专利名称：用于集成电路的快速热处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路的制造。更具体地说，本发明涉及一种用于在可控的压力和温度环境中加热半导体基片的系统。
背景技术：
制造集成电路例如金属氧化物半导体(MOS)需要在可控的压力条件例如真空条件下对半导体晶片进行快速热处理。例如，在制造MOS晶体管的过程中，栅氧化层通常通过硅基片在基本上纯氧的大气环境中进行热氧化而形成。但是，在有些应用场合例如MOS ULSI电路中，栅氧化层呈现出不良的特性，例如相对较高的缺陷密度和电荷俘获与由于热载效应而产生的相对较低的可靠性和电阻问题。
众所周知，通过对硅基片进行快速热处理(RTP)就可提高MOS晶体管的栅介电特性。其处理步骤包括(1)利用氧化氮(NO)产生氮氧化物；(2)通过化学气相淀积(CVD)涂覆氮化硅(SiN)；(3)用氨(NH3)进行退火；(4)用N2O进行退火。通常在真空和可控的温度条件下进行各种RTP处理步骤。RTP炉由石英窗进行分隔而形成用于盛放晶片的中间真空腔，晶片通过多排辐射加热灯进行加热。石英窗将晶片与加热灯和加热过程中产生的其它污染源相隔离开。石英窗的边缘与腔壁密封而形成一个气密的腔罩。在腔被抽成真空时，就会有2-4吨的大气压力作用于石英窗。石英窗要足够的厚以便于承受这种力，且厚度通常至少大约为25-35毫米。通常至少大约为3-6毫米厚的较薄石英窗只用于可在大气压下工作的腔。
石英窗的隔离腔结构尽管可保持内腔环境免受污染，但会在加热源(灯)和腔内的晶片之间产生较大的热质量，从而降低了加热效率并使晶片的温度更加难以控制。额外的热质量使得难以保持处理的可重复性和控制质量。石英窗由于其厚度的原因容易破裂并显著地增加了RTP装置的成本。因此，迫切需要提供一种可克服由采用石英窗的炉所产生的结构复杂、价格昂贵和可重复性的问题的快速热处理系统。
而且，除了采用灯进行加热以外，还可选择某些其它的代替方式进行加热以提高半导体晶片RTP过程的生产率。Mattson Technology就提供了一种ASPEN II RTP系统，其采用感受器进行加热在一个处理腔中处理两个晶片。US 6133550公开了一种通过将晶片快速插入炉中并从炉中取出来对晶片进行RTP的方法。增大晶片的尺寸并着重于越来越增大用于腔的窗口以容纳较大的晶片已经限制了通过在一个腔中处理多个晶片来提高采用灯进行加热的RTP系统的生产率的潜能。因此，也迫切需要提供一种晶片生产率较高的采用灯进行加热的快速热处理系统。
发明内容
本发明的快速热处理(RTP)系统提供了一个用于处理基片例如半导体晶片和集成电路的可控的压力和温度环境。该装置包括一个加热腔和一排加热灯，所述加热灯可产生辐射热以便根据所需的加热方法将固定在腔内的半导体晶片的温度保持在选定值或选定范围内。每个加热灯包括包括一个灯泡，这种灯泡至少由一个透光罩包围，透光罩将灯泡与腔的内部以及其中的晶片隔离开。最好，透光罩由石英制成并具有对于灯泡所发出的辐射热能完全或基本上是透明的表面。通过将腔的内部以及其中的晶片与灯泡和加热灯的相关部件隔离开，透光罩有助于避免加热灯所发出的污染物进入腔或沉积在位于腔中的半导体晶片上。
本发明另一方面是通过利用带有灯泡的加热灯来改善温度控制，所述灯泡具有反射表面，所述反射表面设置在至少一部分灯泡表面上或设置在至少一部分透光罩上。在处理过程中，反射器有助于控制灯所发出的辐射射线并将其引导到半导体晶片的表面。另外，反射表面可设立在腔壁上，特别是设立在具有凹形或抛物线型内表面的腔壁空腔中。当加热灯设置在空腔中时，在处理过程中，空腔上的反射表面有助于控制灯所发出的辐射射线并将其引导到半导体晶片的表面。
在一个优选实施例中，环绕灯泡的透光罩形成一个透镜结构将灯泡发出的辐射热汇集到半导体晶片表面。当加热灯固定在空腔内时，透镜结构就形成一个位于腔壁空腔开口上方的凸形弯曲盖。另外，透镜结构可制成一个如石英这样的透光材料的固体块或片，其具有一个敞开的内芯部分以容纳加热灯，其中，所述块的一个侧表面形成凸形或凹形透镜，以便于引导或控制灯泡发出的辐射热能射向进行处理的半导体晶片。
在本发明的另一个实施例中，在一排封闭加热灯和位于处理腔罩内的一个晶片或多个晶片之间设置透光衬片。除了环绕灯泡的透光罩以外还设置透光衬片，进一步将灯泡与晶片隔离开，从而进一步防止污染物到达晶片表面。透光衬片与现有技术的石英窗不同，它与腔侧壁不密封，且在腔内抽成真空时，它不必承受较大的压力差，因此可制成一个较薄的片。如果将透光衬片密封到腔的侧壁上，可设置一系列的阀和泵来平衡衬片两侧的压力，以避免压力差在其它情况下产生破坏力。另外，为避免应力过大，也可采用一系列具有较小表面面积的多个透光衬片与灯泡一起使用。
对于本领域技术人员来说，本发明的其它目的和优点可通过下面对本发明优选实施例所进行的描述中清楚地看出。应当认识到，本发明也可有其它不同的实施方式，在不脱离本发明宗旨的情况下，其多处具体结构都可以各种清楚的方式进行修改。因此，说明书应当被认为是示例性的而非限制性的。
图1示出了用于为半导体晶片提供可控的温度和压力环境的现有技术的快速热处理系统；图2是本发明快速热处理系统的一个优选实施例的截面图；图2A是图2沿2A-2A的局部横截面侧视图；图3是快速热处理系统的另一个实施例的截面图；图4是快速热处理系统中用于将辐射能射向半导体晶片的加热灯的截面图；图5是快速热处理系统中用于将辐射能射向半导体晶片的加热灯的另一个实施例的截面图；图6是具有用于引导辐射能的反射器的加热灯的截面图；图7是快速热处理系统中具有另一种可将辐射能引导向半导体晶片的结构的加热灯的截面图；图8是快速热处理系统中具有又一种结构的可将辐射能引导向半导体晶片的反射器的加热灯的截面图；图9是嵌入到快速热处理系统腔壁内的一排加热灯的横截面图；图10A是支承在快速热处理系统腔壁上的加热灯和石英罩的截面图；
图10B是局部嵌入到腔壁中的另一种结构的石英封装加热灯的截面图；图10C是完全嵌入到腔壁的空腔中的又一种结构的石英封装加热灯的截面图；图10D是嵌入到腔壁的空腔中并带有用于盖住空腔口的石英窗的加热灯的截面图；图10E是嵌入到腔壁中并具有用于控制灯所发出的辐射能发生散射的透镜的加热灯的截面图；图10F是位于支承在腔壁上的单石英罩内的多个加热灯的截面图；图11A是由石英透镜封装的点光源灯的截面图；图11B是嵌入到光导管中并由石英透镜封装的灯的截面图；图11C是位于光导管中并在光导管末端具有透镜的灯的截面图；图11D是嵌入到腔壁的空腔中并由石英透镜包围的灯的另一种结构的截面图；图12是位于发散石英透镜中的加热灯的截面图；图13是位于石英罩内的灯的另一个实施例的截面图，石英罩由冷却源包围并嵌入到腔壁的空腔中；图14是本发明另一种快速热处理系统的腔壁的底部平面图，其中，点光源灯固定在腔壁的槽中，所述的槽盖有透光罩；图15是根据本发明一个优选实施例的另一种快速热处理系统的截面图，其中，两个晶片固定在腔中；图16是根据本发明一个优选实施例的又一种快速热处理系统的截面图，其中示出了与一系列点光源加热灯组合在一起的一系列透光衬片。
具体实施例方式
根据现有技术，图1是用于对半导体晶片7进行快速热处理(RTP)的装置10的纵向截面图。装置10具有一个形成中间腔11的外壳12，晶片放置在中间腔11中进行处理。位于真空腔11第一端部的入口槽26允许将晶片7放入到腔11中并放置在位于转子23上的支承销25上。转子23支承在销24上进行转动，销24固定在从石英窗21延伸出并穿过石英衬垫27上的孔的一个凸台21a上。
石英窗21构成真空腔11的下边界，并通过密封件28与其余的腔部件密封。腔11的上边界由石英窗20构成。石英窗20、21是透光的，并允许辐射热能穿过而进入腔11。在晶片处理过程中，处理气体例如氧化氮(NO)、氨(NH3)或N2O通过腔11第二端部处的孔13进入腔11。
装置10的辐射热源包括大致平行的第一和第二排灯17和18，它们设置在外壳12内，但位于腔11的外部，并由装置10的内壁支承。由装置10的壁支承的具有反射器15的纵向侧灯14可提供附加辐射热。通过真空口(未示出)可将腔11内抽成真空，从而在石英窗20和21上作用有很大的大气压力。
石英窗20和21具有足够的厚度以便使其具有足够的机械强度从而将腔与任何的外部杂质隔离开。它们的厚度通常至少是3-6毫米。在快速热处理系统中，当对于较大的半导体晶片尺寸和较高的晶片生产率的需求增大时，就可增大其横截面面积。另外，需要低压处理腔与真空负载闭锁保险装置和晶片输送模块相匹配以提高生产率。必须显著地增大低压RTP装置所需的石英窗20和21的厚度以满足这种需求。在RTP腔抽成真空时，石英窗上就会作用有2-4吨的气压。这些石英窗必须足够的厚以承受这种压力，且厚度通常为25-35毫米。由于增大了石英窗的厚度，因此，两排加热灯17、18与腔11之间的距离也增大。而且，厚的石英窗可提供大的热质量并使得整个晶片上的温度更难于控制。因此，本发明就是为了克服这些缺陷。
根据本发明的一个优选实施例，可取消普通RTP装置(图1)的石英窗20、21。如图2所示，本发明第一实施例的RTP装置60具有一个腔62，腔62包括晶片支承装置65，以便在热处理过程中支承半导体晶片64。晶片64可通过入口槽或孔67放入到腔62中。可以是石英的透光衬片66和68不与腔62一起形成压力密封表面，但可支承在腔62内从而使衬片66和68两侧的压力平衡。因此，衬片66和68可以比普通腔石英窗要薄并具有较低的热质量，其必须可承受较大的气压差而且还有助于使晶片免受污染。衬片的厚度最好大约是0.25-2.0mm，更好的是大约1.0-2.0mm，并可由碳化硅(SiC)或其它可透光的并可承受1000℃以上的典型快速热处理温度的陶瓷材料制成。
在图2所示的实施例中，第一和第二排光源例如钨丝卤素加热灯或氙弧灯可沿腔62的顶部和底部进行设置，也就是，设置在晶片支承装置65的上方和下方。当晶片放置在晶片支承装置65上时，沿腔62的顶部和底部设置的这两排光源就将辐射热射向晶片64。每个光源包括直线灯70、72，它们布置在腔62顶部和底部的透光罩(例如石英管)74、76内。石英管74、76单独地围绕每个灯70、72并通过密封件78、80与腔62的侧壁密封，从而将石英管74、76周围的区域和腔62的其余部分都保持在相同的压力条件下，最好是真空条件下。腔62的顶部和底部的壁91、93可涂覆反射涂层69，例如金属金或其它红外反射涂层，例如TiO2和Al2O3。如图2A所示，灯70、72最好平行布置，且每个封闭的灯与相邻的封闭灯只略微间隔开，并分别与腔和反射涂层69的顶壁和底壁间隔开。尽管图示的每排灯是平行的，当然其也可以相互垂直或其它的不平行方式进行布置。另外，靠近腔顶壁91的第一平行排灯可平行于靠近腔底壁93的第二平行排灯。但第二平行排灯也可以横向于第一平行排灯进行布置。
具有入口82和出口84的单独冷却槽循环流动有流经每个石英管74、76以便对灯70、72进行冷却的冷却流体，例如象水或冷却油这样的液体，或者象空气或空气和氦或氩的混合物这样的具有适当热传导率的气体。冷却流体可具有光折射性，且冷却流体的流动通道可设计成可将灯泡70、72所发出的辐射热或光引向半导体晶片64。
如图2和2A所示，腔62具有第一和第二排石英罩74、76，每个石英罩内容纳有一个相应的灯70、72。石英罩74、76和衬片66、68可将灯与腔62隔离开，从而在RTP过程中使容纳晶片的腔62的内部免受污染，并且在光源和晶片之间不会产生大的热质量。
可使用任意的真空管线101从腔62中抽出气体以便在腔内形成真空。在图2A中，真空管线以虚线示出。
尽管在图2中未示出，当然也可采用具有不同厚度的衬片来将第一和第二排灯与腔62隔离开。例如，公称厚度为0.25mm的薄衬片可将第一排灯适当地隔离开，且其优点是允许温度响应更快和温度上升更大。
图3是本发明另一个实施例90的截面图，其设有用于对支承在晶片支承装置65上的晶片64进行防护的辅助防污染装置。在图3所示的实施例中，窗86和88整个延伸到用于形成腔62、95的外壳的侧面，从而构成晶片支承装置65的密封罩将晶片64和晶片支承装置65与灯70、72或围绕灯的罩74、76所可能发出的污染物更好地隔离开来。为了在窗86和88的两侧保持压力平衡，以避免需要设有象现有技术的RTP装置所用的厚且热密集的石英窗，需要对石英窗86和88两侧的压力进行控制。在图3所示实施例中，通过压力泵92抽真空，调节器94和96通过导管98、100和102使窗板86和88两侧的压力平衡。在腔62和95的侧壁与窗86、88之间设置适当的密封件104可在腔62和95内的真空条件下基本上保持一个无污染的环境。
作为快速热处理装置的另一种改进，通过改变包围灯泡的外罩的特性就可使灯70、72向容纳晶片64的腔62所发出的辐射能的量得到优化。图4是排灯70中的一个灯的一个透明罩7 4的截面图。在该实施例中，透明罩是石英管74a，其内表面涂覆有反射涂层106以便将灯泡70发出的辐射能引导向位于晶片支承装置65上的晶片64。反射涂层材料优选金或其它红外反射涂层，例如TiO2和Al2O3。在图4中，内反射涂层106覆盖石英管74a的角度A小于180°。最好，角度A大约是160-180°。通过对处理晶片区域内的辐射能强度进行控制，就可提高温度稳定性，从而更好地反复进行处理。
图5是另一种结构的截面图，其中，反射涂层108涂覆在灯泡70的外表面以便将辐射能引导向固定在腔62内的晶片。
图6是另一个实施例的截面图，其中，反射涂层110涂覆在包围灯泡70的透明罩74b的外表面上。位于外表面上的涂层可将辐射能引导向位于腔62内的晶片上，但其所产生的图案与将涂层106涂覆在透明罩74a的内表面上(如图4所示)时所产生的图案不同。
在包围灯泡70的透明罩74的附近可设置抛物线型的反射器112。图6所示的涂覆在透明罩外表面上的反射涂层110以较为发散的方式反射辐射射线，与其相比，如图7所示，抛物线型的反射器112可将发出的辐射射线以更直和更平行的方式射向晶片。因此，可将发出的辐射射线以更直和更平行的方式射向晶片的抛物线型反射器是优选的。
如图8所示，通过在透明罩74b附近设置直线反射器114，即使在将反射涂层110涂覆在透明罩74b的外表面上的情况下，也可获得较直和较平行的辐射射线所具有的优点。直线反射器114和反射涂层一起将发出的辐射射线引导向半导体晶片。当反射器114设置在一排封闭灯的相邻透明罩之间时，反射器114的反射表面就可将一些发散的辐射射线引导向位于腔62中的晶片64。
如图9所示，装置60或90的顶壁和底壁可制成一个或一系列的抛物线型反射形状的槽形空腔116。图9是腔上部的端部截面图。在该实施例中，封闭在透明罩74内的每个灯70固定在形成于腔壁93内的抛物线型槽116中。由于需要组装的单独部件较少，因此，与反射结构由单独部件或与灯周围的透明罩相关联的单独涂层构成的情况相比，该实施例产生的污染物较少。另外，抛物线型槽116的开口也可覆盖有一个透光窗口(图9中未示出)。
为具有如石英管这样的透光罩的直线灯设置密封的前述实施例取消了用于普通系统中的较厚且较贵的石英板或窗。而且，围绕灯的透光罩所具有的横截面形状提高了该罩可承受较高气压的能力。例如，圆形或抛物线型的横截面形状可比具有平表面的其它横截面形状承受更大的压力。但是，根据腔内部和外部之间的抽真空度或压力差，也可采用其它的横截面形状。
图10A-10F示出了用于将直线灯70支承在腔62的壁93上或其内的各种结构。图10A示出了灯泡70由石英管74包围并紧靠着腔的侧壁93设置。另外，图10B示出了灯泡70由石英管74包围，其中，该管部分地嵌入到形成于腔侧壁93内的空腔中。图10C示出了另一个实施例，灯泡70由石英管74包围，其中，该管完全嵌入到形成于腔侧壁93内的弧形空腔118中。弧形空腔118的深度足以支承住整个管74。
在图10D中，灯泡70固定在具有弧形底部的空腔118内。空腔118的开口封闭有一个由透光材料例如石英制成的平盖120。在该实施例中，没有包围灯泡的管，而灯泡是通过盖120与腔的内部相隔离开的。在图10E所示的又一个实施例中，灯泡70固定在空腔118内，空腔118具有一个形成于腔壁93内的弧形底部，由透明材料例如石英制成的弯曲盖122封闭空腔的开口。弯曲盖122的形状最好是凸形的弯曲透镜，以便于进行聚焦和将辐射能从灯泡70引导向固定在腔内的晶片。
通过将多个灯泡封闭在一个透明罩内可进一步提高效率。图10F示出了封闭在石英管74内的灯泡70c和70d。管74紧靠着腔壁93设置。一排灯中的多个灯可用作RTP系统中的加热源，但本发明的优点是不需要在透明罩和由该透明罩包围的灯泡之间建立一对一的关系。
除了管状的结构以外，透光罩还可制成横截面变化的其它几何形状。例如，在图12中，灯泡70可固定在形成于由透光材料制成的固体元件124中的空腔内。固体元件固定到腔壁93上，且其一侧的形状形成一个凹形的弯曲透镜以便于引导和聚焦灯泡70所发出的辐射能。
在图13所示的另一个实施例中，由透光材料制成的固体块126固定在形成于腔壁93内的空腔130中。灯泡70固定在固体块的中空部分中。在空腔130内和固体块126的周围设置可流动冷却流体例如液体或气体的冷却槽128，以便于对块126和灯泡70进行冷却。最好，冷却槽128设置在将块126密封在空腔130中的封装或密封材料129内。
除了图2和3所示的直线灯以外，本发明的原理也同样可用于点光源灯。图14示出了将点光源灯142作为加热源的RTP系统140的顶壁144。在该实施例中，灯泡142固定在灯座中，灯泡部分垂直于固定在处理腔内的半导体基片例如半导体晶片延伸。如图14所示，灯泡成排布置并固定在槽中。作为本发明的采用具有点光源灯142的RTP系统140的一个实施例，透光材料封闭条(未示出)盖在固定灯泡的槽上，以便将灯泡与固定待处理晶片的腔隔离开。
另外，如图11A所示，固定在壁144的灯座(未示出)内的每个单独的灯泡142可封闭在透光罩146内，从而将灯泡142与腔的内部隔离开。为了有助于将灯泡142发出的辐射能引导向待处理的晶片，如图11B所示，可将灯泡142固定在光导管148内，并将灯泡和光导管一起封闭在透光罩内。在图11A和11B中，透光罩146具有弯曲或抛物线型的形状，从而可更好地承受压力和腔内压力发生变化时所产生的力。
图11C示出了一种将单个点光源灯142封闭在光导管148内的结构，其中，光导管148的近端固定在腔壁144上。光导管148的远端由弯曲或抛物线型的透光罩150封闭，从而密封住由光导管和罩所形成的空腔，并将灯泡142与晶片隔离开以避免灯泡产生的污染物接触晶片。在图11D中，点光源灯142固定在形成于腔壁144内的空腔或凹槽152中。可在弯曲或抛物线型的盖146中使用少量的石英或其它透光材料，从而盖住空腔的开口并将灯泡与待处理的晶片隔离开。
尽管图11A-D所示的每个实施例在点光源灯142或与光导管148组合在一起的点光源灯142周围设有弯曲的石英罩，当然，也可将每个灯泡设置在腔壁144的凹槽或空腔内，并设置一个平的石英罩抵抗罩内的压力差来密封每个灯。
前述的用于控制灯70、72、142所发出的辐射热能传播的实施例仅仅是示意性的。显然，适当的选择灯、反射涂层和透镜表面可对进入处理腔的辐射光进行更高程度的控制。前面对优选实施例的图示和描述确定地表明了这些关系。但是，通过可使辐射灯相对于反射表面和透镜移动的定位装置可进一步对其进行扩展。尽管用于控制灯发出的光/能量传播的这些元件的位置已在对光均匀分布在固定于腔例如腔62或腔91内的晶片内表面上进行描述的文字中给予了描述，但显然，可将灯和灯排布置在适当的位置来控制罩内的温度分布。
图15示出了本发明的另一个实施例。在该实施例中，通过将两个半导体晶片64放置在位于腔内的晶片支承装置65上同时进行处理来提高生产率。可以是石英的透光衬片66和68不与腔62’形成压力密封表面，但其支承在腔62’内，并且衬片66和68两侧的压力是平衡的。第一和第二排光源例如钨丝卤素加热灯或氙弧灯可沿腔62’的顶部和底部进行设置，也就是，设置在晶片支承装置65的上方和下方。当晶片放置在晶片支承装置65上时，沿腔62’的顶部和底部设置的这两排光源就将辐射热射向晶片64。每个光源包括直线灯70、72，它们布置在腔62’顶部和底部的透光罩(例如石英管)74、76内。石英管74、76单独地围绕每个灯70、72并通过密封件78、80与腔62’的侧壁密封，从而将石英管74、76周围的区域和腔62的其余部分都保持在相同的压力条件下，最好是真空条件下。位于上排的灯70的布置方向垂直于位于下排的灯72的布置方向。
具有入口82和出口84的单独冷却槽循环流动有流经每个石英管74、76以便对灯70、72进行冷却的冷却流体，例如象水或冷却油这样的液体，或者象空气或空气和氦或氩的混合物这样的具有适当热传导率的气体。冷却流体可具有光折射性，且冷却流体的流动通道可设计成可将灯泡70、72所发出的辐射热或光引向半导体晶片64。
腔62的顶部和底部的壁91、93可涂覆反射涂层69，例如金属金或其它红外反射涂层，例如TiO2和Al2O3。
如图15所示，腔62’具有第一和第二排石英罩74、76，每个石英罩内容纳有一个相应的灯70、72。石英罩74、76和衬片66、68可有助于将灯与腔62隔离开，从而在RTP过程中使容纳晶片的腔62的内部免受污染，并且在光源和晶片之间不会产生大的热质量。
图16示出了本发明装置的另外一个实施例，其中，设有多个固定在灯座160内的点光源灯142，以便于将辐射能引导向支承在位于腔62”内的晶片支承装置65上的晶片64，而灯座160固定在腔62”的外壁162上。点光源灯142最好由石英封罩164包围以使散发出的污染物最少。另外，最好由石英制成的一系列透光衬片166设置在腔62”的内壁168的开口上，从而进一步将点光源灯142与固定在腔62”内的晶片64隔离开。通过密封件169将衬片166密封到内壁168上。最好，形成于腔壁上的槽170、172可允许冷却流体例如气体循环流经点光源灯142以对其进行冷却。这些槽170、172还允许气体进入和离开腔62”，以有助于稳定或平衡用于封闭点光源灯142的腔62”的部分174和用于封闭待处理晶片64的腔62”的部分内的压力。
本发明还包括改变和/或整体组合或部分组合上述实施例的特征而形成的实施例。
上面对本发明的优选实施例进行了说明和描述。但是，可以理解，本发明可用于其它各种的组合体、变型体和场合中，并可在此所表述的与上述教导和/或相关技术技能或知识相当的本发明构思的范围内进行变化或改进。这里所进行的描述并不是为了将本发明限制在其内。对于本领域技术人员显而易见的其它实施方式也包含在本发明所附权利要求书所限定的范围内。
权利要求
1.一种用于对半导体基片进行快速热处理的装置，其包括一个用于提供可控压力环境的腔，半导体基片放入在该可控压力环境中，所述的腔具有第一壁；至少沿所述腔的所述第一壁支承的加热灯，所述加热灯具有可将加热灯与所述可控压力环境隔离开的透光封罩，所述透光封罩可传递灯所发出的辐射热能以便于在处理过程中对所述基片进行加热。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，其还包括多个至少沿所述腔的所述第一壁支承的加热灯，每个所述加热灯具有一个相关的可将加热灯与所述可控压力环境隔离开的透光封罩。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，其还包括用于向所述透光封罩供应冷却流体以便控制所述加热灯的温度的冷却槽。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，其还包括设置在所述加热灯和所述基片之间的透光衬片。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，其还包括用于平衡所述透光衬片两侧压力的装置。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，其还包括与加热灯相关的反射器，用于将所述辐射热能引导向所述基片。
7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，多个加热灯布置成第一和第二排，第一排设置在所述腔的第一壁上或靠近其设置，第二排设置在所述腔的第二壁上或靠近其设置，其中，所述第一和第二壁相互面对。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述透光封罩具有一个面向所述基片的表面，该表面形成引导辐射热能射向所述基片的透镜。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述透光封罩由石英制成。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，半导体基片是半导体晶片。
11.如权利要求2所述的装置，其特征在于，加热灯具有直线型的灯泡。
12.如权利要求2所述的装置，其特征在于，加热灯具有点光源灯泡。
13.一种用于处理半导体基片的热处理系统，其包括一个用于提供可控压力环境的腔，一个或多个半导体基片放入在该可控压力环境中，所述的腔具有第一壁；通过一个或多个透光表面与所述可控压力环境隔离开的多个辐射加热灯，所述透光表面可传递灯所发出的辐射热能以便于在处理过程中对所述基片进行加热，每个所述加热灯具有与其相关的反射表面，以便可控制地将辐射热能引导向所述半导体基片。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，一个或多个所述加热灯至少部分地嵌入到所述腔的第一壁上的空腔内，并在所述灯的表面上具有与其相关的反射器，用于将所述辐射热能引导向所述半导体基片。
15.如权利要求13所述的系统，其特征在于，一个或多个所述灯容纳在一个透光罩内，所述透光罩具有一个表面，该表面包括一个面向所述半导体基片的透镜。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，在所述透光罩的内表面上涂覆有反射涂层。
17.如权利要求15所述的系统，其特征在于，反射涂层涂覆在所述灯的表面上。
18.如权利要求13所述的系统，其特征在于，至少两个所述灯容纳在透光罩内。
19.如权利要求13所述的系统，其特征在于，多个加热灯布置成第一和第二排，第一排设置在所述腔的第一壁上或靠近其设置，第二排设置在所述腔的第二壁上或靠近其设置，其中，所述第一和第二壁相互面对。
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述多个加热灯包括第一和第二间隔开的直线排。
21.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述第一和第二直线排的灯设置在平行平面上。
22.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述第一和第二直线排的灯沿相互平行的方向延伸。
23.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述灯至少部分地封闭在形成于所述腔的第一壁上的一个或多个空腔内。
24.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述灯至少部分地封闭在形成于所述腔的第二壁上的一个或多个空腔内。
25.如权利要求23所述的系统，其特征在于，其还包括设置在所述腔壁的所述一个或多个空腔中的冷却槽。
26.如权利要求24所述的系统，其特征在于，其还包括设置在所述腔壁的所述一个或多个空腔中的冷却槽。
27.如权利要求13所述的系统，其特征在于，至少一个半导体基片是半导体晶片。
28.如权利要求19所述的系统，其特征在于，位于所述第一排的每个所述灯固定在形成于腔的第一壁上的一个抛物线型空腔内。
29.如权利要求19所述的系统，其特征在于，位于所述第二排的每个所述灯固定在形成于腔的第二壁上的一个抛物线型空腔内。
30.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述灯是点光源灯。
31.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述灯是直线灯。
全文摘要
在快速热处理系统中，一排加热灯可发出用于将半导体基片例如半导体晶片加热到选定温度或设定温度的辐射热，且同时灯被固定在一个封闭的腔内。一个或多个透光罩单独或成组地环绕加热灯，从而将加热灯与腔内环境和位于腔内的一个或多个晶片隔离开。透光罩可包括与其相关的反射器和/或透镜，以便将灯发出的大部分辐射热能射向半导体晶片。在灯和基片之间还设有薄的平面石英衬片。通过控制辐射热能在腔中的分布并取消了通常在现有技术的RTP系统中用于隔离灯的厚平面石英窗，从而提高了生产率和可靠性。
文档编号H01L21/26GK1507648SQ02808456
公开日2004年6月23日 申请日期2002年4月3日 优先权日2001年4月17日
发明者S·-P·泰, Y·Z·胡, M·豪夫, S -P 泰, 胡 申请人:马特森技术公司