[發明專利]一種預清洗腔室及半導體加工設備

有效

• 申請號: 201410213303.1
• 申請日: 2014-05-20
• 公開（公告）號: CN105088176B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 陳鵬
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: C23C16/02
• 分類號: C23C16/02;H01L21/67
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 彭瑞欣,張天舒

技術領域

本發明涉及半導體設備制造領域，具體地，涉及一種預清洗腔室

及半導體加工設備。

背景技術

在對被加工工件表面進行沉積外延層的工藝過程中，一般需要先將被加工工件表面的雜質去除，該過程是在半導體加工設備的預清洗腔室中進行的。所述預清洗腔室通過將通入其內部的Ar(氬氣)、He(氦氣)、H2(氫氣)等氣體激發為等離子體，并使等離子體中的粒子轟擊被加工工件表面或與被加工工件表面的雜質發生反應，從而將被加工工件表面的雜質去除。

圖1為現有的預清洗腔室的結構示意圖。請參看圖1，該預清洗腔室包括側壁1、底壁2、頂蓋9以及設置于預清洗腔室內部的基座4。其中，頂蓋9為采用絕緣材料(如陶瓷或石英)制成的拱形頂蓋；頂蓋9的上面(即預清洗腔室的外側)設置有螺線管型線圈3，線圈3的輸入端10通過第一匹配器5與第一射頻電源6連接，接地端11通過側壁1接地；基座4通過第二匹配器7與第二射頻電源8連接。在工藝過程中，第一射頻電源6通過第一匹配器5將射頻功率施加至線圈3上，在預清洗腔室內產生電磁場，使預清洗腔室內的氣體激發為等離子體；第二射頻電源8通過第二匹配器7將射頻功率施加至基座4上，使基座4上產生自偏壓，吸引等離子體中的離子轟擊被加工工件表面或與被加工工件表面的雜質發生反應，從而將被加工工件表面的雜質去除。

上述預清洗腔室在實際使用中不可避免地存在下述問題，即：由于射頻電磁波在線圈3上存在駐波效應，使線圈3上的不同位置上的電壓存在差異，尤其是對于線圈3的輸入端10和接地端11來說，其電壓差異更大；這使得線圈3在預清洗腔室內產生的電磁場很不對稱，從而使等離子體在預清洗腔室內的分布不均勻，并使對被加工工件的預清洗工藝不均勻。

圖2為現有的電感耦合等離子體裝置的結構示意圖。請參看圖2，該電感耦合等離子體裝置包括電感耦合等離子腔體20、電感耦合線圈21和線圈旋轉裝置22；其中，電感耦合線圈21為平面螺旋線圈，其安裝于線圈旋轉裝置22上，且其輸入端和輸出端通過電刷與電源(圖中未示出)連接；線圈旋轉裝置22固定在電感耦合等離子腔體20上。在工藝過程中，電源向電感耦合線圈21加載射頻功率，使其在電感耦合等離子腔體20內產生電磁場，并將通入電感耦合等離子腔體20內的工藝氣體激發為等離子體；同時，線圈旋轉裝置22驅動電感耦合線圈21旋轉，使電感耦合等離子腔體20中被加工工件上方的每一個環帶區域內的磁場都是均勻的，從而使上述區域的等離子體分布均勻，并使上述電感耦合等離子體裝置對被加工工件的工藝處理均勻。

上述電感耦合等離子體裝置在實際使用中不可避免地存在下述問題：

其一，在上述電感耦合等離子體裝置中，電感耦合線圈21的輸入端和輸出端均通過電刷與電源連接，也就是說，在工藝過程中，電感耦合線圈21的輸入端和輸出端與電源的連接是斷續而非連續的，這使得電源向電感耦合線圈加載射頻功率，特別是高頻功率時，電刷上產生的電抗會不穩定，從而使電源向電感耦合線圈21所加載的射頻功率不穩定，最終影響電感耦合等離子體裝置處理被加工工件的工藝穩定性。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種預清洗腔室及半導體加工設備，該預清洗腔室可以使線圈在工藝過程中繞預清洗腔室腔體作旋轉運動，并同時和第一射頻裝置保持連續地連接狀態，從而使其對被加工工件的預清洗工藝具有較高的均勻性和工藝穩定性。

為實現本發明的目的而提供一種預清洗腔室，包括腔體、承載裝置、線圈、第一射頻裝置、第二射頻裝置、耦合連接件和線圈旋轉驅動裝置；所述腔體接地；所述承載裝置設于所述腔體內部，用于承載被加工工件；所述第二射頻裝置與所述承載裝置電連接，用于向所述承載裝置加載射頻功率；所述線圈環繞于所述腔體的外側壁設置，所述線圈旋轉驅動裝置與所述線圈的第一端絕緣連接，用于驅動所述線圈繞所述腔體作旋轉運動；所述線圈的第二端與所述腔體連接；所述耦合連接件環繞所述線圈的第一端，且所述耦合連接件的內壁與所述線圈之間具有預設距離；所述第一射頻裝置通過所述耦合連接件與所述線圈的第一端容性耦合連接，用于向所述線圈加載射頻功率。

其中，所述耦合連接件為耦合環，所述耦合環由導電材料制成；所述耦合環與所述第一射頻裝置電連接。

其中，所述線圈的第一端在所述線圈的中心線上與所述線圈旋轉驅動裝置的驅動軸連接，以使所述線圈能夠以其中心線為轉軸繞所述腔體作旋轉運動。

其中，所述線圈的第一端的直徑的范圍為5～20mm，所述耦合環的環孔的直徑的范圍為7～100mm。