專利名稱：用于等離子體工藝的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體工藝系統(tǒng)，尤其涉及一種用于等離子體工藝中的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體工藝中的等離子體刻蝕是集成電路制造中的關(guān)鍵工藝之一，被廣泛應(yīng)用在微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器和各種邏輯電路的制造中。其目的是完整的將掩模圖形復(fù)制到半導(dǎo)體晶圓表面。等離子體刻蝕具有選擇性好、對(duì)襯底的損傷較小、各向異性好等特點(diǎn)。晶圓的等離子體刻蝕的原理是在低壓下，工藝氣體在射頻功率的激發(fā)下，產(chǎn)生電離并形成等離子體，等離子體是由帶電的電子和離子組成，刻蝕腔中的工藝氣體在電子的撞擊下，除了轉(zhuǎn)變成離子外，還能吸收能量并形成大量的活性基團(tuán)；活性反應(yīng)基團(tuán)和被刻蝕晶圓表面形成化學(xué)反應(yīng)并形成反應(yīng)生成物；反應(yīng)生成物脫離被刻蝕表面，并被真空系統(tǒng)抽出等離子體反應(yīng)腔。等離子體刻蝕系統(tǒng)總體上可以分為傳輸模塊和工藝模塊等。傳輸模塊由裝卸臺(tái)、 機(jī)械手、晶圓中心檢測(cè)器等主要部件組成，其功能是完成晶圓從晶圓盒到工藝模塊的傳輸。 裝卸臺(tái)用于裝載晶圓盒，機(jī)械手負(fù)責(zé)晶圓的傳入和傳出。在傳送過程中，中心檢測(cè)器會(huì)自動(dòng)檢測(cè)晶圓中心在機(jī)械手上的位置，進(jìn)而補(bǔ)償機(jī)械手伸展和旋轉(zhuǎn)的步數(shù)以保證晶圓被放置在工藝模塊靜電卡盤的中心。工藝模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心，刻蝕工藝就在工藝模塊中完成。一個(gè)機(jī)臺(tái)可以帶多個(gè)工藝模塊，比如2-4個(gè)。工藝模塊包括等離子體反應(yīng)腔、真空及壓力控制系統(tǒng)、射頻(RF)系統(tǒng)、靜電卡盤和晶圓溫度控制系統(tǒng)、氣體流量控制系統(tǒng)以及刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)等。在上述系統(tǒng)中，將晶圓從晶圓盒傳送到等離子體反應(yīng)腔的過程中，需要先經(jīng)過大氣傳送腔，然后進(jìn)入真空傳送腔，最后從真空傳送腔傳入到工藝模塊中的等離子體反應(yīng)腔中進(jìn)行等離子體刻蝕。其中大氣傳送腔和真空傳送腔之間、真空傳送腔和等離子體反應(yīng)腔之間設(shè)置有真空鎖，以保持真空環(huán)境。在等離子體刻蝕工藝中，刻蝕過程會(huì)產(chǎn)生非揮發(fā)性副產(chǎn)物沉積于等離子體反應(yīng)腔內(nèi)壁表面。隨著刻蝕工藝進(jìn)行，等離子體反應(yīng)腔內(nèi)壁沉積物不斷堆積，使得工藝過程中的等離子體反應(yīng)腔環(huán)境不斷變化，這種變化影響到刻蝕速率及其均勻性等工藝參數(shù)，造成刻蝕工藝參數(shù)的漂移。另外，沉積物附著在腔室表面后會(huì)產(chǎn)生開裂的現(xiàn)象，從而會(huì)在等離子體反應(yīng)腔內(nèi)產(chǎn)生大量的顆粒使得半導(dǎo)體晶圓的良品率顯著降低。另一方面，在進(jìn)行刻蝕時(shí)用的化學(xué)氣體通常是氯基、溴基等氣體，在刻蝕過程中，這些氣體很容易和環(huán)境中的水分子發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生凝聚，從而形成粉塵。因此如何改善刻蝕過程中的顆粒/粉塵狀況是提高刻蝕工藝的一個(gè)重要方面。目前，傳統(tǒng)的解決顆粒狀況的方法有以下幾種。一種是在刻蝕工藝前對(duì)等離子體反應(yīng)腔進(jìn)行清洗。例如干法清洗，即在等離子體反應(yīng)腔中沒有晶圓的情況下，通入清洗用反應(yīng)氣體，在不開啟下電極的同時(shí)開始上電極形成等離子體，這種等離子體同腔室表面的沉積物發(fā)生各向同性刻蝕，生成易揮發(fā)性物質(zhì)，通過真空系統(tǒng)抽出腔室，從而達(dá)到去除腔室表面沉積物的作用。但使用現(xiàn)有技術(shù)中的清洗方法清洗完等離子體反應(yīng)腔后，腔室內(nèi)仍存在一定數(shù)量的顆粒，不能對(duì)等離子體反應(yīng)腔中的顆粒進(jìn)行徹底清除。另外一種方法是在晶圓進(jìn)行放電沉積之前，對(duì)等離子體反應(yīng)腔的內(nèi)壁進(jìn)行一層保護(hù)膜預(yù)沉積。即先對(duì)等離子體反應(yīng)腔進(jìn)行等離子體放電清洗，再對(duì)等離子體反應(yīng)腔進(jìn)行預(yù)熱，最后在等離子體反應(yīng)腔內(nèi)壁沉積一層保護(hù)膜。上述兩種方法，雖然能減少等離子體反應(yīng)腔中顆粒的存在，但是在實(shí)踐中仍然有顆粒污柒晶圓和機(jī)臺(tái)的各個(gè)腔。另外，上述解決方法實(shí)施起來比較復(fù)雜，且有一定的成本。因此，需要一種新的用于等離子體工藝的系統(tǒng)，能夠改善等離子體工藝中的顆粒狀況，提高良品率。

發(fā)明內(nèi)容
在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式
部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。為了改善等離子體工藝中的顆粒狀況，提高良品率，本發(fā)明提供一種用于等離子體工藝的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括大氣傳送腔、真空傳送腔和等離子體反應(yīng)腔，該真空傳送腔連接在該等離子體反應(yīng)腔和該大氣傳送腔之間，該系統(tǒng)還包括抽氣裝置，該抽氣裝置的一端連接在該大氣傳送腔上，該抽氣裝置用于從該大氣傳送腔向所述系統(tǒng)的外部進(jìn)行抽氣。進(jìn)一步地，該抽氣裝置包括抽氣管和抽氣泵，該抽氣管連接在該大氣傳送腔和該抽氣泵之間。該抽氣管由不銹鋼材料制成，其內(nèi)部涂覆有抗腐蝕涂層?；蛘咴摮闅夤苡蒔VDF材料制成。較佳地，該抽氣裝置的另一端連接在工廠主排氣系統(tǒng)上。該抽氣裝置持續(xù)對(duì)該大氣傳送腔進(jìn)行抽氣。較佳地，該抽氣裝置還包括用于過濾雜質(zhì)的過濾裝置。該過濾裝置選自平板式過濾器、折迭式過濾器、袋式過濾器、有隔板折疊形過濾器、無隔板折疊形過濾器根據(jù)本發(fā)明的用于等離子體工藝的系統(tǒng)，可以有效地改善等離子體工藝中的顆粒狀況，提高良品率。


本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施方式及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的用于等離子體工藝的系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述?，F(xiàn)有技術(shù)中僅僅針對(duì)等離子體反應(yīng)腔的清洗和清潔做了改進(jìn)，而沒有意識(shí)到現(xiàn)有技術(shù)中的問題還與真空傳送腔和大氣傳送腔有關(guān)。具體來說，存在于等離子體反應(yīng)腔中的粉塵，在晶圓進(jìn)行傳送的同時(shí)也會(huì)擴(kuò)散到上述的真空傳送腔和大氣傳送腔中。另外一方面， 真空傳送腔和大氣傳送腔本身也是產(chǎn)生顆粒和粉塵的一個(gè)來源。比如機(jī)械振動(dòng)和摩擦產(chǎn)生的顆粒，或者來自周圍環(huán)境的顆粒等。這些顆粒/粉塵不僅會(huì)污染等離子體刻蝕機(jī)臺(tái)，而且還會(huì)污染未刻蝕晶圓，造成良率下降。本申請(qǐng)的發(fā)明人意識(shí)到了上述問題，并就該問題的解決提出了下述的技術(shù)方案。為了徹底了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟，以便說明本發(fā)明是如何利用抽氣裝置以便解決顆粒污染晶圓的問題。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施方式詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的用于等離子體工藝的系統(tǒng)100的示意圖。 系統(tǒng)100包括一個(gè)或多個(gè)等離子體反應(yīng)腔101、真空傳送腔102、大氣傳送腔103。其中晶圓在等離子體反應(yīng)腔101中進(jìn)行等離子體工藝處理。真空傳送腔102連接在等離子體反應(yīng)腔 101和大氣傳送腔103之間。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的是，在大氣傳送腔103和真空傳送腔102，以及真空傳送腔102和等離子體反應(yīng)腔101之間還設(shè)置有真空鎖(未示出)，以保持真空傳送腔102和等離子體反應(yīng)腔101的真空狀態(tài)。真空傳送腔102提供一個(gè)真空環(huán)境，以利于機(jī)器手臂在等離子體反應(yīng)腔101與大氣傳送腔103之間傳送晶圓。這種傳送過程比如可以為首先通過機(jī)械手臂將晶圓從大氣傳送腔103送入真空傳送腔102，然后關(guān)閉大氣傳送腔103和真空傳送腔102之間的真空鎖，并對(duì)真空傳送腔102進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到一定程度后，打開真空傳送腔102和等離子體反應(yīng)腔101之間的真空鎖，并利用機(jī)械手臂將晶圓從真空傳送腔102送入等離子體反應(yīng)腔101，然后關(guān)閉真空傳送腔102和等離子體反應(yīng)腔101之間的真空鎖。大氣傳送腔103可以與外部環(huán)境連通，具有正常氣壓水平。 當(dāng)然也可以具有比正常氣壓水平低的氣壓，但是大氣傳送腔103的氣壓水平要高于真空傳送腔102的氣壓。該系統(tǒng)100還包括抽氣裝置104(圖1中虛線表示)。抽氣裝置104的一端連接在大氣傳送腔103上，用以將系統(tǒng)100中的水或其他雜質(zhì)抽出系統(tǒng)100。在一個(gè)例子中，抽氣裝置104可以包括抽氣管105和抽氣泵(未示出)。抽氣管105的一端連接在大氣傳送腔103上，并且與抽氣泵連接。抽氣泵用以通過抽氣管105抽取大氣傳送腔103中的雜質(zhì)。 另外，抽氣泵可以實(shí)現(xiàn)為單獨(dú)的泵。可替換地，該抽氣泵也可以是晶圓制造工廠的主排氣系統(tǒng)106。也就是說，抽氣裝置104或者抽氣裝置104的抽氣管105直接與工廠的主排氣系統(tǒng) 106連接，利用主排氣系統(tǒng)106中的負(fù)壓來對(duì)大氣傳送腔103進(jìn)行抽氣。也就是說，抽氣裝置104用于從大氣傳送腔103向系統(tǒng)100的外部進(jìn)行抽氣。這樣，可以將大氣傳送腔103 及與其連接的真空傳送腔102和等離子體反應(yīng)腔101中的顆粒和粉塵抽出，避免了顆粒的污染。除了上面描述的外，系統(tǒng)100可以包括多個(gè)抽氣裝置104?；蛘呙總€(gè)抽氣裝置104 可以包括一個(gè)或多個(gè)抽氣管。這樣可以選一步增強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)100進(jìn)行抽氣的效率，以進(jìn)一步改善顆粒狀況。抽氣裝置104可以在晶圓進(jìn)行等離子體刻蝕期間一直處于開啟狀態(tài)，也就是說抽氣裝置104持續(xù)地進(jìn)行抽氣。作為另一種選擇，抽氣裝置104可以具有不同的開啟時(shí)機(jī)。比如，抽氣裝置104可以只在晶圓的傳送期間開啟?；蛘咴谄渌x擇的時(shí)機(jī)開啟。抽氣管105可以采用不銹鋼材料。同時(shí)為了增強(qiáng)抽氣管105的抗腐蝕能力，可以在抽氣管105的內(nèi)壁上添加抗腐蝕涂層。比如特氟隆涂層。在另一個(gè)例子中，抽氣管105 本身由抗腐蝕的材料組成，例如采用聚偏氟乙烯(PVDF)材料。PVDF是一種半透明、高強(qiáng)度、 耐腐蝕的材料，因此能較好地滿足本發(fā)明的需求。抽氣管105的尺寸也可以根據(jù)需要選擇。 例如，一種可選尺寸是4英寸。再者，當(dāng)排氣管105有多個(gè)排氣管組合而成時(shí)，不同的排氣管之間可以采用法蘭連接。作為另一種選擇，多個(gè)管道之間的連接也可以采用套管和焊接的形式，這樣可以達(dá)到完全的氣密封，能避免氣體的泄露。尤其當(dāng)管道采用PVDF的時(shí)候，采用套管和焊接的連接形式，不僅安裝方便，更能避免氣體的泄露。進(jìn)一步地，為了防止抽氣裝置中沉積較多的雜質(zhì)，可以在抽氣管105中設(shè)置過濾裝置，以過濾通過抽氣管105的粉塵和其他雜質(zhì)。這樣可以避免在排氣管105的內(nèi)壁上沉積雜質(zhì)。在對(duì)排氣管105進(jìn)行維護(hù)和清洗時(shí)，只需要對(duì)過濾裝置進(jìn)行清洗即可，而不需要對(duì)整個(gè)抽氣管105進(jìn)行全面的維護(hù)。過濾裝置可以選擇合適的任何種類的過濾器，比如從結(jié)構(gòu)形式上來說，可以選擇平板式過濾器、折迭式過濾器、袋式過濾器、有隔板折疊形過濾器、 無隔板折疊形過濾器等；從過濾效率上可以采用各種效率的過濾器，優(yōu)選為過濾效率高的過濾裝置。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的系統(tǒng)，能夠改善等離子體工藝中的顆粒狀況，提高良品率。由于本發(fā)明的實(shí)施方式中的抽氣裝置，不僅能減少產(chǎn)生自等離子體反應(yīng)腔的顆粒的污染，而且也能改善了來自等離子體反應(yīng)腔之外的顆粒的污染。經(jīng)實(shí)踐表明，由顆?；蚍蹓m引起的刻蝕缺陷被顯著降低，提高了大約0.8%的良品率。另外，由于顆?；蚍蹓m數(shù)量的降低， 機(jī)臺(tái)的清洗頻率也降低，提高了大約0.6%的機(jī)臺(tái)運(yùn)行時(shí)間。再者，由于降低了顆粒的污染， 因此提高了零件的壽命，降低了成本。本發(fā)明已經(jīng)通過上述實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施方式只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施方式范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。
權(quán)利要求
1.一種用于等離子體工藝的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括大氣傳送腔、真空傳送腔和等離子體反應(yīng)腔，所述真空傳送腔連接在所述等離子體反應(yīng)腔和所述大氣傳送腔之間，其特征在于， 所述系統(tǒng)還包括至少一個(gè)抽氣裝置，所述抽氣裝置的一端連接在所述大氣傳送腔上，所述抽氣裝置用于從所述大氣傳送腔向所述系統(tǒng)的外部進(jìn)行抽氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述抽氣裝置包括抽氣管和抽氣泵，所述抽氣管連接在所述大氣傳送腔和所述抽氣泵之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述抽氣管由不銹鋼材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述抽氣管由PVDF材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述抽氣管的內(nèi)部涂覆有抗腐蝕涂層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述抗腐蝕涂層為特氟隆涂層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述抽氣裝置的另一端連接在工廠主排氣系統(tǒng)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述抽氣裝置持續(xù)對(duì)所述大氣傳送腔進(jìn)行抽氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述抽氣裝置還包括用于過濾雜質(zhì)的過濾裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述過濾裝置選自平板式過濾器、折迭式過濾器、袋式過濾器、有隔板折疊形過濾器、無隔板折疊形過濾器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于等離子體工藝的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括大氣傳送腔、真空傳送腔和等離子體反應(yīng)腔，該真空傳送腔連接在該等離子體反應(yīng)腔和該大氣傳送腔之間，該系統(tǒng)還包括至少一個(gè)抽氣裝置，該抽氣裝置的一端連接在該大氣傳送腔上，該抽氣裝置用于從大氣傳送腔向系統(tǒng)的外部進(jìn)行抽氣。本發(fā)明能夠改善等離子體工藝中的顆粒狀況，提高良品率。
文檔編號(hào)H01J37/32GK102347207SQ20101024544
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月29日
發(fā)明者張建, 陸東 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司