用于制造半导体装置的设备和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于制造半导体装置的设备，其包括：反应室，所述反应室包括用于保持衬底的衬底保持器；以及用于加热所述衬底的加热器。所述加热器可以包括竖直腔表面发射激光器，所述竖直腔表面发射激光器被构造和布置成将辐射束发射到由所述衬底保持器保持的衬底以加热所述衬底。

Equipment and methods for manufacturing semiconductor devices

The invention relates to an apparatus for manufacturing a semiconductor device, which includes a reaction chamber, the reaction chamber including a substrate holder for maintaining a substrate, and a heater for heating the substrate. The heater may include a vertical cavity surface emitting laser configured and arranged to emit a radiation beam to a substrate maintained by the substrate holder to heat the substrate.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造半导体装置的设备和方法
本专利技术总体上涉及用于制造半导体装置的设备和方法。更具体地，本专利技术涉及一种设备，其包括：反应室，所述反应室具有用于保持衬底的衬底保持器；以及用于加热所述衬底的加热器。
技术介绍
用作反应器的高温炉子可以用作反应室以在半导体衬底上产生精细尺寸的结构，例如集成电路。例如硅晶片的若干衬底可以放置在衬底保持器上，例如在反应器内部的衬底架或舟皿。另一选择为，单个衬底可以放置在衬底保持器上，例如在反应器内部的衬底基座。可以将衬底和保持器都加热到所需温度。在典型的衬底处理步骤中，使反应气体在加热的衬底上通过，从而在衬底上沉积反应物材料或气体反应物的薄层。衬底上的一系列此类处理步骤被称为工作程序。如果沉积层具有与底层硅衬底相同的结晶结构，则沉积层被称为外延层。沉积层有时也被称为单晶层，因为其仅具有一种晶体结构。通过后续的沉积、掺杂、光刻、蚀刻和其它工艺，这些层被制成集成电路，从而生产数十到数千或甚至数百万个集成装置，这取决于衬底大小和电路复杂性。仔细控制各种工艺参数以确保所得层的高质量。一个这样的关键参数是在每个工作程序步骤期间的衬底温度。例如，在CVD期间，沉积气体在特定温度窗口内反应并沉积在衬底上。不同的温度还导致不同的沉积速率。因此，重要的是在处理开始之前准确地控制衬底温度以使衬底达到期望的温度。极其影响处理反应器的生产量的一个因素是衬底温度的上升速率。在给定工作程序期间的若干点处可能需要这种温度上升。例如，必须将冷衬底加热至适当的处理温度。同样，对于不同的处理步骤，工作程序可能需要不同的温度。在工作程序的最后，通常将衬底冷却到衬底处理装置可以承受的水平。加热和冷却步骤可能占处理时间的很大一部分，并且可能限制反应器的生产量。稳态温度之间的时间基本上是应最小化以增加反应器的生产量的时间。因此，可能需要以高功率和能控性来控制衬底温度。
技术实现思路
根据本专利技术的至少一个实施例，提供一种用于制造半导体装置的设备，其包括：反应室，所述反应室具有用于保持衬底的衬底保持器；以及用于加热所述衬底的加热器；其中所述加热器包括竖直腔表面发射激光器，所述竖直腔表面发射激光器被构造和布置成将辐射束发射到由所述衬底保持器保持的衬底。竖直腔表面发射激光器(VCSEL)能够在辐射中产生足够的功率，以在衬底中提供陡峭的温度上升。竖直腔表面发射激光器由于其接通/断开时间短因此是具有很高能控性的半导体装置。由竖直腔表面发射激光器发射的辐射束显示出极小的发散角，因此VCSEL允许在VCSEL的某个距离处实现非常好的功率控制。衬底保持器可以是用于以间隔开的关系保持多个半导体衬底的衬底架，所述衬底架包括至少一个支撑构件，所述至少一个支撑构件限定多个间隔开的衬底保持装置，所述衬底保持装置中的每一个被配置成以基本上水平的取向独立地保持衬底，并且竖直腔表面发射激光器被构造和布置成至少从衬底架的一侧向衬底架中的衬底发射辐射。加热器可以包括用于预加热衬底的预加热器和用于以最终温度加热衬底的最终加热器，并且用于将架从预加热器移动到最终加热器的架处理器以及向衬底架中的衬底发射辐射的竖直腔表面发射激光器设置到所述预加热器。根据本专利技术的另一个实施例，提供一种用于生产半导体装置的方法，其包括：提供衬底；以及用竖直腔表面发射激光器加热所述衬底。出于概述本专利技术和优于现有技术而实现的优势的目的，上文中描述了本专利技术的某些目标和优势。当然，应当理解，未必所有这些目的或优点都可以根据本专利技术的任何特定实施例来实现。因此，例如，所属领域的技术人员将认识到，本专利技术可以按实现或优化如本文中所教示或建议的一种优势或一组优势但不一定实现如本文中可能教示或建议的其它目的或优势的方式来实施或进行。所有这些实施例都旨在落入本文中所公开的本专利技术的范围内。对于所属领域的技术人员来说，这些和其它实施例将从参考附图的某些实施例的以下详细描述变得显而易见，本专利技术不限于所公开的任何特定实施例。附图说明应了解，图中的元件仅为了简单和清晰起见而示，且不一定按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件夸大，以有助于改进对本公开所说明实施例的理解。图1示意性地且部分露出地示出根据本专利技术的用于应用竖直腔表面发射激光器的设备的透视图；图2示意性地示出根据图1的设备的平面图；图3示出竖直腔表面发射激光器；图4示出呈阵列的图3的多个竖直腔表面发射激光器；图5描绘用于承载由图4的阵列加热的多个衬底的衬底架的侧视图。图6描绘由图4的阵列加热的图5的衬底架的一部分；图7描绘在图5的衬底架中加热的衬底的俯视图；图8描绘使用VCSEL阵列时在设备中可能出现的过度加热问题；以及图9描述图8的过度加热问题的解决方案。具体实施方式尽管下文公开了某些实施例和实例，但所属领域的技术人员将理解，本专利技术延伸超出了本专利技术具体公开的实施例和/或用途以及显而易见的修改和其等效物。因此，希望本专利技术所公开的范围不应受下文所描述特定公开实施例的限制。用于加热衬底堆叠的VCSEL根据本专利技术的包括竖直腔表面发射激光器VCSEL的设备1可如图1和2所示。所述设备1包括外壳2，且通常可以部分地或完全地安装在所谓的“洁净室”中。除了外壳2之外，还可以存在隔板3、4和5，特别是从图2中可以看出。外壳2与隔板3一起界定反应器区域21。衬底处理室22界定在外壳2与隔板3、4之间。盒处理室23界定在隔板4和5与外壳2之间。设备1还包括盒引入部分33。在反应器区域21中布置具有加热器的两个反应器室，例如炉子6、7，但是也可以使用一个炉子。所述炉子竖直放置，并且以12表示的填有衬底13的衬底架可以从下方沿竖直方向引入到炉子6、7中。为此目的，每个炉子都具有包括插入臂14的架处理器，所述插入臂可借助于心轴38在竖直方向上移动。在图1的图中只能看到一个插入臂14。在图2中，示出了在设备的两侧上有两个插入臂14。衬底架12在底部设有绝缘塞，所述绝缘塞未详细示出，所述绝缘塞相对于炉子提供密封。架处理器还包括布置在反应区域21中的具有切口15的旋转式平台11。所述切口15的形状可以使得如果切口15已达到正确的位置，则臂14能够上下移动通过所述切口。另一方面，衬底架的底部的直径可以使得所述直径大于平台11中的切口15，使得当臂14从图1所示的位置向下移动时，衬底架12可以放置在旋转式平台11上，并且可以在反向操作中再次从其中移除。可以用架处理器将衬底架12馈送到炉子6和炉子7两者。有可能在其中进行连续的处理。还有可能允许平行的多组衬底架12仅由炉子6处理以及仅由炉子7处理。所述衬底架12可以具有衬底13。衬底13可被供应在盒10中(传送盒)，所述盒可从盒引入部分33借助于盒处理机器人35的臂31通过可闭合开口34放置在存储区8中。臂31可以具有支承表面32，所述支承表面的尺寸略小于旋转式平台27中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造半导体装置的设备，其包括：/n反应室，所述反应室具有用于保持衬底的衬底保持器；以及/n用于加热所述衬底的加热器；其中所述加热器包括竖直腔表面发射激光器，所述竖直腔表面发射激光器被构造和布置成将辐射束发射到所述设备中的衬底。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170331 US 15/476,0351.一种用于制造半导体装置的设备，其包括：
反应室，所述反应室具有用于保持衬底的衬底保持器；以及
用于加热所述衬底的加热器；其中所述加热器包括竖直腔表面发射激光器，所述竖直腔表面发射激光器被构造和布置成将辐射束发射到所述设备中的衬底。


2.根据权利要求1所述的设备，其中所述加热器包括多个竖直腔表面发射激光器，所述多个竖直腔表面发射激光器呈阵列提供以沿所述衬底的方向发射多个辐射束。


3.根据权利要求2所述的设备，其中所述设备包括功率控制器，所述功率控制器个别地控制所述阵列中的各个竖直腔表面发射激光器的功率以个别地控制每个辐射束的功率。


4.根据权利要求2所述的设备，其中所述竖直腔表面发射激光器的阵列被构造和布置成将所述衬底加热到50与1200℃之间的温度。


5.根据权利要求2所述的设备，其中用于沿所述衬底的方向发射辐射的所述竖直腔表面发射激光器的阵列具有10W/cm2至40kW/cm2之间的功率输出。


6.根据权利要求1所述的设备，其中所述竖直腔表面发射激光器发射波长在800nm与1100nm之间的红外辐射。


7.根据权利要求1所述的设备，其中所述衬底保持器是用于以间隔开的关系保持多个半导体衬底的衬底架，所述衬底架包括至少一个支撑构件，所述至少一个支撑构件限定多个间隔开的衬底保持装置，所述衬底保持装置中的每一个被配置成以基本上水平的取向独立地保持衬底，并且所述竖直腔表面发射激光器被构造和布置成至少从所述衬底架的一侧向所述衬底架中的所述衬底发射辐射。


8.根据权利要求7所述的设备，其中所述设备具有衬底架旋转装置，所述衬底架旋转装置被构造和布置成使所述衬底架旋转。


9.根据权利要求7所述的设备，其中所述竖直腔表面发射激光器被构造和布置成从所述衬底架的所述一侧向上朝向保持在所述衬底架中的所述衬底的底部发射所述辐射束，发射的角度相对于垂直于所述衬底的表面的线介于60°到90°之间。


10.根据权利要求7所述的设备，其中所述设备具有反射器，所述反射器被构造并布置在所述设备内，在所述衬底架的相对于所述竖直腔表面发射激光器的另一侧上，以将所述衬底反射的辐射反射回到所述衬底架。


11.根据权利要求10所述的设备，其中所述反射器包括回射器，用于沿与所述辐射束所来的方向相同的方向将所述辐射束反射回去。


12.根据权利要求7所述的设备，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·奥斯特拉肯，C·德里德，L·吉迪拉，
申请(专利权)人：ASMIP控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL