真空隔离的批处理系统技术方案

一种气相淀积系统包括一个真空腔室以及被配置成处理半导体衬底的两个或更多个处理模块。每个处理模块可移除地连接至所述真空腔室的相应端口，使得当连接到所述相应端口时，每个处理模块与所述真空腔室真空连通。端口密封机构，该端口密封机构被配置成在每个端口处形成真空密封，使得当第一端口被密封且第一处理模块与该第一端口断开连接时，在所述第一处理模块通向大气压力的同时在所述真空腔室内保持真空状态。

Vacuum isolated batch system

【技术实现步骤摘要】
真空隔离的批处理系统
本专利技术涉及半导体器件制造方法和系统。
技术介绍
通过物理气相沉积（PVD）的溅射在半导体行业中广泛用于在半导体晶片上沉积薄金属膜。这些膜通常由Ti、Cu、Al、Au、Ta等组成。在准备薄膜沉积时，通常要进行溅射蚀刻清洁。在清洁表面之后，可以使用若干类型的气相沉积技术之一。在薄膜沉积之后，可以继续进行其他制造和/或封装步骤。在半导体衬底上沉积金属薄膜的常用方法是使用多个单晶片处理腔室，其中每个腔室一次只能沉积一种材料。然而，将单独的单晶片处理腔室专用于单个工艺增加了这种系统的成本并且还需要中间机器人晶片处理，限制了系统吞吐量。批处理系统的优点是可以在单个大真空腔室中同时处理若干晶片。单腔室批处理系统的尺寸通常被设定成每个腔室容纳约3至6个晶片。然后使用PVD技术同时涂覆所有晶片。这种批处理系统的一个限制是，公共真空腔室内的多个处理位置无法相互真空隔离。这意味着维修包含相应处理位置的一个处理模块需要给所有处理模块通气。通常，在恢复生产之前，给处理腔室通气需要重新验证，降低了系统可用性。对于一些处理腔室，给腔室通气会产生额外的维修。例如，如果给腔室通气，通常必须清洁使用TiW作为靶材的PVD腔室的屏蔽件，以防止产生颗粒。其他批处理系统可以提供各个处理模块的真空隔离。然而，这种单独的真空隔离需要昂贵的泵送装置。
技术实现思路
如本专利技术所述，理想的解决方案提供了批处理系统的吞吐量，所述批处理系统具有单独真空隔离系统的优点，而且针对每个单独腔室并没有复杂且昂贵的真空设备。本专利技术中的技术提供了批处理系统，所述批处理系统针对多个处理腔室的处理使用公共真空腔室泵送，而不是每个腔室都有自己的真空泵送系统。因此，单个真空泵或真空泵装置可以用于批处理系统。可以通气维修一些处理模块，同时保持其他处理模块处于真空状态。此外，在同时拆卸一个或多个处理模块进行维修时，可以在系统内在真空状态下继续对半导体衬底进行气相沉积处理。一个实施例包括具有若干部件的气相淀积系统。真空腔室被配置成保持气体压力小于大气压力。真空腔室的尺寸被设定成允许在真空腔室内运送两个或更多个半导体衬底。两个或更多个处理模块各自被配置成处理半导体衬底。每个处理模块可移除地连接至真空腔室的相应端口，使得当连接到相应端口时，每个处理模块与真空腔室真空连通。当连接到相应端口时，每个处理模块被配置成保持气体压力小于大气压力。端口密封机构被配置成在每个端口处形成真空密封，使得当第一端口被密封并且对应于第一端口的第一处理模块与第一端口断开连接时，在第一处理模块通向大气压力的同时在真空腔室内保持真空状态。另一个实施例包括具有若干部件的气相淀积系统。这些部件包括具有多个处理模块的主真空腔室以及能够在所述主真空腔室内移动的阀板。其他部件包括用于将阀板从备用位置移动到密封位置的载体，所述备用位置允许在处理模块中对多晶片进行处理，所述密封位置将处理模块与主真空腔室隔离。沉积系统还包括锁环，所述锁环用于将阀板O形环压紧到处理模块的密封表面上，提供足够的O形环压紧以保持阀板上方的大气状态和阀板下方的高真空状态。当然，为清晰起见，已经阐述了本专利技术中描述的不同步骤的讨论顺序。通常，可以以任何适当顺序执行这些步骤。此外，尽管本专利技术中的每个不同特征、技术、配置等可以在本公开的不同位置讨论，但意图是每种构思可以彼此独立地执行或者彼此组合执行。因此，可以以许多不同方式来实施和看待本专利技术。应注意的是，此
技术实现思路
部分未指定本公开或要求保护的专利技术的每个实施例和/或递增的新颖方面。此
技术实现思路
相对于常规技术仅提供了对不同实施例和新颖性的对应点的初步讨论。对于本专利技术和实施例的其他细节和/或可能视角，读者可以参阅本专利技术的具体实施方式部分和对应的附图（如下文进一步讨论的）。附图说明当结合附图参考详细说明时，可以更好地理解本专利技术。图1示意性地示出了PVD系统的俯视图。图2A和2B示意性地示出了批处理腔室的透视图，其中一些部件在图2B中是透明的。图3示意性地示出了操作期间的处理模块的放大截面透视图。图4A示意性示出了处于维修模式的图3的处理模块的放大截面透视图，其中为了清楚起见，省略了真空腔室。图4B与图4A类似，但包括真空腔室。图5A示意性示出了多模块腔室的放大截面透视图。图5B示意性地示出了操作期间的图2A和图2B的批处理腔室的透视图。图6A示意性示出了多模块腔室的放大截面透视图。图6B示意性示出了多模块腔室内的对准构件的放大透视图。图7A示意性示出了多模块腔室的放大截面透视图。图7B示意性示出了多模块腔室内的对准构件的放大透视图。图8示意性示出了多模块腔室的放大截面透视图。图9A示意性示出了处理模块的放大截面透视图。图9B示意性示出了图9A的处理模块的截面图。图10A示意性示出了沉积阀板的部分透视图。图10B示意性示出了图10A的沉积阀板的放大仰视透视图。图11A示意性地示出了锁环。图11B示意性示出了图11A的锁环的透视图。图12A示意性地示出了图11A的旋转后的锁环。图12B示意性地示出了图12A的锁环的截面图。图13A示意性地示出了图12A的进一步旋转后的锁环。图13B示意性地示出了图13A的锁环的截面图。图14示意性地示出了处于打开位置的处理模块的透视图。具体实施方式现在将更详细地描述示例气相沉积系统。图1示出了PVD系统200。所述PVD系统200包括具有一个传送位置的批处理腔室220和五个处理模块。系统200被配置成通过将所有晶片同时从一个位置移动到下一个位置来同时处理五个衬底。应注意的是，其他系统可以有更多或更少的位置。五个处理位置在两个蚀刻处理模块230a和230b以及三个沉积处理模块240a、240b和240c内居中。应注意的是，图1中所示的部件201、202、203、204、205、206、207和208在本领域中以各种形式已知，因此对本领域技术人员而言是显而易见的，而图1中所示的部件209、211、220、230和240与本专利技术相关联。此外，虽然从以下描述中显而易见的是，本设备的各个部件在操作中是可移动的且能被驱动，但是为了清楚起见，省略了用于实现这种驱动的装置。为避免疑虑，这些部件的致动可以以多种方式实现，例如通过连接合适的电操作电动机或致动器，所述电动机或致动器由操作者或更常见地由控制装置（未示出）（如合适的编程计算机或处理器）控制。如本领域中众所周知的，在操作期间，前开式晶圆传送盒（FOUP）201内的衬底210由前端203处的机器人204运送到批量排气模块202。衬底210可以由半导体材料组成或可以为复合晶片，如用于扇出晶圆级封装。衬底可以是圆形或者矩形。在排气处理之后，机器人204将衬底210运送到负载锁定部205进行抽空降压。在抽空降压之后，如本领域中众所周知的，真空机器人207将衬底210本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气相淀积系统，包括：/n真空腔室，所述真空腔室被配置成保持气体压力小于大气压力，所述真空腔室的尺寸被设定成允许在所述真空腔室内运送两个或更多个半导体衬底；/n两个或更多个处理模块，所述两个或更多个处理模块各自被配置成处理半导体衬底，每个处理模块可移除地连接至所述真空腔室的相应端口，使得当连接到所述相应端口时，每个处理模块与所述真空腔室真空连通，当连接到所述相应端口时，每个处理模块被配置成保持所述气体压力小于所述大气压力；以及/n端口密封机构，所述端口密封机构被配置成在每个端口处形成真空密封，使得当第一端口被密封并且对应于所述第一端口的第一处理模块与所述第一端口断开连接时，在所述第一处理模块通向大气压力的同时在所述真空腔室内保持真空状态。/n

【技术特征摘要】
20180917 US 62/732,2051.一种气相淀积系统，包括：
真空腔室，所述真空腔室被配置成保持气体压力小于大气压力，所述真空腔室的尺寸被设定成允许在所述真空腔室内运送两个或更多个半导体衬底；
两个或更多个处理模块，所述两个或更多个处理模块各自被配置成处理半导体衬底，每个处理模块可移除地连接至所述真空腔室的相应端口，使得当连接到所述相应端口时，每个处理模块与所述真空腔室真空连通，当连接到所述相应端口时，每个处理模块被配置成保持所述气体压力小于所述大气压力；以及
端口密封机构，所述端口密封机构被配置成在每个端口处形成真空密封，使得当第一端口被密封并且对应于所述第一端口的第一处理模块与所述第一端口断开连接时，在所述第一处理模块通向大气压力的同时在所述真空腔室内保持真空状态。


2.根据权利要求1所述的气相沉积系统，其中当所述第一端口被密封并且所述第一处理模块断开连接时，位于所述真空腔室内的半导体衬底保持在所述真空状态。


3.根据权利要求1所述的气相沉积系统，其中当所述第一端口被密封并且所述第一处理模块断开连接时，位于与第二端口连接的第二处理模块内的给定半导体衬底保持在所述真空状态。


4.根据权利要求1所述的气相沉积系统，其中所述两个或更多个处理模块中的至少一个处理模块被配置成当所述半导体衬底位于其内时对所述半导体衬底进行溅射刻蚀，并且其中所述两个或更多个处理模块中的至少一个处理模块被配置成当所述半导体衬底位于其内时在所述半导体衬底上气相沉积薄膜。


5.根据权利要求1所述的气相沉积系统，其中每个处理模块枢转地附接至所述真空腔室，并且能够通过使每个处理模块枢转远离所述真空腔室的所述相应端口而从所述相应端口移除。


6.根据权利要求1所述的气相沉积系统，其中所述气相沉积系统被配置成使用所述两个或更多个处理模块同...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿瑟·凯格勒，凯文·巴贝拉，丹尼尔·古德曼，
申请(专利权)人：先进尼克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US