TW490728B - Multi-zone resistive heater - Google Patents

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490728 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（1 ) 發明領域 本發明係關於-種料製程腔室中之加熱機構，特 遠加熱機構係用於化學蒸鏡腔室中。 μ 習知技術說明 化學蒸鍍（CVD)係為-種廣泛應用的製程，係用於沉 種型式的薄膜於基材，並廣為應用於半導體積體電路的製 造’如：半導體晶ΒΙ製造積體電路之製程。於典型的⑽ 製程之中，晶圓係置於沉積或反應爐中，而反應氣體係被 導入該腔室之中，並在-加熱表面上分解、反應以形成薄 膜於該晶圓的表面。 一般而言，現今所使用的包括單晶圓以及多晶圓之CM 反應爐，多晶圓反應爐一般類似於直立熔爐可固持25片的 晶圓或更多。在低壓之CVD(LPCVD)，如〇·25至2 〇托，為 分解氮化矽(Si3N4)或多晶矽，一般多晶圓腔室之分解時間 多達數小時。如氮化矽，係形成於7〇〇至8〇〇t：之間，分解 的時間約為4至5小時，取決於在多晶圓腔室中膜厚。 CVD反應爐心第二種典型係為單晶圓腔室，其中晶圓係 被支撐在腔室中的平台或支撐器之上。在反應過程中該支 撐器可以轉動，在LPCVD氮化矽的分解時，其在溫度7〇〇至 800°C合適膜厚約可在二分鐘内形成。 通常，CVD系統包含二種型式的加熱方式：電阻加熱法 以及輻射加熱法。電阻加熱法係利用電阻加熱元件置於晶 圓處加熱，而輻射加熱法則係利用輻射加熱元件如一個或 -4 - 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ------------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------

490728 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（2 ) 數個加熱燈管置於該反應腔之外部。電阻加熱法應用於單 -晶圓腔室中通常係無法將電阻加熱元件直接置於腔室中 支撐晶圓之平台或支撐器之上。 、 牙叩<上因疋，在反應分解時會集 中於晶圓之一特定部份。 在單晶圓電阻加熱法中，係利用支撐晶圓的平台或支撐 器中加熱元件，該加熱元件係一般為薄型導體材料，諸如 ，（M〇)薄形迴路覆層（約2公厘厚）形成於該支撐器本體的 單一平面。此種设汁係為“單一區域電， 域，，係敛述在支撐器或平台本體單_平面之加熱元件所U 位置。該CVD反應中該電阻加熱器通常之溫度係接近55〇 C。在較咼溫度時，溫度的一致性則變得有問題，其中的原 因之一係在電阻加熱元件的熱損耗在高溫時增加，特別係 在於遠平台或支接器之邊緣。單一區域電阻加熱器一般不 具有補償通過該平台或支撐器之熱損耗差值的能力。在腔 室中的壓力則將可同時調整單一區域電阻加熱器之溫度穩 定性。 除了提供所需之溫度外’該電阻加熱元件必須同時可適 應於該反應爐中高溫及化學特性的化學環境。習知技術對 環境適應性的解決方法之一係對單一區域電阻加熱器中係 設置氮化铭（A1N)的支撑器，而該加熱元件則裝置於該支撐 器之中。 輻射加熱法一般係將加熱燈管置於反應爐中隔熱防護玻 璃或石英之後，由於整個爐内腔室均為加熱燈管加熱，因 是，該C VD反應係發生於整個腔室之中。 -5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 乙 |_ I n n βϋ ϋ n · ϋ I n flu n n 、0 ϋ m 1 n in l_i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

五、發明說明（3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 輻射或燈管加熱法在產生腔室内高溫以及控制溫度方面 均優於電阻加熱法。然而，輻射加熱法所利用之加熱元件 如·加熱燈管係置於該反應壚外部，當該爐内腔壁係鍍上 化予或其他物質或是在反應爐内的反應產物時，在控制腔 一 1：内的溫度則較顯困難。因是，當反應爐内物質係沉積於 该腔罜玻璃或石英時，加熱的效果則會打折，而製程的效 果亦會受到影響。 有鑑於此，輻射加熱法的反應爐必須時常加以清理。一 般之清潔劑係氟化氮（NF3)。在叫队的CVD反應中，Si3N4 反應產物係形成於爐内壁面以及其他在爐内的元件上如石 英窗上。S^N4難以自反應爐以清潔劑NF3加以清除之。 清除時的溫度通常必須較高以利分解該NF3並提供足夠的 熱能以清除ShN4。若清除溫度高時，NF3將同時侵蝕腔室 内的兀件，如支撐器。一遙控綠石英源係用以激化NF3以 降低該清除溫度，但卻活化NF3(特別激化過）將會侵蝕石英 兀件H ’目前並無有效的清潔方法可用於㈣加熱的 反應爐。因為該反應爐的壁面係不易以NF3加以清潔， s 13 N 4則累積並縮短反應爐的壽命。 在LPCVD反應中，溫度的一致性係十分重要，cvd製程 中的表面反應一般可以熱激化現象的模型解釋，其中製程 速率R之方程式如下： R = R〇e[-Ea/kT] 其中R。係頻率因數，活化能量之電壓伏特數（^，而 T則係以凱氏溫度值_依據此一方程式，溫度上升則表面反 -6 -

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490728 修正 補充 第旅號專利案外斗 五、發明說明（4

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 應速之上升。叫CVD製程中，諸如SiA反解，其 舌化此量（Ea)通常相當咼，電壓伏特數為onj eV。因 疋為在日日圓上得一致的厚度，晶圓上的溫度一致性必須 嚴密地加以控制，通常係75(TC正負2.5t。 “口技術中單-晶圓輕射加熱法提供可接受的溫度一致 性甚至在較高的溫度（如750。〇當爐内係為清潔時。然而， 當物質沉積於腔室的壁面時，較難得到溫度一致性。 以早一區域電阻加熱器亦得難在晶圓上得到一致性的高 溫(尊7501) ’亦如前所述，纟高溫下支撐器表面的熱損耗 並非一致。一單一區域加熱器無法補償，如在支撐器之邊 緣的熱損耗即大於支撐器中央之熱損耗。因是溫度的一致 性係一問題。 。單一區域電阻加熱器之第二個問題係如上所述溫度在75〇 C會產生局部加熱情形。在高溫時，單一區域加熱器係集 中區域性加熱，配合加熱元件之高功率而於一區域内加 熱。結果，影響溫度之-致性。單一區域電阻加熱器的第 三個問題係在#加熱元件製造時的變化性會造成加熱元件 性能變化進而影響導致溫度的非_致性。該單_區域加熱 器則無法對上述製造變化特性進行補償。甚者，在高溫操 作時，會因高功率密度施加於功率終端器以及加熱元件而 造成單一區域加熱器的工作壽命縮短。 更其者，習知之電阻加熱器以及腔室係提供有限動態溫 度！測。一般而言，僅有的動態溫度量測（亦即即時溫度量 測）係以熱偶置於支撐器之中央略低於該支撐器表面之位 本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4 (21() χ 297公^ -------^---------典 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 490728 A7 _B7_ 五、發明說明（5 ) 置。該溫度量測（稱之為熱偶）可提供在支撐器中央位置之精 確溫度，惟，無法提供支撐器邊緣的溫度。熱相機可自腔 室外上風位置觀察腔室内之溫度，但僅能提供腔室内靜態 溫度資訊。調整CVD製程配方所相應之腔室内壓力則係可 控制腔室内反應的溫度。因是，單一區域電阻加熱法係通 常限制於在特定溫度壓力下操作。腔室溫度亦或壓力之改 變均對溫度一致性有負面的影響。因是，該等單一區域加 熱法在高溫CVD製程中顯有不足。 所需的是反應爐以及反應爐内加熱方法可適用於高溫操 作，如在700°C以上，其係對於元件以及在反應區域達成高 溫一致性在化學上的一個限度。 發明總論 在此揭露一種加熱裝置。於實施例之一，該加熱裝置包 含一平台或支撐器、一連接於該平台之軸以及第一及第二 加熱元件，其中該平台或支撐器具有本體以及一區域用以 支撐晶圓。該第一加熱元件係置於該平台本體之第一平 面。該第二加熱元件係置於該平台之本體的第二平面，並 與該第一加熱元件所在之平面間隔較長之距離。此實施例 中，係揭露由第一及第二加熱元件所定義之一多區域加熱 裝置。因此，本發明可以個別控制平台上二不同之加熱區 域，相較於習知技術單一區域加熱裝置，可以增加對溫度 之控制以及平台的溫度一致性。 一方面，該加熱裝置係電阻加熱器係控制高溫並提供較 單一區電阻加熱器更良好之溫度一致性。各個加熱元件可 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ill·丨丨------Ψ------- I . 11 — I . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 490728 A7 _ B7_ 五、發明說明（6 ) 以分別地加以控制以維持該平台表面上總體溫度一致性。 例如，在平台特定區域的熱損耗較大時，加熱區及上述區 域則將提供較多的電阻熱以維持操作溫度，達成方法之一 係變化平台區域加熱元件之電阻值，其中，在軸部的熱損 耗係大於平台上其他區域，在軸部上相對之加熱元件電阻 就要增加。同樣地，其他熱損耗較其他區域大的平台邊緣 部份，其上之加熱元件電阻亦需增加。 上述揭露之反應爐包括一腔室及一雷阻加熱器，該電阻 加熱器包含一平台，該平台係置於該腔室之中，平台上設 有一表面具有一區域用以支撐晶圓，以及本體、連接平台 之轴邵、在平台本體第一平面上的第一加熱元件，以及在 平台本體第二平面上的第二加熱元件。另一方面，在該平 台區域中之第一部份，該第一加熱元件之功率密度係大於 第二加熱元件。同時，在該平台區域中之第二部份，該第 一加熱元件之功率密度係小於第二加熱元件。 如上所述，本發明之反應爐係提供一種多區域之電阻加 熱器，如一單一晶圓加熱器，包含至少二電阻加熱元件係 置於平台或支撐器分立之平面。該分離之加熱元件係可使 平台上分隔區域分別藉由變化在不同區域各加熱元件的功 率密度以保持定溫。在實施例中，藉設置該第一加熱元件 於較該第二加熱元件更靠近平台表面位置處，當減少與該 較功率密度所產生之潛在區域“熱點”時，較大的功率密度 係提供至第二加熱元件以成為平台邊緣區域較大部份的熱 損耗。相較於習知技術中反應器在支撐器中央僅一個單一 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1---·------------------訂---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

490728 A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（7 ) 熱偶，實施例反應爐中多個溫度感應器係提供均句控制電 阻加熱器更多機會以達成控制溫度一致性。 化學蒸鍍裝置之電阻加熱系統係進一步加以揭示。一實 施例中，該加熱系統包含一電阻加熱器，該電阻加熱器二 括-平台、本禮、連接於平台之轴部、第一加熱元件以及 置於平台本體不同平面之第二加熱元件，該平台則包含一 表面具有-區域用以支撑晶圓。本發明之加熱系統提供一 多區域加熱器’具有至少二分離之加熱元件以控制加熱器 的溫度並用以改善在高溫CVD製程中之均溫性，包括溫度 條件超過700。(3之製程（亦即LPCVD)。 反應爐中控制溫度的方法亦一併揭露。實施例中，該方 法包括供應電力至置於電阻加熱器平台本體第一平面上第 一電阻加熱元件，以及置於電阻加熱器平台本體第二平面 上第二電阻加熱元件。該方法同時包括至少改變第一電阻 加熱兀件或第二電阻加熱元件之一在平台上至少二區域 中0 其他本發明之裝置、反應爐、加熱系統以及方法之實施 例，以及本發明之其他特徵或優點將分別述明於後續之圖 式、詳細說明以及申請專利範圍之中。 圖式說明 圖1係化學蒸鍍系統之剖視圖，其中所示係本發明實施 例中在“晶圓製程”中加熱器置於反應腔室中。 圖2係圖i之另一剖視圖，其中所示係本發明實施例中 在一“晶圓分離”結構中加熱器置於反應腔室中。 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公釐） ----·------------------訂-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 B7 五、發明說明（8 圖3係圖丨之又一剖视 在―“晶圓承載，，結構中加示係本發明實施例亏 圖4係本發明實施例化、學 圖。 々、鍍系統加熱器部份之半剖损 圖5係本發明實施 B 6 ,, · 子…鍍系統加熱器之底視圖。 闯6係沿圖4剖圖線α·α Μ 統加熱器之y Κ τ本發明實施㈣學蒸鍍系 奋<支‘备或平台之頂視圖。 统力圖“圖4剖圖線Β_Β所示本發明實施例化學墓鍍手 、，死加熱器之支撐器或平台之頂視圖。 予-鍍系 圖8係本發明實施例化學墓辦 台之頂視圖，其中顯示二個區;、:…f支撑器或平 係本發明實施例中加熱器功率比對加熱器平台或支 才牙洛半從之折線圖。 圖係刀解剖視圖’其顯示本發明實施例中該化學蒸艘 系統中之部份二焰溫量計係連接於該腔室壁面之頂部。…、 ，圖11係本發明實施例中該化學蒸鍍系統中腔室内位於相 對加熱區域之上二焰溫量計之頂視圖。 圖1 2本發明貫施例在化學蒸鍍腔室内處理晶圓方法之流 程圖。 圖1 3係本發明系統實施例之方塊圖，其具有一控制器用 以控制供應加熱器之加熱元件之電力。 發明詳細說明 本發明係關於一種具有用於化學蒸鍍裝置之加熱裝置、 反應器、加熱系統之實施例，以及控制該反應器内溫度# 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） . --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 社 印 製 _曰另方面，本發明利用一加熱裝置適合用以支撐一 早一晶圓（亦即一半導體晶圓）於反應爐中之平台或支撐器 並巧加漣衣置含至少二加熱元件係用以維持該支撐器（及 其上之晶圓)表面的反應溫度。在一實施例中，各加熱元件 係置該加熱器平台之分離平面。於一實施中，各加熱元件 係=於電源，而平台±之各加熱元件之電阻係可變化。 支&备或θ日圓上表面不同區域之溫度係可加以量測而該加 ”'、元件則係可以控制’藉由分別控制加熱裝置中之加熱元 件，諸如反應斋内熱損耗以及壓力改變等因素可加以調 和，而改善之均溫性在溫度高於7〇(rc仍可達成。因是， 加熱裝置具有多個加熱元件（亦即多區域加熱器）則提供一在 化學蒸鍍反應器或I统中相當有用的加熱元件，而高溫之 低壓化學蒸鐘製程則可適用Ml3N4以及多晶碎之沉積。 圖1、圖2及圖3係本發明實施例反應器中系統部份剖視 圖。孩系統用於化學蒸鍍製程中包括—Si3N4或多晶石夕沉 積於晶圓或基質之LPCVD製程。 圖1說明腔室本體1〇〇内部在“晶圓製程，，位置。圖2係 相同視圖說明腔室本體在“晶圓分離，，位置。最後，圖3係 以相同視圖說明腔在“晶圓承載，，位置。 圖1、圖2及圖3顥示腔室本體1〇〇係定義反應腔室 145，其中氣體或多種氣體以及該晶圓之反應在此發:，亦 即化學蒸鍍反應。腔室本體100係以鋁所製成，其具有一 通道1 0 2係供晶圓推至冷腔室本體丨〇 〇 (亦即_ “冷壁，，反應 腔室）。電阻加熱器150係置於腔室145之中，包含t為轴^ -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）

490728 A7 B7 五、發明說明（1〇 ) 158所支撐之支撐器155。實施例中，支撐器155具有一 表面區域係足以支撐一半導體晶圓。柱形支撐器之支徑係 約為9.33英吋並為一軸部所支撐，其長度約為1〇英吋適 合支撐一八英吋晶圓。 處理氣體係通過腔室本體100之上蓋17〇頂部的開口 1 7 5進入該密閉之腔室丨4 5之中。該處理氣體係經由在電 阻加熱器150上方的有孔面板18〇進入腔室145之中，該 有孔面板並連接於該内腔室145之上蓋170。· 晶圓係經由腔室本體i 〇〇侧邊之進入口 1〇5而置於腔室 145中之支撐器155之上。為供應製程中之晶圓，加熱器 150係降低以使該支撐器15 5低於該進入口 1〇5，如圖3 所示。通常係以機械手臂機構以一轉置板伸入腔室145中 支撐器155的表面之上以裝置晶圓。裝置完成後，進入口 1 〇 5係加以密封，而加熱器丨5 〇則以升降器組合1 6 〇，如 步進馬達，朝向面板180之方向上升。在該晶圓係停止於 距面板1 8 0 —短距離處(400-700 mils)。在此一位置，氣體面 板控制處理氣體經由體分流口 175通過有孔面板180而流 入該腔室中，反應並在晶圓沉積形成薄膜。在壓力控制系 統中’腔室145的壓力係產生並以壓力調節器或連接於腔 室145之壓力調整器維持。實施例中，該壓力係產生並由 連接於腔室本體1 0 〇習知baratome壓力調節器控制。 處理完成之後，殘留的處理氣體係經由一泵浦板1 8 5自 腔室145泵入一收集槽中。腔室145則以惰性氣體如氮氣 加以淨空，在處理及淨空之後，加熱器1 5 0則由升降器組 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -« 11 1 1 tMmm n ϋ« 一I —a— n

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石1 6 0降下至圖2所示位置。當加熱器1 5 0移動，升降銷 195具有一端延伸通過支撐器155表面之開口或通孔，而 其第二端係以懸臂方式延伸自該支撐器1 5 5之較低表面， 接觸位於腔室145基座之升降板190。如圖2所示，實施 例在此時升降板190亦如加熱器150，並未自晶圓承載位 置移向晶圓分離位置。相反地，升降板1 9 〇係停留於一參 考高度，如圖2軸部158所示Hi。加熱器15〇經由升降 器組合1 6 0之作用，持續向下移動，升降銷1 9 5係保持靜 止並超過該支撐器1 5 5的頂部表面，以將處理過之晶圓自 该支撐器155表面分離。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一旦完成處理之晶圓自該支撐器155表面上分離後，一 機械手臂之轉置板係插入開口 1 〇 5至腔室1 4 5内之“取出，， 位置。該“取出，，位置係低於該處理完成之晶圓。其次升降 备組合1 6 0向低處移動升降板1 9 0至第二參考高度，如圖 3軸部1 5 8所示Η 2。藉由向下移動該升降板1 9 〇，升降銷 1 9 5係同時向低處移動，直至該處理過之晶圓底部接觸該 轉置板。該處理過之晶圓係自該進入口 1 〇 5以機械手臂機 構移出’並將晶圓移往下一個製程。第二塊晶圓則可裝入 該腔室中1 4 5。當晶圓裝入處理位置時，如上所述之各向 步驟在重複執行一次。美國專利第5,772,773號中對上述升降 器組合160有詳細之描述，該專利係讓予美國位於加州聖 塔克拉拉市的應用材料公司。 在高溫操作中，諸如Si]N4或多晶矽之LPCVD製程中， 腔室1 4 5内的反應溫度係高於7 5 0 °C。因是，置於腔室 -14 - 五、發明說明（12 ) 145中〈兀件必需可配合該高溫操作。如是之材料同時必需 可配合該處理氣體，以及其他會加入腔室145中如清潔2 之化學物質等。實施例中，加熱器15〇外露表面係以氮化 铭（A1N)所製成。例如，支撐# 155及㈣158係以相類 似之氮化铭材料製成。最佳結構係該支撐器155之表面以 高導熱氮仙材料製成（95%純度，鮮絲^ 14〇 w献 至2〇0界就），而轴部158則以低導熱氮化銘材料製成（熱 導係數為6〇W/mK至100W/mK)。加熱器之支撐器 15 5般係以擴散連接或銲接而連接於軸部丨5 8，而如是之 連接部份係相似可抵抗腔室145内之環境。 在處理過程中，升降銷195同樣出現於腔室145之中。 因是’升降銷亦必需酉己合腔室145内部之操作條件。適用 於升降銷195之材料包含，但不限於下財料，青石或氮 化鋁。另外會曝露於腔室145之中的元件係升降板19〇。 因是，在實施例中升_ 19Q，包含升降板19Q軸部的部 份，均係以氮化鋁製成（熱導係數為14〇 w/mK至2〇〇 W/mK) 〇 經濟部.智慧財產局員工消費合作社印製 圖1同時係表示加熱器150之部份剖視圖，包含支撐器 155本體之剖視圖，以及軸部158之剖视圖。圖ι中該支 撐器155本體設有二加熱元件，第一加熱元件25〇及第二 加元件260。第一加熱元件25〇及第二加熱元件26〇係分 互於支撐器155本體二平面。支撐器的厚度約為〇 68英吋 (或1.728公分），第一加熱元件25〇係置於距支撐器表面 約5-8公釐處。該第一加熱元件25〇相對於支撐器丨55表 -15- 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 490728 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（13 ) 面位置的重要性將討論於後。 各個加熱元件（亦即加熱元件2 5 0及2 6 0)係以熱膨脹特 性相似於支撐器材質製成。其中之一種材料係包含益目 (Μ 〇 )’其熱膨脹係數係相似於氮化銘，實施例中，各個加 熱元件包含一迴圈狀之鉬薄層（如2 mils)。 圖1中，第二加熱元件260係設置於支撐器155本體下 方平面，並低於（相對於該支撐器155之表面）第一加熱元 件25 0。實施例中，因為支撐器之厚度約為丨728 cm，第二 加熱元件260係置於距第一加熱元件250平面約5公复 處。 在此一實施例中，第一加熱元件25 0及第二加熱元件 2 6 0係分別接於電力端子。該電力端子係為導電並以較低方 向延伸，並縱長延伸通過軸部1 5 8之延伸孔而至電源，以 提供加熱支撐器155表面所需之能量。 請一併參照圖1所示加熱器1 5 0之剖視圖，其中所出現 之熱偶2 1 0。熱偶2 1 0係延伸通過該軸部1 5 8縱向延伸 孔，而至低於支撐器1 5 5頂表面之處。實施例中，支撐器 155係為圓柱形，熱偶210則延伸至相對該圓柱形本體之 中央處。 如上所述反應器1 4 5内的環境對許多物質而係極為嚴 苛。藉由置入熱偶210以及連接於電源之導電端子，係置 於相容於反應器之支撐器及軸部一開口内，對於腔室145 内環下所曝露的元件會有退化或反解的考量則可減輕。 圖4係加熱器150包含支撐器155及軸部15 8之半剖視 -16 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I Hi m n _1· —a·— I— n 11 n n «Bn 0 —i Bin in n HI i all ϋ·* n >ϋ n I · (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁} 490728 、發明說明（14 ) 圖。圖4係表示該轴部158具有—縱向延伸開口，其長度 可配合加熱器150内不同的元件。該等元件包含連接於第 =加熱元件250之導電端子215a及2m，以及連接至第 —加熱元件26〇之導電端子22〇a及22〇b。導電端子 a 215b、220a及220b係一端連接於一或多個電源， 以提供各個加熱元件所需之能源，以供應在特定製程中所 需之溫度。 .如圖4所示，該導電端子係延伸進入加熱器15〇支撐器 155本體内。導電端子及2 Mb自軸部1S8上方延伸 進入支撐器155本體而到達接近線a_a之附近處，對應於 支撐器155本體中第一加熱元件25〇所在之位置。導電端 子220a及220b自軸部158上方延伸進入支撐器155本體 :到達離該導電端子215a及2 15b距離支撐器155表面較 返處。導電端子220a及220b延伸進入支撐器155本體而 到達接近線B-B之附近處，對應於支撐器155本體中第二 加熱元件2 6 0所在之位置。 圖4同時顯示支撐器1 5 5之放大視圖，在此一視角，支 撐器155之表面係具有晶圓袋156，且約為0.03英吋深。 晶圓係承載於支撐器155之表面，並座落於該晶圓袋156 之中’該晶圓袋1 5 6係用以使晶圓陷於該支撐器丨5 5之表 面上或特別是在晶圓承載過程中防止晶圓支撐器1 5 5表 /面嗲ϋ實施例之中，晶圓表具有角度α約為60度至80 yr^·' .. (1 ΪΑ 度削爲芝邊緣。 圖4同時顯示用以支撐升降銷丨9 5之開口 1 9 8放大视 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 訂--- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 17- 490728 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

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145内之加熱器15〇(上或下）以及升降板19〇之步進馬達 大小可依腔室中的真空環境條件加以選擇。因是，本發明 加熱器結構優點之一即在於元件均被保護於加熱器丨5 〇之 内，而隔絕於腔室内環境，如是可使元件以巢形安置而集 中使軸部158之直徑不致於過大，而軸部158内的體積亦 不會過大’而必需對馬達有不合理的要求才能使加熱器 150在腔室145内上下地移動。置加熱元件（如第一加熱元 件250及第二加熱元件2 60)於支撐器155本體上不同平 面可造成上述巢形安置。該巢形安置同時可以減少系統中 經由軸部1 5 8内開口或導管所產生之熱損耗。 圖5所示係由軸部1 5 8底部所見之本發明加熱器實施 例。由此所見，第一加熱器2 5 0之導電端子2 1 5 a及 2 15b，以及第二加熱元件260之導電端子220a及220b 係集合於該支撐器1 5 5之中央。熱偶2 1 〇亦同時與該導電 端子215a、2 15b、220a及220b巢形安置於一處。如圖 所示，加熱器1 5 0之軸部1 5 8之直徑係縮小，此例中約為 支撐器155的三分之一。圖5同時顯示在支撐器155本體 的四個開孔或通孔1 9 8。開口或通孔1 9 8支撐升降銷 195，用以升起或降下晶圓至支撐器155之上表面。 圖6係圖4中A-A線所示之支撐器155剖視圖。圖中， 第一加熱元件2 5 0係圖4中所示A - A線。第一加熱元件 2 50係包括二相對之迴圈部份23 0a及23 0b，並呈鏡像配 置。 第一加熱元件250之迴圈部份230a及230b係形成於支 -19 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規烙（210 x 297公釐） {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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绿止、丨補充I A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（17 裕器155之本體上，即圖4中線A_A所定義平面。第一加 熱元件250之迴圈部份230a及23〇b係連接於端子216a 及216b ’以相對經由導電端子215a及215b連接至電 源。迴圈部份23 0a及23 0b之材質係可配合電源電流的要 求及加熱為之溫度限制。迴圈部份23〇a及230b之材質亦 可選用熱膨脹係數相似於氮化鋁者。如上所述，鉬材料的 厚度係大約2 mils，並形成於氮化鋁的平台或支撐器之上， 係可產生之溫度超過7 5 0 °C (當連接至適當的電源）。實施 例中，相對之迴圈部份23 0a及23 0b係分隔在端子216a及 216b約3-5 mm處。介於迴圈部份間之距離可以減少，以減 少其間的“冷區域’’。 圖7所示係沿圖4線B - B所示之支撐器1 5 5之頂剖視 圖。圖7係說明第二加熱元件2 6 0之平面。在此實施例 中，第二加熱元件2 6 0係設置於支撐器1 5 5之本體中，其 位置係較第一加熱元件2 50距離該支撐器155表面更遠處 (亦即線A-A所定義之平面較線B-B所定義者更為靠近支 撐器1 5 5之表面）。類似於圖6，第二加熱器2 6 0包括相對 之迴圈部份23 2a及232b，材質為鉬並以鏡像方式設置於 線B - B定義平面附近。第一加熱元件2 3 2之迴圈部份 232a及232b係連接於端子221a及221b，分別經由導電 端子220a及220b連接於電源。實施例中，相對之迴圈部 份232a及232b係分隔在端子221a及221b約3-5 m m。該距離可以減少，以減少其間的“冷區域，，。 在圖6及圖7之說明中，圖7中第二加熱元件26〇之迴 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 --------^--------- (請先閲讀背面5意事項再填5頁) 490728 1丨會· I卜i f〆 ί( Π、V ,丨 ,V 一·，.·、

五、發明說明（18 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圈邵份2 3 2 a及2 3 2 b係沿軸2 1 7而相對，而圖7中第一加 熱元件2 5 0之迴圈2 3 0 a及2 3 0 b亦沿一相似軸而相對。比 對圖式’該迴圈部份232a及232b係相對於另一迴圈部份 2 30a及230b旋轉180度。藉此一方式，相對迴圈部份間 之區域係第一加熱元件250或第二加熱元件26〇可互為補 償。如是加熱元件迴圈之結構無需如所述平移18〇度。取 而代之，該加熱元件迴圈係可直接疊置之（亦即無需償），或 以一變化的角度重疊以補償介於該相對迴圈部份之區域。 圖8顯示支撐器1 5 5之頂部圖。支撐器丨5 5之表面係至 少分為三部份，如圖8所示，區域245係為半徑為Rl所定 我，區域2 4 5係支撐器1 5 5與軸部1 5 8連接之區域。區域 254中以定義區域減去Ri定義區域245。區域255係 支撐器155邊緣區域，係以半徑h所定義之區域減去區域 2 5 4半徑R2所定義的區域以及區域2 4 5半徑R}所定義之 區域。 在實施例中，第一加熱元件2 5 0及第二加熱元件2 6 〇具 有獨立之分熱器，並可各別加以控制之。藉此，第一加熱 元件2 5 0相較於第二加熱元件2 6 0在一特定位置可以接收 或多或少的電力於特定位置。可以了解此點，額外增加之 加熱元件可以加入支撐器丨55之本體之中，以在電阻加熱 器中开;^成額外之加熱區域。實施多加熱元件考慮的條件包 含支撐器155平面上的位置，以及額外導電端子之巢形配 置。 第一加熱元件2 5 0與第二加熱元件2 6 0分開控制的方法 -21 - ;紙張尺度適用中國國家鮮（CNS)A4規格（210 X 297公餐Γ --- 厂 * ϋ I ϋ u ϋ 1- ϋ n H -ϋ n ϋ ϋ n ·ϋ ϋ ϋ H ^ t · ί I n n I ·ϋ ϋ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明說明（19 ) 《-係當保持該加熱元件的厚度為較值時，藉由改變各 加熱元件橫過該支撐器155區域間之寬度。如—般所知 者’對電阻加熱器而，電力提供至該加熱元件，而加熱元 件則釋放熱量，其係直接與加熱^件之電时關。為使 一電阻加熱兀件具有一固定之厚度，該加熱元件一較寬之 部份（較大體積）會有較低之電阻值，可以較低之功率使電流 通，，相較於卿之部份（較小體積）所能提供的熱也較少。 因疋，在特足位置縮減加熱元件的寬度（亦即減少加熱元件 之體積），相較於其他位置使電力供應增加以使相同的電流 通過。在縮減位置所產生之溫度相較於其他未縮減之位置 係略為提高。而功率密度，係定義為電流通過加熱元件一 &長度所需 < 電力，在加熱元件縮減部份亦將高於其他部 份。 如圖ό所示，第一加熱元件25〇係為鉬材質，其厚度約 為2 rmls。在此實施例中，該第一加熱元件25〇之寬度係依 據在區域245 (見圖8)内不同位置而加以變化。區域245在 本貫施例中係足義包圍軸部丨5 8上方部位之區域。實施例 中，軸部158之開口係可配合熱偶21〇以及連接端子 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 III·---------------- C請先閱讀背面之注意事項再Λ'寫本頁) f. 2 15a、215b、220a及220b，在此區域支撐器155區域的 熱抽耗會大於支撐器155連接軸部158，標註為245之 處。因是，加熱元件250在區域245之功率密度會大於加 熱元件250在區域255之功率密度。 請復參照圖ό及圖8，在實施例中，區域2 4 5中第一加 熱元件25〇之寬度Wi (如圖8所示）係小於加熱器150之支 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 490728 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（20 ) 撐器155區域25 5中相對之寬度W2 (如圖8所示）。電流流 經第一加熱元件250較窄寬度部份Wi，相較於電流流經加 熱元件250其他部份（亦即寬度w〇會產生較大之電阻，因 是加熱元件250在此區域所釋放的熱量會大於區域245所 釋放者。就2 mils厚鉬材質之加熱元件而言，寬度w丨舉例 而言可為寬度W2的十分之一或更少，以相對區域255增加 區域2 4 5之功率密度。在鉬材質之實施例中，第一加熱元 件25 0之電阻係變化於2歐姆（亦即寬度…^與4歐姆（亦 即寬度W i )之間。 參照圖7及圖8，在此實施例中區域2 5 5係包圍支撐器 155邊緣之區域。支撐器155表面區域的熱損耗會大於其 邊緣，該區域並註記為25 5。因是，在加熱元件26〇之區 域255之功率密度會大於支撐器丨55其他區域。 參照圖7及圖8，第二加熱元件260係為鉬材質厚度約 為2 mils。第二加熱元件260的寬度係可變化，使第二加 熱元件260的功率密度因應區域25 5内各位置不同而改變 (如圖8所示）。因是第二加熱元件26〇在相對於區域255 I區域寬度W4 (如圖8所示）係小於相對於加熱器丨5 〇支撐 器155之其他區域的寬度W3。電流流經加熱元件26〇二 窄寬度部份W4，相較於電流流經加熱元件26〇其他部份 (亦即寬度W3)會產生較大之電阻，因是加熱元件％。在此 區域所釋放的熱量會大於區域25 5所釋放者。就2 miis厚鉬 材質之加熱元件而言，寬度W4舉例而言可為寬度w3的十 分义一或更少，以相對區域245增加區域25 5之功率密 --：------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -23- A7 B7 五、 發明說明（21 度。在鉬材質之實施例中，_ 一 化於7 @』 、 罘加為兀件2 5 0之電阻係變 n ^姆（亦即寬度^)與4歐姆（亦即寬度w4)之間。 圖”以圖式說明加熱器150支撐器15 件又控制情形。圖9所示係供 …兀 埶 手、至罘一加熱元件及第二加 第：牛：功率比對支撐器155半徑。本實施例之功率比係 _，’’、兀件25G《功率比第二加熱元件26G之功率。如 ;第—加熱元件25G之功率比例在區域⑷係大於 t 5之其他區域，係因為第一加熱元件250有外加 :力才目似地’功率比例在區域255因為第二加熱元件 外加之電力，使該區域之功率比例大於支撐器Η 其他區域。 、=4 S 8所示之多區域電阻加熱系統，可使加熱器 、牙器上各區域分別加熱之，藉此相較於單一區域加教 器在支撐器表面提供更佳的均溫性。如圖㈡戶斤示之雙區 域私阻加熱器可使一第一區域(區域24”獨立於支撐器⑴ 其㈣域加熱之。因是，軸冑158產生熱損耗而不會犧牲 ，器155表面的均溫性。相似地，一第二區域（區域255) 獨乂於支‘斋155其他區域加熱之。因是，支撐器m邊 緣產生之熱損耗(在溫度為75(rc或更高)而不會犧牲支撐器 1 55表面的均溫性。故，在高溫應用時（7或更高），可 各別區域的熱損耗’如與軸部158連接之區域以及支 松备155 <邊緣，係可以增加第一區域245及第二區域 25 5之功率分佈而補償。支撐器155表面之溫度係因是可 、’隹持在足^溫，略高於習知單一區域電阻加熱器。 . ----------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -24- 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（22 於中，第—加熱元件25(^二加熱元件26〇係位 '牙斋1 5 5上相同之區域。此種結構優點之一係在於各 一加熱兀件失效時，另一加熱元件仍可加熱支撐器全 4表面。另各個加熱器係不需佔據支撐器Μ 5上相似之區 域，仍可設置於單一特定區域，諸如區域245及。 —圖仁8中，第-加熱元件250係設置於，相較第二加熱 兀件260所在平面（圖4巾所示），更接近支撐器155 頂表面之平面中(圖” A-A所示）。實施例中第一加熱元 件250位於自該支撐器155表面處約5-8 _處。藉此方 式自該表面上分離第_加熱元件25G以提供較佳之溫度分 佈以及漸減之區域加熱特性。 又，各加熱元件係依據製程條件以及製程之目的而改變 其各自的位移。將第二加熱元件26〇置於該支撐器155本 體平面，且低於該第一加熱元件25〇平面的理由之一係在 於供應至第二加熱元件26G的電力會大於供應至第一加熱 兀件250者。此種情況發生係在於該支撐器155表面邊緣 的熱損耗係大於支撐器155表面中央的熱損耗。因是，提 供至支撐器155邊緣所增加之電力（亦較高之功率密度）與 供應至支撐器1 5 5中央之電力相較，又與加熱元件在平面 上位置較接近支撐器155表面相較，當該第二加熱元件 2 6 0之位置以及遠支撐器丨5 5表面距離較大時熱分佈會較 佳較佳之熱分佈可減少熱區域集中或“熱點，，，並可提供 支撐器155表面熱均勾分佈特性。藉由更為均勻地分佈熱 於第二加熱元件260位置，支撐器155表面溫度控制在 ---^------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -25- 490728 A7

五、發明說明（23 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 75(TC或以上溫度之正負3ΐ範圍内。更佳之熱分佈可減少 支撐器碎裂或損壞。 圖10及11係說明監控或指示支撐器155表面溫度之實 施例，圖10所示係腔室本體頂表面之部份，係腔室蓋17〇 刀以及有孔面板1 8 0部份。延仲通過該腔室蓋1 7 〇之開 口係二焰溫計，第一焰溫計2 0 0以及第二焰溫計2 〇 5。圖 11所示係該腔室蓋170頂視圖具有第一焰溫計2〇〇以及第 —·焰溫計2 0 5，係可購自Sekidenko Inc.位於華盛頓州溫哥華 市。各焰溫計係提供支撐器155表面之溫度（或支撐器155 上晶圓表面溫度）。在實施例中，各焰溫計之溫度量測範圍 為3 3 5 C至1 2 0 0之間。各焰溫計量測其所在位置相對支 每器1 5 5區域的溫度。如圖1 1所示之實施例中，第一焰溫 計200量測支撐器155上區域245的溫度，而第二焰溫計 2 0 5則量測支撐器1 5 5上區域2 5 4的溫度。熱偶2 1 0量測 相對於支撐器155中心23 5附近的支撐器155表面溫度。 在此熱偶及焰溫計係舉例說明用，本發明其他實施例亦可 以其他裝置加以取代。 因為第一焰溫計2 0 0及第二焰溫計2 0 5對溫度之量測係 基於量測該焰溫計所曝露之輻射能及光，各焰溫計必需接 近腔室1 4 5的内部加以量測。第一焰溫計2 0 0及第二焰溫 計205靠近腔室内部係由其各自基部之窗口 290及295， 以及分別其該腔室蓋170之開口 270及275，以及面板 180上各自之開口 280及285所達成。在特定的一些實施 例中，諸如化學蒸鍍製程，有可能會在窗口 290及295形 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項δ寫本頁) 寫士 1111111 $

^ I 五、發明說明（24 j缝層’會破壞第一焰溫計2 0 0及第二焰溫計2 0 5可能曝 =到的輻射能及光，而造成焰溫計量測失效。因是，在實 、】中’特別係開口 2 8 〇及2 8 5之長度及寬度以及開口 & 275之長度及寬度盡可能縮小鍍層形成於窗口 29〇 2 9 5之可能性。實施例中，該開口的比例係與面板1 8 0 之厚度相關。開口與面板厚度間合適比例為1至3。 在只施例中’多溫度量測係用以調整並控制支撐器1 5 5 ^面的溫度。如在沉積SisN4的LPCVD製程中，在加熱器 。15〇支撐器表面上之反應溫度為75〇〇c保持在正負25 C又間。本發明之系統係可以量測支撐器I5 5中點235之 献度，做為控制之參考溫度，進而調整控制加熱器15〇之 μ度（在實施例中係以熱偶2丨〇加以量測）。支撐器1 $ $上 的均溫性則由量測第一焰溫計2〇〇與第二焰溫計2〇5之溫 f差AT而得。由量測ΔΤ，系統可調整該第一加熱元件與 第二加熱元件之功率比，以控制該Δτ於特定範圍内，諸如 LPCVD之⑽製程溫度75〇。。正負2 5。。範圍内。利用溫 度差UT)之優點至少有二，第…介於晶圓間之輕射熱改 變會影響各焰溫計所量得溫度之絕對值，但不會影響AT之 相對值¥ —，全程腔室内溫度條件的改變不會影響相對 溫度量測，惟，會影響絕對溫度之量測。 圖12係說明本發明實施例反應器結構之一種晶圓製程方 法。圖I2說明之;^純用以控制在CVD製訂—種雙區 域單-晶圓電阻加熱器中之溫度。第一步驟（步驟3 CVD反應器腔室145中之加熱器15〇係處於—晶圓承載位 -27. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格do X 297公爱 頁 訂 % 發明說明（25 ) 置（請配合圖3及其相對之文字）。第二步驟（步驟3叫中， —晶圓係以一機械轉置機構置於支撐器155之上。第二+ 驟（步驟320)，係加熱器15〇定位以使該晶圓靠近 面板刚，如圖i所示。該反應器則係加熱至製程溫度（步 驟3 3 0)。在Sl3N4沉積之LpcvD製程中，溫度係加敎至 750C。孩溫度係以熱偶21〇及第一焰溫計2〇〇及/或第二 焰溫計2G5量測之，以協調加熱器15()支撐器155表面: 的溫度（步騾340)。調整對第一加熱元件25〇以及第二加 熱元件260之電力供應，用以控制上述之溫度（步驟 3 5 0)° -旦反應完成後，並形成薄膜厚度後，處理氣體則終斷 供應至孩腔罜，並以氮氣清潔之（步騾3 7〇)。其次，該加熱 器平台係移至該晶圓承載位置（如圖所示及其相對位置），而 該處理後之晶圓則被移開並重新置入另一晶圓（步驟3 8㈠。 上述關於加熱器150支撐器155表面溫度之控制，以及 藉控制並調整支撐器155不同區域溫度以控制支撐器155 表面上的晶圓表面反應溫度：其上控制及調整係如習知可 以手動完成或借助於系統的控制器。在前述之例子中，操 作人員可記錄不同溫度指示器（如第一焰溫計2〇〇、第二焰 溫計205以及熱偶210)所量測之溫度，並且手動調整供應 至第一加熱兀件2 5 0或第二加熱元件2 6 〇的電力供應。或 者，控制器可設足用以記錄由溫度指示器所量測之溫度， 並以決定相對溫度差之運算法控制供應至加熱元件2電 力，同時據此調整加熱元件。 490728 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（26 ) 圖1 3係說明以第一及第二焰溫計2 〇 〇及2 0 5以及熱偶 2 1 0 :測溫度提供至控制器2 2 5中，用以控制第一加熱元 件2 5 0及第二加熱元件2 6 0之系統。實施例中，控制器 2 2 5具有一合適之運算法，其係用以比較至少二溫度指示器 所測之溫度，並控制電源215以使加熱器150溫度均佈在 溫度指示器所可接受之範圍内。如加熱器1 5 〇支撐器1 5 5 之表面所欲達成之溫度為750°C正負2.5°C範圍内，控制器 2 2 5將基於至少二指示器所供應之量測值，控制電源2 i 5 以達成該結果。 控制器2 2 5係提供軟體指令架構，其係以電腦程式存於 電腦可请取之媒體内，如控制器2 2 5内之記憶體。該記憶 體舉例而言可以是硬碟的一部份。控制器2 2 5可同時連接 於一使用者介面，可以操作人員輸入反應器之參數，諸如 所欲之反應溫度以及允許指示器溫度差之誤差範圍（如正負 3°C)。在LPCVD反應中，控制器225可進一步連接於一 壓力指示器，用以量測腔室丨4 5及一真空源以調整腔室 145内之壓力。 一般而言，加熱二件控制係由電壓或電流調整造成之。 該加熱元件之功率輸出係等於： 功率=電壓2/電阻值 在圖1 3之中，一所需之操作溫度係提供至控制器 2 2 5 (該溫度係為設定溫度2 〇丨）。控制器2 2 5控制電源2 1 5 以提供第一加熱元件致動器2丨6及第二加熱元件致動器 2 1 7所需之電壓。該加熱元件致動器係輪流控制供應於第一 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 297公釐） 1 ϋ ϋ n n ϋ n· n n ϋ n ϋ n n n ϋ ϋ ·ϋ n n · n I n An «I >ϋ I · (請先閱讀背面之注意事項再填冩本頁) 490728 A7 ^------- 五、發明說明（27 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 力口熱兀件250及第二加熱元件26G之電壓。控制器225係 控制加熱器150之加熱速度或加熱器15〇之功率比（加熱速 度/ PID控制203以及電壓比率2〇2)。 、 後續將說明如圖13所示之系統以控制多區加熱器之實施 例。當介於孩内邵區域（區域245)與外部區域（區域254或 25 5)之間溫度關係校正後，多區域加熱器溫度係以一個位 在内部區域（如區域245)之溫度計所控制。溫度控制則有二 種方法，當該加熱器溫度係接近其設定溫度時，其係在比 ，加乘前置差分積分（PIDF)伺服寬帶中，該piDF控制運 算法係用以調整該加熱器溫度至該設定溫度。另一方面， 备在加溫或降溫模式中，溫度係不在上述溫度範圍内，兮 加溫運算法係用以控制該加熱器溫度，以設定之速率對Z 熱器加熱或降溫以延長加熱器之壽命。雙區域加熱器均溫 性，係由介於内部區域及外部區域之電壓或功率比所控 =。該比率不是固定數值，但當加熱器溫度增加時該支撐 器内/外區域所k成熱損耗差值不同時，則該比率可隨著溫 度而改變。該比率之設定同時係取決於腔室内的條件，= 腔室内的壓力以及氣流。 該加熱器控制模式可分為迴圈加熱控制以及PIDF控制 兩種，而迴圈加熱控制可由不同的電壓及功率所產生之溫 度範圍區分為‘‘低溫迴圈，，以及“高溫迴圈，，。該“低溫迴圈，， 係適用於固定電壓比’而該“高溫迴圈，，係適用於可變電至 或功率比並以下列公式計算之。 I.控制條件 -30- --------訂-------- rtf先閱讀背面之注音？事項δ、寫本頁} π再填寫本

S

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4 ϋ72ι〇 χ 297么H 490728 A7 B7 五、發明說明（28 該腔1：操作條件可以分為二模式：“腔室離線/上線，，以及 ‘製作”作業。該操作順如下所述： A .室離線/上_ 當該加熱開始加熱時，設定溫度之控制步驟為： 1·低溫迴圈，當該加熱器溫度係低於預訂之溫度。 2 ·高溫迴圈，當該加熱器溫度係高過預設之溫度。 3· PIDF伺服作業，當該加熱器溫度到達所需溫度之預 設伺服帶寬中。 當加熱器係開始降溫時，該控制步驟係反向進行： A ·高溫迴圈，當該加熱器溫度係高過預設之溫度。 B ·低溫迴圈，當該加熱器溫度係低於預訂之溫度。 C.PIDF伺服作業，當該加熱器溫度到達所需溫度之預 設伺服帶寬中。 該迴圈速率以及其他PID因素則依㈣統定值。 B.製作作業 在製作作業中，該加熱器控制包括溫控 設定、電壓比率以及迴圈速率（若溫 .溫度 反係不同於前述 騾） 之步 ---------1----------------ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 對清潔作業而言，其控制順序係如下· 3 3 ·在處理溫度之p ]； 〇 F伺服操作。 3 4 .降溫至清潔溫度。 35·在清潔溫度之PIDF伺服操件。 3 6 ·加溫至處理溫度。 3 7·在處理溫度之PIdf伺服操作。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公^7" A7 B7 、發明說明（29 比率係表列於操作手冊之 力口熱比率亦表列於操作手 於“腔室離線/上線，，模式下 在PID F伺服操作時，電壓 中。而在升溫或降溫時，該迴圈 冊之中，而電壓比率係配合該用 之數值。 11.熟控制 ，圈加熱控制之運算㈣以下料式表示之，甚係依加 尤、/皿度（迴圈加熱速率之比例控制。 加熱器迴圈電壓： 内部區域加熱器迴圈電壓=先前之内部區域加熱器迴圈電 盛+α迴圈p增盈]*[目標迴圈加熱速率_實際迴圈加敎速率]) 外部區域加熱器迴圈電壓=電壓比率*内部區域加熱器迴 當外部區域加熱器迴圈電壓>1〇〇%(如· ι〇ν)，使 外部區域加熱器迴圈電壓=1〇〇%(如：ι〇ν)，以及 内部區域加熱器迴圈電壓=外部區域加熱器迴圈電壓/電 /目標迴圈加熱速率係加熱器於線上/離線狀態時之迴圈加 熱速率，而目標迴圈加熱速率可以在“清潔，，作業中以“迴圈 加熱速率”加以複窝之，表丨係說在上述等式中的各項參 數，以及在LPCVD製程腔室中所建議之各項參數值。

490728 A7 B7 五、發明說明（30

轉換PID控制溫度誤差值 說明··溫度帶寬，係用以將迴圈控制轉換為PID控制等等 建議值：l〇QC 溫度迴圈比例增益(迴圈P增益） 說明：比例增益係用以計算在迴圈控制時之加熱器電壓 建議值：8 腔室X加熱器溫度迴圈加熱速率 加熱器溫度迴圈加熱速率（目標迴圈加熱速率） 說明：此速率可使溫度上升或下降 建議值：〇.15°C/Sec 請 先 閱 讀 背 之 注 意 事 項 電壓比 參數： 說明：介於外部區域與内部區域控制溫度之電壓比率。該參數係應不同溫 度而變化。參見“電壓比”之詳細說明

頁 I 熱偶失效檢測超時 說明：時間對訊號，為對實際迴圈加熱速率係低於目標值之70%時之警 報 建議值：300秒 訂 對迴圈加熱控制而言，電壓比係取決於該加熱器溫度範 圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A. 若當前溫度fC)<[TL]: 則電壓比= [Rl] 註：R L二低溫加熱迴圈之電墨比 T L二低溫加熱迴圈之溫度限制（°c ) B. 若[TL]〈當前溫度（°〇<設定溫度（°C)-[轉換PID控制溫 度誤差值] 則電壓比=[1^] + ([1^]-[反1^)*(當前溫度-[1^])/([1^] _[TL]) 註：R L =低溫加熱迴圈之電壓比 R Η =高溫加熱迴圈之電壓比 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 -------- B7____ 五、發明說明(31 ) τ —二、 向溫加熱迴圈之溫度限制（。〇) 低溫加熱迴圈之溫度限制（。〇

Rl、RH係為二區域之最大電壓比所限制（Rm) C.在製程中（處理及清潔）： 邊電签比係取決於所需之加熱器溫度範圍。 在處理溫度時： 電壓比=在製程中處理溫度時之電壓比 當加熱器溫度係下降或上升至在製程中所要求之溫度 (C )-[轉換pID控制溫度誤差值] 則電壓比=[^^] + ([1^]-[趴])*(當前溫度-[tl])/([Th] "[Tl]) a · rl叫氐溫加熱迴圈之電壓比 rh=高溫加熱迴圈之電壓比 T 高溫加熱迴圈之溫度限制（。〇)

Tl =低溫加熱迴圈之溫度限制（。〇) 、Rh係為二區域之最大電壓比所限制（Rm) 在每1 0。(3變化時即重行計算該電壓比。 m.PIDF括倒 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ---·----------%裝---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) PID F控制係泫加熱器溫度在系統所設定之溫度帶寬内時 所使用，在PIDF控制溫度帶寬中，最多將以五個不同的參 數計算加熱器之電壓，該五個參數係分別為前饋值、預設 μ度、P、I及D。孩前饋值係提供維持溫度於設定溫度所 而之私壓，當典負載時，其將係唯一之數值用以決定該加 熱焱電壓。加入孩前饋值之目的之一係對不同電阻變化之 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 490728 A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 5區域加熱器奮 *外邯區域加熱器電壓>!〇〇%〇 0V)，則徒σ二 外邵區域加熱器電壓=丨〇 〇 % (丨〇 V)

五、發明說明（32 ) 不同加熱器控制其穩定性。該預設溫度可得時，當大負載 出現於加熱為在氣體引入或加壓加熱時，在處理過中用供 P寺笔壓’文化至遠加熱器。該p值係由該溫度誤差與增益 之乘積所決定，該I值係由該全溫度誤差與增益之乘所決 足，該D值則係由該溫度誤差斜率與增益之乘積所決定。 該I值係僅在於接近穩態條件下，當該溫度係接近於該設定 點。當溫度預設係用於製程之中時，則該〗值並非用於全電 壓之計算。 内部區域加熱器電壓在PIDF控制時係由表2中之等式 决足之，凌D值係自該全電壓中減去，而其他之值則加 入。各別數值之等式係表示於一些範例計算之中。該丨值與 溫度設定值兩者係互斥，該丨值僅在溫度設定值為零時，對 全電壓具有貢獻。若該設定溫度不^零，貝4 j值則不會在此 運算。 外部區域加熱器電壓在PIDF控制時，係由内部區域 PID控制鈿出與泫電壓比（功率關係）之乘積決定，該電壓比 (功率關係）可以基於實際之處理條件、不同製造商之加熱 器、以及熱閑置條件校準表列之。 表2 D值 _ ^ --------^------I-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 35- 490728 Α7 Β7 五、發明說明（33 ) ,f =溫度誤差值*([P增益—I* [每度 3取大瓦特數}+ [外邵最大瓦特數]*電壓比Λ 2、、 气度誤差值*([1增益]* [每度誤 jLf大瓦特數} +丨外部最大瓦特數]*電壓比Λ2)) 誤差值斜率*([D增益] ϋΖΙΙΑ邵最大瓦特數} +[外部最大瓦特數1*電愚比λ?λ、 f度預設值=[預設溫度]/([内部最大瓦特襄 特數]*電壓比^2) j L丨I取又凡 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製

範例： (内）加熱器 PID 電壓=(49.1% + 3.4% + 3.0% + 0〇/〇)-2.0% = 53.5% = >l〇7VAC 前饋值= 750*(0.655/(2000 + 2000*2λ2) = >49.1%* Ρ 值= 0.8 *( 142.7* 3 0/(2000 + 2000 *2八2) = >3.4% (外）加熱器電壓=1 . 15* 107 = >123 VAC 功率比=1 . 5 *症·計算式中之箭頭所指係計算值以1 〇 x進制度。 ____ 表 3_ 加熱器參數說明-PID控制 最大内部類比輸出之腔室X功率瓦數（内部最大瓦數） 說明：用做為增益係數於前饋值、p值、I值、D值以及溫度 設定值之計_ 卜部出之腔室X功率瓦數（外部最大瓦@ 說明：用做為增益係數於前饋值、ρ值、I值、〇值以及溫度 設定值之計^^ 器伺服' " 說明：設定點附近之溫度帶寬，供積分控制之用，每當溫度 係離開遠溫度帶寬時該積分控制則重置。 建議值：15°C -36- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21() χ 29?) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -L. · ,ψ 訂----

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 對於PIDF控制，該電壓比係取決於該加熱器溫度範 490728

「i X词服乘當~:前斜率百分{：[^^(〇增益) '~" 每度之 ⑼f時)前饋值應 製程中之調整設定 ϊίίίίί零特別係在沉積步驟時M值被運用；該溫度 ίΐϊ至fSSi之每5°mw則增加w 圍 A.若設定溫度（°c)係低於[TL]: 電壓比= [Rl] 註：rl =低溫加熱迴圈之電壓比 37 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 五、發明說明（35

T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 :低溫加熱迴圈之溫度限制（°c) β.若設定溫度fc)係介於[TL]與[TH]間： % 壓比= [Rl] + ([Rh]-[Rl])*(設定溫度 _[Tl])/([Th]

is值當j 下，該加熱器係維持於此-溫度 腔室X低溫加熱迴圈之電壓比（R ^ ) 一 ----- 域之電壓比，低於[低溫加熱迴 腔室X兩溫加圈之電—壓比（R η ) · — - 比，等於或大於[高溫 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂----- 38 490728 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（36 加熱迴圈之溫度限制（°C) (τΗ)]之溫度_ 二區域之最大電壓比（Rm)

說明：最大之電壓比值。包含Rh、Rl以及製程中之R 許可值範圍：0至2.2_ 設定溫度（°G) (Ts) 說明：加熱器之目標操作溫度。當加熱器到達此溫度時，二 區域之電壓比等於基本電壓比_ 設定溫度之電比 說明：當溫度到達設定溫度在[腔室X電阻加熱器伺服帶寬] 之内，控制器以此電壓比進行PIDF控制。_ 表5說明腔室清潔過程之加熱器參數 表5 加熱器參數說明-清潔製程 > 加熱器參數說明-(製程中之參數） 一 處理溫度（°C ) 參數：製程中調整設定 說明：當該腔室在處理條件時，該加熱器則提供此一溫度。 建議值：依處理過程決定 處理溫度之電壓比 參數：製程中調整設定 說明：在處理溫度之内外部份區域電壓比在該[伺服帶寬之間] 限制值：rm__ 迴圈加熱速率（升溫或降溫）（°c /分）（覆寫該_目標迴圈加熱速 率） 參數：製程中調整設定 說明：溫度設定係不同於前述之步騾。加熱器溫度之迴圈加 熱速率係需要由軟體控制並設定。 限制值：....°c/分 上述之說明主要係用以說明在CVD系統中運用多區域、 單晶圓加熱器。本發明係舉例說明一雙區域加熱器裝置， 而其他加熱元件及溫度指示器與該加熱元件相關者均為人 所熟知，且均不脫本發明之精神。而本發明同樣亦非僅限 39 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ-------- 訂---- 490728 A7 B7 五、發明說明（37 ) 用於CVD反應器、系統或方法中，且可以有各種 用以確保溫度精確地控制。 前述之實施例中均係用以說明本發明，與其相關之各 改良或改變均不脫本發明之精神及後述之申請專利範圍種 說明書内容及其圖式僅係用以說明而非限本發明之範圍 不同的應 C請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁} -l· · ,ψ-------- 訂---- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -40- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 第济/喻岸號專利案？/年丄月修正

   經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 社 印 製 • ~種加熱裝置，包括： 一平台包括一表面具有一區域係用以支撐晶圓，以及 一本體； 一軸部係連接於該平台； —第一加熱元件係置於該平台本體之一第一平面内； 以及 一第二加熱元件係置於該平台本體之一第二平面内， 該第二平面距離該平台之表面較第一平面之距離為大。 2 ’如申請專利範圍第1項所述之加熱裝置，其中該第一加 熱元件係為一電阻加熱元件，其包括一第一部份具有一 第一電阻以及一第二部份具有一第二電阻不同於該第一 電阻。 3 ·如申請專利範圍第2項所述之加熱裝置，其中該第一加 熱元件之第二部份係置於平台之一區域，該區域之中點 之距離大於該第一加熱元件之第一部份。 4·如申請專利範圍第1項所述之加熱裝置，其中該第二加 熱件係一電阻加熱元件包括一第一部份具有一第一電阻 以及一第二部份具有一不同於該第一電阻之第二電阻。 5.如_請專利範圍第4項所述之加熱裝置，其中該第二加 熱元件之第二部份係置於該平台之一區域，該區域之中 點之距離大於該第二加熱元件之第一部份。 6 ·如申請專利範圍第1項所述之加熱裝置，其中該第一加 熱元件佔據該平台之區域實質上係相同於該第二加熱元 件所佔據該平台之區域。 -41 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X 297公釐)

   .........t: (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂· S A8 B8 C8 D8

   、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 士申明專利範圍第1項所述之加熱裝置， 其中該平台包括一第一平面係用以支撐一晶圓以及一 第二平面，而該軸部具有一部份並定義一内孔貫穿該軸 部之長度， 其中該軸部係連接於該平台之第二表面，在此點實質 係為中點，而電源端子係置於該開口中並連接於該第一 加熱元件及第二加熱元件。 8·如申請專利範圍第1項所述之加熱裝置，其該平台本體 係實質為圓柱形，其中點相應之軸線係正交於表面，而 該平台區域之第一部份係以一第一半徑所界定，而該平 台區域之第二部份係以一第二半徑所界定，且該第二半 徑係大於該第一半徑。 9·如申凊專利範圍第8項所述之加熱裝置， 其中該第一加熱元件係一電阻加熱元件包括一第一電 阻設置於相對於該平台區域第一部份之相對區域内，以 及一第二電阻設置於相對於該平台區第二部份之相對區 域内，以及 其中該第二加熱元件係一電阻加熱元件包待一第一電 阻設置於相對於該平台區域第一部份之相對區域内，以 及一第二電阻設置於相對於該平台區第二部扮之相對區 域内。 10.如申請專利範圍第9項所述之加熱裝置，其該第一加熱 元件之第一電阻係小於該第一加熱元件之第二電阻，而 該第二加熱元件之第一電阻係大於該第二加熱元件之第 -42- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) ............…變.........、玎.........ΜΨ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 490728 A8 B8 C8 __ D8 六、申請專利範圍 —電阻。 1 1.如申請專利範圍第8項所述之加熱裝置，其中在相對於 平台區域之第一部份及第二部份之區域該第一加熱元件 之功率密度係大於該第二加熱元件之功率密度。 1 2 ·如申請專利範圍第1項所述之加熱裝置， 其中，該第一加熱元件係以一對迴圈置於該第一部 份，而該第一部份係為一第一軸所分隔之二區段所定 義，一第一迴圈係置於該第一部份之第一區段，而一第 二迴圈係置於該第一部份之一第二區段。該第一迴圈係 通過該第一軸而連接於該第二迴圈； 其中，該第二加熱元件係以一對迴圈置於該第二部 份，而該第二部份係為一第二軸所分隔之二區段所定 義，一第一迴圈係置於該第二部份之第一區段，而一第 二迴圈係置於該第二部份之一第二區段。該第一迴圈係 通過該第二軸而連接於該第二迴圈，且該第一軸與第二 軸在該表面上一平面交叉形成一角度介於〇度至180 度。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項所述之加熱裝置， 其中該平台本體係實質為圓柱形，.其中點一對應於正 交該表面軸線，該平台區域包括一第一部份係以該轴線 為中心以一第一半徑加以定義而成，該區域一第二部份 則係以該軸線為中心以一第二半徑加以定義而成； 其中，在該平台區域之第一部份相對之區域，該第一 加熱元件之功率密度係大於該第二加熱元件之功率密 -43- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) .............餐.........，玎.........S (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^0728 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申請專利範圍 度，且大於該平台區域第二部份相對區域内第二加熱元 件之功率密度。 14·如申請專利範圍第1項所述之加熱裝置，該平台之材質 在溫度超過7 5 0。(：時具有彈性3 15·如申請專利範圍第14項所述之加熱裝置，其中該平台 及該軸部係以氮化鋁製成。 1 6 ·如申請專利範圍第1 5項所述之加熱裝置，其中該平台 係包括氮化鋁且熱導性係在140 W/mK與200 W/mK 之間，而該軸部係為氮化鋁且熱導性係在60 W/mK與 100 W/mK 之間。 1 7 .如申請專利範圍第1項所述之加熱裝置，其中該區域係 用以支撐一晶圓包括一晶圓凹口係大致以60度至80度 角壓製於該平台之表面。 18·—種反應器，包括： 一腔室；以及 一電阻加熱器包括一平台，該平台係置於該腔室中並 包括一表面具有一區域係用以支撐晶圓，以及一本體， 一軸部係連接於該平台，一第一加熱元件係置於該平台 本體之一第一平面内，以及一第二加熱元件係置於該平 台本體之一第二平面内，該第二平面距離該平台之表面 較第一平面之距離為大， 其中在相對於平台區域之一第一部份區域該第一加熱 元件之功率密度係大於該第二加熱元件之功率密度，而 在相對於平台區域之第二部份區域該第一加熱元件之功 -44- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210x297公釐） ..............費.........、可......... (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 490728 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 t、申請專利範圍 率密度係小於該第二加熱元件之功率密度。 1 9 .如申請專利範圍第1 8項所述之反應器，其中該平台本 體係實質為圓柱形，其中點一對應於正交該表面軸線， 該第二平台區域距離該中點係大於該第一平台區域所距 離者。 20.如申請專利範圍第18項所述之反應器， 其中，該第一加熱元件係以一對迴圈置於該第一部 份，而該第一部份係為一第一軸所分隔之二區段所定 義，一第一迴圈係置於該第一部份之第一區段，而一第 二迴圈係置於該第一部份之一第二區段。該第一迴圈係 通過該第一軸而連接於該第二迴圈； 其中，該第二加熱元件係以一對迴圈置於該第二部 份’而該第二邵份係為一第二軸所分隔之二區段所定 義，一第一迴圈係置於該第二部份之第一區段，而一第 二迴圈係置於該第二部份之一第二區段。該第一迴圈係 通過該第二軸而連接於該第二迴圈，且該第一軸與第二 軸在該表面上一平面交叉形成一角度介於0度至180 度。 2 1 .如申請專利範圍第1 8項所述之反應器，進一步包括： 一第一溫度計係置於該軸部以量測一該平台之第一溫 度；以及 一第二溫度計係置於該平台第一部份或第二部份處用 以量測相對之第二溫度。 2 2 .如申請專利範圍第21項所述之反應器，其中該第一溫 -45- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---·.-----------------訂---------1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I A8 B8 C8 ^ -----— 六 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申請專利範圍 度計係為一熱偶。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 23. 如申請專利範圍第21項所述之反應器，其中該第二溫 度計係為一焰溫計。 24. 如申請專利範圍第23項所述之反應器，其中腔室包括 一頂表面，而該焰溫計係置於腔室頂面之一窗内。 •如申ΰ目專利範圍弟2 8項所遂之反應器’其中該轴部且 有一部份係設有一内開口通過該軸部，該反應器進_步 包括一電源通過該軸内之開口連接於該第一加熱元件以 #亥第二加熱元件。 2 6.如申請專利範圍第25項所述之反應器，進一步包括一 控制器係連接於該電源以控制該第一加熱元件及第二加 熱元件之溫度。 2 7 .如申請專利範圍第2 6項所述之反應器，其中該控制器 係fe制該第一加熱元件及第二加熱元件在正負3 °C範圍. 内。 28·如申請專利範圍第27項所述之反應器，其中該控制器 係至少連接於該第一溫度計與該第二溫度計。 2 9 ·如申請專利範圍第1 8項所述之反應器，該平台之材質 在溫度超過7 5 0 °C時具有彈性。 3 0 .如申請專利範圍第2 9項所述之反應器，其中該平台材 質係氮化銘，且熱導係數介於1 4 〇 W / m K與2 0 0 W / m K 之間。 3 1.如申請專利範圍第丨8項所述之反應器，其中該加熱器 之本體具有一底表面以及一部份為設有一開口貫通該本 -46- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） A8 B8 C8

   、申請專利範圍 體並實質正交於該表面，該反應器進一步包括： 一升降銷，其具有一第一端及第二端，該第一端係置 於孩貫通於加熱器本體之開口，而該第二端係在該加熱 器本體之底表面之下延仲； 一升降器組合連接於該軸部用以移動該加熱器於在反 應器内一第一位置與一第二位置之間；以及 升降板係連接於該升降器組合並具有一邵份係置於 遠腔室中，該置於腔室中之部份包含一表面沿垂直該軸 部之方向延伸，並實質平行於該平台本體之頂表面，藉 此’當該加熱器在第一位置時，該升降銷可接觸該升降 板。 3 2 ·如申請專利範圍第31項所述之反應器，其中該升降銷 材質在溫度超過7 5 0 °C時具有彈性。 33·如申請專利範圍第32項所述之反應器，其中該升降銷材 質係氮化鋁，且熱導係數介於14〇 W/mK與200 W/mK 之間。 3 4.如申請專利範圍第31項所述之反應器，其中’該升降銷 材貝係青石或氮化名吕。 35·如申請專利範圍第34項所述之反應器，其中貫通該本 體之開口具有一第一部份半徑為第一直徑用以支撐該升 降銷之頭部，以及一第二部份半徑為第二直徑係小於該 第一直徑。 36.如申請專利範圍第18項所述之反應器，其中用以支撐 晶圓之區域包括一晶圓凹口係大致以6 0度至8 〇度角壓 -47- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) % 訂---- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 490728 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 t、申請專利範圍 製於該平台之表面。 3 7 . —種化學蒸鍍裝置中之加熱系統，包括： 一電阻加熱器包括一平台，該平台係置於該腔室中並 包括一表面具有一區域係用以支撐晶圓，以及一本體， 一軸部係連接於該平台，一第一加熱元件係置於該平台 本體之一第一平面内，以及一第二加熱元件係置於該平 台本體之一第二平面内，該第二平面距離該平台之表面 較第一平面之距離為大， 一第一溫度計係置於該軸部以量測一該平台之第一溫 度；以及 一電源連接於該第一加熱元件及該第二加熱元件。 3 8 .如申請專利範圍第3 7項所述之系統， 其中在相對於平台區域之第一部份區域該第一加熱元 件之功率密度係大於該第二加熱元件之功率密度，在相 對於平台區域之第二部份區域該第一加熱元件之功率密 度係小於該第二加熱元件之功率密度， 其中該平台本體係實質為圓柱形，其中點一對應於正 交該表面軸線，該平台區域包括一第一邵份係以該轴線 為中心以一第一半徑加以定義而成，該區域一第二部份 則係以該軸線為中心以一第二半徑加以定義而成。 3 9 ·如申請專利範圍第3 8項所述之系統， 其中，該第一加熱元件係以一對迴圈置於該第一邵 份，而該第一部份係為一第一軸所分隔之二區段所定 義，一第一迴圈係置於該第一部份之第一區段，而一第 -48- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ II---------## 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 490728 §___ 六、申請專利範圍 二迴圈係置於該第一部份之一第二區段。該第一迴圈係 通過該第一軸而連接於該第二迴圈； 其中，該第二加熱元件係以一對迴圈置於該第二部 份，而該第二部份係為一第二軸所分隔之二區段所定 義，一第一迴圈係置於該第二部份之第一區段，而一第 二迴圈係置於該第二部份之一第二區段。該第一迴圈係 通過該第二軸而連接於該第二迴圈，且該第一軸與第二 轴在遠表面上一平面交叉形成一角度介於0度至18〇 度。 40·如申請專利範圍第39項所述之系統，該第一軸與第二 軸在該表面上一平面交叉形成一角度至少為90度。 41. 如申請專利範圍第38項所述之系統，進一步包括一第 二溫度計係用以量測該平台第一部份或第二部份處相對 之第二溫度，而第三溫度計係用以量測該平台表面第一 部份及第二部份之其他區域之第三溫度。 42. 如申請專利範圍第38項所述之系統，其中該軸部具有 一部份係設有一内開口通過該軸部，該系統進—步包括 一電源通過該軸内之開口連接於該第一加熱元件以該第 二加熱元件。 43. 如申請專利範圍第38項所述之系統，進—步包括一控 制器係連接於該電源以控制該第—加熱元件及第二加^ 元件之溫度。 … 44. 如申請專利範圍第43項所述之系統，其中該控制器係 控制該第一加熱元件及第二加熱元件在正負25它範圍 -49- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） IΓ —Ϊ—丨——丨 -----^---------. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 490728 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 t、申請專利範圍 内。 4 5 .如申請專利範圍第4 4項所述之系統，其中該控制器係 至少連接於該第一溫度計、第二溫度計及第三溫度計中 之二者。 46. 如申請專利範圍第45項所述之系統，其中該第一溫度 計係為一熱偶，而該第二溫度計及第三溫度計係為一焰 溫計。 47. 如申請專利範圍第41項所述之系統，其中該第二溫度 計係置於該化學蒸鍍腔室中外表面的第一窗内，而該第 三溫度計係置該腔室中外表面的第二窗内。 48·如申請專利範圍第47項所述之系統，進一步包括一歧 管係連接於該腔室之内表面以使處理氣體分流至該腔室 中，該歧管置於該平台表面之上方，且其厚度約為該第 一窗或第二窗之一者寬度的三倍。 49 .如申請專利範圍第3 7項所述之系統，其中該加熱器之 本體具有一底表面以及一部份為設有一開口貫通該本體 並實質正交於該表面，該反應器進一步包括： 一升降銷，其具有一第一端及第二端，該第一端係置 於該貫通於加熱器本體之開口，而該第二端係在該加熱 器本體之底表面之下延伸； 一升降器組合連接於該軸部用以移動該加熱器於在反 應器内一第一位置與一第二位置之間；以及 一升降板係連接於該升降器組合並具有一部份係置於 該腔室中，該置於腔室中之部份包含一表面沿垂直該軸 -50- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） Γ!---------警------- —訂-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 490728 A8 B8 C8 --------—_- D! 六、申請專利範圍 部之方向延伸’並實質平行於該平台本體之頂表面，藉 此’當該加熱器在第-位置時，該升降銷可接觸該升降 板。 5〇·如申請專利範圍第49項所述之系統，其中貫通該本體 之開口具有一第一部份半徑為第一直徑用以支撐該升降 銷之頭部，以及n份半徑為第二直徑係小於該第 一直徑。 51 . —種控制溫度之方法，包括： 提供電源至一第一電阻加熱元件，其係置於一電阻加 熱器平台本體之第一平面中，以及至一第二電阻加熱元 件，其係置於該平台本體之第二平面中；以及 在平台上至少二區域内，改變至少第一電阻加熱元件 以及弟一電阻加熱元件之一之電阻值。 5 2·如申請專利範圍第51項所述之方法，其中在改變電阻 值之步驟中包括提供該電阻加熱元件，其具有至少一第 一電阻以及一第二電阻。 ^ 3·如申請專利範圍第51項所述之方法，其中在改變電阻 值之步驟中包括在平台上至少二區域内改變該第一加熱 元件之電阻以及弟二加熱元件之電阻。 5 4 ·如申凊專利範圍第51項所述之方法，其中該電阻加熱 器包括一平台，該平台包含一本體以及一表面具有一區 域用以支撐一晶圓，該第一加熱元件係設置於該平台本 體足一第一平面中，以及一第二加熱元件設置於該平台 本體之一第二平面中，該第二平面距離該表面係大於該 -51 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210x297公爱) ..........f : (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .訂- S 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 490728 A8 B8 C8 D8

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第-加熱元件所距離者，改變電阻步驟進一步包括： 配合該第-加熱元件’提供—較大的功率密度於平台 之-區域’該區域係自-中點以第一半徑加以定義，而 -第二區域係以-較第—半徑為大之第二半徑自中點加 以定義，該第二區域之功率密度係小^該第-區域之功率密度，以及 配合該第二加熱元件，提供至第二區域之功率密度係 大於提供至第一區域之功率密度。 申請專利範圍第51項所述之方法，其中該電阻加熱 态包括一平台’該平台包含—表面具有一區域用以支撐 一晶圓，該方法進一步包括： 以調整提供至該電阻加熱元件之電力控制該平台表 之溫度。 56.如申請專利範圍第55項所述之方法，進一步包括： 至少以二溫度計量測溫度，第一溫度計係置於軸部 中自平台之底部延伸之，該第一溫度計係用以量測平 之一第一溫度值，而第二溫度計係置於平台之第一區 以及第二區域，該第一區域係以一中點及一第一半徑所 定義，而第二區域係以中點及一第二半徑所定義，用 量測第二溫度值；以及 比較第一溫度計及第二溫度計所量得溫度。 57·如申請專利範圍第項所述之方法，其中控制溫度 括控制該比較溫度在750t正負2.5°C範圍内。 58· 一種控制反應器内溫度之方法，包括： 面 之 台 域 以 包 -52-

   本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) .............费.........、訂.........毒 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 490728 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 t、申請專利範圍 提供一電阻加熱器於反應器之腔室之中，該電阻加熱器 包括一置於腔室中之平台，該平台具有一表面及平台， 該表面上具有一支撐晶圓之區域，以及一第一加熱元件 具有第一及第二功率密度，該第一加熱元件係設置於該 平台本體之第一平面，以及一第二加熱元件具第一及第 二功率密度，該第二加熱元件係設置於該平台本體之第 二平面，該第二平面距離該表面係大於該第一加熱元件 所距離者；以及 提供電力至該第一加熱元件及第二加熱元件。 5 9 .如申請專利範圍第5 8項所述之方法， 配合該第一加熱元件，提供一較大的功率密度於平台之 一區域，該區域係自一中點以第一半徑加以定義，而一 第二區域係以一較第一半徑為大之第二半徑自中點加以 定義，該第二區域之功率密度係小於該第一區域之功率 密度，以及 配合該第二加熱元件，提供至第二區域之功率密度係 大於提供至第一區域之功率密度。 60 .如申請專利範圍第5 8項所述之方法，進一步包括： 以調整提供至該電阻加熱元件之電力控制該平台表面之 溫度。 6 1 .如申請專利範圍第60項所述之方法，進一步包括： 至少以二溫度計量測溫度，第一溫度計係置於軸部之中 自平台之底部延伸之，該第一溫度計係用以量測平台之 一第一溫度值，而第二溫度計係置於平台之第一區域以 -53 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ·ϋ ϋ« n 1 n n ϋ I ϋ n n · n ·ϋ ·ϋ ϋ βϋ n 1 .『,J電 aw mm Mm I mm tw I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 490728 A8B8C8D8 t、申請專利範圍 及第二區域，該第一區域係以一中點及一第一半徑所定 義，而第二區域係以中點及一第二半徑所定義，用以量 測第二溫度值。 62·如申請專利範圍第60項所述之方法，控制溫度步騾進一 步包括控制平台的溫度，諸如第二溫度量測值與第三溫 度量測值在750°C正負3°C範圍以内。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ 訂---- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -54- 本紙張泛度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）