加热块和衬底处理设备的制作方法与工艺

本发明涉及加热块和衬底处理设备，且更明确地说，涉及对衬底执行热处理的加热块和具有所述加热块的衬底处理设备。

背景技术：
热处理是半导体工艺的必要程序，且为欧姆触点合金化（ohmiccontactalloying）、离子注入损伤退火（ion-implantationdamageannealing）、掺杂剂活化（dopantactivation）、薄膜形成（TiN、TiSi2、CoSi2）等所需。这种热处理可使用诸如炉和快速热工艺（rapidthermalprocess；RTP）设备等设备来执行。迄今为止，用于快速热工艺的设备并不具有吸引力，这是因为所述设备难以在衬底上维持均匀的温度，难以在改变衬底（晶片）时在衬底之间维持相同的温度-时间特性，且难以测量和控制衬底的温度。然而，温度测量和控制技术的最新进展促进将炉替换为快速热设备。快速热设备使用来自卤钨灯的辐射光而将热传递到衬底。因此，这一快速热设备具有加热块，且多个卤钨灯设置在加热块若干侧中面向衬底的一侧上。即使在使用快速热设备时，也应在整个衬底上维持均匀温度，这是因为衬底的不均匀的温度会导致严重问题，诸如，衬底翘曲（substratewarpage）、错位（dislocation）、薄膜滑动（thinfilmslip）等。为了解决这一温度均匀性问题，需要用于准确测量和控制衬底温度的技术、用于在衬底上传递均匀热的技术等。用于在衬底上传递均匀热的技术与卤钨灯的布置相关联。与卤钨灯的布置相关联的众多技术已众所周知。例如，韩国专利第1031226号揭露将辐射光照射在衬底上的灯的同心布置和棋盘状布置。

技术实现要素：
待解决的问题本发明的目标是提供一种用于衬底处理设备的加热块，所述加热块具有加热灯，所述加热灯经布置以在经受热处理的目标的表面上传递均匀热。本发明的另一目标是在称为尖峰工艺（spikeprocess）的瞬间热工艺中提供均匀热处理。解决问题的手段根据本发明的实施例，提供一种用于衬底处理设备的加热块，所述加热块在其一侧上具有加热灯以将热传递到经受热处理的目标，其中所述加热灯在所述一侧上在多个区域中具有不同布置式样。此外，多个区域是沿着相对于所述一侧的中心点的距离而划分，且所述加热灯在所述多个区域中的最内部部分处的中央区域中具有蜂窝状布置。此外，所述中央区域的边界安置在所述一侧的最外部边界的一半内的点处，且安置在所述中央区域中的加热灯120的数目小于或等于安置在外围区域中的加热灯的数目，从而在所述中央区域中产生密集布置。此外，所述加热灯在所述中央区域外部的外围区域中具有同心布置、棋盘状布置或线性布置，或所述布置的任何组合。根据本发明的另一实施例，提供一种衬底处理设备，包括：处理室，具有对衬底进行热处理的空间；加热块，具有产生热能的加热灯，其中所述加热灯在所述加热块的一侧上在多个区域中具有不同布置式样；以及石英窗口，在所述处理室与加热外壳之间维持密封，且使所述加热外壳所反射的热能穿过以使所述热能传递到所述衬底。本发明的效果根据本发明的实施例，热可在经受热处理的目标的表面上均匀地传递。加热灯是通过以下方式来控制：实时监控经受热处理的目标的温度并根据监控结果来接通/切断加热灯的电力供应。然而，根据本发明的实施例，因为圆形灯以蜂窝状布置密集安装在安装表面的中央区域中，所以经受热处理的目标中的中央区域的温度可准确且容易地加以控制。此外，根据本发明的实施例，因为T状灯以不同于蜂窝状布置的布置设置 在除中央区域之外的区域（外围区域）中，所以可获得高经济可行性。此外，因为实现了灯的最大密集布置，所以瞬间热工艺（尖峰工艺）成为可能。附图说明图1为显示根据本发明的加热块的安装表面的仰视图（bottomview）。图2为显示安装了加热灯的图1的安装表面的仰视图。图3和图4为显示从图2修改的实例的仰视图。图5为显示根据本发明的加热块的试验结果的曲线图。图6和图7为显示常规加热块的实验结果的曲线图。图8显示根据本发明的实施例的具有加热块的快速热设备的横截面图。附图标记：100：加热块110：安装表面120：圆形灯130：T状灯L1：中央区域边界L2：最外部边界R1：中央区域边界的半径R2：最外部边界的半径具体实施方式下文中，将参照附图详细描述根据本发明的用于快速热设备的加热块的优选实施例。本文所使用的术语不应限制性地解释为一般含义或词典定义。根据发明者可适当地定义术语的概念，以按照最好的方式来描述发明者的发明的规则，这些术语应解释为具有与本发明的技术精神相符的含义和概念。在以下描述中，作为对衬底（作为经受热处理的目标）执行热处理 的衬底处理设备，将例举快速热设备。然而，将显而易见的是，本发明适用于除快速热设备之外的能够执行热处理的各种衬底处理设备。图1为显示根据本发明的加热块的安装表面的仰视图，且图2为显示安装了加热灯的图1的安装表面的仰视图。根据本发明，加热块100设置在用于快速热工艺（RTP）的设备（未图示）中，以加热经受热处理的目标（未图示；诸如，衬底），加热块100具有安装表面110，加热灯安置在安装表面110上。安装表面110面向经受热处理的目标，且安装表面110上设置了多个加热灯120、130。这些加热灯120、130将光照射在经受热处理的旋转目标上。按照常规方式，T状灯130遍布安装表面110而安装。在从经受热处理的目标观看时，这些T状加热灯130呈现为长度为22毫米且宽度为12毫米的长方形形状。T状灯也可安装为具有各种长度和宽度，所述长度和宽度可大于或小于22毫米长度及12毫米宽度的长方形形状。此外，按照常规方式，T状灯130以单一布置式样（如同心（concentric）布置或棋盘状（tessellated）布置）设置在安装表面110上。然而，在使用这一常规加热块来加热热处理目标时，存在如下问题：目标的中央区域未被均匀加热。为了解决这个问题，根据本发明，加热灯120、130在安装表面110上多个区域具有不同的布置式样。多个区域是沿着相对于安装表面110的中心点的距离而划分。例如，如图1所示，如果安装表面110的最外部边界L2安置在相对于安装表面110的中心点的距离R2处，那么中央区域位于安置在相对于安装表面110的中心点的距离R1处的边界L1内，且外围区域处于L1与L2之间。本发明的特征在于，安装在中央区域中的加热灯120的布置式样不同于安装在外围区域中的加热灯130的布置式样。也就是说，外围区域中的加热灯130以同心布置或棋盘状布置安装，而中央区域中的加热灯120以蜂窝（honeycomb）状布置安装，而不是以同心布置或棋盘状布置安装。蜂窝状布置为规则六边形结构的布置式样，其中，一个加热灯设置在中央部分中，且六个加热灯设置在所述中央部分周围，如图2到图4所示。通过如上所述在中央区域中安装加热灯120，可提高灯的密度 （即，安装在中央区域中的加热灯的数目）。因此，设置在中央区域中的加热灯120的数目小于或等于设置在外围区域中的加热灯130的数目，从而在中央区域中产生密集布置。以蜂窝状布置安装在中央区域中的加热灯120可具有此项技术中已知的各种形状，诸如，圆形灯、T状灯等。例如，在以蜂窝状布置安装在中央区域中的加热灯120为圆形灯时，这些圆形灯的直径小于作为设置在外围区域中的加热灯130的T状灯的长度。或者，在以蜂窝状布置安装在中央区域中的加热灯120为T状灯时，其形状可相同于作为以不同于蜂窝状布置的布置（例如，同心布置或棋盘状布置等）设置在外围区域中的加热灯130的T状灯。安装在外围区域中的加热灯130可具有各种形状，诸如，圆形灯、T状灯等。且，安装在外围区域中的加热灯130可具有此项技术中已知的任何布置，只要不是与中央区域中一样的蜂窝状布置即可。例如，安装在外围区域中的加热灯130具有如图2所示的同心布置，或如图3所示的棋盘状布置。因为已在韩国专利第1031226号中全面描述了这一同心布置或棋盘状布置，所以将在本文中省略有关这些布置的详细描述。或者，安装在外围区域中的加热灯130可具有如图4所示的线性布置，和本文中未显示的其它布置。此外，安装在外围区域中的加热灯130可具有同心布置、棋盘状布置和线性布置的任何组合。在这种情况下，外围区域可沿着相对于安装表面110的中心的距离而划分为多个区域，且所述布置可针对这些所划分的区域中的每一个而设置。根据实验来确认本发明的效果。在这实验中，使用快速热氧化（rapidthermaloxidation；RTO）工艺而在150毫米的半径的衬底上形成薄膜。为此，15毫米直径的圆形灯作为中央区域的加热灯120而安装，且22毫米长度且12毫米宽度的长方形T状灯130作为外围区域的加热灯130而安装。中央区域的加热灯120以蜂窝状布置而设置在中央区域中，且外围区域的加热灯130以棋盘状布置而设置在外围区域中。中央区域边界L1的半径R1设定为最外部边界L2的半径R2的1/6。在这种条件下，沿着相对于衬底的中心的距离而测量形成在衬底上的薄膜的厚度。结果显示于图5中。如可从图5所见，沿着相对于衬底的中心的距离的薄膜厚度的差异仅为0.8埃以内。且，对常规加热块执行实验，在所述加热块中，外围区域的加热灯130在安装表面110上以同心布置和棋盘状布置设置，其中，加热灯130与先前描述的实验中所使用的加热灯相同。结果显示于图6和图7中。如可从图6和图7所见，在外围区域的加热灯130在安装表面110上以同心布置和棋盘状布置设置时，沿着相对于衬底的中心的距离的薄膜厚度的差异分别为最大1.7埃和3.3埃。从所述结果，可证实，具有蜂窝状布置的中央区域的加热灯120促进传递到经受热处理的目标的温度的均匀性的提高。然而，如果中央区域的加热灯120的这一蜂窝状布置设置在整个安装表面110上，那么所需加热灯的数目会不经济地提高。且，如图6和图7所示，对于从最外部边界L2的半径R2的1/2处的点到最外部边界L2的区域，薄膜厚度的差异并不相对较大。因此，中央区域的加热灯120具有蜂窝状布置的中央区域边界L1的半径R1优选小于最外部边界L2的半径R2的1/2。因此，根据本发明的实施例的具有两种布置的灯结构适用于快速热工艺（例如，尖峰（spike）工艺）。例如，所述灯结构适用于激光尖峰退火（laserspikeannealing；LSA）工艺，所述LSA工艺在接近衬底上的沉积物的掺杂剂活化温度的温度下，在短时间内使用高功率激光。图8显示根据本发明的实施例的具有加热块的快速热设备的横截面图。处理室200具有内部空间，衬底安置在其中，且经受热处理。处理室200作为中空四边形容器而形成，但不限于此，且可按照各种形状形成。也就是说，处理室可作为圆柱形容器和多边形容器而形成。用于输入和输出衬底10的输入口各自设置在处理室的一侧和另一侧，且输入口连接到传送模块（未图示）。处理室200中具有衬底支撑件400以支撑衬底。衬底支撑件中可具有垂直移动的多个起模顶杆410，且包括边缘环，在一工艺期间，衬底安置在所述边缘环上。边缘环为固持装置，用于在热处理空间内将衬底 安置在面向加热外壳的位置处。衬底支撑件可连接到上升及下降装置（例如，气缸）。在这个实施例中，起模顶杆如上所述而支撑衬底，但不限于此，且可使用用于将衬底支撑在衬底支撑件上的各种装置，例如，使用静电力的装置（静电卡盘）或使用真空吸引的装置。加热块100具有发射热能的加热灯。用于加热灯的安装表面110面向经受热处理的目标（诸如，衬底），且具有多个加热灯120、130。这些加热灯120、130将光照射在经受热处理的旋转目标上。多个加热灯包含中央区域中的加热灯120和外围区域中的加热灯130。根据本发明，加热灯120、130在安装表面110上多个区域中具有不同布置式样。多个区域是沿着相对于安装表面110的中心点的距离而划分。例如，如图1所示，如果安装表面110的最外部边界L2安置在相对于安装表面110的中心点的距离R2处，那么中央区域为位于安置在相对于安装表面110的中心点的距离R1处的边界L1内的区域，且外围区域是处于L1与L2之间的区域。安装在中央区域中的加热灯120的布置式样不同于安装在外围区域中的加热灯130的布置式样。也就是说，安装在外围区域中的加热灯130具有诸如同心布置或棋盘状布置的布置式样，而安装在中央区域中的加热灯120具有蜂窝状布置式样，而不是同心布置或棋盘状布置。以蜂窝状布置安装在中央区域中的加热灯120可具有各种形状，诸如，圆形灯、T状灯等。安装在外围区域中的加热灯130可具有各种形状，诸如，圆形灯、T状灯等。且，安装在外围区域中的加热灯130可具有此项技术中已知的任何布置，只要不是与中央区域中一样的蜂窝状布置即可。此外，安装在外围区域中的加热灯130可具有同心布置、棋盘状布置和线性布置的任何组合。在这种情况下，外围区域可沿着相对于安装表面110的中心的距离而划分为多个区域，且所述布置可针对这些所划分的区域中的每一个而设置。石英窗口设置在加热块100与处理室200之间，所述石英窗口由将热透射到所述窗口之下的衬底的材料制成。石英窗口维持加热外壳与处理室之间的密封。石英窗口通过使用密封装置301阻断加热外壳与处理 室之间的间隙来将加热块100维持于真空状态，且保护处理室免受外部环境（压力、气体、污染物）影响。且，石英窗口保护加热灯且防止因来自加热灯的热而产生的杂质掉落在安置在处理室内的热处理空间中的衬底上。已参照某些实施例和附图详细描述了本发明。然而，本发明不限于这些实施例和附图，且所属领域的技术人员应理解，可对本发明进行各种修改和变化，而不偏离随附权利要求书的范围。