[发明专利]用于快速热处理的设备及方法

说明书

技术领域

本发明的实施方式大体涉及用于处理半导体基板的设备及方法。特定而言，本发明的实施方式涉及用于快速热处理的设备及方法。

背景技术

快速热处理(rapid thermal processing；RTP)是用于在半导体处理期间对基板进行退火的工艺。在RTP期间，通常通过边缘区域附近的支撑装置(device)支撑基板并在用一或更多个热源加热基板时旋转所述基板。在RTP期间，热辐射通常用于在受控环境中快速加热基板至高达约摄氏1350度的最高温度。在RTP期间，卤素白炽灯经常用作热辐射源。一般将卤素白炽灯并排组装在阵列中，以便产生高密度及相对均匀的辐射功率。

然而，在使用白炽灯作为RTP辐射源时存在限制。第一，由卤素白炽灯产生的辐射能的密度受限于组装密度，而组装密度固有地受限于卤素灯的尺寸。第二，卤素白炽灯的最高温度亦受限于每个白炽灯内灯丝的最高温度。举例而言，能由白炽灯的灯丝发射的最高温度低于约3000 Kelvin(摄氏2730度)。其次，白炽灯内灯丝的热惯性亦限制了温度上升及下降的速率，从而限制了产量。此外，因为白炽灯在全部方向中发射辐射，所以难以控制导向正被处理的基板的能量的量。另外，白炽灯阵列在处理期间通常覆盖基板的整个表面，使得难以具有基板的清晰视线以用于诸如利用高温计测量基板温度之类的监测。

因此，需要具有改良的辐射源的用于快速热处理的设备及方法。

发明内容

本发明的实施方式提供用于执行快速热处理的设备及方法。

本发明的一个实施方式提供一种用于处理基板的设备。所述设备包括界定处理容积的腔室主体、设置于处理容积内的基板支撑件及设置于腔室主体外且被配置以向处理容积提供热能的加热源。基板支撑件界定基板支撑平面，且所述基板支撑件被配置以在基板支撑平面内支撑基板。加热源包括：具有内壁的框架构件(member)，所述内壁围绕足够大的区域以包围基板的表面区域；及安装于框架构件的内壁上的多个激光二极管块(laser diode tile)。将多个激光二极管块的每个激光二极管块导向处理容积中的对应区域。

本发明的另一实施方式提供一种用于处理基板的方法。所述方法包括以下步骤：在设置于处理腔室内的基板支撑件上放置基板及朝向基板引导来自加热源的辐射能穿过处理腔室内的窗。加热源被设置在处理腔室主体外。加热源包括：具有内壁的框架构件，所述内壁围绕足够大的区域以包围基板的表面区域；及安装于框架构件的内壁上的多个激光二极管块。将多个激光二极管块的每个激光二极管块导向基板的表面区域内的对应区域。

附图说明

为了能够详细理解本发明的上述特征，可通过参考实施方式获得以上简要概述的本发明的更具体的描述，一些实施方式图示于附图中。然而，应注意，附图仅图示出本发明的典型实施方式，且因此这些附图不应被视为对本发明范围的限制，因为本发明可允许其他同等有效的实施方式。

图1是根据本发明的一个实施方式的处理腔室的示意性截面图。

图2A是根据本发明的一个实施方式的加热源的示意性顶视图。

图2B是图2A的加热源的示意性透视截面图。

图2C是根据本发明的一个实施方式的激光二极管块的示意性透视图。

图3是根据本发明的一个实施方式的辐射源的透视截面图。

图4是根据本发明的另一实施方式的辐射源的透视截面图。

图5A是根据本发明的另一实施方式的辐射源的示意性顶视图。

图5B是图5A的辐射源的示意性截面图。

图6是根据本发明的另一实施方式的辐射源的示意性截面图。

为了帮助理解，已尽可能使用相同标记数字来表示各附图共用的相同元件。应考虑到在一个实施方式中所揭示的元件可有利地用于其他实施方式而无需特定详述。

具体实施方式

本发明的实施方式提供用于快速热处理的设备及方法。特定而言，本发明的实施方式提供使用具有激光二极管块的辐射能量源的用于快速热处理的设备及方法。根据本发明的一个实施方式，包括多个激光二极管块的加热源被用于在热处理期间提供热能。多个激光二极管块被安装在框架构件的内壁上。可调整每个激光二极管块以将能量导向处理腔室内的某一区域。