用于在晶片处理系统内进行低温测量的设备与方法_3

文档序号:9422937阅读:来源:国知局
向,以便提供垂直于基板108的经反射光束,而在其他实施方式中,反射构件150可以被定向,以便提供略偏离垂直的经反射光束。最常使用的是与法线(normal)呈约5°角的定向。
[0042]顶部热传感器118可以设置在反射体122中,以监控上圆顶128和/或基板108的热状态。此类监控对于比较从辐射传感器170a、170b所接收到的数据(data)是有用的,例如对于确定从辐射传感器170a、170b所接收到的数据中是否存在错误是有用的。顶部热传感器118在一些情形中可以是多个传感器的组件(assembly),特征在于多于一个的个别传感器。因此,腔室100可以特征在于被设置成接收从基板的第一侧面所发射的辐射的一个或多个传感器、以及被设置成接收来自与第一侧面相对的基板第二侧面的辐射的一个或多个传感器。
[0043]控制器160接收来自传感器170的数据,并且基于这些数据而单独地调节输送至每一盏灯102或个别的灯组或者灯区域的电力。控制器160可包括电源162,该电源162独立地为各种灯或者灯区域供电。控制器160可以配置有所期望的温度分布,并且基于对从传感器170所接收到的数据进行比较来配置;该控制器160调节供应至灯和/或灯区域的电力,以使所观测到的热数据与所期望的温度分布一致。在一些腔室特性随时间而变化的情况下,控制器160亦可调节供应至这些灯和/或灯区域的电力,以使一个基板的热处理与另一个基板的热处理一致。
[0044]图2是根据本文描述的一个实施方式的且包括另一温度控制系统的快速热处理(RTP)腔室200的一个实施方式的简化等角视图。类似于在图1中所描绘的温度控制系统,图2的温度控制系统包括辐射源140、辐射传感器170、以及视需要可选的反射构件150。
[0045]处理腔室200包括基板支撑件204、腔室主体202,该腔室主体202具有侧壁208、底部210及顶部212,以界定内部体积220。处理区域215界定在侧壁208、基板支撑件204与顶部212之间。侧壁208通常包括至少一个基板出入口 248,以有助于基板240 (该基板的一部分图示在图2中)的进出。该出入口可以耦接至传送腔室(未图示)或负载锁定腔室(未图示),以及可以选择性地用诸如流量阀(未图示)之类的阀进行密封。
[0046]在一个实施方式中,基板支撑件204是环形的,并且腔室200包括设置在基板支撑件204的内径范围中的辐射热源206。基板支撑件204包括环形侧壁252,该环形侧壁252上设置有基板支撑环254,以用于支撑基板240。辐射热源206通常包括多个灯。在美国专利第7,112,763号、美国专利第8,254,767号以及美国专利申请公开第2005/0191044号中描述了可以与本文描述的实施方式一起使用的示例性RTP腔室以及高温测量术的方法。
[0047]在一个实施方式中,腔室200包括板250,该板250包括有气体分配出口,以将气体均匀地分配于基板上方,从而允许对基板进行快速及受控的加热与冷却。板250可以是吸收性的、反射性的,或者具有吸收性区域与反射性区域的组合。在一个实施方式中,板250可以具有多个区域,这些区域中的一些在辐射传感器170的视界(view)内,而另一些则在高温计的视界外。在辐射传感器170的视界内的区域若根据需要是圆形或其他形状及大小,则可以有约一英寸的直径。在辐射传感器170的视界内的区域可以是对由辐射传感器170观测到的波长范围是极高反射性的。在辐射传感器170的波长范围及视域(field ofview)外,板250范围可从用以将放射性热损失最小化的反射性部分至用以将放射性热损失最大化的吸收性部分,以允许更短的热暴露。
[0048]辐射源140可以设置在处理腔室200的侧壁208中。在其中使用多个辐射源的一些实施方式中,辐射源140通常设置在侧壁208中的不同位置处,以有助于在处理期间观察基板240的不同位置。辐射源140可以安置在形成于侧壁208中的孔242内。在一些实施方式中,辐射源140暴露于处理腔室200的处理环境中。在其中辐射源140暴露于处理腔室200的环境中的一些实施方式中,辐射源140可以涂敷有保护涂层,以保护辐射源140免于接触用于处理腔室100中的处理化学物质。在一些实施方式中,辐射源140与处理腔室100的环境隔离。辐射源140可以借助放置在孔242上的窗144与处理腔室200的环境隔离。在一些实施方式中,辐射源140可以配有冷却,以保护辐射源140免受过度加热,如本文先前所述。
[0049]基板支撑件204的环形侧壁252亦可具有孔,该孔中设置有窗256,以用于使来自辐射源140的束得以到达反射构件150。窗256可以包括如上所述用于窗144的任何材料。
[0050]在某些实施方式中,反射构件150安置在处理腔室100中,以导引来自辐射源140的辐射穿过基板240并朝向辐射传感器170。如上所述,每一个辐射传感器140可以具有一个相应的反射构件150。处理腔室200中反射构件150的数量可以与辐射传感器170的数量相同、小于福射传感器170的数量、或者大于福射传感器170的数量。在某些实施方式中,每一个反射构件150可以安置成将最大量的发射辐射朝向反射构件的相应辐射传感器170进行反射。
[0051]在某些实施方式中,反射构件150安置在基板支撑件204的一侧且在与辐射源140相同的这侧。反射构件150可以安置在处理腔室200的底部处。反射构件150可以安置在窗214附近。反射构件150可以安置在窗214上。反射构件150可以嵌入窗214中。反射构件150可以设置在辐射热源206的蜂巢状管道260之间。在某些实施方式中,反射构件150可以安置在辐射热源206的蜂巢状管道260上方。
[0052]RTP腔室200亦包括冷却块280,该冷却块280邻近、耦接至顶部212或者形成于顶部212中。通常,冷却块280是与辐射热源206间隔开并且相对的。冷却块280包括一个或多个冷却剂通道284,这些冷却剂通道284耦接至入口 281A与出口 281B。冷却块280可以由耐工艺(process resistant)材料制成,诸如由不锈钢、招、聚合物或者陶瓷材料制成。冷却剂通道284可以包括螺旋型式、矩形型式、环形型式或上述各项的组合,并且通道284可以整合地形成在冷却块280内,例如通过浇铸冷却块280和/或将冷却块280制造自两个或者更多个零件(Piece)并且将这些零件接合到一起而形成。另外或替代地,冷却剂通道284可以钻凿于冷却块280中。
[0053]入口 281A与出口 281B可以借助阀与合适的管线耦接至冷却剂源282,并且冷却剂源282与控制器224通信,以有助于控制设置在冷却剂源282中的流体的压力和/或流量。流体可以是水、乙二醇、氮(N2)、氦(He)、或者用作热交换介质的其他流体。
[0054]在所图示的实施方式中,基板支撑件204视需要可选地适于在内部体积220内磁性地悬浮与旋转。所图示的基板支撑件204能够旋转并同时在处理期间竖直上升及竖直下降,并且在处理之前、在处理期间或者在处理之后亦可在不旋转的情况下上升或下降。此磁悬浮和/或磁旋转防止由于使基板支撑件上升/下降和/或旋转通常所需的移动零部件的不存在或减少的缘故而导致的粒子产生或将这种粒子产生最小化。
[0055]腔室200亦包括窗214,窗214由各种波长的热和光可透过的材料制成,这些热和光可包括红外(IR)光谱的光,穿过窗214的来自辐射热源206的光子可加热基板240。在一个实施方式中,窗214由石英材料制成,但是亦可使用可透光的诸如蓝宝石之类的其他材料。在一个实施方式中,窗214经选择使得窗214的材料对由辐射热源206所发射的辐射而言是可透射的但是对由辐射源140所发射的辐射而言是反射性的。窗214亦可包括多个升降杆244,这些升降杆244耦接至窗214的上表面,这些升降杆244适于选择性地接触并支撑基板240,以有助于将基板传送进入腔室200及从腔室200传送出去。多个升降杆244中的每一个都配置成把对来自辐射热源206的能量的吸收最小化,并且可以由与用于窗214的相同的材料(诸如石英材料)制成。多个升降杆244可以被安置并径向地彼此间隔,以有助于耦接至传送机械手(未图示)的终端受动器进行的传递(passage)。或者,终端受动器和/或机械手可以能够水平及竖直移动,以有助于传送基板240。
[0056]在一个实施方式中,辐射热源206包括灯组件,该灯组件由包括冷却剂组件(未图示)中的多个蜂巢状管道260的外壳形成,该冷却剂组件耦接至第二冷却剂源283。第二冷却剂源283可以是水、乙二醇、氮(N2)及氦(He)中的一种或上述各项的组合。外壳壁208、210可以由铜材料或者其他合适的材料制成,这些外壳壁具有形成于其中的合适的冷却剂通道,以用于来自第二冷却剂源283的冷却剂的流动。冷却剂冷却腔室200的外壳,以便使该外壳比基板240更冷。每一个管道260可以包括反射体及高强度灯组件或者IR发射器,由这些部件形成蜂巢状管道布置。管道的这种密堆积的(close-packed)六方晶格(hexagonal)布置提供具有高功率密度(power density)与好的空间解析度的福射能来源。在一个实施方式中,辐射热源206提供足够的辐射能,以热处理基板,例如使设置在基板240上的硅层退火。辐射热源206可以进一步包括环形区域,其中可以借助控制器224改变供应至多个管道260的电压,以增强来自管道260的能量的径向分布。
[0057]对基板240进行的加热的动态控制可受一个或多个辐射传感器170的影响,这些辐射传感器170适于测量基板240各处的温度。
[0058]在如图所示的实施方式中,可选的定子组件218环绕腔室主体202的壁208并且耦接至一个或多个致动器组件222,这些致动器组件222控制定子组件218沿着腔室主体202的外部的升高。在一个实施方式(未图示)中,腔室200包括三个致动器组件222,这些致动器组件222设置为径向地围绕腔室主体,例如以约120度的角度围绕腔室主体202。定子组件218磁性地耦接至设置在腔室主体202的内部体积220中的基板支撑件204。基板支撑件204可包括或包含磁性部分以起到转子的作用,从而建立磁性轴承组件,以升举和/或旋转基板支撑件204。在一个实施方式中,基板支撑件204的至少一部分部分地被凹槽
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