[發明專利]進氣系統及基片處理設備

有效

• 申請號: 201310018695.1
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103943534B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 楊盟
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/3065
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 彭瑞欣,張天舒

技術領域

本發明涉及微電子技術領域，具體地，涉及一種進氣系統及基片處理設備。

背景技術

目前，深硅刻蝕工藝逐漸成為MEMS加工領域及TSV技術中最炙手可熱的工藝之一，而深硅刻蝕工藝相對于一般的硅刻蝕工藝，主要區別在于：深硅刻蝕工藝的刻蝕深度遠大于一般的硅刻蝕工藝，深硅刻蝕工藝的刻蝕深度一般為幾十微米甚至可以達到上百微米，而一般硅刻蝕工藝的刻蝕深度則小于1微米。要刻蝕厚度為幾十微米的硅材料，就要求深硅刻蝕工藝具有更快的刻蝕速率，更高的選擇比及更大的深寬比。

為此，在進行深硅刻蝕工藝的過程中，其整個刻蝕過程通常為沉積作業與刻蝕作業的交替循環(如，德國Robert Bosch公司發明的Bosch工藝)。其中，刻蝕作業所采用的反應氣體通常具有很高的刻蝕速率，如SF₆，以增加硅槽深度；而沉積作業所采用的反應氣體是用于在硅槽側壁沉積一層聚合物保護膜來保護硅槽側壁不被刻蝕，如C₄F₈。由此可知，在沉積作業與刻蝕作業的交替循環的過程中，往往需要一種進氣系統，其能夠使兩種或更多種不同的氣體不斷切換地通入反應腔室中，以適應不同作業的交替循環。

圖1a為現有的一種基片處理設備的結構示意圖。圖1b為圖1a中進氣系統的原理框圖。請一并參閱圖1a和圖1b，基片處理設備包括反應腔室10和進氣系統。其中，反應腔室10的頂壁為介質窗14，并且在介質窗14的上方設置有射頻線圈15，射頻線圈15依次與第一匹配器16和射頻電源17連接，用以向反應腔室10加載射頻功率，以使反應腔室10中的反應氣體激發形成等離子體；在反應腔室10內設置有用于承載基片12的卡盤11，并且卡盤11依次與第二匹配器18和偏壓電源19連接，用以對基片12加載偏壓功率，以使形成的等離子體對基片12進行刻蝕。進氣系統包括設置在介質窗14的靠近中心位置處的氣體噴嘴13、進氣管路20和氣源柜21。其中，氣源柜21包括用于提供不同氣體的多個氣源211；進氣管路20連接在氣體噴嘴13和各個氣源211之間，用以將自相應的氣源211輸出的氣體經由氣體噴嘴13輸送至反應腔室10中，并且在進氣管路20上設置有閥門22，用以接通或斷開進氣管路20。

采用上述基片處理設備進行刻蝕工藝的工作流程具體為：

進行沉積作業。開啟閥門22，同時開啟沉積作業所需的氣源211，此時自被開啟的氣源211輸出的沉積氣體匯聚至進氣管路20中，且依次流經進氣管路20和氣體噴嘴13進入反應腔室10中。

沉積排氣步驟。關閉沉積作業所需的氣源211，同時排出反應腔室10以及殘留在進氣管路20中的沉積氣體。

進行刻蝕作業。開啟刻蝕作業所需的氣源211，此時自被開啟的氣源211輸出的刻蝕氣體流經的路線與上述沉積氣體相同。

刻蝕排氣步驟。關閉刻蝕作業所需的氣源211，同時排出反應腔室10以及殘留在進氣管路20中的刻蝕氣體。

循環進行上述沉積作業、沉積排氣步驟、刻蝕作業和刻蝕排氣步驟至少一次。

上述進氣系統在實際應用中不可避免地存在以下問題，即：在進行沉積排氣或刻蝕排氣步驟時，由于進氣管路20中殘留的氣體必須流經進氣管路20的全程之后排入反應腔室10中，再自反應腔室10排出，導致殘留氣體的排氣時間較長，而且，由于上述進氣管路20僅有一條干路，這使得后續作業所需的氣體必須等待前一次作業殘留在進氣管路中的氣體排出完畢后才能通入反應腔室中，導致上述進氣系統切換通入反應腔室中的氣體種類的效率較低，從而降低了基片處理設備的工藝效率。雖然可以通過縮短進氣管路20的長度來縮短殘留氣體排出進氣管路20的時間，但是，由于受到在氣體噴嘴13附近設置的諸如射頻系統、加熱系統等所占空間的限制，進氣管路20的長度的縮短量有限，從而無法有效縮短進氣管路20中殘留氣體排出的時間。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種進氣系統及基片處理設備，其切換反應腔室中的氣體種類的效率較高，從而可以提高工藝效率。