TW201629252A - 包含將沉積腔室與處理腔室分開的隔離區域的處理系統 - Google Patents

包含將沉積腔室與處理腔室分開的隔離區域的處理系統 Download PDF

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史瑞尼凡生慕庫德
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Abstract

本文描述一種用於在處理系統中處理基板的設備和方法，所述處理系統包含沉積腔室、處理腔室以及隔離區域，所述隔離區域將所述沉積腔室與所述處理腔室分開。所述沉積腔室將薄膜沉積在基板上。所述處理腔室從所述沉積腔室接收所述基板，並且利用薄膜特性更改裝置來更改沉積在所述沉積腔室中的所述薄膜。提供了根據以上實施例以及其他實施例的處理系統和方法。

Description

包含將沉積腔室與處理腔室分開的隔離區域的處理系統
本發明大體上涉及包括將沉積腔室與處理腔室分開的隔離區域的處理系統。
在半導體製造中，下一代化學氣相沉積(CVD)薄膜可能將需要在薄膜沉積製程後進行處理製程，以便獲得所需的薄膜特性。另外，處理製程可能需要在薄膜沉積製程後不久就執行，以便避免原生性氧化物形成。
用於半導體處理系統的現有架構並不是為迅速的順序的沉積和處理製程而設計的。此外，常規處理系統較大，並且佔據清潔室環境中大量寶貴的地板空間。因此，增加常規半導體處理系統的尺寸以適應更迅速地將基板從沉積腔室傳送至處理腔室不是可接受的解決方案。
因此，需要適於順序的沉積和處理的改進的半導體處理系統。
本文公開了處理系統，所述處理系統包括沉積腔室、處理腔室以及至少一個隔離區域。所述沉積腔室被配置成將薄膜沉積在基板上。所述處理腔室被佈置成從所述沉積腔室接收所述基板。所述處理腔室傳送所述基板遠離所述沉積腔室。所述處理腔室包括薄膜特性更改裝置。所述薄膜特性更改裝置可操作以處理設置在所述處理腔室中的所述基板。所述薄膜特性更改裝置更改在所述沉積腔室中所沉積的薄膜的特性。所述隔離區域被配置成將所述沉積腔室與所述處理腔室分開。
在另一實施例中，本文描述了用於在處理系統中對基板進行處理的方法。所述方法包括將所述基板傳送至第一沉積腔室中。當所述基板在所述第一沉積腔室中時，將薄膜沉積在所述基板上。傳送所述基板穿過將所述沉積腔室與所述第一處理腔室分開的第一隔離區域。在所述第一處理腔室中，更改所沉積的薄膜的特性。
在另一實施例中，本文描述了處理系統，所述處理系統包括沉積腔室、處理腔室、至少一個隔離區域以及傳送機構。所述沉積腔室被配置成將薄膜沉積在基板上。所述沉積腔室包括基板支撐件。所述基板支撐件被配置成在所述沉積腔室的內部容積中支撐所述基板。所述處理腔室與所述沉積腔室直列。所述處理腔室包括基板支撐件和薄膜特性更改裝置。所述基板支撐件被配置成在所述處理腔室的內部容積中支撐所述基板以進行處理。所述薄膜特性更改裝置可操作以處理設置在所述處理腔室中的所述基板。所述薄膜特性更 改裝置更改在所述沉積腔室中沉積在所述基板上的薄膜的特性。所述薄膜特性更改裝置被設置在所述處理腔室的所述內部容積中。所述薄膜特性更改裝置基本上平行於所述內部容積中的所述基板支撐件的頂表面，並且在所述內部容積中的所述基板支撐件的頂表面上方。所述至少一個隔離區域被配置成將所述沉積腔室與所述處理腔室分開。所述傳送機構被配置成從所述沉積腔室傳送所述基板穿過所述隔離區域並進入所述處理腔室。所述沉積腔室、所述處理腔室、所述隔離區域以及所述傳送機構都駐留在真空密封處理系統中。
100‧‧‧處理系統
102‧‧‧沉積區域
104‧‧‧隔離區域
106‧‧‧處理區域
108‧‧‧負載鎖定站
110‧‧‧真空密封平臺
112‧‧‧控制器
114‧‧‧記憶體
116‧‧‧CPU
118‧‧‧支援電路
120‧‧‧泵系統
122‧‧‧處理站
128‧‧‧通信線纜
202‧‧‧氣幕
204‧‧‧噴嘴
206‧‧‧氣源
208‧‧‧排氣埠
210‧‧‧豎直氣幕
212‧‧‧導管
300‧‧‧狹縫閥組件
302‧‧‧狹縫閥開口
304A‧‧‧側壁
304B‧‧‧側壁
306‧‧‧狹縫閥門
308‧‧‧致動器
312‧‧‧位置
400‧‧‧運動機構
402‧‧‧基板載體
402a‧‧‧基板載體
402b‧‧‧基板載體
402c‧‧‧基板載體
402d‧‧‧基板載體
402e‧‧‧基板載體
402f‧‧‧基板載體
402g‧‧‧基板載體
402h‧‧‧基板載體
404‧‧‧導軌
405‧‧‧引導件
406‧‧‧永久磁體
408‧‧‧磁電機
410‧‧‧噴淋頭
412‧‧‧向下的流
414‧‧‧噴嘴
416‧‧‧蓋
418‧‧‧側壁
420‧‧‧氣體面板
422‧‧‧導管
424‧‧‧RF源
426‧‧‧基板支撐件
428‧‧‧基板
430‧‧‧基板接收匣
432‧‧‧底部
434‧‧‧底部
436‧‧‧反應區
438‧‧‧平臺
442‧‧‧岸部
444‧‧‧致動器
450‧‧‧蓋
452‧‧‧側壁
454‧‧‧底部
456‧‧‧薄膜特性更改裝置
458‧‧‧基板支撐件
460‧‧‧處理源
462‧‧‧處理流
464‧‧‧平臺
466‧‧‧致動器
600‧‧‧升降杆
601‧‧‧降低的位置
602‧‧‧延伸位置
604‧‧‧提升的位置
700‧‧‧線性處理系統
702‧‧‧替代腔室
704‧‧‧替代腔室
706‧‧‧替代腔室
712‧‧‧線性處理平臺
800‧‧‧直列處理系統
802‧‧‧第一線性處理區段
804‧‧‧第二線性處理區段
806‧‧‧耦接區段
810‧‧‧替代腔室
812‧‧‧替代腔室
814‧‧‧替代腔室
816‧‧‧替代腔室
817‧‧‧替代腔室
818‧‧‧替代腔室
820‧‧‧第一磁電機
822‧‧‧第三磁電機
824‧‧‧第二磁電機
900‧‧‧跑馬場形處理系統
902‧‧‧替代腔室
904‧‧‧替代腔室
906‧‧‧替代腔室
908‧‧‧替代腔室
912‧‧‧負載鎖定站
914‧‧‧過孔
916‧‧‧負載鎖定站
918‧‧‧過孔
920‧‧‧第一磁電機
922‧‧‧第二磁電機
924‧‧‧第三磁電機
926‧‧‧永久磁體
930‧‧‧第一區段
932‧‧‧第二區段
934‧‧‧第三區段
936‧‧‧第四區段
950‧‧‧外側
952‧‧‧外周長
1000‧‧‧旋轉料架式處理區段
1002‧‧‧替代腔室
1004‧‧‧替代腔室
1006‧‧‧替代腔室
1008‧‧‧替代腔室
1010‧‧‧負載鎖定站
1012‧‧‧機械臂
1014‧‧‧旋轉料架式處理區段
1016‧‧‧旋轉料架式站
1100‧‧‧半導體串列式處理系統
1101‧‧‧主機結構
1102‧‧‧前端準備(staging)區域
1104‧‧‧傳送腔室
1105‧‧‧基板傳送機械臂
1106‧‧‧串列式處理站
1108‧‧‧負載鎖定站
1109‧‧‧匣
1110‧‧‧隔離閥
1113‧‧‧前端基板機械臂
1120‧‧‧四聯處理站
1122‧‧‧雙聯處理站
1124‧‧‧腔室
1126‧‧‧運動機構
1128‧‧‧葉片
所附附圖(這些附圖併入本說明書並構成說明書的一部分)示意性地示出本發明，並且所附附圖與以上給出的一般描述以及以下給出的具體實施例一起用於解釋本發明的原理。
圖1示意性地示出直列(inline)處理系統的佈局；圖2示出隔離區域的一個實施例，其中該隔離區域是氣幕(gas curtain)；圖3示出隔離區域的另一個實施例，其中該隔離區域是狹縫閥；圖4A示出處理系統中沉積腔室的橫截面圖；圖4B示出處理系統中處理腔室的橫截面圖；圖5示出處理系統的腔室內設置的載體的俯視圖；圖6A-6E示出載體將基板傳送至處理系統的腔室內的基板支撐件的製程； 圖7示出直列處理系統的佈局；圖8示出豎直處理系統的佈局；圖9A-9C示出用於跑馬場形(racetrack)處理系統的序列；圖10示出傳送帶式(carousel)處理系統的佈局；圖11A示出半導體串列式(tandem)處理系統的俯視圖；以及圖11B示出半導體串列式處理系統中的四聯(quad)處理站的放大視圖。
為了清楚起見，在適用的地方已使用了完全相同的參考標號來指定各圖之間所共有的完全相同的元件。
圖1示意性地示出適於在處理系統100內的基板上順序地沉積並處理薄膜的連續處理系統100。處理系統100包括處理站122、隔離區域104以及負載鎖定站108。處理站122、隔離區域104和負載鎖定站108經連接以形成連續的真空密封平臺110。
泵系統120被耦接至負載鎖定站108、處理站122和隔離區域104。泵系統120控制處理系統100內的壓力。泵系統120可用於根據需要來對負載鎖定站108降壓抽真空(pump down)和破真空(vent)，以有利於基板進入真空密封平臺110以及從真空密封平臺110中移除基板。
處理站122包括至少一個沉積區域102以及至少一個處理區域106。一個或多個處理區域106中的至少一個處理區 域順序地位於諸個沉積區域102中的至少一個沉積區域的下游(即，相對於穿過處理系統100的製程流程的方向)。例如，處理區域106可順序地位於若干沉積區域102中的最後一個沉積區域(在圖1示為Di)的下游。隔離區域104用於防止或至少基本上最小化區域102、106之間氣體的流動。
處理系統100通過通信線纜128被耦接至控制器112。控制器112可操作地用於控制在處理系統100內對基板(未示出)的處理。控制器112包括：可程式設計中央處理單元(CPU)116，所述CPU 116可與記憶體114和大型存儲裝置一起操作；輸入控制單元；以及顯示單元(未示出)；諸如，耦接至處理系統100的各種元件以有利於對處理基板製程的控制的電源、時鐘、快取記憶體、輸入/輸出(I/O)電路等。控制器112還可包括硬體，所述硬體用於通過處理系統100中的感測器(未示出)來監測基板的處理。
為了有利於對處理系統100和處理基板的控制，CPU 116可以是用於控制基板製程的通用電腦處理器中的任何形式。記憶體114被耦接至CPU 116，並且記憶體114是非暫態的，並且記憶體114可以是容易獲得的記憶體中的一種或多種，諸如，隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、軟碟機、硬碟、或任何其他形式的數位存儲裝置(無論是本地的還是遠端的)。支援電路118被耦接至CPU 116，以便以常規方式來支援CPU 116。用於處理基板的製程一般存儲在記憶體114中。用於處理基板的進程還可由第二CPU(未示出)存儲和/或執行，所述第二CPU位於受CPU 116控制的硬體的遠端。
記憶體114是電腦可讀存儲介質形式的，所述電腦可讀存儲介質包含指令，所述指令在由CPU 116執行時，有利於在處理系統100中處理基板的操作。記憶體114中的指令是程式產品形式的，諸如，實現處理基板的操作的程式。程式碼可符合許多不同程式設計語言中的任何一種。在一個實例中，本公開可實現為存儲在與電腦系統一起使用的電腦可讀存儲介質中的程式產品。該程式產品的程式定義實施例的功能。說明性的電腦可讀存儲媒體包括但不限於：(i)資訊永久地存儲在其上的非可寫入的存儲媒體(例如，電腦內的唯讀記憶體設備，諸如，可由CD-ROM驅動器讀取的CD-ROM磁碟、快閃記憶體、ROM晶圓或任何類型的固態非易失性半導體記憶體)；以及(ii)其上存儲可改變資訊的寫入存儲媒體(例如，在軟碟機或硬碟驅動器內的軟碟或任何類型的固態隨機存取半導體記憶體)。此類電腦可讀存儲媒體(當攜帶引導本文所述的方法的功能的電腦可讀指令時)是本公開的實施例。
提供運動機構(在圖1中未示出)，以便穿過由隔離區域104分開的每一個相應的沉積區域102和處理區域106來傳送基板。基板可以穿過另一個負載鎖定站108而離開處理系統100，所述另一個負載鎖定站108連接至處理系統100的最後一個處理區域106的下游。在此所處理的基板不暴露於處理系統100外部的基本上的外界(例如，大氣)環境(在這個環境中，該基板會氧化)，因為負載鎖定站108、處理站122和隔離區域104經互連以形成真空密封平臺110。
圖2是配置成氣幕202的隔離區域104的一個實施例 的圖示。氣幕202將處理系統100的處理站122的任何兩個相鄰的沉積區域102和處理區域106分開。在圖2所描繪的配置中，處理站122是單個的處理腔室，所述單個的處理腔室具有沉積區域102和處理區域106，在此將所述沉積區域102和處理區域106定義為處理腔室的單個連續的內部容積的部分。例如，氣幕202提供將沉積區域102與處理區域106分開的處理惰性氣體的流動。氣幕202包括隔離區域104中設置的至少一個噴嘴204。噴嘴204可與排氣埠208對齊。氣源206通過導管212被耦接至噴嘴204。處理惰性氣體(諸如，氮以及其他氣體)可從噴嘴204提供以產生惰性氣體的豎直氣幕210。豎直氣幕210將沉積區域102中使用的氣體與處理區域106中使用的氣體分開。氣幕210所提供的氣體可通過在隔離區域104底部形成的排氣埠208流出隔離區域104。排氣埠208可耦接至設施排氣設備(未示出)。
氣幕202允許利用(下文中將描述的)運動機構將基板(未示出)無縫地從沉積區域102移動至處理區域106。當允許通過氣幕210來連接兩個相鄰的沉積區域102和處理區域106時，可減小或基本上減弱相鄰區域102、106之間的交叉污染，同時允許在區域102、106之間的迅速傳送。
圖3提供被配置為狹縫閥組件300的隔離區域104的另一實施例。在圖3所描繪的配置中，處理站122的沉積區域102和處理區域106被定義為兩個分開的處理腔室。
狹縫閥組件300包括側壁304A、304B中形成的狹縫閥開口302、狹縫閥門306以及致動器308。側壁304A、304B 被綁定在隔離區域104的內部區域中，可在所述內部區域中設置狹縫閥門306。可由致動器308使狹縫閥門306在第一(閉合的)位置312與第二(打開的)位置312之間移動，所述第一位置密封狹縫閥開口302，而所述第二位置允許穿過沉積區域102與處理區域106之間的狹縫閥開口302來傳送基板。
圖4A提供沉積區域102的一個實施例的橫截面圖，所述沉積區域102具有設置於其中的運動機構400。雖然未在圖4A中示出，但是運動機構400類似地存在於隔離區域104和處理區域106中，以便有利於在區域102、104、106之間進行的基板傳送。
繼續參考圖4A，沉積腔室包括蓋416、側壁418、底部432、噴淋頭410以及基板支撐件426。噴淋頭410被設置在沉積區域102的內部，並耦接至蓋416。氣體面板420通過導管422被連接至噴淋頭410。氣體面板420將處理氣體提供給噴淋頭410。噴淋頭410將處理氣體的向下的流412引導至限定於噴淋頭410與基板支撐件426之間的反應區436中。噴淋頭410還可被連接至RF源424。RF源424將RF功率提供給噴淋頭410，使得可從反應區436中存在的處理氣體中形成電漿。
可任選地，作為對噴淋頭410的替代，可以利用噴嘴414將處理氣體引入反應區436中。噴嘴414可設置在沉積區域102的內部。例如，噴嘴414可耦接至沉積區域102的側壁418和/或蓋416。氣體面板420通過導管422被耦接至每一個噴嘴414。
基板支撐件426被設置在沉積區域102的內部，並耦 接至沉積區域102的底部434。基板支撐件426進一步包括平臺438。致動器444被耦接至基板支撐件426以提升和/或下降平臺438。致動器444控制基板支撐件426上被定位的基板428與噴淋頭410之間的間距。基板支撐件426被耦接至接地432。
圖4A進一步描繪了在運動機構400已將基板428遞送至沉積區域102時的沉積區域102。運動機構400包括基板載體402、導軌404、永久磁體406以及磁電機408。導軌404被耦接至沉積區域102的底部434。導軌404與耦接至基板載體402的引導件405相互作用。引導件405被配置成沿導軌404和/或在導軌404上方滑動。引導件405和導軌404允許將基板載體402定位在沉積區域102內的預定位置中。引導件405和導軌404允許基板載體402在處理系統100的其他區域104、106或其他部分之間移動。引導件405和導軌404可以是滾珠軸承或實心滑動件、空氣軸承或磁軸承、或其他合適的軸承系統。
基板載體402被配置成攜帶基板428穿過處理系統100。永久磁體406被耦接至基板載體402接近磁電機408的側向端部。磁電機408可設置在沉積區域102之內或之外。磁電機408可以包括多個線圈。可順序地對這些線圈供能以形成交流磁場。可以受控地對磁場的極性定序以推動永久磁體406。因此，基板載體402以及其上的基板被移動至沉積區域102內的預定位置。磁場還允許載體在區域102、104、106之間移動。在一個實施例中，磁電機408可以是鋸木電機。
沉積區域102的側壁418的外部可以包括岸部(bank)442。磁電機408可以定位在岸部442內。在岸部442中，磁 電機408通過側壁418來與沉積區域102內的環境隔離。磁電機408沿處理系統100的長度運行以允許在處理系統100內對基板載體402進行的受控的定位。控制器112用於回應於在沉積區域102內的基板載體402的位置來控制對磁電機408的極性的定序。感測器(未示出)設置在處理系統100內以將基板載體402的位置回饋提供給控制器112。
圖4B提供處理區域106的橫截面圖，所示處理區域106示出設置在其中的運動機構400。處理區域106包括蓋450、側壁452、底部454、薄膜特性更改裝置456以及基板支撐件458。薄膜特性更改裝置456被配置成用於：在基板和基板載體402均定位在處理區域106中時，將能量和/或化學品提供給沉積區域102中所沉積的薄膜。薄膜特性更改裝置456可設置在處理區域106的內部或外部。在至少一個實施例中，薄膜特性更改裝置456被耦接至蓋450。
在一些實施例中，處理源460可以通過導管422被連接至薄膜特性更改裝置456。處理源460將化學品或能量提供給薄膜特性更改裝置456。來自處理源460的能量將向下的處理流462引向基板428。處理流462可操作地處理在處理區域106中設置的基板428，以便更改圖4A中所示的沉積區域102中所沉積的薄膜的特性。
基板支撐件458被設置在處理區域106的內部。基板支撐件458被耦接至處理區域106的底部454。基板支撐件458進一步包括平臺464。致動器466被耦接至基板支撐件458以提升和/或下降平臺464。
圖4B進一步描繪了在運動機構400將基板428遞送至處理區域106時的處理區域106。如上文中參考圖4A所述，運動機構400包括基板載體402、導軌404、永久磁體406以及磁電機408。
在圖6A-6E中，更詳細地提供將基板428移動到沉積區域102中並將基板428裝載到基板支撐件426上的製程。
現將參考圖5中示出的基板載體402的俯視圖，基板載體402包括基板接收匣(pocket)430、永久磁體406和引導件405。可在基板載體402的頂部支撐基板428。運動機構400可操作以將設置在基板載體402上的基板428遞送至沉積區域102。磁電機400還可將基板載體402和基板428與基板支撐件426的平臺438對齊。升降杆(在圖6C中示出)可延伸地穿過基板支撐件426。該升降杆被配置成將基板428提離基板載體402。被提升的基板428允許由運動機構400將基板載體402移離平臺438。支撐基板428的升降杆通過穿過基板支撐件426而縮回以將基板428定位在基板支撐件426的平臺438上。可向上移動在其上定位有基板428的基板支撐件426以將基板428置於接近噴淋頭410的處理位置中。
在處理了設置在基板支撐件426上的基板428之後，可使基板支撐件426遠離噴淋頭410而下降到基板載體402在其中行進的表面下方的傳送位置。可使升降杆致動以使基板428與基板支撐件426間隔開來。該間隔允許在被升高的基板428與基板支撐件426的平臺之間移動基板載體402。隨後，該提升杆縮回以往回將基板428置於基板載體402上。隨後，運 動機構400將設置在基板載體402上的基板428從沉積區域102遞送至處理區域106。
圖6A-6E描繪運動機構400進入沉積區域102並將基板428裝載到基板支撐件426上以進行沉積的序列。圖6A描繪運動機構400從隔離區域104進入沉積區域102。基板支撐件426在降低的(傳送)位置601中。處於降低的位置601中的基板支撐件426允許在其上定位基板載體402。
在圖6B中，在基板支撐件426的平臺438上方對齊基板載體402。沉積區域102內的感測器(未示出)可與控制器(未示出)通信，該控制器控制運動機構400操作以將基板載體402與平臺438對齊。當基板載體402與平臺438對齊時，該控制器使運動機構400停止。現在將設置在基板載體402上的基板428定位在噴淋頭410與基板支撐件426的平臺438之間。
在圖6C中，從基板載體402上移除基板428。基板支撐件426進一步包括升降杆600。升降杆600初始處於縮回的位置，使得升降杆600的頂部在平臺438的頂表面下方或與平臺438的頂表面齊平。當基板載體上設置的基板428與平臺438對齊時，控制器與致動器444通信以提升升降杆600。使升降杆600穿過基板支撐件426的頂表面而延伸。隨後，升降杆600接觸基板428並將基板428提升到基板載體402的上方。當升降杆600處於延伸位置602時，運動機構400可將基板載體402移離基板支撐件426的平臺438。
在圖6D中，當運動機構400將基板載體402移離基板支撐件426的平臺438時，控制器與致動器444通信以下降升降 杆600。當穿過基板支撐件426往回縮回升降杆600時，基板428被設置在基板支撐件426的平臺438上。隨後，基板支撐件426可將基板428提升至接近噴淋頭的處理位置中。基板載體402保持脫離平臺438，直到沉積製程完成為止。
在圖6E中，沉積區域102中的沉積製程開始。當基板428固定在平臺438上時，感測器與控制器通信。隨後，控制器與致動器(未示出)通信以將基板支撐件426的平臺438向噴淋頭410提升。一旦平臺438處於將基板428置於接近噴淋頭410的提升的位置604時沉積就可開始。
一旦完成了沉積製程，就逆向執行圖6A-6E的序列，以便往回將基板428返回到基板載體402。當在基板載體402上支撐基板428，並且基板支撐件426在基板載體402下方脫離時，運動機構400可移動其上設置有基板428的基板載體402穿過隔離區域104，並進入另一沉積區域102或處理區域106。
圖7示出線性(linear)處理系統700的一種配置的俯視圖。該線性處理系統700包括負載鎖定站108、沉積區域102、隔離區域104、處理區域106、替代腔室702、704、706以及運動機構400。負載鎖定站108、沉積區域102、隔離區域104、處理區域106以及替代腔室702、704、706在X-Z坐標系中線性地耦接。
負載鎖定站108、沉積區域102、處理區域106以及替代腔室702、704、706統稱為真空密封的線性處理平臺712。隔離區域104將任何兩個相鄰的線性處理區域102、106分開。
運動機構400包括基板載體402、永久磁體406以及磁 電機408。運動機構400可從負載鎖定站108移動基板載體402穿過隔離區域104並進入沉積區域102。磁電機408用於在耦接至基板載體402的永久磁體406上生成力，由此推動基板載體402在線性處理系統700內移動。
沉積區域102可以是化學氣相沉積(CVD)腔室、旋塗塗布腔室、可流動型(CVD)腔室、物理氣相沉積(PVD)腔室、原子蒸氣沉積(ALD)腔室、磊晶沉積腔室或適於沉積薄膜的其他沉積腔室中的任何一種。
處理區域106可以是熱處理腔室、退火腔室、回火腔室、快速熱退火腔室、回火腔室、鐳射處理腔室、電子束處理腔室、UV處理腔室、離子束佈植腔室、離子浸沒佈植腔室、或能夠更改所沉積的薄膜的特性的其他處理腔室中的任何一種。
替代腔室702、704、706可以是附加的沉積區域102、附加的處理區域106、或附加的沉積區域102和附加的處理區域106的組合。另外，可從處理系統100中省略替代腔室702、704、706中的任何一個或全部。
圖8示出直列處理系統800的另一實施例的側視圖。直列處理系統800包括第一線性處理區段802，所述第一線性處理區段802耦接至第二線性處理區段804。基板在區段802、804中的每一個區段內的行進的方向不是共線的。例如，基板可沿X-Y坐標系的正y軸方向行進穿過第一線性處理區段802，而基板可沿負y軸方向行進穿過第二線性處理區段804。區段802、804可由耦接區段806連接。
第一線性處理區段802包括負載鎖定站108、隔離區域104、沉積區域102、任選的替代腔室810、812、814、處理區域106以及第一磁電機820。隔離區域104至少將沉積區域102與處理區域106分開。第一磁電機820沿第一線性處理區段802的長度運行。運動機構(在圖8中未示出)使用第一磁電機820來使基板在第一線性處理區段802內移動。替代腔室810、812、814可以是另一個沉積區域102或處理區域106。另外，可從第一線性處理區段802中省略替代腔室810、812、814中的任何一個或全部。
第二線性處理區段804可以包括負載鎖定站108、任選的沉積區域102、隔離區域104、處理區域106、任選的替代腔室816、817、818以及第二磁電機824中的一個或多個。隔離區域104至少將處理區域106與沉積區域102分開。第二磁電機824沿第二線性處理區段804的長度運行。運動機構(未示出)使用第二磁電機824沿第二線性處理區段804的長度來移動基板載體上設置的基板。替代腔室816、817、818可以是沉積區域102或處理區域106。另外，可從第二線性處理區段804中省略替代腔室816、817、818中的任何一個或全部。
耦接區段806將第一線性處理區段802連接至第二線性處理區段804。第三磁電機822與耦接區段806集成，用於將基板載體上設置的基板從第一線性處理區段802移動至第二線性處理區段804。隔離區域104也可將第一線性處理區段802與第二線性處理區段804分開。第三磁電機822沿耦接區段806運行。運動機構(未示出)使用磁電機822使基板和基板載體 沿耦接區段806移動，以便將該基板定位在系統內。
圖9A-9C示出跑馬場形處理系統900的俯視圖。該跑馬場形處理系統900包括第一區段930、第二區段932、第三區段934以及第四區段936。第一區段930、第二區段932、第三區段934以及第四區段936耦接在一起以形成矩形跑馬場。
在一個實施例中，第一區段930包括負載鎖定站912、隔離區域104、沉積區域102、任選的替代腔室902、904、過孔(via)920、任選的處理區域106、以及第一磁電機920。隔離區域104至少將區域102、106分開。隔離區域104還允許沉積區域102與處理區域106流體地連通。隔離區域104可以是氣幕(如圖2中描繪)或狹縫閥(如圖3中描繪)。
第一磁電機920沿第一區段930的長度(例如，沿外側950)運行。第一磁電機920沿第一區段930的長度來定位基板載體402。耦接至基板載體402的永久磁體406與第一磁電機920接合以在第一區段930內移動基板載體402。替代腔室902、904可以是沉積區域102或處理區域106。另外，可從第一區段930中省略替代腔室902、904中的任何一個或全部。過孔914是第一區段930中的最後一個部分(相對負載鎖定站912而言)。過孔914與第二區段932流體地連通，並且將第一區段930耦接至第二區段932。
第二區段932還包括第一過孔914和第二磁電機922。第一過孔914將第一區段930耦接至第三區段934，並且允許基板載體402從跑馬場形處理系統900的第一區段930移動至第三區段934。第二磁電機922沿第二區段932的長度(例如， 沿外周長)運行。基板載體402使用第二磁電機922以沿第二區段932的長度移動。永久磁體406和永久磁體926與第二磁電機922接合以在第二區段932內移動基板載體402。
第三區段934包括負載鎖定站916、任選的沉積區域102、隔離區域104、處理區域106、任選的替代腔室906、908以及第一過孔914。隔離區域104將區域102、106分開。隔離區域104將處理區域106與沉積區域102分開。隔離區域104可以是氣幕(如圖2中描繪)或狹縫閥(如圖3中描繪)。
第三磁電機924沿第三區段934的長度(例如，沿外周長952)運行。基板載體402使用第三磁電機924以沿第三區段934的長度移動。第二永久磁體926與第三磁電機924接合以在第三區段934內移動基板載體402。替代腔室906、908可以是沉積區域102或處理區域106。另外，可從第三區段934中省略替代腔室906、908中的任何一個或全部。
第四區段936包括負載鎖定站912、916以及第二過孔918。第二過孔918將第一區段930耦接至第三區段934。過孔918允許基板428離開跑馬場形處理系統900，或替代地，允許基板428額外地一次或多次穿過跑馬場形處理系統900而返回。
圖9A表示當兩個基板載體402a、402e正等待進入腔室並且六個腔室正在處理基板載體402b、402c、402d、402f、402g、402h時的跑馬場形處理系統900。當這六個腔室正在處理時，隔離區域104將不允許任何腔室彼此流體地連通。
圖9B表示在這六個腔室完成了處理並且基板載體 402已經向前移動了一個站之後的跑馬場形處理系統900。一旦這六個腔室完成了處理，隔離區域104就允許每個腔室與相鄰腔室流體地連通。每個基板載體402可以向前移動一個站。基板載體402e、402f、402g、402h通過使用永久磁體926與第三磁電機924之間的磁耦接來移動。基板載體402a、402b、402c、402d通過使用永久磁體406與第一磁電機920之間的磁耦接來移動。另外，基板載體402d將會通過使用永久磁體406、926之間的磁耦接來跨過孔914移動。
在圖9C中，泵系統120開始對該跑馬場形處理系統900降壓抽真空。隔離區域104再次閉合，因為腔室準備好開始製程。基板載體402h可通過負載鎖定站916卸載基板428，或基板載體402h可通過第二過孔918並且在負載鎖定站912中等待以再次進入跑馬場形處理系統900。基板載體402e使用第二磁電機922與永久磁體406、926之間的磁耦接以跨第二區段932移動。圖9A-9C中描繪的製程可由使用者按需重複多次。
圖10示出處理系統100的另一實施例的俯視圖。圖10中描繪的佈局是旋轉料架式處理系統1000。旋轉料架式處理系統1000包括負載鎖定站1010和旋轉料架式處理區段1014。
負載鎖定站1010允許基板(未示出)進入旋轉料架式處理區段1014。一旦對基板完成處理，則該基板就通過相同負載鎖定站1010離開旋轉料架式處理區段1014。
旋轉料架式處理區段1014進一步包括沉積區域102、隔離區域104、處理區域106、任選的替代腔室1004、1006、1008以及機械臂1012。隔離區域104至少將區域102、106分 開。機械臂1012在諸個旋轉料架式站1016之間移動基板。替代腔室1002、1004、1006可以是沉積區域102或處理區域106。另外，可從旋轉料架式處理區段1014中省略替代腔室1002、1004、1006中的任何一個或全部。
圖11A示出半導體串列式處理系統1100的俯視圖。系統1100一般是在主機結構1101上具有受支援的必要的處理用具的自足式(self-contained)系統，所述主機結構1101可容易地安裝，並提供操作的快速啟動。系統1100大體包括四個不同區域：前端準備(staging)區域1102、負載鎖定站1108和傳送腔室1104，所述傳送腔室1104通過隔離閥1110與多個處理站1106連通。處理站1106可以是單基板處理區域、串列式基板處理區域或其他多基板處理區域。串列式基板處理站1106在圖11A中示出。例如，前端準備區域1102(一般稱為工廠介面)一般包括外殼，所述外殼具有至少一個含基板的匣(cassette)1109，所述含基板的匣被定位成經由艙裝載器(pod loader)與外殼連通。系統1100還可包括一對前端基板傳送機械臂1113，這對前端基板傳送機械臂1113一般可以是其配置成在前端準備區域1102與負載鎖定站1108之間移動基板的單臂式機械臂。這對前端基板機械臂1113一般定位成接近匣1109，並配置成移除待處理的基板以及一旦在基板的處理完成時將基板定位在匣1109中。雖然示出兩個匣1109，但是本發明的實施例構想了使用可堆疊式基板匣饋送器元件(未示出)。可堆疊式基板匣饋送器元件可配置成將多個匣1109存儲在豎直的疊層(stack)中，並且在需要時單獨地將匣1109 遞送至外匣位置/艙裝載器。前端準備區域1102選擇性地與負載鎖定站1108連通，以便允許通過例如選擇性地致動的狹縫閥(未示出)來進行基板的傳送。另外，負載鎖定站1108還可選擇性地經由例如另一選擇性地致動的狹縫閥來與傳送腔室1104連通。在將一個或多個基板傳送到傳送腔室1104中以供處理的製程期間，負載鎖定站108將基板傳送腔室1104的內部與前端準備區域1102的內部隔離。負載鎖定站1108可以是例如本領域中一般所知的並排(side-by-side)基板型腔室、單基板型腔室或多基板型負載鎖定腔室。
如圖11A中所示，基板傳送機械臂1105可居中地定位在傳送腔室1104的內部部分中。基板傳送機械臂1105一般被配置成從負載鎖定站1108檢索基板，並且將這些基板傳輸至圍繞傳送腔室1104的周長定位的諸個處理站1106中的一個處理站。另外，基板傳送機械臂1105一般被配置成在相應的串列式處理站1106之間傳輸基板，以及將基板從其他處理站1106往回傳輸到負載鎖定站1108中。基板傳送機械臂1105一般包括配置成在其上同時支撐兩個基板的單個的雙葉片(dual-blade)。葉片可以包括通常在單個平面中對齊以在其上保持基板的兩個支撐表面。另外，基板傳送機械臂1105的葉片是可選擇性地延伸的，而基部是可旋轉的，這允許葉片進入圍繞傳送腔室1104的周長定位的處理站1106、負載鎖定站1108和/或任何其他站中的任何一者的內部部分。
圖11B是配置成用於同時處理多個基板的處理站1106的一個實施例的放大視圖。在圖11B中所描繪的實施例中 ，處理站1106示出為四聯處理站1120。四聯處理站1120包括四個腔室1124。腔室1124可以包括例如一個或多個沉積區域102和/或一個或多個處理區域106。每一個腔室1124通過隔離區域104與相鄰的腔室1124分開。隔離區域104可以是前述的狹縫閥或氣幕。隔離區域104進一步包括運動機構1126。運動機構1126在腔室1124之間移動基板，例如，將基板從沉積區域102移動至處理區域106。運動機構1126可以是磁懸浮運動機構，並且包括葉片1128、圓盤(puck，未示出)和磁線圈(未示出)。磁線圈定位在隔離區域104中。葉片1128附接至懸浮的圓盤，由磁性線圈使所述圓盤懸浮。運動機構1126被配置成在設置在腔室1124中的每一個腔室中的基板支撐件之間移動基板。或者，可以存在多於一個運動機構1126，使得一個葉片1128可將基板傳送至另一葉片1128或在所指定的基板支撐件對之間傳送基板。可擴展四聯處理站1106以包括多於四個處理腔室。
往回參考圖11A，雙聯處理站1122包括沉積區域102、隔離區域104以及處理區域106。隔離區域104將沉積區域102與處理區域106分開。隔離區域104進一步包括上述的運動機構1126，並且可操作以在沉積區域102與處理區域106之間移動基板。
100‧‧‧處理系統
102‧‧‧沉積區域
104‧‧‧隔離區域
106‧‧‧處理區域
108‧‧‧負載鎖定站
110‧‧‧真空密封平臺
112‧‧‧控制器
114‧‧‧記憶體
116‧‧‧CPU
118‧‧‧支援電路
120‧‧‧泵系統
122‧‧‧處理站
128‧‧‧通信線纜

Claims (15)

  1. 一種處理系統，該處理系統包括：一沉積腔室，其中，該沉積腔室被配置成將一薄膜沉積在一基板上；一處理腔室，其中，該處理腔室被佈置成從該沉積腔室接收該基板，並且傳送該基板遠離該沉積腔室，該處理腔室進一步包括：一薄膜特性更改裝置，該薄膜特性更改裝置可操作以處理設置在該處理腔室中的該基板，從而更改在該沉積腔室中所沉積的薄膜的特性；以及至少一個隔離區域，其中，該至少一個隔離區域被配置成將該沉積腔室與該處理腔室分開。
  2. 如請求項1所述的處理系統，其特徵在於，該處理系統進一步包括：一運動機構，該運動機構被配置成將該基板從該沉積腔室移動至該處理腔室。
  3. 如請求項2所述的處理系統，其特徵在於，該沉積腔室選自由以下各項組成的組：一化學氣相沉積(CVD)腔室、一旋塗塗布腔室、一可流動型(CVD)腔室、一物理氣相沉積(PVD)腔室、一原子蒸氣沉積(ALD)腔室以及一磊晶沉積腔室。
  4. 如請求項3所述的處理系統，其特徵在於，該處理腔室選自由以下各項組成的組：一熱處理腔室、一退火腔室、一回火腔室、一快速熱退火腔室、回火腔室、一鐳射處理腔室、一電子束處理腔室、一UV處理腔室、一離子束佈植腔室以及一離子浸沒佈植腔室。
  5. 如請求項4所述的處理系統，其特徵在於，該隔離區域包括：一氣幕。
  6. 如請求項4所述的處理系統，其特徵在於，該隔離區域包括：一狹縫閥。
  7. 如請求項4所述的處理系統，進一步包括：一負載鎖定站，該沉積腔室被設置在該負載鎖定站與該處理腔室之間。
  8. 如請求項1所述的處理系統，進一步包括：在該沉積腔室下游的一第二處理腔室。
  9. 如請求項1所述的處理系統，進一步包括：在該處理腔室上游的一第二沉積腔室。
  10. 一種用於在一處理系統中對一基板進行處理的方法，該方法包括：將一基板傳送到一第一沉積腔室中；當該基板在該第一沉積腔室中時，將一薄膜沉積在該基板上；傳送該基板穿過將該沉積腔室與一第一處理腔室分開的一第一隔離區域；以及在該第一處理腔室中，更改所沉積的薄膜的一特性。
  11. 一種處理系統，該處理系統包括：一沉積腔室，該沉積腔室被配置成將一薄膜沉積在一基板上，該沉積腔室進一步包括：一基板支撐件，該基板支撐件被配置成在該沉積腔室的一內部容積中支撐該基板以進行處理；一處理腔室，其中，該處理腔室與該沉積腔室直列，該處理腔室進一步包括：一基板支撐件，該基板支撐件被配置成在該處理腔室的一內部容積中支撐一基板以進行處理；以及一薄膜特性更改裝置，該薄膜特性更改裝置可操作以處理設置在該處理腔室中的該基板，從而更改在該沉積腔室中沉積在該基板上的一薄膜的特性，該薄膜特性更改裝置被設置在該處理腔室的該內部容積中，平行於該內部容積中的該基板支撐件的頂表面，並且在該內部容積中的該基板支撐件的頂表面上方； 至少一個隔離區域，其中，該至少一個隔離區域被配置成將該沉積腔室與該處理腔室分開；以及一傳送機構，該傳送機構被配置成從該沉積腔室傳送該基板穿過該隔離區域並進入該處理腔室，該沉積腔室、該處理腔室、該隔離區域以及該傳送機構都駐留在真空密封處理系統中。
  12. 如請求項11所述的處理系統，其特徵在於，該沉積腔室選自由以下各項組成的組：一化學氣相沉積(CVD)腔室、一旋塗塗布腔室、一可流動型(CVD)腔室、一物理氣相沉積(PVD)腔室、一原子蒸氣沉積(ALD)腔室以及一磊晶沉積腔室。
  13. 如請求項12所述的處理系統，其特徵在於，該處理腔室選自由以下各項組成的組：一熱處理腔室、一退火腔室、一回火腔室、一快速熱退火腔室、回火腔室、一鐳射處理腔室、一電子束處理腔室、一UV處理腔室、一離子束佈植腔室以及一離子浸沒佈植腔室。
  14. 如請求項11所述的處理系統，進一步包括：在該沉積腔室下游的一第二處理腔室。
  15. 如請求項11所述的處理系統，進一步包括：在該處理腔室上游的一第二沉積腔室。
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