TWI821919B - 一種反射板組、燈組模組、襯底處理設備及反射板組的調節方法 - Google Patents

一種反射板組、燈組模組、襯底處理設備及反射板組的調節方法 Download PDF

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Abstract

本發明公開了一種反射板組、燈組模組、襯底處理設備及反射板組的調節方法，反射板組包括內圈反射板組、外圈反射板組及設置於內圈反射板和外圈反射板之間的分隔板，所述分隔板用於將內圈燈組和外圈燈組發射的熱輻射隔開，所述分隔板的沿長度方向延伸的厚度的中間線相對於竪直方向具有傾斜角度，所述傾斜角度大於零度，所述傾斜角度用於確保所述襯底上的溫度分布的均勻性。本發明通過調節傾斜角度可以實現內外區的獨立控溫。

Description

一種反射板組、燈組模組、襯底處理設備及反射板組的調節方法
本發明涉及半導體處理設備技術領域，特別涉及一種反射板組、襯底處理設備及反射板組的調節方法。
襯底處理設備主要用於加工襯底（或稱晶圓），對其進行熱處理，常見的，例如，磊晶設備（epitaxial equipment），其指用於在單晶襯底上生長一層跟襯底具有相同晶格排列的單晶材料的設備。實現磊晶生長有許多方法，包括分子束磊晶、超高真空化學氣相沉積、常壓及减壓製程等。對於常壓及减壓磊晶（Epi）製程不僅需將襯底加熱到一定的溫度，而且須保證襯底表面的溫度具有高度的均勻性，再向襯底表面輸送多種特氣（SiCl 4、SiH 2Cl 2）等，使得氣體發生化學反應從而沉積，實現襯底表面Si的均勻生長。該製程中，通常採用鹵素燈發射熱輻射對襯底進行加熱，結合圖1至圖3所示，目前現有技術通用的襯底處理設備包括：反應腔，所述反應腔包括上石英罩130、下石英罩150和石英內襯140，所述上石英罩130扣設在所述石英內襯140的頂面上，所述下石英罩150扣設在所述石英內襯140的底面上從而構成密封的所述反應腔。
所述襯底處理設備還包括：石墨托盤180和旋轉軸；所述石墨托盤180位於所述反應腔內，用於承載所述待處理襯底170；所述旋轉軸一端與所述石墨托盤180底部連接，另一端貫穿所述下石英罩150延伸至所述反應腔外部，所述旋轉軸帶動所述石墨托盤180旋轉和升降。
所述襯底處理設備還包括：上燈組模組110和下燈組模組160；上燈組模組110，其設置在所述上石英罩130上方；上燈組模組110包括上反射板120和32盞鹵素燈，所述鹵素燈均勻分布在同一直徑的圓上，所述上反射板120扣設在所述上石英罩130上，通過所述上反射板120將所述鹵素燈發出的加熱光波反射至所述上石英罩130對待處理襯底170和石墨托盤180加熱。
上燈組模組110中的鹵素燈發出的波通過反射板的面1、2、3反射後最終透過上石英罩130被待處理襯底170和石墨托盤180吸收，達到加熱的目的。
為了保證待處理襯底170表面內圈和外圈溫度的均勻性，現有技術中將處於同一圓周上的上燈組的32盞鹵素燈分為兩個燈區，具體的，專利CN107523860A介紹了通過具有兩種不同反射角度的反射板將32盞燈分成兩個不同的區來實現內外兩個區的分區加熱，在實際調溫過程中將這兩個燈區施加以不同的功率，該功率比約為1：2.5～1：3。由於該兩個燈區分布在同一層的同一直徑的圓周上，且該兩個燈區所用的反射板在同一圓周上，所以該兩個燈區所發出的波存在互相干擾，在調整某一燈區的功率時，勢必會對另一燈區負責加熱的區域造成影響，在調溫過程中，需反復調整功率分配，湊不同燈區的功率分配比例，從而使被加熱襯底表面可以實現溫場均勻的目的。
下燈組模組160：下燈組模組160包括反射板和44盞鹵素燈，其中12盞鹵素燈分布在一較小直徑的圓上，並採用第一下反射板將鹵素燈罩扣在內部，其中12盞鹵素燈主要負責對石墨托盤180內圈進行加熱；另外32盞鹵素燈分布在一較大直徑的圓上，並採用第二下反射板將鹵素燈罩扣在內部，主要負責對石墨托盤180外圈進行加熱。第二下反射板和所述第一下反射板共用一個所述反射板的兩面，即6-1和6-2為一個反射板的兩面。外圈鹵素燈發出的波通過第二下反射板的面4、5和6-1反射後透過下石英罩150被石墨托盤180吸收；內圈鹵素燈發出的波通過第一下反射板的面6-2、7、8反射後透過下石英罩150被石墨托盤180吸收。
對於下燈組反射板系統（即第一下反射板和第二下反射板）而言，雖然小直徑圓上的鹵素燈與大直徑圓上的鹵素燈通過反射板的兩面6-1、6-2可以做到一定程度上的相對獨立，不互相干擾，但是由於反射板的面6-1和6-2為同一層薄板的正反兩面，依然會發生熱傳遞，這樣就限制了內、外圈鹵素燈的獨立和不相互干擾的程度。在實際使用過程中，內、外圈鹵素燈發出的波依舊存在相互干擾。即由於該兩個反射面由同一塊薄板組成，該兩個面之間的距離由板厚决定，無法調整。所以內圈的鹵素燈發出的紅外波會有很大一部分流出到外圈；同樣外圈鹵素燈發出的紅外波會有很大一部分流出到內圈，産生相互干擾。
由此可知，在目前現有反射板結構系統條件下，溫度分布不均勻，且燈區所發出的波存在互相干擾，無法獨立調節。且不同分區的鹵素燈的功率分配比例較大，介於1：2.5～1：3之間。較大的功率分配比例會導致不同分區的鹵素燈之間存在較大的壽命差異，增加了鹵素燈更換的次數。
本發明的目的是提供一種反射板組、燈組模組、襯底處理設備及反射板組的調節方法，通過設有一反射板組，使燈組模組發出的加熱光波可以高效的、獨立的控制各區的加熱，實現均勻的對基片加熱，且同時提高鹵素燈壽命。
為了實現以上目的，本發明通過以下技術方案實現：
一種用於襯底處理設備的反射板組，所述襯底處理設備包括：燈組模組和反應腔，所述反應腔用於容納襯底，所述燈組模組設置在反應腔的上方和/或下方，用於加熱所述襯底；所述燈組模組包括加熱燈組和反射板組，所述加熱燈組包括設置在內圈的內圈燈組和設置在外圈的外圈燈組，所述反射板組用於反射加熱燈組的熱輻射至反應腔內，所述反射板組包括：內圈反射板組，用於反射內圈燈組的熱輻射至反應腔內。外圈反射板組，用於反射外圈燈組的熱輻射至反應腔內。分隔板，設置於內圈反射板和外圈反射板之間，用於將內圈燈組和外圈燈組發射的熱輻射隔開，所述分隔板的沿長度方向延伸的厚度的中間線相對於竪直方向具有傾斜角度，所述傾斜角度大於零度，所述傾斜角度用於確保所述襯底上的溫度分布的均勻性。
可選地，所述反射板組呈環狀，所述分隔板呈環狀。
可選地，所述內圈反射板組半包圍所述內圈燈組，所述外圈反射板組半包圍所述外圈燈組。
可選地，所述分隔板包括第一表面及與第一表面相反的第二表面，所述第一表面為靠近外圈燈組的一面。
可選地，所述分隔板還包括第一子板和第二子板，所述第一子板和第二子板之間具有間隙。
可選地，所述分隔板還包括遮擋環，所述遮擋環與第一子板、第二子板的任意一者或兩者的自由端連接。
可選地，所述第一表面相對於竪直方向具有第一傾斜角度，所述第一傾斜角度用於獨立地調節外圈反射板組的開口寬度，從而確保所述襯底上的溫度分布的均勻性。
可選地，所述第二表面相對於竪直方向具有第二傾斜角度，所述第二傾斜角度用於獨立地調節內圈反射板組的開口寬度，從而確保所述襯底上的溫度分布的均勻性。
可選地，所述外圈反射板組包括第一環形側壁板和第一環形板；所述內圈反射板組包括第二環形側壁板、第二環形板和第三環形側壁板；所述第一環形側壁板、第一環形板、第二環形側壁板、第二環形板依次首尾相連形成階梯狀，所述第三環形側壁板的一端與第二環形板的尾端相連。
可選地，分隔板的一端與所述第二環形側壁板、第一環形板的二者或任一者連接。
可選地，所述分隔板的最薄處厚度為2~30mm。
可選地，所述傾斜角度為（0°，40°]。
可選地，所述第一傾斜角度為（0°，40°]。
可選地，所述第二傾斜角度為（0°，40°]。
可選地，所述間隙的最小處寬度為2mm~30mm。
可選地，所述反射板組採用不銹鋼、鋁和銅中的一種或幾種的組合。
可選地，所述反射板的表面包括鍍金層。
可選地，分隔板是一體成型的，或分體製造然後組裝的。
另一方面，本發明還提供一種用於襯底處理設備的燈組模組，所述襯底處理設備包括：燈組模組和反應腔，所述反應腔用於容納襯底，所述燈組模組設置在反應腔的上方和/或下方，用於加熱所述襯底，所述燈組模組包括：加熱燈組，如上文所述的用於襯底處理設備的反射板組，所述加熱燈組包括設置在內圈的內圈燈組和設置在外圈的外圈燈組，所述反射板組用於反射加熱燈組的熱輻射至反應腔內。
還一方面，本發明還提供一種襯底處理設備，包括：
燈組模組和反應腔，所述反應腔用於容納襯底，所述燈組模組設置在反應腔的上方和/或下方，用於加熱所述襯底；
所述燈組模組包括加熱燈組和如上文所述的用於襯底處理設備的反射板組，所述加熱燈組包括設置在內圈的內圈燈組和設置在外圈的外圈燈組，所述反射板組用於反射加熱燈組的熱輻射至反應腔內。
可選地，內圈燈組包括12盞加熱燈，外圈燈組包括30盞加熱燈。
可選地，所述加熱燈為鹵素燈。
可選地，所述內圈燈組的一個加熱燈與所述外圈燈組中的一個加熱燈的功率比為1:1.1～1：1.25。
再一方面，本發明還提供一種如上文所述的用於襯底處理設備的反射板組的調節方法，所述分隔板包括：第一表面及與第一表面相反的第二表面，所述第一表面為靠近外圈燈組的一面，第一表面相對於竪直方向具有第一傾斜角度，所述第二表面相對於竪直方向具有第二傾斜角度，所述調節方法包括步驟：調節傾斜角度，以使襯底上的溫度分布初步的均勻。
可選地，所述調節方法還包括步驟：調節第一傾斜角度，以使襯底上的溫度分布進一步的均勻。
可選地，所述調節方法還包括步驟：調節第二傾斜角度，以使襯底上的溫度分布進一步的均勻。
本發明至少具有以下優點：
1、本發明通過調節反射板組的傾斜角度使得內圈燈組和外圈燈組中各自的鹵素燈所發出的紅外線不互相干擾，實現內圈燈組和外圈燈組可以獨立控制被加熱件（襯底，或稱晶圓）內、外圈區域的溫度。
2、本發明通過調節第一傾斜角度和/或第二傾斜角度，大大增加了內外區溫度調節的獨立性，實現了更加細微的微調。
3、本發明的分隔板包括第一子板和第二子板，所述第一子板和第二子板之間具有間隙，該間隙的設置很好的隔絕了第一子板和第二子板之間的熱傳導，進一步提升了內圈和外圈獨立控溫的效果。
4、本發明的分隔板還包括遮擋環，所述遮擋環與第一子板、第二子板的任意一者或兩者的自由端連接，所述遮擋環用於遮擋從反應腔反射過來的光線進入間隙，從而避免光線進入間隙影響內外分區控溫的獨立性。
5、本發明的反射板組及內外圈燈數量的設置，降低了調節基片表面溫度的難度，使系統更容易將基片表面溫度調均勻，提高調溫效率。降低上腔室各個鹵素燈功率的不均勻性，使其壽命趨於一致。
以下結合附圖和具體實施方式對本發明提出的一種反射板組、燈組模組、襯底處理設備及反射板組的調節方法作進一步詳細說明。根據下面說明，本發明的優點和特徵將更清楚。需要說明的是，附圖採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施方式的目的。為了使本發明的目的、特徵和優點能够更加明顯易懂，請參閱附圖。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士瞭解與閱讀，並非用以限定本發明實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關係的改變或大小的調整，在不影響本發明所能産生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發明所揭示的技術內容能涵蓋的範圍內。
如圖4~6所示，本實施例提供一種反射板組，用於襯底處理設備，所述襯底處理設備包括反應腔（所述反應腔包括上石英罩103、下石英罩105和石英內襯104，所述上石英罩103扣設在所述石英內襯104的頂面上，所述下石英罩105扣設在所述石英內襯104的底面上從而構成所述反應腔）、基座108、燈組模組和支撑軸，所述基座108設置在所述反應腔內，所述基座108用於承載襯底107，所述支撑軸用於支撑所述基座108，所述燈組模組用於加熱所述襯底。
所述燈組模組設置在反應腔的上方和下方，或僅設置在上方或下方。所述燈組模組包括加熱燈組和反射板組，所述加熱燈組包括設置在內圈的內圈燈組和設置在外圈的外圈燈組，所述反射板組用於反射加熱燈組的熱輻射至反應腔內，且反射板組呈環狀；反射板組包括：內圈反射板組，用於反射內圈燈組的熱輻射至反應腔內，外圈反射板組，用於反射外圈燈組的熱輻射至反應腔內，分隔板，設置於內圈反射板和外圈反射板之間，用於將內圈燈組和外圈燈組發射的熱輻射隔開。
對於燈組模組具體的設計，參見附圖4，所述燈組模組包括：上燈組模組和下燈組模組。
其中，上燈組模組設置在反應腔上方，其包括第一加熱燈組101和第一反射板組201；所述第一加熱燈組101包括：設置在內圈的上內圈燈組1011和設置在外圈的上外圈燈組1012；所述第一加熱燈組101呈環形分布在反應腔上方，所述第一反射板組201設置在所述第一加熱燈組101上方，且半包圍所述第一加熱燈組101；所述第一反射板組201包括上外圈反射板組2012、上內圈反射板組2011和第一分隔板1061，所述第一分隔板1061為整體呈環狀的板，所述第一分隔板1061將所述第一加熱燈組101的上內圈燈組1011和上外圈燈組1012發射的熱輻射隔開，所述燈組主要輻射紅外線來産生熱輻射；所述上內圈反射板組2011半包圍所述上內圈燈組1011，所述上外圈反射板組2012半包圍所述上外圈燈組1012，所述內圈反射板組和所述外圈反射板組均為環形，且橫截面均呈“凹”狀，並具有朝向反應腔的開口；所述第一反射板組201用於將所述第一加熱燈組101發出的熱輻射反射到所述襯底107上；調節所述第一分隔板1061的沿長度方向延伸的厚度的中間線h~h’相對於竪直方向O-O’的傾斜角度β，以使所述上內圈燈組1011和所述上外圈燈組1012各自獨立對所述襯底107加熱，具體的，調節了所述傾斜角度β後，所述上外圈反射板組2012的開口寬度W1和上內圈反射板組2011的開口寬度W2會對應的變化，從而改變了上外圈燈組1012和上內圈燈組1011發射到反應腔內的熱輻射量，起到了調節溫度均勻分布的作用。
第一加熱燈組101、第一反射板組201和所述反應腔頂部同心設置。
所述上內圈燈組2011包括呈環形分布的12盞加熱燈，優選地可以為鹵素燈。
所述上外圈燈組2012包括呈環形分布的30盞加熱燈，優選地可以為鹵素燈。
本實施例中，下燈組模組設置在反應腔下方，其包括第二加熱燈組102和第二反射板組202；所述第二加熱燈組102包括：設置在內圈的下內圈燈組1021和設置在外圈的下外圈燈組1022；所述第二加熱燈組202呈環形分布在反應腔上方，所述第二反射板組202設置在所述第二加熱燈組102下方，且半包圍所述第二加熱燈組102；所述第二反射板組202包括下外圈反射板組2022、下內圈反射板組2021和第二分隔板1062，所述第二分隔板1062為整體呈環狀的板，所述第二分隔板1062將所述第二加熱燈組102的下內圈燈組1021和下外圈燈組1022發射的熱輻射隔開；所述下內圈反射板組2021半包圍所述下內圈燈組1021，所述下外圈反射板組2022半包圍所述下外圈燈組1022，所述下內圈反射板組2021和所述下外圈反射板組2022均為環形，且橫截面均呈“凹”狀，並具有朝向反應腔的開口；所述第二反射板組202用於將所述第二加熱燈組102發出的熱輻射反射到所述基座108上；調節所述第二分隔板1062的沿長度方向延伸的厚度的中間線h-h’相對於竪直方向O-O’的傾斜角度β，以使所述下內圈燈組1021和所述下外圈燈組1022各自獨立對所述基座108加熱，具體的，調節了所述傾斜角度β後，所述下外圈反射板組2022的開口寬度W1和下內圈反射板組2021的開口寬度W2會對應的變化，從而改變了下外圈燈組1022和下內圈燈組1021發射到反應腔內的熱輻射量，起到了調節溫度均勻分布的作用。
在本實施例中，下燈組模組與所述上燈組模組對稱設置。所述下燈組模組中的第二加熱燈組102、第二反射板組202和所述反應腔底部同心設置。
所述下內圈燈組1021包括呈環形分布的12盞加熱燈，優選地可以為鹵素燈。
所述下外圈燈組1022包括呈環形分布的30盞加熱燈，優選地可以為鹵素燈。
所述上內圈燈組1011與所述反應腔的頂面具有第一距離，所述上外圈燈組1012與所述反應腔的頂面具有第二距離，所述第一距離大於所述第二距離。
所述第一分隔板1061最薄處的板厚為2mm~30mm ；所述第二分隔板1062最薄處的板厚為2mm~30mm。
優選的，傾斜角度β大於0°；進一步的，所述第一分隔板1061的沿長度方向延伸的厚度的中間線h-h’相對於竪直方向O-O’的傾斜角度為(0，40°](即大於0°，小於等於40°)；所述第二分隔板1062的沿長度方向延伸的厚度的中間線h-h’相對於竪直方向O-O’的傾斜角度為(0，40°](即大於0°，小於等於40°)。
所述第一反射板組201和所述第二反射板組202均採用不銹鋼、鋁和銅中的一種或幾種的組合製備，所述第一反射板組201和所述第二反射板組202的內側壁表面鍍金作為反射面。
本實施例中，所用鹵素燈，其發射能量主要集中在1μm附近，而對於1μm左右波長的波，金層（反射面）的反射效率可以達到98%以上。
具體的，參見圖5，所述上外圈反射板組2012包括第一環形側壁板和第一環形板，第一環形板的一側邊緣與所述第一環形側壁板的頂端連接。
所述上內圈反射板組2011包括第二環形側壁板、第二環形板和第三環形側壁板。
所述第二環形側壁板的下端與所述第一環形板的另一側邊緣連接，所述第三環形側壁板與所述第二環形側壁板相對設置，所述第二環形板的兩側邊緣分別與所述第三環形側壁板與所述第二環形側壁板的頂端連接，即所述第一環形側壁板、第一環形板、第二環形側壁板、第二環形板依次首尾相連形成階梯狀，所述第三環形側壁板的一端與第二環形板的尾端相連。
所述第一分隔板1061設置在內圈反射板和外圈反射板之間，具體的，所述第一分隔板1061處於所述第二環形側壁板與第一環形板的連接處，所述第一分隔板1061的一端與所述第二環形側壁板、第一環形板的二者或任一者連接。
用於對所述上外圈燈組1012發出的熱輻射（或紅外線）進行反射的反射面包括：
所述第一環形側壁板的內表面10、第一環形板的內表面11和第一分隔板的第一表面12，所述第一表面12為第一分隔板1061上靠近上外圈燈組1012的一面。
所述上外圈燈組1012發出的紅外線通過所述第一環形側壁板的內表面10、第一環形板的內表面11和第一分隔板的第一表面12反射至反應腔內，加熱所述襯底107。
用於對所述上內圈燈組1011發出的紅外線進行反射的反射面包括：所述第二環形側壁板的內表面14、第二環形板的內表面15、第一分隔板的第二表面13和所述第三環形側壁板的內表面16；第二表面13為第一分隔板1061上與第一表面12相反的一面。
所述上內圈燈組1011發出的紅外線通過所述第二環形側壁板的內表面14、第二環形板的內表面15、第一分隔板的第二表面13和所述第三環形側壁板的內表面16反射至反應腔內，加熱所述襯底107。
同樣的，如圖6，所述下外圈反射板組2022同樣包括第一環形側壁板和第一環形板，第一環形板的一側邊緣與所述第一環形側壁板的底端連接。
所述下內圈反射板組2021包括第二環形側壁板、第二環形板和第三環形側壁板。
所述第二環形側壁板的頂端與所述第一環形板的另一側邊緣連接，所述第二環形側壁板與所述第三環形側壁板相對設置，所述第二環形板的兩側邊緣分別與所述第二環形側壁板與所述第三環形側壁板的底端連接。所述第一環形側壁板、第一環形板、第二環形側壁板、第二環形板依次首尾相連形成階梯狀，所述第三環形側壁板的一端與第二環形板的尾端相連。
所述第二分隔板1062設置在內圈反射板和外圈反射板之間，具體的，所述第二分隔板1062處於所述第二環形側壁板與第一環形板的連接處，所述第二分隔板1062的一端與所述第二環形側壁板、第一環形板的二者或任一者連接。
用於對所述下外圈燈組1022發出的紅外線進行反射的反射面包括：所述第一環形側壁板的內表面20、第一環形板的內表面21和第二分隔板1062的第一表面22，所述第一表面22為第二分隔板上靠近外圈燈組的一面。所述下外圈燈組1022發出的紅外線通過所述第一環形側壁板的內表面20、第一環形板的內表面21和第二分隔板1062的第一表面22反射至反射腔內，加熱所述襯底107。
用於對所述下內圈燈組1021發出的紅外線進行反射的反射面包括：所述第二環形側壁板的內表面24、第二環形板的內表面25、第二分隔板1062的第二表面23和所述第三環形側壁板的內表面26；第二表面23為第二分隔板上與第一表面22相反的一面。所述下內圈燈組1021發出的紅外線通過所述第二環形側壁板的內表面24、第二環形板的內表面25、第二分隔板1062的第二表面23和所述第三環形側壁板的內表面26反射至反應腔內，加熱所述襯底107上。
上述實施例中，通過調節分隔板的沿長度方向延伸的厚度的中間線h-h’相對於竪直方向O-O’的傾斜角度β，保證了溫度均勻分布的同時，很好的保證了內圈燈組的其中一個加熱燈與外圈燈組的其中一個加熱燈之間的功率分配比維持在相近的範圍，從而保證了內圈燈組的加熱燈與外圈燈組的加熱燈壽命大致相同，那麽內圈燈組的加熱燈與外圈燈組的加熱燈可以在一次維護中更換，大大减少了開腔維護燈組的次數。圖7為內圈燈組的加熱光線的光通量的分布實驗圖，可以看出內圈燈組的加熱燈的光通量大多位於襯底107的內圈加熱區域。圖8為外圈燈組的加熱光線的光通量的分布實驗圖，可以看出外圈燈組的光通量大多位於襯底107的外圈加熱區域，總體可見內圈燈組和外圈燈組的加熱光線的光通量相互之間具有很好的獨立性。
在上述實施例中，調節分隔板的沿長度方向延伸的厚度的中間線h-h’相對於竪直方向O-O’的傾斜角度β，雖然改變了外圈反射板組的開口寬度W1，但是同時也改變了內圈反射板組的開口寬度W2，這一定程度降低了內外分區的獨立性。圖9為內圈燈組和外圈燈組的加熱光線的總的光通量的分布實驗圖，其中實線S1表示調節分隔板角度前的光通量分布，虛線S2表示調節分隔板角度後的光通量分布，可見：調節之前，中間區域光通量較兩邊低，調節之後，雖然中間區域光通量有所增加，光通量整體分布較均勻，但是兩邊區域的光通量也有所下降，可見僅調節分隔板的沿長度方向延伸的厚度的中間線h-h’相對於竪直方向O-O’的傾斜角度β雖然改善了溫度分布的均勻性，但是內外分區的獨立性還不够好。
為了進一步改善內外區獨立性的問題，繼續參見附圖5~6，根據溫度均勻性分布的需要，調節分隔板（分隔板可以是第一、第二分隔板的兩者或任一者）的第一表面12、22相對於竪直方向O-O’的第一傾斜角度θ，從而獨立地調節外圈反射板組的開口寬度W1；同時，根據溫度均勻性分布的需要，還可以調節分隔板第二表面13、23相對於竪直方向O-O’的第二傾斜角度δ，從而獨立地調節內圈反射板組的開口寬度W2。該實施例中，調節了第一表面和第二表面的角度後，分隔板整體上還是環狀板，其橫截面是類似梯形的。可選的，所述分隔板是實心的環狀板，或空心的環狀板，空心的環狀板有利於避免第一表面和第二表面之間的熱傳導。可選的，所述分隔板是一體成型的，或分體組裝形成的。
進一步可選的，參見附圖10，不做具體限制的，僅以上燈組模組為例，同樣也可應用於下燈組模組。所述分隔板（分隔板可以是第一、第二分隔板的兩者或任一者）包括第一子板1083和第二子板1081。所述第一子板1083和第二子板1081同樣為整體大致環狀的板，通過調節第一子板1083相對於竪直方向O~O’的傾斜角度即可實現調節第一表面12相對於竪直方向的第一傾斜角度θ；根據需要，還可以調節第二子板1081相對於竪直方向O-O’的傾斜角度即可實現調節第二表面13相對於竪直方向的第二傾斜角度δ；所述第一子板1083和第二子板1081之間具有間隙1085。可選的，所述第一子板1083和第二子板1081為一體成型的，或第一子板1083和第二子板1081是分體製造然後組裝的。在此實施例中，調節分隔板的沿長度方向延伸的厚度的中間線h-h’相對於竪直方向O-O’的傾斜角度β實質上就變成了調節分隔板的沿長度方向延伸的第一表面和第二表面之間的中間線L1（參見圖10）相對於竪直方向O-O’的傾斜角度。圖10示出了分體的一種實施方式，可選的，第一子板1083可以連接到第一環形板、第二環形側壁板的一者或兩者，第二子板1081同樣可以連接到第一環形板、第二環形側壁板的一者或兩者；或者，第一子板1083和第二子板1081先連接，然後再連接到第一環形板、第二環形側壁板的一者或兩者。這樣的好處在於，方便分別調節和拆卸組裝第一子板1081、第二子板1083的任一一者，同時，間隙1085的設置防止了第一子板1083和第二子板1081之間的熱傳導，從而更加保證了內外分區控溫的獨立性。所述分隔板還包括遮擋環1087，所述遮擋環1087與第一子板1083、第二子板1081的任意一者或兩者的自由端連接，所述遮擋環1087用於遮擋從反應腔反射過來的光線P進入間隙1085，從而避免光線進入間隙影響內外分區控溫的獨立性。所述遮擋環1087面對反應腔的面為漫反射面，所述漫反射面可以有效的防止光線P經過遮擋環1087的反射進入反應腔某一區域形成熱點，從而影響了溫度的均勻分布。圖11為改進的實施例方式內圈燈組和外圈燈組的加熱光線的總的光通量的分布實驗圖，可見：與圖9相比，改進的實施方式其光通量分布更加均勻，在襯底107的表面區域（直徑≤300mm），該光通量分布的均勻性達到了±1.4%。本實施例設計的燈組模組對於襯底107表面的溫度可以控制在±4℃，大大提高了襯底（晶圓）表面溫度的均勻性。並且達到該均勻水平時，內、外圈一個加熱燈功率的比例由原先的1：2.5～1：3降為1：1.1～1：1.25，從而使內外加熱燈壽命相同，方便在維護時一起更換，减小了開腔維護的次數。
可選的，所述第一子板和第二子板的間隙1085的最小處寬度範圍介於2mm~30mm。第一表面相對於竪直方向的第一傾斜角度大於0度，可選的，範圍是(0°,40°]（即大於0°，小於等於40°）；第二表面相對於竪直方向的第二傾斜角度大於0度，可選的，範圍是(0°,40°]（即大於0°，小於等於40°），進一步優選的，第一表面相對於竪直方向的第一傾斜角度為 (0°,20°]，第二表面相對於竪直方向的第二傾斜角度為(0°,20°]。
附圖4~6、10、12中僅示出了分隔板向內圈燈組偏離一定角度（可以是傾斜角度或第一傾斜角度或第二傾斜角度）範圍的情况（例如(0°,40°]），當然根據溫度分布調節的需要、內外圈燈組燈個數的不同，分隔板也可以向外圈燈組偏離一定角度，即上文所述的範圍(0°,40°]可以表示向內圈燈組偏離的角度範圍，也可以表示向外圈燈組偏離的角度範圍。
本發明還提供一種上述反射板組的調節的方法，包括：
步驟一、調節傾斜角度，以使襯底上的溫度分布初步的均勻。
如果步驟一已經實現了溫度均勻的分布，則無需進行下面的步驟二和三。在步驟一進行前、進行後或者同時，調節內圈燈組的一個加熱燈與所述外圈燈組中的一個加熱燈的功率比為1:1.1～1：1.25，優選的，在步驟一前調節功率比，這樣可以方便的控制變量。
步驟二、調節第一傾斜角度，以使襯底上的溫度分布進一步的均勻。
步驟三、調節第二傾斜角度，以使襯底上的溫度分布進一步的均勻。
可選的，判斷溫度均勻的方式是通過光通量的分布來判斷；步驟二和步驟三是根據步驟一的結果來判定是否需要進行其中的一個步驟或兩個步驟都進行。例如，圖9，雖然經過調節傾斜角度，但是得到的光通量分布S2還不够均勻，然後通過調節第一傾斜角度、第二傾斜角度的任一者或兩者，最終實現了如圖11示出的均勻的光通量分布。
對於調節角度（可以是傾斜角度、第一傾斜角度、第二傾斜角度任一者）的具體方式，不做具體限定，僅以第一子板1083為例，參見圖12，設置具有不同角度的第一子板1083，根據溫度分布的需求更換，例如A型號的第一子板1083與竪直方向的第一傾斜角度為θ1，B型號的第一子板1083與竪直方向的第一傾斜角度為θ2，且θ1與θ2不相等，應用時，根據溫度分布的均勻性需求而選擇使用A型號還是B型號，或更多其他的型號；還可選的調節角度的方式是，採用仿真模擬的方式，建立和上述實施例相同的燈組模組的數學模型，調節可變參數第一傾斜角度θ，當光通量均勻時，確定相應的第一傾斜角度θ。繼續參見圖12，可選的，第一子板1083的第一表面12的剖面線是直線，當然為了改善反射加熱光線的目的，剖面線也可以是弧線或曲線；同理，分隔板的第一表面的剖面線可以是直線，也可以是曲線或弧線，第二表面的剖面線可以是直線，也可以是曲線或弧線；當是弧線或曲線的情况時，調節角度（可以是傾斜角度、第一傾斜角度、第二傾斜角度任一者）最終需要調節的是開口寬度W1和開口寬度W2。
需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情况下，由語句“包括一個……”限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語“ 中心”、“ 高度”、“ 厚度”、“ 上”、“ 下”、“ 竪直”、“ 水平”、“ 頂”、“ 底”、“ 內”、“ 外”、“ 軸向”、“ 徑向”、“ 周向”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。在本發明的描述中，除非另有說明，“ 多個”的含義是兩個或兩個以上。
在本發明的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語“ 安裝”、“ 相連”、“ 連接”、“ 固定”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情况理解上述術語在本發明中的具體含義。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵之“ 上”或之“ 下”可以包括第一和第二特徵直接接觸，也可以包括第一和第二特徵不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特徵接觸。而且，第一特徵在第二特徵“ 之上”、“ 上方”和“ 上面”包括第一特徵在第二特徵正上方和斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵“ 之下”、“ 下方”和“ 下面”包括第一特徵在第二特徵正下方和斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。
儘管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的權利要求來限定。
1,2,3,4,5,6-1,6-2,7,8:面 10,11,14,15,16,21,24,25,26:內表面 101:第一加熱燈組 1011:上內圈燈組 1012:上外圈燈組 102:第二加熱燈組 1021:下內圈燈組 1022:下外圈燈組 103:上石英罩 104:石英內襯 105:下石英罩 1061:第一分隔板 1062:第二分隔板 107:襯底 108:基座 1081:第二子板 1083:第一子板 1085:間隙 1087:遮擋環 110:上燈組模組 12,22:第一表面 120:上反射板 13,23: 第二表面 130:上石英罩 14,15,16,21,24,25,26:內表面 140:石英內襯 15:下石英罩 150:下石英罩 160:下燈組模組 170:襯底 180:石墨托盤 201:第一反射板組 2011:上內圈反射板組 2012:上外圈反射板組 202:第二反射板組 2021:下內圈反射板組 2022:下外圈反射板組 L1:中間線 P:光線 S1:實線 S2:虛線 W1,W2:開口寬度 β:傾斜角度 θ,θ1,θ2:第一傾斜角度 δ:第二傾斜角度
圖1為現有技術中的襯底處理設備的結構示意圖； 圖2為現有技術中燈組模組中的上反射板示意圖； 圖3為現有技術中燈組模組中的下反射板示意圖； 圖4為本發明一實施例提供的襯底處理設備的結構示意圖； 圖5為本發明一實施例提供的上反射板組件示意圖； 圖6為本發明一實施例提供的下反射板組件示意圖； 圖7為本發明一實施例提供的內圈燈組的加熱光線的光通量的分布實驗圖； 圖8為本發明一實施例提供的外圈燈組的加熱光線的光通量的分布實驗圖； 圖9為本發明一實施例提供的內圈燈組和外圈燈組的加熱光線的總的光通量的分布實驗圖； 圖10為本發明一實施例提供的上燈組模組中的第一分隔板的結構示意圖； 圖11為本發明又一實施例提供的內圈燈組和外圈燈組的加熱光線的總的光通量的分布實驗圖； 圖12為本發明一實施例提供的設置具有不同角度的第一子板的結構示意圖。
1081:第二子板
1083:第一子板
1085:間隙
1087:遮擋環
12:第一表面
13:第二表面
L1:中間線
P:光線
θ:第一傾斜角度
δ:第二傾斜角度

Claims (26)

  1. 一種用於襯底處理設備的反射板組，該襯底處理設備包括：一燈組模組和一反應腔，該反應腔用於容納一襯底，該燈組模組設置在該反應腔的上方和/或下方，用於加熱該襯底；該燈組模組包括一加熱燈組和一反射板組，該加熱燈組包括設置在內圈的一內圈燈組和設置在外圈的一外圈燈組，該反射板組用於反射該加熱燈組的熱輻射至該反應腔內，其中，該反射板組包括：一內圈反射板組，用於反射該內圈燈組的熱輻射至該反應腔內，一外圈反射板組，用於反射該外圈燈組的熱輻射至該反應腔內，一分隔板，設置於該內圈反射板和該外圈反射板之間，用於將該內圈燈組和該外圈燈組發射的熱輻射隔開，該分隔板的沿長度方向延伸的厚度的中間線相對於竪直方向具有一傾斜角度，該傾斜角度大於零度，該傾斜角度用於確保該襯底上的溫度分布的均勻性。
  2. 如請求項1所述的用於襯底處理設備的反射板組，其中，該反射板組呈環狀，該分隔板呈環狀。
  3. 如請求項2所述的用於襯底處理設備的反射板組，其中，該內圈反射板組半包圍該內圈燈組，該外圈反射板組半包圍該外圈燈組。
  4. 如請求項2所述的用於襯底處理設備的反射板組，其中，該分隔板包括一第一表面及與該第一表面相反的一第二表面，該第一表面為靠近該外圈燈組的一面。
  5. 如請求項4所述的用於襯底處理設備的反射板組，其中，該分隔板還包括一第一子板和一第二子板，該第一子板和該第二子板之間具有一間隙。
  6. 如請求項5所述的用於襯底處理設備的反射板組，其中，該分隔板還包括一遮擋環，該遮擋環與該第一子板、該第二子板的任意一者或兩者的自由端連接。
  7. 如請求項4或5所述的用於襯底處理設備的反射板組，其中，該第一表面相對於竪直方向具有一第一傾斜角度，該第一傾斜角度用於獨立地調節該外圈反射板組的開口寬度，從而確保該襯底上的溫度分布的均勻性。
  8. 如請求項4或5所述的用於襯底處理設備的反射板組，其中，該第二表面相對於竪直方向具有一第二傾斜角度，該第二傾斜角度用於獨立地調節該內圈反射板組的開口寬度，從而確保該襯底上的溫度分布的均勻性。
  9. 如請求項4或5所述的用於襯底處理設備的反射板組，其中，該外圈反射板組包括一第一環形側壁板和一第一環形板；該內圈反射板組包括一第二環形側壁板、一第二環形板和一第三環形側壁板；該第一環形側壁板、該第一環形板、該第二環形側壁板、該第二環形板依次首尾相連形成階梯狀，該第三環形側壁板的一端與該第二環形板的尾端相連。
  10. 如請求項9所述的用於襯底處理設備的反射板組，其中，該分隔板的一端與該第二環形側壁板、該第一環形板的二者或任一者連接。
  11. 如請求項2所述的用於襯底處理設備的反射板組，其中，該分隔板的最薄處厚度為2~30mm。
  12. 如請求項1所述的用於襯底處理設備的反射板組，其中，該傾斜角度為(0°，40°]。
  13. 如請求項7所述的用於襯底處理設備的反射板組，其中，該第一傾斜角度為(0°，40°]。
  14. 如請求項8所述的用於襯底處理設備的反射板組，其中，該第二傾斜角度為(0°，40°]。
  15. 如請求項5所述的用於襯底處理設備的反射板組，其中，該間隙的最小處寬度為2mm~30mm。
  16. 如請求項1~6、11、12、15任一項所述的用於襯底處理設備的反射板組，其中，該反射板組採用不銹鋼、鋁和銅中的一種或幾種的組合。
  17. 如請求項1~6、11、12、15任一項所述的用於襯底處理設備的反射板組，其中，該反射板的表面包括鍍金層。
  18. 如請求項1~6、11、12、15任一項所述的用於襯底處理設備的反射板組，其中，該分隔板是一體成型的，或分體製造然後組裝的。
  19. 一種用於襯底處理設備的燈組模組，該襯底處理設備包括：一燈組模組和一反應腔，該反應腔用於容納一襯底，該燈組模組設置在該反應腔的上方和/或下方，用於加熱該襯底，其中，該燈組模組包括：一加熱燈組，一如請求項1~18任一項所述的用於襯底處理設備的反射板組，該加熱燈組包括設置在內圈的一內圈燈組和設置在外圈的一外圈燈組，該反射板組用於反射該加熱燈組的熱輻射至該反應腔內。
  20. 一種襯底處理設備，其中，包括： 一燈組模組和一反應腔，該反應腔用於容納一襯底，該燈組模組設置在該反應腔的上方和/或下方，用於加熱該襯底；該燈組模組包括一加熱燈組和一如請求項1~18任一項該的用於襯底處理設備的反射板組，該加熱燈組包括設置在內圈的一內圈燈組和設置在外圈的一外圈燈組，該反射板組用於反射該加熱燈組的熱輻射至該反應腔內。
  21. 如請求項20所述的襯底處理設備，其中，該內圈燈組包括12盞加熱燈，該外圈燈組包括30盞加熱燈。
  22. 如請求項21所述的襯底處理設備，其中，該加熱燈為鹵素燈。
  23. 如請求項20或21所述的襯底處理設備，其中，該內圈燈組的一個該加熱燈與該外圈燈組中的一個該加熱燈的功率比為1：1.1~1：1.25。
  24. 一種如請求項1~18任一項所述的用於襯底處理設備的反射板組的調節方法，該分隔板包括：一第一表面及與該第一表面相反的一第二表面，該第一表面為靠近外圈燈組的一面，該第一表面相對於竪直方向具有一第一傾斜角度，該第二表面相對於竪直方向具有一第二傾斜角度，其中，該調節方法包括步驟：調節該傾斜角度，以使該襯底上的溫度分布初步的均勻。
  25. 如請求項24所述的調節方法，其中，該調節方法還包括步驟：調節該第一傾斜角度，以使該襯底上的溫度分布進一步的均勻。
  26. 如請求項24或25所述的調節方法，其中，該調節方法還包括步驟：調節該第二傾斜角度，以使該襯底上的溫度分布進一步的均勻。
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