TW202117071A - 半導體基板處理中用以進行方位角不均勻性修正的旋轉之使用 - Google Patents

半導體基板處理中用以進行方位角不均勻性修正的旋轉之使用 Download PDF

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瑟沙撒依 凡拉德拉真
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拉维 庫馬爾
艾里恩 拉芙依
馬庫斯 卡貝里
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美商蘭姆研究公司
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Abstract

一種基板處理系統包含一基板支座及一控制器。基板支座包含一升降墊，複數區帶，以及複數電阻加熱器，其係遍及該複數區帶而設置。該複數電阻加熱器包含設置於該複數區帶之各個區帶中的可個別控制之電阻加熱器。該控制器係配置以決定設置於該升降墊上之基板的旋轉位置、選擇性地旋轉該升降墊以將該基板調整至該旋轉位置、並且基於該旋轉位置而控制該複數電阻加熱器，以選擇性地調整該複數區帶內的溫度。

Description

半導體基板處理中用以進行方位角不均勻性修正的旋轉之使用
本發明涉及補償半導體基板處理系統及方法中的不均勻性。 [相關申請案的交互參照]
本申請案主張2019年6月20日提交的美國臨時專利申請案第62/864,127號的優先權。在此將上述申請案之全部內容引入以供參照。
此處所提供之先前技術說明係為了大體上介紹本發明之背景。在此先前技術章節中所敘述之範圍內之本案列名之發明人的成果、以及在申請時不適格作為先前技術之說明書的實施態樣，皆非有意地或暗示地被承認為對抗本發明之先前技術。
基板處理系統可用以處理基板(例如，半導體晶圓)。基板處理之範例包含蝕刻、沉積、光阻移除等。在處理期間，將基板設置於基板支座(例如靜電卡盤)上，並且可將一或更多處理氣體導入至處理腔室中。
可透過氣體輸送系統將一或更多處理氣體輸送至處理腔室。在某些範例中，沉積處理(如化學氣相沉積(CVD)、電漿輔助CVD (PECVD)、原子層沉積(ALD)等)係用以在基板上沉積材料。在其他範例中，化學及/或電漿輔助處理係用以蝕刻基板。可在同一基板上執行各種蝕刻及沉積循環。
一種基板處理系統包含一基板支座及一控制器。基板支座包含一升降墊，複數區帶，以及複數電阻加熱器，其係遍及該複數區帶而設置。該複數電阻加熱器包含設置於該複數區帶之各個區帶中的可個別控制之電阻加熱器。該控制器係配置以決定設置於該升降墊上之基板的旋轉位置、選擇性地旋轉該升降墊以將該基板調整至該旋轉位置、並且基於該旋轉位置而控制該複數電阻加熱器，以選擇性地調整該複數區帶內的溫度。
在其它特徵中，該控制器係配置以基於資料而決定該旋轉位置，該資料指示該基板、該基板支座、及欲在該基板上執行的處理步驟之其中至少一者的方位角特性。該基板之特性包含與在該基板上執行的先前處理步驟相關的該基板之特性。該資料包含在該基板上執行的先前處理步驟之後對該基板的量測結果。該控制器係配置以在該基板上執行的處理步驟期間將該升降墊旋轉至複數預定位置之各者。
在其它特徵中，該控制器係配置以響應於受調整的該旋轉位置而控制該複數電阻加熱器，俾選擇性地調整該複數區帶內的溫度。該控制器係配置以基於該複數區帶之佈置而旋轉該升降墊，俾將該基板調整至該旋轉位置。該控制器係配置以在該基板上執行的修整處理步驟之前旋轉該升降墊。該控制器係配置以在該基板上執行的修整處理步驟期間旋轉該升降墊。
一種操作包含一升降墊、複數區帶、及包含設置於複數區帶之各個區帶中的可個別控制之電阻加熱器的遍及複數區帶而設置之複數電阻加熱器之基板支座的方法包含：決定設置於該升降墊上之基板的旋轉位置；選擇性地旋轉該升降墊以將該基板調整至該旋轉位置；以及基於該旋轉位置而控制該複數電阻加熱器，以選擇性地調整該複數區帶內的溫度。
在其它特徵中，該方法包含基於資料而決定該旋轉位置，該資料指示該基板、該基板支座、及欲在該基板上執行的處理步驟之其中至少一者的方位角特性。該基板之特性包含與在該基板上執行的先前處理步驟相關的該基板之特性。該資料包含在該基板上執行的先前處理步驟之後對該基板的量測結果。該方法更包含在該基板上執行的處理步驟期間將該升降墊旋轉至複數預定位置之各者。
在其它特徵中，該方法更包含響應於受調整的該旋轉位置而控制該複數電阻加熱器，俾選擇性地調整該複數區帶內的溫度。該方法更包含基於該複數區帶之佈置而旋轉該升降墊，俾將該基板調整至該旋轉位置。該方法更包含在該基板上執行的修整處理步驟之前旋轉該升降墊。該方法更包含在該基板上執行的修整處理步驟期間旋轉該升降墊。
本揭露內容之進一步的可應用領域將從實施方式、發明申請專利範圍及圖式中變得明顯。詳細說明及具體範例係意圖為僅供說明的目的，而非意欲限制本揭示內容的範圍。
在諸如原子層沉積(ALD)之薄膜沉積製程中，所沉積之薄膜的各種特性在空間分佈(亦即，水平面的x-y座標)上變化。例如，基板處理工具可具有薄膜厚度不均勻性(NU)的相應規格，其可利用量測集合的全範圍、半範圍、及/或標準差進行衡量，該量測集合係在半導體基板表面上的預定位置處所量測。在一些範例中，可藉由例如解決NU之直接原因、及/或引入抵消性NU以補償及消除現有NU而使NU減小。在一些範例中，可特意地不均勻地沉積及/或移除材料，以補償在製程中之其他(例如先前或後續的)步驟的已知不均勻性。在該等範例中，可計算和使用預定的非均勻沉積/移除輪廓。
沉積的ALD薄膜之各種性質可能受到基板溫度所影響。在某些範例中，可調整溫度分佈以減小厚度NU。例如，可調整溫度分佈以補償特定基板處理工具的已知NU(其可稱為輪廓補償)，俾產生用於特定處理期間的預定NU輪廓(其可稱為輪廓調諧)等等。
例如，在ALD處理(例如，氧化物膜之沉積)期間，將基板設置於諸如ALD基座的基板支座上。通常，ALD基座包含單一區帶。ALD基座可包含多區帶(例如2至20個以上的區帶)加熱器層。可將加熱器層嵌入基座的上層內。加熱器層可包含聚醯亞胺及聚矽氧加熱器層，其係至少部分地包封於鋁上層(例如，配置以支撐/接觸設置於基板支座上之基板的上層)中。在此範例中，鋁上層之設置可用作一法拉第籠(Faraday cage)。在其他範例中，上層可為陶瓷層(例如，Al2 O3 、AlN等)。加熱器層的各個區帶控制基座之相應區帶的溫度。上層係設置於基座的基底(例如，底板)上，且熱可從上層傳遞至底板(其可能為冷卻的)。
可對區帶之佈置(例如，數量、形狀、幾何等)進行配置以補償ALD處理所導致的已知薄膜厚度NU。該等區帶可包含(但不限於)：兩個以上的具有不同寬度之徑向(亦即，環形)區帶；兩個以上的分段徑向區帶(亦即，包含多個區段/方位角區帶的徑向區帶)；鄰近基板邊緣且/或與基板邊緣重疊的外側徑向區帶；以及設置以調整承載環之溫度(例如，俾控制/校正沉積處理及/或透過修整之移除處理的徑向輪廓)的外側徑向區帶。
在一範例中，該等區帶包含十個區帶，包括中央區帶、內側中間半徑區帶、四個外側中間半徑區帶(亦即，包含四個區段的外側中間半徑區帶)、及四個外側邊緣區帶(亦即，包含四個區段的外側邊緣區帶)。在某些範例中，該等徑向區帶可包含多於四個的區段(例如，八個以上)。再者，相鄰徑向區帶的方位角區帶可能並未對齊。而是，一徑向區帶的方位角區帶可相對於相鄰的徑向區帶而具有不同的旋轉定向(亦即，時鐘定向)。使用具有多區帶加熱器層之基座以調整溫度分佈的例示系統及方法係在以下文獻中更詳細地描述：2018年11月15日提交的美國專利申請案第16/192,425號，在此將其全文引入。
在某些範例中，基板支座可包含一升降墊(例如，直徑小於基板支座直徑之位於中心的升降墊)。升降墊在基板轉移期間被升高，並且將基板置放於升降墊上，然後使升降墊降低。在某些範例(例如，「扭轉墊」範例)中，升降墊係配置以繞著垂直中心軸旋轉俾調整基板的旋轉位置。例示升降墊係在以下文獻中更詳細地描述：2018年11月8日公開的美國專利公開案第2018/0323098號，在此將其全文引入。
根據本發明之系統及方法係進一步配置以旋轉升降墊並同時個別地控制各個區帶之溫度以補償NU。例如，可旋轉升降墊以補償先前處理步驟所造成的NU(例如，在光阻層之微影蝕刻之後的臨界尺寸NU及/或來自其他修整或沉積步驟的NU作用)。在一範例中，可在一處理步驟期間旋轉升降墊，以使遍及基板各個區域的NU作用平均化。例如，可藉由在後續沉積步驟期間旋轉升降墊而校正修整步驟所造成的NU。
在另一範例中，基座之某些區帶或區帶中的某些區域(例如，方位角區域)可能具有已知或預期的溫度NU。換言之，方位角區域可能具有一定範圍的溫度NU。可旋轉升降墊以使遍及方位角區域的溫度NU平均化。在其他範例中，可簡單地將升降墊旋轉至一特定角位置以依據基板之已知或預期特徵而對準輸入基板，俾進行後續的處理步驟。在又其他範例中，升降墊之旋轉可用以增加基座之有效區帶的數量。例如，若基座包含單一的外側邊緣區帶，則將升降墊旋轉至N(例如，4)個不同位置有效地在外側邊緣區帶中建立N個不同區帶。
現參照圖1A及1B，顯示依據本發明之原理的包含基板支座104之例示基板處理系統100。基板支座(例如ALD基座)104係設置於處理腔室108內。基板112係設置於基板支座104上以進行處理。例如，可在基板112執行包括沉積與蝕刻步驟的處理。基板支座104可包含一升降機制(例如升降墊116)，其係配置以在將基板112轉移至基板支座104的期間被升起和降低。可將依據本發明之升降墊116進一步配置以使其旋轉，如以下更詳細地描述。
氣體輸送系統120係配置以使處理氣體流入處理腔室108中。例如，氣體輸送系統120包含氣體源122-1、122-2、…、及122-N(統稱為氣體源122)，其係連接至閥124-1、124-2、…、及124-N(統稱為閥124)及質量流量控制器126-1、126-2、…、及126-N(統稱為MFCs 126)。MFCs 126控制由氣體源122至歧管128之氣體流動，氣體在歧管128處進行混合。歧管128之輸出係經由選用性的壓力調節器132而供應至氣體分配裝置如多注入器噴淋頭140。
基板支座104包含複數區帶。如圖1B所示，基板支座104包含中央區帶144、內側中間半徑區帶148、四個外側中間半徑區帶(亦即，包含四個區段152-1、152-2、152-3、及152-4的外側中間半徑區帶152)、及四個外側邊緣區帶(亦即，包含四個區段156-1、156-2、156-3、及156-4的外側邊緣區帶156)。外側邊緣區帶156之區段與外側中間半徑區帶152之區段偏移(亦即，相對於外側中間半徑區帶152之區段而旋轉) (例如，45°)。在某些範例中，基板支座104可包含第二外側邊緣區帶158，其位在外側邊緣區帶156的徑向外側。例如，第二外側邊緣區帶158的內徑可大於基板112的直徑。可藉由使用設置於該等區帶之各個區帶中的可個別控制之電阻加熱器160以控制基板支座104的溫度。
基板支座104可包含冷卻劑通道164。冷卻流體係從流體儲存部166及泵浦168供應至冷卻劑通道164。可將壓力感測器172、174分別設置於歧管128或噴淋頭140中以量測壓力。閥176及泵浦180可用以將反應物從處理腔室108中排空、及/或控制處理腔室108內的壓力。
控制器182控制來自氣體輸送系統120的氣體輸送。在某些範例中，控制器182可包含一給劑控制器184，其控制由多注入器噴淋頭140所提供之給劑。控制器182利用閥176及泵浦180以控制處理腔室中之壓力及/或反應物排空。控制器182基於溫度反饋(例如來自基板支座104中的感測器(未圖示)及/或量測冷卻劑溫度的感測器(未圖示))，而控制基板支座104及基板112的溫度。
依據本發明之控制器182係進一步配置以控制升降墊116之旋轉並同時控制區帶的溫度以補償NU，如以下更加詳細描述。例如，控制器182可選擇性地升高、降低、和旋轉升降墊116(利用機械耦合至升降墊116之軸部188的致動器186)。
在某些範例中，基板處理系統100可配置以在同一處理腔室108內於基板112上進行蝕刻(例如，響應於控制器182)。因此，基板處理系統100可包含RF產生系統190，其係配置以產生RF功率(例如，作為電壓源、電流源等)並將其提供至下電極(例如，基板支座104之底板，如圖所示)及上電極(例如，噴淋頭140)之其中一者。下電極及上電極之其中另一者可為DC接地、AC接地或浮動的。僅舉例而言，RF產生系統190可包含RF產生器192，其係配置以產生RF電壓，該RF電壓係藉由匹配及配送網路194饋送以在處理腔室108內產生電漿，俾對基板112進行蝕刻。在其他範例中，可感應式地或遠程地產生電漿。雖然(出於例示目的顯示)RF產生系統120對應於電容耦合式電漿(CCP)系統，但亦可在其他合適系統中實施本發明之原理，例如(僅舉例而言)變壓器耦合式電漿(TCP)系統、CCP陰極系統、遠程微波電漿產生和輸送系統等。
僅舉例而言，圖2A、2B、及2C顯示不同處理的例示沉積厚度NU。例如，如圖2A所示，厚度NU大致上係徑向的(例如，NU可大致上取決於距基板中心之距離，並因此在區域200、202、204、206、208、及210中有所差異)。在其他範例中，NU可為徑向且方位角的(例如在旋轉方向上)。例如，如圖2B所示，區域212、214、216、及218之各者可具有不同範圍的NU。在又其他範例中，NU可僅在某些方向上為徑向的。例如，如圖2C所示，區域220、222、224、226、及228之各者可具有不同範圍的NU。再者，在NU為徑向的範例中，NU可於基板外側邊緣處的狹窄區域中顯著增加。因此，兩個、三個、或四個均勻徑向加熱器區帶可能無法補償所有可能的NU型態。
該等區帶之配置能夠對徑向及方位角厚度NU兩者進行補償、以及對基板之狹窄外側邊緣區域處之NU進行補償。僅舉例而言，圖2D、2E、及2F顯示其他例示性區帶配置。在其他範例中，基板支座104可包含徑向與方位角區帶的其他配置及組合。例如，基板支座104可包含較少(例如兩個)或較多(例如20以上)的區帶，且各個徑向區帶可被分成2至8個或更多的可個別控制之方位角區帶以增加可調性。
可根據針對一已知NU輪廓的預定溫度控制輪廓而控制該等區帶的溫度。例如，一或更多溫度控制輪廓可被儲存(例如在控制器182中及/或在控制器182可存取的記憶體中)、由使用者輸入等。可將溫度控制輪廓之各者與預定NU輪廓(例如，針對一給定處理或配方、處理腔室等)相互關聯。因此，在ALD處理期間，可個別地控制和調整加熱器區帶以補償沉積NU。溫度控制輪廓對應於基板支座之各個區帶的目標溫度，且可根據一給定基板支座之區帶的預期溫度輸出而加以校正。在某些範例中，溫度控制輪廓將區帶的薄膜性質(例如厚度、沉積速率等)及/或溫度與一或更多加熱器區帶控制參數(例如工作週期、輸出百分比等)相互關聯。因此，可根據期望的溫度分佈、薄膜厚度、及/或其他薄膜性質而取得預定溫度控制輪廓，並且基於所取得之溫度控制輪廓中的加熱器區帶控制參數而控制加熱器區帶。
可根據一或更多類型的反饋而控制各個加熱器區帶的溫度。在一範例中，各個區帶可包含各自的溫度感測器。在另一範例中，可對各個區帶的溫度進行計算。例如，可量測電阻加熱器之電壓及電流(例如利用電壓及電流感測器)，以判定電阻加熱器的電阻。由於電阻加熱器的電阻特性係已知的，因此可基於相關溫度變化所引起之電阻變化而計算各個區帶的溫度。在某些範例中，可利用溫度感測器與使用其他感測或量測參數(如電壓及電流)進行之計算的組合來提供反饋。
如上述地個別控制不同加熱器區帶中之溫度可能不足以補償基板上各處之所有可能的方位角變異及NU。例如，受處理之基板可包含位於基板支座104之對應區帶內的方位角變異(例如，在基板上所執行之先前處理步驟中的沉積及/或蝕刻量變異)。因此，僅調整該等區帶中各個區帶的溫度可能無法補償該等區帶內之基板部分的方位角變異。依據本發明之控制器182係配置以旋轉升降墊116俾進一步補償方位角變異。
現參照圖3A、3B、及3C且繼續參照圖1A及1B，顯示包含複數區帶(編號為1-10)之例示性基板支座300的平面圖。在圖3B及3C中，基板304係顯示為支撐在基板支座300上。可如上述地個別控制區帶1-10之各者。基板支座300包含升降墊308，其係配置以升高和降低俾促進基板304轉移進出基板支座300。再者，可旋轉升降墊308以調整基板304相對於基板支座300的位置(亦即，角位置、旋轉定向等)。因此，藉由旋轉升降墊308(例如，升高升降墊308、旋轉升降墊308至不同位置、並降低升降墊308)，可調整基板304相對於區帶1-10之各者的位置。
在一範例中，可旋轉升降墊308(例如，通過複數固定方位角位置)以使遍及基板304之各個區域的NU作用平均化。例如，可使處理步驟暫停，並且可在繼續處理步驟之前將升降墊308升高、旋轉、和降低。可在整個處理步驟中重複進行此等旋轉操作。藉此方式，任何方位角變異的效應係分佈於整個基板304之各處，而非在基板304的單一方位角區域中加劇。
相似地，基板支座300之特定區帶或區帶的特定區域(例如方位角區域)可能具有已知或預期的溫度NU。換言之，基板支座300的區帶1-10中之特定一或多者可能具有在方位角上變化之一定範圍的溫度NU。因此，可旋轉升降墊308以使得遍及各個區帶內之基板304的對應方位角區域的溫度NU平均化。
在以上範例之各者中，可僅旋轉升降墊308一次或使其旋轉兩次以上。例如，可於複數處理步驟之間旋轉升降墊308(例如，以在下一處理步驟中對前一處理步驟中的方位角NU之效應進行補償)、及/或可於一給定處理步驟期間旋轉升降墊308一或多次。
在其他範例中，可將升降墊308旋轉至一特定角位置以依據基板304之已知或預期特徵而對準基板304，俾進行後續的處理步驟。換言之，基板304可對應於在前一沉積或蝕刻步驟(例如，在不同處理腔室中)之後被轉移至基板支座300的輸入基板。基板304之特徵可能具有因先前處理步驟而造成的已知或預期的NU(例如，基於計量、模型化、及/或其他量測資料)。因此，可將升降墊308旋轉至特定角位置，俾使後續處理步驟對先前處理步驟所引入之NU進行補償。例如，藉由在後續沉積步驟期間旋轉升降墊308，可對由先前的修整步驟所造成之NU進行校正。在一更具體之範例中，可於沉積步驟之前旋轉升降墊308，以補償因在光阻層上執行蝕刻步驟而造成的臨界尺寸NU。
在上述範例之任一者中，升降墊308之旋轉使得基板支座300之有效區帶的數量增加。例如，若基板支座300包含如圖3A、3B、及3C所示之十個區帶1-10，則依據各個位置之間的旋轉程度，旋轉升降墊308至N個不同位置可能使區帶數量增加至多達10 * N個區帶。在其他範例中，有效的區帶數量可取決於各個位置之間的旋轉程度及區帶的特定配置。N個位置可均勻地或不均勻地間隔開。
圖3B及3C分別顯示在第一與第二位置之間的一個例示性旋轉。在此範例中，升降墊308係配置以在八個不同位置之間旋轉，如均勻間隔之虛線的位置所指示。例如，八個位置係間隔45度。基板支座300上之基板304的定向係由箭頭312所指示。在圖3B中，基板304係顯示為相對於基板支座300而處於第一位置。在圖3C中，基板304係顯示為相對於基板支座300而處於第二位置(例如，自第一位置順時針旋轉90度)。
可利用升降墊308之旋轉而實行的例示性處理(例如自對準雙重圖案化(SADP)處理)之步驟係在圖4A、4B、4C、及4D中描述，且參照圖5A、5B、及5C加以描述。僅舉例而言，該處理係在包含形成於核心層408上之心軸404的基板400上進行。心軸404可對應於一光阻層。在圖4A中，顯示在修整步驟之前的心軸404(例如在用以於核心層408上形成心軸404的蝕刻步驟之後)。心軸404的寬度對應於臨界尺寸CD1。如圖4B所示而對心軸404進行修整，以調整心軸404的寬度。因此，將心軸404的臨界尺寸減小至CD2。在圖4C中，將間隔部層412沉積(例如利用ALD保形地沉積)於核心層408及心軸404上。
圖4D顯示在執行一或更多蝕刻步驟以移除間隔部層412之部分及心軸404之後殘留在核心層408上的間隔部層412之側壁部分416。側壁部分416之間的間隔(例如S1、S2等)對應於心軸404的相應寬度(例如CD2)。因此，可將側壁部分416的節距定義為S1 + S2 + 2L，其中L對應於線寬(亦即，側壁部分416中之一者的寬度)。
圖5A、5B、及5C顯示圖4A-4D中所述之處理中的各個階段時之心軸404的寬度量測結果之輪廓500。輪廓500顯示相對於基板400之半徑的量測結果(例如，距中心之距離)。輪廓500可對應於在複數基板上所進行之量測的平均值，例如計量資料。如圖所示，隨著半徑增加，量測結果減小(亦即，輪廓500向下彎曲)。例如，如圖5A所示，輪廓500顯示對光阻層進行微影蝕刻之後的給劑後(或「顯影後」)檢驗(ADI)量測。換言之，圖5A所示之輪廓500對應於如圖4A所示之經受修整之前的心軸404的寬度。
如圖5B所示，輪廓500顯示在將光阻層修整之後的顯影和修整後(ADT)量測。換言之，圖5B所示之輪廓500對應於如圖4B所示之經受修整之後的心軸404的寬度。
如圖5C所示，輪廓500顯示在光阻層上沉積間隔部之後的間隔部沉積後(ASD)量測。換言之，圖5C所示之輪廓500對應於如圖4C所示之具有經沉積的間隔部層412的心軸404的寬度。
輪廓500的徑向變異可大致上保持在圖5A、5B、及5C所示的階段之間。因此，與徑向變異相關的NU可利用各種技術加以預測和校正，該等技術包括(但不限於)對個別徑向區帶的溫度控制。相對地，方位角變異可透過如上述地旋轉升降墊308加以校正。例如，可在轉移後立即旋轉升降墊308以調整基板400的位置(亦即，輸入基板的位置)、可在複數階段之間(例如在蝕刻之後但在修整之前、在修整之後但在間隔部層412的沉積之前等)旋轉升降墊308以調整基板400的位置。
可基於與製程及/或處理腔室相關的已知NU、與輸入基板相關的計量資料等而調整基板400的位置(例如，調整至已知的固定位置)。在某些範例中，可分別地量測個別基板，並且可根據對於各個特定基板的量測而旋轉升降墊308。在其他範例中，可使基板400旋轉通過複數位置以使遍及基板400之方位角區域的NU平均化。例如，對於一給定處理步驟而言，可針對該處理步驟之各個預定部分而將基板400調整至複數不同位置之各者。
在一範例中，調整個別區帶之溫度與選擇性地旋轉基板400的操作可用以調整心軸圖案及相關的間隔部層之蝕刻及沉積處理。例如，心軸及間隔部層通常具有極薄的輪廓。因此，臨界尺寸較難以控制，且相對小的製程NU可能導致顯著的臨界尺寸NU，例如間隔部厚度NU。多區帶加熱器層可用以補償各種製程NU以改善間隔部厚度均勻性，並且可控制溫度以調整基板表面上各處的特徵部之臨界尺寸(亦即，無論是否存在製程NU)。再者，可旋轉基板400以增加有效的區帶數量、相對於區帶而將基板400的旋轉位置調整至期望定向、使區帶內的方位角變異平均化等。例如，若基板的不同部分需要不同的沉積厚度，則可個別地控制各個加熱器區帶的溫度，以在基板400上各處達成不同的沉積厚度，同時亦針對一沉積步驟的各個部分而將基板400旋轉至不同位置。
現參照圖6，顯示根據本發明之例示控制器600(例如，對應於圖1A的控制器182)，其係配置以旋轉基板(例如，基板304)並個別地控制基板支座(例如，基板支座300)之各個區帶的溫度以補償方位角NU。控制器600包含旋轉判定模組604及致動器控制模組608。旋轉判定模組604係配置以判定何時旋轉升降墊(例如，升降墊308)以調整基板304的旋轉位置，並決定該等旋轉位置。例如，旋轉判定模組604接收指示基板304、基板支座300、處理腔室(例如，處理腔室108)等之特性的資料(例如，經由一或更多輸入612)，並基於該資料而決定基板304的一或更多旋轉位置。
例如，該資料可包含一旋轉輪廓或模型，其被輸入至控制器600且/或儲存於記憶體616中，並由旋轉判定模組604所接收。旋轉輪廓可指示一或更多固定方位角位置、將基板304旋轉至該等位置之各個位置的特定時間、基板304被保持於各個位置的時段(亦即，時間量)等。該等位置之各者可與特定處理步驟相關聯。該資料可更包含使用者輸入(例如，指示旋轉的特定位置及時序)、指示基板304之已知特性的輸入、來自先前處理步驟的參數(例如，所控制、量測、感測、模型化的處理參數)等。
旋轉判定模組604基於該資料而控制致動器控制模組608，以相應地旋轉升降墊308。藉此方式，對於一給定處理步驟而言，控制器600控制升降墊308之旋轉，以在各個處理步驟期間將基板304選擇性地旋轉至一或更多旋轉位置。
該資料可更包含自溫度控制模組620接收的溫度資料，該溫度控制模組620係配置以個別地控制各個區帶(例如，圖3A中所示之區帶1-10的各個區帶)的溫度。相反地，溫度控制模組620可根據基板304的旋轉位置而調整區帶1-10的溫度。例如，溫度控制模組620可與旋轉判定模組604進行通訊，以判定基板304的旋轉位置並相應地調整溫度控制輪廓。僅舉例而言，溫度控制模組620可於每次基板304旋轉時選擇性地調整溫度控制輪廓。
現參照圖7，依據本發明之用於旋轉基板以補償方位角不均勻性的例示性方法700開始於704。在708，將基板設置於基板支座的升降墊上。在712，方法700(例如，控制器600)判定是否旋轉升降墊。例如，控制器600可基於由先前處理步驟所致之基板的已知特徵(例如，已知方位角NU)而判定是否旋轉升降墊。若為是，則方法700繼續進行至716。若為否，則方法700繼續進行至720。
在716，方法700(例如，控制器600)旋轉升降墊以調整基板的旋轉位置，並依據所調整的旋轉位置而選擇性地調整溫度控制輪廓。在某些範例中，可能不需調整溫度控制輪廓。例如，若欲旋轉基板多次以使方位角變異平均化，則可於整個處理步驟中保持相同(例如，固定)的溫度控制輪廓。相似的，若旋轉基板以使已知的方位角變異位在具有期望溫度的區帶中，則可能不需調整溫度控制輪廓。
在720，方法700(例如，控制器600)使升降墊降低。在724，方法700(例如，控制器600)開始一處理步驟。在728，方法700(例如，控制器600)判定是否旋轉升降墊以調整基板的旋轉位置。若為是，則方法700繼續進行至732。若為否，則方法700繼續進行至736。在732，方法700(例如，控制器600)旋轉升降墊以將基板調整至下一旋轉位置，並依據該下一旋轉位置而選擇性地調整溫度控制輪廓。例如，旋轉升降墊之操作可包含使該處理步驟暫停、使升降墊升高、旋轉、和降低、並重新開始該處理步驟。
在736，方法700(例如，控制器600)判定該處理步驟是否完成。若為是，則方法700結束於740。若為否，則方法700繼續進行至728以繼續進行該處理步驟。
以上敘述在本質上僅為說明性的，而非意圖限制本揭露內容、其應用、或用途。本揭露內容之廣泛指示可以各種形式實行。因此，雖本揭露內容包含特定例子，但由於當研究圖式、說明書、及以下申請專利範圍時，其他變化將更顯清楚，故本揭露內容之真實範疇不應如此受限。吾人應理解，在不改變本揭露內容之原理的情況下，可以不同次序(或同時)執行方法中之一或更多步驟。再者，雖實施例之各者係於以上描述為具有某些特徵，但關於本揭露內容之任何實施例所述之任一或更多該等特徵可在任何其他實施例中實行，及/或與任何其他實施例之特徵組合(即使並未詳細敘述該組合)。換句話說，所述之實施例並非互相排斥，且一或更多實施例彼此之間的置換維持於本揭露內容之範疇內。
元件 (例如，在模組、電路元件、半導體層等) 之間的空間及功能上之關係係使用各種用語所敘述，該等用語包含「連接」、「接合」、「耦合」、「鄰近」、「在…旁邊」、「在…之上」、「上面」、「下面」、以及「設置」。除非明確敘述為「直接」之情形下，否則當於上述揭露內容中描述第一與第二元件之間的關係時，該關係可係在第一與第二元件之間不存在其它中介元件之直接關係，但亦可係在第一與第二元件之間存在一或更多中介元件(空間上或功能上)的間接關係。如本文所使用的，詞組「A、B、及C其中至少一者」應解釋為意指使用非排除性邏輯OR之邏輯(A OR B OR C)，且不應解釋為意指「A之至少一者、B之至少一者、及C之至少一者」。
在一些實施例中，控制器為系統的一部分，該系統可為上述例子的一部分。此系統可包含半導體處理設備，該半導體處理設備包含(複數)處理工具、(複數)腔室、(複數)處理用平台、及/或特定的處理元件(晶圓基座、氣體流動系統等)。該等系統可與電子設備整合，以在半導體晶圓或基板之處理之前、期間、以及之後，控制其運作。電子設備可被稱為「控制器」，其可控制(複數)系統的各種元件或子部件。取決於處理需求及/或系統類型，可將控制器程式設計成控制本文所揭露之任何處理，包含製程氣體的傳送、溫度設定(例如，加熱及/或冷卻)、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻(RF)產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流速設定、流體傳送設定、位置和操作設定、晶圓轉移(進出與特定系統連接或接合之工具及其他轉移工具、及/或負載鎖)。
廣泛來說，可將控制器及/或其元件(例如模組)定義為具有接收指令、發佈指令、控制運作、啟動清洗操作、啟動終點量測等之許多積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子設備。積體電路可包含：儲存程式指令之韌體形式的晶片、數位訊號處理器(DSPs)、定義為特殊應用積體電路(ASICs)的晶片、及/或一或更多微處理器、或執行程式指令(例如，軟體)的微控制器。程式指令可為以不同的單獨設定(或程式檔案)之形式而傳達至控制器或系統的指令，該單獨設定(或程式檔案)為實行特定處理(在半導體晶圓上，或是對半導體晶圓)定義操作參數。在一些實施例中，操作參數可係由製程工程師所定義之配方的一部分，俾在一或更多以下者(包含：覆層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或基板的晶粒)的製造期間實現一或更多處理步驟。
在一些實施例中，控制器可為電腦的一部分，或耦接至電腦，該電腦係與系統整合、耦接至系統、或以網路連接至系統、或以其組合之方式連接至系統。例如，控制器可在能容許遠端存取晶圓處理之「雲端」或廠房主機電腦系統的全部或部分中。電腦可使系統能夠遠端存取，以監控製造運作的當前進度、檢查過去製造運作的歷史、由複數之製造運作而檢查趨勢或效能指標，以改變當前處理的參數、設定當前處理之後的處理步驟、或開始新的製程。在一些例子中，遠端電腦(例如，伺服器)可通過網路提供製程配方至系統，該網路可包含局域網路或網際網路。遠端電腦可包含使用者介面，其可達成參數及/或設定的接取、或對參數及/或設定進行程式化，接著將該參數及/或該設定由遠端電腦傳達至系統。在一些例子中，控制器以資料的形式接收指令，該指令為將於一或更多操作期間執行之每個處理步驟指定參數。吾人應理解，參數可特定地針對將執行之製程的類型及將控制器設定以接合或控制之工具的類型。因此，如上所述，控制器可為分散式，例如藉由包含以網路的方式連接彼此且朝向共同目的(例如，本文所敘述的製程及控制)而運作的一或更多分離的控制器。用於此目的之分散式控制器的範例將係在腔室上、與位於遠端的一或更多積體電路(例如，在作業平臺位準處、或作為遠端電腦的一部分)進行通訊的一或更多積體電路，兩者結合以控制腔室上的製程。
範例系統可包含但不限於以下各者：電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉淋洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、清洗腔室或模組、斜角緣部蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積(PVD)腔室或模組、化學氣相沉積(CVD)腔室或模組、原子層沉積(ALD)腔室或模組、原子層蝕刻(ALE)腔室或模組、離子植入腔室或模組、軌道腔室或模組、以及可在半導體晶圓的製造及/或加工中相關聯、或使用的任何其他半導體處理系統。
如上所述，取決於將藉由工具執行之(複數)處理步驟，控制器可與半導體製造工廠中之一或更多的以下各者進行通訊：其他工具電路或模組、其他工具元件、群集工具、其他工具介面、鄰近之工具、相鄰之工具、遍布工廠的工具、主電腦、另一控制器、或材料運輸中所使用之工具，該材料運輸中所使用之工具將晶圓容器輸送往返於工具位置及/或裝載埠。
100:基板處理系統 104:基板支座 108:處理腔室 112:基板 116:升降墊 120:氣體輸送系統 122-1:氣體源 122-2:氣體源 122-N:氣體源 122:氣體源 124-1:閥 124-2:閥 124-N:閥 124:閥 126-1:質量流量控制器(MFCs) 126-2:質量流量控制器(MFCs) 126-N:質量流量控制器(MFCs) 126:質量流量控制器(MFCs) 128:歧管 132:壓力調節器 140:噴淋頭 144:中央區帶 148:內側中間半徑區帶 152-1:區段 152-2:區段 152-3:區段 152-4:區段 152:外側中間半徑區帶 156-1:區段 156-2:區段 156-3:區段 156-4:區段 156:外側邊緣區帶 158:第二外側邊緣區帶 160:電阻加熱器 164:冷卻劑通道 166:流體儲存部 168:泵浦 172:壓力感測器 174:壓力感測器 176:閥 180:泵浦 182:控制器 184:給劑控制器 186:致動器 188:軸部 190:RF產生系統 192:RF產生器 194:匹配及配送網路 200:區域 202:區域 204:區域 206:區域 208:區域 210:區域 212:區域 214:區域 216:區域 218:區域 220:區域 222:區域 224:區域 226:區域 228:區域 300:基板支座 304:基板 308:升降墊 312:箭頭 400:基板 404:心軸 408:核心層 412:間隔部層 416:側壁部分 500:輪廓 600:控制器 604:旋轉判定模組 608:致動器控制模組 612:一或更多輸入 616:記憶體 620:溫度控制模組 700:方法 704:步驟 708:步驟 712:步驟 716:步驟 720:步驟 724:步驟 728:步驟 732:步驟 736:步驟 740:步驟 CD1:臨界尺寸 CD2:臨界尺寸 L:線寬 S1:間隔 S2:間隔
本揭露內容從實施方式及隨附圖式可更完全了解，其中：
依據本發明，圖1A為例示性基板處理系統的功能方塊圖；
依據本發明，圖1B顯示基板支座的例示加熱器區帶；
依據本發明，圖2A-2C顯示例示沉積厚度不均勻性輪廓；
依據本發明，圖2D、2E、及2F顯示其他例示加熱器區帶配置；
依據本發明，圖3A、3B、及3C顯示例示基板支座及基板的平面圖；
依據本發明，圖4A至4D顯示例示修整步驟；
依據本發明，圖5A、5B、及5C顯示基板之量測特徵部的例示輪廓；
依據本發明，圖6為配置以旋轉基板之例示控制器的功能方塊圖；及
依據本發明，圖7顯示用於旋轉基板以補償方位角不均勻性的例示方法之步驟。
在圖式中，元件符號可被再次使用以辨別相似及/或相同的元件。
700:方法
704:步驟
708:步驟
712:步驟
716:步驟
720:步驟
724:步驟
728:步驟
732:步驟
736:步驟
740:步驟

Claims (18)

  1. 一種基板處理系統，包含： 一基板支座，其包含 一升降墊， 複數區帶，以及 複數電阻加熱器，其係遍及該複數區帶而設置，其中該複數電阻加熱器包含設置於該複數區帶之各個區帶中的可個別控制之電阻加熱器；以及 一控制器，其係配置以 決定設置於該升降墊上之基板的旋轉位置， 選擇性地旋轉該升降墊以將該基板調整至該旋轉位置，並且 基於該旋轉位置而控制該複數電阻加熱器，以選擇性地調整該複數區帶內的溫度。
  2. 如請求項1之基板處理系統，其中該控制器係配置以基於資料而決定該旋轉位置，該資料指示該基板、該基板支座、及欲在該基板上執行的處理步驟之其中至少一者的方位角的特性。
  3. 如請求項2之基板處理系統，其中該基板之該等特性包含與在該基板上執行的先前處理步驟相關的該基板之特性。
  4. 如請求項2之基板處理系統，其中該資料包含在該基板上執行的先前處理步驟之後對該基板的量測結果。
  5. 如請求項1之基板處理系統，其中該控制器係配置以在該基板上執行的處理步驟期間將該升降墊旋轉至複數預定位置之各者。
  6. 如請求項1之基板處理系統，其中該控制器係配置以響應於受調整的該旋轉位置而控制該複數電阻加熱器，俾選擇性地調整該複數區帶內的溫度。
  7. 如請求項1之基板處理系統，其中該控制器係配置以基於該複數區帶之佈置而旋轉該升降墊，俾將該基板調整至該旋轉位置。
  8. 如請求項1之基板處理系統，其中該控制器係配置以在該基板上執行的修整處理步驟之前旋轉該升降墊。
  9. 如請求項1之基板處理系統，其中該控制器係配置以在該基板上執行的修整處理步驟期間旋轉該升降墊。
  10. 一種操作基板支座的方法，該基板支座包含一升降墊、複數區帶、以及遍及該複數區帶而設置的複數電阻加熱器，其中該複數電阻加熱器包含設置於該複數區帶之各個區帶中的可個別控制之電阻加熱器，該方法包含： 決定設置於該升降墊上之基板的旋轉位置； 選擇性地旋轉該升降墊以將該基板調整至該旋轉位置；以及 基於該旋轉位置而控制該複數電阻加熱器，以選擇性地調整該複數區帶內的溫度。
  11. 如請求項10之操作基板支座的方法，更包含基於資料而決定該旋轉位置，該資料指示該基板、該基板支座、及欲在該基板上執行的處理步驟之其中至少一者的方位角的特性。
  12. 如請求項11之操作基板支座的方法，其中該基板之該等特性包含與在該基板上執行的先前處理步驟相關的該基板之特性。
  13. 如請求項11之操作基板支座的方法，其中該資料包含在該基板上執行的先前處理步驟之後對該基板的量測結果。
  14. 如請求項10之操作基板支座的方法，更包含在該基板上執行的處理步驟期間將該升降墊旋轉至複數預定位置之各者。
  15. 如請求項10之操作基板支座的方法，更包含響應於受調整的該旋轉位置而控制該複數電阻加熱器，俾選擇性地調整該複數區帶內的溫度。
  16. 如請求項10之操作基板支座的方法，更包含基於該複數區帶之佈置而旋轉該升降墊，俾將該基板調整至該旋轉位置。
  17. 如請求項10之操作基板支座的方法，更包含在該基板上執行的修整處理步驟之前旋轉該升降墊。
  18. 如請求項10之操作基板支座的方法，更包含在該基板上執行的修整處理步驟期間旋轉該升降墊。
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