一種減少快速熱退火處理裝置內腔的顆粒產生的方法

2023-05-20 21:45:16 2

專利名稱：一種減少快速熱退火處理裝置內腔的顆粒產生的方法
技術領域：
本發明屬於快速熱退火處理(Rapid Thermal Processing,RTP)技術領域,涉及ー種減少快速熱退火處理裝置內腔的顆粒產生的方法，尤其涉及一種減少接觸式旋轉加熱的快速熱退火處 理裝置內腔的顆粒產生的方法，
背景技術：
在半導體的製造エ藝過程中，經常需要使用快速熱退火處理(Rapid ThermalProcessing, RTP)エ藝步驟，例如，離子注入之後。由於RTP過程均在高溫條件(例如5000C -IlOO0C )下進行，易於在其內腔中產生顆粒，同吋，隨著晶片的特徵尺寸的不斷縮小，半導體エ藝越來越先迸，其對RTP裝置(或機臺)的要求也越來越高。其主要表現在兩方面，首先是，要求RTP裝置的內腔中的影響娃片電路性能的顆粒越來越少，從而能保證良率、並減少PM (Prevent Maintenance,預防維護)頻次來保證產能；其次，對矽片表面加熱的均勻性要求越來越高。其中，在RTP裝置的內腔中，是通過輻射源對矽片表面加熱。為解決加熱的均勻性問題，現有技術中，主要通過採用旋轉式(矽片在內腔中旋轉)加熱的方法彌補加熱不均勻的問題；另外也有採用雙面加熱的方法來加熱，但是相對成本高。其中，採用旋轉式的RTP裝置中，矽片旋轉方式主要有兩種第一種是接觸式旋轉，也即承載矽片的矽片臺被軸承支撐著旋轉，這種方式相對易於實現，RTP裝置相對價格便宜，例如AMAT (Applied Material，應用材料)RTP機臺就是採用這種方法旋轉加熱，但是，由於機械接觸式旋轉並在高溫的條件內腔時，會由於軸承的部件之間的摩擦而容易產生一定量的顆粒，這會明顯會影響良率並增加PM的頻次；第二種是懸浮式旋轉，其能使矽片懸浮於內腔中並以預定速度旋轉(例如氣流方式旋轉)，這種方式能避免以上所提及的因機械摩擦而產生顆粒的問題，但是使用這種方法的RTP裝置通常相對昂貴。針對第一種旋轉方式中的問題，現有技術中也有通過改善軸承中的滾珠的材料性能的方法、來減少因機械摩擦產生的顆粒，例如採用硬化的陶瓷滾珠。但是這種陶瓷滾珠也容易由於機械摩擦而導致表面磨損變形，一定時間以後(例如半年)需要更換一次陶瓷滾珠來維護RTP裝置，這樣也不利於降低維護成本。有鑑於此，本發明針對第一種旋轉方式低成本低減少RTP裝置內腔中的顆粒。

發明內容
本發明要解決的技術問題是，減少接觸式旋轉加熱的快速熱退火處理裝置內腔的
顆粒產生。為解決以上技術問題，本發明提供一種減少快速熱退火處理裝置內腔的顆粒產生的方法，所述RTP裝置為接觸旋轉式加熱的裝置，其包括矽片承載臺、對所述矽片承載實現旋轉支撐的軸承，所述軸承包括上圈、下圈以及嵌置於所述上圈和下圈之間的滾珠；其中，在所述軸承的滾珠之間置入潤滑劑。按照本發明提供的減少RTP裝置內腔的顆粒產生的方法的較佳實施例，其中，所述潤滑劑在800°C溫度環境下4500小時內不失效。 具體地，所述潤滑劑可以為氟素潤滑脂。按照本發明提供的減少RTP裝置內腔的顆粒產生的方法的又一較佳實施例，所述滾珠包括碳化矽材質的滾珠和特氟龍材質的滾珠。其中，優選地，所述碳化矽材質的滾珠與所述特氟龍材質的滾珠的數量比基本為I : I。在又ー實例中，所述碳化矽材質的滾珠與所述特氟龍材質的滾珠的數量比基本為I : 2。本發明的技術效果是，該減少顆粒產生的方法相對簡單、成本低，並有利於降低RTP裝置的維護成本並提高產能。


圖I是應用本發明實施例提供的減少顆粒產生的方法的RTP裝置內腔部分結構示意圖；圖2是圖I所示滾珠的第一實施例的組合排列示意圖；圖3是圖I所示滾珠的第二實施例的組合排列示意圖。
具體實施例方式下面介紹的是本發明的多個可能實施例中的ー些，g在提供對本發明的基本了解。並不g在確認本發明的關鍵或決定性的要素或限定所要保護的範圍。容易理解，根據本發明的技術方案，在不變更本發明的實質精神下，本領域的一般技術人員可以提出可相互替換的其它實現方式。因此，以下具體實施方式
以及附圖僅是對本發明的技術方案的示例性說明，而不應當視為本發明的全部或者視為對本發明技術方案的限定或限制。圖I所示為應用本發明實施例提供的減少顆粒產生的方法的RTP裝置內腔部分結構示意圖。該RTP裝置100採用接觸式旋轉方式實現被加熱的矽片的旋轉，接觸式旋轉也即為實現矽片的旋轉需要部件之間相互接觸並相對運動而產生摩擦。如圖I所示，在該實施例中，RTP裝置100的內腔中包括矽片承載臺150、軸承上圈130、軸承下圈110以及滾珠120，需要RTPエ藝處理的矽片通過石英腳151支撐於矽片承載臺150上，通過軸承對矽片承載臺150實現旋轉支撐。具體地，軸承的軸承下圈110可固定於RTP裝置內腔的底部(圖中未示出)，多個滾珠120置於軸承下圈110和軸承上圈130之間，矽片承載臺150置於軸承上圈130之上，軸承上圈130或矽片承載臺150可以通過動カ裝置帶動(圖中未示出)旋轉，從而矽片臺承載裝置150可以在控制器(圖中未示出)作用下以預定速度旋轉。滾珠120與軸承上圈130之間、滾珠120與軸承下圈110之間、或滾珠相互之間會產生機械摩擦。為避免軸承的滾珠因機械摩擦產生的顆粒，該發明中，在軸承的滾珠120之間置入潤滑劑125，通過潤滑劑125的潤滑作用，可以在軸承旋轉時大大減少滾珠120與軸承上圈130之間、滾珠120與軸承下圈110之間、或滾珠相互之間的機械摩擦，因此能大大減少在接觸式旋轉中因機械摩擦而產生的顆粒，RTP裝置100的內腔中的顆粒從而減少，在保證製備良率的同時，可以大大減少為清除顆粒而進行的PM次數，減少工人的勞動負荷並有利ラ1擊是1 廣ム倉泛。同吋，由於對滾珠的機械摩擦減小，滾珠的使用周期大大提高，從而大大降低RTP裝置的維護成本。進一歩，由於RTP裝置100中的旋轉一般是在高溫退火時進行，例如一般在800°C左右的溫度範圍內進行退火，因此優選地，潤滑劑125選擇熱穩定性良好的潤滑劑，也即其能在退火的高溫條件下不蒸發並保持其潤滑特性的潤滑剤。例如選擇用氟素潤滑脂、或者美國杜邦公司的Krytox LVP高真空潤滑脂。熱穩定性良好的潤滑劑可以800°C溫度環境下4500小時內不失效，從而減少潤滑劑的更換頻次。圖2所示為圖I所示滾珠的第一實施例的組合排列示意圖。為進一歩減少顆粒的產生，可以從提升滾珠120的材質來實現。通常採用碳化矽材質的滾珠代替特氟龍材質的滾珠來減少因旋轉摩擦而產生的顆粒。但是，碳化矽材質的滾珠相對價格昂貴。因此，在該實施例中，在使用潤滑劑125的情況下，可以採用如圖2的滾珠組合排列。其中，滾珠120包括碳化矽材質的滾珠120a和特氟龍材質的滾珠120b，其中碳化矽材質的滾珠120a和特氟龍材質的滾珠120b交替排列，碳化矽材質的滾珠120a的數量與特氟龍材質的滾珠120b的數量基本相等(也即數量比基本為I : I)，從而可以減少滾珠的費用，降低RTP裝置的使用成本。為進一歩降低滾珠的費用，還可以採用如圖3所示的滾珠組合排列方式。圖3所示為圖I所示滾珠的第二實施例的組合排列示意圖。該實施例中，在使用潤滑劑125的情況下，可以採用如圖3的滾珠組合排列。其中，同樣地,滾珠120包括碳化矽材質的滾珠120a和特氟龍材質的滾珠120b，其中碳化矽材質的滾珠120a和特氟龍材質的滾珠120b交替排列，碳化矽材質的滾珠120a與特氟龍材質的滾珠120b的數量比基本為I : 2，從而可以減少碳化矽材質的滾珠的使用比例，降低RTP裝置的使用成本。在以上實例中，「碳化矽材質的滾珠」並不是僅限定滾珠的材料100%為碳化矽材料,其還應該包括主要材料成分為碳化矽材料的滾珠的情況。同樣地,「特氟龍材質的滾珠」並不是僅限定滾珠的材料100%為特氟龍材料，其還應該包括主要材料成分為特氟龍材料的滾珠的情況。需要說明的是，軸承中的滾珠的120的具體材質的選擇以及排列組合方式並不受本發明實施例限制，本領域技術人員可以根據以上教導啟示選擇其它類型的滾珠或其排列組合。通過實驗證明上通過應用本發明的方法，RTP裝置可以有效運行6個月而不會出現顆粒數量超標的情況，並且滾珠也未出現嚴重磨損情況，因此能明顯減少顆粒的產生，降低維護成本。以上例子主要說明了本發明的減少RTP裝置的內腔的顆粒產生的方法。儘管只對其中一些本發明的實施方式進行了描述，但是本領域普通技術人員應當了解，本發明可 以在不偏離其主g與範圍內以許多其他的形式實施。因此，所展示的例子與實施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權利要求所定義的本發明精神及範圍的情況下，本發明可能涵蓋各種的修改與替換。
權利要求
1.一種減少快速熱退火處理裝置內腔的顆粒產生的方法，所述快速熱退火處理裝置為接觸旋轉式加熱的裝置，其包括矽片承載臺、對所述矽片承載實現旋轉支撐的軸承，所述軸承包括上圈、下圈以及嵌置於所述上圈和下圈之間的滾珠；其特徵在於，在所述軸承的滾珠之間置入潤滑劑。
2.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述潤滑劑在800°C溫度環境下4500小時內不失效。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述潤滑劑為氟素潤滑脂。
4.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述滾珠包括碳化矽材質的滾珠和特氟龍材質的滾珠。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述碳化矽材質的滾珠與所述特氟龍材質的滾珠的數量比基本為1:1。
6.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述碳化矽材質的滾珠與所述特氟龍材質的滾珠的數量比基本為1:2。
全文摘要
本發明提供一種減少快速熱退火處理(Rapid Thermal Processing，RTP)裝置內腔的顆粒產生的方法，屬於快速熱退火處理技術領域。該減少RTP裝置內腔的顆粒產生的方法中，所述RTP裝置為接觸旋轉式加熱的裝置，其包括矽片承載臺、對所述矽片承載實現旋轉支撐的軸承，所述軸承包括上圈、下圈以及嵌置於所述上圈和下圈之間的滾珠；其中，在所述軸承的滾珠之間置入潤滑劑。該方法相對簡單、成本低，並有利於降低RTP裝置的維護成本並提高產能。
文檔編號C30B33/02GK102618934SQ20111003710
公開日2012年8月1日 申請日期2011年1月27日 優先權日2011年1月27日
發明者過鈺良 申請人:無錫華潤上華半導體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司