改良的邊緣環(huán)的周緣的制作方法
【專利說明】改良的邊緣環(huán)的周緣
[0001]發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明的實(shí)施例一般是涉及一種支撐環(huán)，用以支撐在處理腔室中的基板。
[0003]相關(guān)技術(shù)的描述
[0004]在基板的處理中，例如半導(dǎo)體基板，基板是放置于處理腔室中的支撐件上，且在處理腔室中維持著合適的處理環(huán)境。例如，基板可在受控的加熱循環(huán)中加熱，以熱處理所述基板。例如通過設(shè)置于腔室中的基板之上及/或之下的加熱燈陣列，可加熱所述基板。熱處理可例如用以將已經(jīng)離子注入于基板上的一層加以退火、執(zhí)行熱氧化或氮化處理、或在基板上執(zhí)行熱化學(xué)氣相沉積處理。
[0005]已經(jīng)觀察到，橫越基板的溫度梯度的變化會導(dǎo)致基板的不均勻處理。不均勻的溫度發(fā)生在不同的基板區(qū)域，這是因?yàn)閬碜越佑|所述支撐件(或其它腔室部件)的基板區(qū)域與不接觸所述支撐件的基板區(qū)域的不均勻?qū)α骰騻鲗?dǎo)熱損失。使用從腔室壁部向內(nèi)延伸且圍繞基板周邊的一種基板支撐環(huán)，已經(jīng)減小基板中的溫度梯度。具體地，將受到熱處理的基板在基板的周邊上是由所述支撐環(huán)的邊緣來支撐，所述支撐環(huán)具有環(huán)狀周緣，所述環(huán)狀周緣接觸基板的邊緣。所述支撐環(huán)有效地?cái)U(kuò)展或推展基板中的從基板周邊至支撐環(huán)的外部邊緣的溫度梯度?；迮c支撐環(huán)的重疊也防止或最小化來自(設(shè)置于基板之上的)輻射熱源的高溫輻射能量在支撐環(huán)的邊緣周圍在內(nèi)或外側(cè)的泄漏。
[0006]在快速加熱速率的處理中，例如具有至少大約200°C /秒的加熱速率的處理，具有環(huán)狀邊緣的支撐環(huán)會無法提供橫越基板的適當(dāng)溫度均勻性。在這些處理中，支撐環(huán)與基板之間的加熱速率的不同會產(chǎn)生沿著基板周邊的溫度梯度，所述溫度梯度在加熱處理步驟期間變得高得無法接受?；逡矔?jīng)歷方位角的溫度變化，這是由于固體-固體熱接觸的方位角變化所導(dǎo)致，主要是由于基板與支撐環(huán)之間的可變表面拋光與平面性/平坦度。在某些狀況中，因?yàn)榛迮c支撐環(huán)的環(huán)狀周緣在基板的邊緣附近重疊，所以通過單獨(dú)測量與調(diào)整基板的溫度會難以達(dá)到邊緣附近的均勻溫度分布。根據(jù)支撐環(huán)的熱特性相對于基板的熱與光特性，基板的溫度分布通常邊緣為高或邊緣為低。特別是當(dāng)以快速加熱速率來加熱基板時(shí)，例如在快速熱處理(RTP, rapid thermal processing)系統(tǒng)中，特別難以達(dá)到橫越基板的溫度均勻性。
[0007]因此，需要有改良的支撐環(huán)，所述支撐環(huán)可防止或最小化基板與支撐環(huán)之間的重疊區(qū)域中的任何方位角變化，使得所述支撐環(huán)在熱處理期間不會在基板中產(chǎn)生過度的溫度梯度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及一種支撐環(huán)，用以支撐在處理腔室中在熱處理期間的基板。在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種基板支撐環(huán)。所述基板支撐環(huán)包括:環(huán)主體；邊緣周緣，所述邊緣周緣從所述環(huán)主體向內(nèi)徑向延伸；以及三或更多個(gè)基板支撐件，所述基板支撐件是圍繞著所述邊緣周緣的圓周而等距地相間隔。所述基板支撐件可為從所述邊緣周緣的頂表面向上且垂直于所述邊緣周緣的縱向軸而延伸的突出部，或者所述基板支撐件可為U形夾具，所述U形夾具可固定至所述邊緣周緣的邊緣部。在任一種實(shí)例中，所述基板支撐件的高度是配置成使得所述基板的所述背面與所述邊緣周緣的頂表面之間的縫隙是大到足以使所述邊緣周緣與所述基板熱分離，同時(shí)所述縫隙是最小化到足以防止顯著的光通過。
[0009]在另一實(shí)施例中，所述支撐環(huán)包括:內(nèi)部環(huán)；外部環(huán)，所述外部環(huán)通過平坦部而連接至所述內(nèi)部環(huán)的外部周邊；邊緣周緣，所述邊緣周緣從所述內(nèi)部環(huán)的內(nèi)部周邊向內(nèi)徑向延伸，以形成支撐突部來支撐所述基板；以及三或更多個(gè)基板支撐件，所述基板支撐件是圍繞著所述邊緣周緣的圓周而等距地相間隔。
[0010]在又另一實(shí)施例中，提供一種在熱處理腔室中處理基板的方法。所述方法包括:提供基板支撐環(huán)，所述基板支撐環(huán)具有環(huán)主體、邊緣周緣，所述邊緣周緣從所述環(huán)主體向內(nèi)徑向延伸；以及由三或更多個(gè)基板支撐件，在基板的周邊邊緣附近支撐所述基板的背面，所述三或更多個(gè)基板支撐件是圍繞著所述邊緣周緣的圓周而等距地相間隔；以及通過將輻射能量導(dǎo)向所述基板而加熱所述基板，其中所述輻射能量足以導(dǎo)致至少所述邊緣周緣向上彎曲，使得所述三或更多個(gè)基板支撐件在處理期間與所述基板的所述背面形成點(diǎn)接觸。
[0011]附圖簡單說明
[0012]因此，通過參照實(shí)施例，可更詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征，且對上述簡短總結(jié)的本發(fā)明有更具體的敘述，某些實(shí)施例是例示于附圖中。但是，注意到，附圖只例示本發(fā)明的一般實(shí)施例且因此不視為限制本發(fā)明的范圍，因?yàn)楸景l(fā)明可容許其它等效實(shí)施例。
[0013]圖1示意例示了示例性快速熱處理腔室，所述快速熱處理腔室具有基板支撐環(huán)。
[0014]圖2A示意例示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的支撐環(huán)的橫剖面?zhèn)纫晥D，所述支撐環(huán)可用以取代圖1的基板支撐環(huán)。
[0015]圖2B示意例示了圖2A的基板支撐件稍微向上彎曲而與基板形成不連續(xù)點(diǎn)接觸的橫剖面?zhèn)纫晥D，基板支撐件稍微向上彎曲是因?yàn)橹苇h(huán)的邊緣周緣中的縱向彎曲變形所導(dǎo)致。
[0016]圖2C示意例示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的使用半球形凸塊的基板支撐件的橫剖面?zhèn)纫晥D。
[0017]圖2D示意例示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的使用桿的基板支撐件的橫剖面?zhèn)纫晥D。
[0018]圖2E示意例示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有三個(gè)凸塊或突出部的邊緣周緣的頂部局部視圖。
[0019]圖3A示意例示了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的支撐環(huán)的橫剖面?zhèn)纫晥D，所述支撐環(huán)可用以取代圖1的支撐環(huán)。
[0020]圖3B示意例示了圖3A的基板支撐件稍微向上彎曲而與基板形成不連續(xù)點(diǎn)接觸的橫剖面?zhèn)纫晥D，基板支撐件稍微向上彎曲是因?yàn)橹苇h(huán)的邊緣周緣中的縱向彎曲變形所導(dǎo)致。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及一種支撐環(huán)，用以支撐在處理腔室中在熱處理期間的基板。將受到熱處理的基板在基板的周邊上是由所述支撐環(huán)的邊緣周緣來支撐。所述支撐環(huán)沿著處理腔室的內(nèi)圓周表面向內(nèi)徑向延伸，且所述支撐環(huán)圍繞所述基板的周邊。所述支撐環(huán)具有邊緣周緣，所述邊緣周緣從所述支撐環(huán)的表面向內(nèi)徑向延伸。所述邊緣周緣的一部分是配置來從背側(cè)支撐所述基板的周邊，同時(shí)使所述基板與所述邊緣周緣熱分離。不同于傳統(tǒng)的方法是在基板的整個(gè)周邊附近支撐所述基板，所述邊緣周緣設(shè)有多個(gè)基板支撐件，所述基板支撐件與所述基板形成不連續(xù)的線接觸或點(diǎn)接觸，由此減少所述支撐環(huán)的周緣部分與所述基板之間可用于熱傳導(dǎo)轉(zhuǎn)移的接觸面積，因而產(chǎn)生橫越所述基板的改良的溫度分布，所述改良的溫度分布具有最小的邊緣溫度梯度。如同下面將更詳細(xì)討論的，所述基板支撐件可為形成于所述邊緣周緣的頂表面上的三或更多個(gè)突出部或凸塊，或者所述基板支撐件可為U形夾具，用于接合所述基板的邊緣部。在采用頂部加熱配置的多個(gè)實(shí)施例中，將基板支撐件的高度最佳化，使得所述基板的背面與所述邊緣周緣的頂表面之間的縫隙足夠大，使得固體-固體接觸被減少，以減少或消除所述基板與所述邊緣環(huán)支撐之間的固體-固體傳導(dǎo)或熱耦合，而無光的泄漏(亦即，防止在處理腔室中的源輻射的光抵達(dá)高溫計(jì))。光泄漏的減少可增加高溫測量的準(zhǔn)確性，同時(shí)減少在重疊區(qū)域中的氣體傳導(dǎo)。
[0022]在采用底部加熱配置的某些實(shí)施例中，所述基板的背面與所述邊緣周緣的頂表面之間的縫隙應(yīng)該剛好足夠大，使得固體-固體接觸被減少，以消除固體-固體傳導(dǎo)與此種接觸的方位角變化，但是所述縫隙別再更大，因?yàn)樗鲞吘壷芫壢匀槐仨殞醾鲗?dǎo)至所述基板的遮蔭外部周邊。
[0023]示例性的快速熱處理腔室
[0024]圖1示意描繪了快速熱處理腔室10。將受到熱處理的基板12 (例如，半導(dǎo)體基板，像是硅基板)通過閥門或進(jìn)出端口 13，進(jìn)入處理腔室10的處理區(qū)域18中。基板12在基板12的周邊上是由環(huán)狀支撐環(huán)14來支撐。邊緣周緣15從環(huán)狀支撐環(huán)14向內(nèi)延伸，且邊緣周緣15接觸基板12的周邊邊緣。基板可定向成使得已經(jīng)形成于基板12的前表面中的已處理特征16是向上面向處理區(qū)域18，處理區(qū)域18由透明石英窗20而限定在