TW202123363A - 將基板放置於半導體製造設備中之系統及方法 - Google Patents

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Abstract

所揭示的技術大體上係關於半導體處理且更特定言之係關於將基板放置於半導體製造設備中以進行處理，且係關於用於將該基板放置於該半導體製造設備中之裝置。在一項態樣中，一種校準半導體基板在處理腔室中之處理位置之方法包括在敞開腔室條件下使用緊固器件將校準基板緊固於處理腔室中之基座上，其中緊固包括防止該基板在該基座上相對於基座中心自居中位置橫向滑動達超過預定義公差。此外，該方法包括使該校準基板經受不同於該敞開腔室條件之處理條件。此外，該方法包括使用機械臂將該校準基板自該基座傳送。該方法進一步包括偵測該校準基板之位置及記錄對應於該校準基板之該經偵測位置之該機械臂之座標。可即時進行偵測。可在處理基板之前移除該緊固器件。

Description

將基板放置於半導體製造設備中之系統及方法
本發明大體上係關於半導體處理且更特定言之係關於將基板放置於半導體製造設備中以進行處理，且係關於將該基板放置於該半導體製造設備中之裝置。
一些半導體處理設備經組態以使用基板處置系統使半導體基板(例如，半導體晶圓)在設備內之不同位置之間自動移動。該基板處置系統可經組態以使基板在(例如)用於處理基板之處理腔室與用作設備之不同腔室之間的傳送中樞之傳送腔室之間移動。基板處置系統可包含使基板在不同位置之間移動之自動化機器人。在將半導體處理設備用於處理基板之前，可校準該自動化機器人使得可映射設備內之不同位置以避免基板破損並促進均勻處理。然而，校準機器人以使基板在處理設備內之不同位置之間移動可為耗時的及/或引入不準確性。因此，需要用於以較高準確度及/或減少之時間在半導體處理設備內之不同位置中移動及放置半導體基板之經改良系統及方法。
在態樣中，一種校準半導體基板在處理腔室中之處理位置之方法包括在敞開腔室條件下使用緊固器件將校準基板緊固於處理腔室中之支撐件(例如，基座)上，其中緊固包括限制該校準基板之橫向移動使得該校準基板保持於距相對於該支撐件之中心之居中位置之預定義公差內。此外，該方法包括使該校準基板經受不同於該敞開腔室條件之處理條件。此外，該方法包括使用機械臂將該校準基板自該支撐件傳送。該方法進一步包括偵測該校準基板之位置及記錄對應於該校準基板之該經偵測位置之該機械臂之座標。
在另一態樣中，一種在處理腔室中處理半導體基板之方法包括在藉由緊固器件將校準基板在距居中處理位置之預定義公差內限制於支撐件(例如，基座)上時，使該校準基板經受處理腔室中之處理條件。此外，該方法包括使用機械臂將該校準基板自該支撐件傳送及記錄對應於該校準基板之沿著自該支撐件之基板傳送路徑之經偵測位置之該機械臂之座標。該方法進一步包括使用該機械臂之該等經記錄座標將半導體基板(例如，生產基板)放置於該支撐件上以在該處理位置處進行處理。
在另一態樣中，一種用於校準半導體基板在半導體處理腔室中之處理條件之裝置包括經組態以防止校準基板在支撐件上相對於支撐件中心自居中位置橫向滑動達超過2 mm的緊固器件。此外，該校準裝置包括經組態以在使用機械臂將該校準基板自該支撐件傳送時偵測該校準基板之位置的感測器總成。該校準裝置進一步包括經組態以記錄對應於該校準基板之該經偵測位置之該機械臂之座標的記憶體器件。
在另一態樣中，一種製備用於處理半導體基板之半導體處理設備之方法包括提供半導體處理設備。該半導體處理設備包含處理腔室，該處理腔室包括各經組態以在處理條件下處理支撐件(例如，基座)上之基板之一或多個處理站。此外，該半導體設備包含：傳送腔室，其連接至該處理腔室；機器人，其經組態以在該處理腔室與該傳送腔室之間傳送該基板；及感測器總成，其經組態以在該基板在該處理腔室與該傳送腔室之間傳送時感測該基板之位置。此外，該方法包括敞開該處理腔室及將校準基板緊固於該支撐件上之敞開腔室居中位置處使得防止該校準基板在該支撐件上橫向滑動。此外，該方法包括閉合該處理腔室及使該處理腔室經受該處理條件。該方法進一步包括使用該機器人將該居中處理位置處之該校準基板自該支撐件傳送至該傳送腔室及使用該感測器總成感測該校準基板之位置。
半導體處理設備之處理模組內之處理條件可歸因於各種因素(僅舉幾例，例如，溫度、氣體流量、壓力及電漿均勻性)而改變。為促進跨半導體基板之均勻處理，自動晶圓處置系統可經組態以將該半導體基板放置於處理腔室中之特定位置處。例如，基板可在基座之處理區域內居中，其中該基板可相對均勻地經受各種處理條件，僅舉幾例，諸如熱量、氣體流量、壓力及電漿均勻性。然而，在該處理區域內偏心之基板可相對不均勻地經受各種處理條件。不均勻處理條件可導致各種不均勻性。僅舉幾例，該等不均勻性可包含沈積腔室中之經沈積膜之厚度及/或組合物不均勻性或蝕刻腔室中之經圖案化形貌之比率或輪廓不均勻性。
為可重複地將基板放置於基座上之處理區域中，可在半導體處理設備中採用機器人。該機器人可具有臂及安置於該臂之末端處之槳片或末端執行器(end-effector)以用於在該半導體處理設備內之各種位置之間傳送半導體基板。可校準或教示機器人以辨識設備內之半導體基板之不同位置，使得可在不破壞或損壞基板之情況下在設備內之不同位置(例如，腔室)之間傳送基板，且基板可安置於給定處理腔室內之特定位置(例如，校準位置)處。例如，可藉由校準對應於製造設備內之各種位置(諸如處理腔室、傳送腔室及負載鎖)之機械臂之座標來校準機器人以自動地執行其晶圓處置任務。在經校準之後，機器人可執行與將半導體基板傳送至各種目的地相關聯之各種功能，例如，包含判定半導體基板之當前位置及臂之對應座標，讀取各種感測器及編碼器，自其儲存器或記憶體重新叫用對應於目的地位置之臂之經儲存座標，及使基板沿著經計算路徑移動至目的地位置上。然而，由於處理設備之不同部分在使用及/或維護期間隨時間而在位置上偏移，故可能需要重新校準或重新教示機器人。此重新校準可為耗時的，此可導致延長之設備停機時間及下降之生產率。此外，在可不同於處理條件之條件下執行機器人之校準，此可限制準確度。
為解決此等及其他需求，本文中揭示使基板在半導體處理設備中之不同位置之間移動之方法，且更特定言之係關於促進將半導體基板放置於處理腔室中之最佳化處理位置處之基座上之一致性之方法。藉由實例且非限制性地，可在半導體處理工具(諸如關於圖1A至圖1C所繪示之半導體處理設備)上執行所揭示方法。圖1A係根據實施例之實例性半導體處理設備100之俯視圖，半導體處理設備100具有經組態用於在半導體處理設備內之不同位置處移動及放置半導體基板之系統。半導體處理設備100包含在操作中可處於真空下之後端模組100A，及可在大氣壓下之設備前端模組(EFEM) 100B。
仍參考圖1A，後端模組100A包含可連接至一或多個處理模組或腔室104A、104B、104C之傳送腔室108。在所繪示之半導體處理設備100中，傳送腔室108經組態使得多達三個處理模組或腔室可連接至其，包含第一處理模組(PM1) 104A、第二處理模組(PM2) 104B及第三處理模組(PM3) 104C。為清楚起見，在所繪示之半導體處理設備中，僅展示第三處理模組104C，且僅示意性地指示第一處理模組104A及第二處理模組104B鄰近其等各自閘閥。處理模組或腔室104A至104C可為相同類型或不同類型，且可經組態以執行用於製造積體電路(IC)器件之各種程序(例如，單晶圓程序)之一者，僅舉幾個實例性程序，包含沈積、塗佈、蝕刻、清潔、灰化或退火。當處理模組或腔室係沈積模組時，該沈積模組可經組態以藉由(僅舉幾例)物理氣相沈積、化學氣相沈積或原子層沈積來沈積薄膜。處理模組或腔室之各者繼而可包括一或多個處理站，各處理站經組態以在包含處理溫度及處理壓力之處理條件下處理基板。處理站可為(例如)各經組態以處理單個基板之單基板處理站且可包含用於處理其上之基板之基座。此外，半導體設備包含一或多個負載鎖112。負載鎖112之各者可具有(例如)呈垂直堆疊組態之用於固持複數個半導體基板之複數個狹槽。在一些組態中，兩個或兩個以上負載鎖112可相對於彼此垂直地堆疊。然而，在一些其他組態中，負載鎖112可相對於彼此橫向安置。如所組態，傳送腔室108用作在處理模組或腔室104A至104C與負載鎖112之間輸送半導體基板之中樞。
仍參考圖1A，感測器總成120A、120B及120C分別安置於傳送腔室108與處理模組或腔室104A、104B及104C之間的半導體基板之傳送路徑中。感測器總成120A至120C可包含(例如)用於偵測基板何時通過偵測區域之光學感測器總成。例如，該等光學感測器總成之各者可包含光發射器及光偵測器，使得在基板之邊緣通過並阻擋或中斷該光發射器與該光偵測器之間的射束路徑時，可偵測該基板之該邊緣。在所繪示實施例中，感測器總成120A至120C定位於使傳送腔室108與處理腔室104A至104B分離之閘閥附近之區域處，但在其他配置中感測器總成可定位於可供傳送機器人接達之其他區域中。
雖然歸因於傳送腔室108具有閉合蓋子而在圖1A中未展示，但真空傳送機器人(其在本文中進一步描述)安裝於傳送腔室108內部。圖1B係敞開傳送腔室108之透視圖。傳送腔室108包含真空傳送機器人(VTR) 130，VTR 130係由VTR控制器(未展示)加以控制且經組態以在半導體處理設備100之後端模組100A中之不同位置之間傳送基板。VTR 130之臂在旋轉(θ)、徑向(r)及垂直(z)運動軸上具有運動自由度。VTR 130可具有一或多組臂，各具有擁有叉形末端之末端執行器134或槳片以用於在其上放置及固持半導體基板。因此，VTR 130之臂之給定位置可具有可藉由徑向(θ, r, z)或笛卡爾(x, y, z)座標定義之對應座標。該等座標可相對於原點定義。藉由實例，原點(0, 0, 0)可對應於處於完全降低及回縮狀態中之機械臂之座標，其中末端執行器134直接面向PM2 104B。此外，所繪示之傳送腔室108包含用於在處理期間使處理模組104A至104C分別與傳送腔室108隔離之狹槽閥138A、138B及138C。此外，傳送腔室108包含(未)經展示用於使傳送腔室108與(若干)負載鎖112隔離之狹槽閥。根據各項實施例之機械臂可為任何合適類型，只要其可以本文中所描述之自由度平移，包含選擇順應性組裝機械臂(SCARA)類型或閉式運動鏈(「蛙腿」)類型。
圖1C係根據實施例之可旋轉及伸展以使半導體基板在不同位置之間移動之VTR 150之詳細透視圖。在所繪示實例中，臂具有用於在徑向方向上伸展之「蛙腿」組態。所繪示VTR 150具有兩組臂，各組臂可獨立地伸展同時以一個末端執行器154在另一末端執行器154上方之疊排式(over-under)陣型相依地旋轉。在操作中，一個末端執行器154可在另一末端執行器154回縮時伸展，使得可增加處理量。將瞭解，VTR 130 (圖1B)及VTR 150係在本文中作為實例提供且VTR之其他變動係可行的。
再次參考圖1A，在大氣壓下之半導體處理設備100之設備前端模組(EFEM) 100B連接至負載鎖112，且一或多個負載埠模組116A、116B、116C連接至EFEM 100B。負載埠模組116A至116C共同用作用於手動地或透過自動化構件(例如，自動材料搬運系統(AMHS)運載工具)將半導體基板引入至半導體處理設備100中之介面。EFEM 100B可處於經配備以提供層狀氣流及過濾以維持低顆粒環境(例如，1類環境)之微環境下。EFEM 100B包含各種組件，包含對準器ALN1及大氣機器人ATM1。對準器可經組態以使半導體基板之基準點或凹口對準。該大氣機器人經組態以使半導體基板在負載埠模組116A至116C與EFEM 100B之間移動。如所組態，(若干)負載鎖112係用作用於在處於真空下之傳送腔室108與包含負載埠模組116A至116C之工廠之其餘部分(其在大氣壓下)之間傳送基板之中樞之轉變腔室。
仍參考圖1A，在操作中，可將其上可執行一或多個先前處理步驟之基板裝載至負載埠模組116A至116C之一者上。大氣機器人ATM1使半導體基板自負載埠模組116A至116C之一者移動至負載鎖112之一者中。在將半導體基板放置於負載鎖112之一者中且密封EFEM 100B之外門之後，可使負載鎖112內之壓力與傳送腔室108之壓力相等且敞開內門。隨後，VTR 130 (圖1B)使末端執行器134 (圖1B)朝向負載鎖112旋轉以在負載鎖112上拾取並放置半導體基板。一旦使用末端執行器134自負載鎖112拾取半導體基板，VTR 130 (圖1B)便使末端執行器134遠離負載鎖112徑向回縮且臂旋轉使得將末端執行器134沿著包含處理模組104A至104C之對應者中之基座上之處理位置之路徑引導朝向狹槽閥138A至138C (圖1B)之一者。隨後，臂在該路徑中伸展通過敞開狹槽閥以將基板放置於該基座上。在半導體基板在路徑中移動至處理模組104A至104C之一者中時，基板經過感測器總成120A至120C之一者，從而觸發VTR控制器以記錄VTR 130之對應座標。
圖2A係繪示製備用於在其中處理半導體基板(例如，校準半導體基板在基座上之處理位置)之半導體處理設備之方法200的流程圖。可在類似於上文關於圖1A至圖1C所描述之半導體處理設備之半導體處理設備上使用校準基板執行方法200。方法200包括敞開半導體處理設備之處理腔室及在敞開腔室條件下使用緊固器件將校準基板緊固210於該處理腔室中之基座上。可手動地執行之緊固包括限制該校準基板之橫向移動使得校準基板保持於距相對於該基座之中心之居中位置之預定義公差內。該居中位置可為相對於基座之中心居中之位置。此外，方法包括閉合處理腔室及使校準基板經受220不同於敞開腔室條件之處理條件。例如，該處理條件可包含升高之處理溫度及/或在真空下之處理壓力。處理條件可(例如)歸因於處理腔室中之各種組件(諸如基座自身)之偏移而引起基座上之校準基板自敞開腔室條件下之居中位置偏移至處理條件下之中心處理位置。即，雖然藉由緊固器件限制校準基板相對於基座之相對移動，但校準基板之絕對位置仍可歸因於在處理條件下放置處理腔室而改變。此外，方法包括使用機械臂將校準基板自基座傳送230。方法進一步包括在校準基板自基座運輸時偵測240校準基板之位置及記錄對應於校準基板之該經偵測位置之該機械臂之座標。
參考圖2B，在如上文關於圖2A所描述使用校準基板校準之後，半導體處理設備可用於在經校準居中處理位置處處理半導體基板(例如，製造或生產半導體基板)，(例如)以製造IC器件。在一些實施例中，可在處理生產半導體基板之前自處理腔室移除緊固器件，使得緊固器件係暫時的。例如，由於緊固器件可主要經設計用於校準，因此故可具有用於生產半導體基板之偏心放置之相對較小公差。小公差對於製造產量可能太小且可導致生產半導體基板非所要地接觸緊固器件。若緊固在處理生產半導體基板期間保持於適當位置中(此對於校準基板無關緊要)，則此接觸可為非所要的，因為其在製造期間可跨生產半導體基板產生一些不利效應(例如，熱或沈積不均勻性)。然而，在一些其他實施例中，可將緊固器件留在處理腔室中使得用緊固器件處理生產半導體基板。處理生產半導體基板包含使用機械臂之經記錄座標放置不同於校準基板之半導體基板以在基座上在居中處理位置處進行處理。在將生產半導體基板放置於基座上之前，可偵測生產半導體基板之位置且可基於校準基板之先前偵測及/或記錄之位置來調整機械臂，使得將生產半導體基板放置於基座上處理位置處。
校準基座上之處理位置(例如，居中處理位置)之一些現有方法涉及反覆循環。各循環可包含(例如)：使用機器人將半導體基板放置於真空下之處理腔室中之基座上；使該處理腔室通氣以觀看半導體基板在基座上之位置；調整對應於處理位置之機械臂之座標使得基板較靠近基座上之居中位置放置；記錄機械臂之對應座標；閉合並抽空處理腔室。可重複反覆循環直至基於(例如)經處理監測器基板之量測達成半導體基板在基座上之令人滿意位置。然而，執行反覆循環可為耗時的，且達成半導體基板之令人滿意位置之反覆循環之數目有時可為高。當處理腔室係包含多個處理站及多個基座(例如，參見下文圖8A)之多站處理腔室時，校準程序可尤其困難且耗時。校準多站處理腔室中之處理位置之困難部分歸因於以下事實引起：可使用單個機器人將基板放置於不同處理站處。因此，調整機械臂之座標以使基板相對於基座之一者居中可影響其他基座之處理位置，例如，移動遠離其他基座之中心。
此外，現有方法可能未考量處理條件可能對處理位置之校準產生之各種影響。例如，本發明者已發現，當在敞開腔室條件下校準之後處理腔室經受實際處理條件時，包含基座之處理腔室之各種組件可在位置上顯著偏移。可使處理位置偏移之實際處理條件尤其包含高溫及/或循環溫度及壓力循環，例如，原子層沈積(ALD)程序中之泵抽/清洗循環、由腔室內之移動引起之振動、腔室內之不同部分之不同相對熱膨脹等。因此，基於在敞開腔室條件(例如，大氣及/或室溫條件)下之半導體基板之經觀察居中位置來調整及校準機器人可不表示在處理期間之半導體基板之實際處理位置(例如，居中處理位置)。
認識到此等及其他挑戰，本發明者已開發本文中所描述之方法，例如，包含敞開處理腔室及使用緊固器件將校準基板緊固於基座上及使該校準基板經受包含實際處理配方之一或多個參數之處理條件。隨後，記錄對應於自處理位置(校準基板在此處已經受實際處理條件)的運輸中之校準基板之位置之機器人之座標。校準基板可在其經拾取以進行傳送時處於處理溫度下。根據實施例之方法導致用於後續處理之經校準處理位置之較高準確度。方法可應用於具有一個處理站或多個處理站之兩種處理腔室中。
使用本文中所描述之方法尤其藉由使用緊固器件來達成經校準處理位置之經改良準確度。根據實施例之緊固器件經組態以將校準基板相對於基座之橫向移動限制於相對於校準基板之居中位置之相對較小預定義公差內。因此，使用經緊固之校準基板偵測處理位置導致在實際處理條件下對適當居中之處理位置之準確判定，而無關於可由處理腔室中之變化環境所引起之基座位置之偏移。即，根據實施例之緊固器件經組態使得可源自處理腔室中之變化條件(例如，溫度或壓力循環)之基座之任何偏移或移動相應地使校準基板偏移以相對於基座保持居中，即使該居中位置相對於原點及相對於敞開腔室居中位置偏移。因此，根據本文中所揭示之實施例之校準方法有利地補償在敞開腔室條件下判定機器人座標時引入之誤差。
校準基板可具有對應於藉由處理設備處理之生產半導體基板之合適形狀及大小，例如，具有12英寸直徑、8英寸直徑、6英寸直徑、4英寸直徑等之圓形形狀。然而，校準基板無需為圓形的。校準基板具有與隨後在處理腔室中處理之生產半導體基板相同之大小及形狀。校準基板可由與藉由半導體處理設備處理之生產半導體基板相同之材料形成。例如，校準基板可為矽測試晶圓。然而，校準基板可由與藉由半導體處理設備處理之生產半導體基板不同之材料形成。例如，校準基板可由不同材料(諸如石墨或陶瓷材料)形成。相較於Si晶圓，由不同材料形成之校準基板可具較小光反射性，此對於結合基於可見光之光學感測器一起使用可為有利的。
本文中關於圖3A至圖3D描述緊固器件之實例。圖3A係根據實施例之可結合用於將半導體基板緊固至基板支撐件(諸如基座)之緊固器件一起使用之基座總成300之橫截面透視圖。基座總成300包含呈基座304之形式之支撐件，基座304具有經組態以在處理期間在其上固持半導體基板之圓形上表面。基座304可由藉由各種方式(包含感應、傳導及/或輻射)吸收能量且可加熱或冷卻半導體基板之材料製成。在其他實施例中，支撐件可為內部晶圓卡盤。基座304可由具有高耐熱衝擊性、導熱率及純度之合適材料形成以在高溫下進行處理。例如，取決於特定熱及化學環境以及熱穩定性、耐腐蝕性及耐久性之規格，基座304可由諸如碳化矽(SiC)、經SiC塗佈之石墨及矽之材料形成。基座總成300具有中心導管316，可透過中心導管316建立電連接以用於將(例如)電力或感測信號提供至基座304或自基座304提供(例如)電力或感測信號。基座總成300包含經組態以在往返於基座304傳送基板期間上下移動之三個或三個以上銷312。在處理期間，銷312之頂表面與基座之表面齊平或在基座之表面下方。在往返於基座304傳送基板之前，將銷312放置於相對於基座304表面較高之位置上，使得可在基板與基座304之上表面之間插入末端執行器。接著使銷312相對於基座304表面向下移動，使得基板擱置於末端執行器上，從而可將基板自處理腔室傳送出。又，圖3A中繪示經組態以在執行本文中所描述之各種方法期間將基板(例如，校準基板)緊固至基座304上之處理位置(例如，居中處理位置)之緊固器件308。由於緊固器件308可為在校準期間使用但不一定在處理期間使用之暫時器件，故緊固器件308可經組態以依最小努力或對周圍特徵之位置之干擾而容易地插入於處理腔室中及在處理腔室中移除。
圖3B係上文關於圖3A所描述之基座總成300之邊緣區域的詳細橫截面透視圖。圖3C係展示圖3B中所展示之邊緣區域而未展示基座304以更清楚地展示緊固器件308之詳細橫截面透視圖。如圖3B中所展示，在一些組態中，基座304之上表面包含形成徑向階梯狀表面之一或多個同心肩部304A、304B，該等徑向階梯狀表面係相對於中心表面304C之凸起表面。當存在時，基板之邊緣區域可接觸外肩部304A或304B之凸起表面。在所繪示實例中，緊固器件308具有環形結構，例如，具有在橫截面視圖中配置為倒轉L形之水平部分308A及垂直部分308B之凸環結構。如圖3B及圖3C中所展示，緊固器件308之垂直部分308B圍繞基座304且水平部分308A朝向中心表面304C向內徑向延伸。垂直部分308B水平地插置於基座304與外圓柱形支撐結構324之間。水平部分308A具有小於基座304之內徑之內徑使得其可擱置於基座304之外邊緣區域(例如，基座304之外肩部304B之上表面)上。水平部分308A可經組態(例如)以具有合適厚度，使得滑動半導體基板之外邊緣可與延伸超過其之水平部分308A接觸。例如，水平部分308A之上表面可經設計以比半導體基板之上表面高出至少0.5 mm、1 mm、2 mm、3 mm、4 mm、5 mm或在藉由此等值之任一者界定之範圍內之任何值。可使用螺釘320固定緊固器件308之位置以將緊固器件308固定地附接至基座總成300之外圓柱形支撐件324結構。
圖3D係放置於上文關於圖3A至圖3C所描述之基座304上之基板350及圍繞基板350之緊固器件308之俯視圖。緊固器件308之水平部分308A具有比基板350之直徑d1 大相對較小量之內徑d2 ，使得在基板350與緊固器件308之水平部分308A之間形成定義滑動公差之小間隙328。另一方面，直徑d1 與直徑d2 彼此足夠接近，使得容許放置於基座304上之基板350相對於基座304上之居中位置在小公差內偏離。另一方面，直徑d1 與直徑d2 彼此足夠不同，使得考量到與機器人準確度、半導體基板350、基座304及緊固器件308之熱膨脹相關聯之可變性，及半導體基板在末端執行器上之位置之可變性，一旦根據實施例判定對應於基板350之居中位置之機械臂座標，便可重複地將基板350放置於基座304上緊固器件308之內徑內。根據各項實施例，差d2 -d1 或間隙328之最大值可為(例如)小於5 mm、4 mm、3 mm、2 mm、1 mm、0.5 mm或在藉由此等值之任一者界定之範圍內之值。再次參考圖3B，基座可具有介於緊固器件308之內徑與外徑之間的直徑。
緊固器件308可由考量到與基座304相關聯之一些或所有材料性質之合適材料形成，例如，與半導體基板相對匹配之熱膨脹、熱穩定性、耐腐蝕性、耐久性、純度及低顆粒產生。例如，緊固器件308可由相同或不同於基座304之材料之任何合適材料(諸如基於陶瓷、玻璃、半導體或金屬之材料)形成。
緊固器件之其他實例係可能的，只要實質上達成上述技術效應。例如，雖然上文關於圖3A至圖3D所描述之緊固器件係呈凸環之形式，但緊固器件可採用各種其他形式。例如但不限於，緊固器件可為具有多個突部之具有較大直徑之凸環，該等突部可為可卸離的，向內延伸以將半導體基板緊固於三個或三個以上點處。緊固器件亦可由可放置在基板周圍以限制基板之橫向移動之離散未連接工件形成。
在一些實施例中，可如圖3D中所展示般手動地安置校準基板。然而，實施例並不受限於此且可使用機器人安置校準基板。
再次參考圖2A中所繪示之方法200A，在使用上文關於圖3A至圖3D所描述之緊固器件將校準基板緊固210於基座上之後，閉合處理腔室且使校準基板經受220處理條件。在一些實施例中，使校準基板經受220該處理條件可包含使基板經受處理壓力及處理溫度之一或兩者。處理壓力可為半導體基板在處理期間在處理腔室中可經受之任何壓力，僅舉幾例，包含在處理之前之基礎壓力、沈積壓力、蝕刻壓力或退火壓力。例如，處理壓力可為小於大氣壓且大於0.01毫托之任何壓力。處理溫度可為半導體基板在處理期間在處理腔室中可經受之任何溫度，僅舉幾例，包含沈積溫度、蝕刻溫度或退火溫度。例如，該處理溫度可為在室溫與且小於1500o C (例如，100o C至1500o C、200o C至1500o C、300o C至1500o C、100o C至1000o C、200o C至1000o C、300o C至1000o C或在藉由此等值之任一者界定之範圍內之溫度)之間之任何溫度。在一些實施例中，使校準基板經受處理條件可包含使基板經受包含暴露至諸如前驅體之一或多個氣體之處理配方之至少部分。有利的是，使校準基板經受處理條件容許方法考量由於處理條件而引起之基座及/或基板之位置之偏移。
仍再次參考圖2A，在使校準基板經受220處理條件之後，方法200繼續進行以使用機器人將校準基板自基座傳送230出處理腔室且偵測240校準基板之位置。在一些實施例中，在傳送或運輸基板時(例如，在校準移動時)執行偵測240，且記錄對應於經偵測位置之機器人之座標。根據一些實施例，在基板移動時使用本文中所描述之感測器總成實時偵測校準基板之位置。然而，實施例並不限於此且如本文中所描述，術語「運輸」或「傳送」並不排除其中暫時停止基板及/或將其從處理腔室與傳送腔室之間的直接路徑取出以執行偵測之方法。例如，可在單獨偵測位置(諸如對準站)處執行偵測。
圖4A示意性地繪示根據實施例之用於在校準或半導體基板412通過或經過一或多個感測器(例如，光學感測器)時偵測校準或半導體基板412之位置(例如，邊緣)及記錄對應於該校準或半導體基板之該經偵測位置之機器人座標的感測器總成400。感測器總成400包括安置於校準或半導體基板412之路徑408 (例如，處理腔室或基座與傳送腔室之間的路徑)中之一或多個感測器404A、404B。感測器總成400經組態以偵測具有合適形狀之基板412 (例如，圓形半導體晶圓，諸如12英寸直徑晶圓、8英寸直徑晶圓、6英寸直徑晶圓、4英寸直徑晶圓等)之位置，如上文所描述。然而，基板412無需為圓形的。基板412可為校準基板、未經處理半導體基板或其上具有部分製造之積體電路之半導體基板。感測器總成400可如上文關於感測器總成120A至120C (圖1A)所描述般安置。例如，感測器404A、404B可安置於半導體處理設備內之處理腔室或處理腔室之處理站416與相鄰位置之間的路徑408中。例如，如上文關於圖1A至圖1C所描述，感測器404A、404B可經組態以在基板在傳送腔室108 (圖1A)與處理腔室或模組 (例如，處理模組104A至104C (圖1A))之一者之間的路徑408中移動時偵測該基板。感測器總成400電連接至真空傳送機器人(VTR)控制器420，且經組態以在偵測基板412之位置時觸發及發送電信號至VTR控制器420。回應於該電信號，VTR控制器420經觸發以將VTR 130之對應位置或座標(例如，VTR 130之臂之徑向及角座標)記錄於電連接至VTR控制器420之記憶體或儲存器件424中。
圖4B繪示可用作感測器404A、404B之一或兩者之感測器404之一實例。感測器404包含光源428A及偵測器428B。光源428A可為高速雷射，且偵測器428B可為連接至機器人控制器之數位I/O之高速感測器。光源428A及/或偵測器428B可使用(例如)安裝支架432安裝於半導體處理設備上，使得光射束穿過透明窗口。在所繪示實例中，感測器404藉由在使用機器人將基板412 (圖4A)自處理站416傳送時偵測光射束之阻擋來偵測基板412之位置。
參考圖5，描述偵測校準基板328 (例如，在自基座運輸時)之位置之實例性方法。參考圖5，以類似於上文關於圖3A至圖3D所描述之方式，將校準基板328放置於基座上使得容許基板328在相對於居中位置之小公差距離內偏離。此後，如上文關於圖4A所描述，沿著路徑408將校準基板328自處理站或腔室(例如)傳送至傳送腔室。路徑408可表示(例如)通過機器人原點或參考點及基座中心C之線。在傳送校準基板328時，使用如上文關於圖4A及圖4B所描述之一或多個感測器(諸如基於光射束之光學感測器)偵測校準基板328之位置。例如，(若干)經偵測位置在其等與如上所述之光學感測器之一對射束路徑交叉時可包含(例如)第一前基板邊緣區域512A及第二前基板邊緣區域512B之一或兩者。替代性地或此外，(若干)經偵測位置在其等與該對射束路徑交叉時可包含第一後基板邊緣區域512C及第二後基板邊緣區域512D之一或兩者。基於該對射束路徑之間的距離d之已知或經量測值，可藉由機器人控制器以及機械臂之對應座標判定或計算圓形校準基板328之直徑、機械臂之速度、第一及第二射束路徑與第一前基板邊緣區域512A及第二前基板邊緣區域512B以及第一後基板邊緣區域512C及第二後基板邊緣區域512C之至少兩者之(若干)經量測交叉時間及在(若干)交叉時間機械臂之經量測座標、校準中心位置504。因此，將校準基板之經偵測位置及/或機械臂之對應座標儲存於如上文關於圖4A所描述之連接至機器人控制器之儲存器或記憶體中。
仍參考圖5，在如上所述使用校準基板328校準處理腔室中之居中處理位置及儲存對應機械臂座標之後，根據實施例之方法有利地使用經儲存資訊作為參考以調整隨後引入至處理腔室中以進行處理之半導體基板之位置，如本文中所描述。如上文(例如，參考圖2A中所繪示之方法200A)所描述，根據本文中所描述之各種方法校準居中處理位置減少與校準居中處理位置相關聯之各種誤差源，例如，包含在處理期間相對於敞開腔室條件之溫度及壓力變化。然而，例如，歸因於由基板位置在裝載腔室、傳送腔室及/或末端執行器中之移動或偏移所引起之在基板位置進入處理腔室時基板位置之可變性，存在其他誤差源。因此，考量到在待處理之半導體基板進入處理腔室時該半導體基板之基板位置之可變性之各種其他來源，在如上所述使用校準基板328校準居中位置之後，根據實施例之方法進一步包含將待處理之生產半導體基板528傳送至處理腔室中，其中在將生產半導體基板528傳送至處理腔室中時，偵測生產半導體基板528之位置。可調整生產半導體基板528之經偵測位置使得將生產半導體基板528放置於基座上以在經校準居中處理位置處或更靠近經校準居中處理位置進行處理。例如，在半導體基板自傳送腔室移動至處理腔室中時，待處理之生產半導體基板528之位置之調整可為實時或即時的(「on the fly」)。可依類似於(惟生產半導體基板528之運動之方向反向除外)上文關於校準基板328之偵測(例如，使用圖4B中之感測器404A、404B)所描述之方式，基於使用一或多個感測器(諸如基於光射束之光學感測器)偵測之生產半導體基板528之位置觸發調整。例如，在上文所描述之校準程序期間之校準基板328之運動之方向可自處理腔室至傳送腔室，而待處理之生產半導體基板528之運動之方向可自該傳送腔室至該處理腔室。例如，半導體生產基板528之(若干)經偵測位置在其等與如上所述之光學感測器之該對射束路徑交叉時可包含(例如)第一前導基板邊緣區域516C及第二前導基板邊緣區域516D之一或兩者。替代性地或此外，(若干)經偵測位置在其等依類似於上文所描述之方式與光學感測器之該對射束路徑交叉時可包含(例如)第一後基板邊緣區域516A及第二後基板邊緣區域516B之一或兩者。類似於如上文關於校準基板328之偵測所描述，基於該對射束路徑之間的距離d之已知或經量測值，可藉由機器人控制器以及機械臂之對應座標判定圓形生產半導體基板528之直徑、機械臂之速度、第一及第二射束路徑與第一前基板邊緣區域516C及第二前基板邊緣區域516D以及第一後基板邊緣區域516A及第二後基板邊緣區域516B之至少兩者之(若干)經量測交叉時間及在(若干)交叉時間機械臂之經量測座標、偏移中心位置508。在相對於校準基板328之經儲存位置(例如，校準中心位置504或機械臂之對應座標)比較半導體生產基板528之位置(例如，偏移中心位置508)之後，可調整機械臂以補償其等之間的偏移。該比較可利用(例如)藉由分別對應於邊緣位置512A與邊緣位置516A、邊緣位置512B與邊緣位置516B、邊緣位置512C與邊緣位置516C及邊緣位置512D與邊緣位置516D之間的差之邊緣位置差∆yA 、∆yB 、∆yC 、∆yD 表示之時間或距離之偏移。例如，可實時控制機器人，使得調整半導體生產基板528之位置以抵消校準基板328之經記錄位置與生產半導體基板528之位置之間的差，該差可藉由如所展示具有量值∆C之自偏移中心位置508至校準中心位置504之向量表示。
圖6繪示如何基於偏移之經偵測量是否超過臨限值來進行是否應調整生產半導體基板528之位置以抵消生產半導體基板528之位置相對於校準基板328之經儲存位置之差的判定。可使用各種方法進行此判定。例如，參考圖6，可基於圍繞經校準中心位置C (圖5)之公差區域600來設定該臨限值。在所繪示實例中，公差區域600係由在第一水平方向上之公差±y及在第二水平方向上之公差±x來定義。用於在一或兩個水平方向上進行調整之公差值可為(例如) 0.02 mm、0.05 mm、0.1 mm、0.15 mm、0.2 mm或在藉由此等值之任一者界定之範圍內之值。例如，當臨限公差在第一水平方向上為±0.1 mm且在第二水平方向上為±0.1 mm時，公差區域600具有圍繞校準中心位置504 (圖5)居中之0.04 mm2 之面積。當經偵測之偏移居中位置508 (圖5)係在公差區域600之外時，可觸發機器人之對應調整以抵消生產半導體基板528 (圖5)之位置之偏移。
判定臨限值之其他實例係可能的。例如，參考圖7，可基於圍繞經校準中心位置呈具有直徑之圓形區域之形式之公差區域700來設定該臨限值。在此方法中，落在該圓內部之任何經偵測偏移被視為在規格內，且不觸發機器人之調整。例如，方法可使用來自經校準中心位置504 (圖5)之經記錄值之向量長度以判定是否觸發調整。在所繪示實例中，可表示待處理之半導體基板之經量測偏移中心位置之點將被視為在規格內，且不觸發調整。藉由公差區域之直徑∆d定義之公差值可為(例如)0.04 mm、0.1 mm、0.2 mm、0.3 mm、0.4 mm或在藉由此等值之任一者界定之範圍內之值。例如，當直徑∆d係0.2 mm時，公差區域700具有圍繞校準中心位置504 (圖5)居中之0.01π2 mm2 之面積。當偏移居中位置508 (圖5)係在公差區域700之外時，可觸發機器人之對應調整以抵消半導體基板之位置之偏移。因此，判定是否應偏移機械臂之位置以將半導體基板放置成更靠近校準中心位置504 (圖5)可尤其包含：移動機械臂使得半導體基板移動以與感測器對之光射束對交叉；使用機器人控制器捕獲半導體基板之位置及機械臂之對應位置；及比較最新捕獲位置與經儲存校準中心位置。若最新量測位置係在預定臨限值之外，則可如上文所描述般進行偏移調整。若最新量測位置係在該預定臨限值之內，則容許機器人繼續將半導體基板傳送至基座。如上文所描述，在感測器對感測末端執行器上之半導體基板時，經儲存及比較之實際資訊可為在基板穿過感測器之射束時機械臂之座標。使用演算法，可計算基板偏移且接著調整機器人軌跡以將基板定位成更靠近基座上之經儲存校準中心位置。
根據實施例，使用方法，相對於使用校準基板之經儲存中心位置，半導體基板在基座上之後續居中位置之可重複性可小於500 μm、400 μm、300 μm、200 μm、100 μm、50 μm或在藉由此等值之任一者界定之範圍內之值。
在上文，已參考單個基座描述校準處理腔室中之中心處理位置且隨後基於其處理半導體基板。然而，所揭示之發明概念可擴展至具有各具有基座之複數個處理站之多站處理腔室。圖8A中繪示具有複數個處理站之處理腔室104之實例。為清楚起見，未展示腔室蓋子。所繪示之處理腔室104可對應(例如)於可附接至傳送腔室108之處理模組或腔室104A、104B或104C之任一者，如上文關於圖1A所描述。在所繪示之實施例中，第一至第四處理站分別包含第一至第四基座300A、300B、300C及300D。此外，所繪示之處理腔室104包含包括第一至第四分度器臂808A、808B、808C及808D之分度器804。圖8B中更詳細地繪示分度器804。分度器804包含中心軸，第一至第四分度器臂808A至808D自該中心軸向外伸展。中心軸經組態以使第一至第四分度器臂808A至808D旋轉地平移。分度器臂808A至808D之各者具有用於接納基板之接納端，且該等接納端之各者分別包含至少三個銷之集合812A、812B、812C及812D。不同於其中機器人末端執行器可直接往返於基座傳送基板之具有單個基座之處理腔室，在具有多個處理站之所繪示處理腔室104中，在藉由機器人之末端執行器134拾取一或多個基板或將該一或多個基板放置於(若干)基座上之前，首先將該一或多個基板傳送至分度器804之一或多個臂808A至808D之接納端。分度器臂808A、808B、808C及808D之接納端經組態以自末端執行器134 (圖8A)連續地接納基板，該基板可通過單個狹槽閥(圖1B中之138A至138C)進入腔室。
藉由實例，在操作中，為將基板自傳送腔室108 (圖1A)傳送至基座300A至300D之一者(例如，第三基座300C)，首先可使分度器804之中心軸旋轉使得將分度器臂808A至808D之一者(例如，第三分度器臂808C)放置於鄰近狹槽閥之第四基座300D上方。接著，具有安置於其末端執行器134上之基板之機械臂可自傳送腔室橫向伸展通過狹槽閥以傳送基板。接著可在垂直方向上降低末端執行器134及/或可垂直升高分度器804，使得基板350擱置於銷812C上，如圖8B中所展示。接著，可使分度器804旋轉使得基板350安置於第三基座300C上方。接著，可升高第三基座300C之銷，及/或可在垂直方向上降低分度器804，使得基板350擱置於第三基座300C之銷上。此後，可降低基座300C之銷以將基板350直接放置於第三基座300C上。以此方式，可藉由將基板循序地放置於各自分度器臂808A、808B、808C及808D之銷812A、812B、812C及812D上且此後放置於各自基座300A至300D上而將多達四個基板傳送至第一至第四基座300A至300D。可藉由按相反順序執行此等操作來達成將一或多個基板自(若干)基座300A至300D傳送至傳送腔室。
將瞭解，當處理腔室係包含多個處理站及多個基座之多站處理腔室(諸如上文關於圖8A所描述之多站處理腔室)時，實施用於校準居中處理位置之現有方法可特別困難且耗時。困難部分歸因於以下事實引起：如上文關於圖8A所描述，使用單個機器人將基板傳送至多個基座。因此，當調整機器人以使基板相對於基座之一者居中時，調整可影響相對於剩餘基座之處理位置。因此，除非損及準確度，否則校準用於所有基座之居中處理位置可非常耗時。然而，藉由使用本文中所揭示之方法，可在顯著較少損及準確度之情況下節省大量時間。
再次參考圖2A，當在多站處理腔室(諸如圖8A中所繪示之處理腔室104)上執行校準方法200A時，方法包括在敞開腔室條件下使用多個緊固器件將校準基板緊固210於該處理腔室中之多個基座(圖8A中之300A至300D)之各者上。此外，方法包括閉合處理腔室及使校準基板之各者經受220處理條件。此外，方法包括使用機械臂循序地將校準基板之各者自基座之各自者傳送230。方法進一步包括循序地偵測240在校準基板自各自基座運輸時基板之各者之位置及記錄對應於校準基板之各者之經偵測位置之機械臂之座標。藉由實例，可藉由反轉上文所描述之用於將基板傳送至基座之操作之順序來執行傳送230校準基板之各者。例如，為將校準基板自第三基座300C傳送以偵測其位置，首先可升高第三基座300C之銷。接著，可旋轉分度器804使得第三臂808C之第三銷812C安置於校準基板下面。接著可降低第三基座300C之銷，使得校準基板擱置於第三基座300C之銷上。接著，可旋轉分度器804使得校準基板安置於第四基座300D上方。接著可將末端執行器134插入於校準基板下方。可升高末端執行器134及/或可在垂直方向上降低分度器804，使得校準基板擱置於分度器134上。此後，具有安置於其末端執行器134上之校準基板之機械臂可自處理腔室104朝向傳送腔室橫向回縮。在使校準基板回縮時，可依類似於上文所描述之方式偵測校準基板之位置(圖2A)及可記錄對應於該經偵測位置之機械臂之座標。以此方式，可藉由接著循序地將四個校準基板自第一至第四基座300A至300D傳送至傳送腔室來校準用於四個校準基板之各者之居中處理位置。一旦以此方式針對處理站之各者校準居中處理位置，便可以類似於上文關於圖5所描述之如針對如上文關於圖8A所描述之多站腔室修改之方式實時或「即時」調整隨後處理之半導體基板之位置(例如，在半導體基板自傳送腔室移動至處理腔室中時)。
儘管本文中已參考特定實施例描述本發明，但此等實施例並不用於限制本發明且係出於闡釋性目的而闡述。熟習此項技術者將明白，可在不脫離本發明之精神及範疇之情況下進行修改及改良。
本文中所揭示之各項實施例之此等簡單修改及改良係在本發明之範疇內，且此外，本發明之特定範疇將藉由隨附發明申請專利範圍予以定義。
在前文中，將瞭解，實施例之任一者之任何特徵可與實施例之任何其他者之任何其他特徵組合或用實施例之任何其他者之任何其他特徵組合置換。
除非背景內容另有清楚要求，否者在描述及發明申請專利範圍各處，字詞「包括(comprise/comprising)」、「包含(include/including)」及類似者應解釋為包含意義，與排他性或詳盡性意義相反；即，解釋為「包含但不限於」之意義。如本文中通常所使用，字詞「耦合」係指可直接連接或藉由一或多個中間元件連接之兩個或兩個以上元件。同樣地，如本文中通常所使用，字詞「連接」係指可直接連接或藉由一或多個中間元件連接之兩個或兩個以上元件。此外，字詞「在本文中」、「在上文」、「在下文」及類似含義之字詞在於本申請案中使用時應係指本申請案整體而非指本申請案之任何特定部分。在背景內容允許之情況下，上文[實施方式]中之使用單數或複數之字詞亦可分別包含複數或單數。關於兩個或兩個以上品項之清單之字詞「或」，該字詞涵蓋所有以下字詞解釋：該清單中之品項之任一者、該清單中之所有品項及該清單中之品項之任何組合。
此外，除非另有明確陳述或在如所使用之背景內容內以其他方式理解，否則本文中使用之條件語言(尤其諸如「可以(can/could)」、「可能(might)」、「可(may)」、「例如(e.g./for example)」、「諸如」及類似者)一般意欲傳達某些實施例包含而其他實施例不包含特定特徵、元件及/或狀態。因此，此條件語言一般並不意欲暗示一或多項實施例在任何情況下需要特徵、元件及/或狀態，或此等特徵、元件及/或狀態是否包含於任何特定實施例中或在任何特定實施例中執行。
雖然已描述某些實施例，但此等實施例僅藉由實例呈現，且並不意欲限制本發明之範疇。實際上，本文中所描述之新穎設備、方法及系統可依多種其他形式體現；此外，可在不脫離本發明之精神之情況下在本文中所描述之方法及系統之形式上作出各種省略、置換及改變。例如，雖然以給定配置呈現特徵，但替代實施例可用不同組件及/或感測器形貌執行類似功能性，且可刪除、移動、添加、細分、組合及/或修改一些特徵。此等特徵之各者可依多種不同方式實施。可組合上文所描述之各項實施例之元件及動作之任何合適組合以提供進一步實施例。上文所描述之各種特徵及程序可彼此獨立地實施，或可以各種方式組合。本發明之特徵之所有可能組合及子組合意欲落在本發明之範疇內。
100:半導體處理設備 100A:後端模組 100B:設備前端模組(EFEM) 104:處理腔室 104A:處理模組或腔室/第一處理模組(PM1) 104B:處理模組或腔室/第二處理模組(PM2) 104C:處理模組或腔室/第三處理模組(PM3) 108:傳送腔室 112:負載鎖 116A:負載埠模組 116B:負載埠模組 116C:負載埠模組 120A:感測器總成 120B:感測器總成 120C:感測器總成 130:真空傳送機器人(VTR) 134:末端執行器 138A:狹槽閥 138B:狹槽閥 138C:狹槽閥 150:真空傳送機器人(VTR) 154:末端執行器 200A:校準方法 210:步驟 220:步驟 230:步驟 240:步驟 300:基座總成 300A:第一基座/基座 300B:第二基座/基座 300C:第三基座/基座 300D:第四基座/基座 304:基座 304A:同心肩部/外肩部 304B:同心肩部/外肩部 304C:中心表面 308:緊固器件 308A:水平部分 308B:垂直部分 312:銷 316:中心導管 320:螺釘 324:外圓柱形支撐結構/外圓柱形支撐件 328:小間隙/間隙/校準基板/圓形校準基板 350:基板/半導體基板 400:感測器總成 404:感測器 404A:感測器 404B:感測器 408:路徑 412:校準或半導體基板/基板 416:處理站 420:真空傳送機器人(VTR)控制器 424:記憶體或儲存器件 428A:光源 428B:偵測器 432:安裝支架 504:校準中心位置/經校準中心位置 508:偏移中心位置/偏移居中位置 512A:第一前基板邊緣區域 512B:第二前基板邊緣區域 512C:第一後基板邊緣區域 512D:第二後基板邊緣區域 516A:第一後基板邊緣區域 516B:第二後基板邊緣區域 516C:第一前基板邊緣區域 516D:第二前基板邊緣區域 528:生產半導體基板/半導體生產基板/圓形生產半導體基板 600:公差區域 700:公差區域 804:分度器 808A:第一分度器臂/臂/分度器臂 808B:第二分度器臂/臂/分度器臂 808C:第三分度器臂/臂/分度器臂/第三臂 808D:第四分度器臂/臂/分度器臂 812A:集合/銷 812B:集合/銷 812C:集合/銷/第三銷 812D:集合/銷 C:經校準中心位置 d:距離 d1 :直徑 d2 :內徑/直徑 ∆C:量值 ∆d:直徑 ∆yA :邊緣位置差 ∆yB :邊緣位置差 ∆yC :邊緣位置差 ∆yD :邊緣位置差
現將藉由非限制性實例參考附圖描述本發明之實施例。
圖1A係根據實施例之具有基板處置系統之實例性半導體處理設備的俯視圖，該基板處置系統經組態用於在該半導體處理設備內之不同位置處移動及放置半導體基板。
圖1B係圖1A中所繪示之半導體處理設備之敞開傳送腔室之透視圖，其展示具有可旋轉、垂直地移動及橫向地伸展以使半導體基板在半導體處理設備之不同位置之間移動之臂之實例性真空傳送機器人。
圖1C係可安裝於圖1A中所繪示之半導體處理設備之傳送腔室中之另一實例性真空傳送機器人的透視圖。
圖2A係繪示根據實施例之校準半導體處理腔室中之處理位置之方法的流程圖。
圖2B係繪示根據實施例之校準半導體處理腔室中之處理位置之另一方法的流程圖。
圖3A係根據實施例之可結合用於將半導體基板緊固至基座之緊固器件一起使用之實例性基座總成的橫截面透視圖。
圖3B係根據實施例之圖3A中所繪示之實例性基座總成之部分的詳細橫截面透視圖。
圖3C係根據實施例之圖3A中所繪示之出於圖解目的經展示無基座之實例性基座總成之部分的詳細橫截面透視圖。
圖3D係根據實施例之圍繞基座上之半導體基板之緊固器件的俯視圖。
圖4A示意性地繪示根據實施例之經組態以偵測經過一或多個感測器之基板之位置之感測器總成。
圖4B係根據實施例之經組態以使光射束透射以用於偵測通過其之基板之位置之光學感測器的實例。
圖5繪示根據實施例之在半導體處理設備之不同位置之間轉變期間藉由光學感測器偵測之基板之邊緣區域。
圖6繪示根據實施例之用於判定是否應調整將在處理腔室中處理之半導體基板之位置之實例性臨限偏移。
圖7繪示根據實施例之用於判定是否應調整將在處理腔室中處理之半導體基板之位置之另一實例性臨限偏移。
圖8A係根據實施例之具有可採用各種方法之多個處理站之處理腔室的透視圖。
圖8B係圖8A中所繪示之處理腔室中之分度器的透視圖。
200A:校準方法
210:步驟
220:步驟
230:步驟
240:步驟

Claims (29)

  1. 一種校準半導體處理腔室中之處理位置之方法，該方法包括： 在敞開腔室條件下使用緊固器件將校準基板緊固於處理腔室中之支撐件上，其中緊固包括限制該校準基板之橫向移動使得該校準基板保持於距相對於該支撐件之中心之居中位置之預定義公差內； 使該校準基板經受不同於該敞開腔室條件之處理條件； 使用機械臂將該校準基板自該支撐件傳送；及 偵測該校準基板之位置並記錄對應於該校準基板之該經偵測位置之該機械臂之座標。
  2. 如請求項1之方法，其中緊固該校準基板係手動地執行。
  3. 如請求項1之方法，其進一步包括自該處理腔室移除該緊固器件及在該處理腔室中處理生產基板。
  4. 如請求項1之方法，其中偵測該位置包括在該校準基板自該支撐件運動時偵測。
  5. 如請求項1之方法，其中使該校準基板經受該處理條件包括使該處理腔室經受真空條件及使該支撐件經受高於室溫之處理溫度之一或兩者。
  6. 如請求項5之方法，其中將該校準基板自該支撐件傳送包括在該支撐件處在該處理溫度下時傳送。
  7. 如請求項1之方法，其中使該校準基板經受該處理條件引起該校準基板在位置上自該敞開腔室條件下之該居中位置偏移至該處理條件下之居中處理位置，且其中傳送該校準基板包括將該校準基板在該居中處理條件下自該支撐件傳送。
  8. 如請求項1之方法，其中偵測該校準基板之該位置包括使用一對光射束在該處理腔室與連接至該處理腔室之傳送腔室之間的基板傳送路徑中偵測。
  9. 如請求項8之方法，其中使用該對光射束偵測包括在該校準基板與該對光射束交叉時偵測該校準基板之兩個或兩個以上邊緣區域。
  10. 如請求項1之方法，其中該緊固器件經組態以防止該校準基板在該支撐件上相對於該居中位置橫向滑動達超過2 mm。
  11. 如請求項1之方法，其中該緊固器件包括經組態以固定地圍繞該支撐件上之該校準基板之環形結構。
  12. 如請求項1之方法，其中該半導體處理腔室包括複數個支撐件，且其中該方法包括： 在該敞開腔室條件下使用兩個或兩個以上緊固器件將兩個或兩個以上校準基板緊固於該處理腔室中之該等支撐件之兩者或兩者以上，其中緊固包括限制該等校準基板之各者之橫向移動以防止在該各自支撐件上相對於各自支撐件中心自各自居中位置橫向滑動達超過預定義公差； 使該等校準基板之該各者經受不同於該敞開腔室條件之各自處理條件； 使用機械臂將該等校準基板之該各者自該各自支撐件循序地傳送；及 偵測在該等校準基板之該各者自該各自支撐件運輸時該等校準基板之該各者之位置且記錄對應於該校準基板之該各者之該經偵測位置之該機械臂之座標。
  13. 一種在處理腔室中之經校準位置處處理半導體基板之方法，該方法包括： 在藉由緊固器件將校準基板在距居中處理位置之預定義公差內限制於支撐件上時，使該校準基板經受處理腔室中之處理條件； 使用機械臂將該校準基板自該支撐件傳送且記錄在該校準基板自該支撐件運輸時對應於該校準基板之沿著基板傳送路徑之經偵測位置之該機械臂之座標；及 使用該機械臂之該等經記錄座標將生產半導體基板放置於該支撐件上以在該居中處理位置處進行處理。
  14. 如請求項13之方法，其進一步包括，在將該生產半導體基板放置於該支撐件上之前，偵測該生產半導體基板之位置且基於該校準基板之該經偵測位置調整該機械臂使得將該生產半導體基板放置於該支撐件上該居中處理位置處。
  15. 如請求項14之方法，其中基於該校準基板之該經偵測位置調整該機械臂包括在該生產半導體基板之該經偵測位置與該校準基板之該經偵測位置彼此偏移達超過約0.1 mm時調整。
  16. 如請求項13之方法，其中在使該校準基板經受該處理條件之前，在敞開腔室條件下手動地緊固該校準基板。
  17. 如請求項13之方法，其中使該校準基板經受該處理條件包括使該處理腔室經受真空條件及使該支撐件經受高於室溫之處理溫度之一或兩者。
  18. 如請求項17之方法，其中將該校準基板自該支撐件傳送包括在該支撐件處在該處理溫度下時傳送。
  19. 如請求項13之方法，其中藉由使用一對光射束在該處理腔室與連接至該處理腔室之傳送腔室之間的該基板傳送路徑中偵測在傳送該校準基板時該校準基板之該位置來獲得該校準基板之該經偵測位置。
  20. 如請求項19之方法，其中使用該對光射束偵測包括在該校準基板與該對光射束交叉時偵測該校準基板之兩個或兩個以上邊緣區域。
  21. 如請求項13之方法，其中該緊固器件經組態以防止該校準基板在該支撐件上相對於該居中處理位置橫向滑動達超過2 mm，其中該居中處理位置係相對於支撐件中心居中。
  22. 如請求項13之方法，其進一步包括在記錄該機械臂之該等座標之後且在將該生產半導體基板放置於該支撐件上以進行處理之前移除該緊固器件。
  23. 如請求項13之方法，其中該半導體處理腔室包括複數個支撐件，且其中該方法包括： 在藉由兩個或兩個以上緊固器件將兩個或兩個以上校準基板限制於該等支撐件之兩者或兩者以上之各自處理位置時，使該等支撐件之該兩者或兩者以上之該兩個或兩個以上校準基板經受該處理腔室中之各自處理條件； 使用機械臂將該等校準基板自該等支撐件之該兩者或兩者以上循序地傳送且記錄在該等校準基板自該等支撐件之該兩者或兩者以上運輸時對應於該等校準基板沿著各自基板傳送路徑之經偵測位置之該機械臂之座標；及 使用該機械臂之該等經記錄座標將兩個或兩個以上生產半導體基板放置於該等支撐件之該兩者或兩者以上以在該等各自居中處理位置處進行處理。
  24. 一種用於校準半導體基板在半導體處理腔室中之處理條件之裝置，其包括： 緊固器件，其經組態以防止校準基板在支撐件上相對於支撐件中心自居中處理位置橫向滑動達超過2 mm； 感測器總成，其經組態以在使用機械臂將該校準基板自該支撐件傳送時偵測該校準基板之位置；及 記憶體器件，其經組態以記錄對應於該校準基板之該經偵測位置之該機械臂之座標。
  25. 如請求項24之裝置，其中該感測器總成包括光學感測器總成，該光學感測器總成包括經組態以在該半導體處理腔室與連接至該半導體處理腔室之傳送腔室之間的基板傳送路徑中發射一對光射束之一對光源。
  26. 如請求項24之裝置，其中該緊固器件包括經組態以固定地圍繞該支撐件上之該校準基板之環形結構。
  27. 如請求項24之裝置，其進一步包括機器人控制器，其中該機器人控制器經組態以在將生產半導體基板放置於該居中處理位置處之前，使用該感測器總成偵測該生產半導體基板之位置且基於該校準基板之該經偵測位置調整該機械臂，使得將該半導體基板放置於該支撐件上該居中處理位置處。
  28. 如請求項27之裝置，其中該機器人控制器進一步經組態以在該半導體基板之該經偵測位置與該校準基板之該經偵測位置彼此偏移達超過約0.1 mm時基於該校準基板之該經偵測位置調整該機械臂。
  29. 如請求項24之裝置，其進一步包括由不同於該半導體基板之材料形成之該校準基板。
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