[发明专利]用于热处理腔室的支撑圆柱

说明书

本公开内容的实施方式大体涉及用于热处理腔室中的支撑圆柱。在一个实施方式中，支撑圆柱包括具有内周表面和外周表面的环形主体，其中环形主体包括不透明石英玻璃材料且其中环形主体被光学透明层涂布。光学透明层具有与不透明石英玻璃材料实质匹配或相似的热膨胀系数以减少热膨胀不匹配，热膨胀不匹配可在高热负载下产生热应力。在一个实例中，不透明石英玻璃材料是合成黑石英且光学透明层包括透明熔融石英材料。

技术领域

本公开内容的实施方式大体涉及用于热处理腔室中的晶片支撑圆柱。

背景技术

在许多半导体装置制造工艺中，只有在基板处理期间，基板(半导体晶片)的温度被紧密监测和控制下，才能达到所需高水平的装置性能、产率和工艺重现性。例如，快速热处理(RTP)用于数个不同的制造工艺，包括快速热退火(RTA)、快速热清洁(RTC)、快速热化学气相沉积(RTCVD)、快速热氧化(RTO)和快速热氮化(RTN)。

在RTP腔室中，例如，基板可在其周边被基板支撑环的边缘支撑，基板支撑环从腔室壁向内延伸并环绕基板的周边。基板支撑环被置于可旋转的管状支撑圆柱上，可旋转的管状支撑圆柱使基板支撑环和被支撑的基板转动，从而使处理期间的基板温度均匀性最大化。支撑圆柱由不透明石英制成以提供光屏蔽特性和低导热性，使得来自处理区域的热和/或加热源在支撑圆柱附近实质减弱。支撑圆柱一般被多晶硅层涂布而使得支撑圆柱对于基板的温度测量频率范围内的辐射不透明。

然而，观察到在高温下多晶硅层与不透明石英的热膨胀系数的不匹配会导致多晶硅层中的破裂和/或多晶硅层与不透明石英之间界面附近的破裂。这种破裂会损害基板，因为这种破裂会扩散到下层石英，使得多晶硅层与粘附于多晶硅层的下层石英的一部分在热循环后剥离。多晶硅层与石英片的剥离不仅降低支撑圆柱的不透明度，也由于颗粒而污染处理腔室和基板。

因此，需要具有增强的光屏蔽特性的改良的支撑圆柱，所述支撑圆柱在热处理期间防止处理腔室和基板的污染。

发明内容

本公开内容的实施方式大体涉及用于热处理腔室中的支撑圆柱。在一个实施方式中，支撑圆柱包括环形主体，环形主体具有内周表面和平行于所述内周表面的外周表面，以及从外周表面往内周表面径向延伸的平坦表面，其中环形主体包括不透明石英玻璃材料且环形主体被光学透明层涂布。光学透明层具有与不透明石英玻璃材料实质匹配或相似的热膨胀系数以减少热膨胀不匹配，热膨胀不匹配会在高热负载下产生热应力。在一个实例中，不透明石英玻璃材料是合成黑石英(black quartz)且光学透明层包括透明熔融石英材料。

在另一个实施方式中，提供一种用于在热处理腔室中处理环形主体的方法。所述方法包括在环形主体上形成光学透明层，环形主体包括不透明石英玻璃材料，其中环形主体具有内周表面、外周表面和从外周表面往内周表面径向延伸的平坦表面，以及利用具有约1.5折射率的光学透明层涂布环形主体的至少一部分。

在又一实施方式中，提供一种在热处理腔室中处理基板的方法。所述方法包括将环形主体以热处理腔室的内周面的径向向内定位，其中环形主体包括不透明石英玻璃材料且具有在不透明石英玻璃材料上形成的光学透明层，并且其中环形主体具有内周表面、外周表面和从内周表面往外周表面径向延伸的平坦表面，以及通过环形主体的平坦表面支撑支撑环，其中支撑环具有从支撑环的表面径向向内延伸的边缘唇(edge lip)以从半导体基板的背侧支撑半导体基板的周边。

附图说明

可以通过参照实施方式(一些实施方式在附图中示出)来详细理解本公开内容的上述特征以及以上简要概述的有关本公开内容更具体的描述。然而，值得注意的是，附图只图解了本公开内容的典型实施方式，因而不应被视为对本公开内容范围的限制，因为本公开内容可允许其他等效的实施方式。

图1示意性地图解了快速热处理腔室的截面图。

图2A是根据本公开内容的一个实施方式可用于图1的支撑圆柱处的支撑圆柱的示意性俯视图。