TW201340170A - 多腔室基板處理系統 - Google Patents

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Abstract

在此提供一種用於處理多個基板的基板處理系統，且該基板處理系統大體上包括至少一個基板處理平台以及至少一個基板儲備平台。該基板處理平台包括旋轉軌道系統，該旋轉軌道系統能夠支撐多個基板支撐組件，且能夠連續地旋轉該等基板支撐組件，每一基板支撐組件上搭載基板。每一基板定位在配置於旋轉軌道系統上的基板支撐組件上，且透過至少一個噴頭站與至少一個緩衝站受處理，該至少一個噴頭站與至少一個緩衝站定位在該基板處理平台的該旋轉軌道系統頂上。配置在該等基板支撐組件上的多個基板進出該基板處理平台而受處理。該基板儲備平台包括至少一個雙基板處理站，每一雙基板處理站包括兩個基板支撐組件，以在該等基板支撐組件上支撐兩個基板。

Description

多腔室基板處理系統
本發明的實施例大體上關於用於處理基板的設備。更特別的是，本發明關於用於在基板上執行原子層沉積(ALD)與化學氣相沉積(CVD)的批次處理平台。
形成半導體元件的製程一般是在含有多個腔室的基板處理平台中進行。一些例子中，多腔室處理平台或群集工具的目的是為了在受到控制的環境中依序於基板上執行兩個或更多個製程。然而，其他例子中，多腔室處理平台可於基板上僅執行單一處理步驟；世人希望額外的腔室將基板受平台處理的速率最大化。在後者的情況中，於基板上執行的製程一般是批次製程，其中相對大數目的基板(例如25個或50個)同時(simultaneously)在給定的腔室中受處理。批次處理對於太耗時以致無法以經濟效益上可行的方式在個別基板上執行的製程特別有益，例如ALD製程與一些化學氣相沉積(CVD)製程。
基板處理平台(或系統)的效能經常透過所有權成本(COO)量化。COO雖受許多因素影響，但COO受系統佔地面積(footprint)及系統產量影響甚鉅，系統佔地面積即在 製造工廠中操作該系統所需的總地板空間，而系統產量即每小時處理的基板數目。佔地面積一般包括鄰近系統需要維修的進出區域(access area)。因此，儘管基板處理平台可相對地小，但若需要從所有側面進出以供操作與維修，則系統的有效佔地面積可能仍然極大。
半導體工業對於製程變化性的容忍度持續地隨著半導體元件尺寸縮小而減少。為了符合這些更為嚴格的製程需求，在工業上已開發許多符合更嚴格的製程裕度需求的新製程，但這些製程經常花費更長的時間才能完成。例如，為了將銅擴散阻障層正形地(conformally)形成至高深寬比的表面上(65 nm或更小的互連特徵)，可能需要使用ALD製程。ALD是CVD的變化，ALD展現了比CVD更卓越的階梯覆蓋率。ALD是以原子層磊晶(ALE)為基礎，原子層磊晶一開始是用於製造電致發光顯示器。ALD運用化學吸附，以在基板表面上沉積飽和的單層反應性前驅物分子。此舉可透過循環式使適當的反應性前驅物之脈衝交替進入沉積腔室而達成。反應性前驅物的每一注入一般是由惰氣淨化所分隔，以提供新的原子層至先前沉積的層，而在基板表面上形成均勻的材料層。重覆反應性前驅物與惰性淨化氣體的循環，以將該材料層形成至期望厚度。ALD技術的最大缺點是沉積速率遠比一般CVD技術低至少一數量級。舉例而言，一些ALD製程可需要從約10至約200分鐘的腔室處理時間，以在基板表面上沉積高品質層。在選擇這樣的ALD與磊晶製程以求更加的元件性能時，在習知單基板處理腔室中製造元件的花費 會增加，這是由於非常低的基板處理的產量所致。因此，當實施這樣的製程時，需要多腔室、多基板處理途徑，以在經濟效應上可行。
因此，需要一種與多基板ALD處理平台整合的多腔室基板系統，以使處理的產量最大化。
本發明的實施例提供一種與多基板處理平台整合的多腔室基板處理系統，該系統使佔地面積最小化、易於執行多個製程步驟、且具高產量。一個實施例中，提供一種用於處理複數個基板的多基板處理平台，且該多基板處理平台包括一或多個氣體分配組件、旋轉軌道機構、與雙刃片移送機器人。該旋轉軌道機構定位在該一或多個氣體分配組件下方一距離處，以旋轉複數個基板載具。一個態樣中，每一基板載具適於在該基板載具上搭載至少一個基板，且適於藉由旋轉軌道機構以第一旋轉速度旋轉式移動，使得配置在該複數個基板載具上的該複數個基板在該一或多個氣體分配組件下方移動，且連續通過該一或多個氣體分配組件。另一態樣中，配置在該旋轉軌道機構上的每一基板載具能夠以第二旋轉速度自我旋轉。該旋轉軌道機構能夠同步(concurrently)接收至少兩個基板，該等基板是由該雙刃片移送機器人移送至該旋轉軌道機構上。該雙刃片移送機器人能夠搭載至少兩個基板，且能夠同步移送該兩個基板進出配置在該旋轉軌道機構上的兩個基板載具。
另一實施例中，提供一種基板處理系統以處理複數 個基板，且該基板處理系統包括處理平台與連接該處理平台的移送室。該處理平台包括一或多個氣體分配組件與旋轉軌道機構，該旋轉軌道機構定位在該一或多個氣體分配組件下方一第一距離處，該旋轉軌道機構能夠同步接收至少兩個基板載具，且該旋轉軌道機構設置成以第一旋轉速度旋轉，使得配置在該複數個基板載具上的該複數個基板在該一或多個氣體分配組件下方移動，且通過該一或多個氣體分配組件。該移送室包括配置在該移送室中的雙刃片移送機器人。該雙刃片移送機器人能夠搭載兩個基板，且能夠同步移送該兩個基板進出配置在該旋轉軌道機構上的兩個基板載具。一個態樣中，該移送室連接一或多個雙基板處理站。
尚有另一實施例中，一種用於處理複數個基板的基板處理系統包括處理平台與移送室，其中該處理平台包括基板支撐組件、一個氣體分配組件、以及旋轉軌道機構，該旋轉軌道機構支撐該基板支撐組件，且配置在該一或多個氣體分配組件下方一第一距離處。該基板支撐組件包括多基板接收表面，該多基板接收表面能夠支撐該複數個基板，且能夠同步將正由雙刃片移送機器人所移送的至少兩個基板接收在該多基板接收表面上，該雙刃片移送機器人配置於該移送室中。因此，兩個基板同步地被移送進出配置在該旋轉軌道機構上方的該基板支撐組件的該多基板接收表面。另一實施例中，該基板處理系統可進一步包括一或多個雙基板處理站，該等雙基板處理站連接該移送室。在一種設置方式中，該基板處理系統進一步包含雙基板裝載閘(load lock)腔室。
在此也提供用於批次處理複數個基板的方法。一個方法包括以下步驟：將複數個基板中的兩個基板裝載至批次處理平台的旋轉軌道機構上；連續旋轉該旋轉軌道機構，使得該複數個基板在一或多個氣體分配組件下方移動且通過該一或多個氣體分配組件，該等氣體分配組件定位在該旋轉軌道機構上方一第一距離處；以及從該批次處理平台的該旋轉軌道機構卸載該兩個基板。
另一用於批次處理複數個基板的方法包括以下步驟：將複數個基板中的兩個基板裝載至兩個基板載具上，該等基板載具配置在批次處理平台的旋轉軌道機構上；連續旋轉該旋轉軌道機構，使得該複數個基板在一或多個氣體分配組件下方移動且通過該一或多個氣體分配組件，該等氣體分配組件定位在該旋轉軌道機構上方一第一距離處；以及從該批次處理平台的該旋轉軌道機構卸載該兩個基板。
尚有另一用於批次處理複數個基板的方法，包括以下步驟：使用雙刃片移送機器人將複數個基板中的兩個基板裝載至批次處理平台的旋轉軌道機構上，該雙刃片移送機器人能夠搭載且同步移送該兩個基板至該旋轉軌道機構上及離開該旋轉軌道機構；連續旋轉該旋轉軌道機構，使得該複數個基板在一或多個氣體分配組件下方移動且通過該一或多個氣體分配組件，該等氣體分配組件定位在該旋轉軌道機構上方一第一距離處；以及從該批次處理平台的該旋轉軌道機構卸載該兩個基板。
額外實施例中，該基板處理平台進一步包含一或多 個處理站，該等處理站旋轉式配置在該一或多個氣體分配組件之間。一些實施例中，該一或多個處理站包含電漿處理站。一或多個實施例中，有兩個或更多個氣體分配組件，該等氣體分配組件旋轉式配置在鄰近該旋轉軌道機構處。
進一步的實施例中，該基板處理平台進一步包含一組第一處理站與一組第二處理站，使得第一處理站與第二處理站旋轉式定位在鄰近該旋轉軌道機構處且定位於每一氣體分配組件之間。一或多個實施例中，一或多個處理站旋轉式配置在該一或多個氣體分配組件之間。一些實施例中，該一或多個處理站包含多個電漿處理站。一或多個實施例中，該處理平台包含兩個或更多個氣體分配組件，該等氣體分配組件旋轉式配置在鄰近該旋轉軌道機構處。一些實施例中，該設備進一步包含一組第一處理站與一組第二處理站，使得第一處理站與第二處理站旋轉式定位在鄰近該旋轉軌道機構處且定位於每一氣體分配組件之間。
本發明的額外實施例涉及處理複數個基板的方法。在包含複數個氣體分配組件的處理腔室中，將複數個基板裝載至旋轉軌道機構上，使得該等基板繞著該處理腔室之內部旋轉式配置在鄰近旋轉軌道機構處，並且使得該等基板定位在實質上相當(equivalent)的起始位置。使該旋轉軌道機構旋轉，使得每一基板從氣體分配組件的第一側移動至該氣體分配組件的第二側，如此，藉由該氣體分配組件提供的複數個氣流而將層沉積在該基板之表面上。使該旋轉軌道機構繼續旋轉，使得每一基板從氣體分配組件的第一側移動至該氣 體分配組件的第二側，直到形成期望厚度的膜為止。從該處理腔室卸載該複數個基板，使得每一基板已經歷實質上相同的處理環境。一些實施例進一步包含以下步驟：在每一基板已被遞送至該氣體分配組件的第二側後，使該旋轉軌道機構停止，使得每一基板定位在鄰近電漿處理站處；並且以電漿處理在該基板之表面上形成的該膜。
10‧‧‧處理腔室
11‧‧‧氣體分配組件
12‧‧‧旋轉軌道機構
13‧‧‧第一處理站
14‧‧‧第二處理站
16‧‧‧基板
20‧‧‧群集工具
21‧‧‧中央移送站
31‧‧‧第一側
32‧‧‧第二側
40‧‧‧氣簾
100‧‧‧基板處理系統
110‧‧‧裝載閘腔室
120、130、140‧‧‧氣箱
125、135、145、155‧‧‧氣體通道
160‧‧‧移送室
162‧‧‧刃片機器人
180‧‧‧儲備平台
200‧‧‧處理平台
205‧‧‧加熱器系統
210‧‧‧基板
240‧‧‧基板載具
242‧‧‧水平方向
245‧‧‧旋轉軌道機構
248‧‧‧緩衝站
250、252‧‧‧氣體分配組件
260‧‧‧排放系統
262‧‧‧流體出口
270、275‧‧‧基板支撐組件
280‧‧‧處理區域
藉由參考實施例(一些實施例說明於附圖中)，可獲得於上文中簡要總結的本發明之更特定的說明，而能詳細瞭解上述的本發明之特徵。然而應注意附圖僅說明此發明的典型實施例，因而不應將該等附圖視為限制本發明之範疇，因為本發明可容許其他等效實施例。
第1圖是根據本發明一或多個實施例的基板處理系統的示意平面圖，該基板處理系統具有四個氣體分配組件以及四個居中的處理站；第2A圖至第2C圖是群集工具的示意平面圖，該等群集工具具有多個基板處理系統，該等基板處理系統具有各個數目的氣體分配組件；第3圖顯示基板處理系統的示意平面圖，該基板處理系統包括三個處理群組，每一處理群組包括氣體分配組件、第一處理站、與第二處理站；第4A圖是根據本發明之一個實施例的基板處理系統的示意平面圖，該基板處理系統設置成具有處理平台、移送室、與額外用於連續裝載、卸載、與處理多個基板的腔室。
第4B圖是根據本發明之另一實施例的基板處理系統的示意平面圖，該基板處理系統設置成具有處理平台、兩個移送室、與額外用於連續裝載、卸載、與處理多個基板的腔室。
第5圖是根據本發明之一或多個實施例的移送室的示意平面圖，該移送室連接處理平台，該處理平台具有多個噴頭站與多個緩衝站；且第5圖繪示複數個基板旋轉式配置在該多個噴頭站的氣體分配組件下方。
第6圖是根據本發明之一或多個實施例的噴頭站中的氣體分配組件的側視圖，該圖繪示面向基板表面且具有多個開放氣體通道的側面。
第7圖是根據本發明之一或多個實施例的氣體分配組件的部分剖面側視圖，該氣體分配組件位在處理站中，而基板配置在該氣體分配組件下方。
第8圖是處理平台的部分剖面側視圖，該圖顯示兩個基板配置在兩個處理站的兩個氣體分配組件下方，且該等基板位在旋轉基板支撐組件的表面上。
提供多腔室基板處理系統以使處理產量最大化且維持處理的均勻性。多腔室基板處理系統可包括用於ALD與CVD應用的處理平台以及用於其他CVD、PVD、蝕刻、清洗、加熱、退火及/或研磨製程的一或多個額外的處理腔室。一個實施例中，產量是透過以下方式改善：使用處理平台內的旋轉軌道機構，使得複數個基板可配置在該旋轉軌道機構上， 以及旋轉且連續地處理該等基板。該複數個基板的每一者可依序暴露至兩個或更多個處理氣體，該等處理氣體是由複數個氣體分配組件所遞送，該等氣體分配組件定位在該旋轉軌道機構上方一距離處。此外，同步地裝載兩個基板以及從旋轉軌道機構卸載該兩個基板，以及省時間且增加處理的產量。
可使用具有多個氣體注射器的處理腔室，以同時處理多個晶圓，使得該等晶圓經歷相同的製程流程。如在此說明書以及所附的申請專利範圍中所用，用語「基板」及「晶圓」可互換地使用，以指分立的(discrete)、剛性的材料，在該材料上執行例如沉積、退火、蝕刻之處理。例如，如第1圖所示，處理腔室具有四個注射器以及四個晶圓。在處理的一開始，晶圓可定位在注射器之間。將旋轉料架(carousel)旋轉45度將造成每一晶圓移動至注射器以進行膜沉積。另外的45度旋轉會將該等晶圓移動遠離該等注射器。以空間式的ALD注射器，膜主要是在相對注射器移動晶圓期間沉積在晶圓上。
顯示於第1圖中的處理腔室10僅是代表一種可能的設置方式，且不應將該處理腔室10視為限制本發明之範疇。在此，該處理腔室10包括複數個氣體分配組件11。在圖中所示的實施例中，有四個氣體分配組件11，這四個氣體分配組件11繞處理腔室10均等地間隔。圖中所示的處理腔室10是八邊形，然而發明所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解，這是一種可能的形狀，且不應將該形狀視為限制本發明之範疇。
處理腔室10包括位在處理腔室10內的基板支撐設備12。基板支撐設備12能夠在該等氣體分配組件11之每一者下方移動複數個基板。裝載閘(圖中未示)可連接至處理腔室10的側面，以使該等基板得以從腔室裝載/卸載。
處理腔室10包括複數個(或一組)第一處理站13，該等處理站13定位在該複數個氣體分配組件11的每一者之間。該等第一處理站13的每一者對基板提供相同的處理。一些實施例中(如第3圖所示)，一組第二處理站14定位在第一處理站13與氣體分配組件11之間，使得旋轉通過處理腔室10的基板會遇到氣體分配組件11、第一處理站13、與第二處理站14(取決於基板由何處起始)，之後再遇到氣體分配組件11、第一處理站13、與第二處理站14之中任一者的第二個。例如，如第3圖所示，若基板起始於第一處理站13，則該基板依序將見到第一處理站13、氣體分配組件11、與第二處理站14，之後才遇到第二個第一處理站13。
第2A圖至第2C圖顯示群集工具20的不同實施例，該群集工具20具有多個旋轉料架類型的處理腔室10。第2A圖中所示的實施例具有四個處理腔室10，這些處理腔室10位在中央移送站21周圍。該等處理腔室10的每一者包括兩個氣體分配組件11與兩個第一處理站13。第2B圖的實施例具有三個氣體分配組件11與三個第一處理站13，而第2C圖的實施例具有四個氣體分配組件11與四個第一處理站13。也可運用其他數目的注射器(或氣體分配組件)。一些實施例中，注射器的數目等於可同時處理的晶圓的數目。每一晶圓 位於注射器下方或在注射器之間的區域中，使得每一晶圓在處理期間有相同的經歷，即經歷相同的條件。
也可將額外的處理設備定位在注射器之間。例如，US燈、閃燈、電漿源、與加熱器。晶圓隨後在具有注射器的位置之間移動至例如具有遞送電漿至晶圓的噴頭的位置。一或多個範例中，在每一沉積層之後，可用電漿處理形成氮化矽膜。理論上，ALD反應為自我限制，只要表面飽和，則額外的對沉積氣體的暴露將無法對膜引起損壞。
旋轉料架的旋轉可以是連續式或不連續式。在連續處理中，晶圓持續旋轉，使得這些晶圓輪流暴露至每一注射器。在不連續處理中，晶圓可移動至注射器區域並且停止，然後移動至注射器之間的區域並且停止。例如，旋轉料架可旋轉，而使得晶圓從注射器間的區域移動橫跨注射器(或在鄰近注射器處停止)，且繼續移動至下一個注射器間區域，在該處，晶圓可再度暫停。注射器之間的暫停可提供每一層沉積之間的額外處理步驟(例如暴露至電漿)的時間。
一些實施例中，有數目有別於注射器、維持對稱走向的晶圓。例如，處理腔室可具有三個注射器與六個晶圓。最初，無晶圓定位在注射器下方；旋轉料架旋轉30度將會使第一組晶圓放置在注射器下方，且將第二組晶圓移動至快到注射器之前的位置。下一個30度的旋轉會使第一組晶圓從注射器下方移開，且使第二組晶圓移動至注射器區域。再度，基板可暴露至每一注射器之間的額外處理步驟。
注射器可實質上塑形成平行狀(例如矩形)或楔狀。 一旦表面反應飽和，若晶圓在鄰近注射器處花上額外的時間也無所謂，因為將不會發生額外反應。
一些實施例中，處理腔室包含複數個氣簾40。每一氣簾40建立阻障，以防止(或最小化)處理氣體從氣體分配組件11的移動抵達處理站13，反之亦然。氣簾40可包括可將個別處理區段與相鄰區段隔離的任何適合的氣流或真空流。一些實施例中，氣簾40是淨化氣流或惰氣流。一或多個實施例中，氣簾是將氣體從處理腔室移除的真空流。一些實施例中，氣簾40是淨化氣流與真空流的組合，使得依序有淨化氣流、真空流、與淨化氣流。一或多個實施例中，氣簾40是真空流與淨化氣流的組合，使得依序有真空流、淨化氣流、與真空流。第1圖中所示的氣簾40定位在氣體分配組件11與處理站13之每一者之間，但將能瞭解這些氣簾可定位在沿著旋轉軌道機構12的處理路徑上的任一點或多點處。
再次參考第1圖，本發明的一或多個實施例涉及處理複數個基板的方法。複數個基板16中的每一者裝載至處理腔室10中，使得每一基板16處於與其他基板16相對上同一(relatively identical)位置。如在此說明書中與所附的申請專利範圍中所用，用語「相對上同一」、「相對上相同(relatively the same)」、「實質上相同起始位置」與類似用語是意味該等基板是在相當的位置，例如，每一基板是在氣體分配組件下方，或每一基板是在氣體分配組件之間。例如，第1圖中的每一基板16顯示為定位在氣體分配組件11下方。因此，每一基板16具有與其他基板實質上相等的起始位置。複數個 基板定位在基板支撐設備12上，該基板支撐設備12可包括軌道部分及/或支撐結構。基板支撐設備12將基板圍繞圓形17(或類似形狀)旋轉。一旦旋轉，則基板16從他們的最初位置移動至下一位置，該下一位置可以在第一處理站13下方。當氣體分配組件11為空間式原子層沉積設備(類似顯示及描述於第7圖的設備)時，在氣體分配組件下方的移動引發基板的每一部分暴露至一系列處理氣體(也指前驅物氣體或反應性氣體，及類似物)，以在基板表面上沉積層。基板隨後移動至第一處理站13，在該處基板經受後沉積製程。一些實施例中，後沉積製程是退火與電漿處理中的一或多者。
以連續不中斷的方式或是以分立的步驟移動基板。當基板是以分立的步驟移動時，該等基板可由第一處理站通過氣體分配組件區域移動至另一第一處理站。此舉使基板的移動得以引發鄰近氣體分配組件的不同反應氣體的依序暴露，而沉積該膜。
一些實施例中，交替的氣體分配組件提供交替的反應氣體，且交替的第一處理站提供不同的處理。例如，第一氣體分配組件可供應第一反應性氣體至基板表面，以在表面上形成部分膜，基板隨後可移動至第一處理站(在該處，加熱該部分膜)，隨後基板移動至第二氣體分配組件(在該處，第二反應性氣體與該部分膜反應，而形成完整的膜)，之後，將基板移動至另一個第一處理站，在該處，該膜暴露至電漿，以例如使該膜緻密化。
第4A圖是用於連續多基板處理的基板處理系統100 的示意平面圖。該基板處理系統可包括處理平台200、連接該處理平台200的移送室160、及視情況任選的基板儲備(staging)平台180。
處理平台200設計成用於以ALD或CVD製程將材料層沉積覆於複數個基板210上。處理平台200大體上包括基板支撐組件275(例如，類似旋轉料架之機構)，該基板支撐組件275具有多基板接收表面，該多基板接收表面能夠支撐複數個基板210。基板支撐組件275可由配置在下方的旋轉軌道機構或旋轉軸所支撐及旋轉。
每一基板210可由基板載具240支撐，以便於在旋轉期間將每一基板210固定在基板支撐組件275上。或者，該複數個基板210的每一者可由基板載具240支撐，該基板載具240可轉而於基板處理期間固定地配置在旋轉軸上或旋轉軌道機構上，且防止基板210在旋轉軌道機構的合理移動期間脫落。
兩個基板210可單獨由雙刃片機器人(如第5圖中所示)支撐，以及從移送室160移送且裝載至處理平台200內的基板支撐組件275上。或者，兩個基板210可被搭載於兩個基板載具240上，且上面具有兩個基板的兩個基板載具240可由雙刃片機器人移送，裝載於基板支撐組件270上，且固定在基板支撐組件275頂上。
儲備平台180包括一或多個雙基板處理站120A、120B，適合用於在ALD或CVD製程前備妥兩個基板210及/或執行前沉積、後沉積的基板處理。此外，儲備平台180可 包括用於其他CVD、PVD、蝕刻、清洗、加熱、退火、及/或研磨製程的額外處理腔室。基板處理系統100可包括裝載閘腔室(例如雙基板裝載閘腔室110)。大體而言，基板處理系統100內維持低污染的乾淨環境。
第4B圖是基板處理系統100的另一範例的示意平面圖，該基板處理系統100設置有處理平台200與儲備平台180。儲備平台180可包括例如兩個移送室160A、1608與四個雙基板處理站120A、1208、120C、1200，以及用於連續多基板處理的額外腔室，其中兩個基板可裝載至處理平台200上及/或從處理平台200卸載。
在儲備平台120內的四個雙基板處理站120A、120B、120C、120可以是前處理站、後處理站、與用於不同製程(例如電漿處理、退火等)的站。
第5圖是具有多噴頭站250的處理平台200的示意平面圖。處理平台200連接移送室160，該移送室160具有配置在該移送室160中的雙刃片機器人162，該雙刃片機器人162用於將兩個基板移送進入與離開處理平台200。視情況將多緩衝站248配置在噴頭站250中間，以空間式分隔每一噴頭站250及/或進行基板加熱或固化基板210之表面上沉積的膜。
如第5圖中所示，複數個基板210可旋轉式配置在多噴頭站250的氣體分配組件252下方。基板處理期間，位在基板支撐組件275下方的旋轉軌道機構245或軸設置成以第一旋轉速度(例如從0至低於30 rpm)在水平方向242旋 轉(例如，順時針或逆時針)，使得複數個基板210在噴頭站250與緩衝站248之各者下方旋轉，並且通過噴頭站250與緩衝站248之各者。
第6圖繪示噴頭站250中的氣體分配組件252的側視圖，該側面向基板210之表面。第7圖是氣體分配組件252的部分剖面側視圖，在該氣體分配組件252下方配置有基板210。
氣體分配組件252可包括多個氣體通道125、135、145，而多個開口面向基板210的表面，以從氣箱120、130、140分別遞送前驅物A、前驅物8、與淨化氣體。多個氣體通道155連接泵送系統，且該等氣體通道155是供以將過剩的氣體泵送出基板210的表面上方的處理空間。一個實施例中，氣體通道125、135、145、155在空間上分隔，且橫越氣體分配組件252的水平面交替配置。另一實施例中，前驅物A、前驅物B、與淨化氣體連續地流進氣體通道125、135、145、155，並且流至基板210的表面上的不同位置上。每一氣體通道125、135是供以遞送前驅物化合物之氣流，該前驅物化合物於基板旋轉且抵達氣體通道125、135之各者下方時化學吸附在基板210的表面上。
每一氣體通道145是供以遞送淨化氣體的氣流，以於基板旋轉且抵達氣體通道145下方時，分隔基板210表面上的前驅物A與前驅物B之各者的氣流。因此，當每一基板210配置在多個氣體通道125、135、145之開口下方時，每一基板210可同時(但於不同位置)暴露至前驅物A、前驅物B 與淨化氣體，所述氣體通道125、135、145在每一氣體分配組件252內在空間上分隔。
往回參考第1圖，本發明的額外實施例涉及處理複數個基板16的方法。複數個基板16裝載至處理腔室10中的旋轉軌道機構12上，該處理腔室10包括複數個氣體分配組件11。基板16繞著處理腔室10的內部在鄰近旋轉軌道機構12處旋轉式配置，且處與實質上相當的起始位置(例如，每一基板定位在鄰近的氣體分配組件11的第一側上)，使得從基板16的觀點來看，每一基板都是在相同的位置。使旋轉軌道機構12旋轉，使得每一基板16從氣體分配組件11之第一側31(位於氣體分配組件11下方)移動至氣體分配組件11的第二側32。透過由氣體分配組件11提供的複數個氣流，而在基板16的表面上沉積層，如針對第6圖與第7圖所描述。旋轉軌道機構反覆地或連續地旋轉，使得每一基板16從氣體分配組件的第一側31移動到氣體分配組件的第二側32，之後進一步朝向下一個氣體分配組件11的第一側31移動。此舉持續到形成具期望厚度的膜為止。一旦已形成膜厚度，複數個基板從處理腔室移除，使得每一基板已經歷實質上相同的處理環境，例如，每一基板已通過相同數目的氣體分配組件下方，及/或每一基板已以相同數目的次數通過相同數目的氣體分配組件下方。
一些實施例中，旋轉軌道機構12的移動是在每一基板16已被遞送至氣體分配組件11的第二側32後停止，使得每一基板16定位在鄰近處理站13處，該處理站13對形成於 基板16的表面上的膜提供電漿處理。旋轉軌道機構12可以任何數目的次數停止且起始，使得每一基板通過氣體分配組件下方，之後電漿處理氣體分配組件所沉積的膜。
一或多個實施例中，旋轉軌道機構將基板旋轉通過氣簾40，此氣簾40定位在每一氣體分配組件之前及/或之後之間。此氣簾40可包括進入處理腔室10的淨化氣流及/或離開處理腔室10的真空流。一些實施例中，運用淨化氣流與真空流兩者，使得依序有淨化氣流、真空流、與淨化氣流，所述淨化氣流、真空流、與淨化氣流將每一氣體分配組件與相鄰的處理站13分隔。
第8圖是處理腔室200的部分剖面側視圖，圖中顯示兩個基板210配置在兩個處理站250的兩個氣體分配組件252下方，該兩個處理站250位在旋轉基板支撐組件275的表面上。如第5圖所示，基板的一部分可暴露至經由氣體通道125之開口的多個前驅物氣體A之氣流，同時另一基板的一部分可暴露至經由氣體通道145之開口的多個淨化氣流。
此外，處理平台200內的處理溫度與壓力被控制在適合ALD或CVD製程的等級。例如，一或多個泵可配置在處理平台200內側，且一或多個加熱器系統205可配置在基板支撐組件275下方。額外的加熱系統可包括從基板支撐組件275的頂部或底部以輻射式或對流式加熱。此外，處理平台可耦接本地或遠端電漿源，以在處理系統100內進行電漿強化原子層沉積(PEALD)製程。
在用於沉積氮化鉭(TaN)材料層覆於基板210之 表面上的操作中，可使用兩個前驅物化合物。第一前驅物可以是含鉭化合物，諸如以鉭為基礎的有機金屬前驅物或所述前驅物之衍生物，例如，五(二甲胺基)鉭(PDMAT；Ta(NMe2)5)、五(乙基甲基胺基)鉭(PEMAT；Ta[N(C2H5CH3)2]5)、五(二乙胺基)鉭(PDEAT；Ta(NEt2)5)、TBTDET(Ta(NEt2)3NC4H9或C16H39N4Ta)、與鉭的鹵化物，以及前列的化合物之任何與所有衍生物。可用氣體形式提供含鉭化合物，或可在載氣的協助下提供該含鉭化合物。可使用的載氣之範例包括(但不限於)氦氣(He)、氬氣(Ar)、氮氣(N2)、與氫氣(H2)。
將第一前驅物氣體(前驅物氣體A)遞送進入批次處理腔室200的處理區域280之後，單層的含鉭化合物化學吸附至基板210的表面上，且透過將淨化氣體之脈衝導入處理腔室，而將過剩的含鉭化合物從處理腔室移除。可使用的淨化氣體之範例包括(但不限於)氦氣(He)、氬氣(Ar)、氮氣(N2)、氫氣(H2)、與其他氣體。
處理腔室已淨化之後，可將第二前驅物氣體(前驅物氣體B)遞送進入批次處理腔室200的處理區域280。第二前驅物可以是含氮化合物，該含氮化合物具有氮原子以及一或多個反應性原子/物種。例如，該含氮化合物可以是氨氣(NH3)與其他含氮化合物，包括(但不限於)NxHy(x與y是整數，例如聯氨(N2H4))、二甲基聯氨((CH3)2N2H2)、第三丁基聯氨(C4H9N2H3)、苯基聯氨(C6H5N2H3)、其他聯氨衍生物、氮電漿源(例如N2、N2/H2、NH3、或N2H4電 漿)、2,2’-偶氮異丁烷((CH3)6C2N2)、乙基疊氮化合物(ethylazide(C2H5N3))、與其他適合的氣體。可用脈衝形式將含氮化合物導入處理區域280，且可單獨提供該含氮化合物。或者，如果需要，可使用載氣遞送該含氮化合物。
將第二前驅物氣體(前驅物A)遞送進入批次處理腔室200的處理區域280之後，單層的含氮化合物隨後可化學吸附至單層的含鉭化合物上。原子層沉積(ALD)期間的表面上的前驅物之組成與結構並未被精確地瞭解。不希望被理論所囿，相信化學吸附的單層含氮化合物與單層的含鉭化合物反應，而形成氮化鉭層。來自兩種前驅物化合物的反應性物種可形成副產物，該等副產物從基板表面輸送(例如經由流體出口262與排放系統260)。相信含氮化合物與含鉭化合物的反應為自我限制式，且在每一次脈衝式遞送前驅物化合物進入處理區域280時，僅有一個單層的前驅物化合物化學吸附至基板210之表面上。於基板表面上依序遞送該兩種或更多種交替的前驅物的每一循環重覆(例如20至30個循環)至形成材料層(例如，氮化鉭膜)的期望厚度為止。
流體遞送系統可與氣體分配組件250的每一者下方的內部處理空間流體連通，且可定位在靠近處理平台200的設施塔中。管理或系統控制系統連接處理平台200及/或多腔室基板處理系統100，以控制處理平台200內側所執行的製程。
上述內容涉及本發明之實施例，可設計本發明之其他與進一步的實施例而不背離本發明之基本範疇，且本發明 之範疇由隨後的申請專利範圍所決定。
10‧‧‧處理腔室
11‧‧‧氣體分配組件
12‧‧‧旋轉軌道機構
13‧‧‧第一處理站
16‧‧‧基板
31‧‧‧第一側
32‧‧‧第二側
40‧‧‧氣簾

Claims (20)

  1. 一種用於處理複數個基板的基板處理平台，該基板處理平台包含：一或多個氣體分配組件；一旋轉軌道機構，定位在該一或多個氣體分配組件下方一第一距離處，以接收由複數個基板支撐載具所支撐的該複數個基板，該複數個基板支撐載具配置在該旋轉軌道機構上；以及一雙刃片移送機器人，能夠搭載兩個基板，並且能夠同步移送該兩個基板至兩個基板載具上以及移送該兩個基板離開該兩個基板載具，該兩個基板載具配置在該旋轉軌道機構上，其中該旋轉軌道機構能夠同步接收至少兩個基板，且以一第一旋轉速度旋轉，使得配置在該複數個基板載具上的該複數個基板在該一或多個氣體分配組件下方旋轉並且通過該一或多個氣體分配組件。
  2. 如請求項1所述之基板處理平台，其中配置在該旋轉軌道機構上的每一基板載具以一第二旋轉速度自我旋轉。
  3. 如請求項1所述之基板處理平台，進一步包含一或多個緩衝站，該一或多個緩衝站旋轉式配置在該一或多個氣體分配組件之間。
  4. 如請求項1所述之基板處理平台，進一步包含一或多個處理站，該一或多個處理站旋轉式配置在該一或多個氣體分配組件之間。
  5. 如請求項5所述之基板處理平台，其中該一或多個處理站包含多個電漿處理站。
  6. 如請求項1所述之基板處理平台，其中有兩個或更多個氣體分配組件旋轉式配置在鄰近該旋轉軌道機構處。
  7. 如請求項7所述之基板處理平台，進一步包含一組第一處理站以及一組第二處理站，使得一第一處理站與一第二處理站旋轉式定位在鄰近該旋轉軌道機構處且定位在該等氣體分配組件之每一者之間。
  8. 一種用於處理複數個基板的基板處理系統，該基板處理系統包含：如請求項1所述之處理平台；以及一移送室，具有一雙刃片移送機器人，該雙刃片移送機器人能夠搭載兩個基板，並且能夠同步移送該兩個基板至兩個基板載具上以及移送該兩個基板離開該兩個基板載具，該兩個基板載具配置在該旋轉軌道機構上
  9. 如請求項8所述之基板處理系統，其中配置在該旋轉軌道機構上的每一基板載具能夠以一第二旋轉速度自我旋轉。
  10. 如請求項8所述之基板處理系統，其中該處理平台進一步包含一或多個緩衝站，該一或多個緩衝站旋轉式配置在該一或多個氣體分配組件之間。
  11. 如請求項8所述之基板處理系統，進一步包含一或多個處理站，該一或多個處理站旋轉式配置在該一或多個氣體分配組件之間。
  12. 如請求項11所述之基板處理系統，其中該一或多個處理站包含多個電漿處理站。
  13. 如請求項8所述之基板處理系統，其中該處理平台包含兩個或更多個氣體分配組件，該等氣體分配組件旋轉式配置在鄰近該旋轉軌道機構處。
  14. 如請求項13所述之基板處理系統，進一步包含一組第一處理站以及一組第二處理站，使得一第一處理站與一第二處理站旋轉式定位在鄰近該旋轉軌道機構處且定位在該等氣體分配組件之每一者之間。
  15. 如請求項8所述之基板處理系統，進一步包含一儲備(staging)平台，該儲備平台具有至少一個雙基板處理站，該雙基板處理站設置成用於同步處理在該雙基板處理站中的兩個基板。
  16. 一種處理複數個基板的方法，該方法包括以下步驟：在包含複數個氣體分配組件的一處理腔室中，將複數個基板裝載至一旋轉軌道機構上，使得該等基板繞該處理腔室的內部旋轉式配置在鄰近一旋轉軌道機構處，且使得該等基板定位在實質上相當的起始位置；使該旋轉軌道機構旋轉，使得每一基板從一氣體分配組件的一第一側移動至該氣體分配組件的一第二側，如此，藉由該氣體分配組件提供的複數個氣流而將層沉積在該基板之一表面上；使該旋轉軌道機構繼續旋轉，使得每一基板從一氣體分配組件的第一側移動至該氣體分配組件的第二側，直到形成期望厚度的膜為止；以及從該處理腔室卸載該複數個基板，使得每一基板已經歷實質上相同的處理環境
  17. 如請求項16所述之方法，進一步包含以下步驟：在每一基板已被遞送至該氣體分配組件的該第二側後，使該旋轉軌道機構停止，使得每一基板定位在鄰近一電漿處理站處；以及 以電漿處理在該基板之該表面上形成的該膜。
  18. 一種用於批次處理複數個基板的方法，該方法包含以下步驟：將該複數個基板中的兩個基板裝載至一批次處理平台的一旋轉軌道機構上；連續旋轉該旋轉軌道機構，使得該複數個基板在一或多個氣體分配組件下方移動且通過該一或多個氣體分配組件，該等氣體分配組件定位在該旋轉軌道機構上方一第一距離處；以及從該批次處理平台的該旋轉軌道機構卸載該兩個基板。
  19. 如請求項18所述之方法，其中該複數個基板配置在兩個基板載具上，該等基板載具配置在該旋轉軌道機構上。
  20. 如請求項18所述之方法，其中使用一雙刃片移送機器人裝載該複數個基板中的兩個基板，該雙刃片移送機器人能夠搭載該兩個基板，且能夠同步移送該兩個基板至該旋轉軌道機構上以及移送該兩個基板離開該旋轉軌道機構。
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