專利名稱：用于臭氧硬化及硬化后的濕氣處理的模塊的制作方法
用于臭氧硬化及硬化后的濕氣處理的模塊相關(guān)中請的交叉引用本甲請為2011年9月28日提交的標(biāo)題為"Module for Ozone Cure andPost-Cure Moisture Treatment (用于臭氧硬化及硬化后的濕氣處理的模塊)〃的美國專利申請N0.13/247, 687的PCT申請，并且與2010年10月5日提交的標(biāo)題為"Module forOzone Cure and Post-Cure Moisture Treatment (用于臭氧硬化及破化后的濕氣處理的模塊)〃的美國臨時申請第61/389，957號相關(guān)并要求其權(quán)益，上述申請的全部內(nèi)容為了所有目的以引用的方式并入本文。
背景技術(shù)：
自幾十年前推出半導(dǎo)體器件以來，半導(dǎo)體器件的幾何形狀的大小已顯著減小。現(xiàn)代半導(dǎo)體制造設(shè)備通常生產(chǎn)250nm、180nm及65nm特征結(jié)構(gòu)大小的器件,并且正在開發(fā)且實施用于制造具有更小幾何形狀的器件的新設(shè)備。減少的特征結(jié)構(gòu)大小在器件上產(chǎn)生具有減少的空間尺寸的結(jié)構(gòu)特征。接著，降低的尺寸要求使用具有極低電阻率的導(dǎo)電材料及具有極低介電常數(shù)的絕緣材料。低介電常數(shù)薄膜對于前金屬電介質(zhì)(PMD)層及金屬間電介質(zhì)(MD)層尤為理想，以用于降低互連金屬化的RC時間延遲、防止在不同水平金屬化之間的串?dāng)_、且降低器件功率消耗。使用早期CVD技術(shù)沉積的未摻雜氧化硅的薄膜通常具有在4.0至4.2的范圍內(nèi)的介電常數(shù)U)。相反，現(xiàn)在常用于半導(dǎo)體工業(yè)中的各種碳基介電層具有低于3.0的介電常數(shù)。這些碳基層中的多數(shù)在最初沉積時皆相對不穩(wěn)定，且隨后在氧氣環(huán)境中硬化和/或退火以增加薄膜的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述了基材硬化及處理模塊，所述基材硬化及處理模塊用于執(zhí)行沉積于基材上的介電層的硬化及硬化后的處理。所述模塊可包括獨立硬化室及處理室。可將具有未硬化層的基材移送至模塊的硬化室，所述未硬化層經(jīng)由FCVD工藝沉積于基材上。沉積工藝可在基材上形成未硬化的含硅氧碳層、含硅氧氮層和/或含硅氧氮碳層。當(dāng)基材被移送至硬化室時，所述或所述多個沉積層可在含臭氧氛圍中于大約150° C至大約200° C的溫度下硬化。在硬化之后，基材可被移送至模塊的處理室且在高于露點的溫度下(例如，大約80° C至大約100° C)曝露于含水蒸汽的氛圍，以形成經(jīng)處理的介電薄膜。對于一些制造工藝，當(dāng)將經(jīng)硬化且處理的基材從制造系統(tǒng)移除時，從模塊移除的所述基材經(jīng)由裝載閘腔室及工廠接口(factofy interface;FI)被移送至儲存所述基材的前端開啟式晶圓傳送盒(front-opening unified pod;F0UP)o本發(fā)明的實施例包括基材硬化及處理模塊。所述模塊可包括硬化室及處理室，所述硬化室用于在包括臭氧的氛圍中硬化介電層，且所述處理室用于在包括水蒸汽的氛圍中處理所述經(jīng)硬化的介電層。硬化室可相對于處理室垂直地定位。所述模塊亦可包括加熱系統(tǒng)，所述加熱系統(tǒng)操作地耦接至硬化室及處理室。加熱系統(tǒng)可經(jīng)操作以將硬化室的第一溫度調(diào)整至大約150° C至大約200° C，且將處理室的第二溫度調(diào)整至大約80° C至大約100° C。所述模塊可進(jìn)一步包括在硬化室及處理室兩者上的進(jìn)出門。各進(jìn)出門可操作以移動至打開位置以接收基材，且當(dāng)基材正在硬化或處理期間，各進(jìn)出門可操作以移動至封閉密封的位置。本發(fā)明的實施例進(jìn)一步包括基材處理系統(tǒng)，所述基材處理系統(tǒng)具有多個沉積室及第一機(jī)械臂，所述第一機(jī)械臂可操作以在沉積室中的一個與裝載鎖定基材固持區(qū)之間移動基材。系統(tǒng)亦可具有第二機(jī)械臂，所述第二機(jī)械臂可操作以在裝載鎖定基材固持區(qū)與基材硬化及處理模塊的硬化室之間移動基材?；钠苹疤幚砟K附接至裝載鎖定基材固持區(qū)，且基材硬化及處理模塊可包括:硬化室及處理室，所述硬化室用于在包含臭氧的氛圍中硬化介電層，所述處理室用于在包含水蒸汽的氛圍中處理經(jīng)硬化的介電層。硬化室可相對于處理室垂直地定位。所述模塊亦可包括加熱系統(tǒng)，所述加熱系統(tǒng)可操作地耦接至硬化室及處理室，其中所述加熱系統(tǒng)可操作以將硬化室的第一溫度調(diào)整至大約150° C至大約200° C，且將處理室的第二溫度調(diào)整至大約80° C至大約100° C。模塊可更進(jìn)一步包括在硬化室及處理室兩者上的進(jìn)出門。進(jìn)出門中的每一個可操作以移動至打開位置以接收基材，且當(dāng)基材正在硬化或處理期間，進(jìn)出門中的每一個可操作以移動至封閉密封的位置。附加實施例及特征結(jié)構(gòu)在以下描述中部分地闡述，且部分地將在審查完所述說明書之后對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見，或者可藉由實踐本發(fā)明而學(xué)習(xí)。本發(fā)明的特征結(jié)構(gòu)及優(yōu)點可經(jīng)由所述專利說明書中的工具、組合及方法來實現(xiàn)且獲得。附圖簡述本發(fā)明的性質(zhì)及優(yōu)點的進(jìn)一步理解可參考本專利說明書的剩余部分及附圖來實現(xiàn)，其中貫穿若干附圖使用相同附圖標(biāo)記以代表相同部件。在一些情況下，將子標(biāo)號與附圖標(biāo)記相關(guān)聯(lián)且隨后用連字符表示多個類似部件中的一個部件。當(dāng)在不指定現(xiàn)有子標(biāo)簽的情況下提及附圖標(biāo)記時，旨在代表所有所述多個類似部件。

圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的基材硬化及處理模塊的簡化橫截面圖；圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例包括一對基材硬化及處理模塊的基材處理系統(tǒng)的簡圖；圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的基材處理系統(tǒng)的另一圖，所述基材處理系統(tǒng)具有耦接至裝載閘腔室的一對基材硬化及處理模塊；圖4A圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的基材處理系統(tǒng)的簡化前側(cè)立體圖，所述基材處理系統(tǒng)具有位于裝載閘腔室的相對側(cè)上的一對基材破化及處理模塊，所述裝載閘腔室與一組基材處理室通過接口連接；及圖4B圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的基材處理系統(tǒng)的簡化后側(cè)立體圖，所述基材處理系統(tǒng)具有位于裝載閘腔室的相對側(cè)上的一對基材破化及處理模塊，所述裝載閘腔室與一組基材處理室通過接口連接。圖5圖示具有相鄰于工廠接口定位的基材硬化及處理模塊的基材處理系統(tǒng)的簡化俯視圖。
具體實施例方式圖1圖示基材硬化及處理模塊100，所述基材硬化及處理模塊100包括相對于彼此垂直地定位的硬化室102及處理室104。在模塊100中，圖示硬化室垂直地定位于處理室102上方,然而附加實施例可將此次序顛倒且將處理室定位于硬化室上方。模塊100亦圖示所述兩個腔室被共用側(cè)壁110分離，所述共用側(cè)壁110具有分別曝露于硬化室102及處理室104的內(nèi)部的相對側(cè)。附加實施例可具有分別界定硬化室102的底部及處理室104的頂部的兩個分離側(cè)壁。分離側(cè)壁可為可逆地或永久地彼此附接，或者分離側(cè)壁可相隔一間隙，所述間隙可能會或可能不會填充有絕緣材料。兩個腔室皆包括進(jìn)出門106a_106b，進(jìn)出門106a_106b可操作移動至打開位置以接收一個或多個基材108a-108c，且當(dāng)基材正在硬化或處理時，進(jìn)出門106a_106b亦可操作以移動至封閉密封的位置。模塊100圖示基材支架112a-112b，基材支架112a_112b可在腔室中同時固持多個基材108a-108c。如此使模塊100成為可同時對多個基材(例如，兩個或兩個以上基材、三個或三個以上基材、四個或四個以上基材、五個或五個以上基材、十個或十個以上基材等等)執(zhí)行硬化及處理步驟的批量硬化及處理模塊。附加實施例可包括用于固持基材的替代結(jié)構(gòu)，諸如可在垂直方向、水平方向和/或環(huán)形方向上移動的平臺。所述這些替代結(jié)構(gòu)可操作以固持單個基材或多個基材。模塊100可從機(jī)械臂114接收基材，所述機(jī)械臂114具有定位臂116，所述定位臂116可操作以將基材移動進(jìn)出硬化室102及移送室104。定位臂116可將基材108a_108c置放至硬化室102的基材支架112a中，且稍后將經(jīng)破化的基材自硬化室移除。定位臂116亦可將經(jīng)硬化的基材從硬化室102移送至處理室104的基材支架112b。臂116亦可將經(jīng)硬化且處理的基材從處理室104移除。在圖示的實施例中，定位臂116可延伸至模塊100的腔室中且從模塊100的腔室回縮，以及在腔室之間以垂直方向移動。臂116亦可旋轉(zhuǎn)以接收或置放來自靠近模塊100的基材固持區(qū)的基材。模塊100亦可包括耦接至硬化及處理室的氣體分配系統(tǒng)118及加熱系統(tǒng)122以分別控制腔室的氛圍條件及溫度。如上所述，基材硬化可包括將基材在大約150° C至大約200° C的溫度下曝露于含臭氧的氛圍，且基材處理可包括將經(jīng)硬化的基材在大約80° C至大約100° C的溫度下曝露于含水蒸汽的氛圍。氣體分配系統(tǒng)118可操作以控制氣體從氣源(未圖示)至硬化室102及處理室104中的流動。在模塊100中，輸送機(jī)構(gòu)包括氣體導(dǎo)管120a-120b，氣體導(dǎo)管120a_120b將氣體從氣體輸送系統(tǒng)傳送至腔室中的每一個。氣體輸送系統(tǒng)亦可包括氣體回流管(未圖示)，所述氣體回流管將氣體從模塊100的腔室移除。氣體回流管可耦接至真空泵及排氣裝置，所述真空泵及排氣裝置流體耦接至模塊100。由氣體分配系統(tǒng)118輸送至硬化室102的氣體可包括氧分子、臭氧、氬氣及氮分子等氣體。所述這些氣體可在單一氣流中混合且發(fā)送至硬化室102，或單獨地提供且在腔室中首先混合。由分配系統(tǒng)118輸送至處理室104的氣體可包括水蒸汽、氬氣及氮分子等氣體。加熱系統(tǒng)122可操作地耦接至在硬化室102及處理室104兩者中的加熱元件(未圖示)。所述這些加熱元件由加熱系統(tǒng)122獨立地控制，以允許硬化室102的溫度不同于處理室104的溫度。獨立的溫度感測器(未圖示)可存在于腔室中以監(jiān)控腔室溫度，且向加熱系統(tǒng)122提供反饋以用于調(diào)整和/或維持腔室中的溫度?，F(xiàn)參看圖2及圖3，示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的基材處理系統(tǒng)200，所述基材處理系統(tǒng)200包括一對基材硬化及處理模塊202a-202b。系統(tǒng)200的商用實例可包括Centura 、PiOducer 及Eterna 系統(tǒng)的特定設(shè)置，所述這些系統(tǒng)由美國加尼福尼亞州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司制造。如圖2中所示，模塊202a_202b被定位在裝載閘腔室204的相對端，且定位在系統(tǒng)200的工廠接口(FI) 206之后。在圖示的系統(tǒng)200的設(shè)置中，將模塊202a-202b置放在FI206之后的定位不會增加系統(tǒng)的總寬度，且不會移動可逆耦接至系統(tǒng)的前側(cè)的四個F0UP208a-208b 中的兩個 F0UP。模塊202a_202b可逆地且大體上無泄漏地耦接至裝載閘腔室204。耦合機(jī)構(gòu)可包括可逆緊固件(例如，螺栓、螺釘?shù)鹊?及墊片，所述這些墊片將模塊202a-202b無泄漏地耦接至裝載閘腔室。裝載閘腔室204包括與模塊202a-202b的硬化及處理室的進(jìn)出門對準(zhǔn)的開口，以允許機(jī)械臂在裝載閘腔室與模塊之間傳送基材。可經(jīng)由F0UP208a_208d提供基材晶圓至系統(tǒng)，F(xiàn)0UP208a_208d可密封地耦接至FI206。基材可借助于配置在FI中的機(jī)械臂(未圖示)通過FI206且進(jìn)入至裝載閘腔室204中。然后，另一機(jī)械臂可將基材從裝載閘腔室204移送至處理室210a-210f中的一個，所述處理室210a_210f中的每一個在所述基材上沉積一或多個未硬化的介電層。在沉積之后，機(jī)械臂可將基材從處理室210a_210f移送回至裝載閘腔室204，其中初始機(jī)械臂可將基材經(jīng)由腔室中的打開的進(jìn)出門置放至模塊202a-202b中的一個的硬化室中。如以上圖1的描述中所表明，在機(jī)械臂已將未硬化的基材置放于硬化室中之后，當(dāng)氣體分配系統(tǒng)及加熱系統(tǒng)將硬化室中的環(huán)境調(diào)整至硬化狀態(tài)時，可將進(jìn)出門置放于封閉密封的位置。一且基材上的所述或所述這些介電層已硬化，可打開進(jìn)出門，且機(jī)械臂可取出經(jīng)硬化的基材且將經(jīng)硬化的基材移送至相同模塊210a-210b的處理室。當(dāng)氣體分配系統(tǒng)及加熱系統(tǒng)將腔室的環(huán)境調(diào)整至產(chǎn)生經(jīng)硬化且處理的基材的處理狀態(tài)時，可將處理室的進(jìn)出門置放于封閉密封的位置。在處理工藝緯柬時，且當(dāng)基材等候從系統(tǒng)200的移除時，可打開進(jìn)出門，機(jī)械臂可將經(jīng)硬化、處理的基材從模塊210a-210b移除且將其返回至F0UP208a-208d?；蛘?，經(jīng)硬化、處理的基材可在最終移送至F0UP208a-208d中的一個之前移送回至處理室210a-210f中的一個或多個，用于另外的沉積、蝕刻、化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)等等。圖4A及圖4B分別圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的基材處理系統(tǒng)400的簡化前側(cè)立體圖及后側(cè)立體圖，其中一對基材硬化及處理模塊402a-402b被定位于裝載閘腔室404的相對側(cè)上，所述裝載閘腔室404與一組基材處理室406a-406f通過接口連接。所述這些附圖將附接至裝載閘腔室的相對側(cè)上的模塊402a-402b圖示為大體上與附接至工廠接口(未圖示)的裝載閘腔室的前側(cè)共面。如上所示，模塊402a-402b的此設(shè)置允許所述這些模塊402a-402b得以與整體基材處理系統(tǒng)400整合，而不增加系統(tǒng)400的寬度或干涉裝載閘腔室406與FI的稠合。圖5圖示具有相鄰于FI504定位的基材硬化及處理模塊502的基材處理系統(tǒng)500的簡化俯視圖。將硬化及處理模塊502相鄰于FI配置可允許減少基材從FI (未圖示)的背側(cè)之上的沉積室的運動，以及減少基材從硬化及處理模塊502至位于FI的前側(cè)之上的F0UP506a-506d的傳送。硬化及處理模塊可位于FI的一側(cè)或兩側(cè)上。在描述了若干實施例之后，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，可使用各種修改、替代構(gòu)造及其均等物而不背離本發(fā)明的精神。另外，并未描述若干眾所熟知的工藝及元件以免不必要地混淆本發(fā)明。因此，不應(yīng)將上述描述作為本發(fā)明的范疇的限制。在提供值的范圍的情況下，應(yīng)了解除非上下文明確規(guī)定，否則在所述范圍的上限與下限之間的下限的單位的十分之一的各中間值亦被揭示。涵蓋在聲明范圍中的任何聲明值或中間值與在所述聲明范圍中的任何其他聲明或中間值之間的各較小范圍。所述這些較小范圍的上下限可獨立地包含于所述范圍中或排除在所述范圍外，并且根據(jù)在聲明范圍中的任何特定排除的限制，包含于較小范圍的界限中的一者、無任何界限或兩界限的各個范圍亦可涵蓋于本發(fā)明之內(nèi)。在聲明范圍包括界限中的一者或兩者的情況下，亦可包括排除那些所包括的界限的一者或兩者的范圍。除非本文另有明確指定，否則如在本說明書及所附權(quán)利要求書中使用的單數(shù)形式〃一 〃及〃所述〃包括復(fù)數(shù)指示對象。因此，例如，提及〃工藝〃包括多個所述工藝且提及"基材"包括提及一個或多個基材及本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的其均等物，等等。此外，當(dāng)用語〃包含〃、"包括〃用于本專利說明書及所附權(quán)利要求書中時，所述這些用語旨在指定上述結(jié)構(gòu)特征、整數(shù)、器件或步驟的存在，但不排除一個或多個其他結(jié)構(gòu)特征、整數(shù)、器件、步驟、動作或群組的存在或添加。
權(quán)利要求
1.一種基材硬化及處理模塊，所述模塊包含: 硬化室及處理室，所述硬化室用于在包含臭氧的氛圍中硬化介電層，且所述處理室用于在包含水蒸汽的氛圍中處理所述經(jīng)硬化的介電層，其中所述硬化室相對于所述處理室垂直地配置； 加熱系統(tǒng)，所述加熱系統(tǒng)可操作地耦接至所述硬化室及所述處理室，其中所述加熱系統(tǒng)可操作以將所述硬化室的第一溫度調(diào)整至大約150° C至大約200° C，且所述加熱系統(tǒng)可操作以將所述處理室的第二溫度調(diào)整至大約80° C至大約100° C;以及 位于所述硬化室及所述處理室兩者上的進(jìn)出門，其中所述進(jìn)出門中的每一個可操作以移動至打開位置以接收基材，且當(dāng)所述基材正在硬化或處理時，所述進(jìn)出門中的每一個可操作以移動至封閉密封的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的模塊，其特征在于，所述硬化室及所述處理室可同時接收多個基材O
3.如權(quán)利要求2所述的模塊，其特征在于，所述多個基材在所述硬化室或所述處理室中相對于彼此垂直地定位。
4.如權(quán)利要求2所述的模塊，其特征在于，所述模塊為批量基材硬化及處理模塊。
5.如權(quán)利要求1所述的模塊，其特征在于，所述模塊進(jìn)一步包含氣體分配系統(tǒng)，所述氣體分配系統(tǒng)耦接至所述硬化室及所述處理室，其中所述氣體分配系統(tǒng)可操作以將包含臭氧的硬化氣體引入至所述硬化室，且所述氣體分配系統(tǒng)可操作以將包含水蒸汽的處理氣體引入至所述處理室。
6.如權(quán)利要求5所述的模塊，其特征`在于，所述模塊進(jìn)一步包含排氣系統(tǒng)，所述排氣系統(tǒng)經(jīng)設(shè)置以將所述硬化氣體從所述硬化室排出，且所述排氣系統(tǒng)經(jīng)設(shè)置以將所述處理氣體從所述處理室排出。
7.一種基材處理系統(tǒng),所述系統(tǒng)包含: 多個沉積室； 第一機(jī)械臂，所述第一機(jī)械臂可操作以在所述沉積室中的一個與裝載閘基材固持區(qū)之間移動基材； 第二機(jī)械臂，所述第二機(jī)械臂可操作以在所述裝載閘基材固持區(qū)與基材硬化及處理模塊的硬化室之間移動所述基材，其中所述基材硬化及處理模塊附接至所述裝載閘基材固持區(qū)，且其中所述基材硬化及處理模塊包含: 所述硬化室及處理室，所述硬化室用于在包含臭氧的氛圍中硬化介電層，所述處理室用于在包含水蒸汽的氛圍中處理所述經(jīng)硬化的介電層，其中所述硬化室相對于所述處理室垂直地定位； 加熱系統(tǒng)，所述加熱系統(tǒng)可操作地耦接至所述硬化室及所述處理室，其中所述加熱系統(tǒng)可操作以將所述硬化室的第一溫度調(diào)整至大約150° C至大約200° C，且所述加熱系統(tǒng)可操作以將所述處理室的第二溫度調(diào)整至大約80° C至大約100° C;以及 位于所述硬化室及所述處理室兩者上的進(jìn)出門，其中所述進(jìn)出門中的每一個可操作以移動至打開位置以接收基材，且當(dāng)所述基材正在硬化或處理期間，所述進(jìn)出門中的每一個可操作以移動至封閉密封的位置。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二機(jī)械臂可操作以將所述基材從所述硬化室移除且將所述基材傳送至所述處理室。
9.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包含多個基材硬化及處理模塊，其中各個模塊附接至所述裝載閘基材固持區(qū)。
10.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述硬化室及所述處理室可同時接收多個基材 ο
全文摘要
本發(fā)明揭示一種基材處理系統(tǒng)，所述基材處理系統(tǒng)具有多個沉積室及第一機(jī)械臂，所述第一機(jī)械臂可操作以在所述沉積室中的一個與裝載閘基材固持區(qū)之間移動基材。系統(tǒng)亦可具有第二機(jī)械臂，所述第二機(jī)械臂可操作以在所述裝載閘基材固持區(qū)與基材硬化及處理模塊的硬化室之間移動基材。所述基材硬化及處理模塊附接至所述裝載閘基材固持區(qū)，且所述基材硬化及處理模塊可包括:硬化室及處理室，所述硬化室用于在包含臭氧的氛圍中硬化介電層，所述處理室用于在包含水蒸汽的氛圍中處理所述經(jīng)硬化的介電層。所述硬化室可相對于所述處理室垂直地配置。所述模塊亦可包括加熱系統(tǒng)，所述加熱系統(tǒng)可操作地耦接至所述硬化室及所述處理室，其中所述加熱系統(tǒng)可操作以將所述硬化室的第一溫度調(diào)整至大約150°C至大約200°C，且將所述處理室的第二溫度調(diào)整至大約80°C至大約100°C。模塊可更進(jìn)一步包括在硬化室及處理室兩者上的進(jìn)出門。所述進(jìn)出門中的每一個可操作以移動至打開位置以接收基材，且當(dāng)基材正在硬化或處理期間，所述進(jìn)出門中的每一個可操作以移動至封閉密封的位置。
文檔編號H01L21/3105GK103168347SQ201180049232
公開日2013年6月19日 申請日期2011年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月5日
發(fā)明者D·盧博米爾斯基, J·D·潘松二世, K·H·弗勞德, A·汗, S·文卡特拉馬 申請人:應(yīng)用材料公司