热壁式快速热处理器制造技术

公开了一种用于热处理晶片（２８）的装置。此装置包括具有热源（２０）的加热室（１８）。冷却室（３２）邻近加热室设置，并包括冷却源（４０）。晶片保持器（３８）设置成可经过通道（５４）在冷却室与加热室之间运动，而一个或多个闸门（５２）限定了通道的尺寸。此一个或多个闸门可在其开启和遮挡位置之间运动，在其开启位置时，晶片保持器可通过通道，在其遮挡位置时，限定了一个通道，此通道小于当闸门处于开启位置所限定的通道。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于对晶片提供热的装置，更特别涉及用于快速热处理晶片的装置。
技术介绍
热处理装置用于包括半导体装置制造在内的多种工业领域。这些热处理装置可用于几种不同的制造过程，例如热回火、热净化、热化学气相沉积、热氧化和热氮化。这些处理通常要求在处理之前和处理过程中，将晶片的温度升高至高达350℃-1300℃。此外，这些处理通常要求将一种或多种流体输送到晶片。有几种设计要求必须符合热处理装置的热需求。例如，通常希望使被处理晶片快速升温和/或快速降温。在这种快速温度变化过程中，晶片的温度均匀性必须足够均匀以避免损坏晶片。在高温处理过程中，晶片通常不能经受即使小的温度差。例如在1200℃时大于1℃-2℃/cm的温度差就可能导致足够的应力，使某些硅晶体晶片生成滑移(slip)。所生成的滑移平面将破坏任何通过此滑移平面的电子器件。将流体输送至晶片也可是当前的设计要求。例如，晶片在流体中的曝露应当均匀地横跨晶片以避免不均匀的热效果。此外，在热处理装置中的流体通常必须从热处理装置快速排出。由流体输送而产生的另一个要求，是用另外的流体替换加热室内的流体。这种流体的交换通常必须在使原有流体与替换流体之间的相互作用最小的状态下进行。专利技术概述本专利技术涉及一种热处理装置。此装置包括一个具有热源的加热室。冷却室邻近加热室设置，并包括冷却源。晶片保持器设置成可经过一个通道在冷却室与加热室之间运动。一个或多个闸门限定了此通道的尺寸，并可在开启位置与遮挡位置之间运动，在其开启位置，晶片保持器可以经过此通道，而在其遮挡位置，闸门所限定的通道，比闸门处于开启位置时所限定通道更小。其特别的优点在于，闸门促进了加热室与冷却室之间的热隔离和化学隔离。本装置的另一个实施例包括邻近冷却室设置的加热室。晶片保持器设置成可定位于冷却室中的装卸料位置，在此位置，晶片可以从晶片保持器上移去。晶片保持器可在冷却室与加热室之间运动。冷却源，例如冷却板，设置在冷却室内，当晶片保持器定位于装卸料位置时，使冷却板接近晶片保持器。本装置的另一个实施例包括具有封闭上端部的加热室。数个加热元件设置在紧靠加热室封闭的上端部之上。加热室的上端部包括加热板，此加热板是设置以接受从加热元件传递的热能，并将热能以本质上均匀的方式分配在加热板的表面，此加热板设置在加热室内。加热板包括数个流体孔，此流体孔设是置以与流体源连接。晶片保持器制成可定位于加热室内，使由晶片保持器保持的晶片接受通过流体孔输送入加热室的流体。本装置的另一个实施例包括邻近加热室设置的冷却室。晶片保持器与至少一个转轴连接，此转轴被驱动以使晶片保持器经过通道在冷却室与加热室之间运动。两个或多个闸门邻近通道设置，并可在水平面内运动以限定通道的尺寸。此两个或多个闸门可运动至遮挡位置，在此位置，两个或多个闸门包围至少一个与晶片保持器连接的转轴。本专利技术还涉及一种热处理装置，此装置具有加热室和一个或多个用于输送流体进入加热室的流体进入孔。一种元件从加热室的一侧边部，在低于流体进入孔高度的高度延伸进入加热室。此元件边缘的形状，与在热处理装置中被处理晶片外周边部形状互补。晶片保持器可在加热室内运动，并可将晶片运动至邻近此元件，以在加热室内限定一流体流区。热处理装置的另一个实施例具有加热室和一个或多个用于输送流体进入加热室的流体进入孔，此装置包括流体流分配室，此流体流分配室分配从一个或多个流体进入孔来的流体流。流体流分配室设置成使从流体进入孔来的流体，经过流体流分配室进入加热室。此装置还包括流体排出孔，用于从加热室抽出流体；第二流体流分配室，用于分配从加热室至流体排出孔的流体流。第二流体流分配室设置成使从加热室来的流体经过流体流分配室进入流体排出孔。流体流分配室连同一个流体进入孔可包括一种流体分配元件，此流体分配元件设置成使从流体进入孔的流体经过流体流分配室进入加热室。与此类似，流体分配元件连同一个流体排出孔可包括一种流体分配元件，此流体分配元件设置成使从加热室的流体经过流体流分配室进入流体排出孔。本专利技术还涉及一种晶片快速热处理方法。此方法包括提供一种具有加热板的加热室并加热加热板。此方法还包括在晶片保持器中定位晶片，并使晶片保持器向加热板运动，直至晶片定位于足够靠近热源处，使热从加热板传递至晶片。此方法还包括在晶片上已经达到一种目标状态后，使晶片保持器离开加热板，并输送一种流体从晶片保持器上方进入加热室。另一方面，本专利技术提供了一种晶片保持器和热处理装置，该装置是设置以促进晶片的更均匀加热。又一方面，热处理装置通过在加热室与冷却室之间建立压力差和引入清洗气体，在加热室内提供了经过改进的气体保持。对附图的简要说明附图说明图1A是一种具有加热室的热处理装置的横截面视图，该加热室邻近冷却室；图1B是一种具有闸门的热处理装置的横截面视图，该闸门处于开启位置；图1C是一种具有闸门的热处理装置的横截面视图，该闸门处于遮挡位置；图2A是一种具有加热板的加热室的横截面视图，该加热板设置在处理管外面；图2B是一种具有加热板的加热室的横截面视图，该加热板设置在处理管里面；图3是冷却室的横截面视图，该冷却室具有用于输送冷却流体至晶片的冷却流体导管；图4A是加热室上端部的底视图，数个流体孔在此上端部制出；图4B是加热室上端部的横截面视图，上端部包括设有数个流体孔的空腔；图4C是加热室上端部的横截面视图，示出了穿过上端部延伸的数个流体孔；图5A示出了一种流体输送系统，该系统具有流体进入孔和流体排出孔，该流体进出孔设置成形成一种在加热室内的趋于下降的流体流；图5B示出了一种流体输送系统，该系统具有流体进入孔和流体排出孔，该流体进出孔设置成形成一种在加热室内的趋于下降的流体流；图6A示出了一种具有流体流抑制元件(flow containment element)的流体输送系统，该元件从处理管延伸进入加热室；图6B示出了图6A所示的流体输送系统，其处理管具有圆形横截面；图6C示出了图6A所示的流体输送系统，其处理管具有矩形横截面；图6D示出了图6A所示的流体输送系统，其处理管具有数个流体进入孔和数个流体排出孔；图7A示出了具有流体流分配室的流体输送系统，该流体流分配室设置在邻近流体流区；图7B是流体流分配室所用流体分配元件的侧视图；图7C示出了具有圆弧形流体分配元件的流体输送系统；图7D示出了在圆形处理管中具有平板流体分配元件的流体输送系统；图7E示出了在矩形处理管中具有平板流体分配元件的流体输送系统；图8示出了具有流体流抑制元件的流体输送系统，该流体流抑制元件设置有加热板；图9A-9D示出了一种流体输送系统，该系统具有流体流通道，该流体流通道由流体进入孔的一部分、流体流区和流体排出区的一部分所限定；图10A是处于开启位置的闸门的横截面视图；图10B是处于遮挡位置的闸门的横截面视图；图11A是处于遮挡位置的闸门的顶视图，当晶片保持器定位于加热室中时，此位置是推荐的位置；图11B是闸门处于一种作为举例的遮挡位置的顶视图；图11C是闸门的透视图，该闸门具有容纳轴的凹入部；图12A示出了数个设置成与加热区同心的加热元件；图12B示出了加热元件，根据本专利技术另一实施例，该加热元件设置成彼此同心；图12C和12D示出了根据本专利技术一个例子设置在加热区之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热处理装置，该装置包括：加热室，具有加热源；冷却室，邻近加热室设置，并包括冷却源；晶片保持器，设置成通过设置在加热源和冷却源之间的一个通道，可在冷却室与加热室之间运动；一个或多个闸门，此闸门限定了通道的尺寸，并可在开启位 置与遮挡位置之间运动，在其开启位置，晶片保持器可穿过通道，而在其遮挡位置，限定了比闸门在开启位置所限定的通道小的通道。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗T拉特利夫，杰弗里M科瓦尔斯基，邱泰青，
申请(专利权)人：ASML美国公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]