半导体设备的真空抽气阀门及真空控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种半导体设备的真空抽气阀门及真空控制系统，其中，真空抽气阀门包括驱动装置、底座、转盘和一组叶片，所述叶片安装在底座和转盘之间，所述驱动装置带动转盘旋转，旋转的转盘带动各叶片在底座上同步移动，且同步移动的各叶片共同形成一抽气口，所述抽气口的形状为正多边形且以转盘的圆心为中心，所述叶片的片数与所述抽气口的边数相同，通过各叶片的同步移动调节所述抽气口的开度。本发明专利技术利用旋转的转盘控制叶片的移动以调节阀门的抽气口大小，从而控制气流的有效通过面积和反应腔体的真空压力，同时能够有效地解决因抽气方向偏心导致的等离子体分布不对称的问题，实现气流以轴对称方向的方式流通，提高反应腔体片内性能均匀性。体片内性能均匀性。体片内性能均匀性。

【技术实现步骤摘要】
半导体设备的真空抽气阀门及真空控制系统


[0001]本专利技术涉及半导体集成电路制造设备，具体涉及一种半导体设备的真空抽气阀门以及使用该真空抽气阀门的真空控制系统。

技术介绍

[0002]在半导体
，半导体设备对晶圆制造的良率影响巨大。随着超大规模集成电路时代的到来，半导体晶圆从6寸、8寸逐步增大到12寸甚至18寸等更大尺寸。随着晶圆尺寸的不断增大，晶圆制造对半导体设备的要求越来越高。其中真空反应工艺腔体是晶圆制造过程中常用到的反应腔体，其真空控制的优劣直接影响晶圆的良率。
[0003]以等离子体刻蚀为例，等离子体刻蚀(Plasma Etching Technology)通过使刻蚀气体激发形成的等离子体进行刻蚀。通常来说，在等离子体刻蚀装置中，等离子体一般是由位于反应腔室顶部的进气单元所排出的刻蚀气体经过射频激发形成，等离子体轰击位于卡盘上的晶圆，从而实现对晶圆的刻蚀。
[0004]图1为典型的8寸晶圆等离子体刻蚀机台示意图，如图1所示，等离子体刻蚀机台包括反应腔体100，反应腔体100内包括卡盘110、位于卡盘上的晶圆120和位于反应腔体100顶部中心部位的进气单元130，进气单元130与反应腔体之外的反应气体源连接，用于将反应气体输入反应腔体中。反应气体在射频源作用下电离为等离子体，以实现对晶圆的刻蚀。等离子体刻蚀机台还包括真空抽气阀门200和分子泵300，分子泵300通过真空抽气阀门200将用过的反应气体抽出反应腔体100，将反应腔体100抽成真空。晶圆工艺对真空反应腔体内等离子体的均匀性要求越来越高，反应腔体真空控制的抽气方向对等离子体的对称影响也越来越敏感。
[0005]在8寸和12寸的设备技术中，供应商为减少真空抽气对等离子体均匀性的影响，做过多次的设备布局调试和腔体结构的更新改造，但是，到目前为止，量产机器还没有真正能够实现腔体真空抽气的轴对称设置，抽气方向的非对称性对高阶工艺的影响也越来越明显。
[0006]如图1所示，在典型的8寸和早期的12寸晶圆等离子体刻蚀机台中，采用了真空抽气阀门200和分子泵300水平旁置于反应腔体100的一侧，该设计使得气流需要经过两个90度弯(如图中箭头所示)，严重导致抽气速度降低并造成抽气方向偏心。图2为图1所示的等离子体刻蚀机台反应腔体内等离子体方向的示意图。如图2所示，等离子体的实际方向510明显偏离等离子体的理想方向520，这造成等离子体在反应腔体内的分布出现明显的偏边效应，使得等离子体对晶圆反应的不对称性，从而造成晶圆在线尺寸的不均匀分布，降低了晶圆良率，如图3所示的图1所示的等离子体刻蚀机台中偏边效应造成的晶圆在线尺寸偏移的效果图。
[0007]图4为典型的12寸晶圆等离子体刻蚀机台示意图，图5为真空抽气阀门的动作示意图。如图4所示，采用了真空抽气阀门200和分子泵300垂直设置于反应腔体100下方的结构，如图5所示，真空抽气阀门200为一个整体的圆形结构，其转动方向为单向平移。图8a至图8c
为图5所示的真空抽气阀门在打开过程中的状态示意图，其中，虚线所示为真空抽气阀门，实线所示为气流流道。图8a所示为真空抽气阀门处于完全关闭的状态示意图，此时气流流道被完全封闭。图8b所示为真空抽气阀门处于部分打开的状态示意图，此时气流流道部分打开。图8c所示为真空抽气阀门处于打开极限位置的状态示意图，此时气流流道的开度最大。图5所示的方法相对于图1的晶圆等离子体刻蚀机台虽然能提高真空的抽气速率，但是由于真空抽气阀门200开启时的非对称缺点，导致其在降低抽气方向偏心、提高等离子体均匀性方面没有任何改进。图6为图4所示的等离子体刻蚀机台反应腔体内等离子体方向的示意图。如图6所示，等离子体的实际方向510明显偏离等离子体的理想方向520，实际的等离子流向仍然存在偏边效应，使得等离子体对晶圆反应出现不对称性的问题，降低了晶圆良率，如图7所示的图4所示的等离子体刻蚀机台中偏边效应造成的晶圆在线尺寸偏移的效果图。
[0008]所以在目前的主流机台中，由于设计的先天缺陷，导致真空抽气阀门200开启后，等离子体偏心产生不对称性，从而导致反应腔体100的刻蚀速率在晶圆内的均匀性下降，使晶圆在反应腔体100的不同位置的反应结果不同，直接影响产品的在线尺寸均匀性，从而造成硅片性能的片内均匀性变差，造成电性离散，以至于良率不稳定。

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的技术问题是提供一种半导体设备的真空抽气阀门及具有该真空抽气阀门的真空控制系统，可以解决现有技术中半导体设备在腔体真空抽气过程因抽气方向的偏心导致晶圆在线尺寸不均匀的问题。
[0010]为了解决上述问题，本专利技术提供的半导体设备的真空抽气阀门，包括驱动装置、底座、转盘和一组叶片，所述叶片安装在所述底座和所述转盘之间，所述驱动装置带动所述转盘旋转，旋转的所述转盘带动各叶片在所述底座上同步移动，且同步移动的各叶片共同形成一抽气口，所述抽气口的形状为正多边形且以所述转盘的圆心为中心，所述叶片的片数与所述抽气口的边数相同，通过所述各叶片的同步移动调节所述抽气口的开度。
[0011]更进一步地，所述底座的中心和所述转盘的圆心在同一竖直线上。
[0012]更进一步地，所述转盘为环状结构，其上均匀地分布有多个上下贯通的导向槽，所述导向槽的数量与所述叶片的片数相同，且所述导向槽在其延伸方向上的中心线不经过所述转盘的中心。
[0013]更进一步地，所述底座为圆形结构，所述底座的中心处形成有贯通的圆形气流流道，所述底座在所述气流流道的外围还形成有正多边形凹槽，所述正多边形凹槽的边数与所述叶片的的片数相同，所述正多边形凹槽靠近所述底座的中心的内侧壁和远离所述底座的中心的外侧壁均以所述底座的圆心为中心。
[0014]更进一步地，每个叶片的顶面形成有一导向柱，且每个叶片的底部形成有一导向块，每个导向柱插入一个所述导向槽中，且每个导向块插入到所述正多边形凹槽中一条边对应的一段凹槽中，每个叶片的两个侧面均与相邻的叶片的侧面贴合，旋转的所述转盘通过所述导向柱和所述导向槽驱使所有叶片的导向块在其所在的凹槽中同步地移动。
[0015]更进一步地，所述转盘为圆形结构，其包括内圈、外圈以及连接所述内圈和所述外圈的多个连接筋，所述连接筋的数量与所述叶片的片数相同，所述连接筋均匀地分布在所
述内圈和所述外圈之间且每个所述连接筋都形成有上下贯通的导向槽，所述导向槽在其延伸方向上的中心线不经过所述转盘的中心。
[0016]更进一步地，所述内圈的顶面、所述连接筋的顶面、所述外圈的顶面都在同一平面上，所述内圈的底面和所述连接筋的底面在同一平面上，且所述外圈的高度大于所述内圈的高度。优选的，所述外圈与所述内圈的高度差大于或等于所述叶片的厚度。
[0017]更进一步地，所述底座为圆形结构，所述底座的中心处形成有贯通的圆形气流流道，所述底座在所述气流流道的外围还形成有正多边形凹槽，所述正多边形凹槽的边数与所述叶片的的片数相同，所述正多边形凹槽靠近所述底座的中心的内侧壁和远离所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体设备的真空抽气阀门，其特征在于，包括驱动装置、底座、转盘和一组叶片，所述叶片安装在所述底座和所述转盘之间，所述驱动装置带动所述转盘旋转，旋转的所述转盘带动各叶片在所述底座上同步移动，且同步移动的各叶片共同形成一抽气口，所述抽气口的形状为正多边形且以所述转盘的圆心为中心，所述叶片的片数与所述抽气口的边数相同，通过所述各叶片的同步移动调节所述抽气口的开度。2.根据权利要求1所述的半导体设备的真空抽气阀门，其特征在于，所述底座的中心和所述转盘的圆心在同一竖直线上。3.根据权利要求2所述的半导体设备的真空抽气阀门，其特征在于，所述转盘为环状结构，其上均匀地分布有多个上下贯通的导向槽，所述导向槽的数量与所述叶片的片数相同，且所述导向槽在其延伸方向上的中心线不经过所述转盘的中心。4.根据权利要求3所述的半导体设备的真空抽气阀门，其特征在于，所述底座为圆形结构，所述底座的中心处形成有贯通的圆形气流流道，所述底座在所述气流流道的外围还形成有正多边形凹槽，所述正多边形凹槽的边数与所述叶片的的片数相同，所述正多边形凹槽靠近所述底座的中心的内侧壁和远离所述底座的中心的外侧壁均以所述底座的圆心为中心。5.根据权利要求4所述的半导体设备的真空抽气阀门，其特征在于，每个叶片的顶面形成有一导向柱，且每个叶片的底部形成有一导向块，每个导向柱插入一个所述导向槽中，且每个导向块插入到所述正多边形凹槽中一条边对应的一段凹槽中，每个叶片的两个侧面均与相邻的叶片的侧面贴合，旋转的所述转盘通过所述导向柱和所述导向槽驱使所有叶片的导向块在其所在的凹槽中同步地移动。6.根据权利要求2所述的半导体设备的真空抽气阀门，其特征在于，所述转盘为圆形结构，其包括内圈、外圈以及连接所述内圈和所述外圈的多个连接筋，所述连接筋的数量与所述叶片的片数相同，所述连接筋均匀地分布在所述内圈和所述外圈之间且每个所述连接筋都形成有上下贯通的导向槽，所述导向槽在其延伸方向上的中心线不经过所述转盘的中心。7.根据权利要求6所述的半导体设备的真空抽气阀门，其特征在于，所述内圈的顶面、所述连接筋的顶面、所述外圈的顶面都在同一平面上，所述内圈的底面和所述连接筋的底面在同一平面上，且所述外圈的高度大于所述内圈的高度。8.根据权利要求6所述的半导体设备的真空抽气阀门，其特征在于，所述底座为圆形结构，所述底座的中心处形成有贯通的圆形气流流道，所述底座在所述气流流道的外围还形成有正多边形凹槽，所述正多边形凹槽的边数与所述叶片的的片数相同，所述正多边形凹槽靠近所述底座的中心的内侧壁和远离所述底座的中心的外侧壁均以所述底座的圆心为中心，所述底座的外侧壁与所述转盘的所述外圈的内侧壁贴合。9.根据权利要求8所述的半导体设备的真空抽气阀门，其特征在于，每个叶片的顶面形成有一导向柱，且每个叶片的底部形成有一导向块，每个导向柱插入一个所述导向槽中，且每个导向块插入到所述正多边形凹槽中一条边对应的一段凹槽中，每个叶片的两个侧面均与相邻的叶片的侧面贴合，旋转的所述转盘通过所述导向柱和所述导向槽驱使所有叶片的导向块在其所在的凹槽中同步地移动。10.根据权利要求1所述的半导体设备的真空抽气阀门，其特征在于，所述叶片的片数
为6片-12片。11.一种真空控制系统，包括反应腔体、真空抽气阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：任昱，唐在峰，昂开渠，许进，
申请(专利权)人：上海华力集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：