[发明专利]等离子体加工设备及预清洗工艺

说明书

本发明提供一种等离子体加工设备及预清洗工艺，其包括反应腔室、上射频源、下射频源、进气装置和点火装置，其中，在反应腔室内设置有用于承载基片的基座；进气装置用于向反应腔室内输送工艺气体；点火装置用于向反应腔室的内部引入使工艺气体放电所需的种子电子。本发明提供的等离子体加工设备，其可以提高工艺均匀性和工艺稳定性，减少基片损伤，提高工艺效率。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体地，涉及一种等离子体加工设备及预清洗工艺。

背景技术

在半导体制造工艺中，电感耦合等离子体发生装置(Inductive Coupled PlasmaEmission Spectrometer，以下简称ICP)可以在较低的工作气压下获得高密度的等离子体，而且由于其具有结构简单，造价低，同时可以对产生等离子体的射频源与基片承载台的射频源独立控制的优势，因此，ICP装置广泛应用于等离子体刻蚀、物理气相沉积、等离子体化学气相沉积、微电子机械系统和发光二极管等的工艺中。

图1为现有的ICP装置的结构图。如图1所示，ICP装置包括腔体1、设置在腔体1顶部的绝缘筒4和设置在该绝缘筒4顶部的进气盖板5。其中，在绝缘筒4的外侧环绕设置有射频线圈3，其通过上匹配器8与上射频电源9连接。在腔体1内设置有基座10，用以承载基片，该基座10通过下匹配器11与下射频电源12连接。并且，在进气盖板5上设置有进气口6，在腔体1的底部设置有排气口7。此外，在射频线圈3和进气盖板5的周围罩设有屏蔽罩2，该屏蔽罩2接地，以实现屏蔽射频的作用。

采用上述ICP装置进行预清洗工艺的过程如图2所示，首先，通过进气口6向腔室内通入大流量的工艺气体(例如氩气)，并通过调节排气口7的排气量，以将腔室内的气压保持在10mT以上；然后，开启上射频电源9，其通过上匹配器8将射频能量馈入射频线圈3，射频能量以电磁波的形式穿透绝缘筒4，进入腔室内，并激发氩气，从而产生等离子体。随后，开启下射频电源12，其通过下匹配器11将射频能量馈入腔室内的基座10，以吸引等离子体中的离子向下运动，轰击基片表面。此时启辉步骤完成。之后，减小工艺气体的流量，并调节排气口7的排气量，以将腔室内的气压降低至1mT以下(一般在0.5～0.8mT)，并开始进行工艺直至完成，工艺完毕时，关闭进气口6，通过排气口7排空腔室内残气。

采用上述ICP装置进行预清洗工艺在实际应用中不可避免地存在以下问题：

其一，由于在启辉步骤中需要将腔室内的气压维持在10mT以上，以引入使工艺气体放电所需的种子电子，保证正常启辉，这导致各种粒子的自由程较短，离子的方向性较差，从而造成工艺均匀性降低。

其二，由于高气压条件下的启辉区域距离待处理基片较近，较高的启辉电压会造成基片损伤。

其三，在进行工艺时，腔室内的气压是一个逐渐减小的变化过程，以保证工艺的均匀性，但是气压发生变化不利于整个工艺的稳定性，甚至会出现断辉的情况。

其四，由于需要单独进行高压的启辉步骤，耗费的工艺时间较长，降低了生产效率。

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，提出了一种等离子体加工设备及预清洗工艺，其可以提高工艺均匀性和工艺稳定性，减少基片损伤，提高工艺效率。

为实现本发明的目的而提供一种等离子体加工设备

(待权利要求确定后填入)

本发明具有以下有益效果：