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TW202405996A - 用於自動校正基板未對準的系統及方法 - Google Patents

用於自動校正基板未對準的系統及方法 Download PDF

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TW202405996A
TW202405996A TW112102297A TW112102297A TW202405996A TW 202405996 A TW202405996 A TW 202405996A TW 112102297 A TW112102297 A TW 112102297A TW 112102297 A TW112102297 A TW 112102297A TW 202405996 A TW202405996 A TW 202405996A
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flow
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者澎 叢
盛濤
馬丁傑佛瑞 薩理納斯
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美商應用材料股份有限公司
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Abstract

本文描述的實施例涉及半導體製造和處理。更具體地，提供了一種用於在處理腔室中基板的自動校正未對準的處理系統。處理系統包括處理腔室，處理腔室具有設置在處理腔室的腔室空間內的基板支撐件。基板支撐件包括用於接收基板的凹穴，及複數個流動導管，複數個流動導管在凹穴的頂面和基板支撐件的底面之間延伸。成像裝置耦接到處理腔室並且被配置為監控基板在裝載於基板支撐件的凹穴中時的位置。

Description

用於自動校正基板未對準的系統及方法
本公開的實施例總體上涉及半導體製造和處理。更具體地，本公開涉及用於自動校正處理腔室中基板的未對準的系統和方法。
在諸如CVD、外延、或其他熱處理的半導體裝置製造處理中，通常在腔室或其他處理設備中處理基板。為了在腔室內處理基板，在處理期間基板可以牢固地附接到腔室內的基板支撐件以減輕基板的移動。如果基板在處理期間移動，則基板可能會不對準。可能導致基板變得未對準的因素包括在處理期間基板支撐件周圍的氣流、壓力、和溫度。如果基板變得未對準，則厚度和/或膜特性的均勻性可能受到不利影響。
一些半導體裝置製造處理系統可以在多個腔室之間傳送基板，每個腔室具有基板支撐結構，例如沉積設備、蝕刻設備、檢查設備等。基板可透過具有叉子（fork）或端效器的傳送臂在腔室之間傳送。這種基板交換處理可能導致基板相對於基板支撐件的定位發生偏移並且變得未對準。當處理系統內的基板支撐結構未適當對準時，支撐結構不會以大致相同的傾斜或傾角保持基板。因此，當一個支撐結構將基板傳送到另一個支撐結構時，例如當升舉銷從移送腔室基板處理器的葉片上移走基板或將基板放到處理腔室中的基板支撐件上時，基板的一個點可能會在其他點接觸到接收支撐結構前接觸接收支撐結構。如果在其餘的點接觸之前發生了顯著的運動，則基板可能會移動。以此方式，潛在的污染顆粒可能從基板的接觸點刮下，從而導致基板的背面污染。這些顆粒最終可能會繞到基板頂部並沉積在基板的處理表面上，從而污染微電路或在其上構建的其他結構。此外，當基板沒有接觸到所有點都非常緊密對準的接收支撐結構時，基板可能會從其適當的或預期的位置偏移，從而導致基板偏離中心。此外，基板與基板支撐件之間的溫度差可能引起熱衝擊，使得基板可能翹曲。基板的翹曲亦可能導致基板偏移並變得未對準。如上所述，偏離中心的基板可能會經歷不均勻或不正確的處理，或者可能會與處理系統內的表面或物體接觸，這會污染基板、產生潛在污染空氣的顆粒、或甚至破壞基板。
圖1中說明了對放置精準度的需求。其中描述了典型的基板10和基板支撐件，例如用於將基板10保持在單基板處理腔室中的基座12。對於給定的基板10，在基座12的基板接收表面上接收基板10的凹穴通常具有直徑僅略大於基板10的直徑。在基板10的邊緣和基座12的凹穴的邊緣之間通常存在小間隙14。基板10在凹穴中置中並且在基板10的邊緣和凹穴的側壁之間保持間隙。如果基板10與凹穴的側壁接觸，則發生局部溫度變化，導致跨越基板10的溫度梯度。這會導致處理結果不均勻，因為大多數半導體處理嚴重依賴於溫度。類似地，在許多不同的處理情況下，在放置期間可能會損壞未對準或未置中的基板。
基板未對準可能發生在處理腔室中處理基板之前或處理期間。如上所述，基板未對準會導致處理結果的不均勻性。因此，當偵測到基板未對準時，應該及時校正這種未對準以避免基板的不均勻或不正確的處理。
因此，存在對於一種用於當偵測到基板未對準時監控和自動校正基板的位置的系統和方法的需求。
本公開的實施例總體上涉及半導體製造和處理。更具體地，本文公開的實施例涉及用於自動校正處理腔室中基板的未對準的處理系統和方法。
在一些實施例中，提供了一種用於在處理腔室中自動置中基板的處理系統。該處理系統包括處理腔室，處理腔室具有設置在處理腔室的腔室空間內的基板支撐件。基板支撐件包括用於接收基板的凹穴，及複數個流動導管，複數個流動導管在凹穴的頂面和基板支撐件的底面之間延伸。成像裝置耦接到處理腔室並且被配置為監控基板在裝載於基板支撐件的凹穴中時的位置。
在一些實施例中，提供了一種用於在處理腔室中自動置中基板的處理系統。處理系統包括處理腔室，處理腔室具有基座和設置在處理腔室的腔室空間內的預熱環。基座包括用於接收基板的凹穴，且預熱環徑向重疊基座。複數個導管延伸穿過基座的部分，及成像裝置耦接到處理腔室並且被配置為監控在基座的凹穴中的基板。
在一些實施例中，提供了一種在處理腔室中自動置中基板的方法。方法包括偵測設置在處理腔室的腔室空間中的基板支撐件上所裝載的基板的未對準。方法包括基於未對準而決定推薦的調整以校正未對準，並基於推薦的調整提供從腔室空間到基板支撐件的氣流。方法包括偵測基板在基板支撐件上的校正位置，其中校正位置對應於基板支撐件的中心位置。並且方法包括停止向基板支撐件的氣流以將基板以正確位置設置在基板支撐件上。
本公開一般涉及半導體製造和處理。更具體地，本公開涉及用於自動校正基板支撐件（例如，基座）上的基板未對準的系統和方法。
用於處理基板的處理系統通常是已知的。典型地，這類處理系統具有安裝在整體平台上的中央移送腔室。移送腔室是系統中正在處理的基板的移動的活動中心。一或多個處理腔室在狹縫閥處安裝在移送腔室上，基板處理器或機器人藉由這些狹縫閥傳送基板。從清潔的周圍環境通達移送腔室通常是透過一或多個附接在其他狹縫閥上的裝載閘腔室。裝載閘腔室可對極潔淨室開放，稱為白色區域，或可以對可選的基板處理腔室開放，通常稱為微型環境。
圖2是可用於實行本文描述的處理方法的處理系統100的示意性截面圖。在此，處理系統100被配置成當偵測到基板108在基座106上的未對準時，自動校正基板108在基板支撐件上的定位，基板支撐件例如處理腔室101中的基座106。處理腔室101可用於處理一或多個基板，包括在基板108（例如，其可類似於基板10）的上表面上沉積材料。
處理腔室101可包括用於加熱放置在處理腔室101的腔室空間123內的基座106（例如，其可以是圖1所示的基座12）的背側104等的輻射加熱燈102的陣列。在一些實施例中，輻射加熱燈的陣列可佈置在上圓頂128上方。基座106可以是如圖所示的圓盤狀基座106，或者可以是沒有中心開口的環狀基座，其從基板的邊緣支撐基板以促進基板暴露於燈102的熱輻射。
基座106位於上圓頂128和下圓頂114之間的處理腔室101內。上圓頂128、下圓頂114、和設置在上圓頂128和下圓頂114之間的基環136通常界定處理腔室101的內部區域。基板108（未按比例）可被帶入處理腔室101中並透過裝載端口103定位到基座106上。
基座106被示為處於升高的處理位置，但可以被致動器（未示出）豎直橫穿至處理位置下方的裝載位置以允許升舉銷105接觸下圓頂114，穿過基座106中的孔以及中心軸132，並將基板108從基座106上抬起。機器人（未示出）可接著進入處理腔室101，以透過裝載端口103接合基板108及從中移出基板108。接著可致動基座106到處理位置以將基板108放置在基座106的前側110上，其裝置側116朝上。
基座106在位於處理位置時，將處理腔室101的內部腔室空間123分成基板上方的處理氣體區域156和基座106下方的淨化氣體區域158。基座106在處理期間透過中心軸132旋轉以最小化處理腔室101內的熱和處理氣體流動空間異常的影響，並因此促進基板108的均勻處理。基座106由中心軸132支撐，中心軸132在裝載和卸載期間以及在某些情況下在基板108的處理期間在上下方向134上移動基板108。基座106可由碳化矽或塗覆有碳化矽的石墨形成以吸收來自燈102的輻射能並將輻射能傳導至基板108。
一般而言，上圓頂128的中央窗口部分和下圓頂114的底部由諸如石英的光學透明材料形成。這裡的「光學透明」是指對輻射一般可透過，但不一定100%透過。如將於下文參照圖2A更詳細討論的，上圓頂128的厚度和彎曲度可以根據本發明配置以提供更平坦的幾何形狀以在處理腔室中實現均勻的流動均勻性。
一或多個燈，例如燈102的陣列，可以繞中心軸132以指定的最佳期望方式靠近下圓頂114並在下圓頂114下方設置，以隨著處理氣體通過而獨立控制基板108的各個區域處的溫度，從而促進材料沉積到基板108的上表面上。儘管在此處沒有詳細討論，但沉積材料可包括砷化鎵、氮化鎵或氮化鋁鎵。
燈102可被配置成包括燈泡141並且被配置成將基板108加熱到在約攝氏200度到約攝氏1600度的範圍內的溫度。每個燈102耦接到配電板（未示出），透過配電板向每個燈102供電。燈102位於燈頭145內，燈頭145可在處理期間或處理之後透過，例如，被引入到位於燈102之間的通道149中的冷卻流體而進行冷卻。燈頭145部分地由於燈頭145與下圓頂114的緊密接近而導熱地且輻射地冷卻下圓頂114。燈頭145亦可冷卻燈壁和燈周圍的反射器（未示出）的壁。或者，下圓頂114可透過對流方式冷卻。根據應用，燈頭145可以或可以不與下圓頂114接觸。
圓形護罩167可以選擇性地佈置在基座106周圍並且被襯墊組件163包圍。護罩167防止或最小化熱/光噪聲從燈102洩漏到基板108的裝置側116，同時為處理氣體提供預熱區域。護罩167可由CVD SiC、塗覆有SiC的燒結石墨、生長的SiC、不透明石英、帶塗層的石英、或任何類似的、抵抗處理和淨化氣體的化學分解的合適材料所製成。
襯墊組件163的尺寸經設計以嵌套在基環136的內週內或被基環136的內週包圍。襯墊組件163將腔室空間123（即，處理氣體區域156和淨化氣體區域158）與處理腔室101的金屬壁屏蔽開。金屬壁可與前驅物反應並導致腔室空間123中的污染。雖然襯墊組件163被示為單主體，但是襯墊組件163可包括具有不同配置的一或多個襯墊。
作為來自基座106的基板108的背側加熱的結果，可實行使用光學高溫計118來測量/控制基座上的溫度。光學高溫計118的這種溫度測量也可以在具有未知發射率（emissivity）的基板裝置側116上完成，因為以這種方式加熱基板前側110是獨立於發射率的。結果，光學高溫計118只能感測從基座106傳導的來自熱基板108的輻射，來自燈102的最小背景輻射直接到達光學高溫計118。
反射器122可選擇性地放置在上圓頂128的外部以將從基板108輻射出的紅外光反射回到基板108上。反射器122可以使用夾環130固定到上圓頂128。反射器122可以由諸如鋁或不銹鋼的金屬製成。可以透過在反射器區域塗覆高反射塗層（例如金）來改善反射效率。反射器122可具有連接至冷卻源（未圖示）的一或多根導管126。導管126連接到形成在反射器122的一側上的通路（未示出）。該通路被配置成承載諸如水的流體流並且可以以覆蓋反射器122的一部分或整個表面的任何期望的圖案水平地沿著反射器122的側行進以用於冷卻反射器122。
從處理氣體供應源172供應的處理氣體透過形成在基環136的側壁中的處理氣體入口174被引入處理氣體區域156。處理氣體入口174被配置成在大致徑向向內的方向上引導處理氣體。在膜形成處理期間，基座106可位於處理位置，其與處理氣體入口174相鄰且在約相同高度，使得處理氣體能夠以層流方式向上並繞著沿流動路徑173橫越基板108的上表面流動。處理氣體穿過位於處理腔室101的與處理氣體入口174相對的一側上的氣體出口178離開處理氣體區域156（沿著流動路徑175）。可透過連接到其上的真空泵180來促進穿過氣體出口178去除處理氣體。由於處理氣體入口174和氣體出口178彼此對準並設置在大致相同的高度，據信這種平行佈置在與更平坦的上圓頂128結合時（如下文將詳細討論），將使得能夠跨越基板108的大體平面的、均勻的氣流。藉由透過基座106旋轉基板108可提供進一步的徑向均勻性。
從淨化氣體供應源162供應的淨化氣體透過形成在基環136的側壁中的淨化氣體入口164被引入淨化氣體區域150。淨化氣體入口164可設置在基座106以下的高度處，從而允許淨化氣體向下並繞沿流動路徑165橫跨基座106的底面流動。淨化氣體可以是惰性氣體，例如氫氣或氮氣。淨化氣體在淨化氣體區域158中的流動有助於防止或減少從基座106上方的處理區域156向基座106下方的淨化氣體區域158的處理氣體的流動或處理氣體的擴散。淨化氣體穿過氣體出口179離開淨化氣體區域158。或者，淨化氣體區域158可進一步包括用於將淨化氣體從淨化氣體區域158直接排放到氣體出口178中的通風口（未示出）。真空泵180也有助於穿過氣體出口179排出淨化氣體。
如上所述，基板108可能在基座106的基板接收表面上變得未對準（例如，由於退化或其他因素）和/或基座106可能變得未對準並且可能不均勻地旋轉、傾斜、或偏離中心。這種未對準可能導致不均勻地處理基板108。為了透過處理系統100偵測這種未對準以自動校正，可以在處理系統100中採用位置偵測裝置，例如攝影機200，並將其連接到處理腔室101。
如圖2所示，處理腔室101可包括攝影機200，用於監測基板108的位置並偵測基板108在基座106上的未對準和隨後的校正。攝影機200可通訊地耦接到控制器202，控制器202控制攝影機200的操作（例如，開/關、聚焦、圖像獲取等）。在一些實施例中，控制器202通訊地耦接到中央處理單元（CPU） 204。控制器202可透過輸入/輸出（I/O）裝置（未示出）下載儲存在儲存媒體中的程式，並且透過根據程式控制攝影機200來實行下文描述的位置偵測方法。
在一個實施例中，如圖1所示，攝影機200可位於處理腔室101的頂部上方，並且用於攝影機的收集裝置例如光管可以透過處理腔室101的頂部設置到處理氣體區域156中。或者，攝影機200可位於處理腔室101內。例如，攝影機200可設置在上圓頂128和反射器122之間的上圓頂128中的開口186中。攝影機200或攝影機的收集裝置可透過用於將導管126連接到處理腔室101的入口而佈置，或者替代地，攝影機200可使用底架耦接到腔室。攝影機200能夠在真空或大氣壓下操作。攝影機200可在處理腔室101中，以拍攝基板108、邊緣環、遮罩、和/或基座106的圖像。可決定攝影機200相對於上圓頂128和基座106的位置以及攝影機200的光學特性，以確保包括基板108的邊緣、邊緣環、遮罩和/或基座106的視野以用於位置偵測。
攝影機200只是可用於成像的設備的一個範例，並且任何其他類型的成像設備都可用作定位偵測設備。在實施例中，可使用多於一個攝影機來捕捉基板108、邊緣環、遮罩、和/或基座106的圖像。在實施例中，攝影機200是圖像捕捉裝置，其可以是高效、低電壓互補金屬氧化物半導體（CMOS）感測器，其用作單晶片視訊攝影機。CMOS感測器可以是VGA類型。攝影機200可包括鏡頭，例如具有適當焦距的廣角鏡頭或平凸型鏡頭，以在攝影機200的期望操作範圍內提供足夠的視覺清晰度。對於所屬技術領域具有通常知識者而言顯而易見的是，不同的透鏡（例如，伸縮或旋轉稜鏡透鏡）可以用於不同的應用。亦應理解，可利用其他類型的攝影機或光學感測器，包括但不限於，SVGA、XGA、MEGA像素類型的攝影機或其他圖像捕捉裝置。如果需要，可以結合不同類型和焦距的鏡頭使用具有不同類型解析度的多個圖像捕捉裝置。攝影機或感測器可以是靜態（固定）或動態（視訊）類型，並且可以是電荷耦接裝置（CCD）類型。此外，攝影機亦可用於將視訊訊號輸出至任何標準電視格式。
圖3是圖示根據本公開的某些實施例的用於偵測處理系統中對象的未對準的範例操作300的流程圖。在302，可獲得對象的圖像。該對象可以是基板、遮罩、邊緣、基座等。可使用高解析度視訊攝影機（例如，CMOS、SVGA、XGTA或MEGA像素類型）獲得圖像。根據某些實施例，可在對象旋轉時獲得圖像。
在304，可以決定與圖像的至少一個區域中的像素相關聯的值（例如，RGB值）。這些值可能來自原始圖像或過濾後（filtered）的圖像。
在306，可基於這些值來偵測對象的未對準。根據某些實施例，對象的未對準的偵測可包括方塊306A和306B。例如，在306A，可計算以下至少一項：區域中像素的重心值（center of gravity value）或區域中像素的平均重（average weight），並且在306B，可以基於以下至少一項來偵測對象的未對準：區域中像素的計算的重心或平均重。
根據某些實施例，操作300可進一步包括在獲得第一圖像之後（例如，在稍後時間）獲得對象的第二圖像。可以決定與第二圖像的至少一個區域中的像素相關聯的值，並將其與所決定的與第一圖像的至少一個區域中的像素相關聯的值進行比較。對象未對準的偵測可進一步基於比較（例如，透過觀察至少一個區域中的像素的重心值和/或平均重如何從第一圖像改變到第二圖像）。
根據某些實施例，可輸出偵測到的未對準值以允許校正未對準。在一個實施例中，偵測到的未對準可以被輸出到回饋系統以用於決定對基板的推薦調整以校正未對準。回饋系統可接著啟動程序以移動基板在基座上的位置並且基於所決定的推薦調整校正未對準。在一些實施例中，建議的決定的調整可將基板在基座的凹穴中的位置位移約0.1 mm和約0.5 mm。額外地或替代地，未對準值可以儲存在連接到光學成像設備的記憶體中。如果在螢幕、監視器、列印輸出等上輸出，重心值和重可以作為訊號輸出並監測可能指示未對準的振動。
關於用於偵測基板未對準的系統和方法的額外資訊可見於例如美國專利第9,959,610號。
一旦偵測到基板108在基座106上的未對準，就可以校正基板108的未對準，從而防止基板製造或處理中的錯誤。
圖4是根據本公開的某些實施例的可用於圖1的處理腔室101中的範例基座400的截面圖。如上所述，基板108可被帶入處理腔室101的腔室空間123中並且定位在基座400的基板接收表面403上的凹穴404內，以供基板108的處理。
在實施例中，如圖4所示，基座400包括設置在其中與基座106下方的淨化氣體區域158流體連接的複數個流動導管402。本文所述的複數個流動導管402能夠將來自淨化氣體區域158的氣流引向基座400的凹穴404的部分以及定位在其中的凹穴中的任何基板108。在位於其中的凹穴404中的任何基板108處通過流動導管402的氣體流可以被配置為使得來自氣體的壓力足以提升基板108和移動基板108。複數個流動導管402可以通訊地耦接到本文描述的回饋系統並由其控制。
回饋系統可以連接在基座400中的複數個流動導管402、控制器202、和攝影機200之間，使得複數個流動導管402透過回應由攝影機200偵測到的基板位置的未對準和校正來操作。如上所述，回饋系統可使用攝影機200來主動監控基板108在凹穴404內的位置以偵測基板108在基座106上的未對準，以及決定在程序之後何時校正未對準，以啟動基板移動。當偵測到基板108在基座106上的未對準時，回饋系統可接著啟動自動校正程序以移動基板108並透過提供流過複數個導管402的氣流來校正未對準。回饋系統亦可使用控制器202來控制每個流量閥412以啟動和停止氣體流過複數個流動導管402以控制氣體流入凹穴404。
在某些實施例中，複數個流動導管402中的每一個包括在基座400的底面413處的入口開口408，其與在基座400的凹穴404的頂面414處的出口開口410流體連通。在一個實施例中，出口開口410可定位在凹穴404的外邊緣附近，使得穿過流動導管402的氣流可以被引導朝向凹穴404中的基板108的底邊緣111和底面109。出口開口410也可以沿著凹穴404的內側壁形成，使得來自相應出口開口410的氣流可以在基板108的側被引導。或者，出口開口410可設置在凹穴404的任何其他部分上，以使氣流能夠從表面414被引導至基板108的任何部分。在另一實施例中，複數個流動導管402中的每一個中的出口開口410的尺寸通常可以相同。或者，也可以改變出口開口410的尺寸以向凹穴404的某些部分提供更大的氣流。
在另一實施例中，複數個流動導管402中的每一個可進一步包括可控制流量閥412以供控制穿過複數個流動導管402中的每一個的氣體的相應流率。在實施例中，複數個流動導管402的每個流量閥412可以通訊地耦接到回饋系統中的控制器202和攝影機200。回饋系統亦可連接到CPU 204，用於攝影機200的未對準偵測和校正偵測。CPU 204亦可通訊地耦接到基座400並且能夠在偵測到未對準時決定推薦的調整。CPU 204可以向控制器202提供指令以基於推薦的調整來控制複數個流動導管402的流量閥412以開始和停止流過流動導管402的氣流。
基座400中的複數個流量閥412通訊地耦接到控制器202，控制器202可動態地控制回饋系統中的流量閥412的操作（例如，打開和關閉）。當需要移動基板108時（例如，以校正偵測到的未對準），打開流量閥412以使來自基座106下方的淨化氣體區域158的氣體進入並流經流動導管402到達基座400基座400的基板接收表面403上的凹穴404。當流量閥412打開時，流過本文描述的複數個流動導管402的氣體可以能夠將基板108提升離開凹穴404的表面403並且使用從流動導管402流動的氣體的壓力而沿著凹穴404的水平X-Y平面移動基板108。在一個實施例中，流量閥412可被控制以基於基板108的期望運動的方向來選擇性地使氣體流過某些流動導管402。當回饋系統啟動自動校正程序以移動和校正基板108的未對準時，將由回饋系統打開的複數個流量閥412可回應於基板108的移動而一起、單獨地、和/或順序地被啟動以校正偵測到的未對準並使基板108在凹穴404中置中。在另一實施例中，流量閥412可被配置為固定流量閥，其能夠被回饋系統控制以動態地調整和設置流過流動導管402的氣體的壓力以控制施加在基板108上的力的量。
在某些實施例中，流量閥412的控制連接耦接到回饋系統以在偵測到基板108的未對準時移動基板108。回饋系統可以連接在監控基板108的位置的攝影機200和複數個流量閥412之間，使得流量閥412回應於由攝影機200偵測到的基板108的未對準而選擇性地操作以校正偵測到的未對準。如本文所討論的，回饋系統使用攝影機200來偵測基座106的凹穴404中的基板108的未對準。基於攝影機200偵測到的基板108的未對準，回饋系統決定推薦的調整以使基板108在凹穴404中適當地置中。回饋系統接著選擇性地控制流量閥412以提供穿過某些流動導管402的氣流，以啟用和引導基板108的某些部分處的氣體以基於建議的調整而沿著凹穴404的水平X-Y平面移動基板108。
例如，如果推薦的調整包括將基板108移動到其目前位置的右側，則回饋系統可以打開靠近基板108的相對左側的複數個流動導管402的流量閥412以施加氣流以抵住基板108的左側並向右推動基板108。
圖5是根據本公開的某些實施例的說明用於當基板108設置在圖4的基座400上時，由處理系統100自動校正基板108的未對準的方法500的範例操作的流程圖。方法500開始於502，偵測基板108與處理系統100中的基座400的凹穴404的中心位置的未對準。
在504，在偵測到基板108的未對準時，處理系統100決定推薦的調整以校正偵測到的未對準並將基板108移動到凹穴404的中心位置。推薦的調整可基於基板108的第一位置來決定，從該第一位置由攝影機200偵測未對準。
在506，處理系統100基於推薦的調整向基座400的凹穴404提供氣流以沿著凹穴404的水平X-Y平面移動基板108。在一個實施例中，氣體透過基於推薦的調整而流過基座400的複數個流動導管402來提供，以將基板108從當前未對準位置提升並移動到預期的中心位置。在一個實施例中，如果在處理基板108期間發生步驟502中的未對準的偵測和步驟506中的氣體的提供，則氣體可能已經在鄰近複數個流動導管402的入口開口408的腔室空間123的淨化氣體區域158中流動，使得流量閥412的打開可以是使氣體流過複數個流動導管402所需要的全部。或者，如果步驟502中的未對準的偵測和步驟506中的氣體的提供發生在處理開始之前，則步驟506中向凹穴404提供氣流可以進一步包括啟動從淨化氣體供應源162到腔室空間123的淨化氣體區域158的氣流。
在步驟508中，當基於推薦的調整而穿過複數個流動導管402提供氣體時，基板108在凹穴404中的位置由攝影機200連續監測並重新評估以決定未對準是否被校正，使得基板108位於凹穴404的中心位置。如果基板保持未對準凹穴404的中心，使得在步驟506中提供的穿過複數個流動導管402的當前氣流不再與基於基板108的第二未對準位置的推薦調整一致，則重複步驟504和506，其中基於基板108的第二未對準位置決定新的推薦調整並且基於針對基板108的第二未對準位置的新的推薦調整在506中修改並提供氣流。
如果在步驟508中決定基板108的未對準已經被校正使得基板108已經移動到對應於凹穴404的中心位置的新位置，則在步驟510中，處理系統100停止流過流動導管402的氣流以將基板108設置在對應於中心位置的凹穴404的新位置。
圖6A和6B是根據本公開的某些實施例的處理腔室600中的範例基座的一部分的示意性截面圖。
處理腔室600包括基座602和預熱環604，基座602具有用於接收基板108在凹穴603中的凹穴603。基座602和預熱環604的加熱有助於處理氣體熱分解到基板108上以在設置在基座602的凹穴603中的基板108上形成一或多層。預熱環604可耦接到處理腔室600的襯墊組件163，以供支撐和定位預熱環604。預熱環604從襯墊組件163徑向向內延伸。如圖6所示，當基座602處於處理位置時，預熱環604被配置為圍繞基座602的周邊設置。
基座602具有徑向向外圍繞基座602的凹穴603的凸起邊界605。凸起邊界605具有頂面607，面向處理腔室101的處理氣體區域156。基座602具有徑向向外延伸的外凸緣614，其配置成與預熱環604的相應重疊部分重疊，如下文更詳細描述。外凸緣614相對於凸起邊界605徑向向外延伸。外凸緣614的頂面622凹入凸起邊界605的頂面607下方。
預熱環604包括主體606（例如，環形主體），主體606具有頂面608，頂面608與基座602的頂面610共面。預熱環604的主體606具有徑向向內延伸的內凸緣612，其配置成與基座602的外凸緣614重疊。內凸緣612的下表面616在主體606的下表面618上方（從下方）凹入。預熱環604的內凸緣612設置在基座602的外凸緣614上方，以允許基座602相對於預熱環604下降以供基板裝載和卸載。如圖6A和6B所示，預熱環604的內凸緣612和基座602的外凸緣614彼此間隔開（例如，彼此不接觸）。圖6A示出了在升高於處理位置的基座602。圖6B示出了降低到裝載位置的基座602。
在某些實施例中，基座602可進一步包括延伸穿過凸起邊界605的複數個流動導管609。複數個流動導管609中的每一個可包括在凸起邊界605的側表面619處的入口開口611，其與在凸起邊界605的內表面615處通向凹穴603的出口開口613流體連通。在一個實施例中，流動導管609的出口開口613可設置在凹穴603的頂面617附近，使得流過出口開口613的氣體被引向基板108的底邊緣111。本文所述的複數個流動導管609能夠將來自淨化氣體區域158的氣流引導至定位在凹穴603中的基板108的部分，使得來自流動導管609的氣流足以將基板108在凹穴603中移動。穿過複數個流動導管402的氣流可以使用通訊地耦接到基座602和攝影機200的回饋系統來控制。如上所述，攝影機200監控基板108在凹穴603中的位置並且提供關於基板108在基座106上的未對準何時被偵測和校正的回饋。
當期望在凹穴603中移動基板108時（例如，以校正偵測到的未對準），回饋系統根據本文描述的方法啟動自動校正程序以移動基板108。為了移動基板108，基座602被降低（如圖6B所示）到預定的置中位置，這使得來自淨化氣體區域158的氣體能夠流過流動導管609流向凹穴603中的基板108。在實施例中，當將基座602降低到預定置中位置時，基座602可相對於預熱環604降低約5 mm。當降低基座602時，來自淨化氣體區域158的氣體可流過基座602的外凸緣614的頂面622與預熱環604的內凸緣612的下表面616之間的豎直間隙620並且進入複數個流動導管609。本文描述的的穿過流動導管609的氣流可能能夠沿著凹穴603的頂面617提升和移動基板108並且使得基板108能夠沿著凹穴603的水平X-Y平面移動。
當回饋系統決定基板108已在凹穴603中置中時，基座602被升高到處理位置（如圖6A所示），使得基座602和預熱環604的頂面共面。當基座602移動到處理位置時，基座602的外凸緣614的頂面622之間的豎直間隙620減小，使得來自淨化氣體區域158的氣流被重新引導沿著凸起邊界605的側表面619向上朝向處理氣體區域156。在處理位置中，基座602的外凸緣614的頂面622與預熱環604的內凸緣612的下表面616之間的豎直間隙620為約1 mm或更小，例如約0.5 mm至約1 mm，例如約0.6 mm至約0.8 mm，例如約0.6 mm。
圖7是根據本公開的某些實施例示出當基板108設置在圖6的範例基座上時用於自動校正基板108的未對準的範例方法700的流程圖。方法700開始於702，透過基板108在第一位置偵測基板108與處理系統100中的基座602的凹穴603的中心位置的未對準。
在704，在偵測到基板108的未對準時，處理系統100決定推薦的調整以校正偵測到的未對準並將基板108移動到凹穴603的中心位置。推薦的調整可基於基板108的第一位置來決定，從該第一位置由攝影機200偵測未對準。
在706，處理系統100基於推薦的調整向基座602提供氣流以沿著凹穴404的水平X-Y平面移動基板108。在實施例中，透過相對於預熱環604降低基座602和基板108來提供氣體，使得氣體流過基座602中的複數個流動導管609以基於推薦的調整移動基板108。
在步驟708中，當氣體被提供給基座602以移動基板108時，基板108在凹穴603中的位置被攝影機200連續重新評估以決定未對準是否被校正使得基板108被流過流動導管609的氣流移動到凹穴603的中心位置。如果基板保持未對準凹穴603的中心，使得在步驟706中提供的穿過複數個流動導管609的當前氣流不再與基於透過攝影機200偵測到的基板108的第二未對準位置的推薦調整一致，則重複步驟704和706，其中基於基板108的第二未對準位置決定新的推薦調整並且基於針對基板108的第二未對準位置的新的推薦調整在706中修改和提供穿過複數個流動導管609的氣流。
如果在步驟708中決定基板108的未對準已被校正，使得基板108移動到對應於凹穴603的中心位置的新位置，則在710中，到基座602的氣流被停止以允許基板108設置在對應於中心位置的凹穴603中的新位置。在實施例中，可透過升高基座602來停止向基座602的凹穴603的氣流。在一個實施例中，基座602被升高到處理位置且向流動導管609的氣流被重新引導並因而停止。在步驟710停止氣流接著允許基板108設置在其在凹穴603中的新位置。
圖8A和8B示出了根據本公開的某些實施例的可在圖2A的處理系統中使用的範例基座800的示意性俯視圖。
在圖8A所示的實施例中，基座800可包括複數個流動導管，其具有複數個出口開口804，複數個出口開口804以螺旋圖案佈置在基座800的凹穴803的頂面806上。每個出口開口804和相對應的流動導管可允許氣體從腔室空間123的淨化氣體區域158流入基座800的凹穴803中。除了開口804的圖案化佈置之外，圖8A和8B中所示的基座800通常可類似於圖4所示的範例基座400形成。如此，複數個流動導管中的每個出口開口804延伸穿過基座800到達基座800的底面上的相應入口開口。
如圖所示，基座800中的相應複數個流動導管中的每一個的變化的出口開口804被配置為向基座800的不同部分和其中的任何基板108（當設置在基座800上時）提供變化的氣流。除了複數個流動導管的出口開口804的螺旋圖案佈置之外，在另一實施例中，複數個出口開口804的直徑亦可變化，並且出口開口804當與出口開口804相比更靠近基座800的凹穴803的中心區域807時，越靠近凹穴803的圓周邊緣，直徑越大。在所示範例中，出口開口804的螺旋圖案因此可以由從基座800的凹穴803的中心區域807輻射的出口開口804的多條交織線808的佈置形成。在每個輻射線808中，複數個出口開口804可形成為複數個出口開口804的直徑從凹穴803的中心區域807向凹穴803的外邊緣增加。
當將基板108定位在腔室空間123中的基座800上以進行處理時，基板108通常可定位並置中於凹穴803中於中心區域807上方。然而，當基板108在凹穴803中未對準時，基板108變得相對於中心區域807未對準。當攝影機200偵測到這種未對準時，回饋系統可啟動如本文所述的方法中之一者，以自動移動基板108並校正未對準而無需使用者的干涉。關於基座800，未對準的自動校正包括使氣體流過複數個流動導管以提升基板108並將基板108重新定位在凹穴803的中心區域807上方。
在中心區域807和凹穴803的邊緣之間的複數個流動導管的出口開口804的不同直徑可以在提供氣體和使用流動導管時，提供穿過一些開口804的氣體與其他開口804的的流率不同。改變出口開口804的直徑可允許改變氣體流向靠近基座800的邊緣的凹穴803的某些部分的流率。在一些實施例中，增加穿過靠近凹穴803的邊緣的開口804的氣體的流率可以使更多的氣流能夠幫助提升設置在這樣的開口804上方的基板108。
如圖8B所示，當基板108設置在基座800上並且相對於中心區域807未對準時，靠近凹穴803的外邊緣的複數個出口開口804的螺旋圖案設計和增加的直徑允許更多氣體流到基板108的特定未對準部分。如圖8B所示，當與中心區域807上方的基板108的部分和/或更靠近中心區域807的未對準部分的相對部分相比，回應於與相應的未對準部分相對，相對於中心區域807的基板108的未對準的部分將傾向於設置在基座800中更多和更大的出口開口804之上。基板108的未對準越大，基板108可以越多地佈置在更多數量的出口開口804上。
由於基板108的未對準部分設置在更多的流動導管802和更大的出口開口804上，基座800允許回饋系統提供更多的氣流以專門提升和移動基板108的未對準部分。
雖然前述內容是針對本公開的實施例，但可在不脫離本公開的基本範疇的情況下設計本公開的其他和進一步的實施例，並且其中之範疇由隨附申請專利範圍來判定。
10:基板 12:基座 14:間隙 100:處理系統 101:處理腔室 102:輻射加熱燈 103:裝載端口 104:背側 105:升舉銷 106:基座 108:基板 109:底面 110:前側 111:底邊緣 114:下圓頂 116:裝置側 118:光學高溫計 122:反射器 123:腔室空間 126:導管 128:上圓頂 130:夾環 132:中心軸 134:上下方向 136:基環 141:燈泡 145:燈頭 149:通道 150:淨化氣體區域 156:處理氣體區域 158:淨化氣體區域 162:淨化氣體供應源 163:襯墊組件 164:淨化氣體入口 167:護罩 172:處理氣體供應源 174:處理氣體入口 175:流動路徑 178:氣體出口 179:氣體出口 180:真空泵 186:開口 200:攝影機 202:控制器 204:CPU 300:操作 302:方塊 304:方塊 306:方塊 306A:方塊 306B:方塊 400:基座 402:流動導管 403:基板接收表面 404:凹穴 408:入口開口 410:出口開口 412:流量閥 413:底面 414:頂面 500:方法 502:步驟 504:步驟 506:步驟 508:步驟 600:處理腔室 602:基座 603:凹穴 604:預熱環 605:凸起邊界 606:主體 607:頂面 608:頂面 609:流動導管 610:頂面 611:入口開口 612:內凸緣 613:出口開口 614:外凸緣 615:內表面 616:下表面 617:頂面 618:下表面 619:側表面 620:間隙 622:頂面 700:方法 702:步驟 704:步驟 706:步驟 708:步驟 800:基座 803:凹穴 804:出口開口 806:頂面 807:中心區域 808:交織線
因此，可以詳細瞭解本公開的上述特徵的方法，本公開的更具體的描述，簡要概述於上，可參照實施例，其中一些實施例描繪在隨附圖式中 。然而，應注意，隨附圖式僅示出範例實施例，因此不應被視為限制其範圍，且可允許其他等效的實施例。
圖1是根據本公開的某些實施例的示出200 mm基板就位於基座的基板保持器的凹穴中的以俯視圖和截面圖示出的示意圖。
圖2示意性地圖示了根據本公開的某些實施例的可用於實行本文描述的處理方法的範例處理系統。
圖3是說明根據本發明的某些實施例的用於偵測圖2A的處理系統中的基板的未對準的範例方法的流程圖。
圖4是根據本公開的某些實施例的可用於圖2A的處理系統中的範例基座的截面圖。
圖5是根據本公開的某些實施例示出在圖2的基座上用於自動校正基板的未對準的範例方法的流程圖。
圖6A和6B是根據本公開的某些實施例的可用於圖2的處理系統中的範例基座的截面圖。
圖7是根據本公開的某些實施例示出在圖6的基座上用於自動校正基板的未對準的範例方法的流程圖。
圖8A和8B是根據本公開的某些實施例示出可在圖2A的處理系統中使用的範例基座的示意圖。
為了便於理解，在可能的情況下，已使用相同的元件符號來表示圖中共同的相同元件。可以設想的是，一個實施例的元件和特徵可以有益地併入其他實施例中而無需進一步敘述。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
10:基板
12:基座
14:間隙

Claims (20)

  1. 一種用於在一處理腔室中自動置中基板的處理系統，包括： 一處理腔室，包括設置在該處理腔室的一腔室空間內的一基板支撐件，該基板支撐件包括用於接收一基板的一凹穴； 複數個流動導管，在該基板支撐件的該凹穴的一頂面和該基板支撐件的一底面之間延伸；和 一成像裝置，耦接到該處理腔室並且被配置為監控該基板在該基板支撐件的該凹穴中的一位置。
  2. 如請求項1所述之處理系統，其中該複數個流動導管中的每一個進一步包括用於控制穿過該複數個流動導管的氣流的一流量閥。
  3. 如請求項1所述之處理系統，其中該成像裝置經配置以偵測該基板相對於該基板支撐件的該凹穴的一中心位置的一未對準。
  4. 如請求項1所述之處理系統，其中該複數個流動導管中的每一者經配置以將氣流從該腔室空間引導到該凹穴的該頂面。
  5. 如請求項1所述之處理系統，其中該複數個流動導管各者包括形成在該凹穴的該頂面中的一出口開口，其中該複數個流動導管的該等出口開口形成在該凹穴的一中心區域和該凹穴的一圓周邊緣之間。
  6. 如請求項5所述之處理系統，其中該複數個流動導管的該等出口開口中的每一者包括一直徑，且其中更靠近該凹穴的該中心區域的該等出口開口的該直徑小於遠離該中心區域的該等出口開口的該直徑。
  7. 如請求項5所述之處理系統，其中該複數個流動導管的該等出口開口以一螺旋圖案佈置在該凹穴的該頂面上。
  8. 如請求項1所述之處理系統，進一步包括通訊地耦接到該成像裝置和該基板支撐件的一控制器，其中該控制器被配置為回應於該成像裝置偵測到該基板支撐件的該凹穴中該基板的一未對準而提供穿過該複數個流動導管中的至少一些的氣流。
  9. 如請求項1所述之處理系統，進一步包括一CPU，該CPU通訊地耦接到該成像裝置並且被配置為回應於由該成像裝置偵測到該基板的一未對準而提供用於一推薦的調整的指令，其中該推薦的調整校正該成像裝置偵測到的該基板的該未對準。
  10. 如請求項9所述之處理系統，進一步包括通訊地耦接到該成像裝置和該基板支撐件的一控制器，其中該控制器被配置為基於用於該推薦的調整的該等指令而提供穿過該複數個流動導管中的至少一些的氣流以移動該基板。
  11. 一種用於在一處理腔室中自動置中基板的處理系統，包括： 一處理腔室，包括一基座和設置在該處理腔室的一腔室空間內的一預熱環，其中該基座包括用於接收一基板的一凹穴，且其中該預熱環徑向重疊該基座； 複數個流動導管，延伸穿過該基座的部分；和 一成像裝置，耦接到該處理腔室並且被配置為監控在該基座的該凹穴中的一基板。
  12. 如請求項11所述之處理系統，其中該預熱環的該徑向重疊部分設置在該基座的該徑向重疊部分上方。
  13. 如請求項11所述之處理系統，其中該複數個流動導管中的每一個被配置為當該基座相對於該預熱環降低時使氣體從該腔室空間流入該基座的該凹穴中。
  14. 如請求項11所述之處理系統，進一步包括通訊地耦接到該成像裝置和該基座的一控制器，其中該控制器被配置成回應於該成像裝置偵測到該基板在該基座的該凹穴中的一未對準而相對於該預熱環降低該基座。
  15. 如請求項11所述之處理系統，進一步包括一CPU，該CPU通訊地耦接到該成像裝置，其中該CPU被配置為回應於由該成像裝置偵測到該基板的一未對準而提供用於一推薦的調整的指令，其中該推薦的調整校正該成像裝置偵測到的該基板的該未對準。
  16. 一種在一處理腔室中自動置中基板的方法，該方法包括以下步驟： 偵測設置在一處理腔室的一腔室空間中的一基板支撐件上所裝載的一基板的一未對準； 決定該基板的一推薦的調整以校正該偵測到的未對準； 根據該推薦的調整提供從該腔室空間到該基板支撐件的氣流； 偵測該基板在該基板支撐件上的一校正位置，其中該校正位置對應於該基板支撐件的一中心位置；和 停止向該基板支撐件的該氣流以將該基板以該正確位置設置在該基板支撐件上。
  17. 如請求項16所述之方法，進一步包括以下步驟：在向該基板支撐件提供氣流之後連續監測該基板在該基板支撐件上的一位置，以偵測該基板相對於該基板支撐件的該位置的變化。
  18. 如請求項16所述之方法，其中決定一推薦的調整以校正該基板的該未對準之步驟包括以下步驟：決定一推薦的調整以將該基板移動到該基板支撐件的該中心位置。
  19. 如請求項16所述之方法，其中向該基板支撐件提供一氣流之步驟包括以下步驟：使氣體流過設置在該基板支撐件中的複數個流動導管，其中該複數個流動導管引導來自該基板支撐件下方的該腔室空間的一淨化氣體區域的氣體穿過該基板支撐件到該基板支撐件的一頂面。
  20. 如請求項16所述之方法，其中該基板支撐件包括一基座和與該基座徑向重疊的一預熱環，且其中向該基板支撐件提供一氣流之步驟包括以下步驟：相對於該預熱環降低該基座以允許氣體從該腔室空間流過延伸穿過該基座的複數個流動導管至該基座的一頂面。
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