晶片邊緣的測量和控制制造技術

提供用于定位和/或旋轉非固體接觸的基板(諸如使晶片浮動于氣體薄層上)的裝置和方法。由于與處理腔室的各部件無固體接觸，因此使用晶片上的各特征結構來確定晶片位置和旋轉速度。閉環控制系統設置有電容式傳感器，以監測晶片邊緣在水平平面中的位置。控制系統也可以于晶片旋轉時監測晶片特征結構的位置，諸如監測晶片邊緣中的凹口。因為凹口的存在可能中斷面向晶片邊緣的傳感器，因此還提供用以減少或消除這種中斷的方法和裝置。

The measurement and control of the edge of the chip

A device and method for locating and / or rotating a substrate of non solid contact, such as making a wafer floating on a gas thin layer, is provided. Since there is no solid contact with the components dealing with the chamber, each characteristic structure on the chip is used to determine the position and rotation speed of the wafer. The closed loop control system is equipped with a capacitive sensor to monitor the position of the chip edge in the horizontal plane. The control system can also monitor the location of the characteristic structure of the wafer when the chip is rotated, such as monitoring the notch in the edge of the wafer. Because the existence of the concave mouth may interrupt the sensor on the edge of the chip, the methods and devices used to reduce or eliminate such interruptions are also provided.

【技術實現步驟摘要】
晶片邊緣的測量和控制本申請是申請日為2013年4月3日申請的申請號為201380011065.X，并且專利技術名稱為“晶片邊緣的測量和控制”的專利技術專利申請的分案申請。
本專利技術的各方面大體涉及在半導體裝置制造期間于處理腔室中定位和/或旋轉基板的方法和裝置。
技術介紹
集成電路是可在單一芯片上包括數百萬個晶體管、電容器和電阻的復雜裝置。芯片設計不斷地需要更快的電路和更高的電路密度，因此要求越來越精準的制造工藝。在一些制造工藝(諸如離子注入法)中，在基板上的膜層產生高度的內部應力。為了釋放所述應力并控制膜性質和均勻性，使膜經受諸如退火之類的熱處理。快速熱處理(RTP)腔室使基板經受高度控制的熱循環，諸如在小于10秒內加熱基板至超過1000℃。RTP釋放膜層中的應力并且也可以用于調整膜性質，諸如改變膜的密度或電氣特征。然而，RTP處理可遍及基板表面造成非均勻加熱，特別是在基板與其他部件諸如基板支撐件或支撐環接觸處。例如，在許多晶片(基板)處理系統中，晶片處理器可包括與晶片接觸的組件。這在處理的晶片需要旋轉的情況下是有利的，因為可利用在晶片處理器或旋轉器中所設計的特征結構來控制位置和旋轉速度。但是由于晶片接觸所造成的晶片非均勻加熱產生諸多問題。據此，已經開發多種系統以在退火處理期間在不與晶片直接接觸的情況下支撐、定位和旋轉晶片。轉讓給AppliedMaterials,Inc.(應用材料公司)的美國專利第8,057,602號和第8,057,601號描述了浮動(floating)、定位和旋轉在空氣薄層上的晶片的裝置和方法，通過引用將這些專利結合在此。因為晶片不再與其他系統部件直接固體接觸，因此需要精確的傳感器和控制系統以監測并控制晶片的位置和旋轉兩者。對于非接觸晶片定位而言，已經使用光學傳感器來監測晶片外部邊緣的位置。然而，當暴露于嚴峻的腔室條件時，由于高溫暴露(在某些情況下超過1000℃)或由于處理氣體在光學部件上遺留沉積物，光學傳感器可能產生可靠性的問題。此外，需要一種可靠的解決方式，以追蹤并控制晶片旋轉。在過去，已經使用晶片外部邊緣上的凹口(notch)，于處理腔室中定向晶片。然而，如果在非接觸晶片定位系統中使用具有凹口的晶片，則每當凹口旋轉通過光學傳感器的視場(fieldofview)時引入誤差。無論光學傳感器于何時“見到”所述凹口，系統控制器嘗試使晶片“回到中心位置(re-center)”，并誤移所述晶片偏離中心。當特定傳感器再次見到真實邊緣時，便提示另一校正。因此，存在對于非直接固體接觸的晶片進行定位和旋轉的改良的裝置和方法的需求。
技術實現思路
提供用于定位和/或旋轉晶片的裝置和方法。在一個實施方式中，提供一種在處理腔室中定位和旋轉基板的方法，所述方法包括：通過設置在處理腔室的內部容積中的基板定位組件支撐基板，其中所述基板在外徑邊緣上具有非均勻性，并且處理腔室具有分別指向所述基板的第一和第二邊緣部分的第一和第二傳感器，以及用于監測基板旋轉的旋轉傳感器；旋轉基板；利用第一和第二傳感器測量基板的位置；利用旋轉傳感器，確定指示在基板外徑邊緣上非均勻性的位置的數值；以及控制基板的旋轉，使得非均勻性不通過第一或第二傳感器任一者的視場。在進一步的實施方式中，所述方法進一步包括利用耦接至控制系統的第一組致動器，控制基板在X和Y方向上的位置；以及利用耦接至控制系統的第二組致動器，控制基板的旋轉，其中第二組致動器對基板施加扭矩且控制系統測量非均勻性的位置。在其他實施方式中，非均勻性包括在基板外徑邊緣上的凹口，第一傳感器測量基板在X方向上的位置，第二傳感器測量基板在Y方向上的位置，而旋轉傳感器基于繞Z軸的角度作為相對數值，測量凹口的位置。在更進一步的實施方式中，旋轉傳感器包括相機。在其他實施方式中，第一和第二傳感器包括位于相同的X-Y平面上的電容式傳感器，所述方法進一步包括通過利用第三電容式傳感器，測量基板在Z方向上距第一和第二傳感器的X-Y平面的距離，其中第三電容式傳感器位于相同的X-Y平面上的第一傳感器與第二傳感器之間且第三電容式傳感器被定位成徑向向內，從而使基板邊緣不在第三傳感器的視場之內。在另一實施方式中，提供一種在處理腔室中定位和旋轉基板的方法，所述方法包括：通過設置在處理腔室的內部容積中的基板定位組件支撐基板，其中所述基板在外徑邊緣上具有非均勻性部分，所述處理腔室包括：第一傳感器，所述第一傳感器指向基板的第一邊緣部分；第二傳感器，所述第二傳感器指向基板的第二邊緣部分；旋轉傳感器，所述旋轉傳感器用于監測基板的旋轉；以及控制系統，所述控制系統電耦接至第一傳感器、第二傳感器和旋轉傳感器；利用第一和第二傳感器測量指示基板位置的一個或更多個數值；利用耦接至控制系統的第一組致動器定位基板；利用耦接至控制系統的第二組致動器旋轉基板，其中第二組致動器對基板施加扭矩；使用旋轉傳感器測量指示基板外徑邊緣上非均勻性部分的位置的數值；以及確定非均勻性部分何時會通過第一和第二傳感器的一個或更多個的視場，以減少基板定位步驟的中斷(disruption)。在進一步的實施方式中，非均勻性部分包括在基板外徑邊緣上的凹口，第一傳感器測量基板在X方向上的位置，第二傳感器測量基板在Y方向上的位置。在更多的實施方式中，控制系統使用旋轉傳感器，以基于繞Z軸的角度作為相對數值測量凹口的位置。而在其他實施方式中，控制系統使用旋轉傳感器，確定基板的每分鐘旋轉次數(RPM)。在其他實施方式中，第一和第二傳感器包括位于相同的X-Y平面上的電容式傳感器，所述方法進一步包括通過利用第三電容式傳感器，測量基板在Z方向上距第一和第二傳感器的X-Y平面的距離，其中第三電容式傳感器位于相同的X-Y平面上的第一傳感器與第二傳感器之間，且第三電容式傳感器被定位成徑向向內，從而使基板邊緣不在第三傳感器的視場之內。在其他實施方式中，旋轉傳感器包括相機。對于另一實施方式而言，提供一種在處理腔室中定位和旋轉基板的方法，所述方法包括：通過設置在處理腔室的內部容積中的基板定位組件支撐基板，其中所述基板在外徑邊緣上具有非均勻性部分，所述處理腔室包括：第一傳感器，所述第一傳感器指向基板的第一邊緣部分；第二傳感器，所述第二傳感器指向基板的第二邊緣部分；以及控制系統，所述控制系統電耦接至第一傳感器和第二傳感器；利用第一和第二傳感器測量指示基板位置的一個或更多個數值；利用耦接至控制系統的第一組致動器定位基板；利用耦接至控制系統的第二組致動器旋轉基板，其中第二組致動器對基板施加扭矩；通過確定基板外徑邊緣上的非均勻性部分何時通過第一或第二傳感器任一者的視場，測量指示非均勻性部分的位置的數值；以及計算非均勻性部分將會通過第一或第二傳感器任一者的視場的一個或更多個估計時間周期，以減少基板定位步驟的中斷。在其他實施方式中，非均勻性部分包括在基板外徑邊緣上的凹口，第一傳感器測量基板在X方向上的位置，第二傳感器測量基板在Y方向上的位置。在進一步的實施方式中，控制系統基于繞Z軸的角度作為相對數值，計算凹口的估計位置。在其他實施方式中，控制系統計算基板的每分鐘旋轉次數(RPM)。在進一步的實施方式中，第一和第二傳感器包括位于相同的X-Y平面上的電容式傳感器，所述方法進一步包括通過利用第三電容式傳感器，測量基板在本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于處理基板的設備，所述設備包括：腔室主體，所述腔室主體界定內部容積；基板定位組件，所述基板定位組件設置在所述內部容積中，其中所述基板定位組件能夠至少于水平平面內定位和旋轉基板；第一電容式傳感器，所述第一電容式傳感器設置在所述內部容積中，其中所述第一電容式傳感器被定位成面向所述基板的切線、位于與所述基板的圓周具有相同的尺寸的圓的第一位置處，以于第一邊緣位置處檢測所述基板的邊緣位置；第二電容式傳感器，所述第二電容式傳感器設置在所述內部容積中，其中所述第二電容式傳感器被定位成面向所述基板的切線、位于與所述基板的圓周具有相同的尺寸的圓的第二位置處，以于第二邊緣位置處檢測所述基板的邊緣位置，其中所述第一電容式傳感器和所述第二電容式傳感器定位于繞著所述圓的圓周為小于180度的分離角度處；第三電容式傳感器，所述第三電容式傳感器設置在所述內部容積中、所述第一電容式傳感器與所述第二電容式傳感器之間的位置處，被定位成比所述第一電容式傳感器和所述第二電容式傳感器更靠近所述基板的寬度的中點，被定位成使得所述基板的邊緣不進入所述第三電容式傳感器的視場中，并且被定位成檢測所述基板的垂直位置；旋轉傳感器，所述旋轉傳感器設置成監測所述基板上的非均勻性部分的位置并且追蹤所述基板的角位置和/或旋轉；以及燈，所述燈設置成向所述基板的下側提供背光。...

【技術特征摘要】
2012.04.25 US 61/637,9841.一種用于處理基板的設備，所述設備包括：腔室主體，所述腔室主體界定內部容積；基板定位組件，所述基板定位組件設置在所述內部容積中，其中所述基板定位組件能夠至少于水平平面內定位和旋轉基板；第一電容式傳感器，所述第一電容式傳感器設置在所述內部容積中，其中所述第一電容式傳感器被定位成面向所述基板的切線、位于與所述基板的圓周具有相同的尺寸的圓的第一位置處，以于第一邊緣位置處檢測所述基板的邊緣位置；第二電容式傳感器，所述第二電容式傳感器設置在所述內部容積中，其中所述第二電容式傳感器被定位成面向所述基板的切線、位于與所述基板的圓周具有相同的尺寸的圓的第二位置處，以于第二邊緣位置處檢測所述基板的邊緣位置，其中所述第一電容式傳感器和所述第二電容式傳感器定位于繞著所述圓的圓周為小于180度的分離角度處；第三電容式傳感器，所述第三電容式傳感器設置在所述內部容積中...

【專利技術屬性】
技術研發人員：布萊克·克爾米，
申請(專利權)人：應用材料公司，
類型：發明
國別省市：美國,US