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TW202204889A - 晶圓吸附即時檢測的設備與方法 - Google Patents

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TW202204889A
TW202204889A TW110115985A TW110115985A TW202204889A TW 202204889 A TW202204889 A TW 202204889A TW 110115985 A TW110115985 A TW 110115985A TW 110115985 A TW110115985 A TW 110115985A TW 202204889 A TW202204889 A TW 202204889A
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capacitance
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特賈斯 烏拉維
阿爾卡普拉瓦 丹
麥克 莫泰格
桑傑夫 巴魯札
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美商應用材料股份有限公司
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Abstract

描述了基板支座、基板支撐組件以及使用基板支座的方法。基板支座具有支撐表面，支撐表面具有至少兩個電極和由密封帶圍繞的複數個清除通道。電源連接到配置為靜電吸盤的電極。在基板支座上的同時測量基板的電容以確定基板的吸附狀態。

Description

晶圓吸附即時檢測的設備與方法
本揭示內容的具體實施例總體上涉及用於處理基板的設備和方法。特定而言，本揭示內容的具體實施例針對用於即時確定和監視在一個或多個基板支撐表面上的晶圓吸附的設備和方法。
在一些批次處理系統中，多個基板在處理室內高速移動。基板的加速和減速通常導致基板的未對準。在一些多晶圓空間原子層沉積（ALD）處理工具中，晶圓在每個半週期在處理站之間以2.5g的峰值加速度移動，且移動在60個週期中或更多（可能有數百個週期）。
為了將基板保持在固定位置，可以將基板靜電吸附到基板支座上。然而，現代批次處理室中極高的速度變化，會導致基板在基板支座上移動，並最終導致吸附失效。
在數種半導體處理流程中，使用空間ALD室以在基板上沉積導電膜。當這些膜的前驅物化學物質未被充分清除時，殘留的前驅物物質會在基板支撐物上反應並形成導電膜，這會降低支座的靜電吸附性能。
另外，許多處理系統和處理工具在非常狹窄的空間要求下運行。例如，多晶圓ALD室可以在基板表面和氣體分配系統之間以0.8到3 mm的距離進行處理。這些小空間可藉由減少處理空間、最小化ALD循環時間和清除時間以及最大化產量，來最大程度地減少化學物質消耗。
與平坦的基板相反，數種半導體處理流程涉及具有0.2 mm至0.8 mm或更大弓形的基板。如果在以狹窄的間隙進行處理之前未將基板弄平，則與基板支座接觸的基板的表面積將很低，這會導致吸附力減小，並且還會導致基板的加熱不均勻。
晶圓吸附的損失會導致腔室組件發生嚴重故障，並導致生產率顯著下降。失去吸附力可能導致晶圓以巨大的力從基板支座上拋出。晶圓可能會撞擊處理室內的任何數量的組件，從而造成損壞。處理室將需要維修，並且基板將會損失。
因此，在本領域中需要用於在處理期間監視晶圓的吸附狀態的設備和方法。
揭示內容的一個或多個具體實施例涉及基板支座，基板支座包含連接至支柱的主體。主體具有支撐表面與底表面。支撐表面和底表面之間的距離限定了主體的厚度。支撐表面具有複數個清除通道，清除通道在主體中延伸了一距離。複數個清除通道由密封帶圍繞。主體包括至少兩個電極，至少兩個電極被配置為將基板靜電吸附到支撐表面。支柱連接至主體的底表面。清除管線與清除通道流體連通。電源連接至電極。控制器連接至電極，且控制器經配置以測量支撐表面上的基板的電容。
本揭示內容的另外的具體實施例針對基板支撐組件，基板支撐組件包括可圍繞旋轉軸線旋轉的中央轂。複數個基板支座定位成與旋轉軸線相距一定距離。每個基板支座包括支撐表面和底表面。支撐表面和底表面之間的距離限定了主體的厚度。支撐表面具有複數個清除通道，清除通道在主體中延伸了一距離。複數個清除通道由密封帶圍繞。主體包括至少兩個電極，至少兩個電極被配置為將基板靜電吸附到支撐表面。支柱連接至主體的底表面。清除管線與清除通道流體連通。電源連接至電極。控制器連接至電極，且控制器經配置以測量支撐表面上的基板的電容。
本揭示內容的另外的具體實施例涉及處理方法，方法包括將清除氣體流提供到形成在基板支座的主體的支撐表面中的複數個清除通道中。複數個清除通道由密封帶圍繞。基板支座具有定位在基板支座上的基板，並且氣體流通過密封帶洩漏。將形成在基板支座的主體中的至少兩個電極充電極化，使得至少兩個電極之間存在電壓差，以將基板靜電吸附至支撐表面。測量基板支座上的基板的電容，以確定基板是否被吸附。
在描述本揭示內容的幾個示例性具體實施例之前，應當理解，本揭示內容不限於在以下說明中闡述的構造或處理步驟的細節。本揭示內容能夠具有其他具體實施例，並且能夠以各種方式被實踐或執行。
如本說明書和所附申請專利範圍中所使用的，術語「基板」是指在其上進行了處理的表面或表面的一部分。本領域技術人員還將理解的是，除非上下文另外明確指出，否則對基板的引用也可以僅指基板的一部分。另外，提及在基板上沉積，可以指裸基板和在其上沉積或形成有一個或多個膜或特徵的基板兩者。
本文所述「基板」是指在製造過程中在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，可以在其上執行處理的基板表面包括諸如矽、氧化矽、應變矽、絕緣體上矽（SOI）、碳摻雜的氧化矽、非晶矽、經摻雜的矽、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，視應用而定。基板包括但不限於半導體晶圓。可以將基板暴露於預處理處理以拋光、蝕刻、還原、氧化、羥基化、退火、UV固化、電子束固化和/或烘烤基板表面。除了直接在基板本身的表面上進行薄膜處理外，在本揭示內容中，所揭示的任何薄膜處理步驟還可以在形成於基板上的底層上進行，如下面更詳細地說明，且用詞「基板表面」旨在包括背景內容所指示的底層。因此，例如，在膜/層或部分膜/層已經沉積在基板表面上的情況下，新沉積的膜/層的暴露表面成為基板表面。
如本說明書和所附申請專利範圍中所使用的，用詞「前驅物」、「反應物」、「反應氣體」等可互換使用，是指可以與基板表面或與形成於其上的薄膜反應的任何氣態物質。
本揭示內容的一個或多個具體實施例有利地提供了對於晶圓平坦度、吸附力、吸盤表面狀況、清潔的終點監視等等的即時檢測。一些具體實施例有利地提供了感測器以提高批次處理室中的晶圓處理強健性。本揭示內容的一些具體實施例提供了電容感測器和背面壓力測量的組合，以提高晶圓吸附檢測的靈敏度。一些具體實施例允許晶圓平坦度的檢測和/或即時吸附/解吸附檢測。
本揭示內容的一些具體實施例使用晶圓背面壓力（BSP）控制來檢測晶圓是否被平坦吸附。一些具體實施例使用BSP來測量晶圓的吸附力。
本揭示內容的一個或多個具體實施例結合靜電吸盤電容和背面壓力測量兩者，以檢測不能由單個感測器佈置監視的狀況。本揭示內容的一些具體實施例提供了設備和方法以檢測吸附性能或基座表面污染的劣化。
本揭示內容提供了與單晶圓處理室或多晶圓（也稱為批次）處理室一起使用的基板支座。圖1和圖2示出了根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理室100。圖1示出了根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理室100的橫截面等距視圖。圖2示出了根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理室100的截面圖。因此，本揭示內容的一些具體實施例針對結合有基板支座200的處理室100。
處理室100具有帶有壁104和底部106的殼體102。殼體102與頂板300一起界定處理空間109，也稱為內部空間。
所圖示的處理室100包括複數個處理站110。處理站110位於殼體102的內部空間109中，並且圍繞基板支座200的旋轉軸線211以圓形佈置定位。每個處理站110包括具有前表面114的氣體分配板112（也稱為氣體噴射器）。在一些具體實施例中，每個氣體噴射器112的前表面114實質上共面。處理站110被定義為其中可以進行處理的區域。例如，在一些具體實施例中，處理站110被定義為由基板支座200的支撐表面231（如下所述）和氣體噴射器112的前表面114界定的區域。在所示的具體實施例中，加熱器230用作基板支撐表面並形成基板支座200的一部分。
處理站110可以被配置為執行任何合適的處理，並提供任何合適的處理條件。所使用的氣體噴射器112的類型，例如將取決於所執行的處理的類型以及噴淋頭或氣體噴射器的類型。例如，被配置為用作原子層沉積設備的處理站110可以具有噴淋頭或渦旋型氣體噴射器。然而，配置為用作電漿站的處理站110可以具有一個或多個電極和/或接地板的配置，以產生電漿，同時允許電漿氣體流向晶圓。在圖2中示出的具體實施例，在圖的左側具有處理站110a，在圖的右側具有處理站110b，處理站110a與處理站110b的類型不同。合適的處理站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曝光、激光處理、泵送室、退火站和計量站。
圖3是根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的用於處理站110或處理室中的氣體分配組件105的分解圖。本領域技術人員將認識到，圖3中所示的具體實施例是總體示意圖，並且省略了細節（例如，氣體通道）。所示的氣體分配組件105包括三個主要組件：氣體分配板112、蓋180和可選的間隔墊330。間隔墊330也被稱為泵/清除間隔墊、插入物或泵/清除插入物。在一些具體實施例中，間隔墊330連接至真空（排氣）或與真空（排氣）流體連通。在一些具體實施例中，間隔墊330連接至清除氣體源或與清除氣體源流體連通。
頂板300中的開口310可以具有統一的尺寸或具有不同的尺寸。不同尺寸/形狀的氣體噴射器112可以與泵/清除間隔墊330一起使用，泵/清除間隔墊330的形狀適合於從開口310過渡到氣體噴射器112。例如，如圖所示，泵/清除間隔墊330包括頂部331和底部333與側壁335。當插入頂板300中的開口310中時，突出部分334被構造成定位在開口310中。
泵/清除間隔墊330包括開口339，氣體分配板112可插入開口339中。示出的氣體分配板112具有凸緣342，凸緣342可以與鄰近泵/清除間隔墊330的頂部331的背表面332所形成的突出部分接觸。氣體分配板112的直徑或寬度可以是可以適合在泵/清除間隔墊330的開口339內的任何合適的尺寸。這允許在頂板300中的相同開口310內使用各種類型的氣體噴射器112。
圖4圖示根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理平台400。圖4所示的具體實施例僅表示一種可能的配置，並且不應被視為限制本揭示內容的範圍。例如，在一些具體實施例中，處理平台400具有與所示具體實施例不同數量的一個或多個處理室100、緩衝站420和/或機器人430配置。
示例性處理平台400包括中央轉移站410，中央轉移站410具有複數個側面411、412、413、414。所示的轉移站410具有第一側411、第二側412、第三側413和第四側414。儘管示出了四個側面，但是本領域技術人員將理解，取決於例如處理平台400的整體配置，轉移站410可以有任何合適數量的側面。在一些具體實施例中，轉移站410具有三個側面、四個側面、五個側面、六個側面、七個側面或八個側面。
轉移站410具有安置在其中的機器人430。機器人430可以是能夠在處理期間移動晶圓的任何合適的機器人。在一些具體實施例中，機器人430具有第一臂431和第二臂432。第一臂431和第二臂432可彼此獨立地移動。第一臂431和第二臂432可以在x-y平面中和/或沿著z軸移動。在一些具體實施例中，機器人430包括第三臂（未示出）或第四臂（未示出）。每個手臂可以獨立於其他手臂移動。
所示的具體實施例包括六個處理室100，兩個處理室100分別連接到中央轉移站410的第二側412、第三側413和第四側414。每個處理室100可以被配置為執行不同的處理。
處理平台400還可包括一個或多個緩衝站420，緩衝站420連接到中央轉移站410的第一側411。緩衝站420可以執行相同或不同的功能。例如，緩衝站可以容納晶圓盒，晶圓被處理並返回到原始盒，或者緩衝站之一可以容納未處理的晶圓，晶圓在處理之後被移動到另一緩衝站。在一些具體實施例中，一個或多個緩衝站被配置為在處理之前和/或之後對晶圓進行預處理、預加熱或清洗。
處理平台400還可在中央轉移站410與任何處理室100之間包括一個或多個狹縫閥418。狹縫閥418可打開和關閉以將處理室100內的內部空間與中央轉移站410內的環境隔離。例如，如果處理室將在處理過程中產生電漿，則可能需要關閉此處理室的狹縫閥，以防止雜散的電漿損壞轉移站中的機器人。
處理平台400可以連接到工廠介面450，以允許將晶圓或晶圓盒裝載到處理平台400中。工廠介面450內的機器人455可用於將晶圓或盒移入和移出緩衝站。晶圓或盒可以通過中央轉移站410中的機器人430在處理平台400內移動。在一些具體實施例中，工廠介面450是另一群集工具（即另一多腔室處理平台）的轉移站。
可以提供控制器495並且將其耦合到處理平台400的各個組件，以控制組件操作。控制器495可以是控制整個處理平台400的單個控制器，也可以是控制處理平台400的各個部分的多個控制器。例如，一些具體實施例的處理平台400包括用於各個處理室100、中央傳送站410、工廠介面450和機器人430中的每個的單獨控制器。
在一些具體實施例中，處理室100還包括控制器495，控制器495連接至複數個實質上共面的支撐表面231，控制器495被配置為控制第一溫度或第二溫度中的一個或多個。在一或多個具體實施例中，控制器495控制基板支座200（圖2）的移動速度。
在一些具體實施例中，控制器495包括中央處理單元（CPU）496、記憶體497和支援電路498。控制器495可以直接（或經由與特定處理室及（或）支援系統組件相關聯的電腦（或控制器））控制處理平台400。
控制器495可為可用於工業設定中以控制各種腔室與子處理器的一般用途電腦處理器的任何形式之任意者。控制器495的記憶體497或電腦可讀取媒體，可以是容易獲得的記憶體中的一個或多個，例如隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM）、磁碟、硬碟、光學儲存媒體（例如光碟或數位視頻光碟）、快閃碟、或任何其他形式的數位儲存器（本地或遠端的）。記憶體497可以保留可由處理器（CPU 496）操作以控制處理平台400的參數和組件的指令集。
支援電路498耦合至CPU 496以由習知方式支援處理器。這些電路包含快取、電源供應器、時脈電路、輸入輸出系統、與子系統等等。一個或多個過程可以作為軟體例程存儲在記憶體498中，軟體例程在被處理器執行或調用時使處理器以本文所述的方式控制處理平台400或各個處理室的操作。軟體例程亦可被由第二CPU（未圖示）儲存及或執行，第二CPU位於由CPU 496控制的硬體的遠端處。
本揭示內容的一些或全部處理和方法也可以在硬體中執行。藉此，處理可以以軟體實現並且可以使用電腦系統執行，可以以硬體（例如特定應用積體電路或其他類型的硬體實現例）或者以軟體和硬體的組合來執行。當由處理器執行時，軟體例程將一般用途電腦轉換成控制腔室操作以執行處理的專用電腦（控制器）。
在一些具體實施例中，控制器495具有一種或多種配置以執行單獨的過程或子過程以執行方法。控制器495可以連接到並且配置成操作中間部件以執行方法的功能。例如，控制器495可以連接到並配置成控制氣體閥、致動器、馬達、狹縫閥、真空控制器或其他部件中的一個或多個。
圖5和圖6示出了根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的基板支座500。圖5示出了基板支座500的示意性俯視圖，其示出了一些內部組件。圖6示出了基板支座500的截面示意圖。圖5至圖6所示的具體實施例僅表示可能的配置，並且不應被視為限制本揭示內容的範圍。
基板支座500具有主體502，主體502具有支撐表面504和底表面506。支撐表面504和底表面506之間的距離限定了主體502的厚度T。一些具體實施例的基板支座500具有帶有外周面508的圓形輪廓。
支撐表面504具有複數個清除通道510，清除通道510在主體502中延伸了距離D或深度D。清除通道510可以在圖6中看到，而在圖5中將其省略以便清楚說明。在一些具體實施例中，清除通道510延伸到主體502中的深度D在0.005mm至1mm的範圍內，或在0.01mm至0.5mm的範圍內，或在0.015mm至0.5mm的範圍內。
複數個清除通道510由密封帶512圍繞外邊緣（相對於旋轉軸線501）界定。在一些具體實施例中，密封帶512是大抵圓形的形狀（可以是實心的或間斷的），密封帶512的內徑略小於要處理的基板的直徑。例如，在一些具體實施例中，用於300mm基板的密封帶512的內徑小於298mm。在一些具體實施例中，密封帶512從支撐表面504開始測量的高度在0.005mm至1mm的範圍內，或在0.01mm至0.5mm的範圍內，或在0.015mm至0.5mm的範圍內。在一些具體實施例中，密封帶具有與清除通道的深度相同的高度（與支撐表面504共面）。
在一些具體實施例中，如圖6A所示，密封帶512的外徑外側的支撐表面504的部分504a高於支撐表面504。所示的具體實施例具有基板支座500（也稱為靜電吸盤或ESC），基板支座500在平坦表面上包括檯面511或凹坑。晶圓位於檯面511和密封帶512上，並且至少部分地被主體502的外部504a圍繞。在一些具體實施例中，檯面511和密封帶512具有相同的高度。在一些具體實施例中，檯面和密封帶具有不同的高度。一些具體實施例的檯面具有約1mm的直徑。當晶圓擱置在檯面和密封帶上時，清除氣體（例如氦氣）將填充晶圓和平坦表面之間的間隙。在所示的具體實施例中，晶圓下方的開放區域是清除氣體通道。
在一些具體實施例中，基板支座500是靜電吸盤，如圖5和6中示意性示出的。在一些具體實施例中，主體502包括至少兩個電極521、522，至少兩個電極521、522被配置為將基板靜電吸附到支撐表面504。電極521、522可以由技術人員已知的任何合適的導電材料製成。
所示的具體實施例具有被介電質514分開的兩個電極521、522。一些具體實施例的介電質514是與主體502相同的材料。在一些具體實施例中，介電質包括氧化鋁（Al2 O3 ，也稱為AlO）或氮化鋁（AlN）。
圖5示出了第一電極521和第二電極522以指關節狀（finger-joint like）的圖案纏繞在一起。電極的形狀可以是任何合適的形狀，並且不限於圖5所示的指關節狀圖案。電極的形狀和圖案可能會影響可以施加到基板上的吸附力。一般而言，並且不受任何特定的操作理論的束縛，相信將電極521、522分開的表面積越大，將產生越強的夾持力，這也可以允許較小的功耗。
電源530連接到電極521、522，以在電極521、522之間產生電壓差。電源530通過傳輸線531、532連接到電極521、522。傳輸線531、532被任何合適的絕緣體電隔離以防止短路或電弧。
一些具體實施例的電源530向電極521提供第一電壓（也稱為電位），並且向電極522提供與第一電壓不同的第二電壓。在一些具體實施例中，電源530被配置為向電極521、522提供高壓直流電（DC）和低壓交流電（AC）成分。
在本揭示內容的一個或多個具體實施例中，電源530包括或連接到電容感測器535。在一些具體實施例中，電容感測器535是在基板支座500的主體502內的個別的感測器，如圖6所示。在一些具體實施例中，電容感測器是電源530的電子設備的一部分。
在一些具體實施例中，主體502還包括在主體502的厚度T內的至少一個加熱元件540。在圖6中示出的具體實施例示出了三個加熱元件540a、540b、540c，它們沿旋轉軸線501以不同的半徑和不同的位置間隔開。此具體實施例示出了在主體502中的第一層上的外部區域540a和內部區域540c，以及在主體502中的更靠近支撐表面504的第二層上的中心區域540b。本領域技術人員將認識到，所示具體實施例中的加熱元件的數量和位置僅是一種可能的構造，並且不應被視為限制本揭示內容的範圍。
基板支座500包括連接到主體502的底表面506的支柱550。一些具體實施例的支柱550是中空的，以容納傳輸線531、532和任何其他連結或導管（例如，清除氣體導管或氣室）。在一些具體實施例中，支柱550是大抵為實心的主體，主體具有開口以容納傳輸線531、532和任何其他連結或導管。
清除管線562與形成在支撐表面504中的清除通道510流體連通。一些具體實施例的清除管線562連接到清除氣體源560，以允許清除氣體通過清除管線562從清除氣體源560流到清除通道510。在一些具體實施例中，支柱550沿著清除管線562的長度包括氣室或空腔。在一些具體實施例中，如圖所示，清除管線562連接到清除管線562的第二支路564，以將清除氣體流分流到清除通道510中的不同開口566中。在一些具體實施例中，清除管線562向位於支撐表面504上的基板的背面提供清除氣流。這也稱為背面清除。
本揭示內容的一些具體實施例包括連接到電極521、522的控制器590。一些具體實施例的控制器590被配置為測量支撐表面504上的基板的電容。在一些具體實施例中，控制器590被配置為在處理期間連續測量支撐表面504上的基板的電容。在一些具體實施例中，控制器被配置為在電容的變化超出允許範圍時停止處理。
圖7示出了的基板支座500主體502的示意圖，基板支座500上具有基板505。圖示的具體實施例是雙極靜電吸盤；然而，本領域技術人員將認識到，本揭示內容不限於雙極吸盤。電極521、522在主體502內，並通過傳輸線531、532連接到電源530。電源530向電極521、522提供高壓DC電源534、535。在一些具體實施例中，高壓方向電流（DC）功率在±1500伏的範圍內，或在±1000伏的範圍內，或在±750伏的範圍內，或在±500伏的範圍內，或在±250伏特的範圍內。
相對較小的交流電（AC）疊加在直流高壓信號上。AC成分允許測量靜電吸盤電路的電容。在一些具體實施例中，AC成分的電壓在1伏至100伏範圍內，或在2伏至90伏範圍內，或在3伏至80伏範圍內，或在4伏至70伏範圍內，或5伏特至60伏特，或6伏特至50伏特，或7伏特至40伏特，或8伏特至30伏特，或9伏至20伏的範圍，或10伏至15伏的範圍。在一些具體實施例中，AC成分具有約1.89千赫茲（kHz）的頻率。在一些具體實施例中，AC成分具有在1kHz至2.5kHz範圍內的頻率。在一些具體實施例中，基板的電容在高達1000伏的DC下保持實質均勻。以這種方式使用時，術語「實質上均勻」是指電容從0伏到1000伏的變化不超過5％、2％或1％。
電路的電容會受到電極521、522與基板505之間的距離的影響。基板505與電極521、522之間的較大距離將導致較小的電容值。如果基板505變成解吸附，則電容將減小。在一些具體實施例中，在沒有任何吸附電壓以及具有足夠高的吸附電壓以使晶圓平坦化的情況下測量基板的電容基線。使用此基線以基於實驗數據收集和基於判斷的安全裕度，來生成工具操作所允許的電容範圍。在一些具體實施例中，監視基板支座500的電容值，並且如果電容值變化超出允許範圍，則生成響應信號。信號可以是技術人員已知的任何合適的警報或反饋信號，包括但不限於對使用者的警報（例如燈、彈出消息、電子郵件消息、SMS消息），用於啟動事件或其他控制系統的響應。
在多基板處理室中，每個基板支座的電容值獨立於其他基板支座。例如，如圖2所示，左支撐表面231上的基板的電容值與右支撐表面231上的基板的電容值無關，並且可以獨立地監視這些基板中的每一個基板。
測量單個基板支座500上的基板的電容可提供有關基板的吸附狀態的資訊。例如，在支撐組件的快速運動期間，基板可移位並解吸附。由此事件引起的電容變化將指示吸附損失。
在一些具體實施例中，電容感測器向使用者或系統提供基板是否具有足夠翹曲度（大於約0.2mm）的資訊。當基板翹曲小於約0.2mm時，一些具體實施例的電容感測器將指示吸附為適當的。在這種情況下，系統將測量比預期低的電容值。系統可以設計成以遞增步階或藉由連續斜升來增加DC吸附電壓，直到電容值達到預期範圍為止，這是由於在較高的電壓下將翹曲晶圓吸附成平坦所產生的。
參照圖6、8和9，本揭示內容的一些具體實施例包括具有已知或受控的清除壓力的背面清除。在一些具體實施例中，氦氣（He）或一些其他惰性/清除氣體通過清除管線562流到基板505的背面。圖8示出了具有粗體箭頭指示的背面氣流的基板支座500的示意圖。箭頭指示氣體管線和通過基板支座的流動路徑的一種可能的佈置，並且不應將其視為限制本揭示內容的範圍。技術人員將理解如何提供清除氣體的背面流。
清除氣體沿清除管線562流動通過支柱550進入基板支座500的主體502，在第二支路564處分成一個或多個流，並通過開口566進入清除通道510。氣體一旦到達基板505的背面，便朝基板的外周邊緣向外流動，並通過密封帶512洩漏568。在一些具體實施例中，壓力計551沿著清除氣體的流動路徑定位，並且藉由增加或減小清除流量來控制清除管線562中的壓力以滿足壓力設定點。根據壓力設定點和其他相關處理參數來建立背面清除流速的校準曲線。洩漏率是一個參數，然後可以將其計算為相對於來自校準曲線的預期流速而言，保持清除壓力所需的實際流速之差。如果將晶圓吸附平坦，則密封帶上不會有洩漏，計算出的洩漏率應為零sccm（標準立方公分/分鐘）。
在一些具體實施例中，控制器590被配置為測量清除管線562中的氣壓。在一些具體實施例中，可以監測清除管線562與處理室之間的壓力差，以確定是否存在期望的差以允許足夠的背面氣體供應通過密封帶512。如果在處理過程中基板解吸附，則清除管線562中的壓力將下降。
在一些具體實施例中，質量流量控制器（MFC）用於控制背面壓力。當MFC連續流動時，如果晶圓被良好地吸附，由於密封帶上的洩漏率大約為零，所以流向基板的流量大約為零。從理論上講，來自MFC的所有流量都通過排氣閥579到達前級（見圖9）。藉由改變流量來控制壓力，並對照校準流量檢查流量，以確定洩漏。
換句話說，在一些具體實施例中，監視是基於洩漏而不是壓力。如果未正確吸附晶圓，則密封帶會洩漏，並且維持一定壓力所需的流量會更高，並且洩漏率將為非零值，我們可以設置一個閾值以生成某種事件或警報。
圖8中的具體實施例是基於壓力，而不是洩漏。因為沒有排氣路徑，所以通道會充滿一些流量以維持一定的壓力。如果晶圓被很好地吸附，則流速應該接近零（並且不會有洩漏可計算）。如果晶圓被解吸附，那麼壓力將下降。本領域技術人員將認識到，所示的控制系統是示意圖，並且將理解整個系統將更加複雜，因為FLOW將接近雜訊位準。
在一些具體實施例中，控制器連接到清除管線562和/或清除氣體源560，並且被配置為測量通過清除管線562到達支撐表面504上的基板的背面的清除氣體的流速。清除管線562中的清除氣體的流量可以通過技術人員已知的任何合適的技術來測量，包括但不限於質量流量控制器。在一些具體實施例中，通過/過去密封帶的背面清除氣體的洩漏率小於或等於0.2sccm（標準立方公分/分鐘），或小於或等於0.15，或小於或等於0.1 sccm。
圖9示出了根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的包括背面清除系統561的清除氣體源560的示意圖。在所示的具體實施例中，清除氣體源560通過閥571連接到質量流量控制器（MFC）570的入口。離開MFC 570，清除氣體流經出口閥572，並到達與通向處理室100的清除流支路573和通向排氣系統的排氣支路574的接合處。流過清除流支路573的氣體在流入清除管線562或通過排放閥577排放之前，先經過壓力感測器575和控制閥576。在排氣支路574中，氣體通過可選的可變孔口578和排氣閥579排出。
在圖9中示出的具體實施例是具有兩個可見處理站100a、100b的批次處理室100。清除管線562穿過支柱550，分成第一清除線562a與第二清除線562b，第一清除線562a進入具有第一基板支撐主體第二支路564a的第一基板支撐主體502a，第二清除線562b進入具有第二基板支撐主體第二支路564b的第二基板支撐主體502b。在一些具體實施例中，壓力感測器575用於通過軟件或硬件控制迴路或其組合來控制清除管線562中的壓力，軟件或硬件控制迴路調節此通道中的清除流速。在一些具體實施例中，相對於處理室100中的壓力來控制清除管線562中的壓力。
在一些具體實施例中，控制器590被配置為藉由將電容的變化與清除氣體向基板背面的流速的增加相關聯，來確定基板是否是平坦的並且被吸附的。圖10示出了用於確定基板是否被吸附且平坦的方法700的流程圖。在操作702，測量背面壓力洩漏率。在操作704，修改吸盤電位和/或電流以增加吸附力。在操作706，重新測量背面壓力洩漏率。在查詢708，比較來自操作702和操作706的洩漏率。如果洩漏率保持實質相同，則基板是平坦的並且被吸附住。如果洩漏率降低，則基板不是平坦的沒有被吸附住，並且重複進行操作704至查詢708，直到洩漏率相同為止。
圖11示出了用於確定吸附強度的方法750的流程圖。在操作752，測量支撐表面上的基板的電容。在操作754，增加流速/背面壓力。在操作756處，重新測量支撐表面上的基板的電容。在查詢758，比較電容。如果電容減小到超過預定閾值，則基板已經被解吸附，否則重複操作754至查詢58，直到基板已經被解吸附為止。另外，如果已經解吸附了基板，則背面清除洩漏率也比預期的要高。
在一些具體實施例中，控制器590被配置為監視批次處理室中的基板以警告解吸附。在操作過程中，基板支撐組件在處理站之間快速旋轉。如果基板被解吸附，壓力感測器將觀察到背面壓力的降低和/或流速的增加，表明其中一個基板洩漏的背面清除氣體比預期的多。流速變化可以識別何時基板被解吸附，但無法指出哪個或哪些基板已經被解吸附。在一些具體實施例中，一旦觀察到解吸附事件，就測量基板的電容並將電容值與基線值進行比較。電容值減小到超過預定閾值的任何基板都是被解吸附了。
在一些具體實施例中，在將基板裝載到基板支座上之前，藉由檢查基板支座的電容，來檢查靜電吸盤的健康狀況。在處理室中流動可形成導電膜的前驅物的情況下，對前驅物的後處理清除不足會導致腔室內殘留化學物質，化學物質會沉積在靜電吸盤上，並導致導電膜使吸附退化。此導電膜導致的電容讀數高於預期值，可用於生成警報或事件，以防止裝載更多的基板並避免潛在的晶圓解吸附情況。
在一些具體實施例中，在將基板裝載到基板支座上並吸附基板之後，檢查靜電吸盤的健康狀況。如果處理旨在在一定的背面壓力下運行，則執行軟件序列，在過程中，將基板背面短暫加壓至高於處理條件，並保持預定的時間，然後再將壓力降低至處理條件。藉由實驗和統計數據分析以及適當的工程判斷，來確定較高的壓力和時間段。在這段時間內，將監視電容和洩漏率，以確保它們保持在各自的預期範圍內。如果此檢查通過，則處理可以繼續。這有助於降低高速移動過程中晶圓解吸附的風險。
在一些具體實施例中，控制器590連接到至少一個加熱元件540，並且被配置為控制對至少一個加熱元件540的功率。在一些具體實施例中，控制器590連接至溫度感測器（例如高溫計、熱電偶等）以測量基板或基板支座500的溫度，並改變至加熱元件540的功率以維持預定的溫度。
回頭參照圖1、2和9，本揭示內容的一個或多個具體實施例涉及基板支撐組件200。基板支撐組件包括可圍繞旋轉軸線211旋轉的中央轂202。複數個基板支座500定位成與旋轉軸線211相距一定距離。基板支座500是針對每個基板支座獨立地在此描述的任何具體實施例或具體實施例的組合。
本說明書中對於「在一個具體實施例中」、「在一些具體實施例中」、「在一個或更多個具體實施例中」或「在一具體實施例中」等的參照，表示所說明的相關聯於此具體實施例的特定特徵、結構或特性，係被包含在本揭示內容的至少一個具體實施例中。因此，貫穿本說明書在各個地方出現的短語「在一個或更多個具體實施例中」、「在一些具體實施例中」、「在一個具體實施例中」或「在一具體實施例中」等，不一定是指本揭示內容的相同具體實施例。此外，特定特徵、結構、配置或特性可以在一個或多個具體實施例中以任何合適的方式組合。
雖然本文揭示內容係關於特定具體實施例，但在本發明技術領域中具有通常知識者應瞭解到這些具體實施例僅用於說明本揭示內容的原理與應用。在本發明技術領域中具有通常知識者將顯然瞭解到，可對本揭示內容的方法與設備進行各種修改與變異，而不脫離本揭示內容的精神與範圍。因此，本揭示內容可涵蓋這種修改與變異，只要這種修改與變異位於附加申請專利範圍及其均等範圍之內。
100:處理室 102:殼體 104:壁 105:氣體分配組件 106:底部 109:處理空間 110:處理站 112:氣體分配板 114:前表面 180:蓋 200:基板支座 211:旋轉軸線 230:加熱器 231:支撐表面 300:頂板 310:開口 330:泵/清除間隔墊 331:頂部 332:背表面 333:底部 334:突出部分 335:側壁 339:開口 342:凸緣 400:處理平台 410:中央轉移站 411:第一側 412:第二側 413:第三側 414:第四側 418:狹縫閥 420:緩衝站 430:機器人 431:第一臂 432:第二臂 450:工廠介面 455:機器人 495:控制器 496:中央處理單元（CPU） 497:記憶體 498:支援電路 500:基板支座 501:旋轉軸線 502:主體 504:支撐表面 505:基板 506:底表面 508:外周面 510:清除通道 511:檯面 512:密封帶 514:介電質 521:電極 522:電極 530:電源 531:傳輸線 532:傳輸線 534:高壓DC電源 535:高壓DC電源 540:加熱元件 550:支柱 551:壓力計 560:清除氣體源 561:背面清除系統 562:清除管線 564:支路 566:開口 568:洩漏 570:質量流量控制器（MFC） 571:閥 572:出口閥 573:清除流支路 574:排氣支路 575:壓力感測器 576:控制閥 577:排放閥 578:可變孔口 579:排氣閥 700:方法 750:方法 100a:處理站 100b:處理站 110a:處理站 110b:處理站 502a:第一基板支撐主體 502b:第二基板支撐主體 504a:外部 540a:加熱元件 540b:加熱元件 540c:加熱元件 562a:第一清除線 562b:第二清除線 564a:支路 564b:支路 702-708:操作 752-758:操作
可參考多個具體實施例以更特定地說明以上簡要總結的本揭示內容，以更詳細瞭解本揭示內容的上述特徵，附加圖式圖示說明了其中一些具體實施例。然而應注意到，附加圖式僅圖示說明本揭示內容的典型具體實施例，且因此不應被視為限制本揭示內容的範圍，因為揭示內容可允許其他等效的具體實施例。
圖1示出了根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理室的橫截面等距視圖；
圖2示出了根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理室的截面圖；
圖3是根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理站的分解截面圖；
圖4是根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理平台的示意圖；
圖5是根據本發明的一個或多個具體實施例的基板支座的示意圖；
圖6是根據本發明的一個或多個具體實施例的基板支座的局部截面示意圖；
圖6A是根據本發明的一個或多個具體實施例的基板支座的局部截面示意圖；
圖7是根據本發明的一個或多個實施方式的靜電吸盤和動力系統的示意圖；
圖8是根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的通過基板支座的背面清除氣體流的局部截面示意圖；
圖9是根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理室和背面壓力流控制系統的示意性剖視圖；
圖10是根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的確定基板是否被吸附且平坦的方法的流程圖；和
圖11是根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的用於確定基板是否已經被解吸附的方法的流程圖。
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
500:基板支座
501:旋轉軸線
502:主體
504:支撐表面
505:基板
506:底表面
508:外周面
510:清除通道
511:檯面
512:密封帶
514:介電質
521:電極
522:電極
530:電源
531:傳輸線
532:傳輸線
534:高壓DC電源
535:高壓DC電源
540:加熱元件
550:支柱
551:壓力計
560:清除氣體源
561:背面清除系統
562:清除管線
564:支路
566:開口
568:洩漏
570:質量流量控制器(MFC)
571:閥
572:出口閥
573:清除流支路
574:排氣支路
575:壓力感測器
576:控制閥
577:排放閥
578:可變孔口
579:排氣閥
502a:第一基板支撐主體
502b:第二基板支撐主體
504a:外部
540a:加熱元件
540b:加熱元件
540c:加熱元件
562a:第一清除線
562b:第二清除線
564a:支路
564b:支路

Claims (20)

  1. 一種基板支座，包含： 一主體，該主體具有一支撐表面與一底表面，該支撐表面與該底表面之間的距離界定出該主體的一厚度，該支撐表面具有複數個清除通道，該複數個清除通道延伸進入該主體一距離，該複數個清除通道由一密封帶圍繞，該主體包含至少兩個電極，該至少兩個電極經配置以將一基板靜電吸附至該支撐表面； 一支柱，該支柱連接至該主體的該底表面； 一清除管線，該清除管線與該等清除通道流體連通； 一電源，該電源連接至該等電極；以及 一控制器，該控制器連接至該等電極，且該控制器經配置以測量該支撐表面上的一基板的電容。
  2. 如請求項1所述之基板支座，其中該電源被配置為向該等電極提供高壓直流電（DC）和低壓交流電（AC）成分。
  3. 如請求項1所述之基板支座，其中該控制器被配置為在處理期間連續測量該支撐表面上的一基板的該電容，並在一電容變化超過一臨限值時停止該處理。
  4. 如請求項1所述之基板支座，其中該控制器連接到該清除管線並且被配置為測量通過該清除管線到達該支撐表面上的一基板的該背面的清除氣體的一流速。
  5. 如請求項4所述之基板支座，其中該控制器被配置為藉由將該電容的變化與該清除氣體向該基板的該背面的該流速的一增加相關聯，來確定該基板是否是平坦的並且被吸附的。
  6. 如請求項1所述之基板支座，其中該主體進一步包括在該主體的該厚度內的至少一個加熱元件。
  7. 如請求項6所述之基板支座，其中該控制器連接到該至少一個加熱元件，並且被配置為控制對該至少一個加熱元件的功率。
  8. 一種基板支撐組件，包含： 一中央轂，該中央轂可圍繞一旋轉軸線旋轉； 複數個基板支座，該複數個基板支座定位成與該旋轉軸線相距一定距離，該等基板支座中的每個基板支座包含： 一主體，該主體具有一支撐表面與一底表面，該支撐表面與該底表面之間的距離界定出該主體的一厚度，該支撐表面具有複數個清除通道，該複數個清除通道延伸進入該主體一距離，該複數個清除通道由一密封帶圍繞，該主體包含至少兩個電極，該至少兩個電極經配置以將一基板靜電吸附至該支撐表面； 一支柱，該支柱連接至該主體的該底表面； 一清除管線，該清除管線與該等清除通道流體連通； 一電源，該電源連接至該等電極；以及 一控制器，該控制器連接至該等電極，且該控制器經配置以測量該支撐表面上的一基板的電容。
  9. 如請求項8所述之基板支撐組件，其中該電源被配置為向該等電極提供高壓直流電（DC）和低壓交流電（AC）成分。
  10. 如請求項8所述之基板支撐組件，其中該控制器被配置為在處理期間連續測量該支撐表面上的一基板的該電容，並在一電容變化超過一臨限值時停止該處理。
  11. 如請求項8所述之基板支撐組件，其中該控制器連接到該清除管線並且被配置為測量通過該清除管線到達該支撐表面上的一基板的該背面的清除氣體的一流速。
  12. 如請求項11所述之基板支撐組件，其中該控制器被配置為藉由將該電容的變化與該清除氣體向該基板的該背面的該流速的一增加相關聯，來確定該基板是否是平坦的並且被吸附的。
  13. 如請求項8所述之基板支撐組件，其中該等基板支座中的每個基板支座的該主體進一步包括在該主體的該厚度內的至少一個加熱元件。
  14. 如請求項13所述之基板支撐組件，其中該控制器連接到該至少一個加熱元件，並且被配置為控制對該至少一個加熱元件的功率。
  15. 如請求項8所述之基板支撐組件，其中有三個或四個基板支座連接到該中央轂。
  16. 一種處理方法，包含以下步驟： 提供一清除氣體流進入複數個清除通道，該複數個清除通道被形成在一基板支座的一主體的一支撐表面中，該複數個清除通道由一密封帶圍繞，該基板支座具有定位於該基板支座上的一基板，且該氣體流洩漏通過該密封帶； 將形成在該基板支座的該主體中的至少兩個電極充電極化，使得該至少兩個電極之間存在一電壓差，以將該基板靜電吸附至該支撐表面；以及 測量該基板支座上的該基板的一電容，以確定該基板是否被吸附。
  17. 如請求項16所述之方法，其中將該至少兩個電極充電極化之步驟包含以下步驟：從一電源提供功率至該等電極，該電源被配置為向該等電極提供高壓直流電（DC）和低壓交流電（AC）成分。
  18. 如請求項17所述之方法，其中該基板被處理，且該支撐表面上的一基板的該電容被持續測量，並在一電容變化超過一臨限值時停止該處理。
  19. 如請求項16所述之方法，提升對該基板的背面的該清除氣體流，並測量該基板的該電容以確定該基板是否為平坦且被吸附至該支撐表面。
  20. 如請求項16所述之方法，其中在一基板支撐組件的一旋轉軸線周圍存在複數個基板支座，該等基板支座中的每個基板支座具有複數個清除氣體通道與電極，且在一沉積處理的整個過程中監測該等支撐表面上的每個基板的一電容以確定一基板是否被解吸附。
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