外，還可對支撐圓柱154及/或邊緣環152施用阻擋輻射的溶膠塗層。溶膠塗層，或溶膠塗層的每一個別層，都是由將溶膠材料流動塗佈、噴塗、或旋塗至基板上所形成。如上所述，每一層可被個別地施用及乾燥/熱處理，或可於乾燥處理或熱處理之間施用多層。熱處理可以與乾燥處理相同頻率、或以不同頻率來施用。藉由調整液體含量與黏度、或 顆粒含量與溶膠材料的尺寸，即可調整溶膠材料的黏度。
如果需要，溶膠塗層可用於氣相沉積之塗層。藉由形成一氣相沉積層與一溶膠層而於支撐件200上形成塗層。舉例而言，二氧化矽或富含矽之二氧化矽黏接層係由氣相沉積方式形成，然後矽溶膠層是形成在氣相沉積的二氧化矽或富含矽之二氧化矽黏接層上。如有需要，可在形成溶膠層之前，在矽氧化物上方形成複數層氣相沉積層。在某些具體實施例中，塗層可藉由施用含有一或多層溶膠層的複數層氣相沉積層而形成於支撐件上。該一或多層溶膠層提供了氣相沉積層中所一般無法實現的孔隙率。孔隙率提升了塗層的輻射阻擋特性。
前述內容係與本發明的具體實施例有關，然亦可在未背離本發明基本範疇下得出本發明的其他與進一步具體實施例，本發明的範疇是由下述申請專利範圍所決定。

Claims (20)

  1. 一種用於一熱處理腔室的支撐件，包括：一主體，該主體用以支撐曝露於輻射的一工件，該主體包括矽氧化物且具有：一面向輻射側與一非面向輻射側；及一多孔性塗層，包括矽與二氧化矽，該多孔性塗層至少在該非面向輻射側上。
  2. 如請求項1所述之支撐件，其中該多孔性塗層包括一矽層。
  3. 如請求項1所述之支撐件，其中該多孔性塗層包括具有不同成分的複數層。
  4. 如請求項1所述之支撐件，其中該多孔性塗層具有一梯度成分。
  5. 如請求項1所述之支撐件，其中該多孔性塗層具有一變化孔隙率。
  6. 如請求項2所述之支撐件，其中該多孔性塗層具有從一類二氧化矽成分至該矽層之一成分進程。
  7. 如請求項6所述之支撐件，其中該多孔性塗層具有一變化孔隙率。
  8. 如請求項4所述之支撐件，其中該多孔性塗層進一步包括碳。
  9. 一種用於一熱處理腔室之支撐件，包括：一矽氧化物，該矽氧化物包含主體以支撐曝露於輻射的一工件，該主體具有：一面向輻射側與一非面向輻射側；及一異質層結構，包括形成於至少該非面向輻射側上的二氧化矽，其中該異質層為多孔性，且入射於該支撐件上具有一高溫計波長的輻射通過該異質層結構的量低於約10m%。
  10. 如請求項9所述之支撐件，其中該異質層結構具有的孔隙率是介於約35%與約80%之間。
  11. 如請求項9所述之支撐件，其中該異質層結構包括具有一第一孔隙率的一第一層、以及具有一第二孔隙率的一第二層，該第二孔隙率與該第一孔隙率不同。
  12. 如請求項10所述之支撐件，其中該異質層結構的孔隙率是漸變的。
  13. 如請求項10所述之支撐件，其中該異質層結構具有從一類二氧化矽成分至該矽層之一成分進程。
  14. 如請求項10所述之支撐件，其中該異質層結構具有的孔隙尺寸是介於約10奈米至約60微米。
  15. 如請求項9所述之支撐件，其中該異質層結構進一步包括一輻射阻擋層與一覆蓋層。
  16. 一種用於一熱處理腔室之支撐件的形成方法，該方法包括以下步驟：使一第一溶膠流經一基板，該第一溶膠包括一二氧化矽前驅物；使該第一溶膠乾燥以形成一第一塗層；及使一第二溶膠流經該基板，該第二溶膠包括一矽前驅物；使該第二溶膠乾燥，以於該第一塗層上形成一第二塗層；及熱處理該基板以形成該支撐件。
  17. 如請求項16所述之方法，其中該第一塗層與該第二塗層各具有的孔隙尺寸是介於約10奈米與約10微米之間。
  18. 如請求項16所述之方法，其中該第一溶膠進一步包括一矽前驅物，且該第二溶膠進一步包含一二氧化矽前驅物。
  19. 如請求項18所述之方法，其中該第一塗層具有一類二氧化矽成分，且該第二塗層實質上為矽。
  20. 如請求項16所述之方法，其中該第一溶膠包括烷氧化矽，且該第二溶膠包括矽顆粒。
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