TW201009948A - System for non radial temperature control for rotating substrates - Google Patents

Description

201009948 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明之實施例一般是關於處理半導體基板的設備與 方法。特別是，本發明之實施例是與快速熱處理腔室中 之基板處理有關。 【先前技術】 ❿ 快速熱處理（RTP)是半導體處理中的一種基板退火 程序，在RTP期間，基板一般是由靠近邊緣區域的支樓 裝置予以支撐，並在受一或多個熱源加熱時由其加以旋 轉。在RTP期間，一般是使用熱輻射將一受控制環境中 的基板快速加熱至一最大溫度（高達約135〇c>c)，根據 處理所需而使此一最大溫度保持一段特定時間（從一秒 以下至數分鐘）；接著將基板冷卻至室溫以進行其他處 理。一般會使用高強度鎢_素燈作為熱輻射源也可由 傳導耦接至基板的加熱台來提供額外熱能給基板。 半導體製程中有多種RTP之應用，這些應用包括熱氧 化、高溫沈浸退火、低溫沈浸退火、以及尖峰退火。在 熱氧化中，基板係於氧、臭氧、或氧與氫之組合中進行 加熱，其使矽基板氧化而形成氧化矽；在高溫沈浸退火 中’基板係暴露至不同的氣艘混合物（例如氮、氨、或 氧）；低溫沈浸退火一般是用來退火沉積有金屬的基板； 尖岭退火疋用於當基板需要在非常短時間中暴露於高溫 201009948 時，在尖峰退火期間，基板會被快速加熱至足以活化摻 質之一最大溫度，並快速冷卻，在摻質實質擴散之前結 束活化程序。 通常需要整個基板上實質均句的溫度輪麼。在先 前技術中，溫度均勻性可藉由控制熱源（例如雷射、燈 泡陣列）而提升，其中熱源係經配置以於前側加熱基板， 而在背側之-反射表面則將熱反射回基板。也已使用發 射率測量與補償方法來改善整個基板上的溫度梯度。 由於半導體工業的發展，對於RTp令溫度均勾^的要 求也隨之增加。在某些處理中，從基板邊緣内2_處開 始具有實質上小之溫度梯度是重要的；特別是， 要以溫度變化約…1.5。。的條件來加熱基板至介於 約2歡至約135心f知RTp系統的情形是結合了可 徑向控制區以改善沿著處理基板的半徑之均句性.缺 而’不均句性會因各種理由而以各種態樣產 ： 性比較像是非徑向之不均勻性，其 = 丹〒在相同半徑上 位置處的溫度會有所變化。非徑向 ° 根據其半徑位置調整加熱源轉決、=:&無法藉由 第圖示意說明了示例非徑向之 RTP系統中，通常使用—邊緣環在周圍附近支撐^ 邊緣環與基板重養而在靠近基板 土板。 悴招一士二« 緣處產生複雜的加熱 這大部分是指_案化之基板、性質’ 基板。在另-方面，基板與邊緣=層…⑽） 興逯緣環在邊緣附近重叠’因 201009948 此難以藉由單獨測量與調整基板的溫度而在靠近邊緣處 達到均勻的溫度輪廓；根據邊緣環的熱性質相對於基板 的熱與光性質，基板的溫度輪廓一般在邊緣為高或在邊 緣為低。 第1 Α圖示意說明了在RTP腔室中處理之基板的一般 溫度輪廓的兩種類型；垂直軸代表在基板上所測量之溫 度，水平軸代表離基板邊緣的距離。輪廓1是一邊緣為 高之輪廓，其中基板的邊緣具有最高的溫度測量值；輪 廓1是一邊緣為低之輪廓，其中基板的邊緣具有最低的 溫度測量值。要去除習知RTP系統狀態中的基板邊緣附 近之溫度差異是很困難的。 參 第1A圖是置於支撐環1〇1上之基板1〇2的上視示意 圖。支撺環101沿-中心（―般與整個系統的中心一致） 旋轉’基S 102的中心需與支撐環101的中心對齊，然 而’基板⑽可能會基於各種理由而未與切環ι〇ι對 齊。當熱處理之需求增加時，基板1〇2與支擇環ι〇ι之 間微小的不對齊都會產生如第1B圖所示之不均句性。在 尖峰處理中，lmm的移位會產生約π%的溫度變化。 習知熱處理系統的狀態是具有約〇18職之基板放置精 確度’因此其因對齊限制所導致之溫度變化約為5〇c。 第1B圖係該基板102於熱處理期間的示意溫度圖，其 中基板1〇2未與支料1〇1對齊。基板1〇2 邊 緣請具有高…03與低溫區1〇4兩者。Q著透 第1C圖是基板1G7在快速減理期間的示意溫度圖。 201009948 基板107具有沿著水平方向1〇6之一溫度梯度》第ic圖 所示之温度梯度會因各種理由而產生，例如離子佈植、 腔室不對稱性、固有基板特性以及製程組的變化性。 第1D圖是一經圖案化之基板108的示意溫度圖，該基 板108具有由與基板1〇8不同的材料所形成之表面結構 109。線111是基板108在整個直徑上的溫度輪廓。溫度 會產生變化是因為表面結構1〇9的特性與基板1〇8不 同。由於熱處理中的大部分基板都具有形成於其上之結 構，因此由局部圖案所產生的溫度變化是常見的現象。 故，需要一種用於RTP中以減少非徑向之溫度不均勻 性的設備與方法。 【發明内容】 ❹ 本發明之實施例提供了一種在熱處理期間減少不均矣 &的叹備與方法°特別是，本發明之實施例提供了用东 減父熱處理期間非徑向之不均勻性的設備與方法。 本發明之一實施例提供了一種用於處理一基板的習 其包括.一腔室主體，其限定一處理容積；一基相 撐件’其置於該處理容積中’丨中該基板支樓件係叛 、旋轉該基板，一感測組件，其係配置以測量該基相 发在數個位置處的溫度；以及—或多個脈衝加熱元件， '、係配置以對該處理容積提供脈衝式能量。 發月之另-實施例提供了一種用於處理一基板的方 201009948 法，包括··放置-基板在-基板支撐件上，該基板支撐 件係置於-處㈣室的-處理容帛中；冑轉該基板；以 及藉由將輻射能量導向該處理容積來加熱該基板，其中 該輕射能量的至少一部分是脈衝式能量，其頻率是由該 基板的轉速決定。 纟發明之又-實施例提供了一種熱處理腔室，包括： 一腔室主體，其具有一由數個腔室壁、一石英窗與一反 射板限定之處理容積’其中該石英窗與該反射板係置於 該處理容積的相對側上卜基板切件，其置於該處理 容積中，其中該基板支撐件係配置以支持及旋轉一基 板；一加熱源，其置於該石英窗外部，並配置以將能量 經由該石英窗導向該處理容積，其中該加㈣包括複數 個加熱元件，且該等加熱元件中的至少一部分是經配置 以對該處理容積提供脈衝式能量之脈衝加熱元件；一感 測組件，其通過該反射板設置，並經配置以測量該處理 ❹纟積中沿著不同半徑位置處之溫度；以及一系統控制 器，其係配置以調整來自該加熱源之脈衝式能量的頻 率、相位與振幅中至少其一β 【實施方式】 本發明之實施例提供了減少熱處理期間不均勻性的設 =二特別是，本發明之實施例提供了減少熱處理 期3非&向之不均句性的is：備與方法。 201009948 本發明之-實施例提供了一種具有—或多個脈衝加熱 元件的熱處理腔室。本發明之-實施例提供了一種藉由、 調整該-或多個脈衝加熱元件的功率源頻率相位與振 幅中至少其一以減少不均勻性的方法。在-實施例中， 調整功率源的相位及/赤化As 0丨、，丄好 -振t田疋^由基板旋轉頻率所決 定之頻率加以執行。在-實施例中，功率源的頻率與基

板的旋轉頻率相同。在一實施例中，功率源的相位是由 得自複數個感測器之溫度圖所決定。 在一實施例中，熱處理腔室包括複數個加熱元件 分組成-或多個方位角控制區。在—實施例中立 角控制區包括一或多個加熱元件，其可藉由調整功率源 的相位及/或振幅而加以控制。 ’、 在另一實施例中，除主加熱源外，熱處理腔 =個辅助加熱元件。在-實施例中，該-或多= 、、、疋件可藉由調整其功率源的相位及/ 以控制。 人派ΐ田而加 本發月之另一實施例提供了一種熱處理腔室，其包括 一加熱源’該加熱源係經配置以加熱一處理基板之:3 側。在熱處理期間從背側加熱基板可減少因基 背 引起的不均勻性。 取圏案而 第2圖示意說明了根據本發明一實施例之快速熱 系統10的截面圖。快速熱處理系統1G包括—腔室主 3對5其::定:一處理容積14’處理容積14係建構用: 對具中之-碟形基板12進行退火。腔室主體35 田不 201009948 錄鋼製成且襯以石芷 . 、。處理容積14係配置以受一加私燈 泡組件16輻射知刼斗 热 ^ ^ ^ ^ 加熱，該加熱燈泡組件16係置於該快速 熱處理系統1〇的石贫 的石英窗18上。在一實施例中，石英窗 18為水冷式。 央® 在腔室主體7, 的一侧形成有一狹縫閥30，其提供通 :、、板2進入處理容積14。進氣口 44連接至氣體來 源45以對處理容積M提供處理氣體、清除氣體及/或清

潔氣體。真空11总& 承13係透過一出口 u而流體連接至處理 谷積14，以抽送出處理容積14外。 圓形通道27係形成於靠近腔室主體35底部處，在圓 形通道27中置有一磁性轉子21。管狀升降器39停置在 磁性轉子21上或與其㈣。基板12受該管狀升降器Μ 上之一邊緣環2G支樓於周圍邊緣。磁性^子23係位於 磁性轉子21外部，並通過腔室主體％磁㈣接，以誘 發磁性轉子21之旋轉’因而帶動邊緣環2()與支揮於其 上之基板12旋轉。磁性定子23也可配置以調整磁性轉 子21的升降’因而舉升處理基板12。 腔至主體35包括靠近基板12背側之一反射板22，反 板22具有光學反射表面28’其面向基板12的背側 以提升基12的發射率。在__實施例中，反射板^為 水冷式。反射表® 28與基板12时側限定了一反射腔 15。在一實施例中，反射板22的直徑略大於受處理基板 12的直徑《舉例而言，當快速熱處理系統1〇係配置以 處理12吋之基板時，反射板22的直徑為約13吋。 201009948 清除氣趙係透過與清除氣體來源46連接之清除進氣 48而提供至反射板22。注人反射板μ之清除氣體有 助於反射板22的冷卻，特別是在靠近未將熱反射回基板 12的孔洞25處。 在實施例中，外環19係耗接於腔室主體35與邊緣 ㈣之間’以隔離反射腔15與處理容積…反射腔15 與處理容積14具有不同的環境。 ❿ #熱燈泡組件16包括—加熱元件陣列37 〇加熱元件 陣列37可為UV燈、_素燈、雷射二極體、電阻式加熱 器、微波驅動加熱器、發光二極體（LEDs )、或任何其 他適虽的單獨或組合加熱元件。加熱元件陣列π係置於 &射主體43中所形成之垂直孔洞卜在__實施例中加 件37係排列為六邊形。在反射主體43中形成有一 冷卻通道40’冷卻劑（例如水）會從一入口 進入反 射主體43，毗鄰通過垂直孔洞處而冷卻加熱元件陣列 ❿ 47，然後從出口 42離開反射主體4^ 加熱兀件陣列37係連接至一控制器52，其可調整加 熱元件陣列37的加熱作用。在一實施例中，加熱元件陣 列37分為複數個群組以藉由多個同心圓區來加熱基板 12。每一個加熱群組都可獨立控制以於基板12的整個半 控上提供所需溫度輪廓。 在一實施例中’加熱燈泡組件16包括一或多個區域群 組57與一或多個脈衝群組53。各區域群組57係連接至 功率源55，且可獨立加以控制。在一實施例中，提供至 201009948 各區域群組57之功率源的振幅可被獨立控制以調整導 至對應區域的輻射能量。各脈衝群組53包括一或多個加 熱το件37’且其連接至可藉由相位及/或振幅而加以控制 的功率源54。功率源54的相位可經調整以控制導向徑 向區之一區段的輻射能量。 第4囷是一示意圖，其說明將第2圓之加熱燈泡組件 16分組的一實施例。加熱燈泡組件16的加熱元件分組 成彼此同心的複數個區域群組57。各區域群組57包括 複數個加熱元件。在加熱燈泡組件16中也形成有一或多 個脈衝群組5 3。 各脈衝群組53包括一或多個加熱元件。在一實施例 中，脈衝群組53係相應於不同半徑位置而形成。在第4 圖的實施例中，各脈衝群組53具有相同半徑涵蓋範圍的 一對應區域群組57。 在一實施例中，脈衝群組53中的加熱元件可在不同於 Φ 對應區域群組57中加熱元件的相位而驅動，因而能夠在 處理基板旋轉時，調整導向半徑涵蓋範圍不同位置處之 輻射能量β 在另一實施例中，區域群組57中的加熱元件對一旋轉 基板的整個丰徑區域提供了固定的能量等級，而脈衝區 域53中的加熱疋件的能量等級是脈衝式且隨旋轉基板 的半徑區域中的區域而改變。藉由調整脈衝群組53的能 量等級脈衝之相位與振幅，即可調整旋轉基板的半徑區 域内的不均勻性。 12 201009948 脈衝群組53可沿著相同的半徑而形成，並對齊以形成 圓形區段’：如第4圖所示脈衝群組53也可散開於不 同的方位角，以更有彈性地加以控制。 再次參閲第2圖，功率源55與功率源54係連接至控 制器52 ’其可原位（in_situ)取得一基板溫度圖並根據 所得溫度圖來調整功率源55、56。 快速熱處理系統10更包括複數個熱探針24，其係配 置以測量基板12不同半徑位置處的熱性質。在一實施例 中’所述複數個熱探針24為複數個高溫計，其光學地麵 接於並置於形成於反射板22中的複數個孔洞25内，以 偵測基板12不同半徑部分的溫度或其他熱性質。所述複 數個孔洞25係沿著一半徑而放置（如第2圖所示”或 位於不同半徑處（如第4圖所示）。 在以特定頻率取樣時，所述複數個熱探針以可用以取 _ 得基板12在處理期間的溫度圖，因此各探針24可在基 =2旋轉的不同時間對基板㈣不同位置進行測量。 施例中，此特定頻率高於基板旋轉的頻率數倍， 因此當基板12轉完—整圈時 " 句分佈的位置進行測量。探針24可對—圈上均 圖第二=據本發明一實施例之-基板的上視示意 取得溫度圖的方法。第5圖是基板12的一示 樣時，基；μ # 轉而以100Hz進行資料取 基板上獲得溫度資料處的位置。 再次參照第2圖，執處理备 熱處理系統10包括-或多個輔助加 13

201009948 熱源51，其係配置以於處理期間加熱基板12。與脈衝群 組5 3類似的是，輔助加熱源5 1係連接至功率源5 6，其 可調整相位及/或振幅而加以控制。辅助加熱源51係配 置以藉由沿一對應圓形區域’對較低温位置施加比較高 溫位置更多的輻射能量，來減少溫度不均勻性。 在一實施例中，輔助加熱源51係置於加熱燈泡組件 16的一相對側上。各輔助加熱源5 1與脈衝群組53可獨 立或結合使用。 在一實施例中’該輔助加熱源51係一輻射源，其於探 針24的帶寬中不產生輻射。在另一實施例中，孔洞乃 係自辅助加熱源遮蔽，因此探針24並不受來自輔助加熱 源51的輻射影響。在一實施例中，辅助加熱源51為雷 射（例如二極體雷射、紅寶石雷射、c〇2雷射或其他） 二極體、或線發光體(lineemitter)。在一實施例中，輔助 加熱源可設置在處理腔室外部，且來自輔助加熱源 51的能量係經由光纖、導光管、鏡體、或全内反射稜鏡 而導向該處理容積。 第5圖係L據本發8卜實施例，用於處理基板之 方法2〇0的不意流程圖。方法200係配置以減少不均句 性’包括徑向之不均自丨 句丨生與非徑向之不均勻性。在一售

施例中，方法200係| M

吏用根據本發明-實施例之熱處S 糸統執行。 中，例如第2圖所示之熱處二 於一熱處理腔 在一實施例中 室 14 201009948 可藉由在邊緣環上的機械裝置來放置基板》 在方塊220中，基板是在熱處理腔室内旋轉。 在方塊230中，基板是由一加熱源進行加熱，該加熱 源具有一或多個脈衝組件，其可由相位或振幅其中之一 加以調整。示例脈衝組件為第2圖之輔助加熱源5 1與脈 衝群組53。

在方塊240中，基板的溫度可利用複數個感測器加以 測量，例如熱處理系統1〇的探針24。當基板旋轉時， 可藉由使用一特定取樣速率來測量複數個位置。 在方塊250中，可從方塊24〇的測量產生基板溫度圖。 在一實施例中，溫度圖是由控制器中的軟體所產生，例 如第2圖中的控制器52。 .在方塊260中，可由方塊25〇中所得之溫度圖來決定 溫度不均勻性的特性。這些特性為整體變化、與加熱區 相應之區域間的變化、一加熱區内的變化（例如具有高 與低溫度的角度）等。 在步驟270中，可調整一或多個脈衝組件的相位及/ 或振幅以減少溫度變化。詳細的調整係說明於下述第 6A-6E圖與第7A_7E圖。 方塊230、240、250、26〇與27〇可重複執行直到完 成處理為止。 第6A圖係顯示脈衝式雷射加熱源303之作用的示意 圖表’脈衝式雷射加熱源303係經配置以將輻射能量 向基板304a的邊緣區域 埤基板304a由一主加熱源（例 15 201009948 如第2圖所不之加熱燈泡組件16)以及脈衝式雷射加熱 源303加熱。加熱源3〇3與第2圖之輔助加熱源51相似。 線301說明了基板3〇4a相對於加熱源3〇3的旋轉角曲 線302a說明了供應至加熱源303的功率。 功率302a具有相同於基板3〇4a旋轉頻率的頻率，因 此’當基板旋轉時，最高的功率等級會重複導向一位置 307a ’該位置307a與加熱源3〇3開始旋轉前呈9〇度。 相同的’最低的功率等級會重複導向一位置305a，該位 置305a與加熱源303呈270度。 因此’功率302a係經調整使得當低溫位置通過加熱源 303時達到其峰值，以對該低溫位置提供額外加熱。 雖然本文中說明了功率3〇2a為正弦脈衝’但也可使用 任何適當的脈衝。 此外’ 302a的頻率也可與旋轉頻率不同。舉例而言， 功率頻率可為旋轉頻率的分數比，例如一半、三分之一、 © 或四分之一，以實現所需用途。 第6B圖是顯示脈衝式雷射加熱源3〇3之作用的示意 圖表，脈衝式雷射加熱源303係經配置以在加熱源啟動 於功率302b時將輻射能量導向基板3〇4be最高功率等 級係重複導向一位置307b，該位置3〇7b與加熱源3〇3 開始旋轉前呈18〇度。類似的，最低功率等級係重複導 向一位置305b ’該位置305b與加熱源303呈〇度。 第6C圖是顯示脈衝式雷射加熱源303之作用的示意 圖，脈衝式雷射加熱源3〇3係經配置以在加熱源啟動於 16 201009948 功率302c時將輻射能量導向基板3〇4c。最高功率等級係 重複導向一位置307c’該位置307c與加熱源3〇3開始旋 轉前呈270度。類似的，最低功率等級係重複導向一位 置3 05c ’該位置305c與加熱源303呈90度。

第0D圖是顯示脈衝式雷射加熱源3〇3之作用的示意 圖，脈衝式雷射加熱源303係經配置以在加熱源啟動於 功率302d時將輻射能量導向基板3〇4d。最高功率等級 係重複導向一位置307d,該位置307d與加熱源3〇3開 始旋轉刖呈0度。類似的，最低功率等級係重複導向一 位置305d ’該位置305d與加熱源303呈180度。 第6E-6F圖示意說明了藉由調整雷射加熱源的相位與 振幅之均勻性的改善。如第6E圖所示，在未調整雷射加 熱源的相位與振幅時，沿著處理基板邊緣處會有非徑向 之不均勻性。第6F圖示意說明了經相位與振幅調整之處 理基板的溫度圖，其非徑向之不均勻性係藉由調整雷射 加熱源的相位而實質降低。 第7A圖是一加熱燈泡組件16a的示意上視圖，其具 有三個脈衝區51a、51b、51c。脈衝區51a包括複數個加 熱το件37a，其置於一個相應於基板邊緣外部區域的區 域上。各脈衝區51a、51b、51c中的加熱元件係藉由調 整對應功率源的相#與振幅’冑纟於加熱燈泡組件16a 中的其他加熱元件而控制。脈衝區51b包括複數個加熱 元件37a，其置於一個相應於靠近基板邊緣之區域的區 域上》脈衝區51C包括複數個加熱元件，其置於一個相 17 201009948 應於罪近基板中間之區域的區域上。燈泡组件i6a係用 於第2圖之熱處理系統1〇中。 第7B圖示意說明了脈衝區51c的作用。如第7B圖所 示，調整脈衝區51c的相位可改變基板的中間區域内的 溫度變化。 第7C圖示意說明了脈衝區51b的作用。如第％圖所 示，調整脈衝區51b的相位可改變基板的邊緣區域内的 溫度變化。 第7D圖示意說明了脈衝區51a的作用。如第7D圖所 示，調整脈衝區51a的相位可改變基板的斜邊邊緣區域 内的溫度變化。 第7E圖為顯示調整第7A圖脈衝區5U之相位與振幅 的熱處理示意圖。在處理期間，基板是以4Hz之頻率加 以旋轉。使用對應於基板中央至邊緣的七個高溫計，以 100Hz之取樣頻率測量溫度。此熱處理像是尖峰退火， 〇 其具有高昇溫與降溫率。 曲線321反應了基板的旋轉週期。曲線322反應了供 應至脈衝區51a的功率之相位與振幅。曲線323反應了 供應至非位在脈衝區51a中之加熱元件37a的功率。曲 線325指示了不同感測器在不同位置處所測量的溫度。 曲線324指示了在處理期間支持基板的邊緣環的溫度。 脈衝功率322的振幅與主功率323同步，這種配置使 主加熱裝置與脈衝區使用相同的功率供應。 第8圖是根據本發明一實施例之熱處理系統丨心的示 18 201009948 意截面側視圖。熱處理系統10b與熱處理系統10相似， 除了加熱燈泡組件16是位於腔室主體35的底侧上，而 反射板27是位於腔室頂部之上。 熱處理系統10b的配置使基板可由加熱燈泡組件16自 背側加熱。基板12需要面向上方以將經圖案化之一側暴 露於傳送至處理容積14的處理氣體。背側加熱使用熱處 理系統1 〇b降低因元件側上的圖案而產生的溫度變化。 第1OA-1 OD圖說明了背側加熱的優點。

第10A圖係具有方格板圖案之測試基板4〇1的示意上 視圖。區塊402覆以1700埃之氧化矽。區塊4〇3覆以 570埃之多晶矽。 第10B圖是顚示對第1〇A圖之測試基板所執行的熱處 理的示意圖。《4〇4說明了加熱元件的平均溫度 '線4〇5 說明了基板的平均溫度。在熱處理期間氧是流動的，因 此氧化梦係形成於基板的背侧。基板背側產生之氧化石夕 的厚度反應了基板的溫度。 第10C圖為曲線傷的示意圖，其說明了當測試基名 從經圖案化之-側加熱時，測試基板背側的氧化^ 2。氧切厚度的變化反應了基板溫度的變化。溫心 變化則強烈受到圖案的影響。 第1 0D圖為曲線407 66 +杳la 板的其說明了藉由加熱基 板的非圖案化一側（例如使 ^ 10 ^ 不弟8圖之熱處理系 二::厚理:… 19 201009948 根據本發明之溫度控制方法也可延伸至控制邊緣環的 溫度，該邊緣環係配置以於處理期間支撐基板。 第9圖是根據本發明一實施例之熱處理腔室"。的示 意截面側視圖。該熱處理腔室l〇c與熱處理腔室1(^相 似，除了熱處理腔室l〇c更包括邊緣環20之感測器、加 熱與冷卻裝置之外。 邊緣環20係設計以根據欲處理之基板12的熱性質而 具有如熱質量、發射率與吸收率等熱性質，以改善基板 溫度輪廓。邊緣環20的熱性質可藉由選擇不同材料不 同厚度與不同塗層而調整。 在一實施例中，主要係配置用以加熱邊緣環2〇的邊緣 環加熱裝置61，係置於加熱燈泡組件16的加熱元件陣 列37外部。邊緣環加熱裝置61係連接至控制器52，其 調整邊緣環加熱裝置61的加熱功率62。邊緣環加熱裝 置61可獨立於加熱元件陣列37而控制，因此邊緣環 的溫度係獨立於基板12的溫度而控制。 熱處理系統10c更包括一邊緣環熱探針63，其耦接至 且置於靠近邊緣環20處反射板22上的—孔洞3、2中。邊 緣環熱探針63係-高溫計，其配置以測量邊緣環則 溫度或其他熱性質。邊緣環熱探針63係與控制器52連 接，控制器52連接至邊緣環加熱裝置61。 熱處理系統1〇<:更包括一輔助加熱源67，其係配置以 調整邊緣環20的非徑向之溫度變化。 氣趙喷嘴65係至於靠近邊緣環2〇處以冷卻邊緣環 20

201009948 0在實施例中，氣體噴嘴65杜田 ^ 66〇 « ^ 共用相同的清除氣體來 源Μ乳體噴嘴05係導向 如畜畜、 並放出冷卻氣體（例 如氦氣）以冷卻邊緣環氣 it ^ ^ ^ * 菔賀嘴65係透過閥68而 運接至氣體來源66，閥68係由括也丨堪 你由控制器52控制。因此， 控制器52包括；2〇6^^〇·ββ L括邊緣環20的封閉迴路之溫度控制中氣體 喷嘴66的冷卻作用。 自感測器63之測量可以類似於使用探針24產生基板 12之溫度圖的方式’而產生邊緣環，的溫度圖。可使 用例如方法200的方法來調整邊緣環加熱裝置61及/或 輔助加熱源67的相位及/或振幅，以減少邊緣環2〇中的 不均勻性。此外，自氣體喷嘴65的流率係根據邊緣環 20的旋轉角度而調整，以提供可調整的冷卻。 雖然本文中說明了半導體基板的處理，本發明之實施 例也可用於任何適當情形以控制受熱處理之物件的溫 度。本發明之實施例也可用於控制冷卻設備中的冷卻處 理。 前述雖與本發明之實施例有關，也可在不背離其基本 範疇下導衍出本發明之其他實施例，所述基本範疇係由 下述申請專利範圍限定。 【圖式簡單說明】 參照描述了本發明部分實施例之如附圖式即可進一步 詳細瞭解本發明之上述特徵與詳細内容。然而’應注意 21 201009948 如附圖式僅說明了本發明之一般實施例，本發明仍涵篕 其他等效實施例’因而如附圖式不應視為限制其範疇之 用。 第1A圖是於熱處理期間置於支撐環上之基板的上視 示意圖。 第1B圖是一熱處理期間之基板示意溫度圖，該溫度圖 顯示因未對齊而產生的非徑向之不均勻性。 第' 1C圖是一熱處理期間之基板示意溫度圖，該溫度圖 ® 顯示整個基板的溫度梯度。 第1D圖是一經圖案化之基板的示意截面側視圖以及 整個直徑上的溫度輪廓，其顯示了因圖案所產生的變化。 第2圖為根據本發明一實施例之熱處理腔室的示意截 面側視圖。 第3圖為一基板的示意上視圖，其根據本發明實施例 而描述了一種取得溫度圖的方法。 φ 第4圖為根據本發明一實施例之加熱源的示意圖，該 加熱源具有脈衝區與脈衝加熱組件。 第5圖為一示意流程圓，其說明根據本發明實施例之 基板處理方法。 第6A圖是一示意圖表，其說明在一相位之脈衝式雷射 加熱源的作用。 第6B圖是一示意圖表，其說明在一相位之脈衝式雷射 加熱源的作用。 第6C圏是一示意圖表，其說明在一相位之脈衝式雷射 22 201009948 加熱源的作用。 第6D圖是一示意圖表其說明在一相位之脈衝式雷射 加熱源的作用。 第6E-6F圖示意說明了藉由雷射加熱源的相位與振幅 調整來改善均勻性。 第7A圖為具有三個脈衝區的燈泡組件之示意上視圖。 第7B圖示意說明了在相應於基板中間區附近的脈衝 燈泡區的作用。 ❿ 第7C圖示意說明了在相應於基板邊緣區附近的脈衝 燈泡區的作用。 第 圖不意說明了在相應於基板邊緣區外部附近的 脈衝燈泡區的作用。 第7E圖是—示意圖表’其說明了調整相應於基板邊緣 區外部附近的脈衝區中燈泡的相位與振幅之熱處理。 第8圖為根據本發明一實施例之熱處理腔室的示意截 〇 面側視圖。 第9圓為根據本發明一實施例之熱處理腔室的示意截 面侧視圖。 第10A圖為具有方格板圖案之測試基板的示意上視 圖。 第10B圖為一示意圖表，其說明了對第1〇A圖之基板 所執行的熱處理。 第10C圖為一示意圖表’其說明了在加熱基板的經圖 案化侧之熱處理期間’測試基板整個直徑上的溫度輪廓。 23 201009948 第iod圖為一示意圖表，其說明了在加熱基板的非圖 案化側之熱處理期間，測試基板整個直徑上的溫度輪廓。 為幫助瞭解，圖式中盡可能使用一致的元件符號來代 表相同的7G件。應知—實施例中的元件也可用於其他實 施例’不需特別加以說明。 【主要元件符號說明】

101 支撐環 102 基板 103 兩溫區 104 低溫區 105 邊緣區 107 基板 108 基板 109 表面結構 111 線 10 快速熱處理系統 11 出〇 12 基板 14 處理容積 15 反射腔 16 加熱燈泡組件 18 石英窗 20 邊緣環 21 磁性轉子 22 反射板 23 磁性定子 24 熱探針 25 孔洞 27 圓形通道 28 反射表面 30 狹縫閥 32 孔洞 35 腔室主體 37 加熱元件陣列 39 管狀升降器 40 冷卻通道 41 入口 24 201009948

42 出曰 43 反射主體 44 進氣口 45 氣體來源 46 清除氣體來源 48 進氣口 51 輔助加熱源 52 控制器 53 脈衝群組 54 功率源 55 功率源 56 功率源 57 區域群組 61 邊緣環加熱裝置 62 加熱源 63 邊緣環熱探針 65 氣體喷嘴 66 氣體來源 67 輔助加熱源 68 閥 200 方法 303 雷射加熱源 302a -302d 功率源 304a-304d 基板 305a-305d 位置 307a-307d 位置 321' 325 曲線 321 曲線 401 測試基板 402 區塊 403 區塊 404 線 405 線 407 曲線 25

Claims (1)

1. 201009948 七、申請專利範圍： 1. 一種用於處理一基板之設備，其包括： 一腔室主體，其限定—處理容積； 一基板支撐件’其置於該處理容積中其中該基板支 撐件係配置以旋轉該基板； 一感測組件’其係配置以測量該基板在複數個位置處 的溫度；以及 或多㈣衝加熱元件’其係配置以對該處理容積提 供脈衝式能量。 2. &申請專利範圍第1項所述之設備，更包括一主加熱 源，其係配置以對該處理容積提供能量。 3. ·如申請專利範圍第2項所述之設備，更包括一系統控 制器’其係配置以調整該一或多個脈衝加熱元件的頻率、 ® ㈣與純中i少其…並調整對該主加熱源之—功率級。 4. 如申請專利範圍第3項所述之設備，其中該控制器係 配置以使用該感測組件而產生在該基板支撐件上旋轉之一 基板的一溫度圖，並根據該溫度圖調整該一或多個脈衝加 熱元件與該主加熱源。 5·如申請專利範圍帛4項所述之設備，其中該主加熱源 包括複數個加熱元#，該些加熱元件係分組成複數個同心 26 201009948 加熱區，各同心加熱區係經獨立控制，且該一或多個脈衝 加熱元件係置於一或多個同心加熱區内。 6. 如申請專利範圍第4項所述之設備，其中該一或多個 脈衝加熱元件係分組成一或多個方位角控制區。 7. 如申請專利範圍第2項所述之設備，更包括一辅助加 熱源，其係配置以對該處理容積提供脈衝式能量，其中該 脈衝式能量的頻率、相位、或振幅為可調整。 8·如申請專利範圍第7項所述之設備，其中該基板支撐 件包括一邊緣環，其係配置以於靠近一邊緣區域處支撐一 基板，且該辅助加熱源係配置將能量導向該邊緣環。 9. 如申請專利範圍第7項所述之設備，其中該主加熱源 與該一或多個脈衝加熱元件係置於該容積的一第一側上， 且該輔助加熱源是置於該處理容積的一相對側上。 10. 如申請專利範圍第9項所述之設備，其中該主加熱源 與該一或多個脈衝加熱元件係配置以將能量導向一處理之 基板的一背侧，且該輔助加熱源係配置以將能量導向該基 板的一前側。 11. 一種用於處理一基板之方法，其包括： 放置一基板在一基板支撐件上，該基板支撐件係置於 一處理腔室的一處理容積中； 27 201009948 旋轉該基板；以及 p將㈣能量導向該處理容積來加熱縣板，其中 該輻射能㈣至少-部分是脈衝錢量錢率是由該基 板的轉逮決定。 12.如申吻專利範圍第所述之方法其中加熱該基 板包括： 從主加熱源將非脈衝式能f導向該處理容積；以及 從一或多個脈衝加熱元件將脈衝式能量導向該處理容 積0 13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該主加熱 源包括複數個同心區，其各可獨立加以控制。 14. 如申請專利範圍第13項所述之方法其中該一或多 個脈衝加熱元件係分組成一或多個方位角控制區。 15. 如申請專利範圍第Η項所述之方法，更包括： 測量該基板在複數個位置處之溫度；以及 根據溫度測量而調整該一或多個脈衝加熱元件的頻 率、相位與振幅中至少其一。 16. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中加熱該基 板更包括自一辅助加熱源加熱一支撐該基板之一邊緣區域 的邊緣環’且該輔助加熱源係配置以對該處理容積提供脈 28 201009948 衝式能量。 17. 如申請專利範圍第16項所述之方法更包括： 當該邊緣環旋轉時，測量該邊緣環上不同位置處的溫 度；以及 根據測量之邊緣環溫度’調整該輔助加熱源的頻率、 相位與振幅中至少其一。 18. —種熱處理腔室，其包括： 一腔室主體，其具有一由數個腔室壁一石英窗與一 反射板限定之處理容積，其中該石英窗與該反射板係置於 該處理容積的相對側上； 一基板支撐件，其置於該處理容積中，其中該基板支 撐件係配置以支持及旋轉一基板； 一加熱源，其置於該石英窗外部，並配置以將能量經 由該石英窗導向該處理容積，其中該加熱源包括複數個加 © &疋件，且該等加熱元件中的至少-部分是經配置以對該 處理容積提供脈衝式能量之脈衝加熱元件； 感測組件，其通過該反射板設置並經配置以測量 該處理容積中沿著不同半徑位置處之溫度；以及 系統控制器’其係配置以調整來自該加熱源之脈衝 式能量的頻率、相位與振幅中至少其一。 19.如申請專利範圍第18項所述之熱處理腔室，其中該 29 201009948 加熱源的該複數個加熱元件係分組成複數個同心區，且該 等脈衝加熱元件係分組成一或多個方位角控制區。 20.如申請專利範圍第19項所述之熱處理腔室，更包括 一辅助加熱元件，其係配置以將脈衝式能量導向一支持該 基板之邊緣環。