一种用于高温离子注入的加热装置和加热方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于高温离子注入的加热装置，包括：基座，其形成有加热空腔，加热空腔的侧面具有窗口；至少两个承片台，分设于加热空腔上方的基座外周上，用于从边缘部位承载和固定硅片；上加热单元和下加热单元，用于分别从硅片的正面和背面对硅片进行加热，下加热单元设于加热空腔中。本发明专利技术采用点支撑式承片台结构承载和固定硅片，并采用双面同时加热的方式，解决了导体衬底在高温离子注入工艺中的翘曲问题，提高了高温离子注入工艺的均匀性，装置结构简单，成本较低。本发明专利技术还公开了一种用于高温离子注入的加热方法。

A Heating Device and Method for High Temperature Ion Implantation

The invention discloses a heating device for high temperature ion implantation, which comprises a base with a heating cavity formed and a window on the side of the heating cavity; at least two bearing platforms arranged on the periphery of the base above the heating cavity for carrying and fixing silicon wafers from the edge part; an upper heating unit and a lower heating unit for carrying and fixing silicon wafers from the front and back of the silicon wafer, respectively. The lower heating unit is arranged in the heating cavity for heating. The invention adopts a point-supported bearing platform structure to load and fix the silicon wafer, and adopts a double-sided heating method to solve the warping problem of the conductor substrate in the high temperature ion implantation process, improves the uniformity of the high temperature ion implantation process, has simple structure and low cost. The invention also discloses a heating method for high temperature ion implantation.

【技术实现步骤摘要】
一种用于高温离子注入的加热装置和加热方法
本专利技术涉及半导体集成电路制造
，更具体地，涉及一种用于高温离子注入的加热装置和加热方法。
技术介绍
随着半导体技术节点的不断发展，在进入16纳米技术代以后，开始应用一种新型的离子注入技术，即高温离子注入。高温离子注入的出现主要是为了解决半导体工艺尺寸在微缩后，对于离子注入所引入的射程末端缺陷(EOR)容忍度变低的问题，需要一定的技术手段来消弭这些缺陷。高温离子注入机台能在半导体衬底注入之前，使半导体衬底加热到150～400℃，配合离子注入时半导体衬底内部本身的自退火效应，可以有效地抑制半导体衬底在特定注入时的非晶化，消除射程末端缺陷。目前，高温离子注入设备主要有两种不同的加热方式。其中一种高温离子注入设备请具体参考图1，图1为现有的一种高温离子注入设备的结构示意图。图1示出的是采用热辐射加热形式的离子注入设备的结构。该高温离子注入设备包括工艺腔1和预加热腔2。其中，预加热腔2用于在离子注入前，对半导体衬底4进行加热。预加热腔2中设置有预热平台5，位于预热平台5上方设有若干电阻丝6，用于对预热平台5上的半导体衬底4以热辐射方式进行加热。在预加热腔2中加热完毕后，将加热后的半导体衬底4传输到工艺腔1中的承片台3上，进行离子注入工艺。另一种高温离子注入设备的加热方式则是通过热传导加热形式。这种离子注入设备不设置预加热腔，而是直接在工艺腔室中设有的具有高温的承片台上对半导体衬底进行加热。然而，上述现有的两种离子注入加热方式，其加热方式都受限于热扩散和表面温度，会使加热分布不均匀，造成半导体衬底翘曲。这种情况理论上会使射程末端缺陷的半导体衬底内控制不均匀。因此，需要对现有的设备加热方式进行改进，以改善半导体衬底在高温离子注入工艺中的翘曲问题，提高高温离子注入工艺的均匀性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种用于高温离子注入的加热装置和加热方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供了一种用于高温离子注入的加热装置，包括：基座，其形成有加热空腔，所述加热空腔的侧面具有窗口；至少两个承片台，分设于加热空腔上方的基座外周上，用于从边缘部位承载和固定硅片；上加热单元和下加热单元，用于分别从硅片的正面和背面对硅片进行加热；其中，所述下加热单元设于加热空腔中。进一步地，所述基座为叉形基座，其具有至少两个对称设置的承片叉，所述承片台设于承片叉上，所述承片叉之间围成的空间形成侧面具有窗口的加热空腔。进一步地，所述承片台上设有卡扣，用于从侧面卡持硅片。进一步地，所述卡扣为点接触式的硅质卡扣。进一步地，所述上加热单元和下加热单元分别为一组红外石英卤素灯。进一步地，两组所述红外石英卤素灯之间上下对应并均匀排布。进一步地，所述基座设有垂直转向机构和/或温度探测器。本专利技术还提供了一种用于高温离子注入的加热方法，使用任一上述的用于高温离子注入的加热装置，包括以下步骤：将基座水平放置；将硅片传输放置在基座的承片台上并固定；将基座旋转到注入工艺所需的垂直位置；开启上加热单元和下加热单元，从硅片的正面和背面同时对硅片进行加热；开始高温离子注入工艺；注入完毕后关闭上加热单元和下加热单元；将基座恢复为水平放置。进一步地，对硅片进行加热时，使硅片温度升到注入工艺所需的温度后，才开始高温离子注入工艺。进一步地，注入完毕，经延时等待后，才关闭上加热单元和下加热单元。从上述技术方案可以看出，本专利技术通过采用点支撑式承片台结构承载和固定硅片，并通过在硅片的正面和背面分别安装加热单元，采用双面同时加热的方式，这种加热方式能够使硅片温度瞬间升到注入工艺所需的温度，节省了加热时间；同时，这种加热方式还能够使硅片表面温度均匀，应力控制良好，避免了由于受热不均匀导致的硅片翘曲问题。本专利技术解决了导体衬底在高温离子注入工艺中的翘曲问题，提高了高温离子注入工艺的均匀性，而且装置结构简单，成本较低。附图说明图1是现有的一种高温离子注入设备的结构示意图。图2是本专利技术一较佳实施例的一种用于高温离子注入的加热装置结构示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本专利技术的实施方式时，为了清楚地表示本专利技术的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本专利技术的限定来加以理解。在以下本专利技术的具体实施方式中，请参阅图2，图2是本专利技术一较佳实施例的一种用于高温离子注入的加热装置结构示意图。如图2所示，本专利技术的一种用于高温离子注入的加热装置，包括：基座21，安装在基座21上的承片台22，以及上加热单元24和下加热单元26几个主要部分。请参阅图2。基座21可加工成具有圆形的轮廓。基座21内部的空间形成一个加热空腔27；加热空腔27的侧面具有开放式的窗口，可用于空腔27内外的热量交换和便于观察。作为一可选的实施方式，基座21可为一种叉形基座21；叉形基座21具有至少两个承片叉28，两个承片叉28对称垂直设置。两个承片叉28之间没有遮挡，这样两个承片叉28之间所围成的空间，就形成了侧面具有窗口的加热空腔27。基座21的顶端设有至少两个承片台22；两个承片台22水平分设于加热空腔27上方的基座21外周上，承片台22的上表面作为承载面，用于从边缘部位承载和固定硅片25。例如，一个承片台22可对应设于一个承片叉28的顶端上。作为一可选的具体实施方式，可通过在承片台22的承载面上设置一个卡扣23，以便从硅片25边部的侧面卡持硅片25，从而将硅片25固定在承片台22上。承片台22的承载面可为多边形，例如正方形；正方形的边长例如可在8～12mm，以便对硅片25形成局部的支撑，有利于硅片25的均匀受热。卡扣23可设置在承片台22承载面的外侧边缘位置；并且，每个卡扣23可采用单点卡子形式，即卡扣23可采用点接触式的卡扣结构，以便在有效卡持硅片25的同时，最大化减小卡扣23与硅片25边缘之间的接触面面积，增强硅片25受热时的均匀度。卡扣23还可采用由与硅片25材质相同或接近的高纯硅材料制作的硅质卡扣23，以进一步消除硅片25受热时可能的不均匀性。请参阅图2。上加热单元24设置在基座21的上方。下加热单元26设于基座21内部，即固定安装在基座21的加热空腔27中；并且，下加热单元26位于承片台22承载面的下方，以便可以分别从承片台22承载面上卡持的硅片25的正面和背面对硅片25进行加热。作为一可选的实施方式，上加热单元24和下加热单元26可分别采用一组红外(IR)石英卤素灯24和26。两组红外石英卤素灯24和26之间上下一一对应，并在硅片25的正面和背面均匀排布。红外(IR)石英卤素灯的波长可采用500nm～700nm。作为一可选的实施方式，基座21上还可设有垂直转向机构(图略)，用于对基座21进行垂直方向上的旋转控制。例如，可以在垂直面的X-Y方向，通过垂直转向机构对基座21从0°(水平)到90°(垂直)进行旋转调节。上加热单元24应与基座21形成相对固定设置，以便当基座21旋转时形成同步。此外，基座21上还可设有温度探测器(图略)，用于探测硅片25的温度，以便精确控制对硅片25的加热。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高温离子注入的加热装置，其特征在于，包括：基座，其形成有加热空腔，所述加热空腔的侧面具有窗口；至少两个承片台，分设于加热空腔上方的基座外周上，用于从边缘部位承载和固定硅片；上加热单元和下加热单元，用于分别从硅片的正面和背面对硅片进行加热；其中，所述下加热单元设于加热空腔中。

【技术特征摘要】
1.一种用于高温离子注入的加热装置，其特征在于，包括：基座，其形成有加热空腔，所述加热空腔的侧面具有窗口；至少两个承片台，分设于加热空腔上方的基座外周上，用于从边缘部位承载和固定硅片；上加热单元和下加热单元，用于分别从硅片的正面和背面对硅片进行加热；其中，所述下加热单元设于加热空腔中。2.根据权利要求1所述的用于高温离子注入的加热装置，其特征在于，所述基座为叉形基座，其具有至少两个对称设置的承片叉，所述承片台设于承片叉上，所述承片叉之间围成的空间形成侧面具有窗口的加热空腔。3.根据权利要求1所述的用于高温离子注入的加热装置，其特征在于，所述承片台上设有卡扣，用于从侧面卡持硅片。4.根据权利要求3所述的用于高温离子注入的加热装置，其特征在于，所述卡扣为点接触式的硅质卡扣。5.根据权利要求1所述的用于高温离子注入的加热装置，其特征在于，所述上加热单元和下加热单元分别为一组红外石英卤素灯。6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾绍海，李铭，夏亮，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31