具有光學(xué)測(cè)量的旋轉(zhuǎn)式氣體分配組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的數(shù)個(gè)實(shí)施例一般涉及處理基板的設(shè)備與方法。更具體而言，本發(fā)明的數(shù)個(gè)實(shí)施例涉及在處理期間測(cè)量數(shù)個(gè)基板的溫度與數(shù)個(gè)其他參數(shù)的設(shè)備與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]形成半導(dǎo)體器件的工藝通常是在包含多個(gè)腔室的基板處理平臺(tái)中進(jìn)行的。在某些情況下，多腔室處理平臺(tái)或群集工具的目的是在受控的環(huán)境中對(duì)基板相繼地執(zhí)行兩種或更多種工藝。然而，在其他情況下，多腔室處理平臺(tái)可以只對(duì)數(shù)個(gè)基板執(zhí)行單個(gè)處理步驟；而額外的腔室旨在使該多腔室處理平臺(tái)處理基板的速率最大化。在后一種情況下，對(duì)數(shù)個(gè)基板執(zhí)行的工藝通常是批量處理，其中，在給定腔室中同時(shí)處理相對(duì)大量的(例如，25或50個(gè))基板。以經(jīng)濟(jì)上可行的方法來說，對(duì)數(shù)個(gè)單獨(dú)的基板執(zhí)行的過于耗時(shí)的工藝(例如，對(duì)于ALD工藝以及一些化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝)，批量處理是特別有益的。
[0003]基板處理平臺(tái)或系統(tǒng)的有效性通常通過擁有成本(COO)來量化。雖然受到許多因素影響，但擁有成本主要受系統(tǒng)的占地面積(footprint)(即，在制造工廠中操作該系統(tǒng)所需的總地板空間)以及系統(tǒng)產(chǎn)量(即，每小時(shí)處理的基板數(shù)量)影響。占地面積通常包含維護(hù)所需的、相鄰于該系統(tǒng)的進(jìn)出區(qū)域。因此，雖然基板處理平臺(tái)可能是相對(duì)小的，但是，如果該基板處理平臺(tái)需要從所有的側(cè)邊進(jìn)出以進(jìn)行操作與維護(hù)時(shí)，則該系統(tǒng)的有效占地面積可能仍然過大。
[0004]隨著半導(dǎo)體器件尺寸的縮小，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對(duì)于工藝變異的容忍度繼續(xù)降低。為了滿足這些更嚴(yán)格的工藝要求，產(chǎn)業(yè)已經(jīng)開發(fā)了滿足更嚴(yán)格的工藝窗要求的許多新工藝，但這些工藝常常需要更長(zhǎng)的時(shí)間來完成。例如，為了將銅擴(kuò)散阻擋層以外形相符的方式形成到高縱橫比、65納米或更小互連特征的表面上，可能需要使用ALD工藝。ALD是CVD的變體，相比CVD，ALD顯示了優(yōu)越的階梯覆蓋性。ALD是以原子層外延(ALE)為基礎(chǔ)，ALE最初用于制造電致發(fā)光顯示器。ALD運(yùn)用化學(xué)吸附將反應(yīng)前體分子的飽和單層沉積在基板表面上。這可以通過循環(huán)地交替使適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)前體脈沖到沉積腔室內(nèi)來實(shí)現(xiàn)。反應(yīng)前體的每一次注入通常都通過惰性氣體凈化來分離，以便向先前所沉積的層提供新的原子層，從而在基板表面上形成均勻的材料層。重復(fù)反應(yīng)前體與惰性凈化氣體的數(shù)個(gè)循環(huán)以將材料層形成為所需的厚度。ALD技術(shù)的最大缺點(diǎn)在于，沉積速率比典型的CVD技術(shù)慢至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。例如，某些ALD工藝可能需要從大約10至大約200分鐘的腔室處理時(shí)間以在基板的表面上沉積高質(zhì)量的層。在為了較佳的器件性能而選擇此類ALD與外延工藝時(shí)，由于非常低的基板處理產(chǎn)量，在常規(guī)的單個(gè)基板處理腔室中制造數(shù)個(gè)器件的成本將增加。因此，當(dāng)實(shí)現(xiàn)此類工藝時(shí)，需要連續(xù)的基板處理，以便在經(jīng)濟(jì)上可行。
[0005]評(píng)價(jià)沉積工藝動(dòng)態(tài)地提供了確定所沉積的膜的質(zhì)量與工藝完成的快速且精確的方法。然而，在處理時(shí)，可能無法在旋轉(zhuǎn)型處理腔室中執(zhí)行對(duì)晶圓的光學(xué)測(cè)量(例如，溫度、膜特性)。在沉積期間將必需的光學(xué)器件(例如，高溫計(jì))定位在該處理腔室中是有問題的，因?yàn)檫@些光學(xué)儀器因沉積反應(yīng)而變得受污染，致使這些光學(xué)儀器不適于使用。
[0006]因此，本領(lǐng)域中對(duì)于能夠在空間原子層沉積期間測(cè)量晶圓與工藝參數(shù)的方法與設(shè)備具有需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的數(shù)個(gè)實(shí)施例涉及處理腔室，該處理腔室包括基座組件與氣體分配組件?；M件包含頂表面，該頂表面用于支撐多個(gè)基板并圍繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)多個(gè)基板。該頂表面具有內(nèi)周邊緣與外周邊緣。氣體分配組件在基座組件上方，并包括多個(gè)延長(zhǎng)的氣體端口與至少一個(gè)光學(xué)傳感器，這些延長(zhǎng)的氣體端口用于將數(shù)個(gè)氣體流動(dòng)引向基座組件，并且至少一個(gè)光學(xué)傳感器被引向基座組件。
[0008]在某些實(shí)施例中，至少一個(gè)光學(xué)傳感器定位在數(shù)個(gè)氣體端口中的一個(gè)氣體端口中。
[0009]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)延長(zhǎng)的氣體端口包含第一反應(yīng)氣體端口、第二反應(yīng)氣體端口、凈化氣體端口與至少一個(gè)真空端口。在某些實(shí)施例中，至少一個(gè)光學(xué)傳感器定位在凈化氣體端口中。
[0010]在某些實(shí)施例中，氣體分配組件進(jìn)一步包括至少一個(gè)孔，該至少一個(gè)孔位于氣體分配組件的不被暴露給反應(yīng)氣體的區(qū)域中，并且該至少一個(gè)光學(xué)傳感器定位在該孔中。
[0011]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)光學(xué)傳感器從由以下各項(xiàng)組成的組中選出:高溫計(jì)、干涉計(jì)與高溫計(jì)和干涉計(jì)的組合。
[0012]在某些實(shí)施例中，至少一個(gè)光學(xué)傳感器包括高溫計(jì)，并且定位該至少一個(gè)光學(xué)傳感器以在處理期間測(cè)量基座組件的溫度。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，具有用于測(cè)量溫度的至少兩個(gè)光學(xué)傳感器，至少一個(gè)光學(xué)傳感器經(jīng)定位以測(cè)量靠近基座組件的內(nèi)周邊緣的溫度，并且至少一個(gè)光學(xué)傳感器經(jīng)定位以測(cè)量靠近基座組件的外周邊緣的溫度。
[0013]在某些實(shí)施例中，至少一個(gè)光學(xué)傳感器包括干涉計(jì)，并且定位該至少一個(gè)光學(xué)傳感器以記錄來自基板表面的干涉圖。
[0014]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，基座組件的頂表面包括用于支撐晶圓的邊緣的至少一個(gè)凹槽。在某些實(shí)施例中，基座組件的頂表面中的至少一個(gè)凹槽的尺寸經(jīng)設(shè)計(jì)，使得被支撐在該凹槽中的晶圓具有與基座組件的頂表面基本上共平面的頂表面。
[0015]某些實(shí)施例進(jìn)一步包括控制器，該控制器與至少一個(gè)光學(xué)傳感器通信以分析來自光學(xué)傳感器的數(shù)據(jù)。
[0016]本發(fā)明的數(shù)個(gè)額外的實(shí)施例涉及在處理腔室中處理至少一個(gè)基板的方法。將至少一個(gè)基板定位在基座組件的頂表面中的凹槽中，該基板具有頂表面。使基板與基座組件在氣體分配組件下方通過，該氣體分配組件包括多個(gè)基本上平行的氣體通道，這些氣體通道將數(shù)個(gè)氣體流動(dòng)引向基板的頂表面，以便在基板的頂表面上沉積膜。通過被定位在氣體分配組件的惰性區(qū)域處的光學(xué)傳感器來進(jìn)行光學(xué)測(cè)量。
[0017]在某些實(shí)施例中，光學(xué)傳感器包括高溫計(jì)，并且光學(xué)測(cè)量是溫度測(cè)量。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，在基座組件的外周邊緣或該基座組件的內(nèi)周邊緣中的一處或多處進(jìn)行溫度測(cè)量。
[0018]在某些實(shí)施例中，光學(xué)傳感器包括干涉計(jì)，并且光學(xué)測(cè)量測(cè)量該膜的性質(zhì)。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例進(jìn)一步包括:在處理期間評(píng)價(jià)光學(xué)測(cè)量以確定膜的質(zhì)量。
【附圖說明】
[0019]為了獲得能獲取以及可詳細(xì)理解本發(fā)明的上述數(shù)個(gè)特征的方式，可通過參考本發(fā)明的數(shù)個(gè)實(shí)施例來獲得上文中概述的本發(fā)明的更特定的描述，在所附附圖中闡釋了本發(fā)明的數(shù)個(gè)實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)注意，所附附圖僅闡釋本發(fā)明的數(shù)個(gè)典型實(shí)施例，并因此不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這些典型實(shí)施例限制本發(fā)明的范圍，因?yàn)楸景l(fā)明可承認(rèn)其他同等地有效的數(shù)個(gè)實(shí)施例。
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的空間原子層沉積腔室的部分橫截面?zhèn)纫晥D；
[0021]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的基座的立體圖；
[0022]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的派形(pie-shaped)氣體分配組件的示意圖；
[0023]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的基板處理系統(tǒng)的平面示意圖