專利名稱：快速熱處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種快速熱處理系統(tǒng)，具體地說，涉及一種快速熱處理系統(tǒng)，其中，各個(gè)構(gòu)件分別具有增強(qiáng)型結(jié)構(gòu)并采用獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
就晶片熱處理設(shè)備的代表性例子而言，有一種快速熱處理系統(tǒng)，其用于執(zhí)行快速熱退火、快速熱清潔、快速熱化學(xué)氣相沉積、快速熱氧化及快速熱硝化等工藝。在快速熱處理系統(tǒng)中，由于在極短的時(shí)間內(nèi)在很大的溫度范圍進(jìn)行晶片的加熱與冷卻，因此需要精確地控制溫度。除此之外，由于在極高的溫度下快速地進(jìn)行快速熱處理系統(tǒng)中的處理，因此不但快速、均勻的熱傳遞，而且快速、均勻的冷卻，都極為重要。同時(shí)，由于根據(jù)熱源的設(shè)置、處理室的形狀及整個(gè)系統(tǒng)的外圍設(shè)備的不同處理結(jié)果可能有所變化，所以必須研究熱源的配置、處理室的形狀及外圍設(shè)備。具體地說，處理室的形狀是有效分布從熱源發(fā)出的紫外線并保持紫外線分布形狀的一個(gè)重要因素。因此，就保持最佳處理?xiàng)l件的最重要因素而言，必須考慮處理室是否具有與熱源相關(guān)聯(lián)的穩(wěn)定構(gòu)造。就這一點(diǎn)來說，處理室的理想形狀與熱源的設(shè)置相同。
但是，由于處理需要一些外圍設(shè)備，因此處理室的形狀很難與熱源的設(shè)置一樣。接下來，必須確定是否可在系統(tǒng)中進(jìn)行快速冷卻及加熱。除此之外，必須考慮構(gòu)成處理室的各個(gè)構(gòu)件的適當(dāng)配置。一般而言，先使用模擬或根據(jù)上述考慮制造的按比例縮小的快速熱處理系統(tǒng)來獲得實(shí)驗(yàn)或理論依據(jù)，然后才制造快速熱處理系統(tǒng)。
通常，所制造的處理室具有與熱源的配置結(jié)構(gòu)相同的形狀，其可以分為方形和圓形。
圖1是說明方形處理室的示意圖，該處理室通常在采用桿狀鎢鹵素?zé)糇鳛闊嵩磿r(shí)使用，而圖2是說明圓形處理室的示意圖，該處理室通常在采用垂直球狀鎢鹵素?zé)糇鳛闊嵩磿r(shí)使用。
參考圖1和2，在處理室10的底部11上具有測溫傳感器40，以及用于安裝晶片的邊環(huán)50和石英針60，而在處理室10的側(cè)壁上則具有氣體注入口12和氣體排出口13。而且，處理室10內(nèi)具有熱源21或22及石英窗口30，該石英窗口用于有效地透射從熱源發(fā)出的紫外線。
如圖1所示，采用桿狀鎢鹵素?zé)?1的處理室10具有以下優(yōu)點(diǎn)簡化處理室10及測溫傳感器40的安裝部分的構(gòu)造。其原因在于，一盞燈可以在很大的范圍施加熱量，因此可減少測溫傳感器40的數(shù)量。但是，采用桿狀鎢鹵素?zé)?1的處理室10的缺點(diǎn)在于無法實(shí)現(xiàn)對溫度的精確控制。
同時(shí)，在根據(jù)處理室形狀分類的各種處理室當(dāng)中，方形處理室的缺點(diǎn)在于處理室角落的溫度不均勻。其原因在于，由于處理室10中需要進(jìn)行熱處理的物體是圓板形晶片，因此難以控制方形處理室角落處的溫度。而且，方形處理室還有一個(gè)缺點(diǎn)，即難以保持均勻的氣流。
其原因在于，為了在方形處理室中保持均勻的氣流，供氣噴嘴必須沿著方形處理室的側(cè)壁對齊成一條直線，并且必須通過所有噴嘴均勻地注入氣體。
為了達(dá)到這一目的，必須增加每個(gè)供氣噴嘴注入端的直徑。同時(shí)，由于供氣噴嘴暴露于極高的溫度，因此供氣噴嘴由石英或熱阻接近石英的材料制成，從而在形成供氣噴嘴的區(qū)域降低了熱輻射效率。因此，將各供氣噴嘴的注入端放在與處理室內(nèi)表面共平面的位置，以最大程度地減小供氣噴嘴的暴露程度。
而且，由于必須像供氣噴嘴一樣，沿方形處理室水平方向的另一側(cè)壁放置氣體排出口，以便保持氣體排出口處的均勻氣流，因此在形成氣體排出口的區(qū)域降低了熱輻射效率，從而降低了溫度的均勻性。
同時(shí)，在快速熱處理的主要工藝中，快速熱退火及快速熱硝化需要控制氧氣的濃度。由于較高的氧氣濃度對處理結(jié)果有負(fù)面影響，所以需要通過氮?dú)?、氨氣或氬氣降低氧氣的濃度。就這一點(diǎn)來說，由于方形處理室角落處的氣流可能停滯或變成渦流，所以生產(chǎn)率與氣流的控制有直接關(guān)系。因而，處理室的構(gòu)造特別重要。
而且，必須降低石英窗口的厚度，以提高熱效率，同時(shí)在表面上獲得極高的照明強(qiáng)度，以提高穿透率。但是，由于方形處理室的石英窗口也是方形的，施加在石英窗口上的負(fù)荷所引起的斷裂中心也位于石英窗口的中心，并且隨著石英窗口的厚度降低，石英窗口更容易因微小的壓力變化而斷裂。因此，在設(shè)計(jì)石英窗口的支撐部件或計(jì)算其厚度時(shí)，必須非常注意這一點(diǎn)。
如果處理室10采用如圖2所示的垂直球狀鎢鹵素?zé)?2，則問題在于處理室的構(gòu)造比圖1所示的處理室更為復(fù)雜。其原因在于，由于垂直球狀鎢鹵素?zé)?2只是局部加熱，并且熱效率為負(fù)，所以需要許多的燈22及測溫傳感器40。相反，其優(yōu)點(diǎn)在于可精確地控制溫度。采用像垂直球狀鎢鹵素?zé)?2這種熱源的處理室一般為圓形。
比起方形處理室，圓形處理室具有很多優(yōu)點(diǎn)。首先，由于圓形處理室的形狀與晶片相同，因此可提供溫度的均勻性。其原因在于，從處理室表面發(fā)出的二級熱輻射被均勻地施加于晶片表面上。其次，就氣流而言，在圓形處理室中出現(xiàn)氣體停滯和渦流的情況比圓形處理室少。第三，由于圓形處理室的石英窗口也是圓形，因此圓形處理室的石英窗口厚度小于方形處理室，并且對壓力變化的敏感程度沒有方形處理室那么大。
因此，在設(shè)計(jì)圓形處理室時(shí)有更多自由。
而且，在加工圓形處理室的內(nèi)表面時(shí)，加工所引起的變化非常顯著，從而對處理有很大的影響。但是，與圓形處理室對應(yīng)的圓形噴嘴的構(gòu)造非常復(fù)雜。也就是說，如圖2所示，圓形處理室10的上層、中層和下層分別具有不同的橫截面，因而必須將其制造成使得氣體可以波形流動(dòng)。這需要花費(fèi)不少制造成本及時(shí)間。因此，為了獲得波形氣流，采用一種旋轉(zhuǎn)晶片的方法。通過旋轉(zhuǎn)晶片，可獲得某些優(yōu)點(diǎn)。例如，提高溫度的均勻性，并且只使用一個(gè)氣體噴嘴就可以在晶片表面上獲得均勻的氣流。
但是，由于具有晶片輸送通道及氣體排出口的區(qū)域在其中構(gòu)成了通道，因此在這些區(qū)域中無法獲得輻射熱量，因而降低了溫度的均勻性。
如上所述，由于傳統(tǒng)的處理室及熱源具有彼此相反的優(yōu)缺點(diǎn)，因此，為了提供最佳的快速熱處理，需要優(yōu)化處理室和熱源的設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，為解決上述問題而提出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種快速熱處理系統(tǒng)，其處理室設(shè)計(jì)可克服傳統(tǒng)處理室的問題。
本發(fā)明的另一目的是提供一種快速熱處理系統(tǒng)，其可防止各個(gè)構(gòu)件的熱變形并提供有效的溫度控制。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，上述及其它目的可通過提供一種快速熱處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，該快速熱處理系統(tǒng)包括處理室，該處理室的一側(cè)壁上具有一個(gè)或多個(gè)處理氣體注入口，而在其相反的側(cè)壁上則具有一個(gè)或多個(gè)處理氣體排出口；熱源，其安裝于處理室中，用于對晶片進(jìn)行加熱；石英窗口，其安裝于處理室上，使石英窗口可位于熱源之下；邊環(huán)支架，其安裝于處理室中，使邊環(huán)支架可位于石英窗口之下；以及邊環(huán)，其安裝于邊環(huán)支架上，用于安裝晶片，其中，處理室的內(nèi)表面具有多線形的橫截面，由相互分離且具有相同半徑、相同圓心的多條弧及將這些弧相互連接起來的多條直線所組成。
每條弧都具有15-50°的圓心角。
石英窗口可具有一外周邊表面，由傾斜表面、垂直表面和彎曲表面組合而成。石英窗口的面積可大于處理室的內(nèi)表面，并且石英窗口為方形，各條邊與處理室內(nèi)表面的直線部分相對而且位于直線部分外部；快速熱處理系統(tǒng)可進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)冷卻水套，每個(gè)水套都安裝于處理室中，使得冷卻水套可位于石英窗口邊緣與處理室內(nèi)表面直線部分之間所界定的區(qū)域的下部。
邊環(huán)支架可包括旋轉(zhuǎn)部件，其安裝在處理室中并具有旋轉(zhuǎn)翼，旋轉(zhuǎn)翼的上表面形成有凹槽；圓筒，其連接到旋轉(zhuǎn)翼，并將邊環(huán)安裝于圓筒的上表面上；圓筒導(dǎo)件，其與圓筒接合；以及圓筒導(dǎo)件固定銷，用于將圓筒導(dǎo)件固定到旋轉(zhuǎn)翼上。
快速熱處理系統(tǒng)可進(jìn)一步包括冷去/加熱水循環(huán)通道，位于處理室的內(nèi)壁中，使循環(huán)通道圍繞邊環(huán)的外周邊表面和邊環(huán)支架的預(yù)定區(qū)域。而且，快速熱處理系統(tǒng)可進(jìn)一步包括第一冷卻氣體注入部分，用于將冷卻氣體注入到處理室中；以及第一冷卻氣體排出部分，用于將從第一冷卻氣體注入部分排出的冷卻氣體排出到處理室的外部，第一冷卻氣體注入部分和第一冷卻氣體排出部分安裝于處理室的底部表面上。此外，快速熱處理系統(tǒng)可進(jìn)一步包括第二冷卻氣體注入部分，其形成于處理室的側(cè)壁上并與處理氣體注入口隔開，用于將冷卻氣體注入到安裝于邊環(huán)的晶片上，該第二冷卻氣體注入部分具有一注入端，在注入端的預(yù)定區(qū)域處形成平緩的坡度，使得注入的某些冷卻氣體部分可以沿著處理室的側(cè)壁流動(dòng)，并且在注入端的其余區(qū)域形成陡峭的坡度。再者，冷卻/加熱水循環(huán)通道的外表面周圍可形成凹槽，面對處理室的內(nèi)壁，并且快速熱處理系統(tǒng)可進(jìn)一步包括第三冷卻氣體注入部分及第三冷卻氣體排出部分，分別安裝于處理室中并與凹槽連通。
從以上說明可知，根據(jù)本發(fā)明的快速熱處理系統(tǒng)，處理室內(nèi)表面具有多線形橫截面，由相互分離且具有相同半徑、相同圓心的多條弧及將這些弧相互連接起來的多條直線所組成，從而克服了傳統(tǒng)快速熱處理系統(tǒng)的缺點(diǎn)，同時(shí)保留了傳統(tǒng)快速熱處理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。
而且，石英窗口具有一外周邊表面，由傾斜表面、垂直表面和彎曲表面組合而成，因此即使石英窗口以反轉(zhuǎn)的狀態(tài)安裝于處理室上，也可以通過O型環(huán)保持處理室與石英窗口之間的密封。
除此之外，通過雙重連接結(jié)構(gòu)將邊環(huán)的構(gòu)件連接起來，從而確保對熱變形有很高的抗性。
而且，本發(fā)明的快速熱處理系統(tǒng)具有獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)，用于分別冷卻處理室的上部、處理室的下部、石英窗口、邊環(huán)及邊環(huán)支架，從而允許對構(gòu)成快速熱處理系統(tǒng)的各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行有效的溫度控制。
應(yīng)注意，本發(fā)明不限于該實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，在不脫離本發(fā)明的主旨的情況下，可以對本發(fā)明進(jìn)行修改。


根據(jù)下面結(jié)合附圖所作的詳細(xì)說明，可以更清楚地了解本發(fā)明的上述及其它目的、特點(diǎn)及其它優(yōu)點(diǎn)。所附圖形包括圖1和2是說明傳統(tǒng)快速熱處理系統(tǒng)的示意圖；圖3是說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的快速熱處理系統(tǒng)的示意圖；圖4是沿圖3的a-b線所作的快速熱處理系統(tǒng)的橫截面圖；圖5是沿圖3的c-d線所作的快速熱處理系統(tǒng)的橫截面圖；
圖6是沿圖3的e-e線所作的快速熱處理系統(tǒng)的橫截面圖；圖7是圖4的快速熱處理系統(tǒng)“A”部分的放大圖；圖8是沿圖3的f-f線所作的快速熱處理系統(tǒng)的橫截面圖；圖9是圖4的快速熱處理系統(tǒng)“B”部分的放大圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖3是說明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的快速熱處理系統(tǒng)的示意圖。圖4是沿圖3的a-b線所作的快速熱處理系統(tǒng)的橫截面圖。圖5是沿圖3的c-d線所作的快速熱處理系統(tǒng)的橫截面圖。圖6是沿圖3的e-e線所作的快速熱處理系統(tǒng)的橫截面圖。圖7是圖4的快速熱處理系統(tǒng)“A”部分的放大圖。圖8是沿圖3的f-f線所作的快速熱處理系統(tǒng)的橫截面圖。圖9是圖4的快速熱處理系統(tǒng)“B”部分的放大圖。
參考圖3至5，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的快速熱處理系統(tǒng)包括處理室100，其具有一個(gè)或多個(gè)處理氣體注入口123及一個(gè)或多個(gè)處理氣體排出口130；熱源(未示出)，其安裝于處理室中，用于對晶片進(jìn)行加熱；石英窗口200，其安裝于處理室100上并位于熱源之下；邊環(huán)支架300，其安裝于處理室中并位于石英窗口200之下；測溫傳感器500；晶片頂銷600；晶片輸送通道700；各種冷卻系統(tǒng)；以及邊環(huán)400，其安裝于邊環(huán)支架300上，用于安裝晶片。
參考圖3，處理室100的內(nèi)表面110具有多線形的橫截面，由相互分離且具有相同半徑、相同圓心的多條弧111及將這些弧相互連接起來的多條直線112所組成。此處，每條弧111的圓心角使得在直線112與弧111的接觸點(diǎn)處由直線112和弧111定義的切線角為鈍角。
根據(jù)本實(shí)施例，四條弧111(各具有15-50°的圓心角)分別在處理室的左右兩側(cè)及前后兩側(cè)彼此相對，并且四條直線112沿對角方向彼此相對1顯然，弧111的數(shù)量、直線112的數(shù)量及弧112的圓心角可進(jìn)行各種修改。
因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理室可克服傳統(tǒng)處理室的缺點(diǎn)，同時(shí)保留其優(yōu)點(diǎn)。
參考圖3、4和6，處理氣體注入口123安裝于處理室100的側(cè)壁上，而處理氣體排出口130則安裝于其相反的側(cè)壁上。處理氣體注入口123及處理氣體排出口130安裝于處理室100中，使連接處理氣體注入口123中心與處理氣體注入口123中心的各條假想線位于晶片之上，從而處理氣體可以以晶片安裝在處理室100中的高度流動(dòng)。而且，在處理氣體排出130中均安裝了氧氣濃度檢測器910，以便利用氧氣濃度檢測器910所測量的氧氣濃度來監(jiān)視處理起點(diǎn)。
此處，處理氣體注入口123形成于與處理氣體注入噴嘴121連接的注入管122中，以沿水平方向在注入管122中對齊。因此，從處理氣體注入噴嘴121注入的處理氣體在注入管122中流動(dòng)，從而降低了注入壓力，并且在這種狀態(tài)下，是通過多個(gè)處理氣體注入口123注入，從而可將處理氣體均勻分布于晶片的整個(gè)表面上。而且，為了確保處理氣體均勻分布，在處理室100的側(cè)壁處形成氣體分隔壁124，從注入123注入的處理氣體就撞在氣體分隔壁124上。
為了允許順暢地排出從沿水平方向?qū)R的處理氣體注入123注入的處理氣體，在與形成有處理氣體注入口123的側(cè)壁相對的側(cè)壁上，處理室100與至少兩個(gè)處理氣體排出口130對齊，其中每個(gè)處理氣體排出口130的直徑均大于處理氣體注入口123的直徑。
同時(shí)，在處理室的一側(cè)壁中形成晶片輸送通道700之后，可在晶片輸送通道700的側(cè)壁上形成處理氣體排出口121。
參考圖3、4和7，為了在石英窗口200的外周邊表面與處理室100中用于安裝石英的安裝部分之間進(jìn)行密封，將O環(huán)920插入石英窗口200的外周邊表面與處理室100的安裝部分之間。
石英窗口200的外周邊表面由具有向下傾斜的外表面的傾斜表面、從傾斜表面下端垂直延伸的垂直表面及具有從垂直表面下端形成的曲面的彎曲表面組合而成。因此，由于傾斜表面突出部分的負(fù)荷，O型環(huán)920會發(fā)生壓縮變形，從而硬性地密封石英窗口200與處理室100之間的間隙。由于石英窗200與處理室100之間的密封采用的是這樣一種配置，因此，如果面對安裝于處理室中的晶片的石英窗200的一部分破裂或弄臟的話，那么將石英窗口200上下翻過來后可以再次安裝于處理室100中，也就是說，石英窗口200以圖7的(2)所示的狀態(tài)安裝于處理室100中，其中石英窗200以反轉(zhuǎn)的狀態(tài)安裝，從而保持石英窗口200與處理室100之間的密封。
參考圖3、4和8，石英窗口200的面積大于處理室100的內(nèi)表面，并且為方形，其各條邊分別與處理室100內(nèi)表面的直線部分相對，并位于直線部分外部。由于石英窗口200的邊緣及處理室100內(nèi)表面的直線部分112所界定的每個(gè)區(qū)域210被處理室100的側(cè)壁遮蔽，因此這些區(qū)域沒有受到從熱源發(fā)出來的熱輻射影響。因此，可以將冷卻水套810安裝于處理室100中，使其位于區(qū)域210的下部，以冷卻在處理期間受熱的石英窗口200，從而防止石英窗口破裂。
同時(shí)，石英窗口200的邊緣可能會被磨圓。
參考圖3、4、5和9，各邊環(huán)支架300包括旋轉(zhuǎn)部件310，其安裝于處理室100中并具有旋轉(zhuǎn)翼311；圓筒320，其連接到旋轉(zhuǎn)翼311，在圓筒的外表面上形成凹陷；圓筒導(dǎo)件330，其具有一個(gè)與圓筒320的凹陷接合的突起并將圓筒320連接到旋轉(zhuǎn)翼311上；以及圓筒導(dǎo)件固定銷340，其用于將圓筒導(dǎo)件330固定到旋轉(zhuǎn)翼310上。旋轉(zhuǎn)翼311的上表面上形成有多個(gè)倒三角形凹槽，因此可防止氣體沿旋轉(zhuǎn)翼311的上表面向下流動(dòng)。
通過在快速熱處理期間產(chǎn)生的熱量使倒三角形凹槽中停滯的氣體升起。倒三角形凹槽分散了施加于旋轉(zhuǎn)翼311上的熱應(yīng)力或由熱應(yīng)力引起的旋轉(zhuǎn)翼311的熱變形。而且，由于圓筒320通過由圓筒導(dǎo)件330和圓筒導(dǎo)件固定銷340所組成的雙重連接結(jié)構(gòu)連接到旋轉(zhuǎn)翼311上，因此邊環(huán)支架300的總體結(jié)構(gòu)對熱變形具有很強(qiáng)的抗性。圓筒導(dǎo)件330和圓筒導(dǎo)件固定銷340由對熱變形具有很強(qiáng)抗性的材料所制成。
同時(shí)，由于根據(jù)快速熱處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，邊環(huán)400和邊環(huán)支架300靠近處理室100的側(cè)壁，因此邊環(huán)400和邊環(huán)支架300的位置會引起熱變形問題，需要在處理后對這些部件進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，為了防止邊環(huán)400及邊環(huán)支架300受到熱變形，并在處理后對這些部件進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，會在處理室100的內(nèi)壁中提供加熱/冷卻水循環(huán)通道820，使循環(huán)通道820圍繞邊環(huán)400的外周邊表面及邊環(huán)支架300的預(yù)定區(qū)域。也就是說，由于在處理期間將邊環(huán)400及邊環(huán)支架300的溫度提升到極高的水平，所以循環(huán)通道820供應(yīng)熱水以防止溫度變化，并在處理后供應(yīng)冷水，從而快速冷卻邊環(huán)400及邊環(huán)支架300。通過裝配力分別將加熱及冷卻水供應(yīng)口821插入到加熱/冷卻水循環(huán)通道820中。
由于快速熱處理的特征，在處理期間，必須將處理室的溫度保持在預(yù)定的范圍內(nèi)，并且在處理之后，必須強(qiáng)制冷卻處理室。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，以晶片安裝點(diǎn)為基準(zhǔn)來實(shí)施下方冷卻系統(tǒng)和上方冷卻系統(tǒng)，以進(jìn)行有效冷卻。
參考圖3及5，下方冷卻系統(tǒng)830包括位于處理室100底部表面上的第一冷卻氣體注入部分831，以及一個(gè)或多個(gè)第一冷卻氣體排出口832。第一冷卻氣體注入部分831的末端上具有沿徑向排列的多個(gè)注入孔，并在這些注入孔的上部裝有蓋帽，以界定注入孔與蓋帽之間的預(yù)定空間。因此，通過蓋帽將從第一冷卻氣體注入部分831注入的冷卻氣體均勻分布于處理室100的底部表面上，主要是冷卻處理室100的底部表面，然后通過第一冷卻氣體注入部分831排出。
同時(shí)，將晶片輸送到處理室100中時(shí)，氧氣也在處理室100中流動(dòng)，然后在將晶片安裝在邊環(huán)400上之后使用凈化氣體清除氧氣。但是，氣體在晶片下方(例如，處理室100的底部表面上)流動(dòng)不順暢，因而會有一部分氧氣留在那里，從而對處理結(jié)果造成負(fù)面影響。
因此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，第一冷卻氣體排出部分831位于晶片輸送通道700的相反側(cè)，并且通過第一冷卻氣體排出部分831將凈化氣體供應(yīng)到處理室100中，從而清除晶片下方留下的氧氣。
為了提高冷卻效率并最大限度地利用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的快速熱處理系統(tǒng)的各個(gè)構(gòu)件，上方冷卻系統(tǒng)由主要冷卻系統(tǒng)和次要冷卻系統(tǒng)所組成，其中主要冷卻系統(tǒng)用于直接冷卻處理室的側(cè)壁并在處理室中提供冷卻氣體環(huán)境，而次要冷卻系統(tǒng)則用于直接對側(cè)壁進(jìn)行進(jìn)一步的冷卻。
參考圖3及6，上方主要冷卻系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)冷卻氣體注入部分(稱為第二冷卻氣體注入部分841)形成于處理室100中并與處理氣體注入口123隔開預(yù)定距離，以便將冷卻氣體注入到晶片安裝點(diǎn)上方。第二冷卻氣體注入部分841與處理氣體注入口123分開，以使冷卻氣體的流動(dòng)與處理氣體的流動(dòng)互不影響。盡管已通過第二冷卻氣體注入部分841流入處理室100的冷卻氣體通常會降低處理室100內(nèi)部的溫度，但冷卻氣體的某些部分最好沿處理室100的側(cè)壁流動(dòng)，以最大限度地提高冷卻效率。為了達(dá)到這一目的，各個(gè)第二冷卻氣體注入部分841均具有一注入端，在注入端的預(yù)定區(qū)域形成平緩的坡度，使注入處理室100的某些部分冷卻氣體可沿處理室100的側(cè)壁流動(dòng)，并在注入端的其余區(qū)域形成陡峭的坡度，以使注入的冷卻氣體可在處理室100中流動(dòng)。通過處理氣體排出部分130將已通過第二冷卻氣體注入部分841流入處理室100的冷卻氣體排出。
參考圖3、8和9，上方次要冷卻系統(tǒng)850使用上述加熱/冷卻循環(huán)通道820。次要冷卻系統(tǒng)850包括一個(gè)或多個(gè)冷卻氣體注入部分851和一個(gè)或多個(gè)冷卻氣體排出部分852(稱為第三冷卻氣體注入部分和第三冷卻氣體排出部分)。就這一點(diǎn)來說，在冷卻/加熱水循環(huán)通道820的外表面周圍形成凹槽822，以在冷卻/加熱水循環(huán)通道820的外表面和處理室100的內(nèi)壁之間界定冷卻氣體通道。第三冷卻氣體注入部分851和冷卻氣體排出部分852各與凹槽822連通。因此，從第三冷卻氣體注入部分851注入的冷卻氣體直接冷卻處理室100的側(cè)壁，同時(shí)沿加熱/冷卻水循環(huán)通道820流動(dòng)，然后通過第三冷卻氣體排出部分852排出。
盡管已經(jīng)基于說明的目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，在不脫離所附權(quán)利要求書公開的本發(fā)明的范圍和主旨的情況下，可以對本發(fā)明進(jìn)行各種修改、補(bǔ)充和替代。
權(quán)利要求
1.一種快速熱處理系統(tǒng)，其包括處理室，其一側(cè)壁上具有一個(gè)或多個(gè)處理氣體注入口并且其相反側(cè)壁上具有一個(gè)或多個(gè)處理氣體排出口；熱源，其安裝于處理室中，用于對晶片進(jìn)行加熱；石英窗口，其安裝于處理室上，使石英窗口可位于熱源之下；邊環(huán)支架，其安裝于處理室中，使邊環(huán)支架可位于石英窗口之下；以及邊環(huán)，其配備于邊環(huán)支架上，用于安裝晶片，其中，所述處理室的內(nèi)表面具有多線形橫截面，由相互分離且具有相同半徑、相同圓心的多條弧及將這些弧相互連接起來的多條直線所組成。
2.如權(quán)利要求1所述的快速熱處理系統(tǒng)，其中每條弧均具有15-50°的圓心角。
3.如權(quán)利要求1所述的快速熱處理系統(tǒng)，其中，將一O型環(huán)插入石英窗口的外周邊表面與處理室中用于安裝石英窗口的安裝部分之間。
4.如權(quán)利要求3所述的快速熱處理系統(tǒng)，其中，石英窗口的外周邊表面由傾斜表面、垂直表面及彎曲表面組合而成。
5.如權(quán)利要求1所述的快速熱處理系統(tǒng)，其中，石英窗口的面積大于處理室的內(nèi)表面，并且石英窗口為方形，其各條邊與處理室內(nèi)表面的直線部分相對，并位于直線部分外部，其中所述快速熱處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)冷卻水套，各水套都安裝于處理室中，使冷卻水套可位于石英窗口的邊緣與處理室內(nèi)表面的直線部分所界定的區(qū)域的下部。
6.如權(quán)利要求1所述的快速熱處理系統(tǒng)，其中，處理室的一側(cè)壁上形成有注入管，其連接到處理氣體注入噴嘴，并且有若干處理氣體注入口在注入管中對齊，而且每個(gè)處理氣體排出口均形成有至少兩個(gè)排出口，其在處理氣體排出口中對齊并且其直徑大于處理氣體注入口。
7.如權(quán)利要求1所述的快速熱處理系統(tǒng)，其中，每個(gè)處理氣體排出口均具有氧氣濃度檢測器。
8.如權(quán)利要求1所述的快速熱處理系統(tǒng)，其中，所述處理室的側(cè)壁中形成有晶片輸送通道，并且在晶片輸送通道的側(cè)壁上形成與處理氣體注入口相連接的處理氣體注入噴嘴。
9.如權(quán)利要求1所述的快速熱處理系統(tǒng)，其中，所述邊環(huán)支架包括旋轉(zhuǎn)部件，其安裝于處理室中并具有一旋轉(zhuǎn)翼，在旋轉(zhuǎn)翼的上表面上形成凹槽；圓筒，其連接到旋轉(zhuǎn)翼并將邊環(huán)安裝于圓筒的上表面上；圓筒導(dǎo)件，其與圓筒接合；以及圓筒導(dǎo)件固定銷，其用于將圓筒導(dǎo)件固定到旋轉(zhuǎn)翼上。
10.如權(quán)利要求1所述的快速熱處理系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括冷卻/加熱水循環(huán)通道，所述冷卻/加熱水循環(huán)通道位于處理室的內(nèi)壁中，使循環(huán)通道圍繞邊環(huán)的外周邊表面及邊環(huán)支架的預(yù)定區(qū)域。
11.如權(quán)利要求1所述的快速熱處理系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括第一冷卻氣體注入部分，其用于將冷卻氣體注入到處理室中；第一冷卻氣體排出部分，其用于將從第一冷卻氣體注入部分排出的冷卻氣體排出到處理室的外部，第一冷卻氣體注入部分和第一冷卻氣體排出部分安裝于處理室的底部表面上。
12.如權(quán)利要求11所述的快速熱處理系統(tǒng)，其中第一冷卻氣體注入部分包括沿徑向排列的多個(gè)注入孔以及一蓋帽，該蓋帽安裝于注入孔的上部，用于定義注入孔與蓋帽之間的預(yù)定空間。
13.如權(quán)利要求1所述的快速熱處理系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括第二冷卻氣體注入部分，第二冷卻氣體注入部分形成于該處理室的側(cè)壁上并與處理氣體注入口隔開，用于將冷卻氣體注入到安裝在邊環(huán)上的晶片上，并且第二冷卻氣體注入部分具有一注入端，在注入端的預(yù)定區(qū)域上形成平緩的坡度，使注入的冷卻氣體的一部分可沿處理室的側(cè)壁流動(dòng)，并在注入端的其余區(qū)域上形成陡峭的坡度。
14.如果權(quán)利要求10所述的快速熱處理系統(tǒng)，其中，在加熱/冷卻水循環(huán)通道的外表面周圍形成凹槽，其面對處理室的內(nèi)壁，并且所述快速熱處理系統(tǒng)可進(jìn)一步包括第三冷卻氣體注入部分及第三冷卻氣體排出部分，其分別安裝于處理室中并連接到凹槽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種快速熱處理系統(tǒng)。該快速熱處理系統(tǒng)包括處理室，其內(nèi)表面具有多線形橫截面，由相互分離且具有相同半徑及圓心的多條弧及將這些弧連接起來的多條線所組成。該處理室克服了傳統(tǒng)圓形處理室及方形處理室的缺點(diǎn)。而且，石英窗口具有一外周邊表面，由傾斜表面、垂直表面和彎曲表面組合而成，因此即使石英窗口以反轉(zhuǎn)的狀態(tài)安裝于處理室中，也可以保持處理室與石英窗口之間的密封。通過雙重連接結(jié)構(gòu)將邊環(huán)的構(gòu)件連接起來，從而與現(xiàn)有技術(shù)相比，可確保對熱變形有很高的抗性。除此之外，該快速熱處理系統(tǒng)的各個(gè)構(gòu)件具有獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)，從而允許對各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行有效的溫度控制。
文檔編號H01L21/00GK1886825SQ200480034741
公開日2006年12月27日 申請日期2004年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月24日
發(fā)明者南元植 申請人:科尼克系統(tǒng)股份有限公司