[发明专利]含有微定位系统的快速热处理腔室

说明书

技术领域

本发明公开用于快速热处理基板的方法及相关装置。更具体地说，公开包括微定位系统的用于快速热处理基板的装置及方法。

背景技术

集成电路已发展成单一芯片上可包括上百万晶体管、电容器及电阻器的复杂器件。芯片设计的发展要求电路更快、电路密度更大，这些都需要日益精确的制造工艺。

快速热处理(RTP)通常包括从辐射热源(诸如灯和/或电阻性加热组件)加热。在现有RTP系统中，将基板加热至所要温度，接着断开辐射热源，从而使基板冷却。在一些系统中，可使气体流至基板上以增强冷却。然而，随着工艺参数继续发展，RTP期间的温度上升幅度及加热均匀性需要更精确的监视及控制。

用于处理基板(本文中也称作“晶片”)的常用工艺为离子注入。离子注入通常使基板经受在快速热处理(RTP)腔室中执行的热处理，该热处理提供分布均匀的热循环而可将基板从室温加热至约450℃至约1400℃。在现有RTP系统中，使用机器人臂将基板移送至将基板支撑于RTP腔室中的结构。需要将基板置放于该结构的中心上以利于基板表面上的均匀热分布。然而，当将基板移送至该结构上时，常常无法精确地重复基板在环形结构上的定位。举例而言，机器人臂可能无法将若干连续基板定位于该结构上的同一中心位置上。基板定位的差异可导致基板表面上的不均匀热分布，从而导致基板的产量减少。

一些快速热处理装置使用“边缘环”形式的基板支撑件以支撑基板或晶片。顾名思义，该边缘环仅沿边缘一周固定基板(通常称作晶片)，以使得最小化与基板的接触。若晶片并未居中于边缘环或其它晶片支撑件上，则晶片任一侧上的不均匀重迭都将造成随晶片(及晶片支撑件)旋转的侧与侧间的不均匀性。机器人置放精确度限于±0.007英寸(inch)。然而，对于晶片偏离晶片支撑件中心置放的每一0.001英寸，晶片可经历1℃的侧与侧间的温差。因此，为了得到在±2℃范围内的温度均匀性，需要将晶片置放于晶片支撑件上使得晶片与晶片支撑件在同轴±0.002英寸内。

因此，在此项技术中，需要在快速热处理腔室中对晶片支撑件上的基板进行微定位或对其进行精确控制的装置及方法。

发明内容

本发明的方面包括使用微定位系统以将大体上平坦的基板与快速热处理腔室中的基板支撑件同轴对准。此举使得处理期间基板上更均匀的加热。

根据一或多个实施例，可能藉由调整晶片、基板支撑件或可选磁悬浮转子中的一或多个的位置以使得晶片与基板支撑件大体上同轴，而将晶片居中于基板支撑件上。相对于基板支撑件的基板位置可由位置传感器系统监视，这些位置传感器系统可将反馈提供至定位机构以精确且可再现地实现基板与基板支撑件的同轴对准。

在一实施例中，用于处理平坦基板的快速热处理装置包含：具有热源的腔室及位于第一位置的用于将基板固定于腔室中的第一基板支撑件。位于第二位置的第二基板支撑件在腔室中用于固定基板。在一实施例中，该第二基板支撑件在热处理期间在周边处固定基板。该第二基板支撑件在一方向上可移动以将基板置放为靠近或远离热源。用以感测基板相对于第二基板支撑件的位置的传感器与致动器连通(communicate)，以改变基板相对于在基板的平面内的第二基板支撑件位置的位置。如本文中所使用，“在基板的平面内”指代大体上平行于基板的平坦表面的平面，例如，如笛卡尔坐标系统的x-y平面中。

可以多种方式配置传感器。根据一或多个实施例的传感器包括光学侦测器。该光学侦测器可包括光源以将光束定向至基板的表面上。该系统也可包括侦测器，其经定位以监视响应所述光束而从基板反射的光的强度。侦测器与基板中的一个或两个可移动，以提供侦测器与基板之间的相对运动。在一些实施例中，该传感器进一步包含与侦测器连通的电子控制器，其中该控制器从侦测器所侦测的反射而产生多个量测，并计算基板表面上发生反射的位置，包括判定这些量测中的哪个对应于基板的边缘。

在一些实施例中，光学侦测器藉由评估第二基板支撑件在基板上或基板在第二基板支撑件上的投影，以侦测基板相对于第二基板支撑件位置的位置。

替代传感器包含相机、照明系统及侦测第二基板支撑件及基板的中心的视觉影像分析系统。在其它实施例中，传感器评估基板支撑件在基板上的或基板在基板支撑件上的投影，以侦测基板相对于基板支撑件位置的位置。

在详细实施例中，第一基板支撑件选自：机器人叶片，和举升销组件；且第二基板支撑件为边缘环。在特定实施例中，该腔室进一步包含腔室盖及至少两个位置传感器。该至少两个位置传感器位于腔室盖上。可选地，反射光束可以从该至少两个传感器经由该腔室盖得以发射。