TWI364075B - Method and apparatus for thermal treatment of semiconductor workpieces - Google Patents

Description

1364075 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於-種半導體工作件熱處理的裝置和方法更具體地 說’該裝置包含兩個互相連接的熱處理室，兩室之間具有一可伸 =門。該裝置和方法使得半導體玉作件的兩面能由多種熱傳遞機 制在兩個不同的設定溫度下進行熱處理。 【先前技術】 在半導體工作件的生產中，大量的材料層在器件製造的過程中 沉積在基底上。所述的沉積層可能具有不同的熱膨脹係數並含有 污染物、缺陷或者不希望得到的微觀結構，它們都對半導體工作 件的品質有負面的影響。-般而言，在工作件被轉移到下一個繁 程步驟前需要—個熱處理步驟從而減少和排除這些負面影響。其 他的"L積層可能需要—熱處理步驟從而提高它們的物理和電學屬 I例如銅相互連結製程中，新鮮沉積的銅薄膜需要—退火步驟 從而降低其電阻率，同時在接下來的化學機械拋光步驟前，穩定 晶粒結構。傳統的熱處則-個單—的傳導、對流料射熱= ::該單面熱處理一般在垂直於半導體工作件表面的方向上沿： 其厚度存在著―個大的初始溫度梯度。這種溫度梯度和不同層的 熱膨脹係數的差別導致應力不匹配和卫作件變形，—般稱之為曰「彎 曲」。嚴重的彎曲能導致器件的毀損及產量損失。實際上半導體工 2 —般在熱處理前會在所需要的溫度下被預熱—段時間從而減 ^曲°因此熱處理的時間被大量地增加，同時加卫量也受到限 制。同樣的’冷卻步驟的時間也會限制加工量。 、 有鑑於此，提供一種具有較小的溫度梯度和較高效率的半導體 ,，，、處理的裝置和方法，乃為此—業界科解決的問題。 【發明内容】 本毛月提供了-種裝置和方法，用於在兩個鄰近的熱處理室内 迅速並雙面地熱處理半導體玉作件，其t每個減理室包含一第 -熱處理源和-第二熱處理源，兩室之間用可伸縮門分隔開來。 在一個實施例中，所述裝置包含了一加熱室和-冷卻室’兩室 垂直佈置並用—可伸縮門分隔開。所述的可伸縮門具有一加執声 Γ熱處理過程中，所述可伸縮門移入，以分隔開 、部至。對一加熱過程而言，可伸縮門的加熱層為加熱 體工作件的正面提供了-額外的加熱源，而-固定的加執源 二熱半導體工作件的背面。所述半導體工作件在加熱心 2之後通過1直的傳送裝置被轉移進冷卻室ϋ卻過程 g的可伸縮門移入加熱室和冷卻室之間。可伸縮門的冷卻 2冷卻半導體工作件的背面提供了—冷㈣u定 源用於冷卻半導體工作件的正面。 和=τ例中’半導體工作件在一加熱過程前被同時從正面 …，並在一冷卻過程前被同時從正面和背面預冷。 在一個實施例中，所述裝置包含了-加熱室和-冷卻室’兩室 水平佈置並相鄰，兩室之間有—可伸㈣。加熱室⑽了有 於加熱所述半導體工作件的背面的第-加熱源外，還包括一用於 加熱+導體正㈣第二加熱源。所述可伸縮門在—加熱過程中移 入加熱室和冷卻室之間。當加熱過程完成以後，半導體工作件被 1364,075 •—水平傳送裝置送人冷卻室並進行冷卻。在冷卻室内，除了有一 .用於冷卻半導體卫作件的背㈣第-冷卻源外，還有_用於冷卻 半W工作件正面的第二冷卻源^所述可伸縮門在冷卻過程令移 入加熱室和冷卻室之間。 在一個實施例中’加熱室和冷卻室同時工作，兩個半導體工作 件能夠同時被加工。 2-個實施例中，半導體工作件在一加熱過程前被同時從正面 φ 和月面預熱亚在一冷卻過程前被同時從正面和背面預冷。 在-貫施例中’當冷卻過程在冷卻室内被實施 . 門用來去除來自加熱室的熱量。 、了伸細 - 纟—實施例中’熱傳導機制和熱對流機制在半導體卫作件雙面 熱處理中都得到應用。 在-實施财，提供了—種用於半導體工作件熱處理的方法。 所述步驟適用於-熱處理裝置，其具有垂直佈置的加熱室和冷卻 室，並用-可伸縮門將兩室分隔開。該方法包括將可伸縮門移入 •加熱室和冷卻室之間，並將—半導體工作件傳送進人加熱室；開 °力…步驟’田加熱步驟結束時，把可伸縮門移出加熱室和冷卻 室並將半導體工作件從加熱室轉移進人冷卻室；之後重新將可伸 縮門移入加熱至和冷部室之間並開始冷卻步驟；最後把半導體工 作件移出冷卻室。 、在個實〜例中’提供了—種用於半導體玉作件熱處理的方 所述匕私適用於_具有水平相連的加熱室和冷卻室的執處理 裝置’並用—可伸縮門將兩室分隔開。該方法包括將可伸縮門從 7 1364.075 加熱室和冷卻室之間移出並把第一半導體 室，同時把第二半導體工作件 編進入加熱 ^冷部室；將可伸縮門移入 :熱 間㈣始Μ和冷卻㈣；冷卻步驟結束的時 候將第二何體工料移以卻室；#加熱㈣ 門移出加熱室和冷卻室之間，並把第—半導體卫作件從加^ 入冷卻室；將第三半導體工作件 …至移 件料進人加熱室；將可伸縮門移 入加熱室和冷卻室之間並開始加熱和冷卻過程；重複上述的步驟。 在:個㈣例中’半導體1作件在加熱步驟開始前被預熱 冷钾步驟開始前被預冷。 在，、她例中’熱傳導機制和熱對流機制都被用於 件的雙面熱處理中。 n 本發明之各實施例改進了的雙面熱處理機制，與提高了執處理 的t率和均勻性’並且減少了熱應力不匹配導致的半導體工作件 的又形為讓本發明之上述目的、技術特徵'和優點能更明顯易 懂’下文係、以較佳實施例配合所附圖式進行象細說明。 【實施方式】 川本U的特徵、性f和優勢透過以下附圖及對實施例的描述變 ' 月*’貝I方便說明’在各圖式中’相同的元件符號即表示 相同的元件。 熱處理裝置第一實施例： 一=據^明的—個方面，提供了—種裝置，其包含—加熱室和 ' " 兩至垂直佈置，加熱室包含一第一加熱源，冷卻室包 3第冷部源’所述的第一加熱源或冷卻源是一固定的加熱或 8 1364075 冷卻源。加熱室和冷卻室被—可伸縮門分隔開。所述的可伸 在加熱或冷卻㈣程巾移人加熱室和冷卻室之間。 熱拖工作件提供了-額外的加熱源。加熱室用固定加2 熱丰¥體工作件的背面並用額外的加熱源加熱半導體卫作件的正 面從而實現半導體工作件的雙面同時加熱。類似的在一冷卻牛 驟中，可伸縮門也移人加熱室和冷卻室之間。可伸縮門為:料 It作件提供—額外的冷卻源。冷卻m定的冷卻源冷卻 半^工作㈣正面並用—财的冷料冷卻何敎作件的背 面從而完成半導體工作件雙面同時冷卻。 第1圖示出了-熱處理裝置的分解圖，該熱處理裝置呈有垂直 佈置的加熱室和冷卻室，兩室之間具有—可伸縮門。熱處理裝置 _包含垂直佈置的加熱室嶋和冷卻室1G2b。在第i圖所示的 貫施财，加熱室H)2a位於冷卻室嶋的下方。加熱室腿和 ^至lG2b被可伸縮門1()3分隔開一恒溫的固定加熱源位 於加熱室lG2a底部。—視窗UG位於加熱室咖的側壁上，用 於將半導體工作件傳送進入加熱室内…流體分配部件奶位於 加熱至102a另-端的側壁上，用於在加熱過程中提供所需要的流 體。一垂直的傳送裳置107在加熱室的底部。垂直傳送裝置ι〇7 I 3數個支#腳’至少3個’從而傳送並固定半導體卫作件。垂 直傳送裝置U)7被-驅動器⑽控制，用於傳送並定位半導體工 作件。於本發明t，當加熱過程完成後，驅_⑽控制垂直傳 运裝置1〇7將半導體工作件從加熱室黯提升進人到冷卻室獅 内。在-個實施例中’驅動$⑽可以是步進馬達，词服馬達或 j 364.075 轧缸。第二視窗109位於冷卻室l〇2b的側壁上，用於將半導體工 乍件傳送出冷*室…頂部部件丨⑺包含—將所需要的流體提供 到冷部至内的流體分配系統，該流體分配系統在冷卻室⑺几的頂 4。可伸縮Π 103被一驅動$ 1〇4驅動從而移入和 =減理室。在-實施例中，驅動器刚由„氣红實施。需^ 思的是，根據本發明，可伸縮門1〇3僅僅在執行加熱過程或冷卻 過程時移人兩f之間。可伸縮門還提供額㈣加熱源和冷㈣， 從而對半導體I作件同時實施雙面熱處理製程。根據_實施例， 所述在加熱至内的固定加熱源是加熱線圈或其他加熱裝置，而額 外的冷卻源是冷卻管路以及在冷卻管路中迴圈的冷卻劑用於帶 走半導體工作件上的熱量。 第2圖為熱處理裝置的側視圖。所述熱處理裝置具有一加熱室 和-冷卻室，兩室垂直佈置，並且兩室之間有—可伸縮門。第2 圖所示的管道2Hb和211a是位於加熱室職的壁上和冷卻室 102b的壁上賴交㈣置。所述熱交換係透過某侧定溫度下的 迴圈水或其他迴圈流體實施。 根據第2圖’固定加熱源1〇6位於加熱室i〇2a的底部。半導體 工作件能透過垂直傳送裝置1G7傳送，放在固定加熱源1〇6上並 從背面被固；t，加熱源利用熱傳導機制加熱。於—實施例，在加 熱室102a内的固定加熱源1〇6為加熱線圈或其他加熱裝置。一固 定冷卻源201位於冷卻室祕的頂部。於一實施例中固定冷卻 源201頂。MP件位於an的底s。固定冷卻源2〇1將冷流體輸送 到工作件的正面’利用熱對流機制冷卻半導體王作件。相對於固 10 1364075 定熱源10ό ’固定冷卻源201不接觸半導體工作件❶固定冷卻源 201可以是一個多孔板。根據一實施例，固定冷卻源2〇1是一冷流 體分配裝置並且在冷流體分配裝置中所用的流體是從一組流體中 篩選出來，該流體組至少包括：惰性流體，惰性流體混合劑或惰 性流體與還原性流體的混合劑，其中還原性流體混合劑包含9〇% —100%的惰性流體和〇 一丨〇%的還原性流體 。並且所述惰性流體 從-組流體中被篩選出來，這組流體至少包括：氬氣，氦氣，氮

氣或其他惰性流體，而所述還原性流體從一組流體中被篩選出 來，这組流體至少包括：氫氣或其他還原性流體。 - 如上所述，本發明中的可伸縮f1 i〇3在加熱和冷卻過程中還提 供額外的加熱源和一額外的冷卻源。第4A圖和第4b圖為可伸 細門的、。構所述可伸縮門透過一連接件姻連接到驅動器1 。 可伸縮門具有若干個槽405以配合垂直傳送裝4 107。例如：垂直 傳运裝置1G7具有料個支撐_於支撐半導體卫料，同時當 可伸縮H 1G3移人或移出室時，槽德被用於配合支樓腳，使可 伸縮門103能順利進出。 4Α圖和苐4Β圖顯示，在該實施例中的可伸縮門⑼包含g ^彳於可伸縮門上側的冷卻層術和位於可伸縮門下侧的加3 層彻’冷卻層撕和加熱層4〇3透過連接件互相連接，例如，、 4A圖和第4B圖中所海+从批y 彳心的數個連接腳侧。第4A圖和第 = 貝不出在加熱層他和冷卻層術之間有—間隔

406嵌在冷卻層402 φ , & AL A 和加熱半《工作件。在冷卻=24G7=加熱層中’用於冷夺 ί7曰402的上表面有一個稍大於半導 1364075 體工作件的凹陷用於包含半導體工作件。在—個實施例中，額外 冷卻源406和額外加熱源術可以是流通有冷卻或加熱液體的管 道。在-個實施例令，冷卻層4〇2包含一冷卻管道和在冷卻管道 内循環的冷卻劑。它們充當一額外冷卻源4〇6，從半導體工作件中 去除熱量。 需要注意的《，冷卻層和加熱層的位置是可反轉的。根據第从 圖和第4B圓中的-實施例’冷卻室腿位於加熱室购的正上 方’而伸縮H 1G3位於兩室之間。在此實施例中，岐加熱源在 加熱室的底部’即在可伸縮門的下面；同時固定冷卻源在冷卻室 的頂’即在可伸縮f1的上面。冷卻層應該設置在面向固定冷卻 源的-邊而加熱層應該設置在面向固定加熱源的一邊。對熟悉本 領域的技術人員來說，很明顯的是本發明應該覆蓋了下述的範圍： 、可伸縮門具有—位於面向加熱室内固定加熱源表面的加熱層， 及位於面向冷部室内固定冷卻源表面的冷卻層。或是如果可伸 縮門具有-多層結構（多於第从圖和第扣圖中顯示的層數），所 衫層結構將包括：面向固定冷卻源的最外妓—冷卻層；面向 固疋加熱源的最外層是—加熱層’所述冷卻層和加熱層互相不直 接接觸，兩者之間存在若干間隔或額外的層面。 /艮據第4A圖和第仙圖所示的實施例，在一冷卻過程中，可伸 縮門入加熱室购和冷卻室咖之間。嵌在冷卻層搬 中的額外冷卻源4G6 *僅僅對半導體工作件提供了—額外的冷卻 還可去除來自加熱室1〇2a的熱量。因此半導體工作件能夠有 ’地被冷部。例如：在—實施例中冷卻層術包含一冷卻管道並 12 1364.075 且在冷卻管道内循環流通冷卻劑，它們充當了一額外的冷卻源406 用以去除來自於半導體工作件的熱量。 第5圖所示為加熱室102a内固定加熱源1〇6。所述固定加熱源 106具有一圓形加熱板，板上有第一類型孔5〇1和第二類型孔 502。第一類型孔501用於配合垂直傳送裝置107的支撐腳穿過以 傳遞半導體工作件。同時第二類型孔5〇2連接在_真空系統上用 於半導體工作件的真空卡盤。第一類型孔5(M的位置對應於支撐 腳的位置’同時通常第一類型孔5〇1位於固定加熱源的邊緣。一 略大於半導體玉作件的凹陷處位於固定加 於包含所述半導體工作件。 的上表面用

第3圖顯不了可伸縮門移入和移出處理室的一種方式。在第3 圖所示的實施例中，所述可伸縮門則通過一門蜂3〇3移入或退 出室内外。可伸縮門301具有與顯示在第4八圖及第犯圖中相似 :結構。在可伸縮門3〇1上有槽3〇2,當可伸縮門3〇ι移動的時候， ^些槽逝使垂直的傳送裝置的支撐腳305通過。圖中所示之3〇4 疋指固定熱源。在這—實施例中，可伸縮門是—單片元件。 參考第6圖和第7圖，其中第6圖顯示一具有兩獨立部分的可 伸縮門在兩室之間移入和移出的一種方式，而第7圖顯示了且有 兩獨立部分的可伸縮門在兩室之間移人和移出的另-種方式Γ 根« 6圖’可伸縮門具有兩個部分咖和6〇3卜他們 驅動窃（未顯示）驅動從而移人或移 原理與上述的驅動…控制原理是—樣二 伸縮門的每個部分—具有兩個槽6〇5。當== 13

1J04.U/D 或退出處理室的時候’每個槽m配 妯紱沾工v 徊早獨的支撑腳602。可 伸鈿Η的兩個部分603a、6〇3 Ύ 入熱處理室。 、兩個門蜂604從相對的方向移 二顯示-可伸縮門的不同的設計。如第7圖所示 門具有兩個部分703,其分 ^ β入切“ ㈣咨（未不出）所驅動從而 = 每個部分7〇3具有-個槽—個凹孔 =广切腳7〇5。如第7圖所示，當可伸縮門移動的時候， 牙腳705將穿過槽7必同時另兩個支樓腳7〇5將被兩個部 刀3的凹孔麟包圍並且不與伸縮門相接觸。因此，可伸縮門 的兩個部分7G3只需要兩個略微大於U腳的職面-半的小凹 二二^^ 6 ^ 兩部分如也穿過可伸縮門 的兩門埠704從相對的方向移入室中。 一、據㈤實化例，熱處理裝置在一加熱或冷卻過程開始前實施 …矛預冷部過程。於預加熱過程’當半導體被傳送進入加 熱室㈣候’何體I作件會在@定加熱源和加熱層之間某個位 置停留—段時間。在預加熱過程中固定加熱源和加熱層都透過敎 對流機制同時加熱半導體工作件的正面和背面。相似地，半導體 作件在冷部過程前將被預冷卻。在一個實施例中，所述的預冷 卻過：以—種與預加熱過程相似的方式實施，而在另一個實施例 半導體工作件從加熱室轉移進入冷卻室的過程中，所述的 預冷卻過程就能同時被實施。 本發明熱處理裝置的第二實施例： 在處理褒置的第一實施例中，垂直佈置的兩室中處於上方的 14 1364.075 處理室是冷卻室而處於下方的處理室是加熱室。在另一個實施例 中，上方的是加熱室而下方是冷卻室。第8圖顯示另一個熱處理 裝置的分解視圖，其中加熱室和冷卻室被垂直佈置。 如第8圖所示，熱處理裝置包含垂直佈置的加熱室800a和冷卻 室800b。在第8圖所顯示的實施例中，加熱室800a位於冷卻室 800b的上方，兩室之間有一可伸縮門。一固定冷卻源804位於冷 卻室800b中並保持溫度恒定。第一視窗801位於冷卻室800b的 側壁上，用於將半導體工作件傳送出冷卻室。冷卻室800b還提供 一流體分配部件802,用於在冷卻過程中提供所需要的流體。垂直 傳送裝置803位於冷卻室800b的底部。垂直傳送裝置803包含數 個支撐腳805，至少有3個，用於傳送和定位半導體工作件。垂直 傳送裝置803被一驅動器（未顯示）所控制，但其與驅動器108 (如 上所述）的工作原理相同，用於傳送和定位半導體工作件。當加 熱步驟完成後，驅動器控制垂直傳送裝置803將半導體工作件從 加熱室800a送入冷卻室800b内。在一實施例中，驅動器可能是 步進電機，伺服電機或氣缸。第二視窗809位於加熱室800a的側 壁用於將半導體工作件送入加熱室。頂部部件808在圖中位於加 熱室800a的頂部，其包含一流體分配系統並且向加熱室800a内 提供所需要的流體。可伸縮門806被一驅動器驅動移入或移出處 理室。在一實施例中，該驅動器是一個氣缸。值得注意的是，根 據本發明，可伸縮門806僅在一加熱過程或一冷卻過程被實施的 時候移入兩室之間。可伸縮門806還提供一額外的加熱源和一額 外的冷卻源從而實現半導體工作件的雙面同時加熱或冷卻。 15 1364.075 . 同樣參考第8圖，固定冷卻源8G4位於冷卻室8隱的底部。半 •導體工作件能夠被垂直傳送裝置8〇3傳送，放置在一固定冷卻源 _上並且透過熱傳導機制冷卻。同樣，一固定加熱源謝位於加 熱至的頂部。纟一個實施例尹，固定加熱源8〇71配在頂部 〇作件808的底表面。固定加熱源術透過—熱對流機制加熱半 ‘體工作件’熱對流力σ熱機制透過將熱流體輸送到半導體工作件 的正面來實施。 _ ★在第二實施例巾，由於加熱室800a和冷卻t 8_的位置與在 第貝把例中的不同，因此在第二實施例中的固定加熱源贿和 冷卻源804的結構也略微不同。在第二實施例中，在冷卻室祕 '2的固定冷卻源_是冷卻循環系統或其他冷卻裝置，而在加熱 室800a中的固定加熱源807是一熱流體分配裝置。 如上所述，本發明的可伸縮門8〇6在加熱和冷卻過程中還提供 一額外的加熱源和-額外冷卻源。當加熱室和冷卻室的位置改變 的時候，可伸縮門的結構也相應地改變。本發明的設計應該是： • 彳伸縮門具有位於面向加熱室内固定加熱源表面的加熱層，以及 位於面向冷卻室㈣定冷卻源表面的冷卻層。在所述冷卻層和加 熱層之間有一間隔層。如果可伸縮門具有多層結構，那麼多層的 結構應該是：面向固定冷卻源的最外表面是—冷卻層同時面向 固定加熱源的最外層是加熱層。其中，冷卻層和加熱層互相不直 接接觸，兩層之間有若干間隔或額外的層結構。 對於可伸縮門806的結構而言’它與可伸縮n⑼相似，所以 第4A圖和第4B圓將被借用於描述可伸縮門8〇6。然而，值得注 16 丄允4.075 意的是，冷卻層和加熱層的位置被改變了，所以第4A圖和第4B 圖的元件符號在本實施例的描述中是不合適的。在第8圖的實施 J中、卻至80〇b位於加熱室800a的下方，可伸縮門8〇6位於 兩至之間。於是，@定加熱源807在加熱室800a的頂部’即位於 可伸縮門806的上方’而固定冷卻源8〇4在冷卻室8_的底部， 即位於可伸縮門的下方。冷卻層應該在面向固定冷卻源的一邊， 加熱層應該在面向固定加熱源的一邊。與第4A圖和帛4B圖的結 構相似’可伸縮門嶋包含兩層，位於可伸縮門下側面的冷卻層 和位於可伸縮門上側面的加熱層，兩層被連接件相連，例如數個 連接腳。另夕卜，額外的冷卻源嵌在冷卻層内，額外的加熱源位於 加熱層内’用於對半導體工作件進行雙面同時冷卻和加熱。 可伸縮門806的其他結構與在第4A圖和第4β圖中的可伸縮門 1〇3相似。可伸縮門通過一連接件連接到驅動器。可伸縮門且有數 個槽用於配合垂直傳送裝置m直傳送裝置具有若干支撐 腳用於支持半導體工作件，同時當可伸縮門移入或退出室的時 候’槽將配合支撐腳使其不與可伸縮門接觸。 在-冷卻過程中，可伸縮門移入加熱室和冷卻室之間。額外的 冷卻源嵌在冷卻相，為半導體工作件提供了-額外的冷卻源的 同時還可去除來自加熱室内的熱量。因此半導體工作件可以被有 效地冷卻。這一特徵與第一實施例是相似的。 關於第二實施例，可伸縮門_還能具有多種形式。例如：形· 式之一由第3圖所示’可伸縮門3〇1通過一門缚3〇3移入或退出 室。當門移動的時候’在可伸縮門則上有槽3〇5可配合垂直傳 17 丄綱.075 送裝置的支撐腳305。圊中所示之304代表固定加熱源。在這—實 施例中，可伸縮門301是一單個的元件。 第6圖顯不了可伸‘缩門8〇6的另—種形式，所述可仲縮門具有 兩部分603a和603b，被兩個驅動器（未顯示）驅動從而移入或移 ，處理室。兩個驅動器的控制原理與上述的驅動器1〇4的原理 疋-樣的。回到第6圖，，可伸縮門的每個部分6心祕具有 兩個槽605。當伸縮門移動的時候’每個槽6〇5被用於配合某—個

支撐腳602。可伸縮門的兩部分6〇3a、6〇3b通過兩個門蜂_從 相對的方向移入處理室。 ' 明不Η伸縮H 8G6的第三種形式，可伸縮門8〇6具有 ㈣分703,分別被兩個驅動器（未顯示）所驅動以移入或退出室。 母個部件703僅僅具有-個槽㈣和兩個供 孔702b。如第7圖所示 "^的凹 7n〇 田門移動時，兩個支撐腳705將穿過槽 702a而另外兩個支撐腳7〇5 孔7〇2b從兩部分包圍住，且不 與可伸縮門相接觸。因此， 个 甲鈿門806的兩個部件703只需要 兩個小凹孔，略微大於支撐 錢

Ba 腳05杈截面的一半。與第ό圖相似， 了伸縮門806的兩個部分7的>、s 移入處理室。 彻也通過兩個門槔廟從相對的方向 π地教置的第 加熱或預冷卻、_ < 0熱或冷卻過程開始之前實施-預 它將在固:加程’當半導體被傳送進人加熱室， 在預加熱過程"ρ以執對間:持片刻。固定加熱源和加熱層 面和背面，地，半、導體 加一 午將在冷部過程前被預冷卻。然 18 1364075 ·. 而，在—個實施例中，預冷卻過程的方式與預加熱過程的方式相 似；而在另一個實施例中，當半導體工作件被從加熱室傳送進入 冷卻室的時候’所述的預冷卻過程就能同時被實施。 值仔注意的是第一實施例和第二實施例僅僅是具有垂直佈置的 加熱室和冷卻室的熱處理裝置的示例。對於熟悉本領域的技術人 員來說，下面的專利申請範圍可以毫無疑問得從發明的描述中得 知。因此，本發明不僅僅限於所述實施例，而應以專利申請範圍 為準。 τ 基於第和第一貫施例的描述，本發明的裝置可以總結為包 含.垂直佈置的加熱室和冷卻室；一傳送裝置用於在加熱室和冷 卻室之間傳送半導體工作件，兩室之間具有一可伸縮門。在一加 熱過程中，可伸縮門移人加熱室和冷卻室之間並提供—額外的加 熱源。可伸縮門具有一加熱層，位於可伸縮門面向加熱室内固定 加熱源的表面上。在加熱過程中，加熱層提供—額外的加熱源， 同時固定熱源提供—固定的加熱源。在冷卻過程中可伸縮門也 鲁 $多入加熱室和冷卻室之間’並在冷卻過程中提供-額外的冷卻 源。可伸縮門具有一冷卻層，位於可伸縮門面向冷卻室内固定冷 卻源的表面上。在冷卻隸巾，冷卻層提L卜的冷卻源，同 時固定冷源提供一固定的冷卻源。 可伸縮門能平移地移入或旋轉地進入處理室。對於平移，第3 圖、第6圖和第7圖顯示多種實現的方式。關於旋轉移動，並沒 有在圖中顯示，然而對於熟悉本領域的技術人員來說藉由上述的 描述是很容易理解^也就是說’旋轉移動機制也能用來驅動可 19 f • 伸縮門在加熱室和冷卻室之間移入或退出。 . 根據本發明，熱處理過程既使用了熱傳導機制也使用了熱對流 機制，並且實現了雙面同時熱處理。 熱處理裝置能運用在以下的應用中，例如：加熱和冷卻_薄膜 或-系列疊層薄膜；或在半導體互連結構中的金屬或絕緣薄膜退 火；或回流焊料；或固化和/或烘烤聚合塗層。 垂直佈置的加熱室和冷卻室的熱處理過程· • 肖於上述的第一和第二實施例，它們能按如下方法實施-熱處 理過程： 提供一垂直佈置的加熱室和冷卻室； . 知:供可伸、^門分隔加熱室和冷卻室； …、至的底。卩提供—固定加熱源並在可伸縮門的下表面提供 一加熱層； 在冷部至的頂部提供_固定的冷卻源，且在可伸縮門的上表面 提供一冷卻層； _ *可伸縮移人加熱室和冷卻室之間並把—半導體工作件傳送 進入加熱室； 開始加熱步驟； 田力熱步驟7^成時’將可伸縮門移出加熱室和冷卻室之間，並 把半導體工作件從加熱室傳送人冷卻室； Μ可伸‘門移人加熱室和冷卻室之間，並開始冷卻步驟； 把半導體工作件送出冷卻室。 丁 /| +的熱處理方法的一實施例將參照熱處理裝置第— 20 實施例的結構進行描述。 首先流體分配部件105打開並且可伸縮門103移入加熱室102a 和冷部室102b之間。第_視窗11〇打開並且半導體工作件透過一 ==裝置移入加熱室1〇2ae半導體工作件透過外部機械傳送 /主 置於—交換位置。垂直傳送裝置聊的支撑腳升高並 巴半導料送到接收位置。然後外部機械傳送裝置退出加熱室 :體刀配部件1G5在這個過程中以較低的流速持續工作。 :專k裝置IG7的支樓腳向下移動並把半導體工作件帶到一預 σ =置。預加熱位置應該是：υ位於固定加熱㈣上方因 ’作件的背面稍後可被放置到固定加熱源1⑽上；因為 二Γ:=103的下方’半導體工作件的正面可由可伸縮 程中仍_ = °崎W 1G5在這個過 作:在:: 半導體工作件的上下表面，並且半導體工 加熱位置保持—段時間。然後垂直傳送裝置阳的支 :腳=移動並將半導體工作件放置在固定加熱源ι〇6的表面 接觸:：=τ而卡住半導體工作件使其背面與固定加熱源 接觸丰導體工作件隨後在固定加熱源1〇6上加执一段時間。在 =内，半導體工作件被固定加熱源1〇6透過 = = 由可伸則1〇3的加熱層從半導 且半導體=加熱。當加熱步驟完成的時候，真空卡盤關閉並 再被卡緊。在頂部料⑻上的流體分配裝置 打開並且可伸縮__外從而使得加熱室购和

2J 1364075 室102b互相連接。垂直傳送裝置107的支撐腳升高並且將半導體 工作件帶到冷卻室102b。可伸縮門103再次移入處理室並且位於 半導體工作件的下方開始一冷卻過程。流體分配部件105關閉。 當垂直傳送裝置107的支撐腳升高的時候，半導體工作件被預冷 卻。在另一個實施例中，當半導體工作件被傳送進入冷卻室的時 候，一額外預冷卻製程能同時被實施。 固定冷卻源201是一流體分配裝置，當半導體工作件被移入冷 卻室102b的時候，它持續工作。垂直傳送裝置107的支撐腳向下 移動並把半導體工作件放置在可伸縮門103的上表面使得半導體 工作件與可伸縮門的冷卻層接觸。在這個步驟中固定冷卻源201 透過熱對流機制冷卻半導體工作件的正面，同時半導體工作件被 在可伸縮門103上表面的冷卻層透過熱傳導機制從背面被冷卻一 段時間。在冷卻過程中，流體分配裝置201持續工作。 當冷卻過程結束的時候，垂直傳送裝置107的支撐腳升高把半 導體工作件移動到交換位置，同時第二視窗109打開。然後一外 部機械傳送裝置接收半導體工作件並將它從第二視窗109移出冷 卻室102b。然後垂直傳送裝置107的支撐腳向下移動到加熱室。 後續的半導體工作件被移入加熱室内，進行如上所述的同時雙 面熱處理。 值得注意的是，上述的熱處理過程僅僅是本發明所提供的熱處 理過程的一個例子。對於任何一個熟悉本領域的技術人員來說， 毫無疑問地可以獲得以下的範圍。因此，本發明將不僅僅限於本 實施例，應以專利申請範圍為準。 22 1364075 基於對本發明的裝置和過程的實施例的概述，用於一半導體工 作件的熱處理的方法可以總結為至少包括：提供了垂直佈置的一 加熱室和-冷卻室；提供—可伸縮門分隔加熱室和冷卻室；在加 熱至的底部提供-ϋ定加熱源，並在可伸縮⑽下表面提供一加 熱層；在冷卻室的頂部提供了— @定冷卻源，並在可伸縮門的上 表面提供—冷卻層；把可伸縮門移人加熱室和冷卻室之間，並且 把半導體工作件达人加熱室；開始加熱過程；當加熱步驟完成的 _，可伸縮門移出加熱室和冷卻室之間，並且把半導體工作件 從加熱室運送入冷卻室；將可伸縮門移入加熱室和冷卻室之間， 亚開始冷卻步驟；把半導體工作件運送出冷卻室。 可伸縮門具有一面向加熱室内固定加熱源表面的加執層，在加 =程中，固定加熱源將熱傳導給半導體工作件的背面，同時可 ==加熱層提供—額外的加熱源，透過熱對 ^冷部㈣表面，㈣冷卻源透㈣料冷料導體工作件的正 面，同時冷卻層提供一額外的 ， 工作件㈣面。 過熱料_冷卻半導體 半::本發明’熱傳導和熱對流機制同時受到利用，並且實現了 +導體工作件的同時雙面熱處理。 且實現了 此熱處理方法可被運用於下述應用中，例如. 膜或-系列叠層薄膜；對半導體互連結構 7和冷卻一薄 火；回流烊料；或固化和/料烤聚合塗層。m緣薄膜退 熱處理裝置第三實施例： 23 丄调jj/5 =㈣的^個方面’提供一熱處理裝置，包含_加熱室和— :I7至’兩室水平相鄰’兩室之間有—可伸縮門。在—加熱過程 :伸縮門移人加熱室和冷卻室之間。加熱室内提供—用於加 :祖工作件的額外加熱源。因此，半導體工作件被一固定加 ’’’、原矛額外加熱源由雙面同時加熱。所述裝 =件傳送裝置，從而在加熱室和冷卻室之間支持並= 作件。水平+導體傳送裝置應包含兩個半導體傳送設備，每 個傳运。X備分別被—個驅動器所控制。第ι〇圖顯示一傳送設備的 =圖’其具有連接到—驅動11件的支撐臂職和-具有數個支援 才日狀物1003的φ技iSE , Λ/Λ 支UG2，所述支援環刪詩在傳送設備上 疋-工作件。該傳送設備被一驅動器控制用於旋轉和垂直 移動。驅動器包含兩個馬達，每個馬達控制傳送設備的—種運動 :式U實施例t，半導體工作件傳送機構包含兩個傳送設 ’母個都分別被一個驅動器所控制。 在個實施例中’一傳送設備包含3個支援指狀物1003，通過 傳适》又備的旋轉車由的軸線和加熱板中心的直線和通過另一傳送 設備的旋轉細料和加熱板中㈣直線之間的角度是120。。在 另；個實％例中’傳送設備包含4個支援指狀物動，通過一傳 “備的紅轉㈣轴線和加熱板中心的直線和通過另—傳送設備 的旋轉軸的轴線和加熱板中心的直線之間的角度是如。。在第三實 施例中’傳送設備包含5個支援指狀物聊，通過-個傳送設備 的凝轉軸的轴線和加熱板中心的直線和通過另—傳送設備的旋轉 轴的轴線和加熱板中心的直線之間的角度是144。。在第四實施例 24 1364075 中，傳送設備包含6個支援指狀物1003，通過一個傳送設備的旋 轉軸的軸線和加熱板中心的直線和通過另一傳送設備的旋轉軸的 軸線和加熱板中心的直線之間的角度是120°。 回到熱處理裝置。如第9圖所示，為一熱處理裝置的視圖。該 熱處理裝置900具有一水平佈置的加熱室900a和冷卻室900b，兩 室之間具有一可伸縮門909。熱處理裝置900包含一加熱室900a 和一冷卻室900b，兩室相鄰並且水平佈置。一第一加熱源，如一 加熱板902位於加熱室900a内，加熱源保持一恒定溫度。加熱板 902包含一加熱線圈。一第一冷卻源，如一冷卻板903位於冷卻室 900b内，其保持一恒定溫度。所述冷卻板903包含一冷卻管道。 第一視窗907位於加熱室900a的側壁901，用於將半導體工作件 轉移進入加熱室900a。一流體分配部件912a在加熱室900a内， 用於在加熱過程中提供所需要的流體。一組傳送裝置904和905 用於在加熱板和冷卻板之間支持和轉移半導體工作件。如第9圖 所示，元件符號904和905代表傳送設備而元件符號911代表傳 送設備的支援環。兩個傳送設備904和905被兩個驅動器所控制， 驅動器用於控制一個傳送設備運輸和定位半導體工作件。根據一 個實施例，所述傳送設備904和905能夠旋轉和垂直移動。當冷 卻步驟完成的時候，半導體工作件被外部傳輸裝置通過在冷卻室 的側壁901上的第二視窗908運送出冷卻室。 加熱室900a和冷卻室900b具有一頂部部件910,在其下表面包 含流體分配部件912a和912b。熱流體分配部件912a對加熱室900a 提供所需要的熱流體而冷流體分配部件921b對冷卻室900b提供 25 1364075 所需要的冷流體。所述加熱流體分配部件和冷卻流體分配部件在 加熱或冷卻過程中被作為一額外的加熱源和冷卻源。流體分配部 件912a和912b的工作原理與在第一和第二實施例中的流體分配 部件的原理相似。同時所使用的流體也與上述的實施例相似。 s 一加熱步驟或一冷卻過程開始的時候，可伸縮門9〇9移入加 熱室和冷卻室之間。

根據第9圖所顯示的實施例，加熱室9〇〇a和冷卻室9〇〇b能夠 同時工作。例如，一第一半導體工作件能夠在加熱室内首先 被加熱，接著帛―半導體卫作件被_傳送設備轉移到冷卻室9祕 内進行冷卻步驟，同時-第二半導體卫作件能夠由另—個傳送設 備傳送進入加熱室900a並開始一加熱步驟。可伸縮門9〇9將僅僅 在半導體工作件在兩室之間被轉移的時候退出熱處理室，而在任 何其他時刻，可伸縮門·移人兩室之間。根據_實施例，可伸 縮門909具有-熱父換裝置，並保持與熱處理室壁相同的溫度。 根據第9圖所示的實施例，在加熱室9〇〇a和冷卻室獅b内， 加熱板902和冷卻板鶴透過熱傳導機制加熱或冷卻半導體工作 件的背面’同時熱流體分配裝置9l2a和冷卻流體分配裝置㈣ 透過熱對流機制加熱或冷卻半導體卫作件的正面。因此，在力熱 和冷卻步驟t都實現了半導體卫作件的雙㈣時熱處理。在―^ =施例中，半導體王作件在加_冷卻步驟開始前被預加執和預 :部。在預加熱或預冷卻過程中’加熱/冷卻板9Q2、_和加轨/ 4流體分配裝置912a、912b都透過熱對流傳輸 體工 作件進行熱處理。 干等體工 26 1364,075 基於上述第三實施例的描述，熱處理裝置具有水平佈置的兩 至，可總結為至少包括：水平相連的加熱室和冷卻室；一組傳送 裝置用於在加熱室和冷卻室之間傳送半導體工作件；一可伸縮 門，位於加熱室和冷卻室之間；可伸縮門在一加熱過程中移入加 熱室和冷卻室之間；同時加熱室在加熱過程中提供—額外的加熱 源，可伸縮門還在一冷卻過程中移入加熱室和冷卻室之間；同時 冷卻室在冷卻過程中還提供一額外的冷卻源。 。力:熱室：有-第二加熱源，面對加熱室内第一加熱源。在加熱 過％中加熱源透過熱傳導機制加熱半導體卫作件的背面， 同時第二加熱源提供—額外加熱源透過熱對流機制加妖半導體工 :件的正面。冷卻室具有一第二冷卻源，面對冷卻室内一 件的北第^冷卻源透過熱料機制冷卻半導體工作 月@時第—冷部源提供—額外的冷卻 冷卻半導體卫作件的正面。 機制 關於上述的裝置，其包 對於某外部傳財置面6门/ 冷部室視窗，其相 寻输裝置面向同一個方向。在另—個 置包含-加熱室視窗，其相對4 Sf-r。丨得掏裒置面向一方向；同 如第11圖所千，办、η 为相反方向。 α所不，牙過兩個視窗的中心線都不 邊。在另-個實施例，丁於裝置的任何- 外部傳輪裂置面向—方；.…加熱室視窗，其相對於- 裝置面向另-相反方ΓηΓ冷卻室視窗相對於另一個外部傳輪 中心線平行於裝ΪΓ: 第12圖所示，穿過兩個視窗的 仔注意的是’因為顯示在第U圖和 27 1364075 第^圖中的實施例的其他結構與上述的實施例p樣的因此在 1是視窗的位置 追晨就不再㈣述。在這些實施射的唯-差別就 不同。 同利用熱傳導和熱對流多重機制的半導體工作件的 f Ιλ Γ理。在-個實施射，還包括—預加熱或預冷卻過 为/在預加熱或預冷卻過程中，第—加熱源/第二加熱源或第-冷 :—冷㈣都透過熱對流傳遞機制對半導體工作件進行熱處 2有水平相連的兩熱處理㈣熱處縣置相於：加熱和冷卻 -㈣或-系列4層_、對半導體互連結構中的金屬或絕緣薄 膜退火、回流焊料或固化和/或烘烤聚合塗層。 、’ 水平佈置的加熱室和冷卻室的熱處理過程·· 對於具有水平佈置的處理室的熱處理裝置，熱處理的過程盘且 有垂直佈置的處理室有一些差別。對於前者，在一個時刻只有二 個L導體工作件能夠在裝置内被處理，但對於後者，加熱室和冷 卻室能夠同時處理兩個半導體工作件。 7 舉例而言，基於一個加熱的時間比冷卻的時間長的假設，一個 典型熱處理製程是： 個 1)在加熱室内的一流體分配裝置9i2a開啟，並且—可伸縮門 移入加熱室和冷卻室之間。加熱室視窗打開，並且工作件A被轉 移進入加熱室職-半導體工作件傳送設Μ所接收（傳送設傷 904或9G5都可以作為上面描述中的傳送設備）。 半導體工作件Α被傳送設備Α轉移到一預加熱位置進行預加 28 1364.075 熱。如上所述，於本發明中，半導體卫作件A是被第—加熱源和 弟二加熱源透過熱對流機制進行同時雙面預加熱。在這個步驟 中，可伸縮門保持在加熱室和冷卻室之間。 3) 當預加熱過程完成的時候，半導體卫作件八被轉移到加熱板 上（例如，第9圖中的加熱板9〇2)並被同時雙面加熱。半導體工 作件A被加熱板（固定加熱源）透過熱傳導機制和—熱流體分配 部件（額外加熱源）透it熱對流機制兩面同時加熱。在步驟3)中， 可伸縮門保持在加熱室和冷卻室之間。 4) §加熱步驟完成的時候，—在冷卻室内的流體分配部件9m 開啟，並且可伸縮門退出室外。加熱室和冷卻室互相連通使得半 導體工作件能夠從加熱室被轉移人冷卻室。然後半導體工作件A 被傳送設備A轉移到冷卻室。現在加熱室中沒有半導體工作件， 所以同時半導體工作件B被另—傳送設備B轉移進人到加熱室 内在步驟4)中，可伸縮門保持在室外。在一個實施例中，半導 體工作件在被從加熱室運送到冷卻室的過程中被預冷卻。 5 )可伸縮門再次移入加熱室和冷卻室。現在半導體工作件a在 冷卻至内而半導體工作件B在加熱室内，它們能夠同時地被處 理。半導體工作件B所經歷的加熱過程與上述所提到的一樣因此 不再重複。關於半導體A所經歷的冷卻過程，傳送設備A把半導 體工作件A放在冷卻板上（例如，在第9圖中的冷卻板）。半導體 工作件A被冷卻板（固定冷卻源）透過熱傳導機制從背面冷卻， 同時被一冷流體分配系統（額外冷卻源）透過熱對流機制從正面 同時地雙面冷卻。在步驟5)中，可伸縮門保持在兩室之間。 29 1364075 6)如果加熱時間比冷卻時間長，半導體工作件A首先完成冷卻 步驟然後被轉移出冷卻I由於加熱時間比冷卻時間長，當半導 體工作件A被轉移出冷卻室的時候，半導體工作^仍然處於加 熱中，這樣冷卻室中沒有半導體工作件。在步驟6)中可伸縮門 保持在兩室之間。 7)當半導體工作件b完成加熱時，可伸縮門移出熱處理室便 於將半導體卫作件B送人冷卻室。同時，半導體工作件C被轉移 鲁4人加熱室並被傳送設備所接收。接下來的過程與上述一樣。 在半導體卫作件傳送過程中q 了確保兩個傳送設備互不干 f傳送設備被佈置在特定的位置，並具有不㈣長度。如 .13圖所不’P1代表加熱板的中心而P2代表冷卻板的中心。〇1 - 〇2是轉移器件旋轉的轴。0⑻和與_2和021>2 !=Γ!Γ設備上支援指狀物的數目相關。第13圖顯示出 方式’其中配有加熱室’冷卻室和傳送裝置。〇ιρι和〇训 ^ 01Ρ2和02Ρ2之間的角度都是卯度。 ·&於裝置第三實施例和過程實施例的概 的裝置能同時對兩個半導體工作 兩個傳运6又備 個傳送⑼備鮮★熱處理。因此與僅具有一 傳送4的裝置糾，處理效率大域提高1於— 處理工藝，處理半導體卫作件的數目對於熱 Η，。I、 示在第Μ圖中。與具有—個傳送設備二，二函數破顯 設備的裝置的產量提高了 73.6%。、置相比，具有兩個傳送 值得注意的是上述對於水平佈置的兩 〜的一個例子，“領域的：::僅;： 30 1364075 ·. 的專利申請範圍可以毫無疑問得從發明的描述中得知。因此，本 發明不僅僅限於所述實施例，而應以專利申請範圍為準。 基於裝置和製程實施例的描述，一種半導體工作件的熱處理方 法應該總結為至少包含：提供了一加熱室和一冷卻室兩室水平 相鄰佈置；提供了—可伸縮門用於分隔加熱室和冷卻室；在加熱 室的底部提供了-第-加熱源，在加熱室的頂部提供—第二加熱 源；j冷卻室的底部提供了一第一冷卻源，並在冷卻室的頂部提 籲供一第二冷卻源；將可伸縮門移出加熱室和冷卻室之間並將第一 半導體工作件傳送進人加熱室，以及將第二半導體卫作件傳送進 入冷卻室；將可伸縮門移人加熱室和冷卻室之間並開始加熱和冷 -卻過程；在冷卻過程完成後把第二半導體工作件傳送出冷卻室； •把可伸縮門移出加熱室和冷卻室並在加熱步驟完成後，把第一半 導體工作件從加熱室傳送進人冷卻室；傳送第三半導體工作件進 力，..、至，將可伸縮門移入加熱室和冷卻室内並開始加熱和冷卻 過程；重複上述步驟。 • 树明實現了用熱傳導機制和熱對流機制對半導體工作件進行 同時雙面熱處理。 個貫施例中，半導體 ,w叹一忭仟在加熱過程開始前被預加敎， '且半導體卫作件在冷卻過程開始前被預冷卻。 β在冷卻室内的冷卻過料間是τι，在力。熱室_加熱過程時間 室的時 千导體作件進入冷卻室的時間晚T1-T2;如 <T2，那麼傳送第—半導體卫作件進人加熱室的時間至多比 31 136Α0Ί5 傳送第二半導體工作件進入冷卻室的時間早m 雙面減财法能料述的應μ :力。熱和冷卻 或一系列望層_、對半導體互連結構t的金屬或 、 火，回流谭料，或固化和/或供烤聚合塗層。 、 本發明中，改進的同時雙面埶 處理量以及均勻性，並減熱處理的效率和 件的變形。 〜〜處理的應力不匹配和半導體工作 上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及閣釋 2=徵，並非用來限制本發明之保護料。任何熟悉此技術 完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範 毛明之捆利保護範圍應以申請專利範圍為準。 【圖式簡單說明】 第1圖係為一熱處理裝置的分解圖； 第2圖係為一熱處理裝置的側視圖； 第3圖係為可伸縮門移人及退出兩室之間的位置示意圖’· 第4Α圖及第4Β圖係為可伸縮門的立體視圖及俯視圖； 第5圖係為加熱室内的-固S加熱源的示意圖； 第6圖係為具有兩個獨立部分的可伸縮門移入和退出兩室之間 的方式之示意圖； 第7圖係為具有兩個獨立部分的可伸縮門移入和退出兩室之間 的另—種方式之示意圖； 第8圖係為另—熱處理裝置的側視圖； 第9圖係為一熱處理裝置的等比例分解圖； 32 1364075 第ίο圖係為一半導體工作件傳送設備的示意圖； 第11圖係為另一熱處理裝置的等比例分解圖； 第12圖係為再一熱處理裝置的等比例分解圖； 第13圖係為一種佈置加熱室、冷卻室以及傳送襄_置的方法示今 圖；以及 第14圖係為具有兩個傳送設備的裝置和具有一個傳送設備的茫 置的處理量的比較圖。 【主要元件符號說明】 100 熱處理裝置 101 頂部部件 102a 加熱室 102b 冷卻室 103 可伸縮門 104 驅動器 105 流體分配部件 106 固定加熱源 107 垂直傳送裝置 108 驅動器 109 第二視窗 110 視窗 201 固定冷卻源 211a 管道 211b 管道 301 可伸縮門 302 槽 303 門埠 304 固定熱源 305 支撐腳 401 連接件 402 冷卻層 403 加熱層 404 連接腳 405 槽 406 額外冷卻源 407 額外加熱源 501 第一類槊孔 502 第二類型孔 602 支撐腳 33 1364075

603a 部分 603b 部分 604 門埠 605 槽 702a 槽 702b 凹孔 703 部分 704 門埠 705 支撐腳 800a 加熱室 800b 冷卻室 801 第一視窗 802 流體分配部件 803 垂直傳送裝置 804 固定冷卻源 805 支撐腳 806 可伸縮門 807 固定加熱源 808 頂部部件 809 第二視窗 900 熱處理裝置 900a 加熱室 900b 冷卻室 901 側壁 902 加熱板 903 冷卻板 904 傳送裝置 905 傳送裝置 907 第一視窗 908 第二視窗 909 可伸縮門 910 頂部部件 911 支援環 912a 熱流體分配部件 912b 冷流體分配部件 1001 支撐臂 1002 支持環 1003 支援指狀物 PI 加熱板中心 P2 冷卻板中心 Ol 傳送裝置旋轉軸 02 傳送裝置旋轉軸 34

Claims (1)

1364075 _ ' I第096132228號專利申請案 ； |申請專利範圍替換¢(無劃線版本，丨〇〇年丨丨月）|知|3 、 十、申請專利範圍： 1. 一種用於半導體工作件熱處理的裝置，其包含： 垂直佈置的一加熱室和一冷卻室； 一用於在加熱室和冷卻室之間傳送半導體工作件的傳送 裝置； 一用於分隔加熱室和冷卻室的可伸縮門； 其中當一加熱過程或一冷卻過程開始的時候，所述可伸 縮門移入加熱室和冷卻室之間； '以及 可伸縮門包含一加熱層和一冷卻層。 2. 如請求項1所述的裝置，其中所述加熱室包含一固定加熱源， 其位於加熱室的底部；所述加熱層位於可伸縮門面向加熱室 内所述固定加熱源的表面上。 3. 如請求項2所述的裝置，其中固定加熱源包含加熱線圈或其 他加熱裝置，並且在可伸縮門上的加熱層包含加熱線圈或其 他加熱裝置。 ^ 4. 如請求項2所述的裝置，其中在加熱過程中，固定加熱源透 過熱傳導傳遞機制而加熱層透過熱對流傳遞機制兩面同時加 熱半導體工作件。 5. 如請求項2所述的裝置，其中半導體工作件在一加熱過程開 始前被預加熱。 6. 如請求項5所述的裝置，其中固定加熱源和加熱層在半導體 工作件被預加熱的時候均透過熱對流傳遞機制對半導體工作 件進行兩面同時預加熱。 7. _如請求項1所述的裝置，其中所述冷卻室包含一固定的冷卻 35 1364075 ·. I第096132228號專利申請案 - 申請專利範圍替換本(無劃線版本,1〇〇年11月） « <· . 源，其位於冷卻室的頂部位置，並且所述冷卻層位於可伸縮 _ 門面向冷卻室内固定冷卻源的表面上。 8. 如請求項7所述的裝置，其中固定冷卻源包含一冷流體分配 裝置。 9. 如請求項9所述的裝置，其中在冷流體分配裝置中所使用的 流體從一組流體中筛選出來，至少包含： 一惰性流體、一惰性流體的混合物或一惰性流體和還原 φ 性流體的混合物，其中所述惰性流體混合物包含90—100%的 惰性流體和0-10°/◦的還原性流體。 10. 如請求項8所述的裝置，其中 惰性流體從一組流體中篩選出來，至少包含： 氬、氙、氮或其他惰性流體；以及 還原性流體從一組流體中篩選出來，至少包含： 氫或其他還原性流體。 11. 如請求項5所述的裝置，固定冷卻源透過熱對流傳遞機制而 ^ 冷卻層透過熱傳導傳遞機制冷卻半導體工作件。 12. 如請求項5所述的裝置，其中半導體工作件在一冷卻過程開 始之前被預冷卻。 13. 如請求項12所述的裝置，其中當半導體工作件被預冷卻的時 候，固定冷卻源和冷卻層均透過熱對流傳遞機制冷卻半導體 工作件。 14. 如請求項7所述的裝置，其中冷卻層包含冷卻管道，透過在 冷卻管道中迴圈的冷卻劑去除半導體工作件中的熱量。 36 1364075 第096132228號專利申請案 申請專利範圍替換本(無劃線版本> 丨〇〇年丨1月） * 15.如請求項1所述的裝置，其中可伸縮門進一步地包括一間隔'， 所述的間隔位於所述加熱層和所述冷卻層之間。 16. 如請求項1所述的裝置，其中該裝置用於： 加熱和冷卻一薄膜或一系列堆疊薄膜。 17. 如請求項1所述的裝置，其中該裝置用於： 於半導體互連結構内的金屬或絕緣薄膜退火。 18. 如請求項1所述的裝置，其中該裝置用於： 回流焊料。 φ 19.如請求項1所述的裝置，其中該裝置用於： 固化和/或烘烤聚合絕緣層。 20.如請求項1所述的裝置，其中可伸縮門透過線性移動機制在 加熱室和冷卻室之間移入和退出。 - 21.如請求項1所述的裝置，其中可伸縮門透過旋轉移動機制在 加熱室和冷卻室之間移入和退出。 22. 如請求項1所述的裝置，其中傳送裝置包含至少三個支撐腳。 23. —用於半導體工作件熱處理的裝置，其包含： ® 水平相鄰的熱處理和冷處理室； 一傳送裝置，用於在加熱室和冷卻室之間傳送半導體工 作件，其中所述的傳送裝置包含兩個傳送設備，所述兩個傳 送設備均具有支撐臂，並且所述兩個傳送設備的所述支撐臂 的長度是不同的；以及 一可伸縮門，用於分隔加熱室和冷卻室； 其中當一加熱過程或一冷卻過程開始的時候，可伸縮門 移入加熱室和冷卻室之間。 37 1364075 第096丨32228號專利申請案 申請專利範圍替換$(無劃線版本,1〇〇年11月） 24. 如請求項23所述的裝置，其中所述加熱室包含第一加熱源， 其位於加熱室的底部，以及一第二加熱源，其位於加熱室的 頂部。 25. 如請求項24所述的裝置，其中在加熱過程中第一加熱源透過 熱傳導傳遞機制而第二加熱源透過熱對流傳遞機制對半導體 工作件兩面同時加熱。 26. 如請求項24所述的裝置，其中半導體工作件在一加熱過程開 始前被預加熱。 27. 如請求項26所述的裝置，其中當半導體工作件被預加熱的時 候，第一加熱源和第二加熱源均透過熱對流傳遞機制對半導 體工作件進行預加熱。 28. 如請求項23所述的裝置，其中冷卻室包含第一冷卻源，其位 於冷卻室的底部，以及第二冷卻源，位於冷卻室的頂部。 29. 如請求項28所述的裝置，其中在冷卻過程中第一冷卻源透過 熱傳導傳遞機制而第二冷卻源透過熱對流傳遞機制對半導體 工作件進行兩面同時冷卻。 30. 如請求項28所述的裝置，其中半導體工作件在一冷卻過程開 始前被預冷卻。 31. 如請求項30所述的裝置，其中當半導體工作件被預冷卻的時 候，第一冷卻源和第二冷卻源均透過熱對流傳遞機制冷卻半 導體工作件。 32. 如請求項23所述的裝置，其中所述傳送設備包含3個支援指 狀物，並且通過一傳送設備的旋轉轴和加熱板中心的直線和 38 1364075 ι_ 第096132228號專利申請案 '· |申請專利範圍替換¢(無劃線版本，100年11月） 通過另一個傳送設備的旋轉軸和加熱板中心的直線之間的角 度是120°。 33. 如請求項23所述的裝置，其中所述傳送設備包含4個支援指 狀物，並且通過一傳送設備的旋轉轴和加熱板中心的直線和 通過另一個傳送設備的旋轉軸和加熱板中心的直線之間的角 度是90°。 34. 如請求項23所述的裝置，其中所述傳送設備包含5個支援指 ^ 狀物，並且通過一傳送設備的旋轉轴和加熱板中心的直線和 通過另一個傳送設備的旋轉軸和加熱板中心的直線之間的角 度是144°。 35. 如請求項23所述的裝置，其中所述傳送設備包含6個支援指 狀物，並且通過一傳送設備的旋轉轴和加熱板中心的直線和 通過另一個傳送設備的旋轉軸和加熱板中心的直線之間的角 度是120°。 36. 如請求項23所述的裝置，其中加熱室進一步地包含一用於將 φ 半導體工作件傳遞進入加熱室的視窗，而冷卻室進一步地包 含一個將半導體工作件傳遞出冷卻室的視窗。 37. 如請求項23所述的裝置，其中所述裝置用於： 加熱和冷卻一薄膜或一系列堆疊薄膜。 38. 如請求項23所述的裝置，其中所述裝置用於： 在半導體互連結構内的金屬或絕緣薄膜退火。 39. 如請求項23所述的裝置，其中所述裝置用於： 回流焊料。 40. 如請求項23所述的裝置，其中所述的裝置用於： 39 1364075 ： I第096丨32228號專利申請案 申請專利範圍替換本(無劃線版本，1〇〇年η月） \ <固化和/或烘烤聚合絕緣層。 ' 41. 一種用於半導體工作件熱處理的方法，其包含： 提供垂直佈置的一加熱室和一冷卻室； 提供用於分隔所述加熱室和冷卻室的可伸縮門； 在加熱室的底部提供一固定加熱源並在可伸縮門的下表 面提供一加熱層； 在加熱室的頂部提供一固定冷卻源並在可伸縮門的上表 ^ 面提供一冷卻層； 將可伸縮門移入加熱室和冷卻室之間並將一半導體工作 件運送進加熱室内； 開始加熱過程； 當加熱完成時，將可伸縮門移出加熱室和冷卻室之間並 把半導體工作件從加熱室運送進入冷卻室； 將可伸縮門移入加熱室和冷卻室之間並開始冷卻步驟； 把半導體工作件移出冷卻室。 Φ 42.如請求項41所述的方法，進一步包含： 在加熱過程開始前預加熱半導體工作件。 43. 如請求項41所述的方法，進一步地包含： 在冷卻過程開始前預冷卻半導體工作件。 44. 一種用於半導體工作件熱處理的方法，其包含： 提供水平相鄰的一加熱室和一冷卻室； 提供用於分隔所述加熱室和冷卻室的可伸縮門； 在加熱室的底部提供第一加熱源並在加熱室頂部提供第 二加熱源； 40 1364075

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46. 47. 第096132228號專利申請案 申請專利範圍替換¢(無劃線版本,100年11月） 在冷卻室底部提供第一冷卻源並在冷卻室的頂部提供第 二冷卻源； 將可伸縮門移出加熱室和冷卻室之間，把第一半導體工 作件運送進加熱室内，並把第二半導體工作件運送進冷卻室 内； 將可伸縮門移入加熱室和冷卻室之間，並開始加熱和冷 卻過程； 在冷卻過程完成後把第二半導體工作件運送出冷卻室； 在加熱過程完成後，把可伸縮門移出加熱室和冷卻室之 間並把第一半導體工作件從加熱室送進冷卻室； 把一第三半導體工作件運送進加熱室内； 將可伸縮門移入加熱室和冷卻室之間並開始加熱和冷卻 過程； 重複上述步驟。 如請求項44所述的方法，進一步包含： 在加熱過程開始前預加熱半導體工作件。 如請求項44所述的方法，進一步包含： 在冷卻過程開始前預冷卻半導體工作件。 如請求項44所述的方法，其中在冷卻室内冷卻時間為T1， 在加熱室内的加熱時間為T2， 如果T12T2,，那麼傳送第一半導體進入加熱室的時間將 至少要比傳送第二半導體工作件運進入冷卻室的時間晚 T1-T2 ;以及 如果T1<T2,那麼傳送第一半導體工作件$入加熱室的時 41 1364075 :. I第096132228號專利申請案 . 申請專利範圍替換本(無劃線版本，100年11月） - 間至多比傳送第二半導體工作件運進入冷卻室的時間早 Τ2-Τ1 。

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