[發明專利]等離子體加工設備及預清洗工藝

在審

• 申請號: 201710207264.8
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN108668423A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 張彥召;劉建生;張超;師帥濤;張璐;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: H05H1/46
• 分類號: H05H1/46;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

本發明提供一種等離子體加工設備及預清洗工藝，其包括反應腔室、上射頻源、下射頻源、進氣裝置和點火裝置，其中，在反應腔室內設置有用于承載基片的基座；進氣裝置用于向反應腔室內輸送工藝氣體；點火裝置用于向反應腔室的內部引入使工藝氣體放電所需的種子電子。本發明提供的等離子體加工設備，其可以提高工藝均勻性和工藝穩定性，減少基片損傷，提高工藝效率。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，具體地，涉及一種等離子體加工設備及預清洗工藝。

背景技術

在半導體制造工藝中，電感耦合等離子體發生裝置(Inductive Coupled PlasmaEmission Spectrometer，以下簡稱ICP)可以在較低的工作氣壓下獲得高密度的等離子體，而且由于其具有結構簡單，造價低，同時可以對產生等離子體的射頻源與基片承載臺的射頻源獨立控制的優勢，因此，ICP裝置廣泛應用于等離子體刻蝕、物理氣相沉積、等離子體化學氣相沉積、微電子機械系統和發光二極管等的工藝中。

圖1為現有的ICP裝置的結構圖。如圖1所示，ICP裝置包括腔體1、設置在腔體1頂部的絕緣筒4和設置在該絕緣筒4頂部的進氣蓋板5。其中，在絕緣筒4的外側環繞設置有射頻線圈3，其通過上匹配器8與上射頻電源9連接。在腔體1內設置有基座10，用以承載基片，該基座10通過下匹配器11與下射頻電源12連接。并且，在進氣蓋板5上設置有進氣口6，在腔體1的底部設置有排氣口7。此外，在射頻線圈3和進氣蓋板5的周圍罩設有屏蔽罩2，該屏蔽罩2接地，以實現屏蔽射頻的作用。

采用上述ICP裝置進行預清洗工藝的過程如圖2所示，首先，通過進氣口6向腔室內通入大流量的工藝氣體(例如氬氣)，并通過調節排氣口7的排氣量，以將腔室內的氣壓保持在10mT以上；然后，開啟上射頻電源9，其通過上匹配器8將射頻能量饋入射頻線圈3，射頻能量以電磁波的形式穿透絕緣筒4，進入腔室內，并激發氬氣，從而產生等離子體。隨后，開啟下射頻電源12，其通過下匹配器11將射頻能量饋入腔室內的基座10，以吸引等離子體中的離子向下運動，轟擊基片表面。此時啟輝步驟完成。之后，減小工藝氣體的流量，并調節排氣口7的排氣量，以將腔室內的氣壓降低至1mT以下(一般在0.5～0.8mT)，并開始進行工藝直至完成，工藝完畢時，關閉進氣口6，通過排氣口7排空腔室內殘氣。

采用上述ICP裝置進行預清洗工藝在實際應用中不可避免地存在以下問題：

其一，由于在啟輝步驟中需要將腔室內的氣壓維持在10mT以上，以引入使工藝氣體放電所需的種子電子，保證正常啟輝，這導致各種粒子的自由程較短，離子的方向性較差，從而造成工藝均勻性降低。

其二，由于高氣壓條件下的啟輝區域距離待處理基片較近，較高的啟輝電壓會造成基片損傷。

其三，在進行工藝時，腔室內的氣壓是一個逐漸減小的變化過程，以保證工藝的均勻性，但是氣壓發生變化不利于整個工藝的穩定性，甚至會出現斷輝的情況。

其四，由于需要單獨進行高壓的啟輝步驟，耗費的工藝時間較長，降低了生產效率。

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，提出了一種等離子體加工設備及預清洗工藝，其可以提高工藝均勻性和工藝穩定性，減少基片損傷，提高工藝效率。

為實現本發明的目的而提供一種等離子體加工設備

(待權利要求確定后填入)

本發明具有以下有益效果：