TWI525744B - 加熱之晶圓載體輪廓勘測 - Google Patents

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Description

加熱之晶圓載體輪廓勘測
本發明係關於化學氣相沈積法及裝置。
本申請案主張2011年5月31日申請之美國臨時專利申請案序號61/491,486之申請日期的權利，該案之揭示及內容係以引用之方式併入本文中。
化學氣相沈積係一種藉由使作為氣體或蒸氣提供之材料反應而在基材上沈積一或多個材料層之方法。例如，由化合物半導體(諸如III-V半導體)形成之裝置典型上係藉由使用稱為金屬有機化學氣相沈積或"MOCVD"之一種形式的化學氣相沈積生長該化合物半導體之連續層而形成。在此方法中，使晶圓暴露於氣體之組合，該氣體之組合典型上包括作為III族金屬之來源的金屬有機化合物，及亦包括在該晶圓保持在高溫下時流過該晶圓之表面的V族元素之來源。典型上，該金屬有機化合物及V族來源係與並不明顯參與該反應的載氣(例如，氮氣)結合。III-V半導體之一實例係氮化鎵，其可藉由有機鎵化合物與氨在具有適宜晶格間距的基材(例如，藍寶石晶圓)上的反應形成。典型上，該晶圓在氮化鎵及相關化合物之沈積期間係保持在大約自約400至約1300℃之溫度下。
可藉由在稍微不同的反應條件下，如例如添加其他III族或V族元素以改變晶體結構及半導體之能帶隙，在該晶圓表面上接連沈積若干層而製造複合裝置。例如，在基於氮 化鎵的半導體中，可以變化的比例使用銦、鋁或二者以改變該半導體之能帶隙。亦可添加p型或n型摻雜劑以控制每一層的電導率。在已形成全部的半導體層之後，及典型上，在已施用適當之電接點之後，將該晶圓切割成個別裝置。可以此方式製造諸如發光二極體("LED")、雷射器之裝置及其他光電子裝置。
在典型的化學氣相沈積法中，將若干晶圓固持在通常稱為晶圓載體的裝置上，使得每一晶圓之頂面在該晶圓載體之表面(文中稱為頂面或第一表面)經暴露。接著將該晶圓載體置於反應室中並保持在期望溫度下，同時使該氣體混合物流過該晶圓載體之表面。在該方法期間在該載體上的多種晶圓之頂面上的所有點保持一致的條件係重要的。該等反應性氣體之組成及該等晶圓表面之溫度的微小變化即可引起所得半導體裝置之性質的不良變化。例如，若沈積氮化鎵及氮化銦層，則晶圓表面溫度的變化將引起該沈積層之組成及能帶隙的變化。若該沈積層係LED結構之活性、發光層，則由晶圓形成的LED之發射波長亦將變化。因此，迄今為止在該技術中已對保持一致條件投注相當大的努力。
在工業中已廣泛接受的一種類型的CVD裝置使用呈具有若干晶圓固持區域(每一者適於固持一晶圓)的大圓盤形式之晶圓載體。該晶圓載體係支撐在反應室中的轉軸上，使得具有該等晶圓之暴露表面的晶圓載體之頂面或第一表面向上面向氣體分佈元件。當該轉軸旋轉時，該氣體經向下 引至晶圓載體之頂面上並通過該頂面流向該晶圓載體之周邊。用過的氣體經由配置在該晶圓載體下方的口自該反應室抽出。該晶圓載體係藉由加熱元件，典型上係配置在該晶圓載體下方的電阻加熱元件，保持在期望的高溫下。此等加熱元件係保持在高於晶圓表面之期望溫度之溫度下，而該氣體分佈元件典型上係保持在遠低於期望反應溫度之溫度下，以防止該等氣體過早反應。因此，熱量自該等加熱元件轉移至該晶圓載體之底面或第二表面(方向背對該頂面的表面)，並向上通過該晶圓載體流至個別晶圓。
本發明提供用於進行非接觸式表面表徵之裝置。該裝置提供可繞旋轉軸旋轉的載體，其中該載體具有適於固持至少一半導體晶圓的頂面及一表面表徵工具，該表面表徵工具可操作而相對於橫向於該旋轉軸的載體及/或晶圓之頂面在複數個位置上移動。該表面表徵工具可操作而相對橫向於該旋轉軸的載體及/或晶圓之頂面在複數個位置上移動，並另外適於當該載體旋轉時在至少一部份該載體上及/或在至少一部份該晶圓之該主表面上的複數個位置上產生表徵訊號。該裝置可進一步提供化學氣相沈積室及耦合至該表面表徵工具的電腦。
本發明亦提供用於最佳化化學氣相沈積的系統。該系統包括適於在相對於可旋轉載體的複數個位置上測量表面特性的表面表徵工具，該可旋轉載體具有適於固持至少一半導體晶圓的頂面，其中該表面表徵工具適於產生表徵訊 號，其含有在複數個位置上的關於該載體及/或晶圓之頂面的資訊；及具有用於儲存一組電腦指令之記憶體的第一電腦，其中該電腦係與表面表徵工具連通用於根據在化學氣相沈積操作之每一方法步驟期間獲得的表徵訊號判定表徵該載體之頂面的位置相關參數之值。另外，存在化學氣相沈積室，其中設置可繞旋轉軸旋轉並具有適於固持至少一半導體晶圓之頂面的載體，其中該晶圓之主表面大致橫向於該旋轉軸延伸。在該室中一加熱器接近該載體設置。該加熱器具有一或多個加熱元件。另外，亦提供將包含III族金屬源及V族化合物之氣體供應至該室中的一或多個氣體源。亦提供第二電腦並與該加熱器、該一或多個氣體源及/或該第一電腦連通。在化學氣相沈積操作之每一步驟期間，該第一電腦可將該等位置相關參數自該表面表徵工具傳送至該第二電腦，該第二電腦接著可調整該室中的加熱器及/或氣體源以增加該室中的產率。
本發明亦提供表徵表面的方法。該方法包括使載體繞旋轉軸旋轉，其中該載體具有適於固持至少一半導體晶圓的頂面且該晶圓之主表面大致橫向於該旋轉軸延伸。表面表徵工具係在相對於該載體之頂面的複數個位置上移動，其中當該載體之頂面被加熱至預定溫度時，在該載體之頂面上的測量位置改變。利用表面表徵工具在複數個位置上產生表徵訊號且該等表徵訊號含有關於該載體之經加熱頂面的資訊，或當在該載體上固持一或多個半導體晶圓時，不僅取得關於該載體之經加熱頂面的資訊，而且亦可獲得關 於該半導體晶圓的資訊，例如該晶圓表面之溫度、該半導體晶圓之任何彎曲、傾斜或翹曲。另外，亦可測量光致發光、電致發光、反射率及發射率。接著根據該等表徵訊號判定表徵該載體之頂面的位置相關參數之值。此等參數或表面性質之實例包括溫度、反射率、光致發光、電致發光、發射率及來自化學氣相沈積之殘餘沈積物的存在與否。
本發明亦提供表徵表面的另一方法。該方法包括使載體繞旋轉軸旋轉，其中該載體具有適於固持至少一半導體晶圓的頂面且該晶圓之主表面大致橫向於該旋轉軸延伸。一表面表徵工具在相對於該載體之頂面的複數個位置上移動，其中在該載體之頂面上的測量位置改變。利用表面表徵工具在複數個位置上產生表徵訊號，且該等表徵訊號含有關於該載體之頂面的資訊。接著根據該等表徵訊號判定表徵該載體之頂面的位置相關參數之值。此等參數或表面性質之實例包括溫度、反射率、光致發光、電致發光、發射率及來自化學氣相沈積之殘餘沈積物的存在與否。
該表面表徵工具可為典型上用於MOCVD方法中的一或多種計量學工具。此等工具包括高溫計、反射計、組合高溫計/反射計、組合撓度計/反射計/溫度工具、橢圓偏光計、光致發光分光計、相機、電致發光分光計、表面聲波發生器或其任意組合。該相機可為數位相機或使用沖洗軟片的傳統相機。另外，該相機可使用可見光、紫外光或紅外光記錄影像。
指令係儲存在電腦上且包括用於以下用途之指令：使該等表徵訊號與其在該載體之頂面上的位置相關聯，根據位置基準將該載體之頂面的表徵訊號與參考載體頂面作比較，以視覺可感知方式將該等表徵訊號顯示至其於該載體之頂面上的位置，在化學氣相沈積操作之每一方法步驟期間儲存該等位置相關的表徵訊號；執行以下工作的指令：自校準晶圓獲得位置相關的表徵訊號，將來自化學氣相沈積操作之每一方法步驟的位置相關表徵訊號與預定組的最佳位置相關表徵訊號作比較，將來自該化學氣相沈積操作之每一方法步驟之位置相關的表徵訊號與一組來自校準晶圓的位置相關的表徵訊號作比較，並根據來自化學氣相沈積操作之每一方法步驟的位置相關的表徵訊號與該組來自校準晶圓的位置相關的表徵訊號之比較調整化學氣相沈積操作之方法步驟。其他指令包括在表面表徵工具與加熱器之間提供反饋迴路，使得該晶圓載體及/或位於其上的晶圓之溫度得以調整。
在其他例中，可使用上述之裝置及/或方法評估複數個載體。當在該室中連續表徵複數個載體時，該組電腦指令包括彼等用於以下用途者：使在該室中個別表徵的每一載體之頂面的根據位置基準之表徵訊號相關聯，將來自在該室中連續表徵的每一載體之頂面的根據位置基準的表徵訊號儲存於資料庫中，根據位置基準對複數個載體的表徵訊號進行分析，及自在該室中連續表徵的每一載體之頂面根據位置基準自表徵訊號顯示表面特徵圖。
本發明提供一種用於進行非接觸式表面表徵的裝置。該裝置提供可繞旋轉軸旋轉的載體，其中該載體具有適於固持至少一半導體晶圓的頂面及一可操作以相對於橫向於該旋轉軸的該載體之頂面及/或晶圓在複數個位置上移動的表面表徵工具。該表面表徵工具可操作以相對於橫向於該旋轉軸的載體之頂面及/或晶圓在複數個位置上移動，並進一步適於在該載體旋轉時在至少一部份該載體及/或在至少一部份該晶圓之該主表面上的複數個位置上方產生表徵訊號。該裝置可進一步提供化學氣相沈積室及耦合至該表面表徵工具的電腦。
本發明亦提供用於最佳化化學氣相沈積的系統。該系統包括適於在相對於可旋轉載體的複數個位置上測量表面特徵的表面表徵工具，該可旋轉載體具有適於固持至少一半導體晶圓的頂面，其中該表面表徵工具適於產生表徵訊號，該等表徵訊號含有在複數個位置上的關於該載體及/或晶圓之頂面的資訊；及具有用於儲存一組電腦指令之記憶體的第一電腦，其中該電腦係與該表面表徵工具連通用於在化學氣相沈積操作之每一方法步驟期間根據獲得的表徵訊號判定表徵該載體之頂面的位置相關參數之值。另外，存在化學氣相沈積室，其中設置可繞旋轉軸旋轉並具有適於固持至少一半導體晶圓之頂面的載體，且該晶圓之主表面大致橫向於該旋轉軸延伸。在該室中一加熱器接近該載體設置。該加熱器具有一或多個加熱元件。另外，亦 提供將包含III族金屬源及V族化合物之氣體供應至該室的一或多個氣體源。亦提供第二電腦且其與該加熱器、該一或多個氣體源及/或該第一電腦連通。該第一電腦可在化學氣相沈積操作之每一步驟期間自該表面表徵工具傳達該等位置相關參數至該第二電腦，該第二電腦接著可調整該室中的加熱器及/或氣體源以增加該室中的產率。
本發明亦提供表徵表面之方法。該方法包括使載體繞旋轉軸旋轉，其中該載體具有適於固持至少一半導體晶圓的頂面且該晶圓之主表面大致橫向於該旋轉軸延伸。一表面表徵工具相對於該載體之頂面在複數個位置上移動，其中當該載體之頂面被加熱至預定溫度時，在該載體之頂面上的測量位置改變。利用表面表徵工具在複數個位置上產生表徵訊號及該等表徵訊號含有關於該載體之經加熱頂面的資訊，或當一或多個半導體晶圓固持於該載體上時，不僅取得關於該載體之經加熱頂面的資訊，而且亦可獲得關於該半導體晶圓的資訊，例如，該晶圓表面之溫度、該半導體晶圓之任何彎曲、傾斜或翹曲。接著根據該等表徵訊號判定表徵該載體之頂面的位置相關參數之值。
本發明亦提供另一表徵表面之方法。該方法包括使載體繞旋轉軸旋轉，其中該載體具有適於固持至少一半導體晶圓的頂面且該晶圓之主表面大致橫向於該旋轉軸延伸。一表面表徵工具相對於該載體之頂面在複數個位置上移動，其中在該載體之頂面上的測量位置改變。利用表面表徵工具在複數個位置上產生表徵訊號及該等表徵訊號含有關於 該載體之頂面的資訊。接著根據該等表徵訊號判定表徵該載體之頂面的位置相關參數之值。
該表面表徵工具可為典型上用於MOCVD方法中的一或多種計量學工具。此等工具包括高溫計、反射計、組合高溫計/反射計、組合撓度計/反射計/溫度工具、橢圓偏光計、光致發光分光計、相機、電致發光分光計、表面聲波發生器或其任意組合。該相機可為數位相機或使用沖洗軟片的傳統相機。另外，該相機可使用可見光、紫外光或紅外光記錄影像。該高溫計可為紅外線高溫計，其在典型上自約900 nm至約950 nm之紅外光譜中操作。該紅外線高溫計通常可用以測量處於晶圓封袋中的晶圓之相對溫度，原因在於紅外線高溫計無法測量GaN及/或藍寶石晶圓溫度，因其等甚至在介於750℃至1100℃間之溫度下亦不會發射或吸收在該紅外線高溫計之波長中的熱輻射。該紅外線高溫計將給出在每一封袋中的每一晶圓之一般熱概況，其可針對類似位置的晶圓作比較(例如，取決於在該載體上的封袋之定向，在該晶圓載體之每一環中)，其中該熱概況係基於在該封袋與該晶圓底部之間的溫度。另一類型的高溫計係在自約400至約420 nm之波長下操作者，通常稱為「藍色高溫計」。由於藍色高溫計係藉由加熱該等晶圓至700℃或更熱而在不同波長下操作，因而藍寶石晶圓變得不透明且可瞭解該晶圓表面之實際溫度。此係重要的，原因在於該載體之發射率可因在高溫下的擴散反射率改變，在一些情況中高達10%，其可導致約6℃之溫度差。一般 而言，在自約400 nm至約8 μm，更佳自約400 nm至約1000 nm之波長下操作的高溫計係適用於本發明。
指令係儲存在電腦上並包括用於以下用途之指令：使該等表徵訊號與其在該載體之頂面上的位置相關聯，根據位置基準將該載體之頂面之表徵訊號與參考載體頂面作比較，以視覺可感知方式使該等表徵訊號顯示至其在該載體之頂面上的位置，在化學氣相沈積操作之每一方法步驟期間儲存該等位置相關的表徵訊號；用於下列的指令：自校準晶圓獲得位置相關的表徵訊號，將來自化學氣相沈積操作之每一方法步驟的位置相關表徵訊號與預定組的最佳位置相關表徵訊號作比較，將來自化學氣相沈積操作之每一方法步驟的位置相關表徵訊號與來自校準晶圓的一組位置相關表徵訊號作比較，並根據來自該化學氣相沈積操作之每一方法步驟的位置相關表徵訊號與來自校準晶圓的該組位置相關表徵訊號之比較調整化學氣相沈積操作之方法步驟。其他指令包括在該表面表徵工具與該加熱器之間提供反饋迴路，使得該晶圓載體及/或位於其上的該等晶圓之溫度得以經調整。
在其他例中，可使用上述裝置及/或方法評估複數個載體。當在該室中連續表徵複數個載體時，該組電腦指令包括彼等用於以下用途者：使在室中個別表徵的每一載體之頂面的表徵訊號根據位置基準相關聯，將來自在該室中連續表徵的每一載體之頂面的根據位置基準的表徵訊號儲存在資料庫中，根據位置基準對複數個載體的表徵訊號進行 分析，及自在該室中連續表徵的每一載體之頂面根據位置基準顯示來自表徵訊號的表面特徵圖。
在另一例中，本申請案亦提供一種利用具有第一表面的晶圓載體控制化學氣相沈積過程之方法，其中該載體適於固持暴露在該第一表面的晶圓，其中在將該載體保持在高溫下的同時取得來自該載體之第一表面的輻射能發射之一或多個影像，然後檢查該一或多個影像。可在該晶圓載體已用於任何沈積循環之前以及在第一清潔循環之後及在隨後的沈積循環之前取得該第一影像。
根據本發明之一實施例的化學氣相沈積裝置包括反應室10，其具有配置在該室之一端的氣體分佈元件12。具有氣體分佈元件12的該端在文中係稱為該室10之「頂部」或「上游」端。該室之此端典型地(但非必要地)係以參考常規重力系配置在該室之頂部。因此，如文中所用的向下方向係指遠離該氣體分佈元件12的方向；而向上方向係指在該室中朝向該氣體分佈元件12的方向，不管此等方向是否係對準重力向下及向上的方向。類似地，該等元件之「頂部」及「底部」表面係參照室10及元件12之參考係描述於文中。
氣體分佈元件12係連接至一或多個源14，其等係與電腦133連通，用於供應待用於該晶圓處理過程的處理氣體，諸如載氣及反應物氣體(諸如金屬有機化合物及V族金屬源)。配置該氣體分佈元件以接收多種氣體並引導處理氣體大致以向下方向流動。該氣體分佈元件12可連接至經配 置以使液體循環通過該氣體分佈元件的冷卻劑系統(未顯示)，以便在操作期間保持該元件之溫度在期望溫度下。可提供類似的冷卻劑配置(未顯示)用於冷卻該室10之壁面。室10亦配備有排氣系統18，該排氣系統18係經配置以經由位於或接近該室之底部的孔(未顯示)自該室之內部移除廢氣，以便使氣體自該氣體分佈元件以向下方向連續流動。
轉軸20係配置在該室中使得該轉軸之中心軸22在向上及向下方向上延伸。該轉軸係藉由併入軸承及密封件(未顯示)之習知的旋轉通過裝置25安裝至該室，以使該轉軸可繞軸22旋轉，同時在該轉軸與室10之壁面之間保持密封。該轉軸在其頂端(即，在最接近該氣體分佈元件12的轉軸之末端)具有接頭24。如以下進一步討論的，接頭24適於可釋放地接合晶圓載體。在所描述之特定實施例中，該接頭24係為向該轉軸之頂端逐漸變細並終止於平頂面的大致截頭圓錐狀元件。截頭圓錐狀元件係具有圓錐檯之形狀的元件。轉軸20係連接至旋轉驅動機構26，諸如電馬達驅動器，其係經配置以使該轉軸繞軸22旋轉。
加熱元件70安裝在該室中並環繞接頭24下方的轉軸20。該室亦提供有通向預燃室76的入口72，及用於關閉及打開該入口的門74。門74在圖1中僅示意性地描繪並經展示為可在以實線顯示的關閉位置(其中該門隔離該室10之內部與預燃室76)及在74'以虛線顯示之開啟位置之間移動。該門74配備有用於使其在該開啟位置與關閉位置之間移動的 適當控制及致動機構。實際上，該門可包括如例如在美國專利第7,276,124號(其揭示內容以引用之方式併入文中)中揭示的可在向上及向下方向上移動的箍狀擋板。該裝置另外包括可使晶圓載體自預燃室76移動至該室中並於操作條件中使該晶圓載體與該轉軸接合，及亦可使該晶圓載體自該轉軸移開並移至該預燃室中的負載機構(未顯示)。
該裝置亦包括複數個晶圓載體80。在圖1中顯示的操作條件下，第一晶圓載體80a係以操作位置配置在室10中，而第二晶圓載體80b係配置在預燃室76中。每一晶圓載體80包括實質上呈具有中心軸84之圓盤形式的主體82(圖3)。在圖1中顯示的操作位置下，該晶圓載體主體之中心軸84係與該轉軸之軸22一致。該主體82可經形成為單片或複數片之複合物。例如，如美國專利第8021487號中所揭示(其揭示內容以引用之方式併入本文中)，該晶圓載體主體可包括界定環繞該中心軸84的主體之小區域及界定該盤狀主體之剩餘較大部份的輪轂。該主體宜由不會汙染該製程且可承受在該製程中遭遇的溫度的材料形成。例如，該盤的較大部份可大致或完全由諸如石墨、碳化矽之材料或其他耐火材料形成。該晶圓載體可包括覆蓋該主體之材料的塗層，如(例如)位於由石墨形成之主體上面的碳化矽塗層。該塗層典型上覆蓋該主體之頂面或第一表面，並亦可覆蓋該主體之其他表面。該主體具有大致相互平行延伸並大致垂直於該盤之中心軸84的大致平坦的頂面或第一表面88及相對置的底面90(圖1及4)。該主體亦具有適於固持複數個 晶圓的複數個晶圓固持特徵。
在該載體之特定描述實施例中，每一晶圓固持特徵包括自該頂面或第一表面88向下延伸至該主體中的大致圓形封袋92(圖3及4)。每一封袋具有配置在該頂面88之環繞部份下方的地板表面94。每一封袋亦具有環繞該地板表面並界定該封袋之周邊的周邊壁面96。該周邊壁面96自該主體之頂面88向下延伸至該地板表面。如圖4中最佳所見的，該周邊壁面可在至少一部份的該周邊上，遠離該封袋之中心向外傾斜。特定言之，彼等最遠離該晶圓載體之中心軸84的該周邊壁面的部份宜以向下朝向該地板表面94的方向遠離該晶圓載體之中心軸84向外傾斜。每一封袋90亦提供有複數個自該地板表面94向上延伸並界定高於該地板表面但低於該晶圓載體主體之第一表面或頂面88的晶圓支撐表面99的間隔開的支撐體98。在另一配置中，該間隔開的支撐體可由圍繞該封袋之整個周圍延伸的整體周緣取代，以界定連續的支撐表面。亦可使用其他類型的晶圓固持特徵。
該晶圓載體亦包括在中心軸84的接頭100。接頭100係經配置以與該轉軸之接頭24接合。該接頭100包括具有面向下的開口端的截頭圓錐狀凹槽。該截頭圓錐狀凹槽在其頂端係封閉的，並在向上方向上逐漸變細。該截頭圓錐狀接頭100具有稍大於該轉軸之凸形截頭圓錐狀接頭24之夾角的夾角。在顯示的操作條件下，該轉軸之截頭圓錐狀接頭24係接合在該晶圓載體之接頭100中且沿著大致圓形的接合線鄰接該晶圓載體。此配置為該晶圓載體提供穩定的安 裝，使得該晶圓載體穩固地保持固定在定位，但可藉由沿著軸22向上抬起該晶圓載體而分離。
進氣元件12具有大致徑向朝向並遠離軸22延伸的細長槽126(圖1)。該槽經由可透射紅外線及可見光輻射的材料形成的窗128覆蓋。該裝置另外包括經配置以自小區域或點124(本文稱為該工具之「視點」)接收表徵訊號122並提供代表此等表徵訊號之數據的表面表徵工具120。該工具可選自高溫計、反射計、組合高溫計/反射計、組合撓度計/反射計/溫度工具、橢圓偏光計、光致發光分光計、相機、電致發光分光計、表面聲波發生器或其任意組合。工具120係可滑動地安裝在軌道130上(圖2)，軌道130依序安裝至該進氣元件12並因此安裝至腔10。該工具係連接至移動裝置132，諸如習知的機械、機電或氣動致動器，使得工具120可在朝向及遠離軸22的方向D上，對準窗128，沿著槽126移動。如參照圖1最佳瞭解的，工具120之移動亦將在配置在該轉軸上的晶圓載體之第一表面或頂面88上方沿方向D移動該視點124。移動裝置132可經配置以提供代表該工具及視點之徑向位置的訊號。
亦可使用表面聲波發生器以測量及評估薄膜/表面組合。表面聲波可測量薄膜/基材組合(例如，GaN/Si或GaN/藍寶石)之溫度及/或厚度。第一雷射器送出訊號至該薄膜/基材組合之表面及第二探針雷射器偵測該訊號。藉由知曉其等撞擊該表面的訊號之間的距離並測量表面波產生與偵測之間的時間間隔，可測定該表面聲波之速度。由於溫度 與該表面聲波存在相關性，因而可測量及監測該薄膜/基材組合的溫度。同時，考慮到表面聲波頻率與膜厚度之相關性，亦可監測在該基材上生長的薄膜厚度。對於在MOCVD反應器中的加熱器使用具有主動或反饋迴路的溫度測量，可如文中所述監測並控制處理溫度。另外，使用在基材(例如，Si或藍寶石)上生長之薄膜的表面聲波頻率相關性，亦可監測及測量膜厚度及完整度。
可配置工具120以將代表自視點124傳出的表徵訊號的數據提供為一或多個數位或類比訊號。例如，若該工具係高溫計，則其可經配置以提供「原始」訊號，該訊號代表自表面發射的輻射強度並因此代表在視點處的載體表面之發射率乘以在視點處的載體表面之絕對溫度的四乘方的乘積。此原始訊號因此包括關於發射率及溫度的資訊。該工具視情況亦可經配置以提供僅代表在視點處的該載體表面之發射率的個別訊號，以致可解捲積(deconvolute)溫度及發射率。例如，該高溫計工具可經配置以引導一束輻射能至該視點處的表面上並偵測在該視點處自表面反射的輻射能。另一有用的工具係如例如於美國專利第6,349,270號(其內容以引用之方式併入本文中)中揭示的組合高溫計/反射計。另一有用的工具係可自Veeco Instruments作為DRT-210原位過程監視器獲得的組合撓度計、反射計及溫度工具。
工具120係連接至電腦133。電腦133亦連接至移動裝置132用於接收代表視點124之徑向位置的訊號。電腦133亦 接收代表轉軸20及晶圓載體80之旋轉位置之來自旋轉驅動器26的訊號。當該轉軸及載體旋轉時，該工具之視點124圍繞該載體之中心軸84沿圓周方向C(圖3)掃過該載體之第一表面88。當該工具沿方向D移動時，視點沿徑向D掃過該表面。電腦133使在任意時刻由工具120接收的數據與在此時刻的視點之徑向位置D及圓周位置C相關聯。此關聯可為明確的，如藉由伴隨數據記錄位置，或不明確的，如藉由將該數據寫成一陣列，其中數據在該陣列中的位址對應於該等徑向及圓周位置。因此，電腦133產生該晶圓載體之第一表面的二維圖，描繪代表表徵訊號之數據相對在該載體表面上的位置。此二維圖構成一影像。該影像可以視覺上可感知之形式在例如監視器上顯示。
電腦133可包括中央處理單元(未顯示)、記憶體(未顯示)、支援電路(未顯示)及操作介面(其可包括鍵盤、監視器及其他容許操作員手動輸入資訊或自其它媒體上傳儲存資訊的組件(未顯示))。電腦133允許控制室10之操作參數與活動，以及控制處理氣體供應器14、加熱器70、旋轉驅動器26及工具120。電腦133亦允許工具120與加熱器70之間的反饋迴路，以致可調整該晶圓載體80之溫度，及若適當，晶圓140之溫度。該中央處理單元及記憶體之類型及構成係為彼等熟習此項技術者所熟知。
操作時，將晶圓140(諸如由矽、藍寶石、碳化矽或其他結晶基材形成的盤狀晶圓)設置於每一晶圓載體之封袋92中。最佳如圖1及2中所見，該晶圓係以頂面面向上地設 置，使得該頂面係暴露在該晶圓載體之頂面或第一表面88。該晶圓之對置的底面在該晶圓之周邊靜置在支撐體98上。該等支撐體僅與一小部份的該底面接合。該底面之剩餘部份面對該封袋之地板表面94，但高起於該地板表面，以致在該晶圓之底面128與該封袋之地板表面94之間存在間隙。
在化學氣相沈積製程之典型循環中，使其上負載有晶圓的晶圓載體80自預燃室76負載至室10中並置於圖1中顯示的操作位置。在此條件下，該等晶圓之頂面向上面向該進氣結構12。致動加熱器70，並操作該旋轉驅動器26以使轉軸20及因此使晶圓載體80繞軸22轉動。典型上，該轉軸係以每分鐘自約50至1500轉之旋轉速度旋轉。
加熱器70主要藉由輻射熱傳使熱量轉移至該晶圓載體之底面90。施加至該晶圓載體之底面的熱量經由該晶圓載體之主體82向上流至該晶圓載體之頂面88。向上通過該主體的熱量亦向上通過間隙而至每一晶圓之底面，並向上通過該晶圓而至該晶圓之頂面。熱量自該晶圓載體之頂面88及自該晶圓之頂面126輻射至該處理室之溫度較低的元件，如例如至該處理室之壁面及至該進氣元件12。熱量亦自該晶圓載體之頂面88及該等晶圓之頂面126轉移至通過此等表面的處理氣體。
致動處理氣體供應器14以通過進氣元件12供應氣體。該等氣體向下朝向該晶圓載體傳遞，通過該晶圓載體之頂面88及該等晶圓之頂面，並向下環繞該晶圓載體之周邊傳遞 至該出口及至排氣系統18。該製程可包括退火步驟，其中該處理氣體供應單元僅供應非反應性氣體，同時該等晶圓及載體係保持在高溫下，接著為一或多個活性沈積期，其中該處理氣體供應單元供應反應性氣體。該等反應性氣體在晶圓上形成期望沈積物，並亦在載體上形成沈積物。在完成該循環後，自該反應室移出載體並用其上具有其他晶圓的另一載體取代。在自反應室移出後，清潔該載體以自該第一表面移除沈積物，並在另一循環中再次使用同一載體。例如，該載體可在惰性氛圍或真空中在高於沈積循環中使用的溫度下烘烤以蒸發沈積的材料。移除沈積材料係重要的，以避免污染在隨後循環中使用的晶圓。重複此過程，以致將每一載體用於一序列的沈積循環，典型上在每一循環之後或在預定數目的循環之後進行清潔。
在每一循環之退火步驟期間，在引入反應性氣體之前，可致動工具120及電腦133以取得包含負載於其上之晶圓之載體之第一表面的影像。可將在每一循環中的影像與標準或與在早先循環期間取得的載體影像作比較。僅舉例而言，此比較可藉由視覺檢查該等顯示影像而完成。由於在沈積循環期間沈積在載體上的材料典型上具有例如不同於該載體表面之發射率的發射率，因而代表發射率的影像將顯示帶有污染物的區域。若該等載體(無晶圓)未在烘箱中(通常在真空下)烘烤一段時間，或若有殘餘的GaN或其他沈積材料留在該載體上，則其可在下一次生長進行之隨後的起始熱退火部份期間自該載體脫離。由於該等晶圓係在 比該晶圓載體更低之溫度下操作，因而該等脫離的GaN優先沈積在晶圓上並影響晶核生成過程(該晶核生成之表面覆蓋度)，並因此影響下一次生長進行之結晶性質。此外，在該載體具有諸如碳化矽塗層之塗層的情況下，在該塗層中的裂縫將暴露具有不同發射率的下層材料，並因此將在該影像中明顯可見。甚至在無塗層之情況下，表面不規則(諸如刻痕或裂縫)將起到黑體之作用，並因此比周圍表面更強烈地發射。此等掃描使操作員可根據熱不均勻性(歸因於老化、封袋碎屑、該塗層中的裂縫或空隙等)判定特定載體的壽命終點。可比較該等載體之歷史掃描，及隨特徵發展，可判定不均勻載體是否會影響未來的LED操作。在該等塗層中的微裂紋容許(例如)在該生長過程期間的自由基氫滲透(來自NH3之熱解)，其自該載體脫離氧及碳，其可接著併入隨後生長的LED中。此等污染物會影響LED亮度及該等生長膜之電性質。裂縫起到黑體之作用並顯現為小的、局部化較明亮區域。當使用其他表面表徵工具時，亦可取得類似的數據，例如反射率，並與標準或參考晶圓載體作比較。
若晶圓不在適當的位置，則該晶圓表面將具有不同於其他晶圓表面的溫度分佈，且此可藉由檢查該影像而輕易偵測到。
在其他情況下，評估該等影像可識別其他不均勻或不正確的條件。例如，該影像取得步驟可在每一循環之活性沈積階段期間以及退火階段期間進行。在該活性沈積步驟 中，每一晶圓可如圖4中140'處所指示的彎曲(或顯示曲度)。若該晶圓足夠彎曲(或顯示曲度)而接觸該封袋之地板表面94，則該晶圓在該接觸點處將具有熱點。此可藉由使用例如高溫計或組合高溫計/反射計或組合撓度計/反射計/溫度工具檢查該影像而輕易偵測到。該(等)晶圓之彎曲/曲度可藉由測量晶圓內熱概況(中心至邊緣)及為合格標準設定上限及下限而驗證。未處理晶圓之彎曲/曲度之驗證亦可以相同方式評估。
在該製程期間的其他不均勻亦可類似地偵測。此外，個別晶圓載體之性質的變化可使用影像，及特別是藉由將影像與同一載體之先前取得的影像相比較而偵測。例如，若在該生長進行(其中晶圓係負載在載體上)之起始退火部份期間在該MOCVD反應器中進行掃描，則可歸因於其與其同類(在給定環中)相比的熱概況而辨別晶圓是否誤負載。可能會有小微粒或其他特徵當該等晶圓經負載時存於其下方，而與該晶圓載體產生非理想的熱接觸。在此情況下，該晶圓將以不同的絕對溫度或溫度梯度(若其係傾斜的)操作，從而在生長期間影響晶圓內及晶圓間的波長產率。
亦可使用文中揭示的表面表徵工具進行該晶圓載體之原位掃描，以確保該晶圓載體在半導體生長期間係均勻的。該等掃描將允許獨立測量，以確保該溫度跨越該晶圓載體係均勻的，以及偵測在該晶圓載體中的任何溫度變化。
操作員或自動化系統可至少部份根據該等影像之檢查採取適當行動來控制或調整該製程。例如，操作員可識別已 劣化或未經適當清潔的晶圓載體並可自該製程移除該等載體。
圖5顯示評估晶圓載體之方法的概述。示意圖200顯示可評估或表徵一序列的複數個載體i、i+1、i+2等，並儲存表徵訊號。接著可使用該等儲存訊號來比較晶圓載體頂面，以觀察例如在許多或成批晶圓載體中是否存在變化，以及用來判定該晶圓載體在經受許多CVD製程及清潔之後是否仍適用；亦即，在該晶圓載體之頂面是否存在任何會影響產率的缺陷及/或該晶圓載體表面是否經適當清潔以移除沈積材料。另外，可掃描每一晶圓載體並儲存其表徵訊號，以致同一晶圓可在一或多個CVD製程之後與其自身比較，來觀察該載體在CVD製程及/或清潔過程期間是否已經適當清潔及/或損壞。以此方式，可在負載晶圓之前移除不適宜的晶圓載體，而增加每個晶圓的LED產率。
在步驟205，將可獲自許多或成批晶圓載體的載體i放置在適宜裝置中，使該載體旋轉且加熱該載體至評估溫度，通常係在自約400℃至約1500℃之範圍內。將文中述及的一或多個表面表徵工具安裝在軌道上(類似於上文論述軌道130)。接著加熱該晶圓載體至預定溫度，及在步驟210發生載體i之頂面的表面表徵及在步驟212取得表徵訊號並在步驟240儲存。步驟240中之訊號及比較器的儲存可以多種方式完成，從將訊號記錄在筆記型電腦上並對該等訊號進行並列比較至將該數據儲存在具有一組指令以進行數據比較的電腦中。
在已發生載體i之表面表徵之後，將載體i自該裝置移除並儲存供稍後使用。接著，在步驟215負載載體i+1並在步驟220及222經歷如載體i的相同處理且在步驟240儲存該等表徵訊號。如前，在已發生載體i+1之表面表徵後，將載體i+1自裝置移除並儲存供稍後使用。接著，在步驟225負載載體i+2並在步驟230及232經歷如載體i+1的相同處理，且在步驟240儲存該等表徵訊號。
在步驟240，在已表徵一組載體之後，接著可操作比較器，以判定已經評估的載體是否符合(例如)規格，或在裝運期間是否已有任何該等載體經損壞(例如，在該載體之頂面上的SiC塗層中的碎屑或裂縫)。另外，該等訊號之比較可判定在該等個別載體之訊號之間是否存在寬或窄範圍的差異及判定每一載體頂面的表面均勻性。若在該等個別載體之訊號中存在寬範圍的差異，則其可為若將該等載體使用於製造中將會導致LED產率降低之製造問題的指示。若測得窄範圍，則此可為指示載體係經製造成合適規格並可用於LED製造。載體頂面的溫度變化，其可為例如跨越整個載體頂面的溫度梯度或為跨越該載體頂面的標準差，可為判定表面均勻性的一種方式。根據待製造LED之類型，例如基於GaN或基於AsP，該溫度梯度或溫度標準差可極小。
對於測得窄範圍的情況，可由例如操作員或電腦選擇隨機的載體。該經隨機選擇的載體接著可作為參考載體，用來與包含該經隨機選擇載體之特定件或批載體中的載體作 比較。該比較可以如以上圖5或以下圖6中描述的方式進行。當來自特定件或批載體的載體針對特定批或件中的載體，針對來自相同製造商之不同件或批中的載體評估時，或當在特定件或批中的載體進行通過多種CVD方法步驟並以如本揭示內容中討論的多種步驟評估時，可進行該比較。對於該等載體訊號之寬範圍差異的情況，該寬範圍係視公司或顧客標準及要求而定，此並不一定意指該特定件或批必須被視作不符合規格。在某些例中，可對該訊號數據進行更嚴格的統計分析，以判定是否存在適合該特定公司或顧客標準及要求的隨機載體。在嚴格的統計分析之後，可能可選擇隨機的載體且可接著如描述的將此載體使用於此揭示內容中。
圖6顯示檢查載體之另一方法的示意圖300。在此示意圖中，在步驟310，將負載有晶圓的晶圓載體i置於化學氣相沈積室中。在該製程之沈積階段之前，例如在退火階段期間，加熱該載體及晶圓至預定溫度且在步驟360發生該負載載體i之表面表徵及分析。在此步驟期間，可判定該等晶圓是否經適當地負載於載體i上及/或在載體i上是否存在在先前檢查期間漏掉的任何缺陷。
若在步驟360中測定載體i及晶圓係可接受的，則接著可在步驟320中用全CVD製程處理負載載體i。若於步驟360中測定載體i及/或晶圓係不可接受的，則操作員可根據由公司或顧客設立的方案決定(例如)從生產線上取下載體並重新負載上可能未經適當負載於該載體上的晶圓，報廢整 個載體及/或晶圓，或任何其他可能對由該特定載體/晶圓配置所得的LED產率有影響的步驟。
隨著載體i及晶圓已在步驟320中經歷該CVD製程，將載體i及晶圓移至其中移除該等已經歷CVD製程的晶圓用於進一步處理的腔室或裝置。接著在步驟340中將載體i移至清潔步驟，其可例如包括使用基於鹵化物的蒸氣蝕刻、基於酸的蝕刻、物理清潔(諸如噴砂或CO2衝擊)及其類似方法，在惰性氛圍或真空下，在高於沈積循環中使用的溫度下，將該載體置於烘箱中以蒸發沈積材料。
其後，一旦清潔載體i，則可將其置於儲存區域中供未來使用或放回用於晶圓負載及隨後CVD處理的隊列中。在負載之前，接著可以類似於上述在圖5中之示意圖200在圖6之步驟350中之方式評估載體i。在步驟370取得該等表徵訊號並在步驟240儲存，其可為與示意圖200中使用者相同或不同的比較器。在大多數例中，使其相同係更有用的。以此方式，接著可比較在任何CVD處理之前的載體i之原始表徵訊號與在清潔之後獲得的載體i之表徵訊號。根據由使用者建立的標準，可在步驟380做出判定，以根據經清潔載體之表徵訊號與開始檢查時載體之表徵訊號之間的比較來判定經清潔的載體i是否仍適用。若測定載體i係可接受的，則接著使其返回至步驟310以載入晶圓，然後繼續示意圖300中的另外步驟，直至在步驟380的比較顯示載體i不再可接受為止。在該情況，在步驟390移出該載體不再使用。
圖7顯示如上文描述的表面聲波發生器系統之一實例。MOCVD反應器之斷面部份400顯示晶圓載體402、固持晶圓404及檢視口406。雷射器408藉由送出入射光束416產生表面聲波，該入射光束接著反彈離該晶圓404之表面且反射光束420由偵測器412偵測。同時，另一雷射器410送出入射光束418以偵測由來自雷射器408之入射光束416產生的表面聲波。入射光束418彈離該晶圓404之表面且反射光束422由偵測器414偵測。如上述，分析反射光束可用以測量及監測在晶圓404上生長的膜之厚度以及該膜/晶圓結構之光學反射率。該膜/晶圓結構及經由該表面聲波發生器系統測量所得的資訊可用於在操作基礎上調整處方及處理條件，使得可在每次操作間更好地控制該反應器並改良LED裝置之品質。與檢視口406及晶圓載體402有關的雷射器408及410及偵測器412及414之放置可根據操作員的需要而改變。在某些情況中，雷射器408及410可設置於反應器夾層中及偵測器412及414可安裝在沿檢視口406移動的轉移台上。此類型的配置使表面聲波發生器可測量及監測膜厚度與晶圓溫度以及當晶圓載體402在MOCVD反應器中旋轉時產生該晶圓表面之膜反射率拓撲圖。
由文中揭示的方法，可維持晶圓載體針對好/壞熱均勻性之品質控制。在晶圓載體上的SiC塗層之發射率(黑度)係隨該SiC塗層之化學計量及厚度而改變。在室溫下該晶圓載體之「灰度」測量係難以分析，但若加熱至高於約400℃，則該晶圓載體之熱掃描可顯示該塗層之精細差異。該 等載體(當使用其等時)之發射率亦可改變(增加)，原因可能在於該SiC塗層表面之微粗糙度改變。該發射率可藉由成加熱功率隨時間之函數映射晶圓載體而監測。
可採用以上論述特徵之若干各種不同及組合。該晶圓載體可包括比以上顯示及討論者更多或更少之晶圓承載區域。該等晶圓承載區域之組態可變化。工具120亦可由熱影像相機取代。如本文提及，相機係同時取得代表自複數個點或小區域傳出之表徵訊號之數據的工具。在另一變型中，可當該等載體係配置於該反應室之外部時獲得該等載體之影像。例如，該等載體可在預燃室76中或在完全分離的單元中成像。
在另一變型中，可不移動該工具而掃描該工具之視點。例如，在配置該工具以藉由鏡子自載體接收表徵訊號時，可移動該鏡子以便移動該視點。
本發明之另一實施例是使用文中揭示之方法及/或裝置，以藉由自控制晶圓載體及/或腔室獲得例如熱圖或「熱簽章(thermal signatures)」，然後最佳化其他CVD或MOCVD反應系統(包括晶圓載體)之腔室及/或晶圓載體條件，而使反應室及/或晶圓載體相匹配。其他類型的圖可使用在半導體工業中所使用及彼等熟習此項技術者所熟知的典型計量學工具產生。該系統包括適於在相對於可旋轉載體的複數個位置上測量表面表徵的表面表徵工具，該可旋轉載體具有適於固持至少一半導體晶圓的頂面，其中該表面表徵工具適於在複數個位置上產生表徵訊號，其含有 關於該載體及/或晶圓之頂面的資訊，具有用於儲存一組電腦指令之記憶體的第一電腦，其中該電腦係與該表面表徵工具連通，用於根據在化學氣相沈積操作之每一方法步驟期間獲得的表徵訊號判定表徵該載體之頂面的位置相關參數之值。另外，存在化學氣相沈積室，其中設置可繞旋轉軸旋轉並具有適於固持至少一半導體晶圓之頂面的載體，且該晶圓之主表面大致橫向於該旋轉軸延伸。亦提供第二電腦，其具有用於儲存一組電腦指令的記憶體，該等指令包括用於調整化學氣相沈積操作之每一步驟之處理條件的指令，該第二電腦與第一電腦連通。該第一電腦可在化學氣相沈積操作之每一步驟期間將來自表面表徵工具的位置相關參數傳達至第二電腦，其接著可調整化學氣相沈積操作之每一步驟之處理條件以改善或增加該室中的產率。在該室中可設置一接近載體放置的加熱器。該加熱器具有一或多個加熱元件。另外，可提供一或多個將包含III族金屬源及V族化合物之氣體供應至該室中的氣體源。該第二電腦可與加熱器及/或氣體源連通，其等接著可根據該第一電腦及該第二電腦之間的聯繫進行調整。
例如，在可在控制反應器系統(其可包括控制晶圓載體)中進行的化學氣相沈積操作之每一步驟期間，可實施該晶圓載體之熱表徵並連同該反應室及/或該等晶圓載體加熱器之溫度作記錄。亦可進行晶圓表徵及可使品質及產率與該晶圓載體之熱表徵及該反應室及/或該等晶圓載體加熱器之溫度相關聯。在各種不同的沈積循環期間可調整及最 佳化沈積條件以最小化或消除在生長層中的缺陷，及來自該控制反應器及/或晶圓載體的表面表徵訊號可經由具有如何改變該反應器之操作條件之指令的控制器或電腦傳送至其他反應器，自氣流至該晶圓載體(或反應器)的溫度區域，以將該控制反應器及/或晶圓載體之最佳化反應條件賦予另一反應器。
儘管本發明在文中已參照特定實施例作描述，但應瞭解此等實施例對本發明之原理及應用僅係示例性的。因此應瞭解可對示例性實施例作出若干調整並可在不脫離如由隨附申請專利範圍所界定的本發明之精神及範圍內設計其他配置。
10‧‧‧反應室
12‧‧‧氣體分佈元件
14‧‧‧氣體供應器
18‧‧‧排氣系統
20‧‧‧轉軸
22‧‧‧中心軸
24‧‧‧接頭
25‧‧‧旋轉通過裝置
26‧‧‧旋轉驅動機構
70‧‧‧加熱元件
72‧‧‧入口
74‧‧‧門
74'‧‧‧開啟位置
76‧‧‧預燃室
80‧‧‧晶圓載體
80a‧‧‧第一晶圓載體
80b‧‧‧第二晶圓載體
82‧‧‧主體
84‧‧‧中心軸
88‧‧‧第一表面
90‧‧‧底面
92‧‧‧封袋
94‧‧‧地板表面
96‧‧‧周邊壁面
98‧‧‧支撐體
99‧‧‧晶圓支撐表面
100‧‧‧接頭
120‧‧‧表面表徵工具
122‧‧‧表徵訊號
124‧‧‧小區域/點/視點
126‧‧‧細長槽/晶圓之頂面
128‧‧‧窗/晶圓之底面
130‧‧‧軌道
132‧‧‧移動裝置
133‧‧‧電腦
140‧‧‧晶圓
140'‧‧‧彎曲
400‧‧‧斷面部份
402‧‧‧晶圓載體
404‧‧‧晶圓
406‧‧‧檢視口
408‧‧‧雷射器
410‧‧‧雷射器
412‧‧‧偵測器
414‧‧‧偵測器
416‧‧‧入射光束
418‧‧‧入射光束
420‧‧‧反射光束
422‧‧‧反射光束
圖1係根據本發明之一實施例描繪化學氣相沈積裝置的簡化截面示意圖。
圖2係圖1之裝置的頂部平面示意圖。
圖3係在圖1及2之裝置中使用的元件之頂部平面示意圖。
圖4係描繪圖3元件之一部份的局部剖面圖。
圖5係關於評估載體之方法的示意圖。
圖6係關於評估載體之另一方法的示意圖。
圖7係關於評估晶圓的局部剖面圖。
10‧‧‧反應室
12‧‧‧氣體分佈元件
14‧‧‧氣體供應器
18‧‧‧排氣系統
20‧‧‧轉軸
22‧‧‧中心軸
24‧‧‧接頭
25‧‧‧旋轉通過裝置
26‧‧‧旋轉驅動機構
70‧‧‧加熱元件
72‧‧‧入口
74‧‧‧門
74'‧‧‧開啟位置
76‧‧‧預燃室
80a‧‧‧第一晶圓載體
80b‧‧‧第二晶圓載體
82‧‧‧主體
88‧‧‧第一表面
90‧‧‧底面
120‧‧‧表面表徵工具
122‧‧‧表徵訊號
124‧‧‧小區域/點/視點
126‧‧‧細長槽/晶圓之頂面
128‧‧‧窗/晶圓之底面
132‧‧‧移動裝置
133‧‧‧電腦
140‧‧‧晶圓

Claims (45)

  1. 一種用於進行非接觸式表面表徵的裝置，其包括：處理室，其適於接收可繞位於該處理室內之旋轉軸旋轉的載體，該載體具有適於固持至少一半導體晶圓的頂面且該晶圓之主表面大致橫向於該旋轉軸延伸；加熱器，其係經配置以加熱該處理室內之該載體；及表面表徵工具，該表面表徵工具可操作而在相對於橫向於該旋轉軸之載體及/或晶圓之頂面的複數個位置上移動，並進一步適於在該載體繞該旋轉軸旋轉時，在至少一部份該載體上及/或在至少一部份該晶圓之該主表面上的複數個位置上產生表徵訊號，該表徵訊號代表自該經加熱之載體頂面發射的輻射強度；其中該裝置係經組裝以基於該表面表徵工具所產生之表徵訊號調節該加熱器之溫度。
  2. 如請求項1之裝置，其中該處理室係化學氣相沈積室。
  3. 如請求項1之裝置，其中該表面表徵工具係選自高溫計、反射計、組合高溫計/反射計、組合撓度計/反射計/溫度工具、橢圓偏光計、光致發光分光計、相機、電致發光分光計、表面聲波發生器或其任意組合。
  4. 如請求項3之裝置，其中該高溫計係在自約400nm至約8μm之波長下操作的高溫計。
  5. 如請求項1之裝置，其中該表面表徵工具測量選自以下的表面性質：溫度、反射率、光致發光、電致發光、發射率及來自化學氣相沈積操作之殘餘沈積物之存在與 否。
  6. 如請求項1之裝置，其中該載體係固持至少一半導體晶圓。
  7. 如請求項6之裝置，其中該表面表徵工具測量選自以下的表面性質：該晶圓表面之溫度、該半導體晶圓之彎曲、該半導體晶圓之翹曲及該半導體晶圓之傾斜。
  8. 如請求項6之裝置，其中該表面表徵工具係選自高溫計、組合高溫計/反射計、組合撓度計/反射計/溫度工具、橢圓偏光計、光致發光分光計、相機、電致發光分光計、表面聲波發生器或其任意組合。
  9. 如請求項8之裝置，其中該高溫計係在自約400nm至約8μm之波長下操作的高溫計。
  10. 如請求項1之裝置，其進一步包括具有用於儲存一組電腦指令之記憶體的電腦，該電腦耦合至該表面表徵工具用於根據該等表徵訊號判定表徵該載體之頂面的位置相關參數之值。
  11. 如請求項10之裝置，其中該組電腦指令包括用於以下用途之指令：使該等表徵訊號與其在該載體之頂面上的位置相關聯，根據位置基準比較該載體之頂面與參考載體頂面之表徵訊號，及以視覺可感知方式將該等表徵訊號顯示至其於該載體之頂面上的位置。
  12. 如請求項10之裝置，其中在該室中連續表徵複數個載體，該組電腦指令包括用於以下用途之指令：使在該室中個別表徵的每一載體之頂面的根據位置基準的表徵訊 號相關聯，將來自在該室中連續表徵的每一載體之頂面之根據位置基準的表徵訊號儲存於資料庫中，根據位置基準對複數個載體之表徵訊號進行分析，及由在該室中連續表徵的每一載體之頂面之根據位置基準的表徵訊號顯示表面特徵圖。
  13. 如請求項10之裝置，其中該組電腦指令包括用於以下用途之指令：在化學氣相沈積操作之每一方法步驟期間儲存位置相關的表徵訊號；由校準晶圓獲得位置相關之表徵訊號；將來自該化學氣相沈積操作之每一方法步驟的位置相關表徵訊號與預定組的最佳位置相關表徵訊號作比較；將來自該化學氣相沈積操作之每一方法步驟的位置相關表徵訊號與來自校準晶圓的一組位置相關表徵訊號作比較；根據來自化學氣相沈積操作之每一方法步驟的位置相關表徵訊號與來自校準晶圓的該組位置相關表徵訊號之比較調整化學氣相沈積操作之方法步驟；及在該表面表徵工具與加熱器之間提供反饋迴路，以致可調節該載體及/或晶圓之溫度。
  14. 一種表徵表面之方法，其包括以下步驟：使載體繞旋轉軸旋轉，該載體具有適於固持至少一半導體晶圓的頂面，且該晶圓之主表面大致橫向於該旋轉軸延伸；在相對於該載體之頂面的複數個位置上移動表面表徵工具，藉此改變在該載體之頂面上的測量位置；利用該表面表徵工具在複數個位置上產生表徵訊號， 該等表徵訊號含有關於該載體之經加熱頂面的資訊；及根據該等表徵訊號判定表徵該載體之頂面的位置相關參數之值；將表徵該載體之頂面的位置相關參數與參考載體頂面作比較，其中該參考載體頂面係經由在隨機選擇的載體上進行旋轉、移動、產生及判定步驟而判定；及根據相對預定可接受參數的表徵訊號檢查表徵該載體之頂面的位置相關參數。
  15. 如請求項14之方法，其中將該載體之頂面加熱至預定溫度，該加熱係藉由具有一或多個加熱元件的加熱器完成。
  16. 如請求項14之方法，其進一步包括以視覺感知形式顯示該等位置相關之值。
  17. 如請求項14之方法，其中表徵複數個載體，該載體係第一載體且表徵該載體之頂面的位置相關參數係第一載體頂面位置相關參數，該方法進一步包括利用該表面表徵工具在複數個位置上產生表徵訊號，該等表徵訊號含有關於第二載體之頂面在受熱時的資訊；及將該等第一載體頂面位置相關參數與該等第二載體頂面位置相關參數作比較。
  18. 如請求項17之方法，其中該比較係以視覺感知形式顯示。
  19. 如請求項17之方法，其進一步包括利用該表面表徵工具 在複數個位置上產生表徵訊號，該等表徵訊號含有關於第三載體之頂面在受熱時的資訊；及利用該表面表徵工具在複數個位置上產生表徵訊號，該等表徵訊號含有關於第四載體之頂面在受熱時的資訊。
  20. 如請求項14之方法，其中表徵複數個載體，該參考載體頂面係在隨機選擇的第一載體上，該方法進一步將來自該參考載體頂面之表徵訊號儲存於資料庫中。
  21. 如請求項20之方法，其中該隨機選擇的第一載體係獲自單一製造批或批次的載體。
  22. 如請求項14之方法，其進一步包括在第二載體上進行請求項14中的步驟；及將表徵該第二載體之頂面的位置相關參數與表徵該參考載體之頂面的位置相關參數作比較。
  23. 如請求項14之方法，其中該參考載體係未經歷化學氣相沈積操作的載體。
  24. 如請求項22之方法，其中該第二載體已經歷化學氣相沈積操作及清潔步驟，以移除來自該化學氣相沈積操作的殘餘沈積物。
  25. 如請求項14之方法，其中該預定溫度係介於約200℃至約1500℃之間。
  26. 如請求項14之方法，其進一步包括將來自該載體之頂面之表徵訊號儲存於資料庫中。
  27. 如請求項26之方法，其進一步包括使其上固持至少一半導體晶圓的載體經歷化學氣相沈積操作、晶圓移除及隨 後的清潔，以移除在該載體之頂面上來自該化學氣相沈積操作的殘餘沈積物；及在該載體之經清潔的頂面上重複請求項14之步驟。
  28. 如請求項27之方法，其進一步包括將表徵該經清潔載體之頂面的位置相關參數與表徵未經歷化學氣相沈積操作之載體的頂面的位置相關參數作比較，來判定該經清潔載體之頂面是否係可接受的。
  29. 如請求項28之方法，其中該比較係以視覺可感知之形式展現。
  30. 如請求項28之方法，其係在該經清潔載體上重複直至該載體之頂面不再係可接受的。
  31. 如請求項14之方法，其中該載體係固持至少一半導體晶圓。
  32. 如請求項14之方法，其中該表面表徵工具係選自高溫計、反射計、組合高溫計/反射計、組合撓度計/反射計/溫度工具、橢圓偏光計、光致發光分光計、相機、電致發光分光計、表面聲波發生器或其任意組合。
  33. 如請求項32之方法，其中該高溫計係在自約400nm至約8μm之波長下操作的高溫計。
  34. 如請求項32之方法，其中該等表面表徵工具測量選自以下的表面性質：溫度、反射率、光致發光、電致發光、發射率及來自化學氣相沈積操作之殘餘沈積物的存在與否。
  35. 如請求項31之方法，其中當該載體固持至少一半導體晶 圓時，該等表面表徵工具測量選自以下的表面性質：該半導體晶圓之溫度、該半導體晶圓之彎曲、該半導體晶圓之翹曲及該半導體晶圓之傾斜。
  36. 如請求項35之方法，其中該表面表徵工具係選自高溫計、反射計、組合高溫計/反射計、組合撓度計/反射計/溫度工具、橢圓偏光計、光致發光分光計、相機、電致發光分光計、表面聲波發生器或其任意組合。
  37. 如請求項36之方法，其中該高溫計係在自約400nm至約8μm之波長下操作的高溫計。
  38. 如請求項15之方法，其進一步包括：使該表面表徵工具經由一或多個反饋迴路連接至該加熱器，該一或多個反饋迴路提供訊號以調整該載體之溫度。
  39. 一種用於最佳化化學氣相沈積之系統，其包括：適於在相對於可旋轉載體的複數個位置上測量表面特徵的表面表徵工具，該可旋轉載體具有適於固持至少一半導體晶圓的頂面，且該晶圓之主表面大致橫向於載體之旋轉軸延伸，該表面表徵工具可操作而在橫向於該旋轉軸之該複數個位置上移動，該表面表徵工具進一步適於在該複數個位置上產生表徵訊號，該等表徵訊號含有關於自該經加熱之載體及/或該晶圓之頂面所發射之輻射強度在該載體及/或晶圓經歷化學氣相沈積操作之每一方法步驟時的資訊；具有用於儲存一組電腦指令之記憶體的第一電腦，該 電腦與該表面表徵工具連通用於根據在化學氣相沈積操作之每一方法步驟期間獲得的表徵訊號判定表徵該載體之頂面的位置相關參數之值；及化學氣相沈積室，其適於接收該可旋轉載體；安裝於該化學氣相沈積室中接近該載體的加熱器，該加熱器具有一或多個加熱元件；及具有用於儲存一組電腦指令之記憶體的第二電腦，其包括用於調整化學氣相沈積操作之每一步驟的處理條件的指令，該第二電腦與該第一電腦連通，其中該第一電腦將根據在化學氣相沈積操作之每一方法步驟期間獲得的表徵訊號表徵該載體及/或晶圓之頂面的位置相關參數傳達至該第二電腦，及該第二電腦根據由該第一電腦接收的位置相關參數調整該室中的化學氣相沈積操作之每一方法步驟以改良產率，且其中該系統係經組裝以基於該表面表徵工具所產生之表徵訊號調節該加熱器之溫度。
  40. 如請求項39之系統，其中該加熱器之一或多個加熱元件係與該第二電腦連通。
  41. 如請求項39之系統，其進一步包括一或多個經配置以將包含III族金屬源及V族化合物之氣體供應至該化學氣相沈積室中的氣體源，該等氣體源係與該第二電腦連通。
  42. 如請求項39之系統，其中該表面表徵工具係選自高溫計、反射計、組合高溫計/反射計、組合撓度計/反射計/溫度工具、橢圓偏光計、光致發光分光計、電致發光分 光計、表面聲波發生器或其任意組合。
  43. 如請求項39之系統，其中該表面表徵工具測量選自以下的表面性質：溫度、反射率、光致發光、電致發光、發射率、該半導體晶圓之彎曲、該半導體晶圓之翹曲、該半導體晶圓之傾斜及來自化學氣相沈積操作之殘餘沈積物的存在與否。
  44. 如請求項42之系統，其中該高溫計係在自約400nm至約8μm之波長下操作的高溫計。
  45. 如請求項40之系統，其中與該第二電腦連通的該一或多個加熱元件進一步經由該第一電腦與該表面表徵工具連通，以致可調節該載體及/或晶圓之溫度。
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