TW202301515A - 偵測晶圓卡緊以及解卡緊的電容方法 - Google Patents

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Abstract

例示性支撐組件可包括界定基板表面的靜電卡盤主體，該基板表面界定基板座。該等組件可包括與卡盤主體耦接的支撐桿。該等組件可包括嵌入於卡盤主體中的加熱器。該等組件可包括第一雙極電極，該第一雙極電極嵌入在加熱器與支撐表面之間的靜電卡盤主體中。該等組件可包括第二雙極電極，該第二雙極電極嵌入在加熱器與支撐表面之間的卡盤主體中。該等組件可包括至少一個內電容感測器，該至少一個內電容感測器嵌入在靜電卡盤主體中靠近基板座中心的位置。該等組件可包括至少一個外電容感測器，該至少一個外電容感測器嵌入在靜電卡盤主體中靠近基板座周緣的位置。

Description

偵測晶圓卡緊以及解卡緊的電容方法
本申請案主張2021年3月22日提交之標題名稱為「CAPACITIVE METHOD OF DETECTING WAFER CHUCKING AND DE-CHUCKING」的美國專利申請案第17/208,441號的權益及優先權，該美國專利申請案據此以全文引用方式併入本文中。
本技術係關於用於半導體製造的部件及裝置。更特定言之，本技術係關於基板支撐組件及其他半導體處理設備。
積體電路可能藉由在基板表面上產生複雜圖案化材料層的製程實現的。在基板上產生圖案化材料需要可控的用於形成及移除材料的方法。此等製程發生的溫度可直接影響最終產品。在處理期間常常用支撐基板的組件控制及維持基板溫度。位於內部的加熱器件可在支撐件中產生熱，且可將熱傳導地轉移至基板。一些技術亦可使用基板支撐來產生基板級電漿，以及將基板靜電卡緊至支撐件。靠近基板產生的電漿可導致部件的衝擊，以及在腔室的不適宜區域中形成寄生電漿。該等條件亦可導致基板支撐電極之間的放電。另外，在熱產生及電漿產生中使用底座可造成干擾效應。
由於多種操作製程可使用較高的溫度以及基板級電漿產生，因此可使基板支撐件的成分材料曝露於影響組件的電氣操縱的溫度。由此，需要能用於產生高品質器件及結構的改進的系統及方法。本技術滿足此等及其他需要。
例示性基板支撐組件可包括一種靜電卡盤主體，該靜電卡盤主體界定基板表面，該基板表面界定基板座。該等基板支撐組件可包括與卡盤主體耦接的支撐桿。該等基板支撐組件可包括嵌入於卡盤主體中的加熱器。該等基板支撐組件可包括第一雙極電極，該第一雙極電極嵌入在靜電卡盤主體中的加熱器與支撐表面之間。該等基板支撐組件可包括第二雙極電極，該第二雙極電極嵌入在卡盤主體中的加熱器與支撐表面之間。該等基板支撐組件可包括至少一個內電容感測器，該至少一個內電容感測器嵌入在靜電卡盤主體中靠近基板座中心的位置。該等基板支撐組件可包括至少一個外電容感測器，該至少一個外電容感測器嵌入在靜電卡盤主體中靠近基板座周緣的位置。
在一些實施例中，可將至少一個內電容感測器及至少一個外電容感測器中之每一者設置於基板座的表面與第一雙極電極及第二雙極電極中之一者或兩者的頂表面之間。至少一個內電容感測器及至少一個外電容感測器中之每一者可包括負電極及正電極。至少一個外電容感測器可包括繞基板座的周緣設置的複數個外電容感測器。可將複數個外電容感測器中之至少兩者設置於距基板座中心相等的徑向距離處。可將複數個外電容感測器設置於繞基板座的周緣的相等角度間隔處。基板支撐組件可包括AC電壓供應器，其耦接至至少一個內電容感測器及至少一個外電容感測器中之每一者。
本技術的一些實施例亦可包含基板支撐組件，該等基板支撐組件包括界定基板支撐表面的卡盤主體，其界定基板座。基板支撐組件可包括與卡盤主體耦接的支撐桿。基板支撐組件可包括嵌入於卡盤主體中的加熱器。基板支撐組件可包括在卡盤主體中加熱器與基板支撐表面之間設置的卡緊機構。基板支撐組件可包括嵌入卡盤主體中靠近基板座中心的位置的至少一個內電容感測器。基板支撐組件可包括嵌入卡盤主體中靠近基板座周緣的位置的複數個外電容感測器。
在一些實施例中，可使複數個外電容感測器中之至少兩者距基板座中心間隔相等的徑向距離。基板支撐組件可包括AC電壓供應器，其耦接至至少一個內電容感測器及複數個外電容感測器中之每一者。可將複數個外電容感測器繞基板座的周緣設置於相等角度間隔處。可將至少一個內電容感測器及複數個外電容感測器中之每一者設置於基板座的表面與加熱器的頂表面之間。卡緊機構可包括雙極靜電卡盤、單極靜電卡盤或真空卡盤。
本技術的一些實施例亦可包含確定是否完全卡緊晶圓的方法。方法可包括將電壓供應至嵌入卡盤主體中的複數個電容感測器。卡盤主體可界定基板支撐表面，該基板支撐表面界定基板座。可將複數個電容感測器中之至少一者設置於靠近基板座的中心。可將複數個電容感測器中之至少一者設置於靠近基板座的周緣。方法可包括量測複數個電容感測器中之每一者處的電容。方法可包括至少部分地基於複數個電容感測器中之每一者的電容確定位於基板座頂上的晶圓是否平坦地設置於基板座上。
在一些實施例中，確定位於基板座頂上的晶圓是否平坦地設置於基板座上可包括將每一電容與基線值比較。確定位於基板座頂上的晶圓是否平坦地設置於基板座上可包括將複數個電容感測器中之每一者的電容與複數個電容感測器中之至少一者的電容比較。確定位於基板座頂上的晶圓是否平坦地設置於基板座上可包括確定複數個電容感測器的平均電容及將複數個電容感測器中之每一者的電容與平均電容比較。方法可包括基於複數個電容感測器中之每一者的電容確定晶圓的彎曲類型及晶圓的彎曲量值中之一者或兩者。方法可包括基於複數個電容感測器中之每一者的電容調整卡緊力。調整夾緊力可包括提高卡緊電壓以減小晶圓與基板座之間的間隙。
相比於常規的系統及技術，此技術可提供許多好處。舉例而言，本技術的實施例可提供基板支撐件，此等基板支撐件可偵測晶圓是否卡緊或解卡緊。實施例亦可實現原位確定晶圓的卡緊及/或彎曲狀態，使得在任何不良的條件下調整卡緊力。結合以下描述和所附圖示更詳細地描述此等及其他實施例以及其優點和特徵中的許多者。
電漿增強沉積製程可激發一或多個成分前驅物以促進基板上的膜形成。可在對基板造成應力的條件下產生此等形成的膜。可使用諸如靜電卡盤的卡盤對基板產生夾緊動作以克服彎曲應力。然而，隨著半導體處理繼續提高精密度且減小器件大小，因此卡緊可能在處理中發生問題。在一些情況下，甚至當不再對基板供應卡緊電壓時，可能不知在處理之後是否解卡緊基板。此可能係由於（例如）基板的底表面與卡盤主體之間仍存在的剩餘靜電電荷。此等剩餘電荷可由電漿產生，電漿困在基板下方，且因此在處理操作期間不消散。在此類情況下，當試圖移除卡緊的基板（例如使用升舉銷）時，基板可能破裂或以其他方式受到損壞。另外，在處理期間，難以確定給定的卡緊力是否足以克服任何彎曲應力，隨基板上形成的膜的厚度變大，彎曲應力可隨時間變化。如卡緊力太低，則彎曲應力可能使基板彎曲，造成基板出現膜均勻性的問題。
本技術克服基板支撐組件的此等挑戰，此等基板支撐組件包括若干電容感測器，可使用該等電容感測器確定基板是否完全卡緊及/或是否存在任何彎曲或其他間隙。另外，本技術可實施原位電容感測，考慮到當前的基板條件，此可實現緩解動作（例如調整卡緊力）。
雖然餘下的揭示案將照例說明使用所揭示技術的特定沉積製程，但應容易地理解系統及方法同樣適用於其他沉積、蝕刻及清洗腔室以及可在所描述腔室中發生的製 程。因此，不應將本技術視為限制於僅使用此等特定的沉積製程或腔室。本揭示案將論述一種可能的系統及腔室，其可包括根據本技術之實施例的底座，然後將描述根據本技術之實施例的對此系統的調整。
第1圖圖示根據實施例的具有沉積、蝕刻、烘烤及硬化腔室的處理系統100之一個實施例的俯視平面圖。在圖中，一對前開式晶圓傳送盒102提供具有多種尺寸的基板，此等基板由機械臂104所接收，且放置於低壓保持區域106中，然後放置於基板處理腔室108a至108f中的一者中，此等基板處理腔室設置於串列部件109a至109c中。第二機械臂110可用於將基板晶圓自保持區域106輸送至基板處理腔室108a至108f並返回。每一基板處理腔室108a至108f可經裝配以執行多個基板處理操作，此等基板處理操作包括形成本文描述的半導體材料堆疊，以及電漿增強化學氣相沉積、原子層沉積、物理氣相沉積、蝕刻、預清洗、除氣、定向及包括退火、灰化等的其他基板製程。
基板處理腔室108a至108f可包括用於沉積、退火、硬化及/或蝕刻基板上的電介質或其他膜的一或多個系統部件。在一個配置中，可使用兩對處理腔室（例如108c至108d及108e至108f）在基板上沉積介電材料，並且可使用第三對處理腔室（例如108a至108b）蝕刻所沉積介電質。在另一配置中，所有三對腔室（例如108a至108f）可經設置以在基板上沉積替代介電膜的堆疊。所描述的製程中的任何一或多者可在與不同實施例中圖示的製造系統分離的腔室中進行。將瞭解系統100涵蓋用於介電膜的沉積、蝕刻、退火及硬化腔室的其他配置。
第2圖圖示根據本技術之一些實施例的例示性電漿系統200的示意性剖視圖。電漿系統200可說明一對處理腔室108，此等處理腔室可裝配於上文描述的一或多個串列部分109中，且可包括根據本技術之實施例的基板支撐組件。電漿系統200大體而言可包括腔室體202，其具有側壁212、底壁216及界定一對處理區域220A及220B的內側壁201。可按類似的方式配置處理區域220A至220B中之每一者，且其可包括相同的部件。
舉例而言，處理區域220B可包括底座228，底座228經由形成於電漿系統中之底壁216中的通道222設置於處理區域中，處理區域220A亦包括處理區域220B的部件。底座228可提供加熱器，其可適合於支撐底座之曝露表面（諸如主體部分）上的基板229。底座228可包括加熱元件232（例如電阻加熱元件），其可加熱基板且將基板溫度控制於所要的製程溫度。亦可藉由遠程加熱元件（諸如燈組件或任何其他加熱器件）加熱底座228。
底座228的主體可藉由凸緣233耦接至桿226。桿226可將底座228電耦接至電源插座或電源箱203。電源箱203可包括驅動系統，其控制底座228在處理區域220B內的升高及移動。桿226亦可包括電力介面，以向底座228提供電力。電源箱203亦可包括用於電力及溫度指示器的介面，諸如熱電偶介面。桿226可包括基座組件238，此基座組件適合於可拆卸地與電源箱203耦接。電源箱203上方圖示圓周環235。在一些實施例中，圓周環235可為肩部，其適合於作為機械停止件或地台，其經配置以提供基座組件238與電源箱203上表面之間的機械介面。
可經由形成於處理區域220B之底壁216中的通道224包括棒230，並且此棒可用於定位穿過底座228主體設置的基板升舉銷261。基板升降銷261可選擇性地將基板229與底座隔開，以便於使基板229與機器人交換基板229，此機器人用於將基板229經由基板轉移口260轉移至處理區域220B中，或自處理區域220B轉移出。
腔室蓋204可與腔室主體202的頂部耦接。蓋204可容納與其耦接的一或多個前驅物分配系統208。前驅物分配系統208可包括前驅物入口通道240，此前驅物入口通道可經由雙通道噴頭218將反應物及清潔前驅物遞送至處理區域220B中。雙通道噴頭218可包括環形基座板248，此環形基座板具有設置於面板246中間的阻擋板244。射頻(「RF」)源265可與雙通道噴頭218耦接，其可為雙通道噴頭218提供電力，便於在雙通道噴頭218的面板246與底座228之間產生電漿區。在一些實施例中，RF源可與腔室主體202的其他部分（諸如底座228）耦接，以促進電漿產生。介電隔離器258可設置於蓋204與雙通道噴頭218之間，以阻止RF電源傳導至蓋204。陰影環206可設置於與底座228嚙合的底座228的周邊。
可選的冷卻通道247可形成於氣體分配系統208的環形基座板248中，以在操作期間冷卻環形基座板248。諸如水、乙二醇、氣體或類似者的熱傳遞流體可穿過冷卻通道247循環，使得基座板248維持於預定的溫度。襯墊組件227可設置於處理區220B內，靠近腔室主體202的側壁201、212，以阻止側壁201、212曝露於處理區220B內的處理環境。襯墊組件227可包括圓周泵腔225，此泵腔可耦接至泵送系統264，此泵送系統264經配置以排出處理區220B中的氣體及副產物，且控制處理區220B內的壓力。複數個排出口231可形成於襯墊組件227上。排出口231可經配置以允許氣體以促進系統200內處理的方式自處理區220B流動至圓周泵腔225。
第3圖圖示根據本技術之一些實施例的例示性半導體處理腔室300的示意性部分橫截面圖。第3圖可包括上文參考第2圖論述的一或多個組件，且可說明關於彼腔室的進一步細節。可使用腔室300執行半導體處理操作，包括如前文所描述的介電材料堆疊的沉積。腔室300可圖示半導體處理系統的處理區的部分圖，且可能不包括所有部件，例如前文描述的其他蓋堆疊部件，應理解腔室300的一些實施例包括此等蓋堆疊部件。
應注意，第3圖可圖示處理腔室300的一部分。腔室300可包括噴頭305以及基板支撐組件310。腔室側壁315、噴頭305及基板支撐件310可界定基板處理區域320，其中可產生電漿。基板支撐組件可包括靜電卡盤主體325，其可包括嵌入或設置於主體中的一或多個部件。在一些實施例中不將頂圓盤中併入的部件曝露於處理材料，且卡盤主體325可完全保持該等部件。靜電卡盤主體325可界定基板支撐表面327，且可取決於卡盤主體的具體幾何形狀具有厚度及長度或直徑。在一些實施例中，卡盤主體可為橢圓形的，且特徵可為距穿過卡盤主體的中心軸線的一或多個徑向尺寸。應理解頂圓盤可為任何幾何形狀，而在論述徑向尺寸時，徑向尺寸可定義距卡盤主體中心位置的任何長度。
靜電卡盤主體325可與桿330耦接，此桿330可支撐卡盤主體，且可包括通道，用於輸送並接收耦接卡盤主體325之內部部件的電線及/或流線。卡盤主體325可包括用作靜電卡盤的相關通道或部件，但在一些實施例中，組件可用作或包括真空卡盤或其他任何類型的卡緊系統的部件。可在卡盤主體的與基板支撐表面相對的第二表面將桿330與卡盤主體耦接。靜電卡盤主體325可包括第一雙極電極335a，其可嵌入於靠近基板支撐表面的卡盤主體中。可將電極335a與DC電源340a電耦接。電源340a可經配置以向導電的卡緊電極335a提供能量或電壓。此可用於在半導體處理腔室300的處理區域320中形成前驅物的電漿，但可類似地維持其他電漿操作。舉例而言，電極335a亦可為卡緊網格，其用作電容電漿系統的電接地，電容電漿系統包括與噴頭305電耦接的RF源307。舉例而言，電極335a可用作來自RF源307的RF功率的接地路徑，同時亦用作對基板的電偏壓以將基板靜電夾持至基板支撐表面。電源340a可包括濾波器、電源及經配置以提供夾持電壓的若干其他電子元件。
靜電卡盤主體亦可包括第二雙極電極335b，其亦可嵌入於靠近基板支撐表面的卡盤主體中。可將電極335b與DC電源340b電耦接。電源340b可經配置以向導電的卡緊電極335b提供能量或電壓。另外，下文將進一步描述根據一些實施例的另外電氣部件及關於雙極卡盤的細節，且可用處理腔室330實施任何設計。舉例而言，如下文將進一步解釋的，可併入額外的與電漿有關的電源或部件。
在操作中，基板可與靜電卡盤主體的基板支撐表面至少部分接觸，其可產生接觸間隙，且可基本上在底座表面與基板之間產生電容效應。可對接觸間隙施加電壓，其可產生用於卡緊的靜電力。電源340a及340b可提供自電極向基板支撐表面遷移的電荷（可在基板支撐表面處積聚），且其可在基板處產生與相反電荷有庫倫吸引力的電荷層，且可將基板靜電保持於卡盤主體的基板支撐表面。可基於針對約翰遜-拉別克類卡緊的電介質中的有限電阻藉由流動穿過卡盤主體的介電材料的電流而發生此電荷遷移，此可用於本技術的一些實施例中。
卡盤主體325亦可界定基板支撐表面內的凹陷區域345，其可提供用作基板座（其中可設置基板337）的凹穴。凹陷區域345可形成於頂圓盤的內部區域，且可經配置以接收用於處理的基板。凹陷區域345可包含如圖所示的靜電卡盤的中心區域，且可調整其大小以容納任何種類的基板大小。可將基板安置於凹陷區域中，且包含基板的外部區域347可容納該基板。在一些實施例中，外部區域347的高度可使得基板與外部區域347處的基板支撐表面的表面高度齊平或凹陷低於該表面高度。凹陷表面可控制處理期間的邊緣效應，在一些實施例中可提高基板上的沉積均勻度。在一些實施例中，可圍繞頂圓盤的周邊設置邊緣環，且其可至少部分地界定可安置基板的凹部。在一些實施例中，卡盤主體的表面可為基本上平坦的，且邊緣環可完全界定安置基板的凹部。
在一些實施例中，靜電卡盤主體325及/或桿330可為絕緣或介電材料。舉例而言，可使用氧化物、氮化物、碳化物或其他材料形成部件。例示性材料可包括陶瓷，其可包括氧化鋁、氮化鋁、碳化矽、碳化鎢、其他任何金屬或過渡金屬氧化物、氮化物、硼化物，以及此等材料及其他絕緣或介電材料的組合。可使用不同等級的陶瓷材料，以提供經配置以在特定溫度範圍下操作的複合材料，且因此在一些實施例中頂圓盤及桿可使用不同陶瓷等級的類似材料。在一些實施例中亦可併入摻雜劑以調整電性質。例示性摻雜劑材料可包括釔、鎂、矽、鐵、鈣、鉻、鈉、鎳、銅、鋅或已知併入陶瓷或介電材料中的任何數量的其他元素。
靜電卡盤主體325亦可包括容納於卡盤主體中的嵌入式加熱器350。在實施例中，加熱器350可包括電阻式加熱器或流體加熱器。在一些實施例中，電極335可用作加熱器，但藉由去耦此等操作，可實現更個別的控制，且可提供更廣的加熱器覆蓋，同時限制電漿形成的區域。加熱器350可包括與卡盤主體材料接合或耦接的聚合物加熱器，但導電元件可嵌入於靜電卡盤主體中且經配置以接收電流（AC電流）以加熱頂圓盤。可使電流經由與上文所論述的DC電源相似的通道輸送穿過桿330。加熱器350可與電源365耦接，可向電阻式加熱元件提供電流，以便於加熱相關的卡盤主體及/或基板。加熱器350在實施例中可包括多個加熱器，且每一加熱器可與卡盤主體的一區域相關，因此例示性卡盤主體可包括比加熱器數量相似或更多的區域。在一些實施例中，卡緊網格電極335可位於加熱器350與基板支撐表面327之間，且在一些實施例中，可保持卡盤主體中的電極與基板支撐表面之間的距離，如下文將進一步描述。
加熱器350能調整靜電卡盤主體325及擱置在基板支撐表面327上的基板的溫度。加熱器可具有操作溫度範圍，以將卡盤主體及/或基板加熱至高於或約100℃，且加熱器可經配置以加熱至高於或約125℃、高於或約150℃、高於或約175℃、高於或約200℃、高於或約250℃、高於或約300℃、高於或約350℃、高於或約400℃、高於或約450℃、高於或約500℃、高於或約550℃、高於或約600℃、高於或約650℃、高於或約700℃、高於或約750℃、高於或約800℃、高於或約850℃、高於或約900℃、高於或約950℃、高於或約1000℃或更高。加熱器亦可經配置以在此等所說明數字中之任兩者之間包含的任何範圍或此等範圍中之任一者包含的更小範圍中操作。在一些實施例中，在沉積操作期間可操作卡盤加熱器，以將基板溫度維持於高於至少500℃。
靜電卡盤主體325可包括一或多個電容感測器370，其可嵌入於靠近基板支撐表面327的卡盤主體325中。可將電容感測器370設置於卡盤主體325中，每一電容感測器370的頂表面位於凹陷區域345的頂表面下方，但靠近凹陷區域345的頂表面。舉例而言，可將電容感測器370設置於凹陷區域345的頂表面370與卡緊電極335及/或加熱器350之間。可將電容感測區370佈置於凹陷區域345下方相對於凹陷區域345中心的一或多個徑向位置處。如圖所示，將內電容感測器370a設置於靠近凹陷區域345中心的一位置處。舉例而言，可將內電容感測器370a設置於一位置，其為凹陷區域345中心與凹陷區域345周緣的徑向距離向內或約25%、徑向距離向內或約20%、徑向記錄向內或約15%、徑向距離向內或約10%、徑向距離向內或約5%、徑向距離向內或約3%、徑向距離向內或約1%或更小。內電容感測器370a可與凹陷區域345共軸對準。雖然圖示一內電容感測器370a，但將瞭解可使用零或多個內電容感測器370a。當使用多個內電容感測器370a時，內電容感測器370a可在相對於凹陷區域345a的相同或不同的徑向及/或角位置。
如圖所示，可將若干外電容感測器370b設置於靠近凹陷區域345周緣的位置。舉例而言，可將外電容感測器370b設置於一位置，其為凹陷區域345中心及凹陷區域345周緣的徑向距離向外或約75%、徑向距離向外或約80%、徑向記錄向外或約85%、徑向距離向外或約90%、徑向距離向外或約95%、徑向距離向外或約97%、徑向距離向外或約99%或更大。外電容感測器370b可與凹陷區域345的周緣對準及/或重疊。雖然圖示位於同一徑向位置的外電容感測器370b，但將瞭解可將一些或所有外電容感測器370b設置於相對於凹陷區域345中心的不同徑向位置。
雖然僅圖示位於靠近凹陷區域中心及周緣的電容感測器370，但將瞭解電容感測器的放置不具限制性。舉例而言，可將一或多個電容感測器370設置於中間徑向位置，例如凹陷區域345中心與凹陷區域345周緣之間的徑向距離的25%至75%的徑向位置。可自各別的電容感測器370的中心、最內緣及/或最外緣量測每一電容感測器370的徑向位置。
可將每一電容感測器370與AC電源375電耦接。電源375可向電容感測器370提供能量或電壓。舉例而言，可經由桿330向每一電容感測器370供應電力。在操作中，向電容感測器370提供電壓，其在基板337上產生電位，使電子向每一電容感測器370的正電極流動，且使電洞向每一電容感測器370的負電極流動。此使得在電容感測器370的每一位置確定基板337的電容。可直接量測電容，及/或自阻抗量測轉換為電容。可使用來自每一電容感測器370的電容確定凹陷區域345的頂表面與基板337的底表面之間是否有間隙。舉例而言，較低的電容值可與凹陷區域345的頂表面與基板337的底表面之間形成的較大間隙相關，而高電容值可與較小及/或無間隙相關。電容感測器370可產生特定電壓，其對應於某些電容變化。可調整電壓以表示距離的變化。舉例而言，特定電壓可與給定的距離變化相關。作為僅一個實例，電容感測器370可有藉由1V/100µm確定的距離變化，使感測到的每1伏特的電壓變化表示基板337與參考點（例如電容感測器370、凹陷區域345及/或其他參考點）之間給定方向（基於電壓量測的極性）上100µm的距離。將瞭解可使用其他電壓/距離比。一些實施例可使給定的電容值及/或電容值變化以與電壓類似的方式與給定的距離相關。
可按多種方式進行基板337與凹陷區域345之間是否存在任何間隙的確定。舉例而言，可將每一電容感測器370的電容值與基線值比較。基線值可為與直接接觸凹陷區域345的頂表面的基板337相關的已知電容值。當量測的電容值匹配（或基本上匹配）基線值時，可確定給定電容感測器370正上方的基板337的一部分直接接觸凹陷區域345。在本文中使用時，基本上匹配意謂基線（或其他）值的10%內或約10%、基線值的5%內或約5%、基線值的3%內或約3%、基線值的1%內或約1%或更小。當值在電容感測器370的誤差界限內，可將電容值視為基本上匹配。如果給定電容感測器370的量測的電容值小於基線值（或小於臨界極值），則可確定基板337與凹陷區域345之間存在間隙。臨界極值可為與基線（或其他）值的任何偏離，其超過或為基線值的約10%，超過或為基線值的約5%，超過或為基線值的約3%，超過或為基線值的約1%。臨界極值可基於電容感測器370的誤差界限。
在一些實施例中，可藉由將每一電容感測器370的電容與至少一個電容感測器370的電容比較來確定基板337與凹陷區域345的頂表面之間是否存在任何間隙。舉例而言，如果多個電容值近似相同，則可確定基板337的部分在具有同一近似電容值的電容感測器370中之每一者處距凹陷區域345的頂表面有相同距離（如果基板337接觸凹陷區域345，則可為零）。在本文中使用時，術語「近似」可意謂10%內或約10%、5%內或約5%、3%內或約3%、1%內或約1%或更小。相互不同的電容值意謂與具有較小電容量測結果的電容感測器370對準的基板337的部分具有間隙（或間隙較大），而與具有較大電容量測結果的電容感測器370對準的基板337的部分無間隙（或間隙較小）。可將電容感測器的量測結果與所有其他電容感測器量測結果及/或僅電容感測器370的子集的量測結果比較。舉例而言，可將外電容感測器370b的量測結果與僅其他外電容感測器370b的量測結果比較，而可將內電容感測器370a的量測結果與其他內電容感測器370a的量測結果比較。可將內及外電容感測器的量測結果相互比較，其可提供基板337是否彎曲之指示。舉例而言，如果內或外電容感測器的電容量測結果指示基板337接觸凹陷區域345而電容感測器的另一子集的電容量測結果指示存在間隙，則可確定基板337彎曲。
可藉由確定所有電容感測器370或電容感測器370的子集的平均電容來進行基板337與凹陷區域345之間是否存在任何間隙的確定，其可為基線電容量測結果。隨後可將每一個別電容感測器370的量測結果與平均電容比較。可使用每一量測電容與平均電容的差確定基板337與凹陷區域345之間小、大間隙的面積及/或無間隙。將瞭解可使用其他技術確定基板337與凹陷區域345之間是否存在任何間隙，其可包括上文所描述的技術中之一或多者的組合。
可原位進行基板337與凹陷區域345之間是否存在任何間隙的確定，可實現基於基板337與凹陷區域345之間是否存在任何間隙來調整卡緊力及/或採取其他動作。舉例而言，當偵測到一或多個間隙時，可提高卡緊力以消除間隙並使基板337完全夾在凹陷區域345上，此可消除任何存在的彎曲。在一些實施例中，提高卡緊力可能涉及提高供應至卡緊電極335的卡緊電壓。在完成一或所有基板處理操作之後，可停止施加卡緊力，使得可升高及/或以其他方式移動基板337。在一些情況下，剩餘的靜電電荷將仍然存在，並且繼續夾住基板337的全部或部分。藉由偵測是否存在任何間隙，可確定是否仍然存在任何剩餘的卡緊力，可在試圖使用升舉銷或其他機構移動基板之前採取緩解動作以解除剩餘的靜力，因為試圖移動夾住的基板337可能導致基板337的損壞。雖然主要針對雙極靜電卡緊論述，但將瞭解本發明的技術不具限制性，且本文描述的電容感測技術可與其他卡緊機構結合使用，例如單極靜電卡盤及/或真空卡盤。
第4圖圖示根據本技術之一些實施例的例示性基板支撐組件的電容感測器佈置400。電容感測器佈置400可包括設置於卡盤主體410（類似於上文描述的卡盤主體325）內的若干電容感測器405。舉例而言，卡盤主體410可包括由外部區域420包圍的基板座415。基板座415可類似於凹陷區域345，其中有外部區域420突出於基板座415的頂表面上方。電容感測器405可類似於前文關於基板支撐組件310或其他任何數量的底座或卡盤而描述的電容感測器370。每一電容感測器405可包括正電極407及負電極409，可使用正電極407及負電極409向基板座415輸送AC電壓。如圖所示，電容感測器佈置400可包括位於靠近基板座415中心的單一內電容感測器405a及位於靠近基板座415周緣的若干外電容感測器405b。
雖然圖示有內電容感測器405a，但給定實施例可包括任何數量的內電容感測器405a。舉例而言，感測器佈置400可包括多於一個或約一個內電容感測器405a、多於兩個或約兩個內電容感測器405a、多於三個或約三個內電容感測器405a、多於四個或約四個內電容感測器405a、多於五個或約五個內電容感測器405a或更多。每一內電容感測器405a相對於基板座415的中心處於相同或不同的徑向及/或角位置。可將外電容感測器405b佈置為距此處所示的基板座415的中心近似相同的距離，或可佈置為外電容感測器405b中之一或多者在不同的徑向位置。雖然此處圖示為將外電容感測器405b佈置為繞基板座415的相等角度間隔處，但將理解外電容感測器405b中之一或多者可以不規則的角度間隔。另外，可在給定基板座415的區域上提供任何數量的內及/或電容感測器405。舉例而言，外電容感測器405b的數量可為多於二或約二、多於三或約三、多於四或約四、多於五或約五、多於十或約十、多於二十或約二十、多於三十或約三十或更多。基板座415上更多數量的電容感測器可在基板與基板座415之間間隙的存在及大小方面提供更高水平的細節。
藉由在基板座415的內及外區域包括電容感測器，可確定基板的任何彎曲的存在。另外，可基於諸如電容感測器佈置400的電容感測器佈置的電容量測結果識別彎曲的量值及/或類型。舉例而言，如果內電容感測器405a的電容量測結果指示間隙，而外電容感測器405b的電容量測結果指示基板425與基板座415之間接觸，則可確定如第4A圖所示，基板顯示壓縮彎曲。如果內電容感測器405a的電容量測結果指示基板425與基板座415之間接觸且外電容感測器405b的電容量測結果指示存在間隙，則可確定如第4B圖所示，基板425顯示拉伸彎曲。另外，可使用電容量測結果確定每一電容感測器位置處每一間隙的大小的量值。舉例而言，如上文所指示，每一電容感測器405的電容及/或電壓讀數可與電容感測器405、基板座415及/或其他參考點的基板425的給定距離相關。基於距離，可在偵測到間隙的每一電容感測器位置確定間隙大小。基於間隙位置、間隙量值及/或彎曲的類型，可調整諸如卡緊力的一或多個處理參數以減小間隙/彎曲及/或以其他方式緩解間隙/彎曲的效果。
第5圖圖示根據本技術之一些實施例的確定晶圓是否完全卡緊的例示性方法500的操作。可在多個處理腔室（包括上文描述的處理系統200及腔室300）中執行方法500，且方法500可使用多個卡盤主體，包括上文描述的卡盤主體325及410。方法500可包括多個可選的操作，該等操作可與根據本技術的方法的一些實施例具體相關聯或不相關。
方法500可包括處理方法，其可包括用於形成硬遮罩膜的操作或其他沉積操作。方法在開始方法500之前可包括可選的操作，或方法可包括額外的操作。舉例而言，方法500可包括以與所示不同的次序執行的操作。在一些實施例中，方法500可包括在操作505向嵌入於卡盤主體中的複數個電容感測器（可類似於上文描述的電容感測器370及405）供應電壓。舉例而言，可經由卡盤主體的桿自AC電源供應電壓。卡盤主體可為雙極靜電卡盤主體、單極靜電卡盤主體及/或真空卡盤主體。卡盤主體可界定基板支撐表面，該基板支撐表面界定基板座。可使電容感測器中之至少一者位於靠近基板座中心，且可使電容感測器中之至少一者位於靠近基板座的周緣。在操作510，可在複數個電容感測器中之每一者量測電容。
在操作515，可確定基板座頂上放置的晶圓是否平坦地位於基板上。可至少部分地基於電容感測器中之每一者的電容量測結果作出確定。舉例而言，可藉由將每一量測電容與基線值比較而作出確定。至少基本上匹配基線的量測電容可指示晶圓的給定位置無間隙，而偏離基線的量測電容可指示存在間隙。可藉由將每一電容感測器的電容與至少一個其他電容感測器的電容比較而在操作515作出確定，相對高的電容指示無間隙或小的間隙，相對低的電容指示存在間隙及/或存在大的間隙。在一些實施例中，操作510的確定可包括確定電容感測器的平均電容及將每一電容感測器的電容與平均電容比較。
方法500可包括基於電容感測器的電容量測結果確定晶圓的彎曲類型及/或晶圓的彎曲量值。舉例而言，如果內電容感測器的電容量測結果指示間隙，而外電容感測器的電容量測結果指示基板與基板座之間接觸，則晶圓存在壓縮彎曲。相反，如果內電容感測器的電容量測結果指示基板與基板座之間接觸且外電容感測器的電容量測結果指示存在間隙，則晶圓存在拉伸彎曲。根據每一電容感測器的量測值，可計算每一間隙的量值。
可基於電容量測結果及/或對是否存在任何間隙的確定而對處理措施作出一或多個調整。舉例而言，可基於每一電容感測器的電容調整卡緊力。當偵測到一或多個間隙時，可提高卡緊力以消除間隙並使晶圓完全夾在基板座上。提高卡緊力可涉及提高卡緊電壓及/或所供應的真空力。在一些情況下，在完成一或多個處理步驟及切斷卡緊力之後，剩餘的靜電電荷可能仍然存在並且持續夾住晶圓的全部或一部分。如果電容感測器中之一或多者的電容指示晶圓仍完全或部分卡緊，則可採取一或多個緩解動作，在試圖使用升舉銷或其他機構移動基板之前解除剩餘的靜力。
在前文的描述中，出於解釋的目的，已闡述許多細節，以便理解本技術的各個實施例。然而，對於熟習此項技術者顯而易見的是，可在無此等細節中的一些者或存在其他細節的情況下實踐某些實施例。
雖然已揭示若干實施例，但熟習此項技術者應瞭解可在不脫離實施例精神的情況下使用修改、替代構造或等效物。另外，未描述許多已知的製程及要素，以便避免不必要地使本技術難以理解。因此，不應認為以上描述限制本技術的範疇。
在提供數值範圍的情況下，應理解除非上下文另有明確規定，亦具體地揭示彼範圍的上限及下限之間的小至下限單位最小分數的每一中介值。涵蓋所說明範圍中的任何所說明值或未說明中介值與任何其他所說明或中介值之間的任何較窄的範圍。彼等較小範圍的上限及下限可獨立地包括於範圍或自範圍中排除，並且本技術亦涵蓋每一範圍（上限及下限均不包括於較小的範圍中，或其中一者或兩者均包括於較小的範圍中），其中每一範圍受到所說明範圍中的具體排除的限值的限制。在所說明範圍包括限值中的一者或兩者，亦包括排除彼等所包括限值中之一者或兩者的範圍。
如本文及所附請求項所使用，除非上下文另有明確指出，單數形式的「一」、「一個」及「該」包括複數的提法。由此，舉例而言，提及「一加熱器」包括複數個此加熱器，提及「該網格」包括提及熟習此項技術者已知的一或多個網格及其等效物，諸如此類。
此外，當用於本說明書及以下請求項中時，字組「包含」「含有」、及「包括」指明所說明特徵、整數、組件或操作的存在，但其不排除存在或添加一或多個其他特徵、整數、組件、操作、行為或群組。
100:處理系統 102:前開式晶圓傳送盒 104:機械臂 106:保持區域 108a:基板處理腔室 108b:基板處理腔室 108c:基板處理腔室 108d:基板處理腔室 108e:基板處理腔室 109a:串列部件 109b:串列部件 109c:串列部件 110:第二機械臂 200:電漿系統 201:側壁 202:腔室主體 203:電源箱 204:蓋 206:陰影環 208:氣體分配系統 212:側壁 216:底壁 218:雙通道噴頭 220A:處理區域 220B:處理區域 222:通道 224:通道 225:圓周泵腔 226:桿 227:襯墊組件 228:底座 229:基板 230:棒 231:排出口 232:加熱元件 233:凸緣 235:圓周環 238:基座組件 240:前驅物入口通道 244:阻擋板 246:面板 247:冷卻通道 248:基座板 258:介電隔離器 260:基板轉移口 261:基板升降銷 264:泵送系統 265:射頻源 300:腔室 305:噴頭 307:RF源 310:基板支撐組件 315:腔室側壁 320:基板處理區域 325:卡盤主體 327:基板支撐表面 330:桿 335a:第一雙極電極 335b:第二雙極電極 340a:電源 340b:電源 345:凹陷區域 347:外部區域 350:加熱器 365:電源 370a:內電容感測器 370b:外電容感測器 375:AC電源 400:電容感測器佈置 405a:內電容感測器 405b:外電容感測器 407:正電極 409:負電極 410:卡盤主體 415:基板座 420:外部區域 425:基板 500:方法 505:操作 510:操作 515:操作
可參考說明書及圖式的剩餘部分進一步理解所揭示技術的性質及優點。
第1圖圖示根據本技術之一些實施例的例示性處理系統的俯視平面圖。
第2圖圖示根據本技術之一些實施例的例示性電漿系統的示意性剖視圖。
第3圖圖示根據本技術之一些實施例的例示性基板支撐組件的部分示意性剖視圖。
第4圖圖示根據本技術之一些實施例的例示性基板支撐組件的電容感測器佈置的示意性俯視圖。
第4A圖圖示第4圖的電容感測器佈置的部分示意性剖視圖。
第4B圖圖示第4圖的電容感測器佈置的部分示意性剖視圖。
第5圖為根據本技術之一些實施例的確定晶圓是否完全卡緊的例示性方法的流程圖。
圖示中的若干者為示意圖。應理解圖示係用於說明的目的，且除非明確指出為按比例的，否則不應認為其為按比例的。另外，提供作為示意圖的圖示以幫助理解，且圖示可能不包括與實際表現相比的所有態樣或資訊，且可為了說明性目的而包括誇示的材料。
在附圖中，相似的部件及/或特徵可具有相同的元件符號。另外，可藉由在元件符號後添加區分相似部件的字母來區分同一類型的各個部件。如果說明書中僅使用第一元件符號，則不管字母，描述適用於具有同一第一元件符號的相似部件中的任一者。
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
300:腔室
305:噴頭
307:RF源
310:基板支撐組件
315:腔室側壁
320:基板處理區域
325:卡盤主體
327:基板支撐表面
330:桿
335a:第一雙極電極
335b:第二雙極電極
340a:電源
340b:電源
345:凹陷區域
347:外部區域
350:加熱器
365:電源
370a:內電容感測器
370b:外電容感測器
375:AC電源

Claims (20)

  1. 一種基板支撐組件，其包含： 一靜電卡盤主體，該靜電卡盤主體界定一基板支撐表面，該基板支撐表面界定一基板座； 一支撐桿，該支撐桿與該靜電卡盤主體耦接； 一加熱器，該加熱器嵌入在該靜電卡盤主體中； 一第一雙極電極，該第一雙極電極嵌入在該靜電卡盤主體中的該加熱器與該基板支撐表面之間； 一第二雙極電極，該第二雙極電極嵌入在該靜電卡盤主體中的該加熱器與該基板支撐表面之間； 至少一個內電容感測器，該至少一個內電容感測器嵌入在該靜電卡盤主體中靠近該基板座的一中心的一位置；及 至少一個外電容感測器，該至少一個外電容感測器嵌入在該靜電卡盤主體中靠近該基板座的一周緣的一位置。
  2. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中： 該至少一個內電容感測器及該至少一個外電容感測器中之每一者設置於該基板座的一表面與該第一雙極電極及該第二雙極電極中之一者或兩者的一頂表面之間。
  3. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中： 該至少一個內電容感測器及該至少一個外電容感測器中之每一者包含一負電極及一正電極。
  4. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中： 該至少一個外電容感測器包含繞該基板座的該周緣附近設置的複數個外電容感測器。
  5. 如請求項4所述之基板支撐組件，其中： 該複數個外電容感測器中之至少兩者設置為距該基板座的一中心的相等徑向距離處。
  6. 如請求項4所述之基板支撐組件，其中： 該複數個外電容感測器設置於沿該基板座的該周緣的相等角度間隔處。
  7. 如請求項1所述之基板支撐組件，其進一步包含： 一AC電壓供應器，該AC電壓供應器耦接至該至少一個內電容感測器及該至少一個外電容感測器中之每一者。
  8. 一種基板支撐組件，其包含： 一卡盤主體，該卡盤主體界定一基板支撐表面，該基板支撐表面界定一基板座； 一支撐桿，該支撐桿與該卡盤主體耦接； 一加熱器，該加熱器嵌入於該卡盤主體中； 一卡緊機構，該卡緊機構嵌入於該加熱器與該基板支撐表面之間的該卡盤主體中； 至少一個內電容感測器，該至少一個內電容感測器嵌入於該卡盤主體中靠近該基板座的一中心的一位置；及 複數個外電容感測器，該複數個外電容感測器嵌入於該靜電卡盤主體中靠近該基板座的一周緣的位置。
  9. 如請求項8所述之基板支撐組件，其中： 該複數個外電容感測器中之至少兩者設置為距該基板座的一中心的相等徑向距離。
  10. 如請求項8所述之基板支撐組件，其進一步包含： 一AC電壓供應器，該AC電壓供應器耦接至該至少一個內電容感測器及該複數個外電容感測器中之每一者。
  11. 如請求項8所述之基板支撐組件，其中： 該複數個外電容感測器設置於沿該基板座的該周緣的相等角度間隔處。
  12. 如請求項8所述之基板支撐組件，其中： 該至少一個內電容感測器及該至少一個外電容感測器中之每一者設置於該基板座的一表面與該加熱器的一頂表面之間。
  13. 如請求項8所述之基板支撐組件，其中： 該卡緊機構包含一雙極靜電卡盤、一單極靜電卡盤或一真空卡盤。
  14. 一種確定一晶圓是否完全卡緊的方法，其包含以下步驟： 將一電壓供應至嵌入於一卡盤主體中的複數個電容感測器，其中： 該卡盤主體界定一基板支撐表面，該基板支撐表面界定一基板座； 該複數個電容感測器中之至少一者位於靠近該基板座的一中心；及 該複數個電容感測器中之至少一者位於靠近該基板座的一周緣； 量測該複數個電容感測器中之每一者處的一電容；及 至少部分地基於該複數個電容感測器中之每一者的該電容確定位於該基板座頂上的一晶圓是否平坦地設置於該基板座上。
  15. 如請求項14所述之確定一晶圓是否完全卡緊的方法，其中： 確定位於該基板座頂上的該晶圓是否平坦地設置於該基板座上之步驟包含以下步驟：將每一電容與一基線值比較。
  16. 如請求項14所述之確定一晶圓是否完全卡緊的方法，其中： 確定位於該基板座頂上的該晶圓是否平坦地設置於該基板座上之步驟包含以下步驟：將該複數個電容感測器中之每一者的該電容與該複數個電容感測器中之至少一者的該電容比較。
  17. 如請求項14所述之確定一晶圓是否完全卡緊的方法，其中： 確定位於該基板座頂上的該晶圓是否平坦地設置於該基板座上之步驟包含以下步驟： 確定該複數個電容感測器的一平均電容；及將該複數個電容感測器中之每一者的該電容與該平均電容比較。
  18. 如請求項14所述之確定一晶圓是否完全卡緊的方法，其進一步包含以下步驟： 基於該複數個電容感測器中之每一者的該電容確定該晶圓的一彎曲類型及該晶圓的一彎曲量值中之一者或兩者。
  19. 如請求項14所述之確定一晶圓是否完全卡緊的方法，其進一步包含以下步驟： 基於該複數個電容感測器中之每一者的該電容調整一卡緊力。
  20. 如請求項19所述之確定一晶圓是否完全卡緊的方法，其中： 調整該夾緊力之步驟包含以下步驟：提高一卡緊電壓以減小該晶圓與該基板座之間的一間隙。
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