CN117897598A - 用于温度测量的真空中发射率设定的原位校正/优化 - Google Patents

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Abstract

本文提供用于处理基板的方法和装置。例如，用于处理基板的方法包括以下步骤：对基板执行第一真空处理程序；从真空热电耦获得所述基板的温度测量；从非接触红外传感器获得所述基板的温度测量；基于来自所述真空热电耦的所述温度测量和来自所述非接触红外传感器的所述温度测量来校正所述非接触红外传感器；以及使用经校正的所述非接触红外传感器来对所述基板执行第二真空处理程序。

Description

用于温度测量的真空中发射率设定的原位校正/优化
技术领域
本公开的实施例一般涉及用于处理基板的方法和装置。更具体地，本公开的实施例涉及用于温度测量的真空中发射率设定的原位校正/优化。
背景技术
基板(晶片)制造可包括一个或多个工艺。例如，基板制造可包括使用一个或多个沉积工艺(例如，物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)等)、一个或多个蚀刻工艺(例如，湿式蚀刻、干式蚀刻等)、脱气工艺、以及一个或多个抛光工艺(例如，化学机械抛光(CMP)或其他合适的抛光工艺)。
由于缺乏传导/对流介质，真空中的温度测量具有挑战性。传统的方法和装置使用非接触红外(NC-IR)传感器。例如，在通常在高真空中操作的脱气工艺中，温度测量和控制依赖于NC-IR传感器。然而，此类传感器依赖于发射率，因此依赖于材料。因此，在对不同的基板材料进行脱气工艺之前，需要执行例如温度贴纸来进行迭代手动校正。
发明内容
本文提供用于处理基板的方法和装置。在一些实施例中，用于处理基板的方法包括：对基板执行第一真空处理程序；从真空热电耦获得所述基板的温度测量；从非接触红外传感器获得所述基板的温度测量；基于来自所述真空热电耦的所述温度测量和来自所述非接触红外传感器的所述温度测量来校正所述非接触红外传感器；以及使用经校正的非接触红外传感器对所述基板执行第二真空处理程序。
根据至少一些实施例，非瞬态计算机可读存储介质具有存储于其上的指令，所述指令在由处理器执行时执行用于处理基板的方法，所述方法包括：对基板执行第一真空处理程序；从真空热电耦获得所述基板的温度测量；从非接触红外传感器获得所述基板的温度测量；基于来自所述真空热电耦的所述温度测量和来自所述非接触红外传感器的所述温度测量来校正所述非接触红外传感器；以及使用经校正的非接触红外传感器对所述基板执行第二真空处理程序。
根据至少一些实施例，真空处理腔室包括：基板支撑件，所述基板支撑件设置于所述真空处理腔室的内部容积中，且被配置为在处理期间支撑基板；气体供应，所述气体供应被配置为供应工艺气体至所述内部容积；真空热电耦，所述真空热电耦被配置为在第一真空处理程序期间获得所述基板的温度测量；非接触红外传感器，所述非接触红外传感器被配置为在所述第一真空处理程序期间获得所述基板的温度测量；以及控制器，所述控制器被配置为基于来自所述真空热电耦的所述温度测量和来自所述非接触红外传感器的所述温度测量来校正所述非接触红外传感器，且使用经校正的非接触红外传感器对所述基板执行第二真空处理程序。
下方描述本公开的其他和进一步的实施例。
附图说明
可通过参考在附图中描绘的本公开的说明性实施例来理解上面简要概括并在下面更详细讨论的本公开的实施例。然而，附图仅图示了本公开的典型实施例且因此不应被视为对范围的限制，因为本公开可承认其他等效的实施例。
图1是根据本公开的至少一些实施例的真空处理腔室的部分横截面视图。
图2是根据本公开的至少一些实施例的使用图1的真空处理装置来处理基板的方法的流程图。
为了便于理解，尽可能地使用相同的附图标记来指定附图共有的相同元件。附图不是按比例绘制的，且为了清楚起见可进行简化。一个实施例的元件和特征可有益地并入其他实施例中而无需进一步叙述。
具体实施方式
本文提供用于处理基板的方法和装置的实施例。例如，装置可包括安装到处理腔室的内部(例如真空环境)的底部并用作主要监测传感器的NC-IR传感器。真空热电耦可设置在或耦合到基板支撑件上，并靠近(例如，邻近)基板表面放置。此外，可在真空热电耦下方放置弹簧机构以施加向上压力。NC-IR传感器信号和TC信号都被记录到软件上，且基于软件分析，可针对不同的基板类型来计算和优化不同基板的温度差异。与传统的方法和装置不同，本文所述的方法和装置增加了效率，因为原位温度测量比必须使用温度贴纸执行迭代需要更少的时间，减低了成本，因为不需要使用温度贴纸，并提供了基板选择的灵活性。
图1是根据本公开的至少一些实施例的用于处理基板的真空处理腔室(处理腔室100)的示意性横截面视图。用于结合本文所述装置的合适真空处理腔室的示例包括物理气相沉积(PVD)腔室、化学气相沉积(CVD)沉积腔室、脱气腔室等，所有这些都可从加州圣克拉拉的应用材料公司获得。以下处理腔室描述是出于上下文和示例性目的而提供的，并且不应被解释或诠释为限制本公开的范围。出于说明的目的，处理腔室100在本文中被描述为也能够执行脱气处理的CVD腔室。
处理腔室100包括腔室主体102、盖组件104、以及支撑组件106。盖组件104定位在腔室主体102的上端处。支撑组件106设置在由腔室主体102界定的内部容积108中。腔室主体102包括在其侧壁中形成的狭缝阀开口110。狭缝阀开口110选择性地开启和关闭以允许通过基板搬运机器人(未示出)来进出内部容积108，以用于基板传送。
腔室主体102可进一步包括围绕支撑组件106的衬垫112。衬垫112可由诸如(Al)的金属、陶瓷材料、或任何其他处理可兼容材料制成。在一个或多个实施例中，衬垫112包括一个或多个孔114和形成于其中的与真空端口118流体连通的泵送通道116。孔114为进入泵送通道116的气体提供流动路径。泵送通道116为处理腔室100内的气体提供到真空端口118的出口。
压力系统120可被配置为在处理腔室100内部保持所需的压力，并被配置为对处理腔室100的内部容积108进行排空(例如，抽空)。例如，在至少一些实施例中，真空端口118可经由阀124耦合至泵122以用于排空处理腔室100的内部容积108并在处理腔室100内部保持所需的压力，例如，在清洁处理期间保持相对高的压力和在基板处理期间保持相对低的压力(例如真空)，反之亦然。
盖组件104包括至少两个堆叠的部件，所述堆叠的部件被配置为在两者之间形成等离子体容积或空腔。在一个或多个实施例中，盖组件104包括垂直设置在第二电极(“下电极”)128上方的第一电极(“上电极”)126。第一电极126和第二电极128在两者之间限制等离子体空腔130。第一电极126耦合到功率源132，例如RF电源。第二电极128接地，在第一电极126和第二电极128之间形成电容器。第一电极126与气体入口134流体连通，气体入口134连接到提供气体的气体供应135，所述气体可被赋能以产生活性处理气体(例如，离子化等离子体或自由基)，经由气体入口134到处理腔室100以用于执行一个或多个工艺(例如，沉积工艺、蚀刻工艺、清洁工艺等)。一个或多个气体入口134的第一端通向等离子体空腔130打开。
替代地或附加地，气体供应135可耦合到远程等离子体源(RPS)137，RPS137被配置为根据RPS的配置将等离子体或自由基供应到处理腔室100的等离子体空腔130。
盖组件104也可包括将第一电极126与第二电极128电隔离的隔离环136。隔离环136可由氧化铝(Al2O3)或任何其他绝缘的、处理可兼容的材料制成。
盖组件104也可包括喷头150和可选的阻挡板140。喷头150包括气体分配板138、背(气体)板139、以及冷却板151。第二电极128、气体分配板138、冷却板151、以及阻挡板140可堆叠并设置在盖凸缘142上，盖凸缘142耦合至腔室主体102且可用作温度控制环，如以下更详细描述。
冷却板151被配置为在处理期间调节气体分配板138的温度。例如，冷却板151可包括形成为穿过其中的一个或多个温度控制通道(未示出)，使得可在其中提供温度控制流体以调节气体分配板138的温度。
第二电极128可包括在等离子体空腔130下方形成以允许来自等离子体空腔130的气体流过其中的多个气体通路144。背气体板139可包括一个或多个气体通路(未示出)和一个或多个气体输送通道(未示出)，从而允许气体从一个或多个气体通路217流动并进入处理区域。类似地，气体分配板138包括多个孔146，多个孔146被配置为分配通过其中的气体流动。阻挡板140可以可选地设置在第二电极128和气体分配板138之间。阻挡板140包括多个孔148以提供从第二电极128到气体分配板138的多个气体通路。
支撑组件106可包括支撑构件180(例如，基板支撑件)。支撑构件180被配置为支撑用于处理的基板101(例如，环氧树脂基板、玻璃基板、或硅基板)。支撑构件180可通过轴件184耦合至升降机构182，轴件184延伸穿过腔室主体102的底部表面。升降机构182可通过防止来自轴件184附近的真空泄漏的波纹管186来柔性地密封到腔室主体102。升降机构182允许支撑构件180在腔室主体102内在下传送部分和多个升高的处理位置之间垂直移动。例如，在至少一些实施例中，升降机构182被配置为将支撑构件180的基板支撑表面187从距喷头150第一距离处的基板处理位置放置到例如距喷头150第二距离处的清洁位置，其中第二距离小于第一距离。此外，一个或多个升降销188可穿过支撑构件180设置并耦合到基板支撑表面187的底部表面。一个或多个升降销188被配置为延伸穿过支撑构件180，使得基板101可被升高离开支撑构件180的表面。一个或多个升降销188可被升降环190激活。
真空热电耦183设置在支撑构件180上。例如，在至少一些实施例中，真空热电耦183可设置在基板支撑表面187下方的支撑构件180上、相邻于基板101。在至少一些实施例中，真空热电耦183可经由一个或多个耦合方法或装置(例如黏合剂、接合工艺、紧固件等)可操作地耦合(附接)到支撑构件180。真空热电耦183被配置为在第一真空处理程序期间获得基板101的温度测量，如将在下文更详细描述的。真空热电耦183可以是能够在一个或多个真空处理程序(例如，脱气处理)期间获得测量的任何合适的真空热电耦。例如，在至少一些实施例中，真空热电耦183可以是基于接触的光纤真空热电耦，例如诸如可从OmegaTM公司获得的。在至少一些实施例中，弹簧机构设置在真空热电耦183下方且被配置为向真空热电耦183施加向上的压力，以促进从真空热电耦183获得温度测量。
此外，非接触红外传感器185可操作地耦合到支撑构件180。例如，非接触红外传感器185可设置在支撑构件180内。在至少一些实施例中，非接触红外传感器185可设置/安装在基板支撑表面下方的空腔(未示出)内。替代地或附加地，非接触红外传感器185可设置/安装在腔室主体102的底板(以虚线示出)下方的空腔(未示出)内。可提供孔、狭缝、或孔洞(未示出)以提供直接的视线，使得非接触红外传感器185可在第一真空处理程序期间获得基板101的温度测量，如下文将更详细描述的。在至少一些实施例中，可在孔、狭缝、或孔洞上方提供盖(例如，玻璃)以在操作期间保护非接触红外传感器185。非接触红外传感器185可以是能够在一个或多个真空处理程序(例如，脱气处理)期间获得测量的任何合适的非接触红外传感器。例如，在至少一些实施例中，非接触红外传感器185可以是可从威尔明顿红外技术(Wilmington Infrared Technologies)获得的TEEMAP非接触红外传感器。
加热器181(例如，一个或多个加热电极)可在支撑组件106中被提供且可被配置为加热支撑组件106(例如，在基板101的处理期间和/或在喷头150的清洁工艺期间加热基板101)。加热器181耦合到DC功率源131以将支撑组件106加热到预定温度，例如，以加热基板101和/或喷头150。
处理腔室也可包括控制器191。控制器191包括可与存储器194和大容量存储设备一起操作的中央处理单元192(可编程的)、输入控制单元、以及显示单元(未示出)，诸如电源、时钟、高速缓存、输入/输出(I/O)电路、以及衬垫112，耦合至处理系统的各种部件以促进对基板处理的控制。控制器191经由有线或无线连接耦合到真空热电耦183和非接触红外传感器185。
控制器191被配置为校正非接触红外传感器185。例如，在至少一些实施例中，控制器191基于来自真空热电耦183的温度测量和来自非接触红外传感器的温度测量来校正非接触红外传感器185。一旦非接触红外传感器185被校正，控制器191就被配置为使用经校正的非接触红外传感器和/或真空热电耦183对基板101执行第二真空处理程序，如下文将更详细描述的。在至少一些实施例中，第二真空处理程序仅使用经校正的非接触红外传感器185。
在至少一些实施例中，控制器191进一步被配置为监测来自真空热电耦183的温度测量和来自非接触红外传感器185的温度测量，直到来自真空热电耦183的温度测量和来自非接触红外传感器185的温度测量彼此相等达预定时间量。例如，在至少一些实施例中，预定时间量为约1600秒到约1650秒。
为了便于控制上述处理腔室100，中央处理单元192可以是可用于工业环境的任何形式的通用计算机处理器中的一者，例如可编程逻辑控制器(PLC)，以用于控制各种腔室和子处理器。耦合至中央处理单元192的存储器194和存储器194可以是非瞬态计算机可读存储介质且可以是容易获得的存储器中的一者或多者，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘驱动器、硬盘、或任何其他形式的本地或远程数字存储。支持电路196耦合到中央处理单元192以用于以传统方式支持处理器。带电物质的产生、加热、和其他工艺一般存储在存储器194中，通常作为软件例程。也可由远离由中央处理单元192控制的处理腔室100的第二中央处理单元(未示出)来存储和/或执行软件例程。
存储器194是包含指令的计算机可读取存储介质的形式，在由中央处理单元192执行时，促进处理腔室100的操作。存储器194中的指令为程序产品的形式，诸如实现本公开的方法的程序。程序代码可符合多种不同编程语言中的任何一者。在一个示例中，本公开可被实现为存储在计算机可读存储介质上以供计算机系统使用的程序产品。程序产品的程序定义了实施例(包括本文描述的方法)的功能。说明性的计算机可读存储介质包括但不限于：(i)信息永久存储于其上的不可写入存储介质(例如，计算机内的只读存储器设备，诸如可由CD-ROM驱动器读取的CD-ROM磁盘、闪存、ROM芯片、或任何类型的固态非易失性半导体存储器)；(ii)在其上存储可变更信息的可写入存储介质(例如，软盘驱动器或硬盘驱动器内的软盘或任何类型的固态随机存取半导体存储器)。这种非瞬态计算机可读存储介质在携载指导本文所述方法的功能的计算机可读取指令时是本公开的实施例。
图2是根据本公开的至少一些实施例的使用图1的处理腔室100来处理基板(例如基板101，可以是环氧树脂基板、玻璃基板、或硅基板)的方法200的流程图。
例如，在至少一些实施例中，方法200可用于对基板执行一个或多个CVD工艺，例如CVD钨(W)工艺。在CVD工艺之前或之后，可执行脱气处理。然而，如上所述，由于缺乏传导/对流介质(例如通常在高真空中操作的脱气处理)，真空中的温度测量可具有挑战性。因此，如上所述，真空热电耦183信号和非接触红外传感器185信号都可被记录到存储于存储器(例如存储器194)中的软件上，且基于控制器191执行的软件分析，可针对不同的基板类型来计算和优化不同基板的温度差异。
例如，在步骤202，方法200包括对基板执行第一真空处理程序。例如，在至少一些实施例中，在执行CVD工艺之后，可执行第一脱气程序。
接下来，在步骤204，方法200包括从真空热电耦(例如，真空热电耦183)获得基板的温度测量。例如，在步骤204，控制器191接收从真空热电耦183传送的温度测量并将接收到的温度测量存储在存储器194中。在至少一些实施例中，温度测量可以是约20℃至约180℃。
接下来，在步骤206，方法200包括从非接触红外传感器(例如，非接触红外传感器185)获得基板的温度测量。例如，在步骤206，控制器191接收从非接触红外传感器185传送的温度测量并将接收到的温度测量存储在存储器194中。在至少一些实施例中，温度测量可以是约90℃至约180℃。
接下来，在步骤208，方法200包括基于来自真空热电耦的温度测量和来自非接触红外传感器的温度测量来校正非接触红外传感器。例如，在至少一些实施例中，校正非接触红外传感器包括监测来自真空热电耦的温度测量和来自非接触红外传感器的温度测量，直到来自真空热电耦的温度测量和来自非接触红外传感器的温度测量彼此相等(例如，达到平衡)达预定的时间量。在至少一些实施例中，预定时间量为约1600秒至约1650秒。
接下来，在步骤208，方法200包括使用经校正的非接触红外传感器对基板执行第二真空处理程序。在至少一些实施例中，执行第二真空处理程序仅使用经校正的非接触红外传感器。替代地或附加地，真空热电耦可与经校正的非接触红外传感器结合使用，同时执行第二真空处理程序。
尽管前述内容针对本公开的实施例，但是可构思本公开的其他和进一步的实施例而不背离其基本范围。

Claims (20)

1.一种用于处理基板的方法，包括：
对基板执行第一真空处理程序；
从真空热电耦获得所述基板的温度测量；
从非接触红外传感器获得所述基板的温度测量；
基于来自所述真空热电耦的所述温度测量和来自所述非接触红外传感器的所述温度测量来校正所述非接触红外传感器；以及
使用经校正的非接触红外传感器来对所述基板执行第二真空处理程序。
2.如权利要求1所述的方法，其中校正所述非接触红外传感器包括：监测来自所述真空热电耦的所述温度测量和来自所述非接触红外传感器的所述温度测量，直到来自所述真空热电耦的所述温度测量和来自所述非接触红外传感器的所述温度测量彼此相等达预定时间量。
3.如权利要求1或2中任一项所述的方法，其中所述预定时间量为约1600秒至约1650秒。
4.如权利要求1所述的方法，其中执行所述第二真空处理程序仅使用经校正的非接触红外传感器。
5.如权利要求1所述的方法，其中来自所述真空热电耦的所述温度测量为约20℃至约180℃，且来自所述非接触红外传感器的所述温度测量为约90℃至约180℃。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述基板为环氧树脂基板、玻璃基板、或硅基板中的一者。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述非接触红外传感器设置于真空处理腔室的底板上、与基板支撑件相邻，且所述真空热电耦设置于所述基板支撑件上、与所述基板相邻。
8.如权利要求1、2、或4至7中任一项所述的方法，其中弹簧机构设置于所述真空热电耦下方且被配置为向所述真空热电耦施加向上压力以促进从所述真空热电耦获得所述温度测量。
9.一种非瞬态计算机可读存储介质，具有存储于其上的指令，所述指令在由处理器执行时执行用于处理基板的方法，所述方法包括：
对基板执行第一真空处理程序；
从真空热电耦获得温度测量；
从非接触红外传感器获得温度测量；
基于来自所述真空热电耦的所述温度测量和来自所述非接触红外传感器的所述温度测量来校正所述非接触红外传感器；以及
使用经校正的非接触红外传感器对所述基板执行第二真空处理程序。
10.如权利要求9所述的非瞬态计算机可读存储介质，其中校正所述非接触红外传感器包括：监测来自所述真空热电耦的所述温度测量和来自所述非接触红外传感器的所述温度测量，直到来自所述真空热电耦的所述温度测量和来自所述非接触红外传感器的所述温度测量彼此相等达预定时间量。
11.如权利要求9或10中任一项所述的非瞬态计算机可读存储介质，其中所述预定时间量为约1600秒至约1650秒。
12.如权利要求9所述的非瞬态计算机可读存储介质，其中执行所述第二真空处理程序仅使用经校正的非接触红外传感器。
13.如权利要求9所述的非瞬态计算机可读存储介质，其中来自所述真空热电耦的所述温度测量为约20℃至约180℃，且来自所述非接触红外传感器的所述温度测量为约90℃至约180℃。
14.如权利要求9所述的非瞬态计算机可读存储介质，其中所述基板为环氧树脂基板、玻璃基板、或硅基板中的一者。
15.如权利要求9所述的非瞬态计算机可读存储介质，其中所述非接触红外传感器设置于真空处理腔室的底板上、与基板支撑件相邻，且所述真空热电耦设置于所述基板支撑件上、与所述基板相邻。
16.如权利要求9、10、或12至15中任一项所述的非瞬态计算机可读存储介质，其中弹簧机构设置于所述真空热电耦下方且被配置为向所述真空热电耦施加向上压力以促进从所述真空热电耦获得所述温度测量。
17.一种真空处理腔室，包括：
基板支撑件，所述基板支撑件设置于所述真空处理腔室的内部容积中，且被配置为在处理期间支撑基板；
气体供应，所述气体供应被配置为供应工艺气体至所述内部容积；
真空热电耦，所述真空热电耦被配置为在第一真空处理程序期间获得所述基板的温度测量；
非接触红外传感器，所述非接触红外传感器被配置为在所述第一真空处理程序期间获得所述基板的温度测量；以及
控制器，所述控制器被配置为基于来自所述真空热电耦的所述温度测量和来自所述非接触红外传感器的所述温度测量来校正所述非接触红外传感器，且使用经校正的非接触红外传感器对所述基板执行第二真空处理程序。
18.如权利要求17所述的真空处理腔室，其中所述控制器进一步被配置为监测来自所述真空热电耦的所述温度测量和来自所述非接触红外传感器的所述温度测量，直到来自所述真空热电耦的所述温度测量和来自所述非接触红外传感器的所述温度测量彼此相等达预定时间量。
19.如权利要求17或18中任一项所述的真空处理腔室，其中所述预定时间量为约1600秒至约1650秒。
20.如权利要求17或18中任一项所述的真空处理腔室，其中所述第二真空处理程序仅使用经校正的非接触红外传感器。
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