薄膜沉积机台及半导体制程方法与流程

本申请实施例涉及半导体领域，特别涉及一种薄膜沉积机台及半导体制程方法。

背景技术：

1、在半导体制造工艺中，沉积多层不同材料的薄膜的一般有以下几种方式：1)先将晶圆放入一种类型的薄膜沉积机台中沉积第一膜层，破真空后再将晶圆取出放回至晶圆舟，再将晶圆放入另一薄膜沉积机台中沉积第二膜层，破真空后再将晶圆取出放回至晶圆舟，如此反复上述步骤；2)在同一薄膜沉积机台中，采用不同的沉积工艺条件在晶圆上交替沉积不同类型的第一膜层和第二膜层。

2、然而，上述第一种生长方式中，由于晶圆需要频繁进出薄膜沉积机台，每次更换机台都需要破真空再传输导致耗时较长，且传输过程中容易导致晶圆吸潮或者吸附杂质，进而降低多层膜的质量。上述第二种生长方式中，由于不同材质的膜层均在同一薄膜沉积机台中形成，当生长膜层厚度较厚时，薄膜沉积机台腔室内壁容易堆积较厚的膜层而发生应力变化导致破裂，从而掉落至晶圆上导致晶圆产生缺陷。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种薄膜沉积机台及半导体制程方法，至少有利于形成交替层叠的第一膜层和第二膜层。

2、根据本申请一些实施例，本申请实施例一方面提供一种薄膜沉积机台，用于在晶圆表面交替沉积第一膜层和第二膜层，第一膜层和第二膜层彼此不同，包括：传输腔室，传输腔室内具有传输机构，传输机构用于传输至少两个晶圆，其中一晶圆为第一晶圆，另一晶圆为第二晶圆；沉积模组，沉积模组与传输腔室连通，沉积模组至少包括相互独立的第一腔室和第二腔室，第一腔室用于执行第一沉积工艺以形成第一膜层，第二腔室用于执行第二沉积工艺以形成第二膜层；控制系统，控制系统用于，控制传输机构交替执行第一取放步骤和第二取放步骤，其中，第一取放步骤包括：获取到第一晶圆并将第一晶圆运送至第一腔室，获取到第二晶圆并将第二晶圆运送至第二腔室；第二取放步骤包括：自第一腔室内取出第一晶圆并运送至第二腔室，自第二腔室内取出第二晶圆并运送至第一腔室内；控制系统还用于执行沉积步骤，沉积步骤包括：在相应的晶圆进入第一腔室后控制执行第一沉积工艺，在相应的晶圆运送至第二腔室后控制执行第二沉积工艺，以在第一晶圆和第二晶圆上均交替沉积第一膜层和第二膜层。

3、根据本申请一些实施例，本申请实施例另一方面还提供一种半导体制程方法，采用上述实施例中的薄膜沉积机台，通过控制系统执行如下步骤：第一次执行第一取放步骤，获取到第一晶圆并将第一晶圆运送至第一腔室，同时获取到第二晶圆并将第二晶圆运送至第二腔室；第一次执行沉积步骤，在第一晶圆进入第一腔室后控制执行第一沉积工艺，在第二晶圆运送至第二腔室后不执行第二沉积工艺；第一次执行第二取放步骤，自第一腔室内取出第一晶圆并运送至第二腔室，同时自第二腔室内取出第二晶圆并运送至第一腔室内；执行沉积步骤，在第二晶圆进入第一腔室后控制执行第一沉积工艺，同时在第一晶圆运送至第二腔室后控制执行第二沉积工艺；执行第一取放步骤，从第二腔室中获取到第一晶圆并将第一晶圆运送至第一腔室，从第一腔室中获取到第二晶圆并将第二晶圆运送至第二腔室；执行沉积步骤，在第一晶圆进入第一腔室后控制执行第一沉积工艺，同时在第二晶圆运送至第二腔室后控制执行第二沉积工艺；执行第二取放步骤，自第一腔室内取出第一晶圆并运送至第二腔室，同时自第二腔室内取出第二晶圆并运送至第一腔室内；执行沉积步骤，在第二晶圆进入第一腔室后控制执行第一沉积工艺，同时在第一晶圆运送至第二腔室后控制执行第二沉积工艺；最后一次执行第一取放步骤，从第二腔室中获取到第一晶圆并将第一晶圆运送至第一腔室，且从第一腔室中获取到第二晶圆并将第二晶圆运送至第二腔室；最后一次执行沉积步骤，在第一晶圆进入第一腔室后不执行第一沉积工艺，在第二晶圆运送至第二腔室后执行第二沉积工艺。

4、根据本申请一些实施例，本申请实施例另一方面又提供一种半导体制程方法，采用上述实施例中的薄膜沉积机台，通过控制系统执行如下步骤：第一次执行第一取放步骤，获取到第一晶圆并将第一晶圆运送至第一腔室，同时获取到第二晶圆并将第二晶圆维持在传输腔室内；第一次执行沉积步骤，在第一晶圆进入第一腔室后控制执行第一沉积工艺；第一次执行第二取放步骤，自第一腔室内取出第一晶圆并运送至第二腔室，且将第二晶圆并运送至第一腔室内；执行沉积步骤，在第二晶圆进入第一腔室后控制执行第一沉积工艺，同时在第一晶圆运送至第二腔室后控制执行第二沉积工艺；执行第一取放步骤，从第二腔室中获取到第一晶圆并将第一晶圆运送至第一腔室，从第一腔室中获取到第二晶圆并将第二晶圆运送至第二腔室；执行沉积步骤，在第一晶圆进入第一腔室后控制执行第一沉积工艺，同时在第二晶圆运送至第二腔室后控制执行第二沉积工艺；执行第二取放步骤，自第一腔室内取出第一晶圆并运送至第二腔室，同时自第二腔室内取出第二晶圆并运送至第一腔室内；执行沉积步骤，在第二晶圆进入第一腔室后控制执行第一沉积工艺，同时在第一晶圆运送至第二腔室后控制执行第二沉积工艺；最后一次执行第一取放步骤，从第二腔室中获取到第一晶圆并将第一晶圆维持在传输腔室内，且从第一腔室中获取到第二晶圆并将第二晶圆运送至第二腔室；最后一次执行沉积步骤，在第二晶圆运送至第二腔室后执行第二沉积工艺。

5、本申请实施例提供的技术方案至少具有以下优点：

6、本申请实施例提供的薄膜沉积机台包括传输腔室、沉积模组和控制系统。传输腔室内具有传输机构，传输机构用于递送晶圆，沉积模组与传输腔室连通，沉积模组用于对晶圆进行沉积工艺，控制系统用于控制传输机构和沉积模组的运行。在第一取放步骤和第二取放步骤的执行过程中，传输腔室内可以始终保持真空状态，以此第一晶圆或者第二晶圆在传输腔室内进行传递时，可以避免第一晶圆或者第二晶圆与外界环境接触导致第一晶圆或者第二晶圆受潮或者污染的风险。且在沉积步骤的进行过程中，第一腔室和第二腔室分别用于形成不同的膜层，保持了第一腔室和第二腔室内工艺条件和腔室环境的单一性，不易发生腔室内壁膜层脱落而污染晶圆的风险。

技术特征：

1.一种薄膜沉积机台，用于在晶圆表面交替沉积第一膜层和第二膜层，所述第一膜层和所述第二膜层彼此不同，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的薄膜沉积机台，其特征在于，在第一次执行所述第一取放步骤时，获取到所述第一晶圆并将所述第一晶圆运送至所述第一腔室，同时获取到所述第二晶圆并将所述第二晶圆维持在所述传输腔室内；在最后一次执行所述第一取放步骤时，获取到所述第一晶圆并将所述第一晶圆维持在所述传输腔室内，同时获取到所述第二晶圆并将所述第二晶圆运送至所述第二腔室。

3.根据权利要求1所述的薄膜沉积机台，其特征在于，在第一次执行所述第一取放步骤后，在相应的所述晶圆进入所述第一腔室后控制执行所述第一沉积工艺，在相应的所述晶圆运送至所述第二腔室后不执行所述第二沉积工艺；在最后一次执行所述第一取放步骤后，在相应的所述晶圆进入所述第一腔室后不执行所述第一沉积工艺，在相应的所述晶圆运送至所述第二腔室后控制执行所述第二沉积工艺。

4.根据权利要求1所述的薄膜沉积机台，其特征在于，所述第一沉积工艺所需的时间为第一时长，所述第二沉积工艺所需的时间为第二时长；

5.根据权利要求1所述的薄膜沉积机台，其特征在于，所述沉积模组的数量为多个，每一所述沉积模组均与所述传输腔室连通，相邻两个所述沉积模组在水平面上的投影具有夹角，且多个所述沉积模组在水平面上的投影呈环状分布在所述传输机构的四周。

6.根据权利要求5所述的薄膜沉积机台，其特征在于，所述控制系统还包括定序模块，所述定序模块用于获取第三时长和第四时长，所述第三时长对应为一组所述沉积模组需要执行所述第一取放步骤和所述第二取放步骤之间的间隔时间，所述第四时长对应为另一组所述沉积模组执行所述第一取放步骤或所述第二取放步骤所需的时间；

7.根据权利要求1所述的薄膜沉积机台，其特征在于，所述传输机构包括：旋转驱动轴以及固定在所述旋转驱动轴上的至少两个机械手臂，所述机械手臂通过所述旋转驱动轴的旋转被带动至与所述沉积模组正对，其中，两个所述机械手臂固定在所述旋转驱动轴上的位置分别处于所述旋转驱动轴的不同高度。

8.根据权利要求1所述的薄膜沉积机台，其特征在于，还包括：过渡腔室，所述过渡腔室与所述传输腔室连通，所述过渡腔室用于暂存所述晶圆，所述过渡腔室包括第一腔室门和第二腔室门，所述第一腔室门用于控制所述过渡腔室与外部的连通，所述第二腔室门用于控制所述过渡腔室与所述传输腔室的连通。

9.一种半导体制程方法，采用如权利要求1～8中任一项所述的薄膜沉积机台，其特征在于，通过控制系统执行如下步骤：

10.一种半导体制程方法，采用如权利要求1～8中任一项所述的薄膜沉积机台，其特征在于，通过控制系统执行如下步骤：

技术总结
本申请实施例涉及半导体领域，提供一种薄膜沉积机台及半导体制程方法，薄膜沉积机台包括：传输腔室、沉积模组和控制系统。传输机构用于传输至少两个晶圆，其中一晶圆为第一晶圆，另一晶圆为第二晶圆；沉积模组至少包括相互独立的第一腔室和第二腔室，第一腔室用于执行第一沉积工艺以形成第一膜层，第二腔室用于执行第二沉积工艺以形成第二膜层；控制系统用于执行第一取放步骤和第二取放步骤以及沉积步骤，以在第一晶圆和第二晶圆上均交替沉积第一膜层和第二膜层。

技术研发人员：李继刚,周纬,朱顺利,张俊
受保护的技术使用者：江苏首芯半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8