通過原位反饋的晶片放置和間隙控制最佳化的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明的原理和實施方式通常涉及定位和檢測在基板支撐件或轉盤中的晶片的裝置和方法。
【背景技術】
[0002]新一代的處理工具需要對晶片和沉積源之間的間隙的更嚴格的控制以滿足橫跨晶片和不同晶片之間的成分和厚度均勻性。此外，工藝可在各種溫度下，且在晶片表面和沉積源之間存在一系列分離的情況下進行。監控這些工藝的分離距離的均勻性對于確保適當沉積厚度和質量非常重要。
[0003]攝像機已被用于確保基板支撐件和處理夾具之間的距離的均勻性，其中攝像機可用以監控處理腔室的固定區段和檢測支撐件和夾具之間的間隙的變化，或當物體處于攝像機的視場中時伸出到支撐件水平之上的物體的存在。
[0004]然而，攝像機在內部占據處理腔室之內的空間或在外部占據腔室周邊周圍的空間。攝像機也可受限于所述攝像機可能暴露的溫度，因此使攝像機位于用于較高溫度工藝的腔室之內可能并不是技術上可行的。例如，攝像機和其他光檢測器將過熱且不能用于追蹤晶片的運動或所述晶片的凹槽直接在高于約80°C的工藝溫度下。
[0005]攝像機也可通常被布置在晶片支撐件的外邊緣周圍，因此無法輕易地監控支撐件的內邊緣。
[0006]腔室中用于查看孔口和光學器件的有限空間限制了用于遠程成像的選擇。來自工藝關鍵硬件的高溫、等離子體發熱和干擾限制了遠程光學測量和腔室中的晶片放置的最佳化的選擇。
【發明內容】
[0007]本發明的一方面通常涉及一種裝置，所述裝置包含:處理夾具，所述處理夾具包含處理夾具主體，所述處理夾具主體具有處理夾具底表面、在所述夾具主體中的一或多個開口，和在所述一或多個開口之內的一或多個接近傳感器；和基座，所述基座包含基座板，所述基座板具有基座板頂表面、基座中心點，和形成在基座板頂表面中與基座中心點相距距離&的一或多個凹槽；其中基座板頂表面和處理夾具底表面大體上平行，且基座板頂表面與處理夾具底表面分離達間隙距離Dti;且一或多個開口和接近傳感器與基座板頂表面大體上正交，且至少一個開口和接近傳感器位于與基座中心點相距徑向距離Rr處。
[0008]本發明的一方面通常涉及一種裝置，所述裝置包含:處理夾具，包含處理夾具主體，所述處理夾具主體具有處理夾具頂表面、與所述處理夾具頂表面相對的處理夾具底表面、在所述處理夾具頂表面和處理夾具底表面之間的厚度，和在處理夾具底表面中的三個或三個以上開口 ；基座，包含基座板，所述基座板具有基座板頂表面、與所述基座板頂表面相對的基座板底表面、在基座板頂表面和基座板底表面之間的厚度，和在基座板頂表面中的一或多個凹槽，其中基座板頂表面和處理夾具底表面大體上平行，且基座板頂表面與處理夾具底表面分離達間隙距離Dti;支柱，附著于基座板且界定基座的旋轉軸，其中基座板頂表面中的一或多個凹槽與旋轉軸相距距離Rr;三個或三個以上電容式位移傳感器，所述電容式位移傳感器測量間隙距離，其中三個或三個以上電容式位移傳感器中的每個被保持在處理夾具底表面中的三個或三個以上開口的一個之內，且三個或三個以上電容式位移傳感器中的每個具有大體上平行于基座板頂表面的操作面；且其中三個或三個以上接近傳感器中的第一個位于與旋轉軸相距距離&處，且三個或三個以上接近傳感器中的第二個位于與旋轉軸相距距離&處，且三個或三個以上接近傳感器中的第三個位于與旋轉軸相距距離R3處，其中 R2= R 1?且 R ARAR3O
[0009]本發明的一方面通常涉及一種方法，所述方法包含:圍繞旋轉軸旋轉基座，所述基座包含頂表面和一或多個凹槽；在相距旋轉軸一或多個徑向距離處測量接近傳感器的操作面和基座頂表面之間的間隙距離；檢測當基座圍繞旋轉軸旋轉時間隙距離中的變化；和確定相距間隙距離的一或多個表面特征結構的位置，所述間隙距離在相距旋轉軸的一或多個徑向距離處測量。
【附圖說明】
[0010]本發明的實施方式的進一步特征，所述實施方式的特性和各種優點將在結合附圖考慮以下詳細描述之后變得更加明白，所述附圖也可說明申請人所預期的最佳方式，且其中相同元件符號貫穿所述附圖代表相同元件，在所述附圖中:
[0011 ] 圖1A不出工藝夾具和基座的不例性實施方式的側視圖；
[0012]圖1B示出描繪基座傾斜的工藝夾具和基座的示例性實施方式的側視圖；
[0013]圖2A示出描繪晶片的不當定位的工藝夾具和基座的一部分的示例性實施方式的側視圖；
[0014]圖2B示出工藝夾具和可操作關聯的基座的示例性實施方式的另一視圖；
[0015]圖3示出基座的示例性實施方式的俯視圖；
[0016]圖4A示出工藝夾具和基座的示例性實施方式的正視圖投影；
[0017]圖4B示出其中在三個不同位置處的間隙距離測量可檢測基座弧狀彎曲的示例性實施方式；
[0018]圖4C示出指示基座頂表面的斜率的平面映射的實例；
[0019]圖5A至圖5C示出至少部分地在凹槽中的晶片的不同可能的偏心位置的實例；
[0020]圖6示出用于原子層沉積(atomic layer deposit1n ;ALD)的注入器的示例性實施方式；
[0021]圖7示出ALD注入器的示例性實施方式；和
[0022]圖8示出ALD注入器的示例性實施方式。
【具體實施方式】
[0023]在描述本發明的若干示例性實施方式之前，應理解，本發明不限于以下描述中闡述的構造詳情或工藝步驟。本發明能夠具有其他實施方式和能夠被以不同方式實踐或執行。
[0024]遍及本說明書對“一個實施方式”、“某些實施方式”、“各種實施方式”、“一或多個實施方式”、“在一些實施方式中”或“一實施方式”的參考意指結合實施方式描述的特定特征、結構、材料或特性可被包括在本發明的至少一個實施方式中。此外，在遍及本說明書的不同位置處的諸如“在一或多個實施方式中”、“在某些實施方式中”、“在一些實施方式中”、“在一個實施方式中”或“在一實施方式中”的用語的出現不一定是指本發明的相同實施方式。此外，所描述的特定特征、結構、材料，或特性可在一或多個實施方式中以任何適當方式
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[0025]如本文所使用的“基板表面”是指在制造工藝期間其上執行薄膜處理的基板上形成的任何基板或材料表面。例如，取決于應用，其上可執行處理的基板表面包括諸如硅、氧化硅、應變硅、絕緣體上硅(silicon on insulator ;S0I)、碳摻雜氧化硅、氮化硅、摻雜硅、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石的材料，和諸如金屬、金屬氮化物、金屬合金，和其他導電材料的任何其他材料。基板包括但不限于半導體晶片。基板可被暴露于預處理工藝以拋光、蝕刻、還原、氧化、羥基化、退火和/或烘烤基板表面。除直接地在基板自身表面上的薄膜處理之外，在本發明的實施方式中，所公開的任何薄膜處理步驟也可在基板上形成的底層上執行，如下文更詳細地公開；和術語“基板表面”意在包括如上下文指示的所述底層。
[0026]本發明的原理和實施方式有關涉及工藝腔室中的晶片和工藝夾具之間的垂直尺寸控制的裝置和工藝。
[0027]各種實施方式涉及包含處理夾具和基座的沉積裝置，其中所述處理夾具包含附著于所述處理夾具的一或多個接近傳感器，所述一或多個接近傳感器可測量處理夾具和基座之間的距離。
[0028]在各種實施方式中，處理夾具可以是氣體分配噴頭、原子層沉積(ALD)注入器，或化學氣相沉積(chemical vapor deposit1n ；CVD)裝置。
[0029]工藝夾具可被精確地設計以實現和保持特定的機械間隙，但是此間隙距離可隨溫度和在當工藝腔室打開用于維修時工藝夾具分離(例如，元件相對于彼此移動)的情況下改變。
[0030]本發明的實施方式還涉及位于不同位置處以檢測對于工藝的基座凹槽中的晶片的角度和/或位置的接近傳感器，所述工藝包括精確放置晶片至移動的工藝夾具中。
[0031 ] 在各種實施方式中，數個接近傳感器被大體上垂直地安裝在基座之上的處理夾具中和朝向最接近于且面向處理夾具的基座表面。在一些實施方式中，數個接近傳感器測量在傳感器和直接在接近傳感器之下的表面之間的距離。如在本說明書和附加權利要求書中所使用，術語“大體上垂直地”意指諸如接近傳感器的物體的縱軸與參考面的法線形成一角度，所述角度小于5°，或小于2°，或小于1.5°，或小于1°，或小于0.5°，或小于0.2°，或約0.0°。
[0032]在各種實施方式中，處理夾具主體包含至少三個開口，且接近傳感器可保持在每一開口之內。
[0033]在各種實施方式中，處理夾具包含四個開口和接近傳感器。
[0034]在一些實施方式中，(諸)接近傳感器可安裝于在處理夾具中形成的(諸)開口中，所述開口被配置和調整尺寸以保持(諸)接近傳感器。在一些實施方式中，開口可帶螺紋且接近傳感器可螺旋進入開口中。開口可被調整尺寸以用推配合或壓配合保持接近傳感器。接近傳感器可使用膠水或粘合劑保持在開口中。接近傳感器可被焊接到開口中。接近傳感器可通過推配合、壓配合、粘合劑或膠水、焊接和物理協同作用(例如，互補螺紋)的任一個的組合保持。
[0035]在各種實施方式中，接近傳感器可從由電容式位移傳感器和感應式位移傳感器組成的群組中選擇，其中測量電信號(例如，電容或電感)與傳感器端面和相對表面的端面之間的距離近似地成比例。電信號表明基座表面和傳感器之間的間隙。電容式位移傳感器可測量下至納米水平的物體的位置。感應式位移傳感器可對多塵環境更加有彈性。
[0036]在各種實施方式中，來自一或多個電容式位移傳感器的測量中的變化允許決定基座對處理夾具的平行性。當基座旋轉時的電容式位移傳感器和基座表面之間的距離變化可指示如果表面不平行于處理夾具、不垂直于旋轉軸和/或基座厚度變化時的擺動。
[0037]基座中的一或多個凹槽可被配置和調整尺寸以接收晶片，其中(諸)晶