CN1900359A - Pvd－cvd混合系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种制作具有一或多层含硅层及一或多层含金属层的膜堆栈的方法，以及一种具有此膜堆栈形成于基板上的基板处理系统。此基板处理系统包括，一或多个传送室，连接至一或多个装载室以及二或多个不同种类的制程反应室上。此二或多个种类的制程反应室是用以淀积一或多层含硅层及一或多层含金属层于相同基板处理系统中，而不需打破真空，或将基板移出此基板处理系统以避免表面污染、氧化等，用以省略额外的清洗或表面处理步骤。此基板处理系统构成为，向原处基板处理提供高产率及紧凑的占地面积，以及执行不同种类的制程。

Description

PVD-CVD混合系统
技术领域
本发明的实施例涉及一种多层膜堆栈的基板处理的装置及方法，特别是用于制作平板显示器。
背景技术
制作半导体集成电路(IC)及平板显示器(FPD)需要处理多层膜堆栈以形成组件、导体及绝缘体于基板上。多层膜堆栈的实例之一为用于制作液晶显示器(LCD)的薄膜晶体管(TFT)结构。图1表示一个具有玻璃基板10及非必需的下垫层20形成于其上的薄膜晶体管1的底部栅极结构。形成于下垫层20上的底部栅极包含栅电极层30与栅绝缘层40。栅电极控制带电载流子在晶体管中的移动。栅绝缘层40使栅电极层30与块状半导体层50及形成其上的掺杂半导体层之间电性隔离，上述其中之一是可提供带电载流子至晶体管中。形成于掺杂半导体层中的源极区70a及漏极区70b被图案化且通过形成在块状半导体层50上的层间电介质/刻蚀停止层60而隔离。导电层淀积于掺杂半导体层上以形成淀积在源极区70a上的源极接触80a，以及形成淀积在漏极区70b上的漏极接触80b。最后，钝化层90覆盖薄膜晶体管1以保护晶体管免受水气及氧气的环境伤害。栅电极层30通常包含导电金属材料。栅电介质层40、块状半导体层50以及掺杂半导体层通常包括含硅材料。
通常，供组件制作的基板会提供至各种制程下，例如溅射、化学气相淀积(CVD)、物理气相淀积(PVD)、光刻、刻蚀、离子注入、灰化、清洗、加热、退火以及其它特定的多重步骤制作程序，以处理含金属及含硅的膜层。例如，反应室通常被装配以进行制作程序中的单一步骤，而且通过淀积、图案化、光刻及刻蚀等重复多次的步骤以处理基板。一些反应室也可共同连接至具有机械手臂设置于其中以利基板传送于反应室之间的中央传送室，以执行一或多个基板制程步骤于例如集群工具的单一制程平台上，此平台例如有可由位于加州圣塔摩尼卡的应用材料(Applied Material)公司取得的AKT PECVD、PRODUCER、CENTURA以及ENDURA等制程平台。
典型制程中，基板是在各种反应室以及/或集群工具之间重复地存取，部分是因为特定基板制程平台需要特殊的制作程序。另一个原因为不同种类的膜层通常需要不同种类的反应室及反应室外围设备，而这些要连接至单一处理系统上时可能有技术上或是成本上的问题。此外，在各步骤间，先前的薄膜表面需要被处理，例如在进入下一个基板处理系统前，用退火以形成层间层，或由清洗溶液清洗以移除任何表面残留物、副产物或污染物等。
举例来说，图2表示用以处理具有含硅膜及金属膜的膜堆栈的现有技术方法200。在步骤210中，含硅膜可在第一处理系统的CVD反应室中被淀积在基板上。基板表面在步骤220被检视，而且可能需要额外的图案化、光刻及刻蚀步骤。当暴露在空气中时含硅膜表面易被氧化，而且由于在下一个图案化步骤或淀积步骤之前以及/或之后，会增加粒子污染物、水气渗透及表面氧化的可能性，所以已淀积的含硅膜需实时被清洗以及/或处理。通常，下一膜层可包含金属或其它材料以及可需要通过不同种类的反应室或集群工具而淀积。在此情况下，在步骤230中，基板由第一基板处理系统的真空环境中移出而传送至氢氟酸清洗溶液中以清洗含硅膜表面。在基板表面的已淀积含硅膜被清洗之后，在步骤240，此基板可能需要再次实时转换至一个第二处理系统以进行额外淀积、刻蚀、退火及清洗步骤。例如，基板在清洗后可能需要被额外处理30分钟以防止含硅膜的表面被进一步氧化、水气渗透及污染。接着在步骤250中，在第二处理系统的PVD反应室中，金属膜淀积在位于基板上的含硅膜上方。之后，在步骤260，基板表面上的金属膜再次被检视且进行额外的光刻及刻蚀步骤。因为硅淀积、金属淀积以及刻蚀制程在不同的制程系统/工具中完成，因此制作组件在基板上的成本相当高，这是因为需要不同数量及大小的工具以及在制程中的额外步骤或基板传送于工具间所产生的费用。此外，基板转换于不同工具间的次数对产品产率及合格率会有不良影响。
再者，当半导体及平板组件的需求不断成长时，趋向通过增加半导体基板、玻璃基板的尺寸于大规模制作上以减少成本。例如利用玻璃基板于平板制作，例如用来制作计算机显示器、大屏幕电视、PDA及手机等显示器的玻璃基板的尺寸在短短数年内由550mm×650mm增加至1500mm×1800mm，且预期在不久的将来会超过4平方米。因此，基板处理系统的规模会变得非常大。用以处理大面积基板的反应室零件及工具组成等的成本持续高涨。为了降低成本及减少表面污染，必须为如此大面积基板设计出一个新颖的制作程序以减少或结合一或多个制程步骤及发展出制程工具以方便在同一个工具中进行连续的制程步骤，这有助于增加产率及减少占地面积。因此，对于处理多层金属及含硅薄膜的改良方法及装置存在需求。
发明内容
本发明提供有关基板处理系统、制程反应室及原处处理基板的制程方法的实施例。实施例中，提供一种在基板处理系统中处理膜堆栈的方法，膜堆栈包含一或多层含硅层及一或多层含金属层形成于基板上。此方法包括通过基板处理系统的化学气相淀积反应室以淀积一或多层含硅层于基板上；传送此基板至同一个基板处理系统中的物理气相淀积反应室；以及通过物理气相淀积反应室淀积一或多层含金属层于含硅层的表面上，而不需要对一或多层含硅层做表面处理。
在基板处理系统中处理基板上膜堆栈的另一个实施例包括装载基板至基板处理系统的一或多个装载室中，以及利用位于基板处理系统传送室中的真空传送机械手臂将基板从一或多个装载室中转移至基板处理系统的一或多个化学气相淀积反应室中。此方法进一步包括通过基板处理系统的一或多个化学气相淀积反应室以淀积一或多层含硅层于基板上；将此基板从一或多个化学气相淀积反应室中传送至同一个基板处理系统的一或多个物理气相淀积反应室，而不需要打破任何真空；以及通过一或多个物理气相淀积反应室以淀积一或多层含金属层于一或多层含硅层的表面上。此方法还包含将基板由一或多个物理气相淀积反应室传送至一或多个装载室中，以及从一或多个基板处理系统的装载室中载出基板。
另一个实施例中，处理基板的方法包括加载基板至基板处理系统的第一装载室中；经由第一传送室将基板从第一装载室传送至第二传送室；以及将基板转移至基板处理系统的一或多个化学气相淀积反应室中。此方法进一步包含通过基板处理系统的一或多个化学气相淀积反应室，以淀积一或多层含硅层在基板上；将基板从一或多个化学气相淀积反应室中转移至第二传送室；将基板从第二传送室转移至第一传送室中；以及将基板从第二传送室转移至同一个基板处理系统的一或多个物理气相淀积反应室，而不需要打破任何真空。再者，方法包含通过一或多个物理气相淀积反应室，以淀积一或多层含金属层于一或多层含硅层的表面上；将此基板由一或多个物理气相淀积反应室中转移至第一装载室中；以及从基板处理系统的第一装载室中载出基板。
此外，提供一种处理一或多个基板的基板处理系统。基板处理系统包括一或多个装载室，一或多个传送室连接至一或多个装载室上，以及连接至一或多个传送室上的一或多个化学气相淀积反应室，其是用以淀积一或多层含硅层于基板上。基板处理系统还包括连接至一或多个传送室的一或多个物理气相淀积反应室，其是用以淀积一或多层含金属层于基板上。
另一个实施例中，用以处理一或多个基板的基板处理系统包含用以加载及载出一或多个基板的第一装载室；连接至第一装载室的第一传送室；以及连接至第一传送室的第一制程模块。基板处理系统进一步包括通过第二装载室而连接至第一传送室的第二制程模块。第一制程模块包括一或多个第一制程反应室，以及第二制程模块包括一或多个第二制程反应室，其用以执行与一或多个制程反应室不同的制程。此外，包括一个第一传送机械手臂，其设置在第一传送室内并可于第一装载室、第一制程模块及第二装载室间转动。一或多个运输机构可选择性地连接至一或多个第二制程反应室上。再者，一个运输室可选择性地连接至第二装载室以及/或一或多个第二制程反应室上。
在另一个实施例中，本发明的基板处理系统包括通过第二传送室以连接至第一传送室的第二制程模块。此外，第一传送室及第二传送室是通过一个真空密封式阀门而分隔，其中包含第一传送机械手臂设置在第一传送室中，且其可在第一装载室、第一制程模块及第二传送室间转动。一个运输机构可选择性地连接至第一传送室及第二传送室上。第二传送室可包括一个第二传送机械手臂设置于其中，此机械手臂可在一或多个第二制程反应室间转动。
此外，本发明的基板处理系统包含通过一或多个第二制程反应室的至少一个而连接至第一传送室的第二制程模块上，其中包括第一传送机械手臂设置于第一传送室中，且其可在第一装载室、第一制程模块及至少一个第二制程反应室中转动。
再者，处理一或多个基板的基板处理系统可包含第一装载室，用以加载及载出一或多个基板至基板处理系统中；连接至第一装载室的第一传送室；以及与一或多个第一制程反应室不同的一或多个第二制程反应室，其中至少一个第二制程反应室连接至第一传送室。基板处理系统进一步包含一个第二装载室设置于一或多个第二制程反应室之间，且用以载入及载出一或多个基板于一或多个第二制程反应室间。此外，包括一个第一传送机械手臂设置在第一传送室内，并可于第一装载室、一或多个第一制程反应室及至少一个第二制程反应室之间转动。
附图说明
本发明以上所列举的特征，通过实施例和结合附图进行更详细的阐述。然而需声明的是本发明附图仅为代表性实施例，并非用以限定本发明的权利要求范围，其它等效的实施例仍应该包含在本发明的范围中。
图1是一个底部栅极薄膜晶体管范例的剖面图；
图2为已知的制作晶体管的制程范例的流程图；
图3A是根据本发明实施例原处处理膜堆栈的方法范例流程图；
图3B是一个使用本发明方法的底部栅极薄膜晶体管范例的剖面图；
图4A为用在根据本发明的实施例以原处处理膜堆栈的集群工具的平面图；
图4B为用在根据本发明的另一个实施例以原处处理膜堆栈的集群工具的平面图；
图4C为用在根据本发明的再一个实施例以原处处理膜堆栈的集群工具的平面图；
图5为用在根据本发明的另一个实施例以原处处理膜堆栈的集群工具的平面图；
图6A为用在根据本发明的再一个实施例以原处处理膜堆栈的集群工具的平面图；
图6B为用在根据本发明的另一个实施例以原处处理膜堆栈的集群工具的平面图；
图7为用在根据本发明的另一个实施例以原处处理膜堆栈的集群工具的平面图；
图8A为用在根据本发明的另一个实施例以原处处理膜堆栈的集群工具的平面图；
图8B为用在根据本发明的另一个实施例以原处处理膜堆栈的集群工具的平面图；
图9为用在根据本发明的另一个实施例以原处处理膜堆栈的集群工具的平面图；
图10为基板载入及载出站的实施例的剖面图；
图11为根据本发明的实施例的基板载入及载出站的另一个剖面图；
图12为根据本发明的另一个实施例的基板载入及载出站的剖面图；
图13为本发明的实施例中具有一个机械手臂组装于其中的基板传送站的剖面图；
图14为根据本发明实施例的化学气相淀积(CVD)反应室的剖面图；
图15为根据本发明实施例的物理气相淀积(PVD)反应室的剖面图；
图16为根据本发明实施例的基板传送运输车的平面图；
图17A为根据本发明实施例中连接至基板支持盘的基板传送运输车的平面图；
图17B为根据本发明另一个实施例中连接至基板支持盘的基板传送运输车的平面图；
图18为根据本发明实施例连接至装载室及制程反应室的基板传送运输车的剖面图；
图19为根据本发明另一个实施例连接至装载室及制程反应室的基板传送运输车的剖面图；
图20为根据本发明实施例设置于制程反应室的基板支持盘上的基板传送运输车的剖面图；
图21A-21E表示使用本发明实施例方法以制作底部栅极薄膜晶体管的剖面图。
附图标记说明
1   薄膜晶体管                            10  玻璃基板
20  下垫层                                30  栅电极层
40  栅绝缘层                              50  块状半导体层
60  层间电介质层/刻蚀停止层               70a 源极区
70b 漏极区                                80a 源极接触
80b 漏极接触                              90  钝化层
100 基板                                  101 基板
102 栅电极层                              103 栅绝缘层
104 块状半导体层                          105 掺杂半导体层
106 导电层                                107 钝化层
108 透明导体层                            110 通道
120 有源区                                170a源极区
170b漏极区                                180a源极接触
180b漏极接触
400A、400B、400C基板处理系统
500 基板处理系统                          600A、600B 基板处理系统
700 基板处理系统                          800A、800B 基板处理系统
900 基板处理系统
402、402A、402B 工厂接口
404、404A、404B 装载室                    406 装载室
408、408A、408B 传送室                    422 基板
426 运输室                                430、430A 传送机械手臂
410、410A 制程反应室                      412 制程反应室
414 制程反应室                            416 制程反应室
418 制程反应室                            420 制程反应室
430B 第二传送机械手臂                450  第一制程模块
460  第二制程模块                    590  控制器
592  内存                            594  中央处理单元
596  支持电路                        1002 第一侧壁
1004 第二侧壁                        1006 第三侧壁
1012、1502 反应室主体                1014 内壁
1020 与环境隔离的单基板次反应室
1022 与环境隔离的单基板次反应室
1024 与环境隔离的单基板次反应室
1026A、1026B、1026C 开关阀
1028A、1028B、1028C 开关阀
1030A、1030B、1030C 基板存取口
1032A 第二基板存取                   1032B、1032C 存取口
1044  基板支持                       1104A、1104B、1104C 排放口
1106A、1106B、1106C 真空             1108 真空泵
1110A、1110B、1110C 阀门             1112A、1112B、1112C 阀门
1116 凹槽                            1202 开口
1207 主体                            1209 内壁
1210 基座                            1220 轴
1226 阀门                            1232 支持件
1300 装载室                          1320 基板支持盘
1322 轴                              1324 通道
1338A、1338B 反应室壁                1360 开关阀
1400 淀积系统                        1404 气体源
1406 侧壁                            1408 底部
1410 凸缘组件                        1412 制程区域
1414 抽气空间                        1416 排孔区
1418 气体分配盘组件                  1438 基板支持组件
1422 共享能量源                      1432 热源
1442 转柄                            1446 风箱
1448 外接遮蔽框                        1458 扩散盘
1460 吊板                              1462 气体通道
1474 选择性能量源                      1480 入口
1482 清洗源                            1500 实施例制程反应室
1504 基板支持件                        1506 凸缘组件
1508 接地框                            1510 接地护罩
1511 接地护罩组件                      1552 侧壁
1554 底部                              1556 存取口
1558 遮蔽框                            1560 制程体积
1562 反应室护罩                        1563 周围部分
1564 靶材                              1565 中央部分
1566 磁电管组件                        1582 气体源
1584 能量源                            1586 风箱
1587 轴                                1588 升降机构
1600、1600A 基板传送运输车             1602 第一端
1604 第二端                            1606 第一侧
1608 第二侧                            1614、1616 向内梯状表面
1617、1618 横向组件                    1620 支持指状物
1622 支持垫                            1624 指状引导物
1630、1630A 齿状齿条                   1640、1640A 齿状齿条
1632、1642 齿状物                      1646 第一侧轨道
1648 第二侧轨道                        1660 引导滚轮
1802、1804、1806 阀门                  1902、1904 阀门
2000 制程反应室                        2002 马达
具体实施方式
本发明提供一种方法及基板处理系统，其用以原处进行一种包含一或多层含硅层及一或多层含金属层的膜堆栈制程，而不需将基板移出基板处理系统，或不需在淀积含硅层以及/或含金属层期间清洗基板。通过不同种类的制程反应室，例如物理气相反应室(PVD)、溅射反应室、离子金属注入(IMP)反应室、化学气相淀积(CVD)反应室、原子层淀积(ALD)反应室、等离子刻蚀反应室、退火反应室、其它高温炉反应室及清洗站等，可大量处理含硅层及含金属层。基板处理系统可包含淀积反应室，基板是在此暴露于一或多种气相材料或等离子中。实施例中，提供一种包含至少一个物理气相淀积(PVD)反应室及至少一个化学气相淀积(CVD)反应室的混合集群式基板处理系统，以进行膜堆栈的含金属层及含硅层的原处淀积。另一个实施例中，基板处理系统也构成为包含各种制程反应室以执行不同的刻蚀、淀积、退火及清洗制程。
图3A描绘根据本发明实施例中，膜堆栈的原处制程方法300的流程图。在步骤310，在基板处理系统的CVD反应室中，一种含硅膜是被淀积在基板上。实施例中，含硅膜包含一或多层栅绝缘层、半导体层、n型(n+)掺杂半导体层、p型(p+)掺杂半导体层以及上述各层的组合。含硅层通常包含一或多种含硅材料，其包含但并不限于，非晶硅、n型(n+)掺杂非晶硅、p型(p+)掺杂非晶硅、多晶硅、n型(n+)掺杂多晶硅、p型(p+)掺杂多晶硅氮化硅、氧化硅、n型(n+)掺杂氧化硅、p型(p+)掺杂氧化硅、碳化硅、氮氧化硅以及上述的组合。
另一个实施例中，通过同一个CVD反应室，一或多层含硅层是连续淀积在基板上。另一个实施例中，一或多层含硅层是通过不同的CVD反应室而连续淀积在基板上，其中至少一个CVD反应室连接至基板处理系统上，以便原处处理下一膜层，而不需将此膜层自基板处理系统中移出。具有CVD反应室以及/或PVD反应室的额外基板处理系统也可使用于淀积一或多层含硅层。
在步骤320中，通过转移基板至相同基板处理系统的金属淀积反应室，而不需将基板移出基板处理系统的真空环境，以便原处淀积金属膜于含硅膜上方。因为含硅膜的表面被实时转移至金属淀积反应室中，且维持在相同基板处理系统的真空环境中，因此空气及污染物不可能扩散至含硅膜的表面，且不需另外进行例如使用氢氟酸清洗溶液或任何其它表面处理的表面清洗工作。本发明的基板处理系统使原处淀积可行，且减少将基板于不同基板制程工具间移进移出、清洗基板表面、实时淀积一种材料于含硅膜上，以防止表面氧化反应以及其它的已知步骤。金属淀积反应室最好为PVD反应室，然而其它种类的淀积反应室也可以使用。
实施例中，金属膜包含一或多层栅金属层、导体层、栅电极层以及上述的组合，其适合于顶部栅极TFT结构、底部栅极TFT结构，或其它结构。金属膜可包含一或多种相同或不同的金属材料。合适的金属材料，其包含但不限于，铝(Al)、钼(Mo)、钕(Nd)、铝钕合金(AlNd)、钨(W)、铬(Cr)、钽(Ta)、钛(Ti)、铜(Cu)、氮化铝(AlXNy)、氮化钼(MoXNy)、氮化钽(TaN)、氮化钛(TiN)、其它金属氮化物、上述的合金以及上述材料的组合等。例如，金属膜可以是钼单层或钼、铝、钼的三层结构。另一层中，金属膜可以是钛、铝、钛的三层结构，或氮化钛、铝、氮化钛三层结构。另一个实施例中，金属膜可以包含一层钼及一层铝钕合金的结构。其它实施例包含一层氮化铝。其它实施例包含一层铬及一层铝钕合金。甚至，膜堆栈包含铜及各种适合铜的阻障材料，其中可利用本发明的方法及装置而淀积此阻障材料。
另一个实施例中，通过设置在具有CVD反应室的基板制程反应系统中的同一个PVD反应室而连续淀积一或多层金属层。另一个实施例中，一或多层金属层是通过不同的PVD反应室而连续淀积在基板上，其中至少一个PVD反应室连接至基板处理系统上，以借着此至少一个PVD反应室处理一膜层且在原处则由位于同一个基板处理系统的CVD反应室淀积另一膜层于基板上而不需将此膜层自基板处理系统中移出。
在一方式中，此一或多层金属层是通过一或多个基板处理系统而淀积，其中至少一个基板处理系统是为具有至少一个PVD反应室及至少一个CVD反应室的混合系统。具有CVD反应室以及/或PVD反应室的额外基板处理系统也可使用于淀积一或多层金属层。
在步骤330，基板表面上的已淀积膜层被检视，且进行额外的淀积、图案化及刻蚀步骤。例如，一层光刻胶层可涂布在基板的表面上以及具有图案的光罩可用在此表面上。接着，已淀积膜层可利用尤其是干式刻蚀制程、湿式刻蚀制程，以刻蚀一或多层淀积金属层。另外在一方式中，对需要被刻蚀的不同膜层可能需要利用不同的光罩而加以刻蚀。另外在一方式中，除了刻蚀暴露在表面的金属层之外，一或多层已淀积的含硅层可能需要利用相同或不同的光罩而加以刻蚀。再者，在基板表面上进行额外的一或多种刻蚀制程之前，需要利用氧气灰化、离子注入或其它等离子处理以移除光刻胶材料的部分。
此外，一或多种表面处理可在淀积含硅膜之前或淀积金属膜于基板表面上之后进行。例如，可利用辐射热灯管、电感热源或红外线电阻式热源，以加热基板以及/或在退火反应室中让基板退火。另一个实施例中，在步骤300之前可化学清洗此基板，其使用一种已知的清洗溶液尤其例如已蒸馏的清水溶液、硫酸溶液、氢氟酸溶液等。在使用与方法300中相同或不同基板处理系统的步骤310之前，方法300可进一步包含刻蚀步骤以形成一个在基板表面上的图案。
本发明的实施例包含在方法300的相同基板处理系统中所执行的额外制程。
图3B表示根据本发明的方法300以形成膜堆栈的实施例，例如具有形成在基板101上的背通道刻蚀(BCE)反转堆栈式结构的底部栅极薄膜晶体管(TFT)。在平板应用上，基板101可包含一种在可见光谱中为实质上光学可穿透式材料，例如玻璃或透明塑料。此基板可以有各种形状或尺寸。例如，在薄膜晶体管应用上，基板可以是具有高程度光学穿透性且面积大于500mm2的大面积玻璃基板。然而，本发明可同样地应用在任何种类及尺寸的基板制程。本发明中所称的基板可以是任何可用在半导体晶片制造及平板制造的圆形、方形、矩形或多边形。
用在平板显示器的矩形基板典型地具有大型表面积，例如大约是500mm2的矩形或更大，例如至少大约300mm×400mm，或大约120,000mm2或更大。此外，本发明可应用于任何组件，尤其是例如平板显示器(FPD)、有机发光二极管(OLED)显示器、可挠式有机发光二极管(FOLED)显示器、高分子发光二极管(PLED)显示器、液晶显示器(LCD)、有机薄膜晶体管、有源式矩阵、无源式矩阵、顶部发光组件、底部发光组件、太阳能电池、太阳能面板等，以及可以是任何硅晶圆、玻璃基板、金属基板、塑料膜(例如，聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚对荼二甲酸乙二酯(PEN)等)、塑料环氧树脂膜等。
栅电极层102在基板101表面上被淀积且图案化。栅电极层102可以包含如金属材料的导电材料，举例为铝(Al)、钼(Mo)、钕(Nd)、铝钕合金(AlNd)、钨(W)、铬(Cr)、钽(Ta)、钛(Ti)、铜(Cu)、氮化铝(AlXNy)、氮化钼(MoXNy)、氮化钽(TaN)、氮化钛(TiN)、其它金属氮化物、上述的合金以及上述材料的组合，以控制带电载流子在薄膜晶体管中的移动。在本发明所述实施例的基板处理系统中，栅电极层102可借着如PVD或CVD的淀积技术而加以淀积。栅电极层102的厚度不限于但可在大约100至6000左右。在基板101与栅电极层102之间，可具有一种绝缘材料的任意层，例如二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)，其可利用在此所述的基板制程统的实施例而形成。栅电极层102接着被铺上一层光刻胶层、被光刻图案化以及被刻蚀以定义栅电极。
膜堆栈进一步包含一或多层含硅层，例如，栅绝缘层103及半导体层形成在栅电极层102上。实施例中，在膜堆栈上的半导体层包含一或多层含硅层。例如，在图3B的实施例中，块状半导体层104及掺杂半导体层105形成在栅绝缘层103上。掺杂半导体层105直接接触块状半导体层104的部分，形成半导体接合面。
栅绝缘层103可包含使用本发明的基板处理系统实施例加以淀积的电介质材料，尤其例如是氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)、二氧化硅(SiO2)等。栅绝缘层103其也当作储存电容电介质，其形成厚度大约从100至大约6000左右。栅绝缘层103的一例为通过本发明基板处理系统实施例的CVD制程反应室而淀积的氮化硅。
块状半导体层104可包含使用本发明基板处理系统实施例而加以淀积的非晶硅(α-Si)、多晶态硅(多晶硅)、二氧化硅(SiO2)及其它硅材料等。块状半导体层104的淀积厚度大约从100至大约3000左右。块状半导体层104的一例为通过本发明基板处理系统实施例的CVD反应室而淀积的α-Si(非晶硅)层。
形成在半导体层104上的掺杂半导体层105尤其可包含n型(n+)掺杂非晶硅(α-Si)、p型(p+)掺杂非晶硅(α-Si)、n型(n+)掺杂多晶态(多晶硅)、p型(p+)掺杂多晶态硅(多晶硅)，其是可利用所述的基板处理系统实施例而加以淀积。掺杂半导体层105其淀积厚度大约从100至大约3000左右，例如从500至大约1000。掺杂半导体层105的一例为通过本发明基板处理系统实施例的CVD反应室而淀积的n型掺杂α-Si膜。
已知方法在导电层106淀积在含硅半导体层的暴露表面上之前，需要利用已知技术光刻图案化以及刻蚀块状半导体层104及掺杂半导体层105，以定义此二膜层在栅绝缘层103上的平台。使用本发明方法300，一或多个制作步骤可以减少。具有位于膜堆栈上含硅半导体层的暴露表面的基板101是在原处(in situ)(即，不需要将基板101从基板处理系统中移出)被实时处理，以淀积导电层106。在相同基板处理系统的真空环境中，含硅半导体层的暴露表面不可能被氧化，且也不需清洗基板表面。
导电层106可包含金属材料，例如尤其是铝(Al)、钼Mo)、钕(Nd)、铝钕合金(AlNd)、钨(W)、铬(Cr)、钽(Ta)、钛(Ti)、铜(Cu)、氮化铝(AlXNy)、氮化钼(MoXNy)、氮化钽(TaN)、氮化钛(TiN)、其它金属氮化物、上述的合金以及上述材料的组合等。可利用CVD、PVD及其它淀积技术以形成导电层106。实施例中，通过本发明基板处理系统的PVD反应室而形成导电层106。导电层106的淀积厚度为大约100至大约6000的范围内。
如前述方法300中的步骤330，在导电层106形成之后，本发明的导电层106及一或多层下垫半导体层，例如块状半导体层104及掺杂半导体层105，可经由光刻、刻蚀以定义出TFT组件的源极及漏极接触。本发明在不需将基板移出基板处理系统之下，可图案化膜堆栈及刻蚀上层金属层以及/或一或多层下垫含硅层，此时额外的制程反应室是用以进行其它淀积、光刻、刻蚀、光刻胶灰化及其它步骤，例如通道110可形成在源极及漏极接触间的有源区域内。
如图3B所示，淀积钝化层107一致地覆盖在膜堆栈的暴露表面上以及在通道110与TFT组件的源极及漏极接触的上方。钝化层107通常为绝缘体且可包含电介质材料，例如尤其是二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiN)等。可利用PECVD及其它淀积制程以形成钝化层107。钝化层107的淀积厚度大约100或更大，例如大约1000至大约5000。利用已知技术光刻图案化及刻蚀钝化层107以在其中开设一个接触窗。
淀积及图案化透明导体层108以与导电层106接触。透明导体层108包含一种在可见光谱中实质上具光学穿透性及可导电的材料。透明导电层108可包含例如氧化铟锡(ITO)或氧化锡。根据已知的光刻及刻蚀技术以完成透明导体层108的图案化。
在如图3B所示的范例TFT组件的膜堆栈中，可利用基板处理系统实施例里具有至少一个CVD反应室及至少一个PVD反应室，例如连接至相同基板处理系统的一或多个等离子增强化学气相淀积(PECVD)及物理气相淀积(PVD)反应室，以淀积使用在液晶显示器(或平板)中金属、掺杂或未掺杂(本体)含硅材料、掺杂或未掺杂非晶硅(α-Si)、掺杂或未掺杂多晶硅、氮化硅(SiN)、二氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiON)中的任一种材料，这些将在以下做进一步阐述。实施例中，最好是使用背面通道刻蚀(BCE)制作程序以形成TFT结构，因为栅电介质(SiN)、本体非晶硅以及n型掺杂非晶硅膜可在相同的PECVD抽真空下淀积。所述使用BCE制程的膜堆栈仅利用四道图案光掩模。
图4A至图9是基板处理系统范例400A、400B、400C、500、600A、600B、700、800A、800B、900的上视图，其适用于根据本发明各种淀积技术以处理位于基板422上的不同种类金属及含硅膜。基板处理系统400A、400B、400C、500、600A、600B、700、800A、800B及900典型地包含一个传送室408或两个传送室408A及408B，其通过装载室404而连接到至少一个工厂接口402。在一些情况中，可使用两个工厂接口。
工厂接口402通常包含一或多个基板储存于其中或基板储存晶片盒中。基板储存晶片盒是典型可移动式地设置于形成在工厂接口402中的多个储存舱/隔间。工厂接口402也可包含大气机械手臂，例如双刃式大气机械手臂。大气机械手臂是用于传送一或多个基板于一或多个基板储存晶片盒与装载室104之间。典型地，工厂接口402维持于或稍微高于大气压力，且设置装载室404是为了帮助基板传送于传送室408的真空环境与工厂接口402的周遭环境之间。
传送室408、408A、408B(通常为408)是用以传送基板于多个制程反应室410、410A、412、414、416、418、420与一或多个装载室404、406之间，如此传送室408、408A或408B被一或多个制程反应室410、410A、412、414、416、418、420及一或多个装载室404、406环绕。传送室408维持在真空环境以消除或减少在传送每一个基板之后于传送室408及个别制程反应室410、410A、412、414、416、418、420之间发生的压差。
根据本发明的概念，基板处理系统400A、400B、500、600A、600B、700、800A、800B及900通常包含第一制程模块450及第二制程模块460。实施例中，第一制程模块450是装配以支持一特定膜层的基板制程，而第二制程模块460是支持不同种类膜层的基板制程。例如，第一制程模块450可用来处理一或多层含硅膜，而第二制程模块460可用来处理一或多层含金属膜，以利原处处理这两种种类的膜层而减少集群工具、组装的占地面积及工具利用的数量。
另一个实施例中，第一制程模块450包含一个特定种类的制程反应室，而第二制程模块460包含不同种类的制程反应室。例如，第一制程模块450可包含一或多个CVD反应室。另一个实例为，第二制程模块460可包含一或多个PVD反应室。本发明考虑过连接至第一制程模块450及第二制程模块460上的各种制程反应室，例如PVD、离子注入(IMP)、CVD、原子层淀积(ALD)、等离子刻蚀、退火、清洗、及其它高温炉反应室等等。
本发明提供第一制程模块450及第二制程模块460使用在单基板处理系统中，以大大地增加基板处理系统或产线的生产效率。由增加的TACT时间(总实际循环时间，是指基板在工具间被处理/循环所需时间，例如，秒/基板)，或一个制程工具可在一个小时内所能处理的基板增加数量(基板数/小时)以表示增加产率。例如，本发明基板处理系统400A、400B、400C、500、600A、600B、700、800A、800B、900的产率是每小时大约15片基板或更多，在包含至少三层含硅材料及一或多层含金属层的原处淀积制程中，产率例如为每小时大约24片或甚至30片基板。
如图4A的实施例，第一制程模块450连接至第一传送室，例如传送室408A，以接收基板422，基板由第一装载室，如基板处理系统400A的装载室404，被加载至第一制程模块450。第一制程模块450经由第二装载室，例如设置在第一制程反模块450及第二制程模块460间的装载室460，而连接至第二制程模块460上。
如图4A的实例，在第一制程模块450中基板422可于一或多个制程反应室410、412、414及416间转换。实施例中，制程反应室410、412、414及416中的任一个为CVD反应室。较佳地，安装此CVD反应室以淀积含硅材料于基板上。
此外，利用第一传送室(例如，第一传送室408A)及第二装载室(例如装载室406)，以传送基板422于第一制程模块450及第二制程模块460的间。装配第二制程模块460以从连接其上的第二装载室，如装载室460中接受基板422。利用第二传送室，如第二传送室408B，以使在第二制程模块460中接收的基板422通过第二装载室被传送至一或多个制程反应室418、420中而加以处理。
再者，在第二制程模块460中的基板422也可于一或多个制程反应室418及420间传送。实施例中，连接至第二传送室408B的至少一个制程反应室418、420与任何的额外制程反应室为PVD反应室。较佳地，安装此PVD反应室以淀积含金属材料于基板上。
传送机械手臂430、430A、430B(通常为430)，例如可由AppliedMaterial公司所取得的双臂真空机械手臂，其可连接至传送室408上以移动基板422。例如，在图4A中，第一传送机械手臂430A及第二传送机械手臂430B分别连接至第一及第二传送室408A、408B上。据此，在图4A中，第一传送机械手臂430A系可在第一装载室、第一制程模块450及第二装载室间转动；而第二机械手臂430B系可在第二装载室及第二制程模块460中一或多个制程反应室间转动。额外的制程反应室，尤其例如是刻蚀反应室、灰化反应室、离子注入反应室、加热反应室等也可连接至第二传送室408B上，以使基板在经过第二制程反应室460的处理后，再进行额外制程。
如图4A所示，根据基板处理系统400A加以处理的基板422可从工厂接口402通过第一装载室404后转移至第一制程模块450，以进行基板上的制作程序。如本发明所述，基板422在基板处理系统中移动，工厂接口402可连接至第一装载室404，如图4A以及/或图4B所示。再者，通过第一制程模块450处理的基板422可从第一制程模块450通过第二装载室406后传送至第二制程模块460中，如此，基板可在由两个制程模块所进行的不同种类制程间转换着，以整合原处的制作程序，正如本发明的方法300。在原处整合制作程序中，装载室404、406为基板422的移动提供良好的缓冲站。
再者，使用第二装载室提供了可靠的基板处理系统、高基板制程产率、基板在不同制程反应室及制程模块间的流动以及在不同制程反应室及制程模块间的真空缓冲区域。例如，不同种类的制程反应室及制程模块可能需要不同程度的真空压力(例如，PVD制程可能需要更低真空压，比起CVD制程是为较高的真空度)
例如，本发明基板处理系统的各种真空压力程度，一部分可通过开启位于第二装载室一侧且连接于第一制程模块或第一传送室的阀门，同时关闭位于第二装载室另一侧且连接于第一制程模块或第一传送室的阀门而加以控制。另一个实施例中，一或多个阀门设置于制程反应室410、412、414、416、418、420以及传送室之间，以维持制程反应室所需的各种压力。最佳地，使用在本发明基板处理系统各部分的各阀门为真空密封式阀门，例如开关阀、闸阀门、狭孔阀等。例如，第一装载室可包含内部或外部真空密封式阀门，以在基板进出工厂接口402的大气环境时可维持低压程度。
此外，在基板处理系统400A中使用第一传送室408A、第二传送室408B及第二装载室，可提供不同真空度或分段真空度，如此不同种类的泵，例如干式真空泵、低真空泵、涡轮泵、低温泵等可使用来节省设备成本、使用期限及维修。例如，第一传送室408A、第二传送室408B以及/或第二装载室406可维持在使用较便宜泵的中度真空环境中，例如使用连接至各种反应室的标准干式真空泵或共享泵，而制程反应室可维持在使用例如低温泵等较昂贵泵的高度真空环境中。
图4B的实施例中，提供类似于基板处理系统400A的基板处理系统400B。图4B中，第一装载室404连接至第二制程模块460上，使得待处理基板422首先被装载至装载室404中；接着被传送通过基板制程模块460的第二传送室408B；以及使用第二传送机械手臂430B，将其置放在第二装载室406中。所有步骤可能不会对基板处理系统400B的产率影响太大，因为基板在两个制程模块间流动、进出的时间如同在基板处理系统400A中所需时间。
在转运基板通过第二传送室408B及第二装载室406进入第一传送室408A之后，基板422通过第一转换手臂430A被转移至第一制程模块450的一或多个制程反应室中，以淀积一或多层膜层于基板422上。接着，基板422转运通过第二装载室406回到第二传送室408B，并被第一传送机械手臂430A送至第二制程模块460的一或多个反应室中。
此外，弹性的基板处理程序可应用在两个基板处理系统400A、400B中或通过至少一个工厂接口402连接第一装载室404的上述两个系统的结合，如图4A以及/或图4B所示。例如，基板可在第一制程模块中处理，然后通过装卸载基板通过连接至第一制程模块的装载室，如图4A所示；或者通过连接至第二制程模块的装载室，如图4B所示，此基板可接着在第二制程模块中被处理。或者，基板首先可在第二制程模块中处理；接着在第一制程模块以及/或在第二制程模块中处理。另一个实例如图4C所示，其中两个工厂接口402A及402B可分别连接至装载室404A及装载室404B上并以一种弹性的基板传送程序将基板传送通过装载室404A以及/或装载室404B而弹性地进出基板处理系统400C。
回到图4B，与位于额外制程反应室410A的基板处理系统400A不同的基板处理系统400B是安装位于第一制程模块450中，以增加系统产率而用来处理更多的基板。例如，对一个单层淀积而言，可以达到每个反应室每小时至少增加大约6片基板的产率。另一个实例中，制程反应室410A可用以协助薄膜晶体管的多层含硅层淀积，如本发明方法300所述，对一个三层淀积而言，可以达到每个反应室每小时至少增加大约5片产率。
操作上，根据一或多个本发明实施例，在系统中处理基板的方法，例如基板处理系统400B，是用以在基板置入一或多个制程反应室前，将其传送通过各种不同传送室、装载室、制程模块。本方法为混合基板处理系统提供一个弹性的反应室组装。此外，图4B中的第一及第二传送室与第一及第二制程模块为有关的用语，不应用以限定本发明。
例如，基板处理方法包括加载基板至基板处理系统的第一装载室中；将基板从第一装载室传送通过第一传送室后进入第二传送室；以及将基板从第二传送室传送至基板处理系统的第一制程模块中的一或多个制程反应室中。方法包含使用第一制程模块的一或多个制程反应室以淀积一或多层金属层，例如，使用基板处理系统的一或多个化学气相淀积反应室以淀积一或多层含硅层于基板上。
此外，方法还可包含将基板从第一制程模块的一或多个制程反应室中传送至第二传送室；将基板从第二传送室传送至第一传送室中；以及将基板从第二传送室传送至相同基板处理系统的第二制程模块的一或多个制程反应室中，而不需要打破任何真空状态且使用第二制程模块的一或多个制程反应室以淀积一或多层金属层。例如，使用本发明基板处理系统的一或多个物理气相淀积反应室，以淀积一或多层含金属层于一或多层含硅层的表面上。
方法进一步包含将基板由第二制程模块的一或多个制程反应室中传送至第一装载室而不经过第二传送室；以及从基板处理系统的第一装载室中卸载基板。
图5的实施例中，第一制程模块450系通过传送室，如传送室408，而连接至第二制程模块460上，此传送室系直接连接至第二制程模块460的制程反应室上，例如制程反应室418。仅使用一个传送室，如传送室408，基板是在减小的占地面积下被传送至第一制程模块450的一或多个制程反应室410、412、414、416中以及在第一制程模块450及第二制程模块460之间
图5中，第二制程模块460用以接收来自连接于至少一个第二制程反应室的传送室408直接进入制程反应室，例如制程反应室418，而不是进入装载室、中间/缓冲反应室、传送/运输室或其它区间里。因此，不必为了减少基板处理系统500的占地面积而设置大型体积的传送室于第二制程模块460中。
被接收至第二制程模块460且被第二制程模块460的至少一个制程反应室处理，以淀积至少一膜层于其上的基板422可选择性地在第二制程模块460的制程反应室418及420间转换以进行额外的多层膜淀积。例如，通过第二装载室406或运送反应室426，其可被设置在第二制程模块460的一或多个制程反应室之间，例如制程反应室418及420之间。第二装载室406在图5中的位置是可被调整，使得装载室、小型传送室、运送运输室或其它合适反应室被安排在适当的位置，以减少基板处理系统500的占地面积。
在图5中，用以安装在基板处理系统500的装载室406及/或运输室426通常可包含一或多个基板传送运输车1600于其中。例如，在基板制程反应室500中的装载室406及/或运输室426是用来处理及传送基板422于制程反应室418、420间做直线移动。装载室406及/或运输室426通常可包含一或多个基板传送运输车1600连接至各种配置中(如同在图10、11、12、16、17A及17B中所详述)，如此，根据本发明实施例，一或多个基板传送运输车1600能进一步连接至第二基板处理系统460的一或多个制程反应室418、420上。因此，在图5中，传送室408可在第一装载室(如装载室404)、第一制程模块450及第二制程模块460间转动以传送基板422，而使用第二装载室(如，装载室406)及/或运输室426可使基板在第二制程系统460的一或多个制程反应室间直线移动。额外的制程反应室，尤其例如是刻蚀室、灰化室、离子注入室及加热室也可线性连接至第二制程模块460以在第二制程模块460处理完基板后接着对基板进行额外的制程。
在图5的实例中，基板422未被第一制程模块450处理，因为基板422可被运回基板处理系统500的装载室404中，以被卸载至工厂接口402或直接被运回第二制程模块450的制程反应室418及420内，如此在第一制程模块450及第二制程模块460间就不会有分段缓冲站或任何真空缓冲；在将基板422从传送室408传送至第二制程模块460的制程反应室418及420之后，基板不会流向额外的装载室或任何连结于工厂接口402之处。
如图6A的实施例，第一制程模块450连接至第一传送室，例如传送室408A，以接收基板422，此基板是由第一装载室，如基板处理系统600A的装载室404，被加载第一制程模块450中。第一制程模块450通过设置在第一制程模块450及第二制程模块460间的第二装载室460而连接至第二制程模块460上。因此，仅使用一个传送室，如传送室408，基板422可传送至设置在第一制程模块450的一或多个制程反应室410、412、414及416中。此外，使用传送室408及第二装载室(如，装载室406)，基板可在第一制程模块450及第二制程模块460间转移。
在图6A的实例中，装配第二制程模块460以从连接其上的装载室460中接收基板422。为了减少基板处理系统600的占地面积以及节省空间，减少大型体积的第二传送室，如传送室408B，并且加入运输室426以提供装卸载基板422进出位于第二制程模块460的一或多个制程反应室，如制程反应室418、420，以及在正确的方位上。实施例中，装设一或多个基板传送运输车1600等(如图16至20所阐述)在运输室426内且也连接至第二制程模块460的装载室406及/或制程反应室中。
如图6A所示，连结至第二制程模块460上的运输室426需要用以将基板422于第二装载室406及一或多个制程反应室418及420间传送，因为制程反应室可因为空间上限制而不直接连接到装载室上。此外，当基板422为矩形时，其在制程前，由装载室406进入制程反应室418及420时；或者在制程后，从制程反应室418、420进入装载室时，其方向需要改变90度。运输室426及其中的一或多个基板传送运输车1600还可将基板从第二制程模块460的制程反应室中传递，例如对于发生在第二制程模块460中的单层、双层、三层或其它淀积制程时，基板是转换于制程反应室418及420间。
因此，在图6的基板处理系统600A中，设置在传送室408的传送机械手臂430及被机械手臂运送的基板422可在第一装载室、第一制程模块及第二制程模块间转动；而在第二制程模块460中处理的基板422是在制程反应室、第二装载室(如装载室406)及运输室426间直线移动，例如使用基板传送运输车1600。通过在精简的配置中旋转基板422的方向，运输室426是用以快速传递基板422进出第二制程模块。额外的制程反应室，例如刻蚀室、灰化室、离子注入室、加热室等也可线性连接至第二制程模块460上，以在第二制程模块460处理基板后再对基板422进行额外制程。
再者，使用在图6中的第二装载室，可提供真空缓冲区域在不同种类的制程反应室及制程模块间，上述反应室需要不同的真空度。使用各种真空密封式阀门及泵，可达到各种中度真空程度及高度真空程度。此外，在基板处理系统600A中使用传送室408及第二装载室可提供不同真空程度以节省成本。例如，传送室408、装载室406以及/或运输室426可维持在使用较便宜或共享的泵所形成的中度真空环境中；而制程反应室可维持在使用较昂贵泵的高度真空环境中。
由基板处理系统600A处理的基板422可由工厂接口402通过第一装载室404而传送至第一制程模块450中，以及通过第二装载室406由第一制程模块450传送至第二制程模块460中。这很重要且可实行多个基板在不同制程模块间同时进行处理，例如一或多个基板可在相同时间下在本发明基板处理系统中被处理。
在图6B的实施例中，基板处理系统600B的安装是类似于基板处理系统600A，其第一装载室连接至第二制程模块460上而不是连接至第一制程模块450上。额外的制程反应室410A可连接至基板处理系统600B上以增加产率。此外，对一个基板制造而言，基板处理系统600B比基板处理系统600A能提供较高的基板处理产率。根据图6A及图6B，工厂接口402可弹性地连结至基板处理系统的第一装载室404上，如图6A以及/或图6B所示。弹性且可变的基板处理程序可应用在使用基板处理系统600A、600B或二者的结合以于第一制程模块以及接下来的第二制程模块中处理基板，或通过连结一或多个工厂接口402至一或多个装载室404上，而先在第二制程模块中处理再至第一制程模块中处理。实施例是如图6A及6B所示。结合基板处理系统600A及600B的实例包含一个通过装载室而连结至第一制程模块450的工厂接口，以及其它通过其它连接至运输室426的第二装载室而连结至第二制程模块460的工厂接口。
如图7的实施例，第一制程模块450连接至传送室上，例如传送室408，以接收基板422，此基板是由第一装载室，如基板处理系统700的装载室404，而被装载至第一制程模块450中。第一制程模块450通过设置在第一制程模块450及第二制程模块460的间的第二装载室，例如装载室406，而连接至第二制程模块460上。
如图7的装配实例，基板422可传送至第一制程模块450的一或多个制程反应室410、412、414及416中以及使用传送室408及第二装载室(如，装载室406)，基板可在第一制程模块450及第二制程模块460间转移。使用在图7中的第二装载室可提供真空缓冲区域，因此在不同转类的制程反应室及制程模块间有不同的真空程度。例如，传送室408及/或装载室406可维持在中度真空环境中，而制程反应室可维持在高度真空环境中。
基板处理系统700与本发明的基板处理系统不同，其没有第二传送室或运输室在第二制程模块460中，如此基板422根据直线进出第二制程模块460的一或多个制程反应室418及420而在第二制程模块中被处理。如图7所示，在第二制程模块460中的制程反应室418、420及其它制程反应室是呈直线安装且基板422通过设置在基板处理系统700的第二制程模块460中的一或多个基板传送运输车1600而处理基板422，以使基板在第二制程模块460的一或多个制程反应室间移动，例如在制程反应室418及420间移动。因此，基板422的原处制作可在缩小占地面积的基板处理系统700中进行。一或多个基板传送运输车1600也可连接至装载室406上以运送基板422进出第二制程模块460的制程反应室以及在其间移动。此外，发明人仔细考量过此使用制程反应室418及420(及其它连接其上的制程反应室)的单层、双层、三层淀积程序是可弹性应用在基板处理系统700中。
再者，基板处理系统700仍能提供多个基板从工厂接口402流过第一制程模块450的一或多个制程反应室及取道装载室404及406而流过第二制程反应室460。在第二制程模块460中被接收的基板422是通过在一或多个制程反应室418及420间移动而被处理；而其它制程反应室，尤其是刻蚀室、灰化室、离子注入室、加热室等也可直线或侧面连接至第二制程模块上以在第二制程模块460中对基板进行其它制程。
使用一或多个基板传送运输车1600于基板处理系统700中可使可靠的基板处理系统维持在与第二制程模块460的制程反应室相同的真空环境中且可提供基板制程的高产率，而不需要将基板装卸载至额外的传送室也不需要为了维持此额外传送室的真空环境而需要额外的抽真空时间。例如，一或多个共享泵可用在第二制程模块的制程反应室中。此外，不同的制程反应室、传送室及制程模块可能需要不同的真空压力，如此可使用不同种类的真空泵以有效减少成本。减少额外的传送室及相关外围设备与泵而不需要改变特定的制造程序可有效节省成本。
如图8A的实施例，第一制程模块450连接至第一传送室上，例如第一传送室408A，以从基板处理系统800A的第一装载室中，如装载室404，转移基板422。第二制程模块460连接至第二传送室，如第二传送室408B，以从第一制程模块450中转移基板422进入第二制程模块460中。因此，这两个制程模块通过传送室，即第一传送室408A及第二传送室408B，而连接在一起。
基板处理系统800A与基板处理系统400A不同是在于800A并未包含第二装载室于第二制程模块460中，如此利用第一传送机械手臂430A使基板422在位于第一制程模块450的一或多个制程反应室410、412、414、416间的第一传送室408A内转动；以及利用第二传送机械手臂430B以借着位于一或多个制程反应室418、420间的第二传送室408B，而在第二制程模块460内转动。额外的制程反应室，例如刻蚀室、灰化室、离子注入室、加热室等也可连接至第二制程模块460上以对基板422进行额外制程。如图8A所示，待处理基板422也可从工厂接口402开始流经第一制程模块450及第二制程模块460而回到工厂接口402中。
如图8A的实例，基板传送运输车可用来连接至第一传送室408A及第二传送室408B以运送基板于两个传送室408A及408B间，以调节置放于第一传送机械手臂430A及第二传送机械手臂430B上的基板。为了节省空间(比基板处理系统400A较小的占地面积)而通过各种真空密封将基板传送运输车设置在第一传送室408A及第二传送室408B的顶部或底部，而仍能获得高产率(如，与基板处理系统400A有相同或更高的TACT时间)。真空传送机械手臂及基板传送运输车的连结是进一步于图18至图19中阐述。此外，真空密封式阀门可设置在第一传送室408A及第二传送室408B，以提供其在基板处理系统800A中弹性压力范围的真空缓冲/中间区域，如此第一传送室408A及第二传送室408B可维持在中度真空环境，而所有制程反应室可维持在高度真空环境中。
图8B的实施例中，提供类似于基板处理系统400B、600B的基板处理系统800B，以加入额外的制程反应室410A及增加系统产率。使用基板处理系统800A、800B或上述系统通过一或多个工厂接口连结至本发明基板处理系统的第一制程模块450及/或第二制程模块460的结合，使各种弹性基板制程程序也可被应用。
在图9的实施例中，第一制程模块450及第二制程模块460于基板处理系统900中是共同连接至相同传送室，如传送室408上。因此，待处理基板422是利用设置在传送室408的单基板传送机械手臂，而可在两个制程模块的不同种类的制程反应室中转动，以进一步减少占地面积，而仍能提供原处基板制程且不牺牲产率。在实施例中，基板处理系统900为混合PVD-CVD工具且包含一或多个CVD反应室，例如制程反应室410、412、414及一或多个PVD反应室，例如制程反应室418、420。
如图9所示，与基板处理系统400A相比，在基板处理系统900中是进一步减少第二基板传送室、第二装载室及其它反应室额外的制程反应室也可连接至基板处理系统900上。此外，没有真空缓冲或中间压力区域，因为PVD反应室通常需要高度真空环境。然而，一或多个泵或共享泵可能使用在基板处理系统900的不同组件中。再者，由于来自工厂接口402的基板制程一直持续，基板没有进出基板处理系统900的一或多个不同种类制程反应室410、412、414、418、420中，而是直接回到工厂接口402中。
如图4A至9所示，控制器590包含在其中以连接且控制基板处理系统400A、400B、500、600A、600B、700、800A、800B、900的各种零件。控制器590典型地包含一个中央处理单元(CPU)594、支持电路596及内存592。CPU 594可以是任一种可用在工业设定以控制各种反应室、装置及反应室外围的计算机处理器。连接至CPU 594的内存592、任何软件或任何计算机可读式媒介可以是一或多个随时可用内存组件，例如随机存取内存(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘、CD、软盘或任何其它形式的数字储存，不管是局部或遥控的记忆储存。支持电路596连接至CPU594以支持CPU594。这些电路包含快取、电源供应器、时钟电路、输入/输出电路、辅助系统等。
控制器590安装至计算机可读式媒介中，以执行本发明一或多个方法的各种步骤，例如本发明基板处理系统的方法300。例如，控制器590可用以控制基板处理系统的运算/处理步骤，步骤包含在制程反应室、制程模块、装载室间的运送及在上述反应室中进行的淀积制程。控制器590也用以控制在基板处理系统中处理多个基板的程序，以改进通过第一制程模块及第二制程模块所进行的各种不同种类制程的制程时间，以及改进转换多个基板进出装载室、传送室与制程反应室时的时间程序/次序。此外，根据一或多个待处理基板的制作程序，也可修改由控制器执行的步骤。
实施例中，本发明的控制器590是用以控制一或多个待处理基板同时在基板处理系统中移动。具体地，通过各种基板传送或装载机构，例如传送室408、408A、408B、装载室404、406、运输室426及任何结合其中的软件的基板移动控制是连结至需要控制第一制程模块450与第二制程模块460中不同制程反应室的不同制程时间与条件的软件上。相较于已知技术中连结控制器的分开的软件或指令，此同一个软件是用以控制如机械手臂430、430A、430B、基板传送运输车1600与基板支持盘1320等的各种基板转换机构的移动，例如当待处理基板从先前的基板传送机构、传送室、装载室、运输组件、或任何中度真空缓冲区域欲转移至制程反应室时，一或多个基板在一或多个制程反应室中所进行的移动通过同一个软件将各种基板支持件的移动(如，在垂直Z方向上下移动)以及控制各种传送机械手臂与基板传送运输车的移动连结在一起(如，上下移动加上x-y-z三个方向的旋转)以及同时进行此二种控制步骤，则传送基板与淀积材料于基板上可整合在一起以节省整体的制程时间与增进系统产率。
例如，在基板处理系统不同反应室中的各种真空密封式阀门的开关动作可与基板传送步骤整合连结在一起。然而，在基板制程之前或之后为了进行基板支撑而移动基板支持件的动作可与各种真空密封式阀门的开关调整在一起，如此基板支持可较早进行且在各种真空密封式阀门完全开启及关闭之前进行以节省制程时间及增加产率。
本发明通过控制器590控制各种连接至反应室及基板处理系统400A、400B、500、600A、600B、700、800A、800B与900上的泵，而维持其中的压力。使用的泵尤其例如有冷凝式泵、涡轮泵、一般干式泵等。例如，本发明的PVD反应室可维持在高度真空程度，如从大约10～6托耳至大约10～7托耳。连接至PVD反应室的传送室的压力可维持在大约10～5托耳至大约10～6托耳，或其它程度。本发明的连接至PVD的装载室可维持在大约0.5托耳或更少，如大约10～4托耳的中间压力。另一个实例中，本发明的CVD反应室压力可维持在大约10托耳或更少，如大约5托耳或更少，或大约2托耳或更少；以及连接于CVD反应室上的传送室可维持在一个较小的中度真空范围，例如大约20托耳或更少，或大约3托耳或更少。然而，本发明并不限定于上述的压力范围范例。
图10为本发明装载室404及406的剖面图。装载室404、406可包含如图10所示的多个单基板传送区间/次反应室，或是也可以是一或多个传送区间/次反应室，其每一个次反应室是用以装载及卸载多个基板。用在本发明的装载室是阐述于共同转让的美国专利申请，申请号为09/663862，其于2000年9月15日由Kurita等人申请；与申请号为09/957784，其于2001年9月21日由Kurita等人申请，名称为”Double Dual Slot Load Lockfor Process Equipment”的申请案；以及申请号10/832795，其于2004年4月26日由Kurita等人申请，名称为”Load Lock Chamber for Large AreaSubstrate Processing System”的申请，在此以参考方式全部结合进本发明。具有其它型态的装载室也可用于本发明。
装载室404或406可包含一个反应室主体1012，其具有由多个真空密闭的水平内壁1014分隔的多个垂直堆栈、与环境隔离的单基板次反应室1020、1022、1024。两个内壁是如图10所示。虽然在此有三个单基板次反应室1020、1022、1024表示于图10的实施例中，但是装载室404、406的反应室主体1012可包含仅一个装载室或二或多个的垂直堆栈基板负载次反应室。例如，装载室404、406可包含由N-1个水平内壁加以分隔的N个基板次反应室，其中N是整数。
在图10所示的实施例中，每一个基板次反应室1020、1022、1024是安装以容纳单一大面积基板，例如基板422，使得每一个反应室的体积可以减到最小以强化快速灌气及排气循环。例如，每一个基板次反应室1020、1022、1024可用以支持基板于其中，且具有大约等于或少于1000升的内部体积，以容纳基板，而每一个基板具有大约2.7平方公尺的表面积。或者，也可使用具有大约1600升内部体积的双储存槽双基板装载室以在一个次反应室/储存槽中支持两个基板。多个储存槽或多个基板支持机构也可用在本发明的装载室404、406中。为容纳更大基板，也可使用具有较大宽度及/或长度及相等高度的本发明装载室或次反应室。
反应室主体1012可由适合在真空条件下使用的坚硬材料制成，例如不锈钢、铝等。此外，反应室主体1012可由一整块(如，一片)坚硬材料制成，例如铝。或者，反应室主体1012或其部分由模组件构成，每一个模组件通常包含基板次反应室1020、1022、1024其中之一的一部份，且被组装以维持真空完整性，例如连续焊接。此外，反应室主体1012的水平壁1014可以是真空密封在反应室主体1012的侧壁上，由此分隔基板次反应室1020、1022与1024。例如，组装在装载室404及406上的水平壁1014可连续焊接在反应室主体1012上以允许反应室主体1012内部的大量存取。
在反应室主体1012的每一个基板次反应室1020、1022、1024包含两个基板存取口。例如，在图10中，设置在反应室主体1012的第一基板次反应室1020包含分别连接至传送室408及工厂接口402的第一基板存取口1030A及第二基板存取口1032A。两个基板存取口，例如可以设置在反应室侧壁的另一边，然而也可以设置在本体1012的邻接壁。基板存取口可帮助基板422进出装载室404、406，且其宽度，例如大于大约2000mm，端赖基板422的尺寸而定。同样地，基板次反应室1022具有存取口1030B、1032B且基板次反应室1024也具有类似的存取口1030C及1032B。
每一个基板存取口1030A、1030B、1030C、1032A、1032B、1032C可选择性地由对应的开关阀1026A、1026B、1026C、1028A、1028B、1028C而加以密封以用来选择性地分隔次反应室1020、1022、1024与传送室408及工厂接口402。开关阀1026A、1026B、1026C、1028A、1028B、1028C连接至反应室主体1012上，且可使用促动器(未绘示)使其在开启及关闭位置间移动。
开关阀1026A、1026B、1026C从第一侧壁1002内侧密封基板存取口1030A、1030B、1030C，且位于基板次反应室1020、1022、1024之内，如此在基板次反应室1020、1022、1024与传送室408的真空环境间的真空(如压力)差异帮助加载及密封开关阀1026A、1026B、1026C靠在反应室主体1012的侧壁上，因此加强真空密封。相对地，开关阀1028A、1028B、1028C设置在第二侧壁1004的外侧上，如此工厂接口402周遭环境与基板次反应室1020、1022、1024真空环境间的压力差异帮助密封基板存取口1032A、1032B、1032C。可用于本发明的开关阀详述于于1996年12月3日核发给Freeks的美国专利5579718中，以及于2000年4月4日核发给Tepman等人的美国专利6045620，在此是以参考方式全部结合进本发明。
基板422由多个基板支持件1044被支撑于基板次反应室1020、1022、1024的底部上，其中基板支持件分开设置且与反应室主体1012或水平壁1014在同一个高度。基板支持件1044可以是，例如具有圆形顶端的不锈钢梢以减少磨刮及污染基板422。其它合适的基板支持件阐述于2003年3月4日申请的美国专利6528767；2001年10月17日申请的美国专利申请09/982406；以及2003年2月27日申请的美国专利申请10/376857，在此是以参考方式全部结合进本发明。
图11是以图10装载室404、406的3-3为剖切线的剖面图。每一个基板次反应室1020、1022、1024的侧壁包含至少一个穿透的通道以利控制每一个反应室内部体积的压力。例如，在图11所示的实施例中，反应室主体1012包含排放口1104A、1104B、1104C形成通过第三侧壁1006以及真空口1106A、1106B、1106C形成通过反应室主体1012的第四侧壁1008以排放气体及将基板次反应室1020、1022、1024抽真空。阀门1110A、1110B、1110C、1112A、1112B、1112C是分别连接至排放口1104A、1104B、1104C及真空口1106A、1106B、1106C上，以选择性地防止气流通过。真空口1106A、1106B、1106C连接至一或多个真空泵1108。例如，一或多个基板次反应室1020、1022、1024可共享一个与合适的流量控制器或限流器装配在一起的单一真空泵，以利在基板次反应室间选择性的抽气，或者，可以有两个以上的真空泵。真空泵1108用来选择性地降低在每一个基板次反应室1020、1022、1024内部体积的压力到大致上与传送室408压力符合的程度。
当传送室408的压力与装载室404中基板次反应室1020、1022、1024的压力大致上相同时，开关阀1026A、1026B、1026C可开启以使处理过的基板转移至装载室404中，或者，通过传送机械手臂430将待处理基板传送通过基板存取口1030A、1030B、1030C而进入装载室404中。将来自传送室408的基板422置放在装载室404的基板次反应室1020、1022、1024的基板支持件1044上以后，关闭开关阀1026A、1026B、1026C而可开启阀门1110A、1110B、1110C，由此排出气体，例如氮气以及/或氦气等，使气体通过排放1104A、1104B、1104C而流入装载室404的基板次反应室1020、1022、1024中，且提高在基板次反应室1020、1022、1024中内部体积的压力。典型上，通过排放口1104A、1104B、1104C进入内部体积的排放气体是被过滤以减少潜在粒子污染基板422。在基板次反应室1020、1022、1024中真空压力的维持及排气可单独在每一个基板次反应室1020、1022、1024里进行。一旦在基板次反应室1020、1022、1024中的压力大致上与工厂接口402的压力相同时，开关阀1028A、1028B、1028C便开启，因此允许来自工厂接口402的大气机械手臂将基板于基板次反应室1020、1022、1024间以及在通过基板存取口1032A、1032B、1032C而连接至工厂接口402上的基板储存晶片匣间转移。
当基板次反应室1020、1022、1024属精简装配时，例如对一个尺寸超过3平方公尺的基板，其次反应室的体积小于或等于1000升，装载室404、406在低抽气速率的下可每小时传送70片基板，相较于已知装载室其具有基板转移速率大约每小时60片基板。低抽气速率可以达到每次抽气/排气循环大约160至180秒左右。也可以使用其它具有每次循环大约130秒的低抽气速率的装载室。大致上较长的循环会减少装载室404、406中气体速率。因此降低基板粒子污染的可能性，同时减少凝结。再者，范例的基板次反应室的堆栈组态改良基板制程产率，而不需要增加装载室的占地面积，更可减少制作设备的整体成本。此外，具有三个单一基板次反应室的装载室的高度是小于已知装载室的高度，而能以较小、较便宜的组件进一步提供较高的产率。还有，使用较低性能的泵也能在此获得较高的产率，其有助减少成本。
在图11中，反应室主体1012的底部与内壁1014也可包含一或多个凹漕1116形成于其中，且为设置在基板支持件1044上的基板422与传送机械手臂430间提供空隙。机械手臂的叶片或手指可移进凹漕1116内直到位于基板次反应室的预定位置，叶片被升高以将基板422从基板支持件1044上举起。承载基板422的叶片接着从基板次反应室中收回。在相反的动作下，基板422可以被放置在基板支持件1044上。
当基板422由工厂接口402被移入及移出本发明的基板处理系统，以通过不同制程模块的制程反应室的不同制程而处理此基板时，装载室404、406也可用以进行额外的基板准备或基板422上的处理步骤，尤其例如是加热、冷却等。实施例中，当基板设置在基板支持件1044上时，装载室404的至少一个基板次反应室1020、1022、1024是用以快速加热及/或冷却基板422。关于装载室404的加热及冷却等内容是阐述于共同转让的6086362、6193507及6435868，名称为”Multi-Function Chamber for aSubstrate Processing System”的美国专利中，在此是以参考方式全部结合进本发明。
图12表示另一个装载室1300的实例，其可作为本发明的装载室且连接至基板传送运输机构上，例如基板传送运输车1600。例如，装载室1300可当作在图5、图6A、图6B及图7中的装载室406。装载室1300可包含一个基板支持盘1320或相似的支持机构，以支撑从传送机械手臂或基板传送运输车接收来的基板。
基板支持盘1320设置在连接到升降机构(未绘示)的轴1322上，以升降位于基板支持盘1320上的基板到各种升高的或较低的位置上，以适合将基板从传送机械手臂及/或基板传送运输车上载入及载出。基板支持盘1320的表面通常是与基板的形状相似，且可比基板平面较大或较小。
在图12，装载室1300的反应室壁1338A、1338B可包含真空密封式阀门，例如开关阀1360或门阀等，其连接至其它本发明基板处理系统的反应室。装载室1300也可包含加热组件或冷却管设置其中或其下方，例如在基板支持盘1320中或基板支持盘1320的下方，以在基板制程的前或的后加热或冷却基板。
此外，一或多个基板支持盘1320可设置在单一装载室1300上，以支撑一或多个基板于其中。或者，可利用两个或更多的装载室1300或次反应室，例如通过垂直或水平将二个或更多的装载室1300连接在一起，其中每一个具有至少一个或更多的可移动式基板支持盘1320。
图13为本发明传送室的实施例。传送室408、408A或408B可包含至少一个传送机械手臂430、430A或430B，例如双刃式真空机械手臂，设置于其中。传送室408可连接至一或多个装载室或堆栈在一起的不同装载室，其每一个装载室可以是，例如，三层单基板装载室(TSSR)、双层双储存槽装载室(DDSL)、单层双储存槽装载室(DSL)或其它已知装载室。传送室408也可连接至至少一个制程反应室及/或其它额外的装载室、缓冲站、运输室及运输机构，例如本发明的制程反应室410、410A、412、414、416、418、420，装载室404、406及运输室426。值得注意的是，如图4A至图9所示的传送室可连接至一或多个反应室，而且此反应室的数量并未限制。例如，本发明的传送室可连接至二或多个的反应室上，如三个反应室，其包括一个装载室及二个制程反应室。或者，有六个相同或不同种类的反应室也可连接至本发明的传送室上。另一个例子中，总数为七、八或更多的反应室可连接至传送室上，且传送室可以是六边形、八边形或其它的形状。
如图13所示，传送室408包含主体1207设置在基座1210上。主体1207可具有内壁1209及外壁1211。内壁1209的形状可以是圆筒状或其它形状而外壁1211可以是六边形或其它形状，且可包含平坦区域，以形成侧壁而连接至制程反应室或装载室上。主体1207可以是，例如，由一种材料的单一块做成，如不锈钢、铝等。主体1207的高度减至最小以便减少传送室408整体的体积与重量。
每一个侧壁包含一或多个开口连接至一或多个阀门，如开关阀1026A、1026B、1026C，利用传送机械手臂430经过上述阀门，基板422(未显示)可从传送室408转移至装载室中或反的也可。其它侧壁可包含一或多个开口1202、1204。例如，开口1202通过阀门1226而可连接至制程反应室，如图13所示的制程反应室418。阀门1226可以是已知的闸阀、开关阀或其它已知阀门。使用致动器(未绘示)可使阀门1226选择性地开关位于传送室408侧壁的内侧或外侧的开口1202。此外，开口1204可连接至抽气机构(未绘示)以将传送室内的压力抽真空至一个合适的真空环境。
轴1220及升降机构可连接至传送室408的传送机械手臂430及基座1210上，以使传送机械手臂转动，最好是360度旋转及垂直移动。机械手臂430需要转动以将基板422在连接至传送室408的不同反应室间移动，且机械手臂430需要垂直活动，以将基板422垂直移动至对准本发明各种反应室侧壁的存取口及/或开口的位置上。
传送室408的压力通过连接其上的抽气机构加以维持，其包含一或多个泵，如干式泵、低真空泵、涡轮泵及冷凝泵等。传送室压力可维持在大约5托耳或更低的范围，如大约1托耳至大约5托耳左右，或大约2托耳至大约3托耳左右，其视制程反应室与传送室间的最小压差而定。或者，当传送室需要高度真空压力时，传送室408可以维持在大约10～3托耳或更少的压力下，如大约10～5托耳至大约10～6托耳。
本发明实施例提供第二传送室连接至低温泵上，其具有高排气效率以达到第二传送室的高真空基本压力，以便与各种连接其上的PVD制程反应室的高度真空需求兼容，且第二传送室可维持在基板压力大约10～4托耳或更少，例如大约10～5托耳至大约10～6托耳。
可使用在本发明中的其它传送室是阐述于共同转让的美国专利号6786935，其由Powell于2000年3月10日申请，名称为″Vacuum ProcessingSystem for Producing Components″；以及美国专利申请号10/601185，其由Kurita等人于2003年6月20日申请，名称为″Transfer Chamber for VacuumProcessing System″；在此是以参考方式全部结合进本发明。
图14为淀积系统1400实施例的剖面图，例如可由AKT公司取得的化学气相淀积系统或等离子增强化学气相淀积系统；AKT为位于加州圣塔摩尼卡的Applied Material公司所属的单位。淀积系统1400通常包含本发明的制程反应室，例如，如图所示的制程反应室410，连接至气体源1404、能量源1422、以及/或清洗源1482上。本发明的制程反应室410A、412、414、416可以类似的方式组装。
制程反应室410包含侧壁1406及底部1408，其部分定义出制程区域1412。通过开口及阀门(未绘示)进出制程区域1412以利基板422移进及移出制程反应室410。侧壁1406支撑一个凸缘组件1410，其包含一个抽气空间1414使制程区域1412连接至排放口(其包含各种抽气零件连接至泵上，未显示)，以将任何气体或制程副产物从制程反应室410中排出。
一个温度控制的基板支持组件1438设置在制程反应室410的中间。基板支持组件1438在制程过程中支撑着基板422。基板支持组件1438包含至少一个热源1432嵌入其中。设置在1438中的热源1432，例如电阻组件，是连接至选择性的能量源1474上，且可控制性地加热支持组件1438与设置其上的基板422，以达到一个预定的温度，例如大约500℃或更低，如在大约300℃至大约400℃之间。
实施例中，热源1432的温度可以设定在100℃或更低，如大约20℃至大约80℃之间，其视待淀积材料层的淀积制程参数而定。例如，对一个低温淀积制程而言，热源可以设定在大约60℃的温度。另一个实施例中，具有热水在其间流通的存取口设置在基板支持组件1438中，以维持待处理基板422的温度在100℃或更低的均匀温度，例如大约20℃至大约80℃之间。或者，当只有热水在基板支持组件1438中流通时，可关闭热源1432以控制在淀积过程中的基板温度，在一个低温淀积制程时，此基板温度大约是80℃或更低。
支持组件1438通常是接地，如此通过能量源1422可供给至设置于凸缘组件1410及基板支持组件1438(或其它设置在或接近反应室凸缘组件的电极)间的气体分配盘组件1418上的RF能源，可激发位于支持组件1438及气体分配盘组件1418间的制程区域1412中的气体。从能量源1422而来的RF能通常是与基板的尺寸相称以驱动化学气相淀积制程。
实施例中，大约10瓦或更大，如大约400瓦至大约30000瓦的RF能提供至能量源1422中，以在制程区域1412中产生电场。能量源1422及匹配网络(未显示)从前体气体中产生且维持等离子于制程区域1412中。最好是具有13.56兆赫的高频率RF能，但是也可以使用低频率RF能。还有，反应室的侧壁可通过覆盖陶瓷材料或电镀铝材料而加以保护。
通常，支持组件1438包含转柄1442连接其上，且连接到升降机构(未绘示)上，以将支持组件1438于高层的制程位置(如图标)及下层的基板转换位置间移动。
转柄1442更提供一个导管以容置位于支持组件1438及其它化学气相淀积系统1400组件间的导电性及热电偶导线。风箱1446连接至基板支持组件1438上，以在制程区域1412及制程反应室140外的大气压间提供真空密封且帮助支持组件1438的垂直移动。
实施例中，调整制程反应室410的升降机构，使得在制程过程时基板与气体分配盘组件1418间的分隔距离大约400密尔(mils)或更大，例如大约400至大约1600密尔(mils)。调整分隔距离的能力可使制程在大范围的淀积条件下最适化，同时也维持大面积基板上所需的膜层均匀度。接地基板支持组件、高压及密闭分隔距离的结合提供在气体分配盘组件1418与基板支持组件1438间的高程度等离子密封空间，由此增加反应性物种的浓度与薄膜的淀积速率。
支持组件1438另外支撑外接遮蔽框1448。通常，遮蔽框1448防止基板422及支持组件1438的边缘有淀积产生。凸缘组件1410典型地包含入1480，气体源1404通过此处而提供制程气体进入制程反应室410中。入口1480也连接至清洗源1482上。清洗源1482典型地提供一种清洗剂，如解离氟，其被导入至制程反应室410中，以从包含气体分配盘组件1418的制程反应室硬件中移除淀积副产物及膜层。
气体分配盘组件1418被装配以大致上符合基板422的外型，例如，对大面积基板时为多边形，而对晶片时为圆形。气体分配盘组件1418包含排孔区1416，前体气体及其它气体，如氢气，是从气体源1404通过排孔区后分配到制程区域1412中。排孔区1416用以提供均匀气体分布以通过气体分配盘组件1418而进入制程反应室410中。气体分配盘组件1418典型地包含从悬吊在吊板1460上的扩散板1458。多个气体通道1462穿过扩散板1458，以使预定的气体分布通过气体分配盘组件1418，且进入制程区域1412中。
可使用在本发明中的其它气体分配盘阐述于共同转让的美国专利申请09/922219，其由Keller等人于2001年8月8日申请；美国专利申请10/601185，由Blonigan等人于2002年5月6日申请，与申请10/337483，申请日2003年1月7日；以及美国专利6744980，其于2002年11月12日授证给White等人；以及美国专利申请10/417592，由Choi等人在2003年4月16日申请；在此以参考方式全部结合进本发明。
虽然本发明依照一些实施例及实例加以阐述，但是并非用以限定本发明。例如，表示于图14中的范例制程反应室可用在本发明制程反应室410、410A、412、414、416中的任一个。或者，在此的CVD制程可利用等离子增强CVD反应室及其它CVD反应室，如低压CVD反应室、高温CVD反应室、低温CVD反应室等加以进行，其通过调整气体流速、压力及温度以在实际运用的淀积速率下获得高品质薄膜。
本发明实施例的制程反应室410、412、414、416、410A可以是用以淀积相同膜层或不同材料于基板上的相同或不同种类的CVD反应室。例如，制程反应室410、412、414、416、410A可用以淀积本发明的多层膜堆栈，其中每一个制程反应室410、412、414、416、410A利用一或多个共享或不同的能量源、气体源、清洗源及/或其它反应室外围及反应室组件来进行相同或不同的CVD制程，以淀积本发明的多层膜堆栈。
实例中，本发明多层膜堆栈的一部分可通过接续地传送基板422至反应室410、412、414、416、410A中，以在不同的反应室里被接续地淀积，每一个制程反应室被安装以淀积一或多种材料在先前制程反应室已淀积的材料上。
另一个实例中，基板从装载室被传送至制程反应室410、412、414、416、410A中，而不需要经过制程反应室410、412、414、416、410A其中的另一个反应室，其中每一个制程反应室被构成为在单一制程反应室中接续地淀积本发明多层膜堆栈的整体或一部分于基板上。
实施例中，为了增加基板制程的产率而将一或多种的制程反应室一起连接至本发明的基板处理系统上。例如，用以淀积三层含硅活性层的等离子增强CVD反应室，如制程反应室410，可具有至少大约每小时产出5片或大约6片基板的产率。当三个制程反应室连接在一起时，可达到每小时至少15片基板的产率，例如使用基板处理系统900的制程反应室410、412、414时，即可达到每小时大约18片或更多基板的产率。当其它在基板处理系统内的反应室不限制产率时，使用本发明的基板处理系统400A、400C、500、600A、700、800A可以得到每小时至少大约20片基板的产率，如每小时大约25片基板产率。例如，使用本发明的方法300以淀积三层含硅活性层及多层金属层，通过本发明的基板处理系统，可以获得每小时大约25片基板的高产率。另一个实施例中，使用本发明基板处理系统400B、600B、800B可以得到每小时至少大约30片基板的产率。此外，基板在制程反应室之间的传送次数可以如愿地减少。
另一个实施例中，本发明提供不同或共享的能量源1422、气体源1404、以及/或清洗源1482给本发明的制程反应室410、412、414、416、410A，其是为了降低成本及提高产率而被构成为进行相似种类的CVD制程。此外，为了减少成本，通过连接至各种抽气零件及限流器，用在制程反应室410的泵与制程反应室412、414、416、410A所用的可不同或可共享。或者，不同的泵可以连接至不同的制程反应室410、412、414、416、410A上。
图15表示根据本发明实施例的示范性制程反应室1500。可用在本发明的制程反应室1500的一个实例为物理气相淀积(PVD)反应室，其可由位于加州圣塔摩尼卡的Applied Material公司取得。制程反应室1500包含反应室主体1502及凸缘组件1506，以定义一个制程体积1560。反应室主体1502是由单一块铝金属或焊接不锈钢制成。反应室主体1502通常包含侧壁1552及底部1554。
侧壁1552以及/或底部1554通常包含多个孔洞，如存取口1556及抽气口(未绘示)。抽气口连接至抽气装置(也未绘示)，其抽空及控制在制程体积1560中的压力。抽气装置可以维持制程反应室1500，例如制程反应室418、420，在一个高度真空环境中。例如，制程反应室418、420的压力可以维持在大约1托耳或更低的压力下，如大约10～3托耳或更低，在大约10～5托耳至大约10～7托耳，或在大约10～7托耳或更低。
存取口1556是密封，例如通过开关阀或其它真空密封组件，且可以连接至传送室408及本发明基板处理系统的其它反应室，以提供基板422(例如，平板显示器基板或半导体晶片)进出制程反应室1500。
其它装置，例如遮板盘状口(未绘示)也可选择性地形成在反应室主体1502的侧壁1552以及/或底部1554上。
反应室主体1502及制程反应室1500相关零件的尺寸并未限制且通常较位于制程反应室1500中的基板422的大小与尺寸成比例上的放大。
例如，当处理宽度大约370mm至大约2160mm且长度大约470至大约2460mm的大面积方形基板时，反应室主体1502可包含宽度从大约570至大约2630mm且长度从大约570至大约2660mm。一个实例为，当处理大小约1000mm×1200mm的基板时，反应室主体1502可具有横截面积大约1750mm×1950mm。另一个实例为，当处理大小约1950mm×2250mm的基板时，反应室主体1502可具有横截面积大约2700mm×3000mm。
凸缘组件1506通常包含靶材1564及接地护罩组件1511连接其上。靶材1564在PVD制程过程中可被淀积在基板422的表面上。靶材1564或靶材盘可由一种材料制作成，此材料将成为淀积物种或可包含淀积物种的涂层。为帮助溅射，一种高压能源供给，例如能量源1584连接至靶材1564。靶材1564通常包含周围部分1563及中央部分1565。周围部分1563系是淀积在反应室的侧壁1552上。靶材1564的中央部分1565可突出或延伸朝向基板支持件1504的方向。其它靶材组态也可以在此使用。例如，靶材1564可包含具有连结或贴附其上的需求材料的中央部分的背板。靶材材料也可包含邻接瓦或材料的片段，其共同形成靶材。凸缘组件1506可进一步包含一个磁电管组件1566，其可加强靶材在制程中的消耗。
在溅射制程以淀积材料于基板422上的过程中，靶材1564及基板支持件1504因能量源1584而彼此偏压相关。制程气体，如惰性气体及其它气体，如氩气及氮气，由气体源1582通过形成在制程反应室1500侧壁1552上的一或多个孔洞(未绘示)而供给至制程体积1560中。制程气体被激发进入等离子，而等离子中的离子加速朝向靶材1564致使靶材材料从靶材1564脱离而变成粒子。脱离的材料或粒子通过供应的偏压而朝向基板422，淀积材料薄膜在基板422上。
接地护罩组件1511包含接地框1508，接地护罩1510或任何反应室遮蔽组件、靶材护罩组件、暗区护罩、暗区护罩框等。接地护罩1510环绕靶材1564的中央部分1565，以定义在制程体积1560中的制程区域且借着接地框1508而连接至靶材1564的周围部分1563。当提供接地路径至制程反应室1500的反应室主体1502上时(典型上通过侧壁1552)，接地框1508使接地护罩1510与靶材1564电性绝缘。接地护罩1510将等离子限制在由接地护罩1510所界定的范围中，以确保靶材源材料只从靶材1564的中央部分1565中脱离。接地护罩1510也可加速将脱离的靶材源材料淀积在基板422上。这使得靶材材料的运用达到最大化，也保护反应室主体1502的其它区域不受淀积或被脱离的物种或等离子影响，由此加强反应室使用寿命及减少停工期与减少为了清洗或其它维护反应室的动作而产生的成本。另一个使用环绕接地护罩1510的接地框1508的优点为减少由反应室主体1502脱离的粒子(例如，因为淀积薄膜的剥落或等离子撞击反应室主体1502)以及减少淀积在基板422表面上，由此改进产品品质及良率。接地护罩1510可由一或多个工件片段以及/或一或多个角件组成，且一些上述组件是利用已知的连结制程，如焊接、胶合、高压压缩等而连结在一起。
基板支持件1504通常设置在反应室主体1502的底部1554上，且在制程反应室1500的基板处理过程中支撑基板422于其上。基板支持件1504可包含盘状本体，以支撑基板422以及任何额外组件，以维持与定位基板422，如静电夹盘与其它定位组件。基板支持件1504可包含一或多个电极以及/或加热组件嵌入在盘状本体支持件中。
待处理基板422的温度可因此维持在大约500℃或更低，如大约200℃或更低。在实施例中，通过在本发明的基板处理系统中将基板422由淀积系统1400转移至制程反应室1500中，以进行基板422的原处处理，而不需要打破真空、任何表面处理、任何基板冷却、以及/或预热处理等。淀积系统1400及制程反应室1500的制程温度范围类似，如此当淀积系统1400及制程反应室1500连接在基板处理系统400A、400B、500、600A、600B、700、800A、800B、900时，可进行原处基板处理制程。
轴1587延伸通过反应室主体1502的底部1554且连接基板支持件1504至升降机构1588上。升降机构1588是用以移动基板支持件1504于下层位置及上层位置之间。基板支持件1504表示在图15的中间位置。风箱1586典型地设置在基板支持件1504与反应室底部1554之间，且在其间提供弹性密封，由此维持反应室体积1560的真空完整性。
遮蔽框1558及反应室护罩1562可选择性地设置在反应室主体1502内。遮蔽框1558通常用以限制淀积至基板422对应到遮蔽框1558中央的未遮蔽部分。当基板支持件1504移至上层位置以进行制程时，设置在基板支持件1504上的基板422外缘与遮蔽框1558卡合且将遮蔽框1558自反应室护罩1562处升起。当基板支持件1504移至下层位置以将基板422从基板支持件1504载入与载出时，基板支持件1504系设置在反应室护罩1562与存取口1556间。
当清洗遮蔽框1558及反应室护罩1562时，基板422可通过位于侧壁1552上的存取口1556而移出或置入。升降插销(未显示)用以将基板422与基板支持件1504隔开且帮助通过传送机械手臂430或设置在制程反应室1500外的传送机构，如单臂机械手臂或双臂机械手臂，而将基板422置入或移出。遮蔽框1558可一体成型或可由两或多件工件片段结合在一起组成以环绕基板422的周围部分。
可使用在本发明中的PVD反应室阐述于共同待决(co-pending)的美国专利申请11/131009(文案编号：AMAT/9566)，其由Golubovsky于2005年5月16日申请，名称为″Ground Shield for a PVD chamber″；美国专利申请10/888383(文案编号：AMAT/9309)，其由Tepman于2004年7月9日申请，名称为″Staggered Target Titles″；(文案编号：AMAT/10169)名称”Integrated PVD System Using Designated PVD Chambers”，由Hosokawa等人申请；以及10/863152(文案编号：AMAT/8841)由Tepman于2004年6月7日申请，名称为″Two Dimensional Magnetron Scanning forFlat Panel Sputtering″；在此是以参考方式全部结合进本发明。
其它种类的制程反应室也可连接至本发明的基板处理系统上。一个实例为刻蚀反应室，以进行刻蚀本发明的一或多种金属及含硅膜层。
另一个实例为热反应室，其可在基板422准备具备制程温度前使基板先适应热环境且可加强基板处理系统的产率。
热反应室也可在一或多层金属或含硅膜层被淀积在基板上之后，用来退火一或多层在基板上的薄膜。或者，加热反应室可用以进行灰化及其它制程。
本发明是用附图说明平面制程反应室，如CVD反应室、PVD反应室及装载室，装载室可取自AKT公司，其为加州圣塔摩尼卡的AppliedMaterial公司的单位。然而，需了解的是本发明也可使用在其它系统组态，无论在什么情况下高产率的基板制程仍是最佳的。
图16为根据本发明一或多个概念的范例基板传送运输车1600的剖面图。基板传送运输车1600可包含第一端1602及设置在第一端相对的第二端1604，与第一侧1606及第二侧1608。
多个支持指状物1620通常由基板传送运输车1600的外围向内延伸，例如横向或有角度地朝向第一及第二侧1606、1608与第一及第二端1602、1604。
基板传送运输车1600可设置在本发明运输室426中，且也可连接至一或多个装载室404、406及/或第二制程模块的一或多个制程反应室上，以与基板支持整合在一起，例如有传送机械手臂430、基板支持盘1320、基板支持组件1438、基板支持件1504及其它基板支持机构。
每一个基板传送运输车1600可包含沿着第一侧1606的第一侧轨道1646及沿着第二侧1608的第二侧轨道1648。第一及第二侧轨道1646、1648通常是彼此平行，且由横向组件1617、1618而相隔开。横向组件1617及1618通常以比基板，如基板422，厚度较大的距离与多个支持指状物相隔，支持指状物在基板处理系统中运作，以允许通过本发明的各种反应室中的基板支持机构，以将基板422由支持指状物上抬升，其中基板传送运输车1600是用以连接其上且将基板支持盘1320与基板支持件1504以及其它基板支持插销盘或机构整合在一起。
支持指状物1620的端部包含一或多个支持垫1622，其由支持指状物1620向上延伸且基板系被支撑于其上。此外，指状引导物1624也设置在支持指状物1620上，以由支持垫1622向外延伸且形成一个基板422可横向依靠置放的表面。
基板传送运输车1600的第一及第二侧轨道1646、1648可被构成为连接至齿状齿条1630、1640的下表面上，以传动基板传送运输车1600。
齿状齿条1630、1640分别包含齿状物1632及1642，其用以与旋转齿轮1650啮合。在对应轨道的向内梯状表面1614、1616用以与引导滚轮1660啮合，如图16所示。
由定位这些机构，如齿状齿条1630、1640，旋转齿轮1650及引导滚轮1660，于各种本发明的反应室中，可能将基板传送运输车1600等连接至各种传送室、运输室、制程反应室上，以协助传送或运送基板于基板处理系统中以节省空间、减小占地面积及增加产率。
例如，回到图12所示，基板传送运输车1600可连接至本发明的一或多个装载室上，例如，通过延伸齿状齿条1630、1640装载室1300中以及连结基板传送运输车1600的第一侧轨道1646与第二侧轨道1648至一或多个引导滚轮1660上与一或多个旋转齿轮1650上。
图17A表示基板传送运输车1600被移入本发明的装载室时的另一图。在装载室1300中的基板支持盘1320可被升起，以通过基板传送运输车1600的支持指状物1620，以接触及升起置放在基板传送运输车1600上的基板。
例如，有多个通道1324设置在装载室1300的基板支持盘1320上，通道由基板支持盘1320向内延伸，以当基板支持盘1320通过基板传送运输车而升降时得以符合及容纳基板传送运输车1600的支持指状物1620。
图17B表绘示基板支持盘1320的通道与基板传送运输车1600的支持指状物1620相符合时的另一个安排。根据本发明一或多个概念，支持指状物1620与通道1324的数量及位置可加以调整与弹性安排。
图18表示基板传送运输车1600的实例，根据本发明一或多个概念，基板传送运输车与本发明的传送机械手臂430整合在一起且连接至例如装载室1300及制程反应室418、420的各种反应室上。传送机械手臂430可包含一些支持件1232于其上，以支撑基板。通过按照”A”方向前进或后退通过阀门1802，而进入装载室1300以及与基板支持盘1320和基板传送运输车的支持指状物1620整合在一起，此传送机械手臂430可载入或载出基板。
如图18所示，一些本发明的反应室可装配以包含一或多个齿状齿条1630、1640，一或多个旋转齿轮1650，以及一或多个引导滚轮1660，如此具有借着支持指状物1620而支撑基板于其上的基板传送运输车1600可由装载室1300按照”B”方向前进或后退通过阀门1804而移进及移出制程反应室418。此外，使用齿状齿条1630、1640或额外的齿状齿条1630A、1640A，基板可由制程反应室418按照”B”方向前进或后退通过阀门1806而移进及移出制程反应室420。
如前所述，本发明传送机械手臂、基板传送运输车、装载室及制程反应室的所有零件与动作皆由控制器590所控制，连接其上以整合各种由本发明基板处理系统所进行的传送、加载、载出、淀积等动作。再者，本发明考虑使用一或多个基板传送运输车，以将基板于各种装载室及制程反应室间转移。例如，一个基板传送运输车1600可用以运送基板于装载室1300及一或多个制程反应室418、420间。另一个实例为，额外的基板传送运输车，如基板传送运输车1600A，可用以转移基板于制程反应室间，如制程反应室418及制程反应室420间。
当基板在制程反应室418、420间转移时，如图18及图20所示，每一个制程反应室可包含基板支持机构，例如基座2030，以在制程中支撑基板422。基座2030的平面面积可稍微大于或小于基板422的表面积，且基座2030通常包含大致上接触基板422整个底面的上表面2032。基座2030的上表面2032是连续的，除了因从下延伸通过基座2030的多个升降插销2034造成的通孔所产生的阻碍外。
图20表示本发明制程反应室2000的实例，其根据本发明一或多个概念而连接至基板传送运输车1600。制程反应室2000可包含内部或外部反应室壁，其分别为2038B及2038A。狭缝2038C位于内壁2038B上，以使基板传送运输车1600的齿状齿条1630、1640延伸至内壁2038B的开口处，以与一或多个引导滚轮1660以及/或一或多个齿轮1650啮合在一起，而连接至马达2002上。类似的装配与机构可安装于本发明的装载室1300内。这样，因引导滚轮1660或齿轮1650而产生的污染物可减至最少。再者，在反应室中进行的制程是与基板传送运输车1600的机构零件分开，以使基板传送运输车1600的移动有效率。
如图20所示，基座2030具有可上升或下降的中央柱脚2036以升降基座2030。升降插销2034的下端固定在插销盘2038上。升降插销2034及插销盘2038通常是通过外轴2039而升降，其环绕中央柱脚2036。实施例中，升降插销2034及插销盘2038独立地从基座2030中移动。当升降插销2034在延伸的位置时，其可支持基板422。当升降插销2034缩回时，基板422下降以被定位，且置放在基座2030上。当基座2030升起，升降插销2034是缩回至基座2030的上表面2032以下的位置。升降插销2034通过设置在上表面2032内的沉孔而可以通过上表面2032之下。
可使用的升降插销的数量并未限制。成对设置且总数为六的升降插销2034是如范例所示。本发明认为支持指状物1620及升降插销2034也可设置在不同的位置及不同角度，例如在基板422的方向大约15％至30％的处或基板422宽度大约22％处。例如，升降插销2034可位于支持垫1622位置的末端内。最好是升降插销2034与支持垫1622大约是位于基板422大小22％之处，这样的摆置不会让彼此通过。因此，虽然升降插销2034与支持垫1622彼此靠近是很好的，但是升降插销2034最好比支持垫1622要靠近基板422的中央线。以此方式，制程反应室2000的基板传送运输车1600及基座2030的相对移动可在彼此不会接触或碰触的情况下完成。
图18的实施例中，”A”方向及”B”方向可以平行。本发明考量使用一或多个基板传送运输车1600按照不同的方向转移基板422，例如以每90°的间隔改变方向。例如，图19表示基板传送运输车1600的实例以整合本发明的传送机械手臂430，如此基板传送运输车1600可将由传送机械手臂430接收的基板的方向弹性地改变至一个需求方向，以根据本发明一或多个概念而将基板送入及送出制程反应室2000。
传送机械手臂430具有用来支撑基板422于其上的支持件1232，此传送机械手臂通过按照”A”方向前进或后退，通过阀门1902进入装载室1300，且通过整合基板传送运输车1600的支持指状物1620，而可载入或载出基板422。基板传送运输车1600的支持指状物1620包含指状引导物1624，以导引基板422定位于基板传送运输车1600上，且协助支持垫1622支撑基板422。
使用连接在基板传送运输车1600及制程反应室2000上的一或多个齿状齿条1630、1640，一或多个旋转齿轮1650及一或多个引导滚轮1660将定位于基板传送运输车1600上的基板422由装载室1300中按照”C”方向前进或后退，通过阀门1904以进出制程反应室2000。
借助升降插销2034以及/或升降基座2030，基板422可由制程反应室2000的基座2030上载入或载出。
可使用在本发明中的基板传送运输车阐述于共同转让的美国专利6517303及6746198，其由White等人于1998年5月20日申请，名称为”Substrate Transfer Shuttle”；美国专利6176668，由Kurita等人于1998年5月20日申请，名称为”In-situ Substrate Transfer Shuttle”；以及美国专利6206176，其由White等人于1998年5月20日申请，名称为”SubstrateTransfer Shuttle Having a Magnetic Drive”；在此是以参考方式全部结合进本发明。
图21A至图21E表示使用本发明的方法及装置，以淀积多层膜堆栈2100A、2100B、2100C、2100D、2100E于基板422上的实施例。此类的膜堆栈可应用在四道光罩基板制程与图案化技术。本发明提供一种可在单一基板处理系统中完成所有淀积步骤的便利性，由此减少不必要的基板传送及真空破除。
在图21A中，膜堆栈包含利用本发明基板处理系统而于基板101表面上淀积及图案化的栅电极层120，以及淀积于栅电极层102上的栅绝缘层103。例如，栅绝缘层103可使用本发明的任何制程反应室而加以淀积，如制程反应室410、412、414、416、410A。
图21B中，膜堆栈2100B进一步包含块状半导体层104淀积在栅绝缘层103上，其使用本发明的基板处理系统。
图21B的实施例中，利用淀积双膜层的相同制程反应室，如本发明PECVD反应室，或接续地利用两个制程反应室(如制程反应室410、412、414、416、410A)，以在本发明的单一基板处理系统中，原处淀积块状半导体层104与栅绝缘层103。
图21C中，膜堆栈2100C进一步包含掺杂半导体层105淀积在块状半导体层104上，其使用本发明的基板处理系统。图21C的实施例中，利用淀积三膜层的相同制程反应室，或接续地利用两个或两个以上的制程反应室(如制程反应室410、412、414、416、410A)，以在本发明的单一基板处理系统中，原处淀积掺杂半导体层105、块状半导体层104以及/或栅绝缘层103。
图21D中，膜堆栈2100D进一步包含导电层106淀积在掺杂半导体层105上，其使用本发明的基板处理系统。在图21E的实施例中，使用装设在第一制程模块450及第二制程模块460的两个不同的制程反应室，以在本发明的单一基板处理系统中，原处淀积导电层106于掺杂半导体层105上，而不需要为了清洗基板表面而将基板拿出基板处理系统。当使用PVD制程，以淀积例如导电层106的含金属材料层，以及利用CVD制程，以淀积例如半导体层105的含硅材料层时，特别需要本发明。本发明可使两种不同种类的材料层原处淀积在单一基板处理系统中，即使需利用不同种类的CVD及PVD反应室；如此一来不需要清洗表面污染物或不需要打破真空状态。
实施例中，当使用本发明的单一反应室，如反应室418、420以进行淀积时，利用基板处理系统淀积的导电层106为单一材料。
另一个实施例中，当使用本发明的一或多个制程反应室，如一或多个PVD反应室以进行淀积时，利用基板处理系统淀积的导电层106包含多层的不同导电材料。例如，导电层106可包含具有钼金属层的三膜层，其通过具备含钼金属PVD靶材的反应室418而加以淀积。利用转移基板至具备含铝金属PVD靶材的反应室420中，铝金属层可加以淀积在钼金属层上。
通过转移基板回到具备钼金属PVD靶材的反应室418中，可淀积第二钼金属层在铝金属层上。
本发明的方法及基板处理系统在PVD制程的多层薄膜淀积过程中，不需要另外改变制程反应室上的PVD靶材，且不必在PVD制程前后清洗基板表面。
在图21E中。膜堆栈2100D被图案化成膜堆栈2100E，其包含一个在通道中的有源区120、在掺杂半导体层105中的源极区170a及漏极区170b，以及在导电层106中的源极接触区180a及漏极接触区180b。
虽然前文已阐述本发明的具体实施例，然而在不脱离本发明的基本精神与范围下，应当可以设计出本发明的其它具体实施例，而且本发明的范围是由权利要求书的范围所界定的。

Claims (56)

1.一种在一基板处理系统中处理一基板上含一或多层含硅层及一或多层含金属层的一膜堆栈的方法，其至少包含下列步骤：
通过所述基板处理系统的一化学气相淀积反应室，淀积所述一或多层含硅层于基板上；
由所述化学气相淀积反应室，将所述基板传送至所述相同基板处理系统的一物理气相淀积反应室中，而不需要打破真空；以及
由所述物理气相淀积反应室淀积所述一或多层含金属层于所述一或多层含硅层的表面上，而不需要对所述一或多层含硅层做表面处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一或多层含硅层包含一种选自非晶硅、n+掺杂非晶硅、氮化硅、p+掺杂非晶硅、二氧化硅、碳化硅、氮氧化硅及上述组合的材料。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一或多层含金属层包含一种选自铝(Al)、钼(Mo)、钕(Nd)、铝钕合金(AlNd)、钨(W)、铬(Cr)、钽(Ta)、钛(Ti)、铜(Cu)、氮化铝(AlXNy)、氮化钼(MoXNy)、氮化钽(TaN)、氮化钛(TiN)、其它金属氮化物、上述的合金以及上述材料组合的材料。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基板处理系统构成为处理一或多种大面积基板以制作组件，所述组件是选自平板显示器(FPD)、有机发光二极管(OLED)显示器、可挠式有机发光二极管(FOLED)显示器、高分子发光二极管(PLED)显示器、液晶显示器(LCD)、有机薄膜晶体管、有源式矩阵、无源式矩阵、顶部发光组件、底部发光组件、太阳能电池、太阳能面板及上述组合。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基板处理系统构成为处理一或多个大约一平方公尺或更大的大面积基板。
6.如权利要求1所述的方法，还包含利用设置在所述基板处理系统的一第一传送室的一第一转动真空传送机械手臂，以传送所述基板至一或多个化学气相淀积反应室中。
7.如权利要求1所述的方法，还包含利用设置在所述基板处理系统的一第二传送室的一第二转动真空传送机械手臂，以传送所述基板进出一或多个物理气相淀积反应室中。
8.如权利要求1所述的方法，还包含利用所述基板处理系统的一基板传送运输机构，以传送所述基板进出所述物理气相淀积反应室。
9.一种在一基板处理系统中处理一基板上含一或多层含硅层及一或多层含金属层的一膜堆栈的方法，其至少包含下列步骤：
将所述基板加载所述基板处理系统的一或多个装载室；
将基板由所述一或多个装载室传送至具有一转动真空传送机械手臂的一第一传送室；
将基板由所述第一传送室传送至所述基板处理系统的一或多个化学气相淀积反应室；
利用所述一或多个化学气相淀积反应室以淀积所述一或多层含硅层于基板上；
将所述基板由所述一或多个化学气相淀积反应室传送至相同基板处理系统的一或多个物理气相淀积反应室中，而不需要打破真空；
通过所述一或多个物理气相淀积反应室，以淀积所述一或多层含金属层于所述含硅层的表面上，而不需要对所述一或多层含硅层做表面处理；
将所述基板由所述一或多个物理气相淀积反应室传送至所述第一传送室；
将所述基板由所述第一传送室传送至所述一或多个装载室；以及
从所述一或多个装载室中载出所述基板。
10.如权利要求9所述的方法，还包含利用具有一第二转动真空传送机械手臂连接其上的一第二传送室，将所述基板传送于所述一或多个物理气相淀积反应室中。
11.如权利要求9所述的方法，还包含利用具有一基板传送运输机构连接其上的一第二运输室，将所述基板传送于所述一或多个物理气相淀积反应室中。
12.如权利要求9所述的方法，还包含利用具有一基板传送运输机构连接其上的一第二装载室，将所述基板传送于所述一或多个物理气相淀积反应室中。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基板被传送至所述一或多个化学气相淀积反应室之前，是经由一第二传送室从所述一或多个装载室传至所述第一传送室。
14.一种在一基板处理系统中处理一基板上含一或多层含硅层及一或多层含金属层的一膜堆栈的方法，其至少包含下列步骤：
将所述基板加载至所述基板处理系统的一第一装载室；
利用设置在所述基板处理系统的一第一传送室的一真空传送机械手臂传送所述基板至所述基板处理系统的一或多个化学气相淀积反应室；
通过所述基板处理系统的一或多个化学气相淀积反应室，淀积所述一或多层含硅层于基板上；
将所述基板由所述一或多个化学气相淀积反应室传送至所述相同基板处理系统的一或多个物理气相淀积反应室中，而不需要打破真空；
利用所述一或多个化学气相淀积反应室以淀积所述一或多层含金属层于所述一或多层含硅层的表面上；
将所述基板由所述一或多个物理气相淀积反应室传送至所述第一装载室；以及
由所述基板处理系统的所述第一装载室载出所述基板。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述一或多层含硅层包含一种材料，选自由非晶硅、n+掺杂非晶硅、氮化硅、p+掺杂非晶硅、二氧化硅、碳化硅、氮氧化硅及上述组合。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述一或多层含金属层包含一种选自包含铝(Al)、钼(Mo)、钕(Nd)、铝钕合金(AlNd)、钨(W)、铬(Cr)、钽(Ta)、钛(Ti)、铜(Cu)、氮化铝(AlXNy)、氮化钼(MoXNy)、氮化钽(TaN)、氮化钛(TiN)、其它金属氮化物、上述的合金以及上述材料组合的材料。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述基板处理系统构成为处理一或多种大面积基板以制作组件，所述组件选自平板显示器(FPD)、有机发光二极管(OLED)显示器、可挠式有机发光二极管(FOLED)显示器、高分子发光二极管(PLED)显示器、液晶显示器(LCD)、有机薄膜晶体管、有源式矩阵、无源式矩阵、顶部发光组件、底部发光组件、太阳能电池、太阳能面板及上述组合。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述基板处理系统构成为处理一或多个大约一平方公尺或更大的大面积基板。
19.如权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述第一传送室的所述真空传送机械手臂构成为在所述一或多个化学气相淀积反应室中转动。
20.如权利要求14所述的方法，其特征在于，传送所述基板至所述一或多个化学气相淀积反应室的方法，还包含将所述基板由所述第一装载室传送至一第二传送室，以及将所述基板由所述第二传送室传送至连接在所述一或多个化学气相淀积反应室的所述第一传送室。
21.如权利要求20所述的方法，还包含将所述基板由所述第二传送室传送至一第二装载室及将所述基板由所述第二装载室传送至所述第一传送室。
22.一种在一基板处理系统中处理一基板上含一或多层含硅层及一或多层含金属层的一膜堆栈的方法，其至少包含下列步骤：
将所述基板加载至所述基板处理系统的一第一装载室；
将所述基板由所述第一装载室通过一第一传送室而传送至一第二传送室；
将所述基板由所述第二传送室传送至所述基板处理系统的一或多个化学气相淀积反应室；
利用所述基板处理系统的所述一或多个化学气相淀积反应室，淀积所述一或多层含硅层于所述基板上；
将所述基板由所述一或多个化学气相淀积反应室传送至所述第二传送室；
将所述基板由所述第二传送室传送至所述第一传送室；
将所述基板由所述第一传送室传送至所述相同基板处理系统的一或多个物理气相淀积反应室；
利用所述一或多个物理气相淀积反应室，淀积所述一或多层含金属层于所述一或多层含硅层的表面上；
将所述基板由所述一或多个物理气相淀积反应室传送至所述第一传送室；
将所述基板由所述第一传送室传送至所述第一装载室；以及
由所述基板处理系统的所述第一装载室载出所述基板。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，利用设置在所述第二传送室且用以在所述一或多个化学气相淀积反应室间转动的一真空传送机械手臂，而将所述基板传送至所述一或多个化学气相淀积反应室中。
24.如权利要求22所述的方法，还包含将所述基板由所述第一传送室通过一第二装载室而传送至所述第二传送室，以及将所述基板由所述第二传送室通过所述第二装载室而传送至所述第一传送室。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述第二装载室还包含一或多个基板传送运输机构。
26.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述第一传送室为包含一或多个基板传送运输机构的一运输室。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述一或多个基板传送运输机构的至少一个是连接至一反应室上，所述反应室选自所述一或多个物理气相淀积反应室的至少一个、所述第一装载室、所述第二装载室及上述组合的群组。
28.一种基板处理系统以处理一或多个基板，包含：
一或多个装载室；
一或多个传送室，连接至所述一或多个装载室上；
一或多个物理气相淀积反应室，连接至所述一或多个传送室上以及用以淀积一或多层含硅层于所述基板上；以及
一或多个物理气相淀积反应室，连接至所述一或多个传送室上，而且构成为用以淀积一或多层含金属层于所述基板上。
29.如权利要求28所述的基板处理系统，其特征在于，所述一或多层含硅层包含一种材料，所述材料选自非晶硅、n+掺杂非晶硅、n+掺杂多晶硅、氮化硅、p+掺杂非晶硅、p+掺杂多晶硅、二氧化硅、碳化硅、氮氧化硅及上述组合。
30.如权利要求28所述的基板处理系统，其特征在于，所述一或多层含金属层包含一种选自铝(Al)、钼(Mo)、钕(Nd)、铝钕合金(AlNd)、钨(W)、铬(Cr)、钽(Ta)、钛(Ti)、铜(Cu)、氮化铝(AlXNy)、氮化钼(MoXNy)、氮化钽(TaN)、氮化钛(TiN)、其它金属氮化物、上述的合金以及上述材料组合的材料。
31.如权利要求28所述的基板处理系统，特征在于，所述一或多个化学气相淀积反应室包含一反应室，所述反应室选自一等离子增强化学气相淀积反应室、其它化学气相淀积反应室、及上述组合。
32.如权利要求28所述的基板处理系统，其特征在于，所述装载室还包含一或多个装载次反应室，每一个所述一或多个装载次反应室构成为处理一或多个基板。
33.如权利要求28所述的基板处理系统，其特征在于，所述基板处理系统构成为处理一或多个大约一平方公尺或更大的大面积基板。
34.如权利要求28所述的基板处理系统，还包含一或多个运输机构，连接至所述一或多个物理气相淀积反应室上。
35.如权利要求34所述的基板处理系统，其特征在于，所述一或多个运输机构是构成为大约每90°间隔改变所述一或多个基板的方位，以传送所述一或多个基板进出所述一或多个物理气相淀积反应室。
36.一种用以处理一或多个基板的基板处理系统，包含：
一第一装载室，用以加载及载出所述一或多个基板；
一第一传送室，连接至所述第一装载室上；
一第一制程模块，连接至所述第一传送室上，所述第一制程模块包含一或多个第一制程反应室；
一第二装载室；
一第二制程模块，通过所述第二装载室而连接至所述第一传送室，所述第二制程模块包含一或多个第二制程反应室以执行与所述一或多个第一制程模块不同的制程；以及
一第一传送机械手臂，设置在第一传送室内以在所述第一装载室、所述第一制程模块及所述第二装载室间转动。
37.如权利要求36所述的基板处理系统，还包含一或多个运输机构，连接至所述一或多个第二制程反应室上。
38.如权利要求37所述的基板处理系统，其特征在于，所述一或多个运输机构的至少一个是进一步连接至所述第二装载室。
39.如权利要求37所述的基板处理系统，其特征在于，所述一或多个输送机构是构成为大约每90°间隔改变所述一或多个基板的方位，以传送所述一或多个基板进出所述一或多个物理气相淀积反应室。
40.如权利要求36所述的基板处理系统，还包含一第二传送室，连接至所述第二装载室上。
41.如权利要求40所述的基板处理系统，还包含一第二传送机械手臂，其设置在所述第二传送室中以在所述一或多个第二制程反应室间转动。
42.如权利要求36所述的基板处理系统，还包含一运输室，其连接至所述第二装载室上。
43.如权利要求36所述的基板处理系统，其特征在于，所述第一制程模块及所述第二制程模块的至少一个是构成为淀积一或多层含硅层于所述一或多个基板上，所述含硅层包含一选自非晶硅、n+掺杂非晶硅、氮化硅、p+掺杂非晶硅、二氧化硅、碳化硅、氮氧化硅及上述组合。
44.如权利要求36所述的基板处理系统，其特征在于，所述所述第一制程模块及所述第二制程模块的至少一个是构成为淀积一或多层含金属层于所述一或多个基板上，所述含金属层包含一选自铝(Al)、钼(Mo)、钕(Nd)、铝钕合金(AlNd)、钨(W)、铬(Cr)、钽(Ta)、钛(Ti)、铜(Cu)、氮化铝(AlXNy)、氮化钼(MoXNy)、氮化钽(TaN)、氮化钛(TiN)、其它金属氮化物、上述的合金以及上述材料组合的材料。
45.如权利要求36所述的基板处理系统，其特征在于，所述第一制程模块及所述第二制程模块的至少一个包含一或多个反应室，所述反应室选自一等离子增强化学气相淀积反应室、其它化学气相淀积反应室、及上述组合。
46.如权利要求36所述的基板处理系统，其特征在于，所述第一制程模块及所述第二制程模块的至少一个包含一或多个物理气相淀积反应室。
47.如权利要求36所述的基板处理系统，其特征在于，所述第一及第二装载室的至少一个还包含一或多个装载次反应室，每一个所述一或多个装载次反应室构成为处理一或多个基板。
48.如权利要求36所述的基板处理系统，其特征在于，所述基板处理系统是构成为处理一或多种大面积基板以制作组件，所述组件是选自平板显示器(FPD)、有机发光二极管(OLED)显示器、可挠式有机发光二极管(FOLED)显示器、高分子发光二极管(PLED)显示器、液晶显示器(LCD)、有机薄膜晶体管、有源式矩阵、无源式矩阵、顶部发光组件、底部发光组件、太阳能电池、太阳能面板及上述组合。
49.一种用以处理一或多个基板的基板处理系统，包含：
一第一装载室，以加载和载出所述一或多个基板；
一第一传送室，连接至所述第一装载室上；
一第一制程模块，连接至所述第一传送室上，所述第一制程模块包含一或多个第一制程反应室；
一第二传送室，连接至所述第一传送室上，以及通过一真空密封式阀门以与所述第一传送室分隔；以及
一第二制程模块，通过所述第二传送室连接至所述第一传送室上，所述第二制程模块包含一或多个第二制程反应室以执行与所述一或多个第一制程模块不同的制程；以及
一第一机械手臂，设置在所述第一传送室内以在所述第一装载室、所述第一制程模块及所述第二传送室间转动。
50.如权利要求49所述的基板处理系统，还包含一运输机构，连接至所述第一传送室及所述第二传送室上。
51.如权利要求49所述的基板处理系统，还包含一第二机械手臂，设置在所述第二传送室内以在所述一或多个第二制程反应室间转动。
52.一种用以处理一或多个基板的基板处理系统，包含：
一第一装载室，用以加载和载出所述一或多个基板；
一第一传送室，连接至所述第一装载室上；
一第一制程模块，连接至所述第一传送室上，所述第一制程模块包含一或多个第一制程反应室；以及
一第二制程模块，包含一或多个第二制程反应室，其构成为执行与所述一或多个与第一制程模块不同的制程，所述第二制程模块通过所述一或多个第二制程反应室的至少一个而连接至所述第一传送室上；以及
一第一传送机械手臂，设置在所述第一传送室内，以在所述第一装载室、所述第一制程模块及所述第二制程反应室的至少一个之间转动。
53.如权利要求51所述的基板处理系统，还包含一第二传送室，其连接至所述一或多个第二制程反应室上。
54.如权利要求52所述的基板处理系统，其特征在于，所述第二传送室还包含一或多个运输机构，其连接在所述第二传送室及所述一或多个第二制程反应室之间。
55.如权利要求51所述的基板处理系统，其特征在于，所述第一制程模块及所述第二制程模块的至少一个包含一反应室，所述反应室选自一等离子增强化学气相淀积反应室、其它化学气相淀积反应室、及上述组合。
56.如权利要求51所述的基板处理系统，其特征在于，所述第一制程模块及所述第二制程模块的至少一个包含一物理气相淀积反应室。
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