[发明专利]销升降器测试衬底

说明书

各种实施方案包含当衬底处于处理工具上的衬底处理位置时对衬底销升降器提供原位非侵入性验证的设备。所公开的主题还可验证从处理工具移除衬底时的非预期衬底移动。在一示例性的实施方案中，销升降器测试衬底包含多个运动感测器以及至少一个力传感器。该多个运动传感器包含至少一种类型的传感器，该至少一种类型的传感器选自包含测斜仪和加速度计的多个传感器类型。销升降器测试衬底上的存储器装置记录从运动传感器所接收的数据。替代存储器装置或除了存储器装置外，无线通信装置还将从该多个运动传感器所接收的数据传送至远程接收器。公开了其他设备及系统。

技术领域

本文中所公开的主题涉及在半导体及相关行业所使用的设备。更具体而言，所公开的主题涉及当衬底处于处理工具上的衬底处理位置时衬底销升降器的原位非侵入性验证以及故障衬底销升降器的潜在效应，并且涉及衬底支撑装置在衬底上的动态对准。因此，所公开的主题可验证衬底销升降器的操作且还能验证从处理工具移除衬底时的非预期衬底移动。

背景技术

一般而言，半导体处理设备(沉积工具或蚀刻工具)的各种部件使用三个压力驱动的销升降器将半导体衬底(如硅晶片)举高至静电卡盘(ESC)上以及降下半导体衬底以从ESC移除半导体衬底。ESC为本领域技术人员所公知且常用于例如基于等离子体以及基于真空的半导体处理中。ESC被用于在半导体处理期间安装以及静电“夹持”衬底，但还用于冷却或加热衬底并且使衬底平坦以增加处理的均匀度。

典型的衬底销升降器包含多个销(例如通常为三个销，销包含金属、蓝宝石或尖端有蓝宝石的金属)、气动致动器以举高衬底销升降器，以及一或更多个位置传感器以测量衬底销升降器的水平。

衬底销升降器中或与衬底销升降器相关的任何超出规格的组件(例如损坏或无法运作的升降销、太高或太低的空气压力、未对准或未经校准的销位置传感器等)都会干扰衬底搬运。如果衬底销升降器并未正确地运行，则衬底可能会受到损伤，造成因衬底上的装置及处理工具的停机导致的财务损失。

通常，一系列的夹持以及去夹持操作包含下述操作。以机械手臂的末端执行器将衬底传送至处理模块(PM)或处理室。一般而言，三个衬底升降销升起并且在销处于举高或“上”位置时从机械手臂接收衬底。在机械手臂从处理室收回后，衬底升降销移动至下降或“下”位置。销缩回至刚好低于ESC的上表面(例如通常仅低数十微米)的位置，由此使衬底座落在ESC的上陶瓷表面上。ESC通过将高电压施加至嵌入ESC的陶瓷表面内的电极(对于导电的库仑ESC而言，施加正与负电压两者)而开始“夹持”衬底。一旦处理完成后，将施加至ESC的高电极重置为零以移除所有电荷。销举高至上位置以举高衬底，然后机械手臂从处理室移除衬底。

除了未正确运行的衬底销升降器外，电荷还常被捕陷在ESC表面处或附近，由此在衬底与ESC之间产生残留的夹持力。当销举高时，在衬底去夹持操作期间，残留的夹持力可能会造成非所期望的衬底移动如翘曲、倾斜、跳跃、横向滑移、以及对半导体处理操作潜在有害的其他移动。在最糟的情况中，衬底在与ESC分离时可能会破裂。

目前，当处理室(或处理模块)开放时，手动检查升降器。在处理室关闭且密封后，仅经由衬底销升降器中的一或多者上的销传感器来监测衬底销升降器。销传感器仅能监测特定的一个衬底销升降器是否处于举高(在上位置)或降下(在下位置)。销传感器无法判断一或更多个衬底销升降器是否损坏、空气压力是否正确、或已发生(或将发生)故障的任何数目的其他情况。例如，如果衬底销升降器中的一个被损坏，则销传感器可通过感测用于致动销的活塞的位置而感测损坏的销处于正确位置。然而，损坏的销会造成衬底处于不正确的位置(如一侧较低)。因此，衬底暴露于受到损坏的风险中(如被机械手的末端执行器损坏、或无法被机械手收回)。任一情况会造成实质财务损失，尤其是在已近乎完成前段(FEOL)处理的完全布满装置的衬底的情况下。

当空气压力不正确时，尤其是在太高时，衬底也可能会受到野蛮搬运(如高加速度力，可能会如参考图1A至1C所讨论的，造成衬底的动态对准(DA)问题)。总体而言，目前并没有原位自动直接检查衬底位置。