CN114174556A - 使用相机晶片的基座设置 - Google Patents

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Abstract

一种方法包含：将装置布置于处理室中的基座的顶表面上。所述装置包含：环形构件；N个支撑构件；以及N个销，其中N为大于2的整数。N个支撑构件将所述环形构件支撑于与所述基座的所述顶表面平行的平面中且支撑于所述顶表面上方。所述N个销垂直于沿着环绕所述环形构件的圆周的平面而布置。所述N个销中的每一个包含能够与所述装置中的相应螺纹槽啮合的螺纹。所述N个销中的每一个包含指向所述基座的所述顶表面且能与所述基座的所述顶表面的周围接合的锥状端点。所述方法还包含：通过调整所述N个销中的一或多个而将所述环形构件的中心与所述基座的中心对准。

Description

使用相机晶片的基座设置
相关申请的交叉引用
本公开是于2019年7月29日申请的美国临时专利申请No.62/879,654的PCT国际申请。上述引用的申请其全部公开内容都通过引用合并于此。
技术领域
本公开总体上涉及衬底处理系统，更具体而言，本公开涉及使用相机晶片来设置基座的夹具。
背景技术
这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。
衬底处理系统典型地包含多个处理室(亦称为处理模块)，以执行对例如半导体晶片的类的衬底的沉积、蚀刻和其他处理。可以在衬底上执行的处理的示例包含但不限于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)处理、化学增强等离子体气相沉积(CEPVD)处理以及溅射物理气相沉积(PVD)处理。可以在衬底上执行的处理的其他例示包含但不限于蚀刻(例如化学蚀刻、等离子体蚀刻、反应性离子蚀刻等)和清洁处理。
在处理期间，将衬底布置在衬底处理系统的处理室中的衬底支撑件上，例如基座、静电卡盘(ESC)等。在沉积期间，将包含一或多种前体的气体混合物引入处理室，并激励等离子体以激活化学反应。在蚀刻期间，将包含蚀刻气体的气体混合物引入处理室，并激励等离子体以激活化学反应。计算机控制的机械手典型地按照要进行处理的衬底的顺序而将衬底从一处理室转移到另一处理室。
发明内容
一种装置包含：沿着第一平面布置的环形构件；和N个第一构件，其从所述环形构件的外径垂直于所述第一平面延伸，其中N为大于2的整数。所述N个第一构件中的每一个的第一部分在所述第一平面上方延伸，且所述N个第一构件中的每一个的第二部分在所述第一平面下方延伸。所述装置还包括：N个第二构件，其从所述N个第一构件的所述第二部分沿着平行于所述第一平面的第二平面径向向外延伸。所述N个第二构件中的每一个位于所述N个第一构件中的不同的一对之间。
在另一特征中，所述环形构件、所述N个第一构件以及所述N个第二构件组成单一结构。
在另一特征中，所述环形构件、所述N个第一构件以及所述N个第二构件由金属制成。
在另一特征中，所述装置还包含分别垂直于所述第二平面从所述N个第二构件向下延伸的N个第三构件，所述N个第三构件具有相等长度且由非研磨材料制成。
在另一特征中，所述装置进一步包含：分别垂直于所述第二平面从所述N个第二构件向下延伸的N个销，所述N个销具有相等长度和锥形端点，并且由非研磨材料制成。所述N个销与所述环形构件的中心等距，且包含能与所述N个第二构件中的螺纹槽相啮合的螺纹。
在其他特征中，所述装置进一步包含：布置于所述N个第二构件中的相应槽中的N个第三构件，所述N个第三构件具有相等长度且由非研磨材料制成。所述N个第三构件中的每一个为弧形，且包含第一元件、第二元件和第三元件。第一元件固定至平行于所述第二平面的所述N个第二构件中的相应的一个。第二元件从所述第一元件垂直延伸于所述第二平面下方以及所述N个第二构件的所述相应的一个下方。第三元件从所述第一元件垂直延伸于所述第二平面下方以及所述N个第二构件的所述相应的一个下方，且延伸小于所述第二元件。
在另一特征中，所述第一、第二和第三元件组成单一结构。
在另一特征中，所述第一元件具有比所述第二和第三元件更长的弧长。
在另一特征中，所述N个第三构件的所述第三元件的远端位于与所述第二平面平行的平面中。
在另一特征中，所述装置进一步包含：具有相等长度且由非研磨材料制成的N个销，所述N个销在距所述环形构件的中心相同的径向距离处垂直于所述第二平面而向下延伸穿过所述N个第二构件中的相应的螺纹槽。所述N个销中的每一个包含：顶部；锥状底部；以及介于所述顶部及所述底部之间的能够与相应的所述螺纹槽啮合的螺纹部。
在还有的其他特征中，一种方法包含：将装置布置于处理室中的基座的顶表面上。所述装置包含：环形构件；N个支撑构件；以及N个销，其中N为大于2的整数。N个支撑构件将所述环形构件支撑于与所述基座的所述顶表面平行的平面中且支撑于所述顶表面上方。所述N个销沿着环绕所述环形构件的圆周垂直于所述平面而布置。所述N个销中的每一个包含能够与所述装置中的相应螺纹槽啮合的螺纹。所述N个销中的每一个包含指向所述基座的所述顶表面且能与所述基座的所述顶表面的周围接合的锥状端点。所述方法还包含：通过调整所述N个销中的一或多个而将所述环形构件的中心与所述基座的中心对准。
在其他特征中，所述方法还包含：将N个水平指示设备布置在所述装置的相应的槽中而与所述N个销中的相应的销接触。所述方法还包含：通过调整所述N个销中的一或多个直到所述N个水平指示设备指出在相同水平而将所述环形构件的所述中心与所述基座的所述中心对准。
在其他特征中，所述方法还包含：将晶片同心地布置在所述环形构件上。所述晶片包含在所述晶片的中心处的相机。所述相机指向布置于所述处理室中的所述基座上方的喷头。所述方法还包含：使用所述相机捕捉所述喷头的一或多个图像。所述方法还包含：基于所述一或多个图像而将所述基座的所述中心与所述喷头的中心对准。
在其他特征中，所述方法还包含：将晶片同心地布置在所述环形构件上。所述晶片包含在所述晶片的中心处的相机。所述相机指向布置于所述处理室中的所述基座上方的喷头。所述晶片还包含无线传输器以与所述相机以及位于所述处理室外的计算设备通信。所述方法还包括：利用所述无线传输器传送所述一或多个图像至所述计算设备；在所述计算设备处对所述一或多个图像进行处理；以及基于所述处理而将所述基座的所述中心与所述喷头的中心对准。
在其他特征中，所述方法还包含：将晶片同心地布置在所述环形构件上。所述晶片包含在所述晶片的中心处的相机。所述相机指向布置于所述处理室中的所述基座上方的喷头。所述晶片还包含无线传输器以与所述相机以及位于所述处理室外的计算设备通信。所述方法还包括关闭所述处理室并且在所述处理室中产生真空。所述方法还包括：使用所述相机捕捉所述喷头的一或多个图像；以及利用所述无线传输器传送所述一或多个图像至所述计算设备。所述方法还包括：在所述计算设备处对所述一或多个图像进行处理；以及基于所述处理而移动所述基座，直到所述基座的所述中心与所述喷头的中心对准。
根据详细描述、权利要求和附图，本公开内容的适用性的进一步的范围将变得显而易见。详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并非意在限制本公开的范围。
附图说明
根据详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中：
图1显示了具有处理室的衬底处理系统的示例；
图2显示了用于在处理室中将基座对准喷头的夹具；
图3显示了包含相机的晶片，该相机用于与该夹具一起使用，以在处理室中将基座与喷头对准；
图4显示了夹具以及包含相机的晶片；
图5显示了从夹具底侧观看的夹具视图；
图6显示了以紧密公差制成的夹具的元件；
图7显示了夹具的一额外视图；
图8和9显示了夹具的额外结构细节；
图10显示了位于基座上的夹具的接触垫的结构细节；
图11显示了夹具上的销的结构细节，该销用于将夹具与基座对准；
图12显示了一系统的示意图，该系统包含夹具以及用于将基座与喷头对准的计算设备；以及
图13显示一方法流程图，该方法用于利用该夹具而将基座与该喷头对准。
在附图中，可以重复使用附图标记来标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
晶片上的均匀性(例如在沉积处理中)取决于在基座与喷头的对准。基座与喷头孔之间的间隙会影响到处理气体的流量。非均匀的间隙会导致非均匀的流动，进而又增加了非均匀性。基座通常是参照处理室的中心设置的，由此会导致间隙不均匀。
在晶片中心具有整合相机的晶片(下称相机晶片)用于将基座与喷头对准。然而，当相机晶片用于相机晶片和基座之间的对准时，就很难实现可再现的结果。当前与相机晶片一起使用的夹具要不就松散地安装在基座上而对安装的可重复性产生不利影响，要不就因安装太紧而刮伤基座。为了实现基座与喷头的紧密对准，相机晶片需要很好地居中放置在基座上。与相机晶片一起使用的夹具需要为对准处理提供可重复性。夹具还需要适应各种基座尺寸和变化(公差)。
根据本公开内容所设计的夹具是将相机晶片放置于基座上而不会刮伤基座，并提供高达0.005”的可重复性。该夹具提高了基座-喷头对准处理的可重复性。该夹具适应各个不同尺寸的基座，无论基座是裸露的、有涂层的还是经过调节的，且与构成基座的材料(例如金属、陶瓷等)无关。
设置基座的当前方法是将基座与主轴对准。用于此目的的夹具具有大的公差且不必然将基座对准喷头。失准会导致方位角的不均匀。随着对晶片上均匀性的需求增加，不具可靠性的基座对准处理可能会导致处理室的多个开口以在基座安装或更换后恢复处理室。
使用本公开的系统和方法，相机晶片用来将每个基座设置成对准其喷头、同时准确地补偿大的系统水平公差。根据本公开所设计的夹具的尺寸非常接近相机晶片的外径(OD)。也就是说，夹具使用按照紧密公差制造的相机晶片的OD，以使相机晶片居中置于夹具上。
带有相机晶片的夹具位于基座的顶表面上。相机晶片位于夹具的凸起环形平台上，该平台平行于基座的顶表面。由于下面将详细介绍的夹具的设计特征，夹具的凸起环形平台提供了用于滞留空气排放的路径、用于对准的在相机晶片和数据采集设备之间的良好连通性、以及使得容易接近相机晶片以放置和移除相机晶片。该夹具具有三个支脚(在下面的描述中称为接触垫)，这些支脚由非研磨性表面制成，以防止损坏基座表面。这些支脚的高度公差以及平行度被严密控制。
夹具使用参考基座OD的三个锥形销而居中于基座上。锥形销由非研磨性材料制成，以保护基座表面。锥形销被旋入夹具且可经调节以适应不同OD的基座。锥形销的长度受到严格控制。当锥形销被调节到使夹具和基座的中心对准，锥形销的锥形端部的中心便会沿着基座OD竖直滑动(向上和向下)。如此使夹具水平地平行于基座的顶表面移动，从而促进夹具和基座的中心的对准。
为了对准夹具和基座的中心，相对于夹具的参考表面，锥形销的顶表面的高度使用千分表(水平指示器)来测量。当所有的三个锥形销均设置为相同的高度时，其锥形销端点便限定了与夹具和相机晶片同心的圆。此时，夹具和相机晶片的中心对准基座的中心。然后通过将基座如下面详述般地移动，将基座的中心对准喷头的中心(即相机晶片的中心和夹具的中心对准喷头中心处的孔)。
夹具也可用于通过改变销的高度而故意创造夹具和基座两者中心之间的计算偏移。此特征可以用于创造基座和喷头之间的故意偏移，以补偿其他方位非均匀性。夹具具有标记，相机晶片上的凹口与该标记对准，以确保对准处理的可重复性。
因此，根据本公开内容的夹具提供了一种精确、可再现以及基座专用的对准。该夹具可以适应各种基座尺寸。该夹具具有非研磨接点。由于夹具的凸起环形平台用于对准处理，因此夹具在处理高度上执行基座对准。
本公开被组织如下。首先，参考图1显示并说明处理室的一示例。随后，根据本公开的夹具的结构参照图2-11进行说明。之后，参照图12及图13说明使用夹具将基座对准喷头的情况。具体而言，参照图2至图7来显示并说明夹具的结构细节。夹具的技术图显示在图8-11中。接着参照图12及图13来说明使用夹具以进行对准处理。具体而言，参照图12来显示并说明用于将基座对准到喷头的包含夹具及计算设备的系统。参照图13来显示并描述了使用夹具将基座与喷头对准的方法。
图1显示了包含处理室102的衬底处理系统100。虽然本示例是在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的背景中描述的，但本公开的教导可以应用于例如原子层沉积(ALD)、等离子体增强ALD(PEALD)、化学气相沉积的其他类型的衬底处理、或者还有其他包含蚀刻处理的其他处理。系统100包含将系统100的其他部件包围起来且含有RF等离子体(如果使用的话)的处理室102。处理室102包含上部电极104和静电卡盘(ESC)106或其他衬底支撑件。在操作期间，衬底108被布置在ESC106上。
例如，上部电极104可以包含例如喷头之类的气体分配设备110而导入以及分配处理气体。气体分配设备110可以包含杆部，该杆部的一端连接至处理室102的顶表面。喷头的基部通常是圆柱形的，并且在与处理室102的顶表面相隔开的位置处从杆部的相对端径向向外延伸。喷头的基部的面向衬底的表面或面板包含多个孔，汽化前体、处理气体或吹扫气体通过这些孔流动。替代地，上部电极104可以包含传导板，并且可以以另一种方式导入处理气体。
ESC106包含用作下部电极的底板112。底板112支撑加热板114，而加热板114可以对应于陶瓷多区域加热板。可以在加热板114和底板112之间布置热阻层116。底板112可以包含用于使冷却剂流过底板112的一或多个通道118。
如果使用等离子体，则RF产生系统120产生RF电压并且将RF电压输出到上部电极104和下部电极(例如ESC106的底板112)中的一个。上部电极104和底板112中的另一个可以是DC接地、AC接地或浮动电位。仅作为示例，RF产生系统120可以包含RF产生器122，其产生由匹配及分配网络124馈送到上部电极104或底板112的RF功率。在其他示例中，等离子体可以感应地或远程地产生。
气体输送系统130包含一或多个气体源132-1、132-2、......和132-N(统称为气体源132)，其中N是大于零的整数。气体源132由阀134-1、134-2、......和134-N(统称为阀134)和质量流量控制器136-1、136-2、......和136-N(统称为质量流量控制器136)而连接至歧管140。蒸气输送系统142供应汽化前体至歧管140或连接到处理室102的其他歧管(未显示)。从歧管140输出的气体馈送到处理室102。
温度控制器150可以连接到布置在加热板114中的多个热控制元件(TCE)152。温度控制器150可以用于控制多个TCE152以控制ESC106和衬底108的温度。温度控制器150可以与冷却剂组件154连通以控制冷却剂流过通道118。例如，冷却剂组件154可以包含冷却剂泵、贮存器以及一或多个温度传感器(未显示)。温度控制器150操作冷却剂组件154以使冷却剂选择性地流经通道118以冷却ESC106。阀156和泵158可用于从处理室102中排出反应物。系统控制器160控制系统100的部件。
图2显示了根据本公开的用于将基座与喷头对准的夹具200。夹具200包含环形平台202，其上放置有相机晶片(图3所示)。环形平台202也可称为夹具200的环形元件、部分或构件。环形平台202平行于相机晶片的平面。环形平台202的外径(OD)紧密匹配相机晶片的OD。夹具200被制造成使得环形平台202的OD与相机晶片的OD一致。因此，当相机晶片放置在环形平台202上时，相机晶片和环形平台202的中心便自动对准。
环形平台202的OD(以及因此相机晶片的OD)受到夹具200的多个弧形竖直元件限制。例如，三个竖直元件被显示在204-1、204-2、及204-3(统称为竖直元件204)处。竖直元件204也可以被称为夹具200的竖直部分或构件。每一竖直元件204围绕环形平台202的OD周围延伸。竖直元件204垂直于环形平台202所在的平面(且因此垂直于相机晶片所在的平面)。竖直元件204与环形平台202整合在一起，并且从环形平台202延伸。也就是说，竖直元件204和环形平台202制造为单件，且无法彼此分离。
每个竖直元件204的第一(顶部)部分在环形平台202上方竖直延伸并限制相机晶片。每个竖直元件204的第二(底部)部分则在环形平台202下方竖直延伸，且不接触基座的顶表面。然而，当夹具200放置在基座的顶表面上时，竖直元件204的底部部分以及环形平台202便被一组接触垫(如下所述)抬升至基座的顶表面上方。
竖直元件204并不彼此连接以形成围绕环形平台202的圆筒形状。而是在示出的具有三个竖直元件204的示例中，每个竖直元件204的弧长小于环形平台202的OD的三分之一。也就是说，竖直元件204的弧长的总和小于环形平台202的OD。竖直元件204的弧长的中心位于等边三角形的顶点处。竖直元件204的弧长的中心以及等边三角形的顶点位于与环形平台202的中心(即夹具200的中心)同心的圆上。虽然此处显示三个竖直元件，但是可以替代地使用N个竖直元件，其中N是大于2的整数。
夹具200还包含多个弧形水平元件206-1、206-2、以及206-3(统称为水平元件206，所有三个可以在图5和图8看到)，这些水平元件从环形平台202的OD径向向外延伸。水平元件206也可以称为夹具200的水平部分或构件。水平元件206垂直于竖直元件204。水平元件206位于平行于环形平台202(并因此平行于相机晶片的平面)的平面的一个平面中。
水平元件206所在的平面位于环形平台202所在的平面下方(并因此低于相机晶片的平面)。水平元件206所处的平面比环形平台202所处的平面更靠近基座的顶表面。在下面的描述中，水平元件206所在的平面也称为参考平面。水平元件206的底部部分和竖直元件204的底部部分位于同一平面上。
类似于竖直元件204，水平元件206并不彼此连接而形成围绕环形平台202的环形形状。而是每个水平元件206的末端连接至两个竖直元件204。具体而言，每个水平元件206连接到一对不同的竖直元件204。例如，水平元件206-1的第一和第二端分别连接到竖直元件204-1和204-2的第一端；水平元件206-2的第一端和第二端分别连接到竖直元件204-2的第二端和竖直元件204-3的第一端；水平元件206-3的第一端和第二端分别连接到竖直元件204-3和204-1的第二端。
水平元件206弧长的中心也位于等边三角形的顶点。水平元件206的弧长的中心与等边三角形的顶点位于与环形平台202的中心(即夹具200的中心)同心的圆上。水平元件206的数目与竖直元件204的相同。水平元件206与竖直元件204整合在一起且从竖直元件204延伸。也就是说，水平元件206、竖直元件204、以及环形平台202被制成单件，也就是夹具200，且彼此不可分离。
每个水平元件206包含置于基座上的接触垫(显示为208-1、208-2和208-3；统称为接触垫208)。接触垫208也类似于水平元件206为弧形的，且被插入水平元件206中的槽中。参照图10更详细地显示并描述了接触垫208。接触垫208也可以称为夹具200的支撑结构、构件、或元件。仅作为示例，接触垫208可位于或靠近水平元件206的第一端。因此，接触垫208位于等边三角形的顶点处且在与环形平台202的中心(即夹具200的中心)同心的圆上。
每个水平元件206包含用于对准的销210。销210插入水平元件206的螺纹槽中。每个销210包含用于调节的顶部测量表面(或头部)212、螺纹214和锥形(或底部)部分216，如下文详细描述的。销210在图11中有更详细地显示的。螺纹214与水平元件206中的螺纹槽接合且足够小(例如每英寸100个螺纹)以在对准期间进行微调。
锥形部分216被设计成随着销210旋转而与基座的顶表面的OD(即外围、周长或圆周)接合并沿其竖直滑动。即，锥形部分216被设计成垂直于环形平台202的平面以及相机晶片的平面滑动。锥形部分216被设计成适应以及调整具有变化OD的基座，如下面参考图12所说明的。
例如，销210可定位于邻近在水平元件206上的接触垫208。销210位于等边三角形的顶点处。此外，由于制造夹具200的紧密公差，销210的位置相对于夹具200的中心(其也是相机晶片的中心)而被严格地控制。具体而言，销210的位置位于与夹具200的中心(即环形平台202的中心)同心的圆上，这有助于如下面详细解释的对准处理。
每个水平元件206包含用于安装水平测量设备(或水平指示器)220的插孔。每个水平指示器220测量或指出相应的水平元件206相对于环形平台202的平面(因此相对于相机晶片的平面)的水平。仅作为示例，水平指示器220可以位于水平元件206的第二端处或附近。水平指示器220读取参考平面上的基准水平(零)，参考平面是水平元件206所处的平面。水平指示器220测量销210的高度。当所有三个销210上的高度都相等时，销210的锥形端点便相对于夹具200的中心(也是相机晶片的中心和环形平台202的中心)而限定了(即位于)同心圆(上)。
所示的接触垫208、销210和水平指示器220的位置仅是示例。这些位置可以不同于所示的位置，只要保持上述位置的对称性即可。例如，在每个水平元件206上的接触垫208和水平指示器220的位置可以交换(即互换)。替代地，水平指示器220可以位于相应的水平元件206上的接触垫208和销210之间的位置。替代地，接触垫208可以位于相应的水平元件206上的水平指示器220和销210之间的位置。
注意接触垫208、销210和水平指示器220的数量系与水平元件206的数量相同。在整个本公开内容中，竖直元件204、水平元件206、接触垫208、销210和水平指示器220的数量为三个仅用于示例。这些项目中的每一个的数量可以是大于或等于3的任何数字。例如，如果这些项目中的每一个使用四个，则这些项目的对称排列就可以用正方形而不是等边三角形表示，其中正方形的顶点位于与夹具200的中心同心的圆上。
此外，尽管此处显示出竖直元件204的弧长大于水平元件206的弧长，但是竖直元件204的弧长可以小于水平元件206的弧长。或者竖直元件204的弧长可以等于水平元件206的弧长。
由于环形平台202被竖直元件204的第二(底部)部分升高，且由于水平元件206所在的平面低于环形平台202的平面，所以在环形平台202与水平元件206之间存在切口(即间隙、开口、通道、或窗口)。切口显示在222-1、222-2和222-3处(统称为切口222，在图5中可以看到所有三个切口222)。切口222的数量与水平元件206以及竖直元件204的数量相同。切口222提供让滞留空气排放的路径、用于对准的相机晶片及数据采集设备之间的良好连通性、以及使得容易接近相机晶片以放置和移除相机晶片。
夹具200由金属制成为一单件，其包含环形平台202以及竖直元件204和水平元件206。夹具200也可以由非金属材料制成。夹具200的接触垫208由非金属材料和非研磨材料(例如聚甲醛或聚醚醚酮(PEEK))制成。接触垫208被固定(例如螺栓连接)且密封到夹具200中以避免尺寸偏移。销210是由例如聚甲醛或聚醚酰亚胺之类的非金属和非研磨性材料制成。销210使用固定螺钉锁定。当接触垫208和/或销210接触基座的顶表面时，这些非金属和非研磨性材料会防止刮伤基座。
夹具200包含标记230，相机晶片上的凹口对准标记230。然而，相机晶片可以与夹具200上的任何其他参考点对准。夹具200包含标记232，以将夹具200与基座孔对准。夹具200包含标记234，以将夹具200与主轴方位对准。
图3显示出相机晶片300。在面对喷头的第一(顶)侧上，相机晶片300在其中心处包含相机302。在面对基座的第二(底)侧上，相机晶片300包含如在图12所示的无线传输器(例如蓝牙设备)以及用于为无线传输器和相机302充电的电接点304。夹具200被制造成使得夹具200的环形平台202的OD与相机晶片300的OD306紧密匹配。
图4显示出夹具200以及相机晶片300。可以看出，相机晶片300的OD306与夹具200的环形平台202的OD紧密匹配。
图5显示了从夹具200的底部观看的视图。该视图显示出所有三个水平元件206和所有三个销210。为简洁起见，仅显示出一个水平指示器220。
图6显示出夹具200的一部分，以说明以紧密公差制造的元件。这些元件包含限定晶片平面的环形平台202，且其是完全水平的。环形平台202的OD203紧密匹配相机晶片300的OD306(以使相机晶片300居中于夹具200的中心)。水平元件206的顶表面205限定了参考平面，该平面是完全水平的，且位于与环形平台202的平面(即晶片平面)平行的一平面中。所有水平元件206的顶表面205是完全水平的，且位于与环形平台202的平面(即晶片平面)平行的同一平面(即参考平面)中。固定螺钉250的显示仅用于示例，并非必要。夹具200所述的操作具有或不具有固定螺钉250。
所有销210的顶表面都是完全水平的且位于与环形平台202的平面平行的同一平面上。销210的螺纹214小到足以在对准处理中进行微调。锥形部分216被设计成容纳和调整具有不同OD的基座。销210几乎完全相同。具体而言，销210的长度、螺纹214的螺距以及锥形部分216的尺寸均被紧密地控制。
夹具200的所有元件的尺寸受到严格控制，以在夹具200和相机晶片之间、夹具200和基座之间、以及夹具200、基座和喷头之间提供精确的对准。严格控制的尺寸也确保了在同一室内以及跨不同室的对准处理的可重复性。
图7显示了夹具200的额外视图。图8-11显示出夹具200的技术图，其示出了夹具200特征的进一步细节。图8和9显示了夹具200的额外视图及细节。图10显示了接触垫208的额外视图和细节。图11显示了销210的额外视图及细节。
在图10中更详细地示出了接触垫208。接触垫208包含第一部分1000、第二部分1002和第三部分1004。第一、第二和第三部分1000、1002和1004也可以称为接触垫208的第一、第二和第三元件或构件。第一、第二和第三部分1000、1002和1004被制成单件并且彼此不可分离。
尽管接触垫208是弧形的，但是接触垫208具有字母“T”的大致形状。第一部分1000形成字母“T”的顶部水平部分。第二和第三部分1002和1004则形成字母“T”的竖直部分。第一部分1000的弧长或宽度比第二和第三部分1002和1004的弧长或宽度大，由此让接触垫208具有T状的形状。第三部分1004比第二部分1002短而形成如下所述的台阶状结构。
第一部分1000平行于环形平台202和水平元件206所在的平面(即晶片平面和参考平面)。第一部分1000包含一或多个容纳固定件的插孔，以将接触垫208固定到相应的水平元件206。第二和第三部分1002和1004从第一部分1000垂直向下以远离水平元件206往基座的方向延伸。第二部分1002比第三部分1004长。因此，在第二部分1002和第三部分1004的远端之间形成台阶状结构。具体来说，台阶状结构是通过以下方式形成：将第三部分1004的远端朝向接近第二部分1002的中心延伸，其中第二部分1002的其余部分远离第三部分1004的远端(以及台阶部分)而朝向基座往下延伸。
第二部分1002的其余部分(即从台阶到第二部分1002的远端)围绕基座的OD，第三部分1004的远端(即台阶部分)则位于基座上。第三部分1004的长度(或高度)比水平元件206的长度(或高度)稍大。也就是说，第三部分1004延伸略微超过水平元件206的底部(也就是竖直元件的底部，因为水平元件206和竖直元件204的底部位于同一平面上)。换句话说，第三部分1004的远端(即台阶部分)稍微延伸超过水平元件206的底部。因此，接触垫208将竖直元件204和水平元件206抬升到基座的顶表面上方。
因此，接触垫208会防止基座的顶表面与水平元件206以及竖直元件204的底部之间的接触，并防止刮伤基座的顶表面。与基座顶表面接触的夹具200的元件仅有接触垫208的第三部分1004的远端(即台阶部分)以及销210的锥形部分216。
此外，第二部分1002的远端以及第三部分1004的远端与第二部分1002会合点(即台阶形成的处)之间的距离大于突出于水平元件206下方的销210的部分(例如锥形部分216)。因此当夹具200置于任意表面上的接触垫208上时(即当接触垫208的第二部分1002的远端搁置时)，尤其是当夹具200不在使用中且被收存起来时，销210的锥形部分216的尖端被保护(以防止损坏)。
图12示意性地显示出系统1200，其包含夹具200和计算设备1202，以在处理室1208中将基座1204对准喷头1206。夹具200使用相机晶片300，其包含相机302以将基座1204对准喷头1206，如下所述。相机晶片300包含与相机302和计算设备1202通信的无线传输器(例如蓝牙设备)1210。
计算设备1202位于处理室1208的外部，并且包含无线传输器(例如蓝牙设备)。例如，计算设备1202可以包含笔记本电脑、平板计算机或智能手机。计算设备1202包含例如喷头1206之类的多种喷头的图像数据库，这些图像是从例如基座1204之类的基座的中心所捕捉的。这些图像用于在对准处理中作为参考图像。
计算设备1202执行接收由相机302所捕捉的喷头1206的图像的应用程序。计算设备1202将这些图像与数据库中的喷头参考图像进行比较，并如下文所解释的引导对准处理。系统1200包含基座移动机构1212(例如一或多个致动器)，其可用来如下文所解释的在对准处理期间移动基座1204。
在使用中，相机晶片300被放置在夹具200的环形平台202上。由于在夹具200的制造期间观察到的紧密公差，相机晶片300和环形平台202的OD几乎完全匹配。因此，相机晶片300和环形平台202的中心，也就是夹具200的中心，会自动对准。
接下来，将具有相机晶片300的夹具200放置在基座1204上。接触垫208的底部部分(具体来说是元件1004的底部部分或台阶部分)被放置在基座1204的顶表面上。当制造夹具200时，接触垫208便被固定至相应的水平元件206，接着机器加工接触垫208的底部部分(具体来说为元件1004的底部部分或台阶部分)，以使元件1004的底部部分或台阶部分位于同一平面上。机器加工确保水平元件206都位于与穿过接触垫208的底部部分(具体来说为穿过元件1004的底部部分或穿过台阶部分)的平面平行的相同水平面(参考平面)中。
因此，假设基座1204的顶表面是水平的(使用一些其他机制实现)，其平行于水平元件206所在的平面(即参考平面)并且平行于相机晶片300所在的平面(即晶片平面)。换句话说，接触垫208确保当含有相机晶片300的夹具200被放置在基座1204的顶表面上时，夹具200、相机晶片300和基座1204的顶表面彼此平行。
下一个任务是将夹具200的中心(即相机晶片300的中心)对准基座1204的中心。为了将夹具200的中心对准基座1204的中心，将销210调整如下。销210经调节以使夹具200、相机晶片300和基座1204的顶表面如下所述地同心。如以上参考图2所说明的，夹具200的水平元件206上的销210的位置位于与夹具200的中心(以及相机晶片300的中心)同心的一圆上。销210的锥形部分216用于将夹具200与具有多种变化的OD的基座对准。OD的变化量(销210可针对其进行调节)是锥形部分216的尺寸的函数。
首先，将水平指示器220安装在夹具200的各个水平元件206上，并且将其设置为零。接下来，使水平指示器220移动以接触相应的销210的顶表面212。将销210的顶表面212顺时针或逆时针旋转来调节销210的高度，直到所有水平指示器220都读取到相同的高度(即显示相同的读数)。在这一点上，销的锥形部分216的尖端便限定了与夹具200的中心同心的圆。即，夹具200的中心和相机晶片300的中心都与基座1204的中心对准。如果需要在晶片的中心与基座的中心之间偏移，便调整销210直到达成所需的偏移量。
接下来，如下将基座1204的中心对准喷头1206的中心。处理室1208被关闭。使用基座移动机构1212而将基座1204任选地移动到处理位置。在处理室1208中产生真空。相机晶片300上的相机302捕捉喷头1206的图像。无线传输器1210则将所捕捉的喷头1206的图像发送至计算设备1202。
计算设备1202将捕捉的图像与储存在数据库中的喷头1206的参考图像进行比较。基于该比较，计算设备1202判定所捕捉图像中的喷头1206的中心是否与相机302对准且因此与基座1204的中心对准。如果不是这样对准，则基座移动机构1212就用于移动基座1204，并且捕捉喷头1206的另一图像且将其发送到计算设备1202。重复该处理，直到实现对准(即直到捕捉的图像与参考图像匹配)为止。此时，基座1204的中心与喷头1206的中心对准(例如，对准喷头1206中心的孔)。因此，基座1204的中心、相机晶片300的中心以及喷头1206的中心对准。
因此，夹具200以及相机晶片300用于最初将夹具/晶片的中心对准基座的中心，且接着将基座的中心对准喷头的中心。夹具200提供0.005英寸内的可重复性。例如，当使用了夹具200、并再次使用该夹具在同一处理室中将基座与喷头对准时，且在后面的使用情形中相对于先前使用情形而将夹具200旋转例如180度时，在这两种情形中的对准的结果相差小于或等于0.005英寸。在处理室之间(例如当夹具200用于不同的处理室中)也可以实现类似的可重复性。
图13显示了使用夹具200而在处理室中将基座与喷头对准的方法1300。在步骤1302，将相机晶片放置在夹具中。在步骤1304，将带有相机晶片的夹具放置在基座上。在步骤1306，将水平指示器放置在夹具上。在步骤1308，将水平指示器重置为零。在步骤1310，将水平指示器移动以接触夹具上的销的顶部。
在步骤1312，方法1300判定是否所有的水平指示器都显示相同的读数(即，销的顶表面是否处于相同的水平或在同一平面内)。在步骤1314，将一或多个销的头部顺时针或逆时针旋转来进行调节，直到所有水平指示器都读取到相同的读数。在步骤1316，在所有水平指示器都读取到相同的读数之后(即在所有销都在同一水平之后)，将夹具的中心和相机晶片的中心对准基座的中心，并且将处理室关闭。在步骤1318，基座可任选地移动到处理位置。在步骤1320，在处理室中产生真空。
在步骤1322，位于夹具的相机晶片中心的相机捕捉喷头的图像。在步骤1324，相机晶片中的无线传输器将捕捉到的图像传输到处理室外部的计算设备。在步骤1326，计算设备将捕捉到的图像与参考图像进行比较。在步骤1328处，方法1300判定相机(即基座的中心)是否对准喷头的中心。如果相机(即基座的中心)对准喷头的中心，则方法1300结束。在步骤1330，如果相机(即基座的中心)并未对准喷头的中心，则移动基座，并且方法1300返回到步骤1322。
前面的描述本质上仅仅是说明性的，并且绝不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应当被如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求时，其他修改将变得显而易见。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时地)执行。
此外，虽然每个实施方案在上面被描述为具有某些特征，但是相对于本公开的任何实施方案描述的那些特征中的任何一个或多个，可以在任何其它实施方案的特征中实现和/或与任何其它实施方案的特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施方案不是相互排斥的，并且一个或多个实施方案彼此的置换保持在本公开的范围内。
使用各种术语来描述元件之间(例如，模块之间、电路元件之间、半导体层之间等)的空间和功能关系，各种术语包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相邻”、“紧挨”、“在...顶部”、“在...上面”、“在...下面”和“设置”。除非将第一和第二元件之间的关系明确地描述为“直接”，否则在上述公开中描述这种关系时，该关系可以是直接关系，其中在第一和第二元件之间不存在其它中间元件，但是也可以是间接关系，其中在第一和第二元件之间(在空间上或功能上)存在一个或多个中间元件。
如本文所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应当被解释为意味着使用非排他性逻辑或(OR)的逻辑(A或B或C)，并且不应被解释为表示“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。
在一些实现方式中，控制器是系统的一部分，该系统可以是上述示例的一部分。这样的系统可以包括半导体处理设备，半导体处理设备包括一个或多个处理工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定处理部件(晶片基座、气体流系统等)。这些系统可以与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和之后控制它们的操作的电子器件集成。
电子器件可以被称为“控制器”，其可以控制一个或多个系统的各种部件或子部件。根据处理要求和/或系统类型，控制器可以被编程以控制本文公开的任何工艺，包括处理气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、射频(RF)产生器设置、RF匹配电路设置、频率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、晶片转移进出工具和其他转移工具和/或与具体系统连接或通过接口连接的装载锁。
概括地说，控制器可以定义为电子器件，电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(DSP)、定义为专用集成电路(ASIC)的芯片、和/或一个或多个微处理器、或执行程序指令(例如，软件)的微控制器。
程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片或系统上或针对半导体晶片或系统执行特定工艺的操作参数。在一些实施方案中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，以在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或晶片的管芯的制造期间完成一个或多个处理步骤。
在一些实现方式中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制器可以在“云”中或是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分，其可以允许对晶片处理的远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、或者开始新的处理。
在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统提供工艺配方。远程计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机发送到系统。在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的工艺的类型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。
因此，如上所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的工艺和控制)工作的一个或多个分立的控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例是在与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)的一个或多个集成电路通信的室上的一个或多个集成电路，其组合以控制在室上的工艺。
示例系统可以包括但不限于等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(PVD)室或模块、化学气相沉积(CVD)室或模块、原子层沉积(ALD)室或模块、原子层蚀刻(ALE)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。
如上所述，根据将由工具执行的一个或多个处理步骤，控制器可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。

Claims (15)

1.一种装置，其包含：
沿着第一平面布置的环形构件；
N个第一构件，其从所述环形构件的外径垂直于所述第一平面延伸，其中N为大于2的整数，其中所述N个第一构件中的每一个的第一部分在所述第一平面上方延伸，且其中所述N个第一构件中的每一个的第二部分在所述第一平面下方延伸；以及
N个第二构件，其从所述N个第一构件的所述第二部分沿着平行于所述第一平面的第二平面径向向外延伸，其中所述N个第二构件中的每一个位于所述N个第一构件中的不同的一对之间。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述环形构件、所述N个第一构件以及所述N个第二构件组成单一结构。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述环形构件、所述N个第一构件以及所述N个第二构件由金属制成。
4.根据权利要求1所述的装置，其还包含分别垂直于所述第二平面从所述N个第二构件向下延伸的N个第三构件，所述N个第三构件具有相等长度且由非研磨材料制成。
5.根据权利要求4所述的装置，其进一步包含：
分别垂直于所述第二平面从所述N个第二构件向下延伸的N个销，所述N个销具有相等长度和锥形端点，并且由非研磨材料制成，
其中所述N个销与所述环形构件的中心等距，且包含能与所述N个第二构件中的螺纹槽相啮合的螺纹。
6.根据权利要求1所述的装置，其进一步包含：
布置于所述N个第二构件中的相应槽中的N个第三构件，所述N个第三构件具有相等长度且由非研磨材料制成，
其中所述N个第三构件中的每一个为弧形，且包含：
第一元件，其固定至平行于所述第二平面的所述N个第二构件中的相应的一个；
第二元件，其从所述第一元件垂直延伸于所述第二平面下方以及所述N个第二构件的所述相应的一个下方；以及
第三元件，其从所述第一元件垂直延伸于所述第二平面下方以及所述N个第二构件的所述相应的一个下方，且延伸小于所述第二元件。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述第一、第二和第三元件组成单一结构。
8.根据权利要求6所述的装置，其中所述第一元件具有比所述第二和第三元件更长的弧长。
9.根据权利要求6所述的装置，其中所述N个第三构件的所述第三元件的远端位于与所述第二平面平行的平面中。
10.根据权利要求6所述的装置，其进一步包含：
具有相等长度且由非研磨材料制成的N个销，所述N个销在距所述环形构件的中心相同的径向距离处垂直于所述第二平面而向下延伸穿过所述N个第二构件中的相应的螺纹槽，
其中所述N个销中的每一个包含：
顶部；
锥状底部；以及
介于所述顶部及所述底部之间的能够与相应的所述螺纹槽啮合的螺纹部。
11.一种方法，其包含：
将装置布置于处理室中的基座的顶表面上，其中所述装置包含：
环形构件；
N个支撑构件，其将所述环形构件支撑于与所述基座的所述顶表面平行的平面中且支撑于所述顶表面上方，其中N为大于2的整数；以及
N个销，其沿着环绕所述环形构件的圆周垂直于所述平面而布置，所述N个销中的每一个包含能够与所述装置中的相应螺纹槽啮合的螺纹、且包含指向所述基座的所述顶表面且能与所述基座的所述顶表面的周围接合的锥状端点；以及
通过调整所述N个销中的一或多个而将所述环形构件的中心与所述基座的中心对准。
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包含：
将N个水平指示设备布置在所述装置的相应的槽中而与所述N个销中的相应的销接触；以及
通过调整所述N个销中的一或多个直到所述N个水平指示设备指出在相同水平而将所述环形构件的所述中心与所述基座的所述中心对准。
13.根据权利要求11所述的方法，其进一步包含：
将晶片同心地布置在所述环形构件上，所述晶片包含在所述晶片的中心处的相机，且其指向布置于所述处理室中的所述基座上方的喷头；
使用所述相机捕捉所述喷头的一或多个图像；以及
基于所述一或多个图像而将所述基座的所述中心与所述喷头的中心对准。
14.根据权利要求11所述的方法，其还包含：
将晶片同心地布置在所述环形构件上，所述晶片包含在所述晶片的中心处的指向布置于所述处理室中的所述基座上方的喷头的相机，并且包含无线传输器以与所述相机以及位于所述处理室外的计算设备通信；
利用所述无线传输器传送所述一或多个图像至所述计算设备；
在所述计算设备处对所述一或多个图像进行处理；以及
基于所述处理而将所述基座的所述中心与所述喷头的中心对准。
15.根据权利要求11所述的方法，其还包含：
将晶片同心地布置在所述环形构件上，所述晶片包含在所述晶片的中心处的指向布置于所述处理室中的所述基座上方的喷头的相机，并且包含无线传输器以与所述相机以及位于所述处理室外的计算设备通信；
关闭所述处理室；
在所述处理室中产生真空；
使用所述相机捕捉所述喷头的一或多个图像；
利用所述无线传输器传送所述一或多个图像至所述计算设备；
在所述计算设备处对所述一或多个图像进行处理；以及
基于所述处理而移动所述基座，直到所述基座的所述中心与所述喷头的中心对准。
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