TW497175B - Thermal processing system - Google Patents

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TW497175B
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TW090109437A
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Takashi Sakuma
Yicheng Li
Takashi Shigeoka
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Description

497175 五、發明說明α) 技術領域 本發明係關於一種系統，係使用例如一加熱燈系統而於 一待處理物體上進行熱處理，該熱處理如退火處理、 CVD(化學氣相沉積）或類似處理，該待處理物體如半導體 曰曰 圓 背景技藝 Φ 一般而言，為了製造一半導體積體電路，故在一例如半 導體晶圓的矽基底上重複進行許多次各種熱處理，該等熱 處理如一沉積處理、一退火處理、一氧化和擴散處理、一 濺鍍處理、一蝕刻處理、一氮化處理等。 在這種情況下^為了將積體電路的電氣特性與產品的產 出維持於高水準，上述各種熱處理應該在晶圓的整體表面 上予以更為均勻地進行。為此，因為熱處理的進展顯著地 由晶圓的溫度決定’故晶圓的溫度在熱處理中於晶圓的整 體表面上應該是高度均勻的。 為了使晶圓表面上的溫度維持整體均勻，已知各種方 法。例如，在一用於單一晶圓型式熱處理系統的方法中， 一用來放置半導體晶圓的置放桌會旋轉以避免發生溫度的 非均勻性。 發明概述 圖1及圖2表示兩個相關技藝中熱處理系統之實施例。 圖1中，在一個可以產生真空的處理箱2内，設有一薄置 放桌4，該薄置放桌4乃支撐於處理箱2的底部上，半導體 晶圓W乃放置於該置放桌4上。一用於將必要之處理氣體，
第5頁 叩 7175 五、發明說明（2) 士 /儿積氣體，提供予處理箱2之淋端部件（sh_r head = 乃設於處理箱2的頂部。另外，在處理箱2的底 二鎮Γ例如石彡玻璃所製成的傳$冑口8乃以t封方式予 以编甘欠，且在傳送窗口 8的下面有 熱燈1 0鑲嵌於一旋韓卓” μ °夕幻如鹵蚯之颂的加 妬兮Γ 轉桌12上’該旋轉桌！2亦用來當作反射 ，。该晶_在旋轉桌12旋轉時乃藉由該等加作反射 出的輻射熱加熱其背部。因此，希望 …、，且 ^
之表面。 王此均勾地加熱晶圓W 在圖2所示的熱處理系統中，一用 體供給嘴管（nozzle) 14乃置於 之里軋體之氣 ^^^^#^〇t(raouth) 16；：£V, ^ 上。由石英玻璃所製成的傳送窗口" 乃义二面的側壁 箱2的頂部和底部。另外，在上方傳送窗口乃刀別置於處理 傳达窗口 20之下分別置有加熱燈22，因此曰$上與下方 與下表面皆可受到加熱。置放桌4乃切^«的上表面 過處理箱2底部平板之旋轉軸24上，心θ、=封方式穿 本系統中’當晶圓w旋轉時，其上下兩面=:一動的。在 因此希望能對晶圓W的表面予以均勻加熱。曰$到加熱’ 在圖1所示的系統中，該等加熱燈1〇: 本糸統具有一種結構使一閘道閥26置於處轉動的。然而’ 用々於引入晶圓W。因此，就溫度而言並相2之側壁並 寺方性。所以’整個晶圓表面有可能達到」必要且充足的 度分佈。 充分均勻的溫 在圖2所示的系絲由 五、發明說明 壁之溫度等方性不致於產生 18因來自該等加熱燈22及晶 。然❿，#上方傳送窗口 的溫度時，特別是就沉積 §射熱而具有一非常高 送“I進而：ί傳=薄膜或反應副產 金又並¥致可重複性降 專迗自口 1 8所傳送的發 行了氮氣淨化，像是使氮氣二;f生粒子。另夕卜，雖然實 面，仍有些微可能性使得下方值Γ點地靠近置放桌4的背 膜或反應副產品的問題。 送1口 2 0產生黏著沉積薄 再者，沉積薄膜或反應 生於處理箱2之内壁。因“ 、二的黏著問題亦在高溫下產 另外，上述每一個傳送’口1須經常清裡處理箱2。 度用於增加其阻抗性壓力。' 18及20皆具^有一v大的厚 降低通過晶圓W之溫度之’其熱容量會變大且肩而 晶圓f之間的距離會隨 ；=性。再者，該等加熱燈與 致降低該等加熱燈之方向\生、固口厚度之增加而增加。以 為了改良該等加埶燈:古 面與該等加熱燈(如圖;；方：；：可有效地縮短晶圓W表 減少該等加故燈之_ Μ ^ A鈿例，22)之間的距離D以 …、&之#田射熱擴散性。 性：IS的。和3 B圖示上述距離D與該等加熱燈之方向 二丨’、。圖3A表示D為55釐米時之方向性，而圖3 = = 米時之方向性。該等圖中之每-條曲線 一 ^ ^之加熱燈對晶圓之溫度依存度。如二圖所 不’在圖3 Α之狀況下，每一條曲線之頂端皆為平緩的。 因此’用於加熱一特定晶圓區域之加熱燈數目很多以致其 五、發明說明（4) 方向性很低。相盤 ,^ 的頂端皆為尖銳的目丄圖 狀況下，若每一條曲線 日# ,丨、Ui μ Θ 的，則加於—特定晶圓區域的加熱燈數 目很/以致其方向性很高。 戶斤以，氧Τ D。然而，”、 足進該等加熱燈的方向性，最好是縮短距離 .^ . 日日圓熱處理施行於真空大氣（a t m 〇 sp he r e ) 4二轉;二2，氣）中的情況下，由石英玻璃所製成直徑為 以便屋γΜ#、Λ窗口 20之厚度應介於3〇至40釐米’例如， =:ϊ;Γ2◦之；壓力阻抗性。由此，該等“燈 加的傳可控制性亦會因厚度"曾加而增 、1寻k囱口 2 0熱容量而減低。 半圓:2 ’二：個問題’可使傳送窗口20的形狀變為-約為 之實施：ΓΓΓΓ;Γ 口 2°之壓力阻抗性，如圖4 20的厚户\ '、、'、而，在本例中，雖然有可能將傳送窗口 20其少到1G至2G釐米之間，具圓頂形狀之傳送窗口 法無卻落於60至70着米的範圍内。因此，本方 圖5去^決問題，因為上述距離0應予以縮短。本方 5表示―；6表示相關技藝中熱處理系統之另一實施例。圖 熱處理系、、、处理系統之通用結構’❿圖6則表示一用來描緣 1 02中害、統加熱燈列置之平面圖。如圖5所示，在處理箱曰 側周圍7^ —環狀置放桌1〇4 °置放桌104上側之晶圓w之底 放桌1 (1 /1與置放桌1 04上側之内周接觸’故晶圓W可藉由置 ，之τ§ !以支承。置放桌m乃固接於圓柱形腳柱部件 1 〇3以声、端，該圓柱形腳柱部件1 〇δ 73經由一環狀承軸部件 处理箱1 0 9的底部予以支承。所以置放桌丨〇 4可沿著
第8頁 497175 五、發明說明（5) 圓柱形腳柱部件106之周圍方向旋轉。 一齒條（rack) 1 1〇乃沿著腳柱部件1〇6之周圍方向 :柱部件1〇6的内壁。另外，一置於處理箱1〇2下 於 達112其驅動軸114乃呈密封方式向上突穿處理箱…的^ 部。驅動軸114具有—固接於其上的小齒輪（Pinion) 116 而與上述回條11 0 4合。&此，得卩轉動整合之腳柱 及/-放桌10V另外，-例如石英玻璃所製成的扁：式 4迗® 口 118乃壬密封方式置於處理箱1〇4之上部。再者， 該傳送窗口118之上置有許多加熱燈12〇。接著，藉 燈120所达出的輻射熱可將晶圓w加熱至一預定溫度。由於 置放桌4乃/於加熱時旋轉，置放桌1〇4上所放置的晶圓*乃、 於旋轉時受到加熱。因此，整個晶圓w表面上的晶圓溫度 付以均勻。 在本系統中，該等加熱燈丨2〇包含，例如圖6所示，該等 約呈圓形的燈體122，以及置於該等燈體122背側並呈扁平 的反射板1 24。因而得以有效使用輻射熱。另外，為了能 供給大量電源，該等燈體122内含呈螺旋形伸入晶圓…之燈 絲126。該種燈體型式乃稱為"單端型式燈體"。在本例 中，列置許多的加熱燈1 2 0以含蓋上述半導體晶圓w之上表 面0 圖7及圖8表示相關技藝中另一熱處理系統。在本系統 中，取代該等上述之球狀燈體1 2 2，該等加熱燈1 3 〇中乃使 用條狀燈體128。於該等燈體128之背側置有反射板丨32， 每一個反射板1 3 2皆具有一約呈半圓形之部分形狀。在每 497175 五、發明說明（6) 一個燈體1 2 8中，例如，包含一呈螺旋纏繞的燈絲1 3 4以便 沿著燈體1 2 8的縱向延伸，且燈體1 2 8的兩端皆具有電氣端 1 3 6。此一型式的燈體1 2 8乃稱作π雙端型式燈體π。該等加 熱燈1 3 0乃以預定間隔呈平行而置。 使用該等如圖5及圖6所示具有扁平反射板1 2 4的球形燈 1 2 0時，輻射熱之方向性與可控制性是符合要求的。然 而，在每一個燈1 2 0的架構中，水平方向之輻射熱量彳 且受到反射以便導向晶圓，而使每次反射皆漏失能量。因 此，會漏失大量的能量。 與球形燈相比較，使用圖7及圖8所示的條形燈1 3 0時， 有大量輻射熱直接放射至晶圓。因此，能量漏失相對較 小。然而，在此例中，每一個燈體1 2 8皆應含蓋較大的晶 圓表面區域。另外，因為燈體1 2 8乃橫跨晶圓而置，其方 向性會減少。所以，難以使晶圓溫度高度均勻。 另外，為了改良輻射熱的方向性，晶圓W表面與該等加 熱燈1 2 0之間的距離D，例如（看圖5 )，應該予以縮短以使 輻射熱之擴散變得更小，配合圖3 A及圖3 B如上所述。在 同樣的例子裏，可考慮使用一種呈圓頂形狀之傳送窗口作 為其傳送窗口 11 8以減少傳送窗口的厚度，配合圖4如上所 述。然而，如上所述，藉由此種方法，本質上無法解決問 題。 發明揭露 本發明已經由考慮上述問題而予以設計，且本發明之一 目的在於提供一種熱處理系統及方法，該熱處理乃利用具
五、發明說明（7) 有咼方向性與高溫度可控制性之加熱燈。 一種如本發明之熱處理藉 / 熱施加於約呈圓形之待處理物體；》系統將知： 行預定的熱處理，其中·· 、吻待處理物體上把 該加熱燈系統包含許多呈圓而 處理物體；且 置的纟且以便對應該祷 該等許多燈乃針對兮β ^l 制。 亥待處理物體之相關區域予以各別控 予=別力! Γ，：：處ϊ物體’例如’之相關同心圓區域 及待處理物體之溫度可控：：改m燈之輻射熱方向性 圓W。另外，_由# 二制性，/、中泫待處理物體如一晶 溫度，有可能個二晶，之爾 溫度，且從而使整：：：個地控制該等各別區域之晶圓W 特別地，例表面之晶圓U度高度均句。 -較大的電源乃供仏至每間f :也”圓”圍自然冷卻， 燈。因此，有可妒;;ί : 一個較為运離晶圓w中心而置的 應於圓形晶 % 例如藉由對各自呈同、5 U圓而置，故易於施予控制， 燈之電源而使整個，二回：置的區域控制該等供給至各別 據本發明，h : 面之晶圓溫度均句。亦即，： 圓溫度變化特ί;;:,結構乃對應於圓形晶圓，之同二 熱，理系統進一 S包含： ，以及
；熱燈系統與待處理物體之間的傳送窗u · 497175 五、發明說明（8) 一強固該傳送窗口之強固構件。 藉由提供該強固構件，即使是在一處理箱乃供作密封晶 圓W並在減低之壓力或真空大氣下於該處理箱内施加熱處 理的情況下，亦有可能有效減少傳送窗口之厚度。因此一， 有可能縮減加熱燈系統與晶圓W之間的距離。所以，有可 能進一步改良輻射熱的方向性。另外，因為有可能因傳送 窗口厚度減少而導致的熱容量的減少，故有可能進一步對 晶圓W的各別區域改良其溫度可控制性。 再者，藉由於強固構件中對應許多呈同心圓而置的燈而 形成該等同心裂口（ s 1 i t )，有可能有效利用該等燈之輻射 熱以加熱晶圓W。另外，由於在強固構件中提供裂口而在 該等燈與晶圓W之間除了透明及半透明之傳送窗口之外並 不存在任何東西，故有可能更為精確地控制晶圓W之加 熱。 配合附圖閱讀後述詳細說明可使本發明之其它目的及進 一步特性更為明顯。 圖示簡述 圖1表示相關技藝中一熱處理系統之第一實施例； 圖2表示相關技藝中一熱處理系統之第二實施例； 圖3 A與圖3 B圖示離加熱燈的距離與該等加熱燈方向性 之間的關係， 圖4表示一實施例中一圓頂形狀傳送窗口之剖面圖； 圖5表示相關技藝中一熱處理系統之第三實施例； 圖6表示圖5之該系統中一該等加熱燈之列置；
第12頁 497175 五、發明說明（9) 圖7表示相關技藝中一熱處理系統之第四實施例； 圖8表示圖7之該系統中一該等加熱燈之列置； 圖9表示本發明之一具體實施例中一熱處理系統之側面 -立視剖面圖 二 圖1 0表示沿著圖9所示之熱處理系統之剖面線A-A之剖面 圖， 圖11表示一圖9所示之熱處理系統之支承座之平面圖； 圖1 2表示一圖9所示之熱處理系統之一加熱燈系統中該 等加熱燈列置之平面圖； 圖1 3表示一加熱燈系統中該等加熱燈之另一列置之平面 圖，該加熱燈系統亦可用於圖9所示的熱處理系統； 圖1 4表示一加熱燈系統中該等加熱燈之另一列置之平面 圖，該加熱燈系統亦可用於圖9所示的熱處理系統； 圖1 5表示另一支承座構件之平面圖，該支承座構件可與 圖9之熱處理系統中示於圖1 4之加熱燈系統一起予以使 用； 圖1 6表示一加熱燈系統中該等加熱燈之另一列置之平面 圖，該力口熱燈系統亦可用於圖9所示的熱處理系統； 圖1 7表示圖9所示本發明之一變形具體實施例中一熱處 理系統之側面立視剖面圖，其中溫度控制之媒介路徑乃自 一處理箱之側壁及底板予以刪除；以及 圖1 8表示圖9所示本發明之第一具體實施例之另一變形 具體實施例中一熱處理系統之側面立視剖面圖，其中熱處 理乃施用於大氣壓力下。
第13頁 五、發明說明（ίο) 明說明 矣將說:月：本發明之一具體實施例中的熱處理系統。 圖Γ/Λ/，之具體實施例中熱處理系統之結構，且 :。：二：者圖9所不之剖面線a-a相同熱處理系統之剖面 :埶二;5丨：不一支承構件之平面圖’真圖1 2表示該等管狀 加熱燈列置之平面圖。 从^ 等圖所不，熱處理系統4 G包含〆處理箱4 2，該處理 相乃類似一，例如，不銹鋼、鋁或相似物所势成的圓 柱。於靠近處理箱4 2上部夕办丨辟A 銮古 、 ^ ^ ^ ^ ^ ^ 上邙之側壁中，置有一用來將必要之 处虱肢供入處理箱42之處理氣體嘴管44，且一排放口管 46 f置於上述嘴管44對面之處理箱42之側壁中…未示於 々圖42 筒或相似物乃連接於口管46，因而可在處理 相42内製作真空。 土 狀二ί: m ’置有一支承環48，#乃充當-具有圓環 ^ , ? !,0 以便支承如半導體晶圓w之待處 理物體。支承壤48乃連接於腳柱 件50乃做成圓柱狀。接著，上述支承環48具；一 # 11 2 ί ^ # # 5 1 ^ ^ ^ ^ 4 8 i, ^ ^ ^ 導細曰周圍切成一1型。視為待處理物體之半 ¥脰曰曰®W其周邊背側乃與晶圓維持部件51接觸。所以 晶圓W乃由支承環4 8予以支承/維持。 當晶圓W的溫度變得如最大1〇〇〇 〇c 、四 ,-? A η ^ 〜问'/皿崎，例如，士方 衣成。另外’如石英玻璃之熱絕緣材料乃用作介於支 497175 五、發明說明（11) 48與腳柱部件5〇之間的連接部件53，其目的為熱保護置於 腳柱部件5 〇上之磁鐵或相似物，後面會予以說明。 該等磁鐵部件52及線圈部件54乃分別置於腳柱部件50之 側，及靠近處理箱42底部的地方。特別地，如圖丨〇所示， 等磁鐵⑷件5 2包含一對永久性磁鐵，該對永久性磁鐵 二it同t開置於腳柱部件5°之外圍表面並與腳柱部件 42 ^ :5圈4，含許多以預定間隔(電角)置於處理箱 之些微間隔面。 乃流經每_個^ =上^磁鐵部件52而置。—交流電電流 預定之相位差、：例如，依序環繞地具有-， 成於處理箱42 附：可：制旋轉速度的旋轉磁場乃形 的磁鐵部件52會==2著，該等受到旋轉磁場w 旋轉。 、者疋轉磁场旋轉。腳柱部件5 〇因而得以 在本例中， 並與其呈浮接。的底端乃連接於處理箱42的底呷 間位準，-圓環狀H :圖9所示’於腳柱部件50的中 件58乃=:於其周圍像是-個凸緣。浮Ϊ: 呈水平延伸。斤製成的圓環狀永久性磁鐵並且，鐵部 假設浮動礤鐵部 磁鐵維持凹陷 ^ 5 8的上面為N極而其下面則為 及周圍延伸以便依自2於處理箱42的内圍壁面並；水二 一^ 自由可移動狀態維持上述類似凸：：： 几、赏兄明（12) 動磁鐵部件5 8。 磁鐵維持凹陷部件60乃沿著處理箱42之内圍辟而从a = 磁鐵單元62乃 ΐ::圖：:磁r:r浮力至浮_^^ 著處理箱42二=鐵單元62包含三個以相等間隔沿 仰冗Π回壁面而置的單元6 。 包含上線圈單元62A、62B盘62C以鐵^62分別 產由：:=、， 電流所控制。在本’由分別流經該等線圈單元的 流方向會產生反竹田中’ δ亥等電流乃流經各別的線圈，電 生反作用磁力以便传土古此 σσ 一 浮動磁鐵部件58。因此，聊柱部^，早=排斥上述的 58會浮動。雖然未示於該等圖；，唁等咸：::動磁鐵部件 部件5〇内以偵測腳柱部件5 :垂=乃置於腳柱 經；等；圈單元的電流適得以控制 以，流 非接i: i::j L :柱部件50及支承環48乃藉由磁浮呈 42底部上之二；而，腳柱部件5〇亦有可能藉由處理箱 箱42外側的磁二性支承，且藉由該等置於處理 支承環乃可I;由腳柱部件得以經由磁耗而旋轉。或者， 處理而旋轉’如圖2所示。 件66乃經由—密接；：6置且=位置，上述支承座構 環。另外，在 置 σ亥支承座構件6 6如一 〇型 在支承座構件66的上面，-石英所製成的透 497175 五、發明說明（13) ___ 傳il固口 6 8乃經由一岔接構件7 〇而镶欲，該透 68如一呈密封方式的。型環。特別地，支承座構件!二口 表面乃與傳迗窗口 68的下表面接 故得以 Μ的壓阻率。例如，整個支承座構件66乃由一種 任何類2金屬巧染問題的材料所製成’該材料如鋁 鋼或其它類似物。支承座構件66具有一圓環狀周邊，且1 内部具有許多彼此平行並以大約一樣的間隔 ^ 72’如圖U所示。圖中有5個支承座。然而 之支承座 乃對應晶圓W直徑而為，例如，1〇個。 、 - 另外，雖然本實施例中該等支承座72乃彼此呈平 置’該等支承座的結構並不侷限於此 HZ彼ί呈垂直而置，有如…。藉由提ίϋ 卢t做的*达Λ 口68之支承座構件66，即使傳送窗口68的厚 數目的增加，傳送窗口之厂堅阻率亦得/改广二 值、:Ϊ f'到一加熱燈系統86所產生並藉由傳送窗口 68予： 好：於熱产，開口率(可使輕射熱通過之面積比率）最 好#於或大於6 〇 %。在本例中，胜則从"，—卞y取 承座72之q tb+ 特別地，例如，每一個支 落於12㈣的等級，而相鄰之支承座72 曰’的間隔L 2則落於1 6釐米的等級。 鑽、二卜作：，⑮度控制媒介路徑74乃經由-鑽頭 路徑74之二ί = 和該等支承座72内。每-條 頭78 ^ 白共同連接至一具有—媒介入口 76之入口 再者，該等路徑74之另一末端則並同連接至 497175 五、發明說明（14) ，〜十t刀口％ tj矛，— 會流經該等路徑74。在冷卻時，一冷水或熱水或π 等路徑74。所以’支承座構件⑼與傳送窗：、二會流經讀 冷卻而得以施加溫度控制。-太 由 文到力口 一出口 80之出口頭82。因此，在 似物 7 IT U U兴得运囪口 β只心 u 熱或 冷卻而得以施加溫度控制。在本例中，特 文到力Π熱 一條媒介路徑7 4的直徑L 3約為4釐米。 ' 也例如，每 傳送窗口 68之上置有一燈盒84。燈盒^内 燈系統86，且該加熱燈系統86藉由其送出有上述加熱 理箱4 2内部的半導體晶圓w。特別地，如圖1 2田射-熱加熱處 燈系統86包含許多管狀加熱燈9〇，每一個加執所/ ’加熱 皆具有電氣端子9 2，該等加熱燈9 〇乃罩同心 ' 垃9 0的兩端 約呈圓形的半導體晶圓。在圖12的實施例貝以配合 具不同半徑約呈半圓形管狀之雙端加熱燈9〇，:亥：:午f對 90約呈半圓形及弧狀，以便配合具近：鬥口…、燈 等各別加熱燈90之電氣端子92乃與該 ；：：未該 於圖中)相連接。每一個管狀加熱燈9 〇的内部皆。置線(土： 絲94(不於圖9)以便連接於兩端子92之 : 加熱燈90乃，例如，一函燈。 所以母一個 该等上述呈同心圓而置的管狀加熱燈9 〇乃用於加埶許多 同心圓區域，亦即，晶圓w表面之一内部區域96a、一中間 區域96B以及-外部區域96C，例如，如圖12所示。在圖12 之貫施例中，該等加熱燈90之放置使得該等加埶燈9〇之一 早圓乃供予内部區域96A、其雙圓乃供予中間區域96β且又 雙圓乃供予外部區域9 6 C。然而，實際上，另有較多該等 燈之具不同直徑之圓乃供予晶圓W的表面。
第18頁 497175 五、發明說明（15) — ，著，每一個各別管狀加熱 約呈半圓或梯形之反射板9δ，如圖9所示;^鑲肷—具有 :::98所反射的光亦施加於界。圖! 2中 ：;f 9 8未予以標示。 w τ 3寻反射板 與一燈控制部 (置有許多對 且該等加熱燈 杜/Ιπ^一塊區域，該等上述管狀加熱燈90 ; 件00連接。$夕卜’於處理箱42的底部之上 1各別區域的輻射溫度計加，如圖9所示 9〇的溫度乃依據一迴授方式各忒荨加熱 該迴授方式乃其於、t、H « 別£域而各自受到控制， 溫度。所以，整個晶圓W表面特別是沿著幸5^ =的晶圓 溫度乃維持於一預定的均勾溫/。“…方向之晶圓 ，外’如圖9所示’媒介路徑2〇4乃形成 板與側壁且大約經過處理 而^相42的底 控制媒介通過。該溫度控制婵用來使-溫度 介入口 mA供人該㈣介乃自且^於件之媒 自置於側壁另—部件之媒介入口二二广“1媒介乃 路徑…度控制媒介内該等媒介 便控制其溫度。有 或加熱處理箱42以 相42媒"路徑·之溫度控制媒介和該等流箱== ί ί Γ ΐ 媒介可予以各別控制在其溫度内。再者，亦 有β此提供一系統使得溫度控制 /、 徑74及104。 讨、戈机I忒寺媒介路 第19頁 ^7175
五、發明說明（16) 在圖9中，一閘道閥206乃於半導體晶圓W送入和送出處 理箱4 2時開啟/關閉。另外’雖然未示於圖中，處理箱4 2 之底部乃置有一用於提起/放下晶圓W之升降拴，該升降 栓乃工作於晶圓W傳送期間。 現在將說明上述本發明具體實施例中熱處理系統之運 作。 ' 首先，經由開啟之閘道閥20 6將半導體晶圓w由—未示於 圖中之負載鎖定室送入處在真空條件下的處理箱4 2。晶圓 w乃藉由上述升降栓而放置於支承環48之晶圓維持部件51 上並予以保持。 然 使處 的預 處理 理壓 沉積 之類 再 等加 線乃 輻射 後’引 理箱42 定處理 箱42内 力會維 處理， 的載體者，驅 熱燈90 經由透 線乃施 面加熱至一 度0 入晶圓 緊閉， 氣體乃 的壓力 持在處 如熱處 氣體一 動置於 。之後 明傳送 力口至半 預定的 W的動作結束之後’閘道閥2 〇 6會關閉仔 且一對應一製程以用於施加在晶圓W上 經由處理氣體嘴管4 4供入處理箱4 2， 會減低到產生一真空。接著，預定之肩 理箱4 2内。例如，在一於晶圓w上施行 理，之例子裏，一沉積氣體乃與如氮f 起供入一處理箱4 2内之處理空間s。 處理箱4 2上部之加熱燈系統μ以啟動言』 ’該等由加熱燈系統8 6所發射的熱輻鲁 窗口 68射入處理空間S。再來，該等熱 導體晶圓W之上表面並因而使晶圓…的名 溫度。接著，使晶圓w維持在這個溫
497175 五、發明說明（17) 5 4之各別線圈單元5 6合 > 4 流具有依序流經該等=電電流流過，該等交产電兩 内立p吝4 線圈之預定相位差。ώ 〇_ 電电 邛產生具有預定旋轉速度之由此，處理箱42 後，腳柱部件50之磁鐵部件52合=不於圖1 0)。然 部件50及支承環48因而旋轉。戶^轉磁場移動。腳柱 導體晶圓W會在熱處理期間旋 敕支承環48所維持的半 持在均勻的情況下。 正片晶圓w的溫度會維 件二卜之之磁鐵維持凹陷部 ㈣、咖、仏、62b與622ϋ及ΛΓ線圈單元62Α、 圈單元之間的凸緣狀浮動磁鐵部；:二’、使此得^ 產生排斥力。藉由該等排斥力，凸緣狀=ς 早凡之間 :柱：件5〇會呈浮接。因此，腳柱部件 轉。所以，腳柱部件50在磁浮狀離下 :狀怨旋 柱部件50在非接觸情況下可；j； ffl / y知疋紋轉。故腳 以支承。由此可避；；承軸或類似物而得 之粒子而導致的問：们祭、金屬污染及等等所產生
再者’可藉由支承座構件66穩gj地支承傳送f σ 部表面而強固該傳送窗口68，該支承座構件66在一表2 觸情況下具有許多支承座72而得以顯著改良傳送窗口 壓阻率。因此，傳送窗口 68的厚度有可能予以減少。例 如，在圖5所示相關技藝中的系統内，直徑為4〇〇釐米的 送窗口其厚度應介於30至40釐米之間。然而，上述本發 之具體實施例中，厚度僅能落於2至5釐米之間的等級。因
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五、發明說明（18) 此’傳送窗口 6 8的厚度t有可能予以顯著地減少。藉 少傳送窗口68的厚度t，有可能減少加熱燈系統= 表面之間的距離D。由此，有可能改良夾自加熱燈系統心 另外，該等媒介路徑7 4乃置於支承座構件6 6之該 座72内，如圖1〗所示。藉由在施行冷卻時使溫度=制= 流經該等媒介路徑74，、其中溫度控制媒介如冷卻劑，亦^ 冷卻水，例如，有可能使支承座構件66及其上的^ 窗p 6—8冷卻至一落於處理箱42室溫等級的溫度。因而可避 熔化支承座構件66而產生的金屬污染、反應副產品或1 ，物於傳，窗口 68底部表面或支承座構件⑽表面之黏著 等j特別是，一假性沉積（dep〇siti〇n pr〇fess)的情形 下另外，藉由控制冷卻劑之溫度及/或流動 =控制於—固定的溫度，支承 6 ; ::的熱影響可永遠固定。由此，有可能一個接著一個對 匕各別晶_上之熱處理所造成的變化，該等 1窗2:ϊ ΐ響。故有可能顯著改良可重複率。在-傳 乃、：娘，3炊处理所需而應予以加熱的情況下’-熱媒介 乃/爪經泫等路徑74。 如類：ίΪ度巧制媒介，如冷卻水之類的冷卻劑，例 辟中的:11郃時會流經該等置於上述處理箱4 2底板和側 Γ的媒"路徑2 0 4。因此’處理箱42之底板和側壁合A 部而使幾乎所有歲 相w之泜板和惻土曰令 側辟士入Α Ί吏相底板和側壁之表面皆會進入-種 冷部情況。因而有可能避免在-沉積處理或類似
497175 五、發明說明（19) '- 應副產品或一沉積薄獏黏著於處理 ，藉由控制冷都劑之溫度及/ 或〜動速平而使冷卻溫度固定，有可能改良施加於 上熱處理的可重複率，其理由與上述相同。 、 所以，處理箱42的上部，亦即傳送窗口 68、側壁、底面 等得以避免黏著-反應副產品、—沉積薄臈或其‘似物。 因此，有可能減少所產生的粒子數量，且有 處理箱42等之次數。 此減^ μ理 現在將說明在一施行沉積處理如熱處理的情況下，處理
箱42 =傳送窗口68、側壁和底板之特定控制溫度。為^避 。免黏著反應副產品或一沉積薄膜，溫度乃維持於丨5 〇至$⑽ °C之等級，例如，以避免黏著或其類似物，乃 使用Si HJ丨2及NHS沉積氮化矽時之反應副產品。例如4，使 用S1H4或Si2He沉積多晶矽薄膜時的溫度乃維持在〇至4〇〇。〇 的等級。例如，使用1^2(0(：2115)5(1)6111;}^6讣〇^1：扣饨1)或 其，似物沉積Tag〇5薄膜時的溫度乃維持小於丨5〇 π以避免 黏^原料氣體或液化副產品。例如，使用TE〇s沉積二氧化 矽薄膜時的溫度乃維持在100至2〇(rc之間的等級以 著TEOS本身。 &
σ在上述的具體實施例中，加熱燈系統8 6包含該等約為半 圓形呈同心圓而置的管狀加熱燈9 〇，且該等供給至該等燈 ⑽之電源亦經由控制部件2〇〇而各別獨立地予以控制予該 等相關區域。因此，首先，與示於圖5及圖6使用該等單端 燈之例子相比較，該等燈9〇所發射的大量輻射熱並未受到
497175 五、發明說明（20) 反射而是直接施加予晶圓w。由此，有可能有效率地加 晶圓w。 再=，如上述，與晶圓？中心相比較，晶圓w周圍所發出 的熱量比較大。為了處理一種情形，在上述具體實施^ 中:由於該等如上所述呈同心圓而置的燈9〇以及對各 Ϊ域分別獨立地予以控制的供給電源，有可能改良發
㈣:;：：?卜性i沿ί晶圓w的放射方向施予高精度的溫度X "a nw ，可能有效地控制晶圓W表面的溫度而使整 個日日HW表面的溫度均勻。上述的方 由減少傳送窗口68的厚产t +以改_ i 所述稭 方向性。 心予度t予以改良。因而可進一步改良 在圖1 2的κ鈿例中，每一個加熱燈9 〇 而，並不侷限其弧形之開口角，且 =^ +圓形。然 能製成一具有開口角9〇。（1/4弧）之弧开^ 口:燈90皆有可 6〇 ("6弧)之弧形或類似弧形。另外二具有開口角 寻具有弧形之管狀加熱燈 ^有可能給合該 不同開口角。 专狐形在不同區域具有 ο n a再者^亦有可能使用該等約呈圓環形瞢壯 90A，其中每一個圓圈僅切除一部 二之加熱燈 另外’如圖14及圖15所干，/ * ?戈圖U所示。 二支承座72Α阻絕該等圖14所示呈同心予以塑形以避免這 =熱燈90C所發射的輕射熱 ：：置的弧形管狀 寻裂口72Β之位置乃分別對應 實施例中，該 汀不之各別弧形管狀 ^/175 五、發明說明（21) :口熱;^c。因a ’該等燈9〇c所發射的輻射熱可經由傳送 由口68有效果地到達晶圓？並予以有效率地用來加熱晶圓 V/A，K在圖14及圖15所示的結構中，因為每-個燈州 白『由各別的裂口 72Β面對晶圓w而未受到該等支承座72Α
域有ΐί個Γ:皆有可能直接加熱晶，上之相關區 有可“精確度地控制晶，的溫度。戶斤 之^度可控制性得以改良。 U 燈二者V:圖16所示’亦有可能使用許多直條形管狀加敎 久別1Λ 燈可為通用加熱燈且價格不貴，並且對、 :別的區域約呈同心圓而置。在本例中，每 且對 ’、、、皆應具有不同的長度以對應各別區域的曲度、。” 形管夂狀™與上述弧 重及/或= = 品;製程不嚴 側壁和底板省略該等媒介路徑2〇4，如圖广所自示處理箱42的 處理乃施行於減少Μ 相丨冗積製程之 理的例大氣壓力之大氣之條件下施行：處 座構件2增；；ΐ!程、ΓΓ等，有必要提供“ 中，如圖18戶;傳::窗口之壓阻率’如圖9所示。在此例 :ί:箱42的上方省，有可能進-步：直接設 與加熱燈系統8 6之間的距離D。故加熱=晶《表面 $統86的方向性
第25頁 497175 五、發明說明（22) —— =進：步予以改良，且有可能進一步改良各別區域溫度 才工制之精確度。 另外’在上述的具體實施例中，支承座構件β β、傳送窗 口 6 8及加熱燈系統8 6乃設置於處理箱4 2的上部。然而，$ 有可能將支承座構件66、傳送窗口68及加熱燈系統86各別 設置於處理箱4 2的底部或上部。 再者，雖然本具體實施例中的待處理物體乃一曰 二任何一種依據本發明之熱處理系統亦可應用於一 二二予，相沉積製程之沉積製程、一氧化製程等’ 述的拫製程。 叩非上 晋：：T能在本發明之每一個具體實施例中依照晶圓w之 為均勻。 口此有了月b將日日0 加熱的更 另外，本發明並不侷限於該等 修改…變化而不脫離本發以；體…，可施加 本申請案乃基於曰本優先權申請 第20 0 0 - 1 1 99 98號，兩者比申^；:弟2 0 0 0一 1 1 9 9 9 7旒及 敕囟―丸人上 考白申呑月於西元20 0 0年4月20日，士 正内谷乃含括於此以供參考。 凡
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Claims (1)

  1. 497175 六、申請專利範圍 1. 一種熱處 加於一約呈圓 中： 該 待處理 該 控制。 2. 如 分別呈 3. 如 燈包含 4 ·如 燈包含 5 ·如 燈乃呈 6 ·如 加熱燈 物體； 等許多 申請專 同心圓 申請專 弧形燈 申請專 條狀燈 申請專 許多具 申請專 介於該 理系統，其係藉由一加熱燈系統將輻射熱施 形之待處理物體以施行預定的熱處理，其 系統包含許多呈同心圓而置的燈以對應於該 且 燈乃針對該待處理物體之各別區域分別受到 利範圍 形狀。 利範圍 第1項之熱處理系統，其中該等區域 第1項之熱處理系統，其中該等許多 利範圍第1項之熱處理系統，其中該等許多 利範圍 有不同 利範圍 加熱燈 及 一用來強固該傳 利範圍 平行而 利範圍 其内部 7. 如申請專 件包含許多呈 8. 如申請專 件之結構使得 圓而置的燈。 第1項之熱處理系統，其中該等許多 半徑之同心圓而置。 第1項之熱處理系統，進一步包含： 系統與待處理物體之間的傳送窗口 ； 送窗口的強固構件。 第6項之熱處理系統，其中該強固構 置的構件。 第6項之熱處理系統，其中該強固構 的同心圓裂口對應於該等許多呈同<
    第28頁 497175 六、申請專利範圍 9.如申請專利範圍第8項之熱處理系統，其中每一個裂 口皆具有一弧形。 1 0.如申請專利範圍第6項之熱處理系統，進一步包含一 密閉處理箱，其中待處理物體乃密封於該處理箱内並在一 減低之壓力大氣環境下施行處理，其中： 該傳送窗口乃供作該處理箱之一部件並呈密封方式； 該加熱燈系統乃置於該處理箱的外側並經由該傳送窗 口將輻射熱施加於處理箱内部之待處理物體。
    第29頁
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