[發(fā)明專利]多腔室基板處理系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380007166.X
• 申請(qǐng)日: 2013-01-31
• 公開（公告）號(hào): CN104081514B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·約德伏斯基;N·B·帕蒂班德拉;P·K·納萬卡爾;L-Q·夏;藤田敏明;R·霍夫曼;J·吳;S·薩蒂亞;B·吳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 應(yīng)用材料公司
• 主分類號(hào): H01L21/677
• 分類號(hào): H01L21/677;H01L21/205;C23C16/44
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司31100
• 代理人: 徐偉

背景

本發(fā)明的實(shí)施例大體上關(guān)于用于處理基板的設(shè)備。更特別的是，本發(fā)明關(guān)于用于在基板上執(zhí)行原子層沉積(ALD)與化學(xué)氣相沉積(CVD)的批處理平臺(tái)。

形成半導(dǎo)體組件的工藝一般是在含有多個(gè)腔室的基板處理平臺(tái)中進(jìn)行。一些例子中，多腔室處理平臺(tái)或群集工具的目的是為了在受到控制的環(huán)境中依序于基板上執(zhí)行兩道或更多道工藝。然而，其它例子中，多腔室處理平臺(tái)可于基板上僅執(zhí)行單一處理步驟；世人希望額外的腔室將基板受平臺(tái)處理的速率最大化。在后者的情況中，于基板上執(zhí)行的工藝一般是批次工藝，其中相對(duì)大數(shù)目的基板(例如25個(gè)或50個(gè))同時(shí)(simultaneously)在給定的腔室中受處理。批處理對(duì)于太耗時(shí)以致無法以經(jīng)濟(jì)效益上可行的方式在個(gè)別基板上執(zhí)行的工藝特別有益，例如ALD工藝與一些化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝。

基板處理平臺(tái)(或系統(tǒng))的效能經(jīng)常透過所有權(quán)成本(COO)量化。COO雖受許多因素影響，但COO受系統(tǒng)占地面積(footprint)及系統(tǒng)產(chǎn)量影響甚巨，系統(tǒng)占地面積即在制造工廠中操作該系統(tǒng)所需的總地板空間，而系統(tǒng)產(chǎn)量即每小時(shí)處理的基板數(shù)目。占地面積一般包括鄰近系統(tǒng)需要維修的進(jìn)出區(qū)域(access area)。因此，盡管基板處理平臺(tái)可相對(duì)地小，但若需要從所有側(cè)面進(jìn)出以供操作與維修，則系統(tǒng)的有效占地面積可能仍然極大。

半導(dǎo)體工業(yè)對(duì)于工藝變化性的容忍度持續(xù)地隨著半導(dǎo)體器件尺寸縮小而減少。為了符合這些更為嚴(yán)格的工藝需求，在工業(yè)上已開發(fā)許多符合更嚴(yán)格的工藝裕度需求的新工藝，但這些工藝經(jīng)常花費(fèi)更長的時(shí)間才能完成。例如，為了將銅擴(kuò)散阻障層正形地(conformally)形成至高深寬比的表面上(65nm或更小的互連特征)，可能需要使用ALD工藝。ALD是CVD的變體，ALD展現(xiàn)了比CVD更卓越的階梯覆蓋率。ALD是以原子層磊晶(ALE)為基礎(chǔ)，原子層磊晶一開始是用于制造電致發(fā)光顯示器。ALD運(yùn)用化學(xué)吸附，以在基板表面上沉積飽和的單層反應(yīng)性前驅(qū)物分子。此舉可透過循環(huán)式使適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)性前驅(qū)物的脈沖交替進(jìn)入沉積腔室而達(dá)成。反應(yīng)性前驅(qū)物的每一注入一般是由惰氣凈化所分隔，以提供新的原子層至先前沉積的層，而在基板表面上形成均勻的材料層。重復(fù)反應(yīng)性前驅(qū)物與惰性凈化氣體的循環(huán)，以將該材料層形成至期望厚度。ALD技術(shù)的最大缺點(diǎn)是沉積速率遠(yuǎn)比一般CVD技術(shù)低至少一數(shù)量級(jí)。舉例而言，一些ALD工藝可需要從約10至約200分鐘的腔室處理時(shí)間，以在基板表面上沉積高質(zhì)量層。在選擇這樣的ALD與磊晶工藝以求更佳的器件性能時(shí)，在習(xí)知單基板處理腔室中制造器件的花費(fèi)會(huì)增加，這是由于非常低的基板處理的產(chǎn)量所致。因此，當(dāng)實(shí)施這樣的工藝時(shí)，需要多腔室、多基板處理途徑，以在經(jīng)濟(jì)效應(yīng)上可行。

因此，需要一種與多基板ALD處理平臺(tái)整合的多腔室基板系統(tǒng)，以使處理的產(chǎn)量最大化。

概要

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種與多基板處理平臺(tái)整合的多腔室基板處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)使占地面積最小化、易于執(zhí)行多個(gè)工藝步驟、且具高產(chǎn)量。一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于處理多個(gè)基板的多基板處理平臺(tái)，且該多基板處理平臺(tái)包括一或多個(gè)氣體分配組件、旋轉(zhuǎn)軌道機(jī)構(gòu)、與雙刃片移送機(jī)器人。該旋轉(zhuǎn)軌道機(jī)構(gòu)定位在該一或多個(gè)氣體分配組件下方一距離處，以旋轉(zhuǎn)多個(gè)基板載具。在一方面，每一基板載具適于在該基板載具上搭載至少一個(gè)基板，且適于藉由旋轉(zhuǎn)軌道機(jī)構(gòu)以第一旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)式移動(dòng)，使得配置在該多個(gè)基板載具上的該多個(gè)基板在該一或多個(gè)氣體分配組件下方移動(dòng)，且連續(xù)通過該一或多個(gè)氣體分配組件。在另一方面，配置在該旋轉(zhuǎn)軌道機(jī)構(gòu)上的每一基板載具能夠以第二旋轉(zhuǎn)速度自我旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)軌道機(jī)構(gòu)能夠同步(concurrently)接收至少兩個(gè)基板，該等基板是由該雙刃片移送機(jī)器人移送至該旋轉(zhuǎn)軌道機(jī)構(gòu)上。該雙刃片移送機(jī)器人能夠搭載至少兩個(gè)基板，且能夠同步移送該兩個(gè)基板進(jìn)出配置在該旋轉(zhuǎn)軌道機(jī)構(gòu)上的兩個(gè)基板載具。

另一實(shí)施例中，提供一種基板處理系統(tǒng)以處理多個(gè)基板，且該基板處理系統(tǒng)包括處理平臺(tái)與連接該處理平臺(tái)的移送室。該處理平臺(tái)包括一或多個(gè)氣體分配組件與旋轉(zhuǎn)軌道機(jī)構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)軌道機(jī)構(gòu)定位在該一或多個(gè)氣體分配組件下方一第一距離處，該旋轉(zhuǎn)軌道機(jī)構(gòu)能夠同步接收至少兩個(gè)基板載具，且該旋轉(zhuǎn)軌道機(jī)構(gòu)設(shè)置成以第一旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，使得配置在該多個(gè)基板載具上的該多個(gè)基板在該一或多個(gè)氣體分配組件下方移動(dòng)，且通過該一或多個(gè)氣體分配組件。該移送室包括配置在該移送室中的雙刃片移送機(jī)器人。該雙刃片移送機(jī)器人能夠搭載兩個(gè)基板，且能夠同步移送該兩個(gè)基板進(jìn)出配置在該旋轉(zhuǎn)軌道機(jī)構(gòu)上的兩個(gè)基板載具。在一方面，該移送室連接一或多個(gè)雙基板處理站。