RTA机台的反应室制造技术

本实用新型专利技术提供一种RTA机台的反应室，其至少包括：反应腔体；设置在所述反应腔体内的可旋转的加热装置；设置在所述反应腔体内的用以承载晶圆的晶圆载台，其中，所述晶圆载台与所述加热装置相对放置；连接所述加热装置和所述晶圆载台的旋转装置，所述旋转装置适于通过控制所述晶圆载台旋转，以带动所述晶圆旋转，并通过控制所述加热装置相对于所述晶圆载台以相反的转动方向旋转，以提高所述晶圆相对于所述加热装置的旋转速度。本实用新型专利技术采用可旋转的加热装置和晶圆载台形成对转式结构，加热装置和晶圆载台以相反的转动方向相对旋转，提高了晶圆的相对转速，从而达到提升晶圆表面的温度分布均匀性的目的。

【技术实现步骤摘要】
RTA机台的反应室
本技术涉及一种半导体设备，特别是涉及一种RTA机台的反应室。
技术介绍
RTA (Rapid Thermal Annealing，快速热退火）在现代半导体产业中有着重要的应 用，其采用极快的升温在目标温度（1000°c左右）短暂持续，对晶圆进行热处理。快速的升 温过程和短暂的持续时间能够在晶格缺陷的修复、激活杂质和最小化杂质扩散三者之间取 得优化。注入晶圆的退火经常在注入Ar或者N 2的RTA机台中进行。 由于现在集成电路关键尺寸的不断缩小，制造工艺对设备提出了更好的要求。例 如，用于处理200mm以下晶圆的RTA机台，快速热退火工艺对其提出的要求包括：升温速 度需要达到25(TC /s，最高加热温度125(TC，温度分布均勻性（process uniformity)小于 ±0. 5%。 然而，传统的RTA机台的反应室（process chamber)是靠单一的晶圆旋转来控制温 度分布均匀性的。具体地说，传统的RTA机台的反应室包括设在反应腔体内的加热装置和 晶圆载台，加热装置位于晶圆载台的上方；晶圆载台包括支撑筒和设于支撑筒上的承载片， 晶圆放置在承载片上，马达控制支撑筒转动，带动支撑筒上的承载片转动，从而带动承载片 上的晶圆旋转；而加热装置，如灯室，通过红外光对旋转中的晶圆进行热辐射加热，以完成 快速热处理。而传统的RTA机台的反应室中，晶圆的旋转速度一般为90RPM(Revolutions Per Minute，每分钟转数）左右，如果晶圆的旋转速度太快，晶圆会发生抖动，晶圆表面受到 应力而产生缺陷，更严重的，晶圆会被甩出，造成破片。由于晶圆的旋转速度受到限制，晶圆 表面的温度分布均匀性也受到限制，通常，晶圆表面的温度分布均匀性都在1. 〇%附近。 为了提高晶圆的旋转速度，一种RTA机台的高转速的反应室出现了，该高转速的 反应室中，晶圆载台采用磁悬浮结构设计，晶圆能够在其中高速旋转，磁悬浮结构的稳定性 强，晶圆不易抖动，从而使晶圆的旋转速度能达到240RPM左右。请参阅图1，对比高转速 (High Rotary Speed)和普通转速（Normal Rotary Speed)的两种反应室，高转速的反应室 (转速240RPM)，其转速是普通转速的反应室（转速90RPM)的两倍，而其温度分布均匀性为 0.4%左右（取样数10,均匀性平均值为0.402% )，仅是普通转速的反应室（取样数10,均 匀性平均值为0.942%)的一半左右。虽然采用磁悬浮结构的高转速反应室使得晶圆表面 具有良好的温度分布均匀性，但由于磁悬浮结构的造价太高，成本远超预期，无法量产，因 此，目前90%的RTA机台仍然采用传统的具有普通转速的反应室。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种RTA机台的反应 室，用于解决现有技术中由于晶圆的旋转速度受到限制，晶圆表面的温度分布均匀性也受 到限制的问题。 为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种RTA机台的反应室，其中， 所述RTA机台的反应室至少包括： 反应腔体； 设置在所述反应腔体内的可旋转的加热装置； 设置在所述反应腔体内的用以承载晶圆的晶圆载台，其中，所述晶圆载台与所述 加热装置相对放置； 连接所述加热装置和所述晶圆载台的旋转装置，所述旋转装置适于通过控制所述 晶圆载台旋转，以带动所述晶圆旋转，并通过控制所述加热装置相对于所述晶圆载台以相 反的转动方向旋转，以提高所述晶圆相对于所述加热装置的旋转速度。 优选地，所述旋转装置至少包括： 第一马达和第二马达； 连接所述第一马达和所述加热装置的第一旋转轴； 连接所述第二马达和所述晶圆载台的第二旋转轴； 其中，所述第一马达适于通过所述第一旋转轴带动所述加热装置以第一转动方向 旋转，所述第二马达适于通过所述第二旋转轴带动所述晶圆载台以第二转动方向旋转；其 中，所述第一转动方向和第二转动方向为相反的转动方向。 优选地，所述RTA机台的反应室还包括： 设置在所述反应腔体顶部的顶部开口； 设置在所述反应腔体底部的底部开口； 设置在所述反应腔体的顶部开口处的第一轴承，所述第一旋转轴穿过所述第一轴 承后，连接所述第一马达和所述加热装置； 设置在所述反应腔体的底部开口处的第二轴承，所述第二旋转轴穿过所述第二轴 承后，连接所述第二马达和所述晶圆载台。 优选地，所述反应腔体为圆柱结构。 优选地，所述加热装置为灯室，所述灯室至少包括：灯室壳体和多个灯源；多个所 述灯源均匀分布在所述灯室壳体内。 优选地，所述灯源为卤钨灯。 优选地，所述晶圆载台至少包括：支撑筒和承载片；所述承载片设置在所述支撑 筒的顶部。 优选地，所述支撑筒为圆柱结构，所述承载片为圆环结构。 优选地，所述支撑筒的底面直径略大于所述承载片的外径，所述支撑筒的底面直 径略大于所述晶圆的直径，所述承载片的外径大于等于晶圆的直径，所述承载片的内径小 于晶圆的直径。 如上所述，本技术的RTA机台的反应室，具有以下有益效果： 本技术采用可旋转的加热装置和晶圆载台形成对转式结构，其中，加热装置 和晶圆载台以相反的转动方向相对旋转，从而在不改变传统的RTA机台的反应室中晶圆的 普通转速的情况下，提高了晶圆的相对转速，从而达到提升晶圆表面的温度分布均匀性的 目的。 另外，控制加热装置的转停与晶圆的转停同步，使晶圆表面的温度分布更均匀； 同时控制加热装置的转速在100 RPM?200RPM，从而使得晶圆的相对转速在190 RPM? 290RPM，以满足晶圆表面的温度分布均匀性达到±0. 5%左右。 【附图说明】 图1显示为本技术现有技术中的两种转速的晶圆表面温度分布均匀性对比 示意图。 图2显示为本技术第一实施例RTA机台的反应室的示意图。 图3显不为本技术弟一实施例RTA机台的反应室中灯室和晶圆载台以相反的 转动方向相对旋转的示意图。 图4显示为本技术第一实施例RTA机台的反应室的结构示意图。 图5显示为本技术第二实施例RTA机台的反应室的结构示意图。 元件标号说明 1 反应腔体 2 加热装置 3 晶圆载台 4 旋转装置 5 晶圆 11 顶部开口 12 底部开口 13 第一轴承 14 第二轴承 21 灯室壳体 22 灯源 31 支撑筒 32 承载片 41 第一马达 42 第二马达 43 第一旋转轴 44 第二旋转轴 【具体实施方式】 以下由特定的具体实施例说明本技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本 说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点及功效。 请参阅图2至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用 以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新 型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小 的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种RTA机台的反应室，其特征在于，所述RTA机台的反应室至少包括：反应腔体；设置在所述反应腔体内的可旋转的加热装置；设置在所述反应腔体内的用以承载晶圆的晶圆载台，其中，所述晶圆载台与所述加热装置相对放置；连接所述加热装置和所述晶圆载台的旋转装置，所述旋转装置适于通过控制所述晶圆载台旋转，以带动所述晶圆旋转，并通过控制所述加热装置相对于所述晶圆载台以相反的转动方向旋转，以提高所述晶圆相对于所述加热装置的旋转速度。

【技术特征摘要】
1. 一种RTA机台的反应室，其特征在于，所述RTA机台的反应室至少包括： 反应腔体； 设置在所述反应腔体内的可旋转的加热装置； 设置在所述反应腔体内的用以承载晶圆的晶圆载台，其中，所述晶圆载台与所述加热 装置相对放置； 连接所述加热装置和所述晶圆载台的旋转装置，所述旋转装置适于通过控制所述晶圆 载台旋转，以带动所述晶圆旋转，并通过控制所述加热装置相对于所述晶圆载台以相反的 转动方向旋转，以提高所述晶圆相对于所述加热装置的旋转速度。2. 根据权利要求1所述的RTA机台的反应室，其特征在于，所述旋转装置至少包括： 第一马达和第二马达； 连接所述第一马达和所述加热装置的第一旋转轴； 连接所述第二马达和所述晶圆载台的第二旋转轴； 其中，所述第一马达适于通过所述第一旋转轴带动所述加热装置以第一转动方向旋 转，所述第二马达适于通过所述第二旋转轴带动所述晶圆载台以第二转动方向旋转；其中， 所述第一转动方向和第二转动方向为相反的转动方向。3. 根据权利要求2所述的RTA机台的反应室，其特征在于，所述RTA机台的反应室还包 括： 设置在所述反应腔体顶部的顶部开口； 设置在所述反应腔体底部的底部开口； 设...

【专利技术属性】
技术研发人员：张进创，叶文源，陈立峰，付金玉，刀正开，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11