用于可调整光源的设备的制作方法

本公开内容的实现方式总体涉及可调整光源。更特定而言，本文描述的实现方式一般地涉及用于控制处理腔室中光源的位置的设备、系统和方法。

背景技术：

多个涉及基板的热处理应用(例如半导体晶片和其他材料)涉及快速加热和冷却基板的处理步骤。该处理的一个示例为快速热处理(rtp)，使用于众多半导体制造工艺。

在快速热处理(rtp)中，热能量由辐射源辐射进入处理腔室且至处理腔室中的半导体基板上。以此方式将基板加热至处理温度。在半导体处理操作期间，可在升高的温度下操作辐射源。事实上，并非所有由辐射源所提供的辐射能量最终加热了晶片。一些辐射能量，例如由点源在所有方向上发射的能量，被腔室部件吸收，特别是辐射场中的反射性部件。

此外，在半导体工业中，通常需要在热处理期间维持基板中的温度均匀性。温度均匀性致使均匀化处理基板(例如，层的厚度、电阻性、蚀刻深度)能够用于诸如膜沉积、氧化物生长、和蚀刻之类的热处理。另外，温度均匀性帮助防止热应力诱发的基板损坏，例如翘曲(warpage)、缺陷产生、和基板滑移。

通常，在沿着由基板界定的一平面定向每个来源的发射器的第一安装期间，腔室中单个的辐射源可为水平。一段时间后，这些发射器可因为重力、热循环、或其他因素而下陷。该下陷可造成发射器和基板之间的距离改变，而导致基板中的温度变化。

因此，本领域需要的是持续一段时间用于控制发射器位置的设备和方法。

技术实现要素：

本文公开的实现方式包括重新定位辐射源的方法。在一个实现方式中，用于处理半导体基板的设备可包括：处理腔室，该处理腔室包括界定内容积的封闭体；基板支撑件，该基板支撑件设置于该处理腔室的该内容积中；以及多个辐射发射器；可调整支架，该可调整支架包括连接至这些辐射发射器中的至少一个的基座，且可调整支架可枢转地连接至基座，可调整支架可枢转地连接至该处理腔室；以及调整器，该调整器与该可调整支架连接。

在另一实现方式中，用于处理基板的系统可包括：处理腔室，该处理腔室包括封闭体、基板支撑件、多个照明器模块、可调整支架以及调整器，该封闭体具有界定处理区域的上方部分和下方部分，该基板支撑件设置于该处理区域中，这些照明器模块连接至该上方部分以用于输送辐射至该处理区域，该可调整支架连接至这些照明器模块中的至少一个，该调整器与该可调整支架连接，该调整器提供用于枢转该可调整支架的力。

在另一实现方式中，用于处理半导体基板的设备可包括：多个辐射模块，这些辐射模块置于处理腔室的上方部分中，每个辐射模块包括：辐射源和基座，该基座连接至该辐射源；可调整支架，该可调整支架连接至该辐射源，该可调整支架包括：基座、第一构件、第二构件和弹簧，该基座连接至该辐射源，该第一构件包括第一臂和第二臂，其中该第一臂连接至该基座，该第二构件由枢轴连接至该第一构件，该弹簧在该第一构件的该第二臂与该第二构件之间连接；以及调整器，该调整器与该第一构件连接以提供对于该第一构件的枢转力。

附图说明

以上简要概述的本公开内容的上述详述特征可以被详细理解的方式、以及本公开内容的更特定描述，可以通过参照实现方式获得，实现方式中的一些实现方式绘示于附图中。然而，应当注意，附图仅绘示本公开内容的典型的实现方式，因而不应视为对本发明的范围的限制，因为本公开内容可允许其他等同有效实现方式。

图1为处理腔室的一个实现方式的示意横截面图。

图2为根据一个实现方式的带有可调整方向的辐射模块的侧面图。

图3为根据另一实现方式的带有可调整方向的辐射模块的侧面图。

图4a为根据另一实现方式的带有可调整方向的辐射模块的侧面图。

图4b为根据一个实现方式的图4a的辐射模块的调整器的详细图。

图5为根据另一实现方式的可调整位置和可调整方向的辐射模块的侧面图。

图6为根据一个实现方式的可调整位置和可调整转动的辐射模块的侧面图。

为了便于理解，尽可能使用相同附图标号，以标示附图中共通的相同元件。此外，可有利地调适一个实现方式中的元件以使用于本文所描述的其他实现方式中。

具体实施方式

本文公开的实现方式包括用于在热处理腔室中对辐射源放置及定向的设备和系统。在数小时的操作后，辐射源中的发射器可改变位置、取向或两者。此处所公开的为多种调整设备的实现方式，而致使辐射源的位置和取向的调整能够补偿发射器中的偏移。以下参考附图来更清楚地描述设备和系统的实现方式。

图1为处理腔室100的示意横截面图，经构造用于外延处理，可为由加州santaclara的应用材料公司取得的整合处理系统的一部分。处理腔室100包括由耐处理材料(诸如铝或不锈钢，例如316l不锈钢)制成的外壳结构101。外壳结构101封闭多种处理腔室100的功能元件，例如封闭体130，封闭体130包括上方腔室105、和下方腔室124，而且界定处理容积。由气体分配组件150提供反应性物质至封闭体130(可为石英)，由通口138将处理副产物由处理容积118移除，处理容积118通常与真空源(未示出)连通。

调适基板支撑件117以接收传输至处理容积118的基板114。基板支撑件117可由陶瓷材料或涂覆硅材料的石墨材料制成，例如碳化硅，或其他耐处理材料。将来自前驱反应物材料的反应性物质应用至基板114的暴露表面，随后可由基板114表面移除副产物。可由辐射模块(例如上方照明器模块110a和下方照明器模块110b)提供基板114和/或处理容积118的加热。虽然描述为上方和下方照明器模块，并非意图限制于此。本文描述的实现方式可等效地应用至其他定向的腔室，例如垂直腔室。此外，发射器可为具有灯丝的照明器或固态发射器阵列，例如为led。为了图示调整设备的操作，将照明器模块使用成示例性辐射发射器。基板支撑件117可绕着基板支撑件的中央轴102旋转，同时通过支撑轴件140的位移在平行于中央轴102的方向上移动。提供升降销170穿过基板支撑件117的表面116且将基板114升高至基板支撑件117上方以用于传输进入和离开处理腔室。升降销170由升降销套管174耦接至支撑轴件140。

在一个实现方式中，上方照明器模块110a和下方照明器模块110b为红外光照明器。各照明器通常包括产生能量或辐射的灯丝190。来自上方照明器模块110a的能量或辐射前进经过上方腔室105的上方窗部104。相应地，来自下方照明器模块110b的能量或辐射前进经过下方腔室124的下方部分103。若有需要，用于上方腔室105的冷却气体经由通口112进入且经由通口113离开。前驱反应物材料和稀释剂对腔室100净化和排出气体，经由气体分配组件150进入且经由通口138离开。上方照明器模块110a可由可调整支架111维持。可调整支架111可相关于腔室枢转，使得上方照明器模块110a可在上方腔室105内改变位置。参考图2至4以更详细说明可调整支架111的实现方式。

用于对反应性物质供电和用于帮助吸附反应物和脱附来自基板114表面116的处理副产物的辐射可处于约0.8μm与约1.2μm的范围，例如介于约0.95μm与约1.05μm之间。可依据例如待外延生长的膜的成分来提供多种波长的组合。在另一实现方式中，照明器模块110a和110b可为紫外光(uv)光源，例如准分子照明器。在另一实现方式中，uv光源可与ir(红外光)光源组合使用于上方腔室105和下方腔室124中的一个或两个。

成分气体经由气体分配组件150穿过通口158(可具有入口盖154)且穿过通路152n进入处理容积118。在一些实现方式中，入口盖154可为喷嘴。气体分配组件150可包括设置于管道224n中的管状加热元件156，以在工艺气体进入处理腔室之前加热工艺气体至所需温度。来自气体分配组件150的气体流动并经由通口138(如122处所图示)离开。通常将用以清洁/钝化基板表面、或用以形成待外延生长的含硅和/或锗膜的成分气体的组合混合之后，进入处理容积。可由通口138上的阀(未示出)调整处理容积118中的整体压力。处理容积118的内部表面的至少一部分被衬垫131覆盖。在一个实现方式中，衬垫131包括不透明的石英材料。以此方式，将腔室壁在处理容积118中与热隔绝。

可通过冷却气体的流动(经由通口112进入和经由通口113离开)和来自放置于上方窗部104上方的上方照明器模块110a的辐射的组合，来控制处理容积118中的表面温度于约200摄氏度至约600摄氏度的温度范围内、或更大。可通过调整吹风器单元(未示出)的速度和由来自设置于下方腔室124下方的下方照明器模块110b的辐射，来控制下方腔室124中的温度于约200摄氏度至约600摄氏度的温度范围内、或更大。处理容积118中的压力可介于约0.1torr与约600torr之间，例如介于约5torr与约30torr之间。

由在下方腔室124中的对下方照明器模块110b的功率调整，或由对上方腔室105下面的上方照明器模块110a和下方腔室124中的下方照明器模块110b两者的功率调整，可控制基板114表面上的温度。处理容积118中的功率密度可介于约40w/cm²至约400w/cm²之间，例如约80w/cm²至约120w/cm²。

在一个方面中，设置气体分配组件150正交于径向方向106、或以径向方向106相对于腔室100或基板114的中央轴102。在此取向中，调适气体分配组件150以在径向方向106上使工艺气体流动跨过或平行于基板114表面流动。在一个应用中，在导入腔室100的点处预先加热工艺气体，以在导入处理容积118之前开始预先加热气体，和/或破坏气体中的特定键合。以此方式，可以独立于基板114的热温度来修改表面反应动力(kinetics)。

图2根据实现方式描绘带有可调整支架200的上方照明器模块110a。可调整支架200包括连接至上方照明器模块110a的基座202、第一构件204和第二构件206。基座202可由与电传导性和辐射产生成分相容的材料组成。在一个实现方式中，基座202由陶瓷组成。

基座202(可为照明器基座)可连接至第一构件204和第二构件206。第一构件204可连接至基座202。此处使用“与…连接”指示两个物体之间的连接可包含介于中间的物体(interveningobjects)，而使用“连接至”指示两个物体之间的连接是直接的。介于中间的物体也可称为在两个物体“之间连接”。第一构件204可具有一个或多个臂，此处示出为第一臂208和第二臂212。一个或多个臂可在一个或多个连接点处将第一构件204与第二构件206连接。在此实现方式中，第一臂208由弹簧210与第二构件206连接，弹簧210可为线圈弹簧、弹簧片、或任何其他类型的弹簧。第二臂212由枢轴214(此处示出为螺栓)连接至第二构件206。第二构件206由连接器216连接至腔室100。调整器218(此处示出为测微器)与第一构件204连接且放置于第一构件204和第二构件206之间。在此实现方式中，调整器218的基座置于第二构件206的一部分上。然而，调整器218不必接触第二构件206。

在具有灯丝的照明器实现方式的操作中，上方照明器模块110a的灯丝190产生使用于基板114的热处理的能量或辐射。在一定数量的循环后，当灯丝190朝基板114下沉时，例如通过朝重力方向下沉，灯丝190可开始改变位置和/或取向。物体的位置带有三维空间的考虑。

灯丝190的位置和取向的改变将影响输送穿过上方腔室105的上方窗部104和因而至基板114的辐射量。可调整调整器218以提供第一力对抗壁和对抗第一构件204，壁，例如第二构件206的一部分。当力由调整器218施加时，第一构件204将相对于第二构件206在枢轴214处枢转。当第一构件204枢转时，上方照明器模块110a和灯丝190将以控制的方式重新放置。弹簧210提供与调整器218的力相反方向上的力，使得第一构件204可基于使用者需求而重新放置于上下两者皆可。通过能够改变上方照明器组件110a的位置，可减缓灯丝190处的下沉效应。

图3根据另一实现方式描绘上方照明器组件110a与可调整支架300连接。可调整支架300包括连接至上方照明器组件110a的基座302。基座302可由参考图2的基座202所描述的材料组成。

基座302连接至第一构件304和第二构件306。第一构件304可具有一个或多个臂，此处示出为第一臂308和第二臂312。在此实现方式中，第一臂308使用弹簧310与第二构件306连接。第二臂312使用枢轴314(此处示出为螺栓)连接至第二构件306。第二构件306由连接器316连接至腔室100。在此实现方式中，调整螺栓318与第一构件304连接且放置于第一构件304和第二构件306之间，而调整螺栓318的基座置于第二构件306的一部分上。调整螺栓318可为具有已知螺距的任何螺杆(threadedrod)。

在操作中，上方照明器模块110a的灯丝190产生使用于基板114的热处理的能量或辐射。在一定数量的循环后，灯丝190可如参考上方所描述的图2般开始下沉。可调整调整螺栓318以提供第一力对抗壁和对抗第一构件304，壁例如第二构件306的一部分。当力由调整螺栓318施加时，第一构件304将相对于第二构件306在枢轴314处枢转。当第一构件304枢转时，上方照明器模块110a和灯丝190将以控制的方式重新放置。弹簧310提供与调整螺栓318的力相反方向上的力，使得第一构件304可基于使用者需求而重新放置于上下两者皆可。

可使用其他调整器。在一个示例中，可使用致动器以取代调整器218、调整螺栓318、弹簧210和/或弹簧310。可远程控制致动器，使得使用者无须手动调整上方照明器模块110a的高度。在一个实现方式中，使用经配置以执行这些操作的计算机来控制致动器。在另一实现方式中，使用提供所控制的方向的力的单一装置以针对多个上方照明器模块110a施加力。

图4a根据另一实现方式描绘上方照明器组件110a与可调整支架400连接。可调整支架400包括连接至上方照明器组件110a的基座402。基座402可由参考图2的基座202所描述的材料组成。

基座402连接至可调整支架404。此处示出可调整支架404为具有锯齿构造的单片式设计，因而产生两个表面：上方表面406和下方表面408。上方表面406连接至基座402。下方表面408使用多个弹簧负载的螺栓(此处描绘为弹簧负载螺栓410和弹簧负载螺栓412)与腔室100连接。弹簧负载螺栓410和412为具有放置于细长螺栓的头部与表面(此处示出为下方表面408)之间的弹簧的细长螺栓。

可在下方表面408的边缘处放置调整楔形物414。图4b根据一个实现方式提供更详细的调整楔形物414的视图。调整楔形物414可具有成角度的壁420、支撑壁422、前壁424、后壁426和两个侧壁428。成角度的壁420形成调整楔形物414的上方表面，允许后壁426与前壁424之间减少的高度。支撑壁422实质与成角度的壁420相对。调整楔形物414可沿着轨道(未示出)移动，该轨道与支撑壁422连接以提供精确的移动。后壁426与调整支撑件416相对。在此实现方式中，描绘调整支撑件416为l形装置。然而，没有意图将对调整支撑件416的形状限制于此。调整支撑件416可具有在调整楔形物414方向上穿过壁而形成的一个或多个调整螺栓418。调整螺栓418可为具有已知螺距的任何螺杆。

在操作中，上方照明器模块110a的灯丝190产生使用于基板114的热处理的能量或辐射。在一定数量的循环后，灯丝190可如参考上方所描述的图2般开始下沉。可调整调整螺栓418以提供第一力对抗后壁426和对抗调整支撑件416。当力由调整螺栓418施加时，调整楔形物414将相对于调整支撑件416移动或滑动。调整楔形物414接着将在基座402的下方表面408下方滑动。来自调整楔形物414的力将造成一个或多个弹簧负载螺栓410和412压缩且造成可调整支架404枢转。可调整支架404绕着垂直于上方照明器模块110a的中央轴的轴枢转，因为最靠近调整楔形物414的弹簧负载螺栓412的弹簧相较于距离调整楔形物414更远的弹簧负载螺栓410和412的弹簧压缩更多。当可调整支架404枢转时，上方照明器模块110a和灯丝190将以控制的方式重新放置。弹簧负载螺栓410和412提供与调整楔形物414的力相反方向上的力，使得可调整支架404可基于使用者需求而重新放置于上下两者皆可。调整楔形物414将于所有侧面上校准以确保达到上方照明器模块110a的精确倾斜。可安装调整楔形物414于基座402的前侧(如图4a中所示出)或后侧上。

图5根据另一实现方式描绘上方照明器组件110a与可调整支架500连接。可调整支架500包括连接至上方照明器组件110a的基座502。基座502可由参考图2的基座202所描述的材料组成。

基座502连接至可调整支架504。此处示出可调整支架504为具有锯齿构造的单片式设计，因而产生两个表面：上方表面506和下方表面508。上方表面506连接至基座502。下方表面508使用多个弹簧负载的螺栓(此处描绘为弹簧负载螺栓510和弹簧负载螺栓512)与腔室100连接。弹簧负载螺栓510和512为具有放置于延长螺栓的头部与表面(此处示出为下方表面508)之间的弹簧的细长螺栓。

可在下方表面508的边缘处放置多个调整楔形物(此处示出为调整楔形物514a和514b)。调整楔形物514a和514b具有成角度的壁、支撑壁、前壁、后壁和两个侧壁(参考图4b所示出和描述的成角度的壁420、支撑壁422、前壁424、后壁426和两个侧壁428)。调整楔形物514a和514b可沿着轨道(未示出)移动，该轨道与支撑壁连接以提供精确的移动。调整楔形物514a和514b的后壁与调整支撑件516a和516b相对。在此实现方式中，描绘调整支撑件516a和516b为l形装置。然而，没有意图将调整支撑516a和516b的形状限制于此。调整支撑件516a和516b可具有在相应调整楔形物514a和514b的方向上穿过壁而形成的一个或多个调整螺栓(此处示出为调整螺栓518a和518b)。调整螺栓518a和518b可为螺杆，例如具有已知螺距的螺杆。

在操作中，上方照明器模块110a的灯丝190产生使用于基板114的热处理的能量或辐射。在一定数量的循环后，灯丝190可如参考上方所描述的图2般开始下沉。可调整调整螺栓518a和518b以提供第一力对抗后壁和对抗调整支撑件516a和516b。当力由调整螺栓518施加时，调整楔形物514a和514b将相对于调整支撑件516移动或滑动。调整楔形物514a和514b接着将在基座502的下方表面508下方滑动。来自调整楔形物514a和514b中的每一个的力将造成一个或多个弹簧负载螺栓510和512压缩且造成可调整支架504枢转或升降。在一个实现方式中，可调整支架504绕着垂直于上方照明器模块110a的中央轴的轴枢转，因为最靠近调整楔形物514a和514b的弹簧负载螺栓512的弹簧相较于距离调整楔形物514a和514b的弹簧负载螺栓510和512更远的弹簧压缩更多。当可调整支架504枢转时，上方照明器模块110a和灯丝190将以控制的方式重新放置。在另一实现方式中，上方照明器模块110a的可调整支架504升高至第二位置，同时维持至少一个原始取向参数(例如，螺距、坡角、倾侧角或上述的组合)，因为弹簧负载螺栓510和512的弹簧以一方式压缩以维持一个或多个上述取向参数。当可调整支架504枢转时，上方照明器模块110a和灯丝190将以控制的方式重新放置。弹簧负载螺栓510和512提供与调整楔形物514a和514b的力相反方向上的力，使得可调整支架504可基于使用者需求而重新放置于上下两者皆可。调整楔形物514a和514b将于所有侧面上校准以确保达到上方照明器模块110a的精确倾斜。在此实现方式中可同时改变位置和取向两者的组合，使得装置在空间中偏移且在新位置处定向。

图6根据另一实现方式描绘上方照明器组件110a与可调整支架600连接。可调整支架600包括连接至上方照明器组件110a的基座602。基座602可由参考图2的基座202所描述的材料组成。

基座602连接至第一构件604和第二构件606。第一构件604可具有一个或多个臂，此处示出为第一臂608和第二臂612。在此实现方式中，第一臂608使用弹簧610与第二构件606连接。第二臂612使用枢轴614(此处示出为螺栓)连接至第二构件606。第二构件606由连接器616连接至腔室100。此处示出连接器616为弹簧负载螺栓。在此实现方式中，调整螺栓618与第一构件604连接且放置于第一构件604与第二构件606之间，而调整螺栓618的基座置于第二构件606的一部分上。调整螺栓618可为任何螺杆，例如具有已知螺距的螺杆。

另外，第二构件606可具有狭缝622以接收调整楔形物624。调整楔形物624具有成角度的壁、支撑壁、前壁、后壁和两个侧壁(参考图4b所示出和描述的成角度的壁420、支撑壁422、前壁424、后壁426和两个侧壁428)。调整楔形物624可沿着轨道(未示出)移动，该轨道与支撑壁连接以提供精确的移动。调整楔形物624的后壁与调整支撑件526相对。在此实现方式中，描绘调整支撑件626为l形装置。然而，没有意图将调整支撑件626的形状限制于此。调整支撑件626可具有在相应调整楔形物624的方向上穿过壁而形成的一个或多个调整螺栓(此处示出为调整螺栓628)。调整螺栓628可为螺杆，例如具有已知螺距的螺杆。

在操作中，上方照明器模块110a的灯丝190产生使用于基板114的热处理的能量或辐射。在一定数量的循环后，灯丝190可如参考上方所描述的图2般开始下沉。可调整调整螺栓618以提供第一力对抗壁(例如第二构件606的一部分)和对抗第一构件604。当力由调整螺栓618施加时，第一构件604将相对于第二构件606在枢轴614处枢转。当第一构件604枢转时，上方照明器模块110a和灯丝190将以控制的方式重新放置。弹簧610提供与调整螺栓618的力相反方向上的力，使得第一构件604可基于使用者需求而重新放置于上下两者皆可。同时或独立于调整螺栓618，可调整调整螺栓628以提供对抗后壁和对抗调整支撑件516的第二力。当力由调整螺栓628施加时，调整楔形物624将相对于调整支撑件626移动或滑动。调整楔形物624接着将在狭缝622下方滑动。来自调整楔形物624的力将造成一个或多个弹簧负载螺栓510和512倾斜、压缩、或两者皆是，而造成第一构件604枢转或升降。

可使用其他调整器。在一个示例中，可使用致动器以取代调整器218、调整螺栓618、弹簧210和/或弹簧610。可远程控制致动器，使得使用者无须手动调整上方照明器模块110a的高度。在一个实现方式中，使用经配置以执行这些操作的计算机来控制致动器。在另一实现方式中，使用用于提供控制的方向的力的单一装置以针对多个上方照明器模块110a施加力。

先前描述的实现方式具有许多优点。通过能够重新放置上方照明器模块，无需频繁的置换照明器模块。这在照明器使用寿命之上考虑到节省成本和更精确的基板热处理两者。进一步地，虽然本文所描述的实现方式参考上方照明器模块描述，应理解这些实现方式可等效地应用于下方照明器模块或其他可于处理腔室内使用的照明器。前述优点为说明性而非限制性的。对于所有实现方式而言不必具有所有优点。

尽管前述针对所公开的设备、方法和系统的实现方式，但是不偏离本发明的基本范围的情况下，可设计所公开设备、方法和系统的其他的和进一步的实现方式，且本发明的范围由随后的权利要求书来确定。