[发明专利]预清洗腔室和半导体加工设备

说明书

本发明公开了一种预清洗腔室和半导体加工设备。预清洗腔室包括腔体、顶盖、承载件和金属板，顶盖设置在腔体顶端，用于密封腔体，承载件设置在腔体底部，用以承载晶片，金属板水平设置在承载件和顶盖之间，且金属板上设置有贯穿其厚度的多个第一通气孔，金属板接地，以过滤等离子体中的离子，等离子体在金属板表面形成等离子体鞘层，预清洗腔室还包括绝缘保护板，绝缘保护板设置在金属板和顶盖之间，绝缘保护板上设置有贯穿其厚度的多个第二通气孔，绝缘保护板能够阻止离子在等离子体鞘层的电压的驱动下轰击金属板的表面。本发明的预清洗腔室，能够有效降低晶片表面的金属离子污染，提高清洗晶片的良率。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种预清洗腔室和一种包括该预清洗腔室的半导体加工设备。

背景技术

等离子体设备广泛用于当今的半导体集成电路、太阳能电池、平板显示器等制作工艺中。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)型等。这些类型的等离子体加工设备目前被应用于物理气相沉积(PVD)，等离子体刻蚀、等离子体化学气相沉积(CVD)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Ar(氩气)、He(氦气)或H2(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。

如图1所示，为现有技术一中预清洗腔室100的结构示意图。预清洗腔室100由腔体110和顶盖120形成。在腔体110的底部设置有用于承载晶片的承载件130，其依次与第二射频匹配器153和第二射频电源154电连接，顶盖120为采用绝缘材料(如陶瓷或石英)制成的拱形顶盖，在顶盖120的外侧设置有电感线圈140，电感线圈140为螺线管线圈，且其缠绕形成的环形外径与顶盖120的侧壁的外径相对应，并且电感线圈140依次与第一射频匹配器151和第一射频电源152电连接。在进行预清洗的过程中，接通第一射频电源152，以将腔室内的气体激发为等离子体，同时，接通第二射频电源154，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。

显然，利用现有技术一中的预清洗腔室100，进行预清洗时，等离子体中的离子(如氢离子)在等离子体鞘层的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。

为了减弱氢离子对Low-k材料的影响，如图2所示，为现有技术二中预清洗腔室100的结构示意图。该预清洗腔室100与现有技术一中的预清洗腔室不同的地方在于：在邻近等离子体产生区域的下方(即顶盖120的下方)，增加了金属板160，该金属板160由金属(例如铝)制作形成，且该金属板160上设置有多个贯穿其厚度的第一通气孔161。这样，当等离子体在通过金属板160上的第一通气孔161时，由于离子在第一通气孔161内的碰撞复合，达到滤除大部分离子的目的。为了进一步增加离子的过滤效率，可以将该金属板160与负直流高压电源(即吸附电源170)电连接，同时在腔体110的外侧增加了磁体192，氢离子在通过金属板160时，等离子体中的离子在受到偏转电场和磁场的作用下会发生偏移，增加了氢离子与金属板160中的第一通气孔161的碰撞复合几率，从而可以提高过滤效果。