用于快速熱處理腔室的燈制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)是揭露一種適用于一基板熱處理腔室中以將基板加熱至高達(dá)至少約1100℃的溫度的燈組件。在一實(shí)施例中，燈組件包括：一燈泡，該燈泡包圍住至少一光產(chǎn)生燈絲，且燈絲附接至一對導(dǎo)線；一燈座，是配置以容納該對導(dǎo)線；以及一套筒，其壁厚度為至少約0.013英寸，且包括熱傳導(dǎo)系數(shù)大于約100W/(K-m)的一封裝化合物(potting?compound)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)的實(shí)施例一般涉及一種半導(dǎo)體處理系統(tǒng)，特別是一種用于在半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中預(yù)先加熱(advanced heating)的燈。
技術(shù)介紹
快速熱處理(RTP)系統(tǒng)是利用于半導(dǎo)體芯片制造中，用以在半導(dǎo)體基板或晶片上產(chǎn)生表面結(jié)構(gòu)，或是化學(xué)改變或蝕刻該表面結(jié)構(gòu)。RTP通常依賴一高強(qiáng)度白熾燈 (incandescent lamp)陣列，而燈是安裝至燈頭(Iamphead)中并導(dǎo)向基板或晶片。燈可經(jīng)供電而快速地關(guān)閉及開啟，并將大部分的光導(dǎo)向該基板。由此，晶片可被快速地加熱而不會實(shí)質(zhì)地加熱腔室，并且一旦將電力自燈移除之后，晶片可以快速地冷卻。RTP系統(tǒng)的一實(shí)例是描述于美國專利第5，155，336號中(其讓與給本專利技術(shù)的受讓人，并將其并入本文以做為參考)，該RTP系統(tǒng)包括一半導(dǎo)體處理腔室以及設(shè)置在半導(dǎo)體處理腔室上的加熱源組件或燈頭。數(shù)個鹵素鎢絲燈位于燈頭中，且該些燈可以以約300°C / sec的速率將腔室中的基板加熱至高達(dá)1200°C或更高的溫度。在處理過程中，來自燈的紅外線光是通過上方窗、光信道及下方窗而至處理腔室中的旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體基板。以此方式，晶片可加熱至所需的處理溫度。如圖1所示，現(xiàn)有的用于半導(dǎo)體處理的鹵素?zé)?0(亦稱的為鹵素鎢絲燈)包括燈泡12 (亦稱的為燈罩)，鹵素?zé)?0具有電性耦接于短內(nèi)導(dǎo)線16及長內(nèi)導(dǎo)線18之間且呈線圈形式的光產(chǎn)生燈絲14。內(nèi)導(dǎo)線16、18是通過金屬薄片22而連接至外導(dǎo)線沈。金屬薄片 22通常由鉬制成。內(nèi)導(dǎo)線16、18、外導(dǎo)線沈及金屬薄片22皆定位在燈座20。在制造過程中，燈座20是壓制在一起而位于金屬薄片區(qū)域上方，以形成壓制密封而密封住燈泡。燈泡 12通常由石英制成，并且典型填充有含鹵素氣體。在半導(dǎo)體處理操作過程中，上述燈是以圖案化陣列而放置在處理腔室中，以加熱設(shè)置在腔室中的基板。如上所述，燈是在極高溫下操作。一般來說，約半數(shù)來自燈的光能是在多次反射后離開相關(guān)光管的末端。約半數(shù)來自燈的光能則在燈的燈座20以及反射鏡 (reflector) /燈頭結(jié)構(gòu)處被吸收。相較于在開放空間照射的燈，上述可能會導(dǎo)致燈座溫度上升至較高溫。若燈座溫度過高，則會實(shí)質(zhì)降低燈的平均壽命。破壞金屬薄片22 (其攜帶電能至燈絲)周圍的密封會導(dǎo)致燈的品質(zhì)降低。通常由鉬制成的金屬薄片在高于約300°C 的處會容易氧化，所造成的氧化鉬會使得體積膨脹而使石英破裂或造成開路。因此，必須要提供可冷卻燈座20的方法。此外，已設(shè)計復(fù)雜的結(jié)構(gòu)來將燈座20的熱傳導(dǎo)離開。根據(jù)現(xiàn)有方法，利用多孔封裝化合物(porous potting compound)將燈座20封進(jìn)精準(zhǔn)外徑不銹鋼管中。高精準(zhǔn)不銹鋼管是置入另一高精準(zhǔn)不銹鋼管中，且此另一高精準(zhǔn)不銹鋼管的外表面(針對其全部長度) 是經(jīng)水冷卻。反射鏡套筒圍繞燈泡的一部分并設(shè)置以將光能量反射離開燈泡。此復(fù)雜的冷卻機(jī)構(gòu)使得燈可以在足夠低的溫度下操作以延長燈壽命。另一用于將熱傳導(dǎo)離開燈的方法是在燈泡內(nèi)設(shè)置熱屏障或反射鏡板，而位于燈絲 (或線圈)以及燈座之間。包括有熱屏障或內(nèi)部反射鏡板的燈泡的實(shí)例是揭露在PCT國際公開號第W002/03418號以及美國專利第6，744，187號中。包括有熱屏障或反射鏡板在其內(nèi)的燈泡可能有效，但該些方法需要一增設(shè)至燈組件的額外部件。盡管已存在上述的燈冷卻方法，仍亦期望提供額外的方法以促進(jìn)熱自燈、燈座及燈頭/反射鏡套筒而散逸。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的一實(shí)施例是關(guān)于一種燈組件，該燈組件包括一燈泡，是包圍至少一光產(chǎn)生燈絲，該燈絲附接至一對導(dǎo)線，該燈泡具有一內(nèi)表面及一外表面；一燈座，是配置以容納該對導(dǎo)線；以及一金屬套筒，是圍繞該燈座，并填充有一封裝化合物(potting compound), 該套筒的壁厚度為至少約0. 020英寸，該封裝化合物的熱傳導(dǎo)系數(shù)是超過約100W/(K-m)， 該燈組件是適用于一基板處理腔室中，以將一基板加熱至高達(dá)至少約1100°C的溫度。根據(jù)一或多個實(shí)施例，封裝化合物的熱傳導(dǎo)系數(shù)是超過約150W/(K-m)，例如大于約200W/ (K-m)。在一或多個實(shí)施例中，套筒的壁厚度超過約0. 040英寸，例如超過約0. 050英寸。 套筒可以由銅或鋁制成。根據(jù)一或多個實(shí)施例，封裝化合物包括結(jié)合磷酸鎂的氮化鋁。在一實(shí)施例中，封裝化合物包括一環(huán)氧系(印oxy based)封裝化合物，且其更包括銅或銀。根據(jù)一或多個實(shí)施例，套筒的剖面形狀是實(shí)質(zhì)與燈座的剖面形狀相符。在一實(shí)施例中，套筒的剖面形狀為實(shí)質(zhì)矩形。在另一實(shí)施例中，提供一種燈組件，該燈組件包括一燈泡，是包圍至少一光產(chǎn)生燈絲，該燈絲附接至一對導(dǎo)線，該燈泡具有一內(nèi)表面及一外表面；一燈座，是配置以容納該對導(dǎo)線；以及一第一封裝化合物，是圍繞該燈座，且該第一封裝化合物的熱傳導(dǎo)系數(shù)超過約 100W/(K-m)，該燈組件是適用于一基板處理腔室中，以將一基板加熱至高達(dá)至少約1100°C 的溫度。在一實(shí)施例中，第一封裝化合物的熱傳導(dǎo)系數(shù)是超過約150W/(K-m)，且可超過約 200W/(K-m)。在一實(shí)施例中，該燈組件可包括一第二封裝化合物，該第二封裝化合物是鄰近該燈泡，該第二封裝化合物相對于該第一封裝化合物而具有較低的熱傳導(dǎo)系數(shù)及較高的反射性。在部分實(shí)施例中，第一封裝化合物包括一環(huán)氧系氮化鋁化合物，以及第二封裝化合物包括一氧化鋯系(zirconia based)封裝化合物。根據(jù)一實(shí)施例，第二封裝化合物是存在于厚度小于約1毫米(mm)的一層中。附圖說明為讓本專利技術(shù)的上述特征更明顯易懂，可配合參考實(shí)施例說明，其部分乃繪示如附圖式。須注意的是，雖然所附圖式揭露本專利技術(shù)特定實(shí)施例，但其并非用以限定本專利技術(shù)的精神與范圍，任何熟習(xí)此技藝者，當(dāng)可作各種的更動與潤飾而得等效實(shí)施例。圖1，繪示現(xiàn)有的用于半導(dǎo)體處理中的鹵素?zé)簟D2，繪示根據(jù)本專利技術(shù)的一實(shí)施例的燈組件的剖面視圖。圖3，繪示根據(jù)本專利技術(shù)的一實(shí)施例的燈組件的立體視圖。具體實(shí)施例方式在下方描述中，所提出的特定細(xì)節(jié)是用于提供對本專利技術(shù)的全盤了解。然而，應(yīng)了解熟悉該
的人士可在不包括該些特定細(xì)節(jié)下而實(shí)施的。在其它實(shí)例中，并不顯示出熟知的組件，以避免對本專利技術(shù)造成不必要的混淆。本專利技術(shù)的實(shí)施例一般是提供適用于基板熱處理腔室中以將基板加熱至至少約 Iioo0C (例如高達(dá)約1350°C)的燈組件。根據(jù)一或多個實(shí)施例，可用于半導(dǎo)體基板處理中的快速熱處理設(shè)備的燈組件是設(shè)計以將沿著管長度的熱流出并穿過封裝化合物，以相對于現(xiàn)存燈泡而能更快速地冷卻燈泡。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例，可期望燈的壽命會延長，且可預(yù)防因?yàn)闊襞菁盁糇倪^度加熱所導(dǎo)致的過早燈泡失效。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例，增加圍繞燈組件的管或套筒的熱傳導(dǎo)系數(shù)(thermal conductivity)，及/或增加管或套筒的厚度，用以促使將熱傳導(dǎo)離開燈泡。在現(xiàn)存的燈組件中，圍繞燈組件的套筒一般由不銹鋼制成。根據(jù)一或多個實(shí)施例，銅或鋁是用作為圍繞燈組件的套筒，以增加套筒的熱傳導(dǎo)系數(shù)(相較于現(xiàn)有燈組件)。在另一實(shí)施例中，可使用具有較高熱傳導(dǎo)系數(shù)的封裝化合物，以促進(jìn)將熱傳導(dǎo)離開燈泡及燈座。在現(xiàn)存燈組件中，于現(xiàn)存燈組件中所使用的封裝化合物的熱傳導(dǎo)系數(shù)為l_2W/(K-m)。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例，燈組件中所使用的封裝化合物的熱傳導(dǎo)系數(shù)超過約IOOW/ (K-m)，例如超過本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
１．一種燈組件，包括：燈泡，包圍至少一光產(chǎn)生燈絲，該燈絲附接至一對導(dǎo)線，該燈泡具有內(nèi)表面及外表面；燈座，配置以容納該對導(dǎo)線；以及銅或者鋁套筒，圍繞該燈座，并填充有封裝化合物（ｐｏｔｔｉｎｇ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ），該銅套筒的壁厚度為至少約０．０２０英寸，該燈組件適用于一基板處理腔室中，以將一基板加熱至高達(dá)至少約１１００℃的溫度。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：J·M·瑞尼西，K·索拉吉，
申請(專利權(quán))人：應(yīng)用材料公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US