CN101075551A - 制程设备组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制程设备组，包括：一密闭腔体，包含一气体及至少一闸门，该闸门是用来关闭一形成于该密闭腔体内的开口，该气体包含至少一还原气体、非反应气体或惰性气体；至少一制程腔室，设置于该密闭腔体内；一传输装置，设置于该密闭腔体内，以于该闸门与该制程腔室之间传输一基板；以及至少一阀门，耦接至该密闭腔体。本发明所提供的制程设备组，将传统制程的预洗、除气步骤及/或Q时间移除后，形成集成电路的制程时间可被缩减，且使制程更有弹性。

Description

制程设备组

技术领域

本发明是有关于一种制程设备，特别是有关于一种半导体晶圆的制程设备组。

背景技术

随着电子产品的进步，半导体技术已广泛应用在例如存储器、中央处理器、液晶显示器、发光二极管、激光二极管、其他元件或晶片组的制造。为达到高集成度及速度的要求，半导体集成电路的尺寸已被缩减且使用例如铜及具有超低介电常数的各种材料，以克服制造上材料及需求相关的问题。

图1为传统介层窗结构的剖面示意图。一铜金属层110形成于一基板100上。一低介电常数介电层120形成于铜金属层110上。一铜介层窗130形成于低介电常数介电层120中。若铜介层窗130暴露于空气中，则铜介层窗130的上表面会与空气中的氧气产生氧化反应，形成铜氧化层140。铜氧化层140会严重影响铜介层窗130上表面与形成其上的导电层(未图示)间的电性连接。因此，必须避免半导体结构在进行重要步骤时暴露于空气中，例如制作介层窗开口、形成铜晶种层、形成铜金属层、铜化学机械研磨及形成超低介电常数介电层的步骤。

传统上，于重要步骤后，基板100会从该完成重要步骤的制程腔室移至晶舟(cassette)或晶圆传送盒(front opening unifiedpod，FOUP)暂时存放，待下一个制程步骤开始。当晶舟或晶圆传送盒的闸门打开置入基板时，环境中包含氧气的空气会趁隙进入晶舟或晶圆传送盒内。待闸门关闭后，空气即与基板一起封闭在晶舟或晶圆传送盒的空间内。此时，氧气就会与形成在基板100上的铜金属层110产生氧化反应，形成铜氧化层140。而湿气则会被低介电常数介电层120所吸收。

为解决上述问题，在半导体制程重要步骤后设计有Q时间是必要的。下一个基板制程必须在一设定的预定时间周期或Q时间内实施，例如2小时至4小时。若下一个步骤，例如形成阻障层的步骤，没有在该时间周期内发生，则须实施一清洗步骤，以移除任何形成在铜金属层110上的铜氧化层140。

由于基板100上具有高集成度的半导体装置，为保护基板，半导体制程通常在每个重要步骤均有结合Q时间的设计，然而却复杂化了制程步骤。此外，若疏漏Q时间，则须增加额外例如清洗的步骤，亦增加制程时间及复杂性。

Nogami于美国专利US2002/0074664中揭露一种半导体制造方法。其形成一钴钨磷化物膜(cobalt tungsten phosphide film)于一铜金属层上，以避免暴露的铜金属层被氧化。然而，在形成铜金属层后及钴钨磷化物膜形成之前，此包含铜金属的基板会从制程腔室移出而暴露在环境中，使钴钨磷化物膜未形成之前，已先在铜金属层上形成一铜氧化层。因此可知，Nogami揭露的方法并不能完全保护铜金属层免于被氧化。

因此，开发进步的制程设备及方法对半导体制程来说是必要的。

发明内容

本发明提供一种制程设备组，包括：一密闭腔体，包含一气体及至少一闸门，该闸门是用来关闭一形成于该密闭腔体内的开口，该气体包含至少一还原气体、非反应气体或惰性气体；至少一制程腔室，设置于该密闭腔体内；一传输装置，设置于该密闭腔体内，以于该闸门与该制程腔室之间传输一基板；以及至少一阀门，耦接至该密闭腔体。

本发明所述的制程设备组，其中该制程腔室包括至少一金属制程腔室与一覆盖层(cap layer)形成腔室其中之一。

本发明所述的制程设备组，其中该金属制程腔室包括至少一湿式清洗台(wet clean bench)、一金属还原湿式工作台(metalreduction wet bench)、一金属还原干式腔室(metal reductiondry chamber)、一金属电镀槽(metal plating bath)、一干式蚀刻腔室(dry etch chamber)、一金属研磨设备(metal polishapparatus)以及一低介电常数介电层沉积腔室(low-k dielectricdeposition chamber)其中之一。

本发明所述的制程设备组，其中该覆盖层形成腔室是用来形成钴硅化层(cobalt silicide)、钨硅化层(tungsten silicide)、钛硅化层(titanium silicide)、氮化钛层、钛/氮化钛层、钽层或氮化钽层。

本发明所述的制程设备组，其中该阀门包括一第一阀门与一第二阀门，当该密闭腔体内的压力低于一第一预定压力值时，该第一阀门可被操作导入该气体至该密闭腔体内，当该密闭腔体内的该压力高于一第二预定压力值时，该第二阀门可被操作使该气体自该密闭腔体内排出。

本发明所述的制程设备组，其中该第一预定压力值大体为1大气压，该第二预定压力值大体为2.5大气压。

本发明所述的制程设备组，其中当该气体的分子量小于该密闭腔体内该气体的分子量时，该第一阀门的位置是相邻于该密闭腔体的顶部区域，当该气体的分子量大于该密闭腔体内该气体的分子量时，该第一阀门的位置则相邻于该密闭腔体的底部区域。

本发明所述的制程设备组，其中该还原气体包括至少一氢气与一氨气其中之一。

本发明所述的制程设备组，其中该密闭腔体内的该气体更包括至少一惰性气体与一氮气其中之一。

本发明所述的制程设备组，其中该密闭腔体内的压力是高于该密闭腔体周围环境的压力。

本发明所述的制程设备组，更包括一遮蔽结构，包含一通道，以该传输装置横跨该闸门与该制程腔室之间，其中该阀门是设置于该遮蔽结构的壁上，该气体是置于该遮蔽结构包围的一区域内。

本发明还提供一种制程设备组，包括：一密闭腔体，包含一气体及至少一闸门，该闸门是用来关闭一形成于该密闭腔体内的开口，该气体包含至少一氮气氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气、氢气与氨气其中之一，该密闭腔体内该气体的压力是高于该密闭腔体周围环境的压力；至少一金属制程腔室与至少一覆盖层形成腔室，设置于该密闭腔体内；一传输装置，设置于该密闭腔体内，以于该闸门与所述金属制程腔室与覆盖层形成腔室之间及/或于所述金属制程腔室与覆盖层形成腔室之间传输一基板；一第一阀与一第二阀，设置该密闭腔体内，其中当该密闭腔体内的压力低于大体1大气压时，该第一阀可被操作导入该气体至该密闭腔体内，当该密闭腔体内的该压力高于一预定气压时，该第二阀可被操作使该气体自该密闭腔体内排出；以及至少一压力表，耦接至该第一阀与该第二阀。

本发明所述的制程设备组，其中当该气体的分子量小于该密闭腔体内气体的分子量时，该第一阀的位置是相邻于该密闭腔体的顶部位置区域，当该气体的分子量大于该密闭腔体内气体的分子量时，该第一阀的位置则相邻于该密闭腔体的底部区域。

本发明所述的制程设备组，更包括一遮蔽结构，包含一充满该气体的通道，以该传输装置横跨所述腔室之间，其中所述第一阀与第二阀是设置于该遮蔽结构的壁上。

本发明又提供一种制程设备组，包括：一密闭腔体，包含一气体及至少一闸门，该闸门是用来关闭一形成于该密闭腔体内的开口，该气体包含一大体4％v/v或更低的氢气及一惰性气体或一氮气，该密闭腔体内的压力是高于该密闭腔体周围环境的压力；至少一铜化学还原设备与至少一覆盖层形成设备，设置于该密闭腔体内；一传输装置，设置于该密闭腔体内，以于该闸门与该铜化学还原设备之间或于该覆盖层形成设备与该铜化学还原设备之间传输一基板；一第一阀与一第二阀，设置于该密闭腔体内，其中当该密闭腔体内的压力低于大体1大气压时，该第一阀可被操作导入该气体至该密闭腔体内，当该密闭腔体内的该压力高于大体2.5大气压时，该第二阀可被操作使该气体自该密闭腔体内排出；以及一压力表，耦接至该第一阀与该第二阀。

本发明所提供的制程设备组，将传统制程的预洗、除气步骤及/或Q时间移除后，形成集成电路的制程时间可被缩减，且使制程更有弹性。

附图说明

图1是为传统介层窗结构的剖面示意图。

图2是为本发明制程设备组的剖面示意图。

图3A至图3C是为移除铜氧化层及于铜介层窗上形成覆盖层(cap layer)步骤的剖面示意图。

图4A是为本发明的一实施例，制程设备组的俯视图。

图4B是为图4A沿4B-4B剖面线所得的剖面示意图。

图5A至图5E是为形成双镶嵌结构制程步骤的剖面示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

图2是为本发明一实施例制程设备组的剖面示意图。制程设备组包括一密闭腔体200、至少一制程腔室210(较佳为多个)、至少一传输装置220以及一或多个阀，例如阀230与240。一平台201、桌面或其他支撑装置，设置于密闭腔体200内，以支撑承载一基板270的传输装置220与制程腔室210。在一实施例中，传输装置220沿着设置在平台201上的一轨道或引导路径225移动。

密闭腔体200包括一充满气体的封闭空间。在实施例中，上述封闭空间以密闭腔体200的壁205及平台201的上表面201a包围之。密闭腔体200亦包括至少一闸门203，用来关闭密闭腔体200的开口。在实施例中，闸门203设置于密闭腔体200的至少一面壁205上。由于闸门203的设置，使基板270可传输于制程腔室210与一界面280之间。传输装置220沿着引导路径225移动，从邻近闸门203的位置移动至邻近制程腔室210的位置或在邻近制程腔室210的位置之间移动。传输装置220在制程腔室210之间传输基板270或穿过闸门203在制程腔室210与界面280之间传输基板270。在实施例中，密闭腔体200内提供多个传输装置220，以增加制程腔室210间或制程腔室210与界面280间的传输速度。

密闭腔体200内提供至少一阀门。在实施例中，制程设备组包括一气体注入阀230与一释放阀/压力排出阀/气体排出阀240，以分别提供气体至密闭腔体200内及自密闭腔体200排出气体。一压力表250，可耦接至阀门230与240，以控制之。在实施例中，阀门230及/或240耦接至至少一质流控制器(mass flow controller，MFC)，以控制排气速度、流量及/或惰性气体或混合气体的导入速度。在实施例中，阀门240控制密闭腔体200内的压力。

基板270，例如为一晶片基板或例如作为液晶显示器、等离子显示器、阴极射线管显示器、电激发光显示器或发光二极管的显示器基板。

密闭腔体200包括一气体，此气体包含至少一还原气体及一与基板270不反应的气体其中之一。当基板270在制程腔室210间或制程腔室210与界面280间传输时，还原气体可还原或避免基板270表面因暴露于空气中而产生的氧化物。在实施例中，基板270包括一暴露的铜金属层(未揭露于图2，请参阅图1)，还原气体包括氢气、氨气或其他还原气体或上述气体的混合气体。不反应气体可包括例如氦气、氖气、氩气、氪气、氙气或氡气的惰性气体或例如氮气的其他气体，其与基板270表面均不起反应，不会产生氧化物。在实施例中，气体为氮气与氢气的混合气体，其中氢气约占4％v/v～10％v/v。

若选择的还原气体具易爆性，则还原气体的量必须加以控制，以避免发生爆炸或其他活泼性的反应。例如，若氢气为密闭腔体200内的还原化学物质，则氢气的量必须控制在等于或低于4％v/v，较佳量大约为10ppm～4％v/v。在实施例中，若氨气为密闭腔体200内的还原化学物质，则氨气的量必须控制在等于或低于15.5％v/v，较佳量大约为10ppm～15.5％v/v。

在一实施例中，密闭腔体200内的压力维持高于密闭腔体200周围环境的压力，以避免或降低气体从外部环境流入密闭腔体200内。例如，若外部环境压力为1大气压，则密闭腔体200内的压力须维持高于1大气压，因此，密闭腔体200内的压力可随外部环境压力变化而改变。在实施例中，密闭腔体200内的压力大约介于1大气压～2.5大气压。

在实施例中，密闭腔体200内的气体会漏出或流出至周围环境，若此气体对人体有害，例如氨气，则必须控制气体漏出量，使其不会对人体造成伤害。例如，环境中氨气的量必须控制在低于25ppm以下。同时，可调节密闭腔体200内气体例如氨气的量，以降低这一方面的顾虑。

在实施例中，密闭腔体200与界面280连接，以允许基板270传输至一与界面280耦接的载体(未图示)，例如一晶舟(cassette)或晶圆传送盒(front opening unified pod，FOUP)，如已知美国专利(No.60/747,445)所述。界面280的压力与气体状态可相似或不同于密闭腔体200内的状态。

阀230与240设置在密闭腔体200其中一面壁205上，当密闭腔体200内的压力低于一预定压力时，例如1大气压，阀230可被操作导入一从一或多个气体源(未图示)释出例如包含还原气体的气体至密闭腔体200内，以调节内部的气体量及/或压力。在实施例中，借阀230导入的气体包括一氮气与氢气的混合气体，其中氢气约占4％v/v～10％v/v。当密闭腔体200内的压力高于另一预定压力时，例如2.5大气压，阀240可被操作使气体从密闭腔体200内排出，以调节压力。在实施例中，可同时或不同时使用阀230与240，或仅使用其中之一。在实施例中，当密闭腔体200内的压力低于一预定压力时，阀230或240可导入气体至密闭腔体200内，而当密闭腔体200内的压力高于一预定压力时，阀230或240可使气体从密闭腔体200内排出。

在实施例中，压力表250耦接至阀230或240或两者。压力表250送出一信号，以驱动阀230导入气体至密闭腔体200内及驱动阀240使气体从密闭腔体200内排出。在实施例中，阀230与240分别设定导入与排出气体的时间，或通过本身的压力感测或仪表进行动作。

在实施例中，压力表250或其他仪表感测密闭腔体200内、外的压力。若密闭腔体200内的压力高于外部压力至一预定值时，压力表250会送出一信号，以驱动阀240释放密闭腔体200内的混合气体，待获得理想压差为止。

阀门230可用来导入还原气体或包含还原气体的混合气体，当然，可提供一或多个阀门230，以供从相同或多个气体源释出的气体导入密闭腔体200内，过程中只要使密闭腔体200内混合气体的压力及/或体积百分率维持在上述揭露的状态即可。

在实施例中，当还原气体的分子量大于密闭腔体200内气体的分子量时，为了使还原气体完全进入密闭腔体200内，阀230设置在邻近密闭腔体200的底部位置而排气阀240则设置在邻近密闭腔体200的顶部位置。举例来说，由阀230导入的还原气体为氨气，密闭腔体200内的气体为氨气与氦气的混合气体。氨气的分子量为17，氦气的分子量为4。若混合气体包含10％的氨气与90％的氦气，其分子量为5.3，小于17。则阀230设置在邻近密闭腔体200的底部位置而排气阀240则设置在邻近密闭腔体200的顶部位置，当阀230启动，氨气即会有效率地扩散至密闭腔体200内。相反地，当还原气体的分子量小于密闭腔体200内气体的分子量时，阀230则设置在邻近密闭腔体200的顶部位置而排气阀240则设置在邻近密闭腔体200的底部位置。举例来说，还原气体为氢气，密闭腔体200内的气体为氢气与氮气的混合气体。氢气的分子量为2，氮气的分子量为28。若混合气体包含1％的氢气与99％的氮气，其分子量为27.74，大于2。则阀230设置在邻近密闭腔体200的顶部位置而排气阀240则设置在邻近密闭腔体200的底部位置，当阀230启动，氢气即会有效率地扩散至密闭腔体200内。此处的顶部区域并不限定为图2的顶部墙面，亦可为密闭腔体200侧壁的上部分，同样的，底部区域可为密闭腔体200侧壁的下部分。在实施例中，阀230设置在平台201内，还原气体通过平台201上表面的开口(未图示)进入密闭腔体200内。

阀230与240设置的位置并不限定于上面的描述或图式中，只要气体可以有效避免与基板270产生氧化反应或其他化学反应的方式进入密闭腔体200内，阀230及240可设置在任何理想的位置。

在实施例中，密闭腔体200为初始状态，例如压力1大气压，且包含空气、水气。此初始状态并非一理想态，必须使密闭腔体200内达到上面描述的理想状态。在实施例中，至少需进行一净化步骤及抽气步骤，以获得一理想状态。净化步骤导入如上述的还原气体或混合气体至密闭腔体200内。抽气步骤则从密闭腔体200内排出空气或气体。在实施例中，抽气步骤例如通过阀240的动作而完成，从密闭腔体200内排出空气，使密闭腔体200内的压力下降至一预定压力，例如0.7大气压。待抽气步骤停止后，例如通过阀230的动作实施净化步骤，以导入还原气体或混合气体至密闭腔体200内。在实施例中，净化步骤及抽气步骤重复多次，以使密闭腔体200内达到理想状态，此时含氧计及湿度计的读数皆已控制在要求条件之下。

在其他实施例中，是同步实施净化步骤及抽气步骤，以使密闭腔体200内的空气更有效率地被排出。在实施例中，若阀230导入一例如氢气的还原气体至密闭腔体200内，由于氢气(分子量2)较空气(分子量大约29)轻，遂阀230可设置于密闭腔体200顶部，阀240设置在密闭腔体200底部，使得空气可通过设置在密闭腔体200底部的阀240有效率地排出。若阀230导入一例如氢气与氪气(分子量36)的混合气体至密闭腔体200内，阀230可设置于密闭腔体200底部，阀240设置在密闭腔体200顶部，以有效地排出密闭腔体200内的空气。在实施例中，净化步骤及抽气步骤可通过供应至阀230及240的开关气体来完成。例如，如上所述，阀230设置在密闭腔体200底部，以导入一包含氢气的混合气体。阀240设置在密闭腔体200顶部，以维持密闭腔体200内的理想状态。为了移除密闭腔体200内的初始状态，净化步骤通过阀230将氢气导入密闭腔体200内，而抽气步骤则通过阀240加以完成。

制程腔室210包括隔间闸门215。在实施例中，制程腔室210包括金属制程设备及/或覆盖层形成设备。腔室可为湿式或干式制程腔室。在实施例中，制程腔室210包括如图1所示形成介层窗的设备。在实施例中，金属制程腔室至少包括下列设备其中之一。一例如洗涤器(scrubber)的湿式清洗台(wet clean bench)、一例如铜还原湿式工作台的金属还原湿式工作台(metal reduction wetbench)、一例如铜还原干式腔室的金属还原干式腔室(metalreduction dry chamber)、一例如铜电镀槽或铜无电镀槽(electroless plating bath)的金属电镀槽(metal plating bath)、一干式蚀刻腔室(dry etch chamber)、一例如化学机械研磨设备的金属研磨设备(metal polish apparatus)、一例如化学气相沉积设备、旋转涂布设备或低压化学气相沉积设备的低介电常数介电层沉积腔室(low-k dielectric deposition chamber)、一例如回火腔室(anneal chamber)的热处理设备(thermal treatmentapparatus)以及其他可在基板上形成若暴露在环境中会引起反应的物质的腔室。在实施例中，覆盖层形成腔室可用来形成例如钴硅化层(cobalt silicide)、钨硅化层(tungsten silicide)、钛硅化层(titanium silicide)、氮化钛层、钛/氮化钛层、钽层、氮化钽层或其他形成在金属连续层上可保护金属层避免氧化的材料层。

图3A至图3C是为于一铜介层窗上移除铜氧化层及形成覆盖层的剖面示意图。请参阅图3A，形成一低介电常数介电层273于一基板270上。在一铜电镀设备中，形成一铜介层窗275于低介电常数介电层273中。此电镀设备并没有设置在密闭腔体200内。之后，将基板270从铜电镀设备移至一载体(未图示)存放，如图1所述。由于基板270在载体中没有气体保护，遂在铜介层窗275暴露于环境后，即形成一铜氧化层271于铜介层窗275上。此铜氧化层271将严重影响铜介层窗275与上层金属层(未图示)间的电性连接。为了移除铜氧化层271，将载体连接至界面280，以使基板270得以通过传输装置220从界面280穿过闸门203传输至密闭腔体200内，如图2所示。接着，通过传输装置220将基板270传输至密闭腔体200内的制程腔室210之一，例如铜还原腔室。在铜还原腔室中，对形成在基板270上的铜氧化层271进行铜还原步骤，以移除铜氧化层271，如图3B所示。之后，通过传输装置220将基板270从还原腔室移至密闭腔体200内的另一制程腔室210，例如覆盖层形成腔室。在两制程腔室210之间传输的过程，基板270如上所述暴露在密闭腔体200内的气体中。暴露的铜介层窗275在两制程腔室210间传输的过程，受到密闭腔体200内的气体保护而免于被氧化。接着，在一覆盖层形成腔室中，形成一例如钴硅化层的覆盖层277于铜介层窗275上，如图3C所示。当基板270从密闭腔体200送出，经界面280传输至载体时，覆盖层277可保护铜介层窗275上表面免于暴露在环境中。形成覆盖层277后，通过传输装置220将基板270从覆盖层形成腔室中移出。之后，将基板270传输至界面280并存放在与界面280连接的载体中。

除了金属还原腔室，在其他实施例中，亦可通过设置在密闭腔体200内的化学机械研磨设备移除铜氧化层271。移除铜氧化层271后，通过传输装置220将基板270传输至一覆盖层形成腔室，以如上所述形成覆盖层277。由于基板270在密闭腔体200内传输，遂铜介层窗275可受保护，免于被氧化。接着，形成覆盖层277于铜介层窗275上，以保护铜介层窗275不暴露于环境中。

在其他实施例中，设置在密闭腔体200内的制程腔室210之一可为一金属电镀腔室，例如铜电镀或无电镀腔室。铜介层窗275通过铜电镀腔室形成，没有暴露在环境中。之后，通过传输装置220将基板270从铜电镀腔室移至覆盖层形成腔室。由于基板270在密闭腔体200内传输，遂铜介层窗275可受保护，免于被氧化。如上所述，接着，形成覆盖层277于铜介层窗275上，以使铜介层窗275从密闭腔体200移出时受保护，不暴露在环境中。

在实施例中，密闭腔体200亦可包括一量测设备，以测量形成在基板270上各材料层的物理或电学特性。由于基板270在密闭腔体200内传输，遂上述材料层可受保护，免于被氧化。因此，在密闭腔体200内，可制作材料层并进行物理或电学特性的测量，不须担心材料层被氧化的问题。

图4A是为本发明另一实施例制程设备组的俯视图。图4B为4A图沿4B-4B剖面线所得的剖面示意图。

请参阅图4A及图4B，将一区域227定义于两排制程腔室210之间，并以一遮蔽或封闭结构260封闭密闭腔体200。传输装置220可在遮蔽结构260封闭的区域227内的引导路径225上移动。引导路径225的形状可为例如线形轨道、平行线轨道、U形轨道、O形轨道、8形轨道、弯曲形轨道或其他形状的轨道，使传输装置220正确地在制程腔室210之间传输基板270或在制程腔室210与界面280之间传输。在实施例中，传输装置220可为例如一设置在密闭腔体200或遮蔽结构260内的的机械手臂。机械手臂可在无轨道的情况下，在制程腔室210之间或制程腔室210与界面280之间传输基板270。

请参阅图4B，将阀230、释放阀240及压力表250设置于遮蔽结构260内。在实施例中，分别将输送管或导管231及241连接至阀230与释放阀240。输送管231提供如图2所述的混合气体或还原气体至阀230，而混合气体或还原气体通过输送管241从释放阀240排出。输送管241耦接至压力控制器(未图示)，以控制遮蔽结构260内的压力释放。图4B遮蔽结构260内阀230、释放阀240及压力表250的位置亦可与图2所述的位置相同。

遮蔽结构260可使维持如上所述理想压力/气体状态下的空间缩小，降低制造及操作成本。遮蔽结构260并不限定于图4A、图4B所示的位置。在实施例中，遮蔽结构260除可关闭如图4A、图4B所示的区域227外，亦可关闭制程腔室210。区域227被遮蔽结构260及平台201的上表面201a所包围。举例来说，遮蔽结构260所围空间可大于区域227，但须小于密闭腔体200。遮蔽结构260关闭区域227，使传输装置220可正确地在制程腔室210之间传输基板270或在制程腔室210与界面280之间传输。

图5A至图5E是为形成双镶嵌结构的剖面示意图。

请参阅图5A，形成一介电层510于一基板500上。形成一导电层520于介电层510中。形成一具有一开口540的介电层530于介电层510上，以露出导电层520部分上表面。开口540包括一介层窗与一沟槽。介电层510与基板500类似于上述低介电常数介电层273与基板270。导电层520可为例如铜金属层、铝铜金属层、铝金属层或其他暴露在空气中会被氧化的导电层。介电层530可为例如氧化层、氮化层、氮氧化层、低介电常数介电层，超低介电常数介电层或其他可隔离不同导电层的氧化层。

之后，顺应性地形成一阻障层550于介电层530与开口540上，如图5B所示。阻障层550可为例如钽层、氮化钽层、钛层、氮化钛层或其他材料层。阻障层550可通过例如物理气相沉积设备或化学气相沉积设备形成。

接着，顺应性地形成一晶种层560于阻障层550上，如图5C所示。形成晶种层560的目的是为后续化学电镀制程于其上形成连续的金属层作预备，例如铜金属层。晶种层560可为例如通过物理气相沉积设备形成的薄铜金属层。

形成一例如铜金属的材料层570于晶种层560上，如图5D所示。材料层570可通过例如电化学电镀设备或无电化学电镀设备形成。

移除部分的阻障层550、晶种层560及材料层570，以形成包含阻障层550a、晶种层560a及材料层570a的双镶嵌结构。移除部分阻障层550、晶种层560及材料层570的步骤可通过例如化学机械研磨法或蚀刻制程。

传统上，在形成如图5A的开口540后，即将基板500从蚀刻设备传输至物理气相沉积设备，以沉积如图5B的阻障层550。然而，从蚀刻设备传输至物理气相沉积设备的过程中，由于导电层520上表面暴露于环境中，因此，其表面上会形成有氧化物。遂须实施一预洗(pre-clean)步骤，以移除形成在导电层520上表面的氧化物。此外，例如低介电常数的介电层530亦暴露于环境中，而相同吸收了环境中的水气。因此，传统制程上，必须对如图5A的结构进行一除气(degas)步骤，以在沉积阻障层550之前，从介电层530中移除水气。根据上述密闭腔体200的使用，载于图5A、图5B的制程步骤，可同时在密闭腔体200内实施，如图2、图4A及图4B所述。由于密闭腔体200内含有还原气体或由还原气体与氮气或惰性气体组成的混合气体，因此，导电层520与介电层530的上表面，不会暴露在环境中，而省去了预洗及除气步骤。

此外，传统制程上，在形成如图5C的晶种层560后，形成材料层(如图5D的材料层)之前，须有一段Q时间。Q时间的长度从4小时到6小时不等，以避免过多不期望的氧化物形成在晶种层560上表面。而使用密闭腔体200，可省去Q时间，节省图5A至图5D制程步骤花费的时间。

移除部分阻障层550、晶种层560及材料层570后，即将基板500从例如化学机械研磨腔室传输至化学气相沉积腔室，以在双镶嵌结构上形成一介电层。传统制程上，在传输基板500的过程中，材料层570a与介电层530同样地会暴露在环境中，而必须实施另一预洗及除气步骤，以分别移除形成在材料层570a上表面的氧化物及介电层530中的水气。如上所述，化学机械研磨步骤与后续的化学气相沉积制程可在密闭腔体200内实施，使基板500可在密闭腔体200内传输，不会暴露在环境中。因此，省去预洗及除气步骤。

将传统制程的预洗、除气步骤及/或Q时间移除后，形成集成电路的制程时间可被缩减，且使制程更有弹性。此外，由于没有预洗、除气步骤及/或Q时间，相关预洗、除气步骤使用的设备或腔室及/或为Q时间而供存放基板的装置亦可因此节省下来。随着设备数量的减少，工厂占用的空间可大大减少，例如三分之一以上。

在实施例中，密闭腔体200可与如美国专利(US60/747,445)所述的载体及简单的界面作结合。而通过载体、简单界面与密闭腔体200的结合，可达到上述的理想结果并使制程设备更有效率。

以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。

附图中符号的简单说明如下：

100：基板

110：铜金属层

120：低介电常数介电层

130：铜介层窗

140：铜氧化层

200：密闭腔体

201：平台

201a：平台上表面

203：闸门

205：密闭腔体壁

210：制程腔室

215：隔间闸门

220：传输装置

225：引导路径

227：制程设备组内的一区域

230、240：阀

231、241：输送管

250：压力表

260：遮蔽结构

270、500：基板

271：铜氧化层

273：低介电常数介电层

275：铜介层窗

277：覆盖层

280：界面

510、530：介电层

520：导电层

540：开口

550、550a：阻障层

560、560a：晶种层

570、570a：材料层

Claims (15)

1.一种制程设备组，其特征在于，包括：

一密闭腔体，包含一气体及至少一闸门，该闸门是用来关闭一形成于该密闭腔体内的开口，该气体包含至少一还原气体、非反应气体或惰性气体；

至少一制程腔室，设置于该密闭腔体内；

一传输装置，设置于该密闭腔体内，以于该闸门与该制程腔室之间传输一基板；以及

至少一阀门，耦接至该密闭腔体。

2.根据权利要求1所述的制程设备组，其特征在于，该制程腔室包括至少一金属制程腔室与一覆盖层形成腔室其中之一。

3.根据权利要求2所述的制程设备组，其特征在于，该金属制程腔室包括至少一湿式清洗台、一金属还原湿式工作台、一金属还原干式腔室、一金属电镀槽、一干式蚀刻腔室、一金属研磨设备以及一低介电常数介电层沉积腔室其中之一。

4.根据权利要求2所述的制程设备组，其特征在于，该覆盖层形成腔室是用来形成钴硅化层、钨硅化层、钛硅化层、氮化钛层、钛/氮化钛层、钽层或氮化钽层。

5.根据权利要求1所述的制程设备组，其特征在于，该阀门包括一第一阀门与一第二阀门，当该密闭腔体内的压力低于一第一预定压力值时，该第一阀门可被操作导入该气体至该密闭腔体内，当该密闭腔体内的该压力高于一第二预定压力值时，该第二阀门可被操作使该气体自该密闭腔体内排出。

6.根据权利要求5所述的制程设备组，其特征在于，该第一预定压力值为1大气压，该第二预定压力值为2.5大气压。

7.根据权利要求5所述的制程设备组，其特征在于，当该气体的分子量小于该密闭腔体内该气体的分子量时，该第一阀门的位置是相邻于该密闭腔体的顶部区域，当该气体的分子量大于该密闭腔体内该气体的分子量时，该第一阀门的位置则相邻于该密闭腔体的底部区域。

8.根据权利要求1所述的制程设备组，其特征在于，该还原气体包括至少一氢气与一氨气其中之一。

9.根据权利要求1所述的制程设备组，其特征在于，该密闭腔体内的该气体更包括至少一惰性气体与一氮气其中之一。

10.根据权利要求1所述的制程设备组，其特征在于，该密闭腔体内的压力是高于该密闭腔体周围环境的压力。

11.根据权利要求1所述的制程设备组，其特征在于，更包括一遮蔽结构，包含一通道，以该传输装置横跨该闸门与该制程腔室之间，其中该阀门是设置于该遮蔽结构的壁上，该气体是置于该遮蔽结构包围的一区域内。

12.一种制程设备组，其特征在于，包括：

一密闭腔体，包含一气体及至少一闸门，该闸门是用来关闭一形成于该密闭腔体内的开口，该气体包含至少一氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气、氢气与氨气其中之一，该密闭腔体内该气体的压力是高于该密闭腔体周围环境的压力；

至少一金属制程腔室与至少一覆盖层形成腔室，设置于该密闭腔体内；

一传输装置，设置于该密闭腔体内，以于该闸门与所述金属制程腔室与覆盖层形成腔室之间及/或于所述金属制程腔室与覆盖层形成腔室之间传输一基板；

一第一阀与一第二阀，设置该密闭腔体内，其中当该密闭腔体内的压力低于1大气压时，该第一阀可被操作导入该气体至该密闭腔体内，当该密闭腔体内的该压力高于一预定气压时，该第二阀可被操作使该气体自该密闭腔体内排出；以及

至少一压力表，耦接至该第一阀与该第二阀。

13.根据权利要求12所述的制程设备组，其特征在于，当该气体的分子量小于该密闭腔体内气体的分子量时，该第一阀的位置是相邻于该密闭腔体的顶部位置区域，当该气体的分子量大于该密闭腔体内气体的分子量时，该第一阀的位置则相邻于该密闭腔体的底部区域。

14.根据权利要求12所述的制程设备组，其特征在于，更包括一遮蔽结构，包含一充满该气体的通道，以该传输装置横跨所述腔室之间，其中所述第一阀与第二阀是设置于该遮蔽结构的壁上。

15.一种制程设备组，其特征在于，包括：

一密闭腔体，包含一气体及至少一闸门，该闸门是用来关闭一形成于该密闭腔体内的开口，该气体包含一4％v/v或更低的氢气及一惰性气体或一氮气，该密闭腔体内的压力是高于该密闭腔体周围环境的压力；

至少一铜化学还原设备与至少一覆盖层形成设备，设置于该密闭腔体内；

一传输装置，设置于该密闭腔体内，以于该闸门与该铜化学还原设备之间或于该覆盖层形成设备与该铜化学还原设备之间传输一基板；

一第一阀与一第二阀，设置于该密闭腔体内，其中当该密闭腔体内的压力低于1大气压时，该第一阀可被操作导入该气体至该密闭腔体内，当该密闭腔体内的该压力高于2.5大气压时，该第二阀可被操作使该气体自该密闭腔体内排出；以及

一压力表，耦接至该第一阀与该第二阀。

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