CN113284820A - 制造半导体元件的设备 - Google Patents

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CN113284820A
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吴宗晟
吴昇颖
林明贤
陈濬甫
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Abstract

一种制造半导体元件的设备，包括腔室、晶圆支撑台、防护罩、盖环，及位置感测器。晶圆支撑台在腔室内，用于支撑一晶圆。防护罩安置在晶圆支撑台上方，防护罩具有暴露晶圆支撑台的至少一部分的第一开口。盖环安置在防护罩上方，盖环具有暴露晶圆支撑台的该部分的第二开口。位置感测器用于判定防护罩及盖环是否对准，使得径向偏移小于既定值，其中来自位置感测器的信号在径向偏移大于既定值时触发警报。为了减少电流警报在一半导体蚀刻或沉积制程中出现，一控制器判定一盖环及在一晶圆上方的一防护罩在一真空腔室内的相对位置的一偏移。该控制器在该偏移大于一预定值或在可接受值的一范围外时提供一位置警报及/或调整该盖环或该防护罩的位置。

Description

制造半导体元件的设备
技术领域
本揭露是关于一种制造半导体元件的设备。
背景技术
诸如蚀刻及材料沉积的一些半导体元件处理操作是在真空腔室中执行。在真空腔室中执行的各种这些制程使用自动电容性调谐器(auto capacitive tuner；ACT)组件以修改离子能量，以便例如控制沉积的膜的应力。这些制程有时候遭受范围ACT电流警报，该范围ACT电流警报由故障侦测控制(fault detection control；FDC)监测。此可能随机地发生或在腔室的阻抗由于各种误差而不均匀时发生。真空腔室的任何不稳定或不均匀阻抗接着可不良地导致沉积的或蚀刻的膜的异常性质。
发明内容
本揭露的一实施例是一种设备，该设备包括腔室、晶圆支撑台、防护罩、盖环，及位置感测器。晶圆支撑台在腔室内，用于支撑一晶圆。防护罩安置在晶圆支撑台上方，防护罩具有暴露晶圆支撑台的至少一部分的第一开口。盖环安置在防护罩上方，盖环具有暴露晶圆支撑台的该部分的第二开口。位置感测器用于判定防护罩及盖环是否对准，使得径向偏移小于既定值，其中来自位置感测器的信号在径向偏移大于既定值时触发警报。
附图说明
本揭露的态样将结合附图阅读时自以下详细描述最佳地了解。请注意，根据产业中的标准方法，各种特征未按比例绘制。实际上，为了论述清楚起见，各种特征的尺寸可以任意地增大或减小。
图1及图2展示根据本揭露的实施例的制造设备；
图3、图4及图5展示根据本揭露的防护罩及盖环配置的透视图及侧视图；
图6、图7及图8展示根据本揭露的防护罩及盖环配置的俯视图及侧视图；
图9展示根据本揭露的额外防护罩及盖环配置的示意图；
图10、图11A、图11B及图12图示根据本明的防护罩及盖环配置；
图13A及图13B展示根据本揭露的腔室配置偏移的示意图；
图14及图15展示根据本揭露的控制器；
图16及图17为描绘根据本揭露的例示性制程的流程图。
【符号说明】
10:溅镀腔室
12:腔室主体
16:溅镀靶
18:腔室壁
20:晶圆支撑台
21:电极
22:加热器
23:DC晶圆偏压电路
24:晶圆提升机构/晶圆提升器
25:DC或RF电源供应器
26:磁性装置
28:晶圆端口
30:压环
31:沉积环
32:泵送端口
33:自动电容性调谐器(ACT)
34:腔室防护罩
35:静电吸盘(ESC)
36:套筒
38:尖端部分
42:盖环
44:晶圆的顶表面
46:对准标记防护罩
48:内周边
52:公对准部件/突起片
54,68:腿
60:螺钉
66:晶圆定位导引件
72:表面
74:向下延伸的端缘
80:缝隙
90:位置感测器
92:位置调整装置/位置调整机构
S1,S3:水平对准偏移/方向
S2,S4:垂直对准偏移/方向
800:计算机系统/控制器
801:计算机
802:键盘
803:鼠标
804:监视器
805:光盘只读记忆体驱动器
806:磁盘机
811:处理器
812:ROM
813:随机存取记忆体(RAM)
814:硬盘
815:数据通信总线
821:光盘
822:磁盘
900,950:制程
902,904,906,908,952,954,956:操作
具体实施方式
以下揭示内容提供用于实施本揭露的不同特征的许多不同实施例或实例。组件及配置的特定实施例或实例将在下文描述以简化本揭露。当然，这些各者仅为实例且不欲为限制性的。举例而言，元件的尺寸不限于所揭示的范围或值，但可视元件的处理条件及/或所要性质而定。此外，在随后描述中的第一特性在第二特征上方或上形成可包括第一及第二特征直接接触地形成的实施例，且亦可包括额外特征可介于第一特征与第二特征之间形成，使得第一及第二特征不可直接接触的实施例。为简单及清楚起见，各种特征可按不同标度任意地绘制。在附图中，为简单起见，可省略一些层/特征。
此外，为了方便描述如图中图示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系，在本文中可使用空间相对术语，诸如“在……下面”、“在……之下”、“下部”、“在……之上”、“上部”及类似术语。空间相对术语意欲涵盖除了诸图中所描绘的定向以外的元件在使用或操作时的不同定向。设备可另外定向(旋转90度或处于其他定向)，且本文中所使用的空间相关描述符可类似地加以相应解释。另外，术语“由……制成”可意味“包含”或“由……组成”。此外，在以下制造制程中，在所描述的操作中/之间可存在一或多个额外操作，且操作的次序可改变。在本揭露中，片语“A、B及C中的一者”意味“A、B及/或C”(A、B、C、A及B、A及C、B及C或A、B及C)，且不意味来自A的一个元件、来自B的一个元件及来自C的一个元件，除非另外描述。与关于一个实施例描述的材料、组态、尺寸、制程及/或操作相同或类似的材料、组态、尺寸、制程及/或操作可在其他实施例中使用，且可省略详细解释。
物理气相沉积(physical vapor deposition；PVD)或溅射沉积是在制造诸如处理器或控制器晶片的半导体元件时频繁使用的处理技术。该处理技术涉及在诸如晶圆的工件的表面上沉积金属层，接着将该工件顺序地变换成半导体元件。PVD技术亦被称为溅射技术。在一些实施例中，溅射技术用于沉积来自源材料(诸如钨(W)、氮化钨(WN)、钛(Ti)及氮化钛(TiN))的金属层。
在溅射制程中，惰性气体粒子(诸如氦气、氩气或氮气的粒子)首先在电场中电离以在溅射腔室中产生气体电浆。电浆接着被吸引至源或靶，在源或靶处，气体粒子的能量实体地驱逐(即，溅射出)金属或其他源材料的原子。溅射技术用途非常多，此是因为不仅利用射频而且利用直流(direct current；DC)电源来沉积各种材料。
在一些实施例中，溅射腔室包括：一不锈钢腔室，该不锈钢腔室为真空密封的且配备气体泄漏侦测器；一真空泵，该真空泵具有将腔室压力减小至至少10-6托或更小的容量；各种压力计；一溅射源或靶；一RF或DC电源供应器；一晶圆支撑台；一腔室防护罩；及一压环或盖环。溅射源在一些实施例中安装在腔室的顶上，使得溅射源面向定位在腔室的中心的晶圆支撑台。溅射源包含用于一制程的Ti、W、TiW、镍(Ni)、钽(Ta)或锡(Sn)圆盘，在该制程中溅射这些金属层。在一些实施例中，溅射制程在氮气环境中形成以形成金属氮化物层。在一些实施例中，晶圆支撑台包括具有内部电阻加热器的台座。
在一些实施例中，压环在溅射制程期间有两个目的。第一目的为将晶圆夹紧至台座加热器。压环在正气体压力被施加在加热器与台座之间时将晶圆原位固持在台座上，使得热有效地自加热器传导至晶圆。压环提供的第二目的为允许包括氩气或氮气的气体流自在晶圆下流至溅射腔室中。在一些实施例中，压环构造成具有定向开孔的圆形形状以匹配晶圆的平坦轮廓。套筒(hood)建置至压环中且用于阴影化用途以保护压环的端缘不被溅射的金属粒子涂布。端缘部分亦允许压环的力均匀地分散在晶圆周围。
在图1中展示了例示性溅射腔室10的横截面图。在一些实施例中，溅射腔室10由以下各者构造：真空密闭的不锈钢腔室主体12；Ti、W、TiW、Ta、Ni或Sn的溅射靶16；配备加热器22的晶圆支撑台20(或台座)；晶圆提升机构24；晶圆端口28；泵送端口32；压环(clampring)30；及腔室防护罩34。在各种实施例中，DC或RF电源供应器25经由电极21及溅射腔室10的导电部分(诸如腔室壁18或腔室防护罩34)连接至溅射靶16，由此在接地的腔室壁18与靶16之间建立电压电位。在各种实施例中，DC晶圆偏压电路23连接至压环30且因此施加DC偏压至晶圆(未示出)。
如图1所示，腔室防护罩34为安置在溅射腔室10内的组件。该腔室防护罩形成压环30与腔室主体12之间的密封件，使得来自溅射靶16的溅射粒子在溅射制程期间不污染腔室壁18。压环30的套筒36保护压环30的尖端部分38不被溅射粒子涂布。应注意，在溅射制程期间，晶圆支撑台20将会抬升至一升高位置，而晶圆支撑台20上的加热器22触碰压环30的尖端部分38。为了达成腔室壁18的紧密密封，在压环30与腔室防护罩34之间维持小缝隙。
在Ti、W、TiW、Sn、Ta、Ni或其他金属靶在溅射腔室10中使用的一些金属溅射制程中，金属的溅射粒子的发射经整形具有正向余弦分布，因此达成更理想的沉积，使得金属粒子均匀地沉积在晶圆的中心及边缘处。
在一些实施例中，替代图1所示的压环30，使用盖环(cover ring)42，如图2所示且在图3至图5中更详细地描述。不同于压环30，图2所示的盖环42未夹紧至晶圆44的表面。在其他实施例中，腔室10包括用于施加磁场至靶16的表面的磁性装置26，诸如磁控管。由磁性装置26产生的磁场约束靶16附近的电子以便保持在溅射制程期间在腔室10内产生的电浆。
在各种实施例中，腔室10包括沉积环31、自动电容性调谐器(auto-capacitivetuner；ACT)33及具有加热器的静电吸盘(electrostatic chuck；ESC)35。沉积环31在与盖环42合作时减少溅射沉积物在晶圆的周边边缘上的形成。沉积环31由诸如以下各者的陶瓷或金属材料制造：石英、氧化铝、不锈钢、钛或其他合适的材料。ESC 35用于在处理期间支撑晶圆且将晶圆保持在腔室10内。ESC 35包括陶瓷圆片，在该陶瓷圆片中具有一或多个电极。夹持电压经施加至这些电极及加热器以用静电将晶圆固持至ESC 35。ACT 33控制电流以便维持腔室阻抗，腔室阻抗反过来用以控制晶圆的膜性质。若腔室阻抗变得不受控制，则此将导致ACT 33的输出电流变得不稳定，从而产生来自监测溅射制程的FDC的ACT电流警报。
在各种实施例中，腔室10在其中亦安置有一或多个位置感测器90，这些位置感测器判定防护罩34、盖环42及晶圆支撑台20的相对位置，且判定防护罩34、盖环42及晶圆支撑台20的位置的任何偏移。在各种实施例中，位置调整装置92或机构安置在腔室10中以改变防护罩34、盖环42、沉积环31或晶圆支撑台20中的一或多者的位置，使得大于临限值或在如本文中规定的范围外的该一或多者之间的任何量测的偏移得到校正。
随着半导体元件变得更小，变得难以达成介层孔及沟槽的临界尺寸。诸如钽(Ta)及钛(Ti)的金属及诸如氮化钽(TaN)及氮化钛(TiN)的金属化合物为提供积体电路(integrated circuit；IC)制造者提供形成小的介层孔及沟槽的临界尺寸。金属及金属化合物在用于形成沟槽及介层孔的许多制程中亦被用作抗反射涂层及/或阻障层。在使用用于低k/介电材料的沟槽/介层孔蚀刻的TiN沉积的金属硬遮罩(metal hard mask；MHM)制程中，这些制程随机地遭受FDC范围ACT电流警报。此将反过来导致经处理的晶圆的膜性质及厚度变得异常。已发现，在许多例子中，当腔室10遭受此警报时，盖环42及防护罩34偏移且不能恰当对准。举例而言，在沉积环31或盖环42与防护罩34之间的缝隙在约2.1毫米至约2.5毫米(mm)范围内的制程中，ACT警报在盖环42及防护罩34的偏移在一或多个方向上大于0.3mm时出现。因此，有必要精细调谐ESC 35与防护罩34的中心调整，使得盖环42至防护罩34的偏移的范围维持在0与约0.3mm之间，以便成功地维持ACT的电流范围以防止由FDC发出的电流范围警报。在其他实施例中，替代化学气相沉积(chemical vapor deposition；CVD)设备，溅射腔室10为电浆增强化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapordeposition；PECVD)设备、大气压力化学气相沉积(atmospheric pressure chemicalvapor deposition；APCVD)设备、低压化学气相沉积(low-pressure CVD；LPCVD)设备、高密度电浆化学气相沉积(high density plasma CVD；HDPCVD)设备、原子层沉积(atomiclayer deposition；ALD)设备及/或其他此设备。在这些制程中，盖环42的大小的值及对准的偏移不相同。
在一些实施例中，盖环42配备对准标记防护罩46，如图3所示，这些对准标记防护罩自盖环42的内周边48径向地向内延伸。对准标记防护罩46的功能为覆盖位于晶圆的顶表面44上的对准标记(未示出)及防止金属粒子沉积在这些对准标记上。
转至图4，当晶圆提升器24升高以使安装在顶部上的晶圆碰到盖环42时。盖环42恰当地坐落在晶圆台座20上以便提供对准标记的恰当遮蔽。盖环42有一开口，使该开口与防护罩34对准，使得晶圆的顶表面44经由此开口暴露，使得对晶圆执行溅射制程。
当腔室10已长时间操作时或当腔室10在预防性维护程序期间已经过清洁时，不能确保有用的对准。当盖环42未恰当地做了或与晶圆台座20不对准时，盖环42与腔室防护罩34之间的过量金属粒子沉积可在溅射期间导致彼等两个组件之间的电弧作用。此外，金属粒子可进一步穿透通过形成于该两个组件之间的缝隙且沉积在腔室10的底部上，此可导致腔室中的严重污染物问题。发现盖环42、腔室防护罩34及ESC 35的对准的不匹配(如稍后在下文论述的在图13A中示出的偏移的实例)亦导致范围ACT电流警报。
在图5中展示了恰当对准的盖环42及防护罩34的侧视图。在一些实施例中，提供用于在溅射腔室10中将盖环42自对准至晶圆支撑台20的设备。晶圆支撑台20在其外周边上呈圆形盘的形状。环形形状的盖环42具有配备在内周边上的一向内水平延伸的端缘及至少一个向下垂直延伸的端缘，该内周边具有至少两个母对准部件，这些母对准部件经调适用于在晶圆支撑台20升高而碰到盖环42时收纳至少两个公对准部件。
盖环42是以环形形状提供，该盖环具有配备在内周边上的一向内水平延伸的端缘及至少一个向下垂直延伸的端缘，及至少两个母对准部件(诸如凹陷槽)，这些母对准部件经调整用于在支撑台升高以啮合盖环42时收纳晶圆支撑台20上的至少两个公对准部件。
图6至图8图示晶圆支撑台20及晶圆支撑台/盖环组合件的实施例的俯视图及侧视图。在一些实施例中，如图6所示，晶圆支撑台20具备四个公对准部件52，在各种实施例中，这些公对准部件为四个突起片。能够看到，突起片52有利地以L形状提供，其中“L”的一个腿54机械啮合提供在晶圆支撑台20的底表面中的凹部。L形状的突起片52通过机械方式(通过螺钉60穿过突起片52中的安装孔(未示出)及晶圆支撑台20中的安装孔(未示出))有利地紧固至晶圆支撑台20。亦能够利用其他安装方式，诸如摩擦啮合或槽榫啮合。在图7及图8的横截面图中展示了用于将突起片52机械地紧固至晶圆支撑台20的螺钉60。在图7中亦展示，在晶圆支撑台20的顶部上有晶圆定位导引件66，所述晶圆定位导引件以圆形方式安装在顶表面上以定位待安装在晶圆支撑台上的晶圆(未示出)。
在图7及图8中亦展示了盖环42的另一实施例。如图8中的放大图所示，盖环42进一步包括向下延伸的端缘74中的表面72。应注意，表面72帮助在晶圆支撑台20被提高以啮合盖环42时导引及收纳突起片52的向上竖立腿68。表面72以在盖环42的向下延伸的端缘74中的凹陷槽的所有三个表面提供。应注意，在图8中，仅展示一个维度中的表面72，而未展示其他两个维度中的表面。亦应注意，表面72在一些实施例中为渐缩表面。
为了维持跨溅射腔室10的稳定阻抗，希望将盖环42至腔室防护罩34的对准偏移控制为在0至约0.3mm的范围内。在一些实施例中，腔室防护罩34及盖环42以径向偏移改变0.3mm或更少的对准维持。维持此对准降低在晶圆制造制程中触发范围ACT电流警报的可能性且亦维持金属膜厚度及均匀性。
在图9中展示了根据各种实施例的防护罩/盖环/晶圆支撑台配置的详细视图。在一些实施例中，沉积环31安置在晶圆支撑台20上方且盖环42安置在沉积环31上方。在一些实施例中，盖环42用以容纳沉积环31上的突出部。沉积环31及盖环42彼此合作以减少溅射沉积物在晶圆支撑台20的周边边缘及晶圆基板的悬垂边缘上的形成。盖环42亦与腔室防护罩34啮合。在一些实施例中，晶圆支撑台20包括ESC 35。ESC 35用于在处理期间支撑晶圆基板且将晶圆基板保持在处理腔室10内。ESC 35在吸收及冷却/加热晶圆时起到重要作用，且提供无边缘去除、高可靠性、晶圆平面性及粒子减少的技术优点。
沉积环31、防护罩34及盖环42的径向偏移距离可用多种技术中的任一者来量测。在径向偏移是描述为在盖环42与防护罩34之间的本文中的各种实施例中，通过将盖环42、沉积环31及防护罩34中的任何两者的位置进行比较来执行径向偏移。举例而言，在各种实施例中，通过比较盖环42及防护罩34的位置量测的径向偏移被替换为对沉积环31与防护罩34进行比较。在一些实施例中，通过将沉积环31及盖环42的位置进行比较来量测径向偏移。在一些实施例中，通过位置感测器定位盖环42的开口的内周边的边缘及防护罩34的外缘来量测径向偏移距离。在一些实施例中，通过位置感测器定位防护罩34的开口的内周边的边缘及盖环42的开口的内周边的边缘来量测径向偏移距离。在一些实施例中，通过位置感测器定位盖环42的外缘及防护罩34的外缘来量测径向偏移距离。在各种实施例中，径向偏移距离是在两个方向上量测。在各种实施例中，径向偏移距离是在两个正交方向上量测。
在图10中图示了防护罩34及沉积环31的实体对准的由上而下照相视图。在所述照相视图中图示了水平对准偏移S1及S3及垂直对准偏移S2及S4。方向S1至S3及方向S2至S4可彼此正交。在沉积环31与防护罩34之间的缝隙80(参见图11A及图11B)在约2.1mm至2.5mm的范围内的各种实施例中，S1-S3的绝对值及S2-S4的绝对值应维持在小于0.3mm。换言之，|S1-S3|及|S2-S4|<0.3mm。在各种实施例中，S1的延伸线穿过盖环42的中心，S1的延伸线与S3的延伸线对准(平行)，及/或S1的延伸线实质上垂直于S2的延伸线。
图11A展示沉积环31与防护罩34的由上而下对准的照相视图，以及偏移距离S1至S4。图11B展示盖环42及防护罩34的由上而下照相视图。在各种实施例中，防护罩34与沉积环31或盖环42之间存在缝隙80。在本文中描述的各种实施例中，缝隙80在约2.1毫米与2.5毫米之间。
图11A、图11B及图12展示沉积环31及防护罩34以及将该两者分开的缝隙80。各种实施例中的目视指示器(诸如如所示的尺子)或斜角罗盘用于监测及校正任何偏移。位置感测器可使用多种方法中的任一者以判定位置及偏移。对准操作可以反复地执行，直至径向偏移经校正至在如本文中描述的临限容限内。
图13A及图13B为根据本揭露的各种实施例的在透视图中的防护罩/盖环/晶圆支撑台(例如ESC 35)对准的示意性图解。在图13A中，图示防护罩34与盖环42之间的不稳定的偏移对准，即偏移距离|S1–S3|大于约0.3mm的情况。在图13B中，图示了恰当对准，其中根据本揭露的实施例，维持距离S1及S3，使得偏移距离|S1–S3|<＝0.3mm。
图14及图15图示根据本揭露的一些实施例的用于控制设备的FCD控制器及类似物。图14为控制图1的设备的计算机系统800的示意图。在一些实施例中，计算机系统800经程序化以进行以下操作：判定防护罩34、盖环42及晶圆支撑台20的相对位置；判定防护罩34、盖环42及晶圆支撑台20的对准的偏移是否在一容忍范围内；及在对准的偏移不在一容忍范围内时调整防护罩34、盖环42或晶圆支撑台20的位置。使用计算机硬件及在计算机硬件上执行的专用计算机程序来实现先前实施例的制程、方法及/或操作的全部或一部分。在图14中，计算机系统800具备计算机801，该计算机包括光盘只读记忆体(例如，CD-ROM或DVD-ROM)驱动器805及磁盘机806、键盘802、鼠标803及监视器804。
图15为展示计算机系统800的内部组态的图。在图15中，除了光盘机805及磁盘机806之外，计算机801亦具备：一或多个处理器811，诸位微处理器单元(micro-processorunit；MPU)；ROM 812，诸如启动程序的程序储存在该ROM中；随机存取记忆体(randomaccess memory；RAM)813，该RAM连接至处理器811且应用程序程序的命令暂时储存在该RAM中且提供暂时性电子储存区；硬盘814，应用程序程序、作业系统程序及数据储存在影盘中；及数据通信总线815，该数据通信总线连接处理器811、ROM 812及类似物。请注意，计算机801可包括一网络卡(未示出)，该网络卡用于提供至计算机网络(诸如区域网络(localarea network；LAN)、广域网络(wide area network；WAN)或任何其他有用计算机网络)的连接以用于传达供计算系统800使用的数据。
用于使计算机系统800执行用于控制图1至图2的设备的程序及/或执行根据本文中揭示的实施例的制造半导体元件的方法的程序的程序储存在插入至光盘机805或磁盘机806中的光盘821或磁盘822中，且传输至硬盘814。替代地，该程序可经由网络(未示出)传输至计算机系统800且储存在硬盘814中。在执行时，该程序被载入至RAM 813中。该程序可自光盘821或磁盘822载入，或直接自网络载入。该程序可包括如先前描述的FDC，在其他功能中，FDC在ACT电流临限值被超过时提供超出电流范围的警报。当腔室的阻抗不均匀时，这些情况下的电流值为约0.145安培(A)或更高。储存的程序不必必须包括例如作业系统(operating system；OS)或第三方程序以使计算机801执行本文中揭示的方法。在一些实施例中，该程序可仅包括用于在受控模式下调用恰当函数(模块)且获得所要结果的命令部分。在本文中所描述的各种实施例中，计算机801与一或多个位置感测器90通信，该一或多个位置感测器判定防护罩34、盖环42及晶圆支撑台20的相对位置且判定防护罩34、盖环42及晶圆支撑台20的位置的偏移。在各种实施例中，计算机801亦与位置调整装置92或机构操作地通信，该位置调整装置或机构改变防护罩34、盖环42、沉积环31或晶圆支撑台20中的一或多者的位置，使得大于一临限值或在如本文中规定的范围外的该一或多者之间的任何量测的偏移通过使用位置调整机构92来校正。
在一些实施例中，该程序在对腔室10中的晶圆或工件的处理操作期间及在执行处理操作之前或期间执行以下步骤。该程序进行以下操作：判定防护罩34、盖环42或晶圆支撑台20的相对位置；使用恰当的感测器装置(未示出)判定防护罩34、盖环42或晶圆支撑台20的对准的偏移是否在一容忍范围内；及在对准的偏移不在规定的容忍范围内时调整防护罩34、盖环42或晶圆支撑台20的位置。
在一些实施例中，该程序执行以下操作：判定防护罩34、盖环42或晶圆支撑台20在处理腔室10中的相对位置；判定防护罩34、盖环42或晶圆支撑台20的对准的偏移是否在规定的容忍范围内；及在对准的偏移不在容忍范围内时调整防护罩34、盖环42或晶圆支撑台20的位置。在一些实施例中，防护罩34及盖环42经对准，使得防护罩34及盖环42的径向对准的偏移小于0.3mm。
转至图16，其中结合上述的腔室10的实施例描绘了例示性制程900。在操作902，对安置在腔室10中的晶圆支撑台20上的一工件执行一处理操作。在操作904，在该工件上方安置防护罩34。在操作906，在防护罩34上方安置盖环42，使得防护罩34中的开口与盖环42中的开口对准以便暴露晶圆支撑台20。接着，在操作908，使防护罩34与盖环42对准，使得防护罩34中的开口与盖环42中的开口的径向对准偏移小于可产生自动电容性电流警报的一偏移临限值。在各种实施例中，该径向对准偏移为0至0.3mm(即，|S1-S3|<0.3mm；|S2-S4|<0.3mm；或|S1-S3|及|S2-S4|同时小于0.3mm)。在制程900后，可将工件制造成膜或厚度异常的机会减少的半导体元件。在一些实施例中，上述的操作(900至908)是由控制器800执行。
转至图17，其中结合上述的腔室10的实施例描绘了例示性制程950。在操作952，判定安置在晶圆支撑台20上方的防护罩34及盖环42在处理腔室10内的相对位置。在一些实施例中，位置感测器90用于判定相对位置。在操作954，判定防护罩34及盖环42的相对位置的任何偏移是否在一容忍范围内。在一些实施例中，容忍范围为0至0.3mm(即，|S1-S3|<0.3mm；|S2-S4|<0.3mm；或|S1-S3|及|S2-S4|同时小于0.3mm)。在操作956，在偏移不在容忍范围内时调整防护罩34及盖环42中的至少一者的位置，使得防护罩34及盖环42的偏移在容忍范围内。在一些实施例中，位置调整机构92用于调整防护罩34及该盖环中的至少一者的位置。在各种实施例中，位置调整机构92亦用于调整晶圆支撑台20及沉积环31中的至少一者的位置。在一些实施例中，操作952至956是由控制器800执行。
在各种实施例中，一晶圆制造制程包括：起始一PVD制程。若ACT电流警报出现(例如，在量测的输出电流超过0.145A的情况下)，则停止PVD制程。起始一对准程序以校正沉积环31、防护罩34及/或盖环42的径向偏移距离。对准测试可反复地执行，直至达成恰当对准。在一些实施例中，在任何一或多个方向上的径向偏移小于0.3mm时达成恰当对准。在对准后，只要没有后续ACT警报及/或量测的电流低于约0.145A或更小，PVD制程即重新开始且继续。
在各种实施例中，一种用于制造一半导体的制程包括：将一晶圆移动至腔室10中且处于晶圆台20上方；通过一位置感测器来执行对准测试以量测径向偏移距离(诸如，如本文中揭示的S1至S3或S2至S4)，判定径向偏移距离是否在一临限值内，且若在该临限值内，则开始一半导体制造制程，诸如PVD或蚀刻。
本揭露提供的益处包括防止由于防护罩、盖环及沉积环的不对准而在半导体制造制程期间出现的ACT警报。额外益处包括基板上的更均匀的溅射沉积、对溅射沉积的层的厚度变化的控制改良及所得的半导体元件的良率增大。
本揭露的一实施例是一种设备，该设备包括腔室10及在腔室10内、用于支撑一晶圆的晶圆支撑台20。防护罩34安置在腔室10内、安置在晶圆支撑台20上方，其中防护罩34具有暴露晶圆支撑台20的一开口。盖环42安置在防护罩34上方，其中盖环42具有暴露晶圆支撑台20的一开口。防护罩34及盖环42经对准，使得防护罩34及盖环42的径向对准的偏移不大于一预定值或在一规定范围(诸如0至0.3mm)内。在一实施例中，腔室10包括位置感测器90，该位置感测器用以通过量测该防护罩的一外周边与该第二开口的一边缘之间的一距离来判定防护罩34及盖环42是否对准。来自位置感测器90的信号在径向偏移大于既定值时触发对应于该设备的一警报。提供用于调整/中心化盖环42或晶圆支撑台20的位置调整装置92。在一实施例中，盖环42包括一或多个对准标记。在一实施例中，腔室10为一真空腔室。在一实施例中，该设备包括调整机构92，该调整机构用于基于由位置感测器90判定的径向偏移来重新对准防护罩34及盖环42。在一实施例中，腔室10为一材料沉积设备或一蚀刻设备。在一实施例中，腔室10为一物理气相沉积设备。在一实施例中，腔室10包括溅射靶16，该溅射靶安置在该晶圆支撑台上方。在一实施例中，该设备包括用于感测盖环42、防护罩34及晶圆支撑台20的相对位置的感测器。在一实施例中，该设备包括控制器800，其中该控制器经程序化以进行以下操作：判定防护罩34、盖环42及/或晶圆支撑台20的相对位置；判定防护罩34、盖环42及晶圆支撑台20的对准的偏移是否在一容忍范围内；及在对准的偏移不在该容忍范围内时调整防护罩34、盖环42或晶圆支撑台20中的至少一者的位置。在一实施例中，该设备包括沉积环31，该沉积环在该腔室内安置在盖环42与防护罩34之间。
本揭露的另一实施例是一种制造一半导体元件的方法，该方法包括对腔室10中的工件执行一处理操作，其中该工件安置在腔室10中的晶圆支撑台20上。防护罩34安置在晶圆支撑台20之上且围绕晶圆支撑台20及所支撑的晶圆，且盖环42安置在防护罩34上方。防护罩34中的开口及盖环42中的开口暴露晶圆支撑台20，且防护罩34与盖环42对准，使得该防护罩及该盖环的径向对准的一偏移小于一偏移临限值，诸如约0.3mm。在一实施例中，量测防护罩34、盖环42及/或晶圆支撑台20的相对位置，且判定防护罩34、盖环42及晶圆支撑台20的对准的偏移是否在一容忍范围(诸如0至0.3mm)内。在对准的偏移不在该容忍范围内时调整防护罩34、盖环42或晶圆支撑台20的位置。在一实施例中，该处理操作为一蚀刻操作。在一实施例中，该处理操作为一材料沉积操作。在一实施例中，该处理操作为一物理气相沉积操作。在一实施例中，该腔室包括用于调整/中心化盖环42或晶圆支撑台20的一机构。在一实施例中，盖环42包括一或多个对准标记。在一实施例中，腔室10为一真空腔室。在一实施例中，腔室10包括用于感测盖环42、防护罩34及晶圆支撑台20的相对位置的一或多个位置感测器。
本揭露的另一实施例是一种方法，该方法包括以下步骤：判定安置在晶圆支撑台20上方的防护罩34及盖环42在处理腔室10中的相对位置；判定防护罩34、盖环42或晶圆支撑台20的对准的偏移是否在一容忍范围内；及在对准的偏移不在该容忍范围内时调整防护罩34、盖环42或晶圆支撑台20的位置。防护罩34及盖环42经对准使得防护罩34及盖环42的径向对准的偏移小于0.3mm。在一实施例中，该方法包括蚀刻安置于晶圆支撑台20上的一工件。在一实施例中，该容忍范围为0至0.3mm。在一实施例中，该方法包括在安置于晶圆支撑台20上的一工件上沉积一材料。在一实施例中，沉积一材料的该步骤为一物理气相沉积操作。在一实施例中，该工件为一晶圆。在一实施例中，腔室10为一真空腔室。
前述内容概述几个实施例的特征，使得熟悉此项技术者可更好地理解本揭露的态样。熟悉此项技术者应了解，这些技术者可容易将本揭露用作为设计或修改用于实现与本文中介绍的实施例的相同目的及/或达成与本文中介绍的实施例的相同优点的其他制程及结构的基础。熟悉此项技术者亦应认识到，这些等效构造不背离本揭露的精神及范畴，且这些技术者可在不离本揭露的精神及范畴的情况下作出本文中的各种改变、取代及改动。

Claims (1)

1.一种制造半导体元件的设备，其特征在于，包含：
一腔室；
一晶圆支撑台，该晶圆支撑台在该腔室内、用于支撑一晶圆；
一防护罩，该防护罩安置在该晶圆支撑台上方，该防护罩具有暴露该晶圆支撑台的至少一部分的一第一开口；
一盖环，该盖环安置在该防护罩上方，该盖环具有暴露该晶圆支撑台的该部分的一第二开口；及
一位置感测器，该位置感测器用于判定该防护罩及该盖环是否对准，使得一径向偏移小于一既定值，其中来自该位置感测器的一信号在该径向偏移大于该既定值时触发一警报。
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