TWI710458B

TWI710458B - 高反射鍍膜

Info

Publication number: TWI710458B
Application number: TW108126539A
Authority: TW
Inventors: 吳宗豐; 李文亮; 游輝桓; 劉金勳; 吳柏漢; 巫吉原
Original assignee: 翔名科技股份有限公司
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2019-07-26
Publication date: 2020-11-21
Also published as: TW202103929A

Abstract

本發明提供一種高反射鍍膜，其結構包括：一界面層、一反射層、複數個第一覆層、以及複數個第二覆層。本發明之高反射鍍膜具有良好附著力以及高反射率，是以能夠被應用在任一種快速熱處理系統之中，例如：快速熱退火系統、快速熱固化系統、快速熱氧化系統、及快速熱化學氣相沉積系統，用於提升上述任一種快速熱處理系統之效能。

Description

高反射鍍膜

本發明係關於熱處理設備之技術領域，尤指應用於快速熱處理系統之中的一種高反射鍍膜及該高反射鍍膜於提升快速熱處理系統效能之用途。

有經驗的材料工程師必然知道，大部分的材料在生產製造的過程都需要使用退火(Annealing)處理。在執行退火處理的過程中，材料會被加溫至特定溫度，且於保持該特定溫度一段時間之後，再以適宜的速度將其冷卻，藉此方式改善材料的微結構。以半導體前段製程為例，退火處理即被應用在恢復矽基材的單晶結構，並活化其中的摻雜物質。

隨著半導體技術的演進，退火設備也從傳統的爐管到現行的快速熱處理(Rapid thermal process, RTP)設備。圖1顯示習知的一種快速熱處理設備的立體分解圖。如圖1所示，習知的快速熱處理設備1’基礎上包括：一基座11’以及一加熱模組12’，其中，該基座11’與該加熱模組12’之間係為一加熱腔體(例如:石英玻璃)。特別地，加熱模組12’包括複數組石英鹵素燈(Quartz halogen lamp)121’，用以發出光源進而對置於該基座11’之一承載盤111’之上的一晶圓2’進行加熱。透過適當地變更所述快速熱處理設備1’之基礎結構，係使得使用燈源加熱之快速熱處理設備1’能夠被應用在達成快速熱退火(Rapid thermal annealing, RTA)、快速熱固化(Rapid thermal curing, RTC)、快速熱氧化(Rapid thermal oxidation, RTO)、及快速熱化學氣相沉積(Rapid thermal CVD, RTCVD)等製程。

為了大幅提升快速熱處理設備1’的效能，習知技術通常會在承載盤111’表面或者該加熱腔體的內壁面覆上一高反射鍍膜(Highly-reflective coating)。製鍍反射膜的材料目前以銀或鋁金屬為主，雖然這些金屬具良好的反射率，其與基板(例如: 承載盤111’)之間卻有著附著力不佳的問題。研究資料顯示，在銀或鋁層與基板之間加鍍一層鉻或氧化鋁層有助於改善附著力不佳的問題，但是卻衍生反射膜的反射率下降之問題。

由上述說明可知，如何設計出具良好附著力以及高反射率之反射膜於是成為業界之主要課題。有鑑於此，本案之發明人係極力加以研究發明，而終於研發完成本發明之一種高反射鍍膜及該高反射鍍膜於提升快速熱處理系統效能之用途。

本發明之主要目的在於提供一種高反射鍍膜，其具有良好附著力以及高反射率，是以能夠被應用在任一種快速熱處理系統之中，例如：快速熱退火(Rapid thermal annealing, RTA)系統、快速熱固化(Rapid thermal curing, RTC)系統、快速熱氧化(Rapid thermal oxidation, RTO)系統、及快速熱化學氣相沉積(Rapid thermal CVD, RTCVD)系統，用於提升所述快速熱處理系統之效能。

為了達成上述本發明之主要目的，本案發明人係提供所述高反射鍍膜之一實施例，其用以鍍覆於一基材之上，且包括：一界面層，形成於該基材之上，且由MxNy所製成；一反射層，形成於該界面層之上，且由銀(Ag)、鋁(Al)、金(Au)、銅(Cu)、鎳(Ni)、或鎳鉻(Ni-Co)合金所製成；複數個第一覆層，形成於該反射層之上；以及複數個第二覆層，其中，任兩個所述第一覆層之間係形成有一個所述第二覆層；其中，M為金屬元素，且其可為下列任一者：鎳(Ni)、銅(Cu)、錸(Re)、鎢(W)、鈷(Co)、鐵(Fe)、鉬(Mo)、錫(Sn)、上述任兩者之合金、或上述任兩者以上之合金；其中，N為非金屬元素，且其可為下列任一者：磷(P)或硼(B)；其中，x和y皆為原子百分比，x介於85 at%至90 at%之間，且y小於15 at%。

於前述本發明之高反射鍍膜的實施例中，該基材可為下列任一者：快速熱處理設備之承載盤或快速熱處理設備之加熱腔體。

於前述本發明之高反射鍍膜的實施例中，該基材之製造材料可為下列任一者：鋁、鋁合金、不鏽鋼、玻璃、或高導磁材料。

於前述本發明之高反射鍍膜的實施例中，該複數個第一覆層與該複數個第二覆層具有一總堆疊層數，且該總堆疊層數至少為六。

於前述本發明之高反射鍍膜的實施例中，該第一覆層與該第二覆層分別具有一第一厚度和一第二厚度，且該第一厚度與該第二厚度之間具有範圍介於1:0.55至1:0.65之間的一厚度比。

於前述本發明之高反射鍍膜的實施例中，該第一覆層與該第二覆層分別由一第一氧化物和一第二氧化物製成；並且，該第一氧化物與該第二氧化物分別具有一第一折射率與一第二折射率，且該第一折射率與該第二折射率之間具有範圍介於1:1.2至1:1.8之間的一折射率比。

為了能夠更清楚地描述本發明所提出之一種高反射鍍膜，以下將配合圖式，詳盡說明本發明之較佳實施例。

圖2顯示本發明之一種高反射鍍膜的側剖視圖。先行說明的是，本發明之高反射鍍膜1主要用於鍍覆(coating)在一基材10之上，其中該基材10可為快速熱處理設備之承載盤或快速熱處理設備之加熱腔體。易於理解的，將本發明之高反射鍍膜1鍍覆在所述承載盤或所述加熱腔體之後，具有本發明之高反射鍍膜1的快速熱處理設備之效能便能夠大幅提升。鍍覆有反射膜層之承載盤又習稱為RTP reflector，其材質通常為鋁、鋁合金、或不鏽鋼。另一方面，加熱腔體通常為(石英)玻璃。因此，也可以視為本發明之高反射鍍膜1係應用於鍍覆在該基材10之上，而該基材10之材質為鋁、鋁合金、不鏽鋼、(石英)玻璃、或高導磁材料。

繼續地參閱圖2，本發明之高反射鍍膜1於構成上包括：一界面層11、一反射層12、複數個第一覆層(Passivation layer)13、以及複數個第二覆層(Passivation layer)14；其中，該界面層11係形成於該基材10之上，且該反射層12係形成於該界面層11之上。於本發明中，該界面層11主要係應用為一附著層(Adhesive layer)，用以提升該反射層12與該基材10之間的附著力。通常，該反射層12之材質可以是銀(Ag)、鋁(Al)、金(Au)、銅(Cu)、鎳(Ni)、或鎳鉻(Ni-Co)合金。並且，依據本發明之設計，該界面層11由MxNy所製成，其中M為一金屬元素，且其可為下列任一者：鎳(Ni)、銅(Cu)、錸(Re)、鎢(W)、鈷(Co)、鐵(Fe)、鉬(Mo)、錫(Sn)、上述任兩者之合金、或上述任兩者以上之合金。另一方面，N為一非金屬元素，且其可為下列任一者：磷(P)或硼(B)。舉例而言，該界面層11的製造材料可以是Ni-P、Ni-B、Ni-Cu-P、Ni-Re-P、Ni-W-P、Co-P、Co-B、Fe-Sn-B、Fe-W-B、Fe-Mo-B、Fe-Mo-W-B、或Ni-Sn-Cu-P。特別說明的是，x和y皆為原子百分比，x介於85 at%至90 at%之間，且y小於15 at%。

如圖2所示，該複數個第一覆層13係形成於該反射層12之上，且任兩個所述第一覆層13之間係形成有一個所述第二覆層14。依據本發明之設計，該複數個第一覆層13與該複數個第二覆層14具有一總堆疊層數，且該總堆疊層數至少為六。並且，於本發明中，該第一覆層13與該第二覆層14分別由一第一氧化物和一第二氧化物製成，且該第一氧化物與該第二氧化物分別具有一第一折射率與一第二折射率。經常使用之第一氧化物和第二氧化物的材料包括二氧化矽(n=1.45)、三氧化二鋁(n=1.76)、氧化鉿(=2.15)、二氧化鈦(n=2.4~2.6)等，但不限於此。本發明特別令該第一折射率與該第二折射率之間具有範圍介於1:1.2至1:1.8之間的一折射率比，且令且該第一覆層13之一第一厚度與該第二覆層14之一第二厚度之間具有範圍介於1:0.55至1:0.65之間的一厚度比。如此設計，係有助於避免表面覆層(Surface passivation layer)造成該反射層12之反射率下降的問題。

實驗例

為了證實本發明之高反射鍍膜的確可以在一基材10之上顯示出高反射率之特徵，本案發明人係製作所述高反射鍍膜之樣品1及樣品2，並透過模擬軟體驗證其反射率與波長之相對關係。樣品1與樣品2之基礎資訊係整理於下表(1)之中。表(1)

	基材	界面層	反射層	第一覆層	第二覆層
樣品1	Al	Ni _0.88P _0.12	Ag	SiO ₂(t=138nm)	TiO ₂(t=89nm)
樣品2	Al	Ni _0.88P _0.12	Ag	SiO ₂(t=85nm)	TiO ₂(t=53nm)

補充說明的是，於樣品1之中，該複數個第一覆層13與該複數個第二覆層14之總堆疊層數為六。另一方面，於樣品2之中，該複數個第一覆層13與該複數個第二覆層14之總堆疊層數為四十。圖3顯示量測自樣品1之波長相對於反射率的資料曲線圖，且圖4顯示量測自樣品2之波長相對於反射率的資料曲線圖。由圖3的實驗數據可知，以一長波長(>750nm)的光照射在鍍覆於基板10上的樣品1(亦即，本發明之高反射鍍膜1)之後，可測得樣品1顯示出高於96.5%之反射率。另一方面，觀察圖4的實驗數據可以發現，以一長波長(>750nm)的光照射在鍍覆於基板10上的樣品2之後，可測得樣品2顯示出高於96%之反射率。

顯然地，實驗數據係證實本發明之高反射鍍膜1具有良好附著力以及高反射率，是以能夠被應用在任一種快速熱處理系統之中，例如：快速熱退火(Rapid thermal annealing, RTA)系統、快速熱固化(Rapid thermal curing, RTC)系統、快速熱氧化(Rapid thermal oxidation, RTO)系統、及快速熱化學氣相沉積(Rapid thermal CVD, RTCVD)系統，用於提升所述快速熱處理系統之效能。

必須補充說明的是，為了進一步地增加、調整本發明之高反射鍍膜1的機械性質或光學性質，在可實現的實施例中，係允許該界面層11更包括至少一添加元素；其中，該添加元素可為下列任一者：銻(Sb)、鋅(Sn)、鎘(Cd)、或鐵(Fe)。然而，必須注意的是，該添加元素之原子百分比必須小於3%。舉例而言，在適當添加所述添加元素至該界面層11之中以後，所述界面層11的元素組成如下表(2) 所示。表(2)

元素	比例(%)	誤差值(%)
鎳(Ni)	88.46	±0.05
磷(P)	10.96	±0.05
銻(Sb)	0.26	±0.02
錫(Sn)	0.17	±0.02
鎘(Cd)	0.12	±0.01
鐵(Fe)	0.035	±0.006

必須加以強調的是，上述之詳細說明係針對本發明可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

<本發明>

1:高反射鍍膜

10:基材

11:界面層

12:反射層

13:第一覆層

14:第二覆層

<習知>

1’:快速熱處理設備

2’:晶圓

11’:基座

12’:加熱模組

111’:承載盤

121’:石英鹵素燈

圖1顯示習知的一種快速熱處理設備的立體分解圖；圖2顯示本發明之一種高反射鍍膜的側剖視圖；圖3顯示量測自樣品1之波長相對於反射率的資料曲線圖；以及圖4顯示量測自樣品2之波長相對於反射率的資料曲線圖。