[發(fā)明專利]用于半導(dǎo)體加工的管路系統(tǒng)與控制

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910224966.2
• 申請日: 2009-11-26
• 公開（公告）號: CN101901741A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張奕斌;陳其賢
• 申請（專利權(quán)）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;F17D1/04
• 代理公司: 隆天國際知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 鄭特強(qiáng);黃艷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，特別是涉及與晶圓加工機(jī)器或工具有關(guān)的管路系統(tǒng)。

背景技術(shù)

一般而言，將多數(shù)材料層與組件建立于一半導(dǎo)體基底之上，如此便可形成了現(xiàn)代半導(dǎo)體電子裝置組裝結(jié)構(gòu)(例如：集成電路(IC)芯片)。一單一晶圓可包括多個(gè)個(gè)別集成電路或晶粒，隨后可在后續(xù)的制作過程中經(jīng)由現(xiàn)有的單切或晶切的一切割加工而對于個(gè)別集成電路或晶粒進(jìn)行分離。半導(dǎo)體裝置結(jié)合了多數(shù)的電性主動(dòng)組件，這些主動(dòng)組件形成于一電絕緣材料或一介電材料之中。通過各種附加的圖樣化與沉積加工(例如：波紋及雙波紋)可將多個(gè)金屬導(dǎo)體或金屬間連接物形成于介電材料之中，如此便可將這些主動(dòng)組件共同地電性耦接于不同層結(jié)構(gòu)及/或單一層結(jié)構(gòu)之中。因此，在現(xiàn)代半導(dǎo)體制造中是必需進(jìn)行重復(fù)性的數(shù)個(gè)程序步驟順序，這些程序步驟包括了材料沉積(導(dǎo)電金屬與非導(dǎo)電材料)、在沉積材料中的光刻電路圖樣及選擇性材料移除(例如：蝕刻與灰化)，由此以逐步地形成半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)。

上述的部分的半導(dǎo)體加工是在商業(yè)通用真空處理工具機(jī)或機(jī)器中進(jìn)行。這些真空處理工具機(jī)或機(jī)器包括一加熱真空處理室與一真空源，其中，加熱真空處理室用以握持一個(gè)或多個(gè)晶圓，真空源為流體連接于加熱真空處理室。一般而言，這些工具機(jī)或機(jī)器還包括一氣體供給系統(tǒng)，此氣體供給系統(tǒng)將反應(yīng)物處理氣體引入于真空處理室之中，由此可應(yīng)用于傳統(tǒng)蝕刻/灰化加工之中，并且就蒸汽沉積加工(例如：化學(xué)汽相沉積(CVD)、物理汽相沉積(PVD)等)中的對于晶圓進(jìn)行薄膜層或多種材料的增加而言，利用上述方式便可對于晶圓或蒸汽沉積加工中的半導(dǎo)體材料進(jìn)行移除。真空源可降低在加熱真空處理室中的壓力或可對于加熱真空處理室中的氣體進(jìn)行排放或抽吸，因而建立了加熱真空處理室至真空源的氣體流動(dòng)。一般而言，用于加熱真空處理室的真空源是經(jīng)由一真空泵所提供，此真空泵可經(jīng)由真空排氣管路與閥件而流動(dòng)連接于加熱真空處理室。

圖1表示一現(xiàn)有半導(dǎo)體真空處理機(jī)器或系統(tǒng)10及真空管路布置的一例子的附圖。半導(dǎo)體真空處理系統(tǒng)10包括一真空處理室11、一氣體供給系統(tǒng)13、一真空泵14、一真空泵送管路15及一單一組合壓力控制與隔離閥16，其中，真空泵送管路15將真空處理室11連接于真空泵14。真空處理室11用以對于一基底12所支承的一個(gè)或多個(gè)晶圓W進(jìn)行握持。如圖所示，真空泵送管路15的四入口19耦接于位于真空處理室11內(nèi)的多個(gè)泵送埠，這些泵送埠設(shè)置在接近于各晶圓W的位置上。經(jīng)由壓力計(jì)或傳感器17對于實(shí)際室壓力P進(jìn)行測量且將一對應(yīng)數(shù)字或模擬壓力信號傳送至一壓力控制器18之下，如此便可在真空處理室11中維持所需的真空壓力。壓力控制器18可對于實(shí)際室壓力P與一既定所需設(shè)定點(diǎn)壓力Ps之間進(jìn)行比較。如果實(shí)際室壓力P與設(shè)定點(diǎn)壓力Ps之間的變化超過了一既定臨界限，則壓力控制器18便會(huì)傳送一信號以對于壓力控制與隔離閥16進(jìn)行節(jié)流，直到實(shí)際室壓力P恢復(fù)至所需壓力范圍內(nèi)為止才會(huì)停止壓力控制與隔離閥16的節(jié)流。

然而，上述傳統(tǒng)真空處理系統(tǒng)相當(dāng)容易產(chǎn)生以下的問題。在非對稱真空泵送管路15的布置與多支管的作用下，在各支管及/或入口19內(nèi)、真空處理室11的對應(yīng)部分將會(huì)產(chǎn)生不平衡真空壓力，導(dǎo)致了一不平均氣體流動(dòng)樣式通過真空處理室11，因而造成了一單一晶圓或晶圓與晶圓間之一者具有不均勻材料移除或沉積，進(jìn)而使得正常廢晶粒比率大幅的提升。雖然上述的問題較不會(huì)出現(xiàn)在300毫米晶圓或較小晶圓的制作過程之中，但在450毫米次世代晶圓的較大尺寸晶圓的制作過程中將無法避免流體流動(dòng)與壓力的不平衡的產(chǎn)生。再者，由于真空泵送管路15的多支管與復(fù)雜結(jié)構(gòu)的作用下，除了造成流動(dòng)阻值的增加之外，同時(shí)亦造成了較低泵送效率與較高操作成本。

上述傳統(tǒng)真空處理系統(tǒng)的另一問題在于：在真空泵送管路15中的固態(tài)加工產(chǎn)物(例如：粉末、殘留物、粒子等)的集結(jié)或聚集，這些固態(tài)加工副產(chǎn)物的集結(jié)或聚集的問題會(huì)在真空處理室11中所進(jìn)行的半導(dǎo)體材料的移除作業(yè)或沉積加工中出現(xiàn)。微粒副產(chǎn)物的集結(jié)會(huì)造成了真空管路的有效內(nèi)徑的縮減、在真空處理室11中的背壓的升高、降低氣體流動(dòng)而導(dǎo)致管路中的較高副產(chǎn)物聚集率。真空管路的縮減的內(nèi)管徑會(huì)造成流阻的增加與泵送效率的降低。此外，在微粒加工副產(chǎn)物的影響作用下，上述的真空處理室11中的造成晶圓的不均勻材料移除或沉積的壓力平衡問題與不平均氣流的問題將會(huì)更為嚴(yán)重。因此，對于半導(dǎo)體制造機(jī)器進(jìn)行周期性維修與停工期是必要的，通過對于真空泵送管路15進(jìn)行拆解且對于微粒副產(chǎn)物進(jìn)行移除。