專利名稱：用于先進(jìn)前段工藝的群集設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例大體來說是有關(guān)于 一種配置用來執(zhí)行工藝程序
(processing sequence)的整合工藝系統(tǒng)，其包含基材處理模塊、基材準(zhǔn)備腔室 及/或工藝確認(rèn)(process verification)及分析腔室兩者。
背景技術(shù)：
形成半導(dǎo)體組件的工藝通常是在多腔室工藝系統(tǒng)，例如一群集設(shè)備 (cluster tool)內(nèi)完成，其擁有在受控制的工藝環(huán)境下處理基材(例如，半導(dǎo)體 晶圓)的能力。典型的受控制工藝環(huán)境包含一系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有一主架構(gòu)用以 容納一基材傳送機(jī)械手臂(substrate transfer robot),該機(jī)械手臂在與該主架構(gòu) 連接的負(fù)載鎖定室和多個真空處理腔室之間傳送基材。受控制的工藝環(huán)境有 許多益處，包含能使傳送期間和完成多種基材工藝步驟期間基材表面的污染 減至最少。因此在受控制環(huán)境下執(zhí)行工藝會減少所產(chǎn)生的缺陷數(shù)量并改善組 件產(chǎn)率。
通常由兩個相關(guān)且重要的因素來評量基材生產(chǎn)工藝的效率，即組件產(chǎn)率 和持有成本(CoO)。這些因素是重要的，因?yàn)槠渲苯佑绊懼圃祀娮咏M件的成 本，從而影響組件制造商在市場上的竟?fàn)幜?。雖然會受許多因素影響，但CoO 主要受到組件工藝程序期間所形成組件的產(chǎn)率，以及基材產(chǎn)率，或簡單地說 每小時所處理的基材數(shù)量所影響。工藝程序通常定義為在群集設(shè)備中一或多 個處理腔室內(nèi)完成的組件制造步驟或工藝配方步驟的程序。 一工藝程序通常 含有許多基材(或晶圓)生產(chǎn)工藝步驟。
業(yè)界持續(xù)朝向縮小半導(dǎo)體組件尺寸以改善組件處理速度并降低組件發(fā)熱 情形的方向推進(jìn)，導(dǎo)致業(yè)界所能接受的工藝變異幅度減小。肇因于半導(dǎo)體組 件曰益縮小的尺寸以及對于組件效能要求始終不斷增加，對于組件生產(chǎn)工藝 一致性和再現(xiàn)性可容忍的變異量大幅縮減。影響組件效能變異性和再現(xiàn)性的 其一因素是「等候時間(queue time)」。等候時間通常定義為已在基材上完成
8第一工藝之后，并且須在該基材上完成第二工藝以避免某些不利因素影響所 制造的組件效能之前，基材暴露在環(huán)境或其它污染物下的時間。若基材暴露 在環(huán)境或其它污染源下的時間接近或超過可容許的等待時間，組件效能可能 會因?yàn)樵摰谝缓偷诙咏涌谥g受到污染而受影響。因此，對于包含將基材 暴露在環(huán)境或其它污染源中的工藝程序而言，必須控制基材暴露在這些污染 源下的時間或?qū)r間最小化，以避免組件效能變化。因此，有用的電子組件 生產(chǎn)工藝必須呈現(xiàn)一致且可再現(xiàn)的工藝結(jié)果、使污染的影響降至最小，并且 也符合預(yù)期產(chǎn)率要求，方能考慮用在基材工藝程序中。
半導(dǎo)體組件制造商花費(fèi)許多時間嘗試降低因?yàn)椴划?dāng)處理基材、組件缺陷 或所形成基材效能不穩(wěn)定造成基材報(bào)廢而引發(fā)的CoO問題。通常，不當(dāng)?shù)靥?理基材、組件有缺陷及/或組件效能不穩(wěn)定是由于一工藝程序中一或多個處理 腔室中發(fā)生工藝偏差、系統(tǒng)或處理腔室內(nèi)有污染物、或基材或基材中的膜層 的初始條件不同所造成。用來確保工藝結(jié)果落在預(yù)期工藝范圍內(nèi)的已知方法
通常運(yùn)用一種或多種離線分析技術(shù)(off-line analysis techniques)。離線測試和 分析技術(shù)需要周期性或時常地將一或多個基材從工藝程序和工藝環(huán)境中移 出，然后送至測試環(huán)境內(nèi)。因此，生產(chǎn)流程實(shí)際上在基材的傳送和檢視期間 中斷了。結(jié)果，已知的測量檢視方法會大幅增加制造芯片的額外耗費(fèi)時間 (overhead time)，此外，由于會對于產(chǎn)率造成負(fù)面沖擊，此種檢視方法僅是周 期性采樣，許多受到污染的基材會在未經(jīng)檢視下進(jìn)行處理而制造出缺陷組件。 如果因?yàn)?一 特定批次的基材被重新分配出去而難以追溯其污染源，會讓問題 變得更加復(fù)雜。因此，需要一種整合的測量和工藝檢視系統(tǒng)，其能夠檢查所 選擇的基材重要組件特性，包括薄膜應(yīng)力、薄膜成份、微粒、工藝缺陷等， 然后在作業(yè)中調(diào)整工藝條件以修正問題，從而避免發(fā)生在緊接其后進(jìn)行處理 的基材上。較佳地，此種檢視可在基材工藝之前、期間或之后執(zhí)行，因此可 實(shí)時地決定基材的預(yù)處理和后處理?xiàng)l件。
因此，目前需要一種能夠處理基材而使基材符合所要求的組件效能目標(biāo)， 并增加系統(tǒng)產(chǎn)率，從而降低工藝程序持有成本的系統(tǒng)、方法及設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明大體而言提供一種基材處理設(shè)備，該設(shè)備包含一或多個側(cè)壁、一 第一支持腔室以及一基材處理腔室，其中該些側(cè)壁形成一傳送區(qū)域，且該傳送區(qū)域中設(shè)置有一機(jī)械手臂；該第一支持腔室配置在該傳送區(qū)域內(nèi)并適于測
量該基材表面的特性(property),以及該基材處理腔室與該傳送區(qū)域連通。
本發(fā)明的數(shù)個實(shí)施例更提供一種基材處理設(shè)備，該設(shè)備包含一或多個側(cè) 壁、 一或多個基材處理腔室、 一支持腔室、 一基材處理腔室以及一預(yù)清潔腔 室；其中該一或多個側(cè)壁形成一傳送區(qū)域，該傳送區(qū)域中設(shè)置有一機(jī)械手臂 ;該一或多個基材處理腔室可與該傳送區(qū)域連通；該支持腔室與該機(jī)械手臂 交流，并且該支持腔室適用以測量該基材的一區(qū)域的特性；該基材處理腔室 與該傳送區(qū)域連通，并且該預(yù)清潔腔室用以在該基材處理腔室內(nèi)對基材執(zhí)行 一工藝步驟之前，先準(zhǔn)備一基材的表面。
本發(fā)明實(shí)施例更提供一種在一群集設(shè)備內(nèi)形成半導(dǎo)體組件的方法，該方 法包含利用一組件形成工藝在一基材處理腔室內(nèi)的一基材表面上形成一組件 特征，將一基材置于一支持腔室內(nèi)并測量該基材表面上一區(qū)域的特性，比較 所測得的特性和儲存在 一 系統(tǒng)控制器內(nèi)的數(shù)值，以及基于所測得的特性和儲 存在該系統(tǒng)控制器內(nèi)的數(shù)值的比較結(jié)果于組件形成工藝期間調(diào)整一工藝參 數(shù)。
本發(fā)明實(shí)施例更提供一種在一群集設(shè)備內(nèi)形成半導(dǎo)體組件的方法，該方 法包含利用一組件形成工藝在一基材處理腔室內(nèi)的一基材表面上形成一組件 特征，利用配置在該群集設(shè)備一傳送區(qū)域內(nèi)的機(jī)械手臂將一基材置于該傳送 區(qū)域內(nèi)，測量位在該傳送區(qū)域內(nèi)的基材表面的特性，比較所測得的特性和儲 存在一 系統(tǒng)控制器內(nèi)的數(shù)值，以及基于所測得的特性和儲存在該系統(tǒng)控制器 內(nèi)的數(shù)值的比較結(jié)果而于組件形成工藝期間調(diào)整一工藝參數(shù)。


為了詳細(xì)了解上述本發(fā)明的特征，可以參考某些在附圖中示出的實(shí)施例
來閱讀精簡整理于上的本發(fā)明更明確的描述。但是需要注意的是，附圖僅示 出本發(fā)明的多個典型實(shí)施例，因此不應(yīng)用來限制本發(fā)明范圍，因?yàn)楸景l(fā)明可 允許其它等效實(shí)施例。
圖1是一用于半導(dǎo)體工藝的典型已知工藝系統(tǒng)平面圖，其可通過使用本 發(fā)明而受益；
圖2是含有適于執(zhí)行半導(dǎo)體工藝的處理腔室和測量腔室的工藝系統(tǒng)平面 圖，其可使用本發(fā)明而受益；圖3是含有適于執(zhí)行半導(dǎo)體工藝的處理腔室和測量腔室的工藝系統(tǒng)平面
圖，其可使用本發(fā)明而受益；
圖4是含有適于執(zhí)行半導(dǎo)體工藝的處理腔室和測量腔室的工藝系統(tǒng)平面 圖，其中可使用本發(fā)明而受益；
圖5標(biāo)出含有一是列工藝配方步驟和基材傳送步驟的工藝程序，其可使 用本發(fā)明而受益；
圖6是適于執(zhí)行半導(dǎo)體工藝的支持腔室的剖面?zhèn)纫晥D，其可使用本發(fā)明 而受益；
圖7是適于執(zhí)行半導(dǎo)體工藝的支持腔室的剖面?zhèn)纫晥D，其可使用本發(fā)明 而受益；
圖8是適于執(zhí)行半導(dǎo)體工藝的傳送腔室和支持腔室的剖面圖，其可使用 本發(fā)明而受益；
圖9是適于執(zhí)行半導(dǎo)體工藝的傳送腔室和支持腔室的剖面圖，其可使用 本發(fā)明而受益；
圖IO是適于執(zhí)行半導(dǎo)體工藝的傳送腔室和支持腔室的剖面圖，其可使用 本發(fā)明而受益；
圖11是適于執(zhí)行半導(dǎo)體工藝的傳送腔室和支持腔室的剖面圖，其可使用 本發(fā)明而受益；
圖12是適于執(zhí)行半導(dǎo)體工藝的預(yù)清潔腔室的剖面?zhèn)纫晥D，其可使用本發(fā) 明而受益；
圖13標(biāo)出含有一 系列工藝配方步驟和基材傳送步驟的工藝程序，其可使 用本發(fā)明而受益；
圖14標(biāo)出含有一 系列工藝配方步驟和基材傳送步驟的工藝程序，其可使 用本發(fā)明而受益；
圖15是含有適于執(zhí)行半導(dǎo)體工藝的處理腔室、預(yù)處理腔室和測量腔室的 工藝系統(tǒng)平面圖，其可使用本發(fā)明而受益；
圖16標(biāo)出含有 一 系列工藝配方步驟和基材傳送步驟的工藝程序，其可使 用本發(fā)明而受益；
圖17是適于執(zhí)行半導(dǎo)體工藝的基材處理腔室的剖面?zhèn)纫晥D，其可使用本 發(fā)明而受益。主要組件符號說明:
100、101 群集設(shè)備102系統(tǒng)控制器
104前端環(huán)境104 A支撐臺
104B傳送區(qū)域105晶圓盒
106A-B 負(fù)栽鎖定室
108A-B 工廠接口機(jī)械手臂
110傳送腔室110A傳送腔室蓋
l腦傳送腔室基座110C、351 傳送區(qū)域
113、330 機(jī)械手臂113A葉片組件
113B手臂組件113C驅(qū)動組件
114A.-114F 工藝位置116A-B />設(shè)腔室120、710、 770、 1120 處理區(qū)
201-204、 1600 處理腔室211支持腔室
214A-D、 354A-B 位置300、301A-C 工藝程序
302、302A、 302B、 302C 準(zhǔn)備/分析步驟302Duv清潔工藝304、306、 308 工藝步驟
310后處理/分析步驟331滑動組件
350連結(jié)模塊360濕式清潔腔室
700微粒減少腔室701、761 封圍
702、752、 1110 腔室主體703、753 腔室蓋
704、754、 804 基材支撐件705、755 透明區(qū)
706、756 密封件
707、757、 807 基材支撐表面
711、813、 1608 輻射來源720、820 舉升組件
722力口熱組件735氣體輸送來源
736真空泵750測量腔室
800、801 支持腔室組件808支撐
811測量組件812感應(yīng)器
1100預(yù)清潔腔室1101蓋組件
1102基材支撐構(gòu)件1111狹縫閥開口
1112流體信道1113內(nèi)沖于
121114縫隙1115泵吸信道
1130、1131 電極1132電源
1133孔洞1135力口熱組件
1140支撐組件1141流體信道
1150真空組件1160氣體來源
1601外罩結(jié)構(gòu)1603下石英部分
1604上石英窗口1605上石英腔室
1610紅外燈1611、1620 入口
1613、1638出口1614基材
1616基材表面1617臺座
1618工藝空間1624下石英腔室
1630石英腔室
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明大體來說提供一種使用多腔室工藝系統(tǒng)(例如，群集設(shè)備)來處理 基材的設(shè)備及方法，其適于處理基材并分析在基材上執(zhí)行工藝的結(jié)果。在本 發(fā)明一方面中，使用一或多個分析步驟及/或預(yù)清潔步驟來降低等候時間對組 件產(chǎn)率的影響。在本發(fā)明一方面中，使用一系統(tǒng)控制器及一或多個分析腔室 來監(jiān)視及控制處理腔室配方及/或工藝程序，以減少因?yàn)樗纬山M件上的缺陷 造成基材報(bào)廢以及組件效能變化問題。本發(fā)明的多個實(shí)施例大體上也提供數(shù) 種可重復(fù)且可靠形成用于各種應(yīng)用中的半導(dǎo)體組件的方法和系統(tǒng)。以下是參
考可從美國加州圣克拉拉市的美商應(yīng)用材料FEP分部所獲得的Centura設(shè)備 來示范說明本發(fā)明。
本發(fā)明實(shí)施例可有利地使用在能夠于多個單基材處理腔室及/或多個批 次型處理腔室內(nèi)處理基材的群集設(shè)備配置中。群集設(shè)備是一種模塊化系統(tǒng) (modular system),其包含可執(zhí)行用以形成電子組件的各種工藝步驟的多個腔 室。如圖1所示，該群集設(shè)備100包含數(shù)個處理位置114A-114F,在該些處 理位置中，可將多個處理腔室(未示出)可設(shè)置連接至一中央傳送腔室110，該 中央傳送腔室110容納 一 適于在該些處理腔室之間往來傳送基材的機(jī)械手臂 113。該傳送腔室110的內(nèi)部區(qū)域(例如，圖8的傳送區(qū)域110C)iS常保持在 真空狀態(tài)并提供一 中間區(qū)域，在該中間區(qū)域中將基材從一腔室往來傳送至另
13一腔室及/或至設(shè)置在該群集設(shè)備前端的負(fù)載鎖定室。該真空狀態(tài)通常是利用
一或多個真空泵(未示出)來達(dá)成，例如已知粗抽泵、鼓風(fēng)機(jī)(Roots Blower)、 已知渦輪泵、已知冷凍泵(cryo-pump)或其組合?；蛘?，該傳送腔室110的內(nèi) 部區(qū)域可以是一惰性環(huán)境，其通過連續(xù)輸送惰性氣體至該內(nèi)部區(qū)域而維持在 大氣壓或接近大氣壓。圖l是可用于電子組件工藝的典型群集設(shè)備IOO的平 面圖，其可使用本發(fā)明而受益。三種此類平臺是Centura、 Endura和Producer 系統(tǒng)，全部皆可從加州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司取得。此類分段式真空基 材工藝系統(tǒng)的細(xì)節(jié)揭示于1993年2月16號核準(zhǔn)給Tepman等人且^題為r分 段式真空基材工藝系統(tǒng)和方法」的美國專利第5,186,718號中，并將此文獻(xiàn) 以引用方式納入本文中供參考。腔室的實(shí)際配置和組合方式可根據(jù)所欲執(zhí)行 的生產(chǎn)工藝的特定步驟而改變。
圖2標(biāo)出群集設(shè)備的一實(shí)施例，在其中基材處理腔室201、 202、 203和 204分別裝設(shè)在該傳送腔室110的位置114A、 114B、 114C和114D中。根據(jù) 本發(fā)明的方面，該群集設(shè)備100通常包含數(shù)個腔室及機(jī)械手臂，并且較佳設(shè) 置有系統(tǒng)控制器102，系統(tǒng)控制器102經(jīng)程序化以在該群集設(shè)備100內(nèi)控制 并執(zhí)行各種工藝方法和程序?？稍趥魉颓皇?10上添加數(shù)個狹縫閥(未示出)， 以選擇性隔離每一個安裝在位置114A-F上的處理腔室，因此每一個腔室可 以獨(dú)立地抽空以在工藝程序期間執(zhí)行真空工藝。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中， 并非所有的位置114A-F皆設(shè)置處理腔室，以降低該系統(tǒng)的成本或復(fù)雜度。
在本發(fā)明的一方面中， 一或多個基材處理腔室201-204可以是已知外延 (EPI)沉積腔室，可用來在基材處理程序的一或多個步驟期間于基材上形成含 有一或多種材料的外延層，例如硅(Si)、鍺化硅(SiGe)、碳化硅(SiC)。可使用 從加州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司取得的Applied Centure EPI腔室來執(zhí)行 EPI工藝。在本發(fā)明一方面中， 一或多個基材處理腔室201-204可以是RTP 腔室，用來在該基材處理程序的一或多個步驟期間退火該基材。RTP工藝可 使用從加州圣塔克拉拉市應(yīng)用材料公司購得的RTP腔室(例如，Vantage RadOx RTP、 Vantage RadiancePlus RTP)和相關(guān)工藝硬件來執(zhí)行之。
在本發(fā)明另一方面中， 一或多個基材處理腔室201-204可以是已知化學(xué) 氣相沉積(CVD)腔室，其適于沉積金屬(例如，鈦、銅、鉭)、半導(dǎo)體(例如， 硅、鍺化硅、碳化硅、鍺)或介電層(例如，Blok 、 二氧化硅、氮化硅、氧化 鉿(HfOJ、氮碳化硅)。此類CVD處理腔室的范例包含可從加州圣克拉拉市應(yīng)用材料公司購得的DXZtm腔室、Ultima HDP-CVDT"g室和PRECISION 5000⑧腔室。在本發(fā)明另一方面中， 一或多個基材處理腔室201 - 204可以是 已知物理氣相沉積(PVD)腔室。此類PVD處理腔室的范例包含可從加州圣克 拉拉市應(yīng)用材料公司購得的Endura PVD處理腔室。在本發(fā)明另一方面中， 一或多個基材處理腔室201 - 204可以是分耦式等離子氮化(DPN)腔室。此類 DPN處理腔室的范例包含可從加州圣克拉拉市應(yīng)用材料公司購得的 Centura DPN腔室?？捎脕韴?zhí)行分耦式等離子氮化工藝的處理腔室范例描述 于共同讓渡的2004年4月6號提出申請，并且公開號為US 20040242021號 的美國專利申請案第10/819,392號中，在此通過引用方式將該文獻(xiàn)全文并入 本文中以供參考。在本發(fā)明另一方面中， 一或多個基材處理腔室201-204可 以是金屬蝕刻或介電蝕刻腔室。此類金屬和介電蝕刻腔室的范例包含可從加 州圣克拉拉市應(yīng)用材沖+公司購得的Centura AdvantEdge金屬蝕刻腔室和 Centura eMAX腔室。
參見圖2并且如上所述，安裝在位置114A-D其中一者上的處理腔室 201-204可執(zhí)行各種工藝，例如PVD、 CVD(例如，介電CVD、 MCVD、 MOCVD、 EPI)、 ALD、分耦式等離子氮化(DPN)、快速熱退火(RTP)或干蝕刻工藝，以 在該基材表面上形成各種組件特征。各種組件特征可包括，但不限于，形成 層間介電層、柵極介電層、多晶硅柵極、形成介層洞和溝槽、平坦化步驟以 及沉積接觸墊或介層洞內(nèi)聯(lián)機(jī)。在一實(shí)施例中，位置114E-114F含有公設(shè)腔 室(service chamber) 116A-B，適合執(zhí)行除氣、定位、冷卻等動作。在一實(shí)施例 中，該處理工藝適于形成高介電常數(shù)電容結(jié)構(gòu)，其中處理腔室201-204可以 是DPN腔室、能沉積多晶硅的CVD腔室及/或能夠沉積鈦、鶴、鉭、鉑或釕 的MCVD腔室。在另一實(shí)施例中，該處理工藝適于形成柵極堆棧，其中處理 腔室201-204可以是DPN腔室、能夠沉積介電材料的CVD腔室、能夠沉積 多晶硅的C VD腔室、RTP腔室及/或MCVD腔室。
參見圖2, —選用性的前端環(huán)境104(在此也稱為工廠接口或FI)設(shè)置成選 擇性連通一對負(fù)載鎖定室106。配置在該前端環(huán)境104的傳送區(qū)域104B內(nèi)的 工廠接口機(jī)械手臂108A-B能夠線性、旋轉(zhuǎn)以及垂直移動，以在該些負(fù)載鎖 定室106和裝設(shè)在該前端環(huán)境104上的數(shù)個晶圓盒105間傳送基材。該前端 環(huán)境104 —般用來將基材從位于數(shù)個晶圓盒105中的晶圓匣(未示出)通過一 常壓清潔環(huán)境/封圍(enclosure)傳送至某些預(yù)期位置，例如處理腔室。通常利
15用諸如使空氣通過高效率微?？諝?HEPA)過濾器等空氣過濾工藝來提供該
前端環(huán)境104的傳送區(qū)域104B中的清潔環(huán)境。前端環(huán)境，或稱前端工廠接 口，可由加州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司購得。
機(jī)械手臂113配置在該傳送腔室110中央，以將基材從負(fù)載鎖定室106A 或106B傳送至設(shè)在位置114A-F上的各個處理腔室其中一者內(nèi)。該機(jī)械手 臂113通常含有一葉片組件113A與手臂組件113B,其是與該機(jī)械手臂驅(qū)動 組件113C連接。該機(jī)械手臂113適于根據(jù)該系統(tǒng)控制器102傳來的指令將 基材「W」傳送至各個處理腔室?？蓱?yīng)用本發(fā)明而從中受益的機(jī)械手臂組件 是描述于共同讓渡的1994年8月30號提出申請且標(biāo)題為「雙軸磁性耦合機(jī) 械手臂」的美國專利第5,469,035號；1994年4月11號提出申請且標(biāo)題為r機(jī) 械手臂組件」的美國專利第5,447,409號；以及2000年4月14號提出申請 且標(biāo)題為「用于半導(dǎo)體基材的機(jī)械手臂」的美國專利第6,379,095號中，并 通過引用方式將該些文獻(xiàn)全文并入本文中以供參考。
該些負(fù)載鎖定室106(例如，負(fù)載鎖定室106A和106B)提供該前端環(huán)境 104和傳送腔室110之間的第一真空接口 。在一實(shí)施例中，提供兩個負(fù)載鎖 定室106A和106B,通過交替連通該傳送腔室110和該前端環(huán)境104的方式 來增加產(chǎn)率。因此，當(dāng)一個負(fù)載鎖定室106與該傳送腔室IIO連通時，第二 負(fù)載鎖定室106則與該前端環(huán)境104連通。在一實(shí)施例中，該負(fù)載鎖定室106 是批次型負(fù)載鎖定室，其可從該工廠接口接收兩個或多個基材，并在該腔室 密封時留置該些基材，然后排空至足夠低的真空水準(zhǔn)時將該些基材傳送至該 傳送腔室110。較佳地，該批次負(fù)載鎖定室可同時留置25至50個基材。
該系統(tǒng)控制器102通常設(shè)計(jì)成用以促進(jìn)整個系統(tǒng)的控制及自動化，并且 通常包含中央工藝單元(CPU)(未示出)、內(nèi)存(未示出)以及支持電路(或I/0)(未 示出)。該CPU可以是在工業(yè)設(shè)定中用來控制各種系統(tǒng)功能、腔室工藝和支 持硬件(例如偵測器、機(jī)械手臂、馬達(dá)、氣體來源硬件等)，并且監(jiān)控該系統(tǒng) 及腔室工藝(例如腔室溫度、工藝程序產(chǎn)率、腔室工藝時間、1/0信號等)的任 何類型計(jì)算機(jī)工藝器。該內(nèi)存與該CPU連接，并且可以是一或多種可輕易取 得的內(nèi)存，例如隨機(jī)存取內(nèi)存(RAM)、只讀存儲器(ROM)、軟盤、硬盤或任 何其它類型的遠(yuǎn)程或原位數(shù)字儲存裝置。軟件指令和數(shù)據(jù)可以編碼并儲存在 內(nèi)存中以指揮該CPU。該些支持電路也與該CPU連接，以運(yùn)用已知方式支 持該處理器。該些支持電路可包含快取(cache)、電源供應(yīng)器、時脈電路、輸入/輸出電路、子系統(tǒng)及諸如此類者?？捎稍撓到y(tǒng)控制器102讀取的程序(或 計(jì)算機(jī)指令)決定欲在一基材上執(zhí)行何種操作。較佳地，該程序?yàn)樵撓到y(tǒng)控制 器102可讀取的軟件，其包含程序代碼以執(zhí)行數(shù)種與監(jiān)視、控制和執(zhí)行該些 處理工藝和各種腔室工藝配方步驟相關(guān)的操作。
支持腔室的配置
在一實(shí)施例中，該群集設(shè)備100包含系統(tǒng)控制器102、數(shù)個基材處理腔 室201-204以及一或多個支持腔室211。 一般而言，支持腔室可以是測量腔 室、預(yù)處理腔室、或是后處理腔室?？蔀榱酥T多原因，包括但不限于，例如 為了改善組件產(chǎn)率、改善工藝在每個基材上的再現(xiàn)性、分析工藝結(jié)果、以及 減少基材之間等待時間差異的效應(yīng)等諸多原因，而在該群集設(shè)備100上添加 支持腔室。
在如圖2所示出的方面中，兩個支持腔室211被安裝在該傳送腔室110 內(nèi)的位置214A或214B上。以一或多個支持腔室211來填補(bǔ)該傳送腔室110 內(nèi)未被使用空間，可通過減少因添加至該些支持腔室零組件所需的額外硬件 數(shù)量、減少在該些群集設(shè)備處理腔室和該支持腔室211之間傳送基材所需的 額外時間以及減少該群集設(shè)備占地面積(footprint)，而有助于降低系統(tǒng)成本和 CoO。
圖3標(biāo)出該群集設(shè)備100的另一種配置方式，其中該些支持腔室211是 設(shè)置在該群集設(shè)備100的其它區(qū)域內(nèi)，例如安裝在位置114E及/或與前端環(huán) 境104連結(jié)的位置214C或214D上。應(yīng)注意到，可預(yù)期將該支持腔室211安 裝在一或多個位置114A-114F、位置214A-D，或一或多個群集設(shè)備自動控制 組件可存取的任何其它已知位置上。
圖4和5標(biāo)出在包含支持腔室211的代表性群集設(shè)備配置內(nèi)執(zhí)行的工藝 程序范例。圖4標(biāo)出基材「 WJ隨著圖5所述的工藝步驟通過該群集設(shè)備100 的移動情形。圖4中標(biāo)示Al至A8的每一個箭號示出基材在該群集設(shè)備100 內(nèi)的移動動向或傳送路徑。在此配置中，從設(shè)置在位置105A上的晶圓盒移 出基材，并且沿著傳送路徑Al傳送至負(fù)載鎖定室106A。系統(tǒng)控制器102隨 后指示該負(fù)載鎖定室106A關(guān)閉并排空至一預(yù)期低壓，因此基材可以傳送進(jìn) 入至已處于真空排空狀態(tài)下的傳送腔室110內(nèi)。接下來沿著路徑A2傳送基 材，在此于基材上執(zhí)行準(zhǔn)備/分析步驟302。該準(zhǔn)備/分析步驟302可包含一或
17多種準(zhǔn)備步驟，包含但不限于，基材檢視/分析及/或微粒移除。在完成準(zhǔn)備/
分析步驟302之后，接著如圖4所示，沿著傳送路徑A3將基材傳送至位置 114A上的處理腔室，在此處理室中于基材上執(zhí)行基材工藝步驟304。在執(zhí)行 該基材工藝步驟304后，沿著傳送路徑A4-A5相繼將基材傳送至基材處理腔 室202和203，在此執(zhí)行其各自的基材工藝步驟306至308,如圖4和5所示 般。在另一實(shí)施例中，基材工藝步驟304是預(yù)清潔工藝步驟(將討論于下)。 在一實(shí)施例中，基材工藝步驟306和308可選自由下列工藝所組成的族群中 氧化物蝕刻、金屬蝕刻、EPI、 RTP、 DPN、 PVD、 CVD(例如，CVD多晶硅、 TEOS等)或其它適合的基材處理步驟。然后沿著路徑A6傳送基材，在此于 基材上執(zhí)行相關(guān)的后處理/分析步驟310。該后處理/分析步驟310可包含一或 多種準(zhǔn)備步驟，包含但不限于，基材檢視/分析及/或微粒移除步驟。在完成 后處理/分析步驟310以后，接下來沿著傳送路徑A7將基材傳送至負(fù)載鎖定 室106A。接著將該負(fù)載鎖定室破除真空，然后沿著傳送路徑A8將基材從負(fù) 載鎖定室移出并置于晶圓盒位置105A內(nèi)。
工藝程序的其它實(shí)施例也可包含將支持腔室211置于工藝程序的至少一 個其它工藝步驟之間的方案。在另一實(shí)施例中，在該準(zhǔn)備/分析步驟302或該 后處理/分析步驟310之后，僅有一個工藝步驟在基材上完成。
微粒/污染移除支持腔室
在一實(shí)施例中，該支持腔室211配置成用以在準(zhǔn)備/分析步驟302及/或 后處理/分析步驟310期間減少基材表面上的微粒數(shù)量或污染量，因此可改善 使用所欲處理工藝形成的組件的組件產(chǎn)率和基材報(bào)廢率。通常，該微粒/污染 減少腔室，此下簡稱微粒減少腔室，使一或多個基材表面暴露在紫外線(UV) 輻射下，以提供足夠的能量給基材表面上的微粒和其它污染物，而使其通過 例如布朗運(yùn)動、改變污染物對于暴露出的表面的鍵結(jié)特性、或使污染物蒸發(fā) 等作用而離開基材表面。操作時，從該微粒/污染減少腔室內(nèi)的輻射來源，以 介于約5至約25毫瓦/平方厘米(mWatts/cm"間的功率密度以及介于約120 至約430納米(nm)之間的波長將UV輻射或UV光傳遞至基材表面。來自該 輻射來源的輻射可由含有例如氙、氬、氪、氮、氯化氙、氟化氪、氟化氬等
有機(jī)污染所造成的有害影響特別有用。適于放射UV波長的典型輻射來源可以是已知UV燈(例如，汞蒸氣燈)或其它類似裝置。也可使用由放射不同波 長UV光的數(shù)種UV輻射來源所構(gòu)成的組合。
圖6標(biāo)出一種支持腔室211的剖面?zhèn)纫晥D，其是微粒減少腔室700,用 以將一或多個基材表面暴露在紫外線(UV)輻射下。該微粒減少腔室700可安 裝在群集設(shè)備內(nèi)任何可用位置上，例如位置114A-114F(圖2)或位置 214A-214E(圖3)。 一般來說，微粒減少腔室700包含封圍(enclosure)701、輻 射來源711和基材支撐件704。該封圍701通常含有腔室主體702、腔室蓋 703以及透明區(qū)705。在一方面中，該封圍701含有一或多個密封件706,用 以密封該處理區(qū)710，因此封圍701可在處理工藝期間利用真空泵736抽至 真空狀態(tài)。在一方面中，該處理區(qū)710是利用真空泵736和氣體輸送來源735 抽真空并維持在約10—6托耳至約700托耳之間的壓力下。在一實(shí)施例中，通 過從該氣體輸送來源735連續(xù)輸送惰性氣體至該處理區(qū)710,使該處理區(qū)710 保持在大氣壓或接近大氣壓。該透明區(qū)705,可由陶瓷、玻璃或從該輻射來 源711放射出的輻射線可穿透的其它材料制成，因此基材「 W」可接收到從 該輻射來源711放射出的大部分能量。在一方面中，該微粒減少腔室700可 含有舉升組件720,用于相對于基材支撐件704將基材「 W」升高及降低， 因此機(jī)械手臂(未示出)可拾起和放下該舉升組件720上的基材。
在一實(shí)施例中，該基材支撐件704適于在微粒移除步驟期間加熱基材， 以進(jìn)一步提高通過在微粒減少工藝期間提供能量給該些污染物使其從基材表 面離移或蒸發(fā)來除去基材表面上的微粒的效率。在此配置中，可利用嵌入該 基材支撐件704內(nèi)的加熱組件722和外部電源供應(yīng)/控制器(未示出)來加熱該 基材支撐件704，因而將基材支撐表面707加熱至預(yù)期溫度。在一實(shí)施例中， 該基材支撐件704是利用已知紅外線燈加熱至預(yù)期溫度。在一方面中，該基 材支撐件704是加熱至介于約250'C至約85(TC之間的溫度，并且更佳介于約 350。C至約650。C之間。在一方面中，較佳者，可在基材因處理工藝的先前工 藝步驟期間施加至基材的熱量而使基材仍然處于約25(TC至約55(TC之間的 溫度時，將基材傳送至微粒減少腔室700和基材支撐件704。
測量腔室的配置
在一實(shí)施例中，該支持腔室211是一測量腔室，其適于在執(zhí)行工藝程序 內(nèi)的一工藝步驟之前或之后執(zhí)行該準(zhǔn)備/分析步驟302及/或該后處理/分析步 驟310，以分析基材特性。 一般來說，可在測量腔室內(nèi)測量的基材特性包含，但不限于，測量沉積在基材表面上一或多個層內(nèi)本身固有的應(yīng)力或來自外在 的應(yīng)力、 一或多個沉積層的薄膜成份、基材表面上的微粒數(shù)量以及基材表面 上一或多個膜層的厚度。隨后，該系統(tǒng)控制器102可使用從該測量腔室收集 到的數(shù)據(jù)，以調(diào)整一或多個工藝步驟中的一或多個工藝變量，而在經(jīng)過后續(xù) 處理的基材上產(chǎn)生期望的結(jié)果。適合用來測量并分析基材表面微粒的測量腔
室硬件和控制算法的范例揭示于共同讓渡的美國專利申請案第6，630，995號、 第6,654,698號、第6,952,491號以及第6，693，708號中，在此通過引用方式 將該些文獻(xiàn)全文并入本文中以供參考。
薄膜分析腔室
在一實(shí)施例中，該支持腔室211是一測量腔室，其是適于利用已知光學(xué) 測量技術(shù)來測量沉積于基材表面上的薄膜成分及厚度。典型的成分及厚度測 量技術(shù)包含已知橢圓測量(ellipsometry)、反射測量(reflectometry)或X射線光
厚度結(jié)果反饋至該系統(tǒng)控制器102,可對工藝程序內(nèi)的一或多個上游或下游 處理步驟做出調(diào)整。
系統(tǒng)控制器102儲存并分析基材成分和厚度結(jié)果，從而改變一或多個工 藝變量，以改善后續(xù)處理的基材上達(dá)到的工藝結(jié)果及/或通過調(diào)整在該支持腔 室211下游工藝的工藝參數(shù)來修正已處理基材的缺陷。在一范例中，在EPI 層已沉積在基材表面上之后，執(zhí)行成分或厚度分析，以調(diào)整諸如RF功率、 工藝壓力、氣體流速、薄膜厚度、沉積速率等工藝變量來修正工藝，以避免 在下一次的EPI沉積工藝發(fā)生非所欲的工藝結(jié)果。
橢圓測量是一種非侵略性的光學(xué)技術(shù)，用來測量薄膜厚度、接口粗糙度 以及薄表層和多層結(jié)構(gòu)的成分。該方法測量從樣品表面反射回來的光線極性 狀態(tài)的改變以判定已知橢圓測量參數(shù)，例如振幅改變(V)、相位移(A)。然后 可將這些光學(xué)參數(shù)與該系統(tǒng)控制器102內(nèi)的計(jì)算機(jī)模式或儲存數(shù)據(jù)相比，以 判定基材表面上該區(qū)域的樣品結(jié)構(gòu)和成分。
反射測量(Reflectometry)是一種利用光學(xué)輻射的總外反射效應(yīng)來研究薄 膜層的分析技術(shù)。在反射分析技術(shù)中，是在不同角度下測量來自樣品的光學(xué) 輻射反射，因此可判定厚度和密度、表面粗糙度。然后可將這些反射測量結(jié) 果與該系統(tǒng)控制器102內(nèi)的計(jì)算機(jī)模式或儲存數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，以判定基材表面上該區(qū)域的樣品結(jié)構(gòu)和成分。
X射線光電子光譜(XPS)設(shè)備可用來測量一材料內(nèi)各元素的元素成分、化 學(xué)狀態(tài)和電子狀態(tài)。通過以X光束照射材料，同時運(yùn)用已知測量技術(shù)來測量 從待分析材料中所脫離出的電子的動能和數(shù)量來取得XPS光譜。然后可將這
些XPS結(jié)果與該系統(tǒng)控制器102內(nèi)的計(jì)算機(jī)模式或儲存數(shù)據(jù)相比較，以判定 基材表面上該區(qū)域的樣品結(jié)構(gòu)和成分。
在一實(shí)施例中， 一圖案辨識系統(tǒng)與在支持腔室211內(nèi)執(zhí)行的一或多個分 析步驟并用，以提供關(guān)于基材表面上所選區(qū)域的狀態(tài)的分析及反饋。 一般來 說，該圖案辨識系統(tǒng)使用一光學(xué)檢測技術(shù)來掃描基材表面，并比較從該掃瞄 接收到的數(shù)據(jù)與儲存在控制器內(nèi)的數(shù)據(jù)，因此該控制器可決定要在基材表面 上何處進(jìn)行測量。在一實(shí)施例中，該圖案辨識系統(tǒng)包含一控制器(例如，控制 器102(圖2))、已知CCD相機(jī)和一臺座，該臺座適于相對于該CCD相機(jī)來 移動設(shè)置在該臺座上的基材。在工藝期間，儲存在控制器內(nèi)存內(nèi)的數(shù)據(jù)與 CCD相機(jī)通過基材表面時接收到的數(shù)據(jù)比較，因此可找到基材表面上欲進(jìn)行 測試的區(qū)域，然后利用測量腔室內(nèi)的零組件來分析該區(qū)域。
基材彎曲應(yīng)力測量分析腔室
在另一實(shí)施例中，該支持腔室211適于利用已知基材彎曲測量技術(shù)來測 量基材表面上所沉積薄膜內(nèi)的應(yīng)力(stress)或應(yīng)變(strain)。應(yīng)注意到，通?？?通過測量一種參數(shù)(例如，應(yīng)力或應(yīng)變)、測量或得知測量區(qū)內(nèi)所含材料類型 及/或一或多種材料特性來計(jì)算出基材一 區(qū)域內(nèi)含的應(yīng)力和應(yīng)變?？膳渲靡挥?以在工藝程序期間測量基材彎曲度或彎曲度改變的已知應(yīng)力或應(yīng)變測量設(shè) 備，以在執(zhí)行工藝程序內(nèi)的一或多個工藝步驟之后測量基材內(nèi)的應(yīng)力或應(yīng)變， 然后將結(jié)果反饋至系統(tǒng)控制器102,使得系統(tǒng)控制器102可決定需在工藝程 序內(nèi)的一或多個工藝步驟中采取何種行動。適于測量基材應(yīng)力的已知應(yīng)力測 量設(shè)備可從KLA-Tencor公司、Nanometrics公司或Therma-Wave公司取得。
在一范例中，較佳可測量先前沉積工藝步驟中所形成的EPI層的應(yīng)力或 應(yīng)變，并將該數(shù)據(jù)反饋至系統(tǒng)控制器102,系統(tǒng)控制器102隨后決定如何改 善在后續(xù)處理基材上達(dá)到的工藝結(jié)果，或甚至對下游工藝做調(diào)整以解決從基 材應(yīng)力或應(yīng)變測量上注意到的問題。該系統(tǒng)控制器102使用該基材彎曲結(jié)果 (bowresults)來調(diào)整一或多種工藝變量，例如RF功率、工藝壓力、薄膜厚度、沉積速率，以改善后續(xù)基材表面上的工藝結(jié)果。
XRD測量腔室
在一實(shí)施例中，整合在該群集設(shè)備100內(nèi)的測量腔室應(yīng)用X光繞射(XRD) 技術(shù)來測量薄膜厚度、薄膜成分和薄膜應(yīng)力或應(yīng)變。典型的XRD技術(shù)使用 布拉格定律(Bragg's Law)來輔助分析及解釋將一或多個基材表面區(qū)域暴露在 X光輻射下時所產(chǎn)生的繞射圖案。 一般來說，該XRD腔室含有一 X光來源、 一或多個輻射偵測器、 一基材支撐件以及一促動器，該促動器可相對于基材 來連接X光來源，或相對于X光源而接合基材支撐件，因而可產(chǎn)生并分析繞 射圖案(diffraction pattern)。在執(zhí)行一或多個工藝程序工藝步驟之前或之后， 可使用從XRD型測量腔室得到的結(jié)果來測量基材表面上的薄膜的各種特性。 通過使用系統(tǒng)控制器102，可使用從XRD腔室接收到的結(jié)果來調(diào)整各種工藝 步驟的工藝變量，以改善該工藝程序的結(jié)果。在一范例中，較佳可測量在先 前沉積工藝步驟中所形成的EPI層的應(yīng)力。因此，可利用系統(tǒng)控制器102使 用XRD結(jié)果來調(diào)整一或多種EPI工藝變量，例如RF功率、工藝壓力、薄膜 厚度、沉積速率，以改善工藝結(jié)果。相對于使用獨(dú)立分離測量腔室來執(zhí)行該 些分析的配置而言，使用能夠在工藝程序不同階段顯示諸如應(yīng)力、薄膜成分、 厚度等數(shù)種不同薄膜特性的測量腔室(例如XRD腔室)，有助于降低系統(tǒng)成 本、減少系統(tǒng)才幾體占地面積、改善群集設(shè)備的可靠度，并且減少在腔室之間 傳送基材所需的額外時間。
圖7標(biāo)出一種支持腔室211或測量腔室750的剖面?zhèn)纫晥D，其可用來在 執(zhí)行工藝程序(例如，如下述的工藝程序300和工藝程序301A-301B)內(nèi)的一 處理步驟之前或之后分析基材特性。該測量腔室750可安裝在群集設(shè)備內(nèi)任 何可用位置上，例如位置114A-114F(圖2)或位置214A-214E(圖3)。 一般來 說，測量腔室750包含一封圍761、 一測量組件811和一基材支撐件754。該 基材支撐件754擁有一基材支撐表面757。該封圍761通常含有一腔室主體 752、 一腔室蓋753以及一透明區(qū)755。在一方面中，該封圍751含有一或多 個密封件756用以密封該處理區(qū)770,因此其可在工藝期間利用真空泵(未示 出)抽至真空狀態(tài)。在一方面中，該處理區(qū)770是抽真空至約10—6托耳至約 700托耳之間的壓力。該透明區(qū)755可由陶f;、玻璃或從該測量組件811內(nèi) 含來源813放射出的輻射線能穿透的其它材料所制成。在一實(shí)施例中，從該
22來源813放射出的輻射通過該透明區(qū)755撞擊基材表面，在此該輻射被反射 并回傳通過該透明區(qū)755，而被該測量組件811內(nèi)含的感應(yīng)器812收集。在 一方面中，該測量腔室750含有一舉升組件720,其適于相對于基材支撐件 754將基材「 W」升高及降低，因此機(jī)械手臂(未示出)可在該群集設(shè)備內(nèi)的測 量腔室750和其它處理腔室之間傳送基材。
整合的支持腔室
圖8顯示含有支持腔室組件800的傳送腔室110的剖面?zhèn)纫晥D，該支持 腔室組件800包含在可適于執(zhí)行測量工藝、預(yù)處理工藝步驟或后處理工藝步 驟的支持腔室211內(nèi)。在一實(shí)施例中，如圖8所示，該支持腔室組件800是 配置用以在準(zhǔn)備/分析步驟302及/或后處理/分析步驟310期間減少基材表面 的微粒數(shù)量。除了封圍701零組件之外，該支持腔室組件800通常含有如上 所述的微粒減少腔室700中提供的所有零組件，例如腔室主體702和腔室蓋 703是分別以傳送腔室基座IIOB和傳送腔室蓋IIOA取代之。
在一實(shí)施例中，該基材支撐件704和舉升組件720設(shè)置在該傳送區(qū)域 IIOC內(nèi)，并安裝在傳送腔室110的傳送腔室基座110B上，因此毗鄰一或多 個處理腔室(例如，圖8標(biāo)出處理腔室201)。在此配置中，該輻射來源711 連結(jié)至安裝在傳送腔室蓋IIOA上的支撐件808,因此從該輻射來源711放射 出的輻射通過該透明區(qū)705并撞擊到置于基材支撐件704的基材支撐表面 707上的基材W。可使用該系統(tǒng)控制器102和位在該舉升組件720內(nèi)的促動 器(未示出)在該機(jī)械手臂葉片組件113A和該基材支撐件704之間傳送基材 「W」。該支持腔室組件800通常經(jīng)過配置，以避免在該機(jī)械手臂113完成 正常傳送操作期間，機(jī)械手臂113和支持腔室組件800內(nèi)的任何零組件之間 發(fā)生碰撞。
圖9是支持腔室組件800 —實(shí)施例的剖面?zhèn)纫晥D，其是設(shè)置在一部分的 傳送腔室110上，因此可在基材W置于該機(jī)械手臂113的機(jī)械手臂葉片組件 113A上時執(zhí)行上述的微粒減少步驟。在一實(shí)施例中，輻射來源711安裝在該 傳送腔室蓋110A上，并且該基材W是置于輻射來源711下方，因此在傳送 基材通過該群集設(shè)備100的步驟期間，當(dāng)基材通過支持腔室組件800下方時， 從該幅射來源711放射出的輻射可撞擊至基材表面。在另一實(shí)施例中，在傳 送步驟期間，該系統(tǒng)控制器102和機(jī)械手臂113適用于將該機(jī)械手臂葉片組
23件113A和基材W定位并保持在該輻射來源711下方一段預(yù)期時間，因此可 在基材上執(zhí)行微粒移除工藝。
圖IO是含有支持組件801的傳送腔室110的剖面?zhèn)纫晥D，該支持組件 801是容納在支持腔室211內(nèi)，用以在執(zhí)行工藝程序中的一工藝步驟之前或 之后，執(zhí)行準(zhǔn)備/分析步驟302及/或后處理/分析步驟310以分析基材特性。 在一實(shí)施例中，該支持腔室組件801是XRD、 XPS、應(yīng)力測量設(shè)備、反射儀 (reflectometer)或橢圓測量儀類型的設(shè)備，其設(shè)置用以通過將基材W暴露在 從來源813放射出的輻射下然后以感應(yīng)器812接收一部分的信號來測量基材 特性。隨后將支持腔室組件801接收到的結(jié)果傳送至系統(tǒng)控制器102,使系 統(tǒng)控制器102可調(diào)整工藝程序內(nèi)一或多個工藝變量，以改善在系統(tǒng)內(nèi)達(dá)到的 工藝結(jié)果。
該支持腔室組件801通常含有設(shè)置在傳送區(qū)域110C內(nèi)并安裝在傳送腔 室110的傳送腔室基座110B上的基材支撐件804和舉升組件820。在一實(shí)施 例中，該支持腔室組件801設(shè)置在毗鄰一或多個處理腔室處(例如，圖10標(biāo) 出處理腔室201)。在此配置中，該測量組件811與傳送腔室蓋110A連結(jié)， 并且可透過與該腔室蓋110A密封連結(jié)的透明區(qū)705來觀察置于基材支撐件 804的基材支撐表面807上的基材W的工藝表面Wl?？捎迷撓到y(tǒng)控制器102 和該舉升組件820內(nèi)含的促動器(未示出)在該機(jī)械手臂葉片組件113A和該基 材支撐件804之間傳送基材「 W」。該支持腔室組件801通常設(shè)計(jì)并配置成 可使機(jī)械手臂113和支持腔室組件801內(nèi)的任何零組件在由該機(jī)械手臂113 完成正常傳送操作期間不會彼此碰撞。
圖ll是設(shè)置在傳送腔室IIO上的支持腔室組件801—實(shí)施例的剖面?zhèn)纫?圖，因此可在基材W置于機(jī)械手臂113的機(jī)械手臂葉片組件113A上時，執(zhí) 行上述準(zhǔn)備/分析步驟302及/或后處理/分析步驟310。在一實(shí)施例中，該基 材W是經(jīng)設(shè)置，使得在傳送基材通過群集設(shè)備IOO的工藝期間，當(dāng)基材通過 支持腔室組件801下方時，感應(yīng)器812可接收從來源813放射出的輻射。在 另 一 實(shí)施例中，該系統(tǒng)控制器102和機(jī)械手臂113適用于訂位并保持該機(jī)械 手臂葉片組件113A和基材W,因此支持腔室組件801可在基材的一或多個 區(qū)域上進(jìn)行分析。
在一未示出的實(shí)施例中，支持腔室組件800和支持腔室組件801整合在 一個完整組件內(nèi)，該完整組件安裝在群集設(shè)備內(nèi)的任何可用位置上，例如位置114A-114F(圖2)或位置214A-214E(圖3)。在一實(shí)施例中，支持腔室組件800及/或支持腔室組件801整合至該些負(fù)載鎖定室106A-106B至少其中一者內(nèi)(圖2或3)。
等待時間問題和群集設(shè)備配置
在一實(shí)施例中，該群集設(shè)備100包含一準(zhǔn)備腔室，其是適于執(zhí)行一或多個預(yù)清潔步驟，以準(zhǔn)備基材表面好進(jìn)行后續(xù)組件工藝步驟。對于該些工藝步驟之間的時間長度或等待時間是關(guān)鍵因素或者暴露在大氣中或其它污染源下的時間會影響所生產(chǎn)的組件產(chǎn)率、再現(xiàn)性和整體組件效能的半導(dǎo)體組件生產(chǎn)階段來說，預(yù)清潔步驟通常是重要的。在一范例中，該些待時間問題是由基材表面上的污染物量所造成，污染物的量通常與基材暴露在從該晶圓匣、
(time-dependent)。在另 一 范例中，該些待時間問題是由在形成 一 或多個接觸級特征之前會原生氧化層所造成，因此影響一批次中不同基材上所形成組件的效能。為了降低在所形成半導(dǎo)體組件上成長原氧化物所造成的有害影響，需在執(zhí)行下一個工藝步驟的前一刻除去該原生氧化層，例如在執(zhí)行金屬氧化半導(dǎo)體(MOS)組件柵極氧化物形成步驟之前，除去原生氧化層。因此執(zhí)行該些準(zhǔn)備步驟可確保在該群集設(shè)備中進(jìn)行處理的每一個基材起始條件均相同，而使工藝結(jié)果更具再現(xiàn)性。因此該準(zhǔn)備步驟能有效消除一批次中第一個基材和最后一個基材之間暴露于大氣污染中的時間差以及一批次基材和另一批次基材間的差異所帶來的影響。
在一實(shí)施例中，該系統(tǒng)控制器102適用于監(jiān)視及控制在該群集設(shè)備100內(nèi)進(jìn)行處理的基材的等待時間。使基材在第一處理腔室進(jìn)行處理之后和在下一個處理腔室內(nèi)進(jìn)行處理之前的等待時間減至最小，有助于控制并最小化暴露在污染源下對組件效能所產(chǎn)生的影響。此實(shí)施例與配合圖2至11所描述的該些檢視/分析和微粒/污染移除步驟及其它實(shí)施例并用時特別有利，因?yàn)槭褂梅治黾?或微粒/污染移除步驟，可進(jìn)一步令使用預(yù)清潔步驟和一或多個基材處理步驟(例如PVD、 CVD、 EPI、干蝕刻)的工藝內(nèi)的一或多個基材處理步驟達(dá)到最佳化。在一方面中，該些分析及/或微粒/污染移除步驟可用來進(jìn)一步最佳化該預(yù)清潔工藝配方。在本發(fā)明一方面中，該系統(tǒng)控制器102控制何時開始或結(jié)束一工藝配方步驟的時間點(diǎn)，以增加系統(tǒng)產(chǎn)率并減少任何等待時間問題。
本文中所述的預(yù)清潔步驟可使用濕式化學(xué)工藝及/或等離子修飾工藝
(plasma modification processes)來準(zhǔn)備基材表面?？捎脕韮敉栊幸换蚨鄠€準(zhǔn)備步驟的例示工藝和硬件的兩個范例是描述如下。
等離子預(yù)清潔腔室配置
在一實(shí)施例中，工藝程序301A內(nèi)的準(zhǔn)備/分析步驟302B在圖13標(biāo)出，其使用等離子輔助型預(yù)清潔處理步驟來除去在此步驟前形成在基材表面上的原生氧化層和其它污染物。因?yàn)榛谋砻嫔洗嬖谠趸瘜雍推渌廴疚飳@著影響組件產(chǎn)率和工藝再現(xiàn)性結(jié)果，故可在該基材上執(zhí)行一或多個預(yù)清潔步驟。
圖13標(biāo)出可在群集設(shè)備IOO(圖4)內(nèi)執(zhí)行預(yù)清潔工藝步驟的例示工藝程序301A。除了加入準(zhǔn)備/分析步驟302B之外，圖13與圖5所示的工藝程序300類似，因此可在基材表面上執(zhí)行等離子輔助預(yù)清潔工藝。在一實(shí)施例中，該工藝程序301A含有準(zhǔn)備/分析步驟302A,其是用來檢視和分析基材表面特性或執(zhí)行微粒移除步驟，其后接著進(jìn)行下面討論的預(yù)清潔型準(zhǔn)備/分析步驟302B。在工藝程序301A的一方面中，基材工藝步驟304和基材工藝步驟306可選自由下工藝所組成的族群中，包含氧化物蝕刻、金屬蝕刻、EPI、 RTP、DPN、 PVD、 CVD(例如，CVD多晶硅、TEOS等)或其它適合的半導(dǎo)體基材處理步驟。
在一實(shí)施例中，該準(zhǔn)備/分析步驟302B(之后簡稱預(yù)處理步驟)是在預(yù)清潔腔室IIOO(圖12)內(nèi)執(zhí)行，預(yù)清潔腔室1100適于執(zhí)行蝕刻步驟和原位退火步驟。適于除去基材表面上的原生氧化層和其它污染物的預(yù)清潔腔室和工藝更詳細(xì)描述在共同讓渡的2005年2月22號提出申請且標(biāo)題為「用于前段工藝的原位干式清潔腔室」的美國專利申請案第60/547,839號中，在此將其整體以不與所主張的本發(fā)明沖突的情況下并入本文中。
在一實(shí)施例中，該預(yù)清潔腔室1100可執(zhí)行等離子輔助化學(xué)蝕刻工藝，該工藝在單一個工藝環(huán)境下使用基材加熱和冷卻兩者來執(zhí)行該工藝步驟。圖12標(biāo)出預(yù)清潔腔室1100的部分剖面圖。該預(yù)清潔腔室1100是一真空腔室，其含有蓋組件1101、溫度受到控制的基材支撐構(gòu)件1102、溫度受到控制的腔室主體1110以及處理區(qū)1120。該處理區(qū)1120是位于該蓋組件1101和該基材支撐構(gòu)件1102之間的區(qū)域。該基材支撐構(gòu)件1102通常適于在工藝期間支撐及控制基材溫度。該蓋組件1101包含工藝氣體供應(yīng)盤(未示出)以及第一和第二電極(組件1130和1131)，該些電極定義出等離子腔以在該處理區(qū)1120外部產(chǎn)生等離子。該工藝氣體供應(yīng)盤(未示出)與氣體來源1160連接，其提供一或多種反應(yīng)氣體至該等離子腔，透過該第二電極1131并進(jìn)入該處理區(qū)1120。該第二電極1131是設(shè)置在該基材上方，并適于在等離子輔助干蝕刻工藝完成后加熱該基材。
圖12標(biāo)出例示預(yù)清潔腔室IIOO的部分剖面圖。在一實(shí)施例中，該預(yù)清潔腔室1100包含腔室主體1110、蓋組件1101以及支撐組件1140。該蓋組件1101設(shè)置在該腔室主體1110上端，而該支撐組件1140至少部分設(shè)置在該腔室主體1110內(nèi)。該腔室主體1110包含形成在其側(cè)壁上的狹縫閥開口 1111,以進(jìn)出該預(yù)清潔腔室1100內(nèi)部。該狹縫閥開口 1111選擇性開啟及關(guān)閉，以容許抓取基材的機(jī)械手臂(例如，圖2的機(jī)械手臂113)進(jìn)出該腔室主體1110內(nèi)部。
在一或多個實(shí)施例中，該腔室主體1110包含形成在其內(nèi)的流體信道1112，以在流體信道1112中流通熱傳送流體。該熱傳送流體可以是加熱流體或冷卻劑，并可用來在工藝和基材傳送期間控制腔室主體1110的溫度。該腔室主體1110的溫度是重要的，以避免不必要的氣體或副產(chǎn)物凝結(jié)在該些腔室壁上。例示熱傳送流體包含水、乙二醇或其混合物。 一例示熱傳送流體也可包含氮?dú)狻?br> 該蓋組件1101通常包含第一電極1130,以在該蓋組件1101內(nèi)產(chǎn)生含有一或多種反應(yīng)性物種的等離子體，以執(zhí)行一或多種預(yù)處理步驟。在一實(shí)施例中，該第一電極1130是支撐在頂板1131上并與其電氣隔離。在一實(shí)施例中，該第一電極1130與一電源1132連結(jié)，而該第二電極1131接地。據(jù)此，當(dāng)工藝氣體從氣體來源1160透過形成在該頂板內(nèi)的孔洞1133輸送至該處理區(qū)1120內(nèi)時，可在該第一電極1130和該第二電極1131之間的體積內(nèi)產(chǎn)生含有一或多種工藝氣體的等離子體。
可使用能夠活化該些氣體成為反應(yīng)性物種并維持反應(yīng)性物種等離子的電源1132。例如，該電源1132可傳送射頻(RF)、直流(DC)或^f效波(MW)功率型態(tài)的能量至該處理區(qū)1120?；蛘?，可使用遠(yuǎn)程活化來源，例如遠(yuǎn)程等離子產(chǎn)生器，來產(chǎn)生反應(yīng)性物種等離子，其然后將該等離子傳送進(jìn)入預(yù)清潔腔室
271100。在一實(shí)施例中，可取決于工藝氣體和將在該預(yù)清潔腔室1100內(nèi)執(zhí)行的
操作來加熱該第二電極1131。在一實(shí)施例中， 一加熱組件1135，例如電阻加熱器，可與該第二電極1131或該分配板連結(jié)。可利用與該第二電極1131或該分配板連結(jié)的熱偶來輔助溫度的調(diào)節(jié)。
該氣體來源1160通常是用來提供一或多種氣體至該預(yù)清潔腔室1100。所使用的特定氣體取決于將在該預(yù)清潔腔室1100內(nèi)執(zhí)行的工藝。例示氣體可包含，但不限于， 一或多種前體、還原劑、催化劑、載氣、凈化氣體、清潔氣體或其任何混合或組合。通常，通入該預(yù)清潔腔室1100的一或多種氣體流入該蓋組件1101,然后透過該第二電才及1131進(jìn)入該腔室主體1110。取決于工藝，可傳送任何數(shù)量的氣體至該預(yù)清潔腔室1100,并且可在該預(yù)清潔腔室1100內(nèi)或在氣體被傳送至該預(yù)清潔腔室1100之前混合。然后利用真空組件1150透過形成在該內(nèi)襯1113內(nèi)的縫隙1114和泵吸信道1115排出存在該腔室主體1110內(nèi)的工藝氣體。
該支撐組件1140可至少部分設(shè)置在該腔室主體1110內(nèi)。該支撐組件1140可包含基材支撐構(gòu)件1102以支撐基材(未在此視圖中示出)，以利于在該腔室主體1110內(nèi)處理基材。該基材支撐構(gòu)件1102可與延伸通過該腔室主體1110底表面的舉升機(jī)構(gòu)(未示出)連接。該舉升機(jī)構(gòu)(未示出)可利用折(bellows，未示出)彈性地密封至該腔室主體1110,以避免真空從該舉升機(jī)構(gòu)周圍泄漏。該舉升機(jī)構(gòu)使該基材支撐構(gòu)件1102可在該腔室主體1110內(nèi)的工藝位置和較低的傳送位置之間垂直移動。該傳送位置稍微低于形成在該腔室主體1110側(cè)壁上的狹縫閥開口 1111。
在一或多個實(shí)施例中，該基材支撐構(gòu)件1102擁有一平坦的圓形表面或?qū)嵸|(zhì)上平坦的圓形表面，以支撐位于其上的待處理基材。該基材支撐構(gòu)件1102較佳由鋁構(gòu)成。該基材支撐構(gòu)件1102可在該腔室主體1110內(nèi)垂直移動，因此可控制基材支撐構(gòu)件1102和蓋組件1101之間的距離?；闹螛?gòu)件1102可包含貫穿其間而形成的一或多個孔(未示出)以容納舉升捎(未示出)。每一個舉升捎通常由陶瓷或含陶瓷材料構(gòu)成，并且用來控制和傳送基材。在一或多個實(shí)施例中，可利用靜電或真空夾盤將基材(未示出)固定在基材支撐構(gòu)件1102上。在一或多個實(shí)施例中，可利用機(jī)械式夾鉗(未示出)將基材保持在該基材支撐構(gòu)件1102上的適當(dāng)位置，例如已知晶圓固定環(huán)(clamp ring)。較佳地，利用靜電夾盤來固定該基材。該支撐組件1140的溫度是由循環(huán)通過嵌在該基材支撐構(gòu)件1102主體內(nèi)
的一或多個流體信道1141中的流體所控制。較佳地，該流體信道1141設(shè)置 在該基材支撐構(gòu)件1102四周圍，以提供均勻的熱傳送至該基材支撐構(gòu)件1102 的基材容納表面。該流體信道1141可流動熱傳送流體以加熱或冷卻該基材支 撐構(gòu)件1102?？墒褂萌魏芜m合的熱傳送流體，例如水、氮?dú)?、乙二醇或其?合物。該支撐組件1140可進(jìn)一步包含一嵌入式熱偶計(jì)(thermocouple，未示出)， 以監(jiān)控該基材支撐構(gòu)件1102的支撐表面的溫度。
操作時，可將該基材支撐構(gòu)件1102升高至鄰近該蓋組件1101，以控制 被處理的基材的溫度。如此，可利用因加熱組件1135加熱該蓋組件1101或 該分配板，而從該蓋組件1101或該分配板放射出的輻射來加熱該基材?；蛘撸?可利用該些舉升捎將該基材舉離該基材支撐構(gòu)件1102而靠近該已加熱的蓋 組件1101。
現(xiàn)在將描述在預(yù)清潔腔室內(nèi)執(zhí)行利用氨氣(NH3)和三氟化氮(NF3)氣體混 合物來除去基材表面上的原生氧化物的例示性干蝕刻工藝。該干蝕刻工藝始 于將基材，例如半導(dǎo)體基材，安置在預(yù)清潔腔室內(nèi)。較佳地，在工藝期間利 用真空或靜電夾盤將基材保持在該基材支撐構(gòu)件1102的支撐組件1140上。 較佳將該腔室主體1110保持在5(TC至80。C之間的溫度，更佳約65。C。通過 使熱傳送媒介通過位于該腔室主體內(nèi)的流體信道1112來維持此腔室主體 1110的溫度。在工藝期間，通過使熱傳送媒介或冷卻劑通過形成在該基材支 撐件內(nèi)的流體信道1112而將基材冷卻至低于65°C，例如介于15。C和50。C之 間。在另 一 實(shí)施例中，將基材保持在22°C至40°C之間的溫度。通常，該基材 支撐件保持在低于約22°C，以達(dá)到上述指明的預(yù)期基材溫度。
然后將氨氣和三氟化氮?dú)怏w通入該預(yù)清潔腔室以形成清潔氣體混合物。 可改變通入該腔室中的每一種氣體的量，并且可配合例如欲移除的氧化層的 厚度、欲清潔的基材的幾何形狀以及等離子的體積容量和該腔室主體1110 的體積容量等因素來調(diào)整氣體混合物。在一方面中，添加氣體以提供氨氣對 三氟化氮莫耳比至少1: 1的氣體混合物。在另 一方面中，氣體混合物的莫耳 比至少約3比l(氨氣對三氟化氮)。較佳地，該些氣體是以介于5: l(氨氣對 三氟化氮)至30: 1的莫耳比通入該干蝕刻腔室。更佳地，氣體混合物的莫耳 比是從約5比l(氨氣對三氟化氮)至約10比1。氣體混合物的莫耳比也可落 在約10: l(氨氣對三氟化氮)和約20: l之間。也可添加清潔氣體或載氣至該氣體混合物中?？墒褂萌魏芜m合的清潔氣 體/載氣，例如氬氣、氦氣、氫氣、氮?dú)饣蚱浠旌衔?。通常，總氣體混合物擁 有約0.05%至約20%體積百分比的氨氣和三氟化氮。剩下的是載氣。在一實(shí) 施例中，該清潔氣體或載氣在該些反應(yīng)性氣體之前先行通入該腔室主體
1110,以穩(wěn)定該腔室主體內(nèi)的壓力。該腔室主體內(nèi)的操作壓力可以改變。通 常，壓力維持在約500毫托(mTorr)至約30托(Torr)之間。較佳地，壓力維 持在約1 Torr至約10 Torr之間。更佳地，該腔室主體內(nèi)的操作壓力是維持 在約3 Torr至約6 Torr之間。
施加介于約5至約600瓦特之間的RF功率至該第一電極，以點(diǎn)燃該等 離子腔內(nèi)的氣體混合物等離子。較佳地，該RF功率低于100瓦特。更佳地， 供應(yīng)該功率的頻率是非常低的，例如低于100 kHz。較佳地，頻率范圍從約 50 kHz至約90 kHz。
等離子能量將氨氣和三氟化氮?dú)怏w分解為反應(yīng)性物種，其結(jié)合而形成具 高度反應(yīng)性的氣相氟化銨(NH4F)化合物及/或氟化氫銨(NH4F. HF)。這些分 子然后流過該第二電極1131而與欲清潔的基材表面反應(yīng)。在一實(shí)施例中，先 將載氣通入該預(yù)清潔腔室，產(chǎn)生載氣等離子，然后添加反應(yīng)性氣體、氨氣和 三氟化氮至該等離子。
不希望受限于理論，咸信該蝕刻氣體，NH4F或NH4F. HF會與原生氧 化物表面反應(yīng)而形成六氟硅酸銨((NH4)2SiF6)、氨和水等產(chǎn)物。氨和水在工藝 條件下是蒸氣，并利用與該腔室連結(jié)的真空泵從該腔室除去。在該基材表面 上留下(NH4)2SiF6薄膜。
在執(zhí)行等離子處理步驟之后，該基材表面上形成(NH4)2SiF6薄膜，將該 基材支撐件升高至鄰近該已加熱第二電極處的退火位置。從該第二電極1131 散發(fā)出的熱應(yīng)足以將該(NH4)2SiF6薄膜分解或升華為揮發(fā)性四氟化硅、氨和 氟化氫等產(chǎn)物。然后利用真空組件1150從該腔室除去這些揮發(fā)性產(chǎn)物。通常， 使用75。C或更高的溫度從該基材上有效升華并除去該薄膜。較佳地，使用100 。C或更高的溫度，例如介于約115。C到約20(TC之間的溫度。
將(NH4)2SiF6薄膜分解為揮發(fā)性成分的熱能是利用該第二電極對流或輻 射出。 一加熱組件1135直接與該第二電極1131連結(jié)，并激活以將該第二電 極和與其熱接觸的零組件加熱至介于約75。C至約250。C之間的溫度。在一方 面中，將該第二電極加熱至約IOO'C至約15(TC之間的溫度，例如約120。C。一旦已從基材上除去該薄膜，即清潔并排空該腔室。然后通過降低該基
材至該傳送位置、松脫(de-chucking)該基材并將該基材傳送通過該狹縫閥開 口 1111來將干凈的基材從該腔室移出。
如圖13所示，在執(zhí)行該準(zhǔn)備/分析步驟302B之后，接下來可利用選自于 由下述工藝所組成的族群中的 一 工藝的 一 或多個基材處理步驟來處理該基 材，包括氧化物蝕刻、金屬蝕刻、EPI、 RTP、 DPN、 PVD、 CVD(例如，CVD 多晶硅、TEOS等)或其它適合的半導(dǎo)體基材工藝步驟。
濕式清潔型預(yù)清潔腔室配置
在另一實(shí)施例中，在執(zhí)行一工藝程序中的一或多個基材組件生產(chǎn)工藝步 驟之前，先利用濕式清潔型預(yù)清潔工藝(之后簡稱濕式清潔工藝)來除去在暴 露基材表面上的原生氧化層和其它污染物。圖14標(biāo)出一工藝程序301B，其 可通過執(zhí)行一或多個濕式清潔型預(yù)清潔工藝步驟來改善組件產(chǎn)率和工藝再現(xiàn) 性。
可在基材表面上執(zhí)行濕式清潔工藝處理，例如結(jié)合圖13和14所述者， 以除去原生氧化層、微粒和其它污染物。圖14標(biāo)出可在圖15的群集設(shè)備101 內(nèi)執(zhí)行的例示性工藝程序301B。圖14與圖13所示的工藝程序301A相似， 除了在執(zhí)行該準(zhǔn)備/分析步驟302A之前，先執(zhí)行了準(zhǔn)備/分析步驟302C。在 一實(shí)施例中，該準(zhǔn)備/分析步驟302A包含基材準(zhǔn)備/分析步驟(例如，圖5的 準(zhǔn)備/分析步驟302)或上述微粒移除步驟。在一實(shí)施例中，該準(zhǔn)備/分析步驟 302C是如下述的濕式清潔型基材準(zhǔn)備步驟。在該工藝程序301B的一實(shí)施例 中，在執(zhí)行該準(zhǔn)備/分析步驟302C之后，該些基材繼續(xù)進(jìn)行至基材處理步驟 304和基材處理步驟306,其可選自如列下半導(dǎo)體組件形成步驟所組成的族群 中，包括氧化物蝕刻、金屬蝕刻、EPI、 RTP、 DPN、 PVD、 CVD(例如，BLOk、 CVD多晶硅、TEOS等)或其它適合的半導(dǎo)體基材處理步驟。
圖15是群集設(shè)備101 —實(shí)施例的平面圖，其含有處理區(qū)120、連結(jié)模塊 350和前端環(huán)境104。該處理區(qū)120通常含有如參考圖2所述的零組件，其一 般包含一或多個處理腔室201-204、 一或多個支持腔室211(示出兩個)、傳送 腔室IIO和負(fù)載鎖定室106A-B。該些負(fù)載鎖定室106A-B是與該傳送腔室110 及連結(jié)模塊350連通。應(yīng)注意到該支持腔室211可設(shè)置在該群集設(shè)備的其它 區(qū)域內(nèi)，例如位置114A-F、位置214A-D和該連結(jié)模塊350內(nèi)的位置354A-B。
31該連結(jié)模塊350通常擁有一傳送區(qū)域351,其連接該前端環(huán)境104和該 處理區(qū)120。該連結(jié)模塊350 —般含有一連結(jié)機(jī)械手臂330和一或多個濕式 清潔腔室360。在一實(shí)施例中，該連結(jié)機(jī)械手臂330擁有滑動組件331,其適 于使該連結(jié)機(jī)械手臂330可在該些負(fù)載鎖定室106A-106B、該些濕式清潔腔 室360和該前端環(huán)境104內(nèi)的支撐臺104A之間傳送基材。配置在該連結(jié)模 塊350的傳送區(qū)域351內(nèi)的連結(jié)機(jī)械手臂330通常能夠線性、旋轉(zhuǎn)以及垂直 移動，以在該些負(fù)載鎖定室106和裝設(shè)在該前端環(huán)境104內(nèi)的支撐臺104A 間傳送基材。該前端環(huán)境104通常用來將基材從位于數(shù)個晶圓盒105中的晶 圓匣(未示出)透過一常壓清潔環(huán)境/封圍而傳送至某些預(yù)期位置，例如支撐臺 104A。
該濕式清潔腔室360通常是適于利用一或多種濕式化學(xué)處理步驟來除去 在暴露基材表面上的原氧化層和其它污染物的腔室。該濕式清潔腔室360可 以是從應(yīng)用材料公司取得的EmersionTM腔室或TEMPESTTMS式清潔腔室。一 例示濕式清潔腔室360的范例進(jìn)一步描述于共同讓渡的2001年6月25號提 出申請的美國專利申請案第09/891,846號以及共同讓渡的2002年4月11號 提出申請的美國專利申請案第10/121,635號中，兩者皆在此通過引用其整體 的方式并入本文中。
在工藝期間，該濕式清潔腔室360通常配置用以清潔基材表面。在一方 面中，該濕式清潔腔室適于執(zhí)行一或多個工藝步驟，使暴露在基材表面上的 化合物的末端具有一官能基。連結(jié)及/或形成在基材表面上的官能基包含羥基 (OH)、烷氧基(OR,其中11=甲基、乙基、丙基或丁基)、鹵氧基(OX，其中 X二氟、氯、溴或碘)、鹵化物(氟、氯、溴或碘)、氧自由基和氨基(NR或NR2， 其中R-氫、甲基、乙基、丙基或丁基)。該濕式清潔工藝可將基材表面暴露 在反應(yīng)劑中，例如氨、二硼烷(B2He)、硅烷(SiH》、二硅烷(SiHe)、水、氟化 氫(HF)、氯化氫(HC1)、氧氣、臭氧、過氧化氫、氫氣、氫原子、氮原子、氧 原子、酒精、胺(amines)、其等離子、其衍生物或其組合物。該些官能基可 為隨后CVD或原子層沉積(ALD)步驟中所使用的化學(xué)前體提供一基底，以連 結(jié)在基材表面上。在一實(shí)施例中，該濕式清潔工藝可將基材表面暴露在一反 應(yīng)劑中持續(xù)約l秒至約2分鐘之間。濕式清潔工藝也可包含將基材表面暴露 在RCA溶液(SC1/SC2)、氟化氫最終溶液(HF-last solution),來自WVG或ISSG 系統(tǒng)的水蒸氣、過氧化物溶液、酸性溶液、堿性溶液、其等離子、其衍生物或其組合物中?？捎玫臐袷角鍧嵐に嚸枋鲈诠餐尪傻拿绹鴮＠?,858,547 號以及共案審查中的2002年11月21號提出申請且標(biāo)題為「強(qiáng)化高介電常數(shù) 材料的成核作用的表面預(yù)處理」并公開為US 20030232501號的美國專利申 請案第10/302,752號中，兩者皆在此介由引用其整體的方式并入本文中。
在濕式清潔工藝的 一 范例中，在將基材暴露至用以形成厚度約10?；蚋?低(例如約5埃至約7埃)的化學(xué)氧化層的第二工藝步驟之前，先除去原生氧 化層?？捎梅瘹遄罱K溶液來除去原生氧化物。該濕式清潔工藝可在從應(yīng)用 材料公司取得的TEMPEST @式清潔系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行。在另 一范例中，將基材暴 露在得自WVG系統(tǒng)的水蒸氣中約15秒。已知氟化氫最終處理步驟使用通常 含有低于約1%氟化氫的水溶液來做為該工藝程序的最后步驟，以在暴露出 的硅表面上形成一鈍化層(passivation layer)?？捎迷摲瘹渥罱K工藝可靠地 形成高品質(zhì)柵極氧化層。
如圖14所示，在執(zhí)行該準(zhǔn)備/分析步驟302A之后，接下來可用選自于由 下列工藝所組成的族群中的一或多個基材工藝步驟來處理基材，包含氧化物 蝕刻、金屬蝕刻、EPI、 RTP、 DPN、 PVD、 CVD(例如，CVD多晶硅、TEOS 等)或其它適合的半導(dǎo)體基材處理步驟。
使用UV清潔工藝來改善工藝
隨著半導(dǎo)體組件尺寸縮小，例如45納米節(jié)點(diǎn)或更小，原生氧化物的成長 及/或暴露在有機(jī)污染下所引起的等待時間效應(yīng)變成更嚴(yán)重的問題。為了減少 原生氧化物成長或污染對形成的半導(dǎo)體組件造成的有害影響，可在執(zhí)行沉積 步驟之前，先執(zhí)行一或多個清潔工藝，以確?；谋砻嫣幱陬A(yù)期潔凈程度下。 在該群集設(shè)備的一實(shí)施例中， 一或多個處理腔室201-204或支持腔室211含 有一輻射來源，其適于傳送一或多種波長的UV光以清潔基材表面，以減少 等待時間效應(yīng)，從而準(zhǔn)備好基材以進(jìn)行后續(xù)沉積工藝，例如CVD、 PVD或 ALD類型工藝。在此配置中，在該群集設(shè)備內(nèi)于基材表面上執(zhí)行的工藝步驟 程序包含利用UV能量源來清潔基材表面的步驟(此后稱為UV清潔工藝)。 在沉積步驟之前加入U(xiǎn)V清潔工藝，特別是當(dāng)在執(zhí)行外延(EPI)層沉積步驟前 一刻方執(zhí)行UV清潔工藝是特別有用的，因?yàn)樗练e的EPI層的成核作用和 所形成的EPI層內(nèi)應(yīng)力對于該表面在工藝開始時的狀態(tài)是很敏感的。在一實(shí) 施例中， 一基材處理程序包含一準(zhǔn)備步驟，例如濕式清潔型基材準(zhǔn)備步驟(圖
3314的準(zhǔn)備/分析步驟302C)或預(yù)清潔處理步驟(圖13的準(zhǔn)備/分析步驟302B) 以及UV清潔工藝步驟，以改善基材表面的潔凈度，并且在執(zhí)行例如EPI、 CVD、 PVD或ALD沉積工藝等基材制造步驟之前能更再現(xiàn)地控制基材表面 狀態(tài)。該些準(zhǔn)備步驟，例如濕式清潔型基材準(zhǔn)備步驟或預(yù)清潔工藝步驟，因 此可用來除去基材表面上大部分的污染或原生氧化層，同時該UV清潔工藝 是用來在進(jìn)行隨后的基材工藝步驟之前，為基材表面做最后的準(zhǔn)備及/或鈍化 作用。
在一實(shí)施例中，相對于其它已知清潔技術(shù)而言，使用該UV清潔工藝可 降低執(zhí)行清潔及/或鈍化工藝的溫度，以減少熱預(yù)算。例如，在使用預(yù)期UV 輻射量時，工藝期間的基材溫度可低于75(TC,并且通常低于700。C。在一方 面中，該UV輔助工藝在約500'C至約700。C之間的溫度下執(zhí)行。已知含硅基 材清潔和飩化步驟，通常在執(zhí)行EPI沉積步驟的前一刻方使用，并且通常在 介于約75(TC至約1000。C之間的溫度執(zhí)行。在一方面中，通過在UV輻射的 存在下于含有氫氣的周圍環(huán)境中處理基材，可能降低執(zhí)行該清潔及鈍化工藝 的溫度或清潔表面所需的時間，或同時減低溫度及所需時間兩者。在一實(shí)施 例中，執(zhí)行該UV清潔工藝以準(zhǔn)備干凈且鈍化的含硅基材表面，以沉積外延 成長的含硅薄膜。
參見圖6,在一實(shí)施例中，該微粒減少腔室700更適于用來在基材表面 上執(zhí)行清潔工藝。在一方面中，該微粒減少腔室700包含一封圍701、 一輻 射來源711、 一基材支撐件704、 一加熱組件722、 一真空泵736和一氣體輸 送來源735，該氣體輸送來源735適于輸送含有例如氫氣等還原氣體的清潔 氣體至該處理區(qū)710。操作時，在該基材表面清潔和鈍化工藝期間，利用該 真空泵736將該處理區(qū)710內(nèi)的壓力控制在約0.1至約80Torr之間。該些加 熱組件722和系統(tǒng)控制器102用來在工藝期間將基材溫度控制在約550。C至 約750。C之間，并且通常介于約550°C至約70(TC之間。利用該系統(tǒng)控制器102 和輻射來源711將UV輻射的功率密度控制在約1 mW/cn^至約25 mW/cm2 范圍內(nèi)且具有介于約120納米至約430納米之間的一或多種波長。
在一范例中，通過將該基材暴露在含有氫氣的清潔氣體中，同時暴露在 波長約180納米或更短的輻射下來完成該UV清潔工藝。在UV清潔工藝期 間，將氫氣流速維持在約25 slm至約50 slm之間，同時基材表面溫度是在 50(TC至650。C范圍內(nèi)持續(xù)約l分鐘至約5分鐘。處理區(qū)內(nèi)的壓力可在約0.1Torr至約100 Torr范圍內(nèi)，通常壓力介在約5 Torr至約30 Torr范圍內(nèi)。輸 送至基材表面的UV輻射的功率密度可介在約2 mW/cm2至約25 mW/cm2范圍內(nèi)。
在一實(shí)施例中，如圖16所示，是在執(zhí)行該預(yù)清潔工藝步驟302B之后， 并且在執(zhí)行該工藝步驟304之前執(zhí)行UV清潔工藝302D。圖16標(biāo)出的該工 藝程序301C類似于圖13所示的工藝程序，除了加入傳送步驟A3，和UV清 潔工藝302D以執(zhí)行UV清潔工藝302D之外。應(yīng)注意圖16并不意欲限制該 UV清潔工藝在一工藝程序內(nèi)的執(zhí)行順序，因?yàn)樵撉鍧嵐に嚳稍谌魏我粋€工 藝步驟之前或之后執(zhí)行，而不會背離本發(fā)明的基本范圍。 一般來說，傾向于 在執(zhí)行該UV清潔工藝302D之后，將該基材傳送至或保持在真空或惰性環(huán) 境內(nèi)，以避免或最小化基材表面與氧氣或其它污染物的交互作用，以防止執(zhí) 行下一個基材處理步驟之前在該已凈化的表面上成長出原生氧化物或發(fā)生損 害。因此，通常傾向于在擁有低氧氣分壓或其它污染物的群集設(shè)備內(nèi)執(zhí)行該 UV清潔工藝。
在另一實(shí)施例中，UV輻射來源、基材加熱器和清潔氣體來源是連接或 包含在該群集設(shè)備內(nèi)的一或多個處理腔室內(nèi)(例如，處理腔室201-204)，因此 可在該些腔室中執(zhí)行該UV清潔工藝。在此配置中，可在執(zhí)行沉積工藝前， 先在一處理腔室內(nèi)執(zhí)行該UV清潔工藝，因此不需要一獨(dú)立的傳送步驟 A3，(圖16)。在一實(shí)施例中，在圖12所示的預(yù)清潔腔室1100內(nèi)添加UV輻射 來源(未示出)，以改善在該基材表面上執(zhí)行的預(yù)清潔工藝的工藝結(jié)果。
在一實(shí)施例中，在執(zhí)行該UV清潔工藝后，于基材上執(zhí)行一或多個測量 步驟(例如，第13-14圖的準(zhǔn)備/分析步驟302A)，以分析基材各區(qū)的狀態(tài)，使 得該系統(tǒng)控制器可做出修正動作以改善該UV清潔工藝在后續(xù)基材上的效力 及/或改善一或多個后續(xù)工藝達(dá)到的工藝結(jié)果。 一般來說，該UV清潔工藝變 量可包含UV清潔工藝時間、輸送至基材表面的UV功率強(qiáng)度及/或基材溫度。
在另一實(shí)施例中，在執(zhí)行該UV清潔工藝后，執(zhí)行一或多個測量步驟(例 如，第13-14圖的準(zhǔn)備/分析步驟302A),而后在該基材表面上執(zhí)行一或多個 后續(xù)基材處理步驟(例如，PVD、 CVD或ALD沉積步驟)。在此例中，可用該 些測量步驟來快速分析該基材表面上一區(qū)域的狀態(tài)，以容許該系統(tǒng)控制器對 該工藝程序內(nèi)一或多個工藝步驟中的一或多個工藝變量做調(diào)整，以改善達(dá)到 的工藝結(jié)果。 一般來說，該些工藝變量可包含任何UV清潔工藝變量(例如，
35UV清潔工藝時間、UV來源功率)或基材處理工藝變量(例如，RF功率、工藝
壓力、氣體流速、膜厚、沉積速率、基材溫度)。在一范例中，使用一 XRD
裝置來測量并反饋沉積在第一基材表面上的薄膜應(yīng)力。因此，若所測得的應(yīng)
力超出預(yù)期范圍，該系統(tǒng)控制器可以進(jìn)行例如調(diào)整uv清潔工藝的時間以改
善基材表面潔凈度并降低形成在第二基材上的沉積層的應(yīng)力。當(dāng)沉積膜特性 (例如，應(yīng)力/應(yīng)變)對于執(zhí)行例如外延沉積硅層等沉積工藝前的基材表面狀態(tài) 非常敏感時，此工藝是非常重要的。
將測量步驟整合在該群集設(shè)備內(nèi)容許在工藝程序的一或多個工藝步驟 后，快速地反饋預(yù)期或非預(yù)期的工藝結(jié)果，以輔助減少基材報(bào)廢和組件變異 性。群集設(shè)備內(nèi)的整合的測量步驟也可通過免除浪費(fèi)時間在該群集設(shè)備內(nèi)操
作測試晶圓或檔片(dummy waf er)以預(yù)評估 一 或多個工藝步驟的需要，而改善 該群集設(shè)備的生產(chǎn)力。此外，使用位于受控制的群集設(shè)備的真空或惰性環(huán)境 區(qū)(例如，傳送區(qū)域110)內(nèi)，或與其連通的一或多個測量腔室可避免基材表面 與氧氣或其它污染物的交互作用及/或使其減至最小，因而相對于需要在該受 控制真空或惰性環(huán)境外執(zhí)行測量步驟的工藝程序而言，能提供更快速且真實(shí) 的測量結(jié)果。因此通常傾向于將該群集設(shè)備配置成能使該(等)測量腔室與該 群集設(shè)備連接，使得此往返該些測量腔室的傳送步驟能在擁有低的氧氣分壓 或低污染物的環(huán)境中執(zhí)行。
UV輔助沉積工藝
在一實(shí)施例中， 一基材處理腔室含有一UV輻射來源，其適于在基材處 理步驟期間(例如，第13、 14和16圖的基材處理步驟304-306)降低基材工藝 溫度。隨著特征尺寸降低至45納米和更低，使得降低基材工藝溫度的需要變 得曰益重要。需要降低工藝溫度，是為了最小化或避免材料在所形成的組件 各層間互相擴(kuò)散所造成的組件產(chǎn)率問題?；臏?zhǔn)備步驟和基材制造步驟兩者 均需要較低的工藝溫度。降低基材工藝溫度可改善所形成組件的熱預(yù)算，從 而改善所形成組件的組件產(chǎn)率和可使用壽命。因此傾向于使用在組件制造工 藝中使用具有較低工藝溫度的一或多個工藝步驟。
為了實(shí)現(xiàn)此任務(wù)， 一基材處理腔室(之后簡稱處理腔室)在執(zhí)行該組件制 造工藝的步驟期間將基材的一或多個表面暴露在UV輻射下。在使用時，該 UV輻射來源適于傳送足夠的能量至基材表面，以減少使沉積或蝕刻工藝發(fā)生在基材表面上所需要的熱能量。 一般來說，咸信以介于約120至約430納 米(nm)之間的波長在介于約5至約25 mWatts/cm2的功率密度下輸送UV輻射 至基材表面的輻射來源可用來輔助大部分的已知CVD或ALD工藝。應(yīng)注意 到該UV輻射波長和所傳送的功率可能需要調(diào)整以適用于特定溫度、前體和 基材組合。可利用含有例如氙、氬、氪、氮、氯化氙、氟化氪、氟化氬等元 素的燈供應(yīng)來自該輻射來源的輻射。典型的輻射來源可以是已知的UV燈(例 如，汞蒸氣燈)或其它類似裝置。也可使用擁有不同放射波長的UV輻射來源 的組合。在一實(shí)施例中，該工藝期間的壓力范圍在約0.1至約80Torr間。
圖16標(biāo)出一例示性處理腔室1600的簡要剖面?zhèn)纫晥D，其可做為圖2-3 所示的群集設(shè)備100內(nèi)的一或多個處理腔室201-204。在一實(shí)施例中，如圖 16所示，該沉積處理腔室包含不繡鋼外罩結(jié)構(gòu)1601,其罩住該處理腔室1600 的各種功能組件。 一石英腔室1630包含上石英腔室1605以及下石英腔室 1624,其中上石英腔室1605含有該UV輻射來源1608,以及下石英腔室1624 含有一工藝空間1618。提供反應(yīng)性物種至工藝空間1618,并且從工藝空間 1618除去工藝副產(chǎn)物。 一基材1614擱置在一臺座1617上，并且該些反應(yīng)性 物種是供應(yīng)至該基材1614表面1616上，并且隨后從表面1616上除去副產(chǎn)物。 使用紅外燈1610來加熱基材1614和工藝空間1618。來自紅外燈1610的輻 射行進(jìn)通過上石英腔室1605的上石英窗口 1604,并通過下石英腔室1624的 下石英部分1603。用于上石英腔室1605的一或多種冷卻氣體從入口 1611進(jìn) 入并由出口 1628而離開(1613)。在處理腔室為CVD或ALD型處理腔室的實(shí) 施例中，下石英腔室的前體以及稀釋劑、清潔劑和排放氣體是透過入口 1620 進(jìn)入并且透過出口 1638而離開(1622)。該些出口 1628和1638與相同的真空 泵連通，.或利用不同泵控制在相同壓力下，使得上石英腔室1605和下石英腔 室1624的壓力相等。因此該UV輻射是用來能量化該些反應(yīng)性物種、輔助反 應(yīng)物的吸附作用以及幫助工藝副產(chǎn)物從基材1614的表面1616脫附。例示沉 積腔室、UV清潔工藝和利用UV輔助沉積工藝來沉積EPI薄膜的工藝是進(jìn) 一步描述于共同讓渡的2004年6月10號提出申請的美國專利申請案第 10/866,471號中，其在此通過引用其整體的方式并入本文中。
在一范例中，是于處理腔室1600內(nèi)在較佳地約40(TC的溫度下利用二硅 烷(Si2H6)加上氨(NH3)的混合物來沉積氮化硅(SiN)薄膜，同時以約172納米 的波長以及約5至約10 mWatts/cm2之間的功率密度傳送UV輻射。通常，已知氮化硅沉積工藝需要約650°C或更高的溫度。
在該群集設(shè)備的一實(shí)施例中，在執(zhí)行一或多個UV輔助基材工藝步驟(例
如，沉積步驟)之后，執(zhí)行一或多個測量步驟(例如，第13-14圖的準(zhǔn)備/分析 步驟302A)。在此例中，可使用該些測量步驟來快速分析沉積在該基材表面 上的 一或多個膜層的狀態(tài)，以容許該系統(tǒng)控制器對于該基材工藝步驟的工藝 變量做調(diào)整，以改善在該基材表面上形成該層的工藝。 一般來說，該些工藝 變量可包含，例如UV輻射強(qiáng)度(例如，功率)、沉積時間、工藝壓力、工藝 氣體流速、RF功率、膜厚或基材溫度。在一范例中，使用XRD裝置來測量 并反饋沉積在第 一基材表面上的薄膜應(yīng)力，因此該系統(tǒng)控制器可以例如調(diào)整 后續(xù)沉積工藝的UV功率以改善利用該UV輔助沉積工藝所形成的沉積層的 薄膜特性，例如應(yīng)力。在沉積膜層的特性(例如，應(yīng)力/應(yīng)變)對于沉積工藝期 間的熱環(huán)境非常敏感的情況下，此工藝是非常重要的。將測量工藝步驟整合 在該群集設(shè)備內(nèi)，可容許在一或多個基材生產(chǎn)工藝步驟之后快速地反饋所得 到的預(yù)期或非預(yù)期工藝結(jié)果，因此通過減少不當(dāng)處理的基材數(shù)量來改善組件 產(chǎn)率，并且通過免除浪費(fèi)時間在該群集設(shè)備內(nèi)使用多個測試晶圓來預(yù)先評估 該工藝程序中一或多個工藝步驟的需要，來改善該群集設(shè)備的生產(chǎn)力。
雖然前述是針對本發(fā)明多個實(shí)施例，但可在不背離本發(fā)明基本范圍下設(shè) 計(jì)出數(shù)種本發(fā)明的其它及進(jìn)一步實(shí)施例，并且其范圍是由如下權(quán)利要求書決 定。
權(quán)利要求
1. 一種基材處理設(shè)備，其包含一或多個側(cè)壁，用以形成一傳送區(qū)域，該傳送區(qū)域內(nèi)設(shè)置有一機(jī)械手臂；一第一支持腔室，配置在該傳送區(qū)域內(nèi)并且用以測量該基材表面的特性；一基材處理腔室，其與該傳送區(qū)域連通；以及一預(yù)清潔腔室，其適于在該基材處理腔室內(nèi)執(zhí)行工藝步驟之前，準(zhǔn)備一基材的表面。
2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該傳送區(qū)域維持在介于約10-6托耳至約700托耳之間的壓力。
3. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該第一支持腔室適于利用XRD、XPS、反射儀或橢圓測量儀技術(shù)來測量 一 基材表面的特性。
4. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該基材處理腔室為分耦式等離子氮化腔室、快速熱處理腔室、化學(xué)氣相沉積腔室、原子層沉積腔、或物理氣相沉積腔室。
5. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，更包含一第二支持腔室，其用于從一基材表面上除去污染物，其中通過從設(shè)置在該一或多個側(cè)壁上的一來源傳送紫外線輻射至該基材表面來除去該污染物。
6. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中在該第一支持腔室內(nèi)測得的該基材表面特性是選自于由該區(qū)域內(nèi)所含材料的應(yīng)力、應(yīng)變、厚度和成分所組成的族群中的一特性。
7. —種基材處理設(shè)備，其包含一或多個側(cè)壁，其形成一傳送區(qū)域，該傳送區(qū)域內(nèi)設(shè)置有一機(jī)械手臂；一或多個基材處理腔室，其與該傳送區(qū)域連通；一支持腔室，其與該機(jī)械手臂進(jìn)行傳送互動，其中該支持腔室適于測量該基材表面的特性；以及一處理腔室，其與該傳送區(qū)域連通，其中該處理腔室包含 一基材支撐件，設(shè)置在該處理腔室的一處理區(qū)內(nèi)；以及 一第一輻射來源，其適于傳送一或多種UV波長的光線至一位于該基材支撐件上的基材的一表面。
8. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中該傳送區(qū)域維持在介于約10-6托耳 至約700托耳之間的壓力。
9. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中該一或多個基材處理腔室是分耦式等 離子氮化腔室、快速熱處理腔室、化學(xué)氣相沉積腔室或原子層沉積腔室。
10. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中該支持腔室適于利用XRD、 XPS、 反射儀或橢圓測量儀技術(shù)來測量一基材表面的特性。
11. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，更包含一第二支持腔室，適于從一基材 表面上除去污染物，其中通過從與該 一 或多個側(cè)壁至少其中 一 者相連接的一 第二輻射來源傳送紫外線輻射至該基材表面來去除該污染物。
12. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中該第一輻射來源適于以介于約1至 約25 mWatts/cm2之間的功率密度來傳送介于約120納米至約430納米之間 的一或多種光波長。
13. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中該處理腔室更包含一氣體來源，其 適于輸送一清潔氣體至該處理區(qū)，其中該清潔氣體含有氫氣。
14. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，更包含 一晶圓盒，適于容納兩或多個基材；一負(fù)載鎖定室，其與該機(jī)械手臂交流，其中該負(fù)載鎖定室適于抽空至低于大氣壓的壓力；以及一第二機(jī)械手臂，其適于在該晶圓盒和該負(fù)載鎖定室之間傳送置于該晶 圓盒內(nèi)的該兩或多個基材的其中一者。
15. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中在該支持腔室內(nèi)測得的該基材表面 特性是選自于由該區(qū)域內(nèi)所含材料的應(yīng)力、應(yīng)變、厚度和成分所組成的族群 中的一特性。
16. —種基材處理設(shè)備，其包含一或多個側(cè)壁，其形成一傳送區(qū)域，該傳送區(qū)域中設(shè)置有一機(jī)械手臂； 一支持腔室，其與該機(jī)械手臂可傳送交流，其中該支持腔室適于測量該基材表面的一特性；一第一處理腔室，其與該傳送區(qū)域連通，其中該第一處理腔室包含 一基材支撐件，設(shè)置在該處理腔室的處理區(qū)內(nèi)；以及 一第一輻射來源，其適于傳送一或多種UV光波長至位在該基材支撐件上的一基材表面；以及一第二處理腔室，其與該傳送區(qū)域連通，其中該第二處理腔室包含 一基材支撐件，設(shè)置在該處理腔室的處理區(qū)內(nèi)；一第二輻射來源，其適于傳送一或多種UV光波長至位在該基材支撐件 上的一基材表面；以及一氣體來源，其適于傳送一清潔氣體至該處理區(qū)，其中該清潔氣體含有 氫氣。
17. 如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中該傳送區(qū)域維持在介于約10-6托 耳和約700托耳之間的壓力。
18. 如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中該第一處理腔室是分耦式等離子氮 化腔室、快速熱處理腔室、化學(xué)氣相沉積腔室或原子層沉積腔室。
19. 如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中該支持腔室適于利用XRD、 XPS、 反射儀或橢圓測量儀技術(shù)來測量一基材表面的特性。
20. 如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，更包含一第二支持腔室，其適于從一基材表面上除去污染物，其中通過從與該一或多個側(cè)壁至少其中一者相連接的 一第二輻射來源傳送紫外線輻射至該基材表面來除去該污染物。
21. 如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中該第一和第二輻射來源適于以介于 約1至約25 mWatts/cm2之間的功率密度傳送介于約120納米至約430納米 之間的一或多種光波長。
22. 如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中在該支持腔室內(nèi)測得的該基材表面 的特性是選自該區(qū)域內(nèi)所含材料的應(yīng)力、應(yīng)變、厚度和成分所組成的族群中 的一特性。
23. —種在一群集設(shè)備內(nèi)形成半導(dǎo)體組件的方法，其包含 在一基材處理腔室內(nèi)修改一基材的表面；在修改該基材表面后測量該基材的 一 區(qū)域的特性； 比較所測得的特性和已儲存在一 系統(tǒng)控制器內(nèi)的數(shù)值；以及 基于所測得的特性和儲存在該系統(tǒng)控制器內(nèi)的數(shù)值的比較，來改變該修 改基材表面的工藝期間的一工藝變量。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中上述測量一區(qū)域的特性的步驟包含 測量一選自該區(qū)域內(nèi)所含材料的應(yīng)力、應(yīng)變、厚度和成分所組成的族群中的 特性。
25. 如權(quán)利要求23所述的方法，更包含在修改該基材表面之前，預(yù)清潔 該基材表面。
26. 如權(quán)利要求23所述的方法，更包含在形成該組件特征之前，從該基 材表面除去污染物，其中除去污染物的步驟包含將該基材表面暴露在至少一波長介于約120納米至約430納米之間的輻 射下；提供一含有氫氣的清潔氣體至該基材表面；以及 加熱該基材至一低于約75CTC的溫度。
27. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中上述修改一基材表面的步驟包含 執(zhí)行一選自于由分耦式等離子氮化工藝、外延層沉積工藝、快速熱處理工藝、 化學(xué)氣相沉積工藝、原子層沉積工藝和物理氣相沉積工藝所組成的族群中的 工藝。
28. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中上述修改一基材表面的步驟更包 含在修改該表面的步驟期間，將該基材表面暴露在至少一波長介在約120 納米至約430納米之間的輻射下。
29. —種在一群集設(shè)備內(nèi)形成半導(dǎo)體組件的方法，其包含 在一基材處理腔室內(nèi)修改一基材的表面；利用配置在一傳送區(qū)域內(nèi)的一機(jī)械手臂將一基材設(shè)置于該群集設(shè)備的該傳送區(qū);l或內(nèi)；測量設(shè)置在該傳送區(qū)域內(nèi)的該基材表面的特性； 比較所測得的特性和儲存在一系統(tǒng)控制器內(nèi)的數(shù)值；以及 基于所測得的特性和儲存在該系統(tǒng)控制器內(nèi)的數(shù)值的比較，來調(diào)整該修改基材表面的工藝中的一工藝變量。
30. 如權(quán)利要求29所述的方法，更包含在形成一組件特征之前，預(yù)清潔 該基材表面。
31. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中上述測量一區(qū)域的特性的步驟包 含測量一選自于由該區(qū)域內(nèi)所含材料的應(yīng)力、應(yīng)變、厚度和成分所組成的 族群中的特性。
32. 如權(quán)利要求29所述的方法，更包含在形成該組件特征之前，將該基 材表面暴露在來自 一輻射來源的紫外線輻射下，以除去該基材表面的污染物。
33. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中上述修改一基材表面的步驟包含執(zhí)行選自于由分耦式等離子氮化工藝、外延層沉積工藝、快速熱處理工藝、化學(xué)氣相沉積工藝、原子層沉積工藝和物理氣相沉積工藝所組成的族群中的一工藝。
34. 如權(quán)利要求29所述的方法，更包含在形成該組件特征之前，從該基材表面除去污染物，其中該除去污染物的步驟包含將該基材表面暴露在至少一波長介在約120納米至約430納米之間的輻射下；提供一含有氫氣的清潔氣體至該基材表面；以及加熱該基材至一低于約750'C的溫度。
35. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中上述修改一基材表面的步驟更包含在修改該表面的處理步驟期間，將該基材表面暴露在至少一波長介在約120納米至約430納米之間的輻射下。
全文摘要
本發(fā)明方面大體來說提供一種使用多腔室工藝系統(tǒng)來處理基材的設(shè)備及方法，其適用于處理基材并分析在基材上執(zhí)行的工藝結(jié)果。在本發(fā)明一方面中，使用一或多個分析步驟及/或預(yù)清潔步驟來降低等候時間對組件產(chǎn)率的影響。在本發(fā)明一方面中，使用一系統(tǒng)控制器及一或多個分析腔室來監(jiān)視及控制一處理腔室配方及/或工藝順序，以減少因?yàn)橐淹瓿山M件上有缺陷而造成基材報(bào)廢以及組件效能差異性等問題。本發(fā)明實(shí)施例大體上也提供數(shù)種可重復(fù)且可靠地形成用于各種應(yīng)用中的半導(dǎo)體組件的方法和系統(tǒng)。
文檔編號H01L21/00GK101484973SQ200780025404
公開日2009年7月15日 申請日期2007年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月3日
發(fā)明者A·薩摩羅伏, P·漢森, R·塔庫爾 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司