[發(fā)明專利]擋環(huán)組件、半導(dǎo)體腔室及其清理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011539748.0
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112853314B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉勝明;何中凱;鄭波;榮延棟
• 申請（專利權(quán)）人: 北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44;C23C16/455
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專利事務(wù)所 11218
• 代理人: 孫向民;廉莉莉

本發(fā)明公開了一種擋環(huán)組件、半導(dǎo)體腔室及其清理方法。其中擋環(huán)組件，包括：上擋環(huán)，下表面邊緣設(shè)有向下突出的上擋環(huán)定位腳；下?lián)醐h(huán)，上表面邊緣設(shè)有與所述上擋環(huán)定位腳配合的下?lián)醐h(huán)定位槽，所述下?lián)醐h(huán)定位槽內(nèi)設(shè)有壓力檢測元件，所述壓力檢測元件用于檢測所述下?lián)醐h(huán)定位槽與所述上擋環(huán)定位腳之間的擠壓力。實(shí)現(xiàn)監(jiān)控上擋環(huán)定位腳與下?lián)醐h(huán)定位槽之間的壓力大小，避免在定位腳與定位槽之間擠壓力較大時(shí)將二者分離導(dǎo)致的上擋環(huán)定位腳碎裂問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種擋環(huán)組件、半導(dǎo)體腔室及其清理方法。

背景技術(shù)

隨著集成電路工藝的逐步發(fā)展，特征尺寸越來越小，傳統(tǒng)的鋁互連工藝在小線寬下受到信號延時(shí)的限制，為了解決這個(gè)問題，人們用銅互連代替鋁互連技術(shù)，銅互連技術(shù)的出現(xiàn)很好的解決了信號延時(shí)的問題，芯片的集成度和器件的密度也因此得到了很大的提升，但由于銅存在擴(kuò)散的問題，而鎢的化學(xué)和電性能穩(wěn)定，所以即使集成電路的特征尺寸一直在縮小，但連接前道器件和后端互連線之間的接觸孔工藝還是采用鎢塞(W-plug)技術(shù)。

鎢塞(W-plug)是在當(dāng)代半導(dǎo)體行業(yè)中廣泛應(yīng)用的一道工藝，它是以獨(dú)特的方法將金屬鎢填充于孔洞(Via)或溝槽(Trench)中，利用金屬鎢的良好導(dǎo)電性和抗電遷移特性，最終實(shí)現(xiàn)了前道器件與后道金屬互聯(lián)之間可靠電導(dǎo)通的工藝需求。在鎢塞工藝中，最重要的工藝指標(biāo)就是對孔洞和溝槽這類結(jié)構(gòu)的金屬填充。當(dāng)前行業(yè)中主流的是采用CVD法進(jìn)行鎢的沉積，化學(xué)氣相的薄膜沉積方法基本能夠很好的實(shí)現(xiàn)上述微結(jié)構(gòu)(Via and Trench)的金屬填充。早期的半導(dǎo)體工藝關(guān)鍵尺寸較大，孔洞或溝槽的深寬比也較小，通俗來說就是該結(jié)構(gòu)的開口相對寬廣開闊。因此對于CVD工藝來說，填充這樣的結(jié)構(gòu)并不是十分嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。CVD工藝本身在填充方面就有其自身的優(yōu)勢，對于尺寸較大的結(jié)構(gòu)則基本可以實(shí)現(xiàn)完整填充。

鎢接觸孔工藝通常采用覆蓋式鎢沉積(W-CVD),即無選擇性的在二氧化硅表面和接觸孔開口處淀積鎢，再進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)，以去除晶圓表面的鎢，僅留下接觸孔中與二氧化硅表面等平面的鎢。由于晶圓邊緣呈橢圓形，為防止晶圓邊緣的鎢在進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨時(shí)未被徹底去除干凈而影響后道工序，因此要求鎢接觸孔工藝在沉積鎢時(shí)，晶圓邊緣2mm左右的寬度范圍內(nèi)不能淀積鎢膜，即要有“壓邊”。有無“壓邊”的晶圓在經(jīng)過化學(xué)機(jī)械研磨后的效果圖如圖1所示。

為實(shí)現(xiàn)“壓邊”的要求，在進(jìn)行淀積鎢的過程中晶圓周邊會有惰性氣進(jìn)行吹掃，這樣可以使得工藝氣體無法到達(dá)晶圓邊緣，從而實(shí)現(xiàn)了“壓邊”的技術(shù)要求。

為了達(dá)到上述“壓邊”的技術(shù)要求，現(xiàn)有技術(shù)通過兩個(gè)陶瓷圓環(huán)：上擋環(huán)和下?lián)醐h(huán)的配合來實(shí)現(xiàn)在晶圓淀積鎢的過程中有邊緣氣體吹，下?lián)醐h(huán)與加熱加熱基座之間形成斜向上的壓邊吹掃氣道，上擋環(huán)與加熱基座之間形成水平的氣道，這樣在淀積鎢的過程中吹掃氣體通過壓邊吹掃氣道吹掃晶圓邊緣從而達(dá)到壓邊的要求。

上擋環(huán)具有定位腳，下?lián)醐h(huán)具有與定位腳配合的定位槽，鎢膜淀積時(shí)，加熱加熱基座升至高位，此時(shí)上擋環(huán)定位腳落入下?lián)醐h(huán)定位槽內(nèi)，這樣能夠保證工藝過程中上擋環(huán)的穩(wěn)定性。

當(dāng)腔室中膜厚累積到一定厚度后便需要用遠(yuǎn)程等離子體源(RPS)對腔室進(jìn)行清理以去除累積的鎢膜。清理過程包括高位清理和低位清理，當(dāng)進(jìn)行高位清理時(shí)，加熱基座升至高位，此時(shí)上擋環(huán)定位腳落入下?lián)醐h(huán)定位槽內(nèi)，高位清理完成后，由于遠(yuǎn)程等離子體源的轟擊升溫導(dǎo)致導(dǎo)上擋環(huán)定位腳受熱膨脹，使得上擋環(huán)定位腳與下?lián)醐h(huán)定位槽之間存在擠壓力，此時(shí)若進(jìn)入低位清理階段，隨著加熱基座的下降，上擋環(huán)與下?lián)醐h(huán)分離，會導(dǎo)致上擋環(huán)定位腳便被拉斷，斷裂在下?lián)醐h(huán)定位槽內(nèi)，嚴(yán)重影響后續(xù)工藝制程。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種擋環(huán)組件、半導(dǎo)體腔室及其清理方法，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測上擋環(huán)的上擋環(huán)定位腳與下?lián)醐h(huán)定位槽之間的擠壓力大小，避免在壓力較大的時(shí)候?qū)⒍叻蛛x導(dǎo)致的上擋環(huán)定位腳碎裂問題。

第一方面，本發(fā)明提出一種擋環(huán)組件，用于半導(dǎo)體腔室，包括：