专利名称：衬底处理设备、衬底退火方法及半导体器件制造方法
技术领域：
本发明涉及一种衬底处理设备、衬底退火方法以及半导体器件制造方法，更具体 地，本发明涉及一种用于例如使碳化硅(Sic)衬底退火的衬底处理设备、衬底退火方法以 及半导体器件制造方法。
背景技术：
传统已知的衬底处理设备包括加热板、环形冷却单元和衬底保持器。加热板设置 在真空室的下部中。冷却单元设置在真空室的上部中。衬底保持器由具有高导热系数的材 料制成，并且衬底保持器插在加热板与冷却单元之间以便可提升(例如，参见日本专利申 请特开No. 2003-318076)。衬底处理设备通过以下步骤使衬底退火降下安装有衬底的衬 底保持器，以便使衬底保持器的下表面与加热板接触，并且通过衬底保持器加热衬底。衬底 处理设备继而通过提升衬底保持器以使衬底保持器的周边接触冷却单元而通过衬底保持 器冷却衬底。然而，应当注意到，上述的传统的衬底处理设备、衬底退火方法以及半导体器件制 造方法通过在衬底与衬底保持器之间传热而通过衬底保持器加热衬底。为此，除非衬底在 整个接触部分上与衬底保持器均勻地接触，否则会发生加热不均勻性。例如，当经过了离子 注入和退火的衬底翘曲时，经常产生衬底与衬底保持器接触的部分和衬底没有与保持器接 触的部分。这会使所加热衬底的退火特征的平面内的均勻性劣化。也应当注意到，衬底从 衬底保持器的周边开始冷却。为此，衬底不但不能均勻地冷却整个表面，而且还需要长的冷 却时间，即，传统的设备不期望地具有低的生产力而不能满意地用作衬底处理设备或半导 体制造设备。
发明内容
本发明已经考虑到上述的传统问题，并且提供了可以均勻且快速地加热整个衬底 并且快速地冷却整个被加热衬底的衬底处理设备和衬底退火方法。根据本发明的一个方面，提供了 一种衬底处理设备，所述衬底处理设备包括能够 被抽空的室；适于在室中安装衬底的衬底台；加热单元，所述加热单元适于在室中设置在 衬底台的衬底安装面上方，面对安装在至少衬底安装面上的衬底，并且在没有与衬底接触 的情况下通过辐射热加热衬底；挡板，所述挡板适于在室中可收回地插入在加热单元与安 装在衬底安装面上的衬底之间的空间中；以及挡板驱动单元，所述挡板驱动单元适于在室 中将挡板伸出到空间中/从空间收回挡板，其中，挡板具有用作热反射面的第一主要表面 和用作热吸收面的第二主要表面，挡板布置成使得当挡板伸出到空间中时，第一主要表面 面对加热单元并且第二主要表面面对衬底台，并且挡板包括第一冷却单元，所述第一冷却 单元适于具有由密封构件围绕的外部周边。根据本发明的另一方面，提供了一种衬底处理设备，所述衬底处理设备包括能够 被抽空的室；适于在室中安装衬底的衬底台；加热单元，所述加热单元适于在室中设置在衬底台的衬底安装面上方，面对安装在至少衬底安装面上的衬底，并且在没有与衬底接触 的情况下通过辐射热加热衬底；挡板，所述挡板适于在室中可收回地插入在加热单元与安 装在衬底安装面上的衬底之间的空间中；以及挡板驱动单元，所述挡板驱动单元适于在室 中将挡板伸出到空间中/从空间收回挡板，其中，挡板具有用作热反射面的第一主要表面 和用作热吸收面的第二主要表面，挡板布置成使得当挡板伸出到空间中时，第一主要表面 面对加热单元并且第二主要表面面对衬底台，挡板包括第一冷却单元，所述第一冷却单元 适于具有由密封构件围绕的外部周边，并且衬底台包括第二冷却单元，所述第二冷却单元 适于定位在相对于衬底台与布置有加热单元的一侧相对的一侧上。根据本发明的又一方面，提供了一种衬底退化方法，所述方法包括以下步骤使用 在本发明的上述一个方面或另一方面中限定的衬底处理设备，将衬底安装在衬底台上以面 对加热单元；使用在本发明的上述一个方面或另一方面中限定的衬底处理设备，通过由来 自加热单元的辐射热加热衬底而使安装在衬底台上的衬底退火；并且使用在本发明的上述 一个方面或另一方面中限定的衬底处理设备，在衬底经过退火之后，将挡板伸出到加热单 元与衬底台之间的空间中。根据本发明的再一方面，提供了一种半导体器件制造方法，所述半导体器件制造 方法包括使用在上述衬底退火方法中限定的衬底退火方法使衬底退火的步骤。根据本发明，衬底可以在能够被抽空的室中由来自加热单元的辐射热均勻且快速 地加热。可以通过在加热之后使用挡板将衬底台与加热单元热隔离而均勻且快速地冷却整 个衬底台，并且衬底继而可以均勻且快速地冷却。这能够提高用作制造设备的衬底处理设 备的生产力。本发明的其它特征将从以下参照附图的示例性实施例的说明变得清楚。
图1是示出根据本发明的一个实施例的衬底处理设备的衬底装载或卸载状态的 示意性剖视图；图2是示出根据本发明的该实施例的衬底处理设备的衬底加热状态的示意性剖 视图；图3是示出根据本发明的该实施例的衬底处理设备的衬底冷却状态的示意性剖 视图；图4是用在该实施例中的挡板(下部)的放大视图；图5是用在该实施例中的挡板(上部)的放大视图。
具体实施例方式以下将参照
本发明的优选实施例。图1是示出根据本发明的一个实施例的衬底处理设备的衬底装载或卸载状态的 示意性剖视图。图2是示出根据本发明的该实施例的衬底处理设备的衬底加热状态的示意 性剖视图。图3是示出根据本发明的该实施例的衬底处理设备的衬底冷却状态的示意性剖 视图。应当注意到，从图1至图3，相同的附图标记表示相同的构件或部分。如图1至3中所示，根据该实施例的衬底处理设备包括衬底保持机构A、加热机构
5B和挡板机构C，这些机构A、B和C都容纳在室D中。衬底保持机构A在顶部台上包括衬底台1。加热机构B设置在衬底台1上方，并且 具有面对衬底台1的热辐射面2。衬底保持机构A可以通过提升装置E而提升/下降(竖直地运动)以允许衬底台 1接近/离开加热机构B的热辐射面2。当衬底保持机构A如图2中所示提升并且衬底3 接近热辐射面2时，加热机构B在没有与衬底台1上的衬底3接触的情况下通过来自热辐 射面2的辐射热加热衬底3。图1中所示的衬底保持机构A位于下方位置处，而图2中所示的衬底保持机构A 位于上方位置处。衬底台1安装有衬底3，使得衬底3位于衬底台1的上表面的中心处，如图2和3 中所示。参照图1，衬底3安装并支承在提升销8上，以便装载或卸载衬底3。]衬底台1由具有高发射率的材料制成，衬底台1可以有效地吸收辐射热，可以有 效地使吸收的热消散，并且具有高的耐高温性。更具体地，衬底台1是由碳或碳涂覆的材料 制成的板状构件。形成衬底台1的碳的示例有玻璃碳、石墨和热解碳。而且，碳涂覆的材料 的示例是通过用陶瓷涂覆一种或两种或更多种的碳涂覆材料而得到的材料。另外，衬底台1优选地是薄的，以便将其热容量抑制成较小的，并由此缩短冷却时 间。衬底台1的厚度依据其构成材料并且也依据衬底安装部分7 (接下来将说明)的凹陷 的量而改变，并且从满足确保给定强度和缩短冷却时间两个方面的角度，衬底台1的厚度 优选地是2mm至7mm。衬底安装部分7是凹陷部分，所述凹陷部分的底面用作衬底安装面。例如，在衬底台1与冷却面板(用作第二冷却单元)6之间插入四个辐射板4和两 个反射板5，在它们之间有间隔。辐射板(用作储热单元)4与衬底台1 一样是由碳或碳涂覆的材料制成的板状构 件。辐射板4布置在衬底台1的下侧上(在相对于衬底台1与布置有加热机构B的一侧相 对的一侧上)，在它们之间有间隔。辐射板4布置成面对衬底台1的下表面，并且在衬底3 的加热期间捕集(储存)从衬底台1的下表面消散的热。这能够抑制衬底台1由于热消散 而导致的温降，从而帮助其快速加热。虽然辐射板4不是必要的，但是它们优选地设置以便有效地升高衬底台1的温度。 当设置一个或多个辐射板4时，辐射板4的数量可以是与作为示例在图1至3中采用的四 个不同的一个或多个。然而，应当注意到，提供多个辐射板4使得能够通过较薄的辐射板4 快速地升高衬底台1的温度。这也能够将各辐射板4的热容量抑制成较小，由此缩短冷却 时间。辐射板4的厚度依据构成材料和数量而改变，并且从满足加热时温度快速升高以及 缩短冷却时间的角度，辐射板4的厚度优选地是1mm至3mm。在辐射板4的下侧上(如果只有一个辐射板4，则是该辐射板4的下侧；如果有多 个辐射板4，则是最靠下的辐射板4的下侧)布置有两个反射板5，且在它们之间有间隔。反 射板5由诸如钼或钨的难熔金属制成。反射板5的至少在辐射板4侧的表面进行过镜面抛 光。当一个或多个反射板5设置在辐射板4的下侧上时，容易抑制衬底台1由于热消散而 导致的温降，从而进一步帮助其快速加热。虽然反射板5可以省略，但是优选地设置一个或 多个反射板5以便提高加热效率。在反射板5的下侧上(如果只有一个反射板5，则是该反射板5的下侧；如果有多个反射板5，则是最靠下的反射板5的下侧)可以布置有冷却面板6，且在它们之间有间隔。 冷却面板6是通过诸如水冷却机构的冷却机构冷却的面板体。将冷却面板6定位成面对反 射板5、辐射板4和衬底台1的下表面使得能够在衬底3的冷却期间均勻且快速地冷却这些 定位在冷却面板6上方的构件。因为包括衬底3的衬底台1夹在挡板17与冷却面板6之 间，所以也能够有效地冷却衬底3。辐射板4本身不是发热体，所以来自加热机构B的热量相对于来自辐射板4的热 量明显大得多。另外，冷却面板6设置在反射板5的下方，所以在衬底3的加热期间尽管冷 却面板6布置成与衬底台1 一起提升，但是冷却面板6仅产生较小的冷却效果。为此，冷却 面板6在衬底3的加热期间也可以使用水冷却。与此相反，在衬底3的加热结束时，衬底台 1如图3中所示设置在挡板17的下方，所以从辐射板4消散的热占总的热的大部分。因此， 与辐射板4相邻的冷却面板6在此时产生了较大的(冷却)效果。为此，在该实施例中，冷 却面板6具有与辐射板4和反射板5成一体的结构。然而，冷却面板6也可以与衬底台1、 辐射板4、反射板5分离地设置。当没有设置辐射板4和反射板5时，冷却面板6直接冷却 衬底台1。因此，在该情况中，期望的是其中衬底台1在降下时就与冷却面板6接触的布置， 而不是衬底台1与冷却面板6成一体的布置。以上所述的衬底台1、辐射板4和反射板5通过穿过诸如氧化铝陶瓷或氧化锆陶瓷 的耐热材料/热绝缘材料的连接螺钉11而支承在冷却面板6上方。而且，冷却面板6连接 至提升装置E的提升轴12的远端(参见图1)。如后面将说明，提升装置E使提升轴12沿 着其轴向方向竖直地运动，并且在提升轴12竖直地运动时衬底保持机构A提升/下降。在衬底保持机构A的多个部分中形成有提升销通孔(未示出)，所述提升销通孔穿 过构成衬底保持机构A的衬底台1、辐射板4、反射板5和冷却面板6。提升销通孔(未示 出)特别地形成于落在衬底台1上的衬底3的安装部分的范围内的位置处。而且，在室D 与提升销通孔(未示出)的位置相对应的底部处竖直地立有多个提升销8。当衬底台1提 升从而与加热机构B接近时，衬底3与提升销8分离，如图3中所示。在衬底台1上的衬底3的安装部分的中心部分的正下方，形成穿过辐射板4、反射 板5和冷却面板6的测量孔15。测量孔15形成在提升轴12的中心处。测量孔15用于由 图1中所示的温度测量装置14通过例如由石英制成的热红外透射窗而测量从衬底台1消 散的热。加热机构B包括热辐射面2和用于加热热辐射面2的加热器。例如，加热器可以 具有电子轰击加热配置、高频感应加热配置或电阻加热配置。热辐射面2是耐热的黑色表 面，并且热辐射面2可以通过使用例如玻璃碳、热解碳或无定形碳来进行碳涂覆而得到。当 热辐射面2是这种碳涂覆的表面时，能够抑制真空中的除气和颗粒产生。当衬底保持机构A降下而使得衬底台1和加热机构B的热辐射面2相互间隔开时， 挡板机构C可以将挡板17伸出到衬底台1与热辐射面2之间的空间中，如图1至3所示。 挡板机构C包括挡板驱动装置18和轴16，用于将挡板17伸出到该空间中/使挡板17从该 空间收回。挡板驱动装置18和轴16将挡板17可收回地插入到加热机构B与安装在衬底 台1的衬底安装面上的衬底之间的空间中。挡板驱动装置18和轴16构成挡板驱动单元。 当衬底保持机构A提升时，挡板17从衬底台1与热辐射面2之间的空间收回(退回)，如图 1中所示。
挡板17起隔热壁的作用。S卩，如图1和3中所示，当衬底保持机构A降下而使得衬 底台1和热辐射面2相互间隔开时，挡板17伸出到衬底台1与热辐射面2之间的空间中， 以防止热从热辐射面2传递到衬底台1。为了允许挡板17起隔热壁的作用，挡板17的面对 加热机构B的主要表面(第一主要表面)可期望地用作热反射面。另外，挡板17的面对衬 底3的主要表面(第二主要表面)可期望地用作热吸收面，以便通过吸收来自衬底3的热 而有效地冷却衬底3。而且，当衬底保持机构A提升时，挡板17通过挡板驱动装置18旋转地运动，从而 从衬底台1与热辐射面2之间的空间收回到图2中所示(在图1中由虚线表示)的位置。 在衬底保持机构A提升之后，挡板17停留在该收回位置中，直到保持机构A再次下降到挡 板17不妨碍所涉及操作的位置为止。在此将参照图4和5详细地说明根据该实施例的挡板17。图4和5是根据该实施例的挡板17的放大视图。例如，挡板17通过将由诸如泪滴状的A5052P的铝合金或不锈钢制成的两个板结 合在一起而形成。图4是示出挡板17在相对于加热机构B的下部中的内部的平面图。图 5是示出挡板17在相对于加热机构B的上部中的内部的平面图。将参照图4解释挡板17的下部31 (当衬底保持机构A降下时，所述下部31位于 衬底保持机构A侧，并且在下文中将称为下挡板32)的布置。下挡板32中形成有U形的槽。在该槽中配合安装有用作冷却单元的、由不锈钢 (SUS)制成的管(水管)34。该结构具有如下优点，S卩在不使由铝制成的挡板17直接与 冷却水接触的情况下，获得与当衬底3直接使用水冷却时所得到的冷却效果几乎等同的冷 却效果，并从而消除了关于挡板17的腐蚀的问题。附图标记36表示进水口和出水口。水 管34具有向下弯曲的旋转部分和连接至由树脂制成的可运动螺旋管(未示出)的下连接 部分。为了使用下挡板32连同形成挡板17的另一个上挡板42 —起形成真空密封的挡板 17，在下挡板32中形成有容纳由碳氟化合物橡胶制成的0型环的槽33。附图标记35表示 插入机器螺钉或螺栓的各个孔。此外，为了防止挡板17由于本身的重量而下垂，可以在挡板17的位于衬底保持器 侧的中心部分处形成沉头部分以减小挡板17的重量。该沉头部分优选地形成为具有作为 耐热的黑色表面的热吸收面，以便当挡板17收回时有效地冷却衬底3，从而快速地冷却衬 底台1和衬底台1上的衬底3。不但可以通过由诸如黑色耐热铝的黑色材料形成壁面而得到热吸收面，而且可以 通过使用例如玻璃碳、热解碳或无定形碳的碳涂层而得到热吸收面。将参照图5说明根据该实施例的挡板17的上部41的结构。与下挡板32 —样，上挡板42例如由泪滴状的铝(A5052P)制成。而且，上挡板42 中形成有密封面43，从而通过将例如由碳氟化合物橡胶制成的0型环作为密封构件插入在 下挡板32与上挡板42之间而在上挡板42内形成真空密封。换言之，在密封面43内形成 有用作冷却单元的水管34或类似物(水管34的外部周边被诸如0型环的密封构件围绕并 且置于该密封构件内)。附图标记44表示用于插入机器螺钉或螺栓的孔。在挡板17中设置0型环，以便防止挡板17中的水管34直接遭受真空(0型环使 水管34与周围的真空状态隔离)。虽然挡板17设置在真空中，但是通过将水管34嵌入到挡板17中以落在由0型环围绕的区域中而减小施加到水管34的压力的波动，以便防止由 于水管的劣化而导致的任何漏水，从而增强衬底处理设备的可靠性。此外，上挡板42 (在加热机构B侧)的表面被抛光成具有▽ 0. 2的镜面，从而用作 有效地反射从上挡板42上方的加热机构B辐射的热的热反射面。应当注意到“▽ 0. 2”使 用上挡板42的表面粗糙度举例说明了镜面抛光的光洁度，并且意味着上挡板42被抛光成 具有0. 2 y m的算术平均值粗糙度Ra。从上述说明得知，挡板17的水管34用作冷却单元，所述冷却单元从衬底3的上侧 冷却衬底3。另外，由于冷却面板6冷却反射板5和辐射板4，所以冷却面板6从衬底3的 下侧以及通过反射板5和辐射板4冷却衬底3。这样，可以通过从衬底3的上侧和下侧冷却 衬底3而提高冷却效率。通过使用机器螺钉、螺栓和螺母将图4中所示的挡板17在其下部中的表面和图5 中所示的挡板17在其上部中的表面结合起来而形成挡板17。室D是例如由铝合金制成的外壳，并且包括用于在外壳的壁中形成的水冷却机构 的水冷却通道19。室D也包括狭缝阀20和排出口 21。狭缝阀20在装载和卸载衬底3时 打开/封闭。排出口 21连接至排出系统，以便将室D的内部排空。室D包括在下侧的第一腔室22和相延续地位于第一腔室22上方的第二腔室23。 加热机构B设置在第二腔室23中并且定位在室D的上部中，以便使热辐射面2面向下。衬 底保持机构A可以在第一腔室22与第二腔室23之间提升/降下。当衬底保持机构A提升 时，衬底保持机构A使衬底台1接近加热机构B的热辐射面2，同时第一腔室22和第二腔室 23通过冷却面板6分隔开，如图2中所示。当衬底3在该状态中加热时，第二腔室23中产 生的热漏到第二腔室23下方的第一腔室22。这使得在加热之后将衬底保持机构A降下到 第一腔室22时能够更加快速地冷却衬底3。而且，室D的内表面，特别是第二腔室23的内 表面，优选地进行镜面抛光以便提高加热效率。提升装置E包括提升轴12、提升臂24和滚珠丝杠25。提升轴12的上端连接至衬 底保持机构A的冷却面板6。提升臂24附装至提升轴12的下端。滚珠丝杠25可与提升 臂24螺纹连接地接合。提升装置E还包括旋转驱动装置26和波纹管罩27。转驱动装置 26可以沿着向前和向后两个方向旋转滚珠丝杠25。波纹管罩27覆盖提升轴12和室D之 间的滑动部分以增加室D中的气密性，并且在提升轴12竖直运动时伸展/收缩。提升装置 E通过旋转驱动装置26而沿着向前或向后方向旋转滚珠丝杠25以提升或降下提升臂24， 所述提升臂24可与滚珠丝杠25螺纹连接地接合并且使提升轴12与提升或降下同步地竖 直地滑动，由此提升或降下衬底保持机构A。接下来将解释使用包括根据该实施例的挡板17的衬底处理设备的衬底退火方法。首先，如图1中所示，狭缝阀20打开以便将衬底3装载到室D中。如在下文中将 说明，衬底3例如可以通过以下步骤装载，即通过机器人(未示出)将衬底3承载到室D 中，并且在提升销8上安装和支承衬底3，如图1中所示。室D的狭缝阀20通常经由容纳机器人的转移室(未示出)连接至装载/卸载锁 定室(未示出)。首先，衬底3设置在装载/卸载锁定室中。在大致抽空装载/卸载锁定室 之后，该装载/卸载锁定室通向转移室并且进一步被抽空。然后，狭缝阀20打开，并且转移
9室中的衬底传输机器人(未示出)通过拾取和放置操作而将来自装载/卸载锁定室的衬底 3安装到提升销8上。此时，机器人的衬底安装部分优选地由碳或陶瓷制成，以便具有耐高温性。另外， 为了防止机器人被来自加热机构B的热辐射面2的辐射热吹到，挡板17优选地伸出到衬底 台1与衬底3之间的空间中。在机器人收回之后，狭缝阀20关闭，并且室D的内部设置为独立的真空室，挡板17 收回并且衬底保持机构A提升。在衬底3被衬底台1的衬底安装部分(衬底安装面)拾取 之后，衬底保持机构A进一步提升以使衬底保持机构A的衬底台1接近加热机构B的热辐 射面2，如图2中所示。此时，衬底3没有与热辐射面2接触。虽然衬底台1可以与热辐射面2接触，但是衬底台1和衬底台1上的衬底3 二者 都优选地不与热辐射面2接触。热辐射面2与衬底3之间的间隔例如取决于热辐射面2和 衬底3的尺寸、加热温度、以及加热机构B的加热功率而优选地是1至25mm。加热机构B的加热器开启，以便通过来自热辐射面2的辐射热加热衬底3。当加热 温度例如是1900°C时，加热机构B持续加热，直到被温度测量装置14测量的衬底台1的温 度到达1900°C为止。在温度到达1900°C之后，将该温度值保持预定的退火时间(例如，大 约1分钟)。在退火时间过去之后，加热机构B的加热器关闭以开始自然冷却。同时，衬底保持 机构A下降到上述的冷却位置，并且挡板17伸出到衬底保持机构A的衬底台1与加热机构 B的热辐射面2之间的空间中，由此增强冷却。在衬底3冷却到衬底3可以没有问题地移除 的温度(例如，200°C)时，衬底保持机构A下降到上述的装载/卸载位置。当衬底保持机构A从冷却位置下降到装载/卸载位置时，衬底3转移到提升销8 上并从而准备移除。在衬底保持机构A下降到装载/卸载位置之后，狭缝阀20打开以通过 转移室(未示出)中的机器人移除衬底3。假定衬底保持机构A和加热机构B 二者都是可提升的。在该情况中，能够通过竖 直地延伸根据该实施例的第二腔室23而在冷却中在衬底保持机构A和加热机构B之间设 置充分大的距离。换言之，能够通过以下提高冷却效率，即在参照图2所述的位置处加热 之后降下衬底保持机构A并提升加热机构B，并且在冷却衬底3时增加在衬底台1和衬底 台1上的衬底3与热辐射面2之间的距离。假定仅加热机构B是可提升的。在该情况中， 必要的是省略提升销8或者提供用于使提升销8竖直地运动的分离机构，并且这样使在上 述的冷却位置处冷却困难。然而，在该情况中，能够得到与上述的示例一样的基本益处。[实施例]接下来将作为半导体器件制造方法说明当采用上述的实施例时用于含 离子注入碳化硅(Sic)的衬底3的活化退火处理的实施例。衬底3是含有4H的单晶碳化硅。在衬底3上通过化学气相沉积(CVD)形成厚度 10 y m的n型外延层，并且通过氧化炉在900°C下的氧气(02)气氛中对衬底3牺牲氧化30 分钟以便使衬底3具有lOnm厚的膜，在这之后使用衬底3。在对衬底3进行氢氟酸处理以露出其清洁表面之后，在与以上氧化炉中相同的条 件下形成用于在离子注入期间提供保护的lOnm厚的氧化膜。然后，使用离子注入机将衬底 3加热到500°C，并且利用40、100、200、350、500和700keV的六级注入能量将铝作为杂质注 入到衬底3中，以便使铝形成具有2. OX 1018/cm3浓度的盒状型面。
在通过氢氟酸去除离子注入保护膜之后，衬底3通过上述的衬底处理设备退火。当挡板17关闭时，衬底3通过机器人(未示出)安装在衬底台1上。然后，挡板 17打开(收回)以将衬底台1提升到衬底3经历预定退火处理的位置。在该状态中，衬底 3在2. 3kV的加速电压下加热到2000°C并且退火1分钟。在退火处理之后，将加热机构B 关掉电源，衬底台1降下，挡板17关闭，并且衬底3和衬底保持机构A快速地冷却。相应处理所需要的时间总共是15分钟6分钟的加热时间、1分钟的退火时间、 5分钟的冷却时间和3分钟的衬底更换时间。因此，每小时处理的衬底的数量可以提高到 4.0(片/小时)。而且，为了估计退火的衬底3的表面光滑度，通过原子力显微镜(AFM)在轻敲 (tapping)模式中在4 y mX 4 y m的测量范围上测量衬底3。测量结果显示，表示衬底3的表 面光滑度的RMS值是0. 6nm，S卩，衬底3非常平坦。应当注意到，RMS是均方根粗糙度。然后， 在使用牺牲氧化和干法刻蚀使衬底3的表面去除了 40nm之后，使用提升方法(lift-off) 形成铝电极，并且通过CV测量而计算铝的活化率。计算结果显示，获得了 100%的活化率， 即，铝被充分地活化。在该实施例中，加热机构B从室温开始加热。然而，可以通过在挡板机构C关闭时 预加热加热机构B而缩短加热时间。而且，当使用耐高热的机器人或者使用热绝缘的材料 以用于机器人与衬底之间的接触部分时，甚至可以在高温下传输衬底。此外，每小时处理的 衬底的数量可以通过设定较高的机器人速度而进一步提高。根据该实施例的衬底处理设备将衬底安装在衬底保持机构A上，并且通过真空加 热/冷却装置支承挡板，该挡板包括配合在其中的冷却管，所述真空加热/冷却装置通过来 自其上侧的辐射来加热衬底。该布置可以获得足够高的生产力，以允许衬底处理设备在低 成本的情况下通过实现注入到没有任何重金属污染的碳化硅(SiC)中的杂质的高质量活 化而满意地用作半导体器件制造设备。虽然已经将衬底3是碳化硅(SiC)衬底的情况作为本发明的实施例进行了解释， 但是本发明当然不受该实施例的限制。然而，应当注意到，碳化硅(SiC)衬底要求退火温度 高于例如Si衬底的退火温度，并继而要求有效的加热/冷却。因此，本发明优选地用在该 情况中。本发明可以优选地用于衬底处理设备以及用于使诸如碳化硅(SiC)衬底的衬底 退火的衬底退火方法。虽然已经参照示例性实施例说明本发明，但应理解本发明不受所公开的示例性实 施例限制。下述权利要求的范围将与最广泛解释一致，从而包含所有这些修改和等同结构 以及功能。
1权利要求
一种衬底处理设备，包括能够被抽空的室；适于在所述室中安装衬底的衬底台；加热单元，所述加热单元适于在所述室中设置在所述衬底台的衬底安装面上方，面对安装在至少所述衬底安装面上的所述衬底，并且在没有与所述衬底接触的情况下通过辐射热加热所述衬底；挡板，所述挡板适于在所述室中可收回地插入在所述加热单元与安装在所述衬底安装面上的所述衬底之间的空间中；以及挡板驱动单元，所述挡板驱动单元适于在所述室中将所述挡板伸出到所述空间中/从所述空间收回所述挡板，其中所述挡板具有用作热反射面的第一主要表面和用作热吸收面的第二主要表面，所述挡板布置成使得当所述挡板伸出到所述空间中时，所述第一主要表面面对所述加热单元并且所述第二主要表面面对所述衬底台，并且所述挡板包括第一冷却单元，所述第一冷却单元适于具有由密封构件围绕的外部周边。
2.一种衬底处理设备，包括 能够被抽空的室；适于在所述室中安装衬底的衬底台；加热单元，所述加热单元适于在所述室中设置在所述衬底台的衬底安装面上方，面对 安装在至少所述衬底安装面上的所述衬底，并且在没有与所述衬底接触的情况下通过辐射 热加热所述衬底；挡板，所述挡板适于在所述室中可收回地插入在所述加热单元与安装在所述衬底安装 面上的所述衬底之间的空间中；以及挡板驱动单元，所述挡板驱动单元适于在所述室中将所述挡板伸出到所述空间中/从 所述空间收回所述挡板， 其中所述挡板具有用作热反射面的第一主要表面和用作热吸收面的第二主要表面， 所述挡板布置成使得当所述挡板伸出到所述空间中时，所述第一主要表面面对所述加 热单元并且所述第二主要表面面对所述衬底台，所述挡板包括第一冷却单元，所述第一冷却单元适于具有由密封构件围绕的外部周 边，并且所述衬底台包括第二冷却单元，所述第二冷却单元适于定位在相对于所述衬底台与布 置有所述加热单元的一侧相对的一侧上。
3.根据权利要求1所述的设备，还包括驱动单元，其适于在所述室中在加热所述衬底时朝向所述加热单元提升所述衬底台， 并且在加热所述衬底之后降下所述衬底台。
4.根据权利要求1所述的设备，还包括储热单元，所述储热单元适于在所述室中定位在相对于所述衬底台与布置有所述加热单元的一侧相对的一侧上，其中，所述储热单元插入在所述衬底台与所述第二冷却单元之间。
5.一种衬底退火方法，所述方法包括以下步骤使用如权利要求1或2所述的衬底处理设备，将所述衬底安装在所述衬底台上以面对 所述加热单元；使用如权利要求1或2所述的衬底处理设备，通过由来自所述加热单元的辐射热加热 所述衬底而使安装在所述衬底台上的衬底退火；并且使用如权利要求1或2所述的衬底处理设备，在所述衬底经过退火之后，将所述挡板伸 出到所述加热单元与所述衬底台之间的空间中。
6.根据权利要求5所述的设备，还包括使用如权利要求1或2所述的衬底处理设备，在安装步骤中将所述衬底安装在所述衬 底台上之后，朝向所述加热单元提升所述衬底台；并且使用如权利要求1或2所述的衬底处理设备，在退火步骤中加热所述衬底并使所述衬 底经过退火之后，相对于所述加热单元降下所述衬底台；其中，在伸出步骤中，在降下步骤中完成所述衬底台的降下之后，伸出所述挡板。
7.一种半导体器件制造方法，包括使用如权利要求5所述的衬底退火方法使衬底退火的步骤。
全文摘要
本发明涉及一种衬底处理设备，其包括能够被抽空的室；适于安装衬底的衬底台；加热单元，其适于设置在衬底台的衬底安装面上方，面对安装在至少衬底安装面上的衬底，并且在不与衬底接触的情况下通过辐射热加热衬底；挡板，其适于可收回地插入加热单元与安装在衬底安装面上的衬底之间的空间中；以及挡板驱动单元，其适于将挡板伸出到空间中/从空间收回挡板。衬底安装在衬底台上以面对加热单元，通过由来自加热单元的辐射热加热衬底而使衬底退火，并且挡板伸出到加热单元与衬底台之间的空间中。
文档编号H01L21/00GK101866825SQ200910260500
公开日2010年10月20日 申请日期2009年12月15日 优先权日2008年12月15日
发明者土井浩志, 柴垣真果, 正木宣行, 流石勇一 申请人:佳能安内华股份有限公司