平滑化动态随机存取存储器位线金属的方法与设备与流程

1.本发明的实施方式关于电子装置与电子装置制造的领域。更具体地，本发明的实施方式提供包括具有平滑顶表面的位线的电子装置及其制造方法。


背景技术：

2.现代集成电路的导电互连层通常为非常精细的间距与高密度。在最终形成集成电路的金属互连层的前驱物金属膜中的单一小缺陷可被定位成以严重损害集成电路的操作完整性。位线堆叠沉积遭受若干潜在问题。由于在硬掩模的形成中经历的高沉积温度，会发生金属与氮化硅硬掩模的表面反应。由于硅进入位线和金属原子进入氮化硅硬掩模的互相扩散，位线电阻会增加。此外，由于通过在形成期间的高温致使的金属表面粗糙度，会难以使用晶粒生长金属。
3.因此，发明人已经提供平滑化位线金属的顶表面的方法及设备。


技术实现要素：

4.在此提供平滑化位线金属的顶表面的方法及设备。
5.在某些实施方式中，平滑化存储器结构的位线金属的顶表面的方法包括：在基板上的多晶硅层上沉积大约30埃至大约50埃的钛层、在钛层上沉积大约15埃至大约40埃的第一氮化钛层、在大约摄氏700度至大约摄氏850度的温度退火基板、在退火之后的第一氮化钛层上沉积大约15埃至大约40埃的第二氮化钛层、及在第二氮化钛层上沉积钌的位线金属层。
6.在某些实施方式中，此方法可进一步包括：在大约摄氏350度至大约摄氏400度的沉积温度于位线金属层上沉积盖层及在大于大约摄氏500度的沉积温度于盖层上沉积硬掩模层；其中盖层包含氮化硅或碳氮化硅的一者或多者；其中盖层为大约30埃至大约50埃；其中通过化学气相沉积(cvd)处理或原子层沉积(ald)处理沉积盖层；其中硬掩模层包含氮化硅；其中使用低压化学气相沉积(lpcvd)处理沉积硬掩模层；在小于大约摄氏400度的沉积温度于位线金属层上沉积硬掩模层；其中硬掩模层包含氮化硅；及/或其中使用低压化学气相沉积(lpcvd)处理沉积硬掩模层。
7.在某些实施方式中，形成存储器结构的方法可包括：在基板上的多晶硅层上形成阻挡金属层、在大约摄氏700度至大约摄氏850度的温度退火阻挡金属层、在阻挡金属层上形成阻挡层、及在阻挡层上形成位线金属层。
8.在某些实施方式中，方法可进一步包括：其中阻挡金属层为形成在多晶硅层上的大约30埃至大约50埃的钛层及形成在钛层上的大约15埃至大约40埃的氮化钛层；其中退火阻挡金属层的步骤在多晶硅层上形成硅化钛层；其中阻挡层为大约15埃至大约40埃的氮化钛层；其中位线金属层为晶粒生长金属层；使用化学气相沉积(cvd)处理或原子层沉积(ald)处理于大约摄氏350度至大约摄氏400度的沉积温度在位线金属层上形成盖层及使用低压化学气相沉积(lpcvd)处理于大于大约摄氏500度的沉积温度于盖层上形成硬掩模层；
其中盖层为大约30埃至大约50埃；及/或使用低压化学气相沉积(lpcvd)处理于小于大约摄氏400度的沉积温度于位线金属层上形成硬掩模层。
9.在某些实施方式中，平滑化存储器结构的位线金属的顶表面的方法可包括：使用等离子体气相沉积(pvd)腔室在基板上的多晶硅层上沉积大约30埃至大约50埃的钛层、在大约摄氏700度至大约摄氏850度的温度退火基板，在钛层的沉积与基板的退火之间没有真空破坏、在退火后的钛层上沉积大约15埃至大约40埃的氮化钛层、及在氮化钛层上沉积钌的位线金属层。
10.在某些实施方式中，方法可进一步包括：在大约摄氏350度至大约摄氏400度的沉积温度于位线金属层上沉积盖层及在大于大约摄氏500度的沉积温度于盖层上沉积硬掩模层或在小于大约摄氏400度的沉积温度于位线金属层上沉积硬掩模层。
11.在下方公开其他与进一步实施方式。
附图说明
12.通过参照绘示在附图中的发明的示例实施方式，可理解简短总结于上且在之后详细论述的本发明的实施方式。然而，附图仅绘示本发明的典型实施方式，且因而不被当作限制本发明的范围，由于本发明可承认其他等效实施方式。
13.图1描绘根据本发明的某些实施方式的具有改善性质的dram存储器中的动态存储器单元的电路图。
14.图2描绘根据本发明的某些实施方式的膜堆叠的剖面视图。
15.图3为根据本发明的某些实施方式的形成膜堆叠的方法。
16.图4为根据本发明的某些实施方式的形成具有平滑位线金属层的膜堆叠的方法。
17.图5为根据本发明的某些实施方式的阻挡金属层的剖面视图。
18.图6为根据本发明的某些实施方式的群集工具的俯视图。
19.图7为根据本发明的某些实施方式的基板制造的方法。
20.图8为根据本发明的某些实施方式的基板的剖面视图。
21.为了易于理解，尽可能已使用相同元件符号指代图式中共通的相同元件。图并未按比例绘制且可被简化以明了。一个实施方式的元件与特征可有利地并入其他实施方式而不需进一步阐明。
具体实施方式
22.提供位线堆叠与形成具有降低电阻与位线表面粗糙度的位线堆叠的方法。尽管对于缩减节点的需求，本发明的一或多个实施方式有利地解决电阻降低的问题。在某些实施方式中，通过提供与现有的位线金属的更清洁界面及通过降低位线金属的表面粗糙度，降低位线的电阻。本发明的某些实施方式有利地提供以下的一者或多者：在选择位线金属的弹性；氮化硅硬掩模沉积的温度的弹性；确保造成较低电阻的清洁金属-介电质界面；或通过新位线金属而最小化或消除高温氮化硅硬掩模沉积腔室的污染的风险。
23.本发明的某些实施方式提供使用盖层以防止当选择的金属展现晶粒生长特性时的位线金属表面的粗糙化的低温沉积方法。在某些实施方式中，使用高密度无孔膜作为在高温下的良好扩散阻挡。某些实施方式提供介电质材料，诸如氮化硅(sin)或碳氮化硅
(sicn)，作为盖膜以通过作为位线金属与sin硬掩模的良好扩散阻挡，最小化或消除rc时间常数上的负面影响。某些实施方式包括在晶粒生长金属的沉积之前退火金属层以减少晶粒生长金属的表面粗糙度，降低电阻。rc时间常数为与通过电阻将电容器充电至满量充电的百分比或将电容器放电至初始电压的一部分的相关的时间。rc时间常数等于电路电阻与电路电容的乘积。本发明的某些实施方式有利地提供低温(例如，《500℃)的沉积处理。某些实施方式提供与下方位线金属兼容的沉积处理以最小化或消除在膜沉积期间的表面反应。
24.本发明的一或多个实施方式通常一般提供包括可实现在位线结构及/或栅堆叠中的由薄膜耐火金属(例如，钨)所形成的一或多个低电阻特征。某些实施方式包括形成位线堆叠的方法。作为实例，根据本发明的实施方式形成的位线堆叠结构可为存储器类型半导体装置，诸如dram类型集成电路。
25.图1绘示诸如可使用在dram存储器中的一个晶体管一个电容器单元的图解电路图100。图1中描绘的存储器单元包含存储电容器110与选择晶体管120。选择晶体管120形成为场效晶体管且具有第一源极/漏极电极121与第二源极/漏极电极123，有源区122布置在第一源极/漏极电极121与第二源极/漏极电极123之间。在有源区122上方的为栅极绝缘层或介电层124(通常为热生长氧化物)与栅电极/金属125(在存储器装置中称为字符线)，栅极绝缘层或介电层124与栅电极/金属125一同作为如同平板电容器且可影响有源区122中的电荷密度，以形成或阻挡第一源极/漏极电极121与第二源极/漏极电极123之间的导电沟道。
26.选择晶体管120的第二源极/漏极电极123经由金属线114连接至存储电容器110的第一电极111。存储电容器110的第二电极112则连接至可与dram存储器单元布置的存储电容器共通的电容器板。存储电容器110的第二电极112可经由金属线115连接至电气接地。选择晶体管120的第一源极/漏极电极121再者连接至位线116，以使得以电荷形成存储在存储电容器110中的信息可被写入及读取。写入或读取操作经由字符线117或选择晶体管120的栅极电极125及连接至第一源极/漏极电极121的位线116所控制。写入或读取操作通过施加电压以在第一源极/漏极电极121与第二源极/漏极电极123之间的有源区122中产生的导电沟道而发生。
27.图2绘示根据本发明的一或多个实施方式的存储器装置200的一部分。图3绘示用于形成图2中绘示的存储器装置200的示例处理方法300。本领域中的技术人员将认知到绘示在图中的膜堆叠为存储器装置的示例部分(位线部分)。参照图2与图3，存储器装置200的形成包含在操作310提供基板210，膜堆叠205可形成在基板210上。在本说明书与随附权利要求书中使用时，用语“提供”意指使基板可用于进行处理(例如，定位在处理腔室中)。
28.在本说明书与随附权利要求书中使用时，用语“基板”指上方可进行处理的表面或表面的一部分。本领域的技术人员也将理解到关于基板可仅指称基板的一部分，除非上下文清楚地指明并非如此。此外，关于在基板上的沉积可意指裸基板与具有沉积或形成在基板上的一或多个膜或特征的基板两者。本文所使用的“基板”指称任何基板或形成在基板上的材料表面，膜处理在制造处理期间在基板上方执行。例如，在基板表面上方可执行处理的基板表面包括材料，诸如硅、氧化硅、应变硅、绝缘体上硅(soi)、碳掺杂氧化硅、非晶硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石、及任何其他材料，诸如金属、金属氮化物、金属合金、及其他导电材料，取决于应用。基板不受限地包括半导体晶片。基板可暴露至预处理工艺以抛光、
蚀刻、还原、氧化、羟基化、退火及/或烘烤基板表面。除了直接在基板表面上的膜处理之外，在本发明中，所公开的任何膜处理步骤也可执行在形成在基板上的下方层上，如之后更详细说明的，而用语“基板表面”意欲包括当上下文所指示的此下方层。因此，例如，在膜/层或部分的膜/层已经沉积在基板表面上的情况，新沉积的膜/层的暴露表面成为基板表面。
29.在某些实施方式中，提供的基板210包含膜堆叠205，膜堆叠205包含多晶硅层215与位线金属层240。在某些实施方式中，提供的基板210包含多晶硅层215与位线金属层240以方法300的部分形成。在某些实施方式中，基板210包含硅晶片上的氧化物层(未示出)。在某些实施方式中，氧化物层是形成在硅晶片上的原生氧化物。在某些实施方式中，氧化物层被刻意形成在硅晶片上且具有大于原生氧化物膜厚度的厚度。可通过本领域的技术人员所知的任何合适技术形成氧化物层，包括但不限于热氧化、等离子体氧化及暴露至大气状态。
30.在某些实施方式中，在操作310中提供的基板210进一步包含在多晶硅层215上的阻挡金属层220(也称为导电层)。阻挡金属层220可为任何合适导电材料。在某些实施方式中，阻挡金属层220包含钛(ti)、钽(ta)、硅化钛(tisi)或硅化钽(tasi)的一或多者。在某些实施方式中，阻挡金属层220包含钛。在某些实施方式中，阻挡金属层220基本上由钛所构成。在某些实施方式中，阻挡金属层220包含钽或基本上由钽所构成。在某些实施方式中，阻挡金属层220包含硅化钛或基本上由硅化钛所构成。在某些实施方式中，阻挡金属层220包含硅化钽或基本上由硅化钽所构成。以此方式使用时，用语“基本上由
…
所构成”意指主体膜包含在原子基础上大于或等于约95％、98％、99％或99.9％的所述的成分或组成。例如，基本上由钛所构成的阻挡金属层220具有沉积的大于或等于约95％、98％、99％或99.5％的钛的膜。
31.在某些实施方式中，在操作310中提供的基板210进一步包含导电层(阻挡金属层220)上的阻挡层230。阻挡层230可形成在阻挡金属层220与位线金属层240之间。在某些实施方式中，方法300包括在阻挡层230上形成位线金属层240的操作310之前的操作。阻挡层230可为任何合适阻挡层材料。在某些实施方式中，阻挡层230包含阻挡金属层220的氮化物或氧化物的一或多者。在某些实施方式中，阻挡层230基本上由阻挡金属层220的氮化物所构成。例如，基本上由氮化钛所构成的阻挡层230意指在此膜中的钛与氮原子的总和组成在原子基础上大于或等于约95％、98％、99％或99.5％的沉积的阻挡层230。
32.在某些实施方式中，阻挡金属层220包含钛(ti)而阻挡层230包含氮化钛(tin)。在某些实施方式中，阻挡金属层220基本上由钛所构成而阻挡层230基本上由氮化钛所构成。在一或多个实施方式中，阻挡金属层220包含选自钴(co)、铜(cu)、镍(ni)、钌(ru)、锰(mn)、银(ag)、金(au)、铂(pt)、铁(fe)、钼(mo)、铑(rh)、钛(ti)、钽(ta)、硅(si)、或钨(w)中一或多者的金属。在一或多个实施方式中，阻挡金属层220(导电材料)包含钛(ti)、铜(cu)、钴(co)、钨(w)、或钌(ru)的一或多者。在某些实施方式中，阻挡层230包含阻挡金属层220中的金属的氮化物、氮氧化物、氮碳化物、或氮碳氧化物。在某些实施方式中，阻挡金属层220包含钽或硅化钽(或基本上由钽或硅化钽所构成)而阻挡层230包含氮化钽(或基本上由氮化钽所构成)。在某些实施方式中，阻挡金属层220包含钛或硅化钛(或基本上由钛或硅化钛所构成)而阻挡层230包含氮化钛(或基本上由氮化钛所构成)。
33.在某些实施方式中，位线金属层240被包括在方法300的操作310中提供的基板中。可通过本领域的技术人员所知的任何合适技术沉积位线金属层240。在某些实施方式中，位
线金属层240包含钨(w)、钌(ru)、铱(ir)、铂(pt)、铑(rh)或钼(mo)的一或多者。在某些特定实施方式中，位线金属层240包含钌或钨的一或多者或基本上由钌或钨的一或多者所构成。位线金属层240的厚度可变动。在某些实施方式中，位线金属层240具有厚度在范围为约至约或在范围为约至约或在范围为约至约或在范围为约至约可通过本领域的技术人员所知的任何合适技术沉积位线金属层240。在某些实施方式中，通过化学气相沉积、原子层沉积或物理气相沉积的一或多者来沉积位线金属层240。
34.在操作320，盖层250形成在位线金属层240上。某些实施方式的盖层250在比起通常用于后续硬掩模260层的形成的更低的温度下沉积。不被操作的任何特定理论所局限，发明人相信较低的沉积温度最小化盖层250元素的扩散进入位线金属层240。在某些实施方式中，发明人相信盖层250的低温沉积最小化在位线金属层240界面处的晶粒生长及最小化晶粒尺寸与粗糙度在生成的位线金属层240的电阻上的效应。
35.可通过本领域中具有技术人员所知的任何合适技术沉积盖层250。在某些实施方式中，通过化学气相沉积或原子层沉积的一或多者沉积盖层250。某些实施方式的盖层250包含与后续的硬掩模260相同的化合物。在某些实施方式中，盖层250包含氮化硅、氮碳化硅或碳化硅的一或多者。在某些实施方式中，盖层250基本上由氮化硅所构成。在某些实施方式中，盖层250基本上由氮碳化硅所构成。在某些实施方式中，盖层250基本上由碳化硅所构成。盖层250的厚度可变动以最小化硬掩模260的高温形成的冲击。在某些实施方式中，盖层250具有厚度在范围为约至约可控制盖层250的沉积温度以例如维持被形成装置的热预算。在某些实施方式中，盖层250形成在温度小于或等于约500℃、或约450℃、或约400℃、或约350℃、或约300℃。在某些实施方式中，盖层250形成在温度于范围为约350℃至约550℃、或于范围为约400℃至约500℃。
36.在操作330，硬掩模260形成在盖层250上。某些实施方式的硬掩模260形成在温度大于约500℃、约600℃、约650℃、约700℃或约750℃的炉中。在某些实施方式中，硬掩模260包含与盖层250相同的组成。在某些实施方式中，盖层250与硬掩模260包含氮化硅、氧化硅或氮化硅或基本上由氮化硅、氧化硅或氮化硅所构成。在某些实施方式中，硬掩模260具有与盖层250不同的密度。在某些实施方式中，硬掩模260具有与硬掩模260不同的孔隙度。在某些实施方式中，硬掩模260具有与盖层250不同的沉积温度。
37.在某些实施方式中，位线金属层240包含钨或基本上由钨所构成及盖层250或硬掩模260的一或多者包含氮化硅或基本上由氮化硅所构成。在某些实施方式中，位线金属层240包含钌或基本上由钌所构成及盖层250或硬掩模260的一或多者包含氧化硅或氮化硅或基本上由氧化硅或氮化硅所构成。在某些实施方式中，硬掩模260的元素实质上被防止迁移进入位线金属层240。例如，若硬掩模260包含硅与氮原子，硅或氮原子实质上被防止迁移进入位线金属层240。以此方式使用时，用语“实质上被防止”意指小于或等于约10％或5％的硬掩模260元素穿过盖层250迁移进入位线金属层240。
38.发明人已经发现当在形成盖层250之前退火晶粒生长金属以降低电阻时，此退火会硅化下方阻挡金属层220。此外，硅扩散进入阻挡层230。晶粒生长金属的退火致使的额外应力使得阻挡层230的表面232破裂。当位线金属层240的晶粒生长金属生长在阻挡层230的
破裂表面上时，阻挡层230的破裂表面致使位线金属层240也具有粗糙顶表面242。位线金属层240的顶表面242的粗糙度直接地影响位线金属层240的电阻。发明人发现到通过在形成阻挡层230之前退火阻挡金属层220，由位线金属层240的晶粒生长金属的退火致使的硅化影响被显著地降低或消除，容许位线金属层240的更平滑的顶表面242，降低电阻。
39.图4是形成具有平滑位线金属层240的膜堆叠的方法400。在操作402，阻挡金属层220形成在基板210上的多晶硅层215上。在某些实施方式中，通过首先沉积大约30埃至大约50埃的导电材料502(例如，钛、钽、等等)，然后沉积大约15埃至大约40埃的氧阻挡层504来形成阻挡金属层220(参见图5的视图500)。在以用于沉积与退火的分别腔室的处理中，基板210当在腔室之间传送时暴露至大气。当基板210在传送时，氧阻挡层504(例如，氮化钛、氮化钽、等等)防止导电材料502氧化。在某些实施方式中，如图6绘示的集成工具600可用以提供在沉积与退火操作之间没有空断(air break)的处理。在以集成工具600的实施方式中，因为基板从未暴露至大气及沉积的导电材料502不会被氧化，可移除氧阻挡层504沉积处理。
40.在操作404，阻挡金属层220在大约摄氏700度至大约摄氏850度的温度下退火。温度可取决于阻挡金属层220的组成而变动。在阻挡金属层220的退火期间，导电材料502被硅化而氧阻挡层504可使得硅移动穿过氧阻挡层504，使表面506破裂。在操作406，阻挡层230形成在阻挡金属层220上。阻挡层230的厚度可为大约15埃至大约40埃。通过阻挡层230的沉积可阻挡表面506上的瑕疵，有助于降低粗糙度与电阻。阻挡层230可包含例如使用在阻挡金属层220中的导电材料502的氮化物变体。在操作408，位线金属层240形成在阻挡层230上。位线金属层240包含生长在阻挡层230的表面上的晶粒生长金属。当晶粒生长完成时，如上述的退火位线金属层240。
41.在操作410，盖层250可任选地在大约摄氏350度至大约摄氏400度的温度下形成在位线金属层240上。低处理温度有助于维持膜堆叠205的热预算及降低位线金属层表面的粗糙度。发明人已经发现若温度过低，则盖层250的密度会不足，及若温度过高，则位线金属层表面粗糙度会增加。温度也取决于位线金属层材料及因此而调整。在操作412，当盖层250存在时，硬掩模260如上述的在大约摄氏650度的温度形成在盖层250上。若盖层不存在，则硬掩模260可在小于摄氏400度的温度下形成以维持膜堆叠205的热预算。由于硬掩模层260的增加的沉积时间(例如，硬掩模可为大约1350埃厚)及较低密度，当盖层250不存在时用于形成硬掩模层260的较低温度是一种权衡(tradeoff)。
42.执行在单独处理腔室中的本文所述的方法也可执行在群集工具中，例如，群集工具600或之后参照图6所述的集成工具。使用群集工具600的优点为在沉积与处理之间没有真空破坏且没有实质的处理延迟。群集工具600的实例包括集成工具，可从加州圣克拉拉的应用材料公司取得。然而，本文所述的方法可使用具有合适处理腔室的其他群集工具或在其他合适处理腔室中实行。例如，在某些实施方式中，上述的发明方法可有利地执行在群集工具中，使得在处理之间没有真空破坏。例如，消除真空破坏可限制或防止处理之间的基板污染(氧化)。
43.图6是设置用以例如后多晶插塞(post poly plug)制造的基板制造的群集工具600的图表。群集工具600包括一或多个真空移送模块(vtm；图6所示的vtm 601与vtm 602)、前端模块604、多个处理腔室/模块606、608、610、612、614、616、及618、及处理控制器620(控
制器620)。在具有多于一个vtm的实施方式中，诸如图6所示，可提供一或多个穿通腔室以促进从一个vtm至另一vtm的真空移送。在与图6所示相符的实施方式中，可提供两个穿通腔室(例如，穿通腔室640与穿通腔室642)。前端模块604包括装载端口622，所述装载端口622设置以接收一或多个基板，例如来自foup(前开式晶片传送盒)或其他合适含有基板的箱子或载具，所述一或多个基板将使用群集工具600而被处理。装载端口622可包括三个装载区域624a-624c，所述三个装载区域624a-624c可用于装载一或多个基板。然而，可使用更多或更少的装载区域。
44.前端模块604包括大气移送模块(atm)626，所述大气移送模块(atm)626用以移送已被装载进入装载端口622的基板。更具体地，626包括一或多个机器臂628(显示为假构物)，所述一或多个机器臂628设置以将基板从装载区域624a-624c穿过门635(显示为假构物)移送至atm 626，所述门635将atm 626连接至装载端口622。对于每个装载端口(624a-624c)通常有着一个门以容许基板从相应的装载端口移送至atm 626。机器臂628也设置以将基板从atm626穿过门632(显示为假构物，对于每个气闸各有一个门)移送至气闸(air lock)630a、630b，门632将atm 626连接至气闸630a、630b。气闸的数目可多于或少于两个，但仅用于说明目的，显示出两个气闸(630a与630b)，每个气闸具有门以连接气闸至atm 626。
45.在控制器620的控制下，气闸630a、630b可维持在大气压力环境或真空压力环境下，及作为被传送至vtm 601、602/从vtm 601、602传送的中间或暂时保持空间。vtm 601包括机器臂638(显示为假构物)，机器臂638设置以将基板从气闸630a、630b移送至多个处理腔室606、608的一或多者或移送至一或多个穿通腔室640与642，而没有真空破坏，即同时保持vtm 602与多个处理腔室606、608及穿通腔室640与642内的真空压力环境。vtm 602包括机器臂638(显示为假构物)，所述机器臂638设置以将基板从气闸630a、630b移送至多个处理腔室606、608、610、612、614、616、及618的一或多者，而没有真空破坏，即同时保持vtm 602与多个处理腔室606、608、610、612、614、616、及618内的真空压力环境。在特定实施方式中，可省略气闸630a、630b，而控制器620可设置以将基板直接从atm 626移动至vtm 602。
46.例如狭缝阀门的门634将每个分别的气闸630a、630b连接至vtm 601。类似地，例如狭缝阀门的门636将每个处理模块连接至vtm，分别的处理模块耦接至vtm(例如，vtm 601或vtm 602)。多个处理腔室606、608、610、612、614、616、及618设置以执行如在此所述的通常关于基板后多晶插塞制造的一或多个处理。
47.控制器620控制群集工具600的全部操作且包括存储器621以存储数据或关于群集工具600的操作的指令/指示。例如，控制器620控制atm 626、vtm601、vtm 602的分别的机器臂628、638、639，用于将基板移送至vtm 601/从vtm 601移送及在vtm 601与vtm 602之间移送。控制器620控制门632、634、636的开启与关闭，及控制气闸630a、630b的压力，例如维持气闸630a、630b内的大气压力/真空压力环境中当期望用于基板移送处理的任一者。控制器620也控制单独处理腔室606、608、610、612、614、616、及618的操作，用于执行与单独处理腔室606、608、610、612、614、616、及618相关的操作，如在之后更详细说明的。
48.图7是使用群集工具600用于执行一或多个dram位线堆叠处理、后多晶插塞制造的方法。用于说明，图8显示包括多晶插塞的基板800的一部分的剖面视图，例如，在多晶插塞802已经形成在群集工具600外部的基板800上之后。在执行图7的方法之前，基板800经由装
载区域624a-624c的一或多者可装载进入装载端口622。在控制器620的控制下，atm 626的机器臂628可将具有多晶插塞802的基板800从装载区域624a移送至atm 626。
49.取决于气闸630a、630b的一者或两者是否被使用，控制器620可测定是否气闸630a、630b的至少一者在大气压力环境。用于说明，假定仅使用气闸630a。若控制器620测定气闸630a在大气压力环境，控制器620可开启将atm626连接至气闸630a的门(632的部分)。反过来说，若控制器620测定气闸630a不在大气压力环境，控制器620可将气闸630a内的压力调整至大气压力环境(例如，经由可操作地连接至气闸630a、630b且可由控制器620控制的压力控制阀)，及可再确认气闸630a内的压力。控制器可指示机器臂628以将基板800从atm 626移送至气闸630a、关闭门632、及将气闸630a内的压力调整至真空压力环境，例如匹配或实质上匹配vtm 601内部的真空压力环境。
50.控制器620可测定是否气闸630a在真空压力环境。若控制器620测定气闸630a在真空压力环境，控制器可开启将vtm 601连接至气闸630a的门634。反过来说，若控制器620测定气闸630a不在真空压力环境，控制器620可将气闸630a内的压力调整至真空压力环境(例如，经由压力控制阀，所述压力控制阀可操作地连接至气闸630a、630b且可由控制器620控制)，及再确认气闸630a内的压力。
51.控制器620使用处理腔室的直接控制或者通过控制与处理腔室和工具600相关的计算机(或控制器)控制工具600的操作。在操作中，控制器620能够自相应的腔室与系统的数据收集与反馈，以优化工具600的表现。控制器620通常包括中央处理单元(cpu)619、存储器621、及支持电路625。cpu 619可为可使用在工业设定中的任何形式的通用计算机处理器。支持电路625传统地地耦接至cpu 619且可包含缓存、时钟电路、输入/输出子系统、电源、及类似物。诸如可存储在存储器621中的上述方法的软件程序当被cpu 619执行时，将cpu 619转变成特定目标计算机(控制器620)。也可通过第二控制器(未示出)存储及/或执行软件程序，第二控制器位在工具600的远程。
52.存储器621为含有指令的计算机可读取存储媒体的形式，当由cpu 619执行指令时，促使半导体处理与设备的操作。存储器621中的指令为程序产品的形式，诸如实行本发明的方法的程序。程序代码可遵照若干不同程序语言中的任何一种。在一个实例中，本发明可被实行作为以计算机系统使用的存储在计算机可读取存储媒体上的程序产品。程序产品的程序界定方案的功能(包括本文所述的方法)。示例计算机可读取存储媒体包括但不限于：非可写入存储媒体(例如，计算机内的只读存储器装置，诸如由cd-rom机可读取的cd-rom盘片、闪存、rom芯片、或任何类型的固态非挥发性半导体存储器)，信息被永久地存储在其中；及可写入存储媒体(例如，磁盘机内的软盘片或硬盘机或任何类型的固态随机存取半导体存储器)，可变动的信息存储在所述可写入存储媒体中。当执行指示本文所述的方法的功能的计算机可读取指令时，此类计算机可读取存储媒体为本发明的方面。
53.在操作700，控制器620指示机器臂638将基板800从气闸630a穿过门634移送至vtm 601及关闭门634。或者，门634可保持开启，例如以接收当在群集工具600内的处理完成之后的向外基板。在操作702，控制器620指示机器臂638将基板800移送至处理腔室中的一或多者，使得基板的处理可完成
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即，在基板800上的多晶插塞802顶上的位线堆叠处理的完成。例如，在操作702，控制器620可指示机器臂638开启对应于处理腔室606的门636。一旦开启，控制器620可指示机器臂638将基板800移送至预清洁腔室(例如，处理腔室606)(没有真空
破坏，即真空压力环境维持在vtm 601与vtm 602中，同时在处理腔室606、608、610、612、及614之间移送基板800)。处理腔室606可用以执行一或多个预清洁处理以移除可存在于基板800上的污染物，例如，可存在于基板800上的原生氧化物。一种此预清洁腔室为siconitm处理工具，可商业上从加州圣克拉拉的应用材料公司取得。
54.接下来，在操作704，控制器620开启门636及指示机器臂638将基板800移送至下一个处理腔室。例如，在操作704，控制器620可指示机器臂638于没有真空破坏下从预清洁腔室将基板800移送至阻挡金属沉积腔室。例如，控制器620可指示机器臂638在真空下将基板从处理腔室606移送至例如处理腔室608。处理腔室608设置以于基板800上执行阻挡金属沉积处理(例如，在清洁的基板800与多晶插塞802顶上沉积阻挡金属804)。阻挡金属可为钛(ti)或钽(ta)中的一者。
55.接下来，在操作706，控制器620可指示机器臂638于没有真空破坏下将基板800从阻挡金属沉积腔室移送至阻挡层沉积腔室或退火腔室。若基板800移送至退火腔室，基板800会被带回阻挡金属沉积腔室，以进行防止氧化沉积(例如，阻挡金属的氮化物变体)。在阻挡金属沉积腔室之后，基板800移送至阻挡层沉积腔室。例如，控制器620可指示机器臂638在真空下将基板从处理腔室608移送至穿通腔室640、642的任一者，于此在vtm 602内的机器臂639可拿起基板800并移动至例如处理腔室610。处理腔室610设置以于基板800上执行阻挡层沉积处理(例如，在阻挡金属804顶上沉积阻挡层806)。阻挡层可为氮化钛(tin)、氮化钽(tan)、或氮化钨(wn)中的一者。
56.接下来，在操作708，控制器620可指示机器臂639在没有真空破坏下将基板800从处理腔室610移送至例如处理腔室612。处理腔室612设置以于基板800上执行位线金属沉积处理(例如，在操作706沉积的阻挡层806顶上沉积位线金属层808)。位线金属可为钨(w)、钼(mo)、钌(ru)、铱(ir)、或铑(rh)中的一者。接下来，在操作710，控制器620可指示机器臂639在没有真空破坏下将基板800从处理腔室612移送至例如处理腔室614。处理腔室614设置以于基板800上执行硬掩模沉积处理(例如，在操作708沉积的位线金属层808顶上沉积硬掩模层810)。硬掩模可为氮化硅(sin)、氧化硅(sio)或碳化硅(sic)中的一者。
57.在某些实施方式中，在阻挡层806的沉积之前或之后，退火处理可在基板800上执行，如在操作705所示。退火处理可为任何合适退火处理，诸如快速热处理(rtp)退火。例如，在从处理腔室608移送基板800至处理腔室610之前，基板800可首先移送至处理腔室616。处理腔室616设置以在基板800上执行退火处理。在退火处理之后，包括阻挡层806的经退火的基板800可在真空下例如使用机器臂639，从退火腔室(例如，处理腔室616)移送至阻挡层沉积腔室(例如，处理腔室610)。
58.择一地或结合地，在位线金属层808的沉积之后及在位线金属层808顶上沉积硬掩模层810之前，退火处理可在基板800上执行，如在操作709a所示。例如，在将基板800从处理腔室612移送至处理腔室614之前，基板800可首先移送至处理腔室616(即，退火腔室)。退火处理或另一退火处理(若在操作705的退火已被事先执行)可在具有如上述沉积在基板800上的位线金属层808的基板800上执行。在操作709a执行退火处理的某些实施方式中，经退火基板800可移送至另一处理腔室以具有沉积在位线金属层808上的任选盖层809，如在操作709b所示。例如，包括位线金属层808的经退火基板800可在真空下从退火腔室(例如，处理腔室616)移送至盖层沉积腔室(例如，处理腔室618)，例如，使用机器臂639以在退火的位
线金属层808顶上沉积盖层。
59.在某些实施方式中，在沉积位线金属之后，诸如钌(ru)的某些金属为晶粒生长材料。发明人已经观察到在高温下于此位线金属顶上的硬掩模层的后续沉积会不期望地致使不佳的表面粗糙度。发明人已经发现在低温盖层的沉积后在硬掩模层的沉积之前退火位线金属层会有利地改善位线金属层的表面粗糙度。通过执行集成工具(例如，群集工具600)中的上方序列的每一者，用于晶粒生长的退火期间的位线金属的氧化被进一步有利地避免。
60.本文未公开的额外处理也可在基板800上执行，或本文所述的某些处理可被省略。
61.在上述关于处理腔室608、610、612、及614(及腔室616、618，若被使用时)的处理已经在基板800上执行之后，基板800从vtm 602移送回到装载端口622，例如，使用vtm 602中的机器臂639以将基板800移送至穿通腔室640、642，及使用vtm 601中的机器臂638以从穿通腔室640、642将基板800移送至气闸630a、630b的一者。机器臂628可接着被使用以将基板800返回装载端口622中的foup中的空槽中。
62.本文所述的群集工具600与使用方法有利地容许使用者使用单一机器于多晶插塞上执行多个dram位线处理，此单一机器设置以在整个dram位线处理期间维持真空压力环境。因此，在后基板800制造期间发生在基板上的氧化的可能性被降低(若未被消除)。此外，由于在整个dram位线处理期间维持真空压力环境，位线金属材料的选择不受限于金属的晶粒生长特性。
63.在上下文中说明本文所述的材料与方法的用语“一(a)”与“一(an)”和“所述”及类似指示语的使用(尤其在之后的权利要求的上下文中)被解释为涵盖单个与多个，除非在上下文中清楚地指明并非如此。本文中数值范围的描述仅意于作为单独地参照落在此范围内的每个分别数值的速记方法，除非在此指明并非如此，及每个分别数值被并入说明书中，当作此数值在此被单独地提及。本文所述的所有方法可以任何合适顺序执行，除非在此指明并非如此或在上下文中明显地矛盾。在此提供的任何或所有实例的使用，或示例语言(例如，“诸如”)，仅意于较佳地说明材料与方法且不限制范围，除非另外声明。在说明书中，没有语言应被解释为指明任何非声明的组件对于公开的材料与方法的实施为必须的。
64.在贯穿本说明书中的参照“一个实施方式(one embodiment)”、“某些实施方式”、“一或多个实施方式”、或“一实施方式(an embodiment)”意指结合此实施方式说明的特定特征、结构、材料或特性被包括在本发明的至少一个实施方式中。因此，在贯穿本说明书中的各种地方出现的诸如“在一或多个实施方式中”、“在某些实施方式中”、“在一个实施方式中(in one embodiment)”、或“在一实施方式中(in an embodiment)”的词组不一定指称本发明的相同实施方式。再者，在一或多个实施方式中，特定特征、结构、材料、或特性以任何合适方式组合。
65.虽然本发明在此已参照特定实施方式而说明，这些实施方式仅为本发明的原理与应用的示例。在不背离本发明的精神与范围，本领域的技术人员将理解到，可对本发明的方法与设备进行各种修改与变化。因此，本发明包括在随附权利要求与权利要求的等效物的范围内的修改与变化。
66.根据本发明的实施方式可实行在硬件、韧体、软件、或前述物的任何组合中。实施方式也可实行为如同使用一或多个计算机可读取媒体存储的指令，所述指令可被一或多个处理器所读取与执行。计算机可读取媒体可包括以由机器可读取的形式(例如，计算平台或
实行在一或多个计算平台上的“虚拟机”)的存储或传递信息的任何机制。例如，计算机可读取媒体可包括任何合适形式的挥发或非挥发存储器。在某些实施方式中，计算机可读取媒体可包括非瞬时计算机可读取媒体。
67.尽管前述内容关于本发明的实施方式，但在不背离本发明的基本范围可构想到本发明的其他与进一步实施方式。