CN101897014A - 利用传送模块上的单独一个面的交错式双处理室 - Google Patents

利用传送模块上的单独一个面的交错式双处理室 Download PDF

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CN101897014A CN2007801018778A CN200780101877A CN101897014A CN 101897014 A CN101897014 A CN 101897014A CN 2007801018778 A CN2007801018778 A CN 2007801018778A CN 200780101877 A CN200780101877 A CN 200780101877A CN 101897014 A CN101897014 A CN 101897014A
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Abstract

提供了一种增加基板处理系统的生产量的方法和设备。被配置为附接到群集工具(100)的用于处理基板的处理室(200)具有交错式双处理区域(210，212)。所述处理区域彼此隔离开，以便能够同时在每个区域中处理基板。

Description

利用传送模块上的单独一个面的交错式双处理室
技术领域
本发明的实施方式总体涉及一种被配置为处理基板的集成处理系统。更具体地，本发明涉及一种被配置为用于附接到群集工具(cluster tool)的传送模块的交错式双处理室。
背景技术
通常在能够在受控环境下处理多个基板的多室处理系统或者群集工具中处理多个基板。典型的群集工具包括具有容纳基板传送机械手的传送模块的系统，该基板传送机械手被配置为在负载锁定室和多个真空处理室之间传输基板。例如，传送模块可以连接到一个或多个物理气相沉积(PVD)室和/或化学气相沉积(CVD)室，这些室被配置为用于将多个层沉积在基板上。
然而，基板和沉积在其上的层会吸收湿气和杂质，在进一步处理之前必须要除去湿气和杂质，或者必须对湿气和杂质除气。除气工序在附接到群集工具的附加处理室或除气室中实施。因此，除气工序通过占用传送模块周围的可用空间而显著地增加了处理系统的成本。
另外，尤其因为在PVD处理之前，除气所需要的延长的时间周期，除气步骤可能显著地减小整个工序的生产量。一种考虑解决生产量问题的现有技术方法是提供并行除气室。这种方法为每个PVD处理室在基板处理装置中提供两个除气室。然而，这种解决方案需要额外的传送模块附接端口，显著地增加了群集工具所需要的空间。
尝试解决该问题的另一现有技术方案是多槽、连续运行的除气室。然而，这种方法导致了多个基板因为新送入的基板的除气作用而产生交叉污染的问题。
因此，需要一种除气室结构，其能够增加处理系统的生产量，同时最小化其使用所需要的空间并消除交叉污染的可能性。
发明内容
在本发明的一个实施方式中，基板处理室包括第一处理区间以及垂直地叠置在第一处理区间的上面并且在中心上偏离第一处理区间的第二处理区间。第一处理区间和第二处理区间彼此隔离开，以便在同时处理期间不产生交叉污染。
在另一实施方式中，基板处理室包括：整体式主室体，其被配置为形成上部处理区域和下部处理区域，其中上部处理区域与下部处理区域交叠；可拆卸的室盖，其被配置为与上部处理区域上面的整体式主室体气密地连接；以及室底构件，其被配置为与下部处理区域下面的整体式主室体气密地连接，其中，室底构件被配置成枢转地啮合整体式主室体。
在再一实施方式中，一种基板处理系统包括负载锁定室、传送模块以及处理室，其中处理室包括端口区以及主室体。主室体形成与下部处理区域交叠的上部处理区域，以及上部处理区域和下部处理区域彼此隔离开并在中心上相偏离。
在又一实施方式中，一种在群集工具中对多个基板除气的方法包括：利用传送机械手将第一基板从负载锁定室传送到除气室的上部处理区域；对除气室的上部处理区域中的基板进行处理；在对第一基板进行处理的同时，利用传送机械手将第二基板从负载锁定室传送到除气室的下部处理区域；以及在完成第一基板的处理之前，启动下部处理区域中的第二基板的处理。上部处理区域与下部处理区域交叠，并且在中心上偏离下部处理区域。
附图说明
以能够具体地理解本发明的上述特征的方式，将参照实施方式对以上简要概括的本发明进行更具体的描述，实施方式中的一些在附图中示出。然而应当注意到，附图仅示出了本发明的典型实施方式，因此并不能视为对本发明范围的限制，本发明还允许其它等同效果的实施方式。
图1是根据本发明的一个实施方式的群集工具的示意性平面图。
图2是根据本发明的除气室的实施方式的示意性截面侧视图。
图3是根据本发明的除气室的实施方式的示意性等比例局部分解图。
具体实施方式
本发明总体提供一种增加基板处理系统的生产量的设备和方法。本发明的实施方式包括交错式双除气室，其被配置为同时或者在重叠的时间周期内对两个基板分开地除气，其中彼此隔离的处理区间(process volume)中对每个基板除气。
图1是根据本发明的一个实施方式的群集工具100的示意性平面图。通常，群集工具100包括连接到单个传送模块的多个处理室。
群集工具100包括与负载锁定室104选择性通信的生产接口102。一个或多个舱101被配置为存储和传输基板。生产接口机械手103设置在生产接口102中。生产接口机械手103被配置为在舱101和负载锁定室104之间传送基板。
负载锁定室104提供生产接口102和传送模块110之间的真空接口。传送模块110的内部区域典型地保持在真空条件下，并提供中间区域以使基板在负载锁定室104和处理室111、112、113之间以及在处理室111、112、113之间来回移动。
在一个实施方式中，将传送模块110分为两个部分，以使群集工具100占用的空间最小化。在一个实施方式中，传送模块110包括传送室108和真空延伸室107。传送室108和真空延伸室107连接在一起，彼此流体连通以在传送模块110内形成内部区间。传送模块110的内部区间可以在处理期间保持在低压力或真空条件下。负载锁定室104可以通过狭口阀105和106分别连接到生产接口102和真空延伸室107。
传送室108被配置为容纳传送机械手109，并给多个处理室提供接口。另外，传送室108可以给连接到附加传送模块的贯通室(pass through chamber)提供接口来延伸群集工具100。在一个实施方式中，传送室108可以是具有多个侧壁、一个底和一个盖的多边形结构。多个侧壁中可以形成有多个开口，并且多个侧壁可被配置为与处理室、真空延伸室或贯通室连接。如图1中所示的传送室108具有正方形水平轮廓，并且连接到处理室111、112、113和真空延伸室107。在一个实施方式中，传送室108可以通过狭口阀116、117和118分别与处理室111、112、113选择性地连通。在另一实施方式中，传送机械手109可以在传送室108的底上形成的机械手端口处安装在传送室108中。
传送机械手109设置在传送室108的内部区间中，并被配置为使基板在基本水平的方向上在处理室111、112、113之间来回移动，并通过真空延伸室107进、出负载锁定室104。在一个实施方式中，传送机械手109可以包括用于固定基板的两个翼，每个翼安装在与同一机械手基座连接的独立可控的机械手的臂部上。在另一实施方式中，传送机械手109被配置为控制翼的垂直上升。
真空延伸室107可被配置为提供真空系统和传送室108之间的接口。在一个实施方式中，真空延伸室107包括底、盖和侧壁。压力修改端口115可以形成在真空延伸室107的底上，并且可被配置为适用于诸如低温泵等的真空泵系统，可能需要该真空泵系统来保持传送室108中的高真空度。当仅需要较小真空泵时，可以封锁压力修改端口115。较小真空泵可以通过在传送室108中形成的较小端口连接到传送室108。
多个开口可以形成在真空延伸室107的侧壁上，以使真空延伸室107与传送室108流体连通，并与连接到这些开口的室(例如，负载锁定室、贯通室和处理室)选择性地连通。
在一个实施方式中，群集工具100被配置为利用物理气相沉积(PVD)工艺将膜沉积在基板上。
可以在具有底座的密封室中实施PVD，底座用于支撑在其上设置的基板。底座典型地包括基板支撑件，基板支撑件中设置有多个电极以在处理期间使基板相对于基板支撑件静电固定。通常由待沉积在基板上的金属组成的靶支撑在基板上方，典型地，紧固到室的顶部。在基板和靶之间供应由诸如氩气等的气体形成的等离子体。对靶施加偏压，使等离子体中的离子朝向靶加速。冲击靶的离子使材料从靶中分离出。分离的材料被引向基板，并且该材料的膜沉积在基板上。
在一个实施方式中，群集工具100可以包括分别在用于处理室111、112和113的位置处连接到传送室108的除气室、预清洗室以及PVD室。在这样的系统中，对基板充分除气所需要的时间可能远远大于预清洗基板或者在基板上沉积膜所需要的时间。因此，在本发明的一个实施方式中，可以使用交错式双除气室。
图2是根据本发明的除气室200的实施方式的示意性截面侧视图，而图3是根据本发明的除气室200的实施方式的示意性等比例局部分解图。除气室200可以包括附接到端口区(port block)204的主室体202。端口区204可以包括传送模块接口206和室接口208。传送模块接口206可以附接到传送模块，例如图1中的传送模块110，以使基板可以利用诸如图1中的传送机械手109等的传送机械手经由端口区204传送进或传送出室体202。
主室体202可以包括上部室区间210和下部室区间212，这两个区间可以彼此隔离开，并且可以如图2中所示的交叠方式分开地包含在主室体中。主室体202可以进一步被配置为同时起到上部室底216、下部室顶218、上部室壁220和下部室壁222的作用。在一个实施方式中，主室体202可以由单块铝或者其他适当材料构成。
上部室区间210可以由上部室底216、上部室壁220和上部室盖224围起。上部室盖224可以通过诸如螺钉或其他适当的紧固件等的紧固构件226可拆卸地附接。因此，可以去除上部室盖224以进入上部室区间210的内部来进行维护和维修。
下部室区间212可以由下部室顶218、下部室壁222和下部室底228围起。下部室底228可以通过销构件230和诸如螺钉或其他适当紧固件等的紧固构件232枢转地附接。因此，下部室底228可以枢转到开口位置，以进入下部室区间212的内部来进行维护和维修。
另外，室200可以包括设置在上部室区间210中的基板支撑加热器234和设置在下部室区间212中的另一基板支撑加热器234。每个基板支撑加热器234包括台板部分236和底座部分238。台板部分236可以由金属或陶瓷材料组成。底座部分238可以包括贯通其中设置的管道，用于进行电布线等。每个底座部分238可以由加热器支撑套管240支撑，加热器支撑套管240通过紧固构件242可拆卸地附接到室体202。
室200还可以包括设置在上部室区间210中的基板升降装置244和设置在下部室区间212中的另一基板升降装置244。每个基板升降装置244可以包括升降环246和多个升降销248。升降销248可以与基板支撑加热器234的台板部分236中的孔对准，以使升降销248可以贯通其中延伸以与基板啮合。
在一个实施方式中，上部室壁220中的至少一个可以具有贯通其中形成的孔250，孔250具有透明覆盖构件252以用作上部基板观察端口。
此外，室200可以包括由下部室顶218、上部室壁220和入口盖256围起的上部基板进入区间254。入口盖256可以通过紧固构件258可拆卸地附接。另外，入口盖256可以具有贯通其中形成的孔，以与上部狭口阀260接合。因此，上部狭口阀260可以选择性地允许将基板从诸如图1中的传送模块110等的传送模块经由端口区204和进入区间254传送到上部室区间210。
端口区204可以具有贯通其中形成的孔，以接合下部狭口阀262。因此，下部狭口阀262可以选择性地允许将基板从诸如图1中所示的传送模块110等的传送模块经由端口区204传送到下部室区间212。
在一个实施方式中，室200可以包括与上部室区间210流体连通的上部扩散器端口264。室200还可以包括与下部室区间212流体连通的下部扩散器端口266。上部扩散器端口264和下部扩散器端口266每个都可以单独地连接到阀268，阀268与诸如惰性气体源等的气体源连接。如果需要，阀268可以选择性地允许气体流进上部室区间210和/或下部室区间212。
另外，室200可以包括与上部室区间210流体连通的上部真空端口270。室200还可以包括与下部室区间212流体连通的下部真空端口272。上部真空端口270和下部真空端口272每个都可以单独地连接到阀268，接着，连接到真空源，例如，低真空泵、涡轮分子泵或低温泵。
在一个实施方式中，室200可以包括室冷却通道274，室冷却通道274可以连接到诸如水冷却源等的流体冷却源，以对室体202进行选择性的热管理。
在一个实施方式中，室200可以包括在上部壁220的一个中的上部度量端口276和在下部壁222的一个中的下部度量端口278。上部度量端口276和下部度量端口278可以与用于监测上部室区间210和下部室区间212的多种度量仪器中的任何一种(例如残余气体分析器)流体连通。
在处理过程中，除气室200的实施方式可以用来与群集工具结合，例如图1中的群集工具100，以选择性地、单独地、动态地对两个基板同时除气或者在重叠时间周期内除气，其中每个基板都处于其自身的隔离环境中。
例如，传送机械手109可以取回基板进行处理。传送机械手109接着可以把基板通过上部狭口阀260传送到上部室区间210中的升降销248上来动态除气。当经由加热器234对基板加热时，诸如氩气的气体通过阀268经上部扩散器端口264传递。气体流过基板的表面，并与湿气和其他污染物一起通过上部真空端口270移除。
相应地，在上部室处理期间的指定点，传送机械手109可以取回另一基板进行处理。传送机械手109接着可以把基板通过下部狭口阀262传送到下部室区间212中的升降销248上来动态除气。当经由加热器234对该基板加热时，诸如氩气的气体通过阀268经下部扩散器端口266传递。气体流过基板的表面，并与湿气或其他污染物一起通过下部真空端口272移除。
因此，可以按照需要将两个分离基板隔离开，并将每一个分离基板同时或者在重叠时间周期内除气，从而使基板处理系统的生产量最大化。此外，因为每块基板在被处理时被隔离开，所以在另一块基板的传送或处理期间不会产生交叉污染。此外，室200可以通过使上部室区间210和下部室区间212交错而以最小的总占用空间完成这种任务。因此，除气室200可以在不显著增加基板处理系统的空间和成本需要的情况下显著地提高生产量。
尽管前文旨在描述了本发明的实施方式，但是在不脱离本发明的基本范围的情况下，可以设计出本发明的其它或进一步的实施方式，本发明的范围由所附的权利要求书来确定。

Claims (19)

1.一种基板处理室，包括：
第一处理区间；以及
第二处理区间，其垂直地叠置在所述第一处理区间的上面并且在中心上偏离所述第一处理区间，
其中，所述第一处理区间和所述第二处理区间彼此隔离开，以在同时处理期间不产生交叉污染。
2.根据权利要求1所述的基板处理室，还包括：
被配置在所述第一处理区间中的基板支撑加热器；以及
被配置在所述第二处理区间中的基板支撑加热器，
其中，每个基板支撑加热器包括底座部分和台板部分。
3.根据权利要求2所述的基板处理室，还包括覆盖所述第二处理区间的室盖，其中所述室盖是可拆卸的。
4.根据权利要求2所述的基板处理室，还包括位于所述第一处理区间下面的室底，其中所述室底枢转以允许进入所述第二处理区间。
5.根据权利要求2所述的基板处理室，还包括：
被配置在所述第一处理区间中的基板升降装置；以及
被配置在所述第二处理区间中的基板升降装置，
其中，每个基板升降装置包括多个升降销，所述升降销被配置为延伸通过多个孔，所述多个孔被配置在每个基板支撑加热器的台板部分中。
6.一种基板处理室，包括：
整体式主室体，其被配置为形成上部处理区域和下部处理区域，其中所述上部处理区域与所述下部处理区域交叠；
可拆卸的室盖，其被配置为与所述上部处理区域上面的整体式主室体气密地连接；以及
室底构件，其被配置为与所述下部处理区域下面的整体式主室体气密地连接，其中，所述室底构件被配置成枢转地啮合所述整体式主室体。
7.根据权利要求6所述的基板处理室，还包括被配置为选择性地允许将基板传送到所述上部处理区域中的上部狭口阀。
8.根据权利要求7所述的基板处理室，还包括：
端口区，其中所述端口区被配置为允许与所述上部处理区域和所述下部处理区域进行流体连通；以及
下部狭口阀，其中所述下部狭口阀被配置为选择性地允许将基板传送到所述下部处理区域中。
9.根据权利要求8所述的基板处理室，其中，所述基板处理室是除气室。
10.根据权利要求6所述的基板处理室，其中，所述上部处理区域和所述下部处理区域在中心上相偏离。
11.根据权利要求10所述的基板处理室，还包括：
设置在所述上部处理区域中的上部基板支撑加热器，其中所述上部基板支撑加热器具有贯通其中延伸的多个孔；
设置在所述下部处理区域中的下部基板支撑加热器，其中所述下部基板支撑加热器具有贯通其中延伸的多个孔。
12.根据权利要求11所述的基板处理室，还包括：
上部基板升降装置，其具有与所述上部基板支撑加热器中的多个孔之一对准的升降销，其中所述上部基板升降装置可垂直移动；以及
下部基板升降装置，其具有与所述下部基板支撑加热器中的多个孔之一对准的升降销，其中所述下部基板升降装置可垂直移动。
13.根据权利要求6所述的基板处理室，还包括：
上部扩散器，其被配置为将气体流选择性地施加到所述上部处理区域中；以及
下部扩散器，其被配置为将气体流选择性地施加到所述下部处理区域中。
14.根据权利要求13所述的基板处理室，其中，所述上部处理区域与所述下部处理区域隔离开。
15.一种基板处理系统，包括：
负载锁定室；
传送模块；以及
处理室，其中所述处理室包括：
端口区；以及
主室体，其中所述主室体形成与下部处理区域交叠的上部处理区域，以及其中所述上部处理区域和所述下部处理区域彼此隔离开并在中心上相偏离。
16.根据权利要求15所述的基板处理系统，其中，所述传送模块还包括：
传送室，其具有正方形水平轮廓，并且所述传送室中包含有用于在所述负载锁定室和所述处理室之间传送基板的传送机械手；以及
真空延伸室，其中所述真空延伸室被配置为在真空系统和所述传送室之间进行接口连接。
17.根据权利要求16所述的基板处理系统，其中，所述处理室还包括：
被配置为选择性地允许进入所述上部处理区域的上部狭口阀；
被配置在所述上部处理区域中的上部基板支撑加热器；
被配置在所述下部处理区域中的下部基板支撑加热器；
被配置为将来自惰性气体源的气体流引向所述上部处理区域的上部扩散器；以及
被配置为将来自惰性气体源的气体流引向所述下部处理区域的下部扩散器。
18.根据权利要求16所述的基板处理系统，其中，所述处理室还包括：
与所述上部处理区域上方的主室体密封地啮合的上部盖构件，其中所述上部盖构件是可拆卸的，以允许进入所述上部处理区域；以及
与所述下部处理区域下方的主室体密封地啮合的下部底构件，其中所述下部底构件枢转以允许进入所述下部处理区域。
19.一种在群集工具中对多个基板除气的方法，包括：
利用传送机械手将第一基板从负载锁定室传送到除气室的上部处理区域；
对所述除气室的上部处理区域中的第一基板进行处理；
在对所述第一基板进行处理的同时，利用所述传送机械手将第二基板从所述负载锁定室传送到所述除气室的下部处理区域；以及
在完成所述第一基板的处理之前，启动所述下部处理区域中的第二基板的处理，
其中，所述上部处理区域与所述下部处理区域交叠，并且在中心上偏离所述下部处理区域。
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