DE102006058814B4

DE102006058814B4 - Bearbeitungsvorrichtungen

Info

Publication number: DE102006058814B4
Application number: DE102006058814A
Authority: DE
Inventors: Chen-Hua Yu; Ming-Hsing Jhubei Tsai; Yi-Li Hsiao
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2006-05-17
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2026-12-14
Also published as: KR100839653B1; US20070267461A1; TW200744145A; TWI310972B; SG137731A1; FR2901405B1; JP2007311745A; JP4637081B2; US8322299B2; KR20070111312A; FR2901405A1; DE102006058814A1

Abstract

Gruppenverarbeitungsvorrichtung, die Folgendes aufweist:
ein Gehäuse, das ein Gas enthält und wenigstens eine Tür aufweist, die dafür konfiguriert ist, eine Öffnung, die in das Gehäuse hineinführt, abzudecken, wobei das Gas wenigstens ein Reduktionsgas aufweist;
wenigstens eine Bearbeitungskammer, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist;
einen Roboter, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und dafür konfiguriert ist, ein Substrat zwischen der Tür und der Bearbeitungskammer zu transportieren; und
wenigstens ein Ventil, das mit dem Gehäuse verbunden ist.

Description

BEARBEITUNGSVORRICHTUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität des Anmeldungsdatums der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/747,442, eingereicht am 17. Mai 2006.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Bearbeitungsvorrichtungen und insbesondere Gruppenverarbeitungsvorrichtungen für Halbleiterwafer.
Beschreibung des Standes der Technik
Im Zuge der Weiterentwicklung elektronischer Produkte wurde die Halbleitertechnologie in breitem Umfang bei der Herstellung von Speichern, zentralen Verarbeitungseinheiten (CPUs), Flüssigkristallanzeigen, (LCDs), Leuchtdioden (LEDs), Laserdioden und sonstigen Bauelementen oder Chipsätzen angewendet. Um den Anforderungen an eine hohe Integration und eine hohe Geschwindigkeit gerecht zu werden, wurden die Abmessungen von integrierten Halbleiterschaltkreisen verringert, und es wurden verschiedene Materialien, wie beispielsweise Kupfer und Dielektrika mit ultra-niedrigem k-Wert, zusammen mit Techniken zur Überwindung von Fertigungshindernissen in Verbindung mit diesen Materialien und Anforderungen verwendet.
1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung, die eine herkömmliche Kontaktlochstruktur zeigt. Eine Kupferschicht 110 ist über einem Substrat 100 ausgebildet. Eine dielektrische Schicht 120 mit einem niedrigen k-Wert ist über der Kupferschicht 110 ausgebildet. Ein Kupferkontaktloch 130 ist innerhalb der dielektrischen Schicht 120 mit niedrigem k-Wert ausgebildet. Wenn das Kupferkontaktloch 130 mit Luft in Berührung kommt, so reagiert die Oberseite des Kupfer kontaktlochs 130 mit dem Luftsauerstoff, wobei infolge von Oxidation eine Kupferoxidschicht 140 entsteht. Die Kupferoxidschicht 140 kann die elektrische Verbindung zwischen der Oberseite des Kupferkontaktlochs 130 und einer darüber ausgebildeten (nicht gezeigten) leitfähigen Schicht beeinträchtigen. Dementsprechend muss sorgfältig darauf geachtet werden, während kritischer Bearbeitungsschritte einen Luftkontakt zu vermeiden, zum Beispiel während der Herstellung des Kontaktlochs, der Ausbildung von Kupferkeimschichten, der Ausbildung von Kupferschichten, einem chemisch-mechanischen Polieren (CMP) des Kupfers und der Ausbildung des dielektrischen Materials mit ultra-niedrigem k-Wert.
Herkömmlicherweise wird das Substrat 100 nach einem kritischen Bearbeitungsschritt aus der Bearbeitungskammer entnommen, in der der kritische Bearbeitungsschritt ausgeführt wird, und bis zur Weiterverarbeitung vorübergehend in einer Kassette oder einem als ”Front Opening Unified Pod” (FOUP) bezeichneten Behälter aufbewahrt. Wenn die Tür der Kassette oder des FOUP geöffnet wird, damit das Substrat 100 in die Kassette oder den FOUP eingelegt werden kann, so strömt sauerstoffhaltige Umgebungsluft in die Kassette oder den FOUP. Wenn die Tür geschlossen wurde, so wird die Luft zusammen mit dem Substrat 100 in der Kassette oder dem FOUP eingeschlossen. Wie oben beschrieben, hat Sauerstoff die Neigung, mit der über dem Substrat 100 ausgebildeten Kupferschicht 110 zu einer Kupferoxidschicht 140 zu reagieren.
Um dieses Problem zu lösen, ist eine ”Q-Zeit” erforderlich, nachdem ein kritischer Bearbeitungsschritt in dem Halbleiterfertigungsprozess ausgeführt wurde. Der nächste Substratbearbeitungsschritt muss innerhalb eines festen vorgegebenen Zeitraums oder innerhalb einer festen vorgegebenen Q-Zeit, beispielsweise 2 bis 4 Stunden, ausgeführt werden. Wenn ein anschließender Prozess, wie beispielsweise die Aus bildung einer Sperrschicht, nicht innerhalb des Zeitraums erfolgt, so ist ein Reinigungsprozess erforderlich, um eine über der Kupferschicht 110 entstandene Kupferoxidschicht 140 zu entfernen.
Aufgrund der hohen Integration von Halbleiterbauelementen über dem Substrat 100 besteht ein Halbleiterprozess in der Regel aus mehreren kritischen Schritten, denen jeweils eine Q-Zeit zugeordnet ist, die dem Schutz des Substrats dient. Diese Q-Zeit-Anforderungen verkomplizieren die Fertigungsprozesse. Wenn darüber hinaus eine Q-Zeit verpasst wird, so erhöhen die erforderlichen zusätzlichen Schritte, wie beispielsweise zum Reinigen, die Dauer und Komplexität des Prozesses.
Als Hinweis auf den Stand der Technik sei die US-Patentschrift Nr. 2002/0074664 an Nogami und Mitarbeiter genannt, in der ein Halbleiterfertigungsverfahren beschrieben ist. In dieser Verweisquelle wird ein CoWP(Kobalt-Wolfram- Phosphor)-Film über einer Kupferschicht ausgebildet, um ein Oxidieren der freiliegenden Kupferschicht zu verhindern. Nach der Ausbildung der Kupferschicht und vor der Ausbildung des CoWP-Films wird allerdings das Substrat, das die Kupferschicht enthält, aus der Bearbeitungskammer herausbewegt und der Umgebung ausgesetzt. Es entsteht eine Kupferoxidschicht über der Kupferschicht, bevor der CoWP-Film ausgebildet ist. Das Verfahren von Nogami und Mitarbeitern ist daher nicht in der Lage, die Kupferschicht vollständig vor einer Oxidierung zu schützen.
Aus US 2004/0000486 A1 ist eine Verarbeitungsvorrichtung mit einem Gehäuse und mehreren innerhalb diesem Gehäuse liegende Kammern dargestellt. Die Kammern umfassen eine Abdeckung, um den Austausch der Inertatmosphäre mit der Umgebungsatmosphäre zu verhindern.
Das Dokument EP 1 182 695 A2 zeigt eine Anordnung von Kammern mit einer AFE (atmospheric front end) Einheit. Die AFE Einheit wird bei Atmosphärendruck gehalten, während die Kammereinheiten unter Vakuum sind.
Die Druckschrift US 6,241,869 B1 offenbart eine Mehrkammeranordnung (siehe 6) mit einer zentralen Transportkammer (61). Die zentrale Transportkammer wird unter einer Atmosphäre wie Edelgas, Stickstoff oder Wasserstoff gehalten (siehe Spalte 4, Zeile 16–36).
Aus dem oben Dargelegten geht hervor, dass verbesserte Bearbeitungsvorrichtungen und -verfahren erwünscht sind.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen weist eine Vorrichtung ein Gehäuse, wenigstens eine Bearbeitungskammer, einen Roboter und wenigstens ein Ventil auf. Das Gehäuse enthält ein Gas und weist wenigstens eine Tür auf, die dafür konfiguriert ist, eine Öffnung, die in das Gehäuse hineinführt, abzudecken. Das Gas enthält wenigstens ein Reduktionsgas. Der Roboter ist innerhalb des Gehäuses angeordnet und dafür konfiguriert, ein Substrat zwischen der Tür und der Bearbeitungskammer zu transportieren. Das Ventil ist mit dem Gehäuse verbunden.
Die oben genannten sowie weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verstanden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es folgen kurze Beschreibungen beispielhafter Zeichnungen. Sie sind lediglich beispielhafte Ausführungsformen, und der Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung ist nicht darauf zu beschränken.
1 ist eine schematische Querschnittszeichnung, die einen herkömmlichen Kontaktlochaufbau zeigt.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht einer beispielhaften Gruppenverarbeitungsvorrichtung.
3A–3C sind schematische Querschnittsansichten, die einen Prozess zum Entfernen einer Kupferoxidschicht und zum Ausbilden einer Deckschicht über einem Kupferkontaktloch veranschaulichen.
4A ist eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform einer beispielhaften Gruppenverar beitungsvorrichtung. 4B ist eine schematische Querschnittsansicht der beispielhaften Gruppenverarbeitungsvorrichtung von 4A entlang der Linie 4B-4B.
5A–5E sind schematische Querschnittsansichten, die einen Prozess zum Ausbilden einer doppelt damaszierten Struktur veranschaulichen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Diese Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen ist in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen zu lesen, die als ein Bestandteil der gesamten schriftlichen Beschreibung anzusehen sind. In der Beschreibung sind relative Begriffe, wie beispielsweise ”unterer”, ”oberer” ”horizontal” ”vertikal” ”über” ”unter” ”nach oben” ”nach unten”, ”Oberseite” und ”Unterseite” sowie deren Ableitungen (”horizontale”, ”nach unten gerichtete”, ”nach oben gerichtete” usw.), auf die Ausrichtung zu beziehen, die gerade beschrieben wird oder die in der besprochenen Zeichnung gezeigt ist. Diese relativen Begriffe dienen der verständlicheren Beschreibung und verlangen nicht, dass die Vorrichtung in einer bestimmten Ausrichtung aufgebaut oder betrieben wird.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht einer beispielhaften Gruppenverarbeitungsvorrichtung. Die Gruppenverarbeitungsvorrichtung enthält ein Gehäuse 200, wenigstens eine – und vorzugsweise mehrere – Bearbeitungskammern 210, wenigstens einen Roboter 220 und ein oder mehrere Ventile, wie beispielsweise die Ventile 230 und 240. Eine Plattform 201, ein Tisch oder eine andere Tragvorrichtung (zusammen als ”Plattform” bezeichnet) ist innerhalb des Gehäuses 200 angeordnet, um einen Roboter 220, der ein Substrat 270 trägt, und Bearbeitungskammern 210 zu tragen. Bei einer Ausführungsform bewegt sich der Roboter 220 auf einer Schiene oder Führung 225, die auf der Plattform 201 angeordnet ist.
Das Gehäuse 200 enthält einen abgedichteten Raum, in dem sich ein Gas befindet. Bei einigen Ausführungsformen ist der abgedichtete Raum von Wänden 205 des Gehäuses 200 und einer Oberseite 201a der Plattform 201 umschlossen. Das Gehäuse 200 enthält des Weiteren wenigstens eine Tür 203, die dafür konfiguriert ist, eine in das Gehäuse 200 hineinführende Öffnung zu verschließen. Bei einigen Ausführungsformen ist die Tür 203 an oder in wenigstens einer der Wände 205 des Gehäuses 200 angeordnet. Die Tür 203 ist so angeordnet, dass ein Substrat 270 ordnungsgemäß zwischen den Bearbeitungskammern 210 und einer Schnittstelle 280 transportiert werden kann. Der Roboter 220 bewegt sich entlang der Führung 225 von einer Position nahe der Tür 203 zu Positionen nahe den Bearbeitungskammern 210 oder zwischen Positionen nahe den Bearbeitungskammern 210. Der Roboter 220 transportiert das Substrat 270 zwischen den Bearbeitungskammern 210 untereinander oder zwischen den Bearbeitungskammern 210 und der Schnittstelle 280 durch die Tür 203 hindurch. Bei einigen Ausführungsformen sind mehrere Roboter 220 innerhalb des Gehäuses 200 angeordnet, um die Transportgeschwindigkeit zwischen den Bearbeitungskammern 210 oder zwischen den Bearbeitungskammern 210 und der Schnittstelle 280 zu erhöhen.
Innerhalb des Gehäuses 200 ist wenigstens ein Ventil angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen enthält die Gruppenverarbeitungsvorrichtung ein Ventil 230 und ein Auslassventil 240, um das Gas in das Gehäuse 200 einzuleiten bzw. aus dem Gehäuse 200 abzulassen. Ein Manometer 250 kann an die Ventile 230 und 240 zur Verwendung bei der Steuerung der Ventile 230 und 240 angeschlossen sein. Bei einigen Ausführungsformen sind die Ventile 230 und/oder 240 an wenigstens eine Mengendurchflusssteuerung (MDS) angeschlossen, um die Aus tragsrate, die Strömungsrate und/oder die Eintragsrate des Inertgases oder des Mischgases zu steuern. Bei einigen Ausführungsformen ist das Ventil 240 dafür konfiguriert, den Druck innerhalb des Gehäuses 200 zu steuern.
Das Substrat 270 ist zum Beispiel ein Wafersubstrat, ein Anzeigesubstrat, wie beispielsweise ein Flüssigkristallanzeige (LCD)-, ein Plasmaanzeige-, ein Kathodenstrahlröhrenanzeige- oder ein Elektrolumineszenz(EL)-Lampenanzeige- oder ein Leuchtdioden(LED)-Substrat (zusammen als das Substrat 270 bezeichnet).
Das Gehäuse 200 enthält ein Gas, das ein Reduktionsgas und/oder ein nicht-reaktives Gas in Bezug auf das Substrat 270 enthält. Ein Reduktionsgas kann vorgesehen sein, um die Oxidentstehung auf den Oberflächen des Substrats 270 infolge der Exponierung des Substrats 270 während des Transports des Substrats 270 zwischen den Bearbeitungskammern 210 untereinander oder zwischen den Bearbeitungskammern 210 und der Schnittstelle 280 zu mindern oder zu verhindern. Bei einigen Ausführungsformen weist das Substrat 270 eine freiliegende Kupferschicht (die in 2 nicht gezeigt ist, aber in 1 gezeigt ist) auf, und das Reduktionsgas weist Wasserstoff (H₂), Ammoniak (NH₃) oder ein anderes Reduktionsgas oder Gemische daraus auf. Die nicht-reaktive Gaskomponente kann ein Inertgas wie beispielsweise Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Krypton (Kr), Xenon (Xe), Radon (Rn) oder ein anderes Gas, wie beispielsweise Stickstoff (N₂), aufweisen, das nicht nennenswert mit den Oberflächen der Substrate 270 zu einem Oxid reagiert oder eine sonstige unerwünschte Reaktion eingeht. Bei einigen Ausführungsformen weist das Gas ein Gemisch aus N₂ und H₂ auf, wobei H₂ in etwa 4 Volumen bis etwa 10 Volumen vorliegt.
Die Menge des Reduktionsgases muss so gesteuert werden, dass eine Explosion oder sonstige Volatilität verhindert wird, wenn das gewählte Reduktionsgas flüchtig ist. Wenn zum Beispiel H₂ als die Reduktionschemikalie innerhalb des Gehäuses 200 verwendet wird, so sollte die Menge H₂ innerhalb des Gehäuses 200 maximal etwa 4 Volumen-% betragen. Eine bevorzugte Menge H₂ liegt zwischen etwa 10 Teilen je eine Million Teile (ppm) bis etwa 4 Volumen-%, wobei der restliche Prozentsatz aus wenigstens einem nicht-reaktiven Gas besteht. Bei einigen Ausführungsformen, wo NH₃ als die Reduktionschemikalie innerhalb des Gehäuses 200 verwendet wird, beträgt die Menge NH₃ innerhalb des Gehäuses 200 maximal etwa 15,5 Volumen-%. Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Menge NH₃ zwischen etwa 10 Teilen je eine Million Teile (ppm) bis etwa 15,5 Volumen-%, wobei der restliche Prozentsatz aus wenigstens einem nicht-reaktiven Gas besteht.
Bei einer Ausführungsform wird der Druck innerhalb des Gehäuses 200 über dem Druck der Umgebung gehalten, in der sich das Gehäuse 200 befindet, um einen Gasstrom aus der Umgebung in das Gehäuse 200 zu verhindern oder zu verringern. Wenn zum Beispiel der Umgebungsdruck etwa 1,013 × 10⁵ Pa beträgt, so wird der Druck innerhalb des Gehäuses 200 über etwa 1,013 × 10⁵ Pa gehalten. Dementsprechend kann der Druck innerhalb des Gehäuses 200 mit dem Umgebungsdruck variieren. Bei einigen Ausführungsformen liegt der Druck innerhalb des Gehäuses 200 bei etwa 1,013 × 10⁵ Pa bis etwa 2,5325 × 10⁵ Pa.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Gas innerhalb des Gehäuses 200 in die Umgebung, in der sich das Gehäuse 200 befindet, entweichen oder ausströmen. Wenn das Gas für Menschen gefährlich ist, wie beispielsweise NH₃, so wird das Gas innerhalb des Gehäuses 200 so gesteuert, dass das Gas nicht in schädlichen Mengen in die Umgebung entweicht. Zum Beispiel sollten im Fall von NH₃ die Mengen unter 25 ppm in der Umgebung gehalten werden. Die Menge des Gases, zum Beispiel NH₃, innerhalb des Gehäuses 200 kann auch so eingestellt werden, dass diese Bedenken beseitigt sind.
Bei einigen Ausführungsformen ist das Gehäuse 200 mit einer Schnittstelle 280 verbunden. Die Schnittstelle 280 ist dafür konfiguriert, den Transport des Substrats 270 zu einem (nicht gezeigten) Träger, zum Beispiel einer Kassette oder einem als ”Front Opening Unified Pod” (FOUP) bezeichneten Behälter, der mit der Schnittstelle 280 verbunden ist, zu ermöglichen, wie es beispielsweise in der gleichzeitig übertragenen und gleichzeitig anhängigen vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 60/747,445, eingereicht am 17. Mai 2006 [Anwaltsregister Nr. 2006.0090/1085.00414], beschrieben ist. Die Druck- und Gasverhältnisse in der Schnittstelle 280 können denen innerhalb des Gehäuses 200 im Wesentlichen ähneln oder können von denen innerhalb des Gehäuses 200 im Wesentlichen verschieden sein.
Das Ventil 230 und das Ventil 240 sind an einer der Seitenwände 205 des Gehäuses 200 angeordnet. Das Ventil 230 dient dem Einleiten eines Gases, wie beispielsweise eines Gases, welches das Reduktionsgas enthält, in das Gehäuse 200 aus einer oder mehreren (nicht gezeigten) Quellen zum Einstellen der Gasmenge und/oder des Drucks innerhalb des Gehäuses 200, wenn ein Druck innerhalb des Gehäuses 200 niedriger ist als ein zuvor festgelegter Druck, wie beispielsweise 1,013 × 10⁵ Pa. Bei einigen Ausführungsformen weist das durch das Ventil 230 eingeleitete Gas ein Gemisch aus N₂ und H₂ auf, wobei H₂ in einer Menge von etwa 4 Volumen bis etwa 10 Volumen vorliegt. Das Ventil 240 dient dem Ablassen des Gases aus dem Gehäuse 200 zum Einstellen des Drucks innerhalb des Gehäuses 200, wenn der Druck innerhalb des Gehäuses 200 höher ist als ein weiterer zuvor festgelegter Druck, wie beispielsweise 2,5325 × 10⁵ Pa. Bei einigen Ausführungsformen werden nicht beide Ventile 230 und 240 verwendet, sondern nur ein einziges Ventil 230 oder 240. Bei diesen Ausführungsformen kann das Ventil 230 oder 240 das Gas in das Gehäuse 200 einleiten, wenn der Druck innerhalb des Gehäuses 200 niedriger ist als ein zuvor festgelegter Druck, und kann das Gas aus dem Gehäuse 200 ablassen, wenn der Druck innerhalb des Gehäuses 200 höher ist als ein zuvor festgelegter Druck.
Bei einigen Ausführungsformen ist das Manometer 250 an das Ventil 230, das Ventil 240 oder beide Ventile angeschlossen, so dass das Manometer 250 ein Signal aussendet, um das Ventil 230 zu veranlassen, das Gas in das Gehäuse 200 einzuleiten, und das Ventil 240 zu veranlassen, das Gas aus dem Gehäuse 200 abzulassen. Bei anderen Ausführungsformen sind das Ventil 230 und das Ventil 240 zeitlich eingestellt, um das Gas einzuleiten bzw. abzulassen, oder die Ventile 230 und 240 sind selbst druckempfindlich oder enthalten integrale Manometer.
Bei einigen Ausführungsformen erfasst oder misst das Manometer 250 die Drücke innerhalb und außerhalb des Gehäuses 200. Wenn der Druck innerhalb des Gehäuses 200 um einen vorgegebenen Betrag höher ist als der Druck außerhalb des Gehäuses 200, so sendet das Manometer 250 ein Signal aus, um das Ventil 240 zu veranlassen, das Mischgas aus dem Gehäuse 200 abzulassen, bis der gewünschte Druckunterschied erreicht ist.
Das Ventil 230 kann dazu dienen, das Reduktionsgas oder ein Gemisch, welches das Reduktionsgas enthält, einzuleiten. Natürlich können ein oder mehrere Einleitungsventile 230 vorhanden sein, um das oder die gewünschten Gase aus derselben oder aus mehreren Quellen einzuleiten, solange der Druck und/oder der volumenprozentuale Anteil des Mischgases innerhalb des Gehäuses 200 auf einem Richtwert gehalten werden, wie er oben angegeben ist.
Bei Ausführungsformen, in denen das Ventil 230 ein Reduktionsgas in das Gehäuse 200 einleitet, ist das Ventil 230 – um die Einleitung des Reduktionsgases in das Gehäuse 200 zu beschleunigen – nahe einer oberen Region des Gehäuses 200 angeordnet, wenn das Molekulargewicht des Reduktionsgases höher ist als das Molekulargewicht des Gases innerhalb des Gehäuses 200. Nehmen wir zum Beispiel an, dass das über das Ventil 230 eingeleitete Reduktionsgas NH₃ ist und das Mischgas innerhalb des Gehäuses 200 ein Gemisch aus NH₃ und He ist. Das Molekulargewicht von NH₃ ist 17, und das Molekulargewicht von He ist 2. Wenn das Gas 10% NH₃ und 90% He aufweist, so beträgt das Molekulargewicht des Gases etwa 3, 5, was niedriger ist als 17. Somit wird das Ventil 230 nahe der oberen Region des Gehäuses 200 angeordnet, so dass das NH₃ effizient in das Gehäuse 200 diffundiert, wenn das Ventil 230 betätigt wird. Umgekehrt wird das Ventil 230 nahe der unteren Region des Gehäuses 200 angeordnet, wenn das Molekulargewicht des Reduktionsgases geringer ist als das Molekulargewicht des Mischgases innerhalb des Gehäuses 200. Nehmen wir zum Beispiel an, dass das Reduktionsgas H₂ aufweist und das Mischgas innerhalb des Gehäuses 200 ein Gemisch aus H₂ und Stickstoff aufweist. Das Molekulargewicht von H₂ ist 2, und das Molekulargewicht von Stickstoff ist 28. Wenn das Gas 1% H₂ und 99% Stickstoff aufweist, so beträgt das Molekulargewicht des Gases etwa 27,74, was höher ist als 2. Somit diffundiert das Reduktionsgas aus dem Ventil 230, das nahe der unteren Region des Gehäuses 200 angeordnet ist, effizient innerhalb des Gehäuses 200, wenn das Ventil 230 betätigt wird. Es ist zu beachten, dass die ”obere Region” nicht auf die Oberwand beschränkt ist, die in 2 zu sehen ist. Die obere Region kann den oberen Abschnitt der Seitenwand 205 des Gehäuses 200 meinen. Ebenso kann die untere Region den unteren Abschnitt der Seitenwand 205 des Gehäuses 200 meinen. Bei einigen Ausführungsformen ist das Ventil 230 innerhalb der Plattform 201 angeordnet, und das Reduktionsgas wird in das Gehäuse 200 durch (nicht gezeigte) Öffnungen in der Oberseite der Plattform 201 abgelassen.
Die Konfiguration des Ventils 230 und des Ventils 240 ist nicht auf die Beschreibungen beschränkt, die oben gegeben wurden und in den Figuren zu sehen sind. Solange das Gas in das Gehäuse 200 in einer Weise eingeleitet werden kann, die effizient ein Oxidieren oder sonstige chemische Reaktionen des Substrats 270 verhindert, können das Ventil 230 und das Ventil 240 an jeder gewünschten Stelle angeordnet werden.
Bei einigen Ausführungsformen befindet sich das Gehäuse 200 in einem Ausgangszustand zum Beispiel mit einem Druck von etwa 1,013 × 10⁵ Pa und mit Luft und Feuchtigkeit. Ein solcher Ausgangszustand ist unerwünscht, und es ist ein gewünschter Zustand innerhalb des Gehäuses 200, wie er oben beschrieben wurde, anzustreben. Bei einigen Ausführungsformen sind wenigstens ein Spülschritt und ein Pumpschritt vorgesehen, um einen gewünschten Zustand herzustellen. Ein Spülschritt leitet ein Reduktionsgas oder ein Gemisch, wie oben beschrieben, in das Gehäuse 200 ein. Ein Pumpschritt treibt Luft oder Gas aus dem Gehäuse 200 aus. Bei einigen Ausführungsformen treibt ein Pumpschritt, der zum Beispiel durch das Ventil 240 ausgeführt wird, Luft aus dem Gehäuse 200 aus, so dass der Druck innerhalb des Gehäuses 200 auf einen vorgegebenen Druck verringert wird, wie beispielsweise 0,7091 × 10⁵ Pa. Dann wird der Pumpschritt angehalten, und ein Spülschritt, der zum Beispiel durch das Ventil 230 ausgeführt wird, leitet ein Reduktionsgas oder ein Mischgas in das Gehäuse 200 ein. Bei einigen Ausführungsformen werden der Spülschritt und der Pumpschritt mehrere Male wiederholt, um einen gewünschten Zustand innerhalb des Gehäuses 200 herzustellen.
Bei anderen Ausführungsformen werden ein Spülschritt und ein Pumpschritt gleichzeitig ausgeführt, so dass Luft innerhalb des Gehäuses 200 effizient ausgetrieben werden kann. Wenn bei den Ausführungsformen das Ventil 230 ein Reduktionsgas, wie beispielsweise H₂, in das Gehäuse 200 einleitet, so kann das Ventil 230 am oberen Abschnitt des Gehäuses 200 angeordnet sein, und das Ventil 240 kann am unteren Abschnitt des Gehäuses 200 angeordnet sein, weil H₂ (Molekulargewicht 2) leichter ist als Luft (Molekulargewicht etwa 29) und Luft effektiver durch das Ventil 240, das am unteren Abschnitt des Gehäuses 200 angeordnet ist, ausgetrieben werden kann. Wenn das Ventil 230 ein Gasgemisch, wie beispielsweise H₂ und Kr (Molekulargewicht 36), das schwerer ist als Luft (Molekulargewicht etwa 29), in das Gehäuse 200 einleitet, so kann das Ventil 230 am unteren Abschnitt des Gehäuses 200 angeordnet sein, und das Ventil 240 kann am oberen Abschnitt des Gehäuses 200 angeordnet sein, um Luft effektiver aus dem Gehäuse 200 auszutreiben. Bei einigen Ausführungsformen können der Spülschritt und der Pumpschritt durch Schaltgase ausgeführt werden, die den Ventilen 230 und 240 zugeführt werden. Wie zum Beispiel oben in Absatz [0032] dargelegt, ist das Ventil 230 am unteren Abschnitt des Gehäuses 200 angeordnet, um ein H₂-haltiges Gemisch einzuleiten, und das Ventil 240 ist am oberen Abschnitt des Gehäuses 200 angeordnet, um einen gewünschten Zustand innerhalb des Gehäuses 200 aufrechtzuerhalten. Um den Ausgangszustand innerhalb des Gehäuses 200 zu beseitigen, wird der Spülschritt durch das Ventil 240 ausgeführt, um H₂ in das Gehäuse 200 einzuleiten, und der Pumpschritt wird durch das Ventil 230 ausgeführt.
Die Bearbeitungskammern 210 enthalten jeweilige Türen 215. Bei einigen Ausführungsformen enthalten die Bearbeitungskammern 210 Vorrichtungen für eine Metallverarbeitung und/oder eine Deckschichtausbildung. Bei einer Kammer kann es sich um eine Nass- oder Trockenprozesskammer handeln. Bei einer Ausführungsform ent halten die Bearbeitungskammern 210 Vorrichtungen zum Ausbilden des in 1 gezeigten Kontaktlochs. Bei einigen Ausführungsformen enthält die Kammer zur Metallverarbeitung eine Nassreinigungsbank (wie beispielsweise einen Scrubber), ein Metallreduktionsnassbad (wie beispielsweise ein Kupferreduktionsnassbad), eine Metallreduktionstrockenkammer (wie beispielsweise eine Kupferreduktionstrockenkammer), ein Metallisierungsbad (wie beispielsweise ein Kupferelektroplattierungsbad oder ein chemisches Kupfer-Tauchabscheidungsbad), eine Trockenätzkammer, eine Metallpoliervorrichtung (wie beispielsweise eine Vorrichtung zum chemisch-mechanischen Polieren (CMP)), eine Vorrichtung zum Abscheiden eines Dielektrikums mit geringem k-Wert (wie beispielsweise eine Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung (CVD), eine Vorrichtung zum Aufschleudern eines Dielektrikums (SOD) oder eine Niederdruck-CVD (LPCVD)), eine Wärmebehandlungsvorrichtung (wie beispielsweise eine Ausheilungskammer) oder eine sonstige Kammer, die Material auf dem Substrat ausbildet oder exponiert, das bei Umgebungskontakt reagieren kann. Bei einigen Ausführungsformen kann die Deckschichtausbildungskammer beispielsweise eine Schicht aus Kobaltsilicid, Titansilicid, Titannitrid, Titan-Titannitrid, Tantal, Tantalnitrid, Wolframsilicid oder einem sonstigen Material ausbilden, die über einer metallhaltigen Schicht ausgebildet wird, um die Schicht vor Oxidation zu schützen.
3A–3C sind schematische Querschnittsansichten, die das Entfernen einer Kupferoxidschicht und das Ausbilden einer Deckschicht über einem Kupferkontaktloch zeigen. Wenden wir uns 3A zu, wo eine Dielektrikumschicht 273 mit niedrigem k-Wert über einem Substrat 270 ausgebildet wird. Ein Kupferkontaktloch 275 wird in der Dielektrikumschicht 273 mit niedrigem k-Wert in einer Kupfer-Elektroplattierungsvorrichtung, die nicht innerhalb des Gehäuses 200 angeordnet ist, ausgebildet. Das Substrat 270 wird dann von der Kupfer- Elektroplattierungsvorrichtung fortbewegt und in einem (nicht gezeigten) Träger aufbewahrt, wie er im Zusammenhang mit 1 beschrieben ist. Weil das Substrat 270 in dem Träger nicht durch das Gas geschützt ist, entsteht eine Kupferoxidschicht 271 über dem Kupfer-Kontaktloch 275, sobald das Kupfer-Kontaktloch 275 Kontakt mit der Umgebung bekommt. Die Kupferoxidschicht 271 beeinträchtigt eine elektrische Verbindung zwischen dem Kupfer-Kontaktloch 275 und einer darüber ausgebildeten (nicht gezeigten) Metallschicht. Um die Kupferoxidschicht 271 zu entfernen, wird der Träger, der das Substrat 270 trägt, mit der Schnittstelle 280 verbunden, und das Substrat 270 wird mittels des Roboters 220 von der Schnittstelle 280 durch die Tür 203 zu dem Gehäuse 200 transportiert, wie in 2 gezeigt. Das Substrat 270 wird dann mittels des Roboters 220 zu einer der Bearbeitungskammern 210, beispielsweise einer Kupferreduktionskammer, innerhalb des Gehäuses 200 transportiert. Die Kupferreduktionskammer führt einen Kupferreduktionsprozess an der über dem Substrat 270 ausgebildeten Kupferoxidschicht 271 aus, so dass die Kupferoxidschicht 271 entfernt wird, wie in 3B gezeigt. Das Substrat 270 wird dann mittels des Roboters 220 aus der Reduktionskammer in eine andere Kammer 210, wie beispielsweise eine Deckschichtausbildungskammer, die innerhalb des Gehäuses 200 angeordnet ist, transportiert. Während des Transports zwischen den beiden Bearbeitungskammern 210 wird das Substrat 270 dem Gas innerhalb des Gehäuses 200 ausgesetzt, wie oben beschrieben. Das exponierte Kupferkontaktloch 275 wird während dieses Transports zwischen den Bearbeitungskammern 210 durch das Gas innerhalb des Gehäuses 200 vor Oxidierung geschützt. Dann bildet eine Deckschichtausbildungskammer eine Deckschicht 277, wie beispielsweise eine Kobaltsilicidschicht, über dem Kupferkontaktloch 275 aus, wie in 3C gezeigt. Die Deckschicht 277 schützt die Oberseite des Kupferkontaktlochs 275 vor einem Umgebungskontakt, wenn das Substrat 270 durch die Schnittstelle 280 hindurch aus dem Gruppenkammergehäuse 200 in einen Träger hinein transportiert wird. Nach dem Ausbilden der Deckschicht 277 wird das Substrat 270 mittels des Roboters 220 aus der Deckschichtausbildungskammer heraus bewegt. Das Substrat 270 wird dann zu der Schnittstelle 280 transportiert und in dem mit der Schnittstelle 280 verbundenen Träger aufbewahrt.
Anstelle mittels einer Metallreduktionskammer wird bei einigen Ausführungsformen die Kupferoxidschicht 271 mittels einer CMP-Vorrichtung entfernt, die innerhalb des Gehäuses 200 angeordnet ist. Nach dem Entfernen der Kupferoxidschicht 271 wird das Substrat 270 mittels des Roboters 220 in eine Deckschichtausbildungskammer transportiert, um die Deckschicht 277 auszubilden, wie oben beschrieben. Weil der Transport des Substrats 270 innerhalb des Gehäuses 200 erfolgt, ist das Kupferkontaktloch 275 vor Oxidation geschützt. Die Deckschicht 277 wird dann über dem Kupferkontaktloch 275 ausgebildet und schützt das Kupferkontaktloch 275 vor einem Kontakt mit der Umgebung.
Bei weiteren Ausführungsformen kann eine der Bearbeitungskammern 210 beispielsweise eine Metallisierungskammer sein, wie beispielsweise eine Kupfer-Elektroplattierungskammer oder eine chemische Kupfer-Tauchabscheidungskammer, die innerhalb des Gehäuses 200 ausgebildet ist. Das Kupferkontaktloch 275 wird durch die Kupferplattierungskammer ohne Kontakt mit der Umgebung ausgebildet. Das Substrat 270 wird dann mittels des Roboters 220 aus der Kupferplattierungskammer und in die Deckschichtausbildungskammer hinein bewegt. Weil der Transport des Substrats 270 innerhalb des Gehäuses 200 erfolgt, ist das Kupferkontaktloch 275 vor Oxidation geschützt. Die Deckschicht 277 wird dann über dem Kupferkontaktloch 275 ausgebildet, wie oben beschrieben, und schützt das Kupferkontaktloch 275 vor einem Kontakt mit der Umgebung, wenn es aus dem Gehäuse 200 entnommen wird.
Des Weiteren kann bei einigen Ausführungsformen das Gehäuse ebenfalls eine Metrologievorrichtung enthalten, um physikalische oder elektrische Eigenschaften von Materialschichten zu messen, die über Substraten 270 ausgebildet wurden. Weil der Transport des Substrats 270 innerhalb des Gehäuses 200 erfolgt, ist die Materialschicht vor Oxidation geschützt. Darum können die Ausbildung von Materialschichten und die Messung physikalischer und elektrischer Eigenschaften von Materialschichten innerhalb des Gehäuses 200 erfolgen, ohne eine Oxidation der Materialschicht befürchten zu müssen.
4A ist eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer beispielhaften Gruppenverarbeitungsvorrichtung. 4B ist eine schematische Querschnittsansicht der beispielhaften Gruppenverarbeitungsvorrichtung von 4A entlang der Linie 4B-4B.
Wenden wir uns den 4A und 4B zu, wo eine Region 227 zwischen zwei Reihen von Bearbeitungskammern 210 definiert und von den übrigen Abschnitten des Gehäuses 200 mittels einer Abschirmungs- oder Abdeckkonstruktion 260 abgeschirmt ist. Die Abschirmungskonstruktion 260 schirmt die Region 227 ab, in der sich der Roboter 220 über die Führung 225 bewegen kann. Die Form der Führung 225 kann zum Beispiel eine Einzelschiene, ein Parallelschienengleis, eine U-förmige Schiene, eine O-förmige Schiene, eine 8-förmige Schiene, eine Schlangenlinienschiene oder eine Schiene von sonstiger Form sein, die so definiert ist, dass der Roboter 220 das Substrat 270 bestimmungsgemäß zwischen den Bearbeitungskammern 210 oder zwischen den Bearbeitungskammern 210 und der Schnittstelle 280 transportieren kann. Bei einigen Ausführungsformen kann der Roboter 220 zum Beispiel ein Roboterarm sein, der innerhalb des Gehäuses 200 oder der Abschirmungskonstruktion 260 angeordnet ist. Der Roboterarm transportiert die Substrate 270 zwischen den Bearbeitungskammern 210 untereinander oder zwischen den Bearbeitungskammern 210 und der Schnittstelle 280 ohne eine Schiene.
Wenden wir uns 4B zu, wo das Ventil 230, das Auslassventil 240 und das Manometer 250 in der Abschirmungskonstruktion 260 angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform sind Rohre oder Leitungen 231 und 241 an das Ventil 230 bzw. das Auslassventil 240 angeschlossen. Die Rohrleitung 231 führt das Mischgas oder das Reduktionsgas, das im Zusammenhang mit 2 beschrieben wurde, zu dem Ventil 230. Die Rohrleitung 241 lässt das Mischgas oder das Reduktionsgas aus dem Auslassventil 240 ab. Bei einigen Ausführungsformen ist die Rohrleitung 241 mit einer (nicht gezeigten) Drucksteuerung zum Steuern der Druckminderung in der Abschirmungskonstruktion 260 verbunden. Die Überlegungen bezüglich der Positionierung des Ventils 230, des Auslassventils 240 und des Manometers 250 in der Abschirmungskonstruktion 260 können die gleichen sein wie die, die oben im Zusammenhang mit 2 beschrieben wurden.
Das Anordnen einer Abschirmungskonstruktion 260 kann die Fertigungs- und Betriebskosten senken, weil der Raum, der unter den gewünschten Druck- oder Gasverhältnissen, wie oben beschrieben, gehalten wird, verkleinert wird. Die Abschirmungskonstruktion 260 ist nicht auf die in den 4A–4B gezeigte Konfiguration beschränkt. Bei einigen Ausführungsformen kann die Abschirmungskonstruktion 260 nicht nur die Region 227 abschirmen, wie in den 3A–3B gezeigt, sondern auch die Bearbeitungskammern 210. Die Region 227 wird durch die Abschirmungskonstruktion 260 und die Oberseite 201a der Plattform 201 umschlossen. Zum Beispiel kann der Raum, der durch die Abschirmungskonstruktion 260 umschlossen wird, größer als der Raum der Region 227, aber kleiner als der Raum des Gehäuses 200 sein. Die Abschirmungskonstruktion 260 braucht die Region 227 lediglich in einer solchen Weise zu bedecken, dass der Roboter 220 das Substrat 270 bestimmungsgemäß zwischen den Bearbeitungskammern 210 untereinander oder zwischen den Bearbeitungskammern 210 und der Schnittstelle 280 transportieren kann, während die Bereiche von dem übrigen Teil des Gehäuses 200 abgeschirmt werden.
5A–5E sind schematische Querschnittsansichten, die ein Ausbilden einer doppelt damaszierten Struktur zeigen.
Wenden wir uns 5A zu, wo eine Dielektrikumschicht 510 über einem Substrat 500 ausgebildet ist. Eine leitfähige Schicht 520 ist innerhalb der Dielektrikumschicht 510 ausgebildet. Eine Dielektrikumschicht 530 mit einer Öffnung 540, die ein Kontaktloch und einen Graben enthält, ist über der Dielektrikumschicht 510 dergestalt ausgebildet, dass eine Oberseite der leitfähigen Schicht 520 teilweise frei liegt. Die Dielektrikumschicht 510 und das Substrat 500 ähneln der Dielektrikumschicht 273 und dem Substrat 270, die oben beschrieben wurden. Die leitfähige Schicht 520 kann zum Beispiel eine Kupferschicht, eine Aluminium-Kupfer-Schicht, eine Aluminiumschicht oder eine sonstige leitfähige Schicht sein, die bei Kontakt mit Luft oxidiert. Die Dielektrikumschicht 530 kann zum Beispiel eine Oxidschicht, eine Nitridschicht, eine Oxynitridschicht, eine Dielektrikumschicht mit niedrigem k-Wert, eine Dielektrikumschicht mit einem extrem niedrigen k-Wert (ELK) oder eine sonstige Dielektrikumschicht sein, die in der Lage ist, unterschiedliche leitfähige Schichten zu isolieren.
Dann wird eine Sperrschicht 550 im Wesentlichen deckungsgleich über der Dielektrikumschicht 530 und der Öffnung 540 ausgebildet, wie in 5B gezeigt. Die Sperrschicht 550 kann zum Beispiel eine Tantal(Ta)-Schicht, eine Tantalnitrid(TaN)-Schicht, eine Titan(Ti)-Schicht, eine Titannitrid(TiN)-Schicht oder eine Schicht aus einem sonstigen Material sein. Die Sperrschicht 550 kann beispielsweise mittels einer PVD-Vorrichtung oder einer CVD-Vorrichtung ausgebildet werden.
Eine im Wesentlichen deckungsgleiche Keimschicht 560 wird dann über der Sperre 550 ausgebildet, wie in 5C gezeigt. Die Keimschicht 560 ist eine Schicht, die für einen anschließenden chemischen Plattierungsprozess ausgebildet ist, um darüber eine metallhaltige Schicht, zum Beispiel eine Kupferschicht, auszubilden. Die Keimschicht 560 kann zum Beispiel eine dünne Kupferschicht sein, die mittels einer PVD-Vorrichtung ausgebildet wird.
Eine Materialschicht 570, wie beispielsweise Kupfer, wird über der Keimschicht 560 ausgebildet, wie in 5D gezeigt. Die Materialschicht 570 kann zum Beispiel mittels einer Vorrichtung für eine elektrochemische Plattierung oder einer Vorrichtung für eine chemische Tauchabscheidung ausgebildet werden.
Abschnitte der Sperrschicht 550, der Keimschicht 560 und der Materialschicht 570 werden entfernt, um eine doppelt damaszierte Struktur auszubilden, welche die Sperrschicht 550a, die Keimschicht 560a und die leitfähige Schicht 570a enthält. Der Prozess zum Entfernen der Abschnitte der Sperrschicht 550, der Keimschicht 560 und der Materialschicht 570 kann zum Beispiel ein chemisch-mechanischer Polier(CMP)-Prozess oder ein Ätzprozess sein.
Bei einem herkömmlichen Prozess wird nach der Ausbildung der Öffnung 540, die in 5A gezeigt ist, das Substrat 500 aus einer Ätzvorrichtung zu einer PVD-Vorrichtung transportiert, um die Sperrschicht 550 (in 5B gezeigt) abzuscheiden. Während des Transports von der Ätzvorrichtung zu der PVD-Vorrichtung ist die Oberseite der leitfähigen Schicht 520 der Umgebung ausgesetzt, so dass sich auf ihr Oxid bildet. Darum wird ein Vorreinigungsprozess verwendet, um das Oxid zu entfernen, das sich auf der Oberseite der leitfähigen Schicht 520 gebildet hat. Des Weiteren nimmt die Dielektrikumschicht 530 (wie beispielsweise eine Dielektrikumschicht mit niedrigem k-Wert), weil sie der Umgebung ausgesetzt ist, Feuchtigkeit aus der Umgebung auf. Darum muss in einem herkömmlichen Prozess die in 5A gezeigte Struktur einem Entgasungsprozess unterzogen werden, um Feuchtigkeit aus der Dielektrikumschicht 530 zu entfernen, bevor die Sperrschicht 550 abgeschieden wird. Durch die Verwendung des oben beschriebenen Gehäuses 200 können die in den 5A und 5B veranschaulichten Prozesse beide innerhalb des Gehäuses 200, wie es im Zusammenhang mit den 2, 4A und 4B dargelegt wurde, ausgeführt werden. Weil das Gehäuse 200 ein Reduktionsgas oder ein Gemisch aus einem Reduktionsgas und Stickstoff oder Inertgas enthält, ist die Oberseite der leitfähigen Schicht 520 und der Dielektrikumschicht 530 nicht der Umgebung ausgesetzt. Dementsprechend können der Vorreinigungsprozess und der Entgasungsprozess weggelassen werden.
Des Weiteren wird in einem herkömmlichen Prozess nach dem Ausbilden der Keimschicht 560 (in 5C gezeigt) und vor dem Ausbilden der Materialschicht (die hergestellt wird, um die in 5D gezeigte leitfähige Schicht 570 auszubilden) ein ”Q-Zeit”-Ziel verwendet. Das ”Q-Zeit”-Ziel ist von etwa 4 Stunden bis etwa 6 Stunden und dient dem Verhindern von zu viel unerwünschter Oxidation auf der Oberseite der Keimschicht 560. Allerdings kann der Gebrauch des Gehäuses 200 das ”Q-Zeit”-Ziel einsparen und den Prozessablauf, wie er in den 5A–5D gezeigt ist, entspannen.
Des Weiteren wird das Substrat 500 nach dem Entfernen der Abschnitte der Sperrschicht 550, der Keimschicht 560 und der Materialschicht 570 zum Beispiel aus einer CMP-Kammer zu einer CVD-Kammer transportiert, um eine Dielektrikumschicht über der doppelt damaszierten Struktur auszubilden. In einem herkömmlichen Prozess werden die Oberseiten der leitfähigen Schicht 570a und der Dielektrikumschicht 530 während des Transports des Substrats 500 der Umgebung ausgesetzt. Es werden ein weiterer Vorreinigungsprozess und Entgasungsprozess verwendet, um das Oxid zu entfernen, das sich auf der Oberseite der leitfähigen Schicht 570a bildet, bzw. um Feuchtigkeit aus der Dielektrikumschicht 530 zu entfernen. Wie oben beschrieben, können der CMP-Prozess und der anschließende CVD-Prozess innerhalb des Gehäuses 200 ausgeführt werden. Das Substrat 500 kann somit innerhalb des Gehäuses 200 transportiert werden, ohne Kontakt zur Umgebung zu bekommen. Dementsprechend können der Vorreinigungsprozess und der Entgasungsprozess eingespart werden.
Durch den Wegfall der Vorreinigungsprozesse, der Entgasungsprozesse und/oder des ”Q-Zeit”-Ziels, die in einem herkömmlichen Prozess verwendet werden, wie oben beschrieben, kann die Prozesszeit zum Ausbilden integrierter Schaltkreise verkürzt werden, und der Prozessablauf wird flexibler. Dank des Wegfalls der Vorreinigungsprozesse, der Entgasungsprozesse und/oder des ”Q-Zeit”-Ziels können außerdem die Vorrichtungen oder Kammern für die Vorreinigungsprozesse und die Entgasungsprozesse und/oder die Lagervorrichtungen zum Aufbewahren von Substraten während des ”Q-Zeit”-Ziels entfallen. Dank der Verringerung der Anzahl der technischen Vorrichtungen kann der Platzbedarf eines Herstellungswerkes deutlich – zum Beispiel um ein Drittel – verringert werden.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Gehäuse 200 mit dem Träger und der Einrichtungsschnittstelle zusammenwirken, wie es beispielsweise in der gleichzeitig übertragenen und gleichzeitig anhängigen vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 60/747,445, eingereicht am 17. Mai 2006 [Anwaltsregister Nr. 2006.0090/1085.00414], US 2007/269293 A1 , beschrieben ist. Durch die Kombination des Trägers, der Einrichtungsschnittstelle und des Gehäuses 200 lassen sich das gewünschte Ergebnis, wie oben beschrieben, und eine Vorrichtung mit Gruppenverarbeitungskammern effektiver erreichen.
Obgleich die vorliegende Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt. Vielmehr sind die angehängten Ansprüche in weitem Sinne so auszulegen, dass auch andere Varianten und Ausführungsformen der Erfindung darin aufgenommen sind, die der einschlägig bewanderte Fachmann vornehmen kann, ohne den Geltungsbereich der Erfindung und den Erstreckungsbereich von Äquivalenten der Erfindung zu verlassen.

Claims

Gruppenverarbeitungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: ein Gehäuse, das ein Gas enthält und wenigstens eine Tür aufweist, die dafür konfiguriert ist, eine Öffnung, die in das Gehäuse hineinführt, abzudecken, wobei das Gas wenigstens ein Reduktionsgas aufweist; wenigstens eine Bearbeitungskammer, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist; einen Roboter, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und dafür konfiguriert ist, ein Substrat zwischen der Tür und der Bearbeitungskammer zu transportieren; und wenigstens ein Ventil, das mit dem Gehäuse verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bearbeitungskammer eine Kammer zur Metallverarbeitung und/oder eine Deckschichtausbildungskammer aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Kammer zur Metallverarbeitung eine Nassreinigungsbank und/oder eine Metallreduktionsnassbank und/oder eine Metallreduktionstrockenkammer und/oder ein Metallisierungsbad und/oder eine Trockenätzkammer und/oder eine Metallpoliervorrichtung und/oder eine Kammer zum Abscheiden eines Dielektrikums mit geringem k-Wert aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Deckschichtausbildungskammer eine Schicht aus Kobaltsilicid, Wolframsilicid, Titansilicid, Titannitrid, Titan-Titannitrid, Tantal oder Tantalnitrid ausbildet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Ventil ein erstes Ventil und ein zweites Ventil aufweist, wobei das erste Ventil dazu dient, das Reduktionsgas in das Gehäuse einzuleiten, wenn ein Druck innerhalb des Gehäuses niedriger ist als ein erstes zuvor festgelegtes Druckniveau, und das zweite Ventil dazu dient, das Reduktionsgas aus dem Gehäuse abzulassen, wenn der Druck innerhalb des Gehäuses höher ist als ein zweites zuvor festgelegtes Druckniveau.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der erste zuvor festgelegte Druck etwa 1,013 × 10⁵ Pa beträgt und der zweite zuvor festgelegte Druck etwa 2,5325 × 10⁵ Pa.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Ventil nahe einer unteren Region des Gehäuses angeordnet ist, wenn ein Molekulargewicht des Reduktionsgases geringer ist als ein Molekulargewicht des Gases innerhalb des Gehäuses, und das Ventil nahe einer oberen Region des Gehäuses angeordnet ist, wenn das Molekulargewicht des Reduktionsgases höher ist als das Molekulargewicht des Gases innerhalb des Gehäuses.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Reduktionsgas Wasserstoff (H₂) und/oder Ammoniak (NH₃) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei Wasserstoff maximal mit etwa 4 Volumen-% vorliegt und Ammoniak maximal mit etwa 15,5 Volumen-% vorliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gas innerhalb des Gehäuses des Weiteren ein Inertgas und/oder Stickstoff aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Druck innerhalb des Gehäuses höher ist als der Druck der Umgebung, in der sich das Gehäuse befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 11, die des Weiteren ein mit dem Gehäuse verbundenes Mittel aufweist, mit dem der Druck innerhalb des Gehäuses innerhalb eines ausgewählten Druckbereichs gehalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der ausgewählte Druckbereich von etwa 1,013 × 10⁵ Pa bis etwa 2,5325 × 10⁵ Pa reicht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren eine Abschirmungskonstruktion aufweist, die einen Pfad umschließt, den der Roboter zwischen der Tür und den Bearbeitungskammern durchquert, wobei das Ventil an einer Wand der Abschirmungskonstruktion angeordnet ist und wobei sich das Gas innerhalb eines Bereichs befindet, der durch die Abschirmungskonstruktion umschlossen wird.
Gruppenverarbeitungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: ein Gehäuse, das ein Gas enthält und wenigstens eine Tür aufweist, die dafür konfiguriert ist, eine Öffnung, die in das Gehäuse hineinführt, abzudecken, wobei das Gas Wasserstoff und/oder Ammoniak aufweist, wobei das Gas in einem Bereich des Gehäuses einen höheren Druck aufweist als der Druck der Umgebung, in der sich das Gehäuse befindet; wenigstens eine Metallreduktionskammer und wenigstens eine Deckschichtausbildungskammer, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind; einen Roboter, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und dafür konfiguriert ist, ein Substrat von der Tür zu den Bearbeitungskammern und/oder zwischen den Kammern zu transportieren; ein erstes Ventil und ein zweites Ventil, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, wobei das erste Ventil dazu dient, das Reduktionsgas in das Gehäuse einzuleiten, wenn ein Druck innerhalb des Gehäuses niedriger ist als etwa 1,013 × 10⁵ Pa, und das zweite Ventil dazu dient, das Reduktionsgas aus dem Gehäuse abzulassen, wenn der Druck innerhalb des Gehäuses höher ist als etwa 2,5325 × 10⁵ Pa; und wenigstens ein Manometer, das mit dem Ventil und dem Auslassventil verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Metallreduktionskammer eine Kupferreduktionsnassbank oder eine Kupferreduktionstrockenkammer aufweist und die Deckschichtausbildungskammer dafür geeignet ist, Kobaltsilicid, Wolframsilicid, Titansilicid, Titannitrid, Titan-Titannitrid, Tantal oder Tantalnitrid auszubilden.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Ventil nahe einer unteren Region des Gehäuses angeordnet ist, wenn ein Molekulargewicht des Reduktionsgases geringer ist als ein Molekulargewicht des Gases innerhalb des Gehäuses, und das Ventil nahe einer oberen Region des Gehäuses angeordnet ist, wenn das Molekulargewicht des Reduktionsgases höher ist als das Molekulargewicht des Gases innerhalb des Gehäuses.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei Wasserstoff maximal mit etwa 4 Volumen-% vorliegt, Ammoniak maximal mit etwa 15,5 Volumen-% vorliegt und das Gas innerhalb des Gehäuses ein Inertgas und/oder Stickstoff aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, die des Weiteren eine Abschirmungskonstruktion aufweist, die den Bereich des Gehäuses, in dem sich das Gas befindet, umschließt, so dass ein Pfad umfangen wird, den der Roboter zwischen den Kammern durchquert, wobei das Ventil an einer Wand der Abschirmungskonstruktion angeordnet ist.
Gruppenverarbeitungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: ein Gehäuse, das ein Gas enthält und wenigstens eine Tür aufweist, die dafür konfiguriert ist, eine Öffnung, die in das Gehäuse hineinführt, abzudecken, wobei das Gas maximal etwa 4 Volumen-% Wasserstoff und ein Inertgas oder Stickstoff aufweist, wobei ein Druck innerhalb des Gehäuses höher ist als ein Druck der Umgebung, in der sich das Gehäuse befindet; wenigstens eine chemische Kupferreduktionsvorrichtung und wenigstens eine Deckschichtausbildungsvorrichtung, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind; einen Roboter, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und dafür konfiguriert ist, ein Substrat von der Tür zu der chemischen Kupferreduktionsvorrichtung oder zwischen der Deckschichtausbildungsvorrichtung und der chemischen Kupferreduktionsvorrichtung zu transportieren; ein erstes Ventil und ein zweites Ventil, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, wobei das erste Ventil dazu dient, das Gas in das Gehäuse einzuleiten, wenn ein Druck innerhalb des Gehäuses niedriger ist als etwa 1,013 × 10⁵ Pa, und das zweite Ventil dazu dient, Wasserstoff aus dem Gehäuse abzulassen, wenn der Druck innerhalb des Gehäuses höher ist als etwa 2,5325 × 10⁵ Pa; und ein Manometer, das mit dem Ventil und dem Auslassventil verbunden ist.