CN109727898B - 半导体干法刻蚀机台传输腔体抽真空管路及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体干法刻蚀机台传输腔体抽真空管路，半导体干法刻蚀机台的真空传送模组通过管路接干式泵进气端；缓冲腔接在干式泵进气端到氦隔离阀后端之间的管路上；氦前级阀接在缓冲腔到氦隔离阀后端之间的管路上；氦后级阀接在缓冲腔到干式泵进气端之间的管路上；氦压力计接在氦进气端到氦隔离阀后端之间的管路上；氦供应阀接在氦压力计到氦进气端之间的管路上；氦隔离阀前端通过管路接静电吸附盘。本发明还公开了所述半导体干法刻蚀机台传输腔体抽真空管路的控制方法。本发明能够避免工艺反应生成物通过氦气通路接触到晶圆制品表面，减少晶圆的缺陷，提高制程稳定性，延长腔体维护周期，增加车间产能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体加工设备，特别涉及一种半导体干法刻蚀机台传输腔体抽真空管路及其控制方法。
背景技术
Lam 2300Versys系列是LAM公司推出的用于多晶硅以及金属刻蚀的主力机台，是晶圆加工的重要工艺机台，随着晶圆加工的特征尺寸从um向nm技术节点迈进，等离子体刻蚀对缺陷(defect)的控制要求越来越严格。Lam 2300VersysTM Metal/Silicon System腔体如图1所示，传输腔管路如图2所示，传输腔管路真空系统总图如图3所示，真空系统图如图4所示，背氦管路如图5所示。在Lam 2300VersysTM Metal/Silicon System的平台结构的设计中存在一个可能微小但是有时致命的缺陷因素：静电吸附盘背面氦气冷却系统。
静电吸附盘((Electrostatic Chuck，简称E-CHUCK、ESC)是一种适用于大气或真空环境的超洁净薄片承载体、抓取搬运设备的总称，其所使用的静电吸附技术是一种替代传统机械夹持、真空吸附方式的优势技术，在半导体、面板显示、光学等领域中有着广泛应用)。Lam 2300VersysTM Metal/Silicon System的静电吸附盘(ESC)除静电过程如下：
(1)工艺菜单结束，传输腔控制压强到除静电压强(15毫托)；
(2)背氦管路由真空管路抽走压力，同时传输腔通过分子泵抽走压力；
(3)背氦管路压力为零后静电吸附盘反转电压释放静电(背氦管路压力计量测精度不足，Torr(托)级别)。
(4)除静电完成后，顶杆(lift pin)升起硅片，由机械手臂将硅片取出腔体。
一具体除静电过程举例：
(1)除静电时，传输腔压强设定15毫托(见图4中腔体压力计(processmanometer)。
(2)背氦管路由真空管路抽真空，但是真空管路压强在200毫托(mT)左右(图中4真空管路压力计(foreling manometer))，大于传输腔压强。
(3)真空管路中含polymer(聚合物)微尘的气体由于压差作用进入背氦管路内部；
(4)气体从失去了静电吸附的晶圆(wafer)边缘的背面泄漏进腔体，污染腔体环境；
(5)腔体内高温的反应副产物，经过真空管路(foreline)时气体接触到低温管壁表面迅速固化沾附，所以真空管路(foreline)是污染源；
(6)受污染的腔体导致晶圆表面缺陷，形成环状颗粒物污染晶圆制品。
可见，由于Lam传输腔在除静电设计中，使用腔体干式泵抽走残留氦气，此时传输腔的压强设定通常在几十毫托(mT)，但是由于干式泵抽真空的真空管路中的压强通常在200毫托(mT)左右，这样的压强差会导致真空管路尾端中的气体通过打开的阀门，逆流而上流到真空腔体中。真空管路尾端中的有很多反应生成物的残留，微小的反应生成物随着气流一同进入工艺腔体，会导致晶圆制品的表面缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种硅刻蚀系统传输腔体抽真空管路，能够避免工艺反应生成物通过氦气通路接触到晶圆制品表面，减少晶圆的缺陷，提高制程稳定性，延长腔体维护周期，增加车间产能。
为解决上述技术问题，本发明提供的半导体干法刻蚀机台传输腔体抽真空管路，半导体干法刻蚀机台的真空传送模组通过管路接干式泵1进气端；
缓冲腔2接在干式泵1进气端到氦隔离阀V1后端之间的管路上；
氦前级阀V2接在缓冲腔2到氦隔离阀V1后端之间的管路上；
氦后级阀V4接在缓冲腔2到干式泵1进气端之间的管路上；
氦压力计3接在氦进气端到氦隔离阀V1后端之间的管路上；
氦供应阀V3接在氦压力计3到氦进气端之间的管路上；
氦隔离阀V1前端通过管路接静电吸附盘。
较佳的，真空传送模组腔体的压强在85毫托到95毫托。
较佳的，所述干式泵1为iPX 100型。
较佳的，所述缓冲腔2的体积是9.5升到10升。
较佳的，所述半导体干法刻蚀机台为Lam 2300VersysTM Metal/Silicon System。
较佳的，氦供应阀V3到氦压力计3之间的管路上还设置有过滤器4。
较佳的，真空传送模组到干式泵进气端的管路上设置有工作阀V5。
较佳的，所述干式泵1安装于大气传送模组位置。
本发明公开的上述半导体干法刻蚀机台传输腔体抽真空管路的控制方法为：干式泵1将真空传送模组及真空传送模组和大气传送模组的中转站抽真空，维持压力在85毫托到95毫托的传输工作压强；在传输等待时，氦后级阀V4维持打开，使用干式泵把缓冲腔2抽真空到85毫托到95毫托；除静电时，氦供应阀V3和氦后级阀V4关闭，氦隔离阀V1和氦前级阀V2打开。
本发明的硅刻蚀系统传输腔体抽真空管路，静电吸附盘(ESC)到背氦管路末级阀(final valve)的体积大约在300ml，静电吸附背氦压强8托，根据波义耳定律，缓冲腔体使背氦压力下降到200毫托的体积约需要10L。该硅刻蚀系统传输腔体抽真空管路，传输腔抽真空管路与氦气冷却气体抽真空管路结合，平时使用干式泵抽真空，压强同传输腔压强，将原来背氦抽真空管路从腔体的干泵真空管路改到缓冲腔，缓冲腔接受背氦管路的残留气体，并通过大体积降低背氦管路的压力，由于缓冲腔2中的气体大部分是N2和干净的氦气，腔体压力即使小于背氦管路压力，气流回灌也不会造成腔体的污染，能够避免工艺反应生成物通过氦气通路接触到晶圆制品表面，减少晶圆的缺陷，提高制程稳定性，延长腔体维护周期，增加FAB(Fabrication,车间)产能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是Lam 2300VersysTM Metal/Silicon System腔体图；
图2是Lam 2300VersysTM Metal/Silicon System传输腔管路总图；
图3是Lam 2300VersysTM Metal/Silicon System传输腔管路真空系统总图；
图4是Lam 2300VersysTM Metal/Silicon System真空系统图：
图5是Lam 2300VersysTM Metal/Silicon System背氦管路图；
图6是本发明的半导体干法刻蚀机台传输腔体抽真空管路一实施例结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
半导体干法刻蚀机台传输腔体抽真空管路，如图6所示，半导体干法刻蚀机台的真空传送模组(VTM)通过管路接干式泵1进气端；
缓冲腔2接在干式泵1进气端到氦隔离阀V1后端之间的管路上；
氦前级阀V2接在缓冲腔2到氦隔离阀V1后端之间的管路上；
氦后级阀V4接在缓冲腔2到干式泵1进气端之间的管路上；
氦压力计3接在氦进气端到氦隔离阀V1后端之间的管路上；
氦供应阀V3接在氦压力计3到氦进气端之间的管路上；
氦隔离阀V1前端通过管路接静电吸附盘(ESC)。
较佳的，真空传送模组(VTM)腔体的压强在85毫托到95毫托。
较佳的，所述缓冲腔2的体积是9.5升到10升。
实施例一的硅刻蚀系统传输腔体抽真空管路，静电吸附盘(ESC)到背氦管路末级阀(final valve)的体积大约在300ml，静电吸附背氦压强8托，根据波义耳定律，缓冲腔体使背氦压力下降到200毫托的体积约需要10L。该硅刻蚀系统传输腔体抽真空管路，传输腔抽真空管路与氦气冷却气体抽真空管路结合，平时使用干式泵抽真空，压强同传输腔压强，将原来背氦抽真空管路从腔体的干泵真空管路改到缓冲腔，缓冲腔接受背氦管路的残留气体，并通过大体积降低背氦管路的压力，由于缓冲腔2中的气体大部分是N2和干净的氦气，腔体压力即使小于背氦管路压力，气流回灌也不会造成腔体的污染，能够避免工艺反应生成物通过氦气通路接触到晶圆制品表面，减少晶圆的缺陷，提高制程稳定性，延长腔体维护周期，增加FAB(Fabrication,车间)产能。
实施例二
基于实施例一的半导体干法刻蚀机台传输腔体抽真空管路，氦供应阀V3到氦压力计3之间的管路上还设置有过滤器4。
较佳的，真空传送模组(VTM)到干式泵进气端的管路上设置有工作阀V5。
较佳的，所述半导体干法刻蚀机台为Lam 2300VersysTM Metal/Silicon System。
较佳的，所述干式泵1为iPX 100型。
较佳的，所述干式泵1安装于大气传送模组(ATM)位置。
实施例三
基于实施例一的硅刻蚀系统传输腔体抽真空管路的控制方法，干式泵1将真空传送模组及airlock(用作真空传送模组(VTM)和大气传送模组(ATM)的中转站)抽真空，平时真空传送模组(VTM)通过N2purge(N2吹扫)和干式泵一起工作维持压力在85毫托到95毫托(例如90毫托)的传输工作压强；
在传输等待时，氦后级阀V4维持打开，使用干式泵把缓冲腔2抽真空到85毫托到95毫托(例如90毫托)；
除静电时，氦供应阀V3和氦后级阀V4关闭，氦隔离阀V1和氦前级阀V2打开。背氦管路气体排进缓冲腔，压强快速下降，当缓冲腔2中的压强等于背氦管路压强，同时腔体压强小于背氦管路压强时，背氦管路的压力通过腔体排出。缓冲腔2中的气体组成是传输腔中N2和背氦管路中的氦气，没有污染物，由于压差而回灌进腔体的气体不会造成制品缺陷。除静电时开始2秒后，关闭氦隔离阀V1；除静电过程完成后，制品传输出腔体。
以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种半导体干法刻蚀机台传输腔体抽真空管路，其特征在于，半导体干法刻蚀机台的真空传送模组通过管路接干式泵(1)进气端；
缓冲腔(2)接在干式泵(1)进气端到氦隔离阀(V1)后端之间的管路上；
氦前级阀(V2)接在缓冲腔(2)到氦隔离阀(V1)后端之间的管路上；
氦后级阀V4接在缓冲腔(2)到干式泵(1)进气端之间的管路上；
氦压力计(3)接在氦进气端到氦隔离阀(V1)后端之间的管路上；
氦供应阀(V3)接在氦压力计(3)到氦进气端之间的管路上；
氦隔离阀(V1)前端通过管路接静电吸附盘。
2.根据权利要求1所述的半导体干法刻蚀机台传输腔体抽真空管路，其特征在于，真空传送模组腔体的压强在85毫托到95毫托。
3.根据权利要求1所述的半导体干法刻蚀机台传输腔体抽真空管路，其特征在于，所述缓冲腔(2)的体积是9.5升到10升。
4.根据权利要求1所述的半导体干法刻蚀机台传输腔体抽真空管路，其特征在于，
氦供应阀(V3)到氦压力计(3)之间的管路上还设置有过滤器(4)。
5.根据权利要求1所述的半导体干法刻蚀机台传输腔体抽真空管路，其特征在于，真空传送模组到干式泵进气端的管路上设置有工作阀(V5)。
6.根据权利要求1所述的半导体干法刻蚀机台传输腔体抽真空管路，其特征在于，所述干式泵(1)安装于大气传送模组位置。
7.根据权利要求1到6任一项的半导体干法刻蚀机台传输腔体抽真空管路的控制方法，其特征在于，
干式泵(1)将真空传送模组及真空传送模组和大气传送模组的中转站抽真空，维持压力在85毫托到95毫托的传输工作压强；
在传输等待时，氦后级阀(V4)维持打开，使用干式泵把缓冲腔(2)抽真空到85毫托到95毫托；
除静电时，氦供应阀(V3)和氦后级阀(V4)关闭，氦隔离阀(V1)和氦前级阀(V2)打开。
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