CN106548958A - 一种整合多功能腔以及基片处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种整合多功能腔，其包含：处理腔，其设置在所述的整合多功能腔内上方，其一端连接所述的前端模块，用于在前端模块与处理腔之间传输基片，其另一端连接所述的传输腔，用于在处理腔与传输腔之间传输基片；ICP等离子体源，其连接所述的处理腔，用于对处理腔内的基片进行工艺处理；真空锁，其设置在所述的整合多功能腔内下方，其一端连接所述的前端模块，用于在真空锁与前端模块之间传输基片，其另一端连接所述的传输腔，用于在真空锁与传输腔之间传输基片。其优点是：将处理腔设置在真空锁位置后大大简化了基片的流转时间，使用ICP等离子体源后整个系统的处理速度也变得更快。

Description

一种整合多功能腔以及基片处理系统
技术领域
本发明涉及半导体加工设备领域，具体涉及一种整合多功能腔以及基片处理系统。
背景技术
目前的半导体处理系统中，在传输腔（Transfer Chamber）和前端模块（EFEM）之间设有真空锁（load lock），同时，传输腔还分别与多个标准反应腔连接，例如可以是需要高精度、长时间对基片进行刻蚀的等离子刻蚀腔等；在刻蚀过程中首先需要在基片上旋涂一层光刻胶（photoresist）层，通过曝光使光刻胶上形成精确的刻蚀图形。然后直接以光刻胶为掩膜或者利用光刻较掩膜刻蚀下方的硬掩膜材料层，最终刻蚀下方的刻蚀目标层。在这些刻蚀工艺完成后或者过程中需要将剩余的光刻胶层去除，以进入下一个处理步骤。现有技术中表面带有光刻胶的基片无法在同一个处理系统中去除，在标准反应腔内的刻蚀反应完成后再依次反向通过传输腔→真空锁→前端模块以到达另一个基片处理系统进行额外的辅助处理，例如剥除光刻胶（strip）工艺；
受光刻胶厚度和标准反应腔中刻蚀工艺对光刻胶层的影响，导致剥光工艺的耗时差别很大，可以在10秒到2分钟的范围内变动，可见剥光的加工速度影响着整个系统的吞吐量；同时，在剥光过程中传统的反应腔顶部设置的是远程等离子体源（Remote Plasma Source），其向下注入反应腔内并经过足够大的扩散空间后扩散到反应腔下方的晶圆并对其进行剥光工艺，因远程等离子体源的结构复杂成本高、操作窗口、喷口、可选气压及气流范围都较小，导致了其到达晶圆时基体（radical）的密度均一性比较差，加工速度也比较慢。
发明内容
本发明的目的在于提供一种整合多功能腔以及基片处理系统，其能够提高系统的吞吐量、减少基片处理的流转时间，同时保证了等离子体到达晶圆时的密度均一性。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种整合多功能腔，其位于一基片处理系统中，所述的基片处理系统具有前端模块和传输腔，其特征是，所述的整合多功能腔的一端连接所述的前端模块，其另一端连接所述的传输腔，该整合多功能腔包含：
处理腔，其设置在所述的整合多功能腔内上部，其一端连接所述的前端模块，用于在前端模块与处理腔之间传输基片，其另一端连接所述的传输腔，用于在处理腔与传输腔之间传输基片；
ICP等离子体源，其连接所述的处理腔，用于对处理腔内的基片进行工艺处理；
真空锁，其设置在所述的整合多功能腔内下部，其一端连接所述的前端模块，用于在真空锁与前端模块之间传输基片，其另一端连接所述的传输腔，用于在真空锁与传输腔之间传输基片。
上述的整合多功能腔，其中：
所述的真空锁与处理腔通过两者之间的一隔板相互隔离。
上述的整合多功能腔，其中：
所述的ICP等离子体源为顶部设有进气口、底部设有圆柱形注入端的ICP等离子发生器，该注入端下方开口与所述的处理腔连接。
上述的整合多功能腔，其中：
所述的ICP等离子发生器的注入端下方开口直径大于基片直径的一半、且小于基片直径。
上述的整合多功能腔，其中：
所述处理腔内设有位于底部的基座，用于放置基片，基座内设有加热装置。
上述的整合多功能腔，其中：
所述处理腔的一端通过第二门阀与所述的前端模块连接，其另一端通过第三门阀与所述的传输腔连接。
一种基片处理系统，其特征是，包含：
前端模块；
传输腔；
一个或多个整合多功能腔，每个所述整合多功能腔的一端分别对应连接所述的前端模块，每个所述整合多功能腔的另一端分别对应连接所述的传输腔；
标准反应腔，其连接所述的传输腔；
其中，每个所述的整合多功能腔分别包含：
处理腔，其设置在所述的整合多功能腔内上部，其一端连接所述的前端模块，用于在前端模块与处理腔之间传输基片，其另一端连接所述的传输腔，用于在处理腔与传输腔之间传输基片；
ICP等离子体源，其连接所述的处理腔，用于对处理腔内的基片进行工艺处理；
真空锁，其设置在所述的整合多功能腔内下部，其一端连接所述的前端模块，用于在真空锁与前端模块之间传输基片，其另一端连接所述的传输腔，用于在真空锁与传输腔之间传输基片。
上述的基片处理系统，其中：
所述的真空锁与处理腔通过两者之间的一隔板相互隔离。
上述的基片处理系统，其中：
所述的ICP等离子体源为顶部设有进气口、底部设有圆柱形注入端的ICP等离子发生器，该注入端下方开口与所述的处理腔连接。
上述的基片处理系统，其中：
所述的ICP等离子发生器的注入端下方开口直径大于基片直径的一半、且小于基片直径。
上述的基片处理系统，其中：
所述的ICP等离子体源垂直设置在所述处理腔的顶部中央。
上述的基片处理系统，其中：
所述处理腔内设有位于底部的基座，用于放置基片，基座内设有加热装置。
上述的基片处理系统，其中：
所述处理腔的一端通过第二门阀与所述的前端模块连接，其另一端通过第三门阀与所述的传输腔连接。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、 将处理腔集成到一个基片处理系统中，并设置在前端模块和传输腔之间，使得反应完成的晶圆可以不用再依次反向通过传输腔→真空锁→前端模块以到达另一个基片处理系统进行额外的辅助处理，而直接在本发明中位于真空锁位置的处理腔进行处理即可，大大减少基片处理的流转时间；
2、 在集成了处理腔的基片处理系统中，由于受到剥光工艺加工速度的限制从而影响了整个系统的吞吐量，所以将远程等离子体源用圆柱形的ICP等离子体源代替，能够全面提升系统整体吞吐量，并能更快而且均一的实现剥光工艺。
附图说明
图1为本发明的基片处理系统的实施例整体结构示意图；
图2为本发明的ICP等离子体源与处理腔的整体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示；一种整合多功能腔，其位于一基片处理系统中，所述的基片处理系统具有前端模块1和传输腔4，其中，所述的整合多功能腔的一端连接所述的前端模块1，其另一端连接所述的传输腔4，该整合多功能腔包含：处理腔2，其设置在所述的整合多功能腔内上部，其一端连接所述的前端模块1，用于在前端模块1与处理腔2之间传输基片204，其另一端连接所述的传输腔4，用于在处理腔2与传输腔4之间传输基片204；ICP等离子体源，其连接所述的处理腔2，用于对处理腔2内的基片204进行工艺处理；真空锁3，其设置在所述的整合多功能腔内下部，其一端连接所述的前端模块1，用于在真空锁3与前端模块1之间传输基片204，其另一端连接所述的传输腔4，用于在真空锁3与传输腔4之间传输基片204。
所述的真空锁3与处理腔2通过位于中间的隔离板通过两者之间的一隔板相互隔离，以减少占地面积，使得处理腔2内反应气体不能泄露到真空锁3。
在所述的整合多功能腔的两端分别设置第一门阀。
如图2所示，所述的ICP等离子体源为顶部设有进气口211、底部设有圆柱形注入端的ICP等离子发生器21，该注入端下方开口与所述的处理腔2连接，反应气体（含氧气体）通过进气口211喷入ICP等离子发生器21的发生腔，随后流入下方的处理腔2；本实施例中，所述的ICP等离子发生器21的注入端下方开口直径大于基片204直径的一半、且小于基片204直径；本实施例中，所述处理腔2内设有位于底部的基座202，用于放置基片204，基座202内设有加热装置，以达到合适的去光刻胶的温度（200度左右）；所述处理腔2的一端通过第二门阀201与所述的前端模块1连接，其另一端通过第三门阀203与所述的传输腔4连接，用于基片204在不同环境的进出；所述的ICP等离子发生器21的注入端垂直设置在所述处理腔2的顶部中央。由于ICP等离子体源结构较远程等离子体源结构简单、成本更低，且操作窗口、可选气压和气流范围也更大，所以在待剥除的光刻胶厚度不同时可以通过选择不同的工艺参数来最佳化反应速率和剥除工艺质量的平衡。现有技术由于采用远程等离子体源激励反应气体形成等离子体和自由基，最后通过狭小的下方开口将富含自由基的反应气体送入处理腔，反应气体扩散均匀需要气体喷口和下方的基片204间距更大，而且远程等离子体源可选的工作范围很小，无法优化整体基片处理系统的效率。本发明中向下的等离子注入端大小接近晶圆的直径，确保了反应气体到达晶圆时的等离子或者自由基（radical）密度均一性。
一种基片处理系统，其包含：前端模块1；传输腔4；一个或多个上述的整合多功能腔，每个所述整合多功能腔的一端分别对应连接所述的前端模块1，每个所述整合多功能腔的另一端分别对应连接所述的传输腔4；标准反应腔，其连接所述的传输腔4。
本发明的基片处理系统的工作原理是：将整合多功能腔大气端的第一门阀打开，前端模块1中的基片204传送到真空锁3，随后整合多功能腔大气端的第一门阀关闭，而真空端的第一门阀保持关闭，开启抽真空泵抽出真空锁3中的空气使真空锁3处于真空状态，接下来打开真空侧第一门阀，基片204依次从真空锁3传送到传输腔4再到标准反应腔，并在标准反应腔内进行反应，例如刻蚀工艺；刻蚀完成的晶圆覆有薄膜需要进行剥除工艺，因此晶圆再从标准反应腔传送到传输腔4，整合多功能腔真空端的第一阀门打开，基片204传送到位于整合多功能腔内上部空间的处理腔2，处理腔2上方ICP等离子体源注入处理腔2内，以对晶圆进行剥除光刻胶工艺；应当了解的是，以上基片204或晶圆的传送移动均是通过系统中的传输机器人来完成的。
综上所述，将处理腔设置在真空锁位置后大大简化了基片的流转时间，使用ICP等离子体源后整个系统的处理速度也变得更快。
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 (13)

1.一种整合多功能腔，其位于一基片处理系统中，所述的基片处理系统具有前端模块（1）和传输腔（4），其特征在于，所述的整合多功能腔的一端连接所述的前端模块（1），其另一端连接所述的传输腔（4），该整合多功能腔包含：
处理腔（2），其设置在所述的整合多功能腔内上部，其一端连接所述的前端模块（1），用于在前端模块（1）与处理腔（2）之间传输基片（204），其另一端连接所述的传输腔（4），用于在处理腔（2）与传输腔（4）之间传输基片（204）；
ICP等离子体源，其连接所述的处理腔（2），用于对处理腔（2）内的基片（204）进行工艺处理；
真空锁（3），其设置在所述的整合多功能腔内下部，其一端连接所述的前端模块（1），用于在真空锁（3）与前端模块（1）之间传输基片（204），其另一端连接所述的传输腔（4），用于在真空锁（3）与传输腔（4）之间传输基片（204）。
2.如权利要求1所述的整合多功能腔，其特征在于：
所述的真空锁（3）与处理腔（2）通过两者之间的一隔板相互隔离。
3.如权利要求1所述的整合多功能腔，其特征在于：
所述的ICP等离子体源为顶部设有进气口（211）、底部设有圆柱形注入端的ICP等离子发生器（21），该注入端下方开口与所述的处理腔（2）连接。
4.如权利要求3所述的整合多功能腔，其特征在于：
所述的ICP等离子发生器（21）的注入端下方开口直径大于基片（204）直径的一半、且小于基片（204）直径。
5.如权利要求1所述的整合多功能腔，其特征在于：
所述处理腔（2）内设有位于底部的基座（202），用于放置基片（204），基座（202）内设有加热装置。
6.如权利要求1所述的整合多功能腔，其特征在于：
所述处理腔（2）的一端通过第二门阀（201）与所述的前端模块（1）连接，其另一端通过第三门阀（203）与所述的传输腔（1）连接。
7.一种基片处理系统，其特征在于，包含：
前端模块（1）；
传输腔（4）；
一个或多个整合多功能腔，每个所述整合多功能腔的一端分别对应连接所述的前端模块（1），每个所述整合多功能腔的另一端分别对应连接所述的传输腔（4）；
标准反应腔，其连接所述的传输腔（4），
其中，每个所述的整合多功能腔分别包含：
处理腔（2），其设置在所述的整合多功能腔内上部，其一端连接所述的前端模块（1），用于在前端模块（1）与处理腔（2）之间传输基片（204），其另一端连接所述的传输腔（4），用于在处理腔（2）与传输腔（4）之间传输基片（204）；
ICP等离子体源，其连接所述的处理腔（2），用于对处理腔（2）内的基片（204）进行工艺处理；
真空锁（3），其设置在所述的整合多功能腔内下部，其一端连接所述的前端模块（1），用于在真空锁（3）与前端模块（1）之间传输基片（204），其另一端连接所述的传输腔（4），用于在真空锁（3）与传输腔（4）之间传输基片（204）。
8.如权利要求7所述的基片处理系统，其特征在于：
所述的真空锁（3）与处理腔（2）通过两者之间的一隔离板相互隔离。
9.如权利要求7所述基片处理系统，其特征在于：
所述的ICP等离子体源为顶部设有进气口（211）、底部设有圆柱形注入端的ICP等离子发生器（21），该注入端下方开口与所述的处理腔（2）连接。
10.如权利要求9所述的基片处理系统，其特征在于：
所述的ICP等离子发生器（21）的注入端下方开口直径大于基片（204）直径的一半、且小于基片（204）直径。
11.如权利要求9所述的基片处理系统，其特征在于：
所述的ICP等离子体源垂直设置在所述处理腔（2）的顶部中央。
12.如权利要求7所述的基片处理系统，其特征在于：
所述处理腔（2）内设有位于底部的基座（202），用于放置基片（204），基座（202）内设有加热装置。
13.如权利要求7所述的基片处理系统，其特征在于：
所述处理腔（2）的一端通过第二门阀（201）与所述的前端模块（1）连接，其另一端通过第三门阀（203）与所述的传输腔（1）连接。
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