專利名稱：用于具有位隔離反應(yīng)器的集成工具的高級(jí)混合系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本7〉開內(nèi)容在此主要涉及襯底加工，更具體地，涉及l(fā)吏用集成位隔 離加工和整片加工的襯底加工。
背景技術(shù)：
為實(shí)現(xiàn)針對(duì)硅集成電路(IC)的每次連續(xù)產(chǎn)生的所期望的性能提高， 半導(dǎo)體制造已經(jīng)日益增加地依賴于新材料以及它們向先進(jìn)工藝序列的集 成。不幸的是，通常的半導(dǎo)體制造設(shè)備并不良好適合于材料開發(fā)和集成。 影響通常的半導(dǎo)體制造設(shè)備的使用的問(wèn)題包括，快速改變工藝材料和化 學(xué)制品的困難、在單個(gè)反應(yīng)器或工藝室內(nèi)對(duì)多種材料或化學(xué)制品進(jìn)行集
成和定序的能力受限、高設(shè)備成本、大樣品尺寸(300mm晶片)、和不夠 靈活的工藝/反應(yīng)器配置。為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)制造工具的不足，對(duì)于工藝設(shè)備 已經(jīng)出現(xiàn)如下需求，工藝設(shè)備面對(duì)多種多樣的工藝狀況應(yīng)該便于快速測(cè) 試新材并牛和材沖+加工序列。


圖l是在一個(gè)實(shí)施例下的襯底加工系統(tǒng)(SPS)。
圖2是在 一個(gè)實(shí)施例下的用于組合工藝序列集成的流程圖。
圖3是在一個(gè)實(shí)施例下的包括位隔離加工和/或傳統(tǒng)加工的組合工藝
序列集成工藝流程。
圖4是在一個(gè)實(shí)施例下的集成加工工具的框圖，該集成加工工具在此
稱為多通道位隔離反應(yīng)器(MCSIR)。
圖5是在一個(gè)實(shí)施例下的MCSIR的位隔離加工才莫塊(SIPM)。 圖6示出在一個(gè)實(shí)施例下的在SIPM的一個(gè)子集的構(gòu)件之間的連接。 圖7是在一個(gè)實(shí)施例下的包括獨(dú)立過(guò)程和廢料路徑的流動(dòng)池的框圖。圖8示出在一個(gè)實(shí)施例下的包括與卡盤配合的流動(dòng)池組件的MCSIR。 圖9示出了 一個(gè)實(shí)施例的液力密封系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
下文描述的是一種集成加工工具，在此稱為多通道位隔離反應(yīng)器 (MCSIR)。所述MCSIR由整片加工模塊和組合的位隔離(site-isolated) 加工模塊構(gòu)成。集成加工工具的主要用途在于，實(shí)現(xiàn)在全襯底和全襯底 的多個(gè)位隔離區(qū)域之間的混合模式加工。同樣地，從公共傳送系統(tǒng)饋送 (feed )用于加工模塊中的化學(xué)制品，該公共傳送系統(tǒng)包括一組第一歧管， 所述第一歧管能夠產(chǎn)生多種溶液，采用組合方式可改變所述溶液的成分 并且所述溶液的組分可被指定為用于工藝步驟的配方的一部分。為了允 許徹底的溶液混合以及精確的溫度和PH值控制，每個(gè)第一歧管的輸出連 接到至少一個(gè)混合導(dǎo)管。每個(gè)混合導(dǎo)管的輸出接著分配到一組第二歧管 中的 一個(gè)或多個(gè)。每組第二歧管的輸出饋送加工模塊的一個(gè)或多個(gè)反應(yīng) 器。除了提供在混合導(dǎo)管中靜態(tài)混合的溶液之外，第二組歧管還能夠同 時(shí)分配多種化學(xué)制品，以易于對(duì)溶液進(jìn)行動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)混合。
對(duì)于位隔離加工，MCSIR集成多個(gè)獨(dú)立受控的工藝室，它們共同處于 在全襯底上的多個(gè)獨(dú)立位置處。MCSIR提供如下能力，即，以一種或多種 串行和/或并行方式將多種化學(xué)溶液或成分混合并分配到襯底上，并提供 如下能力，即，針對(duì)任意數(shù)量的反應(yīng)器或反應(yīng)器的一個(gè)或多個(gè)子集獨(dú)立 改變流量和/或溶液成分。MCSIR提供如下能力，即，同步加工步驟，并 且當(dāng)用于工藝步驟的全局參數(shù)要求針對(duì)非位隔離控制參數(shù)(例如，晶片 襯底的溫度、反應(yīng)器高度/體積等等)進(jìn)行這種同步時(shí)，控制遍歷所有位 隔離反應(yīng)器的嚴(yán)格定時(shí)。
通過(guò)遍歷單一的200或300毫米硅襯底提供多個(gè)單獨(dú)受控并且垂直 的反應(yīng)器或工藝室，在此所述的MCSIR解決如下問(wèn)題，即，致使傳統(tǒng)的 半導(dǎo)體制造設(shè)備并不良好地適于材料開發(fā)和集成。每個(gè)位隔離反應(yīng)器的 構(gòu)造和流體動(dòng)力性質(zhì)典型地與生產(chǎn)堆成比例，從而易于對(duì)整片進(jìn)行成比 例增大，而又使工藝集成步驟變化甚微。另夕卜，MCSIR的材料傳送系統(tǒng)被配置為，使被提供給所述室的材料的數(shù)量以及用于實(shí)現(xiàn)材料集成的工藝 序列的各步驟均具有較大的靈活性。相比于生產(chǎn)工具，反應(yīng)器小型化以 及用于材料研究和集成的寬松的設(shè)備要求也降低了設(shè)備的成本。
下文描述的是用于加工襯底的系統(tǒng)和方法(例如，在襯底上形成材
料)。用于加工襯底的系統(tǒng)和方法，統(tǒng)稱為"襯底加工系統(tǒng)"(SPS)，包
括組合加工、與傳統(tǒng)襯底加工集成的組合工藝序列、和/或位隔離加工，
如下文詳述。舉例而言， 一個(gè)實(shí)施例的SPS能夠以非常低的成本在襯底
上產(chǎn)生非常小的結(jié)構(gòu)和特征部(例如，納米尺寸量級(jí))，這些結(jié)構(gòu)和特征 部可以用于諸如電子構(gòu)件和平板顯示器的多種產(chǎn)品的商業(yè)制造。下文所 述的各種不同的系統(tǒng)和方法仫J又作為實(shí)例展現(xiàn)，而并不意在將在此所述 和要求保護(hù)的系統(tǒng)和方法限制于組合加工、與傳統(tǒng)襯底加工集成的組合 工藝序列、和/或位隔離加工的特定組合。進(jìn)一步，下文所述的系統(tǒng)和方 法并不限于特定工藝(例如，濕法加工、干法加工等等)。
在接下來(lái)的描述中，引入多個(gè)具體細(xì)節(jié)來(lái)提供對(duì)SPS的各實(shí)施例的 透徹理解并能夠描述SPS的各實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，
沒(méi)有所述具體細(xì)節(jié)中的一個(gè)或多個(gè)，或者采用其它構(gòu)件、系統(tǒng)等等，也 可以實(shí)施這些實(shí)施例。在其它情況中，為避免使所公開的實(shí)施例的各方 面變得不清晰，并不顯示或詳細(xì)描述眾所周知的結(jié)構(gòu)或操作。
一個(gè)實(shí)施例的SPS主要包括設(shè)計(jì)用于承接至少一個(gè)襯底的至少一個(gè) 接口。所述SPS還包括多個(gè)連接到上述接口的模塊。上述模塊，在此也
稱為構(gòu)件，包括預(yù)加工模塊、加工模塊、后加工模塊，但可以包括任意 數(shù)量和/或類型的其它模塊，其中任意模塊可包括所述預(yù)加工、加工、和
/或后加工模塊的功能。所述SPS不要求包括任意特定模塊類型中的每一
種的至少一個(gè)。另外，所有預(yù)加工、加工、后加工模塊的功能可嵌入單 一模塊中。所述多個(gè)模塊中的每個(gè)模塊可根據(jù)在至少一個(gè)其它模塊中所
含工藝的需要包含多種加工中的至少一種。所述SPS還包括至少一個(gè)手
柄，其連接到所述接口并被配置為使襯底在接口和一個(gè)或多個(gè)模塊之間 移動(dòng)。
圖1是在一個(gè)實(shí)施例下的襯底加工系統(tǒng)(SPS) 100。襯底加工系統(tǒng)100包括預(yù)加工才莫塊101、加工才莫塊102、和后加工才莫塊103。 SPS 100 不要求包括加工模塊類型中的每一種的至少一個(gè)；例如，特定工藝流程 可僅僅包括加工模塊102和用于將村底移入和移出系統(tǒng)100的裝置。另 外，所有預(yù)加工、加工和后加工模塊的功能可嵌入在單一模塊中。模塊 101、 102、 103每一個(gè)均可根據(jù)模塊101、 102、 103將要用于的襯底加工 的類型的需要使用適當(dāng)?shù)难b置(特別地，傳統(tǒng)的商業(yè)襯底加工裝置)來(lái) 執(zhí)行。模塊IOI、 102、 103可以根據(jù)襯底和/或工藝的具體特性而改造和 /或添加地#丸4亍。
襯底通過(guò)系統(tǒng)接口 104—也稱為工廠接口 104—進(jìn)入和離開系統(tǒng) 100?？梢栽谙到y(tǒng)100中一次加工單個(gè)襯底，或者可以成批地一次加工多 個(gè)襯底。系統(tǒng)接口 104包括襯底手柄104a(其可例如使用自動(dòng)裝置執(zhí)行)， 其將襯底移入和移出系統(tǒng)100。為了便于將襯底移入和移出系統(tǒng)100,系
晶圓盒(FOUP )裝載站104b和FOUP卸載站104c )。
在已經(jīng)得到加工的襯底通過(guò)襯底手柄104a從系統(tǒng)IOO移出并放置在 襯底卸載站104c上(以便最終移動(dòng)到另一位置)之后，已經(jīng)預(yù)先放置在 襯底裝載站104b上的新襯底通過(guò)村底手柄104a從襯底裝載站104b取出， 并移動(dòng)到系統(tǒng)100中以便進(jìn)行加工。可以使用在加工襯底領(lǐng)域的技術(shù)人 員公知的傳統(tǒng)裝置和方法來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)接口 104 (包括襯底手柄104a、襯 底裝載站104b、襯底卸載站104c)。 一個(gè)或多個(gè)替換性實(shí)施例的系統(tǒng)100 可包括多個(gè)系統(tǒng)接口 ，每個(gè)系統(tǒng)接口可如上所述進(jìn)行構(gòu)造和操作。
一旦處于系統(tǒng)100中，襯底操作系統(tǒng)105就可用于將由系統(tǒng)100所 加工的襯底在系統(tǒng)100的不同模塊101 - 103之間移動(dòng)。類似于系統(tǒng)接口 104的襯底手柄104a,襯底才喿作系統(tǒng)105可以例如4吏用 一個(gè)或多個(gè)自動(dòng) 裝置來(lái)執(zhí)行。如果模塊101、 102、 103既包括濕法加工模塊也包括干法 加工模塊，則襯底搮:作系統(tǒng)105包括至少兩種裝置干法襯底手柄，其 用于將襯底移入和移出干法加工模塊和系統(tǒng)接口 104以及移出干化模塊； 和濕法襯底手柄，其用于將襯底移入和移出濕法加工模塊以及移入干化 模塊。襯底操作系統(tǒng)105可使用在加工襯底的領(lǐng)域中的技術(shù)人員公知的裝置和方法來(lái)#丸4亍。
在襯底正在通過(guò)系統(tǒng)接口 104移入或移出系統(tǒng)IOO之外的其它時(shí)刻， 系統(tǒng)100與外界環(huán)境密封隔離。根據(jù)由系統(tǒng)100將要執(zhí)行的加工，在系 統(tǒng)100內(nèi)處于預(yù)加工才莫塊101、加工才莫塊102、后加工才莫塊103之外的環(huán) 境(為方^f更起見(jiàn)，有時(shí)在下文中稱為"系統(tǒng)環(huán)境")可保持處于大氣壓、 保持處于真空壓力、和/或#皮加壓(即，保持處于比大氣壓更高的壓力下)。 類似地，系統(tǒng)環(huán)境可保持處于系統(tǒng)100之外的環(huán)境的外界溫度，或者處 于比該外界溫度更高或更低的溫度下。
進(jìn)一步，根據(jù)期望可以控制系統(tǒng)環(huán)境的氣體成分。例如，系統(tǒng)環(huán)境 可為外界空氣(典型地，被控制以降低來(lái)自外部環(huán)境的污染)。系統(tǒng)環(huán)境 也可被控制而整體地或局部地包括一種或多種指定氣體，例如，在用于 加工半導(dǎo)體晶片的系統(tǒng)中，系統(tǒng)環(huán)境可被控制為氮?dú)饣蚨栊詺怏w。系統(tǒng) 環(huán)境也可以被控制以排除一種或多種指定氣體，例如，氧氣可以從系統(tǒng) 環(huán)境中排除，以降低在系統(tǒng)中所加工的襯底(或其上形成的材料)的氧 化的發(fā)生率。
替換性實(shí)施例的SPS可包括用于加工單一晶片或單組晶片的每種類 型的模塊中的多個(gè)；因此，多種形式的SPS可以作為單一系統(tǒng)并行操作。 這就能夠改進(jìn)由SPS所加工的襯底的產(chǎn)量。這還能夠增加冗余，這樣， 即使在系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)模塊呈現(xiàn)為一個(gè)時(shí)段內(nèi)不可操作(例如，為了 進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)、修理等等)時(shí)，也可以保持系統(tǒng)可行性。
上文所述的SPS以示例性展示，并且可以使用包含其它數(shù)量的加工 模塊的系統(tǒng)。進(jìn)一步，可以使用除上文所述模塊之外類型的加工模塊。 在一些加工系統(tǒng)中，可以替代用于將襯底移入和移出系統(tǒng)的襯底手柄， 而采取對(duì)襯底進(jìn)行手動(dòng)裝載和卸載。
上文所述的SPS 100可包括用于對(duì)單一襯底上的各區(qū)域進(jìn)行組合加 工的一個(gè)或多個(gè)模塊(也稱為構(gòu)件)和/或方法。通常，通過(guò)將加工材料 傳送到襯底上的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域和/或?qū)^(qū)域進(jìn)行改造，來(lái)組合加工區(qū)域
加工期間和/或作為襯底加工的結(jié)果而確定的區(qū)域。圖2是在一個(gè)實(shí)施例下的用于組合工藝序列集成的流程圖。該實(shí)施 例可采用將執(zhí)行所期望的分析過(guò)程的加工工具(其可以是也可以不是由 集體執(zhí)行有效單元加工的分立單元模塊構(gòu)成的集成工具)。在一個(gè)實(shí)施例 中，加工工具可在單一的整體式村底中所含的單獨(dú)區(qū)域內(nèi)以離散方式執(zhí) 行上述過(guò)程，比如IC加工中所使用的直徑300mm的晶片。襯底被設(shè)置于 系統(tǒng)200，并且以離散且優(yōu)選分離的方式(以串行、并行或者串行-并行 模式)被加工，從而使村底的至少兩個(gè)區(qū)域得到彼此不同的加工210。以 組合方式加工的襯底可以可選地提前22 0和/或隨后2 3 0采用至少 一個(gè)過(guò) 程或過(guò)程步驟以傳統(tǒng)方式得到加工，從而使整個(gè)或大致接近整個(gè)襯底承 受相同的加工條件。這就允許，在構(gòu)建終端設(shè)備、集成電路等等所需要 的工藝流程的期望節(jié)段中使用所述組合加工/組合工藝序列集成途徑。
可以使用傳統(tǒng)的分析方法針對(duì)感興趣的屬性來(lái)測(cè)試240被加工區(qū)域， 諸如所產(chǎn)生的器件或器件的各部分，所述測(cè)試240例如為針對(duì)諸如產(chǎn)量 的屬性通過(guò)電阻、線路電阻、電容等進(jìn)行的參數(shù)測(cè)試，和/或針對(duì)諸如應(yīng) 力遷移、電遷移、偏置熱應(yīng)力、時(shí)變介質(zhì)擊穿的屬性所進(jìn)行的可靠性測(cè) 試，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的相關(guān)測(cè)試。被加工區(qū)域可被同時(shí)測(cè)試、 順次測(cè)試、或者以并行-串行模式測(cè)試，在并行-串行模式中，第一多 個(gè)區(qū)域被同時(shí)測(cè)試，接著第二多個(gè)區(qū)域;波同時(shí)測(cè)試。測(cè)試240可選地在 用于組合工藝序列集成的方法的一個(gè)或多個(gè)替換性實(shí)施例中被執(zhí)行。
一個(gè)實(shí)施例的組合工藝序列集成使用執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)過(guò)程的加工工 具，在此稱為位隔離加工工具(也稱為位隔離反應(yīng)器(SIR))。在一個(gè)實(shí) 施例中，位隔離加工工具以離散隔離方式(以串行、并行或者串行-并 行模式)在襯底的單獨(dú)區(qū)域內(nèi)加工襯底(例如，村底的至少兩個(gè)區(qū)域被 彼此不同地加工)。在加工區(qū)域陣列的過(guò)程中，如在此所述，加工材料可 被傳送到襯底上的各區(qū)域(包括預(yù)定區(qū)域)，和/或各區(qū)域(包括預(yù)定區(qū) 域)可使用任意數(shù)量的位隔離加工過(guò)程或序列組合以任意數(shù)量的傳統(tǒng)加 工過(guò)程或序列而被改造。
例如，在此處描述的組合工藝序列集成的方法接收來(lái)自從包含沉積、 圖案化、蝕刻、清洗、平面化、植入和處理的組所選出的至少一個(gè)第一過(guò)程的襯底。上述方法通過(guò)與襯底的至少一個(gè)其它區(qū)域不同地加工襯底 的至少一個(gè)區(qū)域，產(chǎn)生經(jīng)加工的襯底。所述加工包括改造至少一個(gè)區(qū)域， 其中，改造包括物理改造、化學(xué)改造、電改造、熱改造、磁改造、光子 改造和光解改造中的至少 一種。所述加工形成在一于底上的#皮不同加工的 區(qū)域的至少一個(gè)陣列。在一個(gè)實(shí)施例中，上述加工包括使用材料、加工 條件、工藝序列、工藝序列集成、工藝序列條件中的至少一種進(jìn)行改造。 在一個(gè)其它實(shí)施例中，上述經(jīng)加工的襯底承受選自包括沉積、圖案化、 蝕刻、清洗、平面化、植入和處理的組的至少一個(gè)額外的過(guò)程。
作為另 一示例，在此處所述的組合工藝序列集成的方法通過(guò)不同于 襯底的至少 一 個(gè)其它區(qū)域而對(duì)襯底的至少 一 個(gè)區(qū)域進(jìn)^亍加工，產(chǎn)生經(jīng)加 工的襯底。所述加工包括改造至少一個(gè)區(qū)域，其中改造包括物理改造、 化學(xué)改造、電改造、熱改造、磁改造、光子改造和光解改造中的至少一 種。所述加工形成在襯底上被不同加工的區(qū)域的至少一個(gè)陣列。所述方 法通過(guò)將被加工襯底提供給選自包括沉積、圖案化、蝕刻、清洗、平面 化、植入和處理的組的至少一個(gè)額外過(guò)程而得以繼續(xù)。在一個(gè)實(shí)施例中， 上述加工包括使用材料、加工條件、工藝序列、工藝序列集成、工藝序 列條件中的至少 一種進(jìn)行改造。
圖3是在一個(gè)實(shí)施例下的組合工藝序列集成工藝流程300,其包括位 隔離加工和/或傳統(tǒng)加工。在此處的各實(shí)施例下的加工序列的一個(gè)示例如 下使用傳統(tǒng)過(guò)程N(yùn)加工襯底，然后使用位隔離過(guò)程N(yùn)+1加工襯底，然 后使用位隔離過(guò)程N(yùn) + 2加工襯底，然后使用傳統(tǒng)過(guò)程N(yùn) + 3加工襯底， 然后扭^亍E測(cè)試(例如電測(cè)試)。在此處的實(shí)施例下的加工序列的另一示 例如下使用位隔離過(guò)程N(yùn)加工襯底，然后使用位隔離過(guò)程N(yùn)+1加工襯 底，然后使用傳統(tǒng)過(guò)程N(yùn) + 2加工襯底，然后使用位隔離過(guò)程N(yùn) + 3加工 襯底，然后執(zhí)行E測(cè)試。在此處的實(shí)施例下的加工序列的又一示例如下 使用位隔離過(guò)程N(yùn)加工襯底，然后使用傳統(tǒng)過(guò)程N(yùn)+1加工襯底，然后使 用位隔離過(guò)程N(yùn) + 2加工襯底，然后使用傳統(tǒng)過(guò)程N(yùn) + 3加工襯底，然后 執(zhí)行E測(cè)試。根據(jù)工藝流程300可以實(shí)現(xiàn)各種其它加工序列。
組合工藝序列集成因此例如產(chǎn)生包含模具陣列的半導(dǎo)體晶片302,模具陣列包括能夠作為包含預(yù)期集成電路的測(cè)試模具和/或?qū)嶓w產(chǎn)品模具
的多個(gè)模具304。使用上述組合工藝序列集成方法，可以加工和/或產(chǎn)生 無(wú)圖形晶片、有圖形晶片、器件、功能芯片、功能器件、測(cè)試結(jié)構(gòu)、半 導(dǎo)體、集成電路、平板顯示器、光電器件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件、電磁器件、 磁光器件、分子電子器件、太陽(yáng)能電池、光子器件、成套器件。組合工 藝序列集成可用于整個(gè)工藝流程的任意期望的節(jié)段和/或部分?？梢栽诠?藝流程之內(nèi)的每個(gè)加工步驟和/或加工步驟系列之后根據(jù)需要和/或期望 執(zhí)行包括電測(cè)試的特征評(píng)定。
SPS的實(shí)施例將加工材料傳送到在襯底上的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定區(qū)域，并 使用多種不同技術(shù)對(duì)所傳送的材料進(jìn)行反應(yīng)。例如，可以使用基于溶液 的合成技術(shù)、光化學(xué)技術(shù)、聚合技術(shù)、模板法合成技術(shù)、外延生長(zhǎng)技術(shù)， 通過(guò)溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變(So1-gel)過(guò)程、通過(guò)熱學(xué)、紅外或微波加熱，通過(guò) 煅燒、燒結(jié)或退火，通過(guò)熱液方法，通過(guò)熔劑方法，通過(guò)經(jīng)由溶劑蒸發(fā) 進(jìn)行結(jié)晶等等，對(duì)加工材料進(jìn)行反應(yīng)?？捎糜趯?duì)感興趣的加工材料進(jìn)行
由于襯底的各區(qū)域彼此獨(dú)立地被加工，所以在不同區(qū)域處的加工條 件可以獨(dú)立受控。例如，工藝材并牛量、反應(yīng)溶劑、加工溫度、加工時(shí)刻、 加工壓力、反應(yīng)終止(quench)的速率、工藝材料的沉積次序、工藝序 列步驟等等，可以隨襯底上區(qū)域變化而不同。因此，例如，當(dāng)探究材料 時(shí)，被傳送到第一和第二區(qū)域的加工材料可以相同也可以不同。如果被 傳送到第一區(qū)域的加工材料與被傳送到第二區(qū)域的加工材料相同，則這 種加工材料可以以或者相同或者不同的濃度提供給襯底上的第 一和第二 區(qū)域。對(duì)于將額外的加工材料傳送到第一和第二區(qū)域等等，這也是可行 的。正如傳送到第一和第二區(qū)域的加工材料，傳送到第一和第二區(qū)域的 額外加工材料可以相同也可以不同，如果相同，則可以以或者相同或者
不同的濃度提供給襯底上的第 一和第二區(qū)域。
而且，在襯底上的預(yù)定區(qū)域內(nèi)，加工材料可以以均勻或漸變的方式 傳送。如果相同的加工材料以完全相同的濃度傳送到襯底的第一和第二 區(qū)域，則區(qū)域加工所處于的條件(例如反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等等)可以隨區(qū)域的不同而改變?？梢员桓淖兊膮?shù)包括，例如，材料量、溶劑、 工藝溫度、工藝時(shí)間、執(zhí)行過(guò)程所處于的壓力、過(guò)程進(jìn)行所處于的氣體 環(huán)境、淬冷過(guò)程所處于的速率、沉積材料的次序等等。其它可以改變的 過(guò)程參數(shù)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員可以顯而易見(jiàn)。
而且， 一實(shí)施例通過(guò)將基本相同的加工材料以基本一致的濃度傳送 到在具有不同表面(例如介電材料表面和導(dǎo)電表面)的第一和第二襯底 上的對(duì)應(yīng)區(qū)域，以便在IC芯片上顯現(xiàn)不同的區(qū)域部分，并隨后使襯底上 的工藝材料承受第一組工藝條件，而形成至少兩個(gè)不同的材料陣列。使 用這種方法，可以研究并接著優(yōu)化過(guò)程參數(shù)或材料對(duì)不同襯底表面的影 響。
在單獨(dú)區(qū)域加工中采用的加工材料必須經(jīng)常被防止移動(dòng)到相鄰區(qū) 域。更簡(jiǎn)單地，這可以通過(guò)如下過(guò)程來(lái)確保，即，在襯底上的區(qū)域之間 留下足量的空間，從而使不同的加工材料不能在區(qū)域間互相擴(kuò)散。而且， 這可以通過(guò)如下過(guò)程確保，即，在加工期間在襯底上的不同區(qū)域之間提 供合適的屏障。在一種途徑中，機(jī)械器件或物理結(jié)構(gòu)限定村底上的不同 區(qū)域。例如，可以使用壁或其它物理屏障來(lái)防止在單獨(dú)區(qū)域中的材料移 動(dòng)到相鄰區(qū)域。在完成合成之后，可以去除這種壁或物理屏障。本領(lǐng)域 技術(shù)人員將認(rèn)知，有時(shí)在掩蔽材料陣列之前去除壁或物理屏障可能是有 益的。
在其它實(shí)施例中，在不需要物理接觸襯底的屏障的情況下，可以實(shí) 現(xiàn)上述加工。例如，當(dāng)改造面積在尺寸上略小于和/或等于襯底上的感興
趣的離散區(qū)域時(shí)，可以使用激光器、輻射燈、uv輻射源、其它"點(diǎn)，，源 來(lái)以位置可尋址的方式加工區(qū)域。在又一實(shí)施例中，物理屏障可用于將 所述加工根本上掩蔽和/或限制于其中物理屏障并不物理接觸襯底的期 望區(qū)域和/或區(qū)域部分。例如，物理屏障可用于將加工根本上阻擋和/或 抑制于特定區(qū)域和/或區(qū)域部分。例如，諸如掩膜或遮板的屏幕可用于阻
擋諸如來(lái)自PVD(即，濺射)或蒸氣源的蒸汽通量。不透明與透明相間的 掩膜可用于讓特定的輻射通過(guò)透明區(qū)域，以實(shí)現(xiàn)在襯底上指定區(qū)域中的 加工。在又一實(shí)施例中，優(yōu)選諸如氬氣(Ar)的惰性氣體的氣流，可用于篩出氣態(tài)反應(yīng)劑，和/或限制這種反應(yīng)劑的濃度，從而將這種反應(yīng)劑的 效果從特定區(qū)域有效地篩出。采用這種方式，襯底上的指定區(qū)域可以得 到不同加工，而不必將物理屏障與襯底相關(guān)聯(lián)。這種途徑尤其適于基于 順次氣相真空的表面動(dòng)力過(guò)程，例如原子層沉積及其變化形式(例如， 引入/增強(qiáng)了離子、原子團(tuán)、和等離子體)。
一個(gè)實(shí)施例的SPS包括如下加工工具，其被配置為實(shí)現(xiàn)遍歷整個(gè)襯 底的均勻加工以及單獨(dú)的對(duì)襯底的 一 個(gè)或多個(gè)離散區(qū)域的獨(dú)立加工。在 此描述的加工工具，包括在上文參照?qǐng)D2和3所述的組合工藝序列集成 工藝流程下的操作，可以是類似上文所述的SPS 100的襯底加工系統(tǒng)的 構(gòu)件和/或上文參照?qǐng)D1所述的SPS 100的一個(gè)或多個(gè)才莫塊。例如，圖3 的組合工藝序列集成工藝流程300可以在SPS IOO(圖1 )的加工模塊102 中實(shí)施。類似地，作為另一示例，組合工藝序列集成工藝流程300可以 遍歷SPS 100 (圖1)的一個(gè)或多個(gè)加工才莫塊101、 102、 103得到實(shí)施。
一個(gè)實(shí)施例的SPS包括支持整片加工和組合加工的集成加工工具。 圖4是在一個(gè)實(shí)施例下的集成加工工具400的框圖，集成加工工具400 在此稱為多通道位隔離反應(yīng)器(MCSIR) 400。 MCSIR 400包括整片加工模 塊405和位隔離加工才莫塊(SIPM) 409,如下文所詳述。MCSIR 400結(jié)合 一種大容量化學(xué)制品分配系統(tǒng)，以提供實(shí)現(xiàn)工藝序列所必要的化工原料 401,還結(jié)合形式為混合導(dǎo)管和分配歧管的化學(xué)混合和定序硬件，以提供 動(dòng)態(tài)混合任意成分的化學(xué)溶液的能力，并且對(duì)通過(guò)反應(yīng)器的化學(xué)制品以 任意次序進(jìn)行定序達(dá)任意持續(xù)時(shí)間。MCSIR 4 00使用計(jì)算機(jī)化硬件控制器 402進(jìn)行控制，并且一個(gè)實(shí)施例的同一控制器實(shí)現(xiàn)在整片反應(yīng)器和位隔離 反應(yīng)器中的加工。晶片使用工廠接口 404定序通過(guò)MCSIR 400。整片和位 隔離反應(yīng)器在所有控制方面可比。MCSIR 400的每個(gè)反應(yīng)器或通道^L配置 為，允許植入復(fù)雜的濕法/蒸氣工藝序列，如在此所述。
通常，整片加工模塊405包括連接到整片反應(yīng)器的工藝歧管。工藝 歧管連接到化學(xué)制品401,并被配置為將化學(xué)制品401饋送或傳送到整片 反應(yīng)器。整片反應(yīng)器被配置為，使用所傳送的化學(xué)制品實(shí)現(xiàn)遍歷整個(gè)晶 片或襯底表面(例如，8英寸晶片、12英寸晶片等等)的均勻加工。形成對(duì)照的是，SIPM 409是位隔離加工器，其能夠使用多通道或工 藝路徑來(lái)單獨(dú)加工遍歷晶片的多個(gè)離散區(qū)域(例如，28個(gè)區(qū)域)。為了使 該示例清晰起見(jiàn)，SIMP 409的這一示例顯示正在被兩個(gè)工藝3各徑或通道 中的任一個(gè)饋送的單一位隔離反應(yīng)器，但是MCSIR可包括任意數(shù)量的位 隔離反應(yīng)器以及連接到每個(gè)反應(yīng)器的任意數(shù)量的工藝路徑。
SIPM 409使用通常包括一套或一組第一歧管(例如，混合導(dǎo)管(MV) l歧管)的傳送系統(tǒng)饋送或分配化學(xué)制品401。每個(gè)第一歧管的輸出連接 到混合導(dǎo)管(例如，混合導(dǎo)管l等等)。混合導(dǎo)管歧管允許以任意速率針 對(duì)每個(gè)混合導(dǎo)管對(duì)大塊化學(xué)制品進(jìn)行混合，然后混合導(dǎo)管充當(dāng)混合的化 學(xué)制品溶液的臨時(shí)存儲(chǔ)裝置。
每個(gè)混合導(dǎo)管的輸出饋送一組第二歧管中的一個(gè)或多個(gè)(例如，工 藝通道l位歧管、工藝通道2位歧管)。每組第二歧管的輸出饋送位隔離 反應(yīng)器。所述一組第二歧管通常允許通過(guò)在 一組流動(dòng)池中的兩個(gè)工藝路 徑中的任一個(gè)(例如，通道1、通道2)對(duì)混合導(dǎo)管溶液和/或大塊化學(xué) 制品進(jìn)行定序。流動(dòng)池包括位隔離反應(yīng)器的頂表面，并且反應(yīng)器套管包 括反應(yīng)器的側(cè)壁。被加工的襯底包括反應(yīng)器的底部。每個(gè)位隔離反應(yīng)器 實(shí)現(xiàn)襯底的專門區(qū)域的單獨(dú)加工，如在此所述。
MCSIR 400的示例并不包括在用于整片反應(yīng)器的工藝路徑中的混合 導(dǎo)管。然而，可能并且有時(shí)期望的是，在整片反應(yīng)器工藝路徑中包含混 合導(dǎo)管，以便以類似于SIPM的方式構(gòu)建整片加工模塊。
圖5是在一個(gè)實(shí)施例下的MCSIR的SIPM 500。 SIPM 500通過(guò)同時(shí)控 制在多個(gè)并行反應(yīng)器中的反應(yīng)，來(lái)管理或控制襯底的不同區(qū)域的同時(shí)加 工。每個(gè)反應(yīng)器就位而靠近襯底的特定區(qū)域(例如，晶片)。舉例而言， 反應(yīng)器控制包括控制反應(yīng)劑流動(dòng)、反應(yīng)劑混合、反應(yīng)劑傳送、反應(yīng)劑和/ 或反應(yīng)器溫度、和/或反應(yīng)劑pH值等等。
SIPM 500包括連接到第一混合組件514的第一分配組件512。第一 分配組件512包括數(shù)量為N的混合導(dǎo)管歧管5121 - 512N,其中混合導(dǎo)管 歧管的數(shù)目N可為任意數(shù)量。 一個(gè)實(shí)施例的第一分配組件512包括二十 八(28)個(gè)混合導(dǎo)管歧管，但是SPS并不限于這種數(shù)量的混合導(dǎo)管歧管，并且可以包括任意數(shù)量的混合導(dǎo)管歧管。每個(gè)混合導(dǎo)管歧管的輸入連接
到一個(gè)或多個(gè)化學(xué)制品501。作為示例， 一個(gè)實(shí)施例的混合導(dǎo)管歧管包括 八(8)個(gè)輸入，并且每個(gè)輸入連接到一個(gè)不同的化學(xué)制品501。然而， 混合導(dǎo)管歧管并不限于八(8)個(gè)輸入，并且每個(gè)輸入不限于連接與任意 其它歧管輸入不同的組分。另外，分配組件512的所有混合導(dǎo)管歧管并 不限于呈現(xiàn)相同配置。進(jìn)一步，其它構(gòu)件(例如，閥、調(diào)節(jié)器、泵等等) 可協(xié)調(diào)連接在組分和混合導(dǎo)管歧管之間。
第一混合組件514包括數(shù)量為N的混合導(dǎo)管5141 - 514N,其中混合 導(dǎo)管的數(shù)目N可為任意數(shù)量。 一個(gè)實(shí)施例的第一混合組件514包括二十 八(28)個(gè)混合導(dǎo)管，但SPS并不限于這一數(shù)量的混合導(dǎo)管，并且可以 包括任意數(shù)量的混合導(dǎo)管。每個(gè)混合導(dǎo)管的輸入連接到第一分配組件512 的混合導(dǎo)管歧管的輸出。作為示例， 一個(gè)實(shí)施例的混合導(dǎo)管包括一 (1) 個(gè)輸入，其連接到第一分配組件512的混合導(dǎo)管歧管的輸出。作為更為 具體的示例，第一混合導(dǎo)管5141的輸入連接到第一混合導(dǎo)管歧管5121 的輸出。然而，混合導(dǎo)管并不限于一 (1)個(gè)輸入，并且每個(gè)輸入并不限 于向第一分配組件512的一個(gè)混合導(dǎo)管歧管的連接。
SIPM 500進(jìn)一步包括連接到第二混合組件524的第二分配組件522。 第二分配組件522包括數(shù)量為N的混合導(dǎo)管歧管5221 - 522N,其中混合 導(dǎo)管歧管的數(shù)目N可為任意數(shù)量。 一個(gè)實(shí)施例的第二分配組件522包括 二十八(28)個(gè)混合導(dǎo)管歧管，但SPS并不限于這一數(shù)量的混合導(dǎo)管歧 管。每個(gè)混合導(dǎo)管歧管的輸入連接到一個(gè)或多個(gè)化學(xué)制品501 。作為示例， 并且如上所述， 一個(gè)實(shí)施例的混合導(dǎo)管歧管包括八(8)個(gè)輸入，并且每 個(gè)輸入連接到一個(gè)不同的化學(xué)制品501。然而，混合導(dǎo)管歧管并不限于八 (8)個(gè)輸入，并且每個(gè)輸入并不限于連接與任意其它歧管輸入不同的組 分。另外，其它構(gòu)件(例如，閥、調(diào)節(jié)器、混合器等等)可以協(xié)調(diào)連接 在組分和混合導(dǎo)管歧管之間。
第二混合組件524包括數(shù)量為N的混合導(dǎo)管5241 - 524N,其中混合 導(dǎo)管的數(shù)目N可為任意數(shù)量。 一個(gè)實(shí)施例的第二混合組件524包括二十 八(28)個(gè)混合導(dǎo)管，但SPS并不限于這一數(shù)量的混合導(dǎo)管。每個(gè)混合導(dǎo)管的輸入連接到第一分配組件522的混合導(dǎo)管歧管的輸出。作為示例， 一個(gè)實(shí)施例的混合導(dǎo)管包括一 (1)個(gè)與第一分配組件522的混合導(dǎo)管歧 管的輸出相連的輸入。作為更具體的示例，第一混合導(dǎo)管5241的輸入連 接到第一混合導(dǎo)管歧管5221的輸出。然而，混合導(dǎo)管并不限于一 (1) 個(gè)輸入，并且每個(gè)輸入并不限于向第一分配組件522的一個(gè)混合導(dǎo)管歧 管的連接。
SPS^皮才莫塊化，因此SPS的替換性實(shí)施例可包括數(shù)量不同的分配組件 和/或混合組件。例如，替換性實(shí)施例的SPS可包括兩個(gè)額外的分配組件， 而每個(gè)額外的分配組件連接到額外的混合組件。作為另一示例，替換性 實(shí)施例的SPS僅僅包括如上所述的第一分配組件512和第一混合組件 514,并且不包括第二分配組件522和第二混合組件524。進(jìn)一步，替換 性實(shí)施例的SPS可包括比上文所述數(shù)量更小或更大的混合導(dǎo)管歧管和/或 混合導(dǎo)管。另外，替換性實(shí)施例包括混合導(dǎo)管歧管和/或混合導(dǎo)管的不同 配置；例如，兩個(gè)混合導(dǎo)管歧管可連接到單個(gè)混合導(dǎo)管。
SIPM 500包括第三分配組件532。第三分配組件532包括數(shù)量為N 的位歧管5321 - 532N,其中位歧管的數(shù)目N可為任意數(shù)量。 一個(gè)實(shí)施例 的第三分配組件532包括二十八(28)個(gè)位歧管，但是SPS并不限于這 一數(shù)量的位歧管。 一個(gè)實(shí)施例的每個(gè)位歧管包括八(8)個(gè)輸入，但并不 限于此。每個(gè)位歧管的第一輸入連接到第一混合組件514的混合導(dǎo)管的 輸出，并且每個(gè)位歧管的第二輸入連接到第二混合組件524的混合導(dǎo)管 的輸出。因此，使用第三分配組件532的第一歧管5321作為更具體的示 例，第一位歧管5321的第一輸入連接到第一混合組件514的第一混合導(dǎo) 管5141的輸出，第一位歧管5321的第二輸入連接到第二混合組件524 的第一混合導(dǎo)管5241的輸出。第三分配組件532的每個(gè)位歧管的其余輸 入中的一個(gè)或多個(gè)根據(jù)SIPM 500的即時(shí)加工操作的需要連接到一個(gè)或多 個(gè)化學(xué)制品501。然而，在替換性實(shí)施例中，每個(gè)位歧管的其余輸入可連 接到其它組分源。其它構(gòu)件(例如，閥、調(diào)節(jié)器、混合器、泵等等)可 協(xié)調(diào)連接在組分和第三分配組件532之間。
第三分配組件532的輸出連接到流動(dòng)池組件542?？拷鲜鲆r底的流動(dòng)池組件542包括數(shù)量為N的流動(dòng)池5421 - 542N,其中流動(dòng)池的數(shù)目N 可為任意數(shù)量。作為示例， 一個(gè)實(shí)施例的流動(dòng)池組件542包括28個(gè)流動(dòng) 池，但SPS并不限于這一數(shù)量的流動(dòng)池。 一個(gè)實(shí)施例的每個(gè)流動(dòng)池包括 一 (1)個(gè)輸入，但并不限于此。每個(gè)流動(dòng)池的輸入連接到第三分配組件 532的位歧管的輸出。例如， 一個(gè)實(shí)施例的流動(dòng)池包括一 (1)個(gè)與第三 分配組件532的位歧管的輸出相連的輸入。作為更具體的示例，第一流 動(dòng)池5421的輸入連接到第三分配組件532的第一位歧管5321的輸出。 流動(dòng)池的內(nèi)部可配置或再配置以調(diào)整流體流動(dòng)；例如，內(nèi)腔可呈任意形 狀，和/或內(nèi)部的表面輪廓可改變，從而控制流體的速度。其它構(gòu)件(例 如，閥、調(diào)節(jié)器、混合器、泵等等)可協(xié)調(diào)連接在第三分配組件532和 流動(dòng)池《且件542之間。
因此，流動(dòng)池組件542包括一系列形成位隔離反應(yīng)器的并行單元， 其被配置為在襯底的鄰近區(qū)域上實(shí)現(xiàn)位隔離加工。位隔離加工包括如下 加工，其包括如上所述的被傳送到流動(dòng)池組件542的每個(gè)單元或反應(yīng)器 的組分或構(gòu)件。
上文所述的SIPM 500的實(shí)施例包括第一分配組件512的混合導(dǎo)管歧 管、第二分配組件522的混合導(dǎo)管歧管、第三分配組件532的位歧管、 第一混合組件514和第二混合組件524的混合導(dǎo)管、流動(dòng)池組件542的 流動(dòng)池，上述每一項(xiàng)數(shù)目相等，均為N。然而，如上所述，替換性實(shí)施例 可包括第一分配組件512的混合導(dǎo)管歧管、第二分配組件522的混合導(dǎo) 管歧管、第三分配組件532的位歧管、第一混合組件514和第二混合組 件524的混合導(dǎo)管、流動(dòng)池組件542的流動(dòng)池，上述每一項(xiàng)中的一項(xiàng)或 多項(xiàng)根據(jù)加工操作的需要可具有不同的數(shù)目。
控制器502連接到如上文所述的SIPM 500的不同構(gòu)件，并且控制加 工操作。SIPM 500提供如下加工操作，其包括將多個(gè)組分(例如化學(xué)制 品、成分等等)進(jìn)行全局混合，以在第一混合組件514和第二混合組件 524中的每一個(gè)處形成多種不同的成分組合。處于該混合度的成分被傳送 到第三分配組件532,在該點(diǎn)處，額外的組分可以與所述成分一起定序； 作為結(jié)果產(chǎn)生的成分通過(guò)流動(dòng)池傳送到襯底上數(shù)量為N的并行位置。SIPM500,支撐液體、氣體和/或等離子體反應(yīng)劑，在受控狀況下提供作為結(jié) 果產(chǎn)生的成分，舉例而言，所述受控狀況包括控制化學(xué)制品成分、化學(xué) 制品定序、溫度、pH值、協(xié)調(diào)混合、局部環(huán)境控制。SIPM 500因此能夠 對(duì)各種不同的反應(yīng)劑(具有各種不同狀態(tài))進(jìn)行流動(dòng)控制，從而實(shí)現(xiàn)反 應(yīng)劑向多個(gè)襯底位置或區(qū)域并行地持續(xù)流動(dòng)。SIPM500因此允許操作員， 在使用最小集合的流動(dòng)控制來(lái)管理多個(gè)流動(dòng)、流動(dòng)動(dòng)力性質(zhì)和多個(gè)通道 的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)在村底的不同區(qū)域處的并行加工。
上文描述的SIPM 500被模塊化，并且可包括任意數(shù)量的上文所述的 任意構(gòu)件。根據(jù)支持加工操作的需要，構(gòu)件(例如，分配組件、混合導(dǎo) 管歧管、位歧管、混合組件、混合導(dǎo)管、流動(dòng)池組件、流動(dòng)池)可以添 加到SIPM 500,或者從SIPM 500去除。進(jìn)一步，構(gòu)件的配置包括任意數(shù) 量的配置，并且并不限于上文所述的配置。例如，改變流動(dòng)池形狀因子 (例如，用正方形取代圓形)涉及僅僅改變流動(dòng)池的頂板。因此，SPS在 配置能力和處理不同類型加工的能力方面較為靈活。
圖6示出在一個(gè)實(shí)施例下的在SIPM 500的一個(gè)子集的構(gòu)件(統(tǒng)稱為 SIPM 600 )之間的連接。SIPM 600包括含八(8)個(gè)輸入A - H的第一混 合導(dǎo)管歧管6121。每個(gè)所述輸入連接到一組分，以便在加工操作期間選 擇性地接收所述組分。作為在組分和第一混合導(dǎo)管歧管6121之間地連接 的一個(gè)示例，歧管6121的輸入A經(jīng)由泵604連接到化學(xué)制品A。泵604 是用于裝填導(dǎo)管的計(jì)量泵，但不限于此；替換性實(shí)施例可以不包括所述 泵，而可以包括多個(gè)管線泵，和/或可包括不同類型的泵。 一個(gè)實(shí)施例的 泵604包括允許用于對(duì)每種材料的容積比進(jìn)行精確控制的計(jì)量泵，但不 限于此。其它構(gòu)件(例如，閥、調(diào)節(jié)器、混合器、泵等等)可以協(xié)調(diào)連 接在容納成分(例如，化學(xué)制品A)的容器和泵604之間和/或在泵604 和歧管輸入A之間。其它MCSIR構(gòu)件和/或成分或化學(xué)制品(未示出)可 以類似方式連接到第一混合導(dǎo)管歧管6121的輸入A - H。第一混合導(dǎo)管歧 管6121可為如上所述的分配組件的構(gòu)件，但并不限于此。
SIPM 600包括混合導(dǎo)管6141,混合導(dǎo)管具有與第一混合導(dǎo)管歧管 6121的輸出相連的輸入。因此，混合導(dǎo)管6141接收從第一混合導(dǎo)管歧管6121流出的組分。一個(gè)實(shí)施例的混合導(dǎo)管6141允許用于控制在導(dǎo)管6141 中產(chǎn)生成分所涉及的參數(shù)，舉例而言，所述參數(shù)包括壓力、溫度、pH值。 混合導(dǎo)管6141可包括用于攪拌或攪動(dòng)所接收成分的裝置。混合導(dǎo)管6141 包括或聯(lián)結(jié)到或連接到流動(dòng)機(jī)構(gòu)606,其用于使來(lái)自混合導(dǎo)管6141的成 分流動(dòng)。作為示例，流動(dòng)機(jī)構(gòu)606包括用于將成分引導(dǎo)到加工部分608 或者離開加工部分而引導(dǎo)到廢料部分610的連接；其它布線(未示出) 也是可能的?；旌蠈?dǎo)管6141可為如上所述的混合組件的構(gòu)件，但并不限 于此。
SIPM 600包括含八(8 )個(gè)輸入1 - 8的位歧管6321。其中一個(gè)輸入 1被連接以接收混合導(dǎo)管6141的成分輸出MIX1。位歧管6321的其它輸 入可被連接以接收其它組分和/或成分。例如，如上所述，位歧管6321 的另一輸入2可被連接以接收另一歧管和/或混合導(dǎo)管的成分輸出MIX2。 進(jìn)一步，位歧管6321的其它或其余輸入3-8可連接到一個(gè)或多個(gè)其它 組分(未示出)。
位歧管6321的輸出連接到流動(dòng)池6421,該流動(dòng)池靠近于襯底650 的區(qū)域。SIPM 600包括可選的在位歧管6321和流動(dòng)池6421之間的用于 提供管路混合的管路混合器660。流動(dòng)池6421接收來(lái)自歧管6321的成分， 并在加工操作期間使用該成分來(lái)加工襯底區(qū)域。流動(dòng)池6421連接到廢料 線670,其將廢液(廢料)引導(dǎo)離開流動(dòng)池6421。廢料線670可包括真 空歧管或泵(未示出)，用于去除來(lái)自流動(dòng)池6421的過(guò)程廢液。流動(dòng)池 6421可為如上所述的流動(dòng)池組件的構(gòu)件，但不限于此?？刂破?02連接 到SIPM 600的各構(gòu)件，并控制加工操:作，如下文所述。
SIPM 600的實(shí)施例包括在廢料線中的流量計(jì)FM，以便表征通過(guò)廢料 線的流動(dòng)，而非通過(guò)所述單元的流動(dòng)。這就消除了對(duì)于多個(gè)流動(dòng)控制器 的需要，而是僅僅要求一個(gè)用于單一溶劑系統(tǒng)的流動(dòng)控制器；多個(gè)流動(dòng) 控制器將與多個(gè)溶劑系統(tǒng)一起使用(例如，在帶有酸、堿、有機(jī)溶劑的 系統(tǒng)中使用的三個(gè)流動(dòng)控制器)。
SIPM的各構(gòu)件，包括分配組件、混合導(dǎo)管歧管、混合組件、混合導(dǎo) 管、流動(dòng)池組件、和流動(dòng)池，在數(shù)量和配置方面不同，如上文所述。這些構(gòu)件使用多種其它構(gòu)件和/或材料進(jìn)行聯(lián)結(jié)或連接，舉例而言，所述其 它構(gòu)件和/或材料包括閥、管道或?qū)Ч堋⒎峙浔?、流量調(diào)節(jié)器、壓力調(diào)節(jié) 器以及控制器。這些其它構(gòu)件和/或材料包括本領(lǐng)域公知的適合于所述配 置和加工操作的構(gòu)件和/或材料。
上文所述的SIPM的配置允許大塊化學(xué)制品通過(guò)混合導(dǎo)管歧管引導(dǎo)到 混合導(dǎo)管，和/或通過(guò)位歧管引導(dǎo)到位隔離反應(yīng)器。如果被引導(dǎo)到混合導(dǎo) 管，則控制系統(tǒng)能夠?qū)⑷我獬煞值娜芤夯旌稀Ｋ鋈芤旱某煞謱?duì)于每個(gè) 混合導(dǎo)管可獨(dú)立改變。以允許對(duì)作為結(jié)果產(chǎn)生的溶液進(jìn)行攪拌、加熱和 pH值控制的方式實(shí)現(xiàn)混合導(dǎo)管。另外，作為結(jié)果產(chǎn)生的溶液的pH值和溫 度可以逐個(gè)流動(dòng)池地進(jìn)行監(jiān)控。進(jìn)一步，每種溶液穿過(guò)位歧管的流速可 以獨(dú)立改變。
如上文所述，每個(gè)歧管(例如混合導(dǎo)管歧管、位歧管)包括多個(gè)輸 入或閥(例如，X個(gè)輸入，其中X是任意數(shù)1、 2、...)，其中每個(gè)閥聯(lián)結(jié) 或連接到不同的化學(xué)制品源。舉例而言，化學(xué)制品源可為液體、氣體或 真空。所述歧管被配置而使得在歧管輸入處接收的化學(xué)制品通過(guò)公共通 道離開歧管。因此，所述歧管被稱為X:l歧管?；瘜W(xué)制品可以通過(guò)歧管 單獨(dú)地或者組合地進(jìn)行定序。當(dāng)組合定序時(shí)，管路混合器可用于確保均 質(zhì)化學(xué)制品溶液。也可在X個(gè)化學(xué)制品中的每一個(gè)的入口處結(jié)合止回閥， 以確保不發(fā)生回流，并因此不發(fā)生不希望的化學(xué)制品的混合。
流動(dòng)池控制SIPM的過(guò)程的流動(dòng)動(dòng)態(tài)屬性。為了降低在定序期間的化 學(xué)制品改變之間的死體積， 一個(gè)實(shí)施例的流動(dòng)池包括直接結(jié)合于池體內(nèi) 的獨(dú)立過(guò)程和廢料路徑。圖7是在一個(gè)實(shí)施例下的包括獨(dú)立過(guò)程Pl/P2 和廢料路徑W的流動(dòng)池700的框圖。每個(gè)流動(dòng)池路徑結(jié)合閥VI - V4，以 控制所述過(guò)程和廢料流動(dòng)。這些閥V1-V4的使用，例如允許，在第二路 徑P2正在被用于傳送用于加工襯底的化學(xué)制品的同時(shí)，清洗流動(dòng)池的第 一過(guò)程路徑P1。這種過(guò)程路徑控制提供優(yōu)良的定時(shí)精確性，并能夠?qū)ν?向流動(dòng)池的化學(xué)制品進(jìn)行精確定序。
作為閥使用的示例，流動(dòng)池的當(dāng)前過(guò)程步驟的閥配置具有關(guān)閉的閥 VI和打開的閥V2,從而導(dǎo)致第一化學(xué)制品從第一路徑被清除到廢料輸出，并具有打開的閥V4和關(guān)閉的閥V3,從而導(dǎo)致第二化學(xué)制品經(jīng)由過(guò)程出口 提供給流動(dòng)池。 一旦完成當(dāng)前的過(guò)程步驟并開始下一過(guò)程步驟，所述閥 可以被切換或重新配置，從而使第一路徑P1的化學(xué)制品立即通過(guò)過(guò)程輸 入引導(dǎo)至襯底，而同時(shí)第二路徑的化學(xué)制品被清洗，并且第二3各徑接著 使用在過(guò)程序列中的下一化學(xué)制品來(lái)準(zhǔn)備。
一個(gè)實(shí)施例的流動(dòng)池包括真空歧管，其收集和排放來(lái)自反應(yīng)器的過(guò) 程化學(xué)制品。 一個(gè)實(shí)施例的真空歧管通向大氣，以使歧管內(nèi)保持恒定壓 力，從而提供優(yōu)良的流速可預(yù)測(cè)性，但并不限于此，并且該真空歧管能 夠根據(jù)系統(tǒng)配置的需要另行連接到真空源或壓力源。
SIPM的各流動(dòng)池均連接到一固定裝置，其使各流動(dòng)池能夠作為一個(gè) 單元被整體地提升和下降。這種流動(dòng)池相對(duì)于襯底的豎直位置的控制允 許動(dòng)態(tài)改變反應(yīng)器容積。這種功能的使用的一個(gè)示例是，提升流動(dòng)池以 便于靜態(tài)塊模式加工，然后下降流動(dòng)池以便于徑向流動(dòng)模式。
如上文參照?qǐng)D4所述，流動(dòng)池包括位隔離反應(yīng)器的頂表面，而反應(yīng) 器套管包括反應(yīng)器的側(cè)壁，并且被加工的襯底包括反應(yīng)器的底部。反應(yīng) 器套管是用于提供簡(jiǎn)易可維護(hù)性的無(wú)活動(dòng)力套管。例如，如果受到污染 或者為了提供包含化學(xué)兼容性所必要的套管材料的套管，反應(yīng)器套管就 可被容易地替換。所述套管被可包含多種材料中地一種或多種的反應(yīng)器 塊所緊固。反應(yīng)器塊也可在控制器的控制下被自動(dòng)加熱和/或冷卻，以提 供不同于室溫且根據(jù)不同過(guò)程所必要的加工溫度。
MCSIR還包括卡盤或工作臺(tái)，其固定將承受加工的襯底。卡盤可包括 多種不同機(jī)構(gòu)中的一種或多種，以固定襯底，固定方式包括但不限于真 空夾持、靜電夾持、和/或機(jī)械夾持。類似于反應(yīng)器塊，卡盤也可以在控 制器的控制下自動(dòng)加熱和/或冷卻?？ūP可以祐:機(jī)械致動(dòng)，以能夠有效4吏 用機(jī)器人技術(shù)將襯底引入反應(yīng)器組件或取回。
一個(gè)實(shí)施例的通過(guò)MCSIR的所有構(gòu)件的成分的流動(dòng)控制，通過(guò)改變 跨越MCSIR的各連接的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述連接，均可以包括至少一個(gè)管 線連接和/或一個(gè)或多個(gè)精確孔或閥，針對(duì)期望工藝序列的成分和構(gòu)成參 數(shù)跨越MCSIR進(jìn)行匹配。在任何實(shí)際使用之前對(duì)MCSIR的連接進(jìn)行校定，并且校定曲線存儲(chǔ)在針對(duì)每個(gè)連接的數(shù)據(jù)庫(kù)中?？刂破髟诩庸げ僮髌陂g 在控制成分流動(dòng)時(shí)使用校定信息。
如上文所述，MCSIR的襯底加工包括在襯底的局部區(qū)域上的組合加工 和傳統(tǒng)的整片加工的并行集成。MCSIR的各實(shí)施例支持如上文所述的在控 制器的控制下的加工操:作(例如，MCSIR 400的控制器402 (圖4 )、 MCSIR 500的控制器502 (圖5 )、 MCSIR 600的控制器602 (圖6 ))。所述控制 器包括運(yùn)行一個(gè)或多個(gè)程序或算法的處理器，所述程序或算法使用多種 數(shù)據(jù)庫(kù)或運(yùn)算表的信息來(lái)控制主MCSIR的各種不同構(gòu)件的操作；數(shù)據(jù)庫(kù) 或運(yùn)算表(未示出)被連接到控制器的處理器并且可以是控制器的構(gòu)件， 和/或被分配于MCSIR和/或主加工系統(tǒng)的其它構(gòu)件之間。
一個(gè)實(shí)施例的控制器提供工藝序列的全計(jì)算機(jī)控制/自動(dòng)操作。每個(gè) 所述反應(yīng)器可對(duì)于多少過(guò)程參數(shù)進(jìn)行獨(dú)立控制，然而， 一些諸如溫度和 反應(yīng)器體積的過(guò)程參數(shù)對(duì)于所有位置是全局通用的。在不同序列用于不 同反應(yīng)器中并且全局參數(shù)被改變的情況下，控制器能夠?qū)^(guò)程步驟進(jìn)行 同步，從而使工藝序列遍歷所有反應(yīng)器得到正確執(zhí)行。除了加工同步， 控制器還能夠操作序列觸發(fā)器，其使過(guò)程步驟能夠在系統(tǒng)上啟動(dòng)而滿足 諸如溫度的參數(shù)的具體目標(biāo)值。這兩種能力進(jìn)一步改進(jìn)使工藝序列能夠 執(zhí)行所具有的準(zhǔn)確性和精確性。
作為控制襯底加工操作的普遍示例，圖8是襯底的混合模式加工的 流程圖。溶液從多種化工原料產(chǎn)生802。成分和參數(shù)以組合方式改變，并 且在多種溶液的不同種類之間得到獨(dú)立控制?；瘜W(xué)制品和溶液被分配804
到襯底上，并且所述分配包括將化學(xué)制品向襯底的整個(gè)表面上的分配以 及多種溶液的分配進(jìn)行集成。多種溶液的分配包括獨(dú)立改變被分配的一 種或多種溶液以及在襯底的 一組或多組區(qū)域之間的流動(dòng)。
接下來(lái)描述的是使用MCSIR控制器來(lái)控制加工操作的更為具體的示 例。操作通常始于操作員選擇和/或設(shè)置序列并且選擇和/或設(shè)置適合序 列的程序庫(kù)之時(shí)。襯底(例如晶片)被裝載，并且程序庫(kù)被預(yù)存。所選 擇的加工序列然后被執(zhí)行。在執(zhí)行所選擇序列之后，接著卸載晶片，并 且系統(tǒng)被沖洗。序列的設(shè)置包括定義成分或化學(xué)制品定序以及相關(guān)參數(shù)?；瘜W(xué)制品 定序的定義包括，例如，定義化學(xué)制品類型、流動(dòng)時(shí)間、流速、填充
(charge )、浸泡、沖洗時(shí)間、工藝溫度中的一種或多種。盡管一個(gè)實(shí)施 例的穿過(guò)MCSIR的每個(gè)流動(dòng)池的流速為基本相同的值，但是流速可以以 串行方式改變。流動(dòng)時(shí)間、浸泡時(shí)間和沖洗時(shí)間可以遍歷MCSIR而改變。 所述定序可以包括經(jīng)由 一個(gè)或多個(gè)管線混合器的化學(xué)制品混合，例如， 如上文所述，或者包括在此所述的其它混合技術(shù)或構(gòu)件。
一個(gè)實(shí)施例的對(duì)用于加工序列的程序庫(kù)的設(shè)置包括，設(shè)置每種化學(xué) 制品在混合物中的濃度、每種溶液的溫度和pH值、每種混合物的總體積 (缺省值從序列信息中提供)中的一種或多種?？蛇x地對(duì)程序庫(kù)進(jìn)行設(shè)置。
晶片裝載包括定義晶片尺寸。程序庫(kù)的預(yù)存包括通過(guò)MCSIR的混合 導(dǎo)管進(jìn)行定序以及添加或分配指定成分的每個(gè)構(gòu)成的合適量。在一個(gè)實(shí) 施例中，十(10)毫升(ml)在+/-1%精度下的傳送花費(fèi)大致五(5)秒 鐘。MCSIR以在第一成分開始和最后一個(gè)成分之間的預(yù)定時(shí)間間隔(例如， 一 (1)分鐘)在觸發(fā)開始時(shí)將單獨(dú)的成分分配到混合導(dǎo)管。達(dá)成程序庫(kù) 的預(yù)存，每存儲(chǔ)一次花費(fèi)一段時(shí)段(例如，十五(15)分鐘)；對(duì)于隨后 的晶片，程序庫(kù)預(yù)存可以與工藝序列并行執(zhí)行。MCSIR預(yù)存在精確的溫度 和pH值控制下完成，并且包括根據(jù)工藝序列的需要對(duì)成分進(jìn)行的集成混 合。
所選工藝序列的執(zhí)行包括所述序列的啟動(dòng)，以及所選序列的所有定 義的過(guò)程的完成。工藝序列執(zhí)行的數(shù)據(jù)根據(jù)操作員或其它用戶的指定而 記錄。 一旦完成工藝序列，襯底(例如晶片)就-波卸載。在去除襯底之 后，MCSIR被沖洗，以從MCSIR的各構(gòu)件清洗過(guò)程廢液和/或未用過(guò)的成 分。MCSIR然后采用氣體(例如氮?dú)?加壓，并保持處于加壓狀態(tài)，直至 啟動(dòng)隨后的過(guò)程序列。
作為過(guò)程定序的一個(gè)示例，MCSIR支持包括如上文所述的使用SIPM 在襯底區(qū)域內(nèi)的位隔離沉積在內(nèi)的加工。特定材料的沉積要求，兩種化 學(xué)制品在提升的溫度下混合并分配到晶片上。沉積必須在靜態(tài)或塊模式 反應(yīng)器中完成。另外，化學(xué)制品不能暴露于濕氣。最后，化學(xué)制品在混合時(shí)在提升溫度下不穩(wěn)定，但在不混合時(shí)穩(wěn)定。MCSIR能夠?qū)υ谠撔蛄兄?的每個(gè)步驟的定時(shí)進(jìn)行精確控制，這種控制在實(shí)現(xiàn)這種沉積向現(xiàn)有過(guò)程 的有效集成過(guò)程中是很重要的。在以下示例中提供的參數(shù)僅僅提供作為 示例，而并不意在將MCSIR限制于仫J又在這些參數(shù)下的加工。
為了使用上文所述的MCSIR并參照上述圖4 - 6來(lái)執(zhí)行沉積，操作始 于將化學(xué)制品A通過(guò)混合導(dǎo)管歧管分配到混合導(dǎo)管中?；瘜W(xué)制品A的溫 度被提升到所期望的工藝溫度，并且當(dāng)化學(xué)制品A達(dá)到該工藝溫度時(shí)， 控制器觸發(fā)了化學(xué)制品B向混合導(dǎo)管內(nèi)的分配。另外，兩種化學(xué)制品的 機(jī)械混合在混合導(dǎo)管中啟動(dòng)。
化學(xué)制品A和B的溶液的溫度然后被提升到預(yù)定的工藝溫度。在加 熱周期期間，襯底被接口移動(dòng)到機(jī)械手上，并且襯底卡盤被預(yù)熱至所述 工藝溫度。襯底保持在機(jī)械手上，直至溶液達(dá)到所述工藝溫度，在該點(diǎn) 處襯底被裝載到熱晶片卡盤上。晶片被致動(dòng)就位，并且溶液被分配到襯 底上，而反應(yīng)器處于大約IO腿的高度處。
在沉積結(jié)束時(shí)，襯底卡盤被主動(dòng)冷卻，并且反應(yīng)器高度被降低到 0.25mm,而同時(shí)反應(yīng)溶液被排空。 一旦排空溶液并且冷卻襯底，第二溶 液以流動(dòng)模式被引入到反應(yīng)器中，以沖洗掉表面殘留的化學(xué)制品。晶片 然后從反應(yīng)器取回，并通過(guò)機(jī)器人接口返回。
一個(gè)實(shí)施例的MCSIR包括在池組件的反應(yīng)器和目標(biāo)村底的一個(gè)或多 個(gè)區(qū)域之間使用密封部件。 一 個(gè)實(shí)施例的密封系統(tǒng)和方法可以包括兩類 密封。第一類密封包括一個(gè)或多個(gè)接觸密封，而第二類密封包括使用由 密封流體形成的流體動(dòng)力屏障。這些密封系統(tǒng)中的每一種被詳細(xì)描述于 在2006年6月6日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 11/448,369中。
圖9示出在一個(gè)實(shí)施例下的MCSIR 900,其包括與能夠固定襯底的工 作臺(tái)或卡盤904相配合的流動(dòng)池組件906。 MCSIR 900包括浮動(dòng)反應(yīng)器套 管或壁910。浮動(dòng)反應(yīng)器套管910被配置為，在池組件反應(yīng)器塊906的每 個(gè)流動(dòng)池908中浮動(dòng)或可動(dòng)態(tài)定位。包括浮動(dòng)套管910的流動(dòng)池908的 組合因此形成了一種流動(dòng)池908，其使每個(gè)反應(yīng)器邊緣表面912 (由浮動(dòng) 套管910形成)單獨(dú)依從于襯底的局部表面。每個(gè)反應(yīng)器套管910在反應(yīng)器塊906的流動(dòng)池908內(nèi)的依從 (compliance),可以纟皮外部機(jī)構(gòu)所控制或提供，所述外部才幾構(gòu)在一個(gè)實(shí) 施例中為o形環(huán)，-f旦并不限于此。每個(gè)反應(yīng)器套管910在流動(dòng)池908內(nèi) 的依從，也可以通過(guò)直接集成到套管壁中的彎曲型機(jī)構(gòu)所提供。每個(gè)所 述反應(yīng)器套管依從機(jī)構(gòu)在下文中得到詳細(xì)描述。浮動(dòng)套管910在每個(gè)流 動(dòng)池908中的使用，允許替換可能受到污染或不適合在反應(yīng)器中繼續(xù)使 用的單獨(dú)的反應(yīng)器壁。進(jìn)一步，由浮動(dòng)套管910所提供的每個(gè)流動(dòng)池908 在反應(yīng)器塊906中的浮動(dòng)，允許反應(yīng)器構(gòu)件的較大制造公差，而仍然提 供對(duì)于每個(gè)反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)密封的高度可能性。
如上文所述， 一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)使用真空來(lái)提供第三級(jí)密封。通過(guò) 一系列位于反應(yīng)器塊906中或者通過(guò)反應(yīng)器塊906的真空通道900V提供 真空。所述真空結(jié)合面密封900FS工作，面密封900FS被配置為接觸被 加工的襯底，以確保通過(guò)第三級(jí)密封進(jìn)行的有效密封。因此，這種面密 封900FS使用真空或者替換性地使用氣動(dòng)力構(gòu)建針對(duì)村底的周邊密封。
一個(gè)實(shí)施例的在隔離反應(yīng)器室908外部的高壓區(qū)域可以被加壓。所 述加壓例如用于防止材料泄漏出每個(gè)隔離反應(yīng)器室908。另夕卜，對(duì)加壓區(qū) 域進(jìn)行加壓然后隨時(shí)間推移測(cè)量壓降，就允許對(duì)浮動(dòng)套管910的密封性 能進(jìn)行監(jiān)控。進(jìn)一步，對(duì)加壓區(qū)域的加壓，防止或最小化潛在有毒的化 合物從隔離反應(yīng)器室908釋放或不受控制地排出的幾率。
作為上文所述的接觸密封系統(tǒng)的替換方案，第二類密封，在此稱為 流體動(dòng)力密封系統(tǒng)，使用密封流體，通過(guò)在流動(dòng)池組件的各反應(yīng)器之間 形成流體動(dòng)力屏障，來(lái)包含反應(yīng)器容納物。流體動(dòng)力屏障替換了一種或 多種傳統(tǒng)的接觸密封。
圖10示出在一個(gè)實(shí)施例下的流體動(dòng)力密封系統(tǒng)1000。流體動(dòng)力密封 系統(tǒng)1000使用密封流體1010來(lái)形成流體動(dòng)力屏障，該流體動(dòng)力屏障被 配置作為初級(jí)包容物，其將流動(dòng)池組件的每個(gè)反應(yīng)器1008與多個(gè)相鄰反 應(yīng)器1008AA和1008AB隔離。 一個(gè)實(shí)施例的流體動(dòng)力密封系統(tǒng)IOOO還包 括在襯底周邊區(qū)域內(nèi)的面密封IOOOFS。面密封1000FS封裝襯底1002的 大致整個(gè)區(qū)域，并提供反應(yīng)物的次級(jí)包容物。密封流體1010對(duì)于反應(yīng)器1008、 1008AA、 1008Ab中的一個(gè)或多個(gè)的反應(yīng)而言是惰性的，/人而4吏密 封流體1010并不將污染物引向任意反應(yīng)器1008、 1008AA、 1008AB的任
意反應(yīng)。
通過(guò)將反應(yīng)器定位在襯底1002的表面上方，而不與襯底接觸，就提 供了流體動(dòng)力密封。反應(yīng)器靠近襯底1002的定位導(dǎo)致在反應(yīng)器的底部部 分和襯底1002之間形成受控間隙1020。因此，反應(yīng)器并不與襯底物理接 觸。受控間隙1020的跨度可以通過(guò)密封流體1010的特性(例如，流體 成分、疏水性、親水性、反應(yīng)性、粘性等等)和/或反應(yīng)器1008、 1008AA、 1008AB的反應(yīng)物來(lái)調(diào)節(jié)。
流體動(dòng)力承載機(jī)構(gòu)通過(guò)控制密封流體1010和廢液通道的相應(yīng)壓力，
來(lái)控制反應(yīng)器1008在襯底上方的浮動(dòng)高度，并因此控制受控間隙1020， 但并不限于此。密封流體1010通過(guò)在反應(yīng)器1008的周邊空間1004或壁 內(nèi)的第 一組通道1012 ^L引入流體動(dòng)力密封系統(tǒng)1000。 一個(gè)實(shí)施例的第一 組通道1012包括一個(gè)通道，但是替換性實(shí)施例可包括任意數(shù)量或類型的 通道或通路。反應(yīng)流體1018也被引入反應(yīng)器1008中，并被容納在反應(yīng) 器1008中持續(xù)達(dá)涉及反應(yīng)流體1018的靜態(tài)反應(yīng)的持續(xù)時(shí)間。密封流體 1010用于形成流體動(dòng)力屏障，其將反應(yīng)流體1018容納于其被引入的反應(yīng) 器1008中。在一個(gè)實(shí)施例中，這可以通過(guò)如下過(guò)程實(shí)現(xiàn)，即，選擇合適 的(例如，較高的)密封流體1010的流量和/或(例如，短)過(guò)程持續(xù) 時(shí)間，以限制反應(yīng)流體1018從其被引入的反應(yīng)器1008的向外擴(kuò)散。流 體動(dòng)力密封因此通過(guò)將反應(yīng)流體1018的邊緣對(duì)邊緣流動(dòng)限制于由密封流 體1010所構(gòu)建的大致邊界，將襯底1002的特定面積或區(qū)域封裝在反應(yīng) 器1008中。 一旦完成反應(yīng)，反應(yīng)流體1018從反應(yīng)器1008去除(例如， 通過(guò)抽吸)，但并不限于此。
密封流體1010通過(guò)在反應(yīng)器1008的周邊空間1004內(nèi)的第二組通道 1014與反應(yīng)廢液1019 —起被收集。反應(yīng)器周邊空間1004的第二組通道 1014位于第一組通道和通道1014所對(duì)應(yīng)的反應(yīng)器之間，處于限定為密封 通道的區(qū)域內(nèi)。 一個(gè)實(shí)施例的第二組通道1014包括一個(gè)通道，^f旦替換性 實(shí)施例可包括任意數(shù)量或類型的通道或通路。 一個(gè)實(shí)施例的流體動(dòng)力密封系統(tǒng)包括真空源，其用于通過(guò)第二組通道1014收集密封流體1010和/ 或反應(yīng)廢液1019。
上文所述的流體動(dòng)力密封系統(tǒng)提供反應(yīng)器對(duì)反應(yīng)器的隔離，而不具 有與襯底直接物理接觸的反應(yīng)器構(gòu)件，從而減小或降低由于與反應(yīng)器物 理接觸而導(dǎo)致的反應(yīng)污染的可能性。流體動(dòng)力密封系統(tǒng)還提供兩級(jí)包容 物，以確保反應(yīng)物不向大氣泄漏。
一個(gè)實(shí)施例的襯底加工被用在一個(gè)或多個(gè)襯底力。工系統(tǒng)和過(guò)程中， 以在襯底上形成材料(例如，產(chǎn)生層或結(jié)構(gòu))。如在此所用的材料在襯底 上的形成，既涵蓋材料直接在襯底材料上形成，也涵蓋材料在襯底上先 期形成的另一材料之上形成，但可以不限于此。所述襯底加工能夠以非 常低的成本產(chǎn)生襯底上非常小的結(jié)構(gòu)和特征(例如，納米尺寸量級(jí))，這 能夠有助于多種不同產(chǎn)品的制造。另外，襯底加工可以利用由商用襯底 加工裝置和方法(例如，商用半導(dǎo)體加工設(shè)備和方法)所提供的一種或 多種能力，以便利和/或增強(qiáng)襯底加工的性能，從而在襯底上形成材料。
襯底加工可包括任意尺寸的襯底。例如，所述襯底加工可用于加工 具有小于一平方英寸面積的小半導(dǎo)體襯底，也可用于加工高達(dá)十二 (12) 英寸(300毫米(隨))或更大的半導(dǎo)體襯底，此類襯底用于生產(chǎn)大量電 子器件。通常，對(duì)于能夠進(jìn)行加工的襯底的尺寸并無(wú)限制。例如，所述 襯底加工可用于加工用于產(chǎn)生電子器件的半導(dǎo)體襯底的每次連續(xù)的較大 規(guī)模的產(chǎn)生。所述村底加工也可用于加工用于生產(chǎn)平板顯示器的相對(duì)大 的襯底。此類襯底包括大約一平方米量級(jí)的矩形襯底，但也可使用更大 的襯底。所述襯底加工也可針對(duì)寬度固定但長(zhǎng)度不限(理論上)的柔性 襯底(一種能夠?qū)Ｓ糜谏a(chǎn)平板顯示器的襯底加工方式)進(jìn)行調(diào)整而用 于連續(xù)巻式(roll-to-roll)應(yīng)用；例如，此類襯底巻可達(dá)數(shù)百英尺長(zhǎng)。
所述襯底加工可用于加工單個(gè)襯底或多個(gè)襯底(例如，批量加工)。 例如，在濕法半導(dǎo)體加工中，單獨(dú)一次，可以加工單個(gè)襯底，或者可以 加工成批襯底，例如13、 25或50個(gè)襯底。在干法半導(dǎo)體加工和平板顯 示器生產(chǎn)中，典型地，可以一次加工單個(gè)襯底。
在此所述的襯底加工可包括濕法加工和/或干法加工。在濕法加工中，襯底4吏用流體進(jìn)行加工。例如，襯底可以整體地或局部地浸入具有 指定特性(例如，指定化學(xué)成分)的流體中。另外，例如，流體可以以 指定方式噴灑到襯底上。 一個(gè)實(shí)施例的用于襯底加工的濕法加工可以才艮 據(jù)期望加工的需要使用多種不同化學(xué)成分中的任一種。
在干法加工(例如，物理汽相沉積、化學(xué)汽相沉積、等離子體增強(qiáng) 型化學(xué)汽相沉積、原子層沉積)中，等離子體或氣體用于與襯底產(chǎn)生期 望的相互作用，該相互作用以指定方式對(duì)襯底表面進(jìn)行加工。用于襯底 加工的干法加工可根據(jù)期望加工的需要采用惰性氣體或活性氣體。
多種不同的化學(xué)成分或其它反應(yīng)物(在此統(tǒng)稱為成分或化學(xué)成分) 中的任一種可被一個(gè)實(shí)施例的襯底加工系統(tǒng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)襯底加工和相關(guān)工 藝。所述成分可呈液相、氣相、和/或液相和氣相的某種組合(包括，例 如，超臨界流體相)。所用的成分和它們的濃度以及成分的混合物，將取 決于將要執(zhí)行的特定過(guò)程步驟。化學(xué)制品傳送系統(tǒng)能夠根據(jù)工藝的需要 對(duì)化學(xué)成分的摩爾濃度、溫度、流速和壓力進(jìn)行精確控制?；瘜W(xué)制品傳 送系統(tǒng)液可以提供對(duì)污染物的合適過(guò)濾和控制。
上文對(duì)襯底加工系統(tǒng)的圖示實(shí)施例的描述并不意在將襯底加工系統(tǒng) 窮盡于或限制于所公開的精確形式。盡管襯底加工系統(tǒng)的具體實(shí)施例和 相關(guān)示例在此出于示意性目的而得到描述，但是相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn) 識(shí)到，可以在襯底加工系統(tǒng)的范圍內(nèi)進(jìn)行各種不同的等價(jià)改造。在此提 供的襯底加工系統(tǒng)的教導(dǎo)可應(yīng)用于其它加工系統(tǒng)和方法，而不僅僅不用 上文所述的系統(tǒng)和方法。
上文所述的各種不同實(shí)施例的元件和行為可以被組合而提供進(jìn)一 步 的實(shí)施例?？梢圆鹏迵?jù)具體說(shuō)明書對(duì)襯底加工系統(tǒng)進(jìn)行上述和其它變化。
通常，在所附權(quán)利要求書中，所用的術(shù)語(yǔ)不應(yīng)該被理解成將村底加 工系統(tǒng)限制于本說(shuō)明書和權(quán)利要求書中所公開的具體實(shí)施例，而是應(yīng)該 理解成涵蓋在權(quán)利要求書下操作的所有加工系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種襯底的混合模式加工的方法，包括從多種化學(xué)制品產(chǎn)生多種溶液，其中，在所述多種溶液的不同種類之間，組分以組合方式變化并且獨(dú)立受控；以及將所述化學(xué)制品和所述溶液通過(guò)流體傳送系統(tǒng)分配到傳統(tǒng)加工模塊和組合加工模塊，其中，饋送所述組合加工模塊的傳送系統(tǒng)與饋送所述傳統(tǒng)加工模塊的傳送系統(tǒng)是共用的，從而使傳送到在所述組合加工模塊中的一個(gè)位隔離反應(yīng)器的溶液能夠獨(dú)立于傳送到在所述組合加工模塊中的第二位隔離反應(yīng)器的溶液而變化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述組分根據(jù)用于多個(gè)工藝 序列中的一個(gè)或多個(gè)的配方而改變，每個(gè)所述工藝序列均包括所述產(chǎn)生 和所述分配。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括同步多個(gè)如下過(guò)程，每個(gè)所述 過(guò)程均包括所述產(chǎn)生和所述分配。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括，根據(jù)用于包括所述產(chǎn)生和分 配的工藝序列的全局參數(shù)，控制遍歷所述多個(gè)區(qū)域的分配的定時(shí)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述全局參數(shù)包括時(shí)間、溫 度、pH值中的一個(gè)或多個(gè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多種溶液的分配包括， 將溶液并行分配到所述多個(gè)區(qū)域中的 一組區(qū)域。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括，使用至少一個(gè)第一組過(guò)程控 制所述化學(xué)制品向整個(gè)表面上的分配，然后使用至少 一個(gè)第二組過(guò)程控 制所述多種溶液的分配。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括，使用至少一個(gè)第二組過(guò)程控 制所述多種溶液的分配，然后使用至少一個(gè)第一組過(guò)程控制所述化學(xué)制 品 向整個(gè)表面上的分配。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，包括，使用串行、快速串行、串行 /并4亍、和并4亍流動(dòng)中的一種或多種，控制所述多種溶液的分配。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括，控制所述多種溶液的分配，以使所述溶液串行流動(dòng)到第 一組區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域，并使所述溶液并行 流動(dòng)到第二組區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，傳送到所述傳統(tǒng)加工模塊 的溶液獨(dú)立于傳送到在所述組合加工模塊中的位隔離反應(yīng)器的溶液而改變。
12. —種襯底加工系統(tǒng)，包括 流體傳送系統(tǒng)；連接到所述流體傳送系統(tǒng)的多個(gè)位隔離反應(yīng)器，所述多個(gè)位隔離反 應(yīng)器被配置為接收來(lái)自所述流體傳送系統(tǒng)的化學(xué)制品，所述多個(gè)位隔離 反應(yīng)器#1配置用于獨(dú)立控制用于實(shí)現(xiàn)晶片的位隔離加工的化學(xué)制品傳送 和力口工參數(shù)；和連接到所述流體傳送系統(tǒng)的整片反應(yīng)器，所述整片反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)所述 晶片的整片加工，所述整片加工與所述位隔離加工集成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述流體傳送系統(tǒng)包括至少一個(gè)第一歧管，所述第一歧管連接到第一混合導(dǎo)管，該第一混合導(dǎo)管連 接到至少一個(gè)第二歧管，其中，所述第二歧管連接到另外的混合導(dǎo)管。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中第一歧管的數(shù)目等于位隔離 反應(yīng)器的數(shù)目。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中第一歧管的數(shù)目等于第二歧 管的lt目。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，包括連接到所述流體傳送系統(tǒng)的 多個(gè)化學(xué)制品，其中，所述多個(gè)化學(xué)制品通過(guò)第一歧管分配。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述流體傳送系統(tǒng)被配置為， 使用第 一序列將所述化學(xué)制品傳送到第 一位隔離反應(yīng)器，并使用第二序 列將所述化學(xué)制品傳送到第二位隔離反應(yīng)器。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述流體傳送系統(tǒng)被配置為， 使用第 一 流速將所述化學(xué)制品傳送到第 一位隔離反應(yīng)器，并使用第二流 速將所述化學(xué)制品傳送到第二位隔離反應(yīng)器。
19. 一種集成加工系統(tǒng)，包括 整片加工模塊；和組合加工模塊，其中，用在所述組合加工模塊中的化學(xué)制品從包括 一組第 一歧管的傳送系統(tǒng)饋送，每個(gè)第 一歧管的輸出連接到至少 一個(gè)混 合導(dǎo)管，每個(gè)混合導(dǎo)管的輸出饋送一組第二歧管中的多于一個(gè)，每組第 二歧管的輸出饋送所述組合加工模塊的多個(gè)位隔離反應(yīng)器中的 一個(gè)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中用在所述整片加工模塊中的 化學(xué)制品從一組第三歧管或所述一組第 一歧管中的 一個(gè)饋送。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，包括控制器，所述控制器連接到 所述整片加工模塊和所述組合加工模塊。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述控制器被配置為，使用至少一個(gè)第一組過(guò)程通過(guò)所述整片加工模塊、然后使用至少一個(gè)第二組 過(guò)程通過(guò)所述組合加工模塊，來(lái)控制襯底的加工。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述控制器被配置為，將所 述化學(xué)制品串行流動(dòng)到第 一組位隔離反應(yīng)器的每個(gè)位隔離反應(yīng)器，并將 所述化學(xué)制品并行流動(dòng)到第二組位隔離反應(yīng)器的每個(gè)位隔離反應(yīng)器。
24. —種包括位隔離反應(yīng)器(SIR)的集成加工工具，其中所述SIR 包括一組第一歧管，其中每個(gè)第一歧管連接到多個(gè)化學(xué)制品； 多個(gè)混合導(dǎo)管，其中每個(gè)混合導(dǎo)管連接到每個(gè)第一歧管的輸出； 一組第二歧管，其中每個(gè)第二歧管連接到至少一個(gè)混合導(dǎo)管的輸出 和多個(gè)化學(xué)制品；和多個(gè)流動(dòng)池，其中每個(gè)流動(dòng)池連接到至少 一個(gè)第二歧管的輸出。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的工具，其中所述第一歧管和所述第二歧 管中的 一個(gè)或多個(gè)連"t妄到真空源。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的工具，包括連接在第二歧管和對(duì)應(yīng)的流 動(dòng)池之間的管線混合器。
27. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的工具，其中所述一組第一歧管被配置為， 獨(dú)立改變?cè)诿總€(gè)混合導(dǎo)管中形成的組分或每個(gè)混合導(dǎo)管的容積中的一個(gè)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的工具，其中每個(gè)混合導(dǎo)管包括攪動(dòng)元件、 溫度控制元件、pH值控制元件中的一個(gè)或多個(gè)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的工具，其中所述一組第二歧管被配置為， 對(duì)一個(gè)或多個(gè)化學(xué)制品以及至少 一個(gè)混合導(dǎo)管的輸出進(jìn)行定序。
30. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的工具，其中所述一組第二歧管被配置為， 使用串行、快速串行、串行/并行、和并行傳送中的一種或多種使化學(xué)制 品流動(dòng)到所述流動(dòng)池。
31. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的工具，包括連接到多個(gè)套管的反應(yīng)器塊， 其中一組套管被配置為承接每個(gè)流動(dòng)池，其中所述一組套管隔離出襯底 的待加工區(qū)域。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的工具，包括連接到所述多個(gè)流動(dòng)池的固 定裝置，其中所述固定裝置被配置為用來(lái)控制所述多個(gè)流動(dòng)池相對(duì)于所 述一組套管的豎直定位，其中所述固定裝置被配置為動(dòng)態(tài)且獨(dú)立地控制 每個(gè)SIR導(dǎo)管的容積。
33. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的工具，包括 第三歧管，所述第三歧管連接到所述多個(gè)化學(xué)制品；和 整片反應(yīng)器，所述整片反應(yīng)器連接到所述第三歧管。
全文摘要
本發(fā)明描述一種集成加工工具，其包括整片加工模塊和組合加工模塊。用在組合加工模塊中的化學(xué)制品從包括一組第一歧管的傳送系統(tǒng)饋送。每個(gè)第一歧管的輸出連接到至少一個(gè)混合導(dǎo)管。每個(gè)混合導(dǎo)管的輸出饋送一組第二歧管中的多于一個(gè)。每組第二歧管的輸出饋送組合加工模塊的多個(gè)位隔離反應(yīng)器中的一個(gè)。
文檔編號(hào)H01L21/306GK101606226SQ200780048600
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月29日
發(fā)明者庫(kù)爾特·H.·魏納, 托尼·P.·江, 約翰·施密特, 阿龍·弗朗西斯 申請(qǐng)人:分子間公司