TW201740489A - 在化學氣相沉積製程期間的動態晶圓校平、傾斜、旋轉 - Google Patents

在化學氣相沉積製程期間的動態晶圓校平、傾斜、旋轉 Download PDF

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Abstract

本說明書所述實施例概略有關在沉積製程期間對基板支撐件及氣體分配媒介之間之製程間距的動態、即時控制。於沉積製程期間的任何時間，運用多維自由度來改變基板平面相對於氣體分配媒介的角度及間距。如此，在沉積製程期間可校平、傾斜、旋轉、搖晃及/或移動基板及/或基板支撐件，以達到改善的薄膜均勻度。此外，由於在基板平面相對於噴灑頭之校平的持續變異，可得到對各層的獨立調校，以均衡基板上的有效沉積，因而改良整體的堆疊沉積效能。

Description

在化學氣相沉積製程期間的動態晶圓校平、傾斜、旋轉
本揭示案之實施例概略關於半導體製造，更特定言之為在沉積製程期間用於達成形成在基板上之層的所欲厚度均勻性的方法及設備。
半導體元件的製造涉及藉由氣體的化學反應在半導體基板上形成薄膜。此種沉積製程稱為化學氣相沉積（CVD）。習知的熱CVD製程供應反應氣體至基板表面，在基板表面上能發生熱致化學反應以產生所欲薄膜。電漿增進CVD製程藉由對接近基板表面之反應區施加能量（像是射頻(RF)能量），藉以製造具高反應性物質的電漿，來促進反應氣體的激發及/或解離。所釋放之物質的高反應減少一將發生化學反應所需的能量，因此降低此種CVD製程的溫度。
基板於腔室中進行處理的期間（像是在基板上形成一層的期間）是放在一基板支撐件上。基板支撐件常見為基板加熱器，其在基板處理期間支撐並加熱該基板。基板放在該加熱器的加熱器表面上方，而熱被供至該基板的底部。一些基板加熱器為電阻加熱，例如藉由設置在加熱器表面之下或是嵌入於該加熱器表面之上或之中的一板中的電阻線圈的電性加熱。來自基板加熱器的熱是在用於沉積包括無摻雜矽玻璃（USG）層、摻雜矽玻璃層、及類似層的熱驅動製程（像是熱CVD）中的主要能量源。
基板支撐件常見將基板支撐在氣體分配媒介對面，反應氣體透過該氣體分配媒介供應至腔室中。氣體分配媒介經常為一氣體分配組合件的部分，該氣體分配組合件用於供應一或更多氣體至腔室。氣體分配組合件的形式可為平面噴灑頭、面板、曲線噴灑頭、一連串噴嘴，或固定於一位置處的任何形式。從氣體分配媒介往基板的氣流影響在基板上形成之層的均勻性，像是該層的厚度。此外，該基板支撐件對於基板平面與分配化學蒸氣所在的位置之間之製程間距敏感。
常見進行基板支撐件的定位及/或移動以調整基板的位置供處理。一旦達到所欲的位置，常見維持該位置以確保該基板在沉積製程期間不移動。然而，即使在沉積期間限制基板的移動，仍存在沉積的不均勻性。
因此，本領域需要的是用於致使對氣體分配組件與基板支撐件之間的製程間距能動態、即時地控制，使得能在沉積期間有多維自由度去改變基板平面相對於氣體分配媒介的角度及間距。
本說明書所述實施例概略有關在沉積製程期間對基板支撐件與氣體分配媒介之間之製程間距的動態、即時控制。於沉積製程期間的任何時間，運用多維自由度來改變基板平面相對於氣體分配媒介的角度及間距。如此，在沉積製程期間可校平、傾斜、旋轉、搖晃及/或移動基板及/或基板支撐件，以達到改善的薄膜均勻度。此外，由於在基板平面相對於噴灑頭之水平的持續變異，可得到對各層的獨立調校，以均衡基板上的有效沉積，因而改良整體的堆疊沉積效能。
在一實施例中，揭露一種控制在一氣體分配媒介與一基板支撐件之間的處理間距的方法，該基板支撐件設置在該氣體分配媒介對面。該方法包括：(a) 在設置在該基板支撐件上之一基板上沉積一層，(b) 量測該基板上之該層的一厚度，及(c) 計算該基板上之一參考位置與該基板上之複數個其餘位置之間的厚度差異。該方法進一步包括(d) 根據該參考位置與該複數個其餘位置之間的該厚度差異，決定該複數個其餘位置相對於該參考位置的處理間距調整量，及(e) 即時地動態調整該處理間距，以減少該參考位置與該複數個其餘位置中之各其餘位置之間的該厚度差異。該動態調整步驟發生在該沉積步驟期間。
在另一實施例中揭露一種控制一氣體分配媒介及一基板支撐件之間的處理間距的方法，該基板支撐件設置在該氣體分配媒介對面。該方法包括將該基板支撐件動態調整於耦合至該基板支撐件的一第一安裝位置，以及將該基板支撐件動態調整於耦合至該基板支撐件的一第二安裝位置。將該基板支撐件動態調整於該第一安裝位置的步驟及將該基板支撐件動態調整於該第二安裝位置的步驟發生在一化學氣相沉積製程期間且為即時的，以減少沉積不均勻性的差異。
在又一另外實施例中，揭露一種控制一氣體分配媒介及一基板支撐件之間的處理間距的方法，該基板支撐件設置在該氣體分配媒介對面。該方法包括(a) 在設置在該基板支撐件上之一基板上沉積一層，(b) 量測該基板上之該層的一厚度，及(c) 計算該基板上之一參考位置與該基板上之複數個其餘位置之間的厚度差異。該方法亦包括(d) 根據該參考位置與該複數個其餘位置之間的該厚度差異，決定該複數個其餘位置相對於該參考位置的處理間距調整量，及(e) 即時地將該基板支撐件動態調整於耦合至該基板支撐件的一第一安裝位置，以減少該參考位置與該複數個其餘位置中之各其餘位置之間的該厚度差異。該方法亦包括(f) 即時地將該基板支撐件動態調整於耦合至該基板支撐件的一第二安裝位置，以減少該參考位置與該複數個其餘位置中之各其餘位置之間的該厚度差異，其中各動態調整步驟發生在該沉積步驟期間。
本說明書所述實施例概略有關在沉積製程期間對基板支撐件及氣體分配媒介之間之製程間距的動態、即時控制。於沉積製程期間的任何時間，運用多維自由度來改變基板平面相對於氣體分配媒介的角度及間距。如此，在沉積製程期間可校平、傾斜、旋轉、搖晃及/或移動基板及/或基板支撐件，以達到改善的薄膜均勻度。此外，由於在基板平面相對於噴灑頭之校平的持續變異，可得到對各層的獨立調校，以均衡基板上的有效沉積，因而改良整體的堆疊沉積效能。
如本說明書中所述，「基板」或「基板表面」概略指稱在其上進行處理的任何基板表面。例如，依應用而異，一基板表面可包括矽、氧化矽、摻雜矽、矽鍺、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石、及任何其他材料（像是金屬、金屬氮化物、金屬合金、及其他導電或半導電材料）。基板或基板表面可亦包括介電材料，像是二氧化矽、氮化矽、有機矽酸酯、及碳摻雜氧化矽或氮化物材料。「基板」一詞可進一步包括「晶圓」一詞。基板本身不限制為任何特定大小或形狀。儘管本說明書描述的實施例概略指稱圓形基板，但按照本說明書所述實施例，可運用像是多角形、正方形、矩形、曲線形、或其他非圓形工件的其他形狀。
第1圖示意地圖示一方法100的操作，該方法用於控制一處理腔室中的氣體分配組件與基板支撐件之間的處理間距。在一些實施例中，該基板支撐件經設置在該氣體分配組件對面，使得該基板支撐件與該氣體分配組件之間的範圍存在一處理容積。該處理容積可為在基板支撐平面及該氣體分配組件之固定平面（於該處分配化學蒸氣）之間設置的一空隙。在一些實施例中，該氣體分配組件可經由一平面噴灑頭、一曲線噴灑頭、一連串噴嘴、或經固定在一位置處的任何其他形狀因子的分配媒介來分配化學蒸氣。方法100可套用於運用基板支撐件的全部化學氣相沉積（CVD）製程。方法100致使能動態且即時控制該處理間距，並進一步允許在沉積製程期間隨時有多維自由度去改變基板平面相對於氣體分配媒介的角度及間距。
該處理腔室可亦包括一控制器。該控制器促進方法100的控制及自動化。該控制器可經耦合至下列中一或更多者（或與之通訊）：處理腔室、基板支撐件、各量測位置、各量測裝置、及/或氣體分配組件。在一些實施例中，各量測裝置可提供有關基板處理、薄膜沉積、薄膜均勻度、基板支撐件移動及其他資訊給該控制器。
控制器可包括一中央處理單元（CPU）、記憶體、及支援電路（或I/O）。CPU可為使用在工業設定中以供控制各種製程及硬體（例如型樣產生器、馬達、及其他硬體）並監測該製程（例如處理時間及基板位置或地點）的任何形式的電腦處理器。該記憶體連接至CPU，且可為隨時可得之記憶體中一或更多種，像是隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM）、軟碟、硬碟、或任何其他形式的數位儲存器，無論在本地或遠端。能在記憶體內編碼及儲存有軟體指令及資料，以供指示CPU。支援電路亦連接至CPU以供以習知的方式支援該處理器。支援電路可包括習知的快取、電源供應、時脈電路、輸入/輸出電路系統、次系統、等等。該控制器所能讀取的程式（或電腦指令）實施本說明書所述方法，且/或決定在基板或基板支撐件上可進行哪些任務。該程式可為該控制器能讀取的軟體，且可包括用以監測及控制（例如）該處理腔室內之基板支撐件的處理時間及基板位置或地點的程式碼。
於操作110，在設置在一基板支撐件上之一基板上沉積一層。該層可為在CVD處理腔室內的各種氣相與基板之加熱表面之間之反應結果所形成的薄膜塗佈。於操作120，量測該基板上該層的厚度。可於該基板上的複數個位置處量測該層的厚度。該基板支撐件可包括複數個量測位置以量測該基板（或基板支撐件）與該氣體分配組件之間的間距。在一些實施例中，各量測位置可包含安裝在其上的一量測裝置。量測位置的個數及接近度可有不同。
於操作130，計算該基板上之一參考位置與該基板上的複數個其餘位置之間的厚度差異。該參考位置可經預先決定或即時選擇。任何點可被選擇為參考位置，而計算該參考位置與該等其餘位置之間的厚度差異。該參考位置與該等其餘位置之各者之間的厚度差異除以沉積次數以得到該參考位置與該等其餘位置之間的沉積速率差量（differential）。
於操作140，根據該參考位置與該複數個其餘位置之間的該厚度差異除以用於在該基板上形成該層的沉積次數，來決定該複數個其餘位置相對於該參考位置的處理間距調整量。在一些實施例中，可藉由乘以用於在該基板上形成該層的沉積次數，以先前決定的一相關因數改進該處理間距調整量，以提供該層的改善厚度均勻性。該相關因數與一比例成正比，該比例是間距之改變量除以該層之沉積厚度速率。間距的改變量可藉由針對各其餘位置而言在該氣體分配組件及該基板支撐件之間的空間差異所決定。
於操作150，該處理間距經即時地動態調整，以減少該參考位置與該複數個其餘位置中之各其餘位置之間的該厚度差異。該動態調整步驟發生在該沉積步驟期間。在一些實施例中該動態調整步驟可在該沉積步驟期間發生至少一次，而在其他實施例中該動態調整步驟可在該沉積步驟期間發生多次。在其他實施例中，該動態調整步驟可在該沉積步驟期間持續發生。曾經進行測試而結果顯示基板上的層的沉積速率能相關於基板及氣體分配組件之間的間距，而因此藉由改變基板在沉積製程期間所放在的基板支撐件的傾斜能調整在該基板上形成該層之厚度的均勻性。
該動態調整步驟可包括在沉積製程期間對該基板或基板支撐件校平、傾斜、旋轉、搖晃、搖動、震動、或類似者。在一些實施例中，該動態調整步驟可包括在沉積期間持續地改變該基板或該基板支撐件的一平面。在其他實施例中，該動態調整步驟可包括持續地改變該複數個其餘位置之各者的一平面。進一步，該動態調整步驟可包括改變該基板支撐件之一平面相對於該氣體分配組件的一角度及/或間距。
在一些實施例中，可重複操作110～150之各者直到該沉積步驟完成。
第2圖示意地圖示一方法200的操作，該方法用於控制氣體分配組件與設置在該氣體分配組件對面的基板支撐件之間的處理間距。該氣體分配組件及該基板支撐件各經設置在一處理腔室中，及在一些實施例中，該氣體分配組件經設置鄰接該基板支撐件。在一些實施例中，該基板支撐件經設置在該氣體分配組件對面，使得在基板支撐件與氣體分配組件之間的範圍中存在一處理容積。有關方法200所揭露的氣體分配組件、基板支撐件、處理腔室、空隙、及/或處理容積可大致類似有關方法100所揭露的處理容積（如上所討論）。此外，有關方法200所揭露的處理腔室可亦包括一控制器。該控制器促進方法200的控制及自動化，且實質上類似於有關如上討論之方法100所揭露的控制器。方法200可套用於運用基板支撐件的所有化學氣相沉積（CVD）製程。方法200致使能動態且即時控制該處理間距，並進一步允許在沉積期間隨時有多維自由度去改變基板平面相對於氣體分配組件的角度及間距。
於操作210，將該基板支撐件動態調整於耦合至該基板支撐件的一第一安裝位置。在特定實施例中，該基板支撐件可耦合至一或更多調整組件。此外，在一些實施例中，該一或更多調整組件可於分佈在該基板支撐件上的複數個安裝位置處耦合至該基板支撐件。該等調整組件可獨立地調整來改變於安裝位置處該基板支撐件與該氣體分配板之間的間距。如此，對於複數個對應安裝位置處該基板支撐件與該氣體分配板之間的間距的改變因而調整了該基板支撐件相對於該氣體分配組件的傾斜。在一些實施例中，該一或更多安裝位置可相對於該基板支撐件的中心而圍繞該基板支撐件均勻地分佈。此外，該一或更多安裝位置可經設置在該基板支撐件的底側上。在一些實施例中，可運用至少三個安裝位置，各安裝位置具有一調整組件操作耦合至該安裝位置。
於操作220，將該基板支撐件動態調整於耦合至該基板支撐件的一第二安裝位置。將該基板支撐件動態調整於該第一安裝位置的步驟及將該基板支撐件動態調整於該第二安裝位置的步驟發生在一化學氣相沉積製程期間且為即時的，以減少沉積不均勻性的差異。
各動態調整步驟可包括在沉積製程期間對該基板支撐件或該基板進行校平、傾斜、旋轉、或搖晃之一者。在特定實施例中，將該基板支撐件動態調整於該第一安裝位置的步驟及將該基板支撐件動態調整於該第二安裝位置的步驟同時發生，而在其他實施例中各動態調整步驟可發生於不同時間，及（或）開始於分開的時間。方法200可進一步包括重複將該基板支撐件動態調整於該第一安裝位置的步驟及將該基板支撐件動態調整於該第二安裝位置的步驟，直到該化學氣相沉積製程完成。
此外，在特定實施例中，方法200可進一步包括將該基板支撐件動態調整於耦合至該基板支撐件的一第三安裝位置，其中將該基板支撐件動態調整於該第三安裝位置的步驟發生在該化學氣相沉積製程期間且為即時，以減少沉積不均勻性的差異。在包含了將該基板支撐件動態調整於該第三安裝位置的步驟的實施例中，將該基板支撐件動態調整於該第一安裝位置的步驟、將該基板支撐件動態調整於該第二安裝位置的步驟及將該基板支撐件動態調整於該第三安裝位置的步驟可同時發生，或者，在一些實施例中，各步驟可開始於不同時間，及/或各步驟可發生於分開的時間。
第3圖示意地圖示一方法300的操作，該方法用以控制在一氣體分配組件與設置在該氣體分配組件對面的一基板支撐件之間之處理間距。該氣體分配組件及該基板支撐件各經設置在一處理腔室中，而在一些實施例中，該氣體分配組件經設置為鄰接該基板支撐件。在一些實施例中，該基板支撐件經設置在該氣體分配組件對面，使得在基板支撐件與氣體分配組件之間的範圍中存在一處理容積。有關方法300所揭露的氣體分配組件、基板支撐件、處理腔室、空隙、及/或處理容積可大致類似有關方法100及/或方法200所揭露的處理容積（如上所討論）。此外，有關方法300所揭露的處理腔室可也包括一控制器。該控制器促進方法300的控制及自動化，且實質上類似於有關如上討論之方法100及/或方法200所揭露的控制器。方法300可套用於運用基板支撐件的所有化學氣相沉積（CVD）製程。方法300致使能動態且即時控制該處理間距，並進一步允許在沉積期間隨時有多維自由度去改變基板平面相對於氣體分配媒介的角度及間距。
於操作310，在設置在該基板支撐件上之一基板上沉積一層。該層可為在CVD處理腔室內的各種氣相與基板之加熱表面之間之反應結果所形成的薄膜塗佈。於操作320，量測該基板上所設置的該層的厚度。可於該基板上的一個位置處或複數個位置處量測該層的厚度。該基板支撐件可包括複數個量測位置以量測該基板（或基板支撐件）與該氣體分配組件之間的間距。在一些實施例中，各量測位置可包含安裝在其上的一量測裝置。量測位置的個數及接近度可有不同。
於操作330，計算該基板上之一參考位置與該基板上的複數個其餘位置之間的厚度差異。該參考位置可經預先決定或即時選擇。任何點可被選擇為參考位置，而計算該參考位置與該等其餘位置之間的厚度差異。該參考位置與該等其餘位置之各者之間的厚度差異除以沉積次數以得到該參考位置與該等其餘位置之間的沉積速率差量。
於操作340，針對該複數個其餘位置決定相對於該參考位置的處理間距調整量。該處理間距調整量的決定是根據該參考位置與該複數個其餘位置之間的該厚度差異。在一些實施例中，該決定步驟包括將該參考位置與該複數個其餘位置中各其餘位置之間的厚度差異除以在該基板上形成該層的沉積次數，再乘以一先前決定的相關因數，以提供該層改善的厚度均勻性。該相關因數與一比例成正比，該比例是間距之改變量除以該層之沉積厚度速率。間距的改變量可為或各其餘位置在該氣體分配組件及該基板支撐件之間的空間差異。
於操作350，該基板支撐件經即時地動態調整於耦合至該基板支撐件的一第一安裝位置，以減少該參考位置與該複數個其餘位置中之各其餘位置之間的該厚度差異。在特定實施例中，該基板支撐件可耦合至一或更多調整組件。此外，在一些實施例中，該一或更多調整組件可於分佈在該基板支撐件上的一或更多安裝位置處耦合至該基板支撐件。該等調整組件可獨立地調整以改變該等安裝位置處該基板支撐件與該氣體分配板之間的間距。如此，對於複數個對應安裝位置處該基板支撐件與該氣體分配板之間的間距的改變因而調整了該基板支撐件相對於該氣體分配組件的傾斜。在一些實施例中，該一或更多安裝位置可相對於該基板支撐件的中心而圍繞該基板支撐件均勻地分佈。此外，該一或更多安裝位置可經設置在該基板支撐件的底側上。在一些實施例中，可運用至少三個安裝位置，各安裝位置具有一調整組件操作耦合至該安裝位置。
於操作360，將該基板支撐件動態調整於耦合至該基板支撐件的一第二安裝位置，以減少該參考位置與該複數個其餘位置中各其餘位置的該厚度差異。於操作350及操作360之各者，該動態調整步驟發生在該沉積步驟期間。在特定實施例中，方法300可進一步包括重複操作310、操作320、操作330、操作340、及操作350之各者直到沉積步驟完成。各動態調整步驟可包括在沉積製程期間對該基板支撐件或基板進行校平、傾斜、旋轉、或搖晃中之一者。
在特定實施例中，將該基板支撐件動態調整於該第一安裝位置的步驟及將該基板支撐件動態調整於該第二安裝位置的步驟同時發生，而在其他實施例中各動態調整步驟可發生於不同時間，及/或開始於分開的時間。此外，將該基板支撐件動態調整於該第一安裝位置的步驟及將該基板支撐件動態調整於該第二安裝位置的步驟發生在一化學氣相沉積製程期間且為即時的，以減少沉積不均勻性的差異。
此外，在特定實施例中，方法300可進一步包括將該基板支撐件動態調整於耦合至該基板支撐件的一第三安裝位置，其中將該基板支撐件動態調整於該第三安裝位置的步驟發生在該化學氣相沉積製程期間且為即時，以減少沉積不均勻性的差異。在包含了將該基板支撐件動態調整於該第三安裝位置的步驟的實施例中，將該基板支撐件動態調整於該第一安裝位置的步驟、將該基板支撐件動態調整於該第二安裝位置的步驟及將該基板支撐件動態調整於該第三安裝位置的步驟各者可同時發生，或者，在一些實施例中，各步驟可開始於不同時間，及/或各步驟可發生於分開的時間。
在特定實施例中，藉由於將一或更多安裝位置處（如上所討論）的垂直調整自動化來達到動態的基板校平、傾斜、旋轉、或搖晃。在一些實施例中，對於操作連接至該基板支撐件的至少兩安裝位置的垂直調整可在維持第三安裝位置固定的同時進行可校平、傾斜、旋轉、或搖晃該基板支撐件。
第4A圖示意地圖示單一CVD反應器400之實施例的截面圖。在一些實施例中，以及如第4A圖中所繪，反應器400可包括一處理腔室450、一電源416、一氣體控制板436、一泵送系統438及一控制器446。
本說明書所揭露的CVD反應器400及/或處理腔室450可被運用以進行如上所討論的方法100、方法200、或方法300。
處理腔室450一般包括一底組合件454、一上組合件452、及一底座升舉組合件431。處理腔室450可包括額外的設備（如下說明）以控制或改變腔室環境。
底組合件454包含一腔室主體456，該腔室主體具有一壁406，其局部地界定處理腔室450的內部。壁406可大致為圓柱形且由一蓋子410封閉於上端。壁406的分區可經溫度調節。例如，在一些實施例中，可在壁406中設置複數個管道（未圖示），該等管道經配置以循環熱傳送流體來調節壁406的溫度。
在底組合件454中設置有一基板支撐件411以供在處理期間支撐基板。基板支撐件411可包括一加熱器420，其經配置以調節該基板的溫度及/或處理腔室450之處理468容積中的溫度。加熱器420耦合至電源416，且在一些實施例中，該加熱器可維持基板的溫度達到約攝氏800度。
在腔室主體456的壁406中可定位一狹縫閥開口414，以促成基板進出處理腔室450的進出口。
上組合件452一般包括蓋子410，並可進一步包括氣體饋入口、一氣體混合器、一遠端電漿源、及一或更多氣體分配組件466。蓋子410可經可移動地耦合至底組合件454。蓋子410可進一步包括一或更多溝槽或通道478以供從中流通熱傳送流體以協助將蓋子410維持於一所欲溫度。在一些實施例中，可提供一分岐管480來從通道478來回轉送熱傳送流體。
氣體控制板436提供製程化學物質（以液體及/或氣體形式）至處理腔室450。氣體控制板436利用複數個氣體線路耦合至蓋子410。各氣體線路可經調適以從氣體控制板436傳送特定化學物質至進入口458，且各氣體線路可受溫度控制。在一些實施例中，可在一蓋子分歧管464中提供一或更多氣體饋入口462，該蓋子分岐管464耦合至蓋子410的上表面以促進輸送製程化學物質至製程腔室450。
蓋子分岐管464一般透過蓋子410提供製程材料至製程腔室。在一些實施例中，蓋子410可包括一進入口458及一混合器413。混合器413可通往一氣體分配組件466（像是噴灑頭）以供向處理腔室450（像是處理容積468）的內部提供製程材料。噴灑頭透過複數個開口提供從氣體控制板436輸送之氣體或蒸氣的分配。
例如，在處理期間，饋入氣體可在透過進入口458至蓋子410中的混合器413及一第一阻隔板404中的孔洞（未圖示）之前，透過氣體輸送系統（例如氣體控制板436及所關聯的設備）進入處理腔室450。饋入氣體接著行經第一阻隔板404及一第二阻隔板405之間所建立的一混合區域402。第二阻隔板405結構上由一面板延伸件403支撐。在饋入氣體透過第二阻隔板405中的孔洞穿過之後，該饋入氣體流過面板408中的孔洞並進入由腔室壁406、面板408、及基板支撐件411所限定的主要處理區域。可選地，處理腔室450可包括一插入件（insert）401，其經設置在腔室壁406之上表面及蓋子410之間，該插入件經加熱以提供熱給面板延伸件403以加熱一混合區域402。
一底座升舉組合件431經耦合至處理腔室450的一基座460並進一步耦合至基板支撐件411。底座升舉組合件431可包含一升舉機構430、一升舉板418、及一組升舉銷422。操作中，底座升舉組合件431控制基板支撐件411在一處理位置及一降下位置之間的上升，該基板可從該降下位置透過狹縫閥開口414來從處理腔室450來回輸送。基板支撐件411利用一可撓伸縮管432耦合至腔室主體456，以維持處理腔室450內部及外部之間的氣密密封。
一泵送系統438一般包括一節流閥或一或更多個泵，該節流閥或該一或更多個泵經排列以控制處理腔室450之內容積中的壓力。從處理腔室450流出的氣體經繞送透過一泵送環（pumping ring）以增強跨於該基板表面的氣流均勻性。例如，排出氣體可透過一排氣泵送板（exhaust pumping plate）409、一泵送口426、以及最終透過泵送系統438離開腔室，該泵送口形成在壁406中且耦合至排氣泵送板409。排氣泵送板409經配置以控制從腔室之處理區域的排氣流動。排氣泵送板409可包括往下延伸的邊緣（skirt），該邊緣形成有複數個孔洞407從中在一分段中穿過。排氣泵送板409之該邊緣的該分段具有孔洞407（圖中顯示成一連串狹縫形的孔洞），其促成補償靠近狹縫閥開口414處的熱損失。在一些實施例中，排氣泵送板409可具有一排氣板罩412，其放在排氣泵送板409的頂端。
第4B圖示意地圖示一設備500，該設備用於動態調整經設置在處理腔室450（如第4A圖中所示）中的基板支撐件，以進行本說明書中揭露的方法。如第4A圖中顯示，基板支撐件411經設置在處理腔室450中鄰接一氣體分配組件466，使得在其間形成一處理容積468。如第4B圖中所示，一支撐件504可圍繞底座升舉組合件431。支撐件504耦合至一安裝板502，該安裝板可耦合至基板支撐件411。安裝板502可包括一支撐托架514以供在安裝板502上的一安裝位置520處耦合至少一個調整組件518。在一些實施例中，安裝板502可包括三個安裝位置520，各安裝位置具有一調整組件518耦合至該安裝位置。
各調整組件518可伸長及/或收縮以調整調整組件518的長度，因而製造校平、傾斜、旋轉、或搖晃。在一些實施例中，一馬達522可調整各調整組件518的長度。調整組件518有一相配組件516連接至其。在一些實施例中，相配組件516是一球接頭介面，其延伸自調整組件518並連接至支撐件504。在一些實施例中該球接頭介面可經鎖定或位於特定安裝位置520處。在一些實施例中，一第一球接頭介面可經鎖定，同時一第二球接頭介面及/或一第三球接頭介面經致使能提供該基板支撐件圍繞該等球接頭位置的垂直調整、校平、傾斜、旋轉、或搖晃。在一些實施例中，可經由一馬達522的使用來自動化垂直調整、校平、傾斜、旋轉、或搖晃。
回到第4A圖，處理腔室450可進一步包括一控制器446。控制器446可促進處理腔室450、安裝板502、基板支撐件411、及/或以上的任何組件的控制及自動化。控制器446可耦合至處理腔室450、基板支撐件411、底座升舉組合件431、調整組件518、安裝板502及/或氣體分配組件466及其他組件中之一或更多者（或與其通訊）。此外，在一些實施例中，控制器446可控制及/或自動化製程間距調校。當被給予前次處理行程的基板效能，控制器446可接收有關所述基板效能的回饋並進一步決定一個新平面，以從基板上結果將歪斜（skew）動態調整、移位、校平、旋轉、傾斜、搖晃、及/或移動。如此，控制器446可包含進一步程式編寫以供基於前次製程間距及所達成結果的回饋迴圈。在特定實施例中，經自動化的程序可即時發生。
控制器446可包括一中央處理單元（CPU）451、記憶體443、及支援電路（或I/O）453。CPU 451可為使用在工業設定中以供控制各種製程及硬體（例如型樣產生器、馬達、及其他硬體）並監測該製程（例如處理時間及基板位置或地點）的任何形式的電腦處理器。記憶體443連接至CPU 451，且可為隨時可得之記憶體中一或更多種，像是隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM）、軟碟、硬碟、或任何其他形式的數位儲存器，無論在本地或遠端。能在記憶體443內編碼及儲存有軟體指令及資料，以供指示CPU 451。支援電路453亦連接至CPU 451以供以習知的方式支援該處理器。支援電路453可包括習知的快取、電源供應、時脈電路、輸入/輸出電路系統、次系統、等等。該控制器所能讀取的程式（或電腦指令）實施本說明書所述方法，且/或決定在基板或基板支撐件上可進行哪些任務。該程式可為該控制器能讀取的軟體，且可包括用以監測及控制（例如）該處理腔室內之基板支撐件的處理時間及基板位置或地點的程式碼。
藉由將沉積期間特定安裝位置的調整結合以垂直自由度來自動化，基板支撐平面能輕易擺平（sweep through）處理容積468圍繞至少一個調整組件518及/或至少一個相配組件516（像是球接頭）與至少一個安裝位置520的間距變化。
可運用未圖示的各種其他設備來校平、傾斜、旋轉、搖動、調整、及/或搖晃該基板支撐件或基板，且可包括一蝸輪傳動設備，其可包括連接至基板支撐件的至少一個螺紋安裝螺柱、一滾珠螺桿傳動設備、或一空氣支承裝置，以及其他。
本揭示案的益處包括動態調整及改變處理容積內經設置在一基板支撐件與一氣體分配組件之間的製程間距。進一步益處包括隨時在沉積製程期間校平基板支撐件及/或基板，以達成更高水平的薄膜沉積均勻性。額外地，運用各調整組件的獨立校平或調校以改善整體的堆疊沉積效能。
額外的益處包括經由製程間距的動態調整，在傳導性及/或來自氣體分配組件之流動之中對RF耦合的調變。RF生成電漿對於電極間（例如氣體分配組件到底座）的間距是敏感的。能在配方之間動態改變製程間距的能力將每個薄膜之薄膜沉積效能最佳化，以改善一堆疊薄膜的整體效能。經由校平、旋轉、傾斜、搖晃、及/或移動所為的此種動態調整被連同能夠夾持基板之加熱器一起運用，以改善在要求持續基板移動之製程上的基板穩定度。
此外，該動態調整步驟可亦連同能夠夾持基板之加熱器一起運用，以改善在運用持續基板移動之製程上的基板穩定度。
曾經進行測試，而結果顯示在沉積期間基板支撐表面相對於氣體分配組件（像是噴灑頭或電極）的持續變化允許均衡一基板上的有效沉積。電極間空隙中的變異誘發不同沉積速率，而此種控制能選擇性地控制一區域的沉積速率或是使整個基板平均。此外，在非電漿耦合製程中，結果顯示變化噴灑頭之間的空隙誘發不同的流傳導性（flow conductances），因而產生不同的前驅物滯留時間。此種控制直接影響薄膜沉積厚度，因此使能有一控制進一步改善薄膜厚度均勻性。
總結來說，本說明書所述實施例概略有關在沉積製程期間對基板支撐件及氣體分配媒介之間之製程間距的動態、即時控制。於沉積製程期間的任何時間，運用多維自由度來改變基板平面相對於氣體分配媒介的角度及間距。如此，在沉積製程期間可校平、傾斜、旋轉、搖晃及/或移動基板及/或基板支撐件，以達到改善的薄膜均勻度。此外，由於在基板平面相對於噴灑頭之校平的持續變異，可得到對各層的獨立調校，以均衡基板上的有效沉積，因而改良整體的堆疊沉積效能。
儘管以上乃針對本揭示案之實施例，但可在沒有背離本揭示案之基本範疇下設想出本揭示案的其他及進一步實施例，而本揭示案的範疇乃由以下申請專利範圍決定。
100、200、300‧‧‧方法
110～150‧‧‧操作
210～220‧‧‧操作
310～360‧‧‧操作
400‧‧‧反應器
401‧‧‧插入件
402‧‧‧混合區域
403‧‧‧面板延伸件
404‧‧‧第一阻隔板
405‧‧‧第二阻隔板
406‧‧‧壁
407‧‧‧孔洞
408‧‧‧面板
409‧‧‧排氣泵送板
410‧‧‧蓋子
411‧‧‧基板支撐件
412‧‧‧排氣板罩
413‧‧‧混合器
414‧‧‧狹縫閥開口
416‧‧‧電源
418‧‧‧升舉板
420‧‧‧加熱器
422‧‧‧升舉銷
426‧‧‧泵送口
430‧‧‧升舉機構
431‧‧‧底座升舉組合件
432‧‧‧可撓伸縮管
436‧‧‧氣體控制板
438‧‧‧泵送系統
443‧‧‧記憶體
446‧‧‧控制器
450‧‧‧處理腔室
451‧‧‧CPU（中央處理單元）
452‧‧‧上組合件
453‧‧‧支援電路
454‧‧‧底組合件
456‧‧‧腔室主體
458‧‧‧進入口
460‧‧‧基座
462‧‧‧氣體饋入口
464‧‧‧蓋子分歧管
466‧‧‧氣體分配組件
468‧‧‧處理容積
478‧‧‧通道
480‧‧‧分岐管
500‧‧‧設備
502‧‧‧安裝板
504‧‧‧支撐件
514‧‧‧支撐托架
516‧‧‧相配組件
518‧‧‧調整組件
520‧‧‧安裝位置
522‧‧‧馬達
以上簡單摘要了本揭示案，以詳細理解本揭示案之前述特徵的方式，因此能藉由參照本案實施例（其中部分圖示於隨附圖式中）來對本揭示案做更特定的說明。然而，應注意隨附圖式僅為例示實施例而非因此被認定為限制其範疇，可承認有其他同等有效的實施方式。
第1圖示意地圖示按照本說明書所述的實施例，在沉積製程期間用於控制處理間距的一方法的操作。
第2圖示意地圖示按照本說明書所述的實施例，在沉積製程期間用於控制處理間距的一方法的操作。
第3圖示意地圖示按照本說明書所述的實施例，在沉積製程期間用於控制處理間距的一方法的操作。
第4A圖示意地圖示按照本說明書所述的實施例之處理腔室的截面圖。
第4B圖示意地圖示按照本說明書所述實施例的一種設備，該設備用於連同第4A圖之處理腔室使用。
為了促進瞭解，已儘可能使用相同參照符號來指稱圖式之間共享的元件。無需進一步說明，可想到一實施例中的元件及特徵可有益地被併入其他實施例中。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100‧‧‧方法
110~150‧‧‧操作

Claims (20)

  1. 一種控制一氣體分配組件與一基板支撐件之間的處理間距的方法，該基板支撐件設置在該氣體分配組件對面，該方法包含下列步驟： (a)在設置在該基板支撐件上之一基板上沉積一層；(b)量測該基板上之該層的一厚度；(c)計算該基板上之一參考位置與該基板上之複數個其餘位置之間的厚度差異；(d)根據該參考位置與該複數個其餘位置之間的該厚度差異，決定該複數個其餘位置相對於該參考位置的處理間距調整量；及(e)即時地動態調整該處理間距，以減少該參考位置與該複數個其餘位置中之各其餘位置之間的該厚度差異，其中該動態調整步驟發生在該沉積步驟期間。
  2. 如請求項1所述之方法，進一步包含下列步驟： (f)重複步驟(a)至(e)直到該沉積步驟完成。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該動態調整步驟包括下列步驟：在沉積期間校平、傾斜、旋轉或搖晃該基板支撐件或該基板。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該動態調整步驟包含下列步驟： 持續地改變該複數個其餘位置之各者的一平面。
  5. 如請求項1所述之方法，其中決定該處理間距調整量的步驟包含下列步驟： 決定該參考位置與該複數個其餘位置中之各其餘位置之間的一厚度差異，除以用於在該基板上形成該層的一沉積次數；及乘以先前決定的一相關因數，以提供該層的改善厚度均勻性。
  6. 如請求項5所述之方法，其中該相關因數與一比例成正比，該比例是間距之改變量除以該層之一沉積厚度速率。
  7. 如請求項1所述之方法，其中該動態調整步驟進一步包括下列步驟：改變該基板支撐件之一平面相對於該氣體分配組件的一角度及間距。
  8. 如請求項1所述之方法，其中該動態調整步驟發生於複數個樞轉點。
  9. 一種控制一氣體分配組件及一基板支撐件之間的處理間距的方法，該基板支撐件設置在該氣體分配組件對面，該方法包含下列步驟： 將該基板支撐件動態調整於耦合至該基板支撐件的一第一安裝位置；及 將該基板支撐件動態調整於耦合至該基板支撐件的一第二安裝位置，其中將該基板支撐件動態調整於該第一安裝位置的步驟及將該基板支撐件動態調整於該第二安裝位置的步驟發生在一化學氣相沉積製程期間且為即時的，以減少沉積不均勻性的一差異。
  10. 如請求項9所述之方法，其中將該基板支撐件動態調整於該第一安裝位置的步驟及將該基板支撐件動態調整於該第二安裝位置的步驟同時發生。
  11. 如請求項9所述之方法，其中將該基板支撐件動態調整於該第一安裝位置的步驟及將該基板支撐件動態調整於該第二安裝位置的步驟各發生於不同時間。
  12. 如請求項9所述之方法，進一步包含下列步驟： 將該基板支撐件動態調整於耦合至該基板支撐件的一第三安裝位置，其中將該基板支撐件動態調整於該第三安裝位置的步驟發生在該化學氣相沉積製程期間且為即時，以減少沉積不均勻性的一差異。
  13. 如請求項12所述之方法，其中將該基板支撐件動態調整於該第一安裝位置的步驟、將該基板支撐件動態調整於該第二安裝位置的步驟及將該基板支撐件動態調整於該第三安裝位置的步驟同時發生。
  14. 如請求項12所述之方法，其中將該基板支撐件動態調整於該第一安裝位置的步驟、將該基板支撐件動態調整於該第二安裝位置的步驟及將該基板支撐件動態調整於該第三安裝位置的步驟各開始於不同時間。
  15. 如請求項12所述之方法，其中將該基板支撐件動態調整於該第一安裝位置的步驟、將該基板支撐件動態調整於該第二安裝位置的步驟及將該基板支撐件動態調整於該第三安裝位置的步驟各發生於分開的時間。
  16. 如請求項9所述之方法，進一步包含重複將該基板支撐件動態調整於該第一安裝位置的步驟及將該基板支撐件動態調整於該第二安裝位置的步驟，直到該化學氣相沉積製程完成。
  17. 一種控制一氣體分配組件及一基板支撐件之間的處理間距的方法，該基板支撐件設置在該氣體分配組件對面，該方法包含下列步驟： (a)在設置在該基板支撐件上之一基板上沉積一層；(b)量測該基板上之該層的一厚度；(c)計算該基板上之一參考位置與該基板上之複數個其餘位置之間的厚度差異；(d)根據該參考位置與該複數個其餘位置之間的該厚度差異，決定該複數個其餘位置相對於該參考位置的處理間距調整量；(e)即時地將該基板支撐件動態調整於耦合至該基板支撐件的一第一安裝位置，以減少該參考位置與該複數個其餘位置中之各其餘位置之間的該厚度差異；及(f)即時地將該基板支撐件動態調整於耦合至該基板支撐件的一第二安裝位置，以減少該參考位置與該複數個其餘位置中之各其餘位置之間的該厚度差異，其中各動態調整步驟發生在該沉積步驟期間。
  18. 如請求項17所述之方法，進一步包含下列步驟： (g)重複步驟(a)至(f)直到該沉積步驟完成。
  19. 如請求項17所述之方法，其中各動態調整步驟包括下列步驟：在沉積期間校平、傾斜、旋轉或搖晃該基板支撐件或該基板。
  20. 如請求項17所述之方法，其中將該基板支撐件動態調整於該第一安裝位置的步驟及將該基板支撐件動態調整於該第二安裝位置的步驟各發生於分開的時間。
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