[发明专利]在化学气相沉积工艺期间的动态晶片校平、倾斜、旋转

说明书

本说明书所述实施例总体上有关在沉积工艺期间对基板支撑件与气体分配媒介之间的处理间距的动态、实时控制。于沉积工艺期间的任何时间，利用多维自由度来改变基板平面相对于气体分配媒介的角度及间距。如此，在沉积工艺期间可校平、倾斜、旋转、摇晃和/或移动基板和/或基板支撑件，以达到改善的膜均匀度。此外，由于在基板平面相对于喷头的校平的持续变化，可得到对各层的独立调校，以平均化基板上的有效沉积，因而改良整体的叠层沉积性能。

技术领域

本公开的实施例总体上关于半导体制造，更特定言之涉及在沉积工艺期间用于达成形成在基板上的层的所欲厚度均匀性的方法及设备。

背景技术

半导体器件的制造涉及通过气体的化学反应在半导体基板上形成薄膜。此种沉积工艺称为化学气相沉积(CVD)。常规的热CVD工艺供应反应气体至基板表面，在基板表面上能发生热致化学反应以产生所欲的膜。等离子体增强CVD工艺通过对接近基板表面的反应区施加能量(诸如射频(RF)能量)来促进反应气体的激发和/或解离，因而形成具高反应性物质的等离子体。所释放的物质的高反应性减少发生化学反应所需的能量，因此降低用于此种CVD工艺的温度。

基板于腔室中进行处理的期间(诸如在基板上形成层的期间)是放在基板支撑件上。基板支撑件常见为基板加热器，其在基板处理期间支撑并加热该基板。基板放在该加热器的加热器表面上方，而热被供应至该基板的底部。一些基板加热器为电阻加热的，例如通过诸如设置在加热器表面之下或是嵌入于该加热器表面之上或之中的板中的电阻线圈之类的电性加热。来自基板加热器的热是用于沉积包括无掺杂硅玻璃(USG)层、掺杂硅玻璃层、及类似层的热驱动工艺(诸如热CVD)中的主要能量源。

基板支撑件常见将基板支撑在气体分配媒介对面，反应气体穿过该气体分配媒介供应至腔室中。气体分配媒介经常为气体分配组合件的一部分，该气体分配组合件用于供应一或更多气体至腔室。气体分配组合件的形式可以是平面喷头、面板、曲线喷头、一连串喷嘴，或固定于一位置处的任何形式。从气体分配媒介往基板的气流影响在基板上形成的层的均匀性，诸如该层的厚度。此外，该基板支撑件对于基板平面与分配化学蒸气所在的位置之间的处理间距敏感。

通常进行基板支撑件的定位和/或移动以调整基板的位置供处理。一旦已到达所欲的位置，常见维持该位置以确保该基板在沉积工艺期间不移动。然而，即使在沉积期间限制基板的移动，仍存在沉积的不均匀性。

因此，本领域需要的是用于实现对气体分配组件与基板支撑件之间的处理间距的动态、实时的控制的方法和系统，使得能在沉积期间有多维自由度去改变基板平面相对于气体分配媒介的角度及间距。

发明内容

本说明书所述实施例总体上有关在沉积工艺期间对基板支撑件与气体分配媒介之间的处理间距的动态、实时控制。于沉积工艺期间的任何时间，利用多维自由度来改变基板平面相对于气体分配媒介的角度及间距。如此，在沉积工艺期间可校平、倾斜、旋转、摇晃和/或移动基板和/或基板支撑件，以达到改善的膜均匀度。此外，由于基板平面相对于喷头的水平的持续变化，可得到对各层的独立调校，以平均化基板上的有效沉积，因而改良整体的叠层沉积性能。

在一实施例中，公开一种控制在气体分配媒介与基板支撑件之间的处理间距的方法，该基板支撑件设置在该气体分配媒介对面。该方法包括：(a)在设置在该基板支撑件上的基板上沉积层，(b)测量该基板上的该层的厚度，及(c)计算该基板上的参考位置与该基板上的多个其余位置之间的厚度差。该方法进一步包括(d)基于该参考位置与该多个其余位置之间的该厚度差，决定该多个其余位置相对于该参考位置的处理间距调整量，及(e)实时地动态调整该处理间距，以减少该参考位置与该多个其余位置中的各其余位置之间的该厚度差。该动态调整步骤发生在该沉积步骤期间。