[发明专利]具有可移动热挡板的半导体片红外快速热处理腔

说明书

技术领域

本发明属于极大规模集成电路和半导体制造的工艺设备技术领域，特别涉及半导体片红外快速热处理腔的结构设计。

背景技术

为了满足超大规模集成电路超浅结、硅化物形成、薄氧生长和快速热氮化等工艺技术的要求，本申请发明人发明了采用射频感应加热扁平矩形石墨腔作为红外快速辐射热源，使红外快速热处理设备的热处理石英腔的温度均匀性满足8＂(Φ200mm)以下半导体片的要求(实用新型专利：红外快速热处理设备的热处理石英腔，专利号：2L 93241758.2)。其结构如图1所示：矩形石英腔1外围绕着射频线圈2，石英腔一端有一通氮气N2的进气管3，另一端是与中间开有扁平孔的腔盖4相连，涂有介质膜的红外反射板5用石英框架7固定在矩形石英腔1内，由内外表面包封一层碳化硅膜的扁平矩形石墨腔6固定在红外反射板5内，半导体片9放在石英片架8上被机械手送入石墨腔6内加热。该专利由于采用整个扁平矩形石墨腔6从上下左右四周加热其间的半导体片，再加上在周围还设置了红外反射板5，使温度场非常均匀，从而保证了快速热处理8＂(Φ200mm)以下半导体片的温度均匀性，满足了超大规模集成电路工艺技术的特殊要求。

近年来随着极大规模集成电路的迅速发展，半导体片尺寸已发展到12＂(Φ300mm)甚至更大，线条已下降到60nm或者45nm、32nm甚至更小，因而对红外快速热处理设备提出了更高要求：首先必须保证Φ300mm半导体片加热均匀。其次必须满足60纳米节点以下线宽的极大规模集成电路极快速度升降温退火的尖峰退火技术要求。而在上述已有加热腔中退火半导体片，无法实现极快速度的升温和极快速度的降温。因为在将半导体片送进加热腔时，如果升温速度太快，会由于加热器的热惰性，大大超过预设的加热温度，控温系统无法精确控制其温度；而在将半导体片拉出加热腔时，半导体片会继续受到石墨加热腔的热辐射，无法迅速降温。因此，上述结构红外快速热处理腔已不能满足要求。

发明内容

本发明的目的是在于针对已有技术存在的问题，提出一种具有可移动热挡板的半导体片红外快速热处理腔，采用具有可快速移动的热挡板结构，当半导体片在石墨加热腔中以极快速度加热到预定的高温时，可移动热挡板可快速插入半导体片与石墨加热腔之间的缝隙，将退火后的半导体片与石墨腔热辐射源完全隔离，从而使高温半导体片迅速降温，实现真正的尖峰退火。

本发明提出的具有可移动热挡板半导体片红外快速热处理腔，其特征在于，该热处理腔包括：由石英内腔及套在该内腔外的石英外腔构成的扁平矩形双层石英腔，固定在所述石英内、外腔之间的扁平矩形红外加热腔和红外反射板，在该石英内、外腔的端面各设有通气口；石英内腔的前端伸入石英外腔中，该石英内、外腔的前端面设置有密封腔盖，在该腔盖内腔中间设置有能进出半导体片的密封阀门，还包括装卸半导体片的机械手及机械手驱动机构；在所述的机械手上固定有石英片托；在所述双层石英腔外还设置有可移动热挡装置，该可移动热挡装置的热挡板能沿该双层石英腔轴线方向从双层石英腔后端伸入到石英内腔外壁与扁平矩形红外加热腔内壁之间的缝隙内。

本发明的技术特点及效果：

本发明的具有可移动热挡板半导体片红外快速热处理腔，采用可快速移动热挡装置。当半导体片在石墨加热腔中以极快速度加热到预定的高温时，其中的可移动挡板快速插入半导体片与石墨加热腔之间的缝隙。该可移动热挡板不仅将退火后的半导体片与石墨腔热辐射源完全隔离，而且同时吸收高温半导体片辐射的能量，从而使高温半导体片迅速降温，实现真正的尖峰退火。该热处理腔，半导体片加热温度范围宽，半导体片加热升温速率和降温速率快，半导体片尺寸任意大小，生产率高。

附图说明

图1为已有技术的热处理石英腔示意图。

图2为本发明的具有可移动热挡板半导体片红外快速热处理腔示意图

具体实施方式

本发明提出的可移动热挡板半导体片红外快速热处理腔结合附图及实施例进一步说明如下：