[发明专利]晶片预清洗腔室及半导体加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及半导体设备制造领域，涉及一种晶片预清洗腔室及半导体加工设备。

背景技术

物理气相沉积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物理气相沉积设备有以下类型：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。这些类型的物理气相沉积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。一般的晶片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为目前采用的一种晶片预清洗腔室的结构示意图。如图1所示，该晶片预清洗腔室包括由侧壁1、底壁2和顶盖9组成的用于产生等离子体的反应腔。在该反应腔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；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，以将反应腔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。

上述晶片预清洗腔室在实际应用中不可避免地存在以下问题，即：上述晶片预清洗腔室仅具有反应腔，且等离子体的产生和晶片的清洗均在该反应腔内进行，从而等离子体会在气流的作用下自其产生区域直接运动至清洗晶片的区域。然而由于芯片通常会采用Low-k(低介电常数)材料作为层间介质，该Low-k材料结构疏松、柔软，且为多孔结构，这种结构容易被直接进入清洗晶片区域内的等离子体中的带电粒子轰击破坏，导致Low-k材料的k值发生变化，从而影响Low-k材料的成分及属性，即，造成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，提出了一种晶片预清洗腔室及半导体加工设备，其可以过滤等离子体中的带电粒子，从而可以避免带电粒子损伤晶片上的Low-k材料。

为实现本发明的目的而提供一种晶片预清洗腔室，其包括下电极组件，所述下电极组件将所述晶片预清洗腔室分隔成等离子体产生腔和晶片处理腔；在所述等离子体产生腔内与所述下电极组件相对设置有上电极组件，并且在所述晶片处理腔内设置有用于承载晶片的承载装置，所述下电极组件用于在等离子体自所述等离子体产生腔进入所述晶片处理腔时，过滤所述等离子体中的带电粒子。

其中，所述下电极组件包括下电极板，所述下电极板接地，且在所述下电极板上均匀分布有多个通孔，每个通孔分别与所述等离子体产生腔和晶片处理腔连通，且每个通孔具有预设的深宽比，所述深宽比为所述通孔的轴向长度与其径向截面形状的最小宽度的比值。

优选的，所述下电极组件还包括至少一个过滤板，所述至少一个过滤板将所述晶片处理腔隔离形成沿所述晶片预清洗腔室的轴向间隔设置的至少两个子腔，所述承载单元位于最底部的子腔内；并且，每个过滤板接地，且在每个过滤板上均匀分布有多个通孔，每个通孔分别和与该过滤板相邻的两个子腔连通，且每个通孔具有预设的深宽比，所述深宽比为所述通孔的轴向长度与其径向截面形状的最小宽度的比值。

优选的，所述通孔的深宽比被设置为：至少能够过滤所述等离子体中的带电粒子。

其中，所述上电极组件包括上电极板，所述上电极板将所述晶片预清洗腔室的顶部隔离形成匀流腔，用以将流入其内的反应气体均匀化分布；在所述上电极板上均匀分布有多个出气口，每个出气口分别与所述匀流腔和所述等离子体产生腔连通。

优选的，在所述晶片预清洗腔室内，且位于所述上电极板的上方还设置有一个或多个匀流板，且所述多个匀流板沿竖直方向间隔设置，用以将所述匀流腔隔离形成至少两个匀流子腔；在每个所述匀流板上均匀分布有多个通孔，每个通孔分别和与该匀流板相邻的两个匀流子腔连通。

优选的，所述晶片预清洗腔室还包括环形部件，所述环形部件位于所述晶片预清洗腔室的上盖和侧壁之间，所述上电极板固定在该环形部件上，且与所述环形部件和所述上盖形成所述匀流腔；所述环形部件采用绝缘材料制作，以使所述晶片预清洗腔室的上盖和侧壁之间，以及所述上电极板与所述等离子体产生腔之间电绝缘。

优选的，所述承载单元包括静电卡盘、机械卡盘或基座。