[发明专利]用于等离子体工艺的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体工艺系统，尤其涉及一种用于等离子体工艺中的系统。

背景技术

半导体工艺中的等离子体刻蚀是集成电路制造中的关键工艺之一，被广泛应用在微处理器(CPU)、存储器和各种逻辑电路的制造中。其目的是完整的将掩模图形复制到半导体晶圆表面。等离子体刻蚀具有选择性好、对衬底的损伤较小、各向异性好等特点。晶圆的等离子体刻蚀的原理是：在低压下，工艺气体在射频功率的激发下，产生电离并形成等离子体，等离子体是由带电的电子和离子组成，刻蚀腔中的工艺气体在电子的撞击下，除了转变成离子外，还能吸收能量并形成大量的活性基团；活性反应基团和被刻蚀晶圆表面形成化学反应并形成反应生成物；反应生成物脱离被刻蚀表面，并被真空系统抽出等离子体反应腔。

等离子体刻蚀系统总体上可以分为传输模块和工艺模块等。传输模块由装卸台、机械手、晶圆中心检测器等主要部件组成，其功能是完成晶圆从晶圆盒到工艺模块的传输。装卸台用于装载晶圆盒，机械手负责晶圆的传入和传出。在传送过程中，中心检测器会自动检测晶圆中心在机械手上的位置，进而补偿机械手伸展和旋转的步数以保证晶圆被放置在工艺模块静电卡盘的中心。工艺模块是整个系统的核心，刻蚀工艺就在工艺模块中完成。一个机台可以带多个工艺模块，比如2-4个。工艺模块包括等离子体反应腔、真空及压力控制系统、射频(RF)系统、静电卡盘和晶圆温度控制系统、气体流量控制系统以及刻蚀终点检测系统等。在上述系统中，将晶圆从晶圆盒传送到等离子体反应腔的过程中，需要先经过大气传送腔，然后进入真空传送腔，最后从真空传送腔传入到工艺模块中的等离子体反应腔中进行等离子体刻蚀。其中大气传送腔和真空传送腔之间、真空传送腔和等离子体反应腔之间设置有真空锁，以保持真空环境。

在等离子体刻蚀工艺中，刻蚀过程会产生非挥发性副产物沉积于等离子体反应腔内壁表面。随着刻蚀工艺进行，等离子体反应腔内壁沉积物不断堆积，使得工艺过程中的等离子体反应腔环境不断变化，这种变化影响到刻蚀速率及其均匀性等工艺参数，造成刻蚀工艺参数的漂移。另外，沉积物附着在腔室表面后会产生开裂的现象，从而会在等离子体反应腔内产生大量的颗粒使得半导体晶圆的良品率显著降低。另一方面，在进行刻蚀时用的化学气体通常是氯基、溴基等气体，在刻蚀过程中，这些气体很容易和环境中的水分子发生反应而产生凝聚，从而形成粉尘。

因此如何改善刻蚀过程中的颗粒/粉尘状况是提高刻蚀工艺的一个重要方面。目前，传统的解决颗粒状况的方法有以下几种。

一种是在刻蚀工艺前对等离子体反应腔进行清洗。例如干法清洗，即在等离子体反应腔中没有晶圆的情况下，通入清洗用反应气体，在不开启下电极的同时开始上电极形成等离子体，这种等离子体同腔室表面的沉积物发生各向同性刻蚀，生成易挥发性物质，通过真空系统抽出腔室，从而达到去除腔室表面沉积物的作用。但使用现有技术中的清洗方法清洗完等离子体反应腔后，腔室内仍存在一定数量的颗粒，不能对等离子体反应腔中的颗粒进行彻底清除。

另外一种方法是在晶圆进行放电沉积之前，对等离子体反应腔的内壁进行一层保护膜预沉积。即先对等离子体反应腔进行等离子体放电清洗，再对等离子体反应腔进行预热，最后在等离子体反应腔内壁沉积一层保护膜。

上述两种方法，虽然能减少等离子体反应腔中颗粒的存在，但是在实践中仍然有颗粒污柒晶圆和机台的各个腔。另外，上述解决方法实施起来比较复杂，且有一定的成本。

因此，需要一种新的用于等离子体工艺的系统，能够改善等离子体工艺中的颗粒状况，提高良品率。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了改善等离子体工艺中的颗粒状况，提高良品率，本发明提供一种用于等离子体工艺的系统，该系统包括大气传送腔、真空传送腔和等离子体反应腔，该真空传送腔连接在该等离子体反应腔和该大气传送腔之间，该系统还包括抽气装置，该抽气装置的一端连接在该大气传送腔上，该抽气装置用于从该大气传送腔向所述系统的外部进行抽气。

进一步地，该抽气装置包括抽气管和抽气泵，该抽气管连接在该大气传送腔和该抽气泵之间。

该抽气管由不锈钢材料制成，其内部涂覆有抗腐蚀涂层。或者该抽气管由PVDF材料制成。