[发明专利]快速热处理装置及方法

说明书

本发明提供一种快速热处理装置及方法，快速热处理装置包括：退火装置，包括退火室及加热装置，加热装置位于退火室内部或外围；冷却装置，位于退火室一侧；冷却装置包括冷却室及冷却系统，冷却系统位于所述冷却室外围；阻挡块，位于退火室与冷却室之间，阻挡块内形成有通孔；支撑垫，用于放置晶圆；第一挡板，位于冷却室内；第二挡板，位于退火室内；非接触式测温装置，位于第一挡板上；驱动装置，位于支撑垫的下方。本发明可以由位于支撑垫一端的第一挡板或第二挡板相隔离，可以有效避免对晶圆造成污染，可以在退火后快速将晶圆降至室温，有效避免thermal donor的再次产生。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种快速热处理装置及方法。

背景技术

提拉法生长的硅晶棒在冷却过程中，会在晶体内部形成热施主(thermal donor)缺陷，热施主缺陷会影响硅片电阻和体金属量测结果。Thermal donor是一种SiOx的复杂析出物，其形成温度为400℃～600℃，一般去除硅片内的thermal donor是在750℃退火几十秒，然后快速降温。此时，快速热处理(RTP：Rapid Thermal Process)成为半导体行业中消除热施主缺陷不可或缺的一项工艺。

现有的快速热处理装置(RTP furnace)在对晶圆进行退火及冷却的过程中是通过手动传送晶圆，晶圆容易受到污染；并且，晶圆在经过退火后，降温速度不够迅速，在400～600℃停留时间大约有24s(秒)，在冷却过程中晶圆内部会重新形成thermal donor。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种快速热处理装置及方法，用于解决现有快速热处理装置存在的容易对晶圆造成污染及在冷却过程中容易重新形成thermal donor的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种快速热处理装置，所述快速热处理装置包括：

退火装置，所述退火装置包括退火室及加热装置，所述加热装置位于所述退火室内部或外围，用于为所述退火室内部进行加热，以对晶圆进行退火处理；

冷却装置，位于所述退火室一侧；所述冷却装置包括冷却室及冷却系统，所述冷却系统位于所述冷却室外围，用于为所述冷却室内部进行快速降温，以将退火处理后的所述晶圆进行快速冷却；

阻挡块，位于所述退火室与所述冷却室之间，所述阻挡块内形成有通孔，所述通孔将所述冷却室内部与所述退火室内部相连通；

支撑垫，用于放置所述晶圆，所述支撑垫沿垂直于所述通孔方向的尺寸小于或等于所述退火室沿垂直于所述通孔方向的尺寸；

第一挡板，位于所述冷却室内，且固定于所述支撑垫远离所述退火室的一端；所述第一挡板在所述通孔所在平面的投影完全覆盖所述通孔；

第二挡板，位于所述退火室内，且固定于所述支撑垫远离所述冷却室的一端；所述第二挡板在所述通孔所在平面的投影完全覆盖所述通孔；

非接触式测温装置，位于所述第一挡板上，用于实时侦测所述晶圆的温度；

驱动装置，位于所述支撑垫的下方，且与所述第一挡板、所述第二挡板及所述支撑垫三者中的至少一者相连接，用于驱动所述支撑垫在所述冷却室及所述退火室之间运动，以将所述晶圆传送至所述退火室内进行退火处理，及将退火处理后的所述晶圆传送至所述冷却室内进行快速冷却。

优选地，所述加热装置包括卤素灯，所述卤素灯位于所述退火室内。

优选地，所述加热装置包括电阻丝，所述电阻丝绕置于所述退火室的外壁上。

优选地，所述冷却系统包括冷却水管路，所述冷却水管路绕置于所述冷却室的外壁上。

优选地，所述第一挡板及所述第二挡板均与所述支撑垫的表面相垂直。