CN112680710B - 薄膜沉积腔、多功能遮蔽盘以及多功能遮蔽盘的使用方法 - Google Patents

Abstract

本揭露提供一种薄膜沉积腔、多功能遮蔽盘以及多功能遮蔽盘的使用方法。该遮蔽盘包括该遮蔽盘的一个表面上的一灯装置、一DC/RF电力装置，及一气体管道。运用此组态能够简化腔的类型，而不需要诸如一除气腔、一预清洗腔、一CVD/PVD腔的各种特定专用腔。通过使用该多功能遮蔽盘，除气功能及预清洗功能提供于一单一腔内。因此，一分离除气腔及一预清洗腔不再被需要，且腔之间的总传送时间被减小或消除。

Description

薄膜沉积腔、多功能遮蔽盘以及多功能遮蔽盘的使用方法

技术领域

本揭露关于一种薄膜沉积腔、多功能遮蔽盘以及其使用方法。

背景技术

在制造半导体中，处理腔或处理腔系统用以使如以每小时的晶圆数(wafers perhour；WPH)量测的产率(throughput rate)最大化。晶圆在处理腔系统的每一腔内经受各种步骤，以处理晶圆以制造半导体、集成电路、微处理器、记忆体晶片或类似者。此等腔包括除气腔、预清洗腔、冷却腔、化学气相沉积(chemical vapor deposition；CVD)腔及物理气相沉积(physical vapor deposition；PVD)腔。能够在腔之间传送晶圆的传送系统通过在执行不同功能的每一腔之间高效地传送晶圆来辅助减小制造制程的瓶颈。

发明内容

依据本揭露的部分实施例，一种薄膜沉积腔包含一电极；一承载座用以固持一工件；以及一遮蔽盘，覆盖该承载座。遮蔽盘包含一第一侧及一第二侧，该遮蔽盘的该第一侧面向该承载座；以及一热能源位于该遮蔽盘的该第一侧上。

依据本揭露的部分实施例，一种具有一第一表面及一第二表面的多功能遮蔽盘包含一灯模块位于该遮蔽盘的该第一表面上；以及一电力模块邻接于该第一表面上的该灯模块，其中该第一表面包括：一具有一第一外径的内部圆，该灯模块占用该内部圆的至少一部分；以及一外部圆，同心于该内部圆，该外部圆具有大于该第一外径的一第二外径，该电力模块占用该外部圆与该内部圆之间的一区域的至少一部分。

依据本揭露的部分实施例，一种使用多功能遮蔽盘的方法，包含：提供一工件至一多功能腔，其中该工件的除气、该工件的预清洗及于该工件上的薄膜沉积在该多功能腔处发生；将该工件置放于该腔内且一多功能遮蔽盘下方的一承载座上；启动该多功能遮蔽盘上的一热能源；使该工件除气；及将一薄膜沉积于该工件上。

附图说明

本揭露的态样在与随附附图一起研读时自以下详细描述内容来最佳地理解。应注意，根据行业中的标准惯例，各种特征未按比例绘制。实际上，各种特征的尺寸可为了论述清楚经任意地增大或减小。

图1为根据本揭露的实施例的处理腔系统的一个实施例的平面图，该处理腔系统包括具有多功能遮蔽盘的多功能腔；

图2为根据本揭露的一个实施例的包括多功能遮蔽盘的多功能腔结构的横截面图；

图3为根据本揭露的一个实施例的多功能遮蔽盘的仰视图；

图4为根据本揭露的实施例的薄膜沉积制程的流程图。

【符号说明】

100:腔处理系统

110:主框架

120:主框架

130:侧壁

140:真空载入锁定腔

152:腔

153:腔

154:腔

155:腔

156:腔

157:腔

158:腔

160:工件升降器

170:晶圆传送系统

172:机器手臂

200:腔结构

210:承载座

215:工件

220:遮蔽盘

230:靶材

232:电极

235:电力电路

240:电力电路

250:气体供应器

260:真空泵

270:屏蔽件

280:盖环

285:沉积环

290:磁体

295:加热器

300:仰视图

310:灯模块

320:电力模块

330:气体管道模块

400:流程图

S410:步骤

S420:步骤

S430:步骤

S440:步骤

S450:步骤

S460:步骤

R1:第一外径

R2:第二外径

R3:第三外径

具体实施方式

以下揭示内容提供用于实施所提供标的物的不同特征的许多不同实施例或实例。下文描述元件及配置的特定实例以简化本揭露。当然，此等元件及配置仅为实例且并非意欲为限制性的。举例而言，在以下描述中，第一特征于第二特征上方或上的形成可包括第一及第二特征直接接触地形成的实施例，且亦可包括额外特征可形成于第一特征与第二特征之间使得第一特征及第二特征可不直接接触的实施例。此外，本揭露在各种实例中可重复参考数字及/或字母。此重复是出于简单及清楚的目的，且本身并不指明所论述的各种实施例及/或组态之间的关系。

另外，空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”及类似者本文中可出于易于描述而使用以描述如诸图中图示的一个元素或特征与另一元素或特征的关系。空间相对术语意欲涵盖除诸图中描绘的定向外的使用或操作中的不同的装置定向。装置可以其他方式定向(旋转90度或处于其他定向)，且本文中使用的空间相对描述词可同样经因此解译。

现将结合诸图详细描述本揭露的各种态样。

图1为根据本揭露的实施例的多功能腔的一个实施例的平面图，该多功能腔具有多功能遮蔽盘。

在图1的实施例中，腔处理系统100包括具有多个侧壁130的一或多个五边形主框架110、120。多个真空载入锁定腔140定位于五边形主框架110、120的中心中。多个腔152、153、154、155、156、157及158邻近于真空载入锁定腔140的每一侧壁130定位。

外部工件升降器160邻近于腔处理系统100而定位。外部工件升降器160用以固持多个工件(例如，晶圆、基板或类似者)且供应工件至腔处理系统100中以供处理。外部工件升降器160可包括用于容纳多个工件的匣，及用于自匣选择工件且及时地供应所选择工件至真空载入锁定腔140且供应至多个腔152、153、154、155、156、157及158中的自动分配器。

在一或多个实施例中，真空载入锁定腔140维持于真空状态。真空载入锁定腔140将工件递送至多个腔152、153、154、155、156、157及158中的一者，且将工件载入至所选择腔中。在载入制程之后，真空载入锁定腔140在处理期间空间分离真空载入锁定腔140与多个腔152、153、154、155、156、157、158中的至少一者或锁定该真空载入锁定腔。真空载入锁定腔140包括晶圆传送系统170用于将工件自外部工件升降器160传送至多个腔152、153、154、155、156、157及158。晶圆传送系统170取决于整个制造制程的下一步骤亦在腔152、153、154、155、156、157及158之间传送工件。晶圆传送系统170可包括用于移动工件的多个机器手臂172。

在相关腔处理系统中，预清洗制程、除气制程、冷却制程、沉积制程各自在分离的专用腔中执行。即，在相关系统中，存在分离的除气腔、预清洗腔、化学气相沉积(chemicalvapor deposition；CVD)腔、物理气相沉积(physical vapor deposition；PVD)腔及冷却腔，其中每一腔用于一个特定且独特的制程。通常，在相关腔处理系统中，外部工件升降器撷取工件且将该工件提供至用于除气制程的专用腔，且在除气制程之后，系统提供工件至用于预清洗制程的另一腔，且其后将工件提供至用于PVD或CVD制程的另一腔。在将工件自除气腔移动至预清洗腔且移动至薄膜沉积腔中涉及的传送时间对于在相关系统中对工件除气、预清洗且将薄膜沉积于工件上的总处理时间显著有贡献。

根据本揭露的一或多个实施例，多个腔152、153、154、155、156、157、158中的一或多者为能够执行至少除气制程、预清洗制程及沉积制程的多功能腔。根据本揭露，此多功能腔包括能够执行除气制程及预清洗制程的多功能遮蔽盘，该多功能遮蔽盘不同于相关技术中不能执行除气制程或预清洗制程的相关遮蔽盘。使用能够执行除气制程及预清洗制程的遮蔽盘允许多个腔152、153、154、155、156、157、158中的一或多个腔在装备有根据本揭露的实施例的多功能遮蔽盘时充当多功能腔。多功能腔的益处为，该多功能腔避免对将工件传送至不同腔以进行在多功能腔中进行的制程的需要。避免此类传送实质上减小自一个腔至另一腔的传送时间，此情形减小完成薄膜沉积制程的总时间。此外，使用多功能腔减小或消除对分离的专用除气腔及预清洗腔的需要。此等不需要的除气及预清洗腔可被多功能腔替换，此情形借此增大腔处理系统100的总产率。多功能遮蔽盘的细节结合以下诸图来描述。

图2为根据本揭露的一个实施例的多功能腔结构200的横截面图。腔结构200包括承载座210，工件215在处理期间置放于承载座上。承载座210例如由铝、不锈钢、陶瓷或其组合制成。遮蔽盘220定位于工件215上方。大体而言，遮蔽盘220在清洗靶材230期间使用以保护承载座210及承载座210邻近且周围的其他元件。举例而言，遮蔽盘220定位于靶材230与承载座210之间以隔离如下各者：靶材230及待在清洗制程期间清洗的其他元件，与腔结构200内的可通过清洗靶材230及粘贴材料受到损害的其他元件。在一个实施例中，遮蔽盘220收容于壳体(图中未示)中，该壳体基于正执行的操作的类型而附接至腔结构200的侧面。遮蔽盘220连接至旋转臂，从而基于操作的阶段及类型(例如，预清洗、除气或制造中涉及的其他合适步骤)在水平方向或垂直方向上移动遮蔽盘220。举例而言，基于操作，旋转臂可置放遮蔽盘220以覆盖工件215(或覆盖承载座210)，或可以其他方式将遮蔽盘220置放于壳体内部。

在一个实施例中，射频(RF)电力电路235连接至承载座210以在处理期间提供射频偏压电压至工件215。在另一实施例中，射频电力电路235连接至遮蔽盘220，且在处理期间提供射频电力至遮蔽盘220。

在一个实施例中，直流(DC)电力电路240连接至遮蔽盘220，且提供直流电力至遮蔽盘220。在另一实施例中，直流电力电路240提供直流偏压至工件215。在其他实施例中，直流电力电路240连接至靶材230，且向靶材230提供直流偏压电压。举例而言，在根据本揭露的一些实施例中，靶材230及承载座210通过电源(DC或RF)相对于彼此进行偏压。在其他实施例中，可提供耦接至靶材230及直流电力电路240的电极232。电极232在沉积制程期间可运用直流偏压来偏压。

在本揭露的一个实施例中，气体供应器250连接至遮蔽盘220，且供应气体至遮蔽盘220。所供应的气体在除气制程、预清洗制程或沉积制程期间有用。在另一实施例中，气体供应器250控制至腔结构200中的气流。举例而言，气体供应器250可提供氩(Ar)气至腔结构200中。在其他实施例中，取决于待移除的材料，各种气体，诸如氢气、氧气、含氟气体或诸如氩气的其他惰性气体在蚀刻清洗期间经由气体供应器250供应至腔结构200。

真空泵260连接至腔结构200。真空泵260在处理工件215期间能够在腔结构200中产生真空状态。屏蔽件270在处理期间包围工件215，且盖环280在处理期间维持工件215与承载座210相抵。

靶材230在例如PVD制程期间提供待沉积材料至工件215上。磁体290增强处理期间靶材材料的均匀消耗。电浆自诸如氩的所供应气体形成于靶材230与工件215之间。电浆内的离子朝向靶材230加速，且轰击靶材230以通过使材料的数个部分自靶材230强行去除而移除靶材材料的数个部分。强行去除的靶材材料归因于电压偏压被吸附朝向工件215，且将靶材材料薄膜沉积于工件215(该工件通常经负偏压)上。

沉积环285包围承载座210。邻近于沉积环285定位的盖环280与沉积环285部分重叠。盖环280通过沉积环285支撑。盖环280及沉积环285保护承载座210的在处理(例如，溅射制程或PVD制程)期间未通过工件215覆盖的数个区。腔结构200的剩余部分通过邻近于盖环280的屏蔽件270保护。盖环280及沉积环285使沉积于承载座210上的来自靶材230的材料减小或最小化。在PVD制程期间，腔结构200中的氩气转换成电浆状态。即，电浆将具有正电荷的氩离子及电子。正电荷的氩离子将被吸附朝向靶材230定位所在的负板材(例如，靶材230可使用直流电力电路240经负偏压)。此吸附力使得正电荷的氩离子移动朝向靶材230定位所在的负板材。此等离子在制程期间运用力撞击靶材230。此力使得来自靶材表面的一些离子自靶材230强行去除，且终于沉积于工件215上。若自靶材230强行去除的材料的一些与承载座210及其周围环境(例如，承载座210的壁及工件215的周边)接触，则强行去除的材料可沉积于承载座210、其周围环境或工件215的周边上。盖环280及沉积环285协作以减小或消除来自靶材230的材料与腔结构200的元件接触，靶材材料在这些元件上的沉积是不希望发生的。

沉积环285可经移除以自沉积环285的表面清洗此等靶材材料沉积物。通过使用沉积环285，承载座210并非必须被拆卸以在每一PVD制程之后被清洗。此外，沉积环285保护承载座210的边缘或周边表面以减小边缘或周边表面通过激发电浆引起的腐蚀。在一个实施例中，沉积环285可由诸如氧化铝的陶瓷材料形成。然而，可使用其他材料，诸如合成橡胶、热固性材料、塑胶、热塑性塑胶，或满足化学相容性、耐久性、密封要求、涂覆温度等的任何其他材料。举例而言，陶瓷材料可使用诸如等静压成形的已知技术经模制并烧结，继之以使用合适加工方法对经模制烧结预成型坯进行加工以达成所要求的形状及尺寸。然而，可使用用于制造的其他已知技术。

在一个实施例中，盖环280自可抵抗通过所产生的电浆进行的腐蚀的材料制造，该材料为例如诸如不锈钢、钛或铝的金属材料或诸如氧化铝的陶瓷材料。然而，可使用其他合适材料，诸如合成橡胶、热固性材料、塑胶、热塑性塑胶，或满足化学相容性、耐久性、密封要求、涂覆温度等的任何其他材料。

根据本揭露的实施例，加热器295设置于承载座210上。在操作期间，工件215置放于加热器295的顶部上，该加热器配置于承载座210的顶表面上。在一个实施例中，加热器295可作为用作承载座210的单一整合式结构倂入。在其他实施例中，加热器295可覆盖于承载座210的顶表面上的分离元件。加热器295经设计以加热工件215以使工件215做好准备以供处理。

虽然在诸图中未绘示，但控制器电路连接至腔结构200以执行并施行制造制程的各种步骤。通常，控制器电路包括微处理器、中央处理单元，及能够执行指令的任何其他集成电路。在一个实施例中，控制器电路可控制各种腔、晶圆传送系统170的机器手臂172及倂入于腔处理系统100内的各种子处理器。诸如记忆体的其他元件可耦接至控制器电路。记忆体或计算机可读媒体可为易于可用的记忆体中的一或多者，诸如随机存取存储器(randomaccess memory；RAM)、只读存储器(read only memory；ROM)、硬盘，或任何其他形式的数字储存器(本端或远端储存器)。

图3为根据本揭露的实施例的多功能遮蔽盘220的仰视图300。

如图3中所绘示，在一个实施例中，遮蔽盘220具有圆形形状，及遮蔽盘220的第一侧(例如，图3中所绘示的底表面)。遮蔽盘220的与第一侧相对的第二侧可连接至腔结构200的其他部分。根据本揭露的多功能遮蔽盘220在第一侧上包括至少热能源模块(诸如灯模块310)、电力模块320，及气体管道模块330。举例而言，遮蔽盘220具有第一外径R1。在图3中所图示的实施例中，灯模块310配置于遮蔽盘220的底表面的具有第二外径R2的区域中。灯模块310定位于通过第二外径R2界定的内部圆形区域中。电力模块320(亦被称作蚀刻模块320)邻近于灯模块310配置。举例而言，如图3中所图示，电力模块320配置于在第二外径R2外部且在第三外径R3内的区域中。即，电力模块320定位于通过第三外径R3与第二外径R2之间的区域界定的第一外部环形区域内。根据本揭露的实施例，气体管道模块330邻近于电力模块320配置。气体管道模块330配置于在第三外径R3外部且第一外径R1内的区域中。即，气体管道模块330可定位于通过第三外径R3与第一外径R1之间的区域界定的第二外部环形区域内。

在其他实施例中，可改变灯模块310、电力模块320及气体管道模块330的配置。举例而言，电力模块320可定位于内部圆形区域中，且气体管道模块330可定位于第一外部环形区域中，且灯模块310可定位于第二外部环形区域中。灯模块310、电力模块320及气体管道模块330的其他各种配置可经使用，且配置未必固定至附图中绘示的实施例。此外，尽管根据本揭露的实施例中的遮蔽盘已描述为包括灯模块310、电力模块320及气体管道模块330，但根据本揭露的遮蔽盘的实施例可省略灯模块310、电力模块320及气体管道模块330中的一或多者。

在一个实施例中，灯模块310、电力模块320及气体管道模块330可与遮蔽盘220一体式地形成，且以共平面方式配置于第一侧处。在另一实施例中，模块可以可移除方式附接至遮蔽盘220的第一侧，且可以非共平面方式附接。

在其他实施例中，灯模块310、电力模块320及气体管道模块330可配置于遮蔽盘220的第一侧处的任何方位处。即，模块并非必须以如图3中所绘示的同心配置形成。举例而言，模块中的每一者并非必须安置于内部圆形区域或者第一外部环形区域及第二外部环形区域中，且具有圆形形状或环形形状。在其他实施例中，模块可具有不同形状、大小及尺寸。举例而言，模块可具有多边形形状(例如，矩形形状、三角形形状或类似者)或者线形形状(例如，直线、圆形线或类似者)，或适合于提供热能、电力或气体的实施的任何其他形状，该热能、电力或气体适合于进行除气功能及预清洗功能。举例而言，灯模块310可包括定位于遮蔽盘220的第一侧上的单一灯，或替代地包括沿着第一侧的周边隔开的若干个灯的环形组态。

在一些实施例中，灯模块310及电力模块320可实施为单一模块。举例而言，单一模块可经形成以执行灯模块及电力模块两者的功能。在此等实施例中，遮蔽盘220的第一侧可具有具灯功能及电力功能的组合式单一模块，及分离的气体管道模块330。在其他实施例中，模块取决于模块的重叠功能可经组合成一个模块。

灯模块310用以将工件215加热至一温度，该温度在除气操作(例如，脱气)期间致使外部湿气的移除。为了提供热，灯模块310可包括适合于充分提高工件的温度以自工件215的表面移除外部湿气的任何合适加热装置。举例而言，灯模块310可包括红外线加热器、激光加热器、辐射或对流加热器或其他晶圆加热器以提升工件215的温度。灯模块310的其他实例可包括加热器，该加热器在加热器的面向工件215的表面上包括加热线圈。另外或替代地，加热器可在加热器的面向工件215的表面上包括加热灯。通过工件215的使用灯模块310的受控加热，存在于工件215中的某些气体及湿气可在除气制程期间被移除。根据一些实施例，灯模块310包括盖涂层以保护灯模块310及/或遮蔽盘220的外表面。灯模块310上的盖涂层在模块在除气制程期间直接暴露至电浆时保护模块。在除气制程期间至电浆的直接暴露可使遮蔽盘220的品质及功能降级。盖涂层亦可减小必须清洗或替换遮蔽盘220的频率。用于盖涂层的材料的实例包括但不限于石英及用于执行保护功能的其他合适材料。

电力模块320用以在预清洗操作期间移除氧化物、杂质及外来外部材料。举例而言，在进一步处理对工件215执行之前，电力模块320经由化学蚀刻方法或物理蚀刻方法自工件215的表面移除杂质。

在一个实施例中，电力模块320可使用射频电源实施。然而，在其他实施例中，其他电源可经使用，且电源不必限于射频电源。举例而言，直流电源可用于电力模块320中。为了起始预清洗制程，电力模块320的参数可经设定，盖电力模块适合于清洗工件215上的杂质。在一些实施例中，额外气体可经由气体管道模块330结合应用电源供应至工件215。在一个实例中，含氟化合物气体可经供应，且可应用约300至约2200[瓦特：W]的射频电源。来自电力模块320的电源将形成与工件215上的杂质反应且清洗杂质的电浆。电力模块320的电力位准在清洗制程完成之后在用以设定不同电力位准的制程期间可经改变以使与腔内的壁或其他结构的反应最小化。

在一些实施例中，电力模块320可倂有射频产生器，这些射频产生器用以以各种频率产生射频电力。举例而言，电力模块320可包括低频射频产生器及高频射频产生器以供应各种范围的电力位准及频率。在一个实施例中，电力模块320包括嵌入于遮蔽盘220中的射频电力产生器。射频电力产生器可提供电浆以清洗工件215。

在本揭露的一个实施例中，使用TiN的金属硬遮罩(metal hard mask；MHM)制程使用多功能腔结构200来实施，该多功能腔具有根据本实施例的多功能遮蔽盘220。在相关技术中，工件通过晶圆传送系统自工件升降器撷取，且被置入除气腔中从而自工件的表面移除外部湿气。于在除气腔中进行处理之后，晶圆传送系统将工件自除气腔传送且至PVD腔用于沉积制程。用于将工件自工件升降器移动至除气腔且接着移动至PVD腔的传送时间对针对工件的总处理时间有贡献，此情形减小腔处理系统的产量。举例而言，在相关技术中，用于执行MHM制程的产量为每小时约50件。对比而言，使用本揭露的实施例进行的MHM制程具有用于执行每小时约60件的MHM制程的产量。在使用本揭露的实施例执行MHM制程时的较大产量是归因于将工件自工件升降器传送至分离除气腔且接着传送至分离PVD腔花费的减小的时间。即，根据本揭露的实施例，工件215通过晶圆传送系统170自工件升降器160拾取，且置放于PVD腔中。在PVD腔中，首先，除气操作通过利用包括灯模块310的遮蔽盘执行以自工件215的表面移除外部湿气，诸如水。在除气操作之后，遮蔽盘220储存于壳体中(例如，盘在不使用时将储存于壳体中)，且沉积制程可在晶圆传送系统170并非必须将工件215移动至分离腔的情况下于该腔中执行。即，在同一腔内，气体(例如，氩气(Ar))将在腔中供应，且电浆状态将通过供应合适电压从而产生电浆状态来形成(例如，包括电子及具有正电荷的离子的带电气体)。此等电浆状态粒子轰击靶材230，且归因于冲击与靶材230分离的材料沉积于工件215上。因此，由于用于将工件215自工件升降器160移动至后续腔的传送时间被消除，因此腔处理系统100的产量相较于相关技术中的相关腔系统可增大约20％。此外，产量可在需要诸如预清洗制程的进一步处理的制程中进一步得到改良，此是由于不同于工件在利用与除气腔或沉积腔分离的预清洗腔的相关腔系统中的处理，使用本揭露的多功能腔及多功能遮蔽盘处理的工件并不需要传送至分离预清洗腔。

在另一实施例中，镍(Ni)制程可使用多功能腔结构200实施，该多功能腔具有根据本揭露的实施例的多功能遮蔽盘220。在相关技术中，工件通过晶圆传送系统自工件升降器拾取，且递送至预清洗腔从而通过化学方法自工件的表面移除氧化物或杂质。于在预清洗腔中进行处理之后，晶圆传送系统自预清洗腔拾取工件，且将该工件递送至PVD腔用于沉积制程。用于将工件自工件升降器移动至预清洗腔且至PVD腔的传送时间减小腔处理系统的产量。举例而言，在相关技术中，用于执行Ni制程的产量为约每小时约15件。对比而言，利用多功能腔及多功能遮蔽盘的根据本揭露的实施例进行的Ni制程归因于所涉及的减小的传送时间显现每小时约25件的产量。即，利用本揭露的实施例，工件215通过晶圆传送系统170自工件升降器160拾取，且置放于PVD腔中。在PVD腔中，化学预清洗操作通过利用遮蔽盘220的电力模块320以化学清洗工件215的表面而首先执行。气体管道模块330亦用以提供诸如三氟化氮(nitrogen trifluoride；NF3)的反应气体用于清洗制程。NF3气体(或诸如硅酸钨的任何其他合适气体)经由气体管道模块330提供，且电力模块320在工件215(例如，硅晶圆)的电浆蚀刻(或电浆清洗)中使用NF3气体。举例而言，电力模块320最初通过使用电浆原位分解NF3气体。所得氟原子为攻击例如存在于工件215中的多晶硅、氮化硅及氧化硅的活性清洗剂。在预清洗操作之后，遮蔽盘220储存于壳体中，且沉积制程可在晶圆传送系统170并非必须将工件215移动至分离腔情况下在腔中执行。即，在同一腔内，沉积制程将对工件215执行。因此，由于用于将工件215自工件升降器160移动至后续腔的传送时间被减小或消除，因此腔处理系统100的产量相较于上文描述的相关腔系统可增大约66.6％。

在根据本揭露的又一实施例中，TiN制程使用具有多功能遮蔽盘220的多功能腔结构200来实施。在相关技术中，工件通过晶圆传送系统自工件升降器拾取，且初始地置放于除气腔中、传送至预清洗腔，接着传送至PVD腔，且最终传送至CVD腔用于TiN处理。即，在相关腔系统中，工件在至少4个分离腔(例如，除气腔、预清洗腔、PVD腔及CVD腔)之间移动。用于将工件自工件升降器移动至此等多个腔的传送时间减小腔处理系统的产量。举例而言，在相关技术中，用于执行TiN制程的产量为每小时约35件。对比而言，根据本揭露的TiN制程归因于减小的传送时间显现每小时约46件的产量。即，根据本揭露，工件215通过晶圆传送系统170自工件升降器160拾取，置放于PVD腔中，且接着移动至CVD腔。在PVD腔中，首先，通过利用遮蔽盘220的灯模块310来执行除气操作，以自工件215的表面移除外部湿气。接着，第二，在同一腔中，物理预清洗操作通过利用遮蔽盘220的电力模块320来执行以物理清洗工件215的表面。在物理预清洗制程中，使用诸如氩的惰性气体。在一些实施例中，气体管道模块330提供惰性气体用于清洗制程。在其他实施例中，氩气体可经由连接至腔结构200的气体入口供应至腔结构200。电浆清洗或电浆蚀刻在物理预清洗操作的制程期间使用。电浆蚀刻为用以清洗工件215的表面中的氧化物或其他杂质的电浆处理的形式。称作蚀刻物质的电浆源可为带电的(离子)或中性的(原子及自由基)。蚀刻物质与工件215中的材料反应，且蚀刻或清洗工件215的表面。归因于其蚀刻性质，电浆蚀刻亦可用以制造集成电路。在预清洗操作之后，遮蔽盘220储存于壳体中，且PVD沉积制程可在晶圆传送系统170不必将工件215移动至分离腔的情况下在腔中执行。在PVD制程之后，接着，工件215最终传送至CVD腔用于CVD处理。因此，由于用于将工件215自工件升降器160移动至后续腔的传送时间被显著减小，因此腔处理系统100的产量相较于先前技术中的相关腔系统可增大约31.4％。

图4为根据本揭露的实施例的用于在腔系统100中沉积两个薄膜的制程的流程图400。在步骤S410处，多个工件储存于外部工件升降器中的匣中，该匣邻接于腔处理系统定位。在步骤S420处，多个工件之间的工件经选择并递送至具有多功能遮蔽盘的第一腔从而将第一薄膜沉积于工件上。在第一薄膜沉积于工件上之后，步骤取决于多少个薄膜将沉积于工件上可继续步骤S430及步骤S440。具有多功能遮蔽盘的第一腔包括至少一灯模块及电力模块以执行除气操作及预清洗操作的功能。除气操作使用倂入于遮蔽盘中的灯模块来执行。预清洗操作使用倂入于遮蔽盘中的电力模块执行。通过在腔中的每一者，例如步骤S420处用于执行第一薄膜的沉积的第一腔、步骤S430处用于执行第二薄膜的沉积的第二腔、步骤S440处用于执行第n薄膜的沉积的第n腔中包括多功能遮蔽盘，在移动至用于除气操作的除气腔及用于预清洗操作的预清洗腔中涉及的传送时间被消除。在薄膜沉积制程对工件执行之后，在步骤步骤S450处，工件使用晶圆传送系统来移动至冷却腔。在冷却制程之后，晶圆传送系统将工件移动至外部工件升降器以供进一步处理。

为了说明具有根据本揭露的实施例形成的多功能遮蔽盘的多功能腔的优势，每一制程在实例制程中花费多少时间的时间估计将予以说明。应理解，下文给定的时间表示一个相关制程。其他相关制程可具有小于或大于下文描述的制程时间的不同制程时间。在利用相关系统的制程中，外部工件升降器与腔之间或自一个腔至另一腔的传送时间为约30至40秒。除气操作涉及约120至130秒，且预清洗操作涉及约150至160秒。第一薄膜的薄膜沉积涉及约100至110秒，且第二薄膜的沉积涉及约200至210秒。另外，在冷却制程中涉及的时间为约60至70秒。

在相关腔系统中，将工件自外部工件升降器传送至除气腔花费约30至40秒。如上文所描述，除气操作花费约120至130秒。自除气腔至预清洗腔的传送时间为约30至40秒，且预清洗操作花费约150至160秒。在预清洗制程之后，工件至第一薄膜沉积腔的传送花费约30至40秒。沉积制程花费约100至110秒。在第一腔中的第一薄膜沉积制程之后，工件被传送至第二腔从而沉积第二膜。此传送时间为约30秒，且第二薄膜的沉积花费约200至210秒。其后，需要另外30至40秒以将工件自第二腔移动至冷却腔，且冷却制程花费60至70秒。在冷却制程完成之后，工件传送至工件升降器，此情形花费另外30至40秒。总而言之，在根据此所描述相关制程处理单一工件中涉及的总时间总量达至少约810秒。

与使用相关腔系统在先前段落中描述的制程相对比，描述使用根据本揭露的多功能腔及遮蔽盘的类似制程。使用本揭露的多功能腔及遮蔽盘的类似制程在步骤S410处将工件自工件升降器移动至第一腔。此传送花费约30至40秒。步骤S420处的涉及除气、预清洗及沉积第一薄膜于工件上的制程涉及总计约370至380秒。即，如先前所解释，除气操作涉及约120至130秒，预清洗操作涉及约150至160秒，且第一薄膜的沉积涉及约100至110秒。然而，根据本揭露的制程，不存在将工件自除气腔移动至预清洗腔且移动至第一薄膜沉积腔中涉及的传送时间。在沉积第一薄膜之后，工件在步骤S430处自第一腔移动至第二腔。此处，第二薄膜的沉积经执行且涉及约200秒。其后，在用于冷却的步骤S450(在此实例中，存在仅所涉及的两个薄膜沉积)处。即，约30至40秒用以将工件自第二腔移动至冷却腔，且冷却制程花费约60至70秒。在冷却制程完成之后，在步骤S460处，工件传送至工件升降器，此情形将花费另外30至40秒。总而言之，在根据上述排程处理单一工件中涉及的总时间总量达至少约750秒。对比而言，通过上述相关腔系统进行的制程归因于在腔之间传送工件花费的增大的时间涉及多出的至少60秒。传送时间的此减小针对根据本文中所描述的实施例的腔处理系统对产率的增大有贡献。

根据本揭露的多功能遮蔽盘正如相关遮蔽盘一般保护承载座，且进一步提供在同一腔中进行除气制程及预清洗制程的能力。通过在薄膜沉积腔中倂入多功能遮蔽盘，腔处理系统并非必须将工件自一个腔移动至另一腔以便进行除气制程、预清洗自称及沉积制程，而是可在单一腔中进行所有三个制程。实践本揭露的实施例亦将简化在薄膜沉积制程期间需要的腔类型(例如，除气腔、预清洗腔、CVD/PVD腔、冷却腔或类似者)。

多功能遮蔽盘的一个态样为，该多功能遮蔽盘包括该遮蔽盘的一个表面上的一灯装置、一DC/RF电力装置及一气体管道。在此组态情况下，简化腔类型有可能，此是由于诸如前述腔的各种特定专用腔不被需要。举例而言，通过使用多功能遮蔽盘，除气功能及预清洗功能提供于单一腔内。为了为特定的，CVD腔或PVD腔可仅使多功能遮蔽盘倂入于腔内，且除气制程及预清洗制程可在CVD或PVD腔内执行。此情形意谓，分离的除气腔及预清洗腔不再被需要。不需要的分离的除气及预清洗腔具有其可被CVD或PVD腔替换的附加益处，此情形可肯定地有益于根据本揭露的腔系统的产量。

本揭露具有并不限于所列举益处的若干益处。首先，通过将除气/预清洗腔功能组合于遮蔽盘中，产量可显著改良。其次，因为对昂贵的除气腔及预清洗腔的需要被避免，所以总体制造成本被减低。最后，晶圆并非必须自除气腔传送至预清洗腔，且接着传送至CVD腔或PVD腔。通过减小或消除在将晶圆传送至腔且自腔传送中涉及的时间，在薄膜沉积中涉及的总时间被显著减小。

本揭露的一个态样提供一种薄膜沉积腔。薄膜沉积腔包括一电极；一承载座，用以固持一工件；及一遮蔽盘，该遮蔽盘覆盖该承载座。

遮蔽盘包括：一第一侧及一第二侧，该遮蔽盘的该第一侧面向该承载座；及在该遮蔽盘的该第一侧上的一热能源。

在一个实施例中，该遮蔽盘是在该电极与该承载座之间。

在一个实施例中，该遮蔽盘具有具一第一外径的一圆形形状。该第一侧包括具有一第二外径的一内部圆形区域以及一外部环形区域，该外部环形区域占用该内部圆形区域的该第二外径外部且该遮蔽盘的该第一外径内的一区域。

在一个实施例中，该热能源包括该遮蔽盘的该第一侧的该内部圆形区域内的一灯模块。

在一个实施例中，该遮蔽盘进一步包括在该遮蔽盘的该第一侧的该外部环形区域内的一蚀刻模块。

在一个实施例中，该蚀刻模块包括适用于一化学蚀刻预清洗制程及一物理蚀刻预清洗制程中的至少一者中的一电磁能来源。

在一个实施例中，该蚀刻模块连接至一电源。该电源包括一直流(directcurrent；DC)电源或一射频(radio frequency；RF)电源。

在一个实施例中，薄膜沉积腔进一步包括一气体管道，该气体管道连接至该遮蔽盘从而提供一反应气体及一惰性气体中的至少一者以供应至该工件。

本揭露的另一态样提供一种具有一第一表面及一第二表面的多功能遮蔽盘。该多功能遮蔽盘包括：该遮蔽盘的第一表面上的一灯模块；及一电力模块，该电力模块邻接于该第一表面上的该灯模块。

该第一表面包括：具有一第一外径的一内部圆，该灯模块占用该内部圆的至少一部分；及与该内部圆同心的一外部圆，该外部圆具有大于该第一外径的一第二外径，该电力模块占用该外部圆与该内部圆之间的一区域的至少一部分。

在一个实施例中，该灯模块包括一加热器以对一工件加热。

在一个实施例中，该电力模块包括适用于一化学蚀刻预清洗制程及一物理蚀刻预清洗制程中的至少一者中的一电磁能来源。

在一个实施例中，该灯模块及该电力模块在该第一表面上彼此共平面。

在一个实施例中，多功能遮蔽盘进一步包括一气体管道，该气体管道用于供应适用于该化学蚀刻预清洗制程中的反应气体及适用于该物理蚀刻预清洗制程中的惰性气体。

本揭露的再一态样提供一种方法。该方法包括以下步骤：提供一工件至一多功能腔，该工件的除气、该工件的预清洗及薄膜于该工件上的沉积在该多功能腔处发生；将该工件置放于该腔内且一多功能遮蔽盘下方的一承载座上；启动该多功能遮蔽盘上的一热能源；使该工件除气；及将一薄膜沉积于该工件上。

在一个实施例中，该方法进一步包括以下步骤：启动该多功能遮蔽盘上的一电力模块；使用通过该电力模块供电的一物理蚀刻方法来自该工件蚀刻掉材料。

在一个实施例中，该方法进一步包括以下步骤：启动该多功能遮蔽盘的一电力模块以在使该工件除气的步骤之后运用一化学蚀刻方法清洗该工件。

在一个实施例中，使用该物理蚀刻方法自该工件蚀刻掉材料的步骤包括以下步骤：将惰性气体供应至该腔中；使用该电力模块供应电磁电力朝向该工件以提供一合适能阶从而产生该惰性气体的一电浆状态；及使用处于该电浆状态的该惰性气体来清洗该工件的一表面。

在一个实施例中，其中使用化学蚀刻方法自该工件蚀刻掉材料的步骤包括以下步骤：供应反应气体至该腔；使用电力模块供应电磁电力朝向该工件以提供一合适能阶从而产生该反应气体的一电浆状态；及使用处于该电浆状态的该反应气体清洗该工件的一表面。

在一个实施例中，该方法进一步包括以下步骤：自该腔移除该工件；及将该工件置放至一分离腔从而冷却该工件。

前述内容概述若干实施例的特征，使得熟悉此项技术者可更佳地理解本揭露的态样。熟悉此项技术者应了解，其可易于使用本揭露作为用于设计或修改用于进行本文中引入的实施例的相同目的及/或达成相同优势的其他制程及结构的基础。熟悉此项技术者亦应认识到，此类等效构造并不背离本揭露的精神及范畴，且其可在本文中进行各种改变、取代及替代而不背离本揭露的精神及范畴。

Claims (17)

1.一种薄膜沉积腔，其特征在于，包含：

一电极；

一承载座，用以固持一工件；及

一遮蔽盘，覆盖该承载座，该遮蔽盘包括：

一第一侧及一第二侧，该遮蔽盘的该第一侧面向该承载座；及

一热能源，位于该遮蔽盘的该第一侧上，且该热能源实体连接该遮蔽盘的该第一侧，

该遮蔽盘具有具一第一外径的一圆形形状，该第一侧包括具有一第二外径的一内部圆形区域以及一外部环形区域，该外部环形区域占用该内部圆形区域的该第二外径外部与该遮蔽盘的该第一外径内的一区域，

该热能源包括一灯模块，位于该遮蔽盘的该第一侧的该内部圆形区域内，

且该遮蔽盘进一步包括一蚀刻模块，位于该遮蔽盘的该第一侧的该外部环形区域内。

2.根据权利要求1所述的薄膜沉积腔，其特征在于，该遮蔽盘位于该电极与该承载座之间。

3.根据权利要求1所述的薄膜沉积腔，其特征在于，该蚀刻模块包括一电磁能来源，适用于一化学蚀刻预清洗制程及一物理蚀刻预清洗制程中的至少一者。

4.根据权利要求3所述的薄膜沉积腔，其特征在于，该蚀刻模块连接至一电源。

5.根据权利要求4所述的薄膜沉积腔，其特征在于，该电源包括一直流电源或一射频电源。

6.根据权利要求3所述的薄膜沉积腔，其特征在于，进一步包括：

一气体管道，连接至该遮蔽盘从而提供一反应气体及一惰性气体中的至少一者从而供应至该工件。

7.一种具有一第一表面及一第二表面的多功能遮蔽盘，其特征在于，包含：

一灯模块，位于该遮蔽盘的该第一表面上，且该灯模块实体连接该遮蔽盘的该第一表面；及

一电力模块，邻接于该第一表面上的该灯模块，

其中该第一表面包括：

一内部圆，具有一第一外径，该灯模块占用该内部圆的至少一部分；及

一外部圆，同心于该内部圆，该外部圆具有大于该第一外径的一第二外径，该电力模块占用该外部圆与该内部圆之间的一区域的至少一部分。

8.根据权利要求7所述的多功能遮蔽盘，其特征在于，该灯模块包括一加热器以对一工件加热。

9.根据权利要求7所述的多功能遮蔽盘，其特征在于，该电力模块包括一电磁能来源，适用于一化学蚀刻预清洗制程及一物理蚀刻预清洗制程中的至少一者。

10.根据权利要求9所述的多功能遮蔽盘，其特征在于，该灯模块及该电力模块在该第一表面上彼此共平面。

11.根据权利要求9所述的多功能遮蔽盘，其特征在于，进一步包括：

一气体管道，于供应适用于该化学蚀刻预清洗制程中的反应气体及适用于该物理蚀刻预清洗制程中的惰性气体。

12.一种使用多功能遮蔽盘的方法，其特征在于，包含：

提供一工件至一多功能腔，其中该工件的除气、该工件的预清洗及于该工件上的薄膜沉积在该多功能腔处发生；

将该工件置放于该多功能腔内且一多功能遮蔽盘下方的一承载座上，其中该多功能遮蔽盘包括一第一侧及一第二侧，该多功能遮蔽盘的该第一侧面向该承载座，该多功能遮蔽盘具有具一第一外径的一圆形形状，该第一侧包括具有一第二外径的一内部圆形区域以及一外部环形区域，该外部环形区域占用该内部圆形区域的该第二外径外部与该多功能遮蔽盘的该第一外径内的一区域，且该多功能遮蔽盘包括位于该多功能遮蔽盘的该第一侧的该外部环形区域内的一蚀刻模块；

启动该多功能遮蔽盘的该第一侧上的一热能源，其中该热能源实体连接该多功能遮蔽盘的该第一侧，且该热能源包括位于该多功能遮蔽盘的该第一侧的该内部圆形区域内的一灯模块；

使该工件除气，其中在使该工件除气的期间，该多功能遮蔽盘覆盖该承载座；及

将一薄膜沉积于该工件上。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括：

启动该多功能遮蔽盘上的一电力模块；及

使用通过该电力模块供电的一物理蚀刻方法从该工件蚀刻掉材料。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括：

启动该多功能遮蔽盘的一电力模块，在使该工件除气之后，运用一化学蚀刻方法清洗该工件。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，使用该物理蚀刻方法自该工件蚀刻掉材料进一步包括：

将惰性气体供应至该多功能腔中；

使用该电力模块供应电磁电力朝向该工件以提供一合适能阶从而产生该惰性气体的一电浆状态；及

使用处于该电浆状态的该惰性气体来清洗该工件的一表面。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，使用化学蚀刻方法自该工件蚀刻掉材料进一步包括：

供应反应气体至该多功能腔中；

使用该电力模块供应电磁电力朝向该工件以提供一合适能阶从而产生该反应气体的一电浆状态；及

使用处于该电浆状态的该反应气体清洗该工件的一表面。

17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括：

自该多功能腔移除该工件；及

将该工件置放至一分离腔从而冷却该工件。

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