[发明专利]预清洗腔室及等离子体加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及半导体设备制造领域，涉及一种预清洗腔室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。

在进行工艺的过程中，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。一般的预清洗腔室的基本原理是：将通入清洗腔室内的诸如氩气、氦气或氢气等的清洗气体激发形成等离子体，以对晶片进行化学反应和物理轰击，从而可以去除晶片表面的杂质。

图1为目前采用的一种预清洗腔室的结构示意图。如图1所示，该预清洗腔室由侧壁1、底壁2和顶盖9形成。在预清洗腔室的底部设置有用于承载晶片的基座4，其依次与第一匹配器7和第一射频电源8连接；顶盖9为采用绝缘材料(如陶瓷或石英)制成的拱形顶盖，在顶盖9的上方设置有线圈3，线圈3为螺线管线圈，且其缠绕形成的环形外径与侧壁1的外径相对应，并且线圈3依次与第二匹配器5和第二射频电源6连接。在进行预清洗的过程中，接通第二射频电源6，以将腔室内的气体激发为等离子体，同时，接通第一射频电源8，以吸引等离子体中的离子轰击晶片上的杂质。

在半导体制造工艺中，随着芯片集成度提高，互连线宽和导线间距减小，电阻和寄生电容增大，会导致RC信号延迟增加，因此，通常会采用Low-k(低介电常数)材料作为层间介质，而这在进行预清洗时会出现以下问题，即：

由于等离子体中的氢离子在等离子体的鞘层电压的驱动下会产生一定的动能，这使得当氢离子运动至晶片表面附近时，会嵌入Low-k材料中，从而导致Low-k材料劣化，进而给产品性能带来了不良影响。

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，提出了一种预清洗腔室及等离子体加工设备，其可以在等离子体自其上方朝向所述承载单元的方向运动时，过滤等离子体中的离子，从而可以避免等离子体中的氢离子对Low-k材料的不良影响，进而可以提高产品性能。

为实现本发明的目的而提供一种预清洗腔室，包括腔体、顶盖和承载单元，所述顶盖设置在所述腔体顶端，所述承载单元设置在所述腔体底部，用以承载晶片，其特征在于，在所述腔体内的所述承载单元上方设置有离子过滤单元，所述离子过滤单元用于在等离子体自其上方朝向所述承载单元的方向运动时，过滤所述等离子体中的离子，使所述等离子体中的自由基、原子和分子到达置于所述承载单元上的所述晶片的表面。

其中，所述离子过滤单元包括一个过滤板，所述过滤板将所述腔体隔离形成上子腔体和下子腔体；并且在所述过滤板上分布有多个通气孔，用以连通所述上子腔体和下子腔体，并且，每个所述通气孔的最大直径不大于等离子体的鞘层厚度的两倍。

其中，所述离子过滤单元包括N个沿竖直方向间隔设置的过滤板，N为大于1的整数，所述过滤板将所述腔体隔离形成由上至下依次排列的上子腔体、N-1个中子腔体和下子腔体；并且在每个所述过滤板上分布有多个通气孔，用以连通分别位于该过滤板的上方和下方且相邻的子腔体，并且，在所有过滤板中，其中至少一个过滤板的通气孔的最大直径不大于等离子体的鞘层厚度的两倍。

其中，所述通气孔相对于所述过滤板所在的平面均匀分布。

其中，所述通气孔根据晶片表面的各个区域之间的工艺偏差非 均匀分布。

其中，根据工艺速率设定所述通气孔的分布密度。

其中，每个所述通气孔包括直通孔、锥形孔或者阶梯孔。

优选地，每个所述通气孔为直通孔，并且所述直通孔的直径范围在0.2～20mm。

优选地，每个所述通气孔为锥形孔或阶梯孔，并且所述锥形孔或阶梯孔的最大直径不大于20mm，且最小直径不小于0.2mm。

其中，所述过滤板由绝缘材料制成或者由表面镀有绝缘材料的金属制成。

其中，所述过滤板的厚度范围在2～50mm。

其中，在所述承载单元内设置有加热装置，用以加热晶片。

其中，所述承载单元包括静电卡盘，用以采用静电引力的方式固定晶片；所述加热装置内置在所述静电卡盘中。

其中，在所述腔体的内表面上设置有保护层，所述保护层采用绝缘材料制作。