处理室、真空设备及抽真空方法与流程

本技术涉及半导体，尤其涉及一种处理室、真空设备及抽真空方法。

背景技术：

1、在半导体制造领域，与半导体制造相关的光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备、检测设备等都会涉及到真空条件，其设备需要能够实现超真空状态，即设备的真空度需要小于等于10-8pa。而获得超真空的必要条件之一在于对真空腔壁和内部器件的表面进行烘烤处理，增加气体的解吸率和扩散率，方便实现超真空。

2、目前，用于对设备的真空腔进行烘烤的技术传热效率低、腔内温度不均匀、对超真空的实现作用有限，设备的抽真空处理耗时较长、抽真空效率有限。

技术实现思路

1、本技术提供了一种处理室、真空设备及抽真空方法，能够在抽真空过程中使处理室的核心区域快速加热、实现优先排气，加速设备的抽真空。

2、第一方面，本技术提供一种处理室，可以形成真空环境对产品进行处理，例如对半导体进行离子辐射、刻蚀、薄膜沉积、性能检测等处理。该处理室包括处理腔室、处理模组、和烘烤模组。处理腔室具有内部空间，处理模组和烘烤模组设置于处理腔室的内部空间内。处理模组即用于对产品进行处理的器件，处理模组所在的位置可以认为是处理腔室的核心区域。依照处理模组所在位置，可以将处理腔室的内部空间划分为第一区域和第二区域，处理模组即设置于第一区域，第二区域包围第一区域。烘烤模组可以对真空腔的内壁以及处理模组的表面进行原位烘烤处理，以利于抽真空时排气。具体地，烘烤模组包括至少两个辐射灯组件，第一区域位于每个辐射灯组件的辐射范围内，处理模组能够被该至少两个辐射灯组件辐射。该烘烤模组在处理模组表面的辐射强度大于烘烤模组在处理腔室内壁的辐射强度。每个辐射灯组件都能够照射到处理模组上，使得各个辐射灯组件的辐射热量在处理模组处得到叠加，处理模组处的平均辐射温度高于处理腔室内壁的温度，实现处理腔室内温度梯度的划分。处理模组表面的温度能够高于处理腔室内壁的温度20-40℃左右。在对处理腔室进行抽真空处理时，由于辐射灯组件的烘烤，处理模组表面的排气速度将高于处理腔室内壁的排气速度，吸附于处理模组表面的气体分子将会先转移到处理腔室的内壁，然后经处理腔室的排气口排出，可以保证处理腔室的核心区域的排气效率，确保核心区域的极限真空度和达到极限真空的速度。此外，烘烤模组包括的至少两个辐射灯组件，可以根据需要安排布置，以尽可能减少烘烤盲区，增加烘烤模组的烘烤覆盖范围，尽量大范围地辐射到处理腔室的内壁，以利于处理腔室在抽真空时排气。

3、其中，为了保证处理模组的表面温度保持均衡，可以将处理模组与每个辐射灯组件之间的距离设置为相同。

4、一种可能实现的方式中，烘烤模组包括两个辐射灯组件，两个辐射灯组件可以以对称的方式设置于处理模组的两侧。

5、一种可能实现的方式中，烘烤模组包括三个或者三个以上辐射灯组件，这些辐射灯组件可以以处理模组为中心环形针阵列。

6、在具体实施中，辐射灯组件由于自身结构存在辐射盲区，三个或者三个以上的辐射灯组件通过合理的分布，可以使每个辐射灯组件的辐射盲区能够被其他辐射灯组件辐射到，从而尽可能地消除辐射盲区，使得处理腔室内的任意位置都可以被至少一个辐射灯组辐射到，即处理腔室内的任意位置都可以被烘烤，有利于抽真空排气。

7、一种可能实现的方式中，至少两个辐射灯组件位于同一个平面内，平面垂直于所述处理模组的高度方向。烘烤模组中的辐射灯组件相当于环绕处理模组排布。当每个辐射灯组件与处理模组之间的距离相等时，辐射灯组件相当于位于一个同心圆上，可以将处理模组设置在该同心圆的圆心处，使得处理模组能够接收该至少两个辐射灯组件的均匀辐射。

8、为了达到更好的辐射效果，可以将烘烤模组设置有至少两个，每个烘烤模组中的辐射灯组件位于一个平面内，则至少两个烘烤模组可以沿处理模组的高度方向依次排布。

9、其中，辐射灯组件可以包括红外灯和灯座。灯座固定于处理腔室内，红外灯固定于灯座朝向处理模组的一侧，使得每个红外灯都能照射到处理模组。为了尽可能消除辐射灯组件自身结构造成的辐射盲区，可以将灯座的结构设置的足够小，配合根据烘烤模组相对处理模组的位置，对红外灯的排布方式做适应调整，尽可能实现处理腔室内的无盲区覆盖辐射。另外，即使有辐射盲区，只要辐射盲区的范围足够小，热辐射传热和接触传热可以作为补充传热方式，确保辐射盲区也可以实现升温和排气。

10、烘烤模组还可以包括环形支架以及至少两个脚架，环形支架环绕处理模组设置，即可以认为处理模组设置于环形支架的中心。每个辐射等组件一个脚架固定于环形支架。

11、第二方面，本技术还提供一种真空设备，该真空设备具体可以为与半导体制造相关的光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备、检测设备。该真空设备包括真空泵组以及上述任意一种处理室。处理室设置有与处理腔室连通的排气管道，真空泵组设置于排气管道上，真空泵组启动可以对处理腔室进行抽真空处理。烘烤模组用于在真空泵组对处理腔室抽真空时对真空腔进行烘烤。

12、一种可能实现的方式中，该真空设备还包括氮气置换模组，氮气置换模组与处理腔室连通。在抽真空处理中，可以配合启动氮气置换模组对处理腔室充氮气，将处理腔室内的水蒸气等分子置换出来，有利于提高抽真空速度。

13、第三方面，本技术还提供一种抽真空方法。该抽真空方法可以对真空设备抽真空，真空设备包括真空泵组和处理室；处理室包括具有内部空间的处理腔室，处理腔室的内部容积包括第一区域以及包围所述第一区域的第二区域；处理腔室内设置有处理模组和烘烤模组，处理模组设置于第一区域；烘烤模组包括至少两个围绕处理模组的辐射灯组件，至少两个辐射灯组件在第二区域的平均辐射强度大于至少两个辐射灯组件在第二区域的平均辐射强度；处理室设置有与处理腔室连通的排气管道，真空泵组设置于排气管道上；该抽真空方法包括：

14、封闭处理腔室；

15、对处理腔室进行抽真空处理，直至处理腔室的真空度达到第一真空度；

16、保持抽真空操作，并启动辐射灯组件对处理腔室进行烘烤处理，直至处理腔室的第二区域的温度升高到第一温度；

17、对处理腔室进行抽真空处理，直至处理腔室的真空度达到目标真空度，目标真空度高于第一真空度。

18、在对真空腔进行抽真空处理至处理腔室的真空度达到第一真空度的过程中，抽真空处理所采用的真空泵组包括机械泵；在对真空腔进行抽真空处理至处理腔室的真空度达到目标真空度的过程中，抽真空处理所采用的真空泵组包括机械泵和辅助泵，辅助泵包括分子泵、离子泵、吸除泵、低温泵中的任意一种或至少两种的组合。

19、一些可能实现的方式中，上述启动辐射灯组件对处理腔室进行烘烤处理可以分几个阶段进行，具体可以包括以下步骤：

20、调节辐射灯组件采用第一功率对处理腔室烘烤第一时长，直至处理腔室的第二区域的温度升至第二温度；第二温度低于第一温度；

21、调节辐射灯组件采用第二功率对处理腔室烘烤第二时长，直至处理腔室的第二区域的温度升至第一温度；

22、调节辐射灯组件采用第三功率对处理腔室烘烤，以使处理腔室的第二区域的温度保持在第一温度第三时长。

23、其中，第一功率小于第二功率并大于第三功率，第二时长大于第一时长并小于第三时长。

24、一些可能实现的方式中，真空设备还包括与处理腔室连通的氮气置换模组，氮气置换模组可以在抽真空过程中向处理腔室内充入氮气。上述对处理腔室进行抽真空处理具体可以包括以下步骤：

25、对处理腔室进行抽真空处理，直至处理腔室的真空度达到第二真空度；

26、保持抽真空操作，对处理腔室进行氮气置换处理，直至处理腔室的真空度达到第三真空度；第一真空度高于第三真空度并低于第二真空度；

27、重复上述步骤多次后，对处理腔室再次进行抽真空处理，直至处理腔室的真空度达到所述第一真空度。