[发明专利]晶片边缘的测量和控制

说明书

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。

本申请是申请日为2013年4月3日申请的申请号为201380011065.X，并且发明名称为“晶片边缘的测量和控制”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明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。

背景技术

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Applied Materials,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(field of view)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。

发明内容

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。