一種多腔室等離子處理裝置及其壓力測試方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種多腔室等離子處理裝置，其中，所述等離子處理裝置包括至少兩個子腔室，在兩個子腔室之間的隔離壁上具有開口，在每個子腔室內(nèi)部的基臺上都放置有基片進行制程，其中，所述等離子處理腔室上設(shè)置有一壓力測試裝置，其分別連接于所述每個子腔室，在所述壓力測試裝置和每個子腔室之間還分別串聯(lián)有一個閥門。本發(fā)明還提供了用于上述多腔室等離子處理裝置的壓力測試方法。本發(fā)明的測試機制能夠單獨對多腔室等離子處理裝置的每個子腔室進行單獨測試，準(zhǔn)確度得到了提高，并且能夠延長壓力測試裝置的使用壽命。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種多腔室等離子處理裝置及其壓力測試 方法。 一種多腔室等離子處理裝置及其壓力測試方法

【背景技術(shù)】
[0002] 等離子處理裝置利用真空反應(yīng)室的工作原理進行半導(dǎo)體基片和等離子平板的基 片的加工。真空反應(yīng)室的工作原理是在真空反應(yīng)室中通入含有適當(dāng)刻蝕劑源氣體的反應(yīng)氣 體，然后再對該真空反應(yīng)室進行射頻能量輸入，以激活反應(yīng)氣體，來激發(fā)和維持等離子體， 以便分別刻蝕基片表面上的材料層或在基片表面上淀積材料層，進而對半導(dǎo)體基片和等離 子平板進行加工。
[0003] 在包括多腔室等離子處理裝置中，多個子腔室上承載的基片同時進行同一制程反 應(yīng)。以兩個子腔室的等離子處理裝置為例，其包括兩個子腔室具有相同的制程壓力，通入相 同的制程氣體，通入射頻能量對制程氣體進行等離子激發(fā)，以在同一時刻開始進行同一制 程，待該制程完成以后再進入下一制程。
[0004] 在整個制程過程中需要實時監(jiān)控每個子腔室的壓力值，在現(xiàn)有技術(shù)的多腔室等離 子處理裝置中，所有子腔室共用一個壓力測試裝置，在壓力測試裝置獲得讀數(shù)以后再取平 均值，并認(rèn)為該平均值就是每個腔室的壓力值。但是，這樣的測試機制忽略了每個腔室的互 相影響。特別是在僅使用一個子腔室的情況下，由于另外一個子腔室并不進行制程，所以不 需要獲得該子腔室的壓力值，而由于該子腔室并未進行制程其中的內(nèi)部環(huán)境和執(zhí)行制程的 子腔室的內(nèi)部環(huán)境截然不同，如果還是按照現(xiàn)有技術(shù)的壓力測試機制，將產(chǎn)生較大誤差。
[0005] 因此，業(yè)內(nèi)需要一種能夠分別測試各個子腔室的壓力測試機制，且能夠提高測試 精度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對【背景技術(shù)】中的上述問題，本發(fā)明提出了一種用于多腔室等離子處理裝置和壓 力測試方法。
[0007] 本發(fā)明第一方面提供了一種多腔室等離子處理裝置，其中，所述等離子處理裝置 包括至少兩個子腔室，在兩個子腔室之間的隔離壁上具有開口，在每個子腔室內(nèi)部的基臺 上都放置有基片進行制程，其中，所述等離子處理腔室上設(shè)置有一壓力測試裝置，其分別連 接于所述每個子腔室，在所述壓力測試裝置和每個子腔室之間還分別串聯(lián)有一個閥門。
[0008] 進一步地，通過所述閥門的開關(guān)和閉合能夠控制所述壓力測試裝置與腔室的壓力 連通。
[0009] 進一步地，所述壓力測試裝置包括壓力計。
[0010] 進一步地，所述閥門包括三通擋板閥、三通截止閥。
[0011] 進一步地，所述等離子處理裝置的下部還設(shè)置了一真空泵，其能夠?qū)⒚總€子腔室 的制程冗余和雜質(zhì)排出制程區(qū)域。
[0012] 進一步地，所述等離子處理裝置還包括一氣體源，其能夠?qū)⒅瞥虤怏w分別輸送入 每個子腔室。
[0013] 進一步地，所述氣體源能夠通過每個子腔室頂部設(shè)置的氣體噴淋頭將制程氣體輸 送到每個子腔室的制程區(qū)域。
[0014] 進一步地，所述每個子腔室的基臺上的基片外圍還設(shè)置有一聚焦環(huán)。
[0015] 進一步地，所述每個子腔室的基臺外圍還設(shè)置有約束環(huán)。
[0016] 本發(fā)明第二方面提供了一種如第一方面所述的多腔室等離子處理裝置的壓力測 試方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：
[0017] 在單位時間內(nèi)將所述等離子處理裝置的其中一個子腔室和所述壓力測試裝置之 間的閥門開啟，而關(guān)閉其他所有閥門；
[0018] 在所述壓力測試裝置獲得讀數(shù)以后，關(guān)閉該閥門。
[0019] 本發(fā)明提供的壓力測試機制能夠?qū)Χ嗲皇业入x子處理裝置的多個子腔室分別進 行測試，且測試結(jié)果的準(zhǔn)確度得到了極大提高。本發(fā)明還能夠保護壓力測試裝置不受損壞， 延長壓力測試裝置的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的多腔室等離子處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一個具體實施例的多腔室等離子處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0022] 以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】進行說明。
[0023] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的多腔室等離子處理裝置100的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，等離子處理裝 置100包括兩個子腔室，第一子腔室105a和第二子腔室105b，第一子腔室105a和第二子腔 室105b通過隔離壁107被物理地隔開。其中，腔室體通常由導(dǎo)電的金屬材料(如鋁）制成。 第一子腔室l〇5a和第二子腔室105b各具有一個基座，第一基座103a和第二基座103b，每 個基座上分別放置第一基片W11和第二基片W12以便進行工藝處理。在每個腔室的腔室頂 部設(shè)置有氣體噴淋頭l〇2a和102b，反應(yīng)氣體通過氣體源101從處理腔室的頂部分別進入 第一子腔室l〇5a和第二子腔室105b。反應(yīng)氣體能夠被激發(fā)在上下電極之間分別形成。第 一射頻功率源l〇4a和第二射頻功率源104b分別連接于設(shè)定與第一基座103a和第二基座 103b中的下電極，以形成高頻能量點燃和維持等離子體。第一子腔室105a和第二子腔室 105b還分別包括一約束環(huán)(未示出），用于將制程粒子分別約束在第一制程區(qū)域P11和第二 制程區(qū)域P12內(nèi)。在等離子體處理裝置100的下方連接有一個真空泵106,用于將處理過 程中將用過的反應(yīng)氣體及副產(chǎn)品氣體抽出制程區(qū)域。此外，還采用壓力均衡機制來平衡兩 個制程區(qū)域P11和P12之間的壓力。室體(包括隔離壁107)被接地，從而在兩個制程區(qū)域 P11和P12之間提供電場隔離，有助于避免射頻串?dāng)_。在第一基座103a和第二基座103b的 外圍分別設(shè)置了第一約束環(huán)l〇8a和第二約束環(huán)108b，所述第一約束環(huán)108a和第二約束環(huán) l〇8b分別用于將等離子體分別約束在制程區(qū)域P11和P12之內(nèi)，并讓雜質(zhì)和制程冗余分別 通過。
[0024] 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)提供的多腔室等離子處理裝置的每個子腔室壓力測試機制，等離子 處理裝置100的頂部之上還設(shè)置有一個壓力測試裝置109,其分別連接于第一子腔室105a 和第二子腔室l〇5b。由于壓力測試裝置109和第一子腔室105a和第二子腔室105b任一個 之間都并未設(shè)置任何控制裝置，因此一旦開始測試腔室壓力，壓力測試裝置109所測得的 讀數(shù)都必然與第一子腔室l〇5a和第二子腔室105b的兩個都相關(guān)。例如，在壓力測試裝置 109測得讀數(shù)后，將讀書除以2就認(rèn)為是第一子腔室105a和第二子腔室105b的壓力值。
[0025] 然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，雖然在隔離壁107上具有開口，理論上認(rèn)為第一 子腔室105a和第二子腔室105b的壓力值應(yīng)是相同的，但是這是極理想的情況，就算第一子 腔室105a和第二子腔室105b在同一時間同時開始進行同一制程，也不可能實現(xiàn)。此外，基 片都是一批一批地進行制程，假如一批待制程的基片是奇數(shù)個，那么必然最后會用第一子 腔室105a和第二子腔室105b的任一個進行制程，而其他一個子腔室則空置。在這種情況 下，第一子腔室l〇5a和第二子腔室105b的壓力值更不可能相同，勢必會產(chǎn)生較大誤差。
[0026] 因此，本發(fā)明提出了一種適用于多腔室等離子處理裝置的壓力測試機制，其可以 實現(xiàn)分別對每個子腔室單獨進行壓力測試，從而將子腔室之間的相互影響對壓力測試的干 擾降低到最低，測試結(jié)果準(zhǔn)確高效。
[0027] 本發(fā)明第一方面提供一種多腔室等離子處理裝置。參照附圖2,圖，2是根據(jù)本發(fā) 明的一個具體實施例的多腔室等離子處理裝置200的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，等離子處理裝置 200包括兩個子腔室，第一子腔室205a和第二子腔室205b，第一子腔室205a和第二子腔室 205b通過隔離壁207被物理地隔開。其中，腔室體通常由導(dǎo)電的金屬材料(如鋁)制成。第 一子腔室205a和第二子腔室205b各具有一個基座，第一基座203a和第二基座203b，每個 基座上分別放置第一基片W21和第二基片W22以便進行工藝處理。在每個腔室的腔室頂部 設(shè)置有氣體噴淋頭202a和202b，反應(yīng)氣體通過氣體源201從處理腔室的頂部分別進入第一 子腔室205a和第二子腔室205b。反應(yīng)氣體能夠被激發(fā)在上下電極之間分別形成。第一射 頻功率源204a和第二射頻功率源204b分別連接于設(shè)定與第一基座203a和第二基座203b 中的下電極，以形成高頻能量點燃和維持等離子體。第一子腔室205a和第二子腔室205b 還分別包括一約束環(huán)(未示出），用于將制程粒子分別約束在第一制程區(qū)域P21和第二制程 區(qū)域P22內(nèi)。在等離子體處理裝置200的下方連接有一個真空泵206,用于將處理過程中將 用過的反應(yīng)氣體及副產(chǎn)品氣體抽出制程區(qū)域。此外，還采用壓力均衡機制來平衡兩個制程 區(qū)域P21和P22之間的壓力。室體(包括隔離壁207)被接地，從而在兩個制程區(qū)域P21和 P22之間提供電場隔離，有助于避免射頻串?dāng)_。在第一基座203a和第二基座203b的外圍 分別設(shè)置了第一約束環(huán)208a和第二約束環(huán)208b，所述第一約束環(huán)208a和第二約束環(huán)208b 分別用于將等離子體分別約束在制程區(qū)域P21和P22之內(nèi)，并讓雜質(zhì)和制程冗余分別通過。 此外，所述每個子腔室的基臺上的基片外圍還設(shè)置有一聚焦環(huán)(未示出）。
[0028] 其中，如圖2所示，所述等離子處理腔室200上設(shè)置有一壓力測試裝置209,其分別 連接于所述每個子腔室。在本實施例中，所述等離子處理腔室200包括兩個子腔室，分別是 第一子腔室l〇5a和第二子腔室105b。在所述壓力測試裝置209和每個子腔室之間還分別 串聯(lián)有一個閥門，具體地，在壓力測試裝置209和第一子腔室105a之間串聯(lián)有一第一閥門 210a，在壓力測試裝置209和第二子腔室105b之間串聯(lián)有一第二閥門210b。通過所述一第 一閥門210a和第二閥門210b的開關(guān)和閉合能夠控制所述壓力測試裝置209與第一子腔室 205a和第二子腔室205b的壓力連通。具體地，當(dāng)?shù)谝婚y門210a開啟而第二閥門210b關(guān)閉 時，壓力測試裝置209選擇性地和第一腔室205a連接而不與第二腔室205b連接，因此此時 壓力測試裝置209能夠單獨測試第一腔室205a的腔室壓力，而屏蔽了第二腔室205b對第 一腔室205a的壓力的影響因素。反之，當(dāng)?shù)诙y門210b開啟而第一閥門210a關(guān)閉時，壓 力測試裝置209選擇性地和第二腔室205b連接而不與第一腔室205a連接，因此此時壓力 測試裝置209能夠單獨測試第二腔室205b的腔室壓力，而屏蔽了第一腔室205a對第二腔 室205b的壓力的影響因素。此外，當(dāng)?shù)谝婚y門210a和第二閥門210b同時關(guān)閉時，壓力測 試裝置209則斷開對兩個子腔室的連接。當(dāng)?shù)谝婚y門210a和第二閥門210b同時開啟時， 壓力測試裝置209則可以執(zhí)行和現(xiàn)有技術(shù)的多腔室等離子處理裝置一樣的壓力測試機制。
[0029] 典型地，所述壓力測試裝置209包括壓力計。
[0030] 典型地，所述閥門包括三通擋板閥、三通截止閥。
[0031] 如圖2所示，本發(fā)明第二方面提供了多腔室等離子處理裝置200的壓力測試方法， 所述方法包括如下步驟：
[0032] 在單位時間內(nèi)將所述等離子處理裝置200的其中一個子腔室和所述壓力測試裝 置之間的閥門開啟，而關(guān)閉其他所有閥門。典型地，在本實施例中，可將第一子腔室205a和 壓力測試裝置209之間的第一閥門210a開啟，而關(guān)閉第二子腔室205b和壓力測試裝置209 之間的第二閥門210b。
[0033] 在所述壓力測試裝置209獲得讀數(shù)以后，關(guān)閉該第一閥門210a。
[0034] 本發(fā)明提供的用于多腔室等離子處理裝置的壓力測試機制通過在每個子腔室和 壓力測試裝置之間分別設(shè)置閥門，從而通過控制每個閥門的開啟關(guān)閉以及各個閥門開啟和 關(guān)閉的組合，可以分別獨立地測試其中一個或者幾個子腔室的腔室壓力，而屏蔽其他不需 要測試的子腔室對目標(biāo)測試腔室的影響。并且，測試效果更好更準(zhǔn)確，充分說明了本發(fā)明的 優(yōu)越性。
[0035] 同時，本發(fā)明能夠提供保護壓力測試裝置，延長其使用壽命。因為當(dāng)時多腔室真空 處理裝置需要使用真空泵泵出雜質(zhì)和制程冗余或者清洗的時候，通過將所有連接到子腔室 和壓力測試裝置之間的閥門全部關(guān)閉，能夠?qū)毫y試裝置和腔室隔離，從而達到保護壓 力測試裝置的目的。
[0036] 下面參見附圖1和附圖2,比較現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的多腔室等離子處理裝置的子 腔室壓力測試機制。假設(shè)現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明都利用同一裝置執(zhí)行同一制程，且第一子腔室 105a/205a的壓力值為45mt、第二子腔室105b/205b的壓力值為35mt。參照圖1，由于現(xiàn)有 技術(shù)的多腔室等離子處理裝置的子腔室壓力測試機制是通過同時將壓力測試裝置109連 接至第一子腔室105a和第二子腔室105b，然后將所測得壓力值取平均數(shù)的方式，因此，現(xiàn) 有技術(shù)測得的第一子腔室l〇5a和第二子腔室105b的壓力值應(yīng)該為45+35除以2,即40mt。 參照圖2,本發(fā)明的多腔室等離子處理裝置的子腔室壓力測試機制是通過同時將壓力測試 裝置209分別連接至第一子腔室205a和第二子腔室205b，并通過第一閥門210a和第二 閥門210b的開啟和閉合來分別測試每個子腔室，因此測得的第一子腔室205a的壓力值為 45mt、第二子腔室205b的壓力值為35mt。由此可見，本發(fā)明的測試結(jié)果更為準(zhǔn)確和可靠。 [0037] 盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的 描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的 多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
【權(quán)利要求】
1. 一種多腔室等離子處理裝置，其中，所述等離子處理裝置包括至少兩個子腔室，在兩 個子腔室之間的隔離壁上具有開口，在每個子腔室內(nèi)部的基臺上都放置有基片進行制程， 其特征在于，所述等離子處理腔室上設(shè)置有一壓力測試裝置，其分別連接于所述每個子腔 室，在所述壓力測試裝置和每個子腔室之間還分別串聯(lián)有一個閥門。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔室等離子處理裝置，其特征在于，通過所述閥門的開啟 和閉合能夠控制所述壓力測試裝置與腔室的壓力連通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔室等離子處理裝置，其特征在于，所述壓力測試裝置包 括壓力計。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔室等離子處理裝置，其特征在于，所述閥門包括三通擋 板閥、三通截止閥。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔室等離子處理裝置，其特征在于，所述等離子處理裝置 的下部還設(shè)置了一真空泵，其能夠?qū)⒚總€子腔室的制程冗余和雜質(zhì)排出制程區(qū)域。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔室等離子處理裝置，其特征在于，所述等離子處理裝置 還包括一氣體源，其能夠?qū)⒅瞥虤怏w分別輸送入每個子腔室。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的多腔室等離子處理裝置，其特征在于，所述氣體源能夠通過 每個子腔室頂部設(shè)置的氣體噴淋頭將制程氣體輸送到每個子腔室的制程區(qū)域。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔室等離子處理裝置，其特征在于，所述每個子腔室的基 臺上的基片外圍還設(shè)置有一聚焦環(huán)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔室等離子處理裝置，其特征在于，所述每個子腔室的基 臺外圍還設(shè)置有約束環(huán)。
10. -種用于根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項所述的多腔室等離子處理裝置的壓力測試方 法，其特征在于，所述方法包括如下步驟： 在單位時間內(nèi)將所述等離子處理裝置的其中一個子腔室和所述壓力測試裝置之間的 閥門開啟，而關(guān)閉其他所有閥門； 在所述壓力測試裝置獲得讀數(shù)以后，關(guān)閉該閥門。
【文檔編號】H01J37/244GK104124128SQ201310143617
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月24日
【發(fā)明者】陳妙娟, 左濤濤, 高穎, 徐朝陽, 倪圖強 申請人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司