[发明专利]具有光学测量的旋转式气体分配组件

说明书

技术领域

本发明的数个实施例一般涉及处理基板的设备与方法。更具体而言，本发明的数个实施例涉及在处理期间测量数个基板的温度与数个其他参数的设备与方法。

背景技术

形成半导体器件的工艺通常是在包含多个腔室的基板处理平台中进行的。在某些情况下，多腔室处理平台或群集工具的目的是在受控的环境中对基板相继地执行两种或更多种工艺。然而，在其他情况下，多腔室处理平台可以只对数个基板执行单个处理步骤；而额外的腔室旨在使该多腔室处理平台处理基板的速率最大化。在后一种情况下，对数个基板执行的工艺通常是批量处理，其中，在给定腔室中同时处理相对大量的(例如，25或50个)基板。以经济上可行的方法来说，对数个单独的基板执行的过于耗时的工艺(例如，对于ALD工艺以及一些化学气相沉积(CVD)工艺)，批量处理是特别有益的。

基板处理平台或系统的有效性通常通过拥有成本(COO)来量化。虽然受到许多因素影响，但拥有成本主要受系统的占地面积(footprint)(即，在制造工厂中操作该系统所需的总地板空间)以及系统产量(即，每小时处理的基板数量)影响。占地面积通常包含维护所需的、相邻于该系统的进出区域。因此，虽然基板处理平台可能是相对小的，但是，如果该基板处理平台需要从所有的侧边进出以进行操作与维护时，则该系统的有效占地面积可能仍然过大。

随着半导体器件尺寸的缩小，半导体产业对于工艺变异的容忍度继续降低。为了满足这些更严格的工艺要求，产业已经开发了满足更严格的工艺窗要求的许多新工艺，但这些工艺常常需要更长的时间来完成。例如，为了将铜扩散阻挡层以外形相符的方式形成到高纵横比、65纳米或更小互连特征的表面上，可能需要使用ALD工艺。ALD是CVD的变体，相比CVD，ALD显示了优越的阶梯覆盖性。ALD是以原子层外延(ALE)为基础，ALE最初用于制造电致发光显示器。ALD运用化学吸附将反应前体分子的饱和单层沉积在基板表面上。这可以通过循环地交替使适当的反应前体脉冲到沉积腔室内来实现。反应前体的每一次注入通常都通过惰性气体净化来分离，以便向先前所沉积的层提供新的原子层，从而在基板表面上形成均匀的材料层。重复反应前体与惰性净化气体的数个循环以将材料层形成为所需的厚度。ALD技术的最大缺点在于，沉积速率比典型的CVD技术慢至少一个数量级。例如，某些ALD工艺可能需要从大约10至大约200分钟的腔室处理时间以在基板的表面上沉积高质量的层。在为了较佳的器件性能而选择此类ALD与外延工艺时，由于非常低的基板处理产量，在常规的单个基板处理腔室中制造数个器件的成本将增加。因此，当实现此类工艺时，需要连续的基板处理，以便在经济上可行。

评价沉积工艺动态地提供了确定所沉积的膜的质量与工艺完成的快速且精确的方法。然而，在处理时，可能无法在旋转型处理腔室中执行对晶圆的光学测量(例如，温度、膜特性)。在沉积期间将必需的光学器件(例如，高温计)定位在该处理腔室中是有问题的，因为这些光学仪器因沉积反应而变得受污染，致使这些光学仪器不适于使用。

因此，本领域中对于能够在空间原子层沉积期间测量晶圆与工艺参数的方法与设备具有需求。

发明内容

本发明的数个实施例涉及处理腔室，该处理腔室包括基座组件与气体分配组件。基座组件包含顶表面，该顶表面用于支撑多个基板并围绕中心轴转动多个基板。该顶表面具有内周边缘与外周边缘。气体分配组件在基座组件上方，并包括多个延长的气体端口与至少一个光学传感器，这些延长的气体端口用于将数个气体流动引向基座组件，并且至少一个光学传感器被引向基座组件。

在某些实施例中，至少一个光学传感器定位在数个气体端口中的一个气体端口中。

在一个或多个实施例中，多个延长的气体端口包含第一反应气体端口、第二反应气体端口、净化气体端口与至少一个真空端口。在某些实施例中，至少一个光学传感器定位在净化气体端口中。

在某些实施例中，气体分配组件进一步包括至少一个孔，该至少一个孔位于气体分配组件的不被暴露给反应气体的区域中，并且该至少一个光学传感器定位在该孔中。

在一个或多个实施例中，至少一个光学传感器从由以下各项组成的组中选出：高温计、干涉计与高温计和干涉计的组合。