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TWI840561B - 處理腔室、確定基板是否在基板支撐區域內的方法、及非暫態電腦可讀媒體 - Google Patents

處理腔室、確定基板是否在基板支撐區域內的方法、及非暫態電腦可讀媒體 Download PDF

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TWI840561B
TWI840561B TW109116857A TW109116857A TWI840561B TW I840561 B TWI840561 B TW I840561B TW 109116857 A TW109116857 A TW 109116857A TW 109116857 A TW109116857 A TW 109116857A TW I840561 B TWI840561 B TW I840561B
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金相均
普拉桑斯 納拉雅南
賽布拉曼尼恩 塔米瑪尼
曼德亞 史利倫
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美商應用材料股份有限公司
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Abstract

描述了處理一或多個基板的設備與方法。一種處理腔室包括支撐組件、腔室蓋、及控制器。該腔室蓋具有面向該支撐組件的前表面、在該前表面上的第一感測器、以及在該前表面上的第二感測器，該第一感測器定位成與中心旋轉軸相距第一距離，且該第二感測器定位成與該中心旋轉軸相距第二距離，該第二距離大於該第一距離。該控制器設置成確定基板是在該支撐組件的該基板支撐區域之內還是之外。

Description

處理腔室、確定基板是否在基板支撐區域內的方法、及非暫 態電腦可讀媒體
本案揭示內容大致上關於沉積膜的設備及方法。特別的是，本案揭示內容關於用於確定基板是否在旋轉料架(carousel)基板支撐件之袋部中的設備及方法。
由於多種因素，主機處理腔室中的製程之均勻性可能是不良的。在整個製程中旋轉晶圓能夠有助於改善晶圓內之均勻性。小幅度及/或少量旋轉的旋轉量能夠改善均勻性。在處理期間旋轉晶圓可能是耗時的，並且使用額外的製程硬體或空間。例如，能夠將晶圓移動至晶圓能夠旋轉之處的處理工具的專用區域。從產量觀點而言這是沒有效率的，並且這使用了批次處理工具或群集工具的額外的佔地空間(floor space)。
此外，將多個晶圓放置在基座(susceptor)或旋轉料架上以使其旋轉。在移交(handoff)期間，晶圓可能會錯誤放置於基座上的袋部之外。因為沒有回饋訊號顯示是否晶圓正確放置，所以放置在袋部之外的晶圓可能會在製程期間滑動並且引發晶圓破裂。
因此，需要用於偵測主機處理腔室中錯誤放置的晶圓或是晶圓的離開袋部之位置(out of pocket position)，藉此防止晶圓破裂的方法及設備。
本揭示案的一或多個實施例針對一種處理腔室。該處理腔室包括：支撐組件，具有中心旋轉軸與複數個基板支撐區域，該複數個基板支撐區域圍繞該中心旋轉軸並且與該中心旋轉軸相隔一距離，該支撐組件設置成圍繞該中心旋轉軸旋轉該複數個基板支撐區域；腔室蓋，具有面向該支撐組件的前表面、在該前表面上的第一感測器、以及在該前表面上的第二感測器，該第一感測器定位成與該中心旋轉軸相距第一距離，且該第二感測器定位成與該中心旋轉軸相距第二距離，該第二距離大於該第一距離；及控制器，該控制器連接該支撐組件、該第一感測器、與該第二感測器，該控制器設置成確定基板是在該基板支撐區域之內或是之外。
本案揭示內容的額外實施例針對一種方法。該方法包括：圍繞支撐組件的中心旋轉軸旋轉複數個基板支撐區域；使用第一感測器測量第一溫度分佈曲線(temperature profile)，該第一溫度分佈曲線包括與該中心旋轉軸相距第一距離處的溫度，且該第一溫度分佈曲線與該支撐組件的旋轉角度呈函數相關；使用第二感測器測量第二溫度分佈曲線，該第二溫度分佈曲線包括與該中心旋轉軸相距第二距離處的溫度，且該第二溫度分佈曲 線與該支撐組件的旋轉角度呈函數相關，該第二距離大於該第一距離；以及基於該第一溫度分佈曲線和該第二溫度分佈曲線確定基板是否在該等基板支撐區域內。
本案揭示內容的進一步實施例涉及一種非暫態電腦可讀媒體。該非暫態電腦可讀媒體包括多個指令，該等指令當由處理腔室之控制器執行時，使該處理腔室執行下述操作：圍繞支撐組件的中心旋轉軸旋轉複數個基板支撐區域；使用第一感測器測量第一溫度分佈曲線，該第一溫度分佈曲線包括與該中心旋轉軸相距第一距離處的溫度，且該第一溫度分佈曲線與該支撐組件的旋轉角度呈函數相關；使用第二感測器測量第二溫度分佈曲線，該第二溫度分佈曲線包括與該中心旋轉軸相距第二距離處的溫度，且該第二溫度分佈曲線與該支撐組件的旋轉角度呈函數相關，該第二距離大於該第一距離；以及基於該第一溫度分佈曲線和該第二溫度分佈曲線確定基板是否在該等基板支撐區域內。
17:旋轉
60:基板
61:頂表面
65:處理腔室之一部分
84:區域
85:第一感測器
86:第二感測器
88:基板支撐區域
100:處理腔室
102:腔室頂部
104:腔室側壁
106:腔室底部
108:腔室主體
109:內部空間
110:處理站
112:氣體注射器
114:正面
120:氣體分配組件
121:前表面
122:注射器單元
123:內周邊緣
125:氣體通口
124:外邊緣
127:路徑
135:氣體通口
140:基座組件
141:頂表面
142:凹部
143:底表面
144:邊緣
145:真空通口
150:氣幕
155:沖洗氣體通口
160:支撐柱
170:隙縫
180:裝載閘腔室
196:CPU
197:電路
198:記憶體
199:I/O
200:支撐組件
202:容座
204:壁
206:底部
210:中心基座
211:旋轉軸
220:支撐臂
230:加熱器
231:支撐表面
234:加熱器支座
236:通道
250,205a~250h:處理區域
280:工廠界面
300:頂板
301:頂表面
302:底表面
303:邊緣
310:開口
R1:第一距離
R2:第二距離
為了可詳細地理解本案揭示內容的上述特徵的方式，可以藉由參考實施例而對上文簡要總結的本案揭示內容進行更詳細的描述，該等實施例中的一些實施例在附圖中圖示。然而，應注意，附圖僅說明本案揭示內容的典型實施例，因此不應被視為是對本案揭示內容之範疇的限制，因為本案揭示內容可容許其他等效的實施例。
圖1A顯示根據本案揭示內容的一或多個實施例的批次處理腔室的剖視圖；圖1B顯示根據本案揭示內容的一或多個實施例的批次處理腔室的剖視圖；圖2A顯示根據本案揭示內容的一或多個實施例的批次處理腔室的部分透視圖；圖2B顯示根據本案揭示內容的一或多個實施例的處理腔室的頂板；圖3A顯示根據本案揭示內容的一或多個實施例的批次處理腔室的示意圖；圖3B顯示根據本案揭示內容的一或多個實施例的圖3A之批次處理腔室的放大示意圖；圖3C顯示根據本案揭示內容的一或多個實施例的批次處理腔室蓋的示意圖；圖3D顯示根據本案揭示內容的一或多個實施例的批次處理腔室蓋的示意圖；圖3E顯示根據本案揭示內容的一或多個實施例的批次處理腔室的示意圖；圖4顯示根據本案揭示內容的一或多個實施例的用於批次處理腔室中的楔形氣體分配組件的一部分的示意圖；並且圖5顯示根據本案揭示內容的一或多個實施例的批次處理腔室的示意圖。
在描述本發明的幾個示範性實施例之前，應當理解，本發明不限於下文描述中提出的構造或處理步驟之細節。本發明能夠具有其他實施例並且能夠以各種方式實踐或執行。
如本文所用的術語「約」是意味近似或接近，並且在所提出的數值或範圍的上下文中是意味該數值的±15%或更小的變化。例如，相差±14%、±10%、±5%、±2%、或±1%的值會滿足「約」的定義。
如在本說明書和所附申請專利範圍中所使用的，術語「基板」或「晶圓」是指上面有製程作用的表面或是表面的一部分。本領域熟習技藝者亦會了解，除非上下文另外明確指出，否則對基板的指涉能夠指基板的僅僅一部分。另外，對在基板上沉積的指涉能夠意味裸基板和上面沉積或形成有一或多個膜或特徵的基板。
如本文所用之「基板」是指在製造製程期間上面執行膜處理的任何基板或是基板上所形成的材料表面。舉例而言，取決於應用，上面能夠執行處理的基板表面包括諸如下述之材料：矽、氧化矽、應變矽、絕緣體上矽(SOI)、碳摻雜的氧化矽、非晶矽、摻雜矽、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石、以及其他任何材料，諸如金屬、金屬氮化物、金屬合金、和其他導電材料。基板包括但不限於半導體晶圓。可將基板暴露於預處理製程，以研磨、蝕刻、還原、氧化、羥基化、退火和/或烘烤基板表面。除了直接在基板本身的 表面上進行膜處理外，在本發明中，揭示的膜處理步驟之任一者亦可在形成於基板上的下層上執行，如下文更詳細揭露，並且希望術語「基板表面」包括上下文指出的此類下層。因此，例如，在膜/層或部分膜/層已經沉積於基板表面上的情況下，新沉積的膜/層的暴露表面變成基板表面。
如在本說明書和所附申請專利範圍中所使用，術語「前驅物」、「反應物」、「反應氣體」、及類似物可互換地使用，以指能夠與基板表面反應的任何氣態物種。
如本文所用的「原子層沉積」或「循環式沉積」是指對兩種或更多種反應性化合物的依序暴露，以在基板表面上沉積材料層。基板或基板的一部分分別暴露於引入處理腔室的反應區中的兩種或更多種反應性化合物。在時域ALD製程中，暴露至每一反應性化合物是藉由時間延遲(time delay)所分開，以使每一化合物在基板表面上黏著及/或反應，然後從處理腔室中沖洗移除該化合物。該等反應性化合物稱作是依序暴露於基板。在空間ALD製程中，基板表面或基板表面上的材料的不同部分同時暴露於兩種或更多種反應性化合物，使得基板上的任何給定點實質上不會同時暴露於超過一種反應性化合物。如本說明書和所附申請專利範圍中所使用，在此方面所用的術語「實質上」是意味，如本領域熟習技藝者所會理解的，可能有一小部分的基板可能會由於擴散而同時暴露於多種反應性氣體，並且，該同時的暴露是非期望的。
在時域ALD製程的一個態樣中，將第一反應氣體(亦即，第一前驅物或化合物A)脈衝供應(pulse)至反應區中，然後進行第一時間延遲。接著，將第二前驅物或化合物B脈衝供應至反應區中，然後進行第二延遲。在每一時間延遲期間，將諸如氬氣之類的沖洗氣體引入處理腔室中以沖洗反應區，或若不然則是以其他方式從反應區移除任何殘留的反應性化合物或反應副產物。替代地，沖洗氣體可在整個沉積製程中連續流動，使得在反應性化合物的脈衝之間的時間延遲期間僅有沖洗氣體流動。將反應性化合物脈衝交替地供應，直到在基板表面上形成期望的膜或者是膜厚度。在任一情況下，脈衝供應化合物A、沖洗氣體、化合物B、和沖洗氣體的ALD製程是一循環。循環能夠從化合物A或化合物B開始，然後繼續該循環的各別順序，直到達成具有預定厚度的膜為止。
在空間ALD製程的實施例中，第一反應性氣體和第二反應性氣體(例如，氮氣)同時輸送到反應區，但是由惰性氣體幕及/或真空幕隔開。相對於氣體輸送設備移動基板，使得基板上的任何給定點暴露於第一反應性氣體和第二反應性氣體。
本案揭示內容的一些實施例針對使用批次處理腔室(亦稱為空間處理腔室)的膜沉積製程。圖1A顯示具有腔室頂部102、腔室側壁104、和腔室底部106的處理腔室100的剖面，該腔室頂部102、腔室側壁104、和腔室底部106一起形成腔室主體108以界定處理空間。
處理腔室100包括氣體分配組件120(亦稱為注射器或注射器組件)和基座組件140。氣體分配組件120是在處理腔室內使用的任何類型的氣體輸送裝置。氣體分配組件120包括面對基座組件140的前表面121。前表面121可具有任何數量的開口或各種開口，以將氣體流朝向基座組件140輸送。氣體分配組件120亦包括外邊緣124，在所示的實施例中，該外邊緣124實質上呈圓形。
所使用的氣體分配組件120的特定類型能夠根據所使用的特定製程而有所不同。本案揭示內容的實施例能夠以與其中在基座和氣體分配組件之間的隙縫受到控制的任何類型的處理系統一併使用。在二元反應中，複數個氣體通道能夠包括至少一個第一反應氣體A通道、至少一個第二反應氣體B通道、至少一個沖洗氣體P通道、及/或至少一個真空V通道。從第一反應氣體A通道、第二反應氣體B通道、及沖洗氣體P通道流動的氣體被引向晶圓的頂表面。一些氣流水平地遍及晶圓表面移動並且經由沖洗氣體P通道離開處理區域。
在一些實施例中，氣體分配組件120是由單一注射器單元製作的剛性固定主體。在一或多個實施例中，氣體分配組件120由複數個個別的區塊(sector)(例如，注射器單元122)組成，如圖2A所示。無論是單件式主體或多區塊式主體都能夠與所描述的本案揭示內容的各種實施例一併使用。
基座組件140定位於在處理腔室100之腔室主體108內的氣體分配組件120下方。基座組件140包括頂表面141以及在該頂表面141中的至少一個凹部142。基座組件140亦具有底表面143和邊緣144。取決於受處理的基板60的形狀和尺寸，凹部142能夠是任何合適的形狀和尺寸。在圖1A所示的實施例中，凹部142具有平坦的底部以支撐晶圓之底部；然而，凹部之底部能夠有所不同。在一些實施例中，凹部142具有圍繞凹部之外周邊緣的階梯區域，該階梯區域的尺寸設計成支撐晶圓的外周邊緣。由階梯所支撐的晶圓之外周邊緣的量取決於例如晶圓之厚度以及已存在於晶圓的背側上的特徵的存在而有所不同。
在一些實施例中，如圖1A所示，基座組件140之頂表面141中的凹部142的尺寸設計成使得凹部142中所支撐的基板60具有與基座140之頂表面141實質上共面的頂表面61。在此說明書與所附的申請專利範圍中，術語「實質上共面」意味晶圓之頂表面與基座組件之頂表面在±0.2mm內共面。在一些實施例中，該等頂表面在±0.15mm、±0.10mm、或±0.05mm內共面。
圖1A的基座組件140包括支撐柱160，該支撐柱160能夠繞軸線升舉、降低、及旋轉基座組件140。基座組件可以包括在支撐柱160的中心內的加熱器、或氣體線路、或電部件。支撐柱160可以是增加或減少基座組件140和氣體分配組件120之間的隙縫170的主要手段，以將基座組件140移動至適當位置。基座組件140也可包括微調致動 器162，該致動器162能夠針對基座組件140進行微調整，而在基座組件140和氣體分配組件120之間產生預定隙縫170。
在一些實施例中，隙縫170之距離是在約0.1mm至約5.0mm的範圍內，或在約0.1mm至約3.0mm的範圍內，或在約0.1mm至約2.0mm的範圍內，或在約0.2mm至約1.8mm的範圍內，或在約0.3mm至約1.7mm的範圍內，或在約0.4mm至約1.6mm的範圍內，或在約0.5mm至約1.5mm的範圍內，或在約0.6mm至約1.4mm的範圍內，或在約0.7mm至約1.3mm的範圍內，或在約0.8mm至約1.2mm的範圍內，或在約0.9mm至約1.1mm的範圍內，或為約1mm。
圖1A所示的處理腔室100是旋轉料架式腔室，其中基座組件140能夠撐托複數個基板60。如圖2A所示，氣體分配組件120可包括複數個分開的注射器單元122，當晶圓在注射器單元下方移動時，每一注射器單元122能夠於晶圓上沉積膜。圖中顯示兩個餅狀(pie-shaped)的注射器單元122，該等注射器單元122定位在基座組件140的大約相對側上以及上方。此數目的注射器單元122是僅僅為了說明之目的而顯示。會理解可包括更多或更少個注射器單元122。在一些實施例中，有足夠數量的餅狀注射器單元122，以形成與基座組件140之形狀順應的形狀。在一些實施例中，每一個別的餅狀注射器單元122可獨立地移動、移除、及/或置換，而不影響其他注射器單元122之任 何一者。例如，可抬升一個區段，以允許機器人進出基座組件140與氣體分配組件120之間的區域，以裝載/卸載基板60。
在一或多個實施例中，基板60配置於基板支撐區域之頂表面上。基板之厚度是在約0.5mm至約15mm的範圍內，包括約0.5mm、約0.6mm、約0.7mm、約0.8mm、約0.9mm、約1.0mm、約1.5mm、約2.0mm、約2.5mm、約3.0mm、約3.5mm、約4.0mm、約4.5mm、約5.0mm、約5.5mm、約6.0mm、約6.5mm、約7.0mm、約7.5mm、約8.0mm、約8.5mm、約9.0mm、約9.5mm、約10.0mm、約10.5mm、約11.0mm、約11.5mm、約12.0mm、約12.5mm、約13.0mm、約13.5mm、約14.0mm、約14.5mm、及約15.0mm。在一或多個實施例中，基板的厚度在約0.7mm至約0.8mm的範圍內。
圖1B說明根據本案揭示內容的一或多個實施例的替代處理腔室。處理腔室100具有容座202，該容座202有壁204和底部206。容座202與頂板300一起界定內部空間109，也稱處理空間。
處理腔室100包括複數個處理站110。該等處理站110位於容座102的內部空間109中，並且以圓形排列方式圍繞支撐組件200的旋轉軸211定位。處理站110在空間上圍繞處理腔室100之內部空間109排列。每一處理站110包括氣體注射器112，該氣體注射器112具有正面114。在 一些實施例中，每一氣體注射器112之正面114實質上共面。處理站110界定為其中能夠發生處理的區域。例如，如下文所述，能夠由加熱器230之支撐表面231以及氣體注射器112之正面114界定處理站110。
能夠將處理站110設置成執行任何合適的製程並且提供任何合適的處理條件。所使用的氣體注射器112的類型會是取決於例如所執行的製程類型以及噴頭或氣體注射器之類型。例如，設置成以原子層沉積設備操作的處理站110可具有噴頭或漩渦型(vortex type)氣體注射器。然而，設置成以電漿站操作的處理站110可具有一或多個電極及/或接地板之設置方式，以生成電漿同時使電漿氣體得以朝向晶圓流動。適合的處理站110包括但不限於熱處理站、微波電漿、三電極CCP、ICP、平行板CCP、UV暴露、雷射處理、泵送腔室、退火站、和測量(metrology)站。
本案揭示內容的一些實施例針對用於多站式處理腔室的頂板300(或腔室蓋)。參考圖2B，頂板300具有界定蓋之厚度的頂表面301和底表面302，以及一或多個邊緣303。頂板300包括至少一個開口310，該至少一個開口310延伸穿過該頂板300之厚度。開口310的尺寸設計成容許增加能夠形成處理站110的氣體注射器112。
具有多個氣體注射器的處理腔室能夠用於同時處理多個晶圓，使得該等晶圓經歷相同的處理流程。例如，如圖3A所示，處理腔室100具有四個氣體分配組件120和 四個基板60。在處理開始時，能夠將基板60定位於氣體分配組件120之間。旋轉17基座組件140達45°會造成在氣體分配組件120之間的每一基板60移動至另一氣體分配組件120以進行膜沉積，如氣體分配組件120下方的虛線圓圈所說明。另外的45°之旋轉會使基板60移動遠離氣體分配組件120。基板60和氣體分配組件120的數量可相同或不同。在一些實施例中，受處理的晶圓之數量與氣體分配組件之數量相同。在一或多個實施例中，受處理的晶圓(或基板60)之數量是氣體分配組件的數量的分數或整數倍。例如，若存在四個氣體分配組件，則有4x個晶圓受處理，其中x是大於或等於1的整數值。在示範性實施例中，氣體分配組件120包括由氣幕分隔的八個處理區域，並且基座組件140能夠撐托六個晶圓。
圖3A所示的處理腔室100僅代表一種可能的設置方式，不應將其視為限制本案揭示內容之範疇。在此，處理腔室100包括複數個氣體分配組件120。在所示的實施例中，有四個氣體分配組件120(也稱為注射器組件)，該等氣體分配組件120均等地圍繞處理腔室100間隔開。圖中顯示處理腔室100是八邊形；然而，本領域熟習技藝者會理解，此是一種可能的形狀，不應將其視為限制本案揭示內容之範疇。圖中所示之氣體分配組件120呈梯形，但是該氣體分配組件120能夠是單一圓形部件或是由複數個餅狀區段組成，如圖2A所示。
圖3A所示的實施例包括裝載閘(loadlock)腔室180，或是諸如緩衝站的輔助腔室。此腔室180連接處理腔室100的一側，以允許例如從腔室100裝載/卸載基板(亦稱為基板60)。晶圓機器人可以定位於腔室180中，以將基板移動至基座上。
旋轉料架(例如，基座組件140)之旋轉能夠以是連續式或間歇式(不連續式)的。在連續處理中，晶圓持續地旋轉，使得它們輪流暴露至注射器之各者。在不連續處理中，晶圓能夠移動至注射器區域且停止，然後移動到注射器之間的區域84並且停止。例如，旋轉料架能夠旋轉，使得晶圓從注射器間(inter-injector)區域移動橫跨注射器(或在注射器附近停止)，並且至其中旋轉料架能夠在此暫停之處的下一個注射器間區域。注射器之間的暫停可以為每個層沉積之間的附加處理(例如暴露於電漿)提供時間。
如圖3B(其為圖3A中說明之處理腔室之一部分65的放大視圖)所說明，在一或多個實施例中，基板60在旋轉時可能未對准於凹部(或袋部)142中。在此情況，基板60被視為是離開袋部，此可能會對基板有害，導致基板60破裂。
參考圖3C和圖3D，據此，在一或多個實施例中，有利地提供一處理腔室，其中腔室頂部102(或腔室蓋)包括在前表面上的第一感測器85和在前表面上的第二感測器86，該第一感測器85定位在離中心旋轉軸211第一距離 R1處，第二感測器86定位在離中心旋轉軸211第二距離R2處，該第二距離R2大於第一距離R1。連接支撐組件140(或基座組件140)、第一感測器85、和第二感測器86的控制器195(於圖1A中圖示)設置成確定基板60是在基板支撐區域88之內還是之外。在一或多個實施例中，從控制器收集溫度資料，並且此是用於確定晶圓是在基板支撐區域之內還是之外。因此，一或多個實施例有利地提供一種處理腔室，該處理腔室包括：具有中心旋轉軸的支撐組件140和與該中心旋轉軸相隔一距離並且圍繞該中心旋轉軸的複數個基板支撐區域142。支撐組件140設置成使複數個基板支撐區域88繞著中心旋轉軸旋轉。在一或多個實施例中，腔室蓋102具有面向支撐組件140的前表面(未示出)、在該前表面上的第一感測器85和在該前表面上的第二感測器86，該第一感測器85定位成離中心旋轉軸相距第一距離R1，並且該第二感測器86定位成離中心旋轉軸相距第二距離R2，第二距離R2大於第一距離R1。在一或多個實施例中，第一距離R1和第二距離R2在基板支撐區域的內徑與外徑之間。
在一或多個實施例中，控制器195連接支撐組件140、第一感測器85、和第二感測器86，控制器195設置成確定基板60是在基板支撐區域88之內還是之外。在一或多個實施例中，第一感測器85和第二感測器86獨立地包括高溫計、直通光束、熱敏電阻(thermistor)、溫度計(thermometer)、熱電偶、溫度表(temparature gauge)、或IR照相機中之一或多者。在一或多個實施例中，第一感測器85與第二感測器86獨立地偵測支撐組件140與基板60之間的溫度變化，並且控制器195設置為基於以下溫度測量而確定基板60是否位在基板支撐區域140內。
參考圖3C，在一或多個實施例中，基板支撐區域88包括凹部142，該凹部142的尺寸設計成在支撐組件140的頂表面中支撐基板60，並且控制器195確定基板60是否在凹部142內。
參考圖3E，在一或多個實施例中，基板支撐區域88可包括定位在基板支撐區域88的外端的加熱器230。在一些實施例中，每一基板支撐區域88具有加熱器230。加熱器230之中心是位在距旋轉軸211一距離處，使得加熱器230在中心基座210旋轉時沿圓形路徑移動。
參考圖1B，加熱器230具有能夠支撐晶圓的支撐表面231。在一些實施例中，加熱器230支撐表面231實質上共面。以此方式使用時，「實質上共面」是意味，由個別支撐表面231形成的平面是在由另一支撐表面231形成的平面的±5°、±4°、±3°、±2°、或±1°之內。
在一些實施例中，加熱器230直接定位在基板支撐區域88的外端上。一些實施例中，如圖1B所說明，加熱器230藉由加熱器支座234升高到支撐臂220的外端222上方。加熱器支座234能夠為任何尺寸和長度，以增加加熱器230之高度。
在一些實施例中，通道236形成於中心基座210、支撐臂220、和/或加熱器支座234的一或多者中。通道236能夠用於拉線(route)電連接或提供氣流。
加熱器能夠是技術人員已知的任何合適類型的加熱器。在一些實施例中，加熱器是電阻加熱器，在加熱器主體內有一或多個加熱元件。
在一些實施例中，腔室蓋102進一步包括複數個開口，該複數個開口設置成朝支撐組件140輸送氣流。在一或多個實施例中，複數個開口的至少一些開口是徑向對準的槽。徑向對準的槽可在不同的角位置均勻地隔開。
圖4顯示氣體分配組件之區塊或部分，該區塊或部分可稱為注射器單元122。能夠個別使用注射器單元122，或與其他注射器單元結合使用。例如，如圖5所示，圖4的注射器單元122中的四個組合而形成單一氣體分配組件220。(為明確起見，並未顯示分開該四個注射器單元的線。)雖然圖4的注射器單元122除了具有沖洗氣體通口155和真空通口145之外亦具有第一反應氣體通口125和第二氣體通口135，但注射器單元122不需要所有的該等部件。
參考圖4和圖5，根據一或多個實施例的氣體分配組件220可包括複數個區塊(或注射器單元122)，每一區塊相同或不同。氣體分配組件220定位在處理腔室內，並且包括在氣體分配組件120的前表面121中的複數個細長氣體通口125、135、155和細長真空通口145。複數個細 長的氣體通口125、135、155與細長真空通口145從鄰近內周邊緣123的區域朝向鄰近氣體分配組件220的外周邊緣124的區域延伸。所示的複數個氣體通口包括第一反應氣體通口125、第二氣體通口、真空通口145、及沖洗氣體通口155，該真空通口145環繞第一反應氣體通口及第二反應氣體口之各者。
參考圖4或圖5中所示之實施例，當陳述該等通口從至少內周區域附近延伸到至少外周區域附近時，該等通口能夠延伸得超過「剛好在徑向上從內區域延伸至外區域」。該等通口能夠如真空通口145環繞反應氣體通口125與反應氣體通口135的那樣切線式延伸。在圖4與圖5所示的實施例中，楔形反應氣體通口125、135在所有邊緣上(包括鄰近內周區域和外周區域)被真空通口145所圍繞。
參考圖4，隨著基板沿路徑127移動，基板表面之每一部分暴露於各種反應氣體。為了依循路徑127，基板會暴露於或「看到」沖洗氣體通口155、真空通口145、第一反應氣體通口125、真空通口145、沖洗氣體通口155、及真空通口145。因此，在圖4中所示的路徑127末端，基板已暴露於第一氣體通口125與第二氣體通口135而形成層。所示的注射器單元122形成四分之一圓，但是可以更大或更小。能夠將圖5中所示的氣體分配組件220視為以串聯方式連接的圖4之四個注射器單元122之組合。
圖4之注射器單元122顯示分開反應氣體的氣幕(gas curtain)150。術語「氣幕」用於描述使反應氣 體分開而不混合的氣流或真空的任何組合。圖4中所示的氣幕150包括：在第一反應氣體通口125旁的真空通口145的部分、在中間的沖洗氣體通口155、和在第二氣體通口135旁的真空通口145的部分。氣流與真空之此組合能夠用於防止或最小化第一反應氣體和第二反應氣體的氣相反應。
參考圖5，來自氣體分配組件220的氣流和真空的組合形成進入複數個處理區域250的分隔。圍繞個別氣體通口125、135大致界定處理區域，在處理區域250之間有氣幕150。圖5中所示的實施例構成了八個分開的處理區域250，在這些處理區域250之間有八個分開的氣幕150。處理腔室能夠具有至少兩個處理區域。在一些實施例中，有至少三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、十個、十一個、或十二個處理區域。
在處理期間，基板可在任何給定時間暴露於超過一個的處理區域250。然而，暴露於不同處理區域的部分會具有將兩者分開的氣幕。例如，若基板的前導邊緣進入包括第二氣體通口135的處理區域，則基板的中間部分將在氣幕150下方，並且基板的落後邊緣會在包括第一反應氣體通口150的處理區域中。
顯示工廠界面280(能夠是例如裝載閘腔室)連接到處理腔室100。基板60顯示為疊置在氣體分配組件220上方以提供參考框架。基板60可經常坐在基座組件上以保持在氣體分配組件120的前表面121附近。基板60經 由工廠界面280裝載至處理腔室100中，以裝載到基板支撐件或基座組件上(見圖5)。因為基板60位於第一反應氣體通口125附近並且在兩個氣幕150a、150b之間，所以能夠顯示基板60定位在處理區域內。沿著路徑127旋轉基板60會使基板圍繞處理腔室100以逆時針方向移動。因此，基板60會暴露於第一處理區域250a直到第八處理區域250h(包括之間的所有處理區域)。
本案揭示內容之實施例是針對多種處理方法，該多種處理方法包括具有複數個處理區域250a-250h的處理腔室100，每一處理區域藉由氣幕150與相鄰區域隔開。例如，圖5所示之處理腔室。取決於氣流的安排，處理腔室內的氣幕和處理區域的數量能夠是任何合適的數量。圖5中所示的實施例具有八個氣幕150及八個處理區域250a-250h。氣幕的數量大致上等於或大於處理區域的數量。在一些實施例中，處理區域的數量大於氣幕的數量，並且將在未被氣幕隔開的處理區域中所存在的多種氣體之一或多種相組合。
複數個基板60定位於基板支撐件上，例如，圖1A和圖1B所示的基座組件140。複數個基板60繞處理區域旋轉以進行處理。大致上，氣幕150在整個處理(包括無反應氣體流入腔室時的時段)中都是有參與的(氣體流動且真空打開)。
第一反應氣體A流入一或多個處理區域250，同時惰性氣體流入無第一反應氣體A流入的任何處理區域 250。例如，如果第一反應氣體流入處理區域250b直到處理區域250h，則惰性氣體會流入處理區域250a。惰性氣體能夠流過第一反應氣體通口125或第二氣體通口135。
處理區域內的惰性氣體流量可以是恆定的或變化的。在一些實施例中，反應性氣體與惰性氣體共流。惰性氣體會作為載體和稀釋劑。由於反應氣體相對於載氣的量較小，所以共流可藉由減少相鄰區域之間的壓力差而使處理區域之間的氣體壓力更容易平衡。
因此，本案揭示內容的一或多個實施例針對利用類似圖5中所示的批次處理腔室的處理方法。基板60放入處理腔室中，該處理腔室具有複數個區段250，每一區段藉由氣幕150與相鄰區段隔開。在處理腔室的第一區段250a中，基板表面的至少一部分暴露於第一處理條件。
基板表面橫向移動穿過氣幕150至處理腔室的第二區段250b。在第二區段250b中，基板表面暴露於第二處理條件。
基板表面橫向移動穿過氣幕150至處理腔室的第三區段250c。隨後基板表面能夠在第三區段250c中暴露於第三處理條件。在一些實施例中，第三區段250c含有與第一區段250a或第二區段250b之一或多者相同的製程條件。
基板表面橫向移動穿過氣幕150至處理腔室的第四區段250d。隨後基板表面能夠在第四區段250d中暴露於第四處理條件。在一些實施例中，第四區段250d含有與 第一區段250a、第二區段250b、或第三區段250c之一或多者相同的處理條件。
第五區段250e、第六區段250f，第七區段250g及/或第八區段250h能夠各自獨立地具有第一至第四處理條件中的一或多者，或者能夠具有不同的處理條件。在一些實施例中，第一、第三、第五、及第七區段具有相同的處理條件，且第二、第四、第六、及第八區段具有相同的處理條件，而使得在圍繞處理腔室進行一個循環的晶圓會是暴露於第一處理條件和第二處理條件的四次重複暴露。例如，晶圓可能會經歷四次重複的對第一處理條件的A製程與第二處理條件的B製程的暴露，而進行四次AB重複。
於一些實施例中，第一和第五區段具有第一處理條件，第二和第六區段具有第二處理條件，第三和第七區段具有第三處理條件，且第四和第八區段具有第四處理條件。圍繞此設置方式的處理腔室進行完整循環的晶圓會有對四個依序處理條件的兩次重複暴露。例如，晶圓可能會歷經在第一處理條件的A製程、在第二處理條件的B製程、在第三處理條件的C製程、及在第四處理條件的D製程的兩次重複暴露，而進行兩次ABCD重複。
在一些實施例中，至少一個處理區域是其中生成電漿的電漿處理區域，並且至少一個處理區域是其中無電漿生成的非電漿處理區域。電漿處理區域能夠是其中基座組件或基板充當電極的直接電漿處理區域，或者是其中是在沒有基座組件或基板充當電極的情況下生成電漿的遠端 電漿處理區域。技術人員會認識到，無論是直接或遠端的電漿處理區域，都會有連接至RF熱電極的合適電源。電源供應預定頻率的電力給RF熱電極。充電的電極使電漿源內的氣體離子化，以形成電漿。
本案揭示內容的一些實施例針對處理方法，該等處理方法包括在無電漿的第一處理區域和有電漿的第二處理區域之間移動基板。第一處理區域亦稱作非電漿處理區域。第二處理區域亦稱作電漿處理區域。基板具有崩潰電壓。技術人員會認識到，基板是指基板或形成在基板上的元件(例如，電晶體)的任何部分。
一些實施例的基板大於處理區域，使得並非該基板的全部都能在任何給定的時間裝配於處理區域內。在基板於電漿處理區域和非電漿處理區域之間移動期間，基板的多個部分暴露於電漿，而基板的多個部分並不暴露於電漿。此種不均勻的電漿暴露會造成基板上有電荷累積或基電壓(電位)上的差異。
一些實施例中，基板圍繞基座組件的中心軸的旋轉充足而使得基板上的任何給定點在特定處理區域(例如，第二處理區域或電漿處理區域)內達到一時間，該時間是在約100毫秒到約500毫秒的範圍內。在一些實施例中，旋轉速度充足而使得基板上的任何給定點暴露於特定處理區域達一時間，該時間是在約150毫秒至約300毫秒(或約200毫秒)的範圍內。
一或多個實施例是針對一種方法。一或多個實施例的方法包括圍繞支撐組件的中心旋轉軸旋轉複數個基板支撐區域。在一或多個實施例中，使用第一感測器測量第一溫度分佈曲線，該第一溫度分佈曲線包括距中心旋轉軸第一距離處的溫度，而該第一溫度分佈曲線與支撐組件的旋轉角度呈函數相關。在一或多個實施例中，使用第二感測器測量第二溫度分佈曲線，該第二溫度分佈曲線包括距中心旋轉軸第二距離處的溫度，而該第二溫度分佈曲線與支撐組件的旋轉角度呈函數相關，該第二距離大於第一距離。在一或多個實施例中，根據第一溫度分佈曲線和第二溫度分佈曲線確定基板是否在基板支撐區域內。
在一或多個實施例中，確定基板是否在基板支撐區域內進一步包括：確定來自第一溫度分佈曲線和第二溫度分佈曲線的溫度變化之角度關係。
在一些實施例中，該方法亦包括將根據來自第一溫度分佈曲線和第二溫度分佈曲線的溫度變化之角度關係的位置分佈曲線與基板支撐區域的標準位置分佈曲線進行比較。在一或多個實施例中，該方法進一步包括藉由擬合基板的至少三個邊緣位置而確定基板的中心。
不受理論的束縛，認為該方法是基於第一和第二溫度分佈曲線。在一或多個實施例中，相對於基板座標確定基板與支撐組件之間的過渡點。基於過渡點，計算基板的中心位置。基於中心位置和標稱中心位置之間的差異(藉 由設計而校正或確定)，該演算法確定是否將基板放置在支撐區域上。
在一些實施例中，控制器耦接基座組件和氣體分配組件。控制器具有一種或多種設置方式，以控制各種功能和製程。在一些實施例中，該等設置方式選自：使基座組件繞中心軸旋轉的第一設置方式、將氣流提供進入非電漿處理區域的第二設置方式、將氣流提供進入電漿處理區域的第三設置方式、提供電力給電漿處理區域以點燃電漿的第四設置方式、及/或使電力脈衝輸送給電漿處理區域以針對該電漿處理區域生成開啟時間與關閉時間的第五設置方式。
本文描述的方法能夠由包括指令的非暫態電腦可讀儲存媒體執行，該指令在由處理腔室的控制器或處理單元執行時會使處理系統執行所揭示之方法。在一些實施例中，非暫態電腦可讀儲存媒體包括指令，該指令在由處理腔室的處理單元(例如，控制器)執行時會使處理腔室執行下述操作：圍繞支撐組件的中心旋轉軸旋轉複數個基板支撐區域；使用第一感測器測量第一溫度分佈曲線，該第一溫度分佈曲線包括與該中心旋轉軸的第一距離處的溫度，且與該支撐組件的旋轉角度呈函數相關；使用第二感測器測量第二溫度分佈曲線，該第二溫度分佈曲線包括與該中心旋轉軸相距第二距離的溫度，且與該支撐組件的旋轉角度呈函數相關，該第二距離大於該第一距離；以及基 於該第一溫度分佈曲線和該第二溫度分佈曲線確定基板是否在該等基板支撐區域內。
根據一或多個實施例，在形成層之前及/或之後使基板經受處理。此處理能夠在相同的腔室中執行或是在一或多個分開的處理腔室中執行。在一些實施例中，將基板從第一腔室移動至分開的第二腔室以進行進一步處理。基板能夠直接從第一腔室移動至分開的處理腔室，或者該基板能夠從第一腔室移動至一或多個移送腔室，然後移動至分開的處理腔室。因此，處理設備可包括與移送站連通的多個腔室。這種設備可稱作「集群工具」或「集群系統」及類似物。
大致上，群集工具是包括多個腔室的模組系統，其該等腔室執行各種功能，該等功能包括基板定心及定向、除氣、退火、沉積、及/或蝕刻。根據一或多個實施例，一種群集工具包括至少第一腔室和中央移送腔室。中央移送腔室可容納機器人，該機器人能夠在處理腔室與裝載閘腔室之間來回運輸基板。移送腔室一般是維持於真空條件，且提供中間階段以供將基板從一個腔室來回運輸到另一腔室及/或至定位在群集工具之前端的裝載閘腔室。可適於本案揭示內容的兩種已知的群集工具是Centura®和Endura®，此兩者皆可購自美國加州Santa Clara的應用材料公司。然而，腔室的確切安排及組合可經修改，以為了執行本文所述的製程的特定步驟。可使用的其他處理腔室包括但不限於循環層沉積(CLD)、原子層沉積(ALD)、 化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、蝕刻、預清潔、化學式清潔、熱處理(諸如RTP)、電漿氮化、脫氣、定向、羥基化和其他基板製程。藉由在群集工具上的腔室中執行製程，能夠不需要在沉積後續膜之前進行氧化就能避免大氣雜質對基板表面污染。
根據一或多個實施例，基板連續處於真空或「裝載鎖定」的條件，且當從一個腔室移動到另一腔室時不暴露於周圍的空氣中。因此，移送腔室處於真空，並在真空壓力下「泵送降壓(pump down)」。惰性氣體可存在於處理腔室或移送腔室中。在一些實施例中，惰性氣體用作為沖洗氣體，以移除一些或所有的反應物。根據一或多個實施例，在沉積腔室的出口處注射沖洗氣體，以防止反應物從沉積腔室移動到移送腔室及/或另外的處理腔室。因此，惰性氣體之流動在腔室之出口處形成了簾幕。
基板能夠在單一基板沉積腔室中受處理，其中，裝載、處理、和卸載單一基板，之後才處理另一基板。基板也能夠以類似於輸送器系統的連續方式進行處理，其中多個基板個別地裝載至腔室的第一部分中，移動穿過腔室，且從腔室的第二部分卸載。腔室與相關聯的輸送器系統之形狀可形成直線路徑或彎曲路徑。此外，處理腔室可以是旋轉料架(carousel)，其中多個基板繞中心軸移動，並且在整個旋轉料架路徑暴露於沉積、蝕刻、退火、清潔等製程。
在處理期間，能夠加熱或冷卻基板。此類加熱或冷卻可藉由任何合適的手段完成，該等手段包括但不限於改變基板支撐件之溫度以及將加熱或冷卻的氣體流到基板表面。在一些實施例中，基板支撐件包括加熱器/冷卻器，能夠控制該加熱器/冷卻器以傳導式改變基板溫度。在一或多個實施例中，所運用的氣體(反應氣體或惰性氣體)經加熱或冷卻，以局部改變基板溫度。在一些實施例中，加熱器/冷卻器定位在腔室內鄰近基板表面，以對流式改變基板溫度。
在處理期間基板亦可為靜止的或是旋轉的。旋轉的基板能夠(繞基板軸)連續地或以分別的步驟旋轉。例如，可以在整個製程中旋轉基板，或者能夠在暴露於不同的反應氣體或沖洗氣體之間少量地旋轉基板。在處理期間(無論連續或多步地)旋轉基板可以藉由最小化例如氣流幾何形狀的局部可變性的效應而有助於產生更均勻的沉積或蝕刻。
在整個說明書中，對「一個實施例」、「某些實施例」、「一或多個實施例」或「一實施例」的指涉是意味結合該實施例描述的特定特徵、結構、材料或特性納入本案揭示內容的至少一個實施例中。因此，在整個說明書中多處出現的諸如「在一或多個實施例中」、「在某些實施例中」、「在一個實施例中」或「在一實施例中」之類的用語不必然是指涉本案揭示內容的相同實施例。此外， 在一或多個實施例中，可以以任何合適的方式組合特定的特徵、結構、材料、或特性。
雖然已參考特定實施例在此描述本案揭示內容，但應了解，這些實施例僅是說明本案揭示內容的原理和應用。對於本領域熟習技藝者而言，應明瞭在不脫離本案揭示內容之精神與範疇的情況下，能夠對本案揭示內容的方法和設備進行各種修改和變化。因此，希望本案揭示內容包括在所附之申請專利範圍與其等效例的範圍內的修改和變化。
84:區域
85:第一感測器
86:第二感測器
88:基板支撐區域
102:腔室頂部
211:旋轉軸
R1:第一距離
R2:第二距離

Claims (20)

  1. 一種處理腔室，包括：一支撐組件，具有一中心旋轉軸及複數個基板支撐區域，該複數個基板支撐區域圍繞該中心旋轉軸並且與該中心旋轉軸相隔一距離，該支撐組件設置成圍繞該中心旋轉軸旋轉該複數個基板支撐區域；一腔室蓋，具有面向該支撐組件的一前表面、在該前表面上的一第一感測器、以及在該前表面上的一第二感測器，該第一感測器定位成離該中心旋轉軸一第一距離，且該第二感測器定位成離該中心旋轉軸一第二距離，該第二距離大於該第一距離；及一控制器，該控制器連接該支撐組件、該第一感測器、與該第二感測器，該控制器設置成確定基板是在該基板支撐區域之內還是之外。
  2. 如請求項1所述之處理腔室，其中該等基板支撐區域包括多個凹部，該等凹部尺寸設計成於該支撐組件的一頂表面中支撐一基板，並且該控制器確定該基板是否在該凹部內。
  3. 如請求項1所述之處理腔室，其中該等基板支撐區域之每一者包括一加熱器，並且該等基板支撐區域相對於該等加熱器定位。
  4. 如請求項1所述之處理腔室，其中該第一感測器與該第二感測器獨立地包括下述中的一或多者：一高溫計、直通光束、熱敏電阻(thermistor)、溫度 計(thermometer)、熱電偶、溫度表(temparature gauge)、或IR照相機。
  5. 如請求項1所述之處理腔室，其中該第一感測器與該第二感測器獨立地偵測該支撐組件與一基板之間的溫度改變，且該控制器設置成根據溫度測量而確定該基板是否在該基板支撐區域內。
  6. 如請求項1所述之處理腔室，其中該第一距離與該第二距離介於該等基板支撐區域的一內徑與一外徑之間。
  7. 如請求項1所述之處理腔室，其中該腔室蓋進一步包括複數個開口，該複數個開口設置成為朝向該支撐組件輸送多個氣流。
  8. 如請求項7所述之處理腔室，其中該複數個開口中的至少一些開口是多個徑向對準的槽。
  9. 如請求項8所述之處理腔室，其中該等徑向對準的槽於不同的角位置處均勻地隔開。
  10. 如請求項2所述之處理腔室，其中該支撐組件包括位於該等凹部的至少一個凹部中的一圓形溝槽，該圓形溝槽與一真空源或一惰性氣體源中的一或多者流體連通。
  11. 如請求項1所述之處理腔室，進一步包括一基板，該基板配置在該基板支撐區域的一頂表面上。
  12. 如請求項10所述之處理腔室，其中該基板之厚度在約0.7mm至約0.8mm的範圍內。
  13. 一種確定基板是否在基板支撐區域內的方法，包括：圍繞一支撐組件的一中心旋轉軸旋轉複數個基板支撐區域；使用一第一感測器測量一第一溫度分佈曲線(temperature profile)，該第一溫度分佈曲線包括與該中心旋轉軸相距一第一距離處的溫度，該第一溫度分佈曲線與該支撐組件的旋轉角度呈函數相關；使用一第二感測器測量一第二溫度分佈曲線，該第二溫度分佈曲線包括與該中心旋轉軸相距一第二距離處的溫度，且該第二溫度分佈曲線與該支撐組件的旋轉角度呈函數相關，該第二距離大於該第一距離；以及基於該第一溫度分佈曲線和該第二溫度分佈曲線確定一基板是否在該等基板支撐區域內。
  14. 如請求項13所述之方法，其中確定該基板是否在該基板支撐區域內進一步包括：確定來自該第一溫度分佈曲線和該第二溫度分佈曲線的溫度變化的一角度關係。
  15. 如請求項13所述之方法，進一步包括：將根據來自該第一溫度分佈曲線和該第二溫度分佈曲線的溫度變化的該角度關係的一位置分佈曲線與該等基板支撐區域的一標準位置分佈曲線進行比較。
  16. 如請求項14所述之方法，進一步包括：藉由擬合該基板的至少三個邊緣位置來確定該基板之中 心。
  17. 如請求項13所述之方法，進一步包括：經由在該支撐組件的一腔室蓋中的複數個開口朝向該支撐組件輸送多個氣流。
  18. 如請求項17所述之方法，其中該複數個開口中的至少一些開口是多個徑向對準的槽。
  19. 如請求項13所述之方法，其中該基板之厚度在約1mm至約15mm的範圍內。
  20. 一種非暫態電腦可讀媒體，該非暫態電腦可讀媒體包括多個指令，該多個指令當由處理腔室之控制器執行時使該處理腔室執行下述操作：圍繞一支撐組件的一中心旋轉軸旋轉複數個基板支撐區域；使用一第一感測器測量一第一溫度分佈曲線，該第一溫度分佈曲線包括與該中心旋轉軸相距一第一距離處的溫度，且該第一溫度分佈曲線與該支撐組件的旋轉角度呈函數相關；使用一第二感測器測量一第二溫度分佈曲線，該第二溫度分佈曲線包括與該中心旋轉軸相距一第二距離處的溫度，且該第二溫度分佈曲線與該支撐組件的旋轉角度呈函數相關，該第二距離大於該第一距離；以及基於該第一溫度分佈曲線和該第二溫度分佈曲線確定一基板是否在該等基板支撐區域內。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102263718B1 (ko) * 2019-06-10 2021-06-11 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
TW202405996A (zh) * 2022-07-27 2024-02-01 美商應用材料股份有限公司 用於自動校正基板未對準的系統及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130065403A1 (en) * 2011-09-01 2013-03-14 Ajit Paranjpe Wafer carrier with thermal features
US20150376782A1 (en) * 2014-06-27 2015-12-31 Kevin Griffin Wafer Placement And Gap Control Optimization Through In Situ Feedback
US20160027675A1 (en) * 2013-03-15 2016-01-28 Abraham Ravid Position And Temperature Monitoring Of ALD Platen Susceptor
US20160351426A1 (en) * 2015-05-29 2016-12-01 Veeco Instruments, Inc. Wafer surface 3-d topography mapping based on in-situ tilt measurements in chemical vapor deposition systems
US20180037986A1 (en) * 2016-08-03 2018-02-08 Ihi Hauzer Techno Coating B.V. Apparatus for coating substrates

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19748088A1 (de) 1997-10-30 1999-05-12 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen einer Fehllage einer Halbleiterscheibe
KR100593627B1 (ko) * 1999-02-16 2006-06-28 동경 엘렉트론 주식회사 처리장치, 처리시스템, 판별방법 및 검출방법
KR100559679B1 (ko) 2003-07-30 2006-03-10 동부아남반도체 주식회사 반도체 제조 장치
KR101471548B1 (ko) 2011-03-23 2014-12-12 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 위치 검출 방법
KR102405776B1 (ko) 2015-08-03 2022-06-07 주성엔지니어링(주) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
DE102018107135A1 (de) * 2018-03-26 2019-09-26 Aixtron Se Mit einer individuellen Kennung versehenes Bauteil einer CVD-Vorrichtung sowie Verfahren zur Übermittlung von Informationen

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130065403A1 (en) * 2011-09-01 2013-03-14 Ajit Paranjpe Wafer carrier with thermal features
US20160027675A1 (en) * 2013-03-15 2016-01-28 Abraham Ravid Position And Temperature Monitoring Of ALD Platen Susceptor
US20150376782A1 (en) * 2014-06-27 2015-12-31 Kevin Griffin Wafer Placement And Gap Control Optimization Through In Situ Feedback
US20160351426A1 (en) * 2015-05-29 2016-12-01 Veeco Instruments, Inc. Wafer surface 3-d topography mapping based on in-situ tilt measurements in chemical vapor deposition systems
US20180037986A1 (en) * 2016-08-03 2018-02-08 Ihi Hauzer Techno Coating B.V. Apparatus for coating substrates

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