[发明专利]溅射腔室、预清洗腔室以及等离子体加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，涉及一种溅射腔室、预清洗腔室以及等离子体加工设备。

背景技术

等离子体加工设备广泛用于当今的半导体集成电路、太阳能电池、平板显示器等制造工艺中。产业上已经广泛使用的等离子体加工设备有以下类型：例如，直流放电型，电容耦合(CCP)型，电感耦合(ICP)型以及电子回旋共振(ECR)型。这些类型的等离子体加工设备目前被应用于沉积、刻蚀以及清洗等工艺。

溅射腔室是经常采用的一种沉积设备，其是将高功率直流电源连接至靶，通过直流电源产生的等离子体对靶进行轰击，从而将靶的材料沉积在待加工的晶片上形成膜层。图1为目前采用的一种沉积腔室的结构示意图。如图1所示，溅射腔室包括侧壁1和底壁2，靶3设置于溅射腔室的顶部，并与直流电源6连接。静电卡盘8设置于溅射腔室的底部，并通过第二匹配器44与第二射频电源43连接。线圈7设置于侧壁1位置的内侧，并通过第一匹配器42与第一射频电源41连接。

这种溅射腔室中的线圈7设置在腔室的内部，在实施工艺过程中线圈7具有很高的射频偏压，等离子体很容易被吸引至线圈7附近并对其进行溅射，这不仅会降低线圈7的使用寿命，增加物理气相沉积设备的使用成本，而且会引入杂质。尽管可以通过采用与靶3相同的材料来制作线圈7，以避免因线圈7被溅射而引入杂质，但是这又影响了制作线圈7材料选择的灵活性，而且容易增加设备的制造成本。另外，靶材容易在线圈7的表面积累，不仅会造成靶材的浪费，而且还会对晶片造成污染。

为了提高产品的质量，在实施沉积工艺之前，首先要对晶片进行预清洗(Preclean)，以去除晶片表面的氧化物等杂质。

图2为目前采用的第一种预清洗腔室的结构示意图。如图2所示，该预清洗腔室包括侧壁1、底壁2以及顶盖9，顶盖9为采用绝缘材料(如陶瓷或石英)制成的拱形顶盖。线圈7设置在顶盖9的上面(即反应腔室的外侧)，与顶盖9的结构相对应，线圈7为拱形螺线管线圈。第一射频电源41通过第一匹配器42将射频功率施加在线圈7上，以将腔室内的气体激发为等离子体，从而对放置在静电卡盘8上的晶片进行清洗。

这种预清洗腔室的顶盖9为拱形结构，其不仅强度低，可靠性差，而且将具有很高射频偏压的线圈7设置顶盖9的上面，在等离子体起辉时，高密度的等离子体会对顶盖9产生较强的腐蚀作用，因此需要定期更换顶盖9，而拱形结构的顶盖9的制造成本较高，这将增加等离子体加工设备的使用成本。另外，清洗过程中所产生的颗粒容易附着在顶盖9的表面，然而附着在拱形结构顶盖9表面的颗粒的附着力较小，容易对放置在顶盖9下方的晶片造成污染。

图3为目前采用的第二种预清洗腔室的结构示意图。如图3所示，该预清洗腔室包括括侧壁1、底壁2以及顶盖9。在预清洗腔室的底部设有静电卡盘8，在顶盖9上设有用于将工艺气体(氦气或氢气等)引入预清洗腔室内的进气口5。在顶盖9的外侧设有由陶瓷或石英材料制成的远程等离子体系统(RPS)4，远程等离子体系统4用于将气体激发为自由基占多数的等离子体。清洗时，自由基与晶片表面的氧化物反应产生气体，然后由真空泵带出预清洗腔室。

在第二种预清洗腔室中，远程等离子体系统4比较昂贵，导致预清洗腔室的制造成本较高。而且，自由基具有很强的反应活性，容易对远程等离子体系统4造成腐蚀，从而降低等离子体加工设备的使用寿命，进而增加等离子体加工设备的维护成本和使用成本。另外，远程等离子体系统4的腐蚀又容易对晶片造成污染，导致清洗质量降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是针对等离子体加工设备中存在的上述缺陷，提供一种溅射腔室，其可以减少颗粒对被加工工件的污染，而且可以降低溅射腔室的使用成本。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种预清洗腔室，其制造和使用成本低，而且可以减少颗粒对被加工工件的污染。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种等离子体加工设备，该设备在运行过程中可以减少颗粒对被加工工件的污染，而且可以降低等离子体加工设备的制造和使用成本。

解决上述技术问题的所采用的技术方案是提供一种等离子体加工设备，包括腔体、靶、基座以及电感线圈，所述靶设置在所述腔体顶端并与电源连接，所述基座设置在所述腔体底部，所述电感线圈设置在所述腔体的外侧。

其中，所述腔体包括叠置的绝缘子腔体和第一导电子腔体，且所述绝缘子腔体位于所述第一导电子腔体的上方，所述电感线圈设置在所述绝缘子腔体的外侧。

其中，在所述绝缘子腔体的内侧设有法拉第屏蔽件，所述法拉第屏蔽件由金属材料制成或者由表面镀有导电材料的绝缘材料制成。