l356l〇〇 Λ·::..，.，---· ♦ ~ . Γ *.·* * · -- _._··· ·*.· :* - .··* 4ρψ m τ t·— · ’ 發明所屬之技術領域】 本發明之實施例大體來說係有關 理室。 【先前技術】 許多半導體製程通常是在真空環 物理氣相沈積（PVD) 一般是在一密封處 處理室具有用來支撐配置在其上之基板 般包含基板支撐，基板支撐具有電極配 程期間靜電撐持在該基板支撐上之基板 該基板上之材料所組成之靶材係支樓在 是固定在該處理室頂部。由氣體（例如』 被供應至該基板和該靶材之間。該靶材 致該電漿中之離子朝向靶材加速。離子 料從該靶材移出。移出之材料被吸引朝 沈積出一材料膜。 一般來說，在 PVD處理室中4 (conditioning operation)以確保製程效截 稱為熱乾（burning-in the target)。熱乾 其他污染物從靶材表面去除，並且通常 露在環境中或閒置一段時間後執行。在 效用晶圓（utility wafer)或遮盤配置在該 止乾材材料沈積在該支撐上。該熱靶製 理室中形成電漿，以及使用該電漿自該染 於物理氣相沈積處 境下執行。例如， 理室中執行，密封 之臺座。該臺座一 置在其内，以在製 。通常由欲沈積在 該基板上方，一般 I氣）所形成之電漿 係經施以偏壓，導 衝擊該靶材，使材 向基板，並在其上 行兩種調節操作 ^。第一種調節製程 一般會將氧化物及 是在處理室已經暴 熱靶製程期間，將 基板支撐上，以防 程通常包含在該處 L材去除材料表層。 3 1356100 第二輕調節製程稱為塗覆（pasting)。塗覆一般係在 習知PVD製程期間，施加—覆蓋層在處理室構件上沈積之 材料的上方》例如’氮化欽·之PVD應用通常會導致一層氮 化鈦形成在該PVD處理室表面上。該氮化鈦層通常是易碎 的，並且可能會在其後製程期間剝落。塗覆一般係在該氮 化欽層上施加一層鈦。該鈦層大幅地避免下方之氮化鈦剝 落或脫離。大體來說，處理室係以預定間隔時間進行塗覆， 例如每利用習知氮化鈦PVD製程處理25個基板後。如熱 靶一般，一遮盤係經配置在該基板支撐上，以避免靶材材 料在塗覆製程期間沈積在其上。 此外’在依序原位施加欽及氮化鈦之PVD製程中， 在每一次欽沈積前皆需清潔該靶材，以去除來自沈積在先 前基板上之氮化鈦之可能存在該靶材上之氮化物。一般來 說’乾材清潔係與熱靶製程類似，具有幾秒的持續時間， 並且包含以遮盤保護該基板支撐。 在每一次熱靶、塗覆和清潔製程完成後，該遮盤被 一配置在該PVD處理室中之機械手臂旋轉至遮盤不會干 擾處理室中之沈積製程之無障礙位置。為了將遮盤置中， 在與該機械手臂連結之軸上運用感應器來偵測該手臂之旋 轉位置》 债測該遮盤在無障礙位置上之位置之其配置的問題 在於感應器無法確定遮盤對於機械手臂之相對位置。例 如，遮盤和機械手臂間之差排（misa〗ignment)可能使遮盤的 —部份留在陶瓷基板支撐之路徑上。當陶究支樓上升至製 1356100 盤114在製程期間不是位於基板支撐104或座落在其上之 基板112接觸的位置上。製程處理室100之一實例是可適 用且從本發明受益之IMP VECTRA™ PVD製程處理室，可 從加州聖可拉拉之應用材料公司取得。 例示之製程處理室100包含一處理室主體1〇2及界 定出可排空之製程體積160之蓋子組件106。該處理室主 體102通常是從單一鋁塊或焊接之不鏽鋼盤製作出。該處 理室主體102 —般包含側壁152和底部154。該側壁通常 含有複數個孔隙，包含凹槽埠、抽吸埠和遮盤埠156(凹槽 和抽吸埠未示出）。可密封之凹槽埠提供基板112在該製程 處理室100之入口及出口。該抽吸槔係與一抽吸系統（未示 出）連結，其排空並控制該製程體積160内之壓力。該遮盤 埠156係經配置在該遮盤114位於該無障礙位置上時，容 許遮盤114之至少一部分從其間穿過。一外罩116通常覆 蓋住該遮盤埠156，以維持該製程體積16〇内真空之完整 性。 該主體102之蓋子組件106通常支撐一從其懸吊出 之環狀播板162’其支樓一遮蔽環（shadowringUSS»該遮 蔽環158 —般係經配置來將沈積限制在基板112透過該遮 蔽環158中心暴露出之部分上。 該蓋子組件106通常包含一範材164和一磁電管 166。該靶材164提供PVD製程期間欲沈積在基板ιΐ2上 之材料，而該磁電管166提高於製程期間靶材材料之均勻 消耗。靶材164和基板支撐104藉由一電源U4相對於彼 !3561〇〇 此被偏壓。例如氬氣之氣·體從一氣體來源1 82供應至該製 程體積160。電漿由該基板1丨2和該乾材164間從該氣體 形成。電漿_内之離子被朝向該靶材164加速並導致材料從 該靶材164—移出。移出之靶材之材料被吸引朝向基板112, 並在其上沈積出一材料膜。+ 該基板支撐104通常係配置在該處理室主體1〇2之 底部154上，並在製程期間支撐該基板112。該基板支撑 104利用一舉升機構（未示出）連結至該底部154，該舉升機 構係經配置以將該基板支撐在一較低位置（如所示）和—較 高位置間移動。該基板支撐104被移至該較高位置以進行 製程。在較高位置上，該基板112係經配置在該基板支擇 104上’並且與該遮蔽環158响合，將該遮蔽環158從該· 擋板162提升。 在較低位置上’該基板支撐104被置於該擋板ι62 下方，以使該基板112可以在清潔該環158和檔板162時 通過侧壁152内之埠從該處理室1〇〇移出。頂升栓（未示出） 係經選擇性地移動通過該基板支撐104,以隔開該基板112 和該基板支撐1 04 ’以利用配置在該製程處理室丨〇〇外部 之晶圓傳送機構’例如單一葉片機械裝置（未示出）來促進 該基板之穩固。一摺箱186通常配置在該基板支撐1〇4和 該處理室底部1 5 4間’並提供其間之彈性密封，因此可維 持該處理室體積160之真空完整性。 該基板支樓104通常係由鋁、不鏽鋼、陶瓷或其級 合物製成。可適應而從本發明受益之一種基板支樓1〇4在 8 1356100 1996年 4月 16曰核准予 Davenport等之美國 5，:5 0 7，4 9 9號中描述，其在此藉由引用全文的方式併 中 〇 、一遮盤機構 108通常係配置在鄰近基板支 處。該遮盤機構108 —般包含支撐該遮盤114之凳 以及藉由軸120與該葉片118連結之促動器126。 密封墊1 22係經配置通過該處理室底部1 5 4，以使詔 可以旋轉而不會讓真空從該處理室體積160中洩露 該促動器126 —般控制該葉片之角度定位。 該葉片118係在第1圖所示之無障礙位置和基本上 盤114置於與該基板支撐 104同中心處之第二位 動。在該第二位置上，可以在熱靶和處理室塗覆製毛 將該遮盤114傳送（利用該等頂升栓）至該基板支撐 常，在熱靶和處理室塗覆製程期間，該葉片118係 無障礙位置。 該促動器126可以是適於將該軸120以可將 118在無障礙位置和第二位置間移動之角度旋轉之 置。該促動器126可以是電子、液壓、或空氣馬達 或液壓汽缸，或螺線管，除了其他移動裝置外。該 126可包含一轴感應器124,其偵測該軸120何時旋 第二位置。該軸感應器124可以直接連結至該促動； 例如以一旋轉編碼器或限制開關，或者可以與該軸 合，例如以一限制開關。也可以使用其他適於偵測該 之角度位置之感應器124。 專利第 入本文 撐 104 片118 一旋轉 :軸 1 20 出。 通常， 使該遮 置間移 L期間， 1 0 4。通 回到該 該葉片 任何裝 ，氣動 促動器 轉至該 摄 126， 120接 軸120 9 1356100 該葉片118 —般在水平方向上支撐該遮盤114。該 葉片118通常具有一平坦主體142，其包含一與該軸120 ，連結之轂（hub) 128，以及至少三個從其延伸出之遮盤支撐 -栓130。該等支撐栓130 —般以與該葉片118隔離開之方 式支撐該遮盤114。該葉片118係經配置以使該葉片118 可以從該第二位置旋轉至無障礙位置而不接觸到從該葉片 118延伸出之該等頂升栓。該葉片118另外包含一凸出部 220(在第2A圖中示出），其延伸超出該遮盤114邊緣。 當位於無障礙位置時，該遮盤1 1 4之一部分係經配 置在該外罩116中》該外罩116 —般是.由與該處理室主體 1 02相同之材料製成。該外罩1 1 6係密封地連結至該處理 室主體102，並且在一實施例中，係在該外罩116和主體 1 02間介面處連續焊接，以確保接縫之真空密封。 該外罩116 —般係包含至少一個第一窗口 134，該 第一窗口密封地配置穿過該外罩Π6。該第一窗口 134係 經安置以使該感應器組件1 1 〇可以偵測該外罩1 1 6内之該 遮盤114及/或該葉片118的存在。在第1圖所示之實施 例中，該外罩116另外包含形成在該外罩116之底部區域 140内之第二窗口 136,其係相對於形成在該外罩116之頂 部區域138内之第一窗口 134。該等窗口 134、136係由對 於該感應器組件11 〇之偵測機構來說基本上是透明或非侵 略性之材料製成，例如，石英。 該感應器組件1 1 〇通常配置在該外罩π 6附近。該 感應器組件1 1 〇 —般包含至少一個適於偵測該外罩Π 6内 10 1356100 之葉片118及7或該遮盤Π4之存在的感應器，當位於無 障礙位置時較佳。 該感應器組件1 1 0係經連結至一控制器丨9 〇，其與 該製程系統100接合並且通常係控制該製程系統1〇〇。-該 控制器190 —般包含一中央處理器（cpu)194、支援電路ι96 和記憶鱧192。該CPU 194可以是可用在工業設定中以控 制各種處理室和子處理器之電腦處理器之任何形式之一。 該記憶體1 92係經連結至該CPU 1 94。該記憶體192，或 電腦可讀式媒介，可以是一種或多種容易取得之記憶體， 例如隨機存取記憶體（RAM)、唯讀記憶體（ROM)、軟碟、 硬碟、或任何其他形式之數位儲存，近端或遠端的。該支 援電路1 96係經連結至該CPU 1 94並利用習知方式以支援 該處理器。這些電路包含快取、電源供應器、時脈電路、 輸入/輸出電路、子系統、以及諸如此類者。該等感應器， 至少包含該感應器組件110和該軸感應器124之一，提供 關於該遮盤114及/或該葉片Π8之位置之相關資訊給予 該控制器190。 第2 A - B圖描繪出該外罩1 1 6之上視及剖面平面 圖，示出該感應器組件對於該遮盤114、該葉片118以及 該基板支撐104之相對位置冬一實施例。鼓勵讀者同時參 考2A-2B兩者。 在第2A-B圖所示之實施例中，該感應器組件包含 一第一感應器202、一第二感應器204以及一第三感應器 2 06。該等感應器2〇2、2 04和206各自透過把架208、210 1356100 和212與該外罩116之頂部134連結。該等 2 04和206 —般提供表示在其下之遮盤114石 存在之訊號。 該第一和第二感應器202、2 04 —般係 板支撐1 04中心點2 1 4和參考點2 1 6間界定丨 該參考點216通常係位於該遮盤114中心處 在無障礙位置上時（如所示）。在一實施例中 考點214、216與該軸120之中心轴218也是 感應器202、204沿著該線224之位置使該等 供該遮盤114不會觸及該基板支撐104之確 線224位於沿著該遮盤114(當正確安置在該 和該基板支撐104間之最短距離上時》 該第一感應器202 —般係偵測位於無 遮盤1 1 4位置。該第二感應器一般係偵測該 該遮盤被錯置在該葉片上但仍然被該第一感 到時，如由虛線遮盤222所示者。例如，該 被安置在該葉片118上非正中的位置上，且 置放地更加進入到該外罩1 1 6内。雖然該遮 中位置仍然可讓該基板支撐垂直移動，而不 盤2 22，但該遮盤222會與該基板支撐104 轉至第二位置進行塗覆或熱靶時，這會使材 在該基板支撐104上。因此，該第二感應器 1 1 4之差排給該控制器1 90，其發出訊號給作 時機停止生產程序以進行調整。 :感應器202、 ί /或葉片118 安置於在該基 ϋ之線224上。 ，當該遮盤1 14 ，該中心和參 .等距的。該等 感應器可以提 實表示，當該 葉片1 18上時） 障礙位置時之 遮盤222 ，當 應器202偵測 遮盤222可能 將該遮盤222 盤222之非正 會接觸到該遮 有差排，當旋 料不利地沈積 2 04指出遮盤 業員或在適當 12 1356100 該第三感應器206通常係經安置以查看該.葉片 之一部分或其凸出部220，以指出該葉片118係位於無障 礙位置上。該葉片118之凸出部220可被該遮盤114覆蓋 或延伸出該遮盤114，以在該遮盤114也在該無障礙位置 上時可偵測到該葉片1 1 8。或者，該第三感應器206可經 安置以透過該第一窗口 134或其他配置在該外罩116中之 窗口查看該基板。 第3圖描繪出沿著第2A圖之切線3 — 3所得之該等 感應器202、204之一實施例之剖面圖。該等感應器2〇2、 2 04 —般係包含一發射器3 02和一接收器304。該發射器 302產生一訊號，例如光束306，其穿過該等窗口 134、136 並照射在該接收器304上。當該遮盤114阻斷或阻礙該光 束3 06時’該等感應器202、204會改變狀態以指出該遮盤 114之存在。可用來偵測該遮盤114之感應器202、204實 例可從位於明尼蘇達州明尼亞波里市之Banner工程公司 (Banner Engineering Corporation)獲得。也可以使用其他類 型之感應器，包含反射式感應器（即，發射器和接收器配置 在單一單元體中之裝置）》該第三感應器206係經同樣地配 置以偵測該葉片11 8之存在。 第4圊描繪.出具有用來選擇性保護一基板支撐404 之遮盤機構408之另一個實施例之例示製程系統400之部 分切割圖。該製程系統400大體而言係與上述之製程系統 100類似，並且包含一與外罩416連結之處理室主體402 ’ 該外罩提供一遮盤414(在第4圖中以虛線示出）之儲存位 1356100 置，當如所示般移動至不接觸到該基板支撐4 04時。 該遮盤機構40 8通常係配置在該基板支撐 404'附 近，並且包含支撐該遮盤414之葉片41.8。該葉片418能 夠繞軸420旋轉，在介於使遮盤414至少部分配置在該外 罩416内（如第4圖所示者）之第一無障礙位置和如上所述 般（以及如第6圖所示般）促進該遮盤414傳送至該基板支 撐4 04之第二位置間。 該葉片418通常是由適於用在真空製程環境（例如 物理氣相沈積處理室）中之堅固材料製成。在一實施例中， 該葉片418係由鈦製成。在另一個實施例中’該葉片418 和遮盤414係由基本上具有相似或相同熱膨脹係數之材料 製成，以最小化介於其間之移動。 在一實施例中，該葉片418具有包含—敍428、一 支撐墊49Q和一邊緣槽492之主體442 »該轂428係經連 結至該軸420以促進該葉片418旋轉。該葉片418之主體 4 4 2係經配置以使該葉片4 1 8可以從第二位置旋轉至無障 礙位置，而不接觸從該基板支撐404延伸出之頂升栓406。 該葉片418之主體442可額外包含一凸出部482， 該凸出部482延伸出該遮盤414之邊緣。該葉片418之設 計係為使該凸*部482可以當該葉片418縮回該外罩416 内之時置於適當位置，以改變感應器組件410之輸出狀 態。該感應器組件410可以配置為與第1圖所示之感應器 組件1 1 0相似。該感應器組件4 1 0也可以配置為與該葉片 418和遮盤414交界，和上述之感應器組件丨10、葉片118 14 1356100 和遮盤1 1 4相似。 此外參見第5圖之葉片418和遮盤414之剖面圖； 該葉片418之支撐墊490係配置在該葉片4J8之上表面484 上。該支撐墊490係適於支撐從該遮盤4 Γ4下表面504延 伸出之中心墊520。該支撐墊490具有拋光處理（finish)， 以最小化在該葉片418和該遮盤414間之微粒產生，並且 在~實施例中，其係優於約3 2 R M S。 該支撐墊490係與配置來嚙合該遮盤414 丁表面 504之校準特徵5 00交界。該校準特徵500將遮盤414留 置在相對於該葉片418之預定方位上。該校準特徵5〇〇_ 知係置中在與該轴420中心線相距半徑距離處，其係與兮_ 輪420和該基板支撐404中心間之半徑距離相同。該校準 特徵500係經配置以防止遮盤4 1 4在傳送期間從該葉片 418脫離。因為該校準特徵5〇〇係轴向地與該遮盤414之 中心對準，因此該遮盤414和該葉片418間之旋轉定位的 需要被有利地去除了’同時在熱變化（thermai changes)期 間維持了該遮盤414和該葉片418之對準，而沒有改變該 葉片418將該遮盤414安置在基板支撐4〇4之預定位置（例 如同轴地）上的能力。 在一實施倒中’該校準特徵5〇〇係在該支撐墊490 和該遮盤414下表面504間延伸之柱狀物53〇。該校準柱 530可以是該葉片418之主體442之一整合部分，或構成 一分離元件。並且預期到校準杈53〇可以是該遮盤414之 一部分’並且可能與形成在該葉片418内之孔洞交界。 15 1356100 在第5圖所描繪之實施例中，該校準柱530具有與 該遮盤414連結之第一端510。該校準柱530可以經由各 種方法與該葉片418連結，包含螺釘固定（screwing)、鉚接 (riveting)、銅焊（brazing)、焊接（welding)、嵌入裝配 (press-fitting)和支柱法（staking)，除了其他方法之外。該 校準柱530之第二端512係經配置為與該第一端510相 對，並且係安置為與形成在該遮盤414下表面504内之盲 孔5 02嚙合。 該校準柱530之第二端512可以去角、圓化或錐形 化，以促進與該遮盤414之盲孔502的對準和嚙合。在一 實施例中，盲孔502可以選擇性地包含一呈喇叭型展開之 側壁596，以進一步輔助該柱530進入該盲孔502。 一空白區498係經形成在該葉片418之上表面484 内，並橫向地將該支撐墊490和該邊緣槽492分開》該空 白區498通常係在一相對於該葉片418下表面516比該支 撐墊490低之位置，以及相對於該下表面516比該邊緣槽 492高之位置。該空白區498之較低位置使遮盤4 14可以 在被支撐在該支撐墊490上時，保持與該葉片418剩餘部 分間之隔離的關係。 該遮_盤414通常係指一基本上呈碟狀之主體508 ’ 界定在該下表面504和一上表面506間。該主體508可由 適於在PVD處理室中使用之材料製成，例如不鏽鋼或鈦， 除了其他材料之外。在一實施例中，該主體508係由與構 成該葉片418之材料相比，具有相似或相同熱膨脹係數之 16 1356100 材料製成。選擇性地，孔洞480可以穿過該葉片418之主 體442形成，以最小化慣性力矩（moment of inertia)、重量 和葉片418之熱慣性（thermalinertia)。 該遮盤414之下表面5 04包含一中心墊520和一向 下延伸之環狀邊緣5 2 2。該中心墊5 2 0係經配置為與該葉 片418之校準特徵500交界，並且在第5圖所描繪之實施 例中，包含形成在該中心墊520内、軸向沿著該遮盤418 之中心線之盲孔502。一般來說，該中心墊5 20具有與該 葉片4 1 8之支撐墊490相似之表面光潔度（即，至少與約 3 2 RMS —樣平滑），以最小化在其間的微粒產生。 該遮盤414可以包含將該中心墊520和邊緣522分 開之凹槽524。該凹槽524使該遮盤414的大部分可以在 遮盤414座落在該葉片418上時保持與該葉片418不接觸。 現在參見第5和6圖，該邊緣522係安置在鄰近該 遮盤414之外緣514，並向下延伸至一邊緣面526。該邊緣 面526係定位在一平面上，該平面係與由該中心墊520界 定之平面平行，並與該遮盤主體508之中心線垂直。該邊 緣522從該下表面504延伸出，越過該中心墊520和凹槽 524之位置。該邊緣522之高度係經選擇以提供該遮盤主 體5Ό8和基板支撐404間之間隔（如在第6圖中所示者）， 同時在該遮盤414傳送至該葉片418上時，保持與該邊緣 槽492之隔離。 該邊緣5 22通常配置為具有與該基板支撐404上表 面602之直徑大約相等或更大之直徑。該延伸出之邊緣522 17 1356100 使該遮盤414可以避免該基板支撐404之上表面602在所 選擇之調節製程期間暴露出來之方位妾置在該基扳支士 404上，同時保持該中心墊520和凹槽524相對於基板支 樓4〇4之隔離關係β當該邊緣522相當窄時，基板支撐4〇4 和遮盤4Μ間之接觸區域減到最小，以最小化調節製程期 間之微粒產生及對基板支撐404之潛在傷害。 因此，本發明之實施例已經提供，其描述在調節製 程期間有利地幫助| 士 助基板支撐之保濩之遮盤機構。在一實施 例中，該遮盤機播 構提供關於遮盤之位置的資訊。在另一個 實施例中，該遮盤椹 处姑絲〜 機構包含有利地消除將遮盤機構與葉片 做旋轉定位的需要 ^ 之校準特徵。 雖然上述者係 明之其他及進一步 對本發明之較佳實施例，但是本發 出，並且其範圍係由實施例可在不背離其基本範圍下設計 【圖式簡單說明】、下述之申請專利範圍來判定。 本發明之吏具 藉由參考該些實施例2述，簡短地在前面概述過，可以 是需要注意的是，#得到，其係在所附圖示中示出。但 因此不應被認4係' 肖其只說明Μ Β月之一般實施例’ 他等效實施例》 、範圍之限制，因為本發明可允許其 第1圖推冷出一 Μ塊进付番 ''半導體製程處理室’為具有適於偵 測遮盤機構位置之感麾 题為組件之一音说Λ·丨· 第2Α-Β圖係中之實施例’ 1圖製程處理室一部份的剖面及平 .面圖； 18 1356100 應器 個製 之剖 號來 【主 100 104 108 112 116、 120 124 128 134 138 142 154 158 第3 圖描 繪 出沿 著 第 2A圖 之切線3 — 3 所 組件之 剖面 圖 t 第4 圖描 繪 出具 有 遮 盤機構 :之另一個實 施 程系統 之部 分 切割 圖 y 第5 圖描 繪 出一 葉 片 及第4 圖之遮盤機 構 面圖； 以及 第6 圖描 繪 出配. 置- 在 一基板 支撐上之第 5 e 為了 促進 瞭 解， 只 要 在可能 情況下，皆 使 標示圖 示中 共 有之 相 同 元件。 要元件 符號 說 明】 半導體製程處理室 102 ' 402 處理室J 404 基板 支 撐 106 蓋子組件 408 遮盤 機 構 110 感應器組件 基板 114' 222 、 414 遮 416 外罩 118、 418 葉片 420 軸 122 旋轉密封墊 轴感應器 126 促動器 428 轂 130 遮盤支撐栓 第一窗口 136 第二窗口 頂部區域 140 底部區域 442 平坦 主 體 152、 596 側壁 底部 156 遮盤埠 遮蔽環 160 製程體積 環狀擋板 164 靶材 得之該'感 例之另一 之一遮盤 i之遮盤。 用相同標 :體 盤 19 162 1356100 166 磁電管 182 氣體來源 184 電源 186 摺箱 190 控制器 192 記憶體 1 94 中央處理器 196 支援電路 202 第一感應器 204 第二感應器 206 第三感應器 208 ' 210' 212 i 214 中心點 216 參考點 218 中心轴 220 > 482 凸出部 224 線 302 發射器 304 接收器 306 光束 400 製程系統 406 頂升栓 480 孔洞 484 上表面 490 支撐墊 492 邊緣槽 498 空白區 500 校準特徵 502 盲孔 504 遮盤下表面 506 遮盤上表面 508 主體 5 10 第一端 5 12 第二端 514 外緣 520 中心塾 522 環狀邊緣 524 凹槽 526 邊緣面 530 校準柱 602 基板支撐上表面 20