TWI447844B - 熱處理腔室中之晶圓支撐件的溫度測量及控制 - Google Patents

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Description

熱處理腔室中之晶圓支撐件的溫度測量及控制
本發明大致係關於半導體處理領域。更明確地說，本發明係關於熱處理半導體基材之方法與設備。
自矽或其他晶圓製造積體電路包括許多沉積層、光微影構圖層與蝕刻圖案化層的步驟。離子佈植係用來在半導體矽中摻雜主動區。製造序列亦包括許多應用之晶圓熱退火，包括固化佈植傷害與活化摻雜物、結晶化、熱氧化與氮化反應、矽化反應、化學氣相沉積、氣相摻雜、熱清潔與其他因素。雖然早期矽技術中的退火通常包括在退火爐中長時間加熱多個晶圓，但快速熱處理(RTP)已經逐漸地用來滿足更小電路特徵結構的更嚴厲需求。RTP通常執行於單-晶圓腔室中，其以來自高密度燈泡陣列之光照射晶圓，燈泡係指向即將形成積體電路之晶圓正面。輻射至少部分地由晶圓吸收並快速地加熱其至所欲高溫，例如高於600℃或高於1000℃(某些應用中)。可快速地打開與關閉輻射加熱以在相當短週期內(例如，一分鐘或更短或甚至數秒鐘)可控地且均勻地加熱晶圓。RTP腔室能夠以約50℃/秒與更高(諸如，100℃-150℃/秒與200℃-400℃/秒)的速率均勻地加熱晶圓。RTP腔室中的一般上升-下降(冷卻)速率係在80-150℃/秒範圍中。RTP腔室中執行的某些處理需要橫跨基材之溫度變化小於數個攝氏度。
由於快速熱處理每次作用於單一半導體上，最佳的加熱與冷卻手段係最佳RTP效能所必須的。樂見在基材熱處理過程中最佳化基材溫度均勻性。溫度均勻性在基材上提供一致的處理變數(諸如，層厚度、電阻率、蝕刻深度)給溫度活化步驟，諸如薄膜沉積、氧化物生長與蝕刻。此外，基材溫度均勻性係避免熱壓力-引發之基材傷害(諸如，捲曲、缺陷產生與滑動)所必須的。例如，1150℃下，四吋矽晶圓上約5℃的中心至邊緣溫度差異會引發錯位形成與滑動。其他來源亦可能導致溫度梯度。例如，由於對基材表面區域或空間的空間性修飾，基材具有不均勻的發射率。這些修飾可包括已經藉由光微影圖案化之薄膜或局部摻雜區域，例如雙極電晶體的埋入層。此外，與處理腔室設計相關之局部氣體冷卻或加熱效應以及處理過程中基材表面上發生之非均勻吸熱或放熱反應可導致基材溫度梯度。樂見能提供改善溫度均勻性之RTP腔室。
如上所示，RTP通常需要橫跨基材的實質均勻溫度分佈。目前處理技術中，可藉由控制熱源(諸如，雷射、燈泡陣列)來改善溫度均勻性，熱源係設以在正面上加熱基材而背側上的反射表面將熱反射回基材。發射率測量與補償方法學已經用來改善橫跨基材的溫度梯度。
隨著半導體工業發展，亦增加RTP過程中對溫度均勻性的要求。某些處理中，自基材邊緣內約2mm起具有小溫度梯度係重要的。明確地說，必須在約200℃至約1350℃之間的溫度以約1℃至1.5℃的溫度誤差加熱基材。目前技術中，RTP系統難以達成此種均勻性，特別係接近基材邊緣。RTP系統中，邊緣環通常用來在周邊附近支撐基材。邊緣環與基材的部分重疊在基材邊緣附近產生複雜的加熱情況。一態樣中，基材在接近邊緣處具有不同的熱性質。圖案化基材或絕緣體上矽-(SOI)基材通常係顯著的。另一態樣中，基材與邊緣環在邊緣處部分重疊，僅藉由測量與調整基材溫度難以達到邊緣附近的均勻溫度分佈。取決於邊緣環之熱性能相對於基材之熱與光性能，基材溫度分佈通常係邊緣高或邊緣低任一者。
第1圖概要地說明RTP腔室中處理之基材的兩種普遍溫度分佈。垂直軸代表基材上測量之溫度。水平軸代表離開基材邊緣的距離。分佈1係邊緣高分佈，其中基材邊緣具有最高的溫度測量值。分佈2係邊緣低分佈，其中基材邊緣具有最低的溫度測量值。難以在目前技術之RTP系統中移除基材邊緣附近的溫度誤差。
晶圓處理後，殘餘熱量會殘留在RTP腔室中。負面影響部件之一為晶圓支撐件(亦稱為邊緣環)。爲了避免熱邊緣環導致的晶圓斷裂/變形並改善晶圓均勻性，在將晶圓置於邊緣環上之前必須先加熱，而這造成整體產量的減少。必須將晶圓加熱接近至邊緣環溫度以避免斷裂或變形。相反地，可冷卻邊緣環以達成所欲的相同作用，即最小化邊緣環與晶圓之間的溫度差異。
在晶圓處理過程中發現控制邊緣環溫度的另一優點。可加熱或冷卻邊緣環溫度以最小化邊緣環與晶圓之間的溫度差異。此控制可較佳地管理晶圓與邊緣環部分重疊造成的中斷。現今RTP燈組件因為輻射覆蓋區域大於邊緣環而無法達成此目標。熱源可適以實質僅輻射邊緣環以便改變邊緣環加熱好在整個處理循環過程中調和其相對晶圓的變化輻射熱特徵。
因此，需要可用於RTP中改善溫度均勻性的設備與方法。
本發明實施例大致提供在快速熱處理過程中達成更均勻加熱基材的設備與方法。
一實施例中，處理基材之腔室包括腔室封圍件，界定處理空間；基材支撐件，置於處理空間中；邊緣環，置於基材支撐件上，邊緣環係設以在基材之周邊上支撐基材；第一熱源，設以加熱基材；第二熱源，設以改變邊緣環的溫度；及鄰近邊緣環而配置之熱團(heat mass)，其包括至少一通道，該通道包含加熱或冷卻熱團之流體。
一實施例中，可獨立地控制第二熱源與熱團的溫度。實施例中，可藉由配置邊緣環接近熱團來冷卻邊緣環。一實施例中，第二熱源係輻射加熱器、傳導性熱源、電阻式加熱器、感應加熱器與微波加熱器之一。
某些實施例中，腔室更包括氣體噴嘴，設以引導冷卻氣體朝向邊緣環。一實施例中，第一熱源與熱團係置於邊緣環的相對側邊上。其他實施例中，第一熱源與熱團係置於邊緣環的相同側邊上。
一實施例中，熱團包括反射體平板。熱團的形狀可為環形。
另一實施例中，快速熱處理腔室包括腔室主體，界定腔室空間；溫度受控之邊緣環，置於腔室空間中，其中溫度受控之邊緣環係在基材周邊附近熱耦接至一受處理之基材；第一熱源，主要設以改變基材溫度；第二熱源，主要設以加熱溫度受控之邊緣環；及鄰近邊緣環之平板，具有至少一通道，該通道包含氣體或液體以加熱或冷卻平板。
一實施例中，快速熱處理腔室更包括冷卻裝置，設以冷卻溫度受控之邊緣環。一實施例中，第一熱源與平板係置於溫度受控之邊緣環的相對側邊。一實施例中，藉由緊密接近平板來冷卻邊緣環。一或更多實施例中，可獨立地控制第一熱源、第二熱源與平板的溫度。
本發明另一態樣係關於均勻地加熱或冷卻基材至目標溫度的方法，其包括將基材置於連接至第一熱源之處理腔室中；熱耦合基材周邊至邊緣環；以第一熱源加熱或冷卻基材表面；以鄰近邊緣環的溫度受控之平板維持邊緣環於環溫度下，環溫度不同於目標溫度，溫度受控之平板包括含有氣體或液體以加熱或冷卻平板之通道。方法可更包括利用淨化氣體冷卻邊緣環。
本發明提供在快速熱處理過程中幫助達成均勻加熱基材的設備與方法。更明確地說，本發明實施例提供控制快速熱處理過程中支撐基材之邊緣環的溫度以改善橫跨基材之溫度均勻性的設備與方法。
第2圖概要地描述根據本發明一實施例之快速熱處理系統10的剖面圖。快速熱處理系統10包括界定處理空間14之腔室主體35，設以退火其中之盤形基材12。腔室主體35可由不鏽鋼製成並襯有石英。處理空間14係設以由置於快速熱處理系統10之石英窗18上的加熱組件16輻射加熱。一實施例中，石英窗18可為水冷式。
狹縫閥30可形成於腔室主體35之一側上，提供基材12進入處理空間14的通道。氣體入口44可連接至氣源45以提供處理氣體、淨化氣體與/或清潔氣體至處理空間14。真空泵53可透過出口54流體連接至處理空間14以排空處理空間14。
接近腔室主體35之底部形成環形通道22。磁性轉子21係置於環形通道22中。管狀立件(tubular riser)39坐落在磁性轉子21上或以其他方式耦接至磁性轉子21。基材12係由置於管狀立件39上之邊緣環20在周圍邊緣處所支撐。磁性定子23係位於磁性轉子21外部並磁耦合穿過腔室主體35以引導磁性轉子21及邊緣環20與支撐於上之基材12的旋轉。磁性定子23亦設以調整磁性轉子21的高度，藉此舉升受處理之基材12。額外的磁性旋轉與漂浮資訊可見於美國專利號6,800,833，其以參考資料併入本文中。
腔室主體35可包括接近基材12背側的反射體平板27。反射體平板27具有面對基材12背側的光學反射表面28以提高基材12的發射率。一實施例中，反射體平板27可為水冷式。反射表面28與基材12的背側界定反射腔15。一實施例中，反射體平板27的直徑稍微大於受處理之基材12的直徑。例如，若快速熱處理系統10係設以處理12英吋基材，則反射體平板27的直徑可約為13英吋。
可透過連接至淨化氣源46之淨化氣體入口48提供淨化氣體至反射體平板27。噴射至反射體平板27的淨化氣體有助於冷卻反射體平板27，特別在熱量不反射回基材12之孔25附近。亦認為淨化氣體可抵銷沉積在高溫計探針24與反射體平板27上之上游處理產生之污染物的擴散。
一實施例中，外環19可耦接於腔室主體35與邊緣環20之間以分隔反射腔15與處理空間14。反射腔15與處理空間14可具有不同的環境。
加熱組件16可包括加熱元件37的陣列。加熱元件37陣列可為UV燈、鹵素燈、雷射二極體、電阻式加熱器、微波功率加熱器、發光二極體(LED)或任何其他適當的加熱元件，單獨或聯合地。加熱元件37的陣列可置於形成在反射體主體53中之垂直孔內。一實施例中，加熱元件37可配置成六角形圖案。冷卻通道40可形成於反射體主體53中。冷卻劑(例如，水)可由入口41進入反射體主體53，鄰近垂直孔通過以冷卻加熱元件37的陣列，並自出口42離開反射體主體。
加熱元件37的陣列係連接至控制器52，其能夠調節加熱元件37陣列的加熱效果。一實施例中，加熱元件37的陣列可分為複數個加熱群組，以藉由多個同心區域加熱基材12。可獨立地控制各個加熱群組以提供所欲之橫跨基材12半徑的溫度分佈。加熱組件16的詳細描述可見於美國專利號6,350,964與6,927,169，其以參考資料併入本文中。
本文所用之快速熱處理或RTP代表能夠以約50℃/秒與更高(諸如，100℃至150℃/秒，與200℃至400℃/秒)的速率均勻地加熱晶圓之設備或處理。RTP腔室中的典型上升-下降(冷卻)速率係在80-150℃/秒的範圍中。RTP腔室中執行的某些處理需要橫跨基材的溫度變化小於數個攝氏度。因此，RTP腔室必須包括燈或其他適當的加熱系統與加熱系統控制，其能夠以高達100℃至150℃/秒與200℃至400℃/秒的速率加熱，以將快速熱處理腔室與其他類型的熱腔室(不具有能夠以這些速率快速加熱的加熱系統與加熱控制系統)區別。
一實施例中，主要設以用來加熱邊緣環20之邊緣環加熱組件38可置於加熱元件37陣列的外側。邊緣環加熱組件38係連接至控制器52，其可調節邊緣環加熱組件38的加熱功率。可獨立地控制邊緣環加熱組件38與加熱元件37陣列，藉此獨立地控制邊緣環20與基材12的溫度。一實施例中，邊緣環加熱組件38可為加熱元件37陣列的一加熱群組。
快速熱處理系統10更包括複數個熱探針24，設以在不同徑向位置測量基材12的熱性質。一實施例中，複數個熱探針24可為複數個高溫計，其光學耦接並置於複數個形成於反射體平板27中之孔25內，以偵測基材12之不同徑向部分的溫度或其他熱性質。相似溫度探針的詳細描述可見於美國專利號5,755,511，其以參考資料併入本文中。複數個溫度探針24係連接至控制器52，其可實施閉迴路控制以調節供應至加熱元件37陣列的功率，好提橫跨基材12供之修飾徑向熱分佈。
快速熱處理系統10更包括邊緣環熱探針31，耦接並置於反射體平板27上接近邊緣環20之孔32中。邊緣環熱探針31可為高溫計，設以測量邊緣環20之溫度或其他熱性質。邊緣環熱探針31係連接至控制器52，其連接至邊緣環加熱組件38。控制器52可單獨利用邊緣環熱探針31之測量或搭配晶圓探針24對邊緣環加熱組件38實施閉迴路控制。一實施例中，可在熱處理過程中與基材12無關地將邊緣環20加熱至所欲溫度。
氣體噴嘴47可接近邊緣環20而配置以冷卻邊緣環20。一實施例中，氣體噴嘴47可與淨化氣體入口48共有相同的淨化氣源46。氣體噴嘴47可指向邊緣環20並噴出冷卻氣體(例如，氦)以冷卻邊緣環20。氣體噴嘴47可透過閥49(可由控制器52所控制)連接至淨化氣源46。因此，控制器52可包括氣體噴嘴47冷卻作用於邊緣環20之閉迴路溫度控制中。
可根據受處理之基材12的熱性質設計邊緣環20的熱性質(諸如，熱質量、發射率與吸收性)以改善基材溫度分佈。可藉由選擇不同材料、不同厚度與不同塗層來改變邊緣環20的熱性質。邊緣環設計的詳細描述可見於美國專利號7,127,367，其以參考資料併入本文中。一實施例中，邊緣環20可由具有鎳塗層之矽加以構成。
快速熱處理過程中，可透過狹縫閥30將基材12傳送至處理空間14並由邊緣環20所支撐。磁性轉子21可旋轉基材12並將基材12置於所欲高度。大部分處理過程中，目標係快速均勻加熱基材12至目標溫度。本發明一實施例中，傳送至基材12的熱量主要來自加熱元件37陣列的輻射以及來自邊緣環20(加熱至所欲溫度)的傳導與/或輻射。可藉由控制加熱元件37陣列與保持邊緣環20於所欲溫度(通常不同於基材12的目標溫度)下來達成橫跨基材12的均勻溫度分佈。
可藉由利用複數個熱探針24來測量橫跨基材12半徑的溫度來實施加熱元件37陣列的控制。一實施例中，複數個熱探針24可橫跨反射體平板27(對應於基材12的半徑)而均勻分散。由控制器52抽樣來自複數個熱探針24的測量溫度。控制器52可利用測量溫度來調節加熱元件37陣列以致橫跨基材12半徑的溫度變得均一。一實施例中，控制器52可經由複數個同心區域調節加熱元件37陣列。經由多個區域控制加熱元件的詳細描述可見於美國專利號5,755,511與美國專利申請號11/195,395(美國專利公開號2006/0066193)，其以參考資料併入本文中。
一實施例中，邊緣環20與基材12周邊之間的熱交換係用來調節基材12邊緣附近的溫度分佈。可藉由基材12與邊緣環20之間的傳導與/或輻射來達成熱交換。一實施例中，可藉由加熱邊緣環20至不同於基材12之目標溫度的溫度來實施熱交換。
一實施例中，可根據處理要求以及邊緣環20與基材12兩者的熱性質來預設邊緣環20的所欲溫度。一實施例中，邊緣環20的預設所欲溫度與基材12的目標溫度相差約10℃至約15℃。一實施例中，邊緣環20的預設所欲溫度高於基材12的目標溫度。另一實施例中，邊緣環20的預設所欲溫度低於基材12的目標溫度。可由熱轉移模式(傳導、輻射、對流)或實驗結果任一者來確定所欲之邊緣環溫度。任一實例中，基材與/或邊緣環的光學性質係有所改變並測量晶圓的溫度均勻性。這些實驗的結果導致預測所欲之邊緣環溫度分佈以達成基材上最好的均勻性。
另一實施例中，邊緣環20的所欲溫度係動態地並根據基材12與邊緣環20的原位熱測量加以調整。
可主要藉由利用邊緣環加熱組件38來達成邊緣環20的加熱。可藉由控制器52由邊緣環熱探針31的測量來調整邊緣環20的溫度來達成閉迴路控制。可藉由調整邊緣環加熱組件38的功率源與/或來自氣體噴嘴47之冷卻氣體的流率來達成邊緣環20溫度的調整。一實施例中，可使邊緣環20過熱並接著以來自氣體噴嘴47之冷卻氣體冷卻至所欲溫度。
本發明之一實施例中，處理一基材之後且在下一基材進入之前，氣體噴嘴47的冷卻氣體可用來冷卻邊緣環20至約100℃與約200℃之間。
本發明之方法可提供尖峰式退火低於2℃、3標準差(sigma)溫度均勻性。本發明之方法提供高溫浸入式退火(高達1350℃)低於1℃、3標準差溫度均勻性。一實施例中，咸信本發明之方法能夠以約1℃至約1.5℃的溫度誤差在約200℃至約1350℃之間的溫度下加熱基材。
快速熱處理系統10的邊緣環加熱元件38係描繪成複數個加熱燈。其他適當的加熱裝置(諸如，固態加熱器(即，LEDs)、雷射加熱器、感應式加熱器與微波加熱器、電子式加熱器(例如，電阻式加熱))可用於本發明之快速熱處理系統中。
此外，可將邊緣環加熱元件置於其他適當位置，諸如邊緣環下面、邊緣環側邊上。第3圖概要地描繪邊緣環加熱元件51置於邊緣環20下方之快速熱處理系統100的剖面圖。
另一實施例中，可在熱處理過程中自背側加熱基材。示範性背側加熱腔室可包括邊緣環，其經由周邊支撐基材且正面(產物側)向上。可將加熱元件(相似於加熱元件37)陣列置於邊緣環下以致由背側加熱基材。可橫跨基材半徑且高於邊緣環來設置複數個探針以在熱處理過程中測量基材的溫度分佈。用於獨立加熱邊緣環之邊緣環加熱器可設置於邊緣環附近、邊緣環下、邊緣環上、或邊緣環側邊上。可鄰近邊緣環設置邊緣環探針，其設以測量邊緣環的溫度。控制器可連接至邊緣環加熱器、邊緣環探針、加熱元件陣列與複數個探針，以控制基材的溫度分佈與原位邊緣環的溫度。
第4圖概要地描繪根據本發明一實施例之邊緣環110的剖面圖。邊緣環110具有傾斜的唇部111，設以支撐基材12。邊緣環110係經設計以減少與基材12的接觸面積。藉由減少基材12與邊緣環110之間的接觸面積，可簡化基材12邊緣附近的加熱情況並減少邊緣高/低效應。此外，減少接觸面積亦減少處理腔室中的微粒污染。
第5圖概要地描繪根據本發明一或更多實施例之反射體平板27，其中反射體平板27包含通道壁59所界定之通道58。這些實施例中，反射體平板27具有入口56與出口57，而液體或氣體可沿著圖示中顯示的箭頭路徑流過反射體平板。其他實施例中，入口與出口係相反的，藉此讓液體或氣體反向流過反射體平板。這些實施例的液體或氣體可用來冷卻反射體平板、加熱反射體平板、或控制反射體平板的溫度，以致可如下進一步描述般利用反射體平板來加熱或冷卻邊緣環。
因此，根據一或更多實施例，第2與3圖顯示之設備中，藉由緊密接近反射體平板27來加熱或冷卻邊緣環20，反射體平板27係加熱或冷卻至足以影響邊緣環之溫度的溫度以減少邊緣環與反射體平板之間的溫度差異。一實施例中，基材處理過程中，在基材與邊緣環冷到(例如，約500℃)足以移除基材之後，自腔室移除基材並移動邊緣環緊密接近反射體平板，其經冷卻以冷卻邊緣環至接近約100℃的溫度。冷卻邊緣環至約100℃可讓新的室溫基材隨即置於冷卻之邊緣環上，其將提高基材處理產量。這亦可藉由移動反射體平板的部分緊密接近或觸碰邊緣環而加以達成。因此，可在處理的兩個部分中控制邊緣環溫度：1)基材處理過程中，以控制晶圓溫度均勻性；及2)基材處理後，當晶圓不在腔室中時冷卻邊緣環以提高產量。可利用基材支撐件(適以在腔室中向上與向下移動)達成邊緣環接近加熱/冷卻板的移動。
因此，反射體平板係可用來改變邊緣環溫度的熱團。額外實施例中，可藉由溫度受控之氣體與緊密接近溫度受控之反射體平板的組合來加熱或冷卻邊緣環20。其他實施例中，可提供分隔的熱團或平板鄰近邊緣環20。某些實施例中，熱團可位於反射體平板與邊緣環之間。上述實施例中，樂見熱團的形狀為超環面(toroid)或甜甜圈，以致熱團不干擾反射體平板27。類似於上述實施例，可提供流體通道於熱團中以讓冷卻或加熱流體流過熱團。
雖然上述集中在達成橫跨基材的均勻溫度分佈，但亦可利用本發明之設備與方法達成非均勻溫度分佈。
本說明中提及「一實施例」、「某些實施例」、「一或更多實施例」或「實施例」意指連結實施例描述之特定特徵、結構、材料或特性係包含於本發明至少一實施例中。因此，本說明書不同位置出現的詞彙(諸如，「一或更多實施例中」、「某些實施例中」、「一實施例中」或「實施例中」)並非一定代表本發明之相同實施例。再者，可在一或更多實施例中以任何適當方式結合特定的特徵結構、結構、材料或特性。
雖然本文已經參照特定實施例描述本發明，但須理解這些實施例僅用來例示本發明之原理與應用。熟悉技術人士可理解可對本發明之方法與設備進行不同修飾與變化而不悖離本發明之精神與範圍。因此，本發明意圖包括位於附屬申請專利範圍中之修飾與變化及其等效物。
1．．．分佈1
2．．．分佈2
10、100．．．快速熱處理系統
12．．．基材
14．．．處理空間
15．．．反射腔
16．．．加熱組件
18．．．石英窗
19．．．外環
20、110．．．邊緣環
21．．．磁性轉子
22．．．環形通道
23．．．磁性定子
24．．．高溫計探針
25、32．．．孔
27．．．反射體平板
28．．．反射表面
30．．．狹縫閥
31．．．邊緣環熱探針
35．．．腔室主體
37．．．加熱元件
38．．．邊緣環加熱組件
39．．．管狀立件
40．．．冷卻通道
41、56．．．入口
42、54、57．．．出口
44．．．氣體入口
45．．．氣源
46．．．淨化氣源
47．．．氣體噴嘴
48．．．淨化氣體入口
49．．．閥
51．．．邊緣環加熱元件
52．．．控制器
53．．．真空泵
58．．．通道
59．．．通道壁
111．．．唇部
為了更詳細地了解本發明之上述特徵，可參照實施例(某些描繪於附圖中)來理解本發明簡短概述於上之特定描述。然而，需注意附圖僅描繪本發明之典型實施例而因此不被視為其之範圍的限制因素，因為本發明可允許其他等效實施例。
第1圖概要地描繪RTP腔室中處理之基材的兩種常見溫度分佈；
第2圖概要地描繪根據本發明一實施例之快速熱處理系統的剖面圖；
第3圖概要地描繪根據本發明另一實施例之快速熱處理系統的剖面圖；
第4圖概要地描繪根據本發明一實施例之邊緣環的剖面圖；及
第5圖係平板的俯視圖，其具有通過平板之通道以提供通過通道的加熱或冷卻流體。
27．．．反射體平板
56．．．入口
57．．．出口
58．．．通道
59．．．通道壁

Claims (18)

  1. 一種處理一基材之腔室，包括：一腔室封圍件，界定一處理空間；一基材支撐件，置於該處理空間中；一邊緣環，置於該基材支撐件上，在處理過程中該邊緣環在該基材之一周邊上支撐該基材；一第一熱源，包括一加熱元件陣列及一反射體以加熱該基材；一第二熱源，用於(dedicated)改變該邊緣環之溫度；一邊緣環熱探針及一晶圓熱探針，該第一熱源、該第二熱源以及該邊緣環熱探針及該晶圓熱探針係連接至一控制器以獨立於該基材地加熱或冷卻該邊緣環並且最小化該邊緣環與該晶圓之間的溫度差異；及一熱團(thermal mass)，位於鄰近該邊緣環處，該熱團包括至少一通道，該通道包含一加熱或冷卻該熱團之流體，該邊緣環及該熱團相對彼此為可移動的以冷卻或加熱該邊緣環。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之腔室，其中該第二熱源與該熱團的溫度係可被獨立地控制。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之腔室，其中該邊緣環係藉由將該邊緣環定位於接近該熱團處而加以冷卻。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之腔室，其中該第二熱源係一輻射加熱器、一傳導熱源、一電阻式加熱器、一感應加熱器與一微波加熱器之一。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之腔室，更包括一氣體噴嘴，設以引導一冷卻氣體朝向該邊緣環。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之腔室，其中該第一熱源與該熱團係置於該邊緣環之相對側邊。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之腔室，其中該第一熱源與該熱團係置於該邊緣環之相同側邊。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之腔室，其中該熱團包括一反射體平板。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之腔室，其中該熱團之形狀係一超環面(toroid)。
  10. 一種快速熱處理腔室，包括：一腔室主體，界定一腔室空間；一溫度受控之邊緣環，置於該腔室空間中，其中該溫度受控之邊緣環係在一基材周邊附近與一受處理之基 材熱耦合；一第一熱源，包括一加熱元件陣列及一反射體以主要改變該基材之溫度；一第二熱源，用於加熱該溫度受控之邊緣環；一邊緣環熱探針及一晶圓熱探針，該第一熱源、該第二熱源以及該邊緣環熱探針及該晶圓熱探針係連接至一控制器以獨立於該基材地加熱或冷卻該邊緣環並且最小化該邊緣環與該晶圓之間的溫度差異；及一鄰近該邊緣環之平板，具有至少一通道，該通道包含一氣體或液體以加熱或冷卻該平板，其中該第一熱源、該第二熱源及該平板的溫度係可被獨立地控制。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之快速熱處理腔室，更包括一冷卻裝置，設以冷卻該溫度受控之邊緣環。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之快速熱處理腔室，其中該第一熱源與該平板係置於該溫度受控之邊緣環的相對側邊。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之快速熱處理腔室，其中該邊緣環係藉由緊密接近該平板而加以冷卻。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之快速熱處理腔室，其中該平板之形狀係一超環面。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之快速熱處理腔室，其中該平板包括一反射體平板。
  16. 一種均勻加熱或冷卻一基材至一目標溫度的方法，包括：將該基材放置於一連接至一第一熱源之處理腔室中；熱耦合該基材之周邊至一邊緣環；以該第一熱源加熱或冷卻該基材之一表面；以一邊緣環熱探針偵測該邊緣環的溫度及以一晶圓熱探針偵測該基材的溫度；以一第二熱源加熱或冷卻該邊緣環的溫度；及以一鄰近該邊緣環的溫度受控之平板維持該邊緣環於一環溫度，該環溫度不同於該目標溫度，該溫度受控之平板包括通道，該通道包含氣體或液體以加熱或冷卻該平板，該邊緣環及該平板相對彼此為可移動的。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中維持該邊緣環於該環溫度的步驟更包括以一第二熱源加熱或冷卻該邊緣環，其中該第一與第二熱源係可獨立地控制的。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，更包括利用一淨化氣體冷卻該邊緣環。
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