CN1671884A

CN1671884A - 小体积、高流导的处理室

Info

Publication number: CN1671884A
Application number: CN03818399.4A
Authority: CN
Inventors: 史蒂文·T·芬克
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2005-09-21
Also published as: US20060162656A1; WO2004012229A3; AU2003253689A8; AU2003253689A1; WO2004012229A2

Abstract

一种真空处理设备，包括具有多个抽气口的处理室，以及与多个抽气口的相应抽气口连接的多个抽气单元。多个抽气口优选地位于处理室下壁靠近处理室空间。还提供一种处理室，它包括下壁和侧壁，其中侧壁的高度约为4英寸。真空处理设备还包括室内衬，其设计用于占据处理室内开放空间。

Description

小体积、高流导的处理室

相关申请交叉引用

本申请涉及如下未授权申请并要求其优先权：60/399380，题目“小体积、高流导处理室”，律师档案No.214458US6YA PROV，2002年7月31日提交。该申请在此引用作为参考文献。

发明领域

本发明一般地涉及处理诸如半导体晶片的物体的处理室。

背景技术

半导体制造工业以及半导体制造设备工业代表着几十亿美元的工业。在传统制造工艺下，集成电路是用非常贵的机械制造的。在今天使用的大多数集成电路制造机械中，最昂贵的部件之一是处理室。

处理室通常是相当大的部件，在很多表面具有复杂加工特征。为了在制造过程中充分地执行功能，处理室必须清洁并且必须能在高真空和超高真空范围工作。在大多数情况下，处理室是由单独的一大块原料加工成的。但是，使用一大块原料昂贵并且在制造该部分时大部分材料随后被加工掉。

发明内容

在提供一种改进处理室的努力尝试中，本发明提供一种方案，基本降低处理室的制造成本，减小处理室内开放空间，从而增大处理室内的流导(conductance)。

因此，本发明的优势是提供一种等离子室，包括下壁和侧壁，其中侧壁的高度至多为4英寸。

因此，本发明的优势是提供一种等离子设备，包括具有多个抽气口的等离子室，以及多个抽气单元，每个抽气单元连接到多个抽气口的相应抽气口。

本发明的优势是还提供一种制造改进处理室的方法，包括制造具有下壁和侧壁的处理室的步骤，其中侧壁的高度至多约为4英寸。

并且，本发明的优势是还提供一种制造改进处理室的方法，包括如下步骤：在处理室中提供多个抽气口，将相应的抽气单元连接到多个抽气口的每一个。

附图说明

参考下面的描述，特别是当结合附图考虑时，对本发明的更彻底认识以及本发明的附带优点将变得更加清楚。在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的具有等离子室的等离子刻蚀设备的部分剖视侧视图；

图2是根据本发明一个实施例的、图1所示真空处理设备的透视图；

图3A-3D是各个抽气口结构相对于卡盘组件的顶视图；

图4A是用于形成本发明第一实施例处理室的板料的侧剖视图；

图4B是使用图4A板料形成的处理室的侧剖视图；

图5A是用于形成本发明第二实施例处理室的模具的侧剖视图；

图5B是图5A所示模具装有用于形成本发明第二实施例处理室的材料的侧剖视图；

图6A是本发明第三实施例处理室构成零件的分解透视图；

图6B是图6A所示构成零件的装配侧视图。

具体实施方式

图1表示根据本发明的真空处理设备10的优选实施例。真空处理设备10包括处理室20，处理室20围成处理环境或处理室空间22，处理室空间22一般与处理室20外部环境密封隔离。处理室20，例如，便于使用或不使用处理等离子进行处理。处理室20一般具有装在其中的卡盘组件30。卡盘组件30设计成在处理作业过程中夹持基片，例如半导体晶片或液晶显示器(LCD)。处理室20以及相关的卡盘组件30，例如，设计成处理直径200mm、300mm或更大直径的基片。

处理室20还包括装在卡盘组件30相反一侧的上部电极组件40。在本发明一个实施例中，上部电极组件400可被电子偏压，便于等离子生成。另外，上部电极组件40保持在与处理室20的电位相等的电位。例如，处理室20和上部电极组件40可以电连接到接地电位。在另一个实施例中，上部电极组件40可以包括天线。

处理室20具有上壁24、下壁26和侧壁28。优选地，下壁26和侧壁28由单独一块材料制成。例如，处理室20可以由厚度约为4英寸的板料制成。优选的板料是铝，如铝6061-T651板料，但可以使用其它材料。图4A表示厚度t约为4英寸的实心板料P的剖视图。板料可以机加工成图4B所示的处理室底部。图4B表示加工完的处理室底部的剖视图，它具有下壁26和侧壁28，最大高度约4英寸。

另外，处理室底部可以按图5A和5B所示方式形成。图5A表示在形成处理室底部的模制过程中使用的模具100的剖视图。模具100包括上模101和下模103，当二者组合在一起时在二者之间形成一个空腔102，基本是处理室底部的形状。空腔102具有入口104，用于接收形成处理室底部所用的熔融材料。熔融材料注入入口内以填充空腔102，如图5B所示，接着熔融材料冷却凝固形成毛坯件106。然后通过分离上模101和下模103从模具100中取出毛坯件106，再对毛坯件106稍微机加工形成处理室底部，包括下壁26和侧壁28。

另外，如图6A所示，形成处理室底部可以通过接合形成下壁的板110以及形成侧壁的圆筒部分112。图6A表示板110和圆筒部分112的分解透视图。圆筒部分112可以是，例如，轧制的圆筒(或轧制的环形锻件)。板110和圆筒部分112可以通过焊接或其它方法沿接缝114连接，如图6B所示。

如图1所示，上壁24位于侧壁28的顶部边缘，并密封在上面起到盖的作用。侧壁28的顶部边缘和上壁24之间形成的密封可以是非永久性的，即密封是通过侧壁28和上壁24中至少一者形成的O形圈和O形槽形成的。例如，可以使用紧固装置(未图示)，从上壁24穿过并进入(拧入)侧壁28中的接收器(未图示)，用于压缩O形圈并形成真空密封。另外，例如，上壁24和侧壁28还可以包括至少一个铰接件(未图示)以及至少一个插销(未图示)，用于压缩O形圈，其中关闭插销使处理室20密封，打开插销使处理室20打开，即上壁24作为处理室的盖。

图1和2分别表示处理室20以及相关硬件的剖视图和透视图。其中表示出上部电极40和(可移动的)卡盘组件30，以及装在处理室底或下壁26的两个抽气单元60。处理室20也包括槽阀(未图示)和机械手(未图示)，用于传递基片进出处理室20，并将基片放在卡盘组件30上。槽阀和机械手位于处理室20后侧。

处理室20具有一个或多个抽气口50，优选地位于处理室20底部或下壁26上靠近处理室空间22。一个或多个抽气单元60，其每一个连接到相应的抽气口50。优选地，抽气单元60包括涡轮分子泵(或TMP)和闸阀。根据闸阀的结构和功能，抽气单元还包括蝶阀。根据执行的工艺以及机器的几何形状，处理室20的结构为任何数量的抽气单元60提供连接，用于从处理室空间22抽气。根据需要，抽气口50和抽气单元60可以位于处理室20的底部和/或顶部。抽气单元靠近处理室空间22导致处理室的流导的明显改善，因此提高了基片的抽气速率。

图3A-3D是相对于卡盘组件30的各个抽气口结构顶视图。图3A-3D中的各个结构不代表本发明教授范围内所有可能的方案。

在图3A中，两个抽气口50位于处理室底部。抽气口50并不是相对于卡盘组件30对称定位。在图3B中，单个抽气口50位于处理室底部靠近卡盘组件30一侧。在图3C中，三个抽气口50相对于卡盘组件30对称间隔布置。图3C的三个抽气口按三角形结构排列，例如，在方位角坐标中每隔120度间隔排列。在图3D中，两个抽气口50相对于卡盘组件30对称间隔排列在其相反两侧。优选地，图3A-3D所示的每个抽气口50连接到相应的抽气单元60，但是，也可以用盖密封抽气口50，从而如果在任何给定工艺中不需要这种抽气单元，就不将抽气单元连接到抽气口。

真空处理设备10可以包括减小处理室20内开放空间的装置。例如，可以设计室内衬占据处理室20内的开放空间。图1表示上壁24的内衬25，下壁26的内衬27，以及侧壁28的内衬29。例如，内衬25、27和29能减小处理室20内的处理室空间22的尺寸，从而减小真空处理设备10的驻留时间。处理室20内部使用的其它内衬可以设计成占据比图1所示多的室空间。内衬也可以设计成占据更多空间的同时减小驻留时间。内衬减小气体原子/分子在处理空间22内的驻留时间是通过减小空间尺寸的同时保持处理空间的抽气速度不变。由于真空泵靠近处理空间的结构，整体上提高了处理室的流导。通常，内衬是在处理室维护过程中物理改变的，但是，可移动内衬也是可能的，但由于复杂性以及增大微粒产生危险，这是有缺点的。如果内衬是物理改变的，则它们插在套中，而套装在处理室内形成的架子上，或者它们之间没有实际的紧固装置。另外，可以使用紧固装置将内衬固定在室壁上。

本发明的一个新颖之处是改进了抽气速度以及驻留时间，同时降低了真空处理设备10的综合成本。另一个新颖之处是泵尺寸以及在处理室20中的位置可以有多种选择。并且，本发明的优势是提供室结构的变化，从而当工艺或程序目标随着时间改变时可以对成品机器增加或减少抽气单元。根据抽气单元的数量和尺寸，成品机器占地尺寸从小于其它机器变到大于其它机器。

与其它处理机器结构相比，本发明有几个优点。例如，本发明对于抽气几何提供很多选择。另外，抽气速度提高以及/或者本发明提供一种允许使用较小和较便宜抽气单元零件的结构。并且，等离子室的制造成本大大降低。另外，空间减小的室更加环境友好，因为使用很少的处理气体。

本发明还提供一种制造改进处理室20的方法，包括如下步骤：在处理室20中提供一个或多个抽气口50，并将相应的抽气单元60连接到一个或多个抽气口50中的每一个，例如，按照参考图1和3A-3D所作的描述。优选地，所述方法还包括如下步骤：用厚度约为4英寸的铝板料制造处理室20。

与其它半导体处理机器结构相关的几个问题在本发明得到改进。

首先，制造其它处理室结构所需的原材料成本和加工成本非常高。材料尺寸高达30英寸×30英寸×24英寸厚。200毫米的处理室，材料、加工和后处理的成本达$20000-$30000，或者更高。本发明使用厚度约为4英寸的铝板料。因为本发明的原材料厚度是其它结构的约六分之一厚，所以本发明的铣削深度很小。因此，零件很便宜，因为原材料便宜，加工简化。

其次，其它结构使用大的涡轮分子泵(或TMP)和相关的闸阀。这些部分非常贵。大尺寸泵用于对大处理室空间抽气。在本发明中，处理室空间小于其它机器空间的三分之一。本发明使用有限数量的较小TMP以及相关的闸阀。较小单个部分的成本之和不比使用一个大TMP和闸阀的其它机器结构贵。另外，在本发明中，可以与较小的TMP一起使用较小的初级泵，从而进一步降低成本。

第三，其它机器的抽气流导差。在其它结构中，在处理室侧壁上具有一个抽气口。单抽气口连接到充气室，然后连接到闸阀和TMP。这种抽气路线非常曲折，相当大地限制了真空流动。因此，在其它机器中，晶片上的实际抽气速率仅为所用TMP额定抽气速率的一小部分(约30％，甚至更小)。本发明大大提高了流导。驻留时间和流导的改进是可能的，因为处理室空间减小三倍，并且闸阀和相关的TMP直接位于处理室空间附近的处理室底(或侧壁)上。本发明对流导的改进允许(1)较高的抽气速率，(2)使用较小和较便宜的真空部件获得当前的抽气速率，或者(3)同时允许(1)和(2)。

需要注意的是，这里图示和描述的代表性实施例给出的是本发明优选实施例，并不意味着以任何方式限制权利要求的范围。因此，在上述原理范围内可以对本发明做出很多修改和变化。因此，应该理解的是，在权利要求的范围内，本发明可以按照与上述具体描述不同的方式实施。

Claims

1.一种处理室，包括下壁和侧壁，其特征在于所述侧壁的高度至多约4英寸。

2.如权利要求1所述的处理室，其特征在于所述处理室是由厚度约为4英寸的单独一块板料制成的。

3.如权利要求2所述的处理室，其特征在于所述板料是铝。

4.如权利要求1所述的处理室，其特征在于所述处理室具有至少一个抽气口，其设计用于接收抽气单元。

5.如权利要求1所述的处理室，其特征在于所述处理室具有多个抽气口，每个抽气口设计用于接收抽气单元。

6.如权利要求5所述的处理室，其特征在于所述多个抽气口位于所述处理室的所述下壁靠近处理室空间。

7.如权利要求5所述的处理室，其特征在于所述处理室的所述下壁上具有三个抽气口，绕位于所述处理室内卡盘组件对称地间隔排列。

8.如权利要求1所述的处理室，还包括减小所述处理室内开放空间的装置。

9.如权利要求8所述的处理室，其特征在于所述减小开放空间的装置是设计成占据所述处理室内开放空间的室内衬。

10.一种真空处理设备，包括：

具有多个抽气口的处理室；以及

多个抽气单元，每个抽气单元连接到所述多个抽气口的相应抽气口。

11.如权利要求9所述的真空处理设备，其特征在于所述处理室包括下壁和侧壁，所述侧壁的高度至多约为4英寸。

12.如权利要求11所述的真空处理设备，其特征在于所述处理室是由厚度约为4英寸的单独一块板料制成的。

13.如权利要求12所述的真空处理设备，其特征在于所述板料是铝。

14.如权利要求11所述的真空处理设备，其特征在于所述多个抽气口位于所述处理室的所述下壁靠近处理室空间。

15.如权利要求11所述的真空处理设备，其特征在于所述处理室的所述下壁上具有三个抽气口，绕位于所述处理室内卡盘组件对称地间隔排列。

16.如权利要求15所述的真空处理设备，其特征在于三个抽气单元连接到所述处理室，所述三个抽气单元的每一个连接到所述三个抽气口的相应一个。

17.如权利要求11所述的真空处理设备，其特征在于所述处理室的所述下壁上具有两个抽气口，绕卡盘组件在其相反两侧对称地间隔排列。

18.如权利要求17所述的真空处理设备，其特征在于两个抽气单元连接到所述处理室，所述两个抽气单元的每一个连接到所述两个抽气口的相应一个。

19.如权利要求10所述的真空处理设备，还包括减小所述处理室内开放空间的装置。

20.如权利要求19所述的真空处理设备，其特征在于所述减小开放空间的装置是设计成占据所述处理室内开放空间的室内衬。

21.如权利要求10所述的真空处理设备，其特征在于所述处理室便于形成等离子体。

22.一种制造改进处理室的方法，所述方法包括如下步骤：

制造具有下壁和侧壁的处理室，所述侧壁的高度至多约为4英寸。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于所述处理室是由厚度约为4英寸的单独一块板料制成的。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于所述板料是铝。

25.如权利要求22所述的方法，还包括如下步骤：在所述处理室中提供至少一个抽气口，其设计用于接收抽气单元。

26.如权利要求22所述的方法，还包括如下步骤：在所述处理室中提供多个抽气口，每个抽气口设计用于接收抽气单元。

27.如权利要求26所述的方法，还包括如下步骤：在所述处理室的所述下壁上靠近处理室空间提供多个抽气口。

28.如权利要求26所述的方法，还包括如下步骤：

在所述处理室中提供卡盘组件；以及

在所述处理室的所述下壁提供三个抽气口，绕所述卡盘组件对称地间隔排列。

29.如权利要求26所述的方法，还包括如下步骤：

提供上部电极，便于在所述处理室中形成等离子体。

30.如权利要求22所述的方法，还包括如下步骤：在所述处理室中提供室内衬，其设计用于占据所述处理室内的开放空间。

31.一种制造改进处理室的方法，所述方法包括如下步骤：

在所述处理室中提供多个抽气口；以及

将相应的抽气单元连接到多个抽气口的每一个。

32.如权利要求31所述的方法，还包括如下步骤：制造具有下壁和侧壁的处理室，所述侧壁的高度至多约为4英寸。

33.如权利要求32所述的方法，还包括如下步骤：用厚度约为4英寸的板料制成所述处理室。

34.如权利要求33所述的方法，其特征在于所述板料是铝。

35.如权利要求32所述的方法，还包括制造所述处理室的步骤，所述制造所述处理室的步骤包括一个模制工艺。

36.如权利要求32所述的方法，其特征在于所述下壁是板，所述侧壁是轧制圆筒，还包括制造所述处理室的步骤，所述制造所述处理室的步骤包括将所述下壁焊接到所述侧壁上。

37.如权利要求32所述的方法，还包括如下步骤：在所述处理室的所述下壁上靠近处理室空间提供多个抽气口。

38.如权利要求32所述的方法，还包括如下步骤：

在所述处理室中提供卡盘组件；以及

在所述处理室的所述下壁上提供三个抽气口，绕所述卡盘组件对称地间隔排列。

39.如权利要求38所述的方法，还包括如下步骤：将三个抽气单元连接到所述处理室，所述三个抽气单元的每一个连接到所述三个抽气口的相应一个。

40.如权利要求32所述的方法，还包括如下步骤：

在所述处理室中提供卡盘组件；以及

在所述处理室的所述下壁提供两个抽气口，绕所述卡盘组件在其相反两侧对称地间隔排列。

41.如权利要求40所述的方法，还包括将两个抽气单元连接到所述处理室的步骤，其中所述两个抽气单元的每一个连接到所述两个抽气口的相应一个。

42.如权利要求31所述的方法，还包括如下步骤：在所述处理室内提供室内衬，其设计用于占据所述处理室内开放空间。

43.如权利要求31所述的方法，还包括如下步骤：

提供上部电极，便于在所述处理室中形成等离子体。