本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)備制造領(lǐng)域，涉及一種預(yù)清洗腔室及半導(dǎo)體加工設(shè)備。

背景技術(shù)：

等離子體加工設(shè)備廣泛用于當(dāng)今的半導(dǎo)體集成電路、太陽能電池、平板顯示器等制造工藝中。產(chǎn)業(yè)上已經(jīng)廣泛使用的等離子體加工設(shè)備有以下類型：例如，直流放電型，電容耦合(ccp)型，電感耦合(icp)型以及電子回旋共振(ecr)型。這些類型的等離子體加工設(shè)備目前被應(yīng)用于沉積、刻蝕以及清洗等工藝。

在進(jìn)行工藝的過程中，為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量，在實(shí)施沉積工藝之前，首先要對(duì)晶片進(jìn)行預(yù)清洗(preclean)，以去除晶片表面的氧化物等雜質(zhì)。一般的預(yù)清洗腔室的基本原理是：將通入清洗腔室內(nèi)的諸如氬氣、氦氣或氫氣等的清洗氣體激發(fā)形成等離子體，以對(duì)晶片進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)和物理轟擊，從而可以去除晶片表面的雜質(zhì)。

目前采用的一種預(yù)清洗腔室由腔體和設(shè)置在該腔體頂部的介質(zhì)窗形成。在預(yù)清洗腔室內(nèi)設(shè)置有用于承載晶片的基座，其依次與第一匹配器和第一射頻電源連接。介質(zhì)窗為采用絕緣材料(如陶瓷或石英)制成的拱形頂蓋，在介質(zhì)窗的上方設(shè)置有線圈，該線圈為螺線管線圈，且依次與第二匹配器和第二射頻電源連接。而且，在預(yù)清洗腔室內(nèi)，且環(huán)繞在上述基座的周圍設(shè)置有工藝組件，該工藝組件、基座和介質(zhì)窗共同形成工藝腔，而腔體在基座下方形成的空間用作裝卸腔；并且，該工藝組件形成迷宮結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣/出氣通道，用以供裝卸腔內(nèi)的工藝氣體進(jìn)出工藝腔。此外，在腔體上還設(shè)置有進(jìn)氣管路，用以將工藝氣體輸送至裝卸腔。工藝氣體的流動(dòng)方向?yàn)椋汗に嚉怏w自進(jìn)氣管路進(jìn)入裝卸腔，然后向上擴(kuò)散，并經(jīng)由由工藝組件形成的迷宮結(jié)構(gòu)進(jìn)行勻流之 后，進(jìn)入工藝腔被激發(fā)形成等離子體。反應(yīng)后的工藝氣體再穿過工藝組件進(jìn)入裝卸腔，并由真空泵抽出。

上述預(yù)清洗腔室在實(shí)際應(yīng)用中不可避免地存在以下問題：

其一，工藝氣體進(jìn)入工藝腔的路徑過長(zhǎng)，從而到達(dá)工藝腔的時(shí)間較長(zhǎng)，影響工藝效率。

其二，由于工藝腔內(nèi)的氣壓大于真空泵口附近的氣壓，而真空泵在進(jìn)行工藝的過程中一直處于工作狀態(tài)，導(dǎo)致大部分工藝氣體在未進(jìn)入工藝腔之前就直接被真空泵抽走，從而需要通過進(jìn)氣管路不斷地補(bǔ)充大量工藝氣體，以維持等離子保持激發(fā)狀態(tài)，進(jìn)而需要更多的工藝氣體才能達(dá)到所需的等離子體密度，造成工藝氣體的浪費(fèi)。

其三，由于進(jìn)氣管路僅有一路，其自單個(gè)方向?qū)⒐に嚉怏w輸送至裝卸腔，這使得工藝氣體到達(dá)工藝腔的路徑長(zhǎng)度不相同，從而造成氣體分布不均勻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種預(yù)清洗腔室及半導(dǎo)體加工設(shè)備，其不僅可以縮短工藝氣體的進(jìn)氣路徑，減少工藝氣體的浪費(fèi)，而且還可以實(shí)現(xiàn)均勻進(jìn)氣，從而可以提高工藝質(zhì)量。

本發(fā)明提供了一種預(yù)清洗腔室，包括腔體和設(shè)置在該腔體頂部的介質(zhì)窗，在所述預(yù)清洗腔室內(nèi)環(huán)繞設(shè)置有工藝組件，所述工藝組件和所述介質(zhì)窗共同限定的空間用作工藝子腔，所述腔體位于所述工藝組件下方的空間用作裝卸子腔；所述預(yù)清洗腔室還包括進(jìn)氣裝置，所述進(jìn)氣裝置包括相對(duì)于所述工藝組件的軸線中心對(duì)稱的多路氣路，每路氣路與所述工藝子腔相連通，用于自所述工藝組件的上方直接將工藝氣體輸送至所述工藝子腔內(nèi)。

優(yōu)選的，所述預(yù)清洗腔室包括轉(zhuǎn)接底座，所述轉(zhuǎn)接底座設(shè)置在所述腔體與所述介質(zhì)窗之間，且環(huán)繞在所述工藝組件的外側(cè)；所述多路氣路設(shè)置在所述轉(zhuǎn)接底座內(nèi)。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)接底座為相對(duì)于所述工藝組件的軸線中心對(duì)稱 的環(huán)體結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)接底座為正方形環(huán)體；所述氣路為四路，且各路所述氣路分別位于所述正方形環(huán)體的四個(gè)角的位置處。

優(yōu)選的，每路所述氣路包括進(jìn)氣通道和進(jìn)氣管路，其中，所述進(jìn)氣通道設(shè)置在所述轉(zhuǎn)接底座內(nèi)，且與所述工藝子腔相連通；并且，各路所述氣路的進(jìn)氣通道相對(duì)于所述工藝組件的軸線中心對(duì)稱；所述進(jìn)氣管路設(shè)置在所述轉(zhuǎn)接底座的外周壁上，且與所述進(jìn)氣通道連接，用以向所述進(jìn)氣通道內(nèi)輸送工藝氣體。

優(yōu)選的，所述進(jìn)氣通道包括水平通道和豎直通道，其中，所述豎直通道的上端與所述工藝子腔相連通，所述豎直通道的下端與所述水平通道的內(nèi)側(cè)端連接；所述水平通道的外側(cè)端與所述進(jìn)氣管路連接。

優(yōu)選的，在所述轉(zhuǎn)接底座的上端面設(shè)置有凹槽，所述豎直通道的上端位于所述凹槽內(nèi)。

優(yōu)選的，所述豎直通道的直徑的取值范圍在2.5～3mm。

優(yōu)選的，在所述轉(zhuǎn)接底座內(nèi)還設(shè)置有冷卻通道，并且在所述轉(zhuǎn)接底座的外周壁上，且位于所述進(jìn)氣管路的下方設(shè)置有用于密封所述冷卻通道的密封件。

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)清洗腔室采用本發(fā)明提供的上述預(yù)清洗腔室。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的預(yù)清洗腔室，其通過借助多路氣路自工藝組件的上方直接將工藝氣體輸送至工藝子腔內(nèi)，可以縮短工藝氣體的進(jìn)氣路徑，縮短工藝氣體到達(dá)等離子體產(chǎn)生區(qū)域的時(shí)間，從而可以提高工藝效率，而且還可以使得來自進(jìn)氣口的所有工藝氣體能夠全部進(jìn)入工藝子腔，從而可以避免現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的部分工藝氣體未進(jìn)行反應(yīng)而直接被抽出的情況，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)通入較少的工藝氣體前提下達(dá)到較高的等離子體密度，從而可以降低使用成本。另外，通過將多路氣路相對(duì)于工藝組件的軸線中心對(duì)稱，可以使多路氣路中的工藝氣體到達(dá)工藝子腔內(nèi)的路徑長(zhǎng)度相同，從而可以實(shí)現(xiàn)多路工藝氣體均勻地進(jìn)入工 藝子腔，進(jìn)而可以提高工藝子腔內(nèi)的氣體分布均勻性，提高工藝質(zhì)量。

本發(fā)明提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備，其通過采用本發(fā)明提供的上述預(yù)清洗腔室，不僅可以縮短工藝氣體的進(jìn)氣路徑，減少工藝氣體的浪費(fèi)，而且還可以實(shí)現(xiàn)均勻進(jìn)氣，從而可以提高工藝質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的預(yù)清洗腔室的剖視圖；

圖2為圖1中沿a-a線的俯視圖；以及

圖3為圖1中i區(qū)域的放大圖。

具體實(shí)施方式

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。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的預(yù)清洗腔室的剖視圖。圖2為圖1中沿a-a線的俯視圖。圖3為圖1中i區(qū)域的放大圖。請(qǐng)一并參閱圖1-3，預(yù)清洗腔室由腔體21和設(shè)置在該腔體21頂部的介質(zhì)窗26形成。該介質(zhì)窗26為采用絕緣材料(如陶瓷或石英)制成的拱形頂蓋。而且，在預(yù)清洗腔室內(nèi)環(huán)繞設(shè)置有工藝組件23，該工藝組件23的結(jié)構(gòu)如圖1所示，為環(huán)體結(jié)構(gòu)，并且工藝組件23和介質(zhì)窗26共同限定的空間用作工藝子腔211，而腔體21位于工藝組件23下方的空間用作裝卸子腔210。在進(jìn)行工藝時(shí)，用于承載晶片的基座(圖中未示出)位于上述工藝子腔211內(nèi)，同時(shí)封閉工藝子腔211。在工藝前后，該基座位于上述裝卸子腔210內(nèi)，以對(duì)晶片進(jìn)行取放片操作。

預(yù)清洗腔室還包括進(jìn)氣裝置，該進(jìn)氣裝置包括多路氣路，且相對(duì)于工藝組件23的軸線(豎直方向上的中心線)中心對(duì)稱。每路氣路與工藝子腔211相連通，用于自工藝組件23的上方直接將工藝氣體輸送至工藝子腔211內(nèi)。工藝氣體通常包括ar、h2或者h(yuǎn)e等等。在進(jìn)行預(yù)清洗的過程中，自各路氣路流出的工藝氣體的進(jìn)氣方向如圖1中的箭頭所示，工藝氣體從工藝子腔211的四周向上且向中心擴(kuò)散。 通過借助多路氣路自工藝組件23的上方直接將工藝氣體輸送至工藝子腔211內(nèi)，可以縮短工藝氣體的進(jìn)氣路徑，縮短工藝氣體到達(dá)等離子體產(chǎn)生區(qū)域的時(shí)間，從而可以提高工藝效率，而且還可以使得來自進(jìn)氣口的所有工藝氣體能夠全部進(jìn)入工藝子腔，從而可以避免現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的部分工藝氣體未進(jìn)行反應(yīng)而直接被抽出的情況，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)通入較少的工藝氣體前提下達(dá)到較高的等離子體密度，從而可以降低使用成本。

同時(shí)，通過將多路氣路相對(duì)于工藝組件23的軸線中心對(duì)稱，可以使多路氣路中的工藝氣體到達(dá)工藝子腔211內(nèi)的路徑長(zhǎng)度相同，從而可以實(shí)現(xiàn)多路工藝氣體均勻地進(jìn)入工藝子腔，進(jìn)而可以提高工藝子腔內(nèi)的氣體分布均勻性，提高工藝質(zhì)量。

下面對(duì)上述進(jìn)氣裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述。具體地，腔體21在水平面(即，腔體21的徑向截面)上的投影形狀近似為長(zhǎng)方形。并且，在腔體21與介質(zhì)窗26之間，且環(huán)繞在工藝組件23的外側(cè)還設(shè)置有轉(zhuǎn)接底座22，該轉(zhuǎn)接底座22為相對(duì)于工藝組件23的軸線中心對(duì)稱的正方形環(huán)體。

進(jìn)氣裝置的氣路有四路，四路氣路設(shè)置在轉(zhuǎn)接底座22內(nèi)，且分別位于正方形環(huán)體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)接底座22的四個(gè)角的位置處。在本實(shí)施例中，每路氣路包括進(jìn)氣通道24和進(jìn)氣管路25，其中，進(jìn)氣通道24設(shè)置在轉(zhuǎn)接底座22內(nèi)，且與工藝子腔211相連通。并且，各路氣路的進(jìn)氣通道24分別位于正方形環(huán)體的四個(gè)角的位置處，如圖2所示，各路氣路中的工藝氣體以轉(zhuǎn)接底座22外周壁的各個(gè)角為起點(diǎn)、以工藝子腔211的中心為終點(diǎn)的流動(dòng)路徑d1＝d2，從而可以使各個(gè)進(jìn)氣通道24將工藝氣體輸送至工藝子腔211內(nèi)的路徑長(zhǎng)度相同，從而可以實(shí)現(xiàn)多路工藝氣體均勻地進(jìn)入工藝子腔211，進(jìn)而可以提高工藝子腔211內(nèi)的氣體分布均勻性，提高工藝質(zhì)量。進(jìn)氣管路25設(shè)置在轉(zhuǎn)接底座22的外周壁上，且與進(jìn)氣通道24連接，用以向進(jìn)氣通道24內(nèi)輸送工藝氣體。

由上可知，各路氣路僅依靠轉(zhuǎn)接底座22將工藝氣體輸送至工藝子腔211內(nèi)，即，僅使用單一的部件即可實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣。單一部件的進(jìn)氣 方式與多個(gè)部件對(duì)接組合進(jìn)氣的方式相比，前者不會(huì)存在后者具有的缺陷，即：其一，由于多個(gè)部件之間往往會(huì)因尺寸和裝配誤差而導(dǎo)致漏氣，導(dǎo)致進(jìn)氣不均勻；其二，多個(gè)部件之間還會(huì)因結(jié)構(gòu)的限制很難進(jìn)行密封設(shè)計(jì)。其三，多個(gè)部件的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且安裝困難。

在本實(shí)施例中，如圖3所示，進(jìn)氣通道24包括水平通道241和豎直通道242，其中，豎直通道242的上端與工藝子腔211相連通，豎直通道242的下端與水平通道241的內(nèi)側(cè)端(靠近工藝組件23的一端)連接；水平通道241的外側(cè)端(遠(yuǎn)離工藝組件23的一端)與進(jìn)氣管路25連接。在工藝過程中，工藝氣體依次經(jīng)由進(jìn)氣管路25、水平通道241和豎直通道241流入工藝子腔211內(nèi)。優(yōu)選的，豎直通道的直徑d的取值范圍在2.5～3mm，以起到勻流的作用。

在本實(shí)施例中，由于介質(zhì)窗26設(shè)置在轉(zhuǎn)接底座22的上端面上，為了保證豎直通道242的上端與工藝子腔211順利連通，在轉(zhuǎn)接底座22的上端面設(shè)置有凹槽221，以在轉(zhuǎn)接底座22的上端面與介質(zhì)窗26之間形成可供工藝氣體通過的開口，豎直通道242的上端位于凹槽221內(nèi)，從而自豎直通道242流出的工藝氣體經(jīng)由該開口流入工藝子腔211內(nèi)。

優(yōu)選的，在轉(zhuǎn)接底座22內(nèi)還設(shè)置有冷卻通道(圖中未示出)，通過向該冷卻通道內(nèi)通入冷卻水，來冷卻轉(zhuǎn)接底座22。優(yōu)選的，為了保證冷卻通道與進(jìn)氣通道不相干涉，可以盡可能地使冷卻通道與進(jìn)氣通道的密封結(jié)構(gòu)最小化。優(yōu)選的，在本實(shí)施例中，在轉(zhuǎn)接底座22的外周壁上，且位于進(jìn)氣管路25的下方設(shè)置有用于密封冷卻通道的密封件27，即，使冷卻通道與進(jìn)氣通道的密封上下排布，以避免干涉。

需要說明的是，在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)接底座22為相對(duì)于工藝組件23的軸線中心對(duì)稱的正方形環(huán)體，但是本發(fā)明并不局限于此，在實(shí)際應(yīng)用中，轉(zhuǎn)接底座還可以根據(jù)腔體的形狀采用相對(duì)于工藝組件的軸線中心對(duì)稱的其他任意形狀的環(huán)體結(jié)構(gòu)，例如圓形環(huán)體、菱形環(huán)體等等?；蛘?，轉(zhuǎn)接底座22還可以采用非對(duì)稱的環(huán)體結(jié)構(gòu)。各路氣路的進(jìn)氣通道的分布方式可以根據(jù)不同的轉(zhuǎn)接底座的形狀作適應(yīng)性調(diào)整， 只要能夠相對(duì)于工藝組件的軸線中心對(duì)稱分布即可。

還需要說明的是，在本實(shí)施例中，介質(zhì)窗26采用拱形結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明并不局限于此，在實(shí)際應(yīng)用中，介質(zhì)窗還可以根據(jù)具體需要采用桶狀結(jié)構(gòu)等的其他任意結(jié)構(gòu)。

作為另一個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種半導(dǎo)體加工設(shè)備，包括預(yù)清洗腔室，該預(yù)清洗腔室采用了本發(fā)明上述實(shí)施例提供的預(yù)清洗腔室。

本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備，其通過采用本發(fā)明上述實(shí)施例提供的上述預(yù)清洗腔室，不僅可以縮短工藝氣體的進(jìn)氣路徑，減少工藝氣體的浪費(fèi)，而且還可以實(shí)現(xiàn)均勻進(jìn)氣，從而可以提高工藝質(zhì)量。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。