含有微定位系统的快速热处理腔室技术方案

描述了用于快速热处理平坦基板的方法及装置，其包括使该基板轴向地对准于基板支撑件或对准于依实验判定的位置。该方法及装置包括判定该基板与该基板支撑件的相对定向的传感器系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术公开用于快速热处理基板的方法及相关装置。更具体地说，公开包括微定位系统的用于快速热处理基板的装置及方法。
技术介绍
集成电路已发展成单一芯片上可包括上百万晶体管、电容器及电阻器的复杂器件。芯片设计的发展要求电路更快、电路密度更大，这些都需要日益精确的制造工艺。快速热处理(RTP)通常包括从辐射热源(诸如灯和/或电阻性加热组件)加热。 在现有RTP系统中，将基板加热至所要温度，接着断开辐射热源，从而使基板冷却。在一些系统中，可使气体流至基板上以增强冷却。然而，随着工艺参数继续发展，RTP期间的温度上升幅度及加热均勻性需要更精确的监视及控制。用于处理基板(本文中也称作“晶片”)的常用工艺为离子注入。离子注入通常使基板经受在快速热处理(RTP)腔室中执行的热处理，该热处理提供分布均勻的热循环而可将基板从室温加热至约450°C至约1400°C。在现有RTP系统中，使用机器人臂将基板移送至将基板支撑于RTP腔室中的结构。需要将基板置放于该结构的中心上以利于基板表面上的均勻热分布。然而，当将基板移送至该结构上时，常常无法精确地重复基板在环形结构上的定位。举例而言，机器人臂可能无法将若干连续基板定位于该结构上的同一中心位置上。 基板定位的差异可导致基板表面上的不均勻热分布，从而导致基板的产量减少。一些快速热处理装置使用“边缘环”形式的基板支撑件以支撑基板或晶片。顾名思义，该边缘环仅沿边缘一周固定基板(通常称作晶片)，以使得最小化与基板的接触。若晶片并未居中于边缘环或其它晶片支撑件上，则晶片任一侧上的不均勻重迭都将造成随晶片(及晶片支撑件)旋转的侧与侧间的不均勻性。机器人置放精确度限于士0.007英寸 (inch)。然而，对于晶片偏离晶片支撑件中心置放的每一 0. 001英寸，晶片可经历1°C的侧与侧间的温差。因此，为了得到在士2°C范围内的温度均勻性，需要将晶片置放于晶片支撑件上使得晶片与晶片支撑件在同轴士0. 002英寸内。因此，在此项技术中，需要在快速热处理腔室中对晶片支撑件上的基板进行微定位或对其进行精确控制的装置及方法。
技术实现思路
本专利技术的方面包括使用微定位系统以将大体上平坦的基板与快速热处理腔室中的基板支撑件同轴对准。此举使得处理期间基板上更均勻的加热。根据一或多个实施例，可能藉由调整晶片、基板支撑件或可选磁悬浮转子中的一或多个的位置以使得晶片与基板支撑件大体上同轴，而将晶片居中于基板支撑件上。相对于基板支撑件的基板位置可由位置传感器系统监视，这些位置传感器系统可将反馈提供至定位机构以精确且可再现地实现基板与基板支撑件的同轴对准。在一实施例中，用于处理平坦基板的快速热处理装置包含具有热源的腔室及位于第一位置的用于将基板固定于腔室中的第一基板支撑件。位于第二位置的第二基板支撑件在腔室中用于固定基板。在一实施例中，该第二基板支撑件在热处理期间在周边处固定基板。该第二基板支撑件在一方向上可移动以将基板置放为靠近或远离热源。用以感测基板相对于第二基板支撑件的位置的传感器与致动器连通(communicate)，以改变基板相对于在基板的平面内的第二基板支撑件位置的位置。如本文中所使用，“在基板的平面内”指代大体上平行于基板的平坦表面的平面，例如，如笛卡尔坐标系统的χ-y平面中。 可以多种方式配置传感器。根据一或多个实施例的传感器包括光学侦测器。该光学侦测器可包括光源以将光束定向至基板的表面上。该系统也可包括侦测器，其经定位以监视响应所述光束而从基板反射的光的强度。侦测器与基板中的一个或两个可移动，以提供侦测器与基板之间的相对运动。在一些实施例中，该传感器进一步包含与侦测器连通的电子控制器，其中该控制器从侦测器所侦测的反射而产生多个量测，并计算基板表面上发生反射的位置，包括判定这些量测中的哪个对应于基板的边缘。 在一些实施例中，光学侦测器藉由评估第二基板支撑件在基板上或基板在第二基板支撑件上的投影，以侦测基板相对于第二基板支撑件位置的位置。替代传感器包含相机、照明系统及侦测第二基板支撑件及基板的中心的视觉影像分析系统。在其它实施例中，传感器评估基板支撑件在基板上的或基板在基板支撑件上的投影，以侦测基板相对于基板支撑件位置的位置。在详细实施例中，第一基板支撑件选自机器人叶片，和举升销组件；且第二基板支撑件为边缘环。在特定实施例中，该腔室进一步包含腔室盖及至少两个位置传感器。该至少两个位置传感器位于腔室盖上。可选地，反射光束可以从该至少两个传感器经由该腔室盖得以发射。在一些实施例中，该腔室进一步包含经定位邻近于基板以在多个方向上移动基板的液体或气体喷嘴。在各种实施例中，该腔室进一步包含在与基板相同的平面中定向的多个定位杆， 这些定位杆适于接触基板的边缘以在基板的平面内的多个方向上推动基板。其它实施例包含适于在基板的平面内的多个方向上移动基板的机构。在一些实施例中，此由在与基板、基板支撑件或磁悬浮转子相同的平面中定向的多个定位杆执行。定位杆经定位以接触基板、基板支撑件或磁悬浮转子的边缘。这些杆能够在多个方向上(例如， 在平行于基板的平面的多个方向上)推动基板。根据一些实施例，基板支撑件耦合至磁悬浮转子。在详细实施例中，可在基板的平行平面的多个方向上移动磁悬浮转子。在一或多个实施例中，磁悬浮转子耦合至包含磁场产生器件的机构，该耦合至磁悬浮转子的机构适于形成磁场，该磁场可变更以在平行于基板的平面的多个方向上移动悬浮转子。根据一些详细实施例，该腔室进一步包含耦合至磁悬浮转子的磁场产生器件。该磁场可变更以在基板的平面内的多个轴向方向上移动悬浮转子。在一些详细实施例中，该腔室进一步包含系统控制器，其用以从传感器获得位置信号并将信号发送至一或多个电磁铁以调整第二基板支撑件相对于基板的位置。在一些特定实施例中，第二基板支撑件包含边缘环，该边缘环包括位于该基板支撑件的内表面上的对准标记，以与基板上的相应对准标记相对准。 在一或多个实施例中，第一基板支撑件包含用于在加载叶片与第二基板支撑件之间移送基板的举升销。举升销可适于穿过基板支撑件中的开口且接触并举升基板。在一些实施例中，包含适于在基板支撑件孔内移动举升销而不使基板支撑件的轴向位置移动的机构。一或多个详细实施例的装置能够精确且可再现地将基板支撑件与基板定位于同轴的约士0.005英寸内。在更详细实施例中，将基板及基板支撑件定位于同轴约士0.002 英寸内，或同轴约士0. 001英寸内。本专利技术的另一方面针对一种处理基板的方法。该方法包含将基板移送至处理腔室中。将基板移送至一组举升销。判定基板的边缘的位置。调整基板相对于基板支撑件的位置以使得基板与基板支撑件同轴。将基板移送至基板支撑件。然后，基板随时可接受处理。这些步骤的次序视使用的特定实施例而有所变化，且不应视为严格的程序顺序。 在一些实施例中，在将基板移送至举升销上之前调整基板相对于基板支撑件的相对位置。 在其它实施例中，在将基板移送至举升销之后调整相对于基板支撑件的相对位置。在各种实施例中，藉由改变基板的位置、边缘环的位置或举升销的位置中的一或多个来调整基板相对于基板支撑件的相对位置。本专利技术的一或多个实施例针对处理基板的方法。将具有边缘的平坦基板移送至处理腔室中的中间基板支撑件上。判定基板的边缘的位置。调整基板相本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于处理平坦基板的快速热处理装置，该装置包含：腔室，其包括热源；第一基板支撑件，其用于将所述基板固定于所述腔室中的第一位置；第二基板支撑件，其位于第二位置，用于在热处理期间固定所述基板，所述第二基板支撑件在一方向上能移动以将所述基板置放为靠近或远离所述热源；及传感器，其用以感测所述基板相对于所述第二基板支撑件的位置，所述传感器与致动器连通以改变所述基板相对于所述第二基板支撑件的轴向位置的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：库赫斯特·索瑞伯基，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US