专利名称：具有利用氮气吹扫的顶部通气口的快速循环腔室的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及半导体制造，更具体来说，涉及一种半导体处理腔室，其被设计得从腔室内半导体基板上方的区域中去除并且排除湿气，以便快速地转变腔室内的压力状态。
背景技术：
通常，着眼于提高吞吐量来设计半导体制造系统。举例来说，处理腔室被配置成组合工具(cluster tool)的形式，以允许整合工艺的多个步骤。这些系统一般包括用于在工作在大气压力及真空下的单元之间处理和传输晶片的其他腔室，从而通过消除对晶片传输步骤期间向处理腔室通气的需要，来确保洁净的工艺环境，并且改进吞吐量。在半导体基板的处理期间，基板被输入一负载锁闭器(load lock)中并从中输出，该负载锁闭器是在真空与大气压力之间进行循环的腔室。当基板从大气传输单元(atmospheric transfer module；ATM)中放入负载锁闭器中时，负载锁闭器将处于大气压力下。然后将负载锁闭器中的空气抽出以在负载锁闭器腔室内提供真空。然后，由机械臂将基板经由真空传输单元传输至处理腔室。然后，在处理腔室中执行处理操作(例如刻蚀、氧化、化学汽相淀积等)。
在处理完基板后，真空传输单元中的机械臂将基板移回至处于上述传输中的真空状态下的负载锁闭器。当把基板放入负载锁闭器中后，通过通入氮气(N2)气体使负载锁闭器中的压力回复至大气压力。当达到大气压力后，则将已处理过的基板传输至基板盒，以便必要时进行其他的处理步骤。在半导体处理中，处理系统的价值很大程度上取决于基板的处理速率。换句话说，在给定的时间量内，吞吐量较高的处理系统将比处理速率较低的系统生产出更多的已处理基板。因此，在所有其他特征相同的情况下，吞吐量最高的处理系统是比较希望的系统。
然而，半导体处理系统的吞吐量很大程度上取决于诸如负载锁闭器的腔室可在低压与高压之间循环的速度。对于上述组合结构而言，负载锁闭器是在不同压力状态之间转变的腔室，因此，负载锁闭器的循环时间对于系统吞吐量是关键的。可惜的是，常规处理系统中负载锁闭器腔室的循环速度通常受限于在不将粒子淀积在基板上的条件下负载锁闭器可在真空状态与大气状态间循环的速率。具体来说，在腔室内部从大气压力向真空状态的转变受限于腔室中的真空抽取速率。换句话说，通过限制腔室中的真空抽取速率将避免湿气的凝结。湿气以空中的水蒸气形式存在，当抽取真空时，随着温度降至低于露点温度，湿气将凝结。单个的水滴会在空气中所携带的颗粒周围结核，并且如果真空抽取速率太快，则会因为结核后物质的重量而落到基板上。在抽取真空后水最终将蒸发，可是，颗粒却作为污染物留在了基板表面上，其最后会导致器件的失效。受污染的基板会对半导体的合格率造成不利的影响。
图1是负载锁闭器的示意图。负载锁闭器100包括通道端口102、底部真空端口104及底部通气端口106。在负载锁闭器100内，有一具有衬垫112的晶片支撑部件110，当半导体基板108处于所述负载锁闭器中时是停置在衬垫112上的。当然，衬垫112可以是针型销(pin)。本领域内的技术人员应当理解的是，负载锁闭器100在不同压力状态间转变。例如，如果已经处理过晶片108，那么接着通常要将晶片108导入处于真空状态下的负载锁闭器100中。然后，通过经由底部通气端口106导入气体来改变真空状态。一旦负载锁闭器100内的压力变至大气压力后，就将晶片从负载锁闭器100中传输至大气传输单元。若晶片108未经处理，则将晶片从大气传输单元导入负载锁闭器100中，此时该负载锁闭器处于大气压力下。然后通过真空端口104来对负载锁闭器100进行真空抽取以在该负载锁闭器内产生真空。
然而，负载锁闭器100的一个设计缺点是当任一个通道端口102开启时，自负载锁闭器外部而来的外部湿气将经由任一个开启的通道端口进入。因此，当对负载锁闭器100进行真空抽取以产生真空时，通过通道端口102进入腔室的湿气116，即水蒸气，将驻留在晶片108上方的区域114中。如上所述，如果负载锁闭器内的真空抽取得太快，那么水蒸气116将在区域114中凝结。该凝结会在区域114中围绕颗粒结核，并且最后落到晶片108的表面上，从而污染晶片。
负载锁闭器100的另一设计缺点是当通过底部通气端口106通入气体时，会将在底部通气端口106的腔室入口附近落到腔室底部的微粒物质携带到气流中。也就是说，在通气操作中，腔室100底部上的任何足够轻的微粒物质都会被扬起。因此，所携带的微粒物质会淀积在负载锁闭器内的基板上，从而导致合格率降低。
解决在晶片108表面上方的凝结降落这一问题的一种尝试是限制负载锁闭器100内的真空抽取速率。也就是说，分两个步骤来抽取真空，在第一步骤以较慢的速率进行，以便不跨过露点以避免产生凝结。然而，限制真空抽取速率也将限制系统的吞吐量。
综上所述，就需要改进在不同压力状态之间循环的负载锁闭器的循环速率，使得可以有更高的吞吐量，而不将基板暴露到污染物中。
发明内容
一般来说，本发明通过提供一种腔室来满足这些需要，该腔室可在不同压力状态之间快速循环，而不把腔室内的晶片暴露于污染物中。本发明还提供了一种用于调节腔室内的晶片上方的环境的方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于调节一压力变化接口内的半导体基板上方所限定的区域中的环境的方法。该方法首先通过一通道端口将半导体基板导入压力变化接口中。该压力变化接口处于第一压力。然后，驱除该半导体基板的上方所限定的区域中的湿气。在一个实施例中，通过经由压力变化接口的顶部通气端口导入干燥流体来驱除湿气。接着，关闭所述通道端口。然后，将压力变化接口内的压力转变至第二压力。接着，从压力变化接口传输半导体基板。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于使腔室内的半导体基板上方的区域中的湿气最小化的方法。该方法首先设置贯穿腔室的顶部表面延伸的通气端口。然后，设置贯穿腔室的底部表面延伸的真空端口。接着，禁止湿气进入置于腔室内的一支撑部件上的半导体基板上方所限定的区域。然后，将腔室内的压力转变至真空，其中，在向真空转变期间，凝结在半导体基板上方所限定的区域之外形成。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于在工作在不同压力下的单元之间转移半导体基板的腔室。该腔室包括底座，限定了一出口，该出口使得可以去除腔室内的大气以产生真空；基板支撑部件，用于支撑腔室内的半导体基板；腔室顶部，其具有一入口，该入口被配置得允许向腔室导入气体以驱除基板支撑部件上方所限定的区域中的湿气；以及多个侧壁，其从底座延伸至腔室顶部，该侧壁包括用于半导体基板进、出腔室的多个通道端口。
根据本发明的又一方面，提供了一种半导体基板的处理系统。该系统包括第一传输单元，其被配置成在第一压力下操作；和第二传输单元，其被配置成在第二压力下操作。还包括一压力变化接口，其与第一传输单元和第二传输单元相通。该压力变化接口能够在第一压力与第二压力之间转变。该压力变化接口包括一顶部通气端口和一底部真空端口。顶部通气口端口被配置成用于将流体导入压力变化接口中，其中，流体的导入驱除了压力变化接口中的半导体基板上方所限定的区域中的湿气。
需要明白的是，前述综合说明和下面的详细说明都仅为示例和解释之用，而非对如权利要求所述的发明的限制。
所并入的附图构成了本说明书的部分，示出了本发明的示例性实施例，并且与文字说明一起用于解释本发明的原理。
图1是半导体制造操作所用负载锁闭器的示意图；图2是根据本发明的一个实施例的自动化处理晶片的示例半导体处理系统的示意图，该示例半导体处理系统包括具有顶部通气端口的负载锁闭器；
图3是根据本发明的一个实施例的具有顶部通气端口和底部真空端口的负载锁闭器的简化示意图；图4是第一阶段抽取速率受限的两阶段式真空抽取与抽取速率不受限的真空抽取的比较图；图5是根据本发明的一个实施例的具有与扩散器相通的顶部通气端口的负载锁闭器的示意图；图6是根据本发明的一个实施例的具有顶部通气端口和底部真空端口的负载锁闭器的示意图，其中在该负载锁闭器内有多个晶片；图7是一流程图，示出在压力变化接口内所执行的调节半导体基板的区域上方的环境的方法操作；图8是一流程图，示出根据本发明的一个实施例用于使腔室中的半导体基板上方的区域中的湿气最小化的方法操作；具体实施方式
下面参照附图详细地说明本发明的几个示例实施例。图1已在上述背景技术中讨论过了。
本发明的实施例提供了一种方法和设备，其使得可以通过去除负载锁闭器内的半导体基板上方所限定的区域中的湿气而应用不受限制的真空抽取速率。通过在晶片上方而非在晶片下方设置通气端口，当通向压力转变腔室(例如负载锁闭器)的外部大气的通道端口被开启时，就提供了气体吹扫(gas purge)以去除晶片上方的湿气并且避免湿气流入晶片的区域中。在一个实施例中，气体吹扫是干燥的，即基本上是没有湿气的。如在此所用那样，术语晶片与基板可以互换使用。由于基板上方的湿气凝结不再需要考虑，所以真空抽取速率也不再受到限制。也就是说，气体吹扫将任何湿气都强迫至腔室内低于基板和相对于基板的排出流下游的区域，从而消除了任何与跨过露点相关的问题。此外，基板被放置得靠近限定在腔室顶部中的通气端口入口，以减小腔室顶部与基板之间的面积。因此，由于基板上方与腔室顶部下方之间所限定的体积被最小化了，所以气体吹扫将更有效地调节基板上方的区域。
图2是根据本发明的一个实施例的自动化处理晶片的示例半导体处理系统的总体示意图，其中该示例半导体处理系统包括具有顶部通气端口的负载锁闭器。为了使晶片处理流水线化，把一个或更多个未处理的晶片122放置在晶片盒124中，然后把该晶片盒124放置在负载锁闭器126中。大气传输单元(ATM)128中的机械臂130从盒124夹起一晶片122。负载锁闭器126和ATM 128两者都处于大气压力下。机械臂130将未处理的晶片122从ATM 128转移至负载锁闭器132内的晶片支撑部件134。应该明白的是，负载锁闭器132是处于大气压力下的。然后，通过经由真空端口136将空气抽出负载锁闭器132，来在负载锁闭器132中抽取真空。当然，在真空抽取操作期间，通向负载锁闭器132的通道门是关闭的。一旦在负载锁闭器132中建立了真空条件，就开启真空传输单元140与所述负载锁闭器之间的通道端口。然后，晶片122由机械臂144从晶片支撑部件134通过真空传输单元140移至处理腔室142。在晶片122已被处理后，从处理腔室142通过真空传输单元140将该晶片移至负载锁闭器132中。通过经由顶部通气端口138把气体通入负载锁闭器直至在负载锁闭器腔室内达到了大气压力，将负载锁闭器132转变至大气压力。然后，处理过的晶片由机械臂130通过ATM128移至盒124。本领域内的技术人员应该了解，一个以上的晶片可以同时驻留在负载锁闭器132中。例如，当把晶片从真空传输单元140放置到负载锁闭器132内时，一未处理的晶片可以位于所述负载锁闭器之内。因此，机械臂144可将一处理过的晶片放置在负载锁闭器132内，并且移取一未处理的晶片以备处理。在一个实施例中，在抽气和通气次序期间，一个半导体基板位于负载锁闭器132内。应该明白的是，由于处理腔室142并没有闲置来等待晶片，所以吞吐量被最佳化了。本领域内的技术人员应该明白，负载锁闭器压力与大气压的平衡是被精确控制的。也就是说，突然的压力调节会导致混合，从而引起晶片上方有较高的湿气含量。对负载锁闭器压力的平衡的精确控制是通过通气处理来实现的，并且其避免了腔室内的紊流，从而颗粒不会被扬起。
继续参照图2，通气端口138位于负载锁闭器132的顶部，以便在基板支撑部件134的上方和上游产生基本上没有湿气的环境。此外，通过将顶部通气端口138置于负载锁闭器132的顶部表面，可以避免进入负载锁闭器132的空气占据基板134上方与顶部通气端口138的下方所限定的区域，这一点将在下面更为详细地说明。应该明白的是，虽然这里所讨论的实施例提及将负载锁闭器132内的压力在真空与大气压力之间转变，但此处所述的负载锁闭器可以包括用于在两个压力之间操作的任何系统的任何腔室。
图3是根据本发明的一个实施例的具有顶部通气端口和底部真空端口的负载锁闭器的简化示意图。负载锁闭器132包括顶部通气端口138和底部真空端口136。通道端口146使得晶片122可以被传输到负载锁闭器132中并且从负载锁闭器132中中传输出去。当晶片122处于负载锁闭器132内时，晶片停置在具有针型销150的基板支撑部件134上。例如，当把晶片从大气传输单元导入负载锁闭器132时，通道端口146之一会开启以允许晶片122进入该负载锁闭器。当通道端口146之一开启以允许晶片122进入时，将通过通气端口138提供流体进入负载锁闭器132。流体会随着晶片122被移至负载锁闭器132中而持续流动，直至关闭了通道端口146。在一个实施例中，在关闭通道端口146之后，流体仍持续流动一短暂的时间段。应该理解的是，当关闭通道端口146之后，负载锁闭器132便被隔离了，因此，在启动真空泵以产生真空之前，负载锁闭器内会先建立起轻微的正压。
如图3所示，来自通气端口138的流体产生了基本上没有湿气的区域148。区域148限定在晶片122与负载锁闭器132的顶部之间。在一个实施例中，通气端口138与一扩散器相通，该扩散器用于将来自所述通气口端口的流体分散使之遍布区域148，如参照图5和图6更加详细地所示。当在晶片传输期间通道端口146开启时，通过通气端口138的气流将清除进入负载锁闭器132的湿气。也就是说，伴随晶片进出负载锁闭器132的移动活动而被携带的任何带有湿气的空气都被强迫至晶片122的下方，如箭头147所示。在一个实施例中，通过通气端口138而通入负载锁闭器132的流体是惰性无毒气体，例如氮气、氩气、氦气等。此外，来自通气端口138的气流把任何存在的湿气都从晶片122上方所限定的区域148强迫至晶片122下方的区域。因此，在防止外部湿气渗入负载锁闭器132的区域148的同时，也从区域148去除了存在的内部湿气。
继续参照图3，一旦从大气传输单元把晶片122放置到负载锁闭器132中后，就移开携载晶片的机械臂，并且关闭将晶片导入负载锁闭器所通过的通道端口146。如上所述，在关闭通道端口146后，通过通气端口138的气体流动可以持续一短暂时间段。另选地，通过通气端口138的气体流动可在通道端口146关闭之后立即停止。为了将晶片122通过真空传输单元传输至处理腔室，必须对负载锁闭器132进行抽空以产生真空。因此，在一个实施例中，一真空泵与真空端口136相通而在负载锁闭器132内产生真空。本领域的技术人员应该清楚，由于区域148是基本上没有湿气的，所以负载锁闭器132中的真空抽取速率不再受到限制。也就是说，因为晶片122的表面上方没有湿气，所以不需要执行分两个步骤的真空处理。如对负载锁闭器132进行真空抽取时跨过露点温度，则区域148之外的湿气会凝结。例如，任何被强迫至晶片122下方的湿气会凝结。然而，这种凝结不再需要考虑，因为它不再位于晶片122上方的区域148中。因此，即使湿气在颗粒周围成核，湿气和颗粒也将落至负载锁闭器132的底部表面。再者，由于通气端口138位于负载锁闭器132的顶部，任何落至负载锁闭器132的底部的颗粒仍将留在负载锁闭器的底部。也就是说，由于通气端口138位于负载锁闭器132的顶部，在通气操作期间不会扬起任何位于负载锁闭器132底部上的颗粒。本领域内的技术人员应该明白，用来通入负载锁闭器132的气体，例如氮气，基本上是没有湿气的，并且经过高度的过滤，以避免将微粒物质导入负载锁闭器内。
图4是第一阶段抽取速率受限的两阶段式真空抽取与抽取速率不受限的真空抽取的比较图。受限的真空抽取速率用线152和154来表示。在由线152所表示的受限真空抽取速率的第一阶段期间，要注意的是不要跨过露点。一旦到达点156，真空抽取速率就会被提升，如由线154的起始斜率所示，因为通过两阶段式处理而避开了露点。这样，凝结不会形成，但是吞吐量会受到该两阶段式处理的影响。此外，由于低压大气不太能移动颗粒，第一阶段的慢速抽取减弱了可以扬起任何颗粒的紊流。因此，配置了单阶段处理来对负载锁闭器进行抽空，而不扬起微粒物。
另一方面，线158表示不受限制的真空抽取速率。例如，在从晶片上方所限定的区域例如区域148中将湿气排除或基本上去除的情况下，如参照图3所述，可以应用不受限制的真空抽取速率。通过经由顶部通气端口138提供气流吹扫，由于能够将晶片上方的环境调节得基本上没有湿气，所以可以提高真空抽取速率。应该明白的是，用来吹扫晶片上方的环境的气体是干燥的气体。也就是说，由于晶片上方的湿气被经由腔室顶部通入的干燥的惰性气体驱除了，所以跨过露点不再需要考虑。因此，对于不受限的真空抽取速率，到达负载锁闭器内的真空状态的时间更短，如由时间t1所示。本领域内的技术人员应该明白，与不受限的抽取速率相关联的阀门系统更为简单，因此，与不受限的抽取速率相关联的阀门系统更为便宜。反之，对于受限的真空抽取速率，由于要利用两阶段式处理来避免跨过露点，所以直到时间t2才到达希望的真空度。压力变化接口(例如负载锁闭器)的腔室的抽取真空的时间越短，就能导致越高的吞吐量，因为压力变化接口可以在不同压力状态之间更快地循环。
图5是根据本发明的一个实施例的具有与扩散器相通的顶部通气端口的负载锁闭器的示意图。此处，顶部通气端口138与扩散器160相通。扩散器160将气流均匀地导引到晶片122上方与扩散器下方所限定的区域内，例如图3的区域148。因此，在晶片122上方就产生了一清扫流体流动，从而调节了晶片上方的环境。也就是说，来自扩散器160的惰性气体流动驱除了晶片122上方的任何湿气，并且在晶片上方有效地提供了一惰性气体环境。所示的扩散器160具有比晶片122的直径稍大的直径，然而，应该明白，扩散器的直径可以小于晶片的直径。再者，扩散器可以具有任何适合在晶片上方产生基本上没有湿气的环境的形状。此外，如果开启了任何一个通道端口146，进入负载锁闭器132的含有湿气的空气都被导引至晶片122下方。按照参照图3所述的方式，来自通气端口138的惰性气体吹扫防止了外部湿气进入晶片122上方与扩散器160下方所限定的区域。因此，可以提高真空抽取速率。尽管真空端口出口136被示出基本上居中位于晶片122下方，应该明白的是，真空端口出口可以位于负载锁闭器132底部表面上的任何位置处。此外，边沿164被示出为一圆角，以便有助于对腔室进行抽空。对负载锁闭器132进行抽空以产生真空的真空泵162可以是任何适合负载锁闭器132的商用真空泵。在一个实施例中把扩散器160牢牢地固定在负载锁闭器132顶部内表面上。本领域内的技术人员应该明白的是，尽管通气端口138被示出位于晶片122上方居中处，然而只要可以输送在晶片上方提供基本上没有湿气和颗粒的环境的气流，通气端口就可以位于腔室顶部的任何位置处。
继续参照图5，在一个实施例中，晶片122的顶部表面与扩散器160的底部表面之间的距离161在约3毫米(mm)与约3厘米(cm)之间。在一个优选实施例中，距离161在约5mm与2cm之间，而更为优选的距离161是约1cm。如上所述，真空泵162可以在通道端口146关闭后立即启动，或者在关闭后过一短暂的时间段再启动。在一个实施例中，真空泵162在通道端口146关闭后约0秒至约2秒之间启动。优选地，真空泵162在通道端口146关闭后约0秒至约0.5秒之间启动。本领域内的技术人员应该明白的是，负载锁闭器132被抽空的同时，通气端口138是关闭的，以便可以在负载锁闭器内部抽出真空。应该明白，可以使用任何合适的阀门139来关闭通向通气端口138的通道，以允许在负载锁闭器132内抽出真空。此外，扩散器160可以是任何适合于半导体操作的扩散器，例如含有粉末金属、烧结镍、层叠为纤维状的膨胀聚四氟乙烯(PTFE)膜和隔离薄膜(baffles)等的扩散器。本领域内的技术人员应该清楚，由于负载锁闭器132是不同压力下的腔室之间的压力变化接口，所以不同时开启两个通道端口146。
图6是根据本发明的一个实施例的具有顶部通气端口和底部真空端口的负载锁闭器的示意图，其中在该负载锁闭器内有多个晶片。此处，把多个晶片122和123按箭头166所示移入和移出负载锁闭器。本领域内的技术人员应该明白，可以将一已处理过的晶片123从真空传输单元导入负载锁闭器132中，而同时一未处理的晶片122留置于负载锁闭器132内。因此，放置已处理过的晶片123的机械臂可以接着抓取要处理的晶片122。在一个实施例中，在进气或抽气操作期间，一个晶片处于负载锁闭器132内。也就是说，当通道端口146之一开启时，有两个晶片处于负载锁闭器132内。如上所述，当一通道端口146开启时，气体通过通气端口138和扩散器160流入，在晶片122顶部上方产生了一基本上没有湿气的区域。当晶片122移入负载锁闭器132内时，通过扩散器160的气体流动将对晶片上方的环境进行调节。此外，洁净的干燥气体流动在晶片122的表面上方以一清扫动作呈放射状流出。另一方面，当已处理过的晶片123进入负载锁闭器132而未处理的晶片122位于该负载锁闭器内时，洁净的干燥气体的流动为已处理过的晶片提供了增强的冷却。此外，已处理过的晶片123可能有排出气体，该排出气体之后会凝结在未处理的晶片122上并且污染该未处理的晶片。由顶部通气端口138所提供的流动将任何排出气体及残留物沿向下的方向朝负载锁闭器132的底部扫去。应该明白的是，残留物最终将由真空泵162通过真空端口136来抽出。将通气端口138置于负载锁闭器132顶部的另一个优点是当气体通入负载锁闭器中时，停置在底部表面上的颗粒不会被进入负载锁闭器的空气流扬起。当通气端口被置于负载锁闭器1 32的底部上时，颗粒可以被携带到来自底部通气端口的气流中，并且淀积到负载锁闭器132内所存在的任何晶片的表面上。然而，通过将通气端口138置于负载锁闭器132的顶部，底部表面上的颗粒将继续留在原处。
继续参照图6，在一个实施例中，通气端口138的直径约为100mm。在一个实施例中，在负载锁闭器132具有7公升容积的情况下，通过通气端口138提供给负载锁闭器的诸如氮气的洁净干燥空气的流率在约10标准公升(SLM)每分钟至约100SLM之间。对于7公升腔室而言，流率范围优选地是在约40SLM至约60SLM之间，而优选的流率是50SLM。应该明白的是，虽然是为7公升腔室提供了流率，不过可以根据腔室的大小来相应成比例地设定流率。本领域内的技术人员应该明白，这里所讨论的实施例与温度无关。在另一实施例中，从真空抽取循环开始，在不到10秒内，优选地在不到6秒内，在负载锁闭器132的内部实现了真空状态。当然，通过启动真空泵162，或者在真空泵已经运转时通过开启真空泵的抽气侧与负载锁闭器132之间的合适的阀门164，可以启动真空抽取循环。
图7是一流程图，示出了对压力变化接口内的半导体基板区域上方的环境进行调节的方法操作。该方法始于操作170，在这里，把半导体基板通过一通道端口导入压力变化接口。这里，压力变化接口处于第一压力下，例如当半导体基板传输自ATM时第一压力是大气压力。在一个实施例中，压力变化接口是负载锁闭器。接着该方法进行至操作172，在这里，驱除半导体基板上方所限定的区域中的湿气。例如，通过顶部通气端口流入的洁净干燥气体流，如参照图3、5和6所述，将驱除半导体基板上方的区域中的湿气。如上所述，气体是任何合适的惰性、无毒气体。此外，在通向压力变化接口的一通道端口开启时，所述气体流动将防止任何外部湿气进入半导体基板上方所限定的区域中。被驱除的湿气以及通过一开启通道端口而进入的外部湿气将被强迫至半导体基板的下方。然后该方法进行至操作174，在这里，关闭所述通道端口。应该明白的是，在关闭所述通道端口之前，半导体基板被放置在基板支撑部件上，并且由机械臂从压力变化接口移走。本领域内的技术人员应该明白的是，所述通道端口可以是任何用于提供进入腔室的通道并且能够密封腔室的合适通道端口，例如槽阀。
继续参照图7，该方法接着进行至操作176，在这里，将压力变化接口转变至第二压力。例如，在一未处理的半导体基板从大气传输单元进入压力变化接口后，压力变化接口内的压力将从大气压力降至真空，以使未处理的半导体基板可以被转移至真空传输单元。在将压力变化接口转变至第二压力期间，腔室内部的真空抽取速率不受限制。也就是说，半导体基板上方与负载锁闭器的顶部通气端口的入口下方所限定的区域基本上是没有湿气的。由于基板上方没有湿气，所以落至半导体基板表面上的凝结就不再需要考虑。应该明白的是，参照操作172所述的气体流动基本上把湿气从半导体基板上方所限定的区域中去除了，从而也消除了与在半导体基板上方的颗粒周围的凝结形成和成核有关的问题。因此，从大气压力向真空的快速转变可以跨过露点。相应地，由于负载锁闭器可从正压转变至真空而不受限制，所以提高了吞吐量。然后该方法进行至操作178，在这里，把半导体基板移出压力变化接口。此处，可将半导体基板传输至真空传输单元，以便最终传输至一处理单元。
图8是一流程图，示出根据本发明的一个实施例的用于使腔室内的半导体基板上方的区域中的湿气最小化的方法操作。该方法始于操作180，在这里，设置一贯穿腔室顶部表面延伸的通气端口。此处，通气端口可被配置成如图3、5和6中所示那样。该方法接着进行至操作182，在这里，设置一从腔室底部表面开始延伸的真空端口。真空端口可以位于腔室底部表面上的任何位置处。在一个实施例中，与真空端口相通的真空泵提供了抽空腔室所必需的抽吸。该方法接着进行至操作184，在这里，防止湿气进入腔室内半导体基板上方与通气端口下方所限定的区域中。例如，可以通过设置在腔室顶部表面上的通气端口来提供气流。如参照图3、5和6所述，在开启腔室的一通道端口以便将半导体基板导入腔室或从腔室取出的过程中，所述气流将防止湿气进入腔室内的基板上方所限定的区域中。尤其是，气流对于任何导入腔室内的空气会产生一障碍，并且强迫该空气流至腔室中半导体基板支撑部件下方的区域中。在一个实施例中，气体是惰性、无毒气体，例如氮气。
图8的方法接着进行至操作186，在这里，将腔室内的压力转变至真空。由于湿气被防止进入半导体基板上方的区域并且被强迫至半导体基板下方或旁侧的区域中，如果有任何凝结形成，其将形成在半导体基板下方或旁侧的区域中。由于不需考虑半导体基板上方的凝结，所以可以提高真空抽取速率，而不会产生紊流并且扬起颗粒。这样，由于腔室可在多个压力状态之间更高效地循环而不会影响半导体基板的质量，所以改进了系统的吞吐量。
此外，在多晶硅刻蚀操作期间，由通过上述实施例中的顶部通气端口所供给的气流来清扫溴化氢气体。本领域内的技术人员应该明白的是，来自顶部通气端口的清扫空气流将防止由已处理过的晶片所排出的溴化氢气体凝结在未处理的晶片上。氮气将已处理过的晶片上的某些溴化氢清洗掉了，从而使交叉污染的机会最小化了。因此，将通气口置于腔室顶部使得可以用一层惰性气体覆盖半导体基板，该层惰性气体将保护晶片不接触湿气凝结和已处理过的基板所排出的活性成份。在一个实施例中，在具有多个晶片的负载锁闭器之内，已处理过的晶片位于未处理的晶片下方。
总之，本发明通过允许诸如负载锁闭器的压力变化接口更有效地在多个压力状态之间循环，而在腔室内的基板上方的区域中提供了洁净并且基本没有湿气的环境，同时增加了吞吐量。这里已通过几个示例性的实施例对本发明进行了说明。对于本领域内的熟练技术人员而言，通过考虑本发明书和实施本发明，将清楚本发明的其他实施例。应当将上述实施例及优选特征视为是示例性的，而本发明则由所附的权利要求书所限定。
权利要求
1.一种用于对压力变化接口内的半导体基板上方所限定的区域中的环境进行调节的方法，该方法包括通过一通道端口将半导体基板导入压力变化接口中，该压力变化接口处于第一压力下；驱除半导体基板上方所限定的区域中的湿气；将压力变化接口内的压力转变至第二压力；以及传输半导体基板。
2.如权利要求1所述的方法，其中，第二压力是真空状态。
3.如权利要求2所述的方法，其中，将压力变化接口转变至第二压力的方法操作还包括当转变至真空状态时不限制真空抽取速率，避免在半导体基板上方所限定的区域中形成凝结，以便该真空抽取速率不会将任何微粒物质再导入半导体基板上方所限定的区域中。
4.如权利要求1所述的方法，其中，驱除半导体基板上方所限定的区域中的湿气的方法操作还包括通过一贯穿所述压力变化接口的顶部表面延伸的通气端口流入惰性气体。
5.如权利要求4所述的方法，其中，通气端口位于半导体基板的中心区域上方。
6.如权利要求4所述的方法，其中，通过一贯穿所述压力变化接口的顶部表面延伸的通气端口流入气体的方法操作还包括利用惰性气体覆盖半导体基板，以保护该半导体基板不接触从压力变化接口内的已处理过的半导体基板所发出的活性成份。
7.如权利要求4所述的方法，其中，在通向腔室的一通道端口开启时发生通过通气端口流入惰性气体的操作，以避免湿气进入半导体基板上方所限定的区域。
8.如权利要求4所述的方法，还包括在半导体基板上方所限定的区域上方设置一扩散器，该扩散器与通气端口相通。
9.如权利要求4所述的方法，其中，气体流率在约10标准公升每分钟至100标准公升每分钟之间。
10.如权利要求8所述的方法，其中，半导体基板的顶部表面与扩散器的底部表面之间的距离在约3毫米至约3厘米之间。
11.一种用于在工作在不同压力下的单元之间转移半导体基板的腔室，该腔室包括底座，其限定一出口，该出口使得可以去除腔室内的大气以产生真空；基板支撑部件，其被配置得用来支撑腔室内的半导体基板；顶部，其具有一入口，该入口被配置得使得可以向腔室内导入气体以驱除基板支撑部件上方所限定的区域中的湿气；以及多个侧壁，其从底座延伸至顶部，该多个侧壁包括用于半导体基板进出的多个通道端口。
12.如权利要求11所述的腔室，还包括扩散器，其与入口相通，该扩散器位于基板支撑部件上方所限定的区域之上。
13.如权利要求11所述的腔室，其中，腔室的出口与用来在腔室中产生真空的真空泵相通。
14.如权利要求11所述的腔室，其中，被导入腔室中的气体是惰性气体。
15.如权利要求13所述的腔室，其中，扩散器的底部表面与放置在基板支撑部件上的半导体基板的顶部表面之间的距离在约3毫米至约3厘米之间。
16.一种半导体基板的处理系统，该系统包括第一传输单元，其被配置成在第一压力下操作；第二传输单元，其被配置成在第二压力下操作；压力变化接口，其位于第一传输单元与第二传输单元之间，该压力变化接口能够在第一压力及该第二压力之间转变，该压力变化接口具有一基板支撑部件、一顶部通气端口和一底部真空端口，顶部通气端口被配置得用来将流体导入压力变化接口中，其中流体的导入驱除了基板支撑部件上方所限定的区域中的湿气。
17.如权利要求16所述的系统，其中，压力变化接口是负载锁闭器。
18.如权利要求17所述的系统，其中，顶部通气端口被配置成将流体输送至位于基板支撑部件上方的扩散器。
19.如权利要求16所述的处理系统，其中，被导入压力变化接口中的流体是惰性气体。
20.如权利要求16所述的系统，其中，压力变化接口包括第一通道端口，用于提供到第一传输单元的通道；和第二通道端口，用于提供到第二传输单元的通道，所述第一压力是正压力，所述第二压力是真空。
21.如权利要求20所述的系统，其中，流体是在第一通道端口开启时通过顶部通气端口被导入压力变化接口中的。
全文摘要
提供了一种用于在工作在不同压力下的单元之间转移半导体基板的腔室。该腔室包括底座，其限定一出口，该出口使得可以去除腔室内的大气以产生真空；基板支撑部件，用于支撑腔室内的半导体基板；顶部，其具有一入口，该入口被配置得允许向腔室导入气体以驱除基板支撑部件上方所限定的区域中的湿气；以及多个侧壁，其从底座延伸至顶部，该多个侧壁包括用于半导体基板进、出腔室的多个通道端口。还提供了一种用于对压力变化接口内的半导体基板区域上方的环境进行调节的方法。
文档编号C23C14/56GK1539027SQ02815473
公开日2004年10月20日 申请日期2002年7月30日 优先权日2001年8月8日
发明者海尔伦·I·哈尔希, 海尔伦 I 哈尔希, E 杰可, 大卫·E·杰可 申请人:拉姆研究公司