用于热处理腔室的支撑圆柱制造技术

本公开内容的实施方式大体涉及用于热处理腔室中的支撑圆柱。在一个实施方式中，支撑圆柱包括具有内周表面和外周表面的环形主体，其中环形主体包括不透明石英玻璃材料且其中环形主体被光学透明层涂布。光学透明层具有与不透明石英玻璃材料实质匹配或相似的热膨胀系数以减少热膨胀不匹配，热膨胀不匹配可在高热负载下产生热应力。在一个实例中，不透明石英玻璃材料是合成黑石英且光学透明层包括透明熔融石英材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容的实施方式大体涉及用于热处理腔室中的晶片支撑圆柱。
技术介绍
在许多半导体装置制造工艺中，只有在基板处理期间，基板(半导体晶片）的温度 被紧密监测和控制下，才能达到所需高水平的装置性能、产率和工艺重现性。例如，快速热 处理(RTP)用于数个不同的制造工艺，包括快速热退火(RTA)、快速热清洁(RTC)、快速热化 学气相沉积(RTCVD)、快速热氧化(RT0)和快速热氮化(RTN)。 在RTP腔室中，例如，基板可在其周边被基板支撑环的边缘支撑，基板支撑环从腔 室壁向内延伸并环绕基板的周边。基板支撑环被置于可旋转的管状支撑圆柱上，可旋转的 管状支撑圆柱使基板支撑环和被支撑的基板转动，从而使处理期间的基板温度均匀性最大 化。支撑圆柱由不透明石英制成以提供光屏蔽特性和低导热性，使得来自处理区域的热和/ 或加热源在支撑圆柱附近实质减弱。支撑圆柱一般被多晶硅层涂布而使得支撑圆柱对于基 板的温度测量频率范围内的辐射不透明。 然而，观察到在高温下多晶硅层与不透明石英的热膨胀系数的不匹配会导致多晶 硅层中的破裂和/或多晶硅层与不透明石英之间界面附近的破裂。这种破裂会损害基板，因 为这种破裂会扩散到下层石英，使得多晶硅层与粘附于多晶硅层的下层石英的一部分在热 循环后剥离。多晶硅层与石英片的剥离不仅降低支撑圆柱的不透明度，也由于颗粒而污染 处理腔室和基板。 因此，需要具有增强的光屏蔽特性的改良的支撑圆柱，所述支撑圆柱在热处理期 间防止处理腔室和基板的污染。
技术实现思路
本公开内容的实施方式大体涉及用于热处理腔室中的支撑圆柱。在一个实施方式 中，支撑圆柱包括环形主体，环形主体具有内周表面和平行于所述内周表面的外周表面，以 及从外周表面往内周表面径向延伸的平坦表面，其中环形主体包括不透明石英玻璃材料且 环形主体被光学透明层涂布。光学透明层具有与不透明石英玻璃材料实质匹配或相似的热 膨胀系数以减少热膨胀不匹配，热膨胀不匹配会在高热负载下产生热应力。在一个实例中， 不透明石英玻璃材料是合成黑石英(black quartz)且光学透明层包括透明恪融石英材料。 在另一个实施方式中，提供一种用于在热处理腔室中处理环形主体的方法。所述 方法包括在环形主体上形成光学透明层，环形主体包括不透明石英玻璃材料，其中环形主 体具有内周表面、外周表面和从外周表面往内周表面径向延伸的平坦表面，以及利用具有 约1.5折射率的光学透明层涂布环形主体的至少一部分。 在又一实施方式中，提供一种在热处理腔室中处理基板的方法。所述方法包括将 环形主体以热处理腔室的内周面的径向向内定位，其中环形主体包括不透明石英玻璃材料 且具有在不透明石英玻璃材料上形成的光学透明层，并且其中环形主体具有内周表面、外 周表面和从内周表面往外周表面径向延伸的平坦表面，以及通过环形主体的平坦表面支撑 支撑环，其中支撑环具有从支撑环的表面径向向内延伸的边缘唇(edge lip)以从半导体基 板的背侧支撑半导体基板的周边。【附图说明】 可以通过参照实施方式（一些实施方式在附图中示出）来详细理解本公开内容的 上述特征以及以上简要概述的有关本公开内容更具体的描述。然而，值得注意的是，附图只 图解了本公开内容的典型实施方式，因而不应被视为对本公开内容范围的限制，因为本公 开内容可允许其他等效的实施方式。 图1示意性地图解了快速热处理腔室的截面图。 图2A是根据本公开内容的一个实施方式可用于图1的支撑圆柱处的支撑圆柱的示 意性俯视图。 图2B是沿着图2A的线2B-2B的支撑圆柱的截面图。图2C是图2B中所示的支撑圆柱的部分"2CT'的放大图。图3绘示了根据本公开内容的一个实施方式示于图2B中的支撑圆柱的一部分的示 意性侧视图。 图4绘示了根据本公开内容的另一个实施方式的使用反射涂层的示于图3中的支 撑圆柱的一部分的示意性侧视图。 图5绘示了根据本公开内容的又一个实施方式的示于图3中的支撑圆柱的一部分 的示意性侧视图。【具体实施方式】 本公开内容的实施方式大体涉及用于热处理腔室中的支撑圆柱。待被热处理的基 板在其周边被支撑环支撑。支撑环沿着处理腔室的内周面径向向内延伸并环绕基板的周 边。支撑环具有从支撑环的表面径向向内延伸的边缘唇以从背侧支撑基板的周边。支撑环 具有耦接至支撑圆柱的底部。支撑圆柱包括具有内周表面和外周表面的环形主体。外周表 面较内周表面更加远离支撑圆柱的中心纵轴。支撑圆柱可由合成黑石英制成，合成黑石英 对于红外线辐射是不透明的。在一个实施方式中，支撑圆柱被透明熔融石英涂布，透明熔融 石英在远红外线区域具有高发射率。因为透明熔融石英和下层的合成黑石英全部是具有相 似热膨胀系数的石英成分，本专利技术的支撑圆柱没有在传统支撑圆柱中常见的因不透明石英 与在不透明石英上涂布的多晶硅层之间的热膨胀系数不匹配而导致的颗粒污染问题。支撑 圆柱的各种实施方式在下面有进一步详尽的讨论。 示例性的快速热处理腔室 图1示意性地绘示了快速热处理腔室10的截面图。合适的RTP腔室的示例可包括从 California(加利福尼亚）州Santa Clara(圣克拉拉）市的Applied Materials，Inc ·(应用 材料公司）取得的RADIANCE? RTP或G￡NTURA? RTP腔室。尽管处理腔室10显示顶部 加热结构（即设置在基板相对上方的加热灯），但是可以预期的是底部加热结构（即设置在 基板相对下方的加热灯）亦可受益于本公开内容。待被热处理的基板12(例如，诸如硅基板 之类的半导体基板）穿过阀或出入口 13而被传递进入处理腔室10的处理区域18。基板12在 其周边被环形支撑环14支撑。边缘唇15向环形支撑环14的内部延伸并接触基板12的背侧的 一部分。基板可被定向成使得已在基板12的前表面中形成的经处理的特征结构16朝处理区 域18面向上，处理区域18的上侧被透明石英窗20界定。基板12的前表面面向灯26的阵列。在 某些实施方式中，基板12的前表面(带有形成在基板12的前表面上的经处理的特征结构)可 背向灯26的阵列，即面向高温计40。与示意图相反，对于大部分部件的特征结构16没有伸出 超过基板12的前表面的实质距离，而是在前表面的平面内和附近构成图案。当基板被夹持在叶片(paddle)或机械手叶片(robot blade)之间而将基板带入处 理腔室和支撑环14上时，多个升降销22(诸如三个升降销)可被升起和下降以支撑基板12的 背侧。辐射加热设备24被定位在窗20上方并被配置成将辐射能穿过窗20而导向基板12。在 处理腔室10中，辐射加热设备可包括大量(如409为示例性的数量)的高密度钨卤素灯26,高 密度钨卤素灯26被定位在以六角形紧密堆积阵列布置在窗20上方的各个反射管27中。灯26 的阵列有时被称为灯头。然而，可以预期的是可被其他辐射加热设备替代。一般来说，这些 涉及电阻加热的设备使辐射热源的温度快速地升高。合适的灯的示例包括具有环绕灯丝 (filament)的玻璃或二氧化娃封套(envelope)的萊汽灯以及包括环绕气体(诸如氣）的玻 璃或二氧化硅封套的闪光灯，当气体被供电（energized)时，闪光灯提供热源。如在本说明 书中所使用的，术语灯意图涵盖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于热处理腔室的支撑圆柱，包括：环形主体，所述环形主体具有内周表面和平行于所述内周表面的外周表面；和平坦表面，所述平坦表面从所述外周表面往所述内周表面径向延伸，其中所述环形主体包括不透明石英玻璃材料且所述环形主体被光学透明层涂布。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅兰·贝德亚特，阿伦·缪尔·亨特，约瑟夫·M·拉内什，诺曼·L·塔姆，杰弗里·托宾，继平·李，马丁·德兰，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US