[发明专利]进气系统及基片处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体地，涉及一种进气系统及基片处理设备。

背景技术

目前，深硅刻蚀工艺逐渐成为MEMS加工领域及TSV技术中最炙手可热的工艺之一，而深硅刻蚀工艺相对于一般的硅刻蚀工艺，主要区别在于：深硅刻蚀工艺的刻蚀深度远大于一般的硅刻蚀工艺，深硅刻蚀工艺的刻蚀深度一般为几十微米甚至可以达到上百微米，而一般硅刻蚀工艺的刻蚀深度则小于1微米。要刻蚀厚度为几十微米的硅材料，就要求深硅刻蚀工艺具有更快的刻蚀速率，更高的选择比及更大的深宽比。

为此，在进行深硅刻蚀工艺的过程中，其整个刻蚀过程通常为沉积作业与刻蚀作业的交替循环(如，德国Robert Bosch公司发明的Bosch工艺)。其中，刻蚀作业所采用的反应气体通常具有很高的刻蚀速率，如SF₆，以增加硅槽深度；而沉积作业所采用的反应气体是用于在硅槽侧壁沉积一层聚合物保护膜来保护硅槽侧壁不被刻蚀，如C₄F₈。由此可知，在沉积作业与刻蚀作业的交替循环的过程中，往往需要一种进气系统，其能够使两种或更多种不同的气体不断切换地通入反应腔室中，以适应不同作业的交替循环。

图1a为现有的一种基片处理设备的结构示意图。图1b为图1a中进气系统的原理框图。请一并参阅图1a和图1b，基片处理设备包括反应腔室10和进气系统。其中，反应腔室10的顶壁为介质窗14，并且在介质窗14的上方设置有射频线圈15，射频线圈15依次与第一匹配器16和射频电源17连接，用以向反应腔室10加载射频功率，以使反应腔室10中的反应气体激发形成等离子体；在反应腔室10内设置有用于承载基片12的卡盘11，并且卡盘11依次与第二匹配器18和偏压电源19连接，用以对基片12加载偏压功率，以使形成的等离子体对基片12进行刻蚀。进气系统包括设置在介质窗14的靠近中心位置处的气体喷嘴13、进气管路20和气源柜21。其中，气源柜21包括用于提供不同气体的多个气源211；进气管路20连接在气体喷嘴13和各个气源211之间，用以将自相应的气源211输出的气体经由气体喷嘴13输送至反应腔室10中，并且在进气管路20上设置有阀门22，用以接通或断开进气管路20。

采用上述基片处理设备进行刻蚀工艺的工作流程具体为：

进行沉积作业。开启阀门22，同时开启沉积作业所需的气源211，此时自被开启的气源211输出的沉积气体汇聚至进气管路20中，且依次流经进气管路20和气体喷嘴13进入反应腔室10中。

沉积排气步骤。关闭沉积作业所需的气源211，同时排出反应腔室10以及残留在进气管路20中的沉积气体。

进行刻蚀作业。开启刻蚀作业所需的气源211，此时自被开启的气源211输出的刻蚀气体流经的路线与上述沉积气体相同。

刻蚀排气步骤。关闭刻蚀作业所需的气源211，同时排出反应腔室10以及残留在进气管路20中的刻蚀气体。

循环进行上述沉积作业、沉积排气步骤、刻蚀作业和刻蚀排气步骤至少一次。

上述进气系统在实际应用中不可避免地存在以下问题，即：在进行沉积排气或刻蚀排气步骤时，由于进气管路20中残留的气体必须流经进气管路20的全程之后排入反应腔室10中，再自反应腔室10排出，导致残留气体的排气时间较长，而且，由于上述进气管路20仅有一条干路，这使得后续作业所需的气体必须等待前一次作业残留在进气管路中的气体排出完毕后才能通入反应腔室中，导致上述进气系统切换通入反应腔室中的气体种类的效率较低，从而降低了基片处理设备的工艺效率。虽然可以通过缩短进气管路20的长度来缩短残留气体排出进气管路20的时间，但是，由于受到在气体喷嘴13附近设置的诸如射频系统、加热系统等所占空间的限制，进气管路20的长度的缩短量有限，从而无法有效缩短进气管路20中残留气体排出的时间。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种进气系统及基片处理设备，其切换反应腔室中的气体种类的效率较高，从而可以提高工艺效率。