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。

Supporting cylinder for heat treatment chamber

The embodiments of the present disclosure generally relate to the support cylinder used in the heat treatment chamber. In one embodiment, the supporting cylinder includes an annular body with an inner circumferential surface and an outer surface, wherein the annular body includes opaque silica glass material, and the annular body is coated with an optical transparent layer. The optical transparent layer has a thermal expansion coefficient similar to or similar to the opaque quartz glass material to reduce thermal expansion mismatch, and thermal expansion mismatch can produce thermal stress under high thermal load. In one example, opaque silica glass materials are synthesized from black stone and transparent layers include transparent fused silica materials.

【技术实现步骤摘要】
用于热处理腔室的支撑圆柱本申请是申请日为2014年6月12日申请的申请号为201480043642.8，并且专利技术名称为“用于热处理腔室的支撑圆柱”的专利技术专利申请的分案申请。
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(RTO)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(blackquartz)且光学透明层包括透明熔融石英材料。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(edgelip)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“2C”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SantaClara(圣克拉拉)市的AppliedMaterials,Inc.(应用材料公司)取得的RTP或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(robotblade)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)的玻璃或二氧化硅封套(envelope)的汞汽灯以及包括环绕气体(诸如氙)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，术语灯意图涵盖包括环绕热源的封套的灯。灯的“热源”是指能够增加基板温度的材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理腔室的支撑圆柱，包括：主体，所述主体具有内周表面、围绕所述内周表面的外周表面、和从所述外周表面向所述内周表面径向延伸的侧部，其中所述侧部包括：第一端，所述第一端具有第一部分、第二部分以及位于所述第一部分和所述第二部分之间的第一平面部分，其中所述第一端的所述第一部分以相对于所述内周表面约15°到约40°的角度朝所述内周表面倾斜，并且所述第一端的所述第二部分具有约0.25mm到约0.5mm的半径；和第二端，所述第二端与所述第一端相对，所述第二端具有第一部分、第二部分以及位于所述第二端的所述第一部分和所述第二端的所述第二部分之间的第二平面部分。

【技术特征摘要】
2013.08.15 US 61/866,379;2014.06.06 US 14/298,3891.一种用于处理腔室的支撑圆柱，包括：主体，所述主体具有内周表面、围绕所述内周表面的外周表面、和从所述外周表面向所述内周表面径向延伸的侧部，其中所述侧部包括：第一端，所述第一端具有第一部分、第二部分以及位于所述第一部分和所述第二部分之间的第一平面部分，其中所述第一端的所述第一部分以相对于所述内周表面约15°到约40°的角度朝所述内周表面倾斜，并且所述第一端的所述第二部分具有约0.25mm到约0.5mm的半径；和第二端，所述第二端与所述第一端相对，所述第二端具有第一部分、第二部分以及位于所述第二端的所述第一部分和所述第二端的所述第二部分之间的第二平面部分。2.如权利要求1所述的支撑圆柱，其中所述第二端的所述第一部分以相对于所述外周表面约15°到约40°的角度朝所述外周表面倾斜。3.如权利要求1所述的支撑圆柱，其中所述主体是空心圆柱主体。4.如权利要求1所述的支撑圆柱，其中所述主体由不透明石英材料制成。5.如权利要求1所述的支撑圆柱，其中所述第一平面部分具有凸块或凸出部。6.如权利要求5所述的支撑圆柱，其中所述凸出部具有矩形、菱形、方形、半球形、六边形或三角形的形状。7.如权利要求1所述的支撑圆柱，其中所述主体包括二氧化硅。8.如权利要求1所述的支撑圆柱，其中所述主体是具有二氧化硅涂层的石英。9.如权利要求1所述的支撑圆柱，其中所述主体由透明石英、碳化硅、或硅浸渍碳化硅形成。10.如权利要求1所述的支撑圆柱，其中所述主体被透明熔融石英涂布。11.如权利要求10所述的支撑圆柱，其中所述透明熔融石英形成于所述内周表面上，并且所述透明熔...

【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