TW201349375A - 旋轉基板處理系統 - Google Patents

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TW201349375A
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rotating
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Joseph Yudovsky
Ralf Hofmann
Jeonghoon Oh
Li-Qun Xia
Toshiaki Fujita
Pravin K Narwankar
Nag B Patibandla
Srinivas Satya
Banqiu Wu
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Applied Materials Inc
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Abstract

提供一種用於處理多個基板之基板處理系統，且該基板處理系統大體包括至少一處理平臺及至少一分段平臺。每一基板定位於安置於基板支撐組件上之基板載具上。各自經配置以於其上載運基板之多個基板載具定位於基板支撐組件之表面上。處理平臺及分段平臺各自包括一單獨的基板支撐組件，該基板支撐組件可藉由一單獨的旋轉軌道機構旋轉。每一旋轉軌道機構能夠支撐該基板支撐組件，且使由基板載具載運且安置於基板支撐組件上之多個基板連續旋轉。每一基板因此經由至少一噴頭站及至少一緩衝站而被處理，該至少一噴頭站及該至少一緩衝站定位於處理平臺之旋轉軌道機構上方一距離處。每一基板可於處理平臺與分段平臺之間轉移，且可轉移進及轉移出該基板處理系統。

Description

旋轉基板處理系統
本發明之實施例大體係關於用於處理基板之裝置。更特定言之，本發明係關於用於對基板執行原子層沉積(ALD)及化學氣相沉積(CVD)之批量處理平臺。
形成半導體元件之製程通常在含有多個腔室之基板處理平臺中進行。在一些情況下，多腔室處理平臺或叢集工具之目的係在受控環境中對基板依次執行兩個或兩個以上處理。然而，在其他情況下，多腔室處理平臺僅可對基板執行單一處理步驟；額外腔室旨在使平臺對基板進行處理之速率最大化。在後一狀況下，對基板執行之處理通常為批量處理，其中在給定腔室中同時處理相對較大數目個基板(例如，25個或50個)。批量處理對於以經濟上可行之方式對個別基板執行之太過耗時之處理尤其有益，諸如對ALD製程及一些化學氣相沉積(CVD)製程尤其有益。
基板處理平臺或系統之有效性常常用所有權的成本(COO)來量化。儘管受許多因素影響，但COO在很大程度上受系統佔地面積(亦即，在製造工廠操作該系統所需 之總地面空間)及系統產量(亦即，每小時處理之基板數目)之影響。佔地面積通常包括維護系統所需的鄰近於系統之接近面積。因此，儘管基板處理平臺可能相對較小，但若基板處理平臺需要自所有側面接近以進行操作及維護，則系統之有效佔地面積仍可能過大。
隨著半導體元件之大小縮小，半導體工業對於製程可變性之容許度持續減小。為了滿足此等較苛刻的處理要求，業界已開發大量滿足較苛刻處理窗要求之新製程，但此等製程常常花費較長時間來完成。舉例而言，為了在高深寬比、65 nm或更小之互連特徵之表面上保形地形成銅擴散阻障層，可能必須使用ALD製程。ALD為CVD之變體，ALD與CVD相比展現極佳的階梯覆蓋。ALD係基於原子層磊晶(ALE)，原子層磊晶(ALE)最初係用於製造電致發光顯示器。ALD使用化學吸附作用來將反應性前驅物分子之飽和單層沉積至基板表面上。此係藉由使至沉積室中之適當反應性前驅物之脈衝循環交替來達成。反應性前驅物之每一注入通常藉由惰性氣體淨化來分開，以將新原子層提供至先前沉積之層，從而在基板之表面上形成均勻的材料層。反應性前驅物及惰性淨化氣體之循環經重複以使材料層形成至所要厚度。ALD技術之最大缺點為沉積速率遠低於典型CVD技術，低至少一數量級。舉例而言，一些ALD製程可能需要約10分鐘至約200分鐘之腔室處理時間來將高品質層沉積於基板之表面。在選擇此種ALD及磊晶製程以獲得更佳元件效能時，在習知單一基板處理腔室中製造元件之成本將歸因於非 常低的基板處理產量而增加。因此，當實施此種製程時，需要連續的基板處理方法以在經濟上可行。
因此，需要一種連續的基板處理方法來節省時間且改良所沉積薄膜之品質。
本發明之實施例提供一種用以連續處理多個基板且改良處理產量之基板處理系統。在一或更多個實施例中，該基板處理系統包含用於處理複數個基板之旋轉基板處理平臺。該旋轉基板處理平臺可包括一或更多個氣體分配組件及一旋轉軌道機構，該旋轉軌道機構定位於該一或更多個氣體分配組件下方第一距離處且能夠接收複數個基板載具。每一基板載具經調適以於基板載具上載運至少一基板，且將藉由該旋轉軌道機構以第一旋轉速度旋轉，使得安置於該複數個基板載具上之該複數個基板在該一或更多個氣體分配組件下方旋轉且通過該一或更多個氣體分配組件。或者，該旋轉基板處理平臺可包括安置於一或更多個氣體分配組件下方之旋轉基板支撐組件。該旋轉基板支撐組件經調適以直接或經由基板載具接收並支撐安置於該旋轉基板支撐組件上之複數個基板。
在另一實施例中，提供一種基板處理系統，且該基板處理系統包括分段平臺及處理平臺。該分段平臺包括第一旋轉軌道機構，該第一旋轉軌道機構能夠於該第一旋轉軌道機構上接收複數個基板載具及/或直接接收複數個基板。每一基板載具經調適以於基板載具上載運至少一基板，且將藉 由該第一旋轉軌道機構以第一旋轉速度旋轉移動。該處理平臺包括一或更多個氣體分配組件及第二旋轉軌道機構。該第二旋轉軌道機構定位於該一或更多個氣體分配組件下方一距離處且能夠直接接收複數個基板或安置於基板載具上之基板以使複數個基板或基板載具以第二旋轉速度旋轉移動，使得安置於第二旋轉軌道機構上之複數個基板在該一或更多個氣體分配組件下方旋轉且通過該一或更多個氣體分配組件。
在又一實施例中，提供一種具有基板處理平臺及分段平臺之基板處理系統。該分段平臺包括：第一旋轉基板支撐組件，具有能夠於該第一旋轉基板支撐組件上接收多個基板之第一多基板接收表面；以及第一旋轉致動機構，安置於該第一旋轉基板支撐組件下方以用於使該第一旋轉基板支撐組件以第一旋轉速度旋轉。該處理平臺包括：第二旋轉基板支撐組件，具有能夠於第二旋轉基板支撐組件上接收複數個基板之第二多基板接收表面；一或更多個氣體分配組件，安置於該第二基板支撐組件上方第一距離處；以及第二旋轉致動機構，安置於該第二旋轉基板支撐組件下方且能夠使該第二旋轉基板支撐組件以第二旋轉速度旋轉移動，使得安置於該第二基板接收表面上之複數個基板在該一或更多個氣體分配組件下方通過。
亦提供用於在此種基板處理系統中處理基板之多種方法。一種方法包括：將基板裝載於藉由基板處理系統之分段平臺之第一旋轉軌道機構旋轉的基板載具上；使第一旋轉軌道機構以第一旋轉速度旋轉；將其上具有基板之基板 載具裝載至基板處理系統之處理平臺之第二旋轉軌道機構上；使第二旋轉軌道機構以第二旋轉速度旋轉，使得基板在定位於第二旋轉軌道機構上方第一距離處之一或更多個氣體分配組件下方移動且通過該一或更多個氣體分配組件；以及將基板載具自第二旋轉軌道機構卸載至批量處理平臺之第一旋轉軌道機構上。
用於在基板處理系統中處理基板之另一方法包括：將基板裝載至藉由安置於基板處理系統之分段平臺內的第一旋轉軌道機構旋轉的第一基板支撐組件上；使第一旋轉軌道機構以第一旋轉速度旋轉；將其上具有基板之基板載具裝載至藉由安置於基板處理系統之處理平臺內的第二旋轉軌道機構旋轉的第二基板支撐組件上；使第二旋轉軌道機構以第二旋轉速度旋轉，使得基板在定位於第二旋轉軌道機構上方第一距離處之一或更多個氣體分配組件下方移動且通過該一或更多個氣體分配組件；以及將基板載具自處理平臺之第二基板支撐組件卸載至分段平臺之第一基板支撐組件上。
本發明之額外實施例係針對處理腔室，該處理腔室包含複數個氣體分配組件、基板支撐裝置及一組第一處理站。複數個氣體分配組件繞該處理腔室隔開。基板支撐裝置位於處理腔室中。基板支撐裝置旋轉以將基板載運於複數個氣體分配組件中之每一者下方。該組第一處理站介於複數個氣體分配組件中之每一者之間，且第一處理站中之每一者提供相同類型之處理。
在一些實施例中，第一處理站中之每一者包含電 漿處理站。在一些實施例中，氣體分配組件中之每一者依次將第一反應性氣體及第二反應性氣體提供至基板表面以將薄膜沉積於基板表面上。在一些實施例中，基板支撐裝置包含複數個可旋轉基板載具，可旋轉基板載具可以與基板支撐裝置之旋轉不同的速度及方向旋轉。
一或更多個實施例進一步包含一組第二處理站。第二處理站中之每一者定位於氣體分配組件與第一處理站之間，因此第一處理站介於氣體分配組件與第二處理站之間，且第二處理站介於第一處理站與鄰近氣體分配組件之間。
10‧‧‧處理腔室
11‧‧‧氣體分配組件
12‧‧‧基板支撐裝置
13‧‧‧第一處理站
14‧‧‧第二處理站
16‧‧‧基板
17‧‧‧圓
20‧‧‧處理平臺
21‧‧‧中心轉移站
100‧‧‧處理系統
110‧‧‧工廠介面
120‧‧‧分段平臺
125‧‧‧氣體通道
130‧‧‧氣箱
135‧‧‧氣體通道
140‧‧‧氣箱
145‧‧‧氣體通道
155‧‧‧氣體通道
200‧‧‧處理平臺
205‧‧‧加熱器系統
210‧‧‧基板
240‧‧‧基板載具
242‧‧‧方向
245‧‧‧旋轉軌道機構
246‧‧‧方向
247‧‧‧旋轉軌道機構
248‧‧‧方向/緩衝站
250‧‧‧噴頭站
252‧‧‧氣體分配組件
260‧‧‧排放系統
262‧‧‧流體出口
275‧‧‧基板支撐組件
277‧‧‧基板支撐組件
280‧‧‧處理區域
因此，可詳細理解本發明之上述特徵结构的方式，即可參考實施例進行對上文簡要概述之本發明的更特定描述，一些實施例說明於附圖中。然而，應注意，附圖僅說明本發明之典型實施例，且因此不應認為限制本發明範疇，因為本發明可容許其他同等有效之實施例。
第1圖為根據本發明之一或更多個實施例的具有四個氣體分配組件及四個中間處理站的基板處理系統之示意性平面圖；第2A圖至第2C圖為其中基板處理系統具有各種數目個氣體分配組件的叢集工具之示意性平面圖；第3圖展示包括三個處理群組之基板處理系統之示意性平面圖，每一處理群組包括一氣體分配組件、一第一處理站及一第二處理站； 第4圖為根據本發明之一或更多個實施例的配置有兩個平臺且能夠連續地裝載、卸載及處理多個基板之基板處理系統之示意性平面圖，每一平臺中安置有旋轉軌道機構；第4B圖為根據本發明之另一實施例的配置有兩個平臺且能夠連續地裝載、卸載及處理多個基板之基板處理系統之示意性平面圖，每一平臺中安置有旋轉基板支撐組件；第5圖為根據本發明之一或更多個實施例的具有多個噴頭站及多個緩衝站的處理平臺之示意性平面圖，且說明複數個基板被旋轉地安置於多個噴頭站之氣體分配組件下方；第6圖為根據本發明之一或更多個實施例的在噴頭站中之氣體分配組件的側視圖，該圖說明面向基板之表面且具有多個開放氣體通道之側；第7圖為根據本發明之一或更多個實施例的處理站中之氣體分配組件的部分橫截面側視圖，基板安置於該氣體分配組件下方；以及第8圖為處理平臺之部分橫截面側視圖，該圖展示兩個基板在兩個處理站之兩個氣體分配組件下方安置於旋轉基板支撐組件之表面上。
本發明之實施例提供一種用於連續基板沉積以使產量最大化且改良處理效率之基板處理系統。該基板處理系統亦可用於沉積前及沉積後的基板處理。
具有多個氣體注入器之處理腔室可用以同時處 理多個晶圓，以使得該等晶圓經歷相同處理流程。於本說明書及所附申請專利範圍中使用時，術語「基板」及「晶圓」可互換使用以指代可被執行處理(例如，沉積、退火、蝕刻)之離散、硬質材料。舉例而言，如第1圖中所示，處理腔室具有四個氣體注入器及四個晶圓。在開始處理時，可將晶圓定位於注入器之間。將迴旋料架旋轉45°將導致每一晶圓移動至一注入器以進行薄膜沉積。再旋轉45°將會使晶圓移動遠離注入器。若使用空間ALD注入器，則薄膜主要係在晶圓相對於注入器移動期間沉積於晶圓上。
第1圖所示之處理腔室10僅表示一個可能設置，且不應認為該圖限制本發明之範疇。此處，處理腔室10包括複數個氣體分配組件11。在所示實施例中，存在繞處理腔室10均勻隔開之四個氣體分配組件11。所展示之處理腔室10為八邊形，然而，熟習此項技術者將理解，此為一可能形狀，且不應認為該形狀限制本發明之範疇。
處理腔室10包括在處理腔室10內之基板支撐裝置12。基板支撐裝置12能夠在氣體分配組件11中之每一者下方移動複數個基板。未展示之負載鎖可連接至處理腔室10之一側以允許將基板裝載至腔室/自腔室卸載基板。
處理腔室10包括定位於該複數個氣體分配組件11中之每一者之間的複數個或一組第一處理站13。第一處理站13中之每一者對基板提供相同處理。在一些實施例中，如第3圖中所示，一組第二處理站14定位於第一處理站13與氣體分配組件11之間，以使得旋轉穿過處理腔室10之基板 將取決於基板開始之位置而遭遇氣體分配組件11、第一處理站13及第二處理站14，隨後遭遇上述裝置中之第二任一者。舉例而言，如第3圖中所示，若基板在第一處理站13處開始，則基板將依序遇到第一處理站13、氣體分配組件11及第二處理站14，隨後遭遇第二第一處理站13。
第2A圖至第2C圖展示具有多個迴旋料架型處理腔室10之叢集工具20的不同實施例。第2A圖中所展示之實施例具有圍繞中心轉移站21之四個處理腔室10。處理腔室10中之每一者包括兩個氣體分配組件11及兩個第一處理站13。第2B圖之實施例具有三個氣體分配組件11及三個第一處理站13，且第2C圖之實施例具有四個氣體分配組件11及四個第一處理站13。亦可使用其他數目個注入器或氣體分配組件。在一些實施例中，注入器之數目等於可同時處理之晶圓之數目。每一晶圓處於注入器下方或處於注入器之間的區域中，以使得每一晶圓在處理期間具有相同經歷(亦即，經歷相同條件)。
額外處理裝置(例如，US燈、閃光燈、電漿源及加熱器)亦可定位於注入器之間。接著在具有注入器之位置與具有(例如)噴頭之位置之間移動晶圓，從而將電漿遞送至晶圓。在一或更多個實例中，可藉由電漿處理在每一沉積層之後形成氮化矽薄膜。由於ALD反應理論上為自我限制性的(只要表面飽和)，因此對沉積氣體之額外曝露不會導致對薄膜之損害。
迴旋料架之旋轉可為連續的或不連續的。在連續 處理中，恆定地旋轉晶圓，以使得晶圓依次曝露於注入器中之每一者。在不連續處理中，可將晶圓移動至注入器區域並停止，且接著移動至注入器之間的位置並停止。舉例而言，迴旋料架可旋轉，以使得晶圓自注入器間區域跨越注入器(或停止於注入器附近)移動至下一注入器間區域(晶圓可在該區域處再次暫停)。在注入器之間暫停可提供用於每一層沉積(例如，曝露於電漿)之間的額外處理步驟之時間。
在一些實施例中，存在與注入器不同數目個晶圓，從而維持對稱定向。舉例而言，處理腔室可具有三個注入器及六個晶圓。開始時，所有晶圓均未定位於注入器下方；迴旋料架旋轉30°將會將第一組晶圓置放於注入器下方，且將第二組晶圓移動至緊接於注入器前之位置。接著旋轉30°將會將第一組晶圓自注入器下方移出，且將第二組晶圓移動至注入器區域。再次，可將基板曝露於每一注入器之間的額外處理步驟。
該等注入器可實質上平行(例如，成矩形)或成楔形。一旦表面反應飽和，則晶圓在注入器附近花費額外時間並無關係，因為將不發生額外反應。
參看第1圖，本發明之一或更多個實施例係針對處理複數個基板之方法。複數個基板16中之每一者裝載至處理腔室10中，以使得每一基板16與其他基板16處於相對相同的位置。於本說明書及所附申請專利範圍中使用時，術語「相對等同」、「相對相同」、「實質上相等的開始位置」及其類似者意謂基板處於等效位置(例如，每一基板在氣體 分配組件下方或每一基板在氣體分配組件之間)。舉例而言，第1圖中之每一基板16展示為定位於氣體分配組件11下方。因此，每一基板16具有與其他基板實質上相等的開始位置。複數個基板定位於基板支撐裝置12上，該基板支撐裝置12可包括軌道部分及/或支撐結構。基板支撐裝置12圍繞圓17或類似形狀旋轉基板16。在旋轉時，基板16自基板16的初始位置移動至下一位置，該下一位置可在第一處理站13下方。當氣體分配組件11為如第7圖中所展示及描述之空間原子層沉積裝置時，在氣體分配組件下方之移動使得基板之每一部分曝露於一系列處理氣體(亦稱為前驅物氣體或反應性氣體，及其類似者)以在基板表面上沉積一層。基板接著移動至第一處理站13，在第一處理站13處，基板經受後沉積製程。在一些實施例中，後沉積製程為退火及電漿處理中之一或更多者。
基板以連續不中斷方式或以離散分步方式移動。當以離散分步移動時，基板可自第一處理站經由氣體分配組件區域移動至另一第一處理站。此舉允許基板之移動使得依次曝露於鄰近於氣體分配組件之不同反應氣體，以沉積薄膜。
在一些實施例中，交替之氣體分配組件提供交替之反應氣體，且交替之第一處理站提供不同處理。舉例而言，第一氣體分配組件可將第一反應性氣體供應至基板表面以在該表面上形成部分薄膜，該基板接著移動至第一處理站(此處加熱部分薄膜)，且接著移動至第二氣體分配組件(此處 第二反應性氣體與部分薄膜反應以形成完整薄膜)，隨後將基板移動至另一第一處理站(此處將該薄膜曝露於電漿以(例如)以使該薄膜緻密)。
第4A圖為用於連續多基板處理之基板處理系統100之示意性平面圖。基板處理系統100可包括分段平臺120及連接至分段平臺120之處理平臺200。處理平臺200可用於以ALD或CVD製程在複數個基板210上沉積材料層。視情況，基板處理系統100包括工廠介面110。基板210可在方向248上自工廠介面110轉移(例如，每次轉移一個基板，或如第4A圖中所示一前一後轉移兩個基板)且裝載至分段平臺120上。大體而言，在基板處理系統100內維持低污染清潔環境。
在一或更多個實施例中，藉由使用旋轉機構來改良產量。複數個基板210可直接安置於旋轉軌道機構上且經旋轉並在基板處理系統100內連續處理。或者，旋轉軌道機構245、247可經設置以接收複數個基板載具240，使得基板210安置於基板載具240上且圍繞處理系統100移動)。在一或更多個實施例中，安置於旋轉軌道機構上之每一基板載具240能夠以第二旋轉速度自旋，且於基板載具240上載運基板210。
舉例而言，分段平臺120可包括第一旋轉軌道機構247以在方向246上支撐複數個基板210且以第一旋轉速度(例如，自零至小於30 rpm)旋轉該複數個基板210。分段平臺120可包括預處理站、後處理站及用於不同製程(例 如，電漿處理、退火，等)之站。
處理平臺20可包括第二旋轉軌道機構245以支撐於第二旋轉軌道機構245上轉移之複數個基板210且以第二旋轉速度(例如，自零至小於30 rpm)旋轉複數個基板210。在於分段平臺120中準備且處理之後，基板210可例如經由第一旋轉軌道機構247與第二旋轉軌道機構245之軌道的交換與連接(類似於鐵軌之軌道交換)而自分段平臺120轉移至處理平臺200。在一態樣中，為了促進基板轉移，第一旋轉軌道機構247之第一旋轉速度經匹配而為與第二旋轉軌道機構245之第二旋轉速度大致相同的速度。
在基板處理期間，第二旋轉軌道機構245經設置以在方向242(例如，順時針或逆時針)上旋轉，使得複數個基板210(不管安置在複數個基板載具240上還是直接安置於第二旋轉軌道機構245上)在一或更多個氣體分配組件250下方旋轉且通過該一或更多個氣體分配組件250。在一或更多個實施例中，安置於每一旋轉軌道機構上之每一基板載具能夠以第三旋轉速度(例如，自零至小於30 rpm)自旋。
處理平臺200經調適以藉由使複數個基板210中之每一者在定位於旋轉第二軌道機構245上方一距離處之一或更多個噴頭站250下方旋轉以同時處理多個基板。每一噴頭站250包括氣體分配組件252。藉由使複數個基板210旋轉且使複數個基板210通過多個氣體分配組件250，每一基板210依次曝露於自氣體分配組件252遞送之兩種或兩種以上處理氣體。每一氣體分配組件252經設置以交替地遞送不同 類型的處理氣體(例如，反應性前驅物氣體、惰性氣體及其他流體或化合物)。大體而言，第二旋轉軌道機構245處於噴頭站250之氣體分配組件252之平面下方一距離處。
第4B圖為根據本發明之另一實施例的基板處理系統100之另一實例的示意性平面圖，該基板處理系統100設置有分段平臺120及處理平臺200，且能夠連續地裝載、卸載及處理多個基板。
分段平臺120可包括基板支撐組件277(例如，迴旋料架式機構)，基板支撐組件277能夠在水平方向246上進行旋轉移動(例如，順時針或逆時針)。基板支撐組件277可包括多基板接收表面，該多基板接收表面能夠支撐多個基板210或其上安置有基板210之多個基板載具240。基板支撐組件277經設置以被支撐及旋轉(例如藉由旋轉軸桿或第一旋轉軌道機構247)。每一基板210可直接安置於基板支撐組件277之接收表面上的特定位置上。或者，每一基板210可藉由基板載具240支撐以易於將每一基板210緊固於基板支撐組件277上。
處理平臺200可包括基板支撐組件275(例如，迴旋料架式機構)，該基板支撐組件275能夠在水平方向242上進行旋轉移動(例如，順時針或逆時針)。基板支撐組件275可包括多基板接收表面，該多基板接收表面能夠支撐多個基板210或其上安置有基板210之多個基板載具240。基板支撐組件275經設置以被支撐及旋轉(例如，藉由如第8圖中所示之旋轉軸桿或第一旋轉軌道機構245)。每一基板210 可直接安置於基板支撐組件275之接收表面上的特定位置上。或者，每一基板210可藉由基板載具240支撐以易於將每一基板210緊固於基板支撐組件275上。
如上文所指出，可藉由在處理基板之同時執行基板轉移之最耗時部分(例如，基板裝載及卸載、負載鎖泵送及排出，等)來實質上改良系統產量。第4A圖及第4B圖中所說明之設置可減少或消除此等因素之影響且改良系統產量。
第5圖為具有多個噴頭站250之處理平臺200之示意性平面圖。視情況，多個緩衝站248安置於噴頭站之間，以在空間上分開每一噴頭站250及/或進行基板加熱或沉積於基板210表面上之薄膜的固化。
如第5圖中所示，複數個基板210可旋轉地安置於多個噴頭站250之氣體分配組件252下方。在基板處理期間，旋轉軌道機構245或基板支撐組件275下方之軸桿經設置以在水平方向242上以第一旋轉速度(例如，自零分至小於30 rpm)旋轉(例如，順時針或逆時針)，使得複數個基板210在噴頭站250及緩衝站248中之每一者下方旋轉且通過噴頭站250及緩衝站248中之每一者。
第6圖圖示噴頭站250中之氣體分配組件252的側視圖，該側面向基板210之表面。第7圖為下方安置有基板210之氣體分配組件252的部分橫截面側視圖。
氣體分配組件252可包括多個氣體通道125、135、145，其中多個開口面向基板210之表面以用於分別自 氣箱120、130、140遞送前驅物氣體A、前驅物氣體B及淨化氣體。多個氣體通道155連接至泵送系統，且提供多個氣體通道155以用於將過量氣體自基板20之表面上方的處理空間抽出。在一或更多個實施例中，氣體通道125、135、145、155在空間上分開，且交替地安置於氣體分配組件252之水平面上。在另一實施例中，前驅物氣體A、前驅物氣體B及淨化氣體連續地流入氣體通道125、135、145、155中且流動至基板210之表面上的不同位置上。
提供每一氣體通道125、135以遞送前驅物化合物之氣流，以待在基板旋轉且到達每一氣體通道125、135下方時化學吸附於基板210之表面上。提供每一氣體通道145以用於遞送淨化氣體之氣流，以在基板旋轉且到達氣體通道145下方時使前驅物A及前驅物B之每一流在基板210之表面上方分開。因此，每一基板210可在安置於多個氣體通道125、135、145之開口下方時同時但在不同位置曝露於前驅物氣體A、前驅物氣體B及淨化氣體，該多個氣體通道125、135、145在每一氣體分配組件252內在空間上分開。
第8圖為處理平臺200之部分橫截面側視圖，該圖展示兩個基板210在兩個處理站250之兩個氣體分配組件252下方安置於旋轉基板支撐組件275之表面上。如第8圖中所示，基板之一部分可經由氣體通道125之開口曝露於多個前驅物氣體A流，而另一基板之一部分可經由氣體通道145之開口曝露於多個淨化氣體流。
另外，處理平臺200內之處理溫度及壓力被控制 在適於ALD或CVD製程之位準。舉例而言，一或更多個泵可安置於處理平臺200內，且一或更多個加熱器系統205可安置於基板支撐組件275下方。額外加熱系統可包括來自基板支撐組件275之頂部或底部的輻射熱或對流熱。另外，處理平臺可耦接至本端或遠端電漿源以在處理系統100內進行電漿增強原子層沉積(PEALD)製程。
在操作中，為了在基板210之表面上沉積氮化鉭(TaN)材料層，可使用兩種前驅物化合物。第一前驅物可為含鉭化合物，諸如基於鉭之有機金屬前驅物或該有機金屬前驅物之衍生物，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)、五二乙基胺基鉭(PDEAT；Ta(NEt2)s,)、TBTDET(Ta(NEt2)3NC4H9或C16H39N4Ta)及鹵化鉭，以及上文列出之化合物之衍生物中的任一者及全部。含鉭化合物可提供為氣體或可借助於載氣來提供。可使用之載氣之實例包括但不限於氦氣(He)、氬氣(Ar)、氮氣(N2)及氫氣(H2)。
在將第一前驅物氣體(前驅物氣體A)遞送至批量處理腔室200之處理區域280中之後，含鉭化合物之單層化學吸附於基板210之表面上，且藉由將淨化氣體之脈衝引入至處理腔室自處理腔室移除過量含鉭化合物。可使用之淨化氣體之實例包括但不限於氦氣(He)、氬氣(Ar)、氮氣(N2)、氫氣(H2)及其他氣體。
在已淨化處理腔室之後，可將第二前驅物氣體(前驅物氣體B)遞送至批量處理腔室200之處理區域280。 第二前驅物可為具有氮原子及一或多種反應性原子/物質之含氮化合物。舉例而言，該含氮化合物可為氨氣(NH3)及其他含氮化合物，包括但不限於NxHy(其中x及y為整數)(例如，聯胺(N2H4))、二甲基聯胺((CH3)2N2H2)、第三丁基聯胺(C4H9N2H3)、苯基聯胺(C6H5N2H3)、其他聯胺衍生物、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(C2H5N3)，及其他適當氣體。含氮化合物可作為作為脈衝引入至處理區域280中，或可單獨提供。或者，若有必要，可使用載氣來遞送含氮化合物。
在將第二前驅物氣體(前驅物氣體A)遞送至批量處理腔室200之處理區域280中之後，可接著將含氮化合物之單層化學吸附於含鉭化合物之單層上。並不精確地知曉原子層沉積(ALD)期間表面上的前驅物之組成及結構。不希望受理論束縛，鹹信含氮化合物之化學吸附之單層與含鉭化合物之單層反應以形成氮化鉭層。來自兩種前驅物化合物之反應性物種可形成自基板表面輸送之副產物(例如，經由流體出口262及排放系統260)。鹹信含氮化合物與含鉭化合物之反應係自限制性的，且在將前驅物化合物遞送至處理區域280中之每一脈衝中，前驅物化合物之僅一單層化學吸附於基板210之表面上。重複將兩種或兩種以上交替前驅物依次遞送至基板之表面上的每一循環(例如，20至30個循環)，直至形成材料層(例如，氮化鉭薄膜)之所要厚度為止。
流體遞送系統可與氣體分配組件250中之每一者 下方的內部處理容積流體連通，且流體遞送系統可定位於鄰近處理平臺200之設施塔中。系統控制器連接至處理平臺200及/或多腔室基板處理平臺100，以用於控制在處理平臺200內執行之製程。
在基板處理系統100中處理基板之一種方法包括：將基板裝載於藉由基板處理系統之分段平臺之第一旋轉軌道機構旋轉的基板載具上；使第一旋轉軌道機構以第一旋轉速度旋轉；將其上具有基板之基板載具裝載至基板處理系統之處理平臺之第二旋轉軌道機構上；使第二旋轉軌道機構以第二旋轉速度旋轉，使得基板在定位於第二旋轉軌道機構上方第一距離處之一或更多個氣體分配組件下方移動且通過該一或更多個氣體分配組件；及將基板載具自第二旋轉軌道機構卸載至批量處理平臺之第一旋轉軌道機構上。
用於在基板處理系統中處理基板之另一種方法包括：將基板裝載至藉由安置於基板處理系統之分段平臺內的第一旋轉軌道機構旋轉的第一基板支撐組件上；使第一旋轉軌道機構以第一旋轉速度旋轉；將其上具有基板之基板載具裝載至藉由安置於基板處理系統之處理平臺內的第二旋轉軌道機構旋轉的第二基板支撐組件上；使第二旋轉軌道機構以第二旋轉速度旋轉，使得基板在定位於第二旋轉軌道機構上方第一距離處之一或更多個氣體分配組件下方移動且通過該一或更多個氣體分配組件；及將基板載具自處理平臺之第二基板支撐組件卸載至分段平臺之第一基板支撐組件上。
儘管上述內容係針對本發明之實施例，但可在不 脫離本發明之基本範疇的情況下設計本發明之其他及另外的實施例，且本發明之範疇係由以下申請專利範圍決定。
10‧‧‧處理腔室
11‧‧‧氣體分配組件
12‧‧‧基板支撐裝置
13‧‧‧第一處理站
16‧‧‧基板
17‧‧‧圓

Claims (19)

  1. 一種處理腔室，該處理腔室包含：複數個氣體分配組件，繞該處理腔室隔開；在該處理腔室內之一基板支撐裝置，該基板支撐裝置旋轉以在該複數個氣體分配組件中之每一者下方載運基板；以及一組第一處理站，介於該複數個氣體分配組件中之每一者之間，該等第一處理站中之每一者提供相同類型之處理。
  2. 如請求項1所述之處理腔室，其中該等第一處理站中之每一者包含一電漿處理站。
  3. 如請求項1所述之處理腔室，該處理腔室進一步包含一組第二處理站，該等第二處理站中之每一者定位於一氣體分配組件與一第一處理站之間，因此一第一處理站介於一氣體分配組件與一第二處理站之間，且一第二處理站介於一第一處理站與一鄰近氣體分配組件之間。
  4. 如請求項1所述之處理腔室，其中該等氣體分配組件中之每一者依次將一第一反應性氣體及第二反應性氣體提供至一基板表面以將一薄膜沉積於該基板表面上。
  5. 如請求項1所述之處理腔室，其中該基板支撐裝置包含複數個可旋轉基板載具，該等可旋轉基板載具可以與該基 板支撐裝置之旋轉不同的一速度及方向旋轉。
  6. 一種用於處理複數個基板之基板處理平臺，該基板處理平臺包含：一或更多個氣體分配組件；以及用以移動複數個基板載具之一旋轉軌道，定位於該一或更多個氣體分配組件下方一距離處，每一基板載具用以於該基板載具上載運至少一基板且將藉由該旋轉軌道以一第一旋轉速度旋轉移動，使得安置於該複數個基板載具上之複數個基板在該一或更多個氣體分配組件下方旋轉且通過該一或更多個氣體分配組件。
  7. 如請求項6所述之基板處理平臺，其中每一基板載具以一第二旋轉速度自旋。
  8. 如請求項6所述之基板處理平臺，該基板處理平臺進一步包含一基板支撐組件，該基板支撐組件用以於該基板支撐組件上支撐該複數個基板載具且藉由該旋轉軌道機構而旋轉。
  9. 一種用於處理複數個基板之基板處理系統，包含：一分段平臺，包含一第一旋轉軌道機構，該第一旋轉軌道機構能夠於該第一旋轉軌道機構上接收複數個基板載具，其中每一基板載具經調適以於該基板載具上載運至少一基板 且將藉由該第一旋轉軌道機構以一第一旋轉速度旋轉移動；以及如請求項6所述之該基板處理平臺。
  10. 如請求項9所述之基板處理系統，其中該第一旋轉速度與該第二旋轉速度相同。
  11. 如請求項9所述之基板處理系統，其中安置於該第二旋轉軌道機構上之每一基板載具能夠以一第三旋轉速度自旋。
  12. 如請求項9所述之基板處理系統，該基板處理系統進一步包含一轉移機器人，該轉移機器人用以將一基板自該分段平臺轉移至該處理平臺。
  13. 如請求項9所述之基板處理系統，該基板處理系統進一步包含一第一基板支撐組件，該第一基板支撐組件用以於該第一基板支撐組件上支撐該複數個基板載具且藉由該第一旋轉軌道機構而旋轉。
  14. 如請求項13所述之基板處理系統，該基板處理系統進一步包含一第二基板支撐組件，該第二基板支撐組件用以於該第二基板支撐組件上支撐該複數個基板載具且藉由該第二旋轉軌道機構而旋轉。
  15. 一種用於處理複數個基板之基板處理系統，該基板處理系統包含：一分段平臺，包含：一第一基板支撐組件，具有能夠於該第一基板支撐組件上接收該複數個基板之一第一多基板接收表面；以及一第一旋轉軌道機構，安置於該第一基板支撐組件下方以用於使該基板支撐組件以一第一旋轉速度旋轉；一處理平臺，包含：一第二基板支撐組件，具有能夠於該第二基板支撐組件上接收該複數個基板之一第二多基板接收表面；一或更多個氣體分配組件，安置於該第二基板支撐組件上方之一第一距離處；以及一第二旋轉軌道機構，安置於該第二基板支撐組件下方且能夠使該第二基板支撐組件以一第二旋轉速度旋轉移動，使得安置於該第二基板接收表面上之該複數個基板在該一或更多個氣體分配組件下方通過。
  16. 如請求項15所述之基板處理系統，其中該第一旋轉速度與該第二旋轉速度相同。
  17. 如請求項15所述之基板處理系統，其中安置於該第二旋轉軌道機構上之每一基板載具能夠以一第三旋轉速度自旋。
  18. 如請求項15所述之基板處理系統，該基板處理系統進一步包含一轉移機器人或其他機構，用以將一基板自該分段平臺轉移至該處理平臺。
  19. 如請求項15所述之基板處理系統，其中該等氣體分配組件包含複數個在空間上分開的氣體通道。
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