[发明专利]预清洗腔室及等离子体加工设备

说明书

本发明提供的预清洗腔室及等离子体加工设备，包括腔体和设置在该腔体顶部的介质窗，在预清洗腔室内设置有基座和环绕在该基座周围的工艺组件，基座、工艺组件和介质窗共同在基座上方形成工艺子腔；腔体位于基座下方的空间用作装卸子腔，预清洗腔室还包括进气装置，该进气装置包括进气口，进气口用于自工艺组件的上方直接将工艺气体输送至工艺子腔内。本发明提供的预清洗腔室，其不仅可以缩短工艺气体的进气路径，而且还可以在通入较少工艺气体的前提下达到所需的等离子体密度，从而可以降低使用成本。

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。图2为图1的局部放大图。请一并参阅图1和图2，该预清洗腔室由腔体8和设置在该腔体8顶部的介质窗4形成。在预清洗腔室内设置有用于承载晶片2的基座1，其依次与第一匹配器11和第一射频电源12连接；介质窗4为采用绝缘材料(如陶瓷或石英)制成的拱形顶盖，在介质窗4的上方设置有线圈5，线圈5为螺线管线圈，且依次与第二匹配器3和第二射频电源6连接。而且，在预清洗腔室内，且环绕在基座1的周围设置有工艺组件7，该工艺组件7、基座1和介质窗4共同形成工艺腔41，而腔体8在基座1下方形成的空间用作装卸腔；并且，如图2所示，该工艺组件7形成迷宫结构的进气/出气通道，用以供装卸腔内的工艺气体进出工艺腔41。此外，在腔体8上还设置有进气管路9，用以将工艺气体输送至装卸腔。工艺气体的流动方向如图1中的箭头所示，工艺气体自进气管路9进入装卸腔，然后向上扩散，并经由由工艺组件7形成的迷宫结构进行匀流之后，进入工艺腔41被激发形成等离子体。反应后的工艺气体再穿过工艺组件7进入装卸腔，并由真空泵10抽出。

上述预清洗腔室在实际应用中不可避免地存在以下问题：

其一，工艺气体进入工艺腔41的路径过长，从而到达工艺腔41的时间较长，影响工艺效率。

其二，由于工艺腔41内的气压大于真空泵口附近的气压，而真空泵10在进行工艺的过程中一直处于工作状态，导致大部分工艺气体在未进入工艺腔41之前就直接被真空泵10抽走，从而需要通过进气管路9不断地补充大量工艺气体，以维持等离子保持激发状态，进而需要更多的工艺气体才能达到所需的等离子体密度，造成工艺气体的浪费。

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，其不仅可以缩短工艺气体的进气路径，而且还可以在通入较少工艺气体的前提下达到所需的等离子体密度，从而可以降低使用成本。

本发明提供了一种预清洗腔室，包括腔体和设置在该腔体顶部的介质窗，在所述预清洗腔室内设置有基座和环绕在该基座周围的工艺组件，所述基座、所述工艺组件和所述介质窗共同在所述基座上方形成工艺子腔，所述腔体位于所述基座下方的空间用作装卸子腔；所述预清洗腔室还包括进气装置，所述进气装置包括进气口，所述进气口用于自所述工艺组件的上方直接将工艺气体输送至所述工艺子腔内。

优选的，所述进气装置还包括环形匀流腔，所述环形匀流腔与所述进气口连接，且具有与所述工艺子腔连通的多个出气口，所述多个出气口沿所述工艺子腔的周向均匀分布。