用于EPI工艺的晶片加热的二极管激光器的制作方法

用于epi工艺的晶片加热的二极管激光器
1.本技术是申请日为2016年10月7日、申请号为201680056747.6、发明名称为“用于epi工艺的晶片加热的二极管激光器”的发明专利申请的分案申请。
2.背景
技术领域
3.本公开内容的实施方式一般涉及用于半导体处理的设备和方法，更具体地，涉及热工艺腔室。


背景技术：

4.半导体基板被处理以用于各种各样的应用，包括集成装置和微装置的制造。在处理期间，基板被定位在工艺腔室内的基座上。基座由支撑轴支撑，支撑轴可绕中心轴线旋转。对加热源(诸如设置在基板的下方和上方的多个加热灯)的精确控制允许基板在非常严格的公差内被加热。基板的温度可影响沉积在基板上的材料的均匀性。
5.尽管对基板加热进行精确控制，已观察到在基板上的某些位置处形成谷(较低的沉积)。因此，存在对于在半导体处理中的改善的热工艺腔室的需求。


技术实现要素：

6.本公开内容的实施方式一般涉及用于半导体处理的设备和方法，更具体地，涉及热工艺腔室。在一个实施方式中，工艺腔室包括：第一拱形结构；第二拱形结构；基板支撑件，设置在第一拱形结构和第二拱形结构之间；第一多个加热元件，设置在第一拱形结构的上方，其中第一拱形结构设置在第一多个加热元件和基板支撑件之间；和高能量辐射源组件，设置在第一多个加热元件的上方，其中高能量辐射源组件包含具有至少100w的总输出功率的高能量辐射源。
7.在另一实施方式中，工艺腔室包括：第一拱形结构；第二拱形结构；基板支撑件，设置在第一拱形结构和第二拱形结构之间；第一多个加热元件，设置在第一拱形结构上方，其中第一拱形结构设置在第一多个加热元件和基板支撑件之间；支撑构件，设置在第一多个加热元件上方，其中第一多个加热元件设置在第一拱形结构和支撑构件之间；和第一高能量辐射源组件，设置在支撑构件上，其中高能量辐射源组件包含：高能量辐射源；和支架，用于将高能量辐射源组件耦接到支撑构件。
8.在另一实施方式中，工艺腔室包括：第一拱形结构；第二拱形结构；基板支撑件，设置在第一拱形结构和第二拱形结构之间；多个加热元件，设置在第一拱形结构上方，其中第一拱形结构设置在多个加热元件和基板支撑件之间；支撑构件，设置在第一多个加热元件上方，其中第一多个加热元件设置在第一拱形结构和支撑构件之间；和高能量辐射源组件，可移动地设置在形成在支撑构件上的轨道上，其中高能量辐射源组件包含高能量辐射源。
附图说明
9.为使本公开内容的上述特征的方式可被详细理解，可通过参照实施方式(一些实施方式示出于附图中)而获得前面所简要总结的本公开内容的更具体的说明。应理解附图仅描绘此公开内容的典型实施方式，并且不因此被认为限制本公开内容的范围，因为本公开内容可允许其他同等有效的实施方式。
10.图1是根据一个实施方式的工艺腔室的示意性截面侧视图。
11.图2是根据另一实施方式的工艺腔室的示意性截面侧视图。
12.图3是根据另一实施方式的工艺腔室的示意性截面侧视图。
13.图4是根据于此所述的实施方式的高能量辐射源组件的示意性透视图。
14.图5是根据一个实施方式的图4的高能量辐射源组件的示意性截面侧视图。
15.图6是根据一个实施方式的高能量辐射源组件的示意性透视图。
16.图7是根据一个实施方式的图6的高能量辐射源组件的放大示意性截面侧视图。
17.图8是根据一个实施方式的图1的工艺腔室的示意性俯视图。
18.图9是根据另一实施方式的图1的工艺腔室的示意性俯视图。
19.图10显示根据于此所述的实施方式的用于处理基板的方法的操作。
20.图11显示提供关于从基板的原点(origin)的距离相比基板的电阻率的测试结果的数据图。
21.为促进理解，在可能的情况下已使用相同的参考数字指定附图共有的相同元件。可预期在一个实施方式中公开的元件可有利地使用于其他实施方式中而无需具体地引用。
具体实施方式
22.本公开内容的实施方式一般涉及用于半导体处理的设备和方法，更特定地，涉及热工艺腔室。热工艺腔室可包括基板支撑件，设置在基板支撑件上方的第一多个加热元件，和设置在第一多个加热元件上方的一个或多个高能量辐射源组件。一个或多个高能量辐射源组件用于在处理期间对设置在基板支撑件上的基板上的冷区域提供局部加热。基板的局部加热改善温度轮廓(profile)，这又改善了沉积均匀性。
23.于此所述的“基板”或“基板表面”通常是指在基板表面上执行处理的任何基板表面。例如，基板表面可包括硅、氧化硅、掺杂硅、锗化硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石和任何其他材料，诸如金属、金属氮化物、金属合金和其他导电或半导体材料，取决于应用。基板或基板表面还可包括介电材料，诸如二氧化硅、氮化硅、有机硅酸盐和碳掺杂氧化硅或氮化物材料。基板本身不受限于任何特定的尺寸或形状。虽然于此所述的实施方式通常是参照圆形200mm或300mm基板而作出的，其他形状(诸如多边形、正方形、矩形、曲线形或其它非圆形)工件可根据于此所述的实施方式而使用。
24.图1是根据一个实施方式的工艺腔室100的示意性截面侧视图。工艺腔室100可以是用于执行任何热工艺(诸如外延处理)的工艺腔室。预期虽然示出和说明了用于外延工艺的工艺腔室，本公开内容的概念也适用于能够提供受控的热循环的其他工艺腔室，受控的热循环加热用于工艺(诸如例如热退火、热清洁、热化学气相沉积、热氧化和热氮化)的基板，而不管加热元件是设置在工艺腔室的顶部、底部或顶部和底部两者。
25.工艺腔室100可用于处理一个或多个基板，包括在基板110的沉积表面122上沉积
材料。工艺腔室100可包括第一拱形结构112、第二拱形结构114和设置在第一拱形结构112和第二拱形结构114之间的基板支撑件102。基板支撑件102可包括用于支撑基板110的基座124和用于支撑基座124的基座支撑件126。第一拱形结构112和第二拱形结构114可由光学透明材料(诸如石英)构成。基板110可通过装载口128而被带入到工艺腔室100中，并且被定位在基座124上。基座124可由涂覆有sic的石墨制成。基座支撑件126可由电动机(未示出)旋转，这接着使基座124和基板110旋转。
26.工艺腔室100可进一步包括设置在第二拱形结构114下方的第一多个加热元件106(诸如辐射加热灯)，用于从基板110下方加热基板110。工艺腔室100还可包括设置在第一拱形结构112上方的第二多个加热元件104(诸如辐射加热灯)，用于从基板110上方加热基板110。在一个实施方式中，第一和第二多个加热元件104、106分别通过第一拱形结构112和第二拱形结构114向基板提供红外线辐射热。第一和第二拱形结构112、114可以是对红外线辐射透明的，定义为透射至少95％的红外线辐射。
27.在一个实施方式中，工艺腔室100还可以包括一个或多个温度传感器130，诸如光学高温计，温度传感器测量在工艺腔室100内和在基板110的表面122上的温度。一个或多个温度传感器130可设置在支撑构件132上，支撑构件132设置在盖116上。反射器118可放置在第一拱形结构112的外侧，以将从基板110和第一拱形结构112辐射的红外光反射回基板110。一个或多个高能量辐射源组件108(诸如聚焦的高能量辐射源组件，例如激光源组件)可设置在支撑构件132上。一个或多个高能量辐射源组件108可产生一个或多个高能量辐射束134(诸如聚焦的高能量辐射束，例如激光束)，一个或多个高能量辐射束134在基板110的表面122上形成束斑(beam spot)，以执行基板110的局部加热。一个或多个高能量辐射束134可通过形成在反射器118的环形部分136中的开口120，并且第一拱形结构112可以是对高能量辐射束透明的(透射高能量辐射束134的辐射的至少95％)。在一个实施方式中，一个或多个高能量辐射束134的一个高能量辐射束134从透镜(图3)行进到基板110的表面122的距离d1为约400mm，一个或多个高能量辐射束134的一个高能量辐射束134从第一拱形结构112行进到基板110的表面122的距离d2为约76mm。
28.在操作(诸如外延沉积)期间，基板110可被加热到预定温度，诸如小于约摄氏750度。尽管对基板110进行加热的精确控制，基板110上的一个或多个区域可能经历温度不均匀性，诸如比基板110的其余部分低约摄氏2-5度。温度不均匀性对于在一个或多个区域中沉积在基板上的膜导致膜厚度不均匀性，诸如1％或更多的厚度不均匀性。为了改善温度均匀性(这又改善了膜厚度不均匀性)，一个或多个高能量辐射源组件108被用于局部地加热在基板110上的一个或多个区域。由于基板110在操作期间旋转，通过一个或多个高能量辐射源组件108的局部加热可在处于基板110的特定半径处的环形区域上方。在一个实施方式中，环形区域处于约50mm的半径。在一些实施方式中，一个或多个高能量辐射源组件108可被可移动地设置在支撑构件132上(诸如可移动地设置在轨道(图8)上，轨道沿着径向方向设置在支撑构件132上)，并且一个或多个高能量辐射源组件108可以是可沿着轨道移动的，以在操作期间局部地加热基板110上的任何冷区域。在一些实施方式中，多个高能量辐射源组件108(图8和图9)用于同时地加热基板110上的多个冷区域。
29.图2和图3显示根据另一实施方式的工艺腔室200的示意性截面图。工艺腔室200可用作外延沉积室、快速热工艺腔室或其他热处理腔室。工艺腔室200可用于处理一个或多个
基板，包括在基板202的上表面上沉积材料、加热基板202、蚀刻基板202或这些操作的组合。工艺腔室200一般包括腔室壁103和用于加热的辐射加热灯204的阵列(除其他部件之外)、设置在工艺腔室200内的基座206。如图2和图3中所示，辐射加热灯204的阵列可设置在基座206下方。如图3中所示，辐射加热灯204的阵列可设置在基座206的下方和/或上方。辐射加热灯204可提供在约10kw和约60kw之间的总灯功率。辐射加热灯204可将基板202加热到在约摄氏500度和约摄氏900度之间的温度。基座206可以是如图所示的盘状(disk-like)基板支撑件，或可包括环状基板支撑件(未示出)，基座206从基板的边缘支撑基板，这将基板202的背侧暴露于来自辐射加热灯204的热。基座206可以由碳化硅或涂覆有碳化硅的石墨形成，以从灯204吸收辐射能量并将辐射能量传导到基板202，因而加热基板202。
30.基座206位于工艺腔室200内，在第一透射构件208(第一透射构件可以是拱形结构)和第二透射构件210(第二透射构件可以是拱形结构)之间。
31.第一透射构件208和第二透射构件210连同设置在第一透射构件208和第二透射构件210之间的底座环212大体限定工艺腔室200的内部区域211。第一透射构件208和/或第二透射构件210的每一个可以是凸的和/或凹的。在一些实施方式中，第一透射构件208和/或第二透射构件210的每一个可以是透明的。
32.第一透射构件208可设置在腔室壁103和基座206之间。在一些实施方式中，辐射加热灯204的阵列可设置在工艺腔室200的内部区域211的外部和/或第一透射构件208上方，例如限定在第一透射构件208和反射器254(如下所述)之间的区域149。基板202可通过形成在底座环212中的装载口(未示出)被传送到工艺腔室200中并且被定位到基座206上。工艺气体入口214和气体出口216可设在底座环212中。
33.基座206包括耦接到运动组件220的轴或杆218。运动组件220包括提供在内部区域211内的杆218和/或基座206的移动和/或调整的一个或多个致动器和/或调整装置。例如，运动组件220可包括使基座206绕工艺腔室200的纵向轴线a旋转的旋转致动器222。纵向轴线a可包括工艺腔室200的x-y平面的中心。运动组件220可包括竖直致动器224，以在z方向上提升和降低基座206。运动组件220可包括用于调整在内部区域211中的基座206的平面取向的倾斜调整装置226。运动组件220还可包括用于在内部区域211内左右调整杆218和/或基座206的定位的侧向调整装置228。在包括侧向调整装置228和倾斜调整装置226的实施方式中，侧向调整装置228用于在x和/或y方向上调整杆218和/或基座206的定位，而倾斜调整装置226调整杆218和/或基座206的角度取向(α)。在一个实施方式中，运动组件220包括枢转机构230。当第二透射构件210通过底座环212而附接到工艺腔室200时，枢转机构230用于允许运动组件220至少以角度取向(α)移动杆218和/或基座206，以减少第二透射构件210上的应力。
34.基座206被示出为在升高的处理方位中，但是可通过如以上所述的运动组件220而被竖直地升高或降低。基座206可降低到传送方位(在处理方位下方)，以允许升降杆232接触第二透射构件210。升降杆232在当基座206下降时延伸穿过在基座206中的孔207，并且升降杆232使基板202从基座206升起。机器手(未示出)可接着进入工艺腔室200，以通过装载口接合(engage)基板和从工艺腔室200移除基板。新的基板202可被机器手装载到升降杆232上，并且基座206可接着被致动往上到处理位置，以放置基板202，基板的装置侧250面向上。升降杆232包括扩大的头部，允许升降杆232在处理位置中由基座206悬挂在开口中。在
一个实施方式中，耦接到第二透射构件210的支座234用于提供用于升降杆232接触的平坦表面。支座提供平行于工艺腔室200的x-y平面的一个或多个表面，并且可用于防止若允许升降杆的端部接触第二透射构件210的弯曲表面时可能发生的升降杆232的黏结(binding)。支座234可由诸如石英的光学透明材料制成，以允许来自灯204的能量通过支座234。
35.基座206(当位于处理方位中时)将工艺腔室200的内部空间分成在基座206上方的工艺气体区域236和在基座206下方的净化气体区域238。基座206在处理期间由旋转致动器222旋转，以最小化在工艺腔室200内的热和工艺气体流动空间偏差(spatial anomalies)的影响，并且因而促进基板202的均匀处理。基座206可以在约5rpm和约100rpm之间，例如在约10rpm和约50rpm之间旋转。基座206由杆218支撑，杆218通常在基座206上对准中心，并且在基板传送期间和在一些情况下的基板202的处理期间，促进基座206和基板202在竖直方向(z方向)上的移动。
36.大体而言，第一透射构件208的中心部分和第二透射构件210的底部由诸如石英的光学透明材料形成。第一透射构件208的厚度和曲率可经选择以提供用于工艺腔室中的均匀流动的更平坦的几何形状。
37.一个或多个灯(诸如辐射加热灯204的阵列)可以围绕杆218的特定的方式邻近于第二透射构件210并且在第二透射构件210下方设置。辐射加热灯204可在区域中被独立地控制，以当工艺气体通过区域上时控制基板202的各个区域的温度，因而有助于材料沉积到基板202的上表面上。尽管未于此详细讨论，所沉积的材料可包括硅、掺杂硅、锗、掺杂锗、硅化锗、掺杂硅化锗、砷化镓、氮化镓或氮化铝镓。
38.辐射加热灯204可包括辐射热源(于此描述为灯泡241)，并且可经配置以将基板202加热到在约摄氏200度至约摄氏1600度的范围内的温度。每个灯泡241可耦接到功率分配板，诸如印刷电路板(pcb)252，功率通过功率分配板而供应到每个灯泡241。若需要的话，可使用支座以将灯泡241耦接到功率分配板，以改变灯的排列。在一个实施方式中，辐射加热灯204位于灯头245内，灯头245可以在处理期间或在处理之后通过(例如)将冷却流体引入位于辐射加热灯204之间的通道249中而冷却。
39.圆形屏蔽件246可任选地绕基座206而设置并且耦接到腔室主体248的侧壁。屏蔽件246防止或最小化从灯204到基板202的装置侧250的热/光噪音的泄漏，同时为工艺气体提供预热区域。屏蔽件246可由cvd sic、涂覆有sic的烧结石墨、生长的(grown)sic、不透明的石英、涂覆的石英或对由工艺和净化气体引起的化学分解具有抵抗的任何类似的、适合的材料制成。在一些实施方式中，屏蔽件246耦接到设置在底座环212上的衬垫263。
40.通过经配置以测量基座206底部处的温度的传感器测量基板温度。传感器可以是设置在形成于灯头245中的口中的高温计(未示出)。另外地或替代地，一个或多个传感器253(诸如高温计)可被引导以测量基板202的装置侧250的温度。反射器254可任选地放置在第一透射构件208的外侧，以反射从基板202辐射出的红外光，并且将能量重新引导回基板202上。可使用夹环256将反射器254固定到第一透射构件208。反射器254可邻近于腔室壁103设置。在一些实施方式中，反射器可耦接到腔室壁103。反射器254可由诸如铝或不锈钢的金属制成。传感器253可设置成通过反射器254，以接收来自基板202的装置侧250的辐射。
41.由工艺气体供应源251供应的工艺气体通过形成在底座环212的侧壁中的工艺气
体入口214而被引入到工艺气体区域236中。工艺气体入口214经配置以大体径向向内的方向引导工艺气体。因此，在一些实施方式中，工艺气体入口214可为叉流气体注射器。叉流气体注射器经定位以引导工艺气体越过基座206和/或基板202的表面。在膜形成工艺期间，基座206位于处理方位，处理方位邻近于工艺气体入口214并且在约与工艺气体入口214相同的高度处，因而允许工艺气体大体沿着流动路径273流动越过基座206和/或基板202的上表面。工艺气体通过位于工艺腔室200作为工艺气体入口214的相对侧上的气体出口216而离开工艺气体区域236(沿着流动路径275)。工艺气体通过气体出口216的移除可通过耦接至气体出口216的真空泵257促进。
42.由净化气体源262供应的净化气体通过形成在底座环212的侧壁中的净化气体入口264而被引入到净化气体区域238。净化气体入口264设置在工艺气体入口214下方的高度处。若使用圆形屏蔽件246，圆形屏蔽件246可设置在工艺气体入口214和净化气体入口264之间。在任一种情况中，净化气体入口264经配置以将净化气体以大体径向向内的方向引导。净化气体入口264可经配置以向上的方向引导净化气体。在膜形成工艺期间，基座206位于使得净化气体大体沿着流动路径265越过基座206的背侧流动的方位处。净化气体离开净化气体区域238(沿着流动路径266)，并且通过位于工艺腔室200作为净化气体入口214的相对侧上的气体出口216而排出工艺腔室。
43.工艺腔室200进一步包括高能量辐射源组件270，诸如聚焦的高能量辐射源组件，例如激光系统组件。高能量辐射源组件270可耦接到工艺腔室200。在一些实施方式中，工艺腔室200可包括多个高能量辐射源组件270，例如耦接到工艺腔室200的两个或更多个组件270。
44.图4示意性地示出图2和图3的高能量辐射源组件270的透视图。高能量辐射源组件270包括源头272、源274和纤维光缆(fiber cable)276。源274可经由纤维光缆276而操作地连接到源头272。在一些实施方式中，高能量辐射源组件270可以是激光系统组件，诸如二极管激光系统组件。纤维光缆276可包括至少一个二极管。在一些实施方式中，纤维光缆276可包括多个二极管。此外，在一些实施方式中，高能量辐射源组件270可包括操作地连接到源274的多个源头272。多个源头272可经由一个或多个纤维光缆276而操作地连接到源274。在一些实施方式中，源头272可与工艺腔室200耦接而邻近上灯模块(如图2中所示)，和/或邻近升降杆232。源头272可固定纤维光缆276的端部在固定位置中，使得高能量辐射束(诸如激光束)的方位受控制。
45.高能量辐射源组件270可进一步包括安装支架278。安装支架278可耦接到工艺腔室200。源头272可耦接到安装支架278。高能量辐射源组件270可进一步包括盖板280、反射器254和反射器构件284。
46.反射器254可耦接到腔室壁103和/或安装支架278上。在一些实施方式中，反射器254可以是圆盘；然而，可设想反射器254可为任何合适的形状。反射器构件284可以是圆形的。反射器构件284可具有外壁294、第一边缘295和第二边缘296。外壁294、第一边缘295和/或第二边缘296可以是圆形的、环形的或其它合适的形状。第一边缘295可设置在反射器构件284的第一端297处，第二边缘296可设置在反射器构件284的第二端298处，其中第一边缘与第二边缘296相对。第一边缘295和第二边缘296可以是大体上垂直于外壁294。第二边缘296可包括通过第二边缘296而钻孔的至少一个孔199，用于允许光通过反射器构件284。源
头272可经定位使得来自源头272的光通过孔199朝向基板202和/或基座206而进入。反射器构件284可耦接到反射器254。在一些实施方式中，反射器构件284可耦接到反射器构件的第一边缘295。在一些实施方式中，反射器构件284可经由螺钉连接、螺栓连接和/或任何其他合适的连接构件而耦接到反射器构件284。
47.盖板280可以是圆形盖板280或盘形盖板280；然而，可设想盖板280可以是任何合适的形状。盖板280可具有小于反射器254的直径的直径。盖板280可设置在安装支架278和反射器254之间。盖板280可耦接到反射器254。在一些实施方式中，盖板280可以螺栓连接、螺钉连接和/或任何其他合适的连接机构而耦接到反射器254。
48.高能量辐射源组件270经定位以引导高能量辐射束在距离基座206的中心区域c约90mm和约130mm之间，例如在约100mm和约120mm之间的基座206的区域处。
49.图5示意性地显示图4的高能量辐射源组件270的放大图。如图所示，安装支架278可耦接到盖板280。在一些实施方式中，安装支架278可经由螺栓机构而耦接到盖板280。如图5中所示，安装支架278经由紧固机构504从安装支架278的底侧耦接到盖板280，紧固机构504可包括螺栓。在一些实施方式中，安装支架278可以是“c”形安装支架278或“l”形安装支架278；然而，可设想安装支架278可以是任何合适的形状。安装支架278可包括平行于盖板280的表面延伸的第一臂286和/或垂直于盖板280的表面延伸的第二臂288。源头272可耦接到安装支架278。在一些实施方式中，源头272可耦接到安装支架278的第一臂286，使得源头272相对于盖板280而升高。
50.安装支架278的第一臂286(在某些实施方式中，耦接到源头272)可倾斜，使得安装支架278的第一臂286和安装支架的第二臂288不垂直。安装支架278的第一臂286可以在约-4度和约4度之间的角度相对于盖板280的表面282倾斜。例如，在一些实施方式中，源头272可相对于盖板280的表面282和/或基座206的表面倾斜2度。盖板280的表面282可平行于基座206的水平轴线d。在一些实施方式中，安装支架278的第一臂286具有第一中心轴线a，安装支架278的第二臂288具有第二中心轴线b。第一中心轴线a不与第二中心轴线b正交。此外，在一些实施方式中，基座206具有水平轴线d。安装支架278的第一臂286的第一中心轴线a不平行于基座206的水平轴线d。
51.在一些实施方式中，安装支架278可包括第三臂189。安装支架278的第三臂189可具有中心轴线e。第三臂189的中心轴线e可平行于盖板280的表面282。第三臂189可耦接到盖板280。在一些实施方式中，第三臂189可通过螺栓机构和/或任何其他合适的连接机构而耦接到盖板280。安装支架278的第二臂288可倾斜，使得第二臂288的中心轴线b不垂直于第三臂189的中心轴线e。在一些实施方式中，第二臂288的中心轴线b可从垂直于第三臂189的中心轴线e的轴线在约-4度和约4度之间倾斜。第一臂286的中心轴线a可垂直于第二臂的中心轴线b。
52.安装支架278的第一臂286和源头272的倾斜可减少和/或防止光到激光头272的回射(back shot)。此外，源头272的倾斜可以将高能量辐射源组件270定位，以将光引导在距基座206的中心区域c约90mm和约130mm之间，例如约100mm和约120mm之间的基座206的区域处。高能量辐射源组件270的定位和将光引导在距基座206的中心区域c约90mm和约130mm之间的基座206的区域处可将光引导到与至少一个升降杆232耦接的基座206和/或基板202的区域上。
53.高能量辐射源组件270可进一步包括透镜保持器290。透镜保持器290可耦接到安装支架278。在一些实施方式中，透镜保持器290可耦接到安装支架278的第二臂288。透镜保持器290可以螺栓连接、螺钉连接和/或任何其他合适的连接机构而耦接到安装支架278。例如，如图5中所示，透镜保持器290以螺钉502耦接到安装支架278。透镜保持器290可以从安装支架278向外延伸，使得透镜保持器290设置在源头272和盖板280之间。透镜保持器290可以与源头272的倾斜角度相同的角度或大体类似的角度倾斜。因此，透镜保持器290的中心轴线f可大体地平行于源头272的中心轴线g。
54.透镜保持器290可包括透镜292。透镜292可以是远心透镜。远心透镜292可使来自激光头272的光散焦成束。在一些实施方式中，远心透镜292可使光准直。在一些实施方式中，若当光入射在远心透镜292上时具有焦点，光可没有焦点或焦点在无穷远处而离开远心透镜292。在某些实施方式中，透镜292可将来自源头272的光聚焦成具有在约2mm和约10mm之间，例如在约4mm和约8mm之间的直径的束。在一些实施方式中，透镜保持器290可包括一个或多个光学元件。
55.源274可是场外的(offsite)或现场的(onsite)。源可产生能量，例如光。在一些实施方式中，源274可以是二极管激光源。二极管可以是电泵浦的。通过所施加的电流而产生的电子和空穴(hole)的重组可引入光学增益。来自晶体的端部的反射可形成光学共振器，虽然共振器可以是外部的。在一些实施方式中，源274可以是纤维激光源(fiber laser source)。纤维激光源可以是固态激光器或激光放大器，其中光由于在单一模式的光纤中的全内反射而被引导。光的引导可允许长的增益区域。此外，纤维激光的波导特性减少了光束的热变形。铒和/或镱离子可以是在纤维激光中的活性物质。源274可提供在约20瓦和约200瓦之间的激光功率。
56.在一些实施方式中，源274可以是激光光线的源。因此，在某些实施方式中，纤维光缆276可以是将激光光线传输到工艺腔室200中的光管。另外地，在一些实施方式中，纤维光缆276可以是单通放大器。
57.在一些实施方式中，源274可以是种子光子(seed photon)的源。因此，在某些实施方式中，纤维光缆276是包含至少一个二极管的激光介质。在一些实施方式中，二极管可在纤维光缆276的内侧。纤维光缆276可以是振荡器。因此，源274是经配置以在纤维光缆276中或其他此类激光介质中开始光子的受激发射的种子光子的源。源274和纤维光缆276一起可包含激光。
58.如上所述，在工艺腔室200内的新基板202的处理期间，基板202可由机器手装载到升降杆232上，并且基座206可接着被致动往上到处理方位，以放置基板202，基板202的装置侧250面向上。升降杆232包括扩大的头部，允许升降杆232在处理方位中由基座206悬挂在开口中。高能量辐射源组件270可提供局部加热，以消除由于升降销232而引起的冷点。因此，高能量辐射源组件270可将光的束聚焦在约2mm和约20mm之间，例如约10mm。在一些实施方式中，高能量辐射源组件270可以当基板202在工艺腔室200内旋转时聚焦光束。来自激光束的加热可引起当退火时植入基板202的电阻率(r s)轮廓的减小，因为温度的升高降低电阻率。
59.为了局部地加热及/或调节基板的特定区域，例如，耦接到升降杆232和/或在升降杆232附近的区域，高能量辐射源组件270可被引导到适当的位置并且在特定的时间操作。
在某些实施方式中，仅作为例子，升降杆232以约32rpm而操作并且以约380mm/s的速度移动。为了实现小于1mm的准确度，定时的控制被计算为小于约2.5ms。在一些实施方式中，光的聚焦可以特定的时间间隔而执行。在其他实施方式中，可根据需要利用具有与基座206的速度类似的速度的快门(shutter)。在一些实施方式中，可使用具有6微秒升高时间(raise time)的激光。
60.在一些实施方式中，高能量辐射源组件270可提供脉冲光束，使得高能量辐射源组件270在升降杆232与基板202接触之前开启和运作0.5ms。可设想可采用其他的时间间隔。在一些实施方式中，在基板经过高能量辐射源组件270的光之后，高能量辐射源组件270可关闭0.5ms。
61.可进一步设想可在工艺腔室200内使用多个高能量辐射源组件270。此外，在一些实施方式中，可使用在可移动轨道上的源头272，以确保基板202的适当调节。可移动轨道可允许源头272扫过基板202，因而允许以预定图案(pattern)进行的粗糙调整。在这样的实施方式中，源头272可从外圆周径向向内移动。然而其他实施方式中，源头272可诸如从基板的原点径向向外移动等等。
62.为了在适当的时间(即，当基板202经过可接受的位置时)触发高能量辐射源组件270，高能量辐射源组件270在当升降杆232大致与聚焦方位对齐和/或在聚焦方位处时开启。因此，升降杆232的移动与高能量辐射源组件270同步。
63.在一个实施方式中，可在基座206上构建标记以指示升降杆232的位置。标记可具有在约0.1度和约1.0度之间的宽度。标记可被机械加工并且/或者可安装到或耦接到基座206。在某些实施方式中，可以引入在标记信号中的延迟以减轻安装或耦接公差。可调整延迟以改善高能量辐射源组件270的准确度，因而改善与升降杆232的位置相关的光的准确度。
64.在一些实施方式中，标记可以是归位标记(homing flag)和/或光学传感器。标记可触发与基板202上的归位位置相关联的光学开关。在某些实施方式中，标记可被机械加工到旋转组件中或耦接到旋转组件，旋转组件诸如基座。
65.在另一实施方式中，可使用旋转编码器以同步高能量辐射源组件270。在一些实施方式中，编码器可以是基于范围的编码器。编码器可通过以下所述的控制器250而控制。编码器可具有约0.03度分辨率或更好的分辨率，以实现低于1mm的准确度，并且可以小于(在一些实施方式中，例如)2.5ms而拉动。在其他实施方式中，编码器可以1ms的速率而拉动。
66.在另一实施方式中，成像工艺可用于检测基座206上的特征，并且预测何时激发高能量辐射源组件270。成像工艺可以低于2.5ms的周转时间而完成。因此，可通过控制器250而确定和控制算法，以预测和/或确定何时激发高能量辐射源组件270。
67.以上所述的工艺腔室200可通过基于处理器的系统控制器(诸如在图2和图3中所示的控制器250)而控制。例如，控制器250可经配置以在基板工艺序列的不同操作期间控制来自气体源的各种前驱物和工艺气体和净化气体的流动。通过进一步的例子，控制器250可经配置以控制高能量辐射源组件270的激发、预测用于激发高能量辐射源组件270的算法、控制标记和/或标记信号的操作并且/或者编码或同步高能量辐射源组件270，以及其他控制器的操作。控制器250包括可与存储器255和大容量储存装置一起操作的可编程中央处理单元(cpu)252、输入控制单元和显示单元(未示出)(诸如功率供应器、时钟、高速缓存、输
入/输出(i/o)电路等)和诸如此类，耦接到工艺腔室200的各种部件，以促进控制基板处理。控制器250还包括用于通过在工艺腔室200中的传感器监测基板处理的硬件，包括监测前驱物、工艺气体和净化气体流量的传感器。测量系统参数(诸如基板温度、腔室环境压力等)的其他传感器也可提供信息给控制器250。
68.为促进以上所述的工艺腔室200的控制，cpu 252可以是可在工业环境中使用的任何形式的通用计算机处理器(诸如可编程逻辑控制器(plc))中的一个，用于控制各种腔室和子处理器。存储器255耦接到cpu 252，并且存储器255是非暂时性的，并且可以是易于获得的存储器的一个或多个，诸如随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、软盘驱动、硬盘，或任何其他形式的数字储存(本地的或远程的)。支持电路257耦接到cpu252，用于以传统的方式支持处理器。带电物种的生成、加热和其他工艺通常储存在存储器255中，典型地作为软件例程。软件例程还可通过位于由cpu 252控制的硬件远端的第二cpu(未示出)储存和/或执行。
69.存储器255是包含指令的计算机可读储存介质的形式，当指令由cpu252执行时促进工艺腔室200的操作。存储器255中的指令是程序产品的形式，诸如实现本公开内容的方法的程序。程序代码可符合不同的编程语言中的任一种。在一个例子中，本公开内容可被实现为储存在计算机可读储存介质上用于与计算机系统一起使用的程序产品。程序产品的(多个)程序界定实施方式的功能(包括于此所述的方法)。示例性的计算机可读储存介质包括但不限于：(i)不可写储存介质(如，在计算机内的只读存储器装置，诸如可由cd-rom驱动读取的cd-rom碟，闪存存储器，rom芯片或任何类型的固态非暂时性半导体存储器)，信息被永久地储存于不可写储存介质上；和(ii)可写储存介质(如，在软盘驱动内的软盘或硬盘驱动或任何类型的固态随机存取半导体存储器)，可改变的资讯被储存于可写储存介质上。当携带指导于此所述的方法的功能的计算机可读取指令时，此类计算机可读取储存介质是本公开内容的实施方式。
70.图6是根据一个实施方式的高能量辐射源组件108(图1)的透视图。如图6中所示，一个或多个组件108的一个高能量辐射源组件108可包括高能量辐射源602和用于支撑高能量辐射源组件108的部件的支架610。高能量辐射源组件108可进一步包括设置在支架610上用于固定纤维连接器606的笼板608。在一个实施方式中，高能量辐射源602经由纤维604而连接到纤维连接器606。高能量辐射源602可以是用于在沉积工艺(诸如外延沉积)期间以能够将基板110(图1)的温度增加摄氏2-5度的功率而产生辐射能量(诸如聚焦辐射能量)的任何合适的高能量辐射源。聚焦的高能量可具有在可见范围中的波长。在一个实施方式中，高能量辐射源602是包括两个激光二极管的激光源，每个激光二极管具有至少50w的输出功率，为了至少100w的总输出功率和约810nm的波长。在一个实施方式中，高能量辐射源602是包括33个串联(in series)的芯片的垂直腔面发射激光器(vcsel)，具有264w的总输出功率(每一晶片具有8w的输出功率)。纤维604的长度可以是约15m。在一个实施方式中，不是将高能量辐射束耦接到纤维604，而是将高能量辐射源602设置在支架610上。
71.高能量辐射源组件108可进一步包括用于保持一个或多个透镜(诸如非球面透镜)的光学保持器612(图7)。高能量辐射源组件108可设置在螺栓连接到支撑构件132的支撑块614上。替代地，高能量辐射源组件108可沿着基板110的径向方向而设置在轨道上(图8)。
72.图7是根据一个实施方式的高能量辐射源组件108的放大的示意性截面侧视图。如
图7中所示，笼板608可以包括用于固定纤维连接器606的两个保持环708、710。光学保持器612可包括用于固定透镜714(诸如非球面透镜)的保持环712。支架610可包括耦接到支撑块614的第一部分702、处于相对于第一部分702的角度a的第二部分704和处于相对于第二部分704的角度b的第三部分706。光学保持器612可耦接到第二部分704，笼板608可耦接到第三部分706。在一个实施方式中，角度b为约90度，角度a为非90度的锐角或钝角，使得第二部分704不大体地垂直于基板110的表面122(图1)。在一个实施方式中，角度a为约92度，角度b为约90度，使得透镜714相对于第三部分706具有2
°
的倾斜，以防止可损坏高能量辐射源602的反射回到纤维604中。替代地，角度a为约90度，角度b为非90度的锐角或钝角。锐角或钝角a或b可用于确定一个或多个高能量辐射束134的束斑在基板110上的位置。在一个实施方式中，第一、第二和第三部分702、704、706是单件材料，并且角度a、b被设定且为不可调整的。在另一个实施方式中，第一、第二和第三部分702、704、706由不同件的材料所制成，并且角度a、b可调整。
73.在一个实施方式中，离开纤维604的高能量辐射束(诸如聚焦的高能量辐射束，例如激光束)具有约800微米的直径，所述直径通过透镜714而以17x的放大倍数被再成像到基板110上，使得基板110上的束斑具有约10mm的直径。在一个实施方式中，离开纤维的激光束以约0.17na的发散度离开。一个或多个高能量辐射束134的一个聚焦的高能量辐射束134从纤维连接器606行进到透镜714的距离d3是约18mm。第一拱形结构112(图1)的透明材料可引起基板上的束斑的轻微位移，此位移可通过调整角度a或b来补偿。小百分比的高能量辐射束可由第一拱形结构112反射。在一个实施方式中，约7w的功率由第一拱形结构反射，而高能量辐射束134的总输出功率为约90w。
74.图8是根据一个实施方式的图1的工艺腔室100的示意性俯视图。如图8中所示，工艺腔室100包括由支撑构件132支撑的一个或多个温度传感器130。轨道802可在径向方向上形成在支撑构件132上，并且一个或多个高能量辐射源组件108可以可移动地设置在轨道802上。一个或多个高能量辐射源组件108可以在工艺期间或在工艺之间移动，以提供基板110上的各个区域的局部加热。如图8中所示，存在有设置在轨道802上的两个高能量辐射源组件108，用于同时地加热基板110上的冷区域。在一些实施方式中，一个高能量辐射源组件108设置在轨道802上。在一些实施方式中，多于两个的高能量辐射源组件108设置在轨道802上。
75.图9是根据一个实施方式的图1的工艺腔室100的示意性俯视图。如图9中所示，一个高能量辐射源组件108设置在支撑块614上，并且第二高能量辐射源组件108设置在支撑块902上。支撑块614、902可设置在支撑构件132上的不同径向位置处，以同时地加热基板110的不同径向区域。再次地，在一些实施方式中，采用一个高能量辐射源组件108，而在一些实施方式中，采用多于两个的高能量辐射源组件108。
76.图10示意性地显示用于处理基板的方法1000的操作。在一些实施方式中，方法1000可在外延沉积腔室中局部地加热基板。
77.在操作1010处，将基板设置在工艺腔室的基座上。在一些实施方式中，工艺腔室可以是外延沉积腔室。工艺腔室可以是工艺腔室100或工艺腔室200。在操作1020处，旋转基板。
78.在操作1030处，检测基板的旋转方位。基板的旋转方位可通过控制器和/或传感器
而接收，传感器可以是照相机或等效物，或热传感器。旋转方位可指示在处理腔室内的基板的位置和/或定位和/或基座的位置和/或定位。旋转方位还可指示处理腔室内的基板和/或基座的速度和/或计时(timing)。
79.在操作1040处，当基板的旋转方位到达第一目标方位时，引起激发高能量源(诸如激光源)。激光源可以是二极管激光源。高能量源耦接到工艺腔室到距基板的中心区域约100mm和约120之间的第一位置。激光激发可由二极管激光源引起。激光激发可以持续任何的时间长度，并且在某些实施方式中可为持续的激发和/或脉冲的激发。激光的激发可加热基板的区域、部分或特定区域，如上所述。此外，激发二极管激光源可将来自二极管激光源的光转向到腔室的第一区域，如此可允许来自激光源的光调节和/或加热第一区域。在一些实施方式中，腔室的第一区域可包括基板的耦接到腔室的升降杆的区域。因此，光可调节和/或加热基板的耦接到升降杆的区域，以减少所述区域上的冷点。可进一步设想可利用其他类型的激光器或激光源，例如光纤激光器等。
80.在操作1050处，当基板的旋转方位到达第二目标方位时，停止高能量源的激发。可基于基座的旋转方位和/或基板的旋转定位而接收第二目标方位。第二目标方位可通过控制器和/或传感器而接收。第二目标方位可指示在处理腔室内的基板的位置和/或定位和/或基座的位置和/或定位。第二目标方位还可指示在处理腔室内的基板和/或基座的速度和/或计时。当基板和/或基座在处理腔室内进一步旋转时，可重复方法1000。
81.执行测试并且结果指示通过于此所述的设备和方法在距工艺腔室内的基板的中心在约105mm和约120mm之间的利用，基板被最佳地调节，因为电阻率的下降(dip)减少，并且在基板上的冷点被适当地补偿，如图11中所示。因此，经由高能量辐射源组件将定位的点和区域加热施加到基板，以控制去到基板的能量的量。当基板在工艺腔室内旋转时，基板的某些和特定区域可被调节，因而减轻在基板轮廓中的沟(trough)并且改善基板的轮廓，因为高能量辐射源组件造成执行局部加热的窄的功率带。
82.本公开内容的优点包括减少与基板相关联的冷点的数量。减少在基板内的温度不均匀性进一步产生具有更均匀表面的基板。还随着基板质量的增加实现了成本降低。另外的优点包括用于温度均匀性的超微调的基板的精确局部加热。
83.总而言之，于此所述的实施方式提供外延沉积腔室，外延沉积腔室包括用于在处理期间提供基板的局部加热的高能量辐射源组件。在腔室内的基板旋转期间，能量可被聚焦到约10mm的区域，而以特定的时间间隔局部地加热和调节基板的特定位置，诸如邻近升降杆的位置。来自高能量束的能量可在退火时提供植入基板的电阻率轮廓的下降。高能量辐射源组件可以是二极管激光系统，二极管激光系统经定位以将能量引导到距基座的中心区域在约100mm和约120mm之间的基座的区域处。
84.虽然前述内容针对本公开内容的实施方式，本公开内容的其他和进一步的实施方式可经设计而不背离本公开内容的基本范围，本公开内容的范围由以下的权利要求书确定。