預清洗腔室及等離子體加工設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體設備制造領域，涉及一種預清洗腔室及等離子體加工設備。
【背景技術】
[0002]等離子體加工設備廣泛用于當今的半導體集成電路、太陽能電池、平板顯示器等制造工藝中。產業上已經廣泛使用的等離子體加工設備有以下類型:例如，直流放電型，電容耦合(CCP)型，電感耦合(ICP)型以及電子回旋共振(ECR)型。這些類型的等離子體加工設備目前被應用于沉積、刻蝕以及清洗等工藝。
[0003]在進行工藝的過程中，為了提高產品的質量，在實施沉積工藝之前，首先要對晶片進行預清洗(Preclean)，以去除晶片表面的氧化物等雜質。一般的預清洗腔室的基本原理是:將通入清洗腔室內的諸如氬氣、氦氣或氫氣等的清洗氣體激發形成等離子體，以對晶片進行化學反應和物理轟擊，從而可以去除晶片表面的雜質。
[0004]圖1為目前采用的一種預清洗腔室的結構示意圖。圖2為圖1的局部放大圖。請一并參閱圖1和圖2，該預清洗腔室由腔體8和設置在該腔體8頂部的介質窗4形成。在預清洗腔室內設置有用于承載晶片2的基座1，其依次與第一匹配器11和第一射頻電源12連接；介質窗4為采用絕緣材料(如陶瓷或石英)制成的拱形頂蓋，在介質窗4的上方設置有線圈5，線圈5為螺線管線圈，且依次與第二匹配器3和第二射頻電源6連接。而且，在預清洗腔室內，且環繞在基座I的周圍設置有工藝組件7，該工藝組件7、基座I和介質窗4共同形成工藝腔41，而腔體8在基座I下方形成的空間用作裝卸腔；并且，如圖2所示，該工藝組件7形成迷宮結構的進氣/出氣通道，用以供裝卸腔內的工藝氣體進出工藝腔41。此夕卜，在腔體8上還設置有進氣管路9，用以將工藝氣體輸送至裝卸腔。工藝氣體的流動方向如圖1中的箭頭所示，工藝氣體自進氣管路9進入裝卸腔，然后向上擴散，并經由由工藝組件7形成的迷宮結構進行勻流之后，進入工藝腔41被激發形成等離子體。反應后的工藝氣體再穿過工藝組件7進入裝卸腔，并由真空栗10抽出。
[0005]上述預清洗腔室在實際應用中不可避免地存在以下問題:
[0006]其一，工藝氣體進入工藝腔41的路徑過長，從而到達工藝腔41的時間較長，影響工藝效率。
[0007]其二，由于工藝腔41內的氣壓大于真空栗口附近的氣壓，而真空栗10在進行工藝的過程中一直處于工作狀態，導致大部分工藝氣體在未進入工藝腔41之前就直接被真空栗10抽走，從而需要通過進氣管路9不斷地補充大量工藝氣體，以維持等離子保持激發狀態，進而需要更多的工藝氣體才能達到所需的等離子體密度，造成工藝氣體的浪費。
【發明內容】
[0008]本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種預清洗腔室及等離子體加工設備，其不僅可以縮短工藝氣體的進氣路徑，而且還可以在通入較少工藝氣體的前提下達到所需的等離子體密度，從而可以降低使用成本。
[0009]本發明提供了一種預清洗腔室，包括腔體和設置在該腔體頂部的介質窗，在所述預清洗腔室內設置有基座和環繞在該基座周圍的工藝組件，所述基座、所述工藝組件和所述介質窗共同在所述基座上方形成工藝子腔，所述腔體位于所述基座下方的空間用作裝卸子腔；所述預清洗腔室還包括進氣裝置，所述進氣裝置包括進氣口，所述進氣口用于自所述工藝組件的上方直接將工藝氣體輸送至所述工藝子腔內。
[0010]優選的，所述進氣裝置還包括環形勻流腔，所述環形勻流腔與所述進氣口連接，且具有與所述工藝子腔連通的多個出氣口，所述多個出氣口沿所述工藝子腔的周向均勻分布。
[0011]優選的，所述進氣裝置包括:進氣環，位于所述介質窗和所述腔體之間，且分別與二者密封連接；并且，在所述進氣環的內周壁上形成有至少一個沿其徑向貫穿的第一通孔，用作所述進氣口 ；勻流環，位于所述進氣環的內側，且與所述進氣環的內周壁共同形成環形空間，用作所述環形勻流腔；并且，在所述勻流環的頂部形成有環形勻流部，所述環形勻流部具有多個沿所述工藝子腔的周向均勻分布的第二通孔，所述第二通孔分別與所述環形空間和工藝子腔相連通，用作所述出氣口。
[0012]優選的，所述進氣口包括一個中央進氣口，其設置在所述介質窗的中央位置處。
[0013]優選的，所述進氣口包括至少兩個頂部進氣口，且均勻分布在所述介質窗的不同位置處。
[0014]優選的，所述預清洗腔室還包括過濾板，所述過濾板將所述工藝子腔隔離形成上子空間和下子空間，所述進氣口與所述上子空間相連通；并且，在所述過濾板上分布有多個通氣孔，所述通氣孔分別與所述上子空間和下子空間相連通，用以在所述上子空間內形成的等離子體經過所述通氣孔時，過濾所述等離子體中的離子。
[0015]優選的，所述工藝組件包括上環體和下環體，所述上環體位于所述下環體的內側，且在所述上環體的外周壁與所述下環體的內周壁之間具有環形間隙；并且，在所述下環體的內周壁上，且位于所述上環體的下端上方設置有多個第三通孔，所述多個第三通孔沿所述工藝子腔的周向均勻分布；所述環形間隙與各個第三通孔形成用于將所述工藝子腔內的氣體排入所述裝卸子腔的排氣口。
[0016]優選的，所述介質窗采用拱形結構或者桶狀結構。
[0017]優選的，在所述介質窗的內側環繞設置有法拉第屏蔽件，所述法拉第屏蔽件由金屬材料制成或者由表面鍍有導電材料的絕緣材料制成；并且，所述法拉第屏蔽件在其軸向方向設有至少一個開縫。
[0018]作為另一個技術方案，本發明還提供一種等離子體加工設備，包括預清洗腔室，所述預清洗腔室采用本發明提供的預清洗腔室。
[0019]本發明具有以下有益效果:
[0020]本發明提供的預清洗腔室，其通過借助進氣裝置的進氣口自工藝組件的上方直接將工藝氣體輸送至工藝子腔內，可以縮短工藝氣體的進氣路徑，縮短工藝氣體到達等離子體產生區域的時間，從而可以提高工藝效率，而且還可以使得來自進氣口的所有工藝氣體能夠全部進入工藝子腔，從而可以避免現有技術中出現的部分工藝氣體未進行反應而直接被抽出的情況，進而可以實現通入較少的工藝氣體前提下達到較高的等離子體密度，從而可以降低使用成本。
[0021]本發明提供的等離子體加工設備，其通過采用本發明提供的上述預清洗腔室，不僅可以縮短工藝氣體的進氣路徑，而且還可以在通入較少工藝氣體的前提下達到所需的等離子體密度，從而可以降低使用成本。
【附圖說明】
[0022]圖1為目前采用的一種預清洗腔室的結構示意圖；
[0023]圖2為圖1的局部放大圖；
[0024]圖3A為本發明第一實施例提供的預清洗腔室的剖視圖；
[0025]圖3B為圖3A中I區域的放大圖；
[0026]圖3C為本發明實施例所采用的工藝組件的局部剖視圖；
[0027]圖3D為本發明實施例所采用的工藝組件的下環體的剖視圖；
[0028]圖4為本發明實施例所采用的勻流環的俯視圖；
[0029]圖5為本發明實施例所采用的勻流環的剖視圖；
[0030]圖6為本發明第二實施例提供