10C是用以将准直仪912装设于第二区板558的机构的等角视图。图 10B是穿过装设机构的准直仪912的截面示意图。如图10A所示，四个扣件1002 (例如螺 栓）延伸穿过准直仪912,且可拆式固定于第二区板558。在一实施例中，扣件1002包含螺 栓。弹性构件1004 (可为弹簧）耦接各扣件1002前端与准直仪912,如此当热膨胀造成准 直仪912移动时，准直仪912仍保持附接至第二区板558,并可朝箭头"A"所指方向移动。 弹性构件1004迫使准直仪912仍安座在座板942的凹部922内，如此座板942受热应力作 用而侧向移动时，将促使准直仪912侧向移动。导管1006收纳光纤束1008且于入口 1010 处耦接至准直仪912。光纤束1008从光产生器（未图示）承载光至准直仪912而投射到基 板上，及将自基板反射的光经由准直仪912返回光分析仪（未图示）。
[0109] 图3B图示穿过准直仪912 -侧上的扣件1002绘制的准直仪912的截面透视图。 图10B截面平行于图9A及图9B的截面，但为透视观察。扣件1002安座于第二区板558， 弹性构件1004由凸耳1022接触准直仪912,以提供轴向力至准直仪912上而协助安置准 直仪。扣件1002通过准直仪912中的开口 1024。各扣件1002与各自开口 1024间的间隙 1026容许准直仪912相对扣件1002和相对第二区板558侧向移动。间隙1026按尺寸制作 以供侧向移动，又不会让准直仪912接触扣件1002,间隙尺寸通常高达约0. 15英寸，例如约 0. 04英寸至约0. 12英寸之间，例如约0. 10英寸。
[0110] 提供球轴承1012,各球轴承1012安座于插座1014,插座1014形成在表面1016处 的准直仪912中，表面1016与第二区板558的接收表面1018相接。各球轴承1012在各自 的插座1014内旋转，以容许准直仪912侧向移动，同时最小化准直仪与第二区板558间的 摩擦。插座1014具有具锥形部1020的侧壁，锥形部1020朝球轴承1012逐渐变细而与表 面1016间形成角度" 0 "，以使球轴承1012保持在插座1014内，同时容许球轴承平顺转动。 角度" 0 "可为约40度至约80度之间，例如约50度至约70度之间，例如约60度。
[0111] 操作时，第一区板552、座板942、导电气体分配器514和第二区板558皆以RF功 率电偏压达实质相同电位。故RF板条1022用于电气连接准直仪912与第二区板558,使准 直仪912仍保持与第二区板558实质相同的电位。
[0112] 本文所述原位量测实施例可利用折射效应来确定层厚度，折射效应取决于层厚 度。出自原位量测装置的光照射基板、穿透层，及依据菲涅尔（Fresnel)方程式自层间介面 差别反射。反射光与入射光和自其他层反射的光作用产生干涉图案。干涉图案受控于层的 厚度和组成。生成一个层时，干涉图案会以可预期的方式随生成层厚度改变，故可检测终 点。生成层期间辨识的最终干涉图案将变成特征图案，该特征图案于沉积后续层期间用来 观察图案随后续层形成时的变化。
[0113] 利用准直仪与阻断板间的倾斜介面，即使阻断板发生热膨胀/收缩时，准直仪仍 可保持实质对准气体通道，气体通道形成穿过气体分配器。准直仪设在阻断板内且为环形 基板，即使气体通道正在使用（即有处理/清洗气体流贯），准直仪仍可经由气体通道引导 光及接收反射光。故可在不负面影响工艺均匀性的情况下进行量测。提供不供气体流贯的 量测用通道将导致工艺不均匀，此是因为通道会位于部分基板上，通道附近的气流则因缺 少气体流过通道而不均匀。
[0114] 本文所述实施例的特征在于一个原位量测装置或构造。应注意一些实施例的特征 在于多个原位量测装置，以实时监测基板表面数个位置的膜形成。图11是图5A及图5B利 用原位量测的导电气体分配器514的仰视图。三个开口 1102环绕图11的实施例，图表示 开口除供气体流动外，还用于原位光学量测。分析位置可依任何预定图案分配。在图11的 实施例中，三个原位量测装置是分散配置。三个原位量测装置可沿着与基板支撑件同心的 圆设置，也就是说三个装置可设置以监测三个位置，三个位置离置于基板支撑件上的基板 中心实质相同距离。或者，三个原位量测装置可设置在离中心不同距离处。多个监测装置 可用于监测基板表面不同位置的沉积均匀性、厚度与组成两者，及在一个腔室中沉积一层 或数个层的同时达到闭环控制沉积速率和均匀性的目的。
[0115] 上述图9A至图10C的光学量测装置将产生光来表示基板上的层结构。已知入射 光谱的光经引导垂直基板，并自基板表面反射。一些光穿过形成于基板上的层，及自层介面 反射而产生反射光谱，反射光谱不同于入射光谱。沉积层期间，反射光谱会随沉积层厚度改 变而变化。比较反射光谱与入射光谱和同一层的先前反射光谱可准确确定沉积层厚度。可 在基板上多个位置进行测量，以确定层厚度均匀性，及启用校正动作来控制均匀性。此测量 方式亦可用于检测层厚度何时达目标值，从而中断沉积。
[0116]自层的两个表面反射的入射光相对于入射光将呈现相移，该层厚度可与光波长相 当。相移与膜厚有关，且会在入射光与反射光间产生特征干涉图案。故反射光的光谱强度 取决于层厚度。若已知毗邻下层或材料的光学性质，则单一脉冲或闪光可自顶层反射，及利 用菲涅尔方程式来比较反射光与入射光，以确定顶层厚度。
[0117] 若不知毗邻下层的光学性质，则可在沉积顶层时，使用多个闪光与光脉冲，以确定 反射率随顶层厚度变化是如何。沉积速率和时间可用于计算每次光脉冲时的层厚度。反射 率通常依层厚度的正弦函数变化。可用曲线拟合反射率数据，以计算毗邻下层的反射率。若 使用广谱光源和光谱光分析仪，则亦可比较多个波长，以提高毗邻下层的光学性质周围的 收敛性。毗邻下层的反射率可表示为顶层反射率的函数，峨邻下层的光学性质可利用菲涅 尔方程式计算而得。
[0118] 若毗邻下层经图案化，则自毗邻下层反射的光可具有极化分量，极化分量是按根 均方关系贡献总反射强度。自基板反射的各光波长具有与其他波长无关的反射强度，各反 射光波长将依据顶层和毗邻下层的光学性质作用。故可使用计算而得的顶层厚度与已知顶 层光学性质来进行多个反射波长的光谱分析，以拟合毗邻下层反射率的极化分量和引起该 等分量的毗邻下层光学性质。
[0119] -旦确定毗邻下层的光学性质，即可建构基板反射率的完整模型，及利用菲涅尔 方程式，从单一反射光脉冲获知沉积层厚度。若沉积多层，则可使用单一光脉冲，从已知待 沉积层的光学性质和已知毗邻下层的光学性质计算各层的反射率。或者，如上所述，可分析 进行沉积时的多个脉冲，以重新建构毗邻下层的光学性质。
[0120] 若已知毗邻下层的光学性质，则可根据下列方程式，通过拟合广义正弦曲线与数 据，而从反射率数据集R(t，X)计算顶层厚度：
[0121]
【主权项】
1. 一种用于处理基板的设备，该设备包含： 腔室，该腔室包含侧壁和地板； 盖子，该盖子耦接至该腔室的该侧壁，该侧壁、该地板和该盖子定义该腔室的内部容 积，该盖子包含： 气体分配器，该气体分配器具有数个贯穿的气流开口；及 量测装置，该量测装置引导光通过该等气流开口中的一个气流开口，并记录反射通过 该气流开口的光；以及 基板支撑件，该基板支撑件设在该腔室的该内部容积内。
2. 如权利要求1所述的设备，其中该量测装置包含具光纤光源的准直仪。
3. 如权利要求2所述的设备，其中该盖子进一步包含第一平板，该第一平板耦接至该 气体分配板，且该准直仪设置穿过该第一平板。
4. 如权利要求3所述的设备，其中该第一平板包含开口，该准直仪经由该开口设置，且 该开口提供让该准直仪侧向移动的间隙。
5. 如权利要求4所述的设备，进一步包含座板，该座板位于该第一平板与该气体分配 板之间，该座板包含凹部，该凹部对准该气流开口，其中该准直仪安置在该凹部。
6. 如权利要求5所述的设备，进一步包含RF板条，该RF板条耦接至该准直仪。
7. 如权利要求5所述的设备，进一步包含数个扣件，该等扣件耦接该准直仪与该第一 平板，每一扣件包含弹性构件。
8. 如权利要求3所述的设备，其中该盖子进一步包含电极，该电极位于该气体分配器 与该侧壁之间，该电极耦接至第一调谐电路。
9. 如权利要求8所述的设备，其中该盖子进一步包含加热器，用以加热该气体分配器。
10. 如权利要求9所述的设备，其中该基板支撑件包含数个区域，每一区域具有加热 器。
11. 如权利要求10所述的设备，其中该基板支撑件进一步包含电极，该电极耦接至第 二调谐电路。
12. -种用于处理基板的设备，该设备包含： 腔室，该腔室包含侧壁和地板； 盖子，该盖子耦接至该腔室的该侧壁，该侧壁、该地板和该盖子定义该腔室的内部容 积，该盖子包含： 气体分配器，该气体分配器具有数个贯穿的气流开口；及 量测装置，该量测装置包含光纤，以引导光通过该等气流开口中的一个气流开口，及接 收反射通过该气流开口的光；以及 基板支撑件，该基板支撑件设在该腔室的该内部容积内，该基板支撑件具有数个热区 域。
13. 如权利要求12所述的设备，其中该盖子进一步包含第一区板，该量测装置包含准 直仪，以容纳该光纤，该准直仪设置穿过该第一区板的开口。
14. 如权利要求13所述的设备，其中该盖子进一步包含座板，该座板位于该第一区板 与该气体分配器之间，且该准直仪的延伸部安置在该座板。
15. 如权利要求14所述的设备，其中该盖子进一步包含第二区板，该第二区板位于该 座板与该气体分配器之间，该第二区板具有数个开口，其中该第二区板的各开口对准该气 体分配器的气流开口。
16. 如权利要求15所述的设备，其中该延伸部安置在该座板的凹部，该凹部具有斜墙。
17. 如权利要求16所述的设备，其中该盖子进一步包含电极，该电极设在该气体分配 器与该侧壁之间，该电极耦接至具第一可调整部件的第一调谐电路。
18. 如权利要求17所述的设备，其中该基板支撑件的每一热区域包含加热器和热传感 器。
19. 如权利要求18所述的设备，其中该基板支撑件进一步包含电极，该电极耦接至具 第二可调整部件的第二调谐电路。
20. -种在沉积层至基板上期间确定该层的厚度的方法，该方法包含： 自该基板反射广谱辐射光； 利用光谱仪分析所反射的光的光谱； 依据被沉积的层的折射率和消光系数，就所分析的光谱拟合菲涅尔模型；以及 通过最小化所分析的光谱与该模型的差的平方，来确定该层厚度。
【专利摘要】兹描述根据PECVD工艺来处理基板的设备和方法。调整基板的温度分布，以改变基板各处的沉积速率分布。调整等离子体密度分布，以改变基板各处的沉积速率分布。加热暴露于等离子体的腔室表面，以改善等离子体密度均匀性及减少腔室表面处低品质沉积物的形成。原位量测技术可用于监测沉积工艺的进行，及触发涉及基板温度分布、等离子体密度分布、压力、温度与反应物流量的控制动作。
【IPC分类】H01L21-205
【公开号】CN104737274
【申请号】CN201380050065
【发明人】N·拉贾戈帕兰, X·韩, M·齐昂, M·奥加塔, Z·蒋, J·C·罗查-阿尔瓦雷斯, T·诺瓦克, J·周, R·萨卡拉克利施纳, G·巴拉苏布拉马尼恩, A·班塞尔, J·李, T·伊根, E·布迪亚托, D·帕纳修克, T·Y·李, J·陈, M·阿优伯, H·L·朴, P·赖利, S·沙克, 金秉宪, S·斯塔里克
【申请人】应用材料公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年10月23日
【公告号】US20140118751, US20150226540, WO2014066541A1