一種預(yù)清洗腔室及半導(dǎo)體加工設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)備制造領(lǐng)域，具體地，涉及一種預(yù)清洗腔室及半導(dǎo)體加工設(shè)備。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]在對(duì)被加工工件表面進(jìn)行沉積外延層的工藝過(guò)程中，一般需要先將被加工工件表面的雜質(zhì)去除，該過(guò)程是在半導(dǎo)體加工設(shè)備的預(yù)清洗腔室中進(jìn)行的。所述預(yù)清洗腔室通過(guò)將通入其內(nèi)部的Ar (氬氣)、He (氦氣)、H2 (氫氣)等氣體激發(fā)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(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而將被加工工件表面的雜質(zhì)去除。
[0004]圖1為現(xiàn)有的預(yù)清洗腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參看圖1，該預(yù)清洗腔室包括側(cè)壁1、底壁2、頂蓋9以及設(shè)置于預(yù)清洗腔室內(nèi)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(yù)清洗腔室的外側(cè))設(shè)置有螺線管型線圈3，線圈3的輸入端10通過(guò)第一匹配器5與第一射頻電源6連接，接地端11通過(guò)側(cè)壁I接地；基座4通過(guò)第二匹配器7與第二射頻電源8連接。在工藝過(guò)程中，第一射頻電源6通過(guò)第一匹配器5將射頻功率施加至線圈3上，在預(yù)清洗腔室內(nèi)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，使預(yù)清洗腔室內(nèi)的氣體激發(fā)為等離子體；第二射頻電源8通過(guò)第二匹配器7將射頻功率施加至基座4上，使基座4上產(chǎn)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(zhì)發(fā)生反應(yīng),從而將被加工工件表面的雜質(zhì)去除。
[0005]上述預(yù)清洗腔室在實(shí)際使用中不可避免地存在下述問(wèn)題，S卩:由于射頻電磁波在線圈3上存在駐波效應(yīng)，使線圈3上的不同位置上的電壓存在差異，尤其是對(duì)于線圈3的輸入端10和接地端11來(lái)說(shuō)，其電壓差異更大；這使得線圈3在預(yù)清洗腔室內(nèi)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)很不對(duì)稱(chēng)，從而使等離子體在預(yù)清洗腔室內(nèi)的分布不均勻，并使對(duì)被加工工件的預(yù)清洗工藝不均勻。
[0006]圖2為現(xiàn)有的電感耦合等離子體裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)裝置22上，且其輸入端和輸出端通過(guò)電刷與電源(圖中未示出)連接；線圈旋轉(zhuǎn)裝置22固定在電感耦合等離子腔體20上。在工藝過(guò)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(nèi)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，并將通入電感耦合等離子腔體20內(nèi)的工藝氣體激發(fā)為等離子體；同時(shí)，線圈旋轉(zhuǎn)裝置22驅(qū)動(dòng)電感耦合線圈21旋轉(zhuǎn)，使電感耦合等離子腔體20中被加工工件上方的每一個(gè)環(huán)帶區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)都是均勻的，從而使上述區(qū)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(duì)被加工工件的工藝處理均勻。
[0007]上述電感耦合等離子體裝置在實(shí)際使用中不可避免地存在下述問(wèn)題:
[0008]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(guò)電刷與電源連接，也就是說(shuō)，在工藝過(guò)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(xù)而非連續(xù)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(shí)，電刷上產(chǎn)生的電抗會(huì)不穩(wěn)定，從而使電源向電感耦合線圈21所加載的射頻功率不穩(wěn)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(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一，提出了一種預(yù)清洗腔室及半導(dǎo)體加工設(shè)備，該預(yù)清洗腔室可以使線圈在工藝過(guò)程中繞預(yù)清洗腔室腔體作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并同時(shí)和第一射頻裝置保持連續(xù)地連接狀態(tài)，從而使其對(duì)被加工工件的預(yù)清洗工藝具有較高的均勻性和工藝穩(wěn)定性。
[0010]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種預(yù)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(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置；所述腔體接地；所述承載裝置設(shè)于所述腔體內(nèi)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(huán)繞于所述腔體的外側(cè)壁設(shè)置，所述線圈旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置與所述線圈的第一端絕緣連接，用于驅(qū)動(dòng)所述線圈繞所述腔體作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述線圈的第二端與所述腔體連接；所述耦合連接件環(huán)繞所述線圈的第一端，且所述耦合連接件的內(nèi)壁與所述線圈之間具有預(yù)設(shè)距離；所述第一射頻裝置通過(guò)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。
[0011]其中，所述耦合連接件為耦合環(huán)，所述耦合環(huán)由導(dǎo)電材料制成；所述耦合環(huán)與所述第一射頻裝置電連接。
[0012]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(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)軸連接，以使所述線圈能夠以其中心線為轉(zhuǎn)軸繞所述腔體作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0013]其中，所述線圈的第一端的直徑的范圍為5?20_，所述耦合環(huán)的環(huán)孔的直徑的范圍為7?100mm。
[0014]其中，所述耦合連接件為由導(dǎo)電材料制成，且與所述第一射頻裝置電連接的環(huán)形容器，所述環(huán)形容器內(nèi)盛有導(dǎo)電液體或絕緣液體。
[0015]其中，所述第一射頻裝置向所述線圈加載的射頻功率為400KHz、2MHz、13.56MHz、40MHz、60MHz 或 10MHz。
[0016]其中，所述預(yù)清洗腔室還包括與所述線圈的第二端電連接的金屬片，所述線圈的第二端通過(guò)所述金屬片與所述腔體容性耦合連接，以使在所述線圈繞所述腔體作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，所述線圈與地之間的耦合阻抗不變。
[0017]其中，所述金屬片為弧形。
[0018]其中，所述金屬片的弧度大于5度。
[0019]作為另一個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體加工設(shè)備，包括預(yù)清洗腔室，所述預(yù)清洗腔室用于去除被加工工件表面的雜質(zhì)，所述預(yù)清洗腔室采用本發(fā)明提供的上述預(yù)清洗腔室。
[0020]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0021]本發(fā)明提供的預(yù)清洗腔室，其線圈旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置在工藝過(guò)程中驅(qū)動(dòng)線圈繞腔體作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使線圈在預(yù)清洗腔室內(nèi)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)較為均勻，從而提高了預(yù)清洗腔室對(duì)被加工工件的預(yù)清洗工藝的均勻性；同時(shí)，上述預(yù)清洗腔室的第一射頻裝置與線圈的第一端之間采用容性耦合的方式連接，使線圈與第一射頻裝置之間在不產(chǎn)生接觸的情況下維持連續(xù)且穩(wěn)定的連接，從而使第一射頻裝置加載于線圈上的用于激發(fā)等離子體的射頻功率保持穩(wěn)定，有利于提高工藝的穩(wěn)定性。
[0022]本發(fā)明提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備，其采用本發(fā)明提供的上述預(yù)清洗腔室，可以使線圈旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置在工藝過(guò)程中驅(qū)動(dòng)線圈繞腔體作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而使線圈在預(yù)清洗腔室內(nèi)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)較為均勻，提高預(yù)清洗腔室對(duì)被加工工件的預(yù)清洗工藝的均勻性；并且，還可以使第一射頻裝置與線圈的第一端之間采用容性耦合的方式連接，這樣就在線圈與第一射頻裝置不產(chǎn)生接觸的情況下使線圈與第一射頻裝置之間維持連續(xù)且穩(wěn)定的連接，從而使第一射頻裝置加載于線圈上的用于激發(fā)等離子體的射頻功率保持穩(wěn)定，有利于提高工藝的穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為現(xiàn)有的預(yù)清洗腔室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為現(xiàn)有的電感耦合等離子體裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的預(yù)清洗腔室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為環(huán)形容器與線圈之間產(chǎn)生容性耦合的示意圖；以及
[0027]圖5為具有平板狀頂蓋的預(yù)清洗腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明提供的預(yù)清洗腔室及半導(dǎo)體加工設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0029]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的預(yù)清洗腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參看圖3，預(yù)清洗腔室包括腔體30、承載裝置40、線圈50、第一射頻裝置60、線圈旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置70、第二射頻裝置80和耦合連接件。其中，腔體30包括底壁31、側(cè)壁32、穹頂狀頂蓋33和外殼34，在本實(shí)施例中，腔體30接地；承載裝置40設(shè)于腔體30內(nèi)部，其用于承載被加工工件。第二射頻裝置80與承載裝置40電連接，用于向承載裝置40加載射頻功率。
[0030]線圈50為螺線管型線圈，其環(huán)繞于腔體30的外側(cè)壁；具體地，線圈50環(huán)繞于穹頂狀頂蓋33的外側(cè)。線圈旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置70與線圈50的第一端絕緣連接，其用于驅(qū)動(dòng)線圈50繞腔體30作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；線圈50的第二端與腔體30連接。
[0031]耦合連接件環(huán)繞線圈50的第一端，且其內(nèi)壁與線圈50之間具有預(yù)設(shè)距離，也就是說(shuō)，耦合連接件與線圈50之間為非接觸的連接。在本實(shí)施例中