晶片边缘的测量和控制制造技术

提供用于定位和/或旋转非固体接触的基板(诸如使晶片浮动于气体薄层上)的装置和方法。由于与处理腔室的各部件无固体接触，因此使用晶片上的各特征结构来确定晶片位置和旋转速度。闭环控制系统设置有电容式传感器，以监测晶片边缘在水平平面中的位置。控制系统也可以于晶片旋转时监测晶片特征结构的位置，诸如监测晶片边缘中的凹口。因为凹口的存在可能中断面向晶片边缘的传感器，因此还提供用以减少或消除这种中断的方法和装置。

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.

【技术实现步骤摘要】
晶片边缘的测量和控制本申请是申请日为2013年4月3日申请的申请号为201380011065.X，并且专利技术名称为“晶片边缘的测量和控制”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术的各方面大体涉及在半导体装置制造期间于处理腔室中定位和/或旋转基板的方法和装置。
技术介绍
集成电路是可在单一芯片上包括数百万个晶体管、电容器和电阻的复杂装置。芯片设计不断地需要更快的电路和更高的电路密度，因此要求越来越精准的制造工艺。在一些制造工艺(诸如离子注入法)中，在基板上的膜层产生高度的内部应力。为了释放所述应力并控制膜性质和均匀性，使膜经受诸如退火之类的热处理。快速热处理(RTP)腔室使基板经受高度控制的热循环，诸如在小于10秒内加热基板至超过1000℃。RTP释放膜层中的应力并且也可以用于调整膜性质，诸如改变膜的密度或电气特征。然而，RTP处理可遍及基板表面造成非均匀加热，特别是在基板与其他部件诸如基板支撑件或支撑环接触处。例如，在许多晶片(基板)处理系统中，晶片处理器可包括与晶片接触的组件。这在处理的晶片需要旋转的情况下是有利的，因为可利用在晶片处理器或旋转器中所设计的特征结构来控制位置和旋转速度。但是由于晶片接触所造成的晶片非均匀加热产生诸多问题。据此，已经开发多种系统以在退火处理期间在不与晶片直接接触的情况下支撑、定位和旋转晶片。转让给AppliedMaterials,Inc.(应用材料公司)的美国专利第8,057,602号和第8,057,601号描述了浮动(floating)、定位和旋转在空气薄层上的晶片的装置和方法，通过引用将这些专利结合在此。因为晶片不再与其他系统部件直接固体接触，因此需要精确的传感器和控制系统以监测并控制晶片的位置和旋转两者。对于非接触晶片定位而言，已经使用光学传感器来监测晶片外部边缘的位置。然而，当暴露于严峻的腔室条件时，由于高温暴露(在某些情况下超过1000℃)或由于处理气体在光学部件上遗留沉积物，光学传感器可能产生可靠性的问题。此外，需要一种可靠的解决方式，以追踪并控制晶片旋转。在过去，已经使用晶片外部边缘上的凹口(notch)，于处理腔室中定向晶片。然而，如果在非接触晶片定位系统中使用具有凹口的晶片，则每当凹口旋转通过光学传感器的视场(fieldofview)时引入误差。无论光学传感器于何时“见到”所述凹口，系统控制器尝试使晶片“回到中心位置(re-center)”，并误移所述晶片偏离中心。当特定传感器再次见到真实边缘时，便提示另一校正。因此，存在对于非直接固体接触的晶片进行定位和旋转的改良的装置和方法的需求。
技术实现思路
提供用于定位和/或旋转晶片的装置和方法。在一个实施方式中，提供一种在处理腔室中定位和旋转基板的方法，所述方法包括：通过设置在处理腔室的内部容积中的基板定位组件支撑基板，其中所述基板在外径边缘上具有非均匀性，并且处理腔室具有分别指向所述基板的第一和第二边缘部分的第一和第二传感器，以及用于监测基板旋转的旋转传感器；旋转基板；利用第一和第二传感器测量基板的位置；利用旋转传感器，确定指示在基板外径边缘上非均匀性的位置的数值；以及控制基板的旋转，使得非均匀性不通过第一或第二传感器任一者的视场。在进一步的实施方式中，所述方法进一步包括利用耦接至控制系统的第一组致动器，控制基板在X和Y方向上的位置；以及利用耦接至控制系统的第二组致动器，控制基板的旋转，其中第二组致动器对基板施加扭矩且控制系统测量非均匀性的位置。在其他实施方式中，非均匀性包括在基板外径边缘上的凹口，第一传感器测量基板在X方向上的位置，第二传感器测量基板在Y方向上的位置，而旋转传感器基于绕Z轴的角度作为相对数值，测量凹口的位置。在更进一步的实施方式中，旋转传感器包括相机。在其他实施方式中，第一和第二传感器包括位于相同的X-Y平面上的电容式传感器，所述方法进一步包括通过利用第三电容式传感器，测量基板在Z方向上距第一和第二传感器的X-Y平面的距离，其中第三电容式传感器位于相同的X-Y平面上的第一传感器与第二传感器之间且第三电容式传感器被定位成径向向内，从而使基板边缘不在第三传感器的视场之内。在另一实施方式中，提供一种在处理腔室中定位和旋转基板的方法，所述方法包括：通过设置在处理腔室的内部容积中的基板定位组件支撑基板，其中所述基板在外径边缘上具有非均匀性部分，所述处理腔室包括：第一传感器，所述第一传感器指向基板的第一边缘部分；第二传感器，所述第二传感器指向基板的第二边缘部分；旋转传感器，所述旋转传感器用于监测基板的旋转；以及控制系统，所述控制系统电耦接至第一传感器、第二传感器和旋转传感器；利用第一和第二传感器测量指示基板位置的一个或更多个数值；利用耦接至控制系统的第一组致动器定位基板；利用耦接至控制系统的第二组致动器旋转基板，其中第二组致动器对基板施加扭矩；使用旋转传感器测量指示基板外径边缘上非均匀性部分的位置的数值；以及确定非均匀性部分何时会通过第一和第二传感器的一个或更多个的视场，以减少基板定位步骤的中断(disruption)。在进一步的实施方式中，非均匀性部分包括在基板外径边缘上的凹口，第一传感器测量基板在X方向上的位置，第二传感器测量基板在Y方向上的位置。在更多的实施方式中，控制系统使用旋转传感器，以基于绕Z轴的角度作为相对数值测量凹口的位置。而在其他实施方式中，控制系统使用旋转传感器，确定基板的每分钟旋转次数(RPM)。在其他实施方式中，第一和第二传感器包括位于相同的X-Y平面上的电容式传感器，所述方法进一步包括通过利用第三电容式传感器，测量基板在Z方向上距第一和第二传感器的X-Y平面的距离，其中第三电容式传感器位于相同的X-Y平面上的第一传感器与第二传感器之间，且第三电容式传感器被定位成径向向内，从而使基板边缘不在第三传感器的视场之内。在其他实施方式中，旋转传感器包括相机。对于另一实施方式而言，提供一种在处理腔室中定位和旋转基板的方法，所述方法包括：通过设置在处理腔室的内部容积中的基板定位组件支撑基板，其中所述基板在外径边缘上具有非均匀性部分，所述处理腔室包括：第一传感器，所述第一传感器指向基板的第一边缘部分；第二传感器，所述第二传感器指向基板的第二边缘部分；以及控制系统，所述控制系统电耦接至第一传感器和第二传感器；利用第一和第二传感器测量指示基板位置的一个或更多个数值；利用耦接至控制系统的第一组致动器定位基板；利用耦接至控制系统的第二组致动器旋转基板，其中第二组致动器对基板施加扭矩；通过确定基板外径边缘上的非均匀性部分何时通过第一或第二传感器任一者的视场，测量指示非均匀性部分的位置的数值；以及计算非均匀性部分将会通过第一或第二传感器任一者的视场的一个或更多个估计时间周期，以减少基板定位步骤的中断。在其他实施方式中，非均匀性部分包括在基板外径边缘上的凹口，第一传感器测量基板在X方向上的位置，第二传感器测量基板在Y方向上的位置。在进一步的实施方式中，控制系统基于绕Z轴的角度作为相对数值，计算凹口的估计位置。在其他实施方式中，控制系统计算基板的每分钟旋转次数(RPM)。在进一步的实施方式中，第一和第二传感器包括位于相同的X-Y平面上的电容式传感器，所述方法进一步包括通过利用第三电容式传感器，测量基板在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理基板的设备，所述设备包括：腔室主体，所述腔室主体界定内部容积；基板定位组件，所述基板定位组件设置在所述内部容积中，其中所述基板定位组件能够至少于水平平面内定位和旋转基板；第一电容式传感器，所述第一电容式传感器设置在所述内部容积中，其中所述第一电容式传感器被定位成面向所述基板的切线、位于与所述基板的圆周具有相同的尺寸的圆的第一位置处，以于第一边缘位置处检测所述基板的边缘位置；第二电容式传感器，所述第二电容式传感器设置在所述内部容积中，其中所述第二电容式传感器被定位成面向所述基板的切线、位于与所述基板的圆周具有相同的尺寸的圆的第二位置处，以于第二边缘位置处检测所述基板的边缘位置，其中所述第一电容式传感器和所述第二电容式传感器定位于绕着所述圆的圆周为小于180度的分离角度处；第三电容式传感器，所述第三电容式传感器设置在所述内部容积中、所述第一电容式传感器与所述第二电容式传感器之间的位置处，被定位成比所述第一电容式传感器和所述第二电容式传感器更靠近所述基板的宽度的中点，被定位成使得所述基板的边缘不进入所述第三电容式传感器的视场中，并且被定位成检测所述基板的垂直位置；旋转传感器，所述旋转传感器设置成监测所述基板上的非均匀性部分的位置并且追踪所述基板的角位置和/或旋转；以及灯，所述灯设置成向所述基板的下侧提供背光。...

【技术特征摘要】
2012.04.25 US 61/637,9841.一种用于处理基板的设备，所述设备包括：腔室主体，所述腔室主体界定内部容积；基板定位组件，所述基板定位组件设置在所述内部容积中，其中所述基板定位组件能够至少于水平平面内定位和旋转基板；第一电容式传感器，所述第一电容式传感器设置在所述内部容积中，其中所述第一电容式传感器被定位成面向所述基板的切线、位于与所述基板的圆周具有相同的尺寸的圆的第一位置处，以于第一边缘位置处检测所述基板的边缘位置；第二电容式传感器，所述第二电容式传感器设置在所述内部容积中，其中所述第二电容式传感器被定位成面向所述基板的切线、位于与所述基板的圆周具有相同的尺寸的圆的第二位置处，以于第二边缘位置处检测所述基板的边缘位置，其中所述第一电容式传感器和所述第二电容式传感器定位于绕着所述圆的圆周为小于180度的分离角度处；第三电容式传感器，所述第三电容式传感器设置在所述内部容积中...

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱克·克尔米，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US