專利名稱：允許在不同環(huán)境下進行處理的襯底處理平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及半導體處理設(shè)備，更具體而言，本發(fā)明涉及這樣的 平臺，多處理室安裝到該平臺。
背景技術(shù)：
許多現(xiàn)代商業(yè)半導體處理是在單晶片處理室內(nèi)中進行的，其中單晶片處理室通過相應(yīng)真空縫隙閥(slitvalve)安裝到中央傳送室。傳送室以及 許多相關(guān)控制和真空設(shè)備稱為平臺(platform)，該平臺能夠與不同類型 的處理室組合。不同處理室允許進行濺射、蝕刻、化學氣相沉積(CVD) 和快速熱處理(RTP)。傳送室保持在低壓下，來防止晶片在處理步驟之 間受到污染和可能的氧化，并將處理室一直保持在低壓下，對于蝕刻而 言，該低壓可以在毫托的范圍，對于濺射該低壓在微托的范圍。傳送室內(nèi) 的機械臂能夠?qū)⒕瑥恼婵昭b載鎖中的晶片盒子傳送到任何處理室，并還 能夠在用于不同處理步驟的室之間傳送晶片。盡管包括真空傳送室的多室平臺非常有效，但是它們大且比較昂貴。 此外，它們在非常昂貴的潔凈室中占據(jù)了大量的地面空間。即，它們具有 較大的占地面積(footprint)。另外，它們的尺寸要求平臺和它的室分開 運輸，且許多管件和配線斷開。結(jié)果，即使該系統(tǒng)已經(jīng)在設(shè)備工廠組裝和 測試，也需要為了運輸而將其拆開，并在晶片制造線上重新組裝和重新測 試。因此，定購系統(tǒng)和將其投入生產(chǎn)之間的交付時間會很長。因而，在一 些應(yīng)用中，更簡單的平臺是有用的?？焖贌崽幚?RTP)是從真空傳送室受益不大的一個應(yīng)用。在RTP 中，高強度燈的陣列能夠快速地將晶片加熱到高溫(例如，70(TC或者甚 至125(TC以上)，以熱激發(fā)諸如退火或者氧化的處理。在升高溫度下，經(jīng) 過比較短的時間之后，燈關(guān)閉，晶片快速冷卻，由此降低了熱預(yù)算。RTP 通常在大氣壓下或者在比較不嚴格的真空下(例如，在Torr范圍)進行。 在美國專利申請公開2003/0186554中，Tam等人描述了一般類型的RTP 平臺，該平臺可以是購買來自Santa Clara, California的Applied Materials, Inc.的Vantage platform,其中該專利申請的全部內(nèi)容通過引用而包含于 此。在圖1的正投影圖中圖示的RTP系統(tǒng)10包括兩個安裝在公共的框架 16上的RTP室12、 14，公共的框架還安裝相應(yīng)控制器18、 20和氣體供應(yīng) 系統(tǒng)22和排出泵。兩個RTP室12、 14通過相應(yīng)的縫隙閥連接到工廠接口 26，工廠接口 26可以形成平臺的機械設(shè)備和潔凈室之間的壁。諸如FOUP 盒子的通道裝載盒子30內(nèi)的操作器將盒子30內(nèi)的架子支撐的多個晶片32 運輸?shù)焦S接口 20中的兩個盒子位置。工廠接口 26中的單個未圖示的機 械手能夠?qū)⒕?2從任何一個裝載的盒子30傳送到任何一個RTP室 12、 16中以進行處理，并在處理之后將其傳送回盒子30中。此操作允許 在操作器將盒子30裝載到工廠接口 26或者從工廠接口 26將盒子30卸載 的同時，兩個RTP室12、 14進行幾乎連續(xù)的處理。圖示的系統(tǒng)IO不包括用于盒子的真空裝載鎖，并且RTP室12、 14在 晶片循環(huán)之間打開至潔凈室的大氣。傳統(tǒng)使用此系統(tǒng)的RTP室12、 14沒 有被抽成真空，而在大致大氣壓力下操作。處理氣體被充分地加壓而被強 制進入排出管路。由于沒有真空泵所以此限制簡化了平臺，并且高強度燈 能夠在燈窗上的壓力差最小的情況下工作于大氣壓下。該系統(tǒng)足夠小，使 得安裝在框架16上的系統(tǒng)可以完整地被運輸，并在工廠接口 26相鄰的制 造線處快速組裝。Tam等人解決了防止?jié)崈羰抑械奈廴疚镌诰瑐魉瓦^程中流入室中的 大氣工廠接口的問題。當縫隙閥打開時，它們在室內(nèi)略微保持惰性氣體的 正壓力，使得惰性氣體流入工廠接口，而不是潔凈室的大氣流入室中。發(fā)明內(nèi)容多室襯底處理平臺包括在大氣壓力下工作并用于保持襯底盒子的工廠 接口和通過相應(yīng)的帶閥的縫隙連接到工廠接口的多個處理室。機械手能夠 將襯底在盒子和處理室之間傳送。至少一個處理室能夠在低壓(例如，小 于200Torr)下工作，或者能夠真空抽吸以去除處理氣體(尤其是毒性氣 體)。處理室可以構(gòu)造成熱處理室(RTP)，其包括將輻射能量通過窗引導 到真空處理室的白熾燈陣列，真空處理室保持被熱處理的襯底。傳熱氣體 (例如，氦)供應(yīng)到包圍該陣列的燈頭空腔中，并真空抽吸至低壓，優(yōu)選 接近真空處理室內(nèi)的壓力。單個真空泵能夠抽吸多RTP室的燈頭。本發(fā)明包括在RTP室中進行的多步驟處理，尤其是開孔至大氣用于襯 底傳送的RTP室，在處理中，在不同的處理壓力和溫度下進行不同的步 驟。本發(fā)明的一個方面包括與RTP室相鄰并用于混合氧和氫的歧管，氧和 氫在氣體面板中計量，并由單獨的氣體管路分配到歧管。本發(fā)明的另一方面包括惰性氣體的氣體板(gas sheet)，該氣體板可 以是形成在工廠接口和縫隙閥之間的端口上，尤其是當縫隙閥打開時形 成，以防止處理氣體流回到工廠接口中。


圖l是傳統(tǒng)的大氣壓力系統(tǒng)平臺的正投影圖。 圖2是本發(fā)明一個實施例的壓力可變系統(tǒng)平臺的正投影圖。 圖3是可在低壓下工作并作為本發(fā)明的系統(tǒng)平臺的一部分的快速熱處 理(RTP)的一個實施例的示意剖視圖。圖4是圖2的系統(tǒng)內(nèi)氣體供應(yīng)管件的示意圖示。圖5是將工廠接口連接到處理室，并包括用于在縫隙閥打開時形成氣 體板的裝置的端口的正投影圖。圖6是圖3的系統(tǒng)平臺和其操作的示意平面視圖。 圖7是本發(fā)明進行的多步驟熱處理的時序圖。
具體實施方式
圖1圖示的一般類型的平臺具有工廠接口 26但不具有裝載鎖，并能 夠修改成圖2的正投影圖中圖示的多室系統(tǒng)40，多室系統(tǒng)40用于混合的
處理環(huán)境，并具有一個或者兩個快速熱處理(RTP)室42、 44，快速熱處 理室42、 44能夠被真空抽吸至較低壓力，并允許使用毒性氣體。此外， 系統(tǒng)40包括用于抽吸兩個RTP燈頭(lamphead)的真空泵46，真空泵46 支撐在框架16上并通過排出管路48、 50連接到RTP室42、 44?？焖贌?處理室42、 44是能夠在低于200Torr的內(nèi)部處理壓力下工作的低壓室的示 例。非RTP室的室可以用于本發(fā)明，但是RTP是直接受益的。在不期望 的來自室的處理氣體凈化過程中，需要低壓。低壓需要室中的附加特征和 其泵來用于產(chǎn)生近似真空和室壁上較大的壓力差。RTP室42、 44可以包括之前僅僅當室安裝到真空抽吸的傳送室時使 用的f寺征。在圖3中的剖視圖示意圖示的低壓RTP室42、 44包括真空室 52，真空室52容納用于與燈頭58相對地支撐晶片56的晶片支撐件54， 燈頭58通過窗60輻射加熱晶片56，所有這些部件布置成繞中心軸線62 大致對稱。窗60由諸如石英的玻璃材料形成。窗比較大且薄，不能承受 較大的壓力差。燈頭58由支撐大陣列的高強度白熾燈66的金屬燈體64形 成，白熾燈66設(shè)置在孔68中，孔68用作將燈輻射通過窗60朝向晶片56 引導的燈管。燈66 —般布置在六邊形閉合封裝陣列中，但是此外它們可 以分組在多個單獨控制徑向區(qū)域且該區(qū)域的中心在中心軸線62上，以允 許有效的輻射強度。真空室52包括支撐窗60的主室體71。當夾持件74或者諸如螺釘或 者螺栓的其它緊固組裝將窗和主室體、燈體64壓在一起時，O型環(huán)72、 73將窗60密封到主室體68和燈體64。環(huán)形通道76形成在主室體71中， 在環(huán)形通道76中，設(shè)置能夠繞環(huán)形通道76中的中心軸線62旋轉(zhuǎn)的磁轉(zhuǎn) 子。磁定子80由未圖示的電動機驅(qū)動，以繞中心軸線62旋轉(zhuǎn)，并通過主 室體71磁耦合到磁轉(zhuǎn)子78，以將主室體71支撐在豎直方向，并驅(qū)動其繞 中心軸線62旋轉(zhuǎn)。磁轉(zhuǎn)子78支撐管狀升降器81，升降器又支撐具有環(huán)形 凸緣84的邊緣環(huán)82，環(huán)形凸緣84的末端支撐晶片56的外周。凸緣84的 通常的寬度是約4mm。因此，晶片56繞中心軸線62旋轉(zhuǎn)，例如以約 240rpm的速度。管狀升降器81通常由氧化硅形成，而邊緣環(huán)82可以由 硅、碳化硅或者涂覆硅的石英形成。晶片下方主室體71的底壁86的內(nèi)部
可以被高度拋光，以在晶片56下方形成黑體腔88，用于當燈頭58輻射加 熱晶片56時晶片56發(fā)出的熱輻射。黑體腔71的示例高度是約4.3mm。多個(例如七個)高溫溫度計90由設(shè)置在孔94中的光管92耦合，以 接收來自晶片56或者邊緣環(huán)82的不同徑向部分的輻射以測量當邊緣環(huán)82 和被支撐的晶片56繞中心軸線62旋轉(zhuǎn)時溫度或者其它熱性的分布，其中 孔94形成在底壁86中的不同徑向位置處。功率供應(yīng)控制器96接收高溫溫 度計90的輸出，因而調(diào)節(jié)輸出到白熾燈66的功率。改變功率以控制加熱 速率，進而將功率有差別地供應(yīng)到徑向加熱區(qū)域(例如，300mm晶片上的 13個區(qū)域))以提高晶片56上的徑向溫度分布。處理空間100形成在窗60和晶片56上的頂表面之間，并具有例如 36mm的厚度。諸如氫和氧的混合物的處理氣體可以從氧源102和從氫源 104經(jīng)由相應(yīng)質(zhì)流控制器106和108、氣體入口 IIO供應(yīng)到處理空間100 中。氧和氫用于稱為原地蒸氣產(chǎn)生的氧化處理。即，氧和氫在保持在例如 5Torr和20Torr之間的低壓下的室內(nèi)進行反應(yīng)以形成水蒸氣。然而，如果 本發(fā)明應(yīng)用到諸如臭氧氧化、氮化、氫退火和化學氣相沉積的其它生產(chǎn)處 理，則可以使用其它處理氣體。通常，諸如氬的惰性氣體從源112通過另 一質(zhì)流控制器114來供應(yīng)用作凈化氣體或者稀釋劑。對于不需要計量的氣 體流量，可以用限流孔和閥來代替質(zhì)流控制器。真空泵120通過閥122連接到處理空間IOO—側(cè)上的泵端口 124，以 排出處理氣體和反應(yīng)副產(chǎn)品，并將處理空間100抽吸至亞大氣壓。在毒性 或者易燃氣體的情況下，泵120應(yīng)該遠離圖2的系統(tǒng)40，并優(yōu)選地在潔凈 室下方的配備用于處理和處置毒性或者易燃氣體的另一個室中。連接到圖 1的大氣系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)RTP室12、 14不必要求真空泵，而是可以依賴 于加壓的處理氣體以驅(qū)動氣體流入排出管路或者端口 ，并依賴于加壓凈化 氣體，以在晶片傳送之前將任何毒性或者易燃氣體從室去除。諸如氦的傳熱氣體從氣體源130通過被動限流孔131供應(yīng)(例如，通 過50sccm的氦)，然后通過閥132，經(jīng)過壓力釋放孔133到燈孔68的后 面的氣體歧管135。閥132和壓力釋放孔133兩者都由氣體控制器134和 功率供應(yīng)源90 —起控制，來調(diào)節(jié)供應(yīng)到燈頭58的氣體歧管135的氦的絕
對供應(yīng)量和壓力。燈66的燈泡136松配裝在燈孔68內(nèi)，并且多孔填充材 料將燈泡136的后部固定到燈孔68的頂部。傳熱氣體從歧管135流動到燈 泡136和燈孔68的側(cè)面之間的間隙中，以促進燈46的冷卻。公共的燈頭真空泵46通過燈頭出口 138和相應(yīng)的排出管路48、 50連 接到燈頭體64的密封室內(nèi)的包圍燈泡136的空間中，來控制窗60背側(cè)的 壓力，并減小窗60上的壓力差。閥139能夠阻塞相應(yīng)排出軟管48、 50上 上的流，而減壓口 140可以調(diào)節(jié)出口 138上的壓力以及阻擋燈頭58內(nèi)的壓 力。連接到主泵端口 124的壓力計141或者其它壓力傳感器測量處理空間 100內(nèi)的壓力。氣體控制器134通過未圖示的電線接收來自高溫溫度計 141的壓力信號，并通過另一個未圖示的電線控制兩個閥132、 139和兩個 卸壓孔133、 140，來適合地控制燈頭壓力。理想地，在大氣晶片傳送過程中、在抽吸降壓(pump down)過程 中、在處理過程中和在凈化過程中，在燈頭中窗60的背側(cè)的氦的壓力近 似等于窗60的前側(cè)上的處理空間100的處理或者凈化氣體或者大氣壓 力。如果需要的話，可以將燈頭壓力提高到大氣壓力以上，這取決于氦源 130的壓力。應(yīng)該避免燈頭58和處理空間100之間(即，在窗60上)超 過5Torr的壓力差。如果兩個室42、 44都是低壓室，僅僅單個真空泵46 就可以通過相應(yīng)出口端口 138和閥139連接到相應(yīng)室42、 44。氣體流量控 制器141通過未圖示的電線控制各種質(zhì)流控制器、閥、孔和泵，來在處理 的循環(huán)的不同階段中控制氣體的流量以及背側(cè)和前側(cè)的壓力。冷卻通道142形成在燈頭體64中，以運輸通過入口 144供應(yīng)和通過出 口146排出的冷卻水。冷卻通道142包圍燈孔68，由此在傳熱氣體的輔助 下冷卻燈64，氦用作傳熱氣體，以在一些RTP處理所用的低壓下增加熱 耦合。相反，對于大氣處理，氦不要求作為傳熱氣體，并且大氣空氣環(huán)境 提供了充分的燈頭58內(nèi)的傳熱。因而，低壓RTP室42、 44需要新的燈頭真空泵46、新的處理真空泵 120、用于將來自氣體面板的氣體供應(yīng)室的管件和大氣RTP室不需要的元 件。在圖2圖示的簡易氣體供應(yīng)管路152、 154、 156將諸如氧、氫和氦的
不同氣體供應(yīng)到系統(tǒng)40，并以可拆卸的方式連接在固定到框架16的底部 的氣體對接板(gas dock plate) 158的底部。非原地蒸氣產(chǎn)生的處理可以 要求其它氣體。氮或者氬可以附加地作為凈化氣體供應(yīng)。如圖4示意所 示，系統(tǒng)氣體供應(yīng)管路160、 162、 164通過對接板158連接到簡易氣體供 應(yīng)管路152、 154、 156中相應(yīng)一者，并分開供應(yīng)兩個氣體面板166、 168， 兩個氣體面板166、 168分別與兩個RTP室42、 44相連接，并在RTP室 和框架16的后部之間的區(qū)域中支撐在框架16內(nèi)。氣體面板166、 168包含 各種閥、質(zhì)流控制器和與兩個RTP室相連接的其它流量控制裝置。氦從氣 體面板166、 168通過氣體管路170、 171直接供應(yīng)到RTP室42、 44。類 似的直接管路可以設(shè)置用于氬和氮以及大多數(shù)處理氣體。然而，用于原地 蒸氣產(chǎn)生的氧和氮由氣體管路172、 174、 176、 178供應(yīng)到分別與RTP室 42、 44相連接并位于其附近的兩個歧管180、 182。氣體閥184、 186、 188、 190位于氣體管路172、 174、 176、 178的靠近歧管180、 182的一 端。由氣體面板166、 168中的四個質(zhì)流控制器計量的氧和氫在歧管180、 182中混合，并且蒸氣產(chǎn)生混合物快速地通過氣體入口輸入到RTP室42、 44。混合因安全的原因而延遲，并簡化了蒸氣產(chǎn)生處理的動力特性。大氣工廠接口 26的另一缺陷是在處理室中所用的毒性或者易燃氣體 會回流到工廠接口 26中，并從那里直接流入潔凈室中。然而，圖3的低 壓室42、 44的附加的體積容量允許在處理之后有力地抽吸處理空間，以 更有效地去除任何殘留的不需要的氣體。室42、 44然后在縫隙閥打開至 工廠接口的大氣壓力之前快速地用氬或者其它惰性氣體填充以允許晶片傳 送。在前述公開的申請中，Tam等人公開了在存在毒性處理氣體的情況下 附加的室凈化?？蓱?yīng)用到大氣和低壓室的另一技術(shù)在縫隙閥開啟時在室縫 隙處形成惰性氣體幕(gas curtain)。如圖5的正投影圖中所示，RTP室 200通過具有O型環(huán)204的端口 202在壁中相應(yīng)孔周圍擠壓工廠接口 26的 壁而密封到工廠接口 26。晶片縫隙206形成在RTP室200的壁中，以允 許機械手葉片和其支撐的晶片通過。位于RTP室200內(nèi)的未示出的縫隙閥 能夠關(guān)閉晶片縫隙206，以將RTP室200的處理空間100與工廠接口 26隔
離開來，或者以將晶片縫隙206打開以允許晶片傳送。諸如氬的惰性氣體從氬源112通過另一質(zhì)流控制器或者閥和限流孔進 行供應(yīng)，因而選擇性供應(yīng)到氣體供應(yīng)歧管208，氣體供應(yīng)歧管208在端口 202的晶片縫隙206的下方和外側(cè)具有未圖示的氣體入口縫隙。氣體出口 縫隙210形成在與從氣體歧管208供給的氣體入口縫隙相對的一側(cè)上，并 與之平行，比之更長。氣體出口縫隙219在晶片縫隙206的整個寬度上延 伸更長。未圖示的氣體排出歧管接收來自氣體出口縫隙210的氣體，并將 其供給到排出口 212。單獨的真空泵或者室泵120可以抽吸排出端口 212。可選地，較大的凈化壓力可足夠?qū)怏w通過排出管路排出。在已經(jīng) 使用毒性或者易燃處理氣體時剛剛打開室縫隙閥之前，惰性氣體供應(yīng)到氣 體供應(yīng)歧管208，并且到相連接的真空泵的闊打開，由此在打開的縫隙 206的面上形成惰性氣流幕。由此，從處理室200朝著工廠接口 26回流的 任何毒性或者惰性氣體從系統(tǒng)中抽吸出來而遠離工廠接口 26，并對其中和 或者根據(jù)眾所周知的程序處理或者排出。而且，氣體幕很大程度地防止?jié)?凈室和工廠接口的大氣流入打開的RTP室200中，由此減小RTP處理空間中的污染物。當縫隙閥關(guān)閉時，如果需要也可以關(guān)閉氣體幕。晶片葉片 和任何支撐的晶片可以經(jīng)過氣體幕，而不中斷其流動。工廠接口 26示意地在圖6的平面圖中圖示。兩個RTP室42、 44通過 包括在RTP室42、 44內(nèi)的相應(yīng)的縫隙閥220耦合到工廠接口。圖5的相 應(yīng)氣體遮蔽端口 202可以置于縫隙閥220和工廠接口 26之間。兩個晶片盒 子30 (例如，F(xiàn)OUP)選擇性地安裝到工廠接口 26。盒子30通常保持在 或者接近大氣壓力下，并在被安裝之后與工廠接口 26內(nèi)部連通。雙葉片 機械手具有熱葉片222和冷葉片224，每個葉片能夠支撐相應(yīng)的晶片56， 并由軸226支撐旋轉(zhuǎn)。軸226能夠使葉片222、 224旋轉(zhuǎn)，能夠沿著工廠接 口 26延伸的軌跡行進，能夠?qū)⑷我蝗~片222、 224伸入到兩個RTP室 42、 44的任一者中或者將冷葉片224伸入到任一盒子30中，和能夠升高 和降低盒子30的不同架子，以將晶片56傳送進出那些架子和進出RTP室 42、 44的支撐機構(gòu)。工廠接口還包括可由兩個葉片222、 224訪問的冷卻卡盤。在一個操
作模式中，當晶片56正在室42、 44中一個室中熱處理時，冷葉片224將 未處理的晶片從其中一個盒子30移除。在完成熱處理之后，縫隙閥220 打開，熱葉片222將熱處理后的晶片56從RTP室42、 44移除，冷葉片立 即將未處理的晶片56置于相同的RTP室中?？p隙閥220然后關(guān)閉，RTP 室42、 44開始處理新的晶片56。熱葉片222將熱處理后的晶片置于冷卻 卡盤228上，并將其留在那兒有足夠時間，以允許其冷卻到足夠適合于盒 子30的溫度，其中盒子30通常由塑料制成。冷葉片224將冷卻的晶片56 從冷卻卡盤228移除，將其置于其中一個盒子30中，然后將未處理的晶 片從其中一個盒子30移除?？梢允褂脝蝹€機械手和單個冷卻卡盤在兩個 RTP室42、 44之間交替進行處理。盡管兩個室系統(tǒng)已經(jīng)獲得很大的商業(yè)成功，但是本發(fā)明系統(tǒng)可以包括 由公共的工廠接口所服務(wù)的兩個以上的室。因而本發(fā)明允許簡單的大氣工廠接口來用于低壓RTP，諸如原地蒸氣 產(chǎn)生。在自由基氧化處理的另一示例中，臭氧可以用作氧化氣體。出于安 全原因，臭氧應(yīng)該保持在低于20milliTorr的壓力下。其它涉及自由基反應(yīng) 的處理通常需要低壓以增大自由基的工作壽命。由于在縫隙閥打開之前可 以對室進行抽吸并用N2再填充室，本發(fā)明還允許使用諸如NHg和N02的 毒性處理氣體。本發(fā)明還允許高溫氫退火。本發(fā)明的室使用毒性或者易燃 處理氣體可以包括接近大氣處理，其中在將處理室打開至大氣工廠接口之 前，真空泵抽吸處理氣體，以將有毒氣體從處理室去除。通過將圖3的室44修改成允許氦從氦源130通過另一個限流孔232和 閥234選擇性供應(yīng)到處理空間100的入口 110，可以容易進行高溫處理。 在高溫處理結(jié)束時，例如在降低處理壓力下，由于極熱的晶片不應(yīng)該被移 動物體移動或者接觸，在晶片傳送到熱葉片之前，如果有處理氣體的話， 將其關(guān)閉，氦供應(yīng)到處理空間100以加速晶片冷卻?？蛇x地，氦可以通過 傳統(tǒng)的凈化端口供應(yīng)到晶片56的背側(cè)。高溫處理的一個示例是在氫環(huán)境 中使SOI (絕緣體上的硅)晶片的硅表面光滑。壓力低壓室能夠進行的其它處理包括低溫氧化、等離子體氧化、形成 氣體退火、化學氣相沉積以及其它。低壓室還能夠進行其它多步驟處理，
諸如圖7的時序圖大致圖示，其中晶片溫度在一系列步驟中升高。在不同 的步驟中，兩個氣體的不同組合在不同的室壓力下和不同的晶片溫度下流 入室中。例如，在原地蒸氣產(chǎn)生中，室填充有氮環(huán)境，抽吸出來，然后氫 和氧流回到室中以進行比較高溫的處理。低壓室還可以用于包括不應(yīng)該排出至工廠接口的前驅(qū)體的化學氣相沉積(CVD) 。 CVD可以用白熾燈在 RTP室中進行，可以用加熱底座和氣體噴頭在包括可掃描的激光源的室中 或者在更傳統(tǒng)的CVD真空室中進行。圖1的現(xiàn)有技術(shù)的兩室系統(tǒng)通常使兩個室12、 14 一樣以進行相同的 大氣處理。相同的室增加了產(chǎn)量，但減小了共用元件的成本。圖2的本發(fā) 明的多室系統(tǒng)還能夠類似地使兩個或者更多個低壓室相同。然而，本發(fā)明 還允許不同的室進行不同功能，并且構(gòu)造也不同。 一個室可以是傳統(tǒng)的大 氣室，而另一個室能夠在低壓下工作。由此，可以用相同的大氣工廠接口 進行多處理步驟。這種組合的示例是激光退火和RTP尖峰退火；尖峰退 火和柵極氧化形成；注入退火和表面光滑；阻擋金屬退火和電介質(zhì)致密化 退火。本發(fā)明因而用小和簡單的系統(tǒng)的復雜性和尺寸小小的增加來允許該系 統(tǒng)的能力顯著增加。
權(quán)利要求
1.一種多室處理系統(tǒng)，包括工廠接口，其在大致大氣壓力下工作，并能夠安裝多個襯底盒子；多個襯底處理室，其通過相應(yīng)閥訪問端口連接到所述工廠接口，所述襯底處理室中至少一者在小于200Torr的低壓下工作；以及機械手，其安裝在所述工廠接口內(nèi)，并包括一個或者更多個葉片，所述葉片能夠?qū)⒁r底傳送進出所述多個襯底處理室和所述襯底盒子。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括支撐所述多個襯底處理室的框架。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述襯底處理室中至少一者是熱處理室，包括真空室，其包括用于襯底的支撐件； 窗，其密封所述真空室的一側(cè)；白熾燈陣列，其設(shè)置在所述窗與所述支撐件相對的一側(cè)上的密封燈室 中；以及真空泵，其能夠?qū)⑺鰺羰页槲恋蛪骸?br> 4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，還包括連接到所述燈室的氦源。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，還包括支撐所述熱處理室和所述真空 泵的框架。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述襯底處理室中的兩者是相應(yīng)的熱處理室，每個熱處理室包括真空室，其包括用于襯底的支撐件，窗，其密封所述真空室的一側(cè)，以及白熾燈陣列，其設(shè)置在所述窗與所述支撐件相對的一側(cè)上的密封燈室中；并且還包括框架，其安裝所述兩個熱處理室； 氦源，其連接到每個所述燈室；以及真空泵，其安裝在所述框架上，并能夠抽吸兩個所述燈室。
7. —種多室處理系統(tǒng)，包括工廠接口，其在大致大氣壓力下工作，并能夠安裝多個襯底盒子； 多個襯底處理室，其通過相應(yīng)閥訪問端口連接到所述工廠接口；以及 機械手，其安裝在所述工廠接口內(nèi)，并包括一個或者更多個葉片，所 述葉片能夠?qū)⒁r底傳送進出所述多個襯底處理室和所述襯底盒子。 其中，所述襯底處理室中至少一者是熱處理室，包括真空室，其包括用于襯底的支撐件；窗，其密封所述真空室的一側(cè)；白熾燈陣列，其設(shè)置在所述窗與所述支撐件相對的一側(cè)上的密封 燈室中；以及真空泵，其能夠?qū)⑺鰺羰页槲恋蛪骸?br> 8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，還包括連接到所述燈室的氦源。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，還包括支撐處理室和所述真空泵的框
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述處理室中另一者是熱處理室，所述熱處理室包括第二真空室、設(shè)置在第二密封燈室的第二白熾燈 陣列以及第二窗，并且其中，所述真空泵抽吸所述第二密封燈室。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的系統(tǒng)，還包括支撐所述處理室和所述真空泵的框架。
12. —種操作系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)包括第一襯底處理室和第二處理 室，所述第一襯底處理室和所述第二處理室安裝在與工廠接口相鄰的框架 上，其中，所述處理室通過相應(yīng)的縫隙閥耦合到所述工廠接口，所述方法包括以下步驟將包括襯底的至少一個盒子裝載到所述工廠接口中； 在所述工廠接口保持在大致大氣壓力的同時，將襯底通過相應(yīng)的打開 的縫隙閥傳送到所述襯底處理室中至少一者；以及 對包括在兩個所述襯底處理室中的襯底進行處理。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述襯底在大致不同的處理環(huán)境下在兩個所述襯底處理室中處理。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，在所述處理室的一者中處理 的襯底在具有基本不同的處理環(huán)境的多個步驟中處理。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項所述的方法，其中，在所述兩個 襯底處理室中的至少一者中進行的所述處理包括快速熱處理。
16. —種多室處理系統(tǒng)，包括-工廠接口，其在大致大氣壓力下工作，并能夠安裝多個襯底盒子；多個襯底處理室，其通過相應(yīng)襯底端口和相應(yīng)襯底閥連接到所述工廠 接口，襯底閥布置在所述襯底端口和所述處理室之間；以及機械手，其安裝在所述工廠接口內(nèi)，并包括一個或者更多個葉片，所 述葉片能夠?qū)⒁r底傳送進出所述多個襯底處理室和所述襯底盒子；其中，所述襯底處理室中至少一者的所述襯底端口包括在所述端口的 第一橫向側(cè)壁上的惰性氣體的氣體端口和縫隙孔，所述縫隙孔形成在所述 端口的與所述第一側(cè)壁相對的第二橫向側(cè)壁中，并連接到真空泵。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述機械手將襯底進出包括 所述襯底的所述襯底處理室所沿的傳送軸線經(jīng)過所述氣體端口和所述縫隙 之間。
18. —種熱處理方法，包括以下步驟在大氣壓力下，將襯底通過縫隙閥傳送到熱處理室的處理空間中的支 撐件；關(guān)閉所述縫隙閥，并真空抽吸所述室； 使第一處理氣體流入所述室；在所述處理空間保持在第一低壓下的同時，用燈室中的白熾燈陣列照 射所述支撐件上的所述襯底，以將支撐在所述支撐件上的所述襯底加熱到 升高的第一溫度，所述燈室通過窗與處理空間隔離；以及將所述燈室保持在與所述第一低壓相差不超過5Torr的低壓下。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括使傳熱氣體流入所述燈室。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述傳熱氣體包括氦。
21.根據(jù)權(quán)利要求18至20中任一項所述的方法，還包括以下步驟使與所述第一處理氣體不同的第二處理氣體流入所述室中； 在所述處理空間保持在與所述第二低壓不同的第二低壓下的同時，用 所述白熾燈陣列照射所述支撐件上的所述襯底，以將支撐在所述支撐件上 的所述襯底加熱到與所述第一溫度不同的升高的第二溫度；以及將所述燈室保持在與所述第二低壓相差不超過5Torr的低壓下。
全文摘要
一種半導體晶片處理系統(tǒng)(40)包括工廠接口(26)，其在大氣壓力下工作，能夠安裝多個襯底盒子，其還包括安裝在框架(16)上并通過相應(yīng)縫隙閥連接到工廠接口的多個襯底處理室(42、44)。工廠接口中的機械手能夠在盒子和處理室之間傳送晶片(32)。處理室中至少一者能夠在低壓下工作，并由安裝在框架上的真空泵(46)抽吸。處理室可以是燈(66)陣列的快速熱處理室(52)，燈(66)通過窗(60)照射處理空間(100)。燈頭真空抽吸至接近處理空間的壓力。多步驟處理可以用不同的壓力來進行。本發(fā)明還包括熱處理室的晶片存取端口(202)，其能夠在縫隙閥的外部使惰性氣體流入(210)，由此在打開的縫隙(206)外部形成氣體板，以防止毒性處理氣體流出。
文檔編號H01L21/332GK101167168SQ200680013927
公開日2008年4月23日 申請日期2006年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月25日
發(fā)明者克爾克·莫里茨, 蘭迪爾·塔庫爾, 孫達拉·拉馬穆爾蒂, 安娜斯塔西亞絲·帕拉希瑞絲, 梵達普拉姆·阿舒塔拉曼, 橫田好隆, 溫·常, 阿古斯·錢德拉, 楷 馬, 魯希特·夏爾瑪 申請人:應(yīng)用材料公司