预清洗腔室和半导体加工设备制造技术

本发明专利技术公开了一种预清洗腔室和半导体加工设备。预清洗腔室包括腔体、顶盖、承载件和金属板，顶盖设置在腔体顶端，用于密封腔体，承载件设置在腔体底部，用以承载晶片，金属板水平设置在承载件和顶盖之间，且金属板上设置有贯穿其厚度的多个第一通气孔，金属板接地，以过滤等离子体中的离子，等离子体在金属板表面形成等离子体鞘层，预清洗腔室还包括绝缘保护板，绝缘保护板设置在金属板和顶盖之间，绝缘保护板上设置有贯穿其厚度的多个第二通气孔，绝缘保护板能够阻止离子在等离子体鞘层的电压的驱动下轰击金属板的表面。本发明专利技术的预清洗腔室，能够有效降低晶片表面的金属离子污染，提高清洗晶片的良率。

【技术实现步骤摘要】
预清洗腔室和半导体加工设备
本专利技术涉及半导体制造
，具体涉及一种预清洗腔室和一种包括该预清洗腔室的半导体加工设备。
技术介绍
等离子体设备广泛用于当今的半导体集成电路、太阳能电池、平板显示器等制作工艺中。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)型等。这些类型的等离子体加工设备目前被应用于物理气相沉积(PVD)，等离子体刻蚀、等离子体化学气相沉积(CVD)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Ar(氩气)、He(氦气)或H2(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。如图1所示，为现有技术一中预清洗腔室100的结构示意图。预清洗腔室100由腔体110和顶盖120形成。在腔体110的底部设置有用于承载晶片的承载件130，其依次与第二射频匹配器153和第二射频电源154电连接，顶盖120为采用绝缘材料(如陶瓷或石英)制成的拱形顶盖，在顶盖120的外侧设置有电感线圈140，电感线圈140为螺线管线圈，且其缠绕形成的环形外径与顶盖120的侧壁的外径相对应，并且电感线圈140依次与第一射频匹配器151和第一射频电源152电连接。在进行预清洗的过程中，接通第一射频电源152，以将腔室内的气体激发为等离子体，同时，接通第二射频电源154，以吸引等离子体中的离子轰击晶片上的杂质。在半导体制造工艺中，随着芯片集成度提高，互连线宽和导线间距减小，电阻和寄生电容增大，会导致RC信号延迟增加，因此，通常会采用Low-k(低介电常数)材料作为层间介质。显然，利用现有技术一中的预清洗腔室100，进行预清洗时，等离子体中的离子(如氢离子)在等离子体鞘层的电压的驱动下会产生一定的动能，这使得当氢离子运动至晶片表面附近时，会嵌入Low-k材料中，从而导致Low-k材料劣化，进而给产品性能带来了不良影响。为了减弱氢离子对Low-k材料的影响，如图2所示，为现有技术二中预清洗腔室100的结构示意图。该预清洗腔室100与现有技术一中的预清洗腔室不同的地方在于：在邻近等离子体产生区域的下方(即顶盖120的下方)，增加了金属板160，该金属板160由金属(例如铝)制作形成，且该金属板160上设置有多个贯穿其厚度的第一通气孔161。这样，当等离子体在通过金属板160上的第一通气孔161时，由于离子在第一通气孔161内的碰撞复合，达到滤除大部分离子的目的。为了进一步增加离子的过滤效率，可以将该金属板160与负直流高压电源(即吸附电源170)电连接，同时在腔体110的外侧增加了磁体192，氢离子在通过金属板160时，等离子体中的离子在受到偏转电场和磁场的作用下会发生偏移，增加了氢离子与金属板160中的第一通气孔161的碰撞复合几率，从而可以提高过滤效果。但是，在现有技术二中的预清洗腔室100中，金属板由铝金属材料制成。在放电过程中，接地的金属板160的表面会形成等离子体鞘层，该等离子体鞘层内部存在很强的径向电场，加速等离子体中的离子(如氢离子)并轰击金属板160的表面。在高能离子的作用下，金属板160的表面会被轰击产生铝离子或铝原子，部分产生的铝离子或铝原子会通过金属板160中的第一通气孔161到达晶片的表面并附着，从而造成对晶片表面的污染，降低了产品良率。因此，如何设计一种新型的预清洗腔室，在保证低损伤预清洗效果的前提下，有效降低金属粒子污染成为本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术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和一种包括该预清洗腔室的半导体加工设备。为了实现上述目的，本专利技术的第一方面，提供一种预清洗腔室，包括腔体、顶盖、承载件和金属板，所述顶盖设置在所述腔体顶端，用于密封所述腔体，所述承载件设置在所述腔体底部，用以承载晶片，所述金属板水平设置在所述承载件和所述顶盖之间，且所述金属板上设置有贯穿其厚度的多个第一通气孔，所述金属板接地，以过滤等离子体中的离子，所述等离子体在所述金属板表面形成等离子体鞘层，所述预清洗腔室还包括绝缘保护板，所述绝缘保护板设置在所述金属板和所述顶盖之间，所述绝缘保护板上设置有贯穿其厚度的多个第二通气孔，至少一个所述第二通气孔与至少一个所述第一通气孔对应设置，所述绝缘保护板能够阻止所述离子在所述等离子体鞘层的电压的驱动下轰击所述金属板的表面。优选地，所述多个第二通气孔和所述多个第一通气孔一一对应，且所述第一通气孔和所述第二通气孔的尺寸小于所述等离子体鞘层的厚度。优选地，所述第一通气孔和所述第二通气孔的直径为0.2-10mm。优选地，所述绝缘保护板的材料包括陶瓷材料。优选地，所述绝缘保护板的厚度为10-20mm。优选地，所述金属板的厚度为20-50mm。优选地，所述金属板上还设置有至少一个第一定位部，所述绝缘保护板上还设置有至少一个第二定位部，所述第一定位部与所述第二定位部对应设置，且所述第一定位部设置在所述第二定位部中，以使得所述绝缘保护板处于所述金属板的预设位置。优选地，所述第一定位部包括卡接部，所述第二定位部包括卡槽，所述卡接部设置在所述卡槽中。优选地，所述第一定位部包括第一安装孔，所述第二定位部包括第二安装孔，所述预清洗腔室还包括定位销，所述定位销安装在所述第一安装孔和所述第二安装孔内。本专利技术的第二方面，提供一种半导体加工设备，所述半导体加工设备包括前文记载的所述预清洗腔室。本专利技术的预清洗腔室，在金属板的表面设置了绝缘保护板，使得等离子鞘层形成在由绝缘材料制作形成的保护板上，同时绝缘保护板有一定的厚度，可以减弱径向电场强度，削弱等离子体中的高能离子(如氢离子)的轰击动能。同时，由于绝缘保护板的防护，可以防止等离子鞘层内的离子轰击金属板的表面，进而不会产生金属离子，降低晶片表面的金属离子污染，有效提高清洗晶片的良率，提高产品性能。本专利技术的半导体加工设备，采用前文记载的预清洗腔室，其在金属板的表面设置了绝缘保护板，同时，绝缘保护板有一定的厚度，可以减弱径向电场强度(也就是鞘层电压的径向电场强度)，削弱等离子体中的高能离子(如氢离子)的轰击动能。同时，由于绝缘保护板的防护，可以防止等离子鞘层内的离子轰击金属板的表面，进而不会产生金属离子，降低晶片表面的金属离子污染，有效提高清洗晶片的良率，提高产品性能。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为现有技术一中预清洗腔室的结构示意图；图2为现有技术二中预清洗腔室的结构示意图；图3为本专利技术中预清洗腔室的结构示意图；图4为本专利技术中预清洗腔室中的绝缘保护板的结构示意图；图5为本专利技术中预清洗腔室中的金属板与绝缘保护板的剖视图。附图标记说明100：预清洗腔室；110：腔体；120：顶盖；130：承载件；140：电感线圈；151：第一射频匹配器；152：第一射频电源；153：第二射频匹配器；154：第二射频电源；160：金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预清洗腔室，包括腔体、顶盖、承载件和金属板，所述顶盖设置在所述腔体顶端，用于密封所述腔体，所述承载件设置在所述腔体底部，用以承载晶片，所述金属板水平设置在所述承载件和所述顶盖之间，且所述金属板上设置有贯穿其厚度的多个第一通气孔，所述金属板接地，以过滤等离子体中的离子，所述等离子体在所述金属板表面形成等离子体鞘层，其特征在于，所述预清洗腔室还包括绝缘保护板，所述绝缘保护板设置在所述金属板和所述顶盖之间，所述绝缘保护板上设置有贯穿其厚度的多个第二通气孔，所述绝缘保护板能够阻止所述离子在所述等离子体鞘层的电压的驱动下轰击所述金属板的表面。

【技术特征摘要】
1.一种预清洗腔室，包括腔体、顶盖、承载件和金属板，所述顶盖设置在所述腔体顶端，用于密封所述腔体，所述承载件设置在所述腔体底部，用以承载晶片，所述金属板水平设置在所述承载件和所述顶盖之间，且所述金属板上设置有贯穿其厚度的多个第一通气孔，所述金属板接地，以过滤等离子体中的离子，所述等离子体在所述金属板表面形成等离子体鞘层，其特征在于，所述预清洗腔室还包括绝缘保护板，所述绝缘保护板设置在所述金属板和所述顶盖之间，所述绝缘保护板上设置有贯穿其厚度的多个第二通气孔，所述绝缘保护板能够阻止所述离子在所述等离子体鞘层的电压的驱动下轰击所述金属板的表面。2.根据权利要求1所述的预清洗腔室，其特征在于，所述绝缘保护板与所述金属板贴合，所述多个第二通气孔和所述多个第一通气孔一一对应，且所述第一通气孔和所述第二通气孔的尺寸小于所述等离子体鞘层的厚度。3.根据权利要求2所述的预清洗腔室，其特征在于，所述第一通气孔和所述第二通气孔的直径为0.2-10mm。4.根据权利要求1所述的预清洗腔室，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜鑫先，陈鹏，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11