具有全晶片激光加热的外延腔室的制作方法

具有全晶片激光加热的外延腔室
1.背景
技术领域
2.本文描述的实施方式总体涉及热工艺腔室内的激光加热系统。更具体而言，本文所述的实施方式涉及具有一个或多个激光器的激光加热组件，所述一个或多个激光器穿过冷却板设置并且经定向以加热热工艺腔室内的基板。


背景技术：

3.半导体基板被处理而用于各种各样的应用，包括集成器件和微器件的制造。然而，用于处理基板的传统硬件很大，并且需要多种的腔室部件。另外，传统硬件缺少具有工艺可变性的工艺。
4.由于使用灯作为腔室加热的主要来源，先前降低腔室复杂性和增加外延处理的工艺灵活性的尝试受到限制。此外，传统的尝试成本高昂，且具有占用工作空间内的大幅面积的大的占地面积。因此，需要在半导体处理中的改进的热工艺腔室。


技术实现要素：

5.本公开内容总体涉及用于在热处理腔室中的半导体处理的设备和方法。在一个实施方式中，用于基板处理的腔室包括腔室主体、穿过腔室主体的侧壁设置的气体进口、穿过腔室主体的侧壁设置并且与气体进口相对的气体出口、上窗、下窗和上部加热装置。上部加热装置包括上冷却板、设置在上冷却板上的一个或多个上基座构件、一个或多个上光源、在第一端处连接至一个或多个上光源并且在第二端处连接至上基座构件的一根或多根光纤、和设置在上基座构件内并且在一根或多根光纤与上窗之间的照射窗。
6.在另一个实施方式中，用于基板处理的腔室包括腔室主体、穿过腔室主体的侧壁设置的气体进口、穿过腔室主体的侧壁设置并且与气体进口相对的气体出口、上窗、下窗、上部加热装置和下部加热装置。上部加热装置包括上冷却板(上冷却板具有穿过所述上冷却板设置的一个或多个开口)、设置在上冷却板上的一个或多个上基座构件、一个或多个上光源、连接至一个或多个上光源和上基座构件的一根或多根光纤、和设置在上基座构件内并且在一根或多根光纤与上窗之间的照射窗。
7.在又一实施方式中，用于基板处理的腔室包括腔室主体、穿过腔室主体的侧壁设置的气体进口、穿过腔室主体的侧壁设置并且与气体进口相对的气体出口、上窗、下窗、设置在上窗与下窗之间的基板支撑件、上部加热装置和下部加热装置。上部加热装置包括上冷却板(上冷却板具有穿过所述上冷却板设置的一个或多个开口)、设置在上冷却板上的一个或多个上基座构件、一个或多个上光源、连接至一个或多个上光源和上基座构件的一根或多根光纤、和设置在上基座构件内并且在一根或多根光纤与上窗之间的照射窗。通过一个或多个上光源向光纤供应发散的激光。
附图说明
8.为能够详细理解本公开内容的上述特征，可通过参考实施方式获得以上简要概述的公开内容的更具体描述，其中一些实施方式在附图中图示。然而，应当注意，附图仅图示示例性实施方式，且因此不应被认为是对范围的限制，因为本公开内容可允许其他同等有效的实施方式。
9.图1a-图1b图示根据本文描述的第一实施方式和第二实施方式的处理腔室的示意性横截面图。
10.图2a-图2b图示根据本文描述的第三实施方式和第四实施方式的处理腔室的示意性横截面图。
11.图3图示类似于图1a-图1b或图2a-图2b中任一者中所见的激光组件的示意性横截面图。
12.图4a是根据第一实施方式的基板上的加热分布的示意性平面图。
13.图4b是根据第二实施方式的基板上的加热分布的示意性平面图。
14.图5a-图5c图示根据第五实施方式、第六实施方式和第七实施方式的处理腔室的示意性横截面图。
15.为了便于理解，在可能的情况下，已经使用相同的参考数字来表示图中共有的相同元件。设想一个实施方式的元件和特征可有益地并入其他实施方式中，而无需进一步叙述。
具体实施方式
16.本公开内容的实施方式总体涉及用于半导体处理的设备和方法，更具体而言，涉及热工艺腔室。热处理腔室是外延沉积腔室。热处理腔室包括基板支撑件、腔室主体、穿过腔室主体的侧壁设置的气体进口、穿过腔室主体的侧壁设置并且与气体进口相对的气体出口、上窗、下窗和上部加热装置。上部加热装置包括上冷却板、设置在上冷却板上的一个或多个上基座构件、一个或多个上光源、在第一端处连接至一个或多个上光源并且在第二端处连接至上基座构件的一根或多根光纤、和设置在上基座构件内并且在一根或多根光纤与上窗之间的照射窗。
17.本文描述的实施方式利用被设计成加热基板的激光加热设备。激光加热设备被设计成加热设置在外延沉积腔室内的基板的整个表面。激光加热设备的利用允许更直接地控制基板的加热。如本文所述，现有的外延沉积腔室可用激光加热设备进行改型，使得激光加热设备用于包含上石英窗和下石英窗的腔室中。激光加热设备可以替代地允许形成不同的外延沉积结构，使得处理腔室被显著简化，并且被构建用于利用激光加热设备代替灯组件。
18.图1a-图1b图示根据本文描述的第一实施方式和第二实施方式的处理腔室100a、100b的示意性横截面图。图1a的处理腔室100a包括腔室主体106、工艺气体进口132、气体出口136、上窗110、下窗112、上部加热装置175和基板支撑件124。第一处理腔室100a和第二处理腔室100b皆具有下加热组件。第一处理腔室100a进一步包括下灯组件144。
19.腔室主体106是第一处理腔室100a的外部主体。腔室主体106围绕处理容积102，并且形成处理容积102的侧壁。腔室主体106支撑盖108和设置在盖108上的上部加热装置175。腔室主体106可为al铝腔室主体。在一些实施方式中，腔室主体106包括多个部件。处理容积
102由腔室主体106、上窗110和下窗112限定。基板支撑件124设置在处理容积102内。
20.衬垫130设置在腔室主体106的内表面上。衬垫130保护腔室主体106免受基板处理的副产物的损坏和污染。衬垫130可为铝或氧化铝衬垫，并且可包括保护涂层。衬垫130能容易地移除，并且在预防性维护期间定期更换。
21.工艺气体进口132和气体出口136穿过腔室主体106设置。工艺气体进口132流体连接工艺气体供应装置138与处理容积102。工艺气体进口132包括多个气体进口，使得工艺气体进口132包括沿着腔室主体106的第一侧等距间隔的五个或更多个气体进口(未示出)。每个工艺气体进口132经配置为使工艺气体从工艺气体供应装置138流入处理容积102中。工艺气体供应装置138可为能够向处理容积102供应用于基板处理的处理气体的任何合适的气体供应装置。合适的气体包括含硅前驱物、含氮前驱物和含氧前驱物等。
22.气体出口136与工艺气体进口132相对地设置，使得气体出口136为气体排放出口136，并且从处理容积102排放工艺气体。气体出口136设置在工艺气体进口132的正对面。气体出口136可包括三个或更多个气体出口136。气体出口136连接至泵142，泵142诸如真空泵之类。气体出口136流体连接处理容积102与泵142。
23.净化气体进口134设置在工艺气体进口132下方并且穿过腔室主体106。净化气体进口134将处理容积102与净化气体供应装置140流体连接。净化气体进口134平行于处理气体进口132。当基板支撑件124处于处理位置中时，净化气体进口134设置在基板支撑表面126竖直下方的平面中。由净化气体进口134和净化气体供应装置140供应的净化气体可为任何合适的净化气体，诸如氩、氮或氦。
24.上窗110设置在基板支撑件124上方并且在腔室主体106内。上窗110包括中央窗114和周边支撑件118。中央窗114具有圆顶形状，并且从处理容积102和基板支撑件124向外弯曲。中央窗114是石英圆顶并且是光学透明的，使得由加热组件产生的辐射能量可穿过该中央窗。中央窗114由周边支撑件118支撑，周边支撑件118沿着中央窗114的外边缘设置。周边支撑件118连接至中央窗114，并且也可为石英材料。周边支撑件118设置在腔室主体106的一部分的顶部上，使得周边支撑件118由腔室主体106支撑。尽管图示为圆顶，但是设想的是，上窗110可以替代地是平面的。
25.下窗112设置在基板支撑件114的支撑主体171下方并且在上窗110下方。下窗位于腔室主体106内，并且包括中央窗116和周边支撑件120。中央窗116具有圆顶形状，并且从处理容积102和基板支撑件124向外弯曲。中央窗116围绕基板支撑件124的支撑轴150设置。中央窗116是石英圆顶，并且是光学透明的，使得由加热组件产生的辐射能量可穿过该中央窗。中央窗116由周边支撑件120支撑，周边支撑件120沿着中央窗116的外边缘设置。周边支撑件120连接至中央窗116，并且也可为石英。周边支撑件120设置在腔室主体106内的凸耳(ledge)的顶部上，使得周边支撑件118由腔室主体106支撑。尽管图示为圆顶，但是设想的是，下窗112可以替代地是平面的。
26.下灯组件144设置在下窗112下方。下灯组件144经配置成经由复数个加热灯146加热支撑主体171的下侧表面170。加热灯146可以预定的分布设置在下窗112下方。下灯组件144可设置在腔室底部148上方。
27.基板支撑件124设置在腔室主体106内，使得基板支撑件124在处理容积102内。基板支撑件124包括支撑轴150、支撑主体171、基板支撑表面126和下侧表面170。支撑主体171
设置在支撑轴150的顶部上。支撑轴150从下侧表面170向下延伸并且穿过下窗112中的开口。基板支撑表面126是支撑主体171的顶表面，并且平行于下侧表面170。基板104可设置在基板支撑表面126上。
28.上部加热装置175包括上冷却板155、设置在上冷却板155上的一个或多个上基座构件158、一个或多个上光源162、和连接至一个或多个上光源162和一个或多个上基座构件158的一根或多根光纤160。上部加热装置175设置在盖108的顶部上并且在上窗110上方。上部加热装置175经配置成加热基板104的顶表面128。
29.在第一处理腔室100a中，存在十个或更多个穿过上冷却板155的开口156。十个或更多个开口156中的每一者包括相对于竖直方向成锐角设置的侧壁。盖108包括复数个盖开口109。复数个盖开口109与穿过上冷却板155形成的开口156对准。上基座构件158邻近每个开口156设置。一个或多个上基座构件158中的每一者具有连接到所述上基座构件的一根光纤160。每根光纤160连接至一个或多个上光源162。一个或多个上光源162可在封闭块体(containment block)的内部。一个或多个上光源162穿过光纤160且穿过上冷却板155内的开口156而投射激光。激光在离开光纤160后发散，并且投射至基板104的顶表面128上。上部加热装置175向基板104提供受控的加热，并且可用以代替加热灯，诸如在下灯组件144中使用的加热灯。
30.控制器164连接至下灯组件144和上部加热装置175二者。控制器164控制上光源162和加热灯146中的每一者的设定。控制器164向下灯组件144和上部加热装置175中的每一者供电。控制器164可接收来自用于测量基板104的温度的一个或多个传感器(未示出)的输入，并且可相应地调整下灯组件144或上部加热装置175的设定。
31.图1b是第二处理腔室100b的示意性横截面图。第二处理腔室100b类似于第一处理腔室100a，但包括下部加热装置145而非下灯组件144。
32.下部加热装置145包括下冷却板182、设置在下冷却板182上的一个或多个下基座构件180、一个或多个下光源176和连接至一个或多个下光源176和一个或多个下基座构件180的一根或多根光纤178。下部加热装置145设置在腔室底部148下方并且在下窗112下方。下部加热装置145经配置成加热支撑卡盘(chuck)下侧表面170。
33.在第二处理腔室100b中，存在十个或更多个穿过上冷却板155的开口156和十个或更多个穿过下冷却板182的开口184。十个或更多个开口184中的每一者是倾斜的开口，使得开口184包括相对于竖直方向成锐角设置的侧壁。穿过下冷却板182的十个或更多开口184类似于关于图1a描述的十个或更多开口156。腔室底部148包括复数个底部开口111。复数个底部开口111与穿过下冷却板182形成的开口184对准。下基座构件180邻近每个开口184设置。一个或多个下基座构件180中的每一者具有连接到所述下基座构件的一根光纤178。每根光纤178可连接至一个或多个下光源176。一个或多个下光源176可位于封闭块体的内部。一个或多个下光源176穿过光纤178并且穿过下冷却板182内的开口184而投射激光。激光在离开光纤178后发散，并且投射至支撑主体171的支撑卡盘下侧表面170上。下部加热装置145向支撑卡盘下侧表面170提供受控的加热，并且可用以代替加热灯，诸如在下灯组件144中使用的加热灯。
34.控制器164连接至上部加热装置175和下部加热装置145二者。控制器164控制上光源162和下光源176中的每一者的设定。控制器164可向下部加热装置145和上部加热装置
175中的每一者供电。控制器164可接收来自用于测量基板104的温度的一个或多个传感器(未示出)的输入，并且可相应地调整下灯组件144或上部加热装置175的设定。在第二处理腔室100b内不利用灯组件的情况下，可利用高温计(未示出)来测量基板104的温度。
35.图2a-图2b图示根据本文描述的第三实施方式和第四实施方式的处理腔室200a、200b的示意性横截面图。处理腔室200a是热处理腔室。处理腔室200a包括腔室主体201、气体进口132、气体出口142、基板支撑件124、上窗204、下窗206、上部加热装置175、下部加热装置145和控制器164。气体进口132、气体出口142、基板支撑件124、上部加热装置175、下部加热装置145和控制器164类似于上文关于图1a和图1b描述的各者。
36.腔室主体201围绕处理容积202。腔室主体201包围处理容积202的至少一部分，并且具有至少两个开口，所述开口用于要装备到腔室主体的加热系统。上部加热装置175覆盖腔室主体201的第一开口，诸如顶部开口之类，而下部加热装置145覆盖腔室主体201的第二开口，诸如底部开口之类。腔室主体201包括穿过腔室主体201设置的工艺气体进口132、净化气体进口134和气体出口136。工艺气体进口132和净化气体进口134沿着腔室主体201的第一侧设置。气体出口136与工艺气体进口132和净化气体进口134相对地设置，使得气体出口136与工艺气体进口132和/或净化气体进口134成约180度角，并且沿着腔室主体201的第二侧设置。
37.腔室侧衬垫210设置在腔室主体201的内侧表面上。腔室侧衬垫210覆盖腔室主体201的内部表面，并且保护腔室主体201免受由使用上部加热装置175和下部加热装置145加热基板104引起的损坏。腔室侧衬垫210是石英衬垫，诸如不透明的石英衬垫之类。腔室侧衬垫210的不透明性允许分散在整个腔室主体201中的辐射能量在撞击腔室主体201之前被腔室侧衬垫210吸收。腔室侧衬垫210可用作腔室主体201内的散热器，使得腔室侧衬垫210吸收辐射能量并且有助于维持处理容积202内的恒定温度。
38.上窗204邻近上部加热装置175设置，使得上窗204沿着上部加热装置175的上冷却板155的底表面与上基座构件158相对地设置。上窗204是平的窗，且由石英制成。上窗204是石英，具有在所述上窗的下表面上的反射涂层，使得撞击上窗204的辐射能量被反射。使用反射石英材料保护上冷却板155免受处理容积202内的工艺气体和辐射能量的影响。上窗204的反射涂层可为多层介电涂层，诸如金层，所述金层具有形成在所述金层上的保护性氧化物或氮化物层。反射涂层也可以是改性的石英材料，所述改性的石英材料已经增强以提高反射率。反射涂层用于增强红外范围中的反射。上窗204包括设置在所述上窗中的复数个窗开口212。窗开口212与上冷却板155的每个开口156对准。窗开口212的数量等于上冷却板155的开口156的数量。开口156和窗开口212被布置成将激光从上部加热装置175输送至基板104上。开口156和窗开口212可布置在同心圆、阵列或螺旋图案中。
39.下窗206邻近下部加热装置145设置，使得下窗206沿着下部加热装置145的下冷却板182的顶表面与下基座构件180相对地设置。下窗206是平的窗，并且可由石英制成。下窗206是石英，具有在所述下窗的下表面上的反射涂层，使得撞击下窗206的辐射能量被反射。使用反射石英材料保护下冷却板182免受处理容积202内的工艺气体和辐射能量的影响。下窗206的反射涂层可为多层介电涂层，诸如金层，所述金层具有形成在所述金层上的保护性氧化物或氮化物层。反射涂层也可以是改性的石英材料，所述改性的石英材料已被增强以提高反射率。反射涂层用于增强红外范围中的反射。下窗206包括设置在所述下窗中的复数
个窗开口214。窗开口214与下冷却板182的每个开口184对准。窗开口214的数量等于下冷却板182的开口184的数量。
40.处理腔室200a由图1b的第二处理腔室100b大幅简化。处理腔室200a具有平坦的上冷却板155和上窗204，以及平坦的下冷却板182和下窗206。上冷却板155、上窗204、下冷却板182和下窗206的平面性允许腔室尺寸减小和总占地面积减小。
41.图2b图示处理腔室200b。处理腔室200b类似于图2a的处理腔室200a，但是上部加热装置220和下部加热装置230代替了上部加热装置175和下部加热装置145。修改上窗204和下窗206，使得上窗开口240和下窗开口250分别与开口238和开口248对准。
42.上部加热装置220包括上冷却板155、设置在上冷却板155上的一个或多个上基座构件236、一个或多个上光源232、和连接至一个或多个上光源232和一个或多个上基座构件236的一根或多根光纤234。上部加热装置220设置在上窗204的顶部上。上部加热装置220经配置成加热基板104的顶表面128。
43.在处理腔室200b中，存在一个或多个穿过上冷却板155的开口238。在图2b中所示的实施方式中，存在一个穿过上冷却板155形成的开口238。一个开口238在基板104上方居中，并且在基板支撑件124的基板支撑表面126上方居中。每个开口238是倾斜的开口，使得开口238包括相对于竖直方向成锐角设置的侧壁。上基座构件236邻近每个开口238设置。一个或多个上基座构件236中的每一者具有连接至所述上基座构件的一根光纤234。每根光纤234连接至一个或多个上光源232。一个或多个上光源232可位于封闭块体的内部。一个或多个上光源232穿过光纤234且穿过上冷却板155内的开口238而投射激光。激光在离开光纤234后发散，并且投射至基板104的顶表面128上。
44.下部加热装置230包括下冷却板182、设置在下冷却板182上的一个或多个下基座构件246、一个或多个下光源242、和连接至一个或多个下光源242和一个或多个下基座构件246的一根或多根光纤244。下部加热装置230设置在下窗206下方。下部加热装置230经配置成加热基板支撑件170和/或定位的基板104。
45.在处理腔室200b中，存在一个或多个穿过下冷却板182的开口248。一个或多个开口248中的每一者是倾斜的开口，使得开口248包括相对于竖直方向成锐角设置的侧壁。穿过下冷却板182的一个或多个开口248类似于关于图1b描述的开口184。在一些实施方式中，一个或多个开口248包括穿过下冷却板182的两个开口。两个开口中的每一者可从基板支撑表面126的中心水平地偏移，使得两个开口248中的每一者在基板支撑124的支撑轴150的相对侧上。在其他实施方式中，可存在穿过下冷却板182的单个开口，诸如一个开口，使得单个开口从基板支撑表面126的中心水平地偏移。单个开口可包括透镜组件，该透镜组件使得偏移的单个开口能够将均匀的辐射能量环投射至支撑主体171的支撑卡盘下侧表面170上，其中均匀的辐射能量环围绕支撑轴150居中。
46.下基座构件246邻近每个开口248设置。一个或多个下基座构件246中的每一者具有连接至所述下基座构件的一根光纤244。每根光纤244可连接至一个或多个下光源242。一个或多个下光源242可位于封闭块体的内部。一个或多个下光源242穿过光纤244且穿过下冷却板182内的开口248投射激光。激光在离开光纤244后发散，并且投射至支撑主体171的支撑卡盘下侧表面170上。下部加热装置242向支撑卡盘下侧表面170提供受控的加热，并且可用于代替加热灯，诸如在下灯组件144中使用的加热灯。
47.上窗204邻近上部加热装置220设置，使得上窗204沿着上部加热装置175的底表面与上基座构件158相对地设置。上窗204覆盖处理腔室200b的顶部，并且是整个盖组件的一部分。上窗204是与图2a中描述的上窗204相似的材料。上窗204包括设置在所述上窗中的至少一个窗开口240。窗开口240与上冷却板155的开口238对准。窗开口240的数量等于上冷却板155的开口238的数量。
48.下窗206邻近下部加热装置230设置，使得下窗206沿着下部加热装置230的下冷却板182的顶表面与下基座构件246相对地设置。下窗206是平的窗，并且在材料方面可类似于图2a的下窗206。下窗206包括设置在所述下窗中的一个或多个窗开口250。窗开口250与下冷却板182的每个开口248对准。窗开口250的数量等于下冷却板182的开口248的数量。在一些实施方式中，仅一个开口248穿过冷却板182形成，并且一个下基座构件246邻近开口248。在此实施方式中，下窗206包括邻近开口248的一个窗开口250。在一些实施方式中，两个开口248穿过冷却板182形成，并且存在邻近于所述两个开口248而形成并且与所述两个开口248对准的两个窗开口250。
49.处理腔室200b由图1b的第二处理腔室100b大幅简化。处理腔室200b具有平坦的上冷却板155和上窗204，以及平坦的下冷却板182和下窗206。上冷却板155、上窗204、下冷却板182和下窗206的平面性允许腔室尺寸减小且总占地面积减小。
50.图3图示类似于在图1a-图1b或图2a-图2b中任一者中所见的激光组件的激光组件300的示意性横截面图。激光组件300包括上冷却板155的一部分、上窗204的一部分、上基座构件158、光纤160、光源162和照射窗308。上文描述了上冷却板155、上窗204、上基座构件158、光纤160和光源162。激光组件300类似于在上部加热装置175、220和下部加热装置145、230中使用的任何激光组件，并且可用以代替上述各者。激光组件300的元件可并入上部加热装置175、220或下部加热装置145、230中并且属于上部加热装置175、220或下部加热装置145、230。
51.上冷却板155包括上表面332和下表面334。上表面332和下表面334二者皆是平坦表面。上表面332与下表面334相对。上冷却板155包括设置在所述上冷却板中的冷却通道306。冷却通道306穿过上冷却板155形成，并且可用于使水或其他冷却流体穿过上冷却板155循环。冷却通道306可以任何合适的方式布置，并且经配置成将上冷却板155维持在低于约250℃的温度，诸如低于约200℃，诸如低于约150℃，诸如低于100℃。在一些实施方式中，上冷却板155的温度为约25℃至约100℃，诸如约25℃至约70℃。上冷却板155的顶表面通常比上冷却板155的底表面冷。上冷却板155包含金属材料，诸如铝材料或镀镍的不锈钢。上冷却板155还可包含铜材料。也可利用其他具有高导热性的耐腐蚀合金。
52.在一些实施方式中，冷却通道306是设置在上冷却板155和上冷却板155的上表面332上的管道，且因此不穿过上冷却板155本身设置。上冷却板155具有设置在上冷却板155的上表面332内的至少一个o形环槽312。o形环槽312是圆形的，并且形成在照射窗308的下方。o形环或其他密封件设置在o形环槽312中，以便于形成流体密封的真空密封。
53.穿过上冷却板155形成的开口156是圆锥平截头体(conical frustum)，使得开口156是部分的圆锥形状。开口156在上冷却板155的上表面332处较窄，且在上冷却板155的下表面334处较宽。在光学元件设置在光纤160与开口156之间的实施方式中，开口156在上表面332处的直径为约0.1毫米至约15毫米，诸如约1毫米至约10毫米，诸如约2毫米至约7毫
米。当光学元件设置在光纤160与开口156之间时，开口156在下表面334处的直径为约2毫米至约25毫米，诸如约5毫米至约20毫米。在利用光纤激光器作为光纤160的实施方式中，开口156在上表面332处的直径为约10微米至约200微米，诸如约50微米至约150微米，诸如约100微米。在利用光纤激光器作为光纤160的实施方式中，开口156在下表面334处的直径为约50微米至约250微米，诸如约75微米至约150微米，诸如约100微米。冷却板开口壁302可相对于上冷却板155的下表面334倾斜成约45度至85度的角度，诸如相对于穿过开口156并且垂直于上冷却板155的下表面334的竖直方向成约5度至约55度的角度，诸如约5度至约45度，诸如约10度至约35度。
54.上窗204邻近上冷却板155的下表面334设置。上窗204包括顶表面336和底表面338。顶表面336和底表面338是平坦表面，并且彼此平行。上窗204的顶表面336接触上冷却板155的下表面334。上窗204包括穿过所述上窗设置的窗开口212。窗开口212与穿过上冷却板155的开口156对准。
55.窗开口212是圆锥平截头体，使得开口156是部分的圆锥形状。窗开口212在上窗204的顶表面336处较窄，且在上窗204的底表面338处较宽。窗开口212在顶表面336处的直径等于开口156在上冷却板155的下表面334处的直径。窗开口212在底表面338处的直径为约0.1毫米至约20毫米，诸如约2毫米至约20毫米，诸如约5毫米至约10毫米。窗开口壁304可相对于上窗204的下表面338倾斜成约45度至85度的角度，诸如相对于上窗204的下表面338成约55度至约80度的角度。窗开口壁304的角度等于冷却板开口壁302的角度。
56.上窗204的材料是石英材料。在一些实施方式中，上窗204是反射石英材料。反射石英材料可反射撞击上窗204的辐射能量中大于40％的辐射能量，诸如大于50％的辐射能量，诸如大于60％的辐射能量。上窗204具有约1毫米至约30毫米的厚度330，诸如约2毫米至约25毫米，诸如约5毫米至约20毫米。
57.上基座构件158可为圆柱形部件。上基座构件158可为激光头保持器、螺钉(screw)附接件或用于将光纤160保持为邻近上冷却板155的任何其他设备。上基座构件158由铝、不锈钢或铜材料制成。在一些实施方式中，上基座构件158由与上冷却板155相同的材料制成。使用相似的材料允许相似的热膨胀。上基座构件158设置在上冷却板155的上表面332上。上基座构件158包括设置在所述上基座构件中的照射窗308。上基座构件158进一步包括设置在所述上基座构件中的光纤160的一端的至少一部分。上基座构件158包括设置在所述上基座构件中的中央通路350。中央通路350是穿过上基座构件158的中心的竖直通路。光纤160的至少一部分和照射窗308设置在中央通路350内。
58.上基座构件158进一步包括设置在所述上基座构件中的o形环槽310。o形环槽310邻近照射窗308设置。o形环槽310的尺寸适于收纳o形环或其他密封件，并且可与上冷却板155的o形环槽312相对地设置。照射窗308设置在上冷却板155的o形环槽312与上基座构件158的o形环槽310之间。上基座构件158紧固至上冷却板155的上表面332。上基座构件158可通过诸如胶水之类的粘合剂或诸如螺栓(bolt)之类的紧固件紧固到上表面332。
59.光纤160用于将激光照射从光源162传输至上基座构件158和照射窗308。光纤160包括内光纤340和外包层344。内光纤340是用于传输激光照射的光纤缆线。外包层344是围绕内光纤340设置以保护内光纤340的包层。内光纤340的外直径342为约300微米至约1000微米，诸如约400微米至约900微米，诸如约500微米至约800微米。在一些实施方式中，内光
纤340的外直径为约600微米。在一些实施方式中，外包层344的外直径320为约5毫米至约12毫米，诸如约6毫米至约10毫米，诸如约8毫米。光纤160可具有接近完全的内部反射，使得光纤160内的所有光被完全反射，并且不沿着光纤160的长度逸出。
60.激光322从光纤160的端部输出。激光322可为发散激光。激光322是红外激光或可见光激光，输出波长在约400纳米(nm)至1毫米(mm)之间的辐射能量，诸如约400纳米至约1700纳米，诸如约400纳米至约1100纳米，例如约700纳米至约1100纳米。激光322输出功率为约10瓦至约10000瓦，诸如约100瓦至约5000瓦，诸如约200瓦至约1000瓦的束。激光322被引导朝向照射窗308。激光322由照射窗308内的光学部件操纵，并且作为具有约2毫米至约10毫米(诸如约4毫米至约7毫米)的上直径316的圆锥形束324输出。圆锥形束324是发散的，并且随着圆锥形束324接近基板104的顶表面128而扩展。圆锥形束324扩展，并且在基板104的顶表面128处具有约50毫米至约100毫米的底部直径318，诸如约70毫米至约80毫米。圆锥形束324从照射窗308到基板104的顶表面128行进约50毫米到约150毫米，诸如约75毫米到约125毫米的竖直距离314。行进的竖直距离314与底部直径318的比率为约2:1至约1:1.5，诸如约1.5:1至约1:1。
61.在本文描述的实施方式中，光纤160和照射窗308经配置成使得由光纤160发射的能量在被光纤160发射之后由窗、上基座构件158或光纤160本身吸收少于1％，诸如少于约0.5％，诸如少于约0.25％，诸如少于约0.15％。在一些实施方式中，照射窗308在将激光322作为圆锥形束324发射之前，从激光322吸收约1.6瓦的功率。
62.光源162可为单个激光二极管或复数个激光二极管。在光源162是单个激光二极管的实施方式中，光源162是高功率激光二极管，并且可使用光学部件来分束，以穿过每根光纤160流动。在利用多个光源162的实施方式中，光源162直接耦接至单根光纤160。在一些实施方式中，光源162的数量等于穿过上冷却板155形成的开口156的数量，诸如十个或更多个光源162。
63.照射窗308是光学部件或者包括设置在所述照射窗中的一个或多个光学部件。照射窗308经配置成发散激光322并且形成圆锥形束324。照射窗308可以是透镜或可包括透镜，诸如发散透镜或同轴透镜。在一些实施方式中，照射窗308可形成单个或复数个环形束。
64.激光322和圆锥形束324包括红外辐射(infrared radiation；ir)或可见辐射，并且在一些实施方式中具有约1微米或更大的波长。本文更详细地描述了激光322的波长。
65.上部加热装置220、下部加热装置145和下部加热装置230中的每一者包括诸如关于图3描述的元件。在描述下部加热装置145和下部加热装置230的激光组件300的实施方式中，上/顶和下/底描述词中的每一个词可反转。
66.图4a是根据第一实施方式的基板104的顶表面128上的热分布的示意性平面图。加热分布包括复数个热点401。热点401通过由激光组件300发射的圆锥形束324形成，使得单个圆锥形束324形成复数个热点401中的每个热点401。图4a的热点401以螺旋图案403示出。螺旋图案403可进一步描述为线圈。由每个圆锥形束324形成的热点401可达到约800℃到约1500℃的温度，诸如约900℃到约1300℃，诸如约1000℃到约1200℃。
67.可存在多于10个激光组件300和热点401，诸如多于15个激光组件300和热点401，诸如多于20个激光组件300和热点401。每个热点401可与其他热点401重叠。图4a中所示的热点401意为说明性的。热点401的直径可大于约50毫米，诸如直径大于约60毫米，诸如直径
约50毫米至约100毫米，诸如约60毫米至约80毫米。在一个实例中，热点401定位在距基板104的中心不同的径向距离处，使得当基板104旋转时，实现基板104的均匀加热。在这样的实例中，热点401的径向距离可重叠，尽管热点401可在角度上从彼此偏移。
68.图4b是根据第二实施方式的基板104上的热分布的示意性平面图。沿着基板104的顶表面128的加热分布的第二实施方式包括复数个同心受加热区402。同心受加热区402包括中央区410和复数个环形区412。受加热区402之间可存在环形间隙404。可通过改变每个受加热区402的厚度408来调整环形间隙404的尺寸。在一些实施方式中，受加热区402的厚度408被调整，使得不存在环形间隙404，并且基板104的整个顶表面128在受加热区402中被覆盖。
69.在一些实施方式中，可存在七个或更多个受加热区402，诸如10个或更多个受加热区402，诸如14个或更多个受加热区。中央区410的直径可与每个环形区412的厚度408相同。每个环形区域412的厚度408可为约5毫米到约50毫米，诸如约10毫米到约40毫米。环形间隙402的厚度406可为约0毫米，使得环形间隙402的厚度406可忽略不计。
70.每个加热区402可由单个激光组件300形成，或者所有加热区402可由单个激光组件300形成。在每个加热区402由单个激光组件300形成的实施方式中，至少一个激光组件300从基板104的顶表面128的中心水平地偏移。在单个激光元件300产生所有加热区402的实施方式中，可利用单个激光组件300。单个激光组件300可在照射窗内包括一个或多个同轴透镜。
71.图5a-图5c图示根据第五实施方式、第六实施方式和第七实施方式的处理腔室500a、500b、500c的示意性横截面图。处理腔室500a、500b、500c包括设置在上基座构件236和一个或多个下基座构件242内的一个或多个数字光处理组件522、524。图5a的处理腔室500a类似于图2b的处理腔室200b，但上部加热装置520和下部加热装置530代替了上部加热装置220和下部加热装置230。上部加热装置520进一步包括上数字光处理(digital light processing；dlp)组件522，而下部加热装置530进一步包括下dlp组件524。上dlp组件522和下dlp组件524连接至控制器164。控制器164可控制dlp组件522、524，以控制处理容积202内的辐射能量分布。
72.上部加热装置520设置在上冷却板155的顶部上，一个或多个上基座构件236设置在上冷却板155上。一根或多根光纤234连接至一个或多个上光源232和一个或多个上基座构件236。上dlp组件522设置在上基座构件236内，并且使用数字微镜显示器(digital micro mirror display；dmd)来跨基板104的顶表面128而引导由一根或多根光纤234发射的光。上部加热装置520设置在上窗204的顶部。上部加热装置520经配置成加热基板104的顶表面128。
73.下部加热装置530设置在下冷却板182的底部上，一个或多个下基座构件246设置在下冷却板182上。一根或多根光纤244连接至一个或多个下光源242和一个或多个下基座构件246。下dlp组件524设置在下基座构件246内，并且使用dmd使由一根或多根光纤244发射的光跨支撑主体171的下侧表面170散射。下部加热装置530设置在下窗206的底部上。
74.由上部加热装置520发射的辐射能量示出为光束526，光束526朝向基板104的不同区域散射。一根或多根光纤234可为一束复数根的光纤234。每根光纤234包括单独的辐射能量源，诸如单独的上光源232。由下部加热装置530发射的辐射能量被示出为光束528，光束
528朝向基板104的不同区域散射。一根或多根光纤244可为一束光纤244，使得每根光纤244包括单独的辐射能量源，诸如单独的下光源242。
75.作为dlp组件的替代，上dlp组件522和下dlp组件524中的每一者可由液晶显示器(liquid crystal display；lcd)组件代替。lcd组件起到与dlp组件类似的作用，并且可用于散射和控制由光纤234提供的辐射能量。
76.图5b的处理腔室500b类似于图5a的处理腔室500a，但是上部加热装置540和下部加热装置550代替了上部加热装置520和下部加热装置530。上部加热装置540包括设置在开口238上方的上dlp组件522。在处理腔室500b中，上光源232邻近于上dlp组件522，并且经配置为向上dlp组件522提供集中的光束552，随后集中的光束552被重定向为跨基板104分散的光束554。集中的光束552可为由上光源232内的光源产生的复数个光束，有助于改善控制和可调节性。下部加热装置530也包括邻近开口248并且在开口248下方设置的下dlp组件524。下光源242经配置为向下dlp组件524提供集中的光束556。集中的光束556在接触下dlp组件524之后被重定向成光束558，并且跨支撑主体171的下侧表面170分散。集中的光束556可为由下光源242内的激光二极管产生的复数个光束。
77.图5c的处理腔室500c类似于图5a的处理腔室500a和图5b的处理腔室500b，但是上部加热装置520、540和下部加热装置530、550被上部加热装置560和下部加热装置570代替。上部加热装置560包括设置在开口238上方的上dlp组件522和穿过腔室主体201的侧壁设置的激光源562，使得激光源562穿过腔室侧衬垫210设置。在处理腔室500c中，激光源562经配置为向上dlp组件522提供集中的光束552，随后集中的光束552被重定向为跨基板104分散的光束554。集中的光束552可为由激光源562内的激光二极管产生的复数个光束。下部加热装置570也包括邻近开口248并且在开口248下方设置的下dlp组件524和穿过腔室主体201的侧壁设置(或安装到腔室主体201的侧壁)的激光源566，使得激光源566穿过腔室侧衬垫210而设置(或安装到腔室侧衬垫210)。在一些实施方式中，可存在多个激光源566。激光源566经配置为向下dlp组件524提供集中的光束556。集中的光束556在接触下dlp组件524之后被重定向成光束558，并且跨支撑主体171的下侧表面170分散。集中的光束556可为由下光源242内的激光二极管产生的复数个光束。
78.激光源562、566将集中的光束552、556发射至处理容积202中。上dlp组件522包括用于将集中的光束552反射成光束554的dmd组件564。下dlp组件524包括用于将集中的光束556反射成光束558的dmd组件568。
79.据估计，当使用诸如图1a和图1b中所示的实施方式时，由激光组件300发射的能量的近似10％被上窗110和下窗112吸收。因此，通过允许圆锥形束324无障碍地穿过穿过窗的开口，使用如图2a-图2b中所示的上窗204和下窗206提高本文描述的激光加热系统的效率。窗开口212各自包括设置在窗开口壁304上的抗反射涂层。抗反射涂层使得窗开口212几乎99％透明。
80.使用激光组件300来加热基板104降低系统的总成本并且增加对加热的控制。激光的使用增加了对应用方向的控制，改善加热工艺的可变性，并且减少对腔室的大量封装和保护的需要。激光组件300的使用还提高处理腔室200a、200b内高温计的准确度。高温计准确度得到提高，因为激光的加热辐射波长被选择为与由高温计测量的波长明显不同的波长。因此，高温计可使用窄带滤波器滤除由激光产生的噪声。由灯产生的辐射是宽辐射波
长，且在高温计测量中产生明显的噪声。
81.本文描述的光源可包括不同于连接至光纤的激光二极管的光源。在一些实施方式中，光源是耦接至光纤激光的灯或激光二极管。光纤激光提供光源位置的灵活性，使得光源不必设置在处理腔室的盖上，而是可邻近于处理腔室放置。这允许将其他仪器放置在处理腔室盖的顶部上。
82.尽管前述内容针对本公开内容的实施方式，但在不脱离本公开内容的基本范围的情况下，可设计本公开内容的其他和进一步的实施方式，并且本公开内容的范围由所附权利要求书确定。