CN104124128B - 一种多腔室等离子处理装置及其压力测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多腔室等离子处理装置，其中，所述等离子处理装置包括至少两个子腔室，在两个子腔室之间的隔离壁上具有开口，在每个子腔室内部的基台上都放置有基片进行制程，其中，所述等离子处理腔室上设置有一压力测试装置，其分别连接于所述每个子腔室，在所述压力测试装置和每个子腔室之间还分别串联有一个阀门。本发明还提供了用于上述多腔室等离子处理装置的压力测试方法。本发明的测试机制能够单独对多腔室等离子处理装置的每个子腔室进行单独测试，准确度得到了提高，并且能够延长压力测试装置的使用寿命。

Description

一种多腔室等离子处理装置及其压力测试方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种多腔室等离子处理装置及其压力测试方法。

背景技术

等离子处理装置利用真空反应室的工作原理进行半导体基片和等离子平板的基片的加工。真空反应室的工作原理是在真空反应室中通入含有适当刻蚀剂源气体的反应气体，然后再对该真空反应室进行射频能量输入，以激活反应气体，来激发和维持等离子体，以便分别刻蚀基片表面上的材料层或在基片表面上淀积材料层，进而对半导体基片和等离子平板进行加工。

在包括多腔室等离子处理装置中，多个子腔室上承载的基片同时进行同一制程反应。以两个子腔室的等离子处理装置为例，其包括两个子腔室具有相同的制程压力，通入相同的制程气体，通入射频能量对制程气体进行等离子激发，以在同一时刻开始进行同一制程，待该制程完成以后再进入下一制程。

在整个制程过程中需要实时监控每个子腔室的压力值，在现有技术的多腔室等离子处理装置中，所有子腔室共用一个压力测试装置，在压力测试装置获得读数以后再取平均值，并认为该平均值就是每个腔室的压力值。但是，这样的测试机制忽略了每个腔室的互相影响。特别是在仅使用一个子腔室的情况下，由于另外一个子腔室并不进行制程，所以不需要获得该子腔室的压力值，而由于该子腔室并未进行制程其中的内部环境和执行制程的子腔室的内部环境截然不同，如果还是按照现有技术的压力测试机制，将产生较大误差。

因此，业内需要一种能够分别测试各个子腔室的压力测试机制，且能够提高测试精度。

发明内容

针对背景技术中的上述问题，本发明提出了一种用于多腔室等离子处理装置和压力测试方法。

本发明第一方面提供了一种多腔室等离子处理装置，其中，所述等离子处理装置包括至少两个子腔室，在两个子腔室之间的隔离壁上具有开口，在每个子腔室内部的基台上都放置有基片进行制程，其中，所述等离子处理腔室上设置有一压力测试装置，其分别连接于所述每个子腔室，在所述压力测试装置和每个子腔室之间还分别串联有一个阀门。

进一步地，通过所述阀门的开关和闭合能够控制所述压力测试装置与腔室的压力连通。

进一步地，所述压力测试装置包括压力计。

进一步地，所述阀门包括三通挡板阀、三通截止阀。

进一步地，所述等离子处理装置的下部还设置了一真空泵，其能够将每个子腔室的制程冗余和杂质排出制程区域。

进一步地，所述等离子处理装置还包括一气体源，其能够将制程气体分别输送入每个子腔室。

进一步地，所述气体源能够通过每个子腔室顶部设置的气体喷淋头将制程气体输送到每个子腔室的制程区域。

进一步地，所述每个子腔室的基台上的基片外围还设置有一聚焦环。

进一步地，所述每个子腔室的基台外围还设置有约束环。

本发明第二方面提供了一种如第一方面所述的多腔室等离子处理装置的压力测试方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

在单位时间内将所述等离子处理装置的其中一个子腔室和所述压力测试装置之间的阀门开启，而关闭其他所有阀门；

在所述压力测试装置获得读数以后，关闭该阀门。

本发明提供的压力测试机制能够对多腔室等离子处理装置的多个子腔室分别进行测试，且测试结果的准确度得到了极大提高。本发明还能够保护压力测试装置不受损坏，延长压力测试装置的使用寿命。

附图说明

图1是现有技术的多腔室等离子处理装置的结构示意图；

图2是根据本发明一个具体实施例的多腔室等离子处理装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施方式进行说明。

图1是现有技术的多腔室等离子处理装置100的结构示意图，其中，等离子处理装置100包括两个子腔室，第一子腔室105a和第二子腔室105b，第一子腔室105a和第二子腔室105b通过隔离壁107被物理地隔开。其中，腔室体通常由导电的金属材料（如铝）制成。第一子腔室105a和第二子腔室105b各具有一个基座，第一基座103a和第二基座103b，每个基座上分别放置第一基片W11和第二基片W12以便进行工艺处理。在每个腔室的腔室顶部设置有气体喷淋头102a和102b，反应气体通过气体源101从处理腔室的顶部分别进入第一子腔室105a和第二子腔室105b。反应气体能够被激发在上下电极之间分别形成。第一射频功率源104a和第二射频功率源104b分别连接于设定与第一基座103a和第二基座103b中的下电极，以形成高频能量点燃和维持等离子体。第一子腔室105a和第二子腔室105b还分别包括一约束环（未示出），用于将制程粒子分别约束在第一制程区域P11和第二制程区域P12内。在等离子体处理装置100的下方连接有一个真空泵106，用于将处理过程中将用过的反应气体及副产品气体抽出制程区域。此外，还采用压力均衡机制来平衡两个制程区域P11和P12之间的压力。室体（包括隔离壁107）被接地，从而在两个制程区域P11和P12之间提供电场隔离，有助于避免射频串扰。在第一基座103a和第二基座103b的外围分别设置了第一约束环108a和第二约束环108b，所述第一约束环108a和第二约束环108b分别用于将等离子体分别约束在制程区域P11和P12之内，并让杂质和制程冗余分别通过。

根据现有技术提供的多腔室等离子处理装置的每个子腔室压力测试机制，等离子处理装置100的顶部之上还设置有一个压力测试装置109，其分别连接于第一子腔室105a和第二子腔室105b。由于压力测试装置109和第一子腔室105a和第二子腔室105b任一个之间都并未设置任何控制装置，因此一旦开始测试腔室压力，压力测试装置109所测得的读数都必然与第一子腔室105a和第二子腔室105b的两个都相关。例如，在压力测试装置109测得读数后，将读书除以2就认为是第一子腔室105a和第二子腔室105b的压力值。

然而，本领域技术人员应当理解，虽然在隔离壁107上具有开口，理论上认为第一子腔室105a和第二子腔室105b的压力值应是相同的，但是这是极理想的情况，就算第一子腔室105a和第二子腔室105b在同一时间同时开始进行同一制程，也不可能实现。此外，基片都是一批一批地进行制程，假如一批待制程的基片是奇数个，那么必然最后会用第一子腔室105a和第二子腔室105b的任一个进行制程，而其他一个子腔室则空置。在这种情况下，第一子腔室105a和第二子腔室105b的压力值更不可能相同，势必会产生较大误差。

因此，本发明提出了一种适用于多腔室等离子处理装置的压力测试机制，其可以实现分别对每个子腔室单独进行压力测试，从而将子腔室之间的相互影响对压力测试的干扰降低到最低，测试结果准确高效。

本发明第一方面提供一种多腔室等离子处理装置。参照附图2，图,2是根据本发明的一个具体实施例的多腔室等离子处理装置200的结构示意图，其中，等离子处理装置200包括两个子腔室，第一子腔室205a和第二子腔室205b，第一子腔室205a和第二子腔室205b通过隔离壁207被物理地隔开。其中，腔室体通常由导电的金属材料（如铝）制成。第一子腔室205a和第二子腔室205b各具有一个基座，第一基座203a和第二基座203b，每个基座上分别放置第一基片W21和第二基片W22以便进行工艺处理。在每个腔室的腔室顶部设置有气体喷淋头202a和202b，反应气体通过气体源201从处理腔室的顶部分别进入第一子腔室205a和第二子腔室205b。反应气体能够被激发在上下电极之间分别形成。第一射频功率源204a和第二射频功率源204b分别连接于设定与第一基座203a和第二基座203b中的下电极，以形成高频能量点燃和维持等离子体。第一子腔室205a和第二子腔室205b还分别包括一约束环（未示出），用于将制程粒子分别约束在第一制程区域P21和第二制程区域P22内。在等离子体处理装置200的下方连接有一个真空泵206，用于将处理过程中将用过的反应气体及副产品气体抽出制程区域。此外，还采用压力均衡机制来平衡两个制程区域P21和P22之间的压力。室体（包括隔离壁207）被接地，从而在两个制程区域P21和P22之间提供电场隔离，有助于避免射频串扰。在第一基座203a和第二基座203b的外围分别设置了第一约束环208a和第二约束环208b，所述第一约束环208a和第二约束环208b分别用于将等离子体分别约束在制程区域P21和P22之内，并让杂质和制程冗余分别通过。此外，所述每个子腔室的基台上的基片外围还设置有一聚焦环（未示出）。

其中，如图2所示，所述等离子处理腔室200上设置有一压力测试装置209，其分别连接于所述每个子腔室。在本实施例中，所述等离子处理腔室200包括两个子腔室，分别是第一子腔室105a和第二子腔室105b。在所述压力测试装置209和每个子腔室之间还分别串联有一个阀门，具体地，在压力测试装置209和第一子腔室105a之间串联有一第一阀门210a，在压力测试装置209和第二子腔室105b之间串联有一第二阀门210b。通过所述一第一阀门210a和第二阀门210b的开关和闭合能够控制所述压力测试装置209与第一子腔室205a和第二子腔室205b的压力连通。具体地，当第一阀门210a开启而第二阀门210b关闭时，压力测试装置209选择性地和第一腔室205a连接而不与第二腔室205b连接，因此此时压力测试装置209能够单独测试第一腔室205a的腔室压力，而屏蔽了第二腔室205b对第一腔室205a的压力的影响因素。反之，当第二阀门210b开启而第一阀门210a关闭时，压力测试装置209选择性地和第二腔室205b连接而不与第一腔室205a连接，因此此时压力测试装置209能够单独测试第二腔室205b的腔室压力，而屏蔽了第一腔室205a对第二腔室205b的压力的影响因素。此外，当第一阀门210a和第二阀门210b同时关闭时，压力测试装置209则断开对两个子腔室的连接。当第一阀门210a和第二阀门210b同时开启时，压力测试装置209则可以执行和现有技术的多腔室等离子处理装置一样的压力测试机制。

典型地，所述压力测试装置209包括压力计。

典型地，所述阀门包括三通挡板阀、三通截止阀。

如图2所示，本发明第二方面提供了多腔室等离子处理装置200的压力测试方法，所述方法包括如下步骤：

在单位时间内将所述等离子处理装置200的其中一个子腔室和所述压力测试装置之间的阀门开启，而关闭其他所有阀门。典型地，在本实施例中，可将第一子腔室205a和压力测试装置209之间的第一阀门210a开启，而关闭第二子腔室205b和压力测试装置209之间的第二阀门210b。

在所述压力测试装置209获得读数以后，关闭该第一阀门210a。

本发明提供的用于多腔室等离子处理装置的压力测试机制通过在每个子腔室和压力测试装置之间分别设置阀门，从而通过控制每个阀门的开启关闭以及各个阀门开启和关闭的组合，可以分别独立地测试其中一个或者几个子腔室的腔室压力，而屏蔽其他不需要测试的子腔室对目标测试腔室的影响。并且，测试效果更好更准确，充分说明了本发明的优越性。

同时，本发明能够提供保护压力测试装置，延长其使用寿命。因为当时多腔室真空处理装置需要使用真空泵泵出杂质和制程冗余或者清洗的时候，通过将所有连接到子腔室和压力测试装置之间的阀门全部关闭，能够将压力测试装置和腔室隔离，从而达到保护压力测试装置的目的。

下面参见附图1和附图2，比较现有技术和本发明的多腔室等离子处理装置的子腔室压力测试机制。假设现有技术和本发明都利用同一装置执行同一制程，且第一子腔室105a/205a的压力值为45mt、第二子腔室105b/205b的压力值为35mt。参照图1，由于现有技术的多腔室等离子处理装置的子腔室压力测试机制是通过同时将压力测试装置109连接至第一子腔室105a和第二子腔室105b，然后将所测得压力值取平均数的方式，因此，现有技术测得的第一子腔室105a和第二子腔室105b的压力值应该为45+35除以2，即40mt。参照图2，本发明的多腔室等离子处理装置的子腔室压力测试机制是通过同时将压力测试装置209分别连接至第一子腔室205a和第二子腔室205b，并通过第一阀门210a和第二阀门210b的开启和闭合来分别测试每个子腔室，因此测得的第一子腔室205a的压力值为45mt、第二子腔室205b的压力值为35mt。由此可见，本发明的测试结果更为准确和可靠。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种多腔室等离子处理装置，其中，所述等离子处理装置包括至少两个子腔室，在两个子腔室之间的隔离壁上具有开口，在每个子腔室内部的基台上都放置有基片进行制程，其特征在于，所述等离子处理装置上设置有一压力测试装置，其分别连接于所述每个子腔室，在所述压力测试装置和每个子腔室之间还分别串联有一个阀门，所述压力测试装置能够单独测试任一个子腔室的腔室压力。

2.根据权利要求1所述的多腔室等离子处理装置，其特征在于，通过所述阀门的开启和闭合能够控制所述压力测试装置与腔室的压力连通。

3.根据权利要求1所述的多腔室等离子处理装置，其特征在于，所述压力测试装置包括压力计。

4.根据权利要求1所述的多腔室等离子处理装置，其特征在于，所述阀门包括三通挡板阀或三通截止阀。

5.根据权利要求1所述的多腔室等离子处理装置，其特征在于，所述等离子处理装置的下部还设置了一真空泵，其能够将每个子腔室的制程冗余和杂质排出制程区域。

6.根据权利要求1所述的多腔室等离子处理装置，其特征在于，所述等离子处理装置还包括一气体源，其能够将制程气体分别输送入每个子腔室。

7.根据权利要求6所述的多腔室等离子处理装置，其特征在于，所述气体源能够通过每个子腔室顶部设置的气体喷淋头将制程气体输送到每个子腔室的制程区域。

8.根据权利要求1所述的多腔室等离子处理装置，其特征在于，所述每个子腔室的基台上的基片外围还设置有一聚焦环。

9.根据权利要求1所述的多腔室等离子处理装置，其特征在于，所述每个子腔室的基台外围还设置有约束环。

10.一种用于根据权利要求1至9任一项所述的多腔室等离子处理装置的压力测试方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

在单位时间内将所述等离子处理装置的其中一个子腔室和所述压力测试装置之间的阀门开启，而关闭其他所有阀门；

在所述压力测试装置获得读数以后，关闭该阀门。