多腔室基板处理系统的制作方法
【专利摘要】在此提供一种用于处理多个基板的基板处理系统，且该基板处理系统大体上包括至少一个基板处理平台以及至少一个基板储备平台。该基板处理平台包括旋转轨道系统，该旋转轨道系统能够支撑多个基板支撑组件，且能够连续地旋转该等基板支撑组件，每一基板支撑组件上搭载基板。每一基板定位在配置于旋转轨道系统上的基板支撑组件上，且透过至少一个喷头站与至少一个缓冲站受处理，该至少一个喷头站与至少一个缓冲站定位在该基板处理平台的该旋转轨道系统顶上。配置在该等基板支撑组件上的多个基板进出该基板处理平台而受处理。该基板储备平台包括至少一个双基板处理站，每一双基板处理站包括两个基板支撑组件，以在该等基板支撑组件上支撑两个基板。
【专利说明】多腔室基板处理系统
[0001]背景
[0002]本发明的实施例大体上关于用于处理基板的设备。更特别的是，本发明关于用于在基板上执行原子层沉积(ALD)与化学气相沉积(CVD)的批处理平台。
[0003]形成半导体组件的工艺一般是在含有多个腔室的基板处理平台中进行。一些例子中，多腔室处理平台或群集工具的目的是为了在受到控制的环境中依序于基板上执行两道或更多道工艺。然而，其它例子中，多腔室处理平台可于基板上仅执行单一处理步骤；世人希望额外的腔室将基板受平台处理的速率最大化。在后者的情况中，于基板上执行的工艺一般是批次工艺，其中相对大数目的基板(例如25个或50个)同时(simultaneously)在给定的腔室中受处理。批处理对于太耗时以致无法以经济效益上可行的方式在个别基板上执行的工艺特别有益，例如ALD工艺与一些化学气相沉积(CVD)工艺。
[0004]基板处理平台(或系统)的效能经常透过所有权成本(COO)量化。COO虽受许多因素影响，但COO受系统占地面积(footprint)及系统产量影响甚巨，系统占地面积即在制造工厂中操作该系统所需的总地板空间，而系统产量即每小时处理的基板数目。占地面积一般包括邻近系统需要维修的进出区域(access area)。因此，尽管基板处理平台可相对地小，但若需要从所有侧面进出以供操作与维修，则系统的有效占地面积可能仍然极大。
[0005]半导体工业对于工艺变化性的容忍度持续地随着半导体器件尺寸缩小而减少。为了符合这些更为严格的工艺需求，在工业上已开发许多符合更严格的工艺裕度需求的新工艺，但这些工艺经常花费更长的时间才能完成。例如，为了将铜扩散阻障层正形地(conformally)形成至高深宽比的表面上(65nm或更小的互连特征)，可能需要使用ALD工艺。ALD是CVD的变体，ALD展现了比CVD更卓越的阶梯覆盖率。ALD是以原子层磊晶(ALE)为基础，原子层磊晶一开始是用于制造电致发光显示器。ALD运用化学吸附，以在基板表面上沉积饱和的单层反应性前驱物分子。此举可透过循环式使适当的反应性前驱物的脉冲交替进入沉积腔室而达成。反应性前驱物的每一注入一般是由惰气净化所分隔，以提供新的原子层至先前沉积的层，而在基板表面上形成均匀的材料层。重复反应性前驱物与惰性净化气体的循环，以将该材料层形成至期望厚度。ALD技术的最大缺点是沉积速率远比一般CVD技术低至少一数量级。举例而言，一些ALD工艺可需要从约10至约200分钟的腔室处理时间，以在基板表面上沉积高质量层。在选择这样的ALD与磊晶工艺以求更佳的器件性能时，在习知单基板处理腔室中制造器件的花费会增加，这是由于非常低的基板处理的产量所致。因此，当实施这样的工艺时，需要多腔室、多基板处理途径，以在经济效应上可行。
[0006]因此，需要一种与多基板ALD处理平台整合的多腔室基板系统，以使处理的产量最大化。
[0007]概要
[0008]本发明的实施例提供一种与多基板处理平台整合的多腔室基板处理系统，该系统使占地面积最小化、易于执行多个工艺步骤、且具高产量。一个实施例中，提供一种用于处理多个基板的多基板处理平台，且该多基板处理平台包括一或多个气体分配组件、旋转轨道机构、与双刃片移送机器人。该旋转轨道机构定位在该一或多个气体分配组件下方一距离处，以旋转多个基板载具。在一方面，每一基板载具适于在该基板载具上搭载至少一个基板，且适于藉由旋转轨道机构以第一旋转速度旋转式移动，使得配置在该多个基板载具上的该多个基板在该一或多个气体分配组件下方移动，且连续通过该一或多个气体分配组件。在另一方面，配置在该旋转轨道机构上的每一基板载具能够以第二旋转速度自我旋转。该旋转轨道机构能够同步(concurrently)接收至少两个基板,该等基板是由该双刃片移送机器人移送至该旋转轨道机构上。该双刃片移送机器人能够搭载至少两个基板，且能够同步移送该两个基板进出配置在该旋转轨道机构上的两个基板载具。
[0009]另一实施例中，提供一种基板处理系统以处理多个基板，且该基板处理系统包括处理平台与连接该处理平台的移送室。该处理平台包括一或多个气体分配组件与旋转轨道机构，该旋转轨道机构定位在该一或多个气体分配组件下方一第一距离处，该旋转轨道机构能够同步接收至少两个基板载具，且该旋转轨道机构设置成以第一旋转速度旋转，使得配置在该多个基板载具上的该多个基板在该一或多个气体分配组件下方移动，且通过该一或多个气体分配组件。该移送室包括配置在该移送室中的双刃片移送机器人。该双刃片移送机器人能够搭载两个基板，且能够同步移送该两个基板进出配置在该旋转轨道机构上的两个基板载具。在一方面，该移送室连接一或多个双基板处理站。
[0010]尚有另一实施例中，一种用于处理多个基板的基板处理系统包括处理平台与移送室，其中该处理平台包括基板支撑组件、一个气体分配组件、以及旋转轨道机构，该旋转轨道机构支撑该基板支撑组件，且配置在该一或多个气体分配组件下方一第一距离处。该基板支撑组件包括多基板接收表面，该多基板接收表面能够支撑该多个基板，且能够同步将正由双刃片移送机器人所移送的至少两个基板接收在该多基板接收表面上，该双刃片移送机器人配置于该移送室中。因此，两个基板同步地被移送进出配置在该旋转轨道机构上方的该基板支撑组件的该多基板接收表面。另一实施例中，该基板处理系统可进一步包括一或多个双基板处理站，该等双基板处理站连接该移送室。在一种设置方式中，该基板处理系统进一步包含双基板装载闸(load lock)腔室。
[0011]在此也提供用于批处理多个基板的方法。一个方法包括以下步骤:将多个基板中的两个基板装载至批处理平台的旋转轨道机构上；连续旋转该旋转轨道机构，使得该多个基板在一或多个气体分配组件下方移动且通过该一或多个气体分配组件，该等气体分配组件定位在该旋转轨道机构上方一第一距离处；以及从该批处理平台的该旋转轨道机构卸载该两个基板。
[0012]另一用于批处理多个基板的方法包括以下步骤:将多个基板中的两个基板装载至两个基板载具上，该等基板载具配置在批处理平台的旋转轨道机构上；连续旋转该旋转轨道机构，使得该多个基板在一或多个气体分配组件下方移动且通过该一或多个气体分配组件，该等气体分配组件定位在该旋转轨道机构上方一第一距离处；以及从该批处理平台的该旋转轨道机构卸载该两个基板。
[0013]尚有另一用于批处理多个基板的方法，包括以下步骤:使用双刃片移送机器人将多个基板中的两个基板装载至批处理平台的旋转轨道机构上，该双刃片移送机器人能够搭载且同步移送该两个基板至该旋转轨道机构上及离开该旋转轨道机构；连续旋转该旋转轨道机构，使得该多个基板在一或多个气体分配组件下方移动且通过该一或多个气体分配组件，该等气体分配组件定位在该旋转轨道机构上方一第一距离处；以及从该批处理平台的该旋转轨道机构卸载该两个基板。
[0014]额外实施例中，该基板处理平台进一步包含一或多个处理站，该等处理站旋转式配置在该一或多个气体分配组件之间。一些实施例中，该一或多个处理站包含等离子体处理站。一或多个实施例中，有两个或更多个气体分配组件，该等气体分配组件旋转式配置在邻近该旋转轨道机构处。
[0015]进一步的实施例中，该基板处理平台进一步包含一组第一处理站与一组第二处理站，使得第一处理站与第二处理站旋转式定位在邻近该旋转轨道机构处且定位于每一气体分配组件之间。一或多个实施例中，一或多个处理站旋转式配置在该一或多个气体分配组件之间。一些实施例中，该一或多个处理站包含等离子体处理站。一或多个实施例中，该处理平台包含两个或更多个气体分配组件，该等气体分配组件旋转式配置在邻近该旋转轨道机构处。一些实施例中，该设备进一步包含一组第一处理站与一组第二处理站，使得第一处理站与第二处理站旋转式定位在邻近该旋转轨道机构处且定位于每一气体分配组件之间。
[0016]本发明的额外实施例涉及处理多个基板的方法。在包含多个气体分配组件的处理腔室中，将多个基板装载至旋转轨道机构上，使得该等基板绕着该处理腔室的内部旋转式配置在邻近旋转轨道机构处，并且使得该等基板定位在实质上相当(equivalent)的起始位置。使该旋转轨道机构旋转，使得每一基板从气体分配组件的第一侧移动至该气体分配组件的第二侧，如此，藉由该气体分配组件提供的多个气流而将层沉积在该基板的表面上。使该旋转轨道机构继续旋转，使得每一基板从气体分配组件的第一侧移动至该气体分配组件的第二侧，直到形成期望厚度的膜为止。从该处理腔室卸载该多个基板，使得每一基板已经历实质上相同的处理环境。一些实施例进一步包含以下步骤:在每一基板已被递送至该气体分配组件的第二侧后，使该旋转轨道机构停止，使得每一基板定位在邻近等离子体处理站处；并且以等离子体处理在该基板的表面上形成的该膜。
[0017]附图简述
[0018]藉由参考实施例(一些实施例说明于附图中)，可获得于上文中简要总结的本发明的更特定的说明，而能详细了解上述的本发明的特征。然而应注意附图仅说明此发明的典型实施例，因而不应将该等附图视为限制本发明的范畴，因为本发明可容许其它等效实施例。
[0019]图1是根据本发明一或多个实施例的基板处理系统的示意平面图，该基板处理系统具有四个气体分配组件以及四个居中的处理站；
[0020]图2A至图2C是群集工具的示意平面图，该等群集工具具有多个基板处理系统，该等基板处理系统具有各个数目的气体分配组件；
[0021]图3显示基板处理系统的示意平面图，该基板处理系统包括三个处理群组，每一处理群组包括气体分配组件、第一处理站、与第二处理站；
[0022]图4A是根据本发明的一个实施例的基板处理系统的示意平面图，该基板处理系统设置成具有处理平台、移送室、与额外用于连续装载、卸载、与处理多个基板的腔室。
[0023]图4B是根据本发明的另一实施例的基板处理系统的示意平面图，该基板处理系统设置成具有处理平台、两个移送室、与额外用于连续装载、卸载、与处理多个基板的腔室。
[0024]图5是根据本发明的一或多个实施例的移送室的示意平面图，该移送室连接处理平台，该处理平台具有多个喷头站与多个缓冲站；且图5绘示多个基板旋转式配置在该多个喷头站的气体分配组件下方。
[0025]图6是根据本发明的一或多个实施例的喷头站中的气体分配组件的侧视图，该图绘示面向基板表面且具有多个开放气体通道的侧面。
[0026]图7是根据本发明的一或多个实施例的气体分配组件的部分剖面侧视图，该气体分配组件位于处理站中，而基板配置在该气体分配组件下方。
[0027]图8是处理平台的部分剖面侧视图，该图显示两个基板配置在两个处理站的两个气体分配组件下方，且该等基板位于旋转基板支撑组件的表面上。
[0028]详细描述
[0029]提供多腔室基板处理系统以使处理产量最大化且维持处理的均匀性。多腔室基板处理系统可包括用于ALD与CVD应用的处理平台以及用于其它CVD、PVD、蚀刻、清洗、加热、退火及/或研磨工艺的一或多个额外的处理腔室。一个实施例中，产量是透过以下方式改善:使用处理平台内的旋转轨道机构，使得多个基板可配置在该旋转轨道机构上，以及旋转且连续地处理该等基板。该多个基板的每一者可依序暴露至两个或更多个处理气体，该等处理气体是从多个气体分配组件所递送，该等气体分配组件定位在该旋转轨道机构上方一距离处。此外，同步地装载两个基板以及从旋转轨道机构卸载该两个基板，以节省时间且增加处理的产量。
[0030]可使用具有多个气体注射器的处理腔室，以同时处理多个晶圆，使得该等晶圆经历相同的工艺流程。如在此说明书以及所附的权利要求中所用，用语“基板”及“晶圆”可互换地使用，以指分立的(discrete)、刚性的材料，在该材料上执行例如沉积、退火、蚀刻的处理。例如，如图1所示，处理腔室具有四个注射器以及四个晶圆。在处理的一开始，晶圆可定位在注射器之间。将旋转料架(carousel)旋转45度将造成每一晶圆移动至注射器以进行膜沉积。另外的45度旋转会将该等晶圆移动远离该等注射器。以空间式的ALD注射器，膜主要是在相对注射器移动晶圆期间沉积在晶圆上。
[0031]显示于图1中的处理腔室10仅是代表一种可能的设置方式，且不应将该处理腔室10视为限制本发明的范畴。在此，该处理腔室10包括多个气体分配组件11。在图中所示的实施例中，有四个气体分配组件11，这四个气体分配组件11绕处理腔室10均等地间隔。图中所示的处理腔室10是八边形，然而发明所属【技术领域】中具有通常知识者将了解，这是一种可能的形状，且不应将该形状视为限制本发明的范畴。
[0032]处理腔室10包括位在处理腔室10内的基板支撑设备12。基板支撑设备12能够在该等气体分配组件11的每一者下方移动多个基板。装载闸(图中未示)可连接至处理腔室10的侧面，以使该等基板得以从腔室装载/卸载。
[0033]处理腔室10包括多个(或一组)第一处理站13，该等处理站13定位在该多个气体分配组件11的每一者之间。该等第一处理站13的每一者对基板提供相同的处理。一些实施例中(如图3所示)，一组第二处理站14定位在第一处理站13与气体分配组件11之间，使得旋转通过处理腔室10的基板会遇到气体分配组件11、第一处理站13、与第二处理站14(取决于基板由何处起始)，之后再遇到气体分配组件11、第一处理站13、与第二处理站14之中任一者的第二个。例如，如图3所示，若基板起始于第一处理站13，则该基板依序将见到第一处理站13、气体分配组件11、与第二处理站14，之后才遇到第二个第一处理站13。
[0034]图2A至图2C显示群集工具20的不同实施例，该群集工具20具有多个旋转料架类型的处理腔室10。图2A中所示的实施例具有四个处理腔室10，这些处理腔室10位于中央移送站21周围。该等处理腔室10的每一者包括两个气体分配组件11与两个第一处理站
13。图2B的实施例具有三个气体分配组件11与三个第一处理站13，而图2C的实施例具有四个气体分配组件11与四个第一处理站13。也可运用其它数目的注射器(或气体分配组件)。一些实施例中，注射器的数目等于可同时处理的晶圆的数目。每一晶圆位于注射器下方或在注射器之间的区域中，使得每一晶圆在处理期间有相同的经历，即经历相同的条件。
[0035]也可将额外的处理设备定位在注射器之间。例如，US灯、闪灯、等离子体源、与加热器。晶圆随后在具有注射器的位置之间移动至例如具有递送等离子体至晶圆的喷头的位置。一或多个范例中，在每一沉积层之后，可用等离子体处理形成氮化硅膜。理论上，ALD反应为自我限制，只要表面饱和，则额外的对沉积气体的暴露将不会对膜引起损坏。
[0036]旋转料架的旋转可以是连续式或不连续式。在连续处理中，晶圆持续旋转，使得这些晶圆轮流暴露至每一注射器。在不连续处理中，晶圆可移动至注射器区域并且停止，然后移动至注射器之间的区域并且停止。例如，旋转料架可旋转，而使得晶圆从注射器间的区域移动横跨注射器(或在邻近注射器处停止)，且继续移动至下一个注射器间区域，在该处，晶圆可再度暂停。注射器之间的暂停可提供每一层沉积之间的额外处理步骤(例如暴露至等尚子体)的时间。
[0037]—些实施例中，有数目有别于注射器、维持对称走向的晶圆。例如，处理腔室可具有三个注射器与六个晶圆。最初，无晶圆定位在注射器下方；旋转料架旋转30度将会使第一组晶圆放置在注射器下方，且将第二组晶圆移动至快到注射器之前的位置。下一个30度的旋转会使第一组晶圆从注射器下方移开，且使第二组晶圆移动至注射器区域。再度，基板可暴露至每一注射器之间的额外处理步骤。
[0038]注射器可实质上塑形成平行状(例如矩形)或楔状。一旦表面反应饱和，若晶圆在邻近注射器处花上额外的时间也无所谓，因为将不会发生额外反应。
[0039]—些实施例中，处理腔室包含多个气帘40。每一气帘40建立阻障，以防止(或最小化)处理气体从气体分配组件11的移动抵达处理站13，反之亦然。气帘40可包括可将个别处理区段与相邻区段隔离的任何适合的气流或真空流。一些实施例中，气帘40是净化气流或惰气流。一或多个实施例中，气帘是将气体从处理腔室移除的真空流。一些实施例中，气帘40是净化气流与真空流的组合，使得依序有净化气流、真空流、与净化气流。一或多个实施例中，气帘40是真空流与净化气流的组合，使得依序有真空流、净化气流、与真空流。图1中所示的气帘40定位在气体分配组件11与处理站13的每一者之间，但将能了解这些气帘可定位在沿着旋转轨道机构12的处理路径上的任一点或多点处。
[0040]再次参考图1，本发明的一或多个实施例涉及处理多个基板的方法。多个基板16中的每一者装载至处理腔室10中，使得每一基板16处于与其它基板16相对上同一(relatively identical)位置。如在此说明书中与所附的权利要求中所用,用语“相对上同一”、“相对上相同(relatively the same) ”、“实质上相同起始位置”与类似用语是意味该等基板是在相当的位置，例如，每一基板是在气体分配组件下方，或每一基板是在气体分配组件之间。例如，图1中的每一基板16显示为定位在气体分配组件11下方。因此，每一基板I6具有与其它基板实质上相等的起始位置。多个基板定位在基板支撑设备12上，该基板支撑设备12可包括轨道部分及/或支撑结构。基板支撑设备12将基板围绕圆形17 (或类似形状)旋转。一旦旋转，则基板16从他们的最初位置移动至下一位置，该下一位置可以在第一处理站13下方。当气体分配组件11为空间式原子层沉积设备(类似显示及描述于图7的设备)时，在气体分配组件下方的移动引发基板的每一部分暴露至一系列处理气体(也指前驱物气体或反应性气体，及类似物)，以在基板表面上沉积层。基板随后移动至第一处理站13，在该处基板经受后沉积工艺。一些实施例中，后沉积工艺是退火与等离子体处理中的一或多者。
[0041]以连续不中断的方式或是以分立的步骤移动基板。当基板是以分立的步骤移动时，该等基板可由第一处理站通过气体分配组件区域移动至另一第一处理站。此举使基板的移动得以引发邻近气体分配组件的不同反应气体的依序暴露，而沉积该膜。
[0042]一些实施例中，交替的气体分配组件提供交替的反应气体，且交替的第一处理站提供不同的处理。例如，第一气体分配组件可供应第一反应性气体至基板表面，以在表面上形成部分膜，基板随后可移动至第一处理站(在该处，加热该部分膜)，随后基板移动至第二气体分配组件(在该处，第二反应性气体与该部分膜反应，而形成完整的膜)，之后，将基板移动至另一个第一处理站，在该处，该膜暴露至等离子体，以例如使该膜致密化。
[0043]图4A是用于连续多基板处理的基板处理系统100的示意平面图。该基板处理系统可包括处理平台200、连接该处理平台200的移送室160、及视情况任选的基板储备(staging)平台 180。
[0044]处理平台200设计成用于以ALD或CVD工艺将材料层沉积覆于多个基板210上。处理平台200大体上包括基板支撑组件275 (例如，类似旋转料架的机构)，该基板支撑组件275具有多基板接收表面，该多基板接收表面能够支撑多个基板210。基板支撑组件275可由配置在下方的旋转轨道机构或旋转轴所支撑及旋转。
[0045]每一基板210可由基板载具240支撑，以便于在旋转期间将每一基板210固定在基板支撑组件275上。或者，该多个基板210的每一者可由基板载具240支撑，该基板载具240可转而于基板处理期间固定地配置在旋转轴上或旋转轨道机构上，且防止基板210在旋转轨道机构的合理移动期间脱落。
[0046]两个基板210可单独由双刃片机器人(如图5中所示)支撑，以及从移送室160移送且装载至处理平台200内的基板支撑组件275上。或者，两个基板210可被搭载于两个基板载具240上，且上面具有两个基板的两个基板载具240可由双刃片机器人移送，装载于基板支撑组件270上，且固定在基板支撑组件275顶上。
[0047]储备平台180包括一或多个双基板处理站120A、120B，适合用于在ALD或CVD工艺前备妥两个基板210及/或执行前沉积、后沉积的基板处理。此外，储备平台180可包括用于其它CVD、PVD、蚀刻、清洗、加热、退火、及/或研磨工艺的额外处理腔室。基板处理系统100可包括装载闸腔室(例如双基板装载闸腔室110)。大体而言，基板处理系统100内维持低污染的干净环境。
[0048]图4B是基板处理系统100的另一范例的不意平面图，该基板处理系统100设直有处理平台200与储备平台180。储备平台180可包括例如两个移送室160AU608与四个双基板处理站120A、1208、120C、1200，以及用于连续多基板处理的额外腔室，其中两个基板可装载至处理平台200上及/或从处理平台200卸载。
[0049]在储备平台120内的四个双基板处理站120A、120B、120C、120可以是前处理站、后处理站、与用于不同工艺(例如等离子体处理、退火等)的站。
[0050]图5是具有多个喷头站250的处理平台200的示意平面图。处理平台200连接移送室160,该移送室160具有配置在该移送室160中的双刃片机器人162,该双刃片机器人162用于将两个基板移送进入与离开处理平台200。视情况将多个缓冲站248配置在喷头站250中间，以空间上分隔每一喷头站250及/或进行基板加热或固化基板210的表面上沉积的膜。
[0051]如图5中所示，多个基板210可旋转式配置在多个喷头站250的气体分配组件252下方。基板处理期间，位于基板支撑组件275下方的旋转轨道机构245或轴设置成以第一旋转速度(例如从O至低于30rpm)在水平方向242旋转(例如，顺时针或逆时针)，使得多个基板210在喷头站250与缓冲站248的各者下方旋转，并且通过喷头站250与缓冲站248的各者。
[0052]图6绘示喷头站250中的气体分配组件252的侧视图，该侧面向基板210的表面。图7是气体分配组件252的部分剖面侧视图，在该气体分配组件252下方配置有基板210。
[0053]气体分配组件252可包括多个气体通道125、135、145，而多个开口面向基板210的表面，以从气箱120、130、140分别递送前驱物A、前驱物8、与净化气体。多个气体通道155连接泵送系统，且该等气体通道155是供以将过剩的气体泵送出基板210的表面上方的处理空间。一个实施例中，气体通道125、135、145、155在空间上分隔，且横越气体分配组件252的水平面交替配置。另一实施例中，前驱物A、前驱物B、与净化气体连续地流进气体通道125、135、145、155，并且流至基板210的表面上的不同位置上。每一气体通道125、135是供以递送前驱物化合物的气流，该前驱物化合物于基板旋转且抵达气体通道125、135的各者下方时化学吸附在基板210的表面上。
[0054]每一气体通道145是供以递送净化气体的气流，以于基板旋转且抵达气体通道145下方时，分隔基板210表面上的前驱物A与前驱物B的各者的气流。因此，当每一基板210配置在多个气体信道125、135、145的开口下方时，每一基板210可同时(但于不同位置)暴露至前驱物A、前驱物B与净化气体，所述气体通道125、135、145在每一气体分配组件252内在空间上分隔。
[0055]往回参考图1，本发明的额外实施例涉及处理多个基板16的方法。多个基板16装载至处理腔室10中的旋转轨道机构12上，该处理腔室10包括多个气体分配组件11。基板16绕着处理腔室10的内部在邻近旋转轨道机构12处旋转式配置，且处与实质上相当的起始位置(例如，每一基板定位在邻近的气体分配组件11的第一侧上)，使得从基板16的观点来看，每一基板都是在相同的位置。使旋转轨道机构12旋转，使得每一基板16从气体分配组件11的第一侧31 (位于气体分配组件11下方)移动至气体分配组件11的第二侧32。透过由气体分配组件11提供的多个气流，而在基板16的表面上沉积层，如针对图6与图7所描述。旋转轨道机构反复地或连续地旋转，使得每一基板16从气体分配组件的第一侧31移动到气体分配组件11的第二侧32，之后进一步朝向下一个气体分配组件11的第一侧31移动。此举持续到形成具期望厚度的膜为止。一旦已形成膜厚度，多个基板从处理腔室移除，使得每一基板已经历实质上相同的处理环境，例如，每一基板已通过相同数目的气体分配组件下方，及/或每一基板已以相同数目的次数通过相同数目的气体分配组件下方。
[0056]一些实施例中，旋转轨道机构12的移动是在每一基板16已被递送至气体分配组件11的第二侧32后停止，使得每一基板16定位在邻近处理站13处，该处理站13对形成于基板16的表面上的膜提供等离子体处理。旋转轨道机构12可以任何数目的次数停止且起始，使得每一基板通过气体分配组件下方，之后等离子体处理气体分配组件所沉积的膜。
[0057]一或多个实施例中，旋转轨道机构将基板旋转通过气帘40，此气帘40定位在每一气体分配组件之前及/或之后之间。此气帘40可包括进入处理腔室10的净化气流及/或离开处理腔室10的真空流。一些实施例中，运用净化气流与真空流两者，使得依序有净化气流、真空流、与净化气流，所述净化气流、真空流、与净化气流将每一气体分配组件与相邻的处理站13分隔。
[0058]图8是处理腔室200的部分剖面侧视图，图中显示两个基板210配置在两个处理站250的两个气体分配组件252下方，该两个基板210位于旋转基板支撑组件275的表面上。如图5所示，基板的一部分可暴露至经由气体通道125的开口的多个前驱物气体A的气流，同时另一基板的一部分可暴露至经由气体通道145的开口的多个净化气流。
[0059]此外，处理平台200内的处理温度与压力被控制在适合ALD或CVD工艺的水平。例如，一或多个泵可配置在处理平台200内侧，且一或多个加热器系统205可配置在基板支撑组件275下方。额外的加热系统可包括从基板支撑组件275的顶部或底部以辐射式或对流式加热。此外，处理平台可耦接本地或远程等离子体源，以在处理系统100内进行等离子体强化原子层沉积(PEALD)工艺。
[0060]在用于沉积氮化钽(TaN)材料层覆于基板210的表面上的操作中，可使用两个前驱物化合物。第一前驱物可以是含钽化合物，诸如以钽为基础的有机金属前驱物或所述前驱物的衍生物，例如，五(二甲胺基)钽(PDMAT5Ta(NMe2)5)、五(乙基甲基胺基)钽(PEMAT ;Ta[N(C2H5CH3)2]5)、五(二乙胺基)钽(PDEAT Ja(NEt2)s)、TBTDET (Ta(NEt2) 3NC4H9或C16H39N4Ta)、与钽的卤化物，以及前列的化合物的任何与所有衍生物。可用气体形式提供含钽化合物，或可在载气的协助下提供该含钽化合物。可使用的载气的范例包括(但不限于)氦气(He)、lS气(Ar)、氮气(N2)、与氢气(H2)。
[0061]将第一前驱物气体(前驱物气体A)递送进入批处理腔室200的处理区域280之后，单层的含钽化合物化学吸附至基板210的表面上，且透过将净化气体的脉冲导入处理腔室，而将过剩的含钽化合物从处理腔室移除。可使用的净化气体的范例包括(但不限于)氦气(He) ,MH (Ar)、氮气(N2)、氢气(H2)、与其它气体。
[0062]处理腔室已净化之后，可将第二前驱物气体(前驱物气体B)递送进入批处理腔室200的处理区域280。第二前驱物可以是含氮化合物，该含氮化合物具有氮原子以及一或多个反应性原子/物种。例如，该含氮化合物可以是氨气(NH3)与其它含氮化合物，包括(但不限于)NxHyU与y是整数，例如联氨(N2H4))、二甲基联氨((CH3)2N2H2)、第三丁基联氨(C4H9N2H3)、苯基联氨(C6H5N2H3)、其它联氨衍生物、氮等离子体源(例如N2、N2/H2、NH3、或N2H4等离子体)、2，2’-偶氮异丁烧((CH3)6C2N2)、乙基迭氮化合物(ethylazide (C2H5N3))、与其它适合的气体。可用脉冲形式将含氮化合物导入处理区域280，且可单独提供该含氮化合物。或者，如果需要，可使用载气递送该含氮化合物。
[0063]将第二前驱物气体(前驱物A)递送进入批处理腔室200的处理区域280之后，单层的含氮化合物随后可化学吸附至单层的含钽化合物上。原子层沉积(ALD)期间的表面上的前驱物的组成与结构并未被精确地了解。不希望被理论所囿，相信化学吸附的单层含氮化合物与单层的含钽化合物反应，而形成氮化钽层。来自两种前驱物化合物的反应性物种可形成副产物，该等副产物从基板表面输送(例如经由流体出口 262与排放系统260)。相信含氮化合物与含钽化合物的反应为自我限制式，且在每一次脉冲式递送前驱物化合物进入处理区域280时，仅有一个单层的前驱物化合物化学吸附至基板210的表面上。于基板表面上依序递送该两种或更多种交替的前驱物的每一循环重复(例如20至30个循环)至形成材料层(例如，氮化钽膜)的期望厚度为止。
[0064]流体递送系统可与气体分配组件250的每一者下方的内部处理空间流体连通，且可定位在靠近处理平台200的设施塔中。管理或系统控制系统连接处理平台200及/或多腔室基板处理系统100，以控制处理平台200内所执行的工艺。
[0065]上述内容涉及本发明的实施例，可设计本发明的其它与进一步的实施例而不背离本发明的基本范畴,且本发明的范畴由随后的权利要求所决定。
【权利要求】
1.一种用于处理多个基板的基板处理系统，所述基板处理平台包含: 一或多个气体分配组件； 旋转轨道机构，定位在所述一或多个气体分配组件下方第一距离处，以接收由多个基板支撑载具所支撑的所述多个基板，所述多个基板支撑载具配置在所述旋转轨道机构上；以及 双刃片移送机器人，能够搭载两个基板，并且能够同步移送所述两个基板至两个基板载具上以及移送所述两个基板离开所述两个基板载具，所述两个基板载具配置在所述旋转轨道机构上， 其中所述旋转轨道机构能够同步接收至少两个基板，且以第一旋转速度旋转，使得配置在所述多个基板载具上的所述多个基板在所述一或多个气体分配组件下方旋转并且通过所述一或多个气体分配组件。
2.如权利要求1所述的基板处理系统，其特征在于，有两个或更多个气体分配组件旋转式配置在邻近所述旋转轨道机构处。
3.一种用于处理多个基板的基板处理系统，所述基板处理系统包含: 如在前的任一权利要求所述的处理平台；以及 移送室，具有双刃片移送机器人，所述双刃片移送机器人能够搭载两个基板，并且能够同步移送所述两个基板至两个基板载具上以及移送所述两个基板离开所述两个基板载具，所述两个基板载具 配置在所述旋转轨道机构上。
4.如在前的任一权利要求所述的基板处理系统，其特征在于，配置在所述旋转轨道机构上的每一基板载具能够以第二旋转速度自我旋转。
5.如在前的任一权利要求所述的基板处理系统，其特征在于，所述处理平台进一步包含一或多个缓冲站，所述一或多个缓冲站旋转式配置在所述一或多个气体分配组件之间。
6.如在前的任一权利要求所述的基板处理系统，其特征在于，进一步包含一或多个处理站，所述一或多个处理站旋转式配置在所述一或多个气体分配组件之间。
7.如权利要求6所述的基板处理系统，其特征在于，所述一或多个处理站包含等离子体处理站。
8.如在前的任一权利要求所述的基板处理系统，其特征在于，所述处理平台包含两个或更多个气体分配组件，所述气体分配组件旋转式配置在邻近所述旋转轨道机构处。
9.如在前的任一权利要求所述的基板处理系统，其特征在于，进一步包含一组第一处理站以及一组第二处理站，使得第一处理站与第二处理站旋转式定位在邻近所述旋转轨道机构处且定位在所述气体分配组件的每一者之间。
10.如在前的任一权利要求所述的基板处理系统，其特征在于，进一步包含储备平台，所述储备平台具有至少一个双基板处理站，所述双基板处理站设置成用于同步处理在所述双基板处理站中的两个基板。
11.一种处理多个基板的方法，所述方法包括以下步骤: 在包含多个气体分配组件的处理腔室中，将多个基板装载至旋转轨道机构上，使得所述基板绕所述处理腔室的内部旋转式配置在邻近旋转轨道机构处，且使得所述基板定位在实质上相当的起始位置； 使所述旋转轨道机构旋转，使得每一基板从气体分配组件的第一侧移动至所述气体分配组件的第二侧，如此，藉由所述气体分配组件提供的多个气流而将层沉积在所述基板的表面上； 使所述旋转轨道机构继续旋转，使得每一基板从气体分配组件的第一侧移动至所述气体分配组件的第二侧，直到形成期望厚度的膜为止；以及 从所述处理腔室卸载所述多个基板，使得每一基板已经历实质上相同的处理环境。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包含以下步骤: 在每一基板已被递送至所述气体分配组件的所述第二侧后，使所述旋转轨道机构停止，使得每一基板定位在邻近等离子体处理站处；以及 以等离子体处理在所述基板的所述表面上形成的所述膜。
13.一种用于批处理多个基板的方法，所述方法包含以下步骤: 将所述多个基板中的两个基板装载至批处理平台的旋转轨道机构上； 连续旋转所述旋转轨道机构，使得所述多个基板在一或多个气体分配组件下方移动且通过所述一或多个气体分配组件，所述气体分配组件定位在所述旋转轨道机构上方第一距离处；以及 从所述批处理平台的所述旋转轨道机构卸载所述两个基板。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述多个基板配置在两个基板载具上，所述基板载具配置在所述旋转轨道机构上。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，使用双刃片移送机器人装载所述多个基板中的两个基板，所述双刃片移送机器人能够搭载所述两个基板，且能够同步移送所述两个基板至所述旋转轨道机构上以及移送所述两个基板离开所述旋转轨道机构。
【文档编号】H01L21/677GK104081514SQ201380007166
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年1月31日 优先权日:2012年1月31日
【发明者】J·约德伏斯基, N·B·帕蒂班德拉, P·K·纳万卡尔, L-Q·夏, 藤田敏明, R·霍夫曼, J·吴, S·萨蒂亚, B·吴 申请人:应用材料公司