脱气方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种对多个半导体衬底进行脱气的方法，W及相关联的装置。
【背景技术】
[0002] 半导体器件的制造是在严格受控的条件下执行的，其中将杂质维持在较低含量一 般是很有必要的。杂质的一种潜在来源是待加工的半导体晶圆。因此，在一个或多个制造工 艺步骤之前，对半导体晶圆进行脱气过程是众所周知的。例如，半导体器件的制造工艺经常 使用将高纯度材料的薄膜层沉积在衬底上的技术。在运些工艺期间，使处理室保持为不含 污染物W便所沉积的膜具有所需的性能，是非常重要的。很多标准的行业技术诸如物理气 相沉积（PVD，Physical Vapor Deposition)和化学气相沉积（CVD，Chemical vapor deposition)都是在真空条件下进行操作的。为了使沉积的膜污染最小，维持低压是很重要 的。
[0003] 很多现代化的生产方法需要使用的衬底涂覆有受热时会释放大量气体的材料。运 种材料的例子包括有机纯化层、粘合剂、光刻胶或旋涂材料。此外，越来越多的显著释放气 体的新型衬底材料被使用。在晶圆封装行业中，诸如聚酷亚胺(PlJolyimide)和聚苯并嗯 挫(PB0，Polybenzoxazole)的材料是尤其有问题的。当例如运样的材料释放气体时，污染物 将被释放到加工工具中并渗入正在生成的膜中。运可能会导致实质性问题。例如，所沉积的 膜的性能和特性降低。
[0004] 通常使用群集工具来节省半导体晶圆的制造成本。一般地，晶圆从盒体或前开式 晶圆盒(Front化ening化ified Pods，F0UPs)中传输至在低压强中运行的传输模块。传输 模块中的一个或多个机器人将晶圆从盒体/F0UP移动至位于接近传输模块的多个模块中。 位于所述传输模块周围的模块通常在真空条件下进行操作，并且每个模块具有除了其它功 能之外的专用功能，例如脱气，蚀刻，PVD沉积。
[0005] 在后续的处理步骤(例如作为标准工艺流程的一部分的沉积步骤)之前，在专用的 脱气处理模块中对半导体衬底进行脱气是比较普遍的。已知的是，提供有一次仅对一个晶 圆进行脱气的脱气模块。批次脱气模块也是已知的。在运些布置中，可一起装载多个晶圆并 脱气。然而，半导体行业中所使用的很多新型材料具有极低的脱气率，运将导致长达30分钟 或更长的脱气时间。然而，实现任何商用处理设备的高吞吐量W使相关的固定成本可在每 个晶圆基础上最小化是很重要的。由于脱气率低和脱气时间长将导致吞吐量太低而在商业 上难W接受，因此对排气严重的衬底的处理在经济上是不可行的。
【发明内容】
[0006] 本发明在至少一些实施例中解决了上述的一个或多个问题。虽然本发明尤其适用 于包括排气严重的材料(如PB0及PI)的半导体衬底，然而本发明仍可广泛地应用于各种半 导体衬底。
[0007] 根据本发明的第一方面，提供了 一种半导体衬底的脱气方法，所述方法包括：
[0008] 依次将多个半导体衬底装载至脱气装置中；
[0009] 对半导体衬底W并行的方式进行脱气，每个半导体衬底在不同的、与该半导体衬 底被装载至脱气装置中的时间相关的时间开始脱气；W及，
[0010] 当半导体衬底完成脱气后，将所述半导体衬底从所述脱气装置中卸载，而装载顺 序靠后的半导体衬底仍然进行脱气；
[0011] 其中，所述半导体衬底的脱气是在小于10-4托(Torr)的压强中进行的，并且在半导 体衬底的脱气期间，所述脱气装置是被连续累送的。
[0012] 按照运种方式，吞吐量可W得到大幅度改善。也有可能在其他半导体衬底正在进 行脱气的同时装载和卸载半导体衬底。运能够被完成而不污染正在进行脱气的半导体衬 底。
[OOU]半导体衬底可在小于5X10-%的压强下进行脱气。
[0014] 所述脱气可包括对半导体衬底进行福射加热。
[0015] 半导体衬底可W加热到任何所需的溫度。一般地，半导体衬底可W加热到100°C或 社。
[0016] 每个半导体衬底在卸载之前会进行预定时间量的脱气。相信运是确定半导体衬底 已完成脱气的最实用的方法。可W由用户来设置预定的时间量。预定的时间量可W基于脱 气装置的特性W及所述半导体衬底的特性凭经验来确定。理论上，某些形式的监测可W替 换用于确定半导体衬底是否已经完成脱气。
[0017] 至少Ξ个半导体衬底可W依次地装载到脱气装置中。优选地，至少20个半导体衬 底可依次装载到脱气装置中。更优选地，至少50个半导体衬底可W依次地装载到脱气装置 中。
[0018] 所述脱气装置可W包括脱气模块。所述脱气模块可形成用于对半导体衬底进行处 理的群集工具的部分。
[0019] 半导体衬底可W是半导体晶圆，如娃半导体晶圆。应当理解的是，半导体衬底可包 括附加的非半导体的元件。
[0020] 根据本发明的第二方面，提供了 一种半导体衬底的脱气方法，所述方法包括：
[0021 ]依次将多个半导体衬底装载至脱气装置中；
[0022] 在第一半导体衬底上进行脱气处理；
[0023] 在所述第一半导体衬底进行脱气处理的同时将第二半导体衬底装载至所述脱气 装置中；
[0024] 在第二半导体衬底上进行脱气处理；W及
[0025] 在所述第二半导体衬底仍进行脱气处理的同时，将已完成脱气处理的第一半导体 衬底从所述装置中卸载；
[0026] 其中，脱气处理是在小于10-4托的压强中进行的，并且在半导体衬底的脱气期间， 所述脱气装置是被连续累送的。
[0027] 在所述第一半导体衬底和/或第二半导体衬底正在进行脱气处理的同时，另外的 半导体可装载至所述脱气装置中。
[0028] 根据本发明的第Ξ方面，提供了一种用于对半导体衬底进行脱气的脱气装置，所 述脱气装置包括：
[0029] 用于将半导体衬底依次装载至脱气装置W及将半导体衬底依次从脱气装置中卸 载的装载和卸载器件；
[0030] 用于对脱气装置进行累送W达到对半导体衬底进行脱气的所需压强的累送件，其 中，所需压强小于10-4托；W及
[0031] 使半导体衬底依次装载并且W并行的方式进行脱气的控制器，每个半导体衬底在 不同的、与半导体衬底被装载至脱气装置的时间相关的时间开始脱气，其中，所述控制器可 确定半导体衬底已经完成脱气并在装载顺序靠后的半导体衬底仍然在进行脱气的同时使 已脱气的半导体衬底从所述脱气装置中卸载；
[0032] 其中，所述装置配置为使得所述累送件在半导体衬底的脱气期间连续累送所述脱 气装置。
[0033] 所述脱气装置可进一步包括一个或多个用于对所述半导体衬底进行福射加热的 福射加热器。所述福射加热器可W是灯。
[0034] 所述累送件可包括低溫累。所述脱气装置的容积是可选择的W便与所述累送件相 结合，在半导体衬底装载至所述脱气装置W及在半导体衬底从所述脱气装置中卸载的同 时，有可能达到所期望的真空压强水平。所期望的压强可小于5 Χ10-5托。
[0035] 一旦半导体衬底已经进行了预定时间段的脱气，所述控制器可确定半导体衬底已 经完成脱气。如上所述，运可认为是确定半导体衬底完成脱气的最实际的方法。所述控制器 可包括计时器功能，所述计时器功能可监测每个半导体衬底进行脱气的时间。一旦半导体 衬底已经进行了预定时间段的脱气，所述计时器功能就可提供状况指示符。所述状况指示 符可直接或间接地使已脱气的半导体衬底从所述脱气装置中卸载。
[0036] 所述装载和卸载器件可包括孔隙，所述半导体衬底可穿过所述孔隙W在脱气装置 中装载和卸载。所述装载和卸载器件可进一步包括如本领域已知的合适的衬底传输机构。
[0037] 所述脱气装置可进一步包括可将半导体衬底装载在其上的结构。所述结构可W是 盒体。所述盒体可W是竖直排列的能使半导体衬底在竖直排列中叠置的盒子。
[0038] 所述脱气装置可包括脱气模块。所述半导体衬底可在脱气模块中进行脱气。所述 脱气装置可进一步包括半导体衬底传输模块。所述脱气模块和所述半导体衬底传输模块可 形成用于处理半导体衬底的群集工具的部分。所述脱气装置中维持的相对低压强有益于使 传输模块中的真空不受影响。运进而避免群集工具中其他处理模块的交叉污染。
[0039] 根据本发明的第四方面，提供了一种用于处理半导体衬底的群集工具，所述群集 工具包括本发明第=方面的脱气装置。所述脱气装置可进一步包括脱气模块和半导体衬底 传输模块。
[0040] 虽然本发明已经在上文中进行了描述，本发明仍可延伸至对上述或后续说明书、 附图W及权利要求书中的特征的任何创造性的结合。例如，在本发明的一个方面中所描述 的任何特征均可认为已在本发明的任何其他方面公开。
【附图说明】
[0041] 现将参考附图对脱气装置W及脱气方法的实施例进行描述，其中：
[0042] 图1示出了本发明的脱气装置，W及处理室的剖视图；
[0043] 图2是群集工具的示意图；
[0044] 图3是(a)现有技术的晶圆脱气的处理步骤W及(b)本发明的晶圆脱气的处理步 骤；
[0045] 图4示出了不同脱气装置W及方法的晶圆吞吐量与脱气时间的关系；
[0046] 图5示出了所排出气体种类的分压；W及
[0047] 图6示出了使用脱气模块的示例性制造过程中所使用的装置的示意图。
【具体实施方式】
[004引图1示出了本发明的脱气模块，一般描述为10。脱气模块10包括处理室12,所述处 理室12具有呈孔隙阀形式的开口 14,所述晶圆可穿过所述开口装载到模块10中W及从模块 10中卸载。所述处理室12包括可同时保持多个晶圆的晶圆保持器16。所述晶圆保持器16可 W是能够使晶圆竖直堆叠的盒体的形式。所述晶圆保持器16包括提升组件，所述提升组件 可使所述晶圆保持器16中所期望的孔隙与所述开口 14对齐，W使晶圆既可W装载至孔隙中 也可W从孔隙中卸载。所述处理室12还包括多个灯18,所述灯18对保持在晶圆保持