CN115491651A - 基座清洁 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于在衬底上沉积材料的气相沉积组件。气相沉积组件包括用于处理来自沉积室的基座的处理室，该沉积室包括多个可移动的基座。该组件还包括传送系统，该传送系统配置和布置成在沉积室和处理室之间移动基座。本公开还涉及清洁基座的方法以及基座处理设备。

Description

基座清洁
技术领域
本公开涉及用于制造半导体器件的方法和设备。更具体地，本公开涉及气相沉积组件以及其中的基座清洁系统。
背景技术
在半导体器件制造过程中，各种材料层被顺序沉积到半导体衬底上。这发生在沉积室中的仔细受控环境中，在沉积室中，衬底可以放置在基座上，用于在沉积过程中保持衬底。由于气相沉积设备必须能够以最大的精度和可重复性进行沉积，所以在单个沉积室中只能进行有限数量的沉积步骤，通常只有一个步骤。将衬底从一个沉积室传送到另一个沉积室的需要对器件制造的产量有负面影响。
正在开发所谓的多站室，以加速待沉积的不相容材料在一个空间中顺序沉积。在这种室中，衬底放置在基座上，基座在室内从一个沉积站移动到另一个沉积站。当基座重复暴露于不同的沉积步骤时，沉积的材料将在其上累积，这可能降低基座性能。然而，清洁基座将导致至少一个沉积站停工。因此，在本领域中需要用于清洁基座的方法和设备，同时保持由多站室设计获得的效率优势。
本节中阐述的任何讨论，包括对问题和解决方案的讨论，已经包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景。这种讨论不应被视为承认任何或所有信息在本发明被做出时是已知的，或者以其他方式构成现有技术。
发明内容
本发明内容可以简化的形式介绍一些概念，这将在下面进一步详细描述。本发明内容不旨在必要地标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
在一方面，公开了一种用于在衬底上沉积材料的气相沉积组件。气相沉积组件包括：沉积室，其包括用于在衬底上沉积材料的至少两个沉积站；多个基座，每个基座配置和布置成保持衬底；基座移动装置，其配置和布置成可拆卸地保持基座并在沉积站之间移动所述基座；处理室，其构造和布置成接收和处理来自沉积室的基座；以及传送系统，其配置和布置成在沉积室和处理室之间移动基座。
在一些实施例中，沉积组件包括第二传送系统，该第二传送系统配置和布置成在处理室内移动基座。
在一些实施例中，基座移动装置配置和布置成同时移动所有基座。
在一些实施例中，基座移动装置以圆形方式围绕基座之间的旋转轴线旋转基座。
在一些实施例中，沉积组件还包括用于保持一个或多个经处理的基座的基座分段站。
在一些实施例中，基座分段站位于沉积室中。
在一些实施例中，沉积组件包括比沉积站更多的基座。
在一些实施例中，处理室是清洁室。
在一些实施例中，清洁室是等离子体清洁室、热清洁室、蚀刻清洁室、化学清洁室、辐射清洁室、退火室、溅射清洁室或其组合。
在一些实施例中，处理室配置和布置成处理基座。
在一些实施例中，处理室配置和布置成处理衬底和基座。
在一些实施例中，处理室配置和布置成调节基座。
在一些实施例中，调节包括涂覆基座。
在一些实施例中，调节包括对基座进行退火。
在一些实施例中，沉积组件包括衬底处理系统，并且衬底处理系统配置和布置成用作基座传送系统。
在一些实施例中，处理室配置和布置成从至少两个沉积室接收基座。
一方面，公开了一种用于处理气相沉积组件的基座的处理设备。在一些实施例中，该设备包括壳体、配置和布置成保持待处理基座的基座保持器、配置和布置成处理基座的处理装置，其中基座处理设备配置和布置成从至少两个沉积室接收基座。
在一些实施例中，处理设备包括用于在基座保持器和沉积室之间移动基座的传送系统。
在一些实施例中，处理设备包括用于储存基座的基座分段站。
另一方面，公开了一种清洁衬底的方法。该方法包括从包括至少两个沉积站的气相沉积室中的基座移动装置移除基座，将基座插入连接到气相沉积室的基座清洁室中，以及清洁基座。
在一些实施例中，清洁包括在基座清洁室中提供等离子体和/或加热基座清洁室。
在一些实施例中，清洁包括在基座清洁室中提供蚀刻剂。
在一些实施例中，清洁包括从基座清洁氮化物材料。
在本公开中，变量的任何两个数字可以构成该变量的可行范围，并且所指出的任何范围可以包括或不包括端点。此外，所指出的变量的任何值(不管它们是否用“约”表示)可以指精确值或近似值，并且包括等同物，并且可以指平均值、中间值、代表性值、多数值等。此外，在本公开中，术语“包括”、“由...构成”和“具有”在一些实施例中独立地指“通常或广义地包括”、“包含”、“基本由...构成”或“由...构成”。在本公开中，任何定义的含义在一些实施例中不一定排除普通和习惯的含义。
附图说明
被包括进来以提供对本公开的进一步理解并构成本说明书的一部分的附图示出了示例性实施例，并与描述一起帮助解释本公开的原理。在附图中：
图1是根据本发明的沉积组件的示意性俯视图。
图2描绘了根据本公开的沉积室和处理室的实施例的俯视图。
图3以示意性俯视图示出了根据本发明的处理设备的实施例。
图4示出了根据本发明的沉积室和处理室的实施例的俯视图。
图5示出了图4的实施例的示意性侧视图。
图6是呈现根据当前公开的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
下面提供的设备和方法的示例性实施例的描述仅仅是示例性的，并且仅仅是为了说明的目的。以下描述不旨在限制本公开或权利要求的范围。此外，具有所示特征的多个实施例的叙述并不旨在排除具有附加特征的其他实施例或者结合了所述特征的不同组合的其他实施例。例如，各种实施例被阐述为示例性实施例，并且可以在从属权利要求中叙述。除非另有说明，否则示例性实施例或其部件可以组合或者可以彼此分开应用。
本公开涉及用于在衬底上沉积材料的气相沉积组件。更具体地，本公开涉及具有至少一个沉积室的沉积组件，该沉积室包括一个以上的沉积站。衬底比如半导体衬底可以安装在基座上，该基座在沉积站之间移动。沉积站彼此隔离到允许在每个沉积站中执行不同沉积过程的程度。换句话说，每个沉积站中的沉积条件可以至少部分地独立调节。在衬底处理期间，沉积站可以是物理密封的隔室。可替代地，沉积站的气体环境可以由气帘或防止沉积站的可能不同的气体混合的其他装置分开。每个沉积站可以包括执行一个或多个特定处理步骤的必要部件。此外，根据本公开的沉积组件包括合适的软件，以根据需要运行每个沉积站，并与其他沉积站适当协调。
如半导体处理领域的技术人员所知，多步骤沉积过程可以包括从衬底去除或改变材料的步骤。例如，沉积可以是区域选择性的，并且为了获得足够的选择性，除了在衬底上沉积材料之外，可能需要偶尔进行回蚀步骤。此外，一些处理步骤(也包括在这里使用的术语沉积中)可以化学地包括改性反应。例如，金属氧化物表面可被还原成元素金属，或者沉积材料的性质可以通过热处理来改变。因此，获得功能半导体器件或集成电路可能需要的所有各种处理步骤都包含在本文所用的术语“沉积”中。然而，任何单个沉积组件不一定执行所有可能的处理步骤。通常，在单个沉积组件中执行某些类型过程的子集，或者导致预定结构的一系列过程。
根据本发明的沉积室可以包括至少一个沉积站，其中材料沉积在基座的表面上。在沉积站中进行的许多处理可能导致基座表面性质的改变，最显著的是沉积材料在基座上的累积。由于单个基座可能在多个沉积和/或处理步骤中保持衬底，基座表面的变化可能开始影响沉积过程。例如，除了沉积材料的累积之外，基座本身表面性质的变化也可能导致沉积室中的处理漂移。
根据本公开的沉积组件可以是组合工具，其中执行不同的过程以形成集成电路。根据本公开的沉积组件可以是组合工具的一部分。在一些实施例中，至少一个沉积站可以是喷淋头站。喷淋头站包括用于向反应站提供反应物的喷淋头。
根据本公开的沉积室包括用于在衬底上沉积材料的至少两个沉积站。因此，沉积室可以包括一个以上的沉积站。例如，沉积室可以包括两个、三个、四个、五个、六个、七个或更多个沉积站。在一些实施例中，沉积室包括至少三个沉积站。在一些实施例中，沉积室包括至少四个沉积站。在一些实施例中，沉积室包括至少五个沉积站。在一些实施例中，沉积室包括至少六个沉积站。沉积站可以包括气体入口、气体出口、温度调节系统和沉积过程中使用的其他部件。
沉积室还包括多个基座，其配置和布置成保持衬底。根据本公开的基座可以包括电动卡盘，以将衬底保持在基座上。基座可以包括本领域已知的附加部件，如加热系统、升降销、气体通道、静电夹紧/松开等。在一些实施例中，一次在沉积站中处理保持一个衬底(例如硅晶片)的一个基座。根据本发明的基座可以是可移除的，使得它可被传送到处理室进行清洁或其他处理，以保持或恢复其功能。因此，基座和/或基座台可以配置和布置成独立地起作用。基座可以由基座台支撑，基座台可以是基座移动装置的部件。在一些实施例中，基座可以可拆卸地附接到基座台。
基座移动装置
基座移动装置配置和布置成可拆卸地保持基座并在沉积站之间移动所述基座。基座移动装置可以各种方式设计。在一些实施例中，基座移动装置同时移动所有基座可能是有益的。与例如机器人臂移动单个基座的实施例相比，这可以减少在沉积站之间移动基座及其上的衬底所需的时间。例如，在沉积站中执行的每个过程或一系列过程具有大致相同长度的应用中，同时移动基座可能是有利的。然而，如果在沉积站中执行的过程或一系列过程具有不同的持续时间，则可以为不同的过程分配不同数量的沉积站。例如，在这样的实施例中，能够在沉积站之间移动单个基座的基座移动装置可能是有利的。
在一些实施例中，基座移动装置成形为当位于沉积站时形成密封空间。例如，基座附接到其上的基座台可以形成沉积站结构的一部分，沉积站结构包围进行沉积过程的空间。
在一些实施例中，基座移动装置以圆形方式围绕位于基座之间的旋转轴线旋转基座。旋转轴线可以垂直于待处理衬底表面的平面延伸。在一些实施例中，旋转轴线可以是竖直的，并且保持衬底的基座可以圆形方式水平移动。
处理室
根据本公开的沉积组件包括处理室。处理室构造和布置成接收和处理来自沉积室的基座。处理的目的可以是从累积的沉积材料中清洁基座。因此，在一些实施例中，处理室是清洁室。清洁基座的方法包括等离子体清洁、热清洁、蚀刻清洁、化学清洁或辐射清洁。在一些实施例中，清洁室是等离子体清洁室、热清洁室、蚀刻清洁室、化学清洁室、辐射清洁室、退火室、溅射清洁室或其组合。在清洁过程中，至少一些沉积在基座上的材料被去除。没有必要去除所有累积的材料。例如，短的、不完全的清洁对于预定数量的清洁循环可能是足够的，并且可以间歇地执行更长和/或更强的清洁。清洁过程的合适强度取决于基座上累积的材料的性质，并且可以相应地进行选择。
例如，氧等离子体、氮等离子体、稀有气体等离子体(例如氩)、氢等离子体或其组合可用于从基座表面去除材料。除了产生等离子体的气体之外，在处理室中可以使用可变的其他气体。例如，等离子体可用于从额外的气体中产生活性物质，以提高清洁效率。这种处理室可被称为等离子体清洁室。热清洁可以包括将基座加热到预定温度。根据待清洁的材料，热清洁可以包括选择合适的气体环境。例如，含氧(例如含臭氧)气氛可用于灰化含碳材料。在一些实施例中，在氧化气氛中进行热清洁。在一些实施例中，在还原气氛中进行热清洁。可以通过在至少500℃的温度下处理基座来热清洁基座。在一些实施例中，可以通过在至少700℃的温度下处理基座来清洁基座。在一些实施例中，通过在至少900℃的温度下处理基座来清洁基座。在一些实施例中，通过在至少1000℃的温度下处理基座来清洁基座。可以根据沉积在待移除的基座上的材料来选择合适的清洁温度和热清洁持续时间。配置和布置成热清洁基座的处理室可被称为热清洁室。
在一些实施例中，可以通过使用蚀刻剂来清洁基座，即通过蚀刻来清洁基座。在一些实施例中，蚀刻清洁是湿蚀刻清洁。在一些实施例中，蚀刻清洁是干蚀刻清洁。有许多蚀刻化学物质可用于去除不同的累积材料。在一些实施例中，诸如氟、氯或溴的卤素气体用作蚀刻剂。在一些实施例中，含卤素气体用作蚀刻剂。例如，气态盐酸可以用作蚀刻剂。在一些实施例中，液体盐酸溶液用作蚀刻剂。在一些实施例中，气态氢氟酸可以用作蚀刻剂。在一些实施例中，液态氢氟酸溶液用作蚀刻剂。在一些实施例中，使用包含卤素和碳的蚀刻剂。在一些实施例中，蚀刻剂是CF4。在一些实施例中，蚀刻剂是C3F8。配置和布置成通过蚀刻来清洁基座的处理室可被称为蚀刻清洁室。
尽管蚀刻可被认为是一种化学清洁方法，其中目标材料被蚀刻剂溶解，但在一些实施例中，在清洁基座时可以采用其他化学反应。在一些实施例中，使用产生挥发性最终产物的化学反应。在一些实施例中，使用产生易于移除的固体最终产物的化学反应。在一些实施例中，辐射用于清洁基座。在一些实施例中，氧化化学物可以用于清洁基座。例如，可以使用过氧化氢。配置和布置成通过化学反应清洁基座的处理室可被称为化学清洁室。
辐射可用于提供能量，以从基座上去除累积材料。在一些实施例中，电离辐射用于清洁基座。在一些实施例中，非电离辐射用于清洁基座。在一些实施例中，声波清洁可以用于清洁基座。
加热基座可以用来提高其他清洁方法的清洁效率。这可以减少清洁基座所需的时间。例如，等离子体清洁可以在升高的温度下进行。可以在升高的温度下通过蚀刻剂或其他化学蚀刻过程进行清洁。可以根据清洁方法和所讨论的累积材料来选择升高的温度。升高的温度可以是高于环境温度的任何温度。例如，升高的温度可以是约50℃、或约100℃、或约150℃、或约200℃、或约500℃。在一些实施例中，升高的温度是从约50℃到约800℃、或从约50℃到约500℃、或从约100℃到约800℃、或从约200℃到约500℃。不同的清洁方法可以组合。不同的清洁方法可以同时或连续进行。在不同的清洁方法之间，可以执行额外的步骤，例如表面改性或室吹扫。例如，等离子体和蚀刻剂可以一起使用。在某些实施例中，基座清洁过程类似于沉积室中应用的衬底清洁过程。在这样的实施例中，可以在根据本公开的处理室中处理衬底。然而，在一些实施例中，处理室配置和布置成处理基座。在一些实施例中，处理室配置和布置成处理衬底和基座。在一些实施例中，处理室配置和布置成仅处理基座。
一些特别敏感的沉积过程可能受益于基座表面的某些物理特性，比如电荷，这些物理特性在处理过程中可能会恶化。在这样的实施例中，可以在衬底处理之前调节基座，以提供合适的基座特性。在一些实施例中，处理室配置和布置成调节基座。在一些实施例中，调节包括涂覆基座。用合适的材料涂覆基座可以改善沉积过程的结果，例如均匀性。在一些实施例中，根据本公开的处理室可以用于涂覆基座。例如，如果基座表面包括与被处理的衬底相同或相似的材料，则可以减少晶片边缘效应。在一些实施例中，基座可以涂有碳化硅。在一些实施例中，基座可以涂有氮化硅。在一些实施例中，基座可以涂有氮化钛。在一些实施例中，基座涂有与沉积在衬底上的材料相同的材料。在一些实施例中，调节基座包括退火。在退火过程中，基座可以在预定的温度下热处理预定的持续时间。退火温度可以是例如从约800℃到约1200℃。退火持续时间可以是例如从约0.5秒到约50秒。退火可能导致材料性质和/或成分的改变。在一些实施例中，低蒸气压化合物可能在退火期间从基座蒸发，这可能有助于表面性质的改变。退火可以与其他调节方法比如涂覆相结合。
在一些实施例中，处理室可以用于处理衬底以及基座。然而，在一些实施例中，根据本公开的处理室是用于处理基座的专用室。例如，在清洁基座期间应用的条件可以不同于沉积过程期间的条件。因此，在一些实施例中，处理室的部件不同于沉积站的部件。
根据本公开的处理室包括用于在处理室中执行选定处理的必要部件。因此，处理室可以包括加热器、注射喷嘴、排气装置和其他这样的特征。在一些实施例中，处理室连接到等离子体发生器。
在一些实施例中，处理室配置和布置成处理基座的顶表面。在一些实施例中，处理室配置和布置成至少处理基座的顶表面。在一些实施例中，处理室配置和布置成仅处理基座的顶表面。在一些实施例中，处理室配置和布置成处理基座的顶表面和至少侧表面。在一些实施例中，处理室配置和布置成处理基座的底表面。在一些实施例中，处理室配置和布置成至少处理基座的底表面。顶表面在这里是指基座的在沉积过程中衬底将放置在其上的表面。这里的底表面是指与顶表面相对的基座表面。
在一些实施例中，处理室包括用于基座的托盘。托盘可用于保护基座的那些表面，该表面用于将基座与沉积室中的基座移动装置的基座台连接。托盘可以包括与基座台的连接相类似的连接，比如电连接。这些连接可用于加热基座。
传送系统
根据本公开的气相沉积组件包括传送系统，其配置和布置成在沉积室和处理室之间移动基座。传送系统可以包括带有基座保持装置的臂。例如，机器人臂可以包括装配基座的叉。基座和基座保持装置比如叉或抓具可以互补成形。当基座在沉积室和处理室之间传送时，基座和基座保持装置的互补形状可以允许将基座固定到基座保持装置上。传送系统可以将基座从沉积室移动到处理室。传送系统可以将基座从处理室移动到沉积室。传送系统可以包括用于将基座从沉积室移动到处理室以及从处理室移动到沉积室的独立部件。
除了在沉积室和处理室之间传送基座之外，传送系统还可以配置和布置成移动衬底，例如硅晶片。传送系统可以是可调节的，使得它可以用于移动基座和衬底。衬底可以通过传送系统从一个沉积室移动到另一个沉积室。衬底可以通过传送系统从沉积室移动到装载室。在一些实施例中，当基座被传送系统移动时，衬底可以在基座上移动。在一些实施例中，传送系统配置和布置成仅移动基座。在这样的实施例中，根据本公开的气相沉积组件包括用于移动衬底的附加装置。在一些实施例中，传送系统可以在基座移动模式和衬底传送模式之间切换。因此，在一些实施例中，沉积组件包括衬底处理系统，并且衬底处理系统配置和布置成用作基座传送系统。然而，在一些实施例中，气相沉积组件包括单独的衬底处理系统和单独的传送系统。
在一些实施例中，传送系统将基座移入和移出处理室，并且基座不在处理室内移动。在一些实施例中，气相沉积组件仅包括一个传送系统，并且传送系统配置和布置成在处理室内移动基座。然而，在一些实施例中，沉积组件包括第二传送系统，其配置和布置成在处理室内移动基座。例如，在可以同时处理多个基座的实施例中，在处理室内具有一个以上的基座位置可能是有利的。
在一些实施例中，组件包括比沉积站更多的基座。这样的实施例可以允许所有沉积站的连续或基本连续操作。一个或多个基座可以在处理室中被清洁或以其他方式处理，同时沉积室中所有基座可用的位置保持被占用和使用。在一些实施例中，气相沉积组件包括比沉积组件中的沉积站多至少一个基座。在一些实施例中，气相沉积组件包括比沉积组件中的沉积站多至少两个基座。在一些实施例中，气相沉积组件包括比沉积组件中的沉积站多至少三个基座。在一些实施例中，气相沉积组件包括比沉积组件中的沉积站多至少四个基座。在一些实施例中，气相沉积组件包括比沉积组件中的沉积站多至少五个基座。在一些实施例中，气相沉积组件包括比沉积组件中的沉积站多至少六个基座。在一些实施例中，气相沉积组件包括比沉积组件中的沉积站多至少七个基座。超出沉积站的基座数量取决于每个气相沉积组件的配置。这也可能取决于在各个沉积室和/或沉积站中运行的过程的特征，例如它们的持续时间。
例如，根据本公开的气相沉积组件可以包括两个沉积室，每个沉积室包括四个沉积站。气相沉积组件可以包括十个基座。在这样的实施例中，每个沉积室可以包括比该沉积室中的沉积站多一个的基座。因此，对于每个沉积室，一个基座可以在处理室中被处理，而其他基座继续用于沉积室中的沉积过程。这种实施例可以包括一个或两个处理室。可替代地，气相沉积组件可包括十二个或更多个基座，增加可同时处理的基座数量，而不减少沉积室中使用的沉积站的数量。类似地，气相沉积组件可以包括三个或更多个、四个或更多个或者五个或更多个沉积室，每个沉积室包括至少两个沉积站。不同沉积室中沉积站的数量可以相同或不同。除了沉积站之外，沉积室可以包括额外的位置来保持基座。例如，衬底可以在专用位置装载到基座上和/或从基座卸载。在这样的实施例中，沉积组件中基座的数量可以相应地更大。
在一些实施例中，包括至少两个沉积室的沉积组件包括比沉积组件中的沉积站多一个的基座，每个沉积室包括至少两个沉积站。这样的实施例可以用于基座处理之间的间隔相对较长和/或基座处理较短的过程。
在沉积组件中包括比沉积站更多的基座的实施例中，将准备使用的一个或多个经处理的基座保持在专用位置可能是有利的。在一些实施例中，将一个或多个准备用于处理的基座保持在专用位置可能是有利的。在本公开中，这种用于保持基座的位置被称为基座分段站。在一些实施例中，该组件还包括用于保持经处理的基座的基座分段站。在一些实施例中，该组件还包括用于保持将被处理的基座的基座分段站。在一些实施例中，基座分段站位于沉积室中。在一些实施例中，基座分段站位于处理室中。在一些实施例中，每个沉积室可以有多于一个比如两个、三个或四个基座分段站。基座分段站可以位于沉积组件中的任何合适的位置，比如在沉积室中、在处理设备中或在两者中。
在一些实施例中，处理室配置和布置成从至少两个沉积室接收基座。因此，处理室以允许将基座从每个沉积室移动到处理室的方式连接到至少两个沉积室。处理室可以包括为所有连接的沉积室服务的一个传送系统。可替代地，每个沉积室可以包括其自身传送系统，用于在所讨论的处理室和沉积室之间移动基座。
因此，根据本公开的气相沉积组件可以包括由两个或更多个沉积室共享的处理室。在一些实施例中，处理室配置和布置成从两个沉积室接收基座。在一些实施例中，处理室配置和布置成接收来自三个沉积室的基座。在一些实施例中，处理室配置和布置成接收来自四个沉积室的基座。共享一个处理室的沉积室的数量取决于所讨论的沉积组件的配置。共享的处理室可以包括与其连接的每个沉积室的装载口。在一些实施例中，处理室中的气氛可与沉积室的气氛分开。在一些实施例中，处理室配置成一次仅与一个沉积室有气氛连接。这可以避免不同沉积室中的气氛混合。在包括共享传送室的实施例中，处理室或沉积室可以包括基座分段站。
在一方面，公开了一种用于处理气相沉积组件的基座的处理设备。根据本公开的处理设备可以是沉积组件的整体部件。然而，在一些实施例中，根据本公开的处理设备可以是能够附接到气相沉积组件的独立单元。
根据本发明的处理设备包括壳体、配置和布置成保持待处理基座的基座保持器以及配置和布置成处理基座的处理设备。处理设备可以包括用于在处理过程中保持基座的单独处理室。处理设备配置和布置成从至少两个沉积室接收基座。根据本公开的处理设备包括用于处理基座的部件，并且它们的构造取决于处理设备配置为执行的处理的种类。例如，处理设备可以是热清洁设备，并且它可以包括加热器、恒温器和可选的气体入口，用于调节处理设备的处理室中的气氛。处理设备还可以包括用于从处理设备的处理室中去除气体和挥发性化合物的排气装置。
处理设备还可以包括一个或多个端口，用于将基座移入和移出处理室。在一些实施例中，处理设备包括用于在处理设备和沉积室之间移动基座的两个端口。在一些实施例中，处理设备包括用于在处理设备和沉积室之间移动基座的两个端口。此外，根据本公开的处理室可以包括用于将处理室连接到沉积室的端口。
另一方面，公开了一种清洁基座的方法。清洁衬底的方法：包括从包括至少两个沉积站的气相沉积室中的基座移动装置上移除基座，将基座插入连接到气相沉积室的基座清洁室中，以及清洁基座。
在一些实施例中，清洁包括在基座清洁室中提供等离子体和/或加热基座清洁室。
在一些实施例中，清洁包括在基座清洁室中提供蚀刻剂。在一些实施例中，清洁包括从基座清洁氮化物材料。在一些实施例中，从基座清除的材料是氮化钛。在一些实施例中，从基座清除的材料是氮化硅。在一些实施例中，从基座清洁的材料是元素金属。例如，元素金属可以是过渡金属，比如钼、钨、铬、铼、钴、镍或铜。在一些实施例中，从基座清洁的材料是氧化物，例比金属或类金属氧化物。例如，从基座清除的材料可以是氧化硅或氧化锗。在一些实施例中，从基座清洁的材料是过渡金属氧化物。在一些实施例中，过渡金属氧化物是氧化铝、氧化钛、氧化铪或氧化铜。在一些实施例中，从基座清洁的材料是碳化物，比如金属或类金属碳化物。例如，碳化物可以是碳化硅。准金属在这里是指元素硼、硅、锗、砷、锑和碲。
一方面，公开了一种从基座去除氮化物材料的方法。从衬底去除氮化物材料的方法包括：从包括至少两个沉积站的气相沉积室中的基座移动装置上移除基座；将基座插入与气相沉积室相连的基座清洁室中；以及从基座去除氮化物材料。在气相沉积过程中，例如在电子器件的制造过程中，诸如氮化硅或氮化钛的氮化物材料可能已经累积在基座上。
一方面，公开了一种从基座去除氮化硅的方法。从衬底去除氮化硅的方法包括：从包括至少两个沉积站的气相沉积室中的基座移动装置上移除基座；将基座插入与气相沉积室相连的基座清洁室中；以及从基座去除氮化硅。
一方面，公开了一种从基座去除氮化钛的方法。从衬底去除氮化钛的方法包括：从包括至少两个沉积站的气相沉积室中的基座移动装置上移除基座，将基座插入与气相沉积室相连的基座清洁室中，以及从基座去除氮化钛。
通过附图中描绘的以下示例性实施例来进一步解释本公开。本文呈现的图示并不意味着是任何特定沉积组件或工具的实际视图，而仅仅是描述本公开实施例的示意性表示。附图中描绘的沉积组件及其部件可以包含额外的元件和细节，为了清楚起见，省略了这些元件和细节。应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并不一定是按比例绘制的。例如，图中一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以帮助提高对本公开的所示实施例的理解。附图中描绘的结构和器件可以包含额外的元件和细节，为了清楚起见，可以省略这些元件和细节。
图1是根据本发明的沉积组件的示意性俯视图。图1的实施例显示了包括三个沉积室110的气相沉积组件100。沉积室110是多站室。每个沉积室110包括安装在基座移动装置113上的至少两个基座112。基座移动装置113由圆圈示意性地表示，其例如可以是沉积室110中的旋转轨道。然而，基座移动装置113可以各种方式设计，并且本公开不限于基座移动装置113的任何特定类型或设计。在图1的实施例中，每个沉积室包括相同数量的沉积站111，即五个。然而，可以为每个沉积室110独立选择包括沉积站111的数量在内的设计。
在两个沉积室110中，基底200显示在基座上，而在一个沉积室110中，为了说明的目的，基底200被省略。由于图1以俯视图示出了气相沉积组件100，所以已经省略了基座112上方的所有室结构。然而，沉积站111以围绕基座112的虚线示出。在图1中，每个沉积室包括五个沉积站111，一个沉积站用于基座移动装置113中的每个基座112。然而，可以设计比基座移动装置113中的基座位置少一个沉积站的沉积室110。这个额外的位置可以用于将基座112装载基座移动装置113和/或从其卸载，而不影响沉积站111中的衬底200的处理。
在图1的示意图中，所有基座112都位于沉积站111。当基座从一个沉积站移动到另一个沉积站时，它们在基座移动装置113上围绕旋转轴线以圆形图案旋转。旋转轴线位于基座之间，并且旋转轴线从衬底平面竖直延伸(即朝向观察方向)。因此，在这个实施例中，所有的基座112可以同时移动。
在图1的实施例中，三个沉积室中最中心的沉积室110包括处理室120。基座112显示在处理室120内，传送系统130显示在处理室120旁边。尽管传送系统130被描述为包括单个机器人臂，但在一些实施例中，在传送系统130中可以有两个或更多个机器人臂。在一些实施例中，传送系统130可以包括除了机器人臂之外的在沉积室110和处理室120之间移动基座的其他装置。
除了沉积室110之外，气相沉积组件100还包括用于将衬底200装载到气相沉积组件100中的装载室170和传送室160，衬底200由传送室机器人臂161或类似系统通过传送室160移动到沉积室110和从其移出。在这些隔室(即装载锁170、传送室160和沉积室110)中的每个之间可以有气体密封件、端口等，以将隔室中的处理气氛彼此分开，并避免污染衬底200。根据本公开的衬底200可以是半导体衬底，例如硅晶片。衬底可能已经包括在早期处理期间沉积在其上的材料，和/或部分制造的半导体器件。
在根据本发明的方法中，目标为在处理室120中处理的基座被传送系统130捕获并移动到处理室120。基座112然后可以在处理室120中被处理，并通过传送系统130返回到沉积室110。在其中一个基座112被移动、处理或等待处理期间，在沉积室110中处理的沉积可以至少对其他基座继续。基座移动装置113中用于被处理的基座112的位置可以保持空闲，或者该位置可被另一个基座112填充。衬底200可以定位在替换基座112上，使得在其中一个基座112被处理时，基座112和沉积站111的所有位置都可以继续使用。
基座112可以通过各种方式作为处理室中的处理目标。例如，在预定数量的沉积循环之后，基座112可以作为处理的目标，比如清洁。可以基于在给定沉积室110或气相沉积组件100中运行的一个或多个过程来预测基座112上的材料累积，并且基于该信息来确定处理之间的间隔。在一些实施例中，沉积组件100可以包括通过例如使用检测器和计算机实现的装置来检测基座112状况的装置，并且当达到指示基座112状况的预定阈值时，基座112可以作为处理的目标。
图2描绘了根据本公开的沉积室110和处理室120的实施例的俯视图。为了简单起见，已经省略了沉积组件的所有其他部件。然而，图2所示的沉积室可以是气相沉积组件上的多个沉积室之一。在该实施例中，沉积室110的横截面轮廓是圆形的。然而，反应室110的形状可以是设计选择，并且可以变化。沉积室110包括三个沉积站111和连接到基座移动装置113的三个基座112。图2中实施例的基座移动装置113包括从中心轴线延伸的三个臂，每个臂保持一个基座。尽管在该实施例中沉积站和相应臂的数量是三个，但该数量可以如针对图1的实施例所描述的那样变化。沉积站111再次以围绕基座的虚线示出。
图2示出了连接到沉积室110的处理室120，以及用于在基座移动装置113和处理室120之间移动基座的传送系统130。传送系统130定位成使得在空闲状态下，它不会干扰基座移动装置113对基座的移动。当基座112作为处理室120中的处理目标时，基座移动装置113将基座定位在离传送系统130合适的距离处，以便被拾取。在一些实施例中，传送系统130拾取基座112的位置与沉积站111的位置不同。在一些实施例中，传送系统130拾取基座112的位置与沉积站111的位置相同。当基座适当定位时，由包括基座保持装置(在该实施例中为叉)的机器人臂示出的传送系统130将从基座移动装置113拾取基座，并将其移动到处理室120。
在图2中，在沉积室110和处理室120之间示意性地描绘了端口或门180。在这样的实施例中，基座112可以直接在端口/门180的另一侧的空间中被处理。然而，在一些实施例中，处理室120可以并入包括多于一个隔室的更大处理设备中。例如，如果基座存储在处理室120中，并且不希望它们重复暴露于在处理室120中进行的处理，则可能是这种情况。此外，在处理室120连接到多于一个沉积室110的实施例中，可能期望在处理之前和/或之后分离来自不同沉积室110的基座112，以避免沉积室110之间的任何污染，因为不同的沉积过程可能在它们中运行。
图3以示意性俯视图示出了根据本公开的处理设备140的实施例。在图3的实施例中，处理室120不直接连接到沉积室110。处理室120位于处理设备140内部。处理设备140通过端口/门180连接到两个沉积室(未示出)。虽然在处理室120和处理设备140的这个实施例中，处理室120与两个沉积室接触，并且从两个沉积室接收基座，但在一些实施例中，处理设备140与一个沉积室接触。在一些实施例中，处理设备140与三个沉积室接触。在一些实施例中，处理设备140与四个沉积室接触。在一些实施例中，处理设备140与至少两个沉积室接触。因此，在这样的实施例中，处理室120配置和布置成从至少两个沉积室接收基座112。
可以避免沉积室之间的气体混合的方式来调节端口/门180。在设计这种门的领域中，各种替代方案是已知的。门—作为气相沉积设备中的其余设备—可以由计算机系统控制。
图3的处理设备140包括两个传送系统130，用于将基座从沉积室移动到处理室120中。在一些实施例中，处理设备140包括一个传送系统130。在一些实施例中，处理设备140包括三个传送系统130。在一些实施例中，处理设备140包括两个或更多个传送系统130。在一些实施例中，所有传送系统130都位于处理设备140中。在一些实施例中，所有传送系统130都位于沉积室中。在一些实施例中，处理设备140包括至少一个传送系统130，并且沉积室包括至少一个传送系统130。因此，可以为每个气相沉积组件适当地选择传送系统130的数量和定位。每个传送系统130可用于在处理设备140和一个沉积室110之间移动基座。可替代地，一个传送系统130可用于将基座从一个以上的沉积室110移动到处理室120或处理设备140。
除了机器人臂之外，传送系统130可以包括用于临时保持基座112的基座分段站150。例如，基座112可以从基座移动装置中移除，并放置在基座分段站150中，以等待被移动到处理室120中。类似地，经处理的基座112可被放置在基座分段站150中，以等待被移动到沉积室中。在一些实施例中，沉积室包括基座分段站150。在一些实施例中，当基座112未使用或未被处理时，将基座保持在处理设备和沉积室中的可能性可以提供优点。例如，仅在有限的时间内打开端口/门180是可能的，并且视情况而定，保持基座准备处理或使用的可能性可以提高沉积组件的效率并允许增加产量。在一些实施例中，根据本公开的气相沉积组件包括用于保持经处理的和未处理的基座112的分离的基座分段站150。将基座从沉积室移动到处理室120的相同传送机器人可以用于将基座移动到基座分段站150和从其移动。可替代地，基座分段站150可以具有专用机器人。
在图3的实施例中，处理室120(虚线圆)是处理设备140内部的独立隔室。处理室120可以类似于沉积室110中的沉积站111操作，进行必要的调整以考虑目的的不同。处理室120的确切设计和部件取决于在处理室120中进行的处理。
图4示出了根据本发明的沉积室和处理室的实施例的俯视图。在该图中，为了清楚起见，省略了大多数沉积室结构，包括沉积站。图4示出了基座112如何被传送系统臂132从基座移动装置113上移除，并被插入到处理室120中。在该实施例中，处理室120位于沉积室中，靠近基座移动装置113和沉积站(未示出)。
在该图中，用于被处理的基座112的基座台114是可见的。为了清楚起见，已经省略了基座台114的所有细节。在处理室120中待清洁的基座112用虚线表示，因为在该视图中，它位于处理室120结构(“盖”，见图5)的下方。类似地，实际上，传送机器人的基座保持装置133(在该实施例中为叉)是不可见的，因此其轮廓用虚线表示。
图5示出了图4的实施例的示意性侧视图，重点是处理室120和传送系统130的特征。基座移动装置在图中由基座台114表示，被处理的基座112已经从基座台114上移除。应当理解，基座台114可以包含与基座112的小心定位和牢固保持相关的各种结构特征，这些特征在本说明中已经省略。
图5中可见的传送系统130的部件是主体131，其将臂132连接到沉积室的基部，并连接到控制传送系统130的控制装置。臂132是铰接的，并且可选地配备有致动器或其他装置，以相对于铰链1321移动臂的部分1322。基座保持装置133(再次由叉表示)示出在将基座112插入处理室120的臂132的端部。基座保持装置133可以在处理期间被移除。然而，在一些实施例中，在处理室120中的处理期间，基座保持装置133可以保持附接到基座。
基座保持装置133可以竖直移动。例如，在使用包含多个基座支架位置的基座分段站的实施例中，可以使用竖直移动。此外，在相同传送系统130用于基座和衬底的实施例中，可以具有竖直可移动基座保持装置的优点(在这种情况下，其也将用作衬底保持装置)。在这样的实施例中，基座保持装置133的高度可以根据由传送系统移动的部件(即衬底或基座)来选择。
在图5的实施例中，处理室120包括基座托盘123和将处理气体或等离子体提供到处理室120中的注射器122。处理室120中使用的气体和/或等离子体通过气体管线121提供。气体管线可以包括用于不同气体的多个通道(未示出)、导管或管道。在该实施例中，注射器122用作处理室的盖。通过将注射器122和基座112合在一起来关闭处理室120。因此，基座112形成处理室120外壳的一部分。在一些实施例中，当基座搁置在基座托盘123上时，基座托盘123和注射器122用于关闭处理室120。基座托盘可以比图5中所示的大，使得其边缘延伸到基座112边缘之外。在一些实施例中，注射器122是与处理室盖分离的结构。注射器122的设计可以取决于在处理室120中进行的处理的类型。处理室可以包括一个以上的注射器122。
在一些实施例中，可以通过降低注射器122或其他处理室120结构来关闭处理室120，以与基座112或基座托盘123相遇。在一些实施例中，可以通过升高基座托盘123来关闭处理室120，以使基座或基座托盘123与注射器122或处理室120的其他结构相遇。
气体，包括从基座表面移除的任何材料，通过一个或多个排气装置(未示出)从处理室移除。排气装置可以位于不同的位置。在一些实施例中，排气装置位于喷射器122中，喷射器122可以具有入口开口和排气开口。入口开口和排气开口可以是分开的开口。在一些实施例中，排气装置可以位于基座托盘中。
图6是呈现根据当前公开的方法300的实施例的流程图。在该方法中，在阶段301，从基座移动装置中移除基座。然后，在阶段302，基座被插入处理室。在一些实施例中，在插入处理室之前，基座可以临时保持在基座分段站中。在阶段303，清洁基座。在一些实施例中，从基座清洁氮化物材料，例如氮化钛或氮化硅。本公开不限于这些材料。相反，各种材料比如氧化物、碳化物、硫化物和元素金属可以在清洁过程中从基座去除。图6所示的阶段304即将基座放置在基座托盘上是可选的。在一些实施例中，基座在处理后被放置在基座托盘上。在一些实施例中，基座在处理后不被放置在基座托盘上。在一些实施例中，在处理之后，基座被直接放置在基座移动装置的基座台上。在阶段305，基座返回到基座移动装置。在一些实施例中，基座被返回到其在阶段301被移除的同一基座台。在一些实施例中，基座被返回到不同于其在阶段301被移除的基座台。在一些实施例中，基座被返回到其在阶段301被移除的同一基座移动装置。在这样的实施例中，基座台可以是相同的或不同的。在一些实施例中，基座被返回到不同于其在阶段301被移除的基座移动装置。
单个基座可以多次经受根据本公开的清洁方法。在一些实施例中，根据本公开的气相沉积组件具有检测基座是否需要清洁的装置。例如，可以监控衬底表面的特性。在一些实施例中，基于在沉积室中执行的沉积过程，可以预先计算出需要清洁的基座。
上述公开的示例实施例不限制本发明的范围，因为这些实施例仅仅是本发明的实施例的示例，本发明的范围由所附权利要求及其法律等同物来限定。任何等同的实施例都在本发明的范围内。除了在此示出和描述的那些之外，本公开的各种修改比如所描述的元件的可替换的有用组合对于本领域技术人员来说从描述中将变得显而易见。这种修改和实施例也旨在落入所附权利要求的范围内。

Claims (23)

1.一种用于在衬底上沉积材料的气相沉积组件，该气相沉积组件包括：
沉积室，包括：
用于在衬底上沉积材料的至少两个沉积站；
多个基座，每个基座配置和布置成保持衬底；
基座移动装置，其配置和布置成可拆卸地保持基座并在沉积站之间移动所述基座；
处理室，其构造和布置成接收和处理来自沉积室的基座；以及
传送系统，其配置和布置成在沉积室和处理室之间移动基座。
2.根据权利要求1所述的沉积组件，其中，所述沉积组件包括第二传送系统，其配置和布置成在所述处理室内移动基座。
3.根据前述权利要求中任一项所述的沉积组件，其中，所述基座移动装置配置和布置成同时移动所有基座。
4.根据权利要求3所述的沉积组件，其中，所述基座移动装置围绕旋转轴以圆形方式旋转所述基座。
5.根据前述权利要求中任一项所述的沉积组件，其中，所述沉积组件还包括用于保持经处理的基座的基座分段站。
6.根据权利要求5所述的沉积组件，其中，所述基座分段站位于所述沉积室中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的沉积组件，其中，所述沉积组件包括比沉积站更多的基座。
8.根据前述权利要求中任一项所述的沉积组件，其中，所述处理室是清洁室。
9.根据权利要求8所述的沉积组件，其中，所述清洁室是等离子体清洁室、热清洁室、蚀刻清洁室、化学清洁室、辐射清洁室、退火室、溅射清洁室或其组合。
10.根据前述权利要求中任一项所述的沉积组件，其中，所述处理室配置和布置成处理基座。
11.根据前述权利要求中任一项所述的沉积组件，其中，所述处理室配置和布置成处理衬底和基座。
12.根据前述权利要求中任一项所述的沉积组件，其中，所述处理室配置和布置成调节基座。
13.根据权利要求12所述的沉积组件，其中，所述调节包括涂覆基座。
14.根据权利要求12所述的沉积组件，其中，所述调节包括对基座进行退火。
15.根据前述权利要求中任一项所述的沉积组件，其中，所述沉积组件包括衬底处理系统，并且所述衬底处理系统配置和布置成用作所述基座传送系统。
16.根据前述权利要求中任一项所述的沉积组件，其中，所述处理室配置和布置成接收来自至少两个沉积室的基座。
17.一种用于处理气相沉积组件的基座的处理设备，包括：
壳体；
基座保持器，其配置和布置成保持待处理基座；
处理装置，其配置和布置成处理基座；
其中，基座处理设备配置和布置成从至少两个沉积室接收基座。
18.根据权利要求17所述的处理设备，其中，所述处理设备包括用于在所述基座保持器和沉积室之间移动基座的传送系统。
19.根据权利要求17或18所述的处理设备，其中，所述处理设备包括用于存储基座的基座分段站。
20.一种清洁衬底的方法，包括：
从包括至少两个沉积站的气相沉积室中的基座移动装置移除基座；
将基座插入连接到气相沉积室的基座清洁室中；以及
清洁基座。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，清洁包括在所述基座清洁室中提供等离子体和/或加热基座清洁室。
22.根据权利要求20或21中任一项所述的方法，其中，清洁包括在所述基座清洁室中提供蚀刻剂。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的方法，其中，清洁包括从所述基座清洁氮化物材料。
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