[发明专利]用于界面设计的受控环境系统

说明书

背景技术

一般，半导体加工是以高度受控的方式进行，严格控制环境和工具运转。例如，安置这些工具的洁净室必须满足限制可能在操作过程中产生的颗粒的数量的严格要求和其它受控参数。在工艺过程中，可能要求在许多系统间多次移动衬底，并且根据需要处理以形成集成电路器件的所需设备、所需层和所需结构多次重复在系统间的移动。 

尽管半导体设备必须满足严格规定以使半导体晶片的产品合格，这些规定通常大多数是与个体工具联系在一起。在操作中，如果需要在湿式工具内处理衬底，那么在湿工具完成此处理之后衬底将必须被转移到另一个工具，该工具可能是干燥的。在制备过程中，可以使用洁净室自动化系统在工具间移动这些衬底。通常，衬底是在密封的容器内进行传输或移动，之后与其它工具连接。因此，当需要进行等离子体处理操作时，可将衬底移至由一个或多个传输模块和干燥处理模块所形成的组合工具。 

一般，等离子体处理模块是与组合工具连在一起的，但是该组合工具局限于具有相同的环境的等离子体处理或工艺类型。更确切地说，当该处理是干法处理(例如等离子体处理)时，将在该组合工具内处理衬底直至工艺需要移动衬底到另一种系统内进行处理。尽管非常小心地操作模块和组合间的衬底传输，然而衬底还是接触氧气。该氧气可能是存在于洁净室(或密封容器)内的氧气。虽然控制并且净化了该洁净室的环境，但在执行下一个操作前，衬底在 移动过程中接触氧气会造成衬底特征或层的氧化。大多数时候，已知由于在洁净室内传输过程中衬底暴露于氧气而造成制造程序包括额外的氧化物去除步骤，需要更多成本和循环。然而，即使执行了氧化物去除步骤，在进入下一步骤前的等待时间仍然可能导致一些氧化的产生。 

鉴于上述情况，需要用于在制造工艺过程中操作衬底同时避免对于非受控环境的不必要接触的系统、结构和方法。 

发明内容

一般而言，实施例通过提供用于处理衬底的组合体系结构和用于能够在该组合体系结构的各模块中进行转移的方法而满足上述需要。在每个处理工位以及在一个或多个传输模块间的传输过程中，衬底的处理工艺是在受控的周围环境下进行的，这还将能够直接在阻挡层上进行镀层，并且不需要用于填隙工艺的籽晶层。应理解本发明能够以多种方式得以实现，包括如方案、方法、工艺、装置或系统。下面对本发明的几种创造性实施例进行描述。 

在一个实施例中，揭示了一种用于处理衬底的组合体系结构。该组合体系结构包括与一个或多个衬底湿式处理模块耦合的实验室环境受控传输模块。设置该实验室环境受控传输模块和该一个或多个衬底湿式处理模块以管理第一周围环境。此外，还提供了一种真空传输模块，其与实验室环境受控传输模块和一个或多个等离子体处理模块相耦合。设置该真空传输模块和一个或多个等离子体处理模块以管理第二周围环境。而且，还包括一种受控环境传输模块，其与真空传输模块和一个或多个环境处理模块相耦合。设置受控环境传输模块和一个或多个环境处理模块以管理第三周围环境。因此，该组合体系结构能够在第一、第二或第三周围环境的任一个中受控地处理衬底。在一个例子中，第一、第二和第三周围环境由槽 阀和装载锁隔离。当衬底穿过装载锁转移时，槽阀限定各周围环境间的隔离，其中在不将衬底暴露于组合体系结构的外部氧环境的情况下，在组合体系结构内可以执行干法等离子体处理和湿式处理。 

在另一实施例中，揭示了在组合体系结构内处理衬底的方法。该方法包括配置实验室环境传输模块以连接一个或多个湿式处理模块，其中每一个所述传输模块和所述一个或多个湿式处理模块在第一周围环境下运行。该方法还设置真空传输模块连接一个或多个等离子体处理模块，其中每一个所述真空传输模块和所述一个或多个等离子体处理模块在第二周围环境下运行。此外，该方法还包括设置受控环境传输模块以连接一个或多个镀层模块，其中每一个所述受控环境传输模块和所述一个或多个镀层模块在第三周围环境下操作。根据该方法，能够在不接触外部非受控环境的情况下在所述组合体系结构内在所述第一、第二和第三周围环境间进行转换。 

在一个实施例中，提供了一种用于在受控环境下填充衬底沟槽的方法。该方法开始于在组合工具的第一腔室内在衬底上蚀刻沟槽。在组合工具的第二腔室内，在该沟槽的外露表面上方沉积被设置用于防止电子迁移的阻挡层，之后在组合工具内用直接沉积在阻挡层上的填隙材料填充该沟槽。 

在另一实施例中，提供了一种无需在衬底上应用籽晶层而执行填隙工艺的方法。该方法包括在其内限定有沟槽的衬底表面上沉积第一阻挡层。在该第一阻挡层上沉积第二阻挡层，并用直接沉积在第二阻挡层的表面上的导电材料填充该沟槽的开口区域。