[发明专利]制程设备组

说明书

技术领域

本发明是有关于一种制程设备，特别是有关于一种半导体晶圆的制程设备组。

背景技术

随着电子产品的进步，半导体技术已广泛应用在例如存储器、中央处理器、液晶显示器、发光二极管、激光二极管、其他元件或晶片组的制造。为达到高集成度及速度的要求，半导体集成电路的尺寸已被缩减且使用例如铜及具有超低介电常数的各种材料，以克服制造上材料及需求相关的问题。

图1为传统介层窗结构的剖面示意图。一铜金属层110形成于一基板100上。一低介电常数介电层120形成于铜金属层110上。一铜介层窗130形成于低介电常数介电层120中。若铜介层窗130暴露于空气中，则铜介层窗130的上表面会与空气中的氧气产生氧化反应，形成铜氧化层140。铜氧化层140会严重影响铜介层窗130上表面与形成其上的导电层(未图示)间的电性连接。因此，必须避免半导体结构在进行重要步骤时暴露于空气中，例如制作介层窗开口、形成铜晶种层、形成铜金属层、铜化学机械研磨及形成超低介电常数介电层的步骤。

传统上，于重要步骤后，基板100会从该完成重要步骤的制程腔室移至晶舟(cassette)或晶圆传送盒(front opening unifiedpod，FOUP)暂时存放，待下一个制程步骤开始。当晶舟或晶圆传送盒的闸门打开置入基板时，环境中包含氧气的空气会趁隙进入晶舟或晶圆传送盒内。待闸门关闭后，空气即与基板一起封闭在晶舟或晶圆传送盒的空间内。此时，氧气就会与形成在基板100上的铜金属层110产生氧化反应，形成铜氧化层140。而湿气则会被低介电常数介电层120所吸收。

为解决上述问题，在半导体制程重要步骤后设计有Q时间是必要的。下一个基板制程必须在一设定的预定时间周期或Q时间内实施，例如2小时至4小时。若下一个步骤，例如形成阻障层的步骤，没有在该时间周期内发生，则须实施一清洗步骤，以移除任何形成在铜金属层110上的铜氧化层140。

由于基板100上具有高集成度的半导体装置，为保护基板，半导体制程通常在每个重要步骤均有结合Q时间的设计，然而却复杂化了制程步骤。此外，若疏漏Q时间，则须增加额外例如清洗的步骤，亦增加制程时间及复杂性。

Nogami于美国专利US2002/0074664中揭露一种半导体制造方法。其形成一钴钨磷化物膜(cobalt tungsten phosphide film)于一铜金属层上，以避免暴露的铜金属层被氧化。然而，在形成铜金属层后及钴钨磷化物膜形成之前，此包含铜金属的基板会从制程腔室移出而暴露在环境中，使钴钨磷化物膜未形成之前，已先在铜金属层上形成一铜氧化层。因此可知，Nogami揭露的方法并不能完全保护铜金属层免于被氧化。

因此，开发进步的制程设备及方法对半导体制程来说是必要的。

发明内容

本发明提供一种制程设备组，包括：一密闭腔体，包含一气体及至少一闸门，该闸门是用来关闭一形成于该密闭腔体内的开口，该气体包含至少一还原气体、非反应气体或惰性气体；至少一制程腔室，设置于该密闭腔体内；一传输装置，设置于该密闭腔体内，以于该闸门与该制程腔室之间传输一基板；以及至少一阀门，耦接至该密闭腔体，该阀门包括一第一阀门与一第二阀门，当该气体的分子量小于该密闭腔体内该气体的分子量时，该第一阀门的位置是相邻于该密闭腔体的顶部区域，当该气体的分子量大于该密闭腔体内该气体的分子量时，该第一阀门的位置则相邻于该密闭腔体的底部区域。

本发明所述的制程设备组，其中该制程腔室包括至少一金属制程腔室与一覆盖层(cap layer)形成腔室其中之一。

本发明所述的制程设备组，其中该金属制程腔室包括至少一湿式清洗台(wet clean bench)、一金属还原湿式工作台(metalreduction wet bench)、一金属还原干式腔室(metal reductiondry chamber)、一金属电镀槽(metal plating bath)、一干式蚀刻腔室(dry etch chamber)、一金属研磨设备(metal polishapparatus)以及一低介电常数介电层沉积腔室(low-k dielectricdeposition chamber)其中之一。

本发明所述的制程设备组，其中该覆盖层形成腔室是用来形成钴硅化层(cobalt silicide)、钨硅化层(tungsten silicide)、钛硅化层(titanium silicide)、氮化钛层、钛/氮化钛层、钽层或氮化钽层。