CN116034461A - 多处理半导体处理系统 - Google Patents

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J·C·罗查-阿尔瓦雷斯
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Abstract

示例性基板处理系统可以包括多个处理区域。该系统可以包括限定与多个处理区域流体耦接的转移区域的转移区域外壳。该系统可包括多个基板支撑件。多个基板支撑件中的每个基板支撑件可以在转移区域和多个处理区域的相关处理区域之间垂直平移。该些系统可以包括转移装置，该转移装置包括延伸穿过转移区域外壳的可旋转轴。转移装置还可包括与可旋转轴耦接的端执行器。该些系统可以包括排气前级管道，该排气前级管道包括多个前级管道尾部。多个前级管道尾部中的每个前级管道尾部可以与多个处理区域中的单独的处理区域流体耦接。系统可包括多个节流阀。

Description

多处理半导体处理系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年7月19日提交的题为“MULTIPLE PROCESS SEMICONDUCTORPROCESSING SYSTEM”的美国专利申请号16/932,795的优先权，该申请通过引用整体并入本文。
技术领域
本技术涉及半导体处理和设备。更具体地，本技术涉及具有多个处理区域的半导体处理系统。
背景技术
半导体处理系统通常利用群集工具将多个处理腔室整合在一起。这种配置可以促进多个按顺序的处理操作的执行，而无需从受控处理环境中移除基板，或者它可以允许在不同的腔室中一次对多个基板执行类似的处理。这些腔室可以包括例如脱气腔室、预处理腔室、转移腔室、化学气相沉积腔室、物理气相沉积腔室、蚀刻腔室、计量腔室和其他腔室。选择群集工具中的腔室组合，以及运行这些腔室的操作条件和参数，以使用特定处理配方和处理流程制造特定结构。
一些处理系统可以包括连接在一起的多个处理区域和转移区域。根据部件的布局和配置，通过系统输送的前驱物可能可以流体地进出不同的区域。当沉积和清洁前驱物(包括前驱物的等离子体增强物质)可能进入系统的区域时，系统内可能发生沉积或损坏。此外，特定的布局和流动模式可能会限制不同处理区域之间的压差，这可能会限制可以同时执行的处理类型，并且可能会挑战系统不同区域的消耗。
因此，需要能够用于在半导体处理腔室和系统内有效地流动和排出材料的改进的系统和部件。本技术解决了这些和其他需要。
发明内容
示例性基板处理系统可以包括多个处理区域。系统可以包括限定出与多个处理区域流体耦接的转移区域的转移区域外壳。系统可包括多个基板支撑件。多个基板支撑件中的每个基板支撑件可以在转移区域和多个处理区域的相关处理区域之间垂直平移。系统可以包括转移装置，该转移装置包括延伸穿过转移区域外壳的可旋转轴。转移装置还可包括与可旋转轴耦接的端执行器。该系统可以包括排气前级管道，该排气前级管道包括多个前级管道尾部。多个前级管道尾部中的每个前级管道尾部可以与多个处理区域中的单独的处理区域流体耦接。该系统可包括多个节流阀。多个节流阀中的节流阀可以结合在多个前级管道尾部的每个前级管道尾部中。
在一些实施例中，系统可以包括多个净化通道，该多个净化通道围绕多个基板支撑件中的每个基板支撑件延伸。多个净化通道中的每个净化通道可以延伸穿过靠近多个基板支撑件中的基板支撑件的转移区域外壳。多个处理区域中的每个处理区域可以至少部分地由单独的盖堆叠从上方加以限定。每个盖堆叠可以包括与基板处理系统的排气口流体耦接的泵送衬垫。每个泵送衬垫可以至少部分地限定来自用于通过多个净化通道输送的净化气体的每个处理区域的排气流动路径。该系统可以包括从多个基板支撑件中的每个基板支撑件延伸的阻流衬垫。当基板支撑件处于用于处理的升高位置时，每个阻流衬垫可以限定多个孔，这些孔在相关联的处理区域和转移区域之间提供流体连通。多个基板支撑件可以包括围绕转移区域分布的至少三个基板支撑件。转移装置可以位于多个基板支撑件之间的中央。
本技术的一些实施例可以包括半导体处理方法。该方法可包括通过基板处理系统的多个盖堆叠输送一种或多种处理前驱物。多个盖堆叠中的每个盖堆叠流体地进入多个处理区域中的处理区域。多个处理区域中的每个处理区域可以至少部分地由多个盖堆叠的盖堆叠和多个基板支撑件的基板支撑件来限定。该方法可以包括在多个处理区域中的两个处理区域之间形成压差。该方法可以包括通过延伸穿过限定转移区域的转移区域外壳的多个净化通道将净化气体输送到基板处理系统的转移区域中。转移区域可以与多个处理区域中的每个处理区域流体耦接。该方法可以包括通过多个盖堆叠中的每个盖堆叠的泵送衬垫排出处理前驱物和净化气体。
在一些实施例中，多个处理区域中的两个处理区域之间的压差可以大于或大约为10托。基板处理系统可以包括位于转移区域中的转移装置。转移装置可包括延伸穿过转移区域外壳的可旋转轴。端执行器可以与可旋转轴耦接。端执行器可包括限定与净化源流体连接的中心孔的中心毂。端执行器还可以包括多个臂，该多个臂的臂的数量等于多个基板支撑件中的基板支撑件的数量。输送可以包括将第一前驱物输送到多个处理区域中的两个处理区域中的第一处理区域。该方法可以包括将第二前驱物输送到多个处理区域中的两个处理区域中的第二处理区域。第一前驱物或第二前驱物可以是沉积前驱物。
多个基板支撑件中的每个基板支撑件还可以包括从每个基板支撑件向基板处理系统的转移区域延伸的阻流衬垫。每个阻流衬垫可以限定多个孔，当基板支撑件处于升高位置以进行处理时，这些孔在处理区域和转移区域之间提供流体连通。净化气体可以通过限定在阻流衬垫中的多个孔从转移区域输送。基板处理系统可以包括系统前级管道，该系统前级管道包括多个前级管道尾部。多个前级管道尾部中的每个前级管道尾部可以与多个处理区域中的单独的处理区域流体耦接。基板处理系统可包括多个节流阀。多个节流阀中的一个节流阀可以结合在多个前级管道尾部的每个前级管道尾部中。该方法可以包括与多个节流阀中的第二节流阀分开地调节多个节流阀中的第一节流阀以维持多个处理区域中的两个处理区域之间的压差。一种或多种处理前驱物可被净化气体限制或防止流入基板处理系统的转移区域。
这种技术可以提供优于传统系统和技术的许多好处。例如，净化通道可以限制或防止处理前驱物进入系统内的转移区域。此外，系统可以促进在系统内的不同处理区域内执行不同的处理。结合以下描述和附图更详细地描述这些和其他实施例以及它们的许多优点和特征。
附图说明
通过参考说明书的其余部分和附图，可以实现对所公开技术的性质和优点的进一步理解。
图1A示出了根据本技术的一些实施例的示例性处理工具的示意性俯视图。
图1B示出了根据本技术的一些实施例的示例性处理系统的示意性局部剖视图。
图2示出了根据本技术的一些实施例的示例性基板处理系统的转移部分的示意性等距视图。
图3示出了根据本技术的一些实施例的示例性基板处理系统的示例性排气系统的示意性等距视图。
图4示出了根据本技术的一些实施例的净化气体输送系统的示意性局部等距视图。
图5示出了根据本技术的一些实施例的处理系统的示意性局部剖视图。
图6示出了根据本技术的一些实施例的半导体处理方法中的选定的操作。
包括若干附图作为示意图。应当理解的是，这些附图是为了说明的目的，除非特别说明是按比例或比例的，否则不应认为是按比例或比例的。此外，作为示意图，提供这些附图是为了帮助理解，并且可能不包括与现实表现相比的所有方面或信息，并且可能包括夸示材料用于说明目的。
在附图中，相似的部件和/或特征可以具有相同的附图标记。此外，相同类型的各种部件可以通过在附图标记后面加上区分相似部件的字母来区分。如果说明书中仅使用第一附图标记，则该描述适用于具有相同第一附图标记的任何一个相似部件，而不管字母如何。
具体实施方式
基板处理可包括用于添加、移除或以其他方式修改晶片或半导体基板上的材料的时间密集型操作。基板的有效移动可减少队列时间并提高基板产量。为了增加群集工具内处理的基板数量，可以在主机上加入额外的腔室。尽管可以通过加长工具不断增加转移机器人和处理腔室，但这可能会随着群集工具的占地面积扩大而变得空间效率低下。因此，本技术可以包括在限定的占地面积内具有增加数量的处理腔室的群集工具。为了适应转移机器人的有限占地面积，本技术可以从机器人横向向外增加处理腔室的数量。例如，一些传统的群集工具可以包括一个或两个处理腔室，这些处理腔室围绕位于中央的转移机器人的部分来定位，以最大化机器人径向周围的腔室数量。本技术可以通过结合横向向外的附加腔室作为另一列或另一组腔室来扩展该概念。例如，本技术可应用于包括三个、四个、五个、六个或更多个可在一或更多机器人进出位置中的每一个处进出的处理腔室的群集工具。
然而，随着附加处理位置的添加，在每个位置没有附加转移能力的情况下，从中央机器人进出这些位置可能不再可行。一些传统技术可以包括晶片载体，在过渡期间基板保持在晶片载体上。然而，晶片载体可能会导致基板上的热不均匀性和颗粒污染。本技术通过合并与处理腔室区域垂直对齐的转移部分和可与中央机器人协同操作以进出额外晶片位置的旋转式传送带或转移装置来克服这些问题。基板支撑件然后可以在转移区域和处理区域之间垂直平移以输送用于处理的基板。
当转移区域对于处理区域是流体可进出的时，处理气体或等离子体增强物质可以渗透通过处理区域并进入转移区域。这些可包括沉积前驱物、清洁气体或其他材料的活性前驱物可导致在转移区域内发生沉积或其他处理相互作用，并且可能导致在转移区域部件上发生沉积或损坏。本技术可以通过将一种或多种净化气体输送到转移区域以帮助限制或防止处理前驱物进入转移区域来克服这些问题。此外，通过利用这些净化气体并控制它们的流量并结合额外的系统部件，本技术可以允许在系统的各个处理区域内执行不同的处理，这可以增加根据本技术的一些实施例的系统的功能。
虽然剩余的公开内容将例行地确定可以采用本结构和方法的特定结构(例如四位置转移区域)，但是将容易理解，基板处理系统或部件可以同等地用于任何数量的其他系统或腔室。因此，不应认为该技术仅限于单独用于任何特定腔室。此外，虽然将描述示例性工具系统以为本技术提供基础，但应理解，本技术可以与任何数量的半导体处理腔室和工具结合，其中这些半导体处理室和工具可以从将要描述的一些或所有操作和系统中受益。
图1A示出了根据本技术的一些实施例的沉积、蚀刻、烘烤和固化腔室的基板处理工具或处理系统100的一个实施例的俯视图。在图中，一组前开式标准舱102供应各种尺寸的基板，这些基板由机械臂104a和104b接收在工厂接口103内，并在被输送到基板处理区域108(其位于腔室系统或四个一组(quad)部分109a-c中)的一者之前被放置在负载锁或低压保持区域106中，四个一组部分109a-c的每者可以是具有与多个处理区域108流体耦接的转移区域的基板处理系统。尽管示出了四个一组系统，但应当理解，本技术同样包括结合独立腔室、双腔室和其他多腔室系统的平台。容纳在转移腔室112中的第二机械臂110可以用于将基板晶片从保持区域106输送到四个一组部分109并返回，并且第二机械臂110可以容纳在转移腔室中，其中每个四个一组部分或处理系统可以与该转移腔室连接在一起。每个基板处理区域108可以被配备以执行多个基板处理操作，包括任意数量的沉积处理，包括循环层沉积、原子层沉积、化学气相沉积、物理气相沉积以及蚀刻、预清洁、退火、等离子体处理、脱气、定向和其他基板处理。
每个四个一组部分109可以包括转移区域，该转移区域可以从第二机械臂110接收基板并且将基板输送到第二机械臂110。腔室系统的转移区域可以与具有第二机械臂110的转移腔室对齐。在一些实施例中，机器人可以横向进出转移区域。在随后的操作中，转移部分的部件可以将基板垂直地平移到上覆的处理区域108中。类似地，转移区域也可操作以在每个转移区域内的位置之间旋转基板。基板处理区域108可以包括用于在基板或晶片上沉积、退火、固化和/或蚀刻材料薄膜的任何数量的系统部件。在一种配置中，两组处理区域，例如四个一组部分109a和109b中的处理区域，可用于在基板上沉积材料，而第三组处理腔室(例如四个一组部分109c中的处理腔室或区域)则可用于固化、退火或处理沉积的薄膜。在另一种配置中，所有三组腔室，例如所示的所有十二个腔室，可以被配置为在基板上沉积和/或固化薄膜。
如图所示，第二机械臂110可以包括用于同时输送和/或取回多个基板的两个臂。例如，每个四个一组部分109可以包括沿着转移区域的外壳的表面的两个进出口107，其可以与第二机械臂横向对齐。可以沿着与转移腔室112相邻的表面限定进出口。在一些实施例中，例如所示出的，第一进出口可以与四个一组部分的多个基板支撑件中的第一基板支撑件对准。此外，第二进出口可以与四个一组部分的多个基板支撑件中的第二基板支撑件对准。在一些实施例中，第一基板支撑件可以与第二基板支撑件相邻，并且两个基板支撑件可以限定第一列基板支撑件。如所示配置中所示，第二列基板支撑件可定位在第一列基板支撑件后面而从转移腔室112横向向外。第二机械臂110的两个臂可以间隔开以允许两个臂同时进入四个一组部分或腔室系统以将一个或两个基板输送至或取回转移区域内的基板支撑件。
所描述的任何一或更多转移区域可以与与不同实施例中所示的制造系统分离的附加腔室合并。应当理解，处理系统100考虑了用于材料薄膜的沉积、蚀刻、退火和固化腔室的附加配置。此外，任何数量的其他处理系统可以与本技术一起使用，其可以结合用于执行任何特定操作(例如基板移动)的输送系统。在一些实施例中，可以提供对多个处理腔室区域的进出同时在各个部分(例如所提到的保持和转移区域)中保持真空环境的处理系统可以允许在多个腔室中执行操作同时在离散的处理之间保持特定的真空环境。
图1B示出了根据本技术的一些实施例的示例性处理工具(例如穿过腔室系统)的一个实施例的示意性横截面正视图。图1B可以示出通过任何四个一组部分109中的任何两个相邻处理区域108的截面视图。正视图可以说明一或更多处理区域108与转移区域120的配置或流体耦接。例如，连续的转移区域120可由转移区域外壳125限定。外壳可以限定开放的内部容积，在该内部容积中可以设置多个基板支撑件130。例如，如图1A所示，示例性处理系统可以包括四个或更多个，包括分布在外壳内围绕转移区域的多个基板支撑件130。基板支撑件可以是如图所示的基座，但也可以使用多种其他配置。在一些实施例中，基座可以在转移区域120和覆盖转移区域的处理区域之间垂直平移。基板支撑件可以沿着基板支撑件的中心轴而沿着腔室系统内的第一位置和第二位置之间的路径垂直平移。因此，在一些实施例中，每一基板支撑件130可与由一或更多腔室部件界定的上覆处理区域108轴向对准。
开放式转移区域可以提供转移装置135(例如转盘)在各种基板支撑件之间接合和移动基板(例如旋转)的能力。转移装置135可以围绕中心轴旋转。这可以允许基板被定位以在处理系统内的任何处理区域108内进行处理。转移装置135可包括一或更多端执行器，其可从上方、下方接合基板，或可接合基板的外边缘以围绕基板支撑件移动。转移装置可以从转移腔室机器人接收基板，例如先前描述的机器人110。转移装置然后可以旋转基板以交替基板支撑件以促进附加基板的输送。
一旦经定位并等待处理，转移装置可以将端执行器或臂定位在基板支撑件之间，这可以允许基板支撑件升高经过转移装置135并且将基板输送到处理区域108中，该处理区域108可以从转移区域垂直偏移。例如，并且如图所示，基板支撑件130a可以将基板输送到处理区域108a中，而基板支撑件130b可以将基板输送到处理区域108b中。这可以用其他两个基板支撑件和处理区域而发生，以及在包括附加处理区域的实施例中具有附加基板支撑件和处理区域而发生。在该配置中，当可操作地接合而用于处理基板时(例如在第二位置)，基板支撑件可以至少部分地从下方限定处理区域108，并且处理区域可以与相关联的基板支撑件轴向对齐。处理区域可以由面板140以及其他盖堆叠部件从上方限定。在一些实施例中，每个处理区域可具有单独的盖堆叠部件，但在一些实施例中，部件可容纳多个处理区域108。基于这种配置，在一些实施例中，每个处理区域108可以与转移区域流体耦接，同时从上方与腔室系统或四个一组部分内的每个其他处理区域流体隔离。
在一些实施例中，面板140可以作为用于在处理区域108内产生局部等离子体的系统的电极来操作。如图所示，每个处理区域可以利用或结合单独的面板。例如，可以包括面板140a以从处理区域108a上方限定，并且可以包括面板140b以从处理区域108b上方限定。在一些实施例中，基板支撑件可以作为用于在面板和基板支撑件之间产生电容耦接等离子体的配对电极来操作。根据容积几何形状，泵送衬垫145可以至少部分地径向地或横向地限定处理区域108。同样，可以为每个处理区域使用单独的泵送衬垫。例如，泵送衬垫145a可以至少部分径向地限定处理区域108a，并且泵送衬垫145b可以至少部分地径向限定处理区域108b。在实施例中，阻挡板150可以定位在盖155和面板140之间，并且可以再次包括单独的阻挡板以促进每个处理区域内的流体分布。例如，可以包括阻挡板150a以用于朝向处理区域108a的分布，并且可以包括阻挡板150b以用于朝向处理区域108b的分布。
盖155可以是用于每个处理区域的单独部件，或者可以包括一或更多共同方面。在一些实施例中(例如所示出的)，盖155可以是限定多个孔160的单个部件，其用于将流体输送到单独的处理区域。例如，盖155可以限定用于将流体输送到处理区域108a的第一孔160a，并且盖155可以限定用于将流体输送到处理区域108b的第二孔160b。可以为每个部分内的附加处理区域定义附加孔(当包括时)。在一些实施例中，每个四个一组部分109－或可容纳多于或少于四个基板的多处理区域部分，可包括一或更多远程等离子体单元165，其用于将等离子体流出物输送到处理腔室中。在一些实施例中，可以为每个腔室处理区域并入单独的等离子体单元，尽管在一些实施例中可以使用更少的远程等离子体单元。例如，如图所示，单个远程等离子体单元165可用于多个腔室，例如两个、三个、四个或更多个腔室而高达至特定四个一组部分的所有腔室。在本技术的实施例中，管道可以从远程等离子体单元165延伸到每个孔160以用于输送等离子体流出物以进行处理或清洁。
在一些实施例中，净化通道170可以延伸穿过靠近或接近每个基板支撑件130的转移区域外壳。例如，多个净化通道可以延伸穿过转移区域外壳以提供流体进出口以供经流体耦接的净化气体被输送到转移区域中。净化通道的数量可以与处理系统内的基板支撑件的数量相同或不同(包括更多或更少)。例如，净化通道170可以延伸穿过每个基板支撑件下方的转移区域外壳，并且在一些实施例中，多个净化通道可以分布在每个基板支撑件周围。对于图示的两个基板支撑件130，第一净化通道170a可以延伸穿过靠近基板支撑件130a的外壳，并且第二净化通道170b可以延伸穿过靠近基板支撑件130b的外壳。应当理解，任何附加的基板支撑件可以类似地具有延伸穿过转移区域外壳的垂直的(plumbed)净化通道，以提供进入转移区域的净化气体。
当净化气体通过一或更多净化通道输送时，它可以类似地通过泵送衬垫145排出，泵送衬垫145可以提供来自处理系统的所有排出路径。因此，在一些实施例中，处理前驱物和净化气体都可以通过泵送衬垫排出。净化气体可向上流动至相关联的泵送衬垫，例如流过净化通道170b的净化气体可从泵送衬垫145b从处理系统排出。如下文将进一步解释的，可以输送净化气体流以限制处理前驱物侵入系统的转移区域。此外，在本技术的一些实施例中，为了限制处理前驱物在各个处理区域之间的中心区域中的积聚，额外的净化气体可以流过并围绕转移装置135。
如所指出的，处理系统100(或更具体地，与处理系统100或其他处理系统结合的四个一组部分或腔室系统)可以包括位于所示处理腔室区域下方的转移部分。图2示出了根据本技术的一些实施例的示例性腔室系统200的转移部分的示意性等距视图。图2可以示出上述转移区域120的附加方面或方面的变化，并且可以包括所描述的任何部件或特征。图标的系统可以包括转移区域外壳205，转移区域外壳205限定了在其中可以包括多个部件的转移区域。转移区域可以附加地至少部分地由处理腔室或与转移区域流体耦接的处理区域从上方限定，例如图1A的四个一组部分109中所示的处理腔室区域108。转移区域外壳的侧壁可以限定一或更多进出位置207，基板可以通过该些进出位置207被输送和取回，例如通过如上所述的第二机械臂110。在一些实施例中，进出位置207可以是狭缝阀或其他可密封进出位置，其包括门或其他密封机构以在转移区域外壳205内提供密封环境。尽管示出了两个这样的进出位置207，但是应当理解，在一些实施例中可以仅包括单个进出位置207，以及在转移区域外壳的多个侧面上的进出位置。还应当理解，所示的转移部分的尺寸可以适合任何基板尺寸，包括200mm、300mm、450mm，或更大或更小的基板，包括由任意数量的几何形状或形状表征的基板。
在转移区域外壳205内可以是围绕转移区域容积来定位的多个基板支撑件210。尽管图示了四个基板支撑件，但应理解，本技术的实施例类似地涵盖任何数量的基板支撑件。例如，根据本技术的实施例，多于或大约三个、四个、五个、六个、八个或更多个基板支撑件210可以容纳在转移区域中。第二机械臂110可以通过进出口207将基板输送到基板支撑件210a或210b中的一个或两个。类似地，第二机械臂110可以从这些位置取回基板。升降销212可以从基板支撑件210突出，并且可以允许机器人进出基板下方。在一些实施例中，升降销可以固定在基板支撑件上，或者固定在基板支撑件的可以在下方凹陷的位置处，或者升降销可以通过基板支撑件附加地升高或降低。基板支撑件210可以是垂直可平移的，并且在一些实施例中可以延伸至基板处理系统的处理腔室区域，例如处理腔室区域108，其位于转移区域外壳205上方。
转移区域外壳205可以为对准系统提供进出口215，对准系统可包括对准器，该对准器可如图所示延伸穿过转移区域外壳的孔并且可以与通过相邻孔而突出或传输的激光、相机或其他监控装置一起操作，并且该对准器可以确定正在平移的基板是否正确对齐。转移区域外壳205还可以包括转移装置220，该转移装置220可以以多种方式操作以定位基板并在各种基板支撑件之间移动基板。在一示例中，转移装置220可将基板支撑件210a及210b上的基板移动至基板支撑件210c及210d，这可允许额外的基板被输送到转移腔室中。额外的转移操作可包括在基板支撑件之间旋转基板以在上覆处理区域中进行额外处理。
转移装置220可包括中心毂225，其可包括延伸到转移腔室中的一或更多轴。与轴连接的可以是端执行器235。端执行器235可包括从中心毂径向或横向向外延伸的多个臂237。尽管示出了有臂从其延伸的中心体，但在各种实施例中，端执行器还可包括单独的臂，每个臂均与轴或中心毂耦接。在本技术的实施例中可以包括任意数量的臂。在一些实施例中，臂237的数量可以类似于或等于腔室中所包括的基板支撑件210的数量。因此，如图所示，对于四个基板支撑件，转移装置220可以包括从端执行器延伸的四个臂。臂可以由任何数量的形状和轮廓来表征，例如直轮廓或弓形轮廓，以及包括任何数量的远侧轮廓，其包括钩、环、叉或用于支撑基板和/或提供进出基板的其他设计，例如用于对齐或接合。
如上所述，在一些实施例中，可以在处理区域内包括中央净化。例如，当四个基板支撑件210中的每一个都包括靠近杆并延伸穿过转移腔室外壳的净化通道时，气流可能不会延伸越过中心毂225。因此，可能流向该区域的处理前驱物可能会积聚而不是从转移区域净化。为了限制或防止这种影响，在一些实施例中，本技术可以通过和/或围绕转移装置来传递额外的净化。如下文将描述的，气流可以从端执行器下方延伸，并且气流也可以延伸穿过的中心孔240，中心孔240限定穿过中心毂。孔可以提供流体进出口，该流体进出口是从端执行器可以与其耦接的转移装置的轴(例如可旋转轴)进入转移区域。净化源可与轴流体连接以提供穿过中心孔的净化路径。
端执行器235或端执行器的部件或部分可用于在转移或移动期间接触基板。这些部件以及端执行器可由多种材料制成或包括多种材料，包括导电和/或绝缘材料。在一些实施例中，材料可以被涂覆或镀覆以承受与可能从上覆处理腔室进入转移腔室的前驱物或其他化学品的接触。
此外，可以提供或选择材料以承受其他环境特性，例如温度。在一些实施例中，基板支撑件可用于加热设置在支撑件上的基板。基板支撑件可被配置为将表面或基板温度增加至大于或约100℃、大于或约200℃、大于或约300℃、大于或约400℃、大于或约500℃的温度、大于或约600℃、大于或约700°C、大于或约800℃、或更高。在操作期间可以保持这些温度中的任何一个，并且因此转移装置220的部件可以暴露于这些所提及的或包含的温度中的任何一个。因此，在一些实施例中，可以选择任何材料以适应这些温度范围，并且可以包括诸如陶瓷和金属之类的材料，其由相对低的热膨胀系数或其他有益特性表征。
部件耦接器还可以适用于在高温和/或腐蚀性环境中操作。例如，在端执行器和端部分是陶瓷的情况下，耦接器可以包括压配合、卡扣配合或可不含附加材料(例如螺栓)的其他配合，这些材料可能随温度膨胀和收缩，并且可能导致陶瓷开裂。在一些实施例中，端部可以与端执行器连续，并且可以与端执行器一体地形成。可以使用可以促进操作或操作期间阻力的任何数量的其他材料，并且类似地被本技术涵盖。
图3示出了根据本技术的一些实施例的示例性基板处理系统的示例性排气系统300的示意性等距视图。该图可以说明上述处理系统和部件的方面，并且可以说明系统的附加方面。该图可以说明移除了多个部件的系统，以便于说明处理系统的排气系统。应当理解，排气系统300可以包括在别处描述或描绘的处理系统的任何部分的任何方面，并且可以图示与在别处描述的任何系统结合的排气系统的方面。例如，排气系统300可以示出移除了一些先前描述的盖堆叠部件的系统。应当理解，仍然可以结合这些部件，例如在每个处理位置包括泵送衬垫。
如前所述，根据本技术的一些实施例的处理系统可以包括可以从转移区域310垂直平移的基板支撑件305，转移区域310可以包括上述腔室部分200的任何方面。基板支撑件305可以各自延伸到相关联的处理区域，在那里它们可以至少部分地从下方限定处理区域，且其中面板或其他盖堆叠部件至少部分地从上方限定处理区域。泵送衬垫可以至少部分地径向限定处理区域，并且可以提供如上所述的排气路径，其可以将材料输送到排气系统，例如图中所示。每个泵送衬管可提供通向前级管道尾部315的进出口，该前级管道尾部可通向前级管道。前级管道可以将前级管道尾部315中的每一个与泵送系统318流体耦接，泵送系统318被配置为从系统吸取材料。如图所示，每个前级管道尾部315可以在如图所示的外部位置处与单独的处理区域耦接，但是在如先前描述的径向拉制泵衬垫的实施例中，泵送管线可以在任意数量的位置处连接。
如图所示，前级管道尾部315可以是来自处理系统(包括来自转移区域310)的唯一排气路径。此外，如图所示，基板支撑件305可能不完全安置或密封盖堆叠部件(例如可以支撑单独盖堆叠部件的下盖板320)，并且可以至少部分地限定基板支撑件周围的处理区域。下盖板320也可以从上方限定转移区域。因此，每个处理区域然后可以与基板支撑件周围的转移区域流体耦接。当净化气体从靠近基板支撑件的净化通道流出时，气体然后可以在流过泵送衬垫并在进入排气系统之前被抽吸到围绕基板支撑件的泵送衬垫并通过下盖板。因此，泵送衬垫可限定来自每个处理区域的排气流动路径，其用于可从泵送衬垫上方输送的处理前驱物以及可从转移区域和泵送衬垫下方输送的净化气体。
当每个处理区域正在执行相似的操作时，这可以包括从处理区域围绕每个基板支撑件来输送相似量的净化气体，所示的中心区域可能没有太多流过该区域，因为净化气体大体可以流动向上到相关的处理区域，并且可能不会流过基板支撑件或在基板支撑件之间流动。为了限制处理材料或前驱物在转移区域内的积累，额外的净化流可以如上文针对本技术的一些实施例所讨论的那样被集中输送到转移区域中。
在以下将进一步讨论的一些实施例中，根据本技术的系统可用于在不同的处理区域内执行不同的处理，并且这些不同的处理可同时执行。通过流动不同的前驱物，例如沉积或蚀刻前驱物，可以在各个区域中执行多个不同的处理。通过使用如所述的净化气体(这些气体在转移区域中的混合)，这可能产生额外的沉积材料或蚀刻剂，并且这些材料的流动可以被限制或防止在转移区域中彼此相互作用。此外，通过包括一或更多附加部件或流程控制，可以进一步增加可以同时执行的处理的范围。
当在相对相似的处理压力下执行单独的处理时，系统可以通过在单独的区域处的相似净化流和相对相似的排气率保持平衡。然而，本技术还可促进可在各种处理区域内的不同处理压力下发生的处理。在不同压力下可能发生的处理期间中的一个考虑因素是通过排气系统的压力可能不相等或不相似。尽管在一些实施例中可以并入多个泵送系统，但是本技术可以在每个前级管道尾部315中包括节流阀325。通过在本技术的一些实施例中具有可独立控制的节流阀，单个泵送系统318可用于作为多个处理区域中的每个处理区域的排气泵来操作。通过在单独的处理区域中调节进入流速并且独立地操作节流阀，可以在不同的处理区域中同时执行在不同处理压力下发生的处理。
可用于在不同处理区域内维持不同压力的前驱物的不同流速可影响前驱物或流出物流入处理系统的转移区域的可能性。因此，在一些实施例中，净化气体输送系统也可以分离，这可以允许向不同的处理区域输送不同的净化速率。例如，在较高处理压力下操作的处理区域可以通过提供如先前描述的从转移区域输送的增加的净化气流来适应。增加的净化气流可起到阻止处理流出物、副产物或前驱物进入转移区域的作用，或可限制侵入。
如前所述，排气可以从处理区域径向向外吸入形成在泵送衬垫中的气室。然后可以将材料吸入泵送衬管边缘处的相关前级管道尾部。还可以执行输送净化气体以确保围绕基板支撑件的径向基本相等的分布，这可以确保对处理前驱物的更均匀的影响，并且可以限制对正在处理的基板的影响。图4示出了根据本技术的一些实施例的净化气体输送系统400的示意性局部等距视图。该图标可以在转移区域外壳405下方示出，其可以包括上述转移区域外壳125的任何方面。该视图可以示出转移区域外壳的一部分，其可以在转移区域内的一个基板支撑区域处。该图可以示出围绕一个基板支撑件的系统的一部分，但是应当理解，这些部件可以包括在系统的任何基板支撑件或单独的处理区域中或围绕该系统的任何基板支撑件或单独的处理区域。类似于上述净化通道170，净化通道410可以围绕基板支撑件基座延伸，并且可以延伸穿过基板支撑件附近的转移区域外壳，例如基板支撑件的台板部分的径向向外。
在一些实施例中，净化通道可以从气室415供给，这可以促进输送到围绕每个基板支撑件的多个净化通道。例如，可以在围绕每个基板支撑件周围的每组净化通道形成气室。在一些实施例中，净化源420(例如惰性或非反应性气体源)可以与每个气室流体耦接。例如，单独可控源可以与每个气室耦接，这可以允许围绕每个单独的基板支撑件而输送不同的净化气体流速。例如，对于更高压力的处理，可以通过净化通道410输送更大流速的净化气体以对抗来自处理区域的增加的压力。为了进一步控制处理区域和转移区域之间的流体流动，在一些实施例中，可以在每个处理区域和转移区域之间并入阻流衬垫。
图5示出了根据本技术的一些实施例的处理系统500的示意性局部截面视图。处理系统500可以包括之前描述的任何系统的任何特征、部件或方面，并且可以示出可以与根据本技术的实施例的任何系统结合的附加特征。该图可以示出围绕一个基板支撑件的系统的一部分，但是应当理解，这些部件可以包括在系统的任何基板支撑件或单独的处理区域中。系统500可以包括转移区域外壳505和盖板510，盖板510可以安置在转移区域外壳上并且可以限定单独的处理区域。这些部件可以与之前描述的结构部件相同。基板支撑件515可以如先前针对处理区域所描述的那样从转移区域朝向覆盖的盖堆叠延伸进入或穿过盖板。
如上所述，在一些实施例中，额外的流动部件可以并入系统以进一步限制处理材料进入转移区域。例如，在一些实施例中，阻流衬垫520可以安置在每个基板支撑件上，并且可以从基板支撑件朝向转移区域垂直延伸。阻流衬垫可以在近端安置在基板支撑件上，并且可以在远程径向向外延伸。当基板支撑件升高到操作位置时，向外延伸部接着可以置放抵靠盖板510。如图所示，阻流衬垫可以接触盖板以阻止处理区域和转移区域之间的额外流动。如图所示，阻流衬垫520可以限定穿过径向向外延伸部的多个孔525，当阻流衬垫抵靠盖板接合时，这些孔可以提供相关联的处理区域和转移区域之间的流体连通。孔525可以围绕基板支撑件而径向延伸以允许均匀流过阻流衬垫。孔的尺寸可以设置为提供任何数量的阻流器，这可以基于系统内的任何流体流量或压力。例如，孔的尺寸可以小于或约10mm，并且可以小于或约9mm、小于或约8mm、小于或约7mm、小于或约6mm、小于或约5mm、小于或约4mm、小于或约3mm、小于或约2mm、小于或约1mm、或更小。
可以在基板支撑件和盖板之间形成间隙530以限制湍流或其他涡流的形成以用于从转移区域向上流动的净化气体。该间隙可以在阻流衬垫的靠近盖堆叠的泵送衬垫的近端区域扩大阻流衬垫和盖堆叠之间的空间。间隙530可以是任何尺寸，并且可以至少等于穿过阻流衬垫而形成的孔525的直径。在一些实施例中，间隙530可以是孔525的直径的至少大约1.5倍，并且可以是直径的至少大约2.0倍、直径的至少大约2.5倍、直径的至少大约3.0倍、直径的至少大约3.5倍、至少约4.0倍的直径、至少约4.5倍的直径、至少约5.0倍的直径或更大。通过结合阻流衬垫，当在多个处理区域内操作不同的处理时，可以更容易地控制多个处理区域之间的不同净化流。
上述系统可用于执行半导体处理，并且在一些实施例中可用于同时执行多个不同的处理。图6示出了根据本技术的一些实施例的半导体处理方法600中的选定操作。该方法可以在多种处理系统中执行，包括上述处理系统100，其可以包括本公开通篇描述的任何特征或部件。该方法可以包括在半导体处理或腔室清洁期间在处理系统的转移区域内执行净化操作，这可以限制材料在转移区域内积聚，如前所述。方法600可以包括多个可选操作，其可以或可以不与根据本技术的方法的一些实施例具体相关联。例如，描述了许多操作以提供更广范围的结构的形成和执行的操作，但许多操作对技术并不关键，或者许多操作可以通过容易理解的替代方法执行。方法可以在包括上述任何部件、配置或方面的任何处理腔室或系统中执行，包括上述转移装置或排气系统的任何方面。根据本技术的实施例，该方法也可在可受益于净化的任何其他处理腔室中执行。
方法600可以包括在所列操作开始之前的附加操作。例如，额外的处理操作可以包括将基板输送到转移区域、在基板支撑件之间旋转基板、以及在处理系统或任何其他处理腔室内执行任何数量的基板处理。基板可以安置在其上的基板支撑件(例如在转移区域内)，基板支撑件可以被转移到处理区域，该处理区域可以如先前描述的那样覆盖在转移区域上。在操作605，可将一种或多种处理前驱物输送至处理区域，其可包括输送至多个处理区域(例如通过如前所述的单独的盖堆叠)。如上所述，每个处理区域可以至少部分地由相关联的盖堆叠、基板支撑件和泵送衬垫来限定，且处理和净化材料可以通过泵送衬垫而从系统排出。
在一些实施例中，可以在不同的处理区域中执行不同的处理操作，如前所述。例如，可以在使用第一前驱物或第一组前驱物的第一腔室或第一组腔室中执行第一处理，并且可以在第二腔室或第二组腔室中使用第二前驱物或第二组前驱物来执行不同于第一处理的第二处理。该处理可以由任何数量的不同方面来表征，这些方面包括在区域之间可以相似或不同的任何温度、压力、流量和材料条件的集合。应当理解，可以执行任意数量的不同操作，并且以下示例不旨在限制本技术所涵盖的能力或处理。例如，在一些实施例中，第一处理可以包括基板预处理操作，而第二处理可以包括沉积操作。此外，在一些实施例中，第一处理可以包括第一沉积操作，而第二处理可以包括不同的沉积操作。这种处理可以允许形成具有一数量的材料层的材料堆叠(例如存储器堆叠)，这可以允许通过在多个位置之间旋转基板来执行该形成，而与在处理工具上使用多个腔室相比，这可以显著降低产量。
因为每个处理区域可以由基板支撑件加热，所以对于任何处理可以容易地调节从一个处理区域到下一个处理区域的温度。还可以在处理区域之间调节压力，这可以通过利用根据先前描述的本技术的实施例的部件调节流速、净化气体输送和排气管线节流来适应。例如，在一些实施例中，如前所述的阻流衬垫可以与每个处理区域结合。因此，在一些实施例中，可以在可选操作610处在两个处理区域之间产生压差。例如，第一处理可以在小于或约20托、小于或约15托、小于或约10托、小于或约5托、或更少的第一操作压力下进行。在相邻处理区域或系统的附加处理区域中同时执行的第二处理可以在相似或不同的操作压力下执行。例如，第二处理可以在大于或约10托、大于或约15托、大于或约20托、大于或约25托或更高的压力下进行。同时操作期间处理区域之间的差异可大于或约1托，并且可大于或约5托、大于或约10托、大于或约15托、大于或约20托、或更多。
在操作615处，一种或多种净化气体可以被输送到在每个处理区域下方延伸的转移区域中。净化气体可以流过一或更多净化通道，例如之前描述的，其可以靠近每个基板支撑件来定位(包括围绕支撑件)，并且可以延伸穿过转移区域外壳。在一些实施例中，可额外地通过可旋转轴提供净化气体，这可将额外净化气体输送到转移区域中(例如通过由转移装置的中心毂限定的中心孔)。此外，净化气体可以输送通过在转移区域底部围绕转移装置的轴的挡板，或输送通过如前所述的转移装置的轴的孔。
为了提供如上所述的压差，可以调节被输送的前驱物的流速。如果在每个站提供恒定的净化流速，这可以增加从处理区域到转移区域的扩散潜力。因此，在一些实施例中，可以在站之间调整净化气体的输送，其中可以在以更高压力操作的站处提供更高的净化气体的流速。提供变化的净化气体速率还可确保处理前驱物被限制或防止流入基板处理系统的转移区域。在操作620，处理系统可以排放一种或多种处理前驱物、处理的副产物以及通过转移区域输送的净化气体。如前所述，通过将净化气体通过泵送衬垫和排气系统排放，净化气体可以提供屏障以限制或防止处理前驱物在转移区域内积聚。因为取决于正在执行的处理，排气流在多个区域之间可能不同，所以在一些实施例中，排气管线可以包括如前所述的单独的节流阀，其可以控制流向中央泵送系统的流量。第一节流阀可以与第二节流阀分开调节，或者系统的每个节流阀可以成组地或单独地操作，以在处理期间保持压差。
净化气体可以包括惰性或不与系统的一种或多种组分反应的任何材料，并且可以包括氮气、氩气、氦气、氢气、氧气或任何其他处理前驱物或载气，它们可以限制对正在执行的处理的影响。因为可以输送净化气体以提供屏障或幕帘以限制来自处理区域的处理前驱物的流动，所以流量可以小于处理前驱物的流量。例如，在一些实施例中，从每个净化通道输送的净化气体可以以小于或大约90％的通过相关联的盖堆叠输送的处理前驱物的流量的容积来输送。另外，输送的净化气体可以是小于或约85％的处理前驱物的流量，并且可以小于或约80％、小于或约75％、小于或约70％、小于或约65％、小于或约60％、小于或约55％、小于或约50％、或更少。
如前所述，可以提供在转移装置上方和下方输送的净化气体，以防止形成可能发生处理材料积聚的死区。为了限制输送对到每个处理区域的平衡流速的影响，在一些实施例中，集中输送的净化气体的量可以小于输送到任何单独净化通道的量。例如，在一些实施例中，通过和/或围绕转移装置集中输送的净化气体可以小于或大约为80％的从靠近单独基板支撑件的任何单独净化通道输送的容积。
在转移装置周围和/或通过转移装置输送的净化气体的容积可以至少部分地基于转移区域的容积、通过盖堆叠输送的前驱物的容积，以及任何其他特性处理和腔室配置。在一些实施例中，通过和/或围绕转移装置轴输送的净化气体的总容积可小于或约20slm，并且可小于或约15slm、小于或约10slm、小于或约5slm，小于或约1slm，小于或约0.5slm，小于或约0.3slm，或更少。在一些实施例中，输送可以以小于或大约3slm的速率进行，这可以限制对转移装置的热影响，尽管在高压处理操作期间可以提供更高的流速。因为转移装置可以提供用于净化气体的流动路径，所以在一些实施例中可以控制净化气体的流速以限制沿着臂或转移装置的任何方面的冷却。通过可包括根据本技术的一些实施例的一或更多部件的处理系统的转移区域提供净化气体，可限制或防止处理前驱物的流动流入和/或积聚在转移区域内，并且在多个基板处理操作期间，可以在单独的处理区域中保持不同的处理条件。
在前面的描述中，为了解释的目的，已经阐述了许多细节以提供对本技术的各种实施例的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些细节中的一些或者具有附加细节的情况下实践某些实施例。
已经公开了几个实施例，本领域技术人员将认识到，在不背离实施例的精神的情况下，可以使用各种修改、替代构造和等同物。此外，为了避免不必要地混淆本技术，未描述许多众所周知的处理和元件。因此，以上描述不应被视为限制本技术的范围。此外，方法或处理可被描述为按顺序的或分步的，但应理解，这些操作可同时执行，或以与所列不同的按顺序的执行。
在提供值范围的情况下，应当理解，除非上下文另有明确规定，也特别公开该范围的上限和下限之间的每个中间值(精确到下限单位的最小分数)。任何规定值或规定范围内未规定的中间值与该规定范围内的任何其他规定或中间值之间的任何更窄范围都包括在内。这些较小范围的上限和下限可以独立地包括在该范围内或排除在该范围内，并且每个范围(其中一个、两个皆非或两个皆包括在较小的范围内)也包括在该技术内，受制于任何明确排除的限制规定的范围。如果所述范围包括一个或两个限制，则还包括那种排除所包含的其中一个或两个限制的范围。
如本文和所附权利要求中所用，单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数引用，除非上下文另有明确规定。因此，例如，提及“轴”包括多个这样的轴，并且提及“孔”包括提及本领域技术人员已知的一或更多连接器及其等效物，等等。
此外，当在本说明书和下文中的权利要求使用时，词语“包括”、“包含”旨在指定所述特征、整数、部件或操作的存在，但不排除一或更多其他特征、整数、部件、操作、动作或组的存在或添加。

Claims (20)

1.一种基板处理系统，包括：
多个处理区域；
转移区域外壳，其限定与所述多个处理区域流体耦接的转移区域；
多个基板支撑件，所述多个基板支撑件中的每个基板支撑件可在所述转移区域和所述多个处理区域的相关处理区域之间垂直平移；
转移装置，其包括：
延伸穿过所述转移区域外壳的可旋转轴，以及
端执行器，其与所述可旋转轴耦接；
排气前级管道，其包括多个前级管道尾部，所述多个前级管道尾部中的每个前级管道尾部与所述多个处理区域中的单独处理区域流体耦接；和
多个节流阀，其中所述多个节流阀中的节流阀结合在所述多个前级管道尾部的每个前级管道尾部中。
2.如权利要求1所述的基板处理系统，还包括：
多个净化通道，其围绕所述多个基板支撑件中的每个基板支撑件延伸。
3.如权利要求2所述的基板处理系统，其中所述多个净化通道中的每个净化通道延伸穿过所述多个基板支撑件中的基板支撑件附近的所述转移区域外壳。
4.如权利要求2所述的基板处理系统，其中所述多个处理区域中的每个处理区域至少部分地由单独的盖堆叠从上方限定，并且其中每个盖堆叠包括与所述基板处理系统的排气口流体耦接的泵送衬垫。
5.如权利要求4所述的基板处理系统，其中每个泵送衬垫至少部分地限定来自每个处理区域的用于通过所述多个净化通道来输送的净化气体的排气流动路径。
6.如权利要求1所述的基板处理系统，还包括：
从所述多个基板支撑件中的每个基板支撑件延伸的阻流衬垫。
7.如权利要求6所述的基板处理系统，其中，每个阻流衬垫限定多个孔，当所述基板支撑件处于用于处理的升高位置时，所述多个孔在相关联的处理区域和所述转移区域之间提供流体连通。
8.如权利要求1所述的基板处理系统，其中所述多个基板支撑件包括围绕所述转移区域分布的至少三个基板支撑件，并且其中所述转移装置位于所述多个基板支撑件之间的中央。
9.一种半导体处理方法，包括：
通过基板处理系统的多个盖堆叠输送一或更多处理前驱物，所述多个盖堆叠中的每个盖堆叠流体地进出多个处理区域中的处理区域，其中所述多个处理区域中的每个处理区域是至少部分地由所述多个盖堆叠中的盖堆叠和多个基板支撑件中的基板支撑件来限定；
在所述多个处理区域中的两个处理区域之间形成压差；
经由延伸穿过限定所述转移区域的转移区域外壳的多个净化通道而将净化气体输送到所述基板处理系统的转移区域中，其中所述转移区域与所述多个处理区域中的每个处理区域流体耦接；和
经由所述多个盖堆叠中的每个盖堆叠的泵送衬垫排出所述处理前驱物和所述净化气体。
10.如权利要求9所述的半导体处理方法，其中所述多个处理区域中的所述两个处理区域之间的所述压差大于或约为10托。
11.如权利要求9所述的半导体处理方法，其中所述基板处理系统包括位于所述转移区域中的转移装置，所述转移装置包括：
延伸穿过所述转移区域外壳的可旋转轴，以及
与所述可旋转轴耦接的端执行器，其中所述端执行器包括限定中心孔的中心毂，所述中心孔与净化源流体耦接，并且其中所述端执行器还包括多个臂，所述多个臂的臂的数量等于所述多个基板支撑件中的基板支撑件的数量。
12.如权利要求9所述的半导体处理方法，其中所述输送包括：
将第一前驱物输送到所述多个处理区域中的所述两个处理区域中的第一处理区域；和
将第二前驱物输送到所述多个处理区域中的所述两个处理区域中的第二处理区域。
13.如权利要求12所述的半导体处理方法，其中所述第一前驱物或所述第二前驱物是沉积前驱物。
14.如权利要求9所述的半导体处理方法，其中所述多个基板支撑件中的每个基板支撑件还包括：
从每个基板支撑件向所述基板处理系统的所述转移区域延伸的阻流衬垫。
15.如权利要求14所述的半导体处理方法，其中每个阻流衬垫限定多个孔，当所述基板支撑件处于用于处理的一升高位置时，所述多个孔提供所述处理区域和所述转移区域之间的流体连通。
16.如权利要求15所述的半导体处理方法，其中所述净化气体通过限定在所述阻流衬垫中的所述多个孔而从所述转移区域输送。
17.如权利要求9所述的半导体处理方法，其中所述基板处理系统还包括：
系统前级管道，其包括多个前级管道尾部，所述多个前级管道尾部中的每个前级管道尾部与所述多个处理区域中的单独处理区域流体耦接。
18.如权利要求17所述的半导体处理方法，其中所述基板处理系统还包括：
多个节流阀，其中所述多个节流阀中的节流阀结合在所述多个前级管道尾部的每个前级管道尾部中。
19.如权利要求18所述的半导体处理方法，还包括：
与所述多个节流阀中的第二节流阀分开地调节所述多个节流阀中的第一节流阀，以维持所述多个处理区域中的所述两个处理区域之间的所述压差。
20.如权利要求9所述的半导体处理方法，其中所述一或更多处理前驱物被所述净化气体限制或防止流入所述基板处理系统的所述转移区域。
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