CN108962722B - 用于提高ald均匀性的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了用于使用具有多个加热区的批量处理腔室来沉积膜的设备和方法。将所述膜沉积在一个或多个基板上，并且在多个点处确定沉积厚度的均匀性。将所述加热区设定点应用到灵敏度矩阵并确定和设定所述加热区的新的温度或功率设定点。使用所述新的设定点处理一个或多个基板，并且确定所述厚度均匀性并可再次调整所述厚度均匀性以提高所述均匀性。

Description

用于提高ALD均匀性的设备和方法
技术领域
本公开针对自动工艺控制领域，并且更具体地，针对控制材料沉积工艺的领域。
背景技术
由微电子工件(诸如半导体晶片基板、聚合物基板等)制造微电子部件涉及大量工艺。出于本申请的目的，微电子工件被限定为包括由在其上形成微电子电路或部件、数据存储元件或层和/或微机械元件的基板形成的工件。存在在微电子工件上执行以制造微电子部件的许多不同处理操作。此类操作包括例如材料沉积、图案化、掺杂、化学机械抛光、电解抛光和热处理。
材料沉积处理涉及在微电子工件的表面上沉积或以其他方式形成薄材料层。图案化提供薄层的选择性沉积和/或这些添加层的选定部分的移除。半导体晶片或类似的微电子工件的掺杂是将称为“掺杂剂”的杂质添加到晶片的选定部分以改变基板材料的电特性的工艺。微电子工件的热处理涉及加热和/或冷却工件以实现特定的工艺结果。化学机械抛光涉及通过组合的化学/机械工艺移除材料，而电解抛光涉及使用电化学反应从工件表面移除材料。
被称为处理“工具”的许多处理装置已经被开发来实现前述处理操作中的一个或多个。这些工具取决于制造工艺中使用的工件的类型和由工具执行的单个工艺或多个工艺而采用不同构造。用于半导体器件的制造中的一种类型的工具是能够在多个基板上沉积膜的批量处理工具。多个基板支撑在加热的基座组件上并围绕中心轴线而旋转。在旋转期间，基板被暴露于处理腔室的各种处理区域中的沉积气体。基板的温度均匀性对工艺的沉积均匀性有直接影响。因此，本领域中需要用于提高批量处理腔室中的温度均匀性的设备和方法。
发明内容
本公开的一个或多个实施方式针对处理腔室，所述处理腔室包括气体分配组件、基座组件、加热器组件和控制器。基座组件具有中心支撑支柱和与气体分配组件相邻且隔开的顶表面。加热器组件包括以区布置的多个加热元件。每个区与中心支撑支柱间隔开一定距离，使得每个区与支撑支柱相距不同距离。控制器可操作地连接到所述多个加热元件，并且经配置以基于多个膜厚度测量值和表征各个加热区的温度或功率设定点的变化的影响的灵敏度矩阵而调整加热元件中的一个或多个的功率或温度。
本公开的另外的实施方式针对处理腔室，所述处理腔室包括气体分配组件、基座组件、加热器组件和控制器。基座组件具有中心支撑支柱和与气体分配组件相邻且隔开的顶表面。加热器组件包括四个加热元件，所述四个加热元件与中心支撑支柱以增加的距离间隔开。所述四个加热元件形成第一加热区、第二加热区、第三加热区和第四加热区。加热器组件包括热屏蔽件，热屏蔽件定位在第一加热区与第二加热区或第三加热区与第四加热区中的一个或多个之间。热屏蔽件包含石英或不锈钢中的一种或多种。控制器可操作地连接到多个加热元件，并且经配置以基于多个膜厚度测量值和表征各个加热区的温度或功率设定点的变化的影响的灵敏度矩阵而调整加热元件中的一个或多个的功率或温度。
本公开的另外的实施方式针对形成膜的方法，所述方法包括使用预定处理方法将膜沉积在基板上。所述处理方法包括多个加热区的温度或功率设定点。在基板上的多个位置处测量膜的厚度，并且将多个厚度测量值转换为温度。基于多个厚度测量值而调整加热区中的至少一个的温度或功率设定点。其中调整温度或功率设定点包括应用灵敏度矩阵来调整加热区中的至少一个。灵敏度矩阵表征各个加热区的温度或功率设定点的变化对基板上的多个位置处的沉积材料厚度的影响。用调整过的温度或功率设定点来使用预定方法将第二膜沉积在第二基板上，并且测量第二膜在多个位置处的厚度。调整温度或功率设定点、接着沉积膜、并且测量在基板上的多个位置处的厚度可被重复，以降低所述沉积膜的厚度不均匀性。
附图说明
为了可详细地理解本公开的上述特征所用方式，在上文简要概述的本公开的更具体的描述可以参考实施方式进行，实施方式中的一些示出在附图中。然而，要注意的是，附图仅示出了本公开的典型实施方式，并且因此不应视为限制本公开的范围，因为本公开可允许其他等效实施方式。
图1示出了根据本公开的一个或多个实施方式的批量处理腔室的剖视图；
图2示出了根据本公开的一个或多个实施方式的批量处理腔室的部分透视图；
图3示出了根据本公开的一个或多个实施方式的批量处理腔室的示意图；
图4示出了根据本公开的一个或多个实施方式的用于批量处理腔室中的楔形气体分配组件的一部分的示意图；
图5示出了根据本公开的一个或多个实施方式的批量处理腔室的示意图；
图6示出了根据本公开的一个或多个实施方式的处理腔室的局部剖视示意图；和
图7示出了根据本公开的一个或多个实施方式的处理方法的流程图。
具体实施方式
在描述本公开的若干示例性实施方式前，应理解，本公开不限于以下描述中阐述的构造或工艺步骤的细节。本公开能够具有其他实施方式并以各种方式来实践或实施。
如本文所用的“基板”是指任何基板或在制造工艺中其上执行膜处理的基板上形成的材料表面。例如，可执行处理的基板表面包含诸如以下材料：硅、氧化硅、应变硅、绝缘体上硅(SOI))、碳掺杂氧化硅、非晶硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石、以及任何其他材料(诸如金属、金属氮化物、金属合金和其他导电材料)，这取决于应用。基板包括但不限于半导体晶片。基板可暴露于预处理工艺以抛光、蚀刻、还原、氧化、羟化、退火和/或烘烤基板表面。除了直接在基板本身表面上进行的膜处理之外，在本公开中，所公开的膜处理步骤中的任一者还可在如下文更详细地公开的基板上形成的下层上执行，并且术语“基板表面”意在包括上下文所指示的此类下层。因此，例如，在膜/层或部分膜/层已沉积在基板表面上时，新沉积的膜/层的暴露表面就变成为基板表面。
如本说明书和所附权利要求书所使用的，术语“前驱物”、“反应剂”、“反应气体”等等可互换地使用，以便指称能够与基板表面反应的任何气体物质。
图1示出包括气体分配组件120(也称为注入器或注入器组件)和基座组件140的处理腔室100的剖面。气体分配组件120是用于处理腔室的任何类型的气体输送装置。气体分配组件120包括面向基座组件140的前表面121。前表面121可具有任何数量或种类的开口，以将气流向基座组件140输送。气体分配组件120还包括了外周边缘124，在所示实施方式中，外周边缘大体上是圆形的。
使用的具体类型的气体分配组件120可根据所使用的特定工艺而变化。本公开的实施方式可与任何类型的处理系统一起使用，在这种情况下，得以控制基座与气体分配组件之间的间隙。尽管可采用各种类型的气体分配组件(例如，喷头)，但是本公开的实施方式对于具有多个大体上平行的气体通道的空间气体分配组件可能是特别有用的。如本说明书和所附权利要求书所使用的，术语“大体上平行的”表示气体通道的细长轴线在相同的大致方向上延伸。气体通道的平行度可存在略微缺陷。在二元反应中，多个大体上平行的气体通道可包括至少一个第一反应气体A通道、至少一个第二反应气体B通道、至少一个净化气体P通道和/或至少一个真空V通道。从第一反应气体A通道、第二反应气体B通道和净化气体P通道流出的气体被引导向晶片的顶表面。一些气流跨晶片的表面水平移动，并且通过净化气体P通道流出工艺区域。从气体分配组件的一个端部移动到另一端部的基板将依次暴露于每种工艺气体，从而在基板表面上形成层。
在一些实施方式中，气体分配组件120是由单个注入器单元制成的刚性固定主体。在一个或多个实施方式中，气体分配组件120由多个单独扇区(例如，注入器单元122)组成，如图2所示。单件主体或多扇区主体可与所描述的本公开的各种实施方式一起使用。
基座组件140被定位在气体分配组件120下方。基座组件140包括顶表面141以及位于顶表面141中的至少一个凹部142。基座组件140还具有底表面143和边缘144。凹部142可为任何合适的形状和大小，这取决于正被处理的基板60的形状和大小。在图1中所示的实施方式中，凹部142具有平坦底部，用于支撑晶片底部；然而，凹部的底部可变化。在一些实施方式中，凹部具有围绕凹部的外周边缘的阶梯区域，阶梯区域的大小适于支撑所述晶片的外周边缘。该晶片的外周边缘受到阶梯支撑的量可根据例如晶片的厚度和已存在于晶片的背面上的特征的存在而变化。
在一些实施方式中，如图1所示，基座组件140的顶表面141中的凹部142的大小使得凹部142中支撑的基板60具有与基座140的顶表面141大体上共面的顶表面61。如本说明书和所附权利要求书中所用，术语“大体上共面”表示晶片的顶表面和基座组件的顶表面在±0.2mm内是共面的。在一些实施方式中，顶表面在±0.15mm、±0.10mm或±0.05mm内是共面的。
图1的基座组件140包括支撑支柱160，所述支撑支柱能够提升、降低和旋转基座组件140。基座组件可以包括加热器或气体线路，或位于支撑支柱160的中心内的电部件。支撑支柱160可为增大或减小基座组件140与气体分配组件120之间的间隙以将基座组件140移动到适当位置的主要手段。基座组件140还可包括微调致动器162，所述微调致动器可对基座组件140进行微调整，以便在基座组件140与气体分配组件120之间形成预定间隙170。
在一些实施方式中，间隙170的距离在约0.1mm至约5.0mm的范围内，或在约0.1mm至约3.0mm的范围内，或在约0.1mm至约2.0mm的范围内，或在约0.2mm至约1.8mm的范围，或在约0.3mm至约1.7mm的范围内，或在约0.4mm至约1.6mm的范围内，或在约0.5mm至约1.5mm的范围内，或在约0.6mm至约1.4mm的范围内，或在约0.7mm至约1.3mm的范围内，或在约0.8mm至约1.2mm的范围内，或在约0.9mm至约1.1mm的范围内，或约1mm。
附图中所示的处理腔室100是其中基座组件140可保持多个基板60的转盘型腔室。如图2所示，气体分配组件120可以包括多个单独注入器单元122，当晶片在注入器单元122的下方移动时，每个注入器单元能够将膜沉积在晶片上。两个饼形注入器单元122被示出为定位在基座组件140的大致相对侧和上方。示出此数量的注入器单元122仅出于说明目的。将理解的是，可包括更多或更少的注入器单元122。在一些实施方式中，存在足够数量的饼形注入器单元122以形成与基座组件140的形状相合的形状。在一些实施方式中，单独饼形注入器单元122中的每一个可独立地移动、移除和/或替换，而不影响任何其他注入器单元122。例如，可升高一个节段以允许机器人进出基座组件140与气体分配组件120之间的区域，以便装载/卸载基板60。
具有多个气体注入器的处理腔室可用于同时处理多个晶片，使得晶片经历相同的工艺流程。例如，如图3所示，处理腔室100具有四个气体注入器组件和四个基板60。在处理开始时，基板60可定位在注入器组件30之间。将基座组件140旋转17 45°，这将导致在气体分配组件120之间的每个基板60被移动到用于膜沉积的气体分配组件120，如在气体分配组件120下方的虚线圆圈所示。附加的45°旋转将会移动基板60远离注入器组件30。基板60和气体分配组件120的数量可为相同或不同的。在一些实施方式中，正被处理的晶片的数量与气体分配组件的数量相同。在一个或多个实施方式中，正被处理的晶片的数量是气体分配组件的数量的分数或整数倍。例如，如果存在四个气体分配组件，那么存在正被处理的4x个晶片，其中x是大于或等于1的整数值。在一个示例性实施方式中，气体分配组件120包括由气帘分开的八个工艺区域，并且基座组件140可保持六个晶片。
图3中所示的处理腔室100仅代表一种可能的配置，并且不应被视为限制本公开的范围。在此，处理腔室100包括多个气体分配组件120。在所示实施方式中，存在围绕处理腔室100均匀间隔的四个气体分配组件(也称为注入器组件30)。所示处理腔室100是八边形的；然而，本领域的技术人员将会理解，这是一种可能的形状，并且不应被视为限制本公开的范围。所示气体分配组件120是梯形的，但是也可为单个圆形部件或由多个饼形节段组成，如图2所示。
图3中所示的实施方式包括负载锁定腔室180或辅助腔室(像缓冲站)。这个腔室180被连接到处理腔室100一侧，以便允许例如基板(也称为基板60)从腔室100装载/卸载。晶片机器人可以定位在腔室180中以将基板移动到基座上。
转盘(例如，基座组件140)的旋转可以是连续的或间歇(间断)的。在连续处理中，晶片一直旋转，使得它们依次被暴露于每一个注入器。在间断处理中，晶片可被移动到注入器区域并且停止，并接着移动到注入器之间的区域84并且停止。例如，转盘66可旋转以使得晶片从注入器间区域移动跨过注入器(或停止于与注入器相邻的位置)，并且移动到下一个注入器间区域上，在这个区域中，转盘66可再次暂停。在注入器之间的暂停可以为每一次层沉积之间的附加处理步骤(例如，暴露于等离子体)提供时间。
图4示出气体分配组件220的可称为注入器单元122的扇区或部分。注入器单元122可单独使用或结合其他注入器单元使用。例如，如图5所示，图4的注入器单元122中的四个被组合以形成单个气体分配组件220。(为了清楚起见，并未示出分开四个注入器单元的线。)虽然除了净化气体端口155和真空端口145之外，图4的注入器单元122具有第一反应气体端口125和第二气体端口135两者，但是注入器单元122并不需要所有这些部件。
参考图4和图5两者，根据一个或多个实施方式的气体分配组件220可以包括多个扇区(或注入器单元122)，其中每个扇区是相同或不同的。气体分配组件220定位在处理腔室内，并且在气体分配组件220的前表面121中包括多个细长气体端口125、135、155和真空端口145。多个细长气体端口125、135、155和真空端口145从与气体分配组件220的内周边缘123相邻的区域向与气体分配组件220的外周边缘124相邻的区域延伸。所示多个气体端口包括第一反应气体端口125、第二气体端口135、环绕第一反应气体端口和第二反应气体端口中的每一个的真空端口145、以及净化气体端口155。
虽然当说明端口从至少大约内周区域延伸到至少大约外周区域时参考图4或图5中所示的实施方式，但端口可不仅仅是从内部区域向外部区域径向延伸。当真空端口145包围反应气体端口125和反应气体端口135时，端口可切向延伸。在图4和图5中所示的实施方式中，楔形反应气体端口125、135在所有边缘被真空端口145包围，包括与内周区域和外周区域相邻的边缘。
参考图4，当基板沿着路径127移动时，基板表面的每个部分被暴露于各种反应气体。为了遵循路径127，基板将暴露于或“看到”清洁气体端口155、真空端口145、第一反应气体端口125、真空端口145、净化气体端口155、真空端口145、第二气体端口135和真空端口145。由此，在图4中所示的路径127的末端，基板已暴露于第一反应气体和第二反应气体以形成层。所示注入器单元122形成四分之一圆圈，但是可为更大或更小的圆圈。图5中所示的气体分配组件220可被认为是串联连接的图4的注入器单元122中四个的组合。
图4的注入器单元122示出将反应气体分开的气帘150。术语“气帘”用于描述将反应气体分开以免混合的气流或真空的任何组合。图4中所示的气帘150包括紧邻第一反应气体端口125的真空端口145的部分、在中间的净化气体端口155和紧邻第二气体端口135的真空端口145的部分。气流和真空的这种组合可用于防止或最小化第一反应气体和第二反应气体的气相反应。
参考图5，来自气体分配组件220的气流和真空的组合形成对多个工艺区域250的分隔。所述工艺区域大致限定在单独气体端口125、135的周围，在250之间具有气帘150。图5中所示的实施方式形成八个单独工艺区域250，在它们之间具有八个单独气帘150。处理腔室可具有至少两个工艺区域。在一些实施方式中，存在至少三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、10个、11个或12个工艺区域。
在处理过程中，基板可在任何给定时间暴露于多于一个的工艺区域250。然而，暴露于不同工艺区域的部分将会具有将两者分开的气帘。例如，如果基板的前缘进入包括第二气体端口135的工艺区域，则基板的中间部分将在气帘150下方，并且基板的后缘将在包括第一反应气体端口125的工艺区域中。
可例如为负载锁定腔室的工厂接口280示出为连接到处理腔室100。基板60示出为叠加在气体分配组件220上方以提供参考架构。基板60可以通常放置在基座组件上以保持在气体分配组件120的前表面121附近。基板60经由工厂接口280装载到处理腔室100中，到基板支撑件或基座组件上(参见图3)。基板60可被示出为定位在工艺区域内，因为基板位于与第一反应气体端口125相邻并且在两个气帘150a、150b之间的位置。沿着路径127旋转基板60将使基板绕着处理腔室100逆时针地移动。由此，基板60将暴露于第一工艺区域250a至第八工艺区域250h，包括在它们之间的所有工艺区域。
本公开的实施方式针对包括具有多个工艺区域250a-250h的处理腔室100的处理方法，其中每个工艺区域由气帘150与相邻区域分开。例如，处理腔室在图5中示出。处理腔室内的气帘和工艺区域的数量可为任何合适数量，这取决于气流布置。图5中所示的实施方式具有八个气帘150和八个工艺区域250a-250h。气帘的数量大体上等于或大于工艺区域的数量。
多个基板60定位在基板支撑件例如图1和图2中所示的基座组件140上。多个基板60围绕工艺区域旋转以进行处理。一般来说，在整个处理(包括没有反应气体流入腔室中时的时段)中，气帘150是接合的(气体流动和真空开启)。
第一反应气体A流入一个或多个工艺区域250中，而惰性气体则流入不具有第一反应气体A流入其中的任何工艺区域250中。例如，如果第一反应气体通过工艺区域250h流入工艺区域250b中，那么惰性气体将流入工艺区域250a中。惰性气体可流过第一反应气体端口125或第二气体端口135。
工艺区域内的惰性气体流动可以是恒定或变化的。在一些实施方式中，反应气体与惰性气体是共流的。惰性气体将用作载体和稀释剂。由于反应气体相对于载气的量很小，因此共流可通过减小相邻区域之间的压力差来使工艺区域之间的气体压力的平衡更容易。
基座组件主体可包括多个加热器或高温加热元件。高温加热元件可被分开以形成用于加热目的的多个区。在一些实施方式中，区中的一个或多个由物理屏障(例如，不锈钢板)与相邻区分开。对于至少部分地受热均匀性控制的工艺而言，提高均匀性可能是有挑战性的。这是因为跨晶片的温度分布无法被准确地测量。晶片温度分布可通过调整多区加热器的设定点来控制，但是挑战在于要知道设定点应为哪些。设定点调整已经通过试错法执行。每个工艺工程师可采用独特方法来取得不同程度的成功。工艺耗时，并且不总是获得最佳均匀性。
本公开的实施方式提供了用于提供基于在先晶片工艺而优化加热器设定点的标准方法的设备和方法。一些实施方式有利地提供了在一次或两次迭代内优化加热器设定值的方法。一些实施方式有利地提供了用于基于温度或功率而控制多区加热器的设定点的设备和方法。一个或多个实施方式有利地提供了以提高的沉积均匀性来沉积膜的方法和设备。
在一些实施方式中，提供了一种ALD批量处理腔室，所述ALD批量处理腔室包括调整多区加热器的设定点以控制膜沉积分布的系统。先前晶片的膜分布以及设定点可用于预测一组新的设定点以提高均匀性。预测可基于对来自每个设定点的微扰的膜响应。这些响应可使用ALD腔室在各种条件下的数值模型来获得。可将在各种条件下的区响应的变化考虑在内。例如，对高温工艺(即，600℃)的膜响应可能与对较低温度工艺(即，300℃)的响应不同。与传导传热相比较，较高温度工艺更受辐射传热支配。
图6示出了具有以下的加热器组件300的基座组件140的局部剖视图。加热器组件300可包括支撑多个加热元件310的外壳，或可以是没有罩壳的多个加热元件310。加热元件310可以是圆形或螺旋形的部件，所述部件缠绕在支撑支柱160上、与支撑支柱160间隔开一定距离，或可以是以一定距离围绕支撑支柱160布置的多个笔直分段。在图6中所示的实施方式中，每个区的加热元件被示出为环绕支撑支柱160三次的螺旋元件。在一些实施方式中，加热元件旋转多于或少于三次。每个区的旋转次数独立于其他加热区。
多个加热元件310以区311、312、313、314布置，从基座的最内部分到最外部分。这些区可彼此间隔开，并且最靠近支撑支柱160的区被指定为第一区311。图6中所示的实施方式具有四个区；第一区311、第二区312、第三区313和作为最外区的第四区314。本领域的技术人员将认识到，可以存在比图6中所示更多或更少的区。
所述区可被对准以使得区的中心(从支撑支柱测量)与基板60的不同部分对准。在所示实施方式中，第一区311邻近凹部142的内周边缘146。第二区312和第三区313邻近凹部142的中间部分。第四区314邻近凹部142的外周边缘147。区的中心的距离可基于凹部最靠近支撑支柱的点测量。负值距离表示区的中心在支撑支柱与凹部142的内周边缘之间。在示例性实施方式中，凹部142的直径为300mm，并且第一区311的中心在距凹部142的内周边缘146的距离在约-5mm至约13mm的范围内、或约0mm至约6mm的范围内、或约3mm。一些实施方式的第二区312的中心距凹部142的内周边缘146的距离在约80mm至约120mm的范围内、或约90mm至约110mm的范围内、或约95mm至约105mm的范围内、或约101mm。一些实施方式的第三区313的中心距凹部142的内周边缘146的距离在约180mm至约220mm的范围内、或约190mm至约210mm的范围内、或约195mm至约205mm的范围内、或约199mm。一些实施方式的第四区314的中心距凹部142的内周边缘146的距离在约280mm至约320mm的范围内(在凹部142的外周边缘147外)、或约290mm至约310mm的范围内、或约295mm至约305mm的范围内、或约297mm。
控制器(未示出)可连接到处理腔室的部件以控制工艺配方的各个方面。控制器可连接到基座组件以控制基座的升降和旋转。控制器可连接到气体分配组件和连接到气体分配组件的任何气箱或气源以控制流率和压力。控制器可连接到加热器组件以控制提供给各个加热元件的功率或电流。控制器可以是能够与腔室的部件通信并操作腔室的部件的任何合适的部件。控制器可以包括各种电路、存储器、存储装置、电源和处理器，并且可以具有包括在可读介质上的可执行的控制软件。
本公开的实施方式提供了通过调整多区加热器的设定点来提高ALD均匀性的方法。设定点可以是功率或温度。在先晶片的膜分布和采用的设定点用作提供新的设定点以提高均匀性的基础。新的设定点基于对来自每个设定点的微扰的膜响应。可使用ALD腔室在各种条件下的数值模型来获得响应，使得可将在各种条件下的区响应的变化考虑在内。
灵敏度矩阵可形成为表征应变于加热器区功率/温度设定值中的微扰的膜厚度均匀性的影响。然后可将灵敏度矩阵应用于实验结果以提高均匀性。可根据需要来重复沉积膜、测量均匀性和调整加热器设定点的工艺，以降低沉积膜的不均匀性。
温度控制器330可连接到加热器组件300以控制各个加热器区的功率或温度设定值。温度控制器330可以是操作处理腔室的控制模块的部分或结合操作腔室的控制模块工作的单独的控制器。均匀性提高的方法的实施方式可以用连接到至少一个电源(未示出)的温度控制器330来执行。
一些实施方式的温度控制器330使与每个可单独控制的加热元件区相关联的参数(功率或温度)的确定简化并大体上自动实现。特别地，温度控制器330通过实验或通过数值模拟来确定多个灵敏度值，并且随后使用灵敏度值来调整与每个可单独控制的加热元件相关联的参数。灵敏度值可以放在一个表中，或可以是灵敏度矩阵的形式。由于对每个可单独控制的加热元件的微扰(例如，温度或功率)，所述表/矩阵保持对应于在基板上的各个点处的工艺参数变化(例如，沉积膜的厚度)的信息。可从来自基线基板的数据加上来自具有可控制的参数对每个可单独控制的加热元件的微扰的单独工艺的数据导出所述表/矩阵。
一旦已经确定灵敏度表/矩阵的值，那么这些值就可以存储在温度控制器330中并被温度控制器330用来控制与可单独控制的加热元件中的每一个结合使用的一个或多个参数。图7是示出其中可使用灵敏度表/矩阵来计算可被用于提高工艺均匀性的可单独控制的加热区中的每一个的参数的示例性实施方式的流程图。
在方法700的阶段710，使用预定处理条件处理基板。预定处理条件包括加热区中的各个加热元件的功率设定点的温度。
在测试运行完成之后，在阶段720测量沉积膜的均匀性。可在基板上的任何适当位置处测量沉积膜的均匀性。在一些实施方式中，均匀性在基板表面上的一定数量的点处进行测量，所述一定数量在约11个至约99个的范围内、或在约23个至约87个的范围内、或在约35个至约75个的范围内、或在约43个至约61个的范围内、或在约45个至约55个的范围内。在表面上用于测量的点保持为基板与基板之间大体上相同，使得微扰对加热参数的影响不会因测量位置差异而偏斜。
在阶段730，将沉积膜的均匀性与预定规格进行比较。如在此方式中所使用地，“规格”是对被认为是工艺可接受的沉积均匀性的限制。在阶段740，考虑调整进行批量处理的参数的决策。如果沉积均匀性在规格内，那么方法700可进行到阶段750，在阶段750使用确定的参数来处理一批基板。如果第一次尝试时均匀性在规格内，那么参数是预定工艺的参数。如果均匀性并不在规格内，或如果操作员希望提高均匀性，那么在阶段760导出用于加热区的新的参数。
在阶段760，温度控制器330基于包括灵敏度表/矩阵的值的计算而导出新的加热器区设定点。一旦导出新的加热器区设定点，在阶段770，温度控制器330就使用新的设定点来执行另一测试沉积。在使用新的加热器区设定点进行对测试工件的沉积之后，方法700重复阶段720、730、740以确定沉积均匀性是否在规格内。如果沉积均匀性并不在规格内，那么在阶段760可导出另一组加热器区设定点，并且在阶段770可处理另一测试基板。控制加热器区的设定点、沉积膜和分析膜均匀性的循环可重复任意次数以使沉积均匀性通过预定标准。
可通过用户界面和/或计量工具将加热器区设定点提供给温度控制器330。用户界面可包括键盘、触敏屏幕、语音识别系统和/或其他输入装置。计量工具可以是用于在测试运行后测量测试工件的物理特性的自动化工具，诸如计量站。当采用用户界面和计量工具两者时，可使用用户界面来输入要通过工艺实现的预定物理特性(即，膜均匀性规格)，而计量工具可用于直接将测试工件的所测量物理特征传达给温度控制器330。在没有可与温度控制器330通信的计量工具的情况下，可通过用户界面或通过可移动数据存储介质(诸如软盘)将测试工件的所测量物理特性提供给温度控制器330。将认识到，前述内容仅仅是合适数据通信装置的示例，并且可使用其他数据通信装置来向温度控制器提供第一组输入参数和第二组输入参数。
在一些实施方式中，首先从实验或数值模拟的数据导出灵敏度矩阵。灵敏度矩阵可包括指示应变于加热区中的每一个的温度或功率的膜均匀性变化的数据。用加热器区的预定设定点按预定配方将膜沉积在基线工件上。然后应变于在工件上的位置来测量所得的膜的厚度均匀性。这些数据点可随后用作与在各个加热区中的每一个的功率或温度变化时采集的数据进行比较的基线测量值。
为了预测应变于功率或温度设定点的变化的厚度均匀性的变化，使用基线膜厚度分布和与加热区一样多的微扰曲线来用数值生成灵敏度矩阵。可在基板上的多个区域处测量样品膜的厚度以形成厚度均匀性图。控制器可然后使用多个测量值来确定哪些设定点变化将预示均匀性的改善。在一些实施方式中，控制器经配置将一个或多个加热区功率或温度设定值保持在固定值。例如，在图6中所示的四区系统中，控制器可以经配置将第三区313保持在固定温度或功率设定点。控制器然后可以确定第一区311、第二区312和第四区314的变化对均匀性的影响。
在一些实施方式中，存在定位在加热区中的两个之间的热屏蔽件340。热屏蔽件340可用来抑制相邻加热区的温度影响以防止使加热区过热或降低加热区的温度不均匀性。一些实施方式的热屏蔽件340定位在第一加热区311与第二加热区312之间。在一些实施方式中，如图6所示，热屏蔽件340定位在第三加热区313与第四加热区314之间。
热屏蔽件340可由任何合适材料制成。在一些实施方式中，热屏蔽件340包含石英。在一些实施方式中，热屏蔽件340包含不锈钢。
热屏蔽件340可以可操作地连接到致动器342，致动器342经配置以移动热屏蔽件340。致动器342可以将热屏蔽件移动得更靠近或更远离基座组件140和/或移动热屏蔽件以改变相邻加热区之间的相对距离。致动器342可以可操作地连接到温度控制器330。热屏蔽件340的位置对工艺均匀性的影响可被包括在灵敏度矩阵中，并且热屏蔽件340的位置可通过应用灵敏度矩阵来调整。
在本说明书全文中提到“一个实施方式”、“某些实施方式”、“一个或多个实施方式”或“实施方式”表示，结合实施方式描述的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施方式中。因此，本说明书全文各处出现诸如“在一个或多个实施方式中”、“在某些实施方式中”、“在一个实施方式中”或“在实施方式中”之类的短语不一定指本公开的同一实施方式。此外，特定特征、结构、材料或特性可以任何合适方式结合在一个或多个实施方式中。
虽然本公开在本文中已参考特定实施方式来描述，但应理解，这些实施方式仅说明了本公开的原理和应用。本领域的技术人员将明白，在不背离本公开的精神和范围的情况下，可对本公开的方法和设备做出各种修改和变化。因此，本公开意在包括在所附权利要求书和它们的等效物的范围内的修改和变化。

Claims (19)

1.一种处理腔室，包括：
气体分配组件；
基座组件，具有中心支撑支柱和与所述气体分配组件相邻且隔开的顶表面；
加热器组件，包括以加热区布置的多个加热元件以及定位在所述加热区中的两个之间的热屏蔽件，每个加热区与所述中心支撑支柱间隔开一定距离，使得每个加热区与所述支撑支柱相距不同距离；和
控制器，可操作地连接到所述多个加热元件，所述控制器经配置以基于多个膜厚度测量值和表征各个加热区的温度或功率设定点的变化的影响的灵敏度矩阵而调整所述加热元件中的一个或多个的功率或温度。
2.如权利要求1所述的处理腔室，其特征在于，所述加热器组件包括四个加热元件，所述四个加热元件与所述中心支撑支柱以增加的距离间隔开，所述四个加热元件形成第一加热区、第二加热区、第三加热区和第四加热区。
3.如权利要求2所述的处理腔室，其特征在于，所述控制器经配置将所述加热区中的一个保持在固定温度或功率设定点并且确定其他三个加热区的调整值。
4.如权利要求3所述的处理腔室，其特征在于，保持在所述固定温度或功率设定点的所述加热区是所述第二加热区。
5.如权利要求3所述的处理腔室，其特征在于，保持在所述固定温度或功率设定点的所述加热区是所述第三加热区。
6.如权利要求2所述的处理腔室，其特征在于，所述热屏蔽件定位在所述第一加热区与所述第二加热区之间。
7.如权利要求2所述的处理腔室，其特征在于，所述热屏蔽件定位在所述第三加热区与所述第四加热区之间。
8.如权利要求1所述的处理腔室，其特征在于，所述热屏蔽件是石英。
9.如权利要求1所述的处理腔室，其特征在于，所述热屏蔽件是不锈钢。
10.如权利要求1所述的处理腔室，其特征在于，所述控制器经配置以移动所述热屏蔽件。
11.如权利要求1所述的处理腔室，其特征在于，所述加热元件中的每一个包含石墨。
12.一种处理腔室，包括：
气体分配组件；
基座组件，具有中心支撑支柱和与所述气体分配组件相邻且隔开的顶表面；
加热器组件，包括四个加热元件，所述四个加热元件与所述中心支撑支柱以增加的距离间隔开，所述四个加热元件形成第一加热区、第二加热区、第三加热区和第四加热区，所述加热器组件包括热屏蔽件，所述热屏蔽件定位在所述第一加热区与所述第二加热区或所述第三加热区与所述第四加热区中的一个或多个之间，所述热屏蔽件包含石英或不锈钢中的一种或多种；和
控制器，可操作地连接到所述四个加热元件，所述控制器经配置以基于多个膜厚度测量值和表征各个加热区的温度或功率设定点的变化的影响的灵敏度矩阵而调整所述加热元件中的一个或多个的功率或温度。
13.一种形成膜的方法，包括：
使用预定处理方法将膜沉积在基板上，所述处理方法包括多个加热区的温度或功率设定点；
在所述基板上的多个位置处测量所述膜的厚度，并且将所述多个厚度测量值转换为温度；
基于所述多个厚度测量值而调整所述加热区中的至少一个的所述温度或功率设定点，其中调整所述温度或功率设定点包括应用灵敏度矩阵来调整所述加热区中的至少一个，所述灵敏度矩阵表征各个加热区的温度或功率设定点的变化对所述基板上的所述多个位置处的沉积材料厚度的影响；
用所述调整过的温度或功率设定点来使用所述预定方法将第二膜沉积在第二基板上，并且测量所述第二膜在所述多个位置处的厚度；
重复调整所述温度或功率设定点，沉积膜，并且测量在所述基板上的多个位置处的厚度，以降低所述沉积膜的厚度不均匀性；和
在所述多个加热区中的两个之间定位屏蔽件。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，沉积所述膜发生在多个基板上，并且所述多个厚度测量值是所述多个基板的平均值。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，将所述第二膜沉积在所述第二基板上发生在多个第二基板上，并且所述多个厚度测量值是所述多个基板的平均值。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，应用所述灵敏度矩阵包括固定所述多个加热区中的一个的所述温度或功率设定点并且确定所述多个加热区中的其他加热区的新的设定点。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，存在四个加热区，以与中心支撑支柱相距增加的距离来布置所述四个加热区，所述基板在处理期间围绕所述中心支撑支柱旋转，其中所述四个加热区包括第一加热区、第二加热区、第三加热区和第四加热区。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述固定的加热区是所述第二加热区或所述第三加热区。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述屏蔽件定位在所述第一加热区与所述第二加热区或所述第三加热区与所述第四加热区中的一个或多个之间。
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