[发明专利]用于熔炉的多区加热器

说明书

技术领域

本发明的实施例大体上涉及用以加热半导体处理腔室的设备与方法。尤 其，本发明涉及一种熔炉，所述熔炉具有用以加热半导体处理腔室的多区加热 器。

背景技术

半导体处理期间的一些处理过程是在熔炉内进行的，其中在熔炉内在高温 下处理一个或多个基板。均匀地加热一个或多个基板是重要的，对于批处理尤 其重要，其中批处理是普遍使用的处理步骤，所述处理步骤可以在一个区域中 同时处理两片或更多片基板。批处理已经被证实对于增加器件产能及减少制造 成本是有效的。批处理腔室通常在腔室容积内处理一批垂直堆叠的基板。在批 处理腔室内执行的处理步骤，例如原子层沉积(ALD)与化学气相沉积(CVD)，必 须均匀地加热基板。因此，批处理腔室大体上会包含用以加热一批基板的加热 系统。然而，均匀地加热一批基板富有挑战性，并且这样的加热系统很复杂， 致使难以维护且维修昂贵。

图1与图2绘示本领域中所熟知的经加热的批处理腔室。图1绘示处于某 一处理条件下的批处理腔室100。在此条件下，被基板舟皿101支撑的一批基 板102在一个处理容积103中被处理，其中所述处理容积103是由顶部104、 多个侧壁105与底部106所界定。形成在底部106中的穿孔122提供了用于将 基板舟皿插入处理容积103中或将它从处理容积103中移除的结构。密封板107 在处理期间将穿孔122密封住。

加热结构110一般被装设在每一个侧壁105的外部表面上。每一个加热结 构110包含多个卤素灯119，卤素灯119经由石英窗109将能量提供给处理容 积103中的基板102，石英窗109被装设在侧壁105上。装设在侧壁105的内 部表面上的热屏蔽板108被添加至处理容积103，以使从加热结构110放射的 能量扩散，藉此向基板102提供均匀的热能分布。

大体上，形成在侧壁105中的铣制沟槽(milled channel)116(显示在图2 中)控制侧壁105与顶部104的温度，以避免不乐见的沉积且还为了安全目的。 当石英窗109较热且处理容积103处于真空下时，若石英窗109直接接触经温 控的侧壁105，则过度的应力会造成聚爆。所以，O形环式衬垫124(所述衬垫 124由合适的材料所制成，例如氟橡胶、硅橡胶、或Cal-rez石墨纤维)与类似 材料的长条状衬垫123被设置在石英窗109与侧壁105之间，以确保石英窗109 不会直接接触侧壁105。热屏蔽板108一般是通过绝缘条125与固持夹126而 被装设在侧壁105上。热屏蔽板108与绝缘条125由合适的高温材料制成，例 如石墨或碳化硅。固持夹126由合适的高温材料制成，例如钛。形成在侧壁105 中的铣制沟槽116可以利用热交换流体来控制温度，其中所述热交换流体持续 地流过铣制沟槽116。

1997年8月11日提交的美国专利案号6,352,593而标题为“Mini-batch  Process Chamber”与2002年8月9日提交的美国专利申请案号10/216,079而标 题为“High Rate Deposition At Low Pressure In A Small Batch Reactor”进一步描 述了加热结构110，上述专利文献在此被并入本文以作为参考。

现请参照图2，用来在基板102上沉积多个层的处理气体是经由气体注入 组件114来提供的。气体注入组件114通过O形环127被真空密封至侧壁105。 排出组件115被设置在气体注入组件114的相对侧。典型地，侧壁105、顶部 104与底部106是由金属制成的，例如铝。

批处理腔室100包含用于加热、真空密封与热隔离的复杂系统。加热结构 110难以组装且维护，这是因为需要特别的固定件来移除和更换。再者，使用 加热结构110时难以控制加热均匀性。

所以，需要一种简化的加热系统而能在半导体处理腔室中均匀地加热一批 基板。

发明内容

本发明大体上提供一种用以加热批处理腔室的设备与方法。

本发明的一实施例提供一种用以加热半导体处理腔室的熔炉。所述熔炉包 含：加热器，所述加热器围绕所述半导体处理腔室，其中所述加热器包含多个 加热元件，这些加热元件在至少两个独立控制的区域中连接；以及壳体，所述 壳体围绕所述加热器，其中所述加热器被固定至所述壳体。