[发明专利]用于半导体工艺的泵装置

说明书

技术领域

本发明涉及用在半导体工艺中的泵装置。该装置可包括单个泵，该泵构造成将物质流从约分子压力转换成约大气压力。

背景技术

半导体晶片用于形成多种不同类型的装置。例如晶片，或晶片的多个部分可用于形成存储装置、微处理器单元装置、或这两种装置的结合。这些装置可以非常小(例如仅1微米数量级)，且因此通常大批量生产这些装置。在某些情况下，单个晶片上可能制有几百个装置。

为了在晶片上制造装置，要进行多个不连续的步骤。尽管布置的数量在很大程度上依赖于装置的类型和复杂度，但典型的制造工艺在提供初始衬底的初始步骤和从晶片上去除单个装置并将它们安装到个人电脑、电话、移动电话、或其它电子设备上的最终步骤之间可包括数目大约在100至300个之间的单独步骤。

半导体晶片工艺中的一些步骤可包括蚀刻出所选的材料、沉积所选的材料、并将所选离子置入硅片。这些步骤中的很多步骤通过为具体步骤专门设计的工具来进行，但有几个步骤也可通过单个工具来进行。由于会在多个工位进行这些步骤，晶片通常会被移动。例如，晶片将被放入离子置入工具、从离子置入工具取出、通过盒子运输、放入沉积工具、从沉积工具取出、并放入蚀刻工具和从中取出等。

如上所述，蚀刻是可在晶片上进行的一种加工形式。晶片可由于多种不同原因以多种不同水平进行多次蚀刻。例如，一种类型的蚀刻步骤包括将光阻型材料放置在晶片区域上。然后可将晶片上的光阻材料暴露于具有特定波长和特定图案的光源。光阻材料暴露于光源可能改变暴露区域的化学成分，使得光阻材料或者“硬化”从而当施加化学物质时保留下“硬化的”光阻材料，或者“软化”从而当施加化学物质时去除“软化的”光阻材料。在任一情况下，在晶片上都可留下所要求的光阻图案。将这剩余的光阻材料作为掩模，可在晶片上施加化学物质来蚀刻或去除晶片的露出部分。由此，可将所要求的图案“蚀刻”到硅片上。

蚀刻到晶片上的装置和/或图案通常具有1微米级的尺寸。由于要处理的尺寸如此小，蚀刻过程尤其易于受到污染。例如，外来分子可阻塞在蚀刻到晶片上的通道内，且这些瑕疵的存在可能阻碍装置或装置的各部分正常工作。因而，为了使这些瑕疵最少，非常注意进行蚀刻的方法，尤其是使系统中污染物的数量最少的工作方式。

控制蚀刻的最通用方法是使用等离子体在真空腔内进行蚀刻。根据定义，真空腔保持在低压(例如分子压力)下，例如在约10^-3毫巴至约10^-1毫巴的压力之间。用于蚀刻晶片的等离子体可包括任何数量物质的添加剂，诸如碳氟化合物或全氟化碳，它们在等离子区内可能破裂成更小的部分，诸如氟和氟基(fluorine radical)。这些更小的部分与晶片的露出部分反应，并通过形成挥发性反应物副产品而“蚀刻掉”晶片的该部分。根据所要蚀刻的物质也可使用其它物质。在真空下进行该程序基本上可防止污染物进入系统(因为存在的化学物质通常仅是专门引入系统的那些化学物质)并当分子密度较低时缓和反应速度。

在目前的多个蚀刻程序中，将大量的反应物高速(例如以每秒几千升的数量级)传送经过晶片。这与通过将真空腔内的压力保持得很低而使污染物的数量最少的要求是相反的。产生的结果是要求将蚀刻物质高速、低压穿过真空腔，且因此通常需要专用泵。

目前，有彼此结合使用的两个不连续的，完全分开的、非一体式的泵来提供低压下高流率的蚀刻物质。其中两泵具有分开的壳体、分开的控制器、分开的电连接以及分开的流体连接，并彼此离开很长距离位于晶片加工设备的不同空间内。

在目前的一些构造中，第一泵的入口通过螺栓连接到真空腔的底部并从真空腔接纳在低压下流动的物质。然后第一泵将物质流的压力从分子水平(在入口处)逐渐增加到约过渡水平(在出口处)。然后将物质流通过管子或管道送到第二泵。第二泵通常位于晶片加工设备的另一空间(例如地下室)，这样做的原因有几个：最主要的是它的尺寸、它所产生的噪声的量及其维护。连接两泵的流路(例如管子)通常长度在5至15米之间，最小长度3米且最大长度20米。第二泵将物质流的压力从约过渡水平(在入口处)逐渐增加到约大气压(在出口处)。然后第二泵排出物质流。

关于目前的双泵设置有几个缺点。例如，将车间内的第二泵与第一泵分开通常使空间使用效率低。此外，由于使物质流过连接两泵的长管子而会有效率损失。因而，人们需要对多个泵的替代设置和/或构造。

发明内容