[實(shí)用新型]RTA機(jī)臺(tái)的反應(yīng)室

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420262187.8
• 申請(qǐng)日: 2014-05-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203850263U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張進(jìn)創(chuàng);葉文源;陳立峰;付金玉;刀正開(kāi)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/67
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/67;C23C16/458
• 代理公司: 上海光華專(zhuān)利事務(wù)所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體設(shè)備，特別是涉及一種RTA機(jī)臺(tái)的反應(yīng)室。

背景技術(shù)

RTA(Rapid?Thermal?Annealing，快速熱退火)在現(xiàn)代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中有著重要的應(yīng)用，其采用極快的升溫在目標(biāo)溫度(1000℃左右)短暫持續(xù)，對(duì)晶圓進(jìn)行熱處理。快速的升溫過(guò)程和短暫的持續(xù)時(shí)間能夠在晶格缺陷的修復(fù)、激活雜質(zhì)和最小化雜質(zhì)擴(kuò)散三者之間取得優(yōu)化。注入晶圓的退火經(jīng)常在注入Ar或者N₂的RTA機(jī)臺(tái)中進(jìn)行。

由于現(xiàn)在集成電路關(guān)鍵尺寸的不斷縮小，制造工藝對(duì)設(shè)備提出了更好的要求。例如，用于處理200mm以下晶圓的RTA機(jī)臺(tái)，快速熱退火工藝對(duì)其提出的要求包括：升溫速度需要達(dá)到250℃/s，最高加熱溫度1250℃，溫度分布均勻性(process?uniformity)小于±0.5％。

然而，傳統(tǒng)的RTA機(jī)臺(tái)的反應(yīng)室(process?chamber)是靠單一的晶圓旋轉(zhuǎn)來(lái)控制溫度分布均勻性的。具體地說(shuō)，傳統(tǒng)的RTA機(jī)臺(tái)的反應(yīng)室包括設(shè)在反應(yīng)腔體內(nèi)的加熱裝置和晶圓載臺(tái)，加熱裝置位于晶圓載臺(tái)的上方；晶圓載臺(tái)包括支撐筒和設(shè)于支撐筒上的承載片，晶圓放置在承載片上，馬達(dá)控制支撐筒轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)支撐筒上的承載片轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)承載片上的晶圓旋轉(zhuǎn)；而加熱裝置，如燈室，通過(guò)紅外光對(duì)旋轉(zhuǎn)中的晶圓進(jìn)行熱輻射加熱，以完成快速熱處理。而傳統(tǒng)的RTA機(jī)臺(tái)的反應(yīng)室中，晶圓的旋轉(zhuǎn)速度一般為90RPM(Revolutions?Per?Minute，每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))左右，如果晶圓的旋轉(zhuǎn)速度太快，晶圓會(huì)發(fā)生抖動(dòng)，晶圓表面受到應(yīng)力而產(chǎn)生缺陷，更嚴(yán)重的，晶圓會(huì)被甩出，造成破片。由于晶圓的旋轉(zhuǎn)速度受到限制，晶圓表面的溫度分布均勻性也受到限制，通常，晶圓表面的溫度分布均勻性都在1.0％附近。

為了提高晶圓的旋轉(zhuǎn)速度，一種RTA機(jī)臺(tái)的高轉(zhuǎn)速的反應(yīng)室出現(xiàn)了，該高轉(zhuǎn)速的反應(yīng)室中，晶圓載臺(tái)采用磁懸浮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，晶圓能夠在其中高速旋轉(zhuǎn)，磁懸浮結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性強(qiáng)，晶圓不易抖動(dòng)，從而使晶圓的旋轉(zhuǎn)速度能達(dá)到240RPM左右。請(qǐng)參閱圖1，對(duì)比高轉(zhuǎn)速(High?Rotary?Speed)和普通轉(zhuǎn)速(Normal?Rotary?Speed)的兩種反應(yīng)室，高轉(zhuǎn)速的反應(yīng)室(轉(zhuǎn)速240RPM)，其轉(zhuǎn)速是普通轉(zhuǎn)速的反應(yīng)室(轉(zhuǎn)速90RPM)的兩倍，而其溫度分布均勻性為0.4％左右(取樣數(shù)10，均勻性平均值為0.402％)，僅是普通轉(zhuǎn)速的反應(yīng)室(取樣數(shù)10，均勻性平均值為0.942％)的一半左右。雖然采用磁懸浮結(jié)構(gòu)的高轉(zhuǎn)速反應(yīng)室使得晶圓表面具有良好的溫度分布均勻性，但由于磁懸浮結(jié)構(gòu)的造價(jià)太高，成本遠(yuǎn)超預(yù)期，無(wú)法量產(chǎn)，因此，目前90％的RTA機(jī)臺(tái)仍然采用傳統(tǒng)的具有普通轉(zhuǎn)速的反應(yīng)室。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種RTA機(jī)臺(tái)的反應(yīng)室，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中由于晶圓的旋轉(zhuǎn)速度受到限制，晶圓表面的溫度分布均勻性也受到限制的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種RTA機(jī)臺(tái)的反應(yīng)室，其中，所述RTA機(jī)臺(tái)的反應(yīng)室至少包括：

反應(yīng)腔體；

設(shè)置在所述反應(yīng)腔體內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)的加熱裝置；

設(shè)置在所述反應(yīng)腔體內(nèi)的用以承載晶圓的晶圓載臺(tái)，其中，所述晶圓載臺(tái)與所述加熱裝置相對(duì)放置；

連接所述加熱裝置和所述晶圓載臺(tái)的旋轉(zhuǎn)裝置，所述旋轉(zhuǎn)裝置適于通過(guò)控制所述晶圓載臺(tái)旋轉(zhuǎn)，以帶動(dòng)所述晶圓旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)控制所述加熱裝置相對(duì)于所述晶圓載臺(tái)以相反的轉(zhuǎn)動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)，以提高所述晶圓相對(duì)于所述加熱裝置的旋轉(zhuǎn)速度。

優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)裝置至少包括：

第一馬達(dá)和第二馬達(dá)；

連接所述第一馬達(dá)和所述加熱裝置的第一旋轉(zhuǎn)軸；

連接所述第二馬達(dá)和所述晶圓載臺(tái)的第二旋轉(zhuǎn)軸；

其中，所述第一馬達(dá)適于通過(guò)所述第一旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)所述加熱裝置以第一轉(zhuǎn)動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)，所述第二馬達(dá)適于通過(guò)所述第二旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)所述晶圓載臺(tái)以第二轉(zhuǎn)動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)；其中，所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)方向和第二轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)橄喾吹霓D(zhuǎn)動(dòng)方向。

優(yōu)選地，所述RTA機(jī)臺(tái)的反應(yīng)室還包括：

設(shè)置在所述反應(yīng)腔體頂部的頂部開(kāi)口；

設(shè)置在所述反應(yīng)腔體底部的底部開(kāi)口；

設(shè)置在所述反應(yīng)腔體的頂部開(kāi)口處的第一軸承，所述第一旋轉(zhuǎn)軸穿過(guò)所述第一軸承后，連接所述第一馬達(dá)和所述加熱裝置；

設(shè)置在所述反應(yīng)腔體的底部開(kāi)口處的第二軸承，所述第二旋轉(zhuǎn)軸穿過(guò)所述第二軸承后，連接所述第二馬達(dá)和所述晶圓載臺(tái)。

優(yōu)選地，所述反應(yīng)腔體為圓柱結(jié)構(gòu)。