TW200409176A - System and method for cooling a thermal processing apparatus - Google Patents

Description

200409176 ⑴ 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域〕 本發明係有關一種熱處理物品，如基底，的系統及方 法。具體言之，其係有關一種冷卻一用以熱處理、退火、 及塗佈材料層在一半導體或基底上，或將材料層自一半導 體或基底上移除之系統及方法。 【先前技術〕 φ 熱處理裝置已普遍用在各種工業上，包含自半導體基 底或晶圓製造積體電路（I c s )或半導體裝置。半導體晶 圓的熱處理包括，例如熱處理、退火、摻雜物材料的擴散 或激勵、材料層的塗佈或生長、及自晶圓上蝕刻或移除材 料。該等至程在作業前或作業時，需加熱晶圓高達 3 5 0 ° C 至]3 0 0 °C的溫度，且需將一或更多的流體，如作業氣體 或作業反應劑，傳遞給晶圓。此外，晶圓在整體作業過程 中，不論作業氣體溫度或作業氣體導入處理容器速度的變 φ 異，均需維持在一不變溫度下。 圖]顯示熱處理裝置之橫斷面。圖]中，習知的熱處 理裝置20 —般包含設於熔爐24內或環繞熔爐設置的處理 室或容器。待處理的晶圓2 6固置於一卡匣或船形容器2 7 內，且置於處理容器內，其後藉一熔爐24加熱抵作業所 需溫度。在許多製程中。密封的處理容器2 2密封至一底 板2 8，且在作業前藉由一閥2 9抽空。一旦處理容器2 2 已抵所需壓力及溫度，反應氣體或處理氣體即被導入以處 (2) (2)200409176 理該晶圓2 6。 惟在設計熱處理裝置時，需面對一些問題。第一是澱 積及蝕刻作業通常依賴高溫。例如，在化學汽相澱積（ CVD )或物理汽相澱積（PVD )作業中，材料澱積速度與 晶圓及周遭處理容器的溫度有極大關係。 另一問題是作業時，處理容器溫度的變動對形成在處 理容器表面上的殘餘物造成熱應力的影響。此熱變動可在 ，例如當晶圓傳輸入或移出處理容器，熔爐被去除能量或 在降低功率下運作時發生。作業時處理容器的熱變動會導 致處理容器膨脹及收縮，使得澱積其上的材料在作業中剝 落，而污染了已經處理的晶圓。此種微粒污染會導致晶圓 不穩定，或需要另對晶圓進行昂貴的再處理。 習知溫度控制系統包含水套式再循環系統及強力空氣 冷卻系統。水套式系統藉由環繞處理容器的冷卻管路將水 加以再循環。但是，冷卻管路佔據了環繞處理容器的空間 ，而此空間通常需用以置放其他外部構件。此外，由於冷 卻管路需避開外部構件，局部的熱點會形成在冷卻管路越 過的位置。此外，常難以在處理容器內獲得均勻的熱傳遞 速度，因爲難以將冷卻管路連接至形狀或結構複雜的處理 容器表面上。 強力空氣冷卻系統例如揭示於美國專利第5;160;545 號。強力空氣冷卻系統一般利用風扇將空氣吹越處理容器 表面上，及藉由一熱交換器來冷卻。然而，被構件遮蔽而 與冷卻空氣錯開的處理容器表面的部分，變得比其他未被 (3) (3)200409176 I $得熱。此外，由於熱傳的基本模式是經與氣 體彳妾ί躅I的傳導，故強力空氣系統需要龐大的風扇來提 # &夠]的流速以控制巨大溫度變動，例如因打開或關閉熔 Μ所造成的溫度改變。龐大的風扇難以置放在一受控制的 胃境’例如熱處理裝置通常在其內作業的淸潔室內或附近 〇 ffi I顯、示用以控制處理容器2 2溫度的強力空氣冷卻 系統3 0。此系統中，熔爐24的加熱元件3 2在空轉或運 轉模式時保持溫度的穩定。超額的熱藉由一風扇或鼓風機 3 4排放’風扇或鼓風機將再循環的空氣吹入一由熔爐的 內壁3 8及處理容器的一外表面所界定的環形通路或空間 3 6內。如圖1 ’空氣或冷卻氣體注射在熔爐24下端附近 ，且經空間3 6向上流，跨越處理容器2 2的表面4 0，且 流出至具有冷卻線圈的熱交換器4 2，而熱傳流體在該冷 卻線圈內通過。雖然已有對水冷卻做過改良，但習知的強 力空氣系統3 0仍有數項缺失，如受限於鼓風機3 4容積流 量的冷卻能力及反應時間，及因處理容器22的不均冷卻 造成在待處理晶圓2 6上形成的溫度梯度。 第一個問題的形成是因冷空氣被注射在處理容器2 2 底部附近，造成設於批次晶圓下部分的晶圓，比設於批次 晶圓上部分.的晶圓’較快冷卻。此造成不均勻的溫度分佈 ，而造成晶圓2 6的不均勻製程。此外，由於冷空氣通常 被注射在處理容器22的一或數側邊，處理容器一側及其 內的晶圓2 6會比另側較快冷卻，造成因爲熱輻射能量自 - -6 - (4)200409176 晶圓朝向 梯度。此 底板上的 而與冷卻 變得比其 度梯度。 晶結構的 結晶結構 習知 因爲冷空 冷卻能力 龐大的鼓 子接觸的 流速，以 例如因啓 巨大或高 的製.造成 受控制的 內或附近 致形成於 封之晶圓 因此 裝置之處 可快速控 處理容器熱對流及熱傳導，而使晶圓上形成溫度 外’雖未不於圓]，處理容器表面4 0部分常被 拷’牛’或連接至處理容器或其附近的構件所遮蔽 .錯開。該等受遮蔽的處理容器2 2部分，會 他未被遮蔽的部分來得熱，再次在晶圓上形成溫 止匕溫度梯度是非常不良的，尤其是當製造具有結 曰曰®日寸尤然’因爲過多的徑向熱梯度會在晶圓的 内產生滑移位錯。 強力空氣冷卻系統3 0的第二個問題的形成，是 氣由全間3 6的底部2 8線性的移動至頂部，造成 °尤其是，將冷空氣推至空間3 6的頂部需 風機。丨卜 此A ’由於熱傳的基本模式是經與氣體分 傳導，_?·々印； ^ ™次龐大的鼓風機來提供足夠的體積或 ^成足夠的熱交換，及控制熱負荷的巨大變動， 或關閉加熱元件32所造成的改變。由於需求 能个！ 0勺鼓風機，此將導致習知強力空氣系統3〇 焉°此外，龐大的鼓風機3 4難以置放在一 @ ’例如熱處理裝置通常在其內作業的淸潔室 易曰之’巨大鼓風機34產生的機械震動會導 Μ 1里谷器2 2表面上的澱積物剝落，或造成被密 白勺移動’此兩者均會導致不良的影響。 有必要尋求一種可快速及均勻的冷卻一熱處理 王里谷ϋ的系統及方法，且該冷卻系統及方法也應 ^在熱負荷內的巨大變動；且該冷卻系統及方法 (5) (5)200409176 不而在熱，處理裝直1¾近設有巨大風扇或鼓風機，因其等會 W β极械振動，而損害或千擾一密封晶圓製程。 [發明內容〕 本發明的冷卻系統可克服上述問題或缺失，且較之習 知技藝具有其他優點。 本發明提供一種氣旋式冷卻系統及方法，可冷卻一用以加 熱工件’如半導體基底或晶圓的裝置，以執行退火、摻雜 物材料的擴散或激勵、材料層的塗佈或生長、、及自晶圓 上蝕刻或移除材料的製程。 在本發明的一型態中，其提供一種氣旋式冷卻系統， 可冷卻一用以處理置於在高溫或上升溫度下的載器內的基 底。該裝置包含：容裝待處理基底的容器、具有複數加熱 元件以對該基底提供熱輻射的熱源。一般上，該容器具有 一圓柱形部，及由一可熱傳導的材料，或對該熱輻射大致 絕緣的材料製成的壁，且該等加熱元件環繞該容器分佈， 且與該容器間隔開，以形成一自該容器延伸至該熱源的空 間。該空間具有一環形部分，及由熱源的一內部界限所界 疋的外周邊。一般上，該冷卻系統具有第一 口，及具有一 出口的鼓風機，該出口連接至弟一口’以封其供應氣體。 氣體自該空間，經與該第一口軸向分隔開的第二口射出。 該冷卻系統中，第一口大致與該空間的外周邊成切線的定 位’以注射氣體進入該空間內，以沿容器的壁形成一渦流 (6) (6)200409176 在另一實例中，該冷卻系統是一閉合環路冷卻系統， 具有氣體一流體熱交換器，連接至鼓風機的入口，以對其 供應冷卻氣體，及連接至第二口，以接受其射出的氣體。 該熱交換器也連接至冷卻流體的一來源，如冷凍水供應源 。此外。該冷卻系統可另具有流向切換閥，連接於熱交換 器的入口及出口之間，及氣體注射口及氣體排出口之間， 以使氣體的渦流逆轉方向。在此實例的另一型態中，該冷 卻系統另包含一控制器，以控制流向切換閥的作業，以在 該冷卻作業中，更替氣體渦流的方向至少一次。 在另一實例中，該熱源包含具有一內壁的絕緣體，該 內壁的一圓柱形部藉該空間與該容器成徑向間隔開，且與 加熱元件、容器及空間同軸向。在此實例的另一型態中， 該絕緣體內壁的圓柱形部具有複數擋板，以引導氣體的漩 渦流。該等加熱元件可置於絕緣體內，毗鄰絕緣體的內壁 ，或連接至絕緣體的內壁。此外，該等擋板也沿容器壁引 導氣體的漩渦流來冷卻該容器。在此實例的另一型態中， 該等複數擋板的至少一部份也導引氣體的漩渦流來冷卻該 等加熱元件。在此實例的另一型態中，該第一口及擋板係 設計成在氣體自該空間排出前，至少環繞該容器旋轉一次 〇 在此實例的另一型態中，該第一 口包含一延伸通過該 絕緣體的導管，且該導管是由鄰接絕緣體一外壁的第一橫 截面積，朝向鄰接絕緣體內壁的第二、較小橫截面積逐漸 呈尖細，以使注射入該空間的速度加快。 -9 - (7) (7)200409176 本發明另提供一種用以熱處理一基底之方法。如上述 ，該裝置包含：容裝待處理基底的容器、具有一加熱元件 以對該基底提供熱輻射的熱源。該容器具有一圓柱形壁。 該等加熱元件環繞該容器分佈，且與該容器間隔開，以形 成一自該容器延伸至該熱源的空間。該空間具有一環形部 分，及由熱源的一內部界限所界定的外周邊。一般上，該 冷卻方法包含：（i )經與該空間的外周邊成切線定位的 第一口射出一氣體；及（i i )將氣體自該空間，經與該第 一 口軸向分隔開的第二口射出，以沿容器的壁形成一渦流 來冷卻容器及/或加熱元件。另可選擇性的包含經第一口 注射氣體的步驟，及經第二口排出氣體的步驟，以使氣體 自該空間排出前至少環繞該容器旋轉一次。 在一實例中，該裝置另包含：具有一連接至氣體注射 口，以對其供應氣體的出口的鼓風機，及連接至鼓風機的 入口，以對其供應冷卻氣體的氣體一流體熱交換器，該熱 交換器也連接至第二口，以接受其射出的氣體。在此實例 中，該經第一口注射氣體的步騾包括做動該鼓風機以將氣 體供給第一口的步驟；而將氣體自該空間，經第二口射出 的步驟包括在熱交換器內接受其射出的氣體。在此實例的 另一型態中，該裝置另包含：流向切換閥，連接於熱交換 器、第一口及第二口之間，以使氣體的渦流逆轉方向；且 該方法另包含控制該流向切換閥的作業，以在該冷卻作業 中，更替氣體渦流的方向至少一次。 在另一型態中，本發明提供一種冷卻系統，將一熱處 -10 - (8) (8)200409176 理裝置內的熱源或熔爐加以冷卻，該熱源或熔爐是用以處 理置於在高溫或上升溫度下的載器內的基底者。該裝置包 含：容裝待處理基底的容器、具有複數加熱元件以加熱該 基底的熱源。該容器具有由一可熱傳導的材料，或對該熱 輻射大致絕緣的材料製成的頂壁及側壁。該等加熱元件環 繞該容器分佈，且與該容器間隔開，以形成一自該容器延 伸至該熱源的空間。該熱源包含一絕緣體，沿加熱元件配 置，及藉該空間與該容器分隔開。該絕緣體包含一配設有 內壁的側部及一鄰接該側部的頂部塊體。該冷卻系統具有 一促動器，適於將頂部塊體自絕緣體的側部移動一特定距 離，以在其等之間界定一間隙，讓自該空間導引的流體經 由該空間流過，及流過該間隙以冷卻該熱源。 該促動器可包含任何可舉起頂部塊體的適當裝置，且 可包含機械式裝置，如氣動式汽缸、液壓汽缸、螺線管、 起重機、或導螺旋。 此外，該流體包含一冷卻氣體，且其中該裝置另包含 一注射口，與該間隙軸向分隔開以將冷卻氣體導入該空間 內。在此實例的另一型態中，該裝置另包含一連接至該注 射口的鼓風機，以對其供應冷卻氣體。在一實例中，該冷 卻系統是一閉合環路冷卻系統，具有經該間隙連接至該空 間的氣體一流體熱交換器，以接受自該空間排出的受熱冷 卻氣體，且經該鼓風機連接至該注射口，以對其供應冷卻 氣體，該熱交換器係連接至一冷卻流體源。 在另一實例中，該冷卻系統另包含一控制器以控制促 -11 - 200409176 ⑼ 動器的作業’以移動頂部塊體來致使通過該空間的流動， 及流出間隙。此外，該控制器及促動器係構製成可將頂部 塊體移動至第一特定位置，以提供第一冷卻速率，及移動 至第二特定位置，以提供第二冷卻速率。 【實施方式〕 本發明係有關一種將用於熱處理工件，如半導體基底 或晶圓，的熱處理裝置加以冷卻之系統及方法。 所謂熱處理，是在處理前或處理時，將工件或晶圓加 熱至一所欲溫度。例如，在製造積體電路中，晶圓加熱至 高達1 3 0 0 ° C。半導體晶圓的熱處理熱處理可包含，熱處 理、退火、摻雜物的擴散或操縱、材料層的澱積或生長， 例如物理汽相澱積（P v D )處理、及由晶圓腐蝕或去除材 料。 圖2敘述依據本發明一實例的熱處理裝置。爲了簡化 敘述起見。熱處理裝置的習知技術將不加以贅述。可參證 美國第6，0 0 5 ; 2 2 5號專利案以瞭解熱處理裝置的相關詳盡 技術。 圖2是用以加熱一批半導體晶圓的熱處理裝置的剖面 圖，且具有一氣旋式冷卻系統。熱處理裝置]0 0具有一處 理容器]02，處理容器]〇2具有一支座104及一熱源或熔 爐]]0 ;支座]〇4適於接納一其內固持有一批晶圓]〇8的 載器或船形容器]0 6 ’而熱源或熔爐]】0具有複數加熱元 件]]2，以將晶圓溫度加熱至熱處理所欲的溫度。熱處理 ^ 12 - (10) (10)200409176 裝置]0 Q另具有一或更多的光學或電子溫度感測器，例如 電阻溫度裝置（RTD )或熱偶（.T/C )，以監控在處理容 器]Q 2內的溫度，及/或控制加熱元件]]2的作業。在所 示型態中，溫度感測元件是具有複數獨立溫度感測節或點 (未不）以感測處理谷窃]〇 2內的多處位置之溫度的 T / C ] 1 4 A、] ] 4 B。熱處理裝置1 0 0也可具有一或更多的注 射器]1 6 (此圖僅顯示一個）以將一流體，例如氣體或蒸 汽’導入處理谷器]〇 2內供處理’及/或冷卻晶圓]〇 8 ;及 具有一或更多的出口或淸除口 Π 8 (此圖僅顯示一個）， 以將一氣體導入以淸洗處理容器及/或冷卻晶圓。熱處理 裝置100可在處理容器102內另具有一容器襯墊12〇，以 增加在晶圓1 0 8附近的處理氣體或蒸汽的濃度，及減少晶 圓因源積物（形成於處理容器]0 2的內表面上）的剝落而 受到的污染。 一般上，處理容器1 0 2是藉由一密封件，例如〇形 環]2 2，密封至一平台或底板]2 4，以在熱處理時，完全 密封晶圓]0 8。注射器]1 6，T / C ] 1 4 A及淸除口 1 1 8係藉 密封件，例如V CR®或CF®配件加以密封。處理時釋放或 導入的氣體或蒸汽，藉形成於處理容器1 〇 2 —壁（未示） '或形成於底板1 2 4 —空間內的排廢口] 2 6或前級管線加 以排空，如圖2所示。處理容器]〇 2可在熱處理時保持於 大氣壓下，或是藉具有一或多個低真空泵、鼓風機、高真 空泵、及低節流活門 '及前級管線閥的泵系統（未示）排 空至低達4毫托（】” i ] ] i 1 〇 ]· r )的真空。 -13- (11) (11)200409176 處理容器]〇2及櫬墊]2G，可由任何可承受高溫及高 真空作業的熱應力及機械應力，或可抗拒來自在作業時採 用或釋放的氣體或蒸汽的腐蝕的金屬、陶瓷、水晶或玻璃 材料製成。此外，處理容器10 2也可由具有足夠厚度的不 透明、半透明、或透明石英玻璃製成，以承受機械應力， 及抗拒作業副產品的源積物’進而減少處理環境的潛在污 染。在此實施例的一態勢中，處理容器]0 2及櫬墊1 2 0是 由一石英製成，該石英可減低或消除自處理晶圓]〇 8的處 理區1 2 8傳導至祀封件1 2 2的熱。在此實施例的另.一態勢 中，在密封件]2 2附近的處理容器]〇 2包含一不透明石英 ’以減低自處理容器傳導至密封件1 2 2的熱，及藉經處理 容器1 02的側壁移除處理區1 2 8內的熱，而提升該裝置的 熱效應。 該晶圓]〇 8批次是藉一可與處理容器]〇 2形成氣密密 支寸的負載栓或負載口（未不），或處理容器或底板]24內 的一開口’而被導入處理容器]〇 2內。在圖2的型態中， 處理容器1 〇 2是一垂直反應器，且入口使用一可移動的台 座]a 0 ’在處理時，可升起以與密封件，例如在底板.]2 4 上的〇形環]2 2，相互密封；且該台座1 3 〇可降下，使得 作業員或自動處理系統，例如船形處理單元（Β Η u )(未 不）’可將載器或船形容器I 06置於連接至台座的支座 ]〇 4 上。 熱處理裝置]〇 〇另具有一氣旋式冷卻系統]4 〇，適於 將一冷卻液體注射入由處理容器]〇2所界定，且由處理容 (12) (12)200409176 器]〇 2延伸至熔爐Π 0的大致環形空間]4 2內。空間丨4 2 的環形部分具有一由熔爐Π 〇的內部界限或加熱元件]]2 所界定的外周邊。該氣旋式冷卻系統]4 0適於將該冷卻液 體切線的注射至空間]42的外周邊，以形成一渦流，越過 處理容器]02的表面來冷卻該容器。 如圖所不，氣旋式冷卻系統]4 0大致具有設於空間 ]4 2 —端，供冷卻流體通過其中的第一開口或注射口] 4 4 ，及設於該空間另一端，與注射口軸向分隔開，供冷卻流鲁 體經其流出的第二開口或排出口 ] 4 6。此外，冷卻流體也 可以是，例如空氣或氮氣的冷卻氣體，且該氣旋式冷卻系 統Μ0另具有一泵、風扇或鼓風機]48，其一出口 150連 接至注射口 1 4 4以對其供應冷卻氣體。在此實施例的一態 勢中，冷卻系統是一閉合環路冷卻系統，包含氣體一流體 熱交換器1 5 2，連接至鼓風機1 4 8的一入口] 5 4，以對其 供應冷卻空氣；熱交換器1 5 2也連接至排出口] 4 6，以接 受自其注射出的氣體。熱交換器1 5 2也藉冷卻流體供應管 φ 線]5 5連接至一冷卻流體源，例如自熱處理裝置1 0 0設置 其內的建物或設施供應的冷凍水或設施冷卻水。 在所示實施例中，氣旋式冷卻系統]4 0另具有一熱電 偶探針]4 3、電源電纜]4 5的外殼、及溫度指示器]4 7。 冷卻氣體經設於空間1 4 2 —端的第一開口或注射口 1 44注 射出，且在經設於該空間另一端，與注射口軸向分隔開的 第二開口或排出口] 4 6排出前，至少環繞處理容器]〇 2旋 轉一圈。精於本藝之人士可顯見冷卻氣體可依據各種因素 -15 - (13) (13)200409176 而環繞處理容器]02旋轉數圈。這些因素包括冷卻流體， 例如氣體的流速、處理容器]〇2的尺寸及溫度、注射口 ]4 4及排出口] 4 6的座向及輪廓。 氣旋式冷卻機構在減少所需冷卻流數量（即在一特定 時間週期內通過空間]42的冷卻氣體的體積及流率）的同 時，提升了冷卻效果；因此，減少了熱交換器及鼓風機系 統的尺寸、成本、噪音及震動。 依據另一實施例，一對流向切換閥1 5 6、] 5 8切換或 φ 更替流動方向，即使冷卻氣體在空間]4 2的頂部及底部之 間交替的注射。圖3是具有上述氣旋式冷卻系統]4 0的熱 處理裝置]0 0 —部份的立體圖。參圖3，在由實線箭頭 1 6 0所示的第一流徑中，冷卻氣體由鼓風機]4 8的出口 ]5 0出來，流經第一流向切換閥]56，通過一外部幹線或 導管]6 2，再進入一設於熔爐Π 0頂部附近的注射口] 4 4 。在流過及冷卻該處理容器]〇2 (此圖未示）後，已加熱 的冷卻氣體經另一外部幹線或導管]64自一排出口] 4 6排 φ 出，通過第二流向切換閥]5 8，再回至熱交換器]5 2。在 由虛線箭頭I 6 6所示的另一或第二流徑中，冷卻氣體由鼓 風機]4 S的出口] 5 0流出，流經第一流向切換閥1 5 6，直 接進入一設於熔爐Π 0底部附近的第二注射口（未示）， 沒有通過外部幹線]62。在以漩渦方式向上流過處理容器 ]02 (此圖未示）後，已加熱的冷卻氣體經設於熔爐 Π 0 頂部附近的第二排出口 ] 6 8排出，通過第二流向切換閥 ]5 8，再回至熱交換器]5 2。 -16- (14) (14)200409176 需指出者’其他通過空間]4 2的路徑，或是更替流動 方向的手段’亦屬本發明的範嶋。例如，由箭頭]6〇所示 的流徑的流向’可藉顛倒鼓風機]4 8的方向，使之反向， 而不需重新定位流向切換閥]5 6、1 5 8。然而，爲了減少 鼓風機]4 8及相接的馬達（未示）暴露在上升的溫度下， 以增長使用聶命’通常可將鼓風機設於熱交換器]5 2的出 口上。 在另一實施例中，流向切換閥]5 6 '] 5 8及鼓風機鲁 1 4 8是在一溫度控制器（未示）的控制下，其做動該等閥 及鼓風機，以在一冷卻循環時，更替冷卻氣體流的方向數 次’因此’可比習知的單向冷卻系統，沿處理容器〗0 2的 軸向高度，進而跨越其內的晶圓批次，獲得一較均勻的軸 向冷卻。 此外，溫度控制器也可以是一使用理論模型以預測該 系統的熱反應之動態前饋溫度控制器，該系統充當正規控 制方法的前饋環路使用。 φ 在本實施例的一態勢中，溫度控制器具有一教學指令 序列，使用以往的處理數據來改進動態響應，及減低對熱 負載內的變動（例如因待處理晶圓]〇 8的數量所造成的變 動）的敏感度。 在圖4所示的另一實施例中，熔爐室]1 0的內表面 1 7 〇 (其界定空間]4 2的一外周邊）可包含數個翼狀物或 擋板]7 2，以協助引導冷卻氣體的漩渦流通過該空間。圖 4乃圖3熱處理裝置]〇 0之熔爐Π 〇內部的剖面側視圖， (15) (15)200409176 黑貝不氣，旋式冷卻系統]4 〇所注射的冷卻氣體的漩渦流。擋 板]72由’丨容爐室1 ] 〇的內表面]7 0徑向向內延伸。該等擋 板]7 2的徑向長度介於]〇毫米（m m )至’3 0毫米之間。 摇板〗7 2由益內表面]7 〇徑向向內延伸至接近處理容器 1 0 2外表面的〜點，但並不鄰接該外表面。此實施例的優 點是其能使處理容器]〇2與鼓風機做業時產生的振動相隔 絕’且在熱處理裝置]〇 〇組裝時，便利處理容器置入熔爐 ]]0內。在此賃施例的一態勢中，在擋板】7 2及處理容器 ]0 2的外表面之間存有一至少爲8毫米的間隙。需指出者 ’該等檔板]7 2的數量及位置，及座向，尤其是與流動方 向所成的角度，.可顯著的影響冷卻氣體在離開空間]4 2前 ’螺旋狀的環繞處理容器丨〇 2完整旋轉一圈的圈數。 參圖5及6以更進一步了解注射口 及排出口 ]46 的細節。圖5是熔爐n 0 一部份的剖面頂視圖，顯示本發 明冷卻系統]4 0 —實施例的注射口] 4 4及排出口〗4 6的輪 廓。圖6是圖5所示熔爐1 ] 〇部分的剖面側視圖。 注射口 144及排出口]46兩者均與溶爐1]〇的內表面 】7 〇成正切。在一實施例中，注射口 1 44具有一淺勺狀部 分]7 4，其半徑由遠離進入空間丨7 4的進入點遞減至該進 入點。淺勺狀部分1 7 4的遞減半徑，在空間]4 2內逐步的 將冷卻氣體正切向空間M2的線性方向流動，改變成層流 幵多或|大致層式螺旋狀的流動。 排出口] 4 6可包含一大致成長方形剖面的部分]7 6， 以使周以排出冷卻氣體的排出口] 4 6的截面積爲最大値， (16) (16)200409176 及IJ化排d_! 口並減少製造成本。此外，排出口 ] 4 6也可包 含第二勺狀部分]7 4 (未示），俾使已加熱的冷卻氣體在 自空間]4 2排出前，保持層流狀流動。此實施例的額外優 點是，當流動如上文述及般反向時，排出口] 4 6可充當注 射口] 4 4 ;且可避免在高流速時，湍流的發生。 依據另一實施例，注射口 1 4 4及排出口〗4 6具有平順 的改變橫截面積的推拔部]7 8、] 8 0，以改變冷卻氣體進 入或離開該空間]4 2的速度或流率。注射口] 4 4的推拔部 其橫截面積自接近該空間的一點處，逐漸朝向接近進入注 射口的一點處遞減，以使進入該空間的冷卻氣體的速度加 快。經發現加速進入該空間的冷卻氣體的速度達一特定値 時，可維持螺旋狀的流動。即是，如冷卻氣體以太慢的流 率導入，冷卻氣體傾向於向上移動或流動，而會瓦解螺旋 狀的流動。此將導致在處理容器]0 2上形成局部的熱點， 或在冷卻氣體不流過的處理容器表面的一些區域形成不均 的冷卻。較佳者’爲了獲得冷卻氣體螺旋狀旋轉的適度動 量，冷卻氣體係以至少約爲每秒5米（5 mp s )的速度注 射，更佳者是約爲5 m p s至3 0 m p s的速度。 排出口] 4 6的推拔部1 8 〇減緩了進入熱交換器]5 2的 冷卻氣體的速率’因此增長了已加熱的冷卻氣體在熱交換 器內的時間，而提升熱交換器的冷卻效應。例如，推拔部 ]8 0的內徑可由入口處的約2英吋增加至在出口處的約3 英吋。 在圖7的另一實施例，氣旋式冷卻系統]4 0具有雨只 (17)200409176 軸向 及兩 軸向 是在 )強 ]〇〇 BHU 的作 冷卻 負載 流程 裝置 間] 毗鄰 )〇 146 140 卻作 的方 性的 間] 的設於熔爐]]〇的中心附近的注射口 ] 4 4 A、] 4 4 13， 只設於任何兩端，以形成兩相互朝相反方向旋轉的同 螺旋狀流徑的排出口 ] 4 6 A、] 4 6 B。此實施例的優點 處锂容器]0 2中央附近（通常是最接近處理區]2 8者 化冷卻，進而對晶圓]〇 8施予最大値的冷卻。 需指出者，上述冷卻系統特別有效於冷卻熱處理裝釐 及其內的晶圓]〇 8 (該等晶圓]0 8經處理以備藉由 卸載）。 让·匕外，冷卻系統]4 〇可在晶圓的處理過程中爲其他目 業。例如，冷卻系統]4 〇可在處理過程中提供減量的 或改變冷卻程度，以對加熱元件]1 2提供一恆常的熱 ’及減少或消除局部熱點。 圖8敘述一種冷卻熱處理裝置1 〇 〇的方法。圖8是一 圖’顯示利用上述氣旋式冷卻系統]4 0來冷卻熱處理 ]〇 〇的方法的步驟。在該方法中，冷卻氣體經朝向空 4 2的外周邊切線的定位的注射口 1 4 4注射出，以形成 處理容器的冷卻氣體的渦流或螺旋狀流動（步驟184 冷卻氣體之後經由與注射口 1 4 4軸向分隔開的排出□ 自空間]4 2放射出（步驟1 8 6 )。氣旋式冷卻系統 也可另具有流向切換閥1 5 6、] 5 8，且該方法包含在冷 業時，做動該等流向切換閥，以切換或更替氣體渦流 向至少一次的額外步驟（步驟188)。另外，可選擇 包含在經注射口 Μ 4注射氣體時，使冷卻氣體在自空 4 2排出前，至少環繞處理容器]〇2旋轉一圈。 -20 - (18) 200409176 依據另一態勢，熱處理裝置]0 0另包含一適於 熱源或熔爐]1 0及/或處理容器]0 2的煙囪式冷卻 在圖 9的實施例，熱源或熔爐]]〇另包含一沿加 1 ] 2配置的絕緣體2 0 2，且具有一包含內壁2 0 6的 側部2 〇 4，該內壁2 0 6與處理容器]0 2的側壁2 0 8 ’及具有一毗鄰該側部的頂部絕緣塊或頂部塊體2 般上，煙囪式冷卻系統具有一促動器2 ] 2，適於將 體2 ] 0自絕緣體2 0 2的側部2 0 4移動一特定距離’ 等之間界定一間隙（此圖未示），藉此使導入空間 流體可經該空間向上流動，及經該間隙流出以冷 ]1 0及/或處理容器1 〇 2。如上，冷卻流體一般上是 體，如空氣或氮氣。 煙囪式冷卻系統具有一熱交換器以自循環過空 的流體或氣體移除熱。例如，在圖9的實施例，煙 卻系統具有由複數冷卻線圈2 ] 6形成的一體式氣體 熱交換器，.及其上安裝有促動器2 ] 2的殼體或封體 此外，該氣體一流體熱交換器可另包含一設於殼體 方的額外冷卻線圈22 0，以冷卻殼體2 ] 8或爲冷 2 ] 6充當閉合環路式氣體一流體熱交換器的散熱部女 在圖1 0的一實施例，冷卻線圈2 ] 6毗鄰絕緣 側部2 0 4的一外表面2 2 2，且在該側部上方延伸， 部塊體2 ] 0被舉起以界定該間隙2 2 4時，來自空間 受熱流體升起且由該間隙流出，通過冷卻線圈2 ] 6 流體。來自空間]4 2的冷卻氣體，在由絕緣體外部 冷卻一 系統。 熱元件 圓柱形 同軸向 ]0 〇 ~~^ 頂部塊 以在其 ]4 2的 卻熔爐 冷卻氣 間 ]4 2 囪式冷 一流體 2 18。 2 ] 8外 卻線圈 體202 故當頂 142的 以冷卻 及殼體 - 21 - (19) 200409176 2 1 8內部所界定的第二空間2 2 6內進 熱交換器2 ] 4冷卻之。冷卻氣體在第 步冷卻及冷凝’導致其朝向第二空丨 2 2 8下沈’造成冷卻氣體經空間]4 2 3 0所示。藉由自然循環，可經空間 卻氣體的流動。如有需要，冷卻氣體 環可藉一風扇2 2 9、鼓風機、或其他 輔助。 促動器2 ] 2可包含任何可遙控 2 1 0的適當機械式裝置，且可包含如 缸、螺線管、起重機、或導螺旋。在 ，促動器2 ] 2具有—由電動馬達2 3 4 車。爹圖1 0，馬達2 3 4是那種可藉 隙2 2 4的尺寸，進而改變對熔爐1 ] < 卻程度或速率者。 在圖]I的另一實施例，煙囪式 路冷卻系統，熱交換器2 ] 4是一分離 而煙！S式冷卻系統另具有一連接至a 2〇6 ’以對其提供冷卻氣體。雖然此 ^ &胃$台或，維持冷卻氣體經空間1 42 卻氣體自該空間上升時，冷卻氣體的 間內維持足夠的冷卻氣體及冷卻氣體 較鼓風機。 在另〜實施例，煙囪式冷卻系統 一步藉由氣體一流體 二空間2 2 6內的進一 間底部附近的注射口 2自然循環，如箭頭 142開始及/或維持冷 經空間]42的自然循 機械式流動維持裝置 做動以舉起頂部塊體 氣動式汽缸、液壓汽 圖9至Π的實施例 驅動的練條或電纜絞 精確的控制以改變間 〇及/或處理容器的冷 冷卻系統是一閉合環 的精簡式熱交換器， Ξ射口 2 2 8的鼓風機 實施例未依賴自然循 的流動，但可知當冷 加熱的確有助於在空 層流，因此允許使用 另具有一控制器（未 (20) (20)200409176 示）以控制促動器2 ] 2的作業，以自動移動頂部塊體2 ] 〇 來致使通過空間]4 2的流動，及流出間隙2 2 4。此外，控 制器及促動器2 ] 2適於將頂部塊體2 ] 〇移動至第一特定位 置，以提供第一冷卻速率，及移動至第二特定位置，以提 供第二冷卻速率。依據熔爐Π 0待冷卻的溫度而定，煙囪 式冷卻系統可在冷卻循環中，以一或更多不同的速率冷卻 熔爐]]〇，進而容置其中的晶圓]。例如，在冷卻循環 中，鼓風機2 0 6的尺寸可被調整以提供介於每分鐘]0 c 至每分鐘1〇〇 C之間範園內的冷卻。精於本藝之人士可 顯見這些範園是範例性者，其他冷卻速率（平均或瞬間） 可依據特定用途而定之。 圖1 2敘述一種以煙囪式冷卻系統來冷卻熱處理裝置 ]0 0的方法。圖]2是一流程圖，顯示利用具有一可移動 式頂部塊體2 ] 0的煙囪式冷卻系統來冷卻一用以熱處理一 晶圓的裝置1 〇 〇的方法實例。在該方法中，頂部塊體2 ! 〇 自絕緣體2 0 2的側部2 0 4被移動一特定距離，以在其等之 間界疋一間隙2 2 4 (步驟2 4 0 )。一冷卻流體經由與間隙 2 2 4軸向分隔開的注射口 2 2 8注入空間〗4 2內（步驟2 4 2 )，且藉間隙2 2 4自空間]4 2射出，以誘導一通過空間的 流動，進而冷卻處理容器]〇2 (步驟244 )。一般上，冷 卻流體是冷卻氣體’而將流體導入該空間的步騾，包括注 射冷卻氣體進入空間]4 2。 在一實施例中，將一流體導入該空間的步驟，步驟 2 4 2，是藉由使用連接至注射口 2 2 8的鼓風機2 3 6來驅使 -23 - (21) (21)200409176 冷卻氣體進入空間]4 2。在此實施例的一態勢中，煙囪式 冷卻系統是一閉合環路式冷卻系統，具有氣體一流體熱交 換器2 ] 4，藉間隙2 2 4連接至空間]4 2，及藉鼓風機2 3 6 連接至注射口 2 2 8 ;且將一流體導入該:空間的步驟，步驟 2 4 2，包含自該氣體一流體熱交換器將已冷卻的冷卻氣體 供應給鼓風機；而將來自空間]42的流體經間隙2 24射出 的步驟，步驟2 4 4，包含在氣體一流體熱交換器2 ] 4內， 接納經間隙自該空間射出的已加熱冷卻氣體。 此外，頂部塊體2 1 0的移動可藉一控制器來精確的控 制，而移動該頂部塊體的步驟，步驟2 4 0，包括將頂部塊 體移動至第一特定位置，以提供第一冷卻速率；該方法另 包含移動頂部塊體至第二特定位置，以提供第二冷卻速率 (步騾2 4 6 )。 本藝之人士可對上述實施例進行修飾、增加或刪減， 但此等作爲仍應視爲在本發明之精神及範疇內。 [圖式簡單說明】 圖]顯示具有傳統強力空氣冷卻系統的習知熱處理裝 置之橫斷面圖。 圖2係本發明一實施例、具有氣旋式冷卻系統的熱處 理裝置之橫斷面圖。 圖3係本發明一實施例、具有氣旋式冷卻系統的熱處 理裝置之部分立體圖。 圖4是圖3熱處理裝置之絕緣體的橫斷面圖，顯示一 -2^ - (22) (22)200409176 氣體旋渦流經本發明一實例的冷卻系統注射。 圖5是熱處理裝置之部分絕緣體的橫斷面頂視圖，顯 示注射口及排出口的輪廓。 圖6是圖5部分絕緣體的橫斷面側視圖。 圖7是熱處理裝置之絕緣體的橫斷面側視圖，顯示~ 氣體旋渦流經本發明另一實例的冷卻系統注射。 圖8是一圖表，顯示利用本發明一實例的氣旋式冷卻 系統，以冷卻用以熱處理一基底的裝置的方法。 圖9是具有依據本發明一實例之冷卻系統的熱處理裝 置的橫斷面示意圖。 圖]〇是圖9熱處理裝置之橫斷面示意圖，顯示.在提 起位置的頂部塊體。 圖]]威不具有本發明另一實例冷卻系統的熱處理裝 置之橫斷面示意圖。 圖]2是一流程圖，顯示利用本發明具有一可移動頂 部塊體的冷卻系統，以冷卻用以熱處理一基底的裝置的方 法實施例。 主要元件對照表 2 〇 ··熱處理裝置 22·處理室或容器 2 4 :熔爐 2 6 :晶圓 卡匣或船形容器 r~ -ZO - (23) (23)200409176 2 8 :底板 29 :閥 3 0 :強力空氣冷卻系統 3 2 :加熱元件 3 4 :風扇或鼓風機 3 6 :空間 3 8 :熔爐的內壁 4 0 :處理容器的外表面 4 2 :熱交換器 4 4 :冷卻線圈 ]〇 〇 :熱處理裝置 1 〇 2 :處理容器 1 04 :支座 1 0 6 :載器或船形容器 ]〇 8 :晶圓 ]]〇 :熱源或熔爐 1 1 2 :加熱元件 Π 4 :溫度感測器 1 1 6 :注射器 ]1 8 :出口或淸除口 ]20 :容器襯墊 ]22 :〇形環/密封件 ]2 4 :平台或底板 ]2 6 :排廢口 -26- (24)200409176 ]2 8 .處理區 ]30 :台座

1 32 : 0形環/密封件 ]4 0 :氣旋式冷卻系統 ]4 2 :環形空間 1 4 3 :熱電偶探針 ]4 4 :第一開口或注射口 ]4 4 A :注射口 ]4 4 B :注射口 ]4 5 :電源電纜 1 4 6 :第二開口或排出口 1 4 6 A ：排出□

1 46B ：排出口 ]4 7 :溫度指示器 1 4 8 :鼓風機 1 5 0 :出口 1 5 2 :氣體一流體熱交換器 ]5 4 :入口 ]5 5 :冷卻流體供應管線 ]5 6 :切換閥 1 5 8 :切換閥 ]6 0 :第一流徑 ]62 :外部幹線或導管 ]64 :外部幹線或導管 (25) 200409176 ]66 : 168: ]70 ： 172： 174: 176: 17 8: 180： 184： 186： 188： 202 ： 2 04 ： 2 06 ： 2 10： 2 12： 2 14： 2 16： 2 18： 22 0 ： 222 ： 224 ： 226 第二流徑 第二排出口 熔爐室的內表面 擋板 淺勺狀部分 長方形剖面的部分 推拔咅β 推拔咅Β 步驟 步驟 步驟 絕緣體 圓柱形側部 內壁 頂部塊體 促動器 氣體一流體熱交換器 冷卻線圈 殼體或封體 冷卻線圈 冷卻線圈的外表面 間隙 第二空間 (26)200409176

2 2 9 :風扇 2 3 0 :箭頭 2 3 4 :電動馬達 2 3 6 :鼓風機 2 4 0 :步驟 2 4 2 :步驟 2 4 4 :步驟 2 4 6 :步驟

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Claims (1)

1. (1) (1)200409176 拾、申請專利範圍 1. 一種用以熱處理一基底之裝置，包含： 容裝一處理區的容器，該容器具有一圓柱形外壁部； 一封體，具有一圓柱形內壁部，與該容器的圓柱形外 壁部間隔開，以在其等之間形成一空間； 一熱源，與該容器間距開，以經該容器提供熱輻射進 入該處理區；及 一氣體注射口，設於封體的圓柱形內壁部，且大致與 該空間的一外周邊成切線的定位。 2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該熱源係與 該空間成熱連續。 3. 如申請專利範圍第]項之裝置，其中該冷卻系統 另包含一氣體排出口，設於封體的圓柱形內壁部，且與該 氣體注射口軸间分隔開，大致與該空間的該外周邊成切線 的定位，該氣體注射口與氣體排出口係設計成可在該空間 內形成一渦流來冷卻該容器。 4 .如申請專利範圍第3項之裝置，其中該冷卻系統 另包含： 鼓風機，具有一出口，連接至氣體注射口，以對其供 應氣體；及 一閉合環路冷卻系統，具有氣體一流體熱交換器，連 接至鼓風機的入口，以對其供應冷卻氣體，及連接至氣體 排出口，以接受其射出的氣體，該熱交換器也連接至冷卻 流體的一來源。 -30- (2) (2)200409176 5. 如申請專利範園第 4項之裝置，其中該冷卻系統 另包含流向切換閥，連接於熱交換器的入口及出口之間， 及氣體注射口及氣體排出口之間，以使氣體的渦流逆轉方 向。 6. 如申請專利範園第5項之裝置，其中該冷卻系統 另包含一控制器以控制流向切換閥的作業，以在該冷卻作 業中，更替氣體渦流的方向至少一次。 7. 一種用以熱處理一基底之裝置，該裝置包含： 容裝待處理基底的容器，該容器具有一圓柱形部； 一熱源，具有複數加熱元件以對該基底提供熱輻射， 該等加熱元件大致環繞該容器分佈，且與該容器間隔開， 以形成一自該容器延伸至該熱源的空間，該空間具有一環 形部分，及由熱源的一內部界限所界定的外周邊；及 一冷卻系統，具有至少一第一口，大致與該空間的外 周邊成切線的定位，以注射一氣體進入該空間內，以形成 一渦流來冷卻該容器。 8 .如申請專利範圍第 7項之裝置，其中該冷卻系統 另包含一與該第一口軸向分隔開的第二口，以自該空間射 出氣體。 9.如申請專利範圍第8項之裝置，其中該冷卻系統 另包含： 鼓風機，具有一出口，連接至第一口，以對其供應氣 體；及 一閉合環路冷卻系統，具有氣體一流體熱交換器，連 -31 - (3) (3)200409176 接至鼓風機的入口，以對其供應冷卻氣體，及連接至第二 口，以接受其射出的氣體，該熱交換器也連接至冷卻流體 的一來源。 ， 10. 如申請專利範園第9項之裝置，其中該冷卻系統 另包含流向切換閥，連接於熱交換器的入口及出口之間， 及第一口及第二口之間，以使氣體的渦流逆轉方向。 11. 如申請專利範圍第1 0項之裝置，其中該冷卻系 統另包含一控制器以控制流向切換閥的作業，以在冷卻作 業中，更替氣體渦流的方向至少一次。 12. 如申請專利範園第8項之裝置，其中： 該熱源另包含具有一內壁的絕緣體，該內壁的一圓柱 形部環繞該容器，且與該容器間隔開，且藉該空間與該容 器成徑向間隔開；及 其中該絕緣體內壁的圓柱形部具有複數擋板，以引導 氣體的流動，以協助形成漩渦流來冷卻該容器。 13. 如申請專利範圍第]2項之裝置，其中該等複數 擋板的至少一部份也導引氣體的漩渦流來冷卻該等加熱元 件。 ]4.如申請專利範圍第1 2項之裝置，其中該等加熱 元件係置於絕緣體內，毗鄰絕緣體的內壁，且其中該空間 的外周邊係由絕緣體的內壁所界定。 ]5 .如申請專利範圍第1 2項之裝置，其中該等加熱 元件係由絕緣體的內壁徑向向內伸突，且其中該空間的外 周邊係由該等加熱元件的內部界限所界定。 -32 - (4) (4)200409176 ]6 .如申請專利範圍第]2項之裝置，其中該第一口 及擋板係設計成在氣體自該空間排出前，至少環繞該容器 旋轉一次。 ’ 17. 如申請專利範園第]2項之裝置，其中該第一口 包含一延伸通過該絕緣體的導管，且其中該導管是由鄰接 絕緣體一外壁的第一橫截面積，朝向鄰接絕緣體內壁的第 二、較小橫截面積逐漸呈尖細。 18. 如申請專利範圍第8項之裝置，另包含氣體通過 φ 其以注射入該空間的第三口，及氣體通過其以自該空間射 出的第四口，且其中該第一口及第三口係軸向的鄰近容器 的圓柱形部分的中央設置，而第二口及第四口係軸向的鄰 近容器的圓柱形部分的相對端設置，且其中該第一口、第 二口、第三口、及第四口係設計成，使氣體以由第一口至 第二口的第一旋渦流，來環繞該容器旋轉；及以使氣體以 由第三口至第四口的第二旋渦流，來環繞該容器旋轉。 ]9 . 一種將熱處理一半導體基底之裝置加以冷卻的方 φ 法，該半導體基底置於一由容器所圍封的處理區內，該裝 置具有一設於容器外方的熱源，以經由容器加熱該處理區 ，該方法包含： 將一冷卻氣體導入一沿容器的圓柱形外壁設置的槪呈 細長狀圓柱形區內； 經該細長狀圓柱形區引導該冷卻氣體成一渦流；及 在該渦流的界限，將冷卻氣體由該細長狀圓柱形區移 除。 (5) (5)200409176 2 0 .如申請專利範圍第]9項之方法，其中： 將冷卻氣體導入細長狀圓柱形區內的步騾包含··將供 應自一閉合環路冷卻系統的冷卻氣體導入的步驟；及 在該渦流的界限，將冷卻氣體由該細長狀圓柱形區移 除的步驟包含：在該閉合環路冷卻系統內，接納自細長狀 圓柱形區移除的冷卻氣體的步驟。 2 1.如申請專利範圍第2 0項之方法，其中： 將冷卻氣體導入細長狀圓柱形區內的步驟包含：經第 一口引導冷卻氣體的步驟，而將冷卻氣體由該細長狀圓柱 形區移除的步驟包含：經第二口移除冷卻氣體的步驟，及 另包含下列步驟= 經第二口將冷卻氣體導入細長狀圓柱形區內；及 經第一口將氣體自該空間排出； 藉此沿容器的壁形成氣體的第二渦流來冷卻該容器， 而第二渦流的流動方向大致與第一渦流相反。 2 2· —種將熱處理一基底之裝置加以冷卻的方法，該 裝置具有一用以容裝待處理基底的容器，該容器具有一圓 柱形壁’及一配具有複數加熱元件以提供熱輻射來加熱該 基底的熱源，該等加熱元件環繞該容器分佈，且與該容= 間隔開，以形成一自該容器延伸至該熱源的空間，該== 具有一環形部分，及由熱源的一內部界限 开限m界疋的外周邊 ，該方法包含下列步驟： 經第一 口將一氣體注射進入該空間 _ 一 1」丨」 矽萊一 口大致 與該空間的外周邊成切線的定位；及 - 34 - (6) (6)200409176 沿該容器的壁形成氣體的第一渦流來冷卻該容器。 2 3.如申請專利範圍第2 2項之方法，其中將氣體注 射入該空間的步驟包含：將供應自一閉合環路冷卻系統的 氣體導入第一口的步驟，及另包含在該閉合環路冷卻系統 內，接納自第二口射出的氣體的步驟。 2 4 .如申請專利範圍第2 3項之方法，另包含下列步 驟： 經第二口將一氣體注射進入該空間內；及 φ 經第一口將氣體自該空間排出； 藉此沿容器的壁形成氣體的第二渦流來冷卻該容器， 而第二渦流的流動方向大致與第一渦流相反。 25.如申請專利範圍第 2 2項之方法，其中經第一口 將氣體注射的步驟也包含：引導該氣體渦流來冷卻該等加 熱元件的步騾。 2 6.如申請專利範圍第 2 2項之方法，其中經第一口 將氣體注射的步驟及自該空間將氣體排出的步驟包含：經 φ 第一口將氣體注射及經第二口將氣體自該空間排出，以使 氣體在自該空間被排出前，至少環繞該容器旋轉一次。 2 7.如申請專利範圍第2 2項之方法，其中該第一口 包含一導管，由第一橫截面積，朝向鄰接該空間外周邊的 第二、較小橫截面積逐漸呈尖細，且其中經第一口將氣體 注射的步驟包含使氣體在注射入該空間時加速的步驟。 2 8 . —種在以申請專利範園第2 2項之方法來冷卻的 裝置內處理的基底。 .. -35 - (7) (7)200409176 29. —種用以熱處理一基底之裝置，該裝置包含： 容裝一待處理基底的容器，該容器具有一頂壁及一側 壁； 一熱源，具有： 複數加熱元件以對該基底提供熱輻射，該等加熱元件 大致環繞該容器分佈，且與該容器間隔開，以形成一自該 容器延伸至由加熱元件的內部界限所界定的外周邊的空間 ，及 一絕緣體，環繞該等加熱元件配置，該絕緣體藉該空 間與該容器間隔開，且包含一配設有內壁的側部及一鄰接 該側部的頂部塊體；及 一促動器，適於將頂部塊體自絕緣體的側部移動一特 定距離，以在其等之間界定一間隙，讓自該空間導引的流 體經由該空間流過，及流過該間隙以冷卻該裝置。 3 0.如申請專利範圍第2 9項之裝置，其中該流體包 含一冷卻氣體，且其中該裝置另包含一注射口，與該間隙 軸向分隔開以將冷卻氣體導入該空間內。 3 1.如申請專利範圍第3 0項之裝置，另包含一冷卻 系統，具有一連接至該注射口的鼓風機，以對其供應冷卻 氣體。 32.如申請專利範園第3 1項之裝置，其中該冷卻系 統包含一閉合環路冷卻系統，具有經該間隙連接至該空間 的氣體一流體熱交換器，以接受自該空間排出的受熱冷卻 氣體，且經該鼓風機連接至該注射口，以對其供應冷卻氣 .， -36- (8) (8)200409176 體，該熱交換器係連接至一冷卻流體源。 33.如申請專利範圍第3 I項之.裝置，其中該冷卻系 統另包含一控制器以控制促勤器的作業，以移動頂部塊體 來致使通過該空間的流動，及流出間隙。 3 4.如申請專利範圍第3 3項之裝置，其中該控制器 及促動器係構製成可將頂部塊體移動至第一特定位置，以 提供第一冷卻速率，及移動至第二特定位置，以提供第二 冷卻速率。 3 5.如申請專利範圍第2 9項之裝置，其中該等加熱 元件係置於絕緣體內，毗鄰絕緣體的內壁。 3 6. —種將熱處理一基底之裝置加以冷卻的方法，該 裝置具有一用以容裝待處理基底的容器，該容器具有一頂 壁及側壁，及一配具有複數加熱元件以加熱該基底的熱源 ，該等加熱元件環繞該容器分佈，且與該容器間隔開，以 形成一自該容器延伸至由加熱元件的內部界限所界定的一 外周邊的空間，該熱源另包含一環繞該等加熱元件配置的 絕緣體，該絕緣體藉該空間與該容器間隔開，且包含一配 設有與容器的側壁同軸向的內壁之側部，及一鄰接該側部 的頂部塊體，該方法包含下列步驟： 將頂部塊體自絕緣體的側部移動一特定距離，以在其 等之間界定一間隙； 導引一流體經入該空間；及 經該間隙將該空間的流體排出，以產生一通過該空間 的流動來冷卻該裝置。 -37 - 200409176 Ο) 37. 如申請專利範圍第3 6項之方法，其中該流體包 含一冷卻氣體，且其中該導引一流體經入該空間的步驟包 含=導引該冷卻氣體經與該間隙軸向分隔開的一注射口進 入該空間。 38. 如申請專利範圍第34項之方法，其中該導引一 流體經入該空間的步驟包含：導引該冷卻氣體經一連接至 該注射口的鼓風機而進入該空間。 3 9.如申請專利範圍第 3 8項之方法，其中該裝置另 φ 包含一具有氣體一流體熱交換器的閉合環路冷卻系統，該 氣體一流體熱交換器經該間隙連接至該空間，及經該鼓風 機連接至該注射口，且其中該導引一流體經入該空間的步 驟包含：將來自氣體一流體熱交換器的已冷卻的冷卻空氣 供應給鼓風機，且經該間隙將該空間的流體排出的步驟包 含：在該氣體一流體熱交換器內接受經間隙通過該空間注 射出的被加熱的冷卻氣體。 4 0.如申請專利範圍第3 6項之方法，其中移動該頂 φ 部塊體的步驟包含：將頂部塊體移動至第一特定位置，以 提供第--冷卻速率，且其中該方法另包含將頂部塊體移動 至第二特定位置，以提供第二冷卻速率的步驟。 4 1 . 一種在以申請專利範圍第3 6項之方法來冷卻的 裝置內處理的基底。 -38-