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TWI421945B - 含有微定位系統之快速熱處理腔室與處理基材之方法 - Google Patents

含有微定位系統之快速熱處理腔室與處理基材之方法 Download PDF

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TWI421945B
TWI421945B TW98137624A TW98137624A TWI421945B TW I421945 B TWI421945 B TW I421945B TW 98137624 A TW98137624 A TW 98137624A TW 98137624 A TW98137624 A TW 98137624A TW I421945 B TWI421945 B TW I421945B
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TW
Taiwan
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substrate
substrate support
support
chamber
sensor
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Application number
TW98137624A
Other languages
English (en)
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TW201029070A (en
Inventor
Khurshed Sorabji
Joseph M Ranish
Wolfgang Aderhold
Aaron M Hunter
Blake R Koelmel
Alexander N Lerner
Nir Merry
Original Assignee
Applied Materials Inc
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Publication date
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Description

含有微定位系統之快速熱處理腔室與處理基材之方法
本發明揭示用於快速熱處理基板之方法及相關裝置。更特定言之,揭示包括微定位系統之用於快速熱處理基板之裝置及方法。
積體電路已發展成單一晶片上可包括上百萬電晶體、電容器及電阻器之複雜器件。晶片設計之發展要求電路更快、電路密度更大,這些都需要日益精確之製造製程。快速熱處理(RTP)通常包括自輻射熱源(諸如燈及/或電阻性加熱元件)加熱。在習知RTP系統中,將基板加熱至所要溫度,接著斷開輻射熱源,從而使基板冷卻。在一些系統中,可使氣體流至基板上以增強冷卻。然而,隨著製程參數繼續發展,RTP期間之溫度上升幅度及加熱均勻性需要更精確的監視及控制。
用於處理基板(本文中亦稱作「晶圓」)之一常用製程為離子植入。離子植入通常使基板經受在快速熱處理(RTP)腔室中執行之熱處理,該熱處理提供分佈均勻之熱循環而可將基板自室溫加熱至約450℃至約1400℃。在習知RTP系統中,使用機器人臂將基板移送至將基板支撐於RTP腔室中之一結構。需要將基板置放於該結構之中心上以利於基板表面上之均勻熱分佈。然而,當將基板移送至該結構上時,常常無法精確地重複基板於環形結構上之定位。舉例而言,機器人臂可能無法將若干連續基板定位於該結構上之同一中心位置上。基板定位之差異可導致基板表面上之不均勻熱分佈,從而導致基板之產量減少。
一些快速熱處理裝置使用「邊緣環」之形式的基板支撐件以支撐基板或晶圓。顧名思義,該邊緣環僅沿邊緣一周固定基板(通常稱作晶圓),以使得最小化與基板之接觸。若晶圓並未居中於邊緣環或其他晶圓支撐件上,則晶圓任一側上之不均勻重疊都將造成隨晶圓(及晶圓支撐件)旋轉之側與側間之不均勻性。機器人置放精確度限於±0.007吋。然而,對於晶圓偏離晶圓支撐件中心置放的每一0.001吋,晶圓可經歷1℃之側與側間之溫差。因此,為了得到在±2℃範圍內的溫度均勻性,需要將晶圓置放於晶圓支撐件上以使得晶圓與晶圓支撐件在同軸±0.002吋內。
因此,在此項技術中,需要在快速熱處理腔室中對晶圓支撐件上之基板進行微定位或對其進行精確控制之裝置及方法。
本發明之態樣包括使用微定位系統以將大體上平坦之基板與快速熱處理腔室中之基板支撐件同軸對準。此舉允許處理期間基板上更均勻之加熱。
根據一或多個實施例,可能藉由調整晶圓、基板支撐件或可選磁浮轉子中之一或多者的位置以使得晶圓與基板支撐件大體上同軸,而將晶圓居中於基板支撐件上。相對於基板支撐件之基板位置可由位置感測器系統監視,該等位置感測器系統可將反饋提供至定位機構以精確且可再現地達成基板與基板支撐件之同軸對準。
在一實施例中,用於處理平坦基板之快速熱處理裝置包含一具有熱源之腔室及一用於將基板固定於腔室中之第一位置的第一基板支撐件。位於第二位置之一第二基板支撐件在腔室中用於固定基板。在一實施例中,該第二基板支撐件在熱處理期間於周邊處固定基板。該第二基板支撐件在一方向上可移動以將基板置放為靠近或遠離熱源。一用以感測基板相對於第二基板支撐件之位置的感測器與一致動器連通,以改變基板相對於在基板之平面內之第二基板支撐件之位置的位置。如本文中所使用,「在基板之平面內」係指代一大體上平行於基板之平坦表面的平面,例如,如笛卡爾座標系統之x-y平面中。
可以多種方式組態感測器。根據一或多個實施例之感測器包括一光學偵測器。該光學偵測器可包括光源以將光束定向至基板之表面上。該系統亦可包括一偵測器,其經定位以監視回應於光束而自基板反射之光的強度。偵測器與基板中之一者或兩者可移動,以提供偵測器與基板之間的相對運動。在一些實施例中,該感測器進一步包含一與偵測器連通之電子控制器,其中該控制器自偵測器所偵測之反射而產生複數個量測,並計算基板表面上發生反射之位置,包括判定該等量測中之哪個對應於基板之邊緣。
在一些實施例中,光學偵測器藉由評估第二基板支撐件在基板上或基板在第二基板支撐件上之投影,以偵測基板相對於第二基板支撐件之位置的位置。
替代感測器包含相機、照明系統及偵測第二基板支撐件及基板之中心的視覺影像分析系統。在其他實施例中,感測器評估基板支撐件在基板上之或基板在基板支撐件上之投影,以偵測基板相對於基板支撐件之位置的位置。
在詳細實施例中,第一基板支撐件係選自機器人葉片及舉升銷總成且第二基板支撐件為邊緣環。在特定實施例中,該腔室進一步包含腔室蓋及至少兩個位置感測器。該至少兩個位置感測器位於腔室蓋上。來自該至少兩個感測器之反射光束可視需要經由該腔室蓋得以發射。
在一些實施例中,該腔室進一步包含經定位鄰近於基板以在複數個方向上移動基板之液體或氣體噴嘴。在各種實施例中,該腔室進一步包含在與基板相同之平面中定向的複數個定位桿,該等定位桿經調適以接觸基板之邊緣以在基板之平面內的複數個方向上推動基板。
其他實施例包含經調適以在基板之平面內的複數個方向上移動基板之機構。在一些實施例中,此由在與基板、基板支撐件或磁浮轉子相同之平面中定向的複數個定位桿執行。定位桿經定位以接觸基板、基板支撐件或磁浮轉子之邊緣。該等桿能夠在複數個方向上(例如,在平行於基板之平面的複數個方向上)推動基板。
根據一些實施例,基板支撐件耦合至磁浮轉子。在詳細實施例中,可在基板之平行平面的複數個方向上移動磁浮轉子。在一或多個實施例中,磁浮轉子耦合至一包含磁場產生器件之機構,該耦合至磁浮轉子之機構經調適以形成磁場,該磁場可變更以在平行於基板之平面的複數個方向上移動懸浮轉子。
根據一些詳細實施例,該腔室進一步包含耦合至磁浮轉子之磁場產生器件。該磁場可變更以在基板之平面內的複數個軸向方向上移動懸浮轉子。
在一些詳細實施例中,該腔室進一步包含系統控制器,其用以自感測器獲得位置信號並將信號發送至一或多個電磁鐵以調整第二基板支撐件相對於基板之位置。
在一些特定實施例中,第二基板支撐件包含邊緣環,該邊緣環包括位於該基板支撐件之內表面上的對準標記,其可與基板上之相應對準標記相對準。
在一或多個實施例中,第一基板支撐件包含一用於在加載葉片與第二基板支撐件之間移送基板的舉升銷。舉升銷可經調適以穿過基板支撐件中之開口且接觸及舉升基板。在一些實施例中,併入經調適以在基板支撐件孔內移動舉升銷而不移動基板支撐件之軸向位置的一機構。
一或多個詳細實施例之裝置能夠精確且可再現地將基板支撐件與基板定位於同軸之約±0.005吋內。在更詳細實施例中,將基板及基板支撐件定位於同軸約±0.002吋內,或同軸約±0.001吋內。
本發明之另一態樣針對一種處理基板之方法。該方法包含將基板移送至處理腔室中。將基板移送至一組舉升銷。判定基板之邊緣的位置。調整基板相對於基板支撐件之位置以使得基板與基板支撐件同軸。將基板移送至基板支撐件。此時,基板隨時可接受處理。
此等步驟之次序視使用之特定實施例而有所變化,且不應視為嚴格的程序順序。在一些實施例中,在將基板移送至舉升銷上之前調整基板相對於基板支撐件之相對位置。在其他實施例中,在將基板移送至舉升銷之後調整相對於基板支撐件之相對位置。在各種實施例中,藉由改變基板之位置、邊緣環之位置或舉升銷之位置中的一或多者來調整基板相對於基板支撐件之相對位置。
本發明之一或多個實施例針對處理基板之方法。將具有邊緣之平坦基板移送至處理腔室中之中間基板支撐件上。判定基板之邊緣的位置。調整基板相對於第二基板支撐件之位置以使得基板與第二基板支撐件處於大體上居中之定向上。將基板移送至第二基板支撐件並處理基板。
在詳細實施例中,於機器人葉片上將基板移送至處理腔室中。中間基板支撐件可包含舉升銷且可在將基板移送至舉升銷上之前調整基板相對於第二基板支撐件之相對位置。
在詳細實施例中,可藉由改變基板之位置、第二基板支撐件之位置或中間基板支撐件之位置中的一或多者來調整基板相對於第二基板支撐件之相對位置。
在一些特定實施例中,該方法進一步包含以下步驟:經由基板與基板支撐件之間的空間發射來自一個感測器之反射光束,而判定θ調整值以用於將基板置放於第二基板支撐件之中心位置上。在其他詳細實施例中,藉由量測第二基板支撐件與基板之間的至少兩個位置X及Y之距離來判定θ調整值,且使用至少兩個感測器判定用於θ調整之至少兩個位置X及Y之該距離。
在一或多個實施例中,藉由於基板支撐件鄰近處施加一或多個磁場來調整第二基板支撐件之位置。根據詳細實施例,一或多個感測器與控制系統連通,該控制系統與鄰近於基板支撐件之複數個磁鐵連通,且磁場係回應於由感測器獲得之位置而施加。
儘管上述內容談及同軸定位,但本文中所揭示之本發明不限於同軸定位,且可用以相對於基板支撐件將基板定位於任何規定量之軸向位置處(例如在±7mm內)及任何較佳規定r、θ之位置處。基板之幾何中心不一定為基板之熱中心(thermal center)。此外,歸因於基板支撐件之可變性,即使晶圓並非與基板支撐件實體同軸,亦可判定具有最佳熱處理再現性之最佳位置(r、θ)。因此,即使該位置並非與基板支撐件實體同軸,本發明之實施例亦可用以確保最佳地定位晶圓。
在描述本發明之若干示範性實施例之前,應理解本發明不限於以下描述中所陳述之構造或製程步驟之細節。本發明能夠具有其他實施例且能夠以各種方式實踐或執行。
下文所描述之實施例大體而言針對一種包括用以將基板軸向地對準於基板之平面內之基板支撐件之微定位系統的RTP系統。如本文中所使用,快速熱處理或RTP係指能夠以約50℃/秒及更高速率(例如100至150℃/秒、及200至400℃/秒之速率)均勻加熱晶圓的裝置或製程。RTP腔室中之典型降溫(冷卻)速率在80-150℃/秒之範圍中。執行於RTP腔室中之一些製程要求基板上之溫度變化小於少許攝氏度數。因此,RTP腔室可包括燈或其他適合之加熱系統及加熱系統控制,其能夠以高達100至150℃/秒及200至400℃/秒之速率進行加熱,從而區別快速熱處理腔室與不具有能夠以此等速率快速加熱之加熱系統及加熱控制系統的其他類型之熱腔室。在所展示之實施例中,RTP腔室視需要可包括一如下基板支撐件:其經調適以在腔室內懸浮且旋轉而不與腔室之內側壁有任何接觸。
現參看第1圖,其展示快速熱處理腔室100之示範性實施例。處理腔室100包括基板支撐件104、腔室主體102,腔室主體102具有界定內部體積120之壁108、底部110及頂部或蓋112。壁108通常包括至少一個基板出入埠148以便於基板140(第1圖中展示了其一部分)之進出。該出入埠可耦合至移送腔室(未圖示)或負載鎖定腔室(未圖示)且可用諸如狹縫閥之閥(未圖示)選擇性地進行密封,該閥密封內部體積120而與周圍大氣隔離。在一實施例中,基板支撐件104係環形的且腔室100包括安置於基板支撐件104一內徑上的輻射熱源106。輻射熱源106通常包含複數個燈。可修改之RTP腔室及可使用之基板支撐件的實例在美國專利第6,800,833號及美國專利申請公開案第2005/0191044號中予以描述。
RTP腔室100亦包括鄰近於、耦合至頂部112或形成於頂部112中之冷卻區塊180。通常,冷卻區塊180與輻射熱源106間隔開且彼此相對。冷卻區塊180包含耦合至入口181A及出口181B之一或多個冷卻劑通道184。冷卻區塊180可由製程阻抗性材料製成,諸如不銹鋼、鋁、聚合物或陶瓷材料。冷卻劑通道184可包含螺旋圖案、矩形圖案、圓形圖案或其組合,且可(例如)藉由自兩個或兩個以上零件鑄鑄冷卻區塊180及/或製造冷卻區塊180並接合該等零件,而將通道184整體形成於冷卻區塊180內。另外或替代地,可將冷卻劑通道184鑽入冷卻區塊180中。
入口181A及出口181B可由閥及適合管件耦合至冷卻劑源182,且冷卻劑源182與控制器124連通以便於對置於其中之流體之壓力及/或流量進行控制。該流體可為水、乙二醇、氮(N2 )、氦(He),或用作熱交換介質之其他流體。
在所展示之實施例中,基板支撐件104視需要可經調適以在內部體積120內磁力地懸浮及旋轉。所展示之基板支撐件104能夠在處理期間旋轉同時垂直地升高及降低,且亦可在處理之前、期間或之後不旋轉之情況下被升高或降低。此磁懸浮及/或磁旋轉可防止或最小化粒子之產生,因為其缺乏或減少了通常升高/降低及/或旋轉基板支撐件所必需之移動部件。
腔室100亦包括由對熱及各種波長之光(其可包括紅外線(IR)光譜中之光)透明之材料製成的窗口114,來自輻射熱源106之光子可經由窗口114加熱基板140。在一實施例中,窗口114由石英材料製成,然而亦可使用對熱及光透明之其他材料,諸如藍寶石。窗口114亦可包括耦合至窗口114之上表面的複數個舉升銷144,舉升銷144經調適以選擇性地接觸及支撐基板140,以便於移送基板進出腔室100。複數個舉升銷144中之每一者經組態以最小化來自輻射熱源106之能量吸收,且可由用於與窗口114之相同材料(諸如石英材料)製成。複數個舉升銷144可經定位及彼此徑向地間隔以便於耦合至移送機器人(未圖示)之端效器的通行。或者,端效器及/或機器人能夠水平及垂直運動以便於移送基板140。
在一實施例中,輻射熱源106包括一如下形成之燈總成:其中一外殼包括複數個位於一冷卻劑總成(未圖示)中的蜂窩狀管160,該冷卻劑總成耦合至冷卻劑源183。冷卻劑源183可為水、乙二醇、氮(N2 )及氦(He)中之一者或組合。外殼壁108、110可由銅材料或其他適合材料製成,並具有形成於其中之適當冷卻劑通道以便來自冷卻劑源183之冷卻劑之流動。該冷卻劑冷卻腔室100之外殼以使得外殼比基板140更涼。每一管160可含有反射器及高強度燈總成或IR發射器,而形成似蜂窩狀之管配置。此緊密堆積的六邊形管配置為輻射能源提供高功率密度及良好空間解析度。在一實施例中,輻射熱源106提供充足輻射能以熱處理基板,例如,對安置於基板140上之矽層進行退火。輻射熱源106可進一步包含環形區域,其中由控制器124供應至複數個管160之電壓可有變化以增強來自管160之能量的徑向分佈。加熱基板140之動態控制可受一或多個溫度感測器117的影響,溫度感測器117經調適以在基板140處量測溫度。
在所展示之實施例中,可選擇性將定子總成118外接於腔室主體102之壁108且耦合至一或多個致動器總成122,致動器總成122沿腔室主體102之外部而控制定子總成118之高程。在一實施例(未圖示)中,腔室100包括徑向地安置於腔室主體周圍(例如,在腔室主體102周圍約呈120°角)之三個致動器總成122。定子總成118磁耦合至安置於腔室主體102之內部體積120內的基板支撐件104。基板支撐件104可包含或包括用以充當轉子之磁性部分,從而形成用以舉升及/或旋轉基板支撐件104之磁性軸承總成。在一實施例中,基板支撐件104之至少一部分為一耦合至流體源186之槽(未圖示)所部分地包圍,流體源186可包括適合做為基板支撐件之熱交換介質之水、乙二醇、氮(N2 )、氦(He)或其組合。定子總成118亦可包括外殼190以封閉定子總成118之各種部件及組件。在一實施例中,定子總成118包括堆疊於懸吊線圈總成170上之驅動線圈總成168。驅動線圈總成168經調適以旋轉及/或升高/降低基板支撐件104,而懸吊線圈總成170可經調適以將基板支撐件104被動地居中於處理腔室100內。或者,旋轉及居中功能可由具有單一線圈總成之定子來執行。
大氣控制系統164亦耦合至腔室主體102之內部體積120。大氣控制系統164通常包括節流閥及真空汞以用於控制腔室壓力。大氣控制系統164可額外地包括用於將製程或其他氣體提供至內部體積120之氣體源。大氣控制系統164亦可適於傳遞用於熱沈積製程、熱蝕刻製程及原位清潔腔室組件之製程氣體。
腔室100亦包括控制器124,其通常包括中央處理單元(CPU)130、支援電路128及記憶體126。CPU 130可為可用於控制各種行動及子處理器之工業配置中的任何形式之電腦處理器中之一者。記憶體126或電腦可讀媒體可為易獲得之記憶體中的一或多者,諸如隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、軟碟、硬碟或任何其他形式之數位儲存器(本地或遠端),且其通常耦合至CPU 130。支援電路128耦合至CPU 130以用於以習知方式支援控制器124。此等電路包括快取記憶體、電源、時鐘電路、輸入/輸出電路、子系統及其類似物。
在一實施例中,致動器總成122中之每一者通常包含耦合於自腔室主體102之壁108延伸出之兩個凸緣134之間的精密導螺栓132。導螺栓132具有在螺栓旋轉時沿導螺栓132軸向地行進之螺帽158。耦合器136耦合於定子118與螺帽158之間以使得在導螺栓132旋轉時,耦合器136沿導螺栓132移動以將定子118之高程控制在與耦合器136之界面處。因此,當使致動器122中之一者的導螺栓132旋轉以產生其他致動器122之螺帽158之間的相對位移時,定子118之水平面將相對於腔室主體102之中心軸而改變。
在一實施例中,馬達138(諸如步進或伺服馬達)耦合至導螺栓132以回應於控制器124之信號而提供可控旋轉。或者,可用其他類型之致動器122控制定子118之線性位置,諸如氣壓缸、液壓缸、滾珠螺栓、螺線管、線性致動器及凸輪隨動件,及其他。
在包括可選定子總成118之實施例中,腔室100亦可包括一或多個感測器116,其通常經調適以偵測腔室主體102之內部體積120內之基板支撐件104(或基板140)的高程。感測器116可耦合至處理腔室100之腔室主體102及/或其他部分,且經調適以提供指示基板支撐件104與腔室主體102之頂部112及/或底部110之間的距離之輸出,且亦可偵測基板支撐件104及/或基板140之未對準。
一或多個感測器116耦合至控制器124,該控制器124自感測器116接收輸出量度,且將一信號或多個信號提供至一或多個致動器總成122以升高或降低基板支撐件104之至少一部分。控制器124可利用自感測器116獲得之位置量度以調整每一致動器總成122處之定子118之高程,以使得可相對於RTP腔室100及/或輻射熱源106之中心軸來調整基板支撐件104及固定於其上之基板140的高程與平面度。舉例而言,控制器124可提供多個信號以藉由一個致動器122之行動來升高基板支撐件從而校正基板支撐件104之軸向未對準,或該控制器可將一個信號提供至所有致動器122以便基板支撐件104同時垂直運動。
一或多個感測器116可為能夠偵測腔室主體102內之基板支撐件104之接近度的超音波、雷射、電感性、電容性或其他類型之感測器。感測器116可耦合至腔室主體102鄰近頂部112處或耦合至壁108,然而腔室主體102內及周圍之其他位置亦可適合,諸如耦合至腔室100外部之定子118。在一實施例中,一或多個感測器116可耦合至定子118且經調適以穿過壁108感測基板支撐件104(或基板140)之高程及/或位置。在此實施例中,壁108可包括較薄橫截面以便進行穿過壁108之位置感測。
腔室100亦包括一或多個溫度感測器117,其可經調適以在處理之前、期間及之後感測基板140之溫度。在第1圖中所描繪之實施例中,溫度感測器117經穿置頂部112,然而亦可使用腔室主體102內及周圍之其他位置。溫度感測器117可為光學高溫計,例如具有光纖探頭之高溫計。感測器117可經調適以按感測基板之整個直徑或基板之一部分的組態耦合至頂部112。感測器117可包含界定大體上等於基板之直徑之感測區域,或大體上等於基板之半徑之感測區域的圖案。舉例而言,複數個感測器117可按徑向或線性組態耦合至頂部112以實現一覆蓋基板之半徑或直徑的感測區域。在一實施例(未圖示)中,複數個感測器117可安置於一自頂部112之中心附近徑向延伸至頂部112之周邊部分的直線上。以此方式,基板之半徑可由感測器117監視,感測器117將能在旋轉期間實現對基板之直徑的感測。
如本文中所描述,腔室100經調適以接收「面朝上」定向之基板,其中使基板之沈積物接收側或面側朝向頂部112且基板之「背側」面向輻射熱源106。「面朝上」定向可允許來自輻射熱源106之能量被基板140更迅速地吸收,因為視所涉及之處理(亦即Ni塗佈)而定,基板之背側有時比基板之正面較低之反射性。通常,未經圖案化之「面朝上」定向將更均勻吸收之面呈現至輻射源。
儘管將冷卻區塊180及輻射熱源106描述為分別定位於內部體積120之上部部分及下部部分中,但可顛倒冷卻區塊180及輻射熱源106之位置。舉例而言,冷卻區塊180可經定尺寸且經組態以定位於基板支撐件104之內部直徑內,且輻射熱源106可耦合至頂部112。在此配置中,石英窗口114可安置於輻射熱源106與基板支撐件104之間,諸如鄰近於腔室100之上部部分中的輻射熱源106。儘管在背側面向輻射熱源106時,基板140可更容易地吸收熱且確實能更均勻地吸收輻射能,但在任一組態中基板140可定向為面朝上定向或面朝下定向。
根據一或多個實施例,藉由使用位置感測器系統220偵測基板位置來達成基板相對於基板支撐件104之定位,該位置感測器系統220用於藉由(例如)偵測大體平坦基板之邊緣而感測基板相對於第二基板支撐件之位置。可以多種方式實現基板之邊緣的偵測。下文所論述之實例並非意欲限制本發明之範疇。其他基板位置感測器系統220在本發明之範疇內。舉例而言,特定基板位置感測器系統可利用能夠偵測基板相對於基板支撐件之位置的超音波、雷射、電感性、電容性或其他類型之感測器。
示範性基板位置感測器系統220在美國專利第7,153,185號(「185專利」)中予以詳細地描述。在第2A圖中展示基板位置偵測或感測器系統220之實例。光源225用以將光束227定向至基板200之表面上,光束227被反射為反射束229。偵測器231經定位以監視自基板200反射之光束229的強度。偵測器231及基板200中之一者或兩者可移動以提供偵測器231與基板200之間的相對運動。感測器系統220可進一步包括與偵測器連通之電子控制器235,其中控制器235可操作以自偵測器231所偵測之反射產生複數個量測。
電子控制器235可包括一自光學感測器系統接收信號之通用可程式化數位電腦或與該通用可程式化數位電腦連通。可接著藉由使用笛卡爾x-y座標系統之基板平面使量測與徑向位置相關聯。
藉由演算法及/或依實驗確定之量測,電子控制器235可計算基板表面上發生反射之位置。基於自基板表面反射之性質,控制器可判定哪個量測對應於基板之邊緣。此可藉由偵測來自基板之弱反射或根本無反射來判定。儘管將感測器系統220展示為定位於基板之下方,但應瞭解組件可有利地定位於基板之上方,以便不干擾由燈或用以加熱基板之其他加熱元件所傳遞的輻射。另外,感測器系統220之組件應經定位以避免干擾光管及可包括高溫計之溫度偵測系統。
系統220之特定實施例可包括下列特徵結構中之一或多者。光束227可在基板之表面上具有小於約一毫米之光斑尺寸。該系統可進一步包括射束聚焦光學器件,其包括折射光學元件(例如透鏡)、反射光學元件(例如反射鏡)、繞射光學元件(例如光柵)及/或全像光學元件(例如全像光柵)。該裝置可進一步包括一經定位以在反射光被偵測器偵測之前使自基板表面反射之光準直的準直光學器件。
在光學偵測器系統之另一實施例中,如第2B圖中所示,光學偵測系統可包括光源及偵測器252,且經組態以評估第二基板支撐件在基板上或基板在第二基板支撐件上之投影以偵測基板相對於第二基板支撐件之位置的位置。在第2B圖中所示之實施例中,顯然是偵測器252經定位以偵測基板支撐件(邊緣環) 206在基板200上之投影。應瞭解,光源250及偵測器252可定位於基板200及基板支撐件206之上方以偵測基板200在基板支撐件206上之投影。
在光學偵測系統之另一變化中,光源或其他適當照明系統250可與偵測器252合作,其可為一相機且與視覺分析系統254連通。可包括實驗資料及/或查表且包括通用電腦之視覺分析系統254可用以偵測基板支撐件206及基板200之中心。
上文所描述之光學系統中之每一者或其他任何用於偵測或感測基板與晶圓支撐件之相對位置的適當方法,皆可與一用於移動基板支撐件及基板中之一者或兩者的系統結合起來使用。下文將進一步描述此類系統之示範性實施例。
上文所描述之位置感測器系統220的個別組件可安裝於處理腔室之頂部或蓋112中。感測器組件可定位於沿腔室之X及Y軸的不同位置以協助偵測晶圓之中心位置。或者,感測器系統220之組件可置放於處理腔室之側壁中。
第3A圖及第3B圖亦展示定位機構之實施例。在第3A圖中,於加載葉片202(亦稱作機器人葉片202)上將基板200裝載至腔室中。複數個舉升銷204可穿過反射板214突出且舉升基板200離開加載葉片。其實現方法係藉由將舉升銷定位於反射板214之外周邊上並最小化機器人葉片202之平坦區域,以使得基板200之邊緣懸於機器人葉片202之至少一部分以外從而允許舉升銷接觸基板之外周邊邊緣以舉升基板離開機器人葉片202。因此,機器人葉片202可在處於伸展狀態的諸舉升銷204之間延伸穿越,從而使機器人葉片202能夠在銷204已舉升基板200離開機器人葉片202之後縮回。在另一變化中,機器人葉片202可在與舉升銷之位置對準的預選位置具有狹槽或切口(未圖示)以舉升基板離開機器人葉片。達成自機器人葉片升離基板之適合方法可在美國專利第6,722,834號及第6,709,218號中找到。擴大反射板214中之孔,從而允許銷既能在與邊緣環206形式之基板支撐件垂直之方向(箭頭212所示),亦能在與邊緣環206相同之X-Y平面210內移動。於是加載葉片202可自腔室抽取出來。基板位置感測器系統可判定將基板200位置移動至一預選位置所必需的特定調整,該預選位置可預先依實驗判定。該預選定向為使基板200相對於腔室中心居中的定向,其可由基板與X-Y平面中之基板支撐件206之相對位置來判定。通常,若基板200與基板支撐件206處於居中定向同時基板支撐件206相對於腔室中心居中,則基板200應居中於腔室中。隨後舉升銷204可在反射板214中之擴大孔208內移動直至基板200與邊緣環206同軸。一旦基板200處於理想位置,舉升銷204便可縮回,從而將基板200降低至邊緣環206,如第3B圖中所示。儘管有時可能需要,但在舉升銷204不與邊緣環206相交時無需將孔鑽入或鑿入邊緣環206中。
或者,舉升銷204可固定在反射板214中。於是該反射板可在與邊緣環206相同之平面210內以及垂直212於邊緣環206移動。從而允許將基板200定位於邊緣環206上。
第3C圖展示邊緣環206及反射板214之橫截面圖。由圖可見,反射板214中之孔208比舉升銷204之直徑大。此舉允許舉升銷204在三維中移動以調整基板之位置。
第4圖展示利用定位機構之腔室的示範性實施例。於加載葉片318上將基板302經由開口320裝載至腔室300中,且支撐基板320之加載葉片318保留在腔室中直至獲得下文所述之最佳位置。基板位置感測器系統304(例如上文中所描述之類型)可判定是否必需調整基板302相對於第二基板支撐件306之位置,其中第二基板支撐件306圖示為在基板302之邊緣處支撐基板之邊緣環。於是可使用一與基板感測器定位系統304連通且與定位機構連通之電腦或其他適當處理器調整基板302相對於基板支撐件306之位置。可藉由使用一徑向定位機構施加定向力而進行對邊緣環306之調整,該徑向定位機構包括在所要徑向方向上推動或移動邊緣環306之推動器310。或者,推動器310將定向力施加至磁浮轉子308以在所要方向上移動基板支撐件306。一旦基板支撐件306與基板302同軸定位,舉升銷312即自加載葉片舉升基板302。在移除加載葉片之後,舉升銷312可接著將基板302降低至基板支撐件306,從而得到同軸對準之基板支撐件306與基板302。
可以各種其他方式實現藉由施加定向力使邊緣環或磁浮轉子移動。徑向定位機構之非限制實例包括一系列推動邊緣環306或轉子308之定位桿310;推動邊緣環或轉子之氣體或液體噴嘴;或使用定子316施加磁場以引起邊緣環306或轉子308移動。任何適合之推動器機構,諸如螺栓啟動、液壓啟動或氣壓啟動之推動器機構皆可用以驅動定位桿310。
在另一實施例中,如第5圖中所示,於加載葉片404上將基板402裝載至腔室400中。基板位置感測器系統406(例如上文所描述之類型)可判定同軸定位基板402與邊緣環408所必需之調整。加載葉片404可由推動機構410或馬達412移動以定位基板402,該推動機構410或馬達412經由一處理器或電腦與基板位置感測器系統406連通。舉升銷414自加載葉片404舉升基板402。移除加載葉片404後,舉升銷414即降低,從而以同軸關係將基板402下放於邊緣環408上。
在又一實施例中,如第6圖中所示,於加載葉片504上將基板502帶進腔室500中。上文所描述之類型的基板位置感測器系統506判定以同軸關係置放基板502與邊緣環508所必需之調整。基板位置感測器系統與一處理器或電腦及一定位機構連通。接著,當基板502在加載葉片504上時,使用選自馬達驅動定位桿、液壓或氣壓定位桿、液體或氣體噴嘴或其他類似構件510中之一或多者的定位機構將基板502推動到位。此等定位機構可甚至位於葉片自身上。一旦對準,舉升銷512即舉升基板502離開加載葉片504。加載葉片504縮回且舉升銷512以同軸關係將基板502降低至邊緣環508上。
在另一實施例中,如第7圖中所示,當基板600在舉升銷604上時,基板600可與邊緣環602同軸對準。在此等實施例中,可藉由任何適合之構件自側部推動基板600,包括(但不限於)馬達驅動定位桿606、液壓或氣壓驅動定位桿及/或經噴嘴608之氣體或液體噴嘴之壓力。一旦對準,舉升銷604即縮回,從而以同軸對準關係將基板600降低至邊緣環602。
第8A圖及第8B圖中所示之其他實施例中,允許在已將基板700置放於邊緣環702上之後,將基板700與邊緣環702同軸對準。可藉由任何適合之構件實現此對準,包括(但不限於)馬達驅動定位桿704、液壓或氣壓驅動定位桿或經噴嘴706之氣體或液體噴嘴之壓力。一旦與邊緣環702同軸對準,基板700隨時可接受處理。
一或多個詳細實施例之裝置能夠精確且可再現地將邊緣環與基板定位於同軸之約±0.005吋內。在更詳細實施例中,將基板與邊緣環定位於同軸約±0.002吋內,或同軸約±0.001吋內。
因此,本發明之一或多個實施例針對用於處理基板之快速熱處理裝置。該裝置包含一包括熱源之腔室。該裝置包括通常採用舉升銷或機器人葉片之形式,用於將腔室中之基板固定於第一位置之第一基板支撐件,及用於將基板固定於第二位置之第二基板支撐件(例如邊緣環)。第二基板支撐件(在特定實施例中包含一在基板邊緣處支撐基板之邊緣環)經調適以在熱處理期間固定基板,且其在一方向上可移動以將基板置放為靠近或遠離熱源。亦包括一用於感測基板之軸向位置的感測器系統。該感測器系統與一致動器連通,該致動器可操作以引起基板相對於第二基板支撐件之軸向位置的軸向位置發生改變。第一基板支撐件可充當且可稱為臨時基板支撐件。
第9A圖為基板支撐件900之一實施例的俯視圖。第9B圖為基板支撐件900之橫截面圖。基板支撐件900由包含邊緣環910、支撐環920及支撐圓柱930之多個部件的總成形成。邊緣環910具有便於置放基板902之環形形狀。如第9B圖中所示,邊緣環910包括外表面912及平行於外表面912且自外表面912凹入之內表面914。外表面912藉此位於比內表面914更高之水平處,內表面914具有由側壁915分隔之外邊界。側壁915可稍高於基板902之厚度以便於將其置放於內表面914上。邊緣環910亦可包括自外表面912向下延伸之外凸緣916。間隙918界定於外凸緣916與側壁915之間以便於將邊緣環910組裝於支撐環920上。在一實施例中,邊緣環910可簡單地安置於支撐環920上而無需附著構件以便容易移除及替換。在詳細實施例中,第二基板支撐件可為薄型固體凹入圓盤。
支撐環920包含一薄型扁平區段,且具有向上延伸之內凸緣922及向下延伸之外凸緣924。向上延伸之內凸緣922耦合至邊緣環910之外凸緣916。向下延伸之外凸緣924耦合至支撐圓柱930。支撐圓柱930將垂直支撐提供至支撐環920。如第9A圖中所示,支撐圓柱930之底部932可包含一允許空氣流入支撐圓柱930中之鋸齒狀輪廓。
在第9C圖中圖示邊緣環910之替代實施例。在此實施例中,內表面914亦可包括對準標記919,其可用作促進與基板902上之相應對準標記904相對準的參考。在一實施例中,內表面914上之對準標記919可形成為突起,且基板902之輪緣上的對準標記904可為凹槽。邊緣環910上之基板902的恰當的對準及定向可藉此防止由於漏光造成之不均勻的熱分佈,且改良熱傳遞。
如第10A圖之俯視圖及第10B圖之側視圖中所示,位置感測器1014及1016亦可用以確保基板1002相對於處理腔室1001內之基板支撐件1004之邊緣環1003恰當地居中。在一實施例中,可將位置感測器1014及1016置放於基板支撐件1004上方,例如將位置感測器1014及1016安裝於鄰近腔室蓋。位置感測器1014及1016可包括能夠偵測基板1002之邊緣1006與邊緣環1003之側壁1005之間的距離之超音波感測器、光學感測器、電感性感測器、電容性感測器或其他類型之位置感測器。在另一實施例中,位置感測器1014及1016可發射光束以偵測基板1002相對於邊緣環1003之任何不恰當居中。
如第10B圖中所示,可藉由降低支撐銷1007而將基板1002置放於邊緣環1003上。為了為基板1002提供基板表面上之均勻熱處理,可將基板1002定位於邊緣環1003之中心上。藉由在X及Y軸之方向上移動基板支撐件1004,可將邊緣環1003調整為與基板1002相接。為了為待定位之基板1002找到邊緣環1003之中心位置,可將位置感測器1014及1016定位於不同位置以助偵測中心位置。在一實施例中,位置感測器1014可安裝於腔室蓋1015上且相對於一位於基板1002之邊緣1006與邊緣環1003之側壁1005之間的光斑,如第10B圖中所示。在每一光斑中為基板1002之邊緣1006與邊緣環1003之側壁1005之間的距離1008。每一光斑可對應於一軸及與該特定軸相關之距離。舉例而言,位置感測器1014之光斑可對應於X軸且位置感測器1016之光斑可對應於Y軸。每一光斑可含有可由位置感測器1014及1016量測之距離1008。在一實施例中,位置感測器1014及1016可發射光束1011以偵測光斑內之距離1008。在另一實施例中,反射光束1011可為圓點或線。在又一實施例中,該圓點或線之光斑尺寸可不小於4.5mm。在再一實施例中,可發射之反射光束1011在約25-50mm之範圍內。可比較在每一光斑處量測之距離1008以找到一θ調整值。在一實施例中,所量測距離之精確度可具有約±10μm之範圍或更高之精確度。該θ調整值含有X軸之可調距離及Y軸之可調距離。可調距離為將邊緣環1003移動至X及Y軸之中心位置所需的調整。在已獲得θ調整值之後,接著可調整邊緣環1003以將其移動至恰當位置。接著,可將信號發送至機器人臂以自支撐銷1007拾取基板1002並將基板1002移送至基板支撐件1004上之恰當位置以便進行熱處理。在一實施例中,基板至邊緣環之距離具有約0至4.342mm之範圍。在特定實施例中,基板至邊緣環之距離處於約2.171mm。在詳細實施例中,θ調整值與可由垂直運動調整之Z位置之相關調整資訊相關聯。
第10C圖為根據本發明之另一實施例之處理腔室1050內之基板支撐件1052的俯視圖。或者,亦可藉由將感測器置放於處理腔室1050之內部側壁處來量測邊緣環1056與基板1054之間的距離1008。在一實施例中,第一光發射器1068可耦合至內部側壁之一側,且第一光接收器1070可耦合至第一光發射器1068所在之側壁的鄰近側壁以量測對應於X軸之距離1058。第二光發射器1072可耦合至另一內部側壁,且第二光接收器1074可耦合至第二光發射器1072所在之內部側壁的鄰近側壁以量測對應於Y軸之距離1059。距離1058及1059之量測可藉由由光發射器1068及1072發射之經由光管1078之光束1076。光束1076可穿過邊緣環1056與基板1054之間的距離1058及1059,且可由光接收器1070及1074接收。在已獲得距離1058及1059且將其送回至系統控制器124之後,現可計算θ調整值且接著可根據θ調整值調整邊緣環1003,即在X及Y軸之方向上移動至基板可定位之中心位置。
第11圖展示快速熱處理腔室1100之詳細實施例的簡化等角視圖。處理腔室1100包括第1圖所描述之組件, 且等效組件之元件符號一致。腔室1100包括一或多個感測器116,感測器116通常位於腔室之外部且經調適以偵測腔室主體102之內部體積120內之基板支撐件104(或基板140)的高程。感測器116可經由如所示之管狀埠耦合至腔室主體102及/或處理腔室1100之其他部分,且經調適以提供一指示基板支撐件104與腔室主體102之頂部112及/或底部110之間的距離之輸出,且亦可偵測基板支撐件104及/或基板140之未對準。在另一實施例(未圖示)中,可將感測器116置放於定子外殼1190之內部,定子外殼1190將允許感測器316與定子118一起上下移動。此實施例將允許感測器116獲得一位於環區段192上之參考點。在此實施例中,信號將很可能恒定且將尋找信號偏差,且可依據來自馬達138之反饋判定垂直位置。
一或多個感測器116可耦合至控制器124,該控制器124自感測器116接收輸出量度並將一個信號或多個信號提供至一或多個致動器總成122以升高或降低基板支撐件104。控制器124可利用自感測器116獲得之位置量度,調整每一致動器總成122處之定子118之高程,以使得基板支撐件104及固定於其上之基板140的高程與平面度皆可相對於腔室1100及/或輻射熱源106之中心軸作調整。舉例而言,控制器124可提供多個信號以藉由致動器122之行動來升高基板支撐件從而校正基板支撐件104之軸向未對準,或該控制器可將一個信號提至所有致動器122以便基板支撐件104同時垂直運動。
感測器116可耦合至壁108,然而腔室主體102內及周圍之其他位置亦為適合的,諸如耦合至腔室1100之外部的定子118。在一實施例中,一或多個感測器116可耦合至定子118且經調適以穿過壁108感測基板支撐件104(或基板140)之高程及/或位置。在此等實施例中,壁108可包括較薄橫截面以便進行穿過壁108之位置感測。
第11圖之基板支撐件104包括一環形主體1191,其內徑經定尺寸以接收輻射熱源106及其他硬體(未圖示)。基板支撐件104至少部分地包含磁環區段1192及支撐區段1194。磁環區段1192可至少部分地包含磁性材料(諸如含鐵材料)以便於將基板支撐件104磁耦合至定子118。該含鐵材料包括低碳鋼、不銹鋼,其可包括電鍍,諸如鎳。在一實施例中,磁環區段1192包含環繞中心軸以極性陣列安置之複數個永久磁鐵。磁環區段1192可額外地包括一裏面形成有一或多個通道的外表面。在一實施例中,磁環區段1192包括成形輪廓,諸如其中形成有一或多個通道的「E」形狀或「C」形狀。
根據一或多個實施例,可能藉由調整磁浮基板支撐件104之位置而將基板140居中於邊緣環104上,所以在舉升基板140之前使基板支撐件104與舉升銷144上之基板140同軸。可使用一包括一組光學感測器116之反饋系統或一與系統控制器124連通之視覺系統達成基板之居中。可使用來自此系統之反饋來執行基板140之置放。定子118可用以以高精密度(例如0.001"或更高)使邊緣環104居中於基板140之下,且可補償高達0.010"之移位。
本發明之一或多個實施例具有將基板140帶進腔室1100中之機器人(未圖示),在腔室1100中基板140移送至舉升銷144上。使用由定子118產生之可變磁場將基板支撐件104居中於基板140之下,定子118改變腔室中之基板支撐件104的位置。第12圖展示具有已移除之外殼之定子總成118之實施例的俯視圖。可調整與系統控制器連通之一系列電磁鐵1200的磁場強度以形成電磁偏壓,該電磁偏壓可推/拉腔室內之基板支撐件。可偏壓至少一個電磁鐵以推動基板支撐件,且可偏壓至少一個電磁鐵以拉動基板支撐件。藉由調整位於定子118周圍各種位置處的電磁鐵1200之磁場強度,可正確地定位基板支撐件。與系統控制器124連通之感測器1202(其可為渦流感測器)可用以偵測腔室內之基板支撐件的位置,從而將採用了位置信號之形式的反饋提供至系統控制器124。來自此等感測器1202之反饋可由系統控制器124評估,其又可提供信號以偏壓電磁鐵中之一或多者以調整基板支撐件之位置。
第12圖展示在相隔約120°之位置處定位的電磁鐵1200及感測器1202。此僅為說明性的,且不應視為限制本發明。可使用任何適合數目之感測器及電磁鐵。舉例而言,系統控制器124可使用源於三個感測器之反饋來控制六個電磁鐵。
本發明之其他實施例針對處理基板之方法。該方法包含將基板移送至處理腔室中。將基板移送至中間基板支撐件,該中間基板支撐件可為(例如)一組舉升銷。例如,藉由偵測一或多個基板邊緣來判定基板之位置。調整基板相對於基板支撐件之位置以使得基板與基板支撐件相對準於預選相對定向。基板位置感測器系統經由中央處理單元(例如通用電腦)與定位機構連通,該定位機構對基板相對於基板支撐件之位置進行所要調整。反饋控制系統可用以確保最優化基板與基板支撐件之相對位置直至基板與基板支撐件處於大體同軸對準。將基板移送至第二基板支撐件,該第二基板支撐件可為邊緣環。此時基板隨時可接受處理。規定的相對定向可為基板與邊緣環之軸向對準,或基板與邊緣環基於一依經驗判定之位置之對準。舉例而言,該依經驗判定之位置可能並非同軸地對準基板與邊緣環,但可對準基板質量之熱中心與邊緣環之中心。
可使用機器人葉片將基板移送至處理腔室中。中間支撐件可為位於舉升銷總成上之複數個舉升銷。將基板引入腔室及提供中間支撐件之其他方法亦在本發明之範疇內。
此等步驟之次序視使用之特定實施例而有所變化且不應視為嚴格的程序順序。在一些實施例中,在將基板移送至舉升銷上之前調整基板相對於邊緣環之相對位置。在其他實施例中,在將基板移送至舉升銷之後調整相對於邊緣環之相對位置。在各種實施例中,藉由改變基板之位置、邊緣環之位置或舉升銷之位置中的一或多者來調整基板相對於邊緣環之相對位置。
詳細實施例針對同中心定位基板於懸浮基板支撐件上之方法。將基板移送至處理腔室中且置放於臨時支撐元件上。使用感測器量測相對於基板支撐件之基板位置。調整基板支撐件之位置以使基板支撐件達到與基板之同中心對準。將基板自臨時支撐元件移送至基板支撐件。在特定實施例中,基板於支撐件上之同中心定位包含如下步驟:偏壓至少一個磁鐵以拉動基板支撐件或推動基板支撐件。
其他特定實施例針對一種包含腔室、基板支撐件、位置感測器及系統控制器之基板處理裝置。基板支撐件安置於腔室中且包含一環形主體,其經組態以支撐其上表面上之基板。基板支撐件磁耦合至經安置鄰近於基板支撐件之複數個電磁鐵。位置感測器可偵測相對於基板支撐件之基板位置。系統控制器與電磁鐵連通且可操作以偏壓至少一個電磁鐵,從而相對於基板移動(即推動或拉動)基板支撐件。
貫穿此說明書之參考「一個實施例」、「特定實施例」、「一或多個實施例」或「一實施例」意謂結合該實施例描述之特定特徵結構、結構、材料或特徵均包括在本發明之至少一個實施例中。因此,貫穿此說明書各處之諸如「在一或多個實施例中」、「在特定實施例中」、「在一個實施例中」或「在一實施例中」之措辭的出現未必指代本發明之同一實施例。此外,可以任何適合方式在一或多個實施例中組合特定特徵結構、結構、材料或特徵。
儘管在本文中已參考特定實施例描述本發明,但應理解此等實施例僅僅為了說明本發明之原理及應用。熟習此項技術者將易於瞭解,在不脫離本發明之精神及範疇之情況下可對本發明之方法及裝置進行各種修改及變化。因此,預期本發明包括屬於附加申請專利範圍及其等效物之範疇內的修改及變化。
100...腔室
102...腔室主體
104...基板支撐件/邊緣環
106...輻射熱源
108...壁
110...底部
112...頂部
114...窗口
116...感測器
117...感測器
118...定子
120...內部體積
122...致動器
124...控制器
126...記憶體
128...支援電路
130...中央處理單元(CPU)
132...導螺栓
134...凸緣
136...耦合器
138...馬達
140...基板
144...舉升銷
148...基板出入埠
158...螺帽
160...管
164...大氣控制系統
168...驅動線圈總成
170...懸吊線圈總成
180...冷卻區塊
181A...入口
181B...出口
182...冷卻劑源
183...冷卻劑源
184...通道
186...流體源
190...外殼
192...環區段
200...基板
202...加載葉片
204...銷
206...基板支撐件
208...孔
210...平面
212...箭頭
214...反射板
220...感測器系統
225...光源
227...光束
229...光束
231...偵測器
235...控制器
250...光源
252...偵測器
254...視覺分析系統
300...腔室
302...基板
304...基板位置感測器系統
306...基板支撐件
308...轉子
310...推動器
312...舉升銷
316...感測器
318...加載葉片
320...基板
400...腔室
402...基板
404...加載葉片
406...基板位置感測器系統
408...邊緣環
410...機構
412...馬達
414...銷
500...腔室
502...基板
504...加載葉片
506...基板位置感測器系統
508...邊緣環
510...相似構件
512...舉升銷
600...基板
602...邊緣環
604...舉升銷
606...桿
608...噴嘴
700...基板
702...邊緣環
704...桿
706...噴嘴
900...基板支撐件
902...基板
904...對準標記
910...邊緣環
912...表面
914...表面
915...側壁
916...凸緣
918...間隙
919...對準標記
920...支撐環
922...凸緣
924...凸緣
930...支撐氣缸
932...底部
1001...處理腔室
1002...基板
1003...邊緣環
1004...基板支撐件
1005...側壁
1006...邊緣
1007...支撐銷
1008...距離
1011...光束
1014...位置感測器
1015...腔室蓋
1016...位置感測器
1050...處理腔室
1052...基板支撐件
1054...基板
1056...邊緣環
1058...距離
1059...距離
1068...光發射器
1070...光接收器
1072...光發射器
1074...光接收器
1076...光束
1078...光管
1100...腔室
1124...系統控制器
1190...定子外殼
1191...環形主體
1192...環區段
1194...支撐區段
1200...電磁鐵
1202...感測器
第1圖展示根據本發明之實施例之快速熱處理腔室的簡化等角視圖;
第2A圖展示根據一實施例之具有用於感測基板之位置之感測器系統之定位系統的局部側視圖;
第2B圖展示根據一實施例之具有用於感測基板之位置之感測器系統之定位系統的局部側視圖;
第3A圖展示根據一實施例之定位系統的局部側視圖;
第3B圖展示根據一實施例之定位系統的局部側視圖;
第3C圖展示根據一實施例之定位系統的局部透視圖;
第4圖展示根據本發明之實施例之腔室的局部透視圖;
第5圖展示根據本發明之實施例之腔室的局部透視圖;
第6圖展示根據本發明之實施例之腔室的局部透視圖;
第7圖展示根據本發明之一或多個實施例之定位機構的側視圖;
第8A圖展示定位機構之實施例的側視圖;
第8B圖展示定位機構之實施例的側視圖;
第9A圖為根據本發明之一或多個實施例之基板支撐件的俯視圖;
第9B圖為根據本發明之一或多個實施例之基板支撐件的橫截面圖;
第9C圖為根據本發明之一或多個實施例之邊緣環的示意圖;
第10A圖為根據本發明之一或多個實施例之處理腔室內之基板支撐件的俯視圖;
第10B圖為根據本發明之一或多個實施例之基板支撐件之邊緣環與基板之間的橫截面圖;
第10C圖為根據本發明之一或多個實施例之處理腔室內之基板支撐件的俯視圖;
第11圖為根據本發明之一或多個實施例之快速熱處理腔室的簡化等角視圖;及
第12圖為根據本發明之一或多個實施例之外殼已經移除之定子總成的俯視圖。
100...腔室
102...腔室主體
104...基板支撐件
106...輻射熱源
108...壁
110...底部
112...頂部
114...窗口
116...感測器
117...感測器
118...定子
120...內部體積
122...致動器
124...控制器
126...記憶體
128...支援電路
130...中央處理單元(CPU)
132...導向螺栓
134...凸緣
136...耦合器
138...馬達
140...基板
144...舉升銷
148...基板出入埠
158...螺帽
160...管
164...大氣控制系統
168...驅動線圈總成
170...懸吊線圈總成
180...冷卻區塊
181A...入口
181B...出口
182...冷卻劑源
183...冷卻劑源
184...通道
186...流體源
190...外殼
206...基板支撐件
220...感測器系統

Claims (12)

  1. 一種用於處理一平坦基板之快速熱處理裝置,該裝置包含:一腔室,該腔室包括一熱源;一第一基板支撐件,該第一基板支撐件用於將該基板固定於該腔室中之一第一位置;一第二基板支撐件,該第二基板支撐件位於一第二位置,用於在熱處理期間固定該基板,該第二基板支撐件在一方向上可移動以將該基板置放為靠近或遠離該熱源;一感測器,該感測器用以感測該基板相對於該第二基板支撐件之位置,該感測器包含:一光源,該光源用以將光定向至該基板之一表面上;一光學偵測器,該光學偵測器用以監視自該基板之該表面反射之光的強度;及一電子控制器,該電子控制器與該光學偵測器連通,該電子控制器自該偵測器所偵測之反射而產生複數個量測,並計算基板表面上發生反射之位置,包括判定該等量測中之哪個對應於該基板之一邊緣;及一致動器,該致動器與該感測器連通以改變該基板相對於該第二基板支撐件之軸向位置的位置。
  2. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該感測器藉由評估該第二基板支撐件在該基板上之或該基板在該第二基 板支撐件上之一投影,以偵測該基板相對於該第二基板支撐件之位置的位置。
  3. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該感測器包含一相機、一照明系統及一視覺影像分析系統,該感測器偵測該第二基板支撐件及該基板之中心。
  4. 如申請專利範圍第1項之裝置,該裝置進一步包含一腔室蓋及至少兩個位置感測器,該至少兩個位置感測器位於該腔室蓋上,且來自該至少兩個感測器之一反射光束可視需要經由該腔室蓋得以發射。
  5. 如申請專利範圍第1項之裝置,該裝置進一步包含經定位鄰近於該基板之液體或氣體噴嘴以在複數個軸向方向上移動該基板。
  6. 如申請專利範圍第1項之裝置,該裝置進一步包含複數個定位桿,該等定位桿用以接觸該基板之該邊緣以在該基板之該平面內的複數個方向上推動該基板,該等定位桿在與該基板相同之平面中定向。
  7. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該第二基板支撐件包含一邊緣環,該邊緣環包括位於該基板支撐件之一內表面上的一對準標記,該對準標記可與該基板上之一相應對準標記相對準。
  8. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該第一基板支撐件選自選自機器人葉片及舉升銷總成,並且該第二基板支撐件為一邊緣環。
  9. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該第二基板支撐 件耦合至一磁浮轉子。
  10. 如申請專利範圍第9項之裝置,該裝置進一步包含一磁場產生器件,該磁場產生器件用以在該基板之平面內的複數個軸向方向上移動該磁浮轉子,該磁場產生器件耦合至該磁浮轉子。
  11. 如申請專利範圍第10項之裝置,該裝置進一步包含一系統控制器,該系統控制器用以自該感測器獲得位置信號及將一信號發送至一或多個電磁鐵以調整該第二基板支撐件相對於該基板之位置。
  12. 如申請專利範圍第9項之裝置,該裝置進一步包含複數個定位桿,該等定位桿經定位以接觸該第二基板支撐件或該磁浮轉子以在平行於該基板之平面之複數個方向上推動該第二基板支撐件或該磁浮轉子。
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