[发明专利]等离子体设备及其反应腔室

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种用于等离子体设备的反应腔室和具有该用于等离子体设备的反应腔室的等离子体设备。

背景技术

在PVD（物理气相沉积）工艺设备中，需要预清洗工艺腔室，预清洗工艺作为PVD工艺的一部分，目的是为了在沉积金属膜之前，清除晶圆表面的污染物或沟槽和穿孔底部的残余物。预清洗工艺会明显提升接下来步骤所沉积膜的附着力、改善芯片的电气性能和可靠性。预清洗完成后的下一步骤就是通过溅射来沉积金属膜。预清洗工艺通常是将气体，如Ar（氩气）、He（氦气）等，激发为等离子体，利用等离子体的化学反应和物理轰击作用，对晶圆或工件进行去杂质的处理。预清洗作为PVD工艺的重要部分，对晶圆的清洗效果直接影响后序工艺中沉积膜的附着力及芯片的电气性能和可靠性。传统的晶圆预清洗装置对晶圆的清洗不均匀，导致晶圆的中心处被刻蚀得较多且边缘处被刻蚀的较少。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种能够提高等离子体设备清洗晶圆的均匀性、增大预清洗工艺窗口的用于等离子体设备的反应腔室。

本发明的另一个目的在于提出一种具有所述用于等离子体设备的反应腔室的等离子体设备。

为实现上述目的，本发明的第一方面提出一种用于等离子体设备的反应腔室，所述用于等离子体设备的反应腔室包括：腔体，所述腔体内具有反应腔，所述反应腔具有工艺气体进口和工艺气体出口；和边缘磁场增强组件，所述边缘磁场增强组件设在所述反应腔内以增强所述反应腔外周缘处的磁场。

根据本发明实施例的用于等离子体设备的反应腔室通过在所述反应腔内设置所述边缘磁场增强组件，可以利用所述边缘磁场增强组件增强所述反应腔的外周缘的磁场强度，这样可以提高所述反应腔的外周缘处的等离子体的离化率。由此可以提高所述反应腔的外周缘处的离子体密度，即可以降低所述反应腔的中心处和外周缘处的等离子体密度差异以使所述反应腔内等离子体分布均匀，从而可以使晶圆的中心处和边缘处被等离子体均匀轰击以提高具有所述反应腔室的等离子体设备清洗晶圆的均匀性，进而可以增大预清洗工艺窗口。因此，根据本发明实施例的用于等离子体设备的反应腔室具有能够提高等离子体设备清洗晶圆的均匀性、增大预清洗工艺窗口等优点。

另外，根据本发明的用于等离子体设备的反应腔室还具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述边缘磁场增强组件包括多个磁性件，所述多个磁性件沿所述反应腔的周向间隔排列成环状。由此可以利用所述边缘磁场增强组件增强所述反应腔的外周缘处的磁场，且利用排列成环状的多个所述磁性件可以使所述反应腔的外周缘的各处的磁场均得到增强，即可以提高所述边缘磁场增强组件对所述反应腔的外周缘的磁场的增强效果。

根据本发明的一个实施例，所述边缘磁场增强组件还包括上盘和下盘，每个所述磁性件的上端与所述上盘相连而每个所述磁性件的下端与所述下盘相连。这样可以将多个所述磁性件固定在所述上盘和所述下盘之间，即可以利用所述上盘和所述下盘将多个所述磁性件的排列位置固定，由此不仅可以使多个所述磁性件在所述反应腔内的位置固定，而且可以便于将所述边缘磁场增强组件安装在所述反应腔内。

根据本发明的一个实施例，所述上盘上设有上安装孔，所述下盘上设有下安装孔，每个所述磁性件的第一端设有与所述上安装孔配合的上销轴而第二端设有与所述下安装孔配合的下销轴。由此可以将多个所述磁性件可拆卸地安装在所述上盘和所述下盘之间且所述磁性件的安装和拆卸方便。

根据本发明的一个实施例，所述上盘和所述下盘进一步通过螺柱相连，且所述边缘磁场增强组件通过所述螺柱连接到所述反应腔的顶壁上。这样不仅可以利用所述螺柱加强所述边缘磁场增强组件的结构的稳定性，而且可以便于将所述边缘磁场增强组件安装在所述反应腔内。

根据本发明的一个实施例，所述多个磁性件邻近所述上盘和下盘的外周缘且排列成以多个同心环，所述多个同心环的中心轴线与所述上盘和下盘的中心轴线重合。由此可以利用排列成多个同心环的多个所述磁性件进一步提高所述边缘磁场增强组件对所述反应腔的外周缘的磁场的增强效果。

根据本发明的一个实施例，所述多个磁性件等间隔排列。这样可以使所述边缘磁场增强组件均匀增强所述反应腔的外周缘的磁场，即可以使所述反应腔的外周缘的周向的各处磁场得到均匀增强，由此可以使所述反应腔内的等离子体的分布更加均匀，从而可以进一步提高具有所述反应腔室的等离子体设备清洗晶圆的均匀性，进而可以进一步增大预清洗工艺窗口。