連續淀積系統的制作方法

專利名稱：連續淀積系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體加工領域。特別是，本發明涉及用于傳送襯底通過半導體處理系統的設備和方法，其中該設備和方法包括溫度控制裝置。此外，本發明還涉及用于傳送襯底通過半導體處理系統以產生多晶硅膜的設備和方法。
相關
背景技術：
在半導體工業中，一般有兩種傳送襯底通過處理系統的基本方法。一種傳統的方法采用“成組工具”結構，如

圖1所示。成組工具臺一般指的是模制、多室集成處理系統。這種類型的處理系統通常包括中心晶片控制真空室20、32和一般圍繞中心室成組設置的大量周邊處理室24、26、28和36。用于處理的多個襯底或晶片22一般儲存在盒子10中，并且從負載鎖定裝置12、14進行裝載/卸載并在真空下在各種處理室中被處理而不會暴露于環境條件下。用于處理的晶片22的傳送一般由晶片控制真空室20中的中心機械手16或第二晶片控制真空室32中的機械手30管理，這兩個機械手一般都保持在真空條件下。提供微處理器控制器38及其相關軟件以控制晶片的處理和移動。在操作中，成組工具結構一般從盒子10接收襯底并通過中心晶片控制室20、32和周邊處理室24、26、28和36的預定序列處理襯底，以便在晶片上產生預定材料和圖形，然后將晶片返回盒子10。
雖然成組工具結構一般優選用于處理較小襯底，公知為“直進式”系統的第二種處理襯底的方法一般優選用于處理較大襯底。例如可以形成在玻璃、陶瓷板、塑料板或盤上的這些較大襯底經常用在有源矩陣電視機形式的平板型顯示器、計算機顯示器、液晶顯示器(LCD)面板和其它顯示器的制造中。支撐公用平板型顯示器的典型玻璃襯底可具有約680mm×880mm的尺寸。對于其它顯示應用，襯底的尺寸基本上較大，以便按照需要支撐顯示器的特別尺寸。
圖2是典型組件直進式系統40的示意側視圖。這種類型的處理系統一般包括設置在裝載室46和卸載室48之間的一列或直進式設置的處理室42、44。升降機50設置在裝載室46的入口處，另一升降機52設置在卸載室48的出口處。處理室42、44可包括淀積室，如化學汽相淀積(CVD)室、物理汽相淀積(PVD)室、刻蝕室、和/或其它淀積和處理室。承載部件返回線58設置在處理室42、44的上方并與升降機50、52連接。處理室42、44通常保持在真空或低壓下并由一個或多個隔離閥60、62、64、66和68分開，如圖3所示。通常，多個襯底54、56、70、72由承載部件74支撐，如圖4和5所示。隔離閥60、62、64、66、68一般構成為在封閉位置時使各個室互相密封并在打開位置時允許襯底54、56通過隔離閥傳送到相鄰處理站。
如圖2所示，承載部件74與升降機50相鄰設置，其中在接收站51襯底54、56、70、72通過手工裝載到承載部件74上。通向升降機50的門(未示出)打開并允許承載部件74在軌道(未示出)上設置在升降機內。升降機50內的溫度和壓力通常處于環境條件下。隔離閥60打開并允許承載部件74在軌道上移動到裝載室46中。裝載室46被密封并被排氣到用于CVD處理的通常在約10毫乇到約50毫乇范圍內的真空，和用于PVD處理的約1毫乇到約5毫乇范圍內的真空。另一隔離閥62被打開并且承載部件74移動到處理室42，在那里襯底被加熱到適于處理的溫度。另一隔離閥64被打開并且承載部件74沿著軌道移動到處理室44中。如果處理室44是濺射處理室，則該處理室可包括多個靶76、78，在襯底沿著與靶互相相鄰的軌道移動時從面對襯底的靶表面上將材料濺射到襯底54、56、70、72上。每個濺射靶在面對襯底的一側被在陽極(通常為靶)和陰極(通常為接地室壁)之間產生的電離氣體原子(離子)轟擊，并且靶的原子移出并射向襯底，用于在襯底上進行淀積。每個靶優選具有設置在遠離襯底的靶的背面上的磁體(未示出)，以便通過產生一般平行于靶的表面的磁場線來增強濺射率，在其周圍電子在自旋軌道中被捕獲以增加與用于濺射的氣體原子的電離的撞擊概率。然后襯底54、56、70、72通過隔離閥66移動到卸載室48。隔離閥66封閉，由此密封處理室44與卸載室48。隔離閥68打開并允許承載部件74從卸載室48移出并從承載部件74上手工卸下襯底54、56、70、72。襯底還可留在卸載室中以便允許襯底冷卻的時間。已經卸下襯底之后，承載部件74進入升降機52，升降機52將承載部件74提升到承載部件返回線58。承載部件返回線58中的軌道系統(未示出)將承載部件返回到升降機50，升降機50將承載部件降低到在處理系統另一端的接收站51的位置，由此接收下一批待處理的襯底。
當直進式系統40目前用于襯底傳送和制造，這種類型的直進式系統具有幾個缺點。特別是，作為將承載部件從處理環境(真空下)移動到升降機50、52中的周圍環境，然后返回到處理環境的結果，對承載部件74進行熱循環。作為熱循環的結果，淀積材料可能剝離或從承載部件74上移出并引起襯底上的不希望的顆粒污染。此外，采用在處理室內和在系統的環境區域中的暴露的軌道系統易于產生污染物。此外，采用升降機和軌道系統增加了系統的復雜性，這導致各種移動部件的額外的維修，以便避免損壞。此外，作為承載部件74通過真空環境和環境大氣壓的循環的結果，承載部件74易于從外界環境中的周圍條件吸收氣體，這不可避免地增加了室壓，并在將外界環境中吸收的氣體從承載部件74進入真空環境時引起淀積膜層的污染。除了承載部件74的熱循環之外，通常當多組襯底在高于處理環境中的環境條件的溫度被處理時，承載部件74的平均溫度通常升高。由于在處理室中的大部分處理是對溫度靈敏的，因此這個承載部件溫度的升高增加了最終淀積工藝產生不合理膜的概率，因為從承載部件74傳遞的熱量可能影響襯底和/或工藝性能。襯底溫度的這個未控制的變化可能導致在制造周期開始時制造的膜與在制造周期結束時制造的膜發生變化。然而傳統直進式(Inline)系統的另一挑戰是相鄰處理室、尤其是采用反應淀積工藝的處理室中的處理之間的交叉污染。反應性處理一般取決于適當比例的兩個或多個成分，因此來自相鄰處理區的成分的流量可能引起反應性處理不穩定和/或不良地影響一個或兩個處理區上的淀積特性。
因此，鑒于由該直進式處理系統產生的普遍缺點，需要一種用于處理襯底的改進的直進式系統和方法。特別是，需要一種能通過多個直進式淀積區處理較大的和平的襯底的改進的直進式系統。此外，需要一種能處理足夠大尺寸以支撐大平板顯示器的襯底的直進式處理系統。
發明概述本發明一般提供一種處理襯底的系統，該系統具有主要是設置在至少一個處理室中的承載部件和用于在處理室和負載鎖定室之間傳送襯底的至少一個傳送裝置。多個處理室、負載鎖定室和其它室可以連接在一起以產生可以處理襯底的組件室的基本上直進式列。本發明的承載部件一般只暴露于處理環境，即承載部件一般不會運動到非處理室中。因此，在襯底的連續序列處理期間，將減少承載部件的熱循環并可以消除熱循環。承載部件可在處理室內沿著暗軌道反向移動。由隔板隔開的多個處理區允許在沒有干擾的情況下在相同處理室內進行多種處理方式。此外，本發明中的承載部件的操作溫度由一個或多個溫度控制板控制，該溫度控制板設計成從承載部件輻射和/或吸收熱量，以便得達到預定的承載部件溫度。
在一個實施例中，本發明提供一種用于處理襯底的設備，其中該設備包括用于在處理環境下傳送襯底的至少一個襯底承載部件、選擇地與至少一個承載部件連通的至少一個溫度控制板、和靠近至少一個襯底承載部件設置的至少一個淀積裝置。至少一個淀積裝置一般構成為在襯底上淀積選擇膜。
在本發明的另一實施例中，本發明提供一種用于處理襯底的方法，該方法包括以下步驟將襯底在至少一個襯底承載部件上傳送到處理環境中，并將襯底傳送到處理環境內的襯底支撐板上。還提供以下附加步驟傳送其上具有襯底的襯底支撐板通過處理環境中的至少一個處理區并將襯底從襯底支撐板傳送到至少一個襯底承載部件，用于從處理環境中取出。
在另一實施例中，本發明提供一種用于制造多晶硅膜的方法，其中該方法包括以下步驟將襯底裝載到處理環境中，使襯底暴露于處理環境中的至少一個淀積源，將襯底暴露于處理環境中的退火裝置，并從處理環境中取出襯底。此外，該方法包括采用一個或多個溫度控制板維持和/或控制襯底溫度的步驟。
附圖的簡要說明因此本發明的上述特點、優點和目的可以獲得并可以理解，特別是通過參考示例實施例獲得上述本發明的簡要說明，附圖中示出了示意實施例。
然而，應該注意到附圖只是表示本發明的示意實施例，因此不限制本發明的范圍，本發明可允許其它等效的實施例。
圖1是典型成組工具系統的示意頂視圖。
圖2是典型直進式系統的示意側視圖。
圖3是圖2中所示的直進式系統中的各個室的示意頂視圖。
圖4是在直進式系統中的襯底承載部件的示意側視圖。
圖5是在直進式系統中的襯底承載部件的示意端視圖。
圖6是本發明的連續淀積直進式系統的示意頂視圖。
圖7是圖6中所示的連續淀積直進式系統的示意側視圖。
圖8是傳送裝置的示意透視圖。
圖9是室的部分示意剖視圖。
圖10是表示小齒輪的另一室的示意剖視圖。
圖11是圖10中所示的驅動機構的另一實施例的示意圖。
圖12是襯底承載部件的示意透視圖。
圖13a是其中具有流體體系的針板的示意透視圖。
圖13b是其中具有加熱器的針板的示意透視圖。
圖14是圖6中所示的具有溫度控制板的系統的另一實施例的示意側視圖。
圖15是在圖14中所示的溫度控制板的示意頂視圖。
圖16是溫度控制板的示意側視圖。
圖17是具有一對負載鎖定室、處理室和機械手的系統的頂視圖。
圖18是具有室的兩個線的系統的頂視圖，其中每個線具有兩個負載鎖定室和一個處理室，機械手設置在兩個線之間。
圖19-23是示意處理程序的示意圖。
圖24表示產生常規多晶硅膜的示意方法。
圖25表示典型LCD TFT結構。
圖26表示制造多晶硅膜的方法。
圖27表示直進式淀積系統的頂視圖。
圖28表示直進式淀積系統的側視圖。
優選實施例的詳細說明本發明一般提供一種連續直進式處理系統，該系統具有一個或多個互連室和設置在系統內的襯底承載部件，以便支撐和傳送襯底通過一個或多個室。然而，各個室的對準一般是線形的，各種串聯型的結構如連續圓形或橢圓形，明顯地應該屬于本發明的范圍內。在一個方案中，本發明包括設置在處理系統的相對端的裝載和卸載負載鎖定室。傳送裝置可設置在每個負載鎖定室中，以便將襯底傳送到處理系統中的襯底承載部件并從襯底承載部件輸送過來。而且，通過采用在處理室內的處理區之間的隔板，反應處理和非反應處理可在一個處理室中進行。隔板允許在每個分立處理之間沒有傳統隔離閥的條件下進行反應處理。
圖6和7分別表示示意直進式連續淀積系統90的頂視圖和側視圖。系統90包括在一端的入口負載鎖定室92、在另一端的出口負載鎖定室94和一般占據其間的空間的至少一個連續處理室96。入口負載鎖定室92通過隔離閥98的激勵選擇地與處理室96隔離。入口負載鎖定室92還可包括閥門102，該閥門102對著由機械手110服務的接收站106打開。機械手110操作時將襯底114輸送給入口負載鎖定室92。同樣，出口負載鎖定室94可通過隔離閥100的激勵選擇地與處理室96隔離。出口負載鎖定室94還可包括閥門104，該閥門104對著由另一機械手112服務的接收站108打開。因此，機械手112可操作以從出口負載鎖定室94取出一個或多個襯底114。或者，該系統可包括軌道型機械手，該機械手通過沿著鄰近各個室設置的軌道移動而對兩個負載鎖定室服務。機械手一般指的是環境機械手，并且從制造商如MECS、RORTZ、JEL、Daihen、Komatsu和其它公知制造商可得到樣品。
至少一個傳送裝置118可設置在入口負載鎖定室92中，至少一個另一傳送裝置120可設置在出口負載鎖定室94中。通過采用一個或多個雙向電機和/或傳動裝置，傳送裝置118和120可移進和移出負載鎖定室92和94并進入處理室96。這個移動使傳送裝置118和120將襯底輸送到處理室96內或送出處理室96，然后從處理室收回并進入它們各個負載鎖定室。至少一個承載部件122連續設置在處理室96內，即在裝載、淀積和卸載處理期間承載部件122一般保持在處理室內。一般用于在淀積處理期間支撐襯底的承載部件122通常可在兩個方向移動，即在入口負載鎖定室92和出口負載鎖定室94的方向的可逆方向或處理室96內的橫向方向。此外，作為襯底安放部件工作的承載部件122具有用于接合/保持襯底在安放部件的頂部的襯底安放表面和在安放部件的底部的驅動接合部件，下面將進一步討論這兩個部件。
在圖6和7中所示的示意實施例中，在系統90中設置三個軌道，用于移動傳送裝置118、120和承載部件122。每個軌道一般包括多個導輥126a-p(這里一般稱作導輥126)和小齒輪128a-h(這里一般稱作小齒輪128)。軌道123和125支撐傳送裝置118和120在處理室96和它們的各個負載鎖定室之間移動。第三承載部件軌道124支撐承載部件122在處理室96內移動。對準多個導輥和/或小齒輪可形成軌道，并且可以構成為包括側向引導導軌(未示出)。沿著每個軌道的導輥126和小齒輪的數量可根據如室的長度、傳送裝置和承載部件的長度以及襯底的尺寸而改變。傳送裝置軌道123設置在入口負載鎖定室92中并延伸到處理室96中，由此允許傳送裝置118將襯底114運送到處理室96中。傳送裝置軌道123一般包括設置在系統90下部的導輥126和小齒輪128，并提供傳送裝置118在室92和96之間的移動路徑。同樣，另一傳送裝置125一般設置在出口負載鎖定室94中并延伸到處理室96中。傳送裝置軌道125包括多個導輥126和小齒輪128，并提供傳送裝置在室94和96之間的移動路徑。承載部件軌道124一般在隔離閥98和100之間延伸，因此在處理襯底時提供承載部件122在室96中的移動路徑。承載部件軌道124的寬度一般壁傳送裝置軌道123和125窄，并且包括多個導輥126和小齒輪128。承載部件軌道124的較窄寬度允許承載部件122設置在傳送裝置118和20的下面，用于在傳送裝置和承載部件之間輸送襯底。導輥126和小齒輪128可沿著軌道123、124、125以預定間隔隔開，以便在承載部件和傳送裝置沿著它們各自的軌道移動時，在至少兩個點支撐承載部件122和傳送裝置118和120上的每個導軌。雖然圖中示出了作為具有不同寬度的軌道的承載部件軌道124，即軌道之間的間隔不同于傳送裝置軌道123和125，各種其它結構和機構也可用于在負載鎖定室92、94和處理室96之間輸送襯底。例如，軌道的替代物可以是懸臂組件、機械手和V形傳送裝置和/或與機械手110、112的機械手葉片相類似的承載部件。
針板132設置在靠近與入口負載鎖定室92相鄰的處理室96的裝載端。針板132一般由導熱材料制造，如鋁或銅。針板132一般連接到軸136和提升電機140上，提升電機工作時便于針板132的選擇移動。多個針144一般在針板132外表面的垂直方向延伸。此外，針板132的溫度可以采用例如發熱機構/化學裝置和/或通過冷卻輸入管道148和輸出管道150容納的內部流動的吸熱/發熱流體來控制，如在圖13a、13b、15和16中一般所示的。圖13a表示具有形成在其中的流體通道的示意針板132，流體通道用于容納流動的流體，并用于從針板132除去熱量，假設流體的溫度低于針板132的溫度。圖13b表示具有內部加熱器149、外部加熱器151和熱電偶153的示意針板132，這些部件可協作操作以便按照需要升高針板132的溫度。這個溫度的升高可用于例如升高襯底114或承載部件122的溫度，以便在處理室96內產生所希望的處理參數。此外，如果需要的話，加熱器149和互連用于針板132的入口148和出口150的流體通道可協作使用以選擇地加熱和/或冷卻針板132。流體通道可經過真空兼容連接器如可在商標名Swagelock和VCR下得到的連接器連接到入口148和出口150。此外，將流體通道連接到用于通過該通道的流體的源和排放裝置的輸入和輸出管道可直接連接到針板132。或者，流體輸送裝置和排放管道可通過軸136的內部部分通到針板132。此外，針板132的加熱或冷卻可用于增加或降低處理室96內的環境溫度。此外，雖然介紹的圖13a中所示的流體通道是與冷卻流體一起使用的，該流體通道還可以用于容納溫度比針板132的溫度高的流體，由此加熱針板132和/或包圍室部件和/或襯底。此外，雖然圖13a和13b表示了示意加熱器和冷卻流體通道結構，用于加熱器和流體通道的各種替換結構和/或裝置應該屬于本發明的范圍內。
結構與針板132類似的針板134設置在處理室96的與鄰近出口負載鎖定室94的板132相反的一端。針板134連接到軸138和提升電機142，并包括一般在板134的垂直方向延伸的多個針146。同樣，針板134的溫度可以通過采用發熱裝置和/或通過入口管道152和出口管道154的內部流動吸熱流體來控制，如關于板132的描述。因此，一旦襯底114在承載部件122上被裝載到處理室96中，可使用一個或多個溫度控制板132、134將襯底從傳送裝置輸送到承載部件(如下所述)，同時還工作以選擇調整處理室和/或襯底的溫度。
如圖7和28所示，本示意實施例的處理室可包括一個或多個處理區，其中在襯底通過處理區時可維持一個或多個處理環境。例如，如果例如處理室96是濺射室，一個或多個靶156、158、160和162可設置在處理室96中的襯底114和或承載部件122的上方。同樣，由于處理結構的需要，與其它類型處理所需要的其它部件一起用于CVD或刻蝕處理的簇射頭(未示出)可設置在襯底114和/或承載部件122的上方。隔板171、173、175、177和179可靠近靶156、158、160和162的每個設置并處于每個靶156和162的非相鄰側。隔板171、173、175、177和179構成為物理地分離每個靶與相鄰靶，以便在處理室96內限定一系列處理區，如四個處理區172、174、176和178。每個區的長度可以比被運載的襯底的線形尺寸短，因此一次只有一部分襯底即全寬和部分長度暴露于一個處理區的處理環境下。因此，本示意結構中，襯底114可在襯底114上的不同部位同時暴露于多個處理區。對于具有一個以上處理室96的系統，每個處理室中可包括一個或多個處理區。
處理區172、174、176和178的下部一般向處理室96的處理環境打開，以便正在處理的襯底可以從一個處理區移動到另一個處理區，而不必通過隔離閥進入其它處理室。在襯底114正在通過處理室96時，每個隔板一般延伸到靠近待處理襯底114的位置，例如可以是遠離襯底114約1mm到約5mm的距離。這種分離特性允許襯底114在處理區之間輸送，同時一般阻止來自一個處理區的元件進入另一個處理區并產生污染。此外，通過包括用于向特定處理區引入一種反應氣體或多種反應氣體的一個或多個氣體入口165，一個或多個處理區可適于提供反應處理。用于反應處理的相同處理區可通過不向處理區中引入反應氣體而一般用于非反應處理，這假設氣體入口165和/或其它反應處理相關部件適當地設置而不干擾非反應處理所需的部件。
作為通過一系列處理區進行襯底處理的結果，特別是對于較大襯底，與入口負載鎖定室92相鄰的隔離閥98可部分地打開，以便提供間隙使襯底114移動通過處理區172、174、176和178中的一個以上的處理區，同時仍然占據靠近隔離閥98的空間。同樣，與出口負載鎖定室94相鄰的隔離閥100也可部分地打開，以便提供附加縱向間隙用于較大襯底通過處理室96。而且，承載部件122的傳送速度或傳送率可以根據襯底114是否簡單地從處理設備的一端縱向傳送到另一端、沿著軌道124向處理區運載或從處理區運載過來、或者通過特定處理區而被處理而改變。在處理期間襯底通過特定處理區的運行速度一般可選擇以產生預定的淀積厚度或在處理速度與在處理區中在襯底上的每個點的時間的乘積基礎上完成刻蝕。承載部件122通過淀積區的速度可以是例如在淀積期間在約5mm/sec到20mm/sec范圍內，在傳送期間在約100mm/sec到200mm/sec范圍內。因此，襯底114將以為了在襯底114上適當淀積預定膜厚同時處于特定淀積區內特別計算的速度而運行，然而，當襯底114不再處于淀積區內時，該速度可以增加。這允許更高的效率，因為在非淀積處理期間可以快速傳送襯底114。
可采用控制器91控制系統內的各個功能，如襯底承載部件、針板、傳送裝置、軌道上的小齒輪、閥門、以及其它相關系統結構的運動。控制器91可包括可編程微處理器，該微處理器構成為可執行存儲器內的系統控制軟件，該存儲器可以是硬盤驅動器形式的，并可包括模擬和數字輸入/輸出板、接口板、步進電機控制器板(未示出)、以及其它公知控制部件。控制器91還可控制輸送給系統的部件的電能并可包括允許操作者監視和改變系統操作的面板。光學和/或磁性傳感器(未示出)可一般用于移動并確定可移動結構和與控制器協作的組件的位置。
圖8是示意傳送裝置118的示意透視圖，該傳送裝置118一般包括第一端190和與第一端相反的第二端192以及第一邊194和第二邊196。多個支撐指198a-f(這里一般稱為支撐指198)一般從傳送裝置118的外周邊向內延伸，如橫向于邊194、196和端部190、192或與其成一定角度。每個傳送裝置可包括沿著第一邊194的第一邊導軌200和沿著第二邊196的第二邊導軌202。側邊導軌200、202一般互相平行并由橫向構件217、218隔開。橫向構件217、218一般與支撐指198隔開的距離大于在系統中被處理的襯底的厚度，以便允許針板132、134將襯底114從支撐指198提升起來。之后，傳送裝置118、120可從各個針板132、134收回，同時各個針板132、134繼續支撐襯底114。因此，從傳送裝置118輸送到承載部件112的襯底114將從支撐指198抬高并在橫向構件218和217之一的下面運送，因此襯底114被傳送裝置118完全從支架取出并放置在承載部件122上。傳送裝置118的側邊導軌200和202可包括在下表面209、210上的齒條206和208，分別用于使傳送裝置118運動。齒條206和208分別包括齒204和205，這些齒適于與旋轉齒輪128配合。在每個導軌上的向內成階梯狀的表面214、216適于與封閉導輥126配合，如圖9所示。
支撐指198的端部可包括從支撐指向上延伸的一個或多個支撐墊220a-f(一般為支撐墊220)，通過該支撐墊可支撐襯底114。指狀導軌222a-f(一般為指狀導軌222)從支撐墊220向外設置并形成一表面，可以緊靠該表面橫向設置襯底114。支撐指198設置在傳送裝置118上以便允許針板132中的針144接合并支撐支撐指198上的襯底114。通過襯底114與針144的嚙合，傳送裝置118可從處理室96返回并留下由針144支撐的襯底114。因此，支撐指198的下部和橫向構件217、218一般設置在比承載部件122的上部襯底安放表面更高的位置，如圖6所示，這允許傳送裝置118設置在承載部件122上方，用于襯底傳送。傳送裝置118可暴露于約600℃或更高的溫度，因此傳送裝置118可由不銹鋼、陶瓷、Invar36或適合于膜淀積處理環境的其它耐高溫材料制造。同樣，支撐墊220優選由如陶瓷、不銹鋼、石英、或其它耐高溫材料制成。雖然上面的說明一般涉及入口負載鎖定室92中的傳送裝置118，但是設置在出口負載鎖定室94中的相應的傳送裝置120在設計上和結構上與傳送裝置118相似。
圖9是室的部分示意剖視圖，表示導軌200和軌道123或125的設置。封閉槽230可設置在內室壁233中以允許傳送裝置118的導軌200延伸到內壁的開口234中。導軌200的內側部分214可與導輥126接合，如在圖6中所示的軌道123和125上。通過一般分離處理環境與軌道123和125的部件，槽230也減少了由導輥126產生的污染，這進一步減少了顆粒從軌道部件上剝落并落進襯底處理區中的概率。雖然這里未詳細說明，軌道124上的承載部件122可采用相同的設置。
圖10是表示傳送裝置118與小齒輪128嚙合的另一室剖視圖。在該圖中未示出外室壁。驅動機構240包括在特定室如入口負載鎖定室92的內壁233外部的電機242，并與延伸到室92內的驅動軸組件244連接。電機242可以是可以在不同方向移動傳送裝置和/或承載部件的可逆電機。該電機可包括可逆的一個或多個齒輪箱。驅動軸組件244可連接到與第一邊232相鄰的第一小齒輪128和與相關室的第二邊232’相鄰的第二小齒輪128’。驅動軸組件244還可連接到設置在第一小齒輪內側的第一導輥126和設置在第二小齒輪128’的內側的第二導輥126’上。小齒輪128構成為具有齒形軌道206的網狀物，小齒輪128’可以構形為具有傳送裝置118的齒形軌道208和在襯底承載部件122上的相同軌道的網狀物，如圖9所示。驅動機構240還可包括譯碼器246，該譯碼器246響應驅動軸組件244的旋轉而向控制器248提供輸入。控制器248可連接一個或多個驅動機構240，用于驅動機構的連續或同時操作或其某些組合。
圖11是驅動機構240的替換實施例的示意圖，如圖10所示，其中電機242驅動小齒輪128而沒有驅動軸組件244。多個橫向導輥249、250被安裝到與軌道123和125上的導輥126和123相鄰的特定室，如圖6-7所示。可為軌道124上的承載部件122提供相同的設置。橫向導輥249、250與傳送裝置118(或承載部件122)上的向上延伸的導輥252配合，以便保證傳送裝置或承載部件沿著它們的各個軌道在對準的橫向運動。導輥126、126’支撐傳送裝置或承載部件。導輥可以是Teflon-涂敷鋁、Vespel、或不會明顯產生顆粒和對于阻尼振蕩很低的任何其它這種材料。
圖12是襯底承載部件122的示意透視圖。承載部件122可由導熱材料制成，如鋁或銅，或由噴丸處理(bead-blast)和/或陽極化鋁制成。物體的噴丸處理表面可增加表面的發射率。發射率一般定義為在相同溫度下從表面發射的輻射相對于從黑體發射的輻射的比例。高發射率表面可通過表面處理形成，這相對于未處理表面來說可增加發射率，如通過對表面進行陽極化或噴丸處理或其組合。例如，未處理鋁表面的典型發射率約為0.03并且是相對高的。通過陽極化表面處理表面發射率一般將增加到約0.2到約0.4的范圍，或者通過噴丸處理和陽極化表面發射率可為高到約0.6。例如通過噴嘴以約80磅/平方英寸(psi)的空氣壓力排放約36個柵格尺寸并撞擊鋁表面，直到鋁變為灰色為止，由此來實現噴丸處理。其它壓力、材料和柵格尺寸可用于噴丸處理，如本領域公知的。
如上面簡要說明的，承載部件122可包括在第一邊264上具有齒268和向內成階梯狀的表面269的齒條260以及在第二邊266上具有齒270和向內成階梯狀的表面267的齒條262。這些齒/軌道組合可形成上述驅動嚙合部件。軌道260和262一般與傳送裝置118的軌道206和208相似，如圖8所示，并且用相同方式與導輥126和小齒輪128接合。承載部件122一般在板狀表面上支撐襯底114并提供用于其上被支撐襯底的散熱器。多個孔276a-f(一般為孔276)一般形成在承載部件122中，用于容納從針板132延伸的針144，如圖3所示。承載部件122一般稍大于襯底114并具有設置在其上以橫向保持襯底114的引導阻擋器278a-f(一般為引導阻擋器278)。另外，雖然未說明包含在本發明中，它可以處于本發明的范圍內，以便提供具有加熱和/或冷卻裝置的承載部件122，用于調整設置在其上的襯底的溫度。此外，雖然在示意實施例中介紹了具有板狀表面并且板狀表面中具有用于支撐襯底的多個孔的承載部件122，用于支撐襯底的其它公知結構也屬于本發明的范圍內。
為了在處理之前、期間和/或之后調整承載部件122的溫度，加熱/冷卻裝置如溫度控制針板132可設置在與各個負載鎖定室92和94相鄰的處理室中。圖13a和13b表示具有加熱和/或冷卻能力的示意針板132。在操作期間，針板132可與承載部件122接觸或與其相鄰設置，以便選擇改變承載部件118和設置在其上的襯底114的溫度。作為改變承載部件溫度的結果，被支撐在其上的襯底的溫度也改變了。針板32具有設置在其上并從針板132的表面向外延伸的多個針144a-f(一般為針144)。針144在與承載部件122中的孔276的協作中隔開，以便針144可以通過。例如，假設預定處理結構是針板132冷卻所必須的，則可通過提供形成在針板132中的通道284對針板132進行溫度控制，其中冷卻劑如水、乙二醇、或其它合適流體可通過該通道。入口管道148可向通道284輸送冷卻劑，出口管道150可提供用于從針板132輸送冷卻劑的導管。通道284可例如通過在兩個半板的每個中形成一部分通道284來形成。之后，單獨的半個板可密封和/或固定在一起形成一體板并共同形成通道284。或者，可通過從不同側和針板132的端部進行鉆孔，以便產生流體通道而形成通道284。然而，如果采用鉆孔方法，一般必須堵住各種外部鉆孔，由此留下連接到入口管道148的入口和連接到出口管道150的出口。而且，表面282優選是高發射率表面，如通過噴丸和/或陽極化形成的表面，以便增強熱傳遞特性。
當襯底114由針板132升高以便在承載部件122和傳送裝置118之間傳送襯底114時，針板132一般與承載部件122物理接觸，因此降低了承載部件122的溫度。或者，通過將加熱流體流過針板132，針板122可用于加熱承載部件122，如上所述。通過加熱/冷卻承載部件122，襯底114的溫度可以升高或降低到用于最佳處理的所需溫度。可以監控該溫度，以便可以調整用于冷卻或加熱的針板132和承載部件122之間的物理接觸的時間，由此維持所希望的最佳處理溫度。如圖7所示，軸136和提升電機140可以用于在針板在傳傳送裝置118和承載部件122之間傳送襯底時升高和降低針板132。針板134可與針板132同樣制造和構成。
圖14是圖6-7中所示的連續淀積系統的另一示意實施例的側視圖。圖14中所示的系統包括位于室96的一般處理區下面的板300。板300的結構與針板132相同，板300的溫度可以通過流體通道和/或加熱元件選擇性調整，如關于針板132所述的。圖15示出了形成在板300中的是以流體通道302，其中通道302采用通過板300的非線性路徑，由此增加流體通道和板300之間的熱接觸。圖16示出了具有形成在其中的多個孔的固體板300，其基本上是柵格形式的，因此可利用被選擇孔使流體流進板300，并且可利用被選擇孔使流體流出板300。任何其余孔可以被堵塞或密封以維持封閉系統。用與針板132相同的方式冷卻板300，但是如果需要的話，可以加熱板300。板300例如可以是矩形的并且可以安裝在幾個部位，如處理室96的側壁之間或支撐在連接到室底部的支架307上。板300可包括流體入口304和流體出口306，這兩個端口可設置在板的一側或板的下面。此外，板300可包括在板300內或靠近板300的電阻加熱元件，用于提高板300的溫度。因此，通過向處理室內的各個表面輻射傳遞和/或從其吸收熱量，板300可構成為升高或降低處理室96內的溫度。板300還可用于與冷卻真針板132、134協作以控制處理室、室內的部件和/或被該室處理的襯底的溫度。可通過例如上述噴丸或陽極化處理對室的高溫表面如板300的頂部308進行處理，以便提高其輻射性能。發射性的提高一般可幫助板300的輻射溫度傳遞到處理室96內的其它表面，包括支撐襯底114的承載部件122。圖15和16分別是板300的示意頂視圖和側視圖。板300可具有形成在其中的一個或多個通道302。用與針板132和134相同的方式，通道302可形成在兩個板中，然后連接在一起以完成通道。或者，可通過對板300的各個側面進行鉆孔，之后密封在該側面的通道部分以引導冷卻劑通過板300流到流體預定入口和出口，由此形成通道302。
圖6-13中所示的系統的實施例一般表示一列室。本發明可適用于與用于饋送多列室的中心接收站并排設置或端接的多列室。此外，本發明包括各個基本上線形的處理室結構，另外還包括采用連續回路結構，如圓形或橢圓形結構。圖17是線形淀積系統的頂視圖，其具有入口負載鎖定室92、處理室95、96、出口負載鎖定室94、和機械手。該系統包括一列處理室95、96，它們的一端連接到負載鎖定室92上，另一端連接到出口負載鎖定室94上。盒子310、312、和314設置在軌道318的一端，軌道318支撐在大氣條件下工作的軌道機械手316。每個負載鎖定室連接到軌道機械手316。該系統可與參照圖6-13所述的一列室相同地設置。由機械手316將襯底移動到入口負載鎖定室92中，并傳送到處理室95、96中，被處理，并從出口負載鎖定室94返回，如上所述。
圖18示出了圖17的系統的改型，其中雙列室連接到軌道機械手316。第一列室包括處理室95a、96a，其一端連接到第一入口負載鎖定室92a，另一端連接到第一出口負載鎖定室94a。第二列包括一端連接在第二負載鎖定室92b、另一端連接到第二出口負載鎖定室94b的處理室95b、96b。由機械手316將第一襯底114a裝載到第一列室中的第一入口負載鎖定室92a，將第二襯底114b裝載到第二列室的第二負載鎖定室114b中，同時第一襯底114a被處理，由此提高了生產率。同樣，襯底114a可由機械手卸載，同時襯底114b從處理室96b傳送到第二出口負載鎖定室94b中并等候由機械手316取出。根據室內的定時和順序，可采用其它結構，如與具有機械手的中心裝載區交叉設置的三或四列室。
線形淀積系統的操作參考圖6和7，在操作中，例如，襯底114由機械手110通過入口負載鎖定室92中的閥門102傳送到入口負載鎖定室92。機械手110將襯底114放置在設置在傳送裝置118上的支撐指198上。機械手110從入口負載鎖定室92返回并且閥門102關閉。利用真空源(未示出)使入口負載鎖定室92處于例如在用于CVD處理的約10毫乇到50毫乇范圍內，和用于PVD處理的約1毫乇到5毫乇范圍內的真空下。在某些負載鎖定室中，襯底114還可被加熱光源、電阻線圈、吸熱/發熱流體流動裝置、和/或其它即加熱/冷卻裝置加熱/冷卻到預定處理溫度。通向處理室96的隔離閥98打開，并且傳送裝置118沿著軌道123由與傳送裝置118上的軌道204可旋轉配合的小齒輪128移動。傳感器(未示出)確定傳送裝置118的位置并給構成為調整傳送裝置運動的控制器248提供輸入。
在處理室96的內部，通過利用與承載部件122上的軌道260旋轉接合的小齒輪128移動承載部件122，將承載部件122設置在針板132的上面。傳送裝置118設置在承載部件122和針板132上的針144的上方并與其對準。提升電機140使軸136升高，然后使針板132的針144升高并與承載部件122接觸。針144向上延伸并通過承載部件122中的孔276，因此，使襯底從支撐襯底的傳送裝置118上的支撐指198上升高。通過針穿過承載部件122的完全延伸，承載部件122本身通過支撐針板132的支撐表面而接合，承載部件122還由針板132提升。然后具有由針板132升高的承載部件122和襯底的傳送裝置118返回到入口負載鎖定室92，并且隔離閥98關閉，由此密封其中具有襯底114的處理室96。提升電機140降低軸136和針板132，由此下降了支撐襯底114的針144。因此襯底114接觸承載部件122上的支撐表面，針144繼續降低，直到針至少降低到承載部件122下面為止。然后可利用與承載部件122上的軌道260接合的小齒輪128使承載部件122沿著軌道124移動，其中傳感器(未示出)檢測承載部件的位置和給控制器248提供輸入。在承載部件122沿著軌道124移動時導輥126與其接觸并幫助保持承載部件122沿著軌道的對準。或者，針144可與針板132分開，并通過采用連接到針的另一提升電機(未示出)而獨立于針板132升高和下降。通過針與針板分開，在針升高和降低襯底時針板可更長時間地接觸承載部件。此外，在針板132與承載部件122接觸的時間內，利用這里公開的加熱和/或冷卻結構，針板132可向承載部件122傳遞熱量和/或從承載部件122接收熱量。
然后承載部件122一般傳送到用于處理的位置。例如，如果處理包括濺射，則承載部件122移動到至少一個靶156、158、160和162下面的位置。向靶輸送電能以使靶產生偏壓并產生等離子體。來自等離子體的離子撞擊靶并從靶移去材料。被移去的某些材料在路徑中向襯底114運行并淀積在襯底上。隔板171、173、175、177和179幫助正在濺射的特定靶與相鄰處理區和/或其它靶分開。襯底114的引導邊緣移動到一列處理區172、174、176和178中的下一處理區，如具有由不同材料制成的靶的另一處理區。給下一處理區內的靶提供電能，濺射靶，并將靶材料淀積在預先淀積的材料上。按照需要，處理可以繼續通過一列處理區172、174、176和178進行，直到已經利用用于特定處理室96的區域處理襯底為止。如這里所述的，不要求處理區與被處理的襯底的尺寸相同或比襯底大，本發明允許襯底同時移動通過多個處理區。一旦襯底已經通過處理區，則承載部件122移動到與處擴負載鎖定室94相鄰設置的針板134上方的位置并與針板134對齊。或者，如果另一處理室與處理室96列聯連接，則承載部件可以移動到下一室中，或者襯底可傳送到下一處理室中的另一承載部件上。針板134升高，針146可通過承載部件122延伸，由此將襯底114升高到承載部件122上方。出口負載鎖定室94中的傳送裝置120沿著軌道125從出口負載鎖定室移動并通過出口負載鎖定室94和處理室96之間的隔離閥100。這種移動使傳送裝置120設置在承載部件122下面，而支撐指198設置在升高的襯底114的下面。電機142使針146降低，并將襯底114降低到傳送裝置120的支撐指198上。傳送裝置120通過隔離閥100返回移動到出口負載鎖定室94，隔離閥100關閉以再次密封處理室。在閥門104打開允許機械手112將襯底114返回用于進一步處理之前，出口負載鎖定室94可提供對襯底的冷卻。多個襯底可同時設置在室中，如在入口負載鎖定室92中等候傳送到承載部件122的襯底114，在處理室96被處理的襯底114，和等候傳送到入口負載鎖定室94外面的襯底114。
然后承載部件122可沿著軌道124向入口負載鎖定室92反向移動到用于入口負載鎖定室92的另一襯底的位置。或者，本發明的處理系統可構成為連續的處理室，其中例如處理室包括設置形成連續回路的多個線形室。應該注意到，在本示意實施例中，在全部處理操作期間，承載部件122保留在處理室96中，或者至少處于處理壓力下。這樣，承載部件122不具備前述處理系統的除氣和污染缺點。或者，如果處理室程序是靈活的，則每個負載鎖定室可用作裝載和卸載鎖定室。用于處理的襯底可放置在來自出口負載鎖定室94的承載部件122上并通過處理室96向入口負載鎖定室92移動，然后襯底在那里移動用于裝載到裝載負載鎖定室內。這種類型的結構主要產生雙向處理室，其中結束站用作用于封閉襯底以及處理襯底的裝載和卸載站，由此提高了處理設備的效率。
如上面簡要說明的，承載部件122不離開處理環境，因此不會存在與暴露于外界條件相關的改變溫度波動、熱循環和除氣的問題。因此，承載部件122已經限制了暴露于污染環境，如關于圖2中所示系統的說明。傳送裝置118和120簡單地設置在處理室96中，但是原則上說是保持在各個負載鎖定室92、94中，因此不接受材料的淀積或承載部件122接受的其它處理結果。這樣，本發明提供不同支撐元件的分開，至少原則上、一般總體上保持在處理環境中的那些部件以及至少原則上保持在非處理環境下的那些部件分開。本發明還通過間歇地與溫度控制板接觸，如在淀積循環之間或在從傳送裝置裝載或卸載襯底時，或者通過處于靠近該板以便影響承載部件溫度，這有助于控制保持在處理環境下的承載部件的溫度。特別是，承載部件可由溫度控制板冷卻，以便避免承載部件的平均溫度由于被處理襯底的加熱而向上“蠕變”，或者，可加熱承載部件，以便使襯底升高到預定處理溫度。在任一情況下，一般利用本發明的溫度控制結構以產生兼容的處理環境，這將產生更均勻的膜。
第一例處理-ITO/MoCr/MoCr濺射淀積本發明的處理系統可用在具有不同材料和處理區的各種工藝中。下列例子只是表示在采用反應和非反應處理區時的一種可能性，這示意性地表示在圖19-23中。要淀積在用于平板玻璃面板的玻璃基板上的一種物質是氧化銦錫(ITO)。一種或多種鉬鉻(MoCr)層通常淀積在ITO層上。用于平板玻璃基板的其它典型例子包括Cr、ITO、CrO、Ta和Al。
襯底可裝載到入口負載鎖定室92中的傳送裝置118上，在入口負載鎖定室92中產生的真空為約1毫乇到約50毫乇，并且傳送裝置118可將襯底移動到處理室96中。襯底114可傳送到設置在針板132上的承載部件122上，傳送裝置118返回到入口負載鎖定室92，并且針板132下降。如圖19所示，承載部件122可將襯底114移動到包含ITO靶326的第一處理區320下的處理位置中。可以將氬或其它惰性氣體以約34標準立方厘米(sccm)的速度引入到處理區中，以便穩定化處理并幫助排出第一處理區中的污染物。也可將雙原子氧以約0.17sccm的速度引入到第一處理區中。約2000瓦的功率可輸送給設置在襯底114上方或與其相鄰的ITO靶326，結果是產生等離子體，濺射ITO靶326以在約40秒內在襯底上產生約500埃的ITO層厚。如圖20所示，由于襯底114的尺寸，承載部件122必須移動一部分襯底114通過第二處理區322和第三處理區324，以便完成在第一處理區320中的襯底114的處理。
如圖21所示，襯底114可移動到第二處理區322中，該第二處理區與第一處理區相鄰或遠離第一處理區。由于在本示意實施例中襯底的尺寸并且第一處理區靠近第二處理區，承載部件方向可反向移動襯底114以便與第二處理區322對齊。或者，在襯底114同時移動通過第一處理區320時，可激勵第二處理區322用于淀積。在本例中，第二處理區322可包括MoCr靶328。為淀積其它材料，可使用類似材料的相應靶，例如包括Cr、ITO、Ta、和Al靶，并且可具有和不具有氧化和氣體反應氣體。可采用反應處理在襯底114上產生濺射的MoCr的氧化層，以便促進淀積的ITO層和后來的層之間的粘接。一般可將氬或其它惰性氣體以約30sccm的速度引入第二處理區322。還可以約30sccm的速度將雙原子氧引入到第二處理區322，以便提供與MoCr濺射材料反應的反應氣體并產生MoCr的氧化粘接層。約1000瓦的功率可輸送給設置在襯底114上方的MoCr靶328，并由其產生等離子體，并在存在氧的情況下濺射MoCr靶328，以便在約4秒時間內產生約14埃的MoCr層厚。
如圖22所示，承載部件122可以是反方向的并將襯底114移動到用于其它層的處理位置。在本例中，可在非反應處理中在MoCrO層上淀積2000埃厚的MoCr層。含有MoCr靶328、330的處理區可用于更高生產率。可將氬或其它惰性氣體以約75sccm的速度引入到每個處理區中。基本上沒有氧分別引入到第二或第三處理區322、324中。約13000瓦的功率輸送給設置在襯底114上方的每個MoCr靶328、330，作為功率的結果在處理區322、324中產生等離子體，并且在約44秒的時間內濺射MoCr靶328、330以產生約2000埃的MoCr層厚。如圖23所示，襯底可從處理區320、322、324取出以傳送到出口負載鎖定室94，用于其它處理。
多晶硅技術本發明的制造技術一般利用非晶硅技術或多晶硅技術，以便制造如液晶顯示器(LCD)等裝置。非晶硅技術一般用于制造如膝上型和桌上型個人計算機熒光屏等裝置，而多晶硅技術一般用于制造數字攝像機熒屏、viewcarn熒光屏和移動電話型熒光屏。雖然在成組工具結構中制造的非晶硅技術一般公知為用于LCD型顯示器的普通技術，但是這種技術的缺點是分辨率特性受限制，這與公知陰極射線管(CRT)型顯示器的方式相同。或者，多晶硅基技術公知為產生幾乎用于所有類型的顯示器的足夠的分辨率特性。特別是，希望采用多晶硅基技術制造大平板顯示器。然而，目前的制造和處理技術不能采用多晶硅技術制造大平板顯示器，因為目前的處理室結構一般不能處理足夠大尺寸的襯底，以便支撐大平板顯示器。然而，通過采用本發明的新的結構和構成，更大的襯底、特別是制成大平板型顯示器的足夠尺寸的襯底可以在本發明的水流線型處理室中制造/處理。
為了制造多晶硅基膜，一般需要低氫非晶硅膜。一旦產生這種低氫非晶硅膜，一般然后加熱該膜，如通過足夠的強度和/或功率的光源熔化該膜，以便形成所希望的結晶結構，這通常稱為退火工藝。一般用于多晶硅的這種退火工藝的光源是氙—氯(XeCl)準分子激光器。目前的多晶硅技術支持XeCl準分子激光器設置在初步處理室外面，因為采用室內的激光器趨于使處理室的溫度特性變壞，導致膜性能降低。然而，在處理室外部設置退火激光器可導致處理膜被污染，因為現在必須將膜傳送到退火激光器，這通常包括將膜暴露于環境氣氛。
用于產生多晶硅膜的傳統工藝示于圖24中。傳統多晶硅基技術工藝經過化學汽相淀積工藝淀積第一層SiO2。這個第一層是較厚的，一般約為3000埃。然后在第一SiO2層上淀積第二層，其中第二層一般由厚度約為300-500埃的非晶硅形成。然而，在淀積第二層之前，常規技術一般將具有施加于其上的第一層的襯底傳送到第二淀積室中。通過完成第二層的淀積，然后多層膜傳送到用于退火的第一室或工具，這一般包括將膜暴露于大氣條件。
圖25示出了一般用于支持液晶顯示薄膜晶體管(TFT)結構的常規多晶硅基膜。圖25中示出的常規膜包括基底襯底251，其具有淀積在其上的相對厚的下層膜252。這個下層膜252一般對應3000埃厚的第一膜SiO2，如圖24所示。直接位于下層膜上面的是多晶硅層253，例如可以約為300-500埃厚。直接位于多晶硅層上面的是柵極SiOx層254，然后是柵極層255，與本領域中公知的一樣。此外，圖25中示出了作為晶體管的源極的S摻雜區257和作為晶體管的漏極的D摻雜區256，并與多晶硅層253相鄰和位于下層252。
通過采用本發明的處理系統，可制造改進的多晶硅基膜。特別是，通過采用本發明的直進式處理系統，其中退火光源位于處理室內，可制造改進的多晶硅膜，因為膜不必從處理室通過大氣條件傳送到退火站。消除了通過大氣條件的這個傳送步驟是關鍵的，因為暴露于大氣條件是污染多晶硅膜的主要源。在圖26中示出的改進的多晶硅膜可包括約為3000埃的基底SiO2層，它可通過例如物理汽相淀積工藝來淀積。還可通過物理汽相淀積工藝淀積例如約為300-500埃的非晶硅層的第二層。圖26中所示的最后步驟，即通過利用準分子激光器對非晶硅層進行退火產生多晶硅層的步驟一般在與物理汽相淀積工藝相同的處理室內進行，如上所述。
圖27示出了制造圖26中所示的多晶硅膜的本發明的淀積系統的示意結構。在本結構中，采用入口負載鎖定室92從環境氣氛和/或保存盒子傳送至少一個清潔襯底通過入口負載鎖定室92和閥門98并進入處理室96。這種傳送一般是通過傳送裝置118、承載部件122和板132實現的，如上所述。因此，在從傳送裝置118向承載部件122傳送襯底114期間，可首先調整或通過板132控制設置在承載部件122上的襯底114的溫度。一旦襯底114開始運行通過處理環境96，則不再靠近板132，因此一般處于物理區的外部，在物理區的內部針板132能控制襯底114的溫度。然而，結構與板132和134相同的板300可靠近處理室96中的處理裝置設置，因此在處理步驟期間可用于調整和/或控制襯底114的溫度，如圖28所示。例如可控制板300以保持溫度在400-500C范圍內，以便在本發明的準分子激光器退火階段很容易地將硅酮膜轉換成多晶硅膜。在從處理室96向出口負載鎖定室94的傳送期間靠近襯底114的針板134可以用流體冷卻，以便在襯底從室96出來并進入出口負載鎖定室94期間控制襯底、承載部件的溫度和/或環境溫度。
在本例的多晶硅結構中，設置在板300上方的承載部件122首先以預定速度使襯底114通過第一SiO2靶271的下面，在那里3000埃下層膜的至少一部分淀積在襯底上。然后承載部件122使具有淀積在其上的一部分3000埃下層膜的襯底114在第二SiO2靶272下面通過，在那里可淀積下層的其余部分。雖然可采用單個靶/淀積裝置淀積下層，但是同時采用兩個分開的靶/淀積裝置可增加處理系統的工作壽命，因為作為靶271和272之間的靶腐蝕的共享結果延長了替換靶之間的間隔。在淀積下層的其余部分的第二靶272之后，可采用作為純硅靶的第三靶273在下層的頂部淀積一層非晶硅。如圖26所示，這層可以約為300到500埃之間。完成非晶硅層的淀積之后，該襯底在位于室96內的準分子激光器274下面通過。激光器274硅非晶硅膜進行退火以便形成多晶硅膜。然而，由于室96內包含退火處理，這個處理傾向于提高室96內的溫度。因此，如上所述，針板132和134以及板300可設有加熱和/或冷卻裝置，這允許室96的選擇溫度控制，并且可以在其中處理任何襯底。完成退火處理之后，將襯底從室96經過閥門100傳送到出口負載鎖定室94內。接著，可利用機械手或其它公知裝置將被處理襯底從出口負載鎖定室94取出。
雖然CVD處理可用于產生多晶硅膜，但是由于在CVD處理中采用硅烷SiH4而使CVD處理一般導致低質量的膜，因為在CVD退火處理期間釋放的氫對希望的多晶硅性能不起作用。因此，本發明的示意淀積處理的焦點集中在PVD型處理上，因為PVD基退火處理可采用氬作為環境氣體，因此不用向多晶硅膜引入氫。例如，如果采用SiO2基靶，如上所述，則小于1KW的RF偏置可施加于該靶以起動PVD處理。采用SiO2靶，例如，室壓可保持在約1-5毫乇范圍內，引入到處理區的氬的流速可以為50-100sccm，襯底溫度約為400-500，而維持穩定淀積的DC功率一般小于5KW。或者，可采用純硅靶制造SiO2層，然而，在使用純硅靶時，氧作為環境氣體一般引入到處理區中，以便產生SiO2膜的氧部分。關于純硅靶，可采用與SiO2相同的溫度、壓力、流速和功率。
圖28示出了在圖27中所示的示意設備的側視圖。在圖28中示出了隔板171、173、175和177，它們工作時將各個淀積區物理地分開。此外，還示出了設置在準分子激光器274和卸載鎖定閥門100之間的退火區隔板。還示出了位于靶271、272和273上面的磁體281或能產生可比磁場的裝置。磁體281工作時產生靠近靶271、272和273的暴露表面的磁場，這一般是公知的，以便通過促進淀積工藝期間靶輻射而增加濺射率和靶壽命。
雖然前面已經通過上述實施例介紹了本發明，但是對于本領域技術人員來說很顯然可以獲得某些修改、改變和/或替換結構或構形，同時保持在本發明的構思和范圍內。特別是，如傳送裝置、承載部件、襯底、機械手、室、靶和其它系統部件等結構的取向上的修改屬于本發明的范圍內。此外，這里所指的所有的運動和位置，如“上面”、“頂部”、“下面”、“底部”、“側面”和其他用語是相對于物體如靶、室、承載部件和傳送裝置的位置而言的，并且是可以改變的以產生不同的結構和實施例。相應地，應該考慮到本發明可以以各種替換取向調整任何或所有部件，以便實現襯底通過處理系統的所希望的運動。因此，為了確定本發明的實際范圍，應該參考下列權利要求書。
權利要求
1.一種用于處理至少一個襯底的設備，該設備包括用于在處理環境內傳送襯底的至少一個襯底承載部件；選擇地與至少一個襯底承載部件連通的至少一個溫度控制板；和在處理環境中靠近至少一個襯底承載部件的處理路徑設置的至少一個淀積裝置，該至少一個淀積裝置構成為在襯底上淀積選擇的膜。
2.根據權利要求1的設備，其中至少一個襯底承載部件還包括基本上平面的襯底安放部件，該安放部件具有形成在其中的多個孔和形成在其上的襯底安放表面；和設置在安放部件的下表面上的驅動接合部件。
3.根據權利要求1的設備，其中至少一個襯底承載部件構成為在處理環境中的第一點和處理環境中的第二點之間傳送襯底。
4.根據權利要求1的設備，其中至少一個溫度控制板還包括具有形成在其中的第一加熱裝置和冷卻裝置的至少一個的板；和從板的接合表面延伸的多個細長針部件，該細長部件構成為協作地接合形成在至少一個襯底承載部件中的多個孔。
5.根據權利要求4的設備，其中第一加熱裝置還包括與熱電偶連通的至少一個加熱器。
6.根據權利要求4的設備，其中冷卻裝置還包括形成在板中的流體通道，該流體通道具有流體輸入端和流體輸出端。
7.根據權利要求4的設備，其中接合表面還包括噴丸表面和陽極化表面的至少一個表面。
8.根據權利要求1的設備，其中該設備還包括設置在處理環境內用于給襯底退火的第二加熱裝置。
9.根據權利要求8的設備，其中第二加熱裝置還包括一個激光器光源。
10.根據權利要求9的設備，其中激光器光源還包括準分子激光器。
11.根據權利要求1的設備，其中至少一個溫度控制板與至少一個襯底承載部件熱連通。
12.一種用于處理至少一個襯底的方法，該方法包括在至少一個襯底傳送裝置上將襯底傳送到處理環境；在處理環境內將襯底傳送到襯底承載部件上；用一個或多個溫度控制板控制襯底承載部件的溫度；將其上具有襯底的襯底承載部件傳送通過處理環境中的至少一個處理區；和將襯底從襯底承載部件傳送到至少一個襯底傳送裝置，用于從處理環境取出。
13.根據權利要求12的方法，其中將襯底傳送到襯底承載部件進一步包括在選擇移動板上方設置至少一個襯底傳送裝置，該選擇移動板具有從其延伸的多個細長部件；在選擇移動板和至少一個襯底傳送裝置之間設置襯底承載部件，該襯底承載部件具有形成在其中的多個孔；將選擇移動板升高，以便從其延伸的多個細長部件同時接合形成在襯底承載部件中的多個孔，并部分地穿過它延伸以接合并升高至少一個襯底傳送裝置的襯底；至少一個襯底傳送裝置從處理環境返回；和降低選擇移動板，以便延伸穿過形成在襯底承載部件中的多個孔的多個細長部件返回，由此將襯底放在襯底承載部件上。
14.根據權利要求13的方法，其中襯底承載部件的溫度控制還包括加熱選擇移動板和冷卻選擇移動板的至少一個步驟，以便在選擇移動板和襯底承載部件接觸期間在其間傳遞熱能。
15.根據權利要求14的方法，其中加熱選擇移動板還包括通過設置在選擇移動板內的至少一個電阻元件加熱器使電能通過。
16.根據權利要求14的方法，其中冷卻選擇移動板包括使流體通過選擇移動板內的流體通道。
17.根據權利要求12的方法，其中傳送襯底承載部件使其通過至少一個處理區的步驟還包括移動襯底承載部件通過淀積區和退火區，其中膜淀積區和退火區都包含在處理環境內。
18.根據權利要求12的方法，其中將襯底傳送到至少一個襯底傳送裝置還包括將選擇移動板升高以接合襯底承載部件，選擇移動板具有從其延伸的多個細長部件，多個細長部件與襯底承載部件中的多個孔共同接合并延伸穿過它，以便將襯底升高到襯底承載部件之上；在襯底下面設置至少一個襯底傳送裝置；降低選擇移動板，以便從其延伸的多個細長部件從形成在襯底承載部件中的多個孔返回，由此將襯底降低到至少一個襯底傳送裝置上；和從處理環境返回其上具有襯底的至少一個襯底傳送裝置。
19.根據權利要求18的方法，其中升高選擇移動板還包括控制襯底承載部件的溫度，同時選擇移動板接合襯底承載部件。
20.根據權利要求19的方法，其中控制溫度還包括加熱選擇移動板和冷卻選擇移動板的至少一個步驟，以便在選擇移動板和襯底承載部件接觸時在其間傳遞熱能。
21.一種在襯底上形成多晶硅膜的方法，該方法包括將襯底裝載在處理環境中；將襯底暴露于處理環境中的至少一個淀積源；將襯底暴露于處理環境中的退火裝置；和從處理環境取出襯底。
22.根據權利要求21的方法，其中裝載步驟還包括以下步驟將襯底放在入口負載鎖定室中的傳送裝置上；在入口負載鎖定室中產生真空；在入口負載鎖定室和處理環境之間打開隔離閥；將傳送裝置移動到處理環境中；在處理環境中將襯底從傳送裝置傳送到承載部件；將傳送裝置返回到負載室；和關閉隔離閥。
23.根據權利要求21的方法，該方法還包括在處理環境中調整襯底的溫度。
24.根據權利要求23的方法，其中調整溫度還包括使其上設置有襯底的承載部件與溫度控制板接觸，該溫度控制板構成為可與承載部件交換熱能。
25.根據權利要求24的方法，其中與承載部件接觸的步驟還包括使流體流過溫度控制板以降低其溫度和使電流流過溫度控制板中的至少一個電阻加熱裝置以增加其溫度的至少一個步驟。
26.根據權利要求21的方法，其中將襯底暴露于至少一個淀積源的步驟還包括將襯底暴露于第一淀積源，第一淀積源構成為可在襯底上淀積氧化硅膜；將襯底暴露于第二淀積源，第二淀積源構成為可在襯底上淀積氧化硅膜；和將襯底暴露于第三淀積源，第三淀積源構成為可在襯底上淀積非晶硅膜。
27.根據權利要求26的方法，其中將襯底暴露于第一和第二淀積源的步驟還包括在襯底上淀積累積的氧化硅膜，其中累積的氧化硅膜的厚度約為3000埃。
28.根據權利要求26的方法，其中將襯底暴露于第三淀積源的步驟還包括在襯底上淀積非晶硅層，其中非晶硅層的厚度約為250埃。
29.根據權利要求21的方法，其中將襯底暴露于退火裝置的步驟還包括將襯底暴露于準分子激光器，該準分子激光器設置在處理環境內。
30.根據權利要求21的方法，其中從處理環境取出襯底的步驟還包括以下步驟在出口負載鎖定室中形成真空；在出口負載鎖定室和處理環境之間打開隔離閥；將傳送裝置移動到處理環境中；將襯底從承載部件傳送到傳送裝置；從處理環境返回傳送裝置；和關閉隔離閥。
全文摘要
提供一種用于處理襯底的設備和方法，其中該設備包括用于在處理環境內傳送襯底的至少一個襯底承載部件；設置在處理環境中的至少一個溫度控制板與至少一個襯底承載部件選擇連通并用于在處理環境中從外部襯底傳送裝置向襯底承載部件傳送襯底和調整處理環境的溫度。構成為在襯底上淀積選擇膜的至少一個淀積裝置和退火裝置在處理環境中靠近至少一個襯底承載部件設置。
文檔編號H01L21/20GK1500285SQ01821598
公開日2004年5月26日 申請日期2001年12月20日 優先權日2001年1月3日
發明者A·霍索卡瓦, A 霍索卡瓦 申請人:應用材料有限公司