一種反應(yīng)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)明屬于半導(dǎo)體設(shè)備制造領(lǐng)域，具體涉及一種反應(yīng)腔室及半導(dǎo)體加工設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]物理氣相沉積(以下簡(jiǎn)稱PVD)設(shè)備在集成電路1C、硅通孔TSV、封裝Packaging等工藝的應(yīng)用中，通常包括預(yù)清洗腔室，用于在該腔室內(nèi)對(duì)基片或工件完成預(yù)清洗工藝，所謂預(yù)清洗工藝的基本原理是將氣體(例如，氬氣、氦氣和氫氣等)激發(fā)形成等離子體，再利用該等離子體與基片或工件發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和/或物理轟擊，以去除基片或工件表面的雜質(zhì)。
[0003]圖1為現(xiàn)有的預(yù)清洗腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參閱圖1，該預(yù)清洗腔室10包括設(shè)置在底部的承載裝置11，承載裝置11用于承載基片，并且，承載裝置11通過第一匹配器12與下電極電源13電連接，用于在基片上產(chǎn)生射頻自偏差，以吸引離子朝向基片運(yùn)動(dòng)，從而加快離子對(duì)基片的物理轟擊和與基片的化學(xué)反應(yīng)，從而可以提高預(yù)清洗效率。另外，預(yù)清洗腔室10的頂壁15為穹頂結(jié)構(gòu)，在其頂壁15上設(shè)置有感應(yīng)線圈14，該感應(yīng)線圈14通過第二匹配器16與上電極電源17電連接，用以將位于預(yù)清洗腔室10內(nèi)的氣體激發(fā)形成等離子體。
[0004]然而，采用上述現(xiàn)有的預(yù)清洗腔室在實(shí)際應(yīng)用中不可避免地會(huì)存在以下技術(shù)問題:在半導(dǎo)體制造工藝由55nm、45nm微縮至32nm、28nm等以下技術(shù)代時(shí)，預(yù)清洗工藝僅需要?dú)渥杂苫c基片上的溝槽或通孔內(nèi)的氧化物雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，但是，等離子體中的氫離子往往容易進(jìn)入低K電介質(zhì)(Low-k)材料中而降低其k值，k值是指介電常數(shù)，因而會(huì)對(duì)Low-k材料產(chǎn)生負(fù)面影響，從而會(huì)影響制備的器件的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供了一種反應(yīng)腔室及半導(dǎo)體加工設(shè)備，因而在實(shí)現(xiàn)借助氫自由基實(shí)現(xiàn)對(duì)基片的表面進(jìn)行預(yù)清洗的前提下，可以解決氫離子容易進(jìn)入Low-K材料對(duì)器件的性能造成影響的問題，從而可以提高工藝質(zhì)量和芯片良率。
[0006]本發(fā)明提供一種反應(yīng)腔室，包括承載裝置、等離子體產(chǎn)生裝置和金屬板，所述承載裝置用于承載基片，所述等離子體產(chǎn)生裝置用于將反應(yīng)腔室內(nèi)的氣體激發(fā)形成等離子體，所述承載裝置設(shè)置在所述等離子體產(chǎn)生裝置的下方；所述金屬板橫向設(shè)置在所述承載裝置和所述等離子體產(chǎn)生裝置之間，且在所述金屬板上設(shè)置有貫穿其厚度的多個(gè)通孔，每個(gè)所述通孔的孔徑在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，用以阻擋金屬板上方的離子經(jīng)由所述通孔朝向所述承載裝置擴(kuò)散。
[0007]其中，所述金屬板與所述直流電源電連接，用以向所述金屬板施加正電壓。
[0008]其中，在所述反應(yīng)腔室的側(cè)壁外側(cè)，且位于所述金屬板的上方和/或下方并靠近所述金屬板的位置處設(shè)置有磁體，并且所述磁體沿所述反應(yīng)腔室的周向設(shè)置。
[0009]其中，所述通孔的孔徑的預(yù)設(shè)范圍在0.2?10mm。
[0010]其中，所述金屬板的厚度范圍在2?50mm。
[0011]其中，所述直流電源向所述金屬板施加的正電壓的范圍在5?50V。
[0012]其中，所述磁體包括永磁體或電磁體。
[0013]其中，所述等離子體產(chǎn)生裝置為感應(yīng)耦合等離子體產(chǎn)生裝置。
[0014]其中，所述反應(yīng)腔室的頂壁為穹頂結(jié)構(gòu)，所述感應(yīng)耦合等離子體產(chǎn)生裝置包括感應(yīng)線圈，所述感應(yīng)線圈纏繞在所述穹頂結(jié)構(gòu)的頂壁的外側(cè)，并且所述金屬板設(shè)置在具有穹頂結(jié)構(gòu)的所述頂壁下端的下方。
[0015]其中，所述反應(yīng)腔室包括上腔體和下腔體，所述上腔體疊置在所述下腔體的側(cè)壁上形成所述反應(yīng)腔室，所述上腔體為桶狀結(jié)構(gòu)，所述感應(yīng)耦合等離子體產(chǎn)生裝置包括感應(yīng)線圈，所述感應(yīng)線圈纏繞在所述上腔體的側(cè)壁外側(cè)；并且所述金屬板設(shè)置在所述上腔體下端的下方。
[0016]其中，在所述上腔體的側(cè)壁的內(nèi)側(cè)套置有法拉第屏蔽桶，所述法拉第屏蔽桶沿其軸向上設(shè)置有至少一條開縫。
[0017]本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體加工設(shè)備，包括反應(yīng)腔室，所述反應(yīng)腔室采用本發(fā)明上述提供的反應(yīng)腔室。
[0018]其中，所述半導(dǎo)體設(shè)備包括物理氣相沉積設(shè)備，所述反應(yīng)腔室包括預(yù)清洗腔室。
[0019]本發(fā)明具有下述有益效果:
[0020]本發(fā)明提供的反應(yīng)腔室，其借助在承載裝置和等離子體產(chǎn)生裝置之間橫向設(shè)置有金屬板，且在金屬板上設(shè)置有貫穿其厚度的多個(gè)通孔，金屬板與直流電源電連接，用以向金屬板施加正電壓，借助該具有正電壓的金屬板在反應(yīng)腔室內(nèi)存在一定的電場(chǎng)，可以實(shí)現(xiàn)排斥金屬板上方的離子經(jīng)由通孔朝向承載裝置擴(kuò)散，而大多數(shù)的氫自由基、原子和分子仍能經(jīng)由通孔朝向承載裝置擴(kuò)散，從而在實(shí)現(xiàn)借助氫自由基實(shí)現(xiàn)對(duì)基片的表面進(jìn)行預(yù)清洗的前提下，可以解決氫離子容易進(jìn)入Low-K材料對(duì)器件的性能造成影響的問題，進(jìn)而可以提高工藝質(zhì)量和芯片良率。
[0021]本發(fā)明提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備，其采用本發(fā)明提供的反應(yīng)腔室，因而在實(shí)現(xiàn)借助氫自由基實(shí)現(xiàn)對(duì)基片的表面進(jìn)行預(yù)清洗的前提下，可以解決氫離子容易進(jìn)入Low-K材料對(duì)器件的性能造成影響的問題，從而可以提高工藝質(zhì)量和芯片良率。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為現(xiàn)有的預(yù)清洗腔室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的反應(yīng)腔室的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的反應(yīng)腔室的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0025]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的反應(yīng)腔室的第三種結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]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)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的反應(yīng)腔室及半導(dǎo)體加工設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0027]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的反應(yīng)腔室的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參閱圖2，本實(shí)施例提供的反應(yīng)腔室20包括承載裝置21和等離子體產(chǎn)生裝置。承載裝置21用于承載基片，等離子體產(chǎn)生裝置用于將反應(yīng)腔室20內(nèi)的氣體激發(fā)形成等離子體，承載裝置21設(shè)置在等離子體產(chǎn)生裝置的下方。具體地，在本實(shí)施例中，等離子體產(chǎn)生裝置為感應(yīng)耦合等離子體產(chǎn)生裝置，該感應(yīng)耦合等離子體產(chǎn)生裝置包括感應(yīng)線圈22，借助感應(yīng)線圈22通過匹配器28與上電極電源23電連接，用以將反應(yīng)腔室20內(nèi)的氣體激發(fā)形成等離子體。其中，上電極電源23包括射頻電源，且其輸出頻率包括400kHz、2MHz、13.56MHz、40MHz、60MHz或100MHz等。
[0028]反應(yīng)腔室20還包括金屬板24，在本實(shí)施例中，金屬板24采用鋁材料制成，金屬板24橫向設(shè)置在承載裝置21和等離子體產(chǎn)生裝置之間，如圖2所示，且在金屬板24上設(shè)置有貫穿其厚度的多個(gè)通孔241，金屬板24與直流電源25電連接，用以向金屬板24施加正電壓。借助該具有正電壓的金屬板24在反應(yīng)腔室20內(nèi)存在一定的電場(chǎng)，可以排斥金屬板上方的等離子體中的離子朝向承載裝置21擴(kuò)散，而由于氫自由基、原子和分子不帶電，因此，該電場(chǎng)不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生排斥力，使得氫自由基、原子和分子仍然能夠經(jīng)由該通孔241朝向基片擴(kuò)散，因而可以實(shí)現(xiàn)大多數(shù)的氫自由基、原子和分子仍能經(jīng)由通孔241朝向承載裝置21擴(kuò)散，從而在實(shí)現(xiàn)借助氫自由基實(shí)現(xiàn)對(duì)基片的表面進(jìn)行預(yù)清洗的前提下，可以解決氫離子容易進(jìn)入Low-K材料對(duì)器件的性能造成影響的問題，進(jìn)而可以提高工藝質(zhì)量和芯片良率。
[0029]優(yōu)選地，直流電源25向金屬板24施加的正電壓的范圍在5?50V。
[0030]優(yōu)選地，每個(gè)通孔241的孔徑接近或小于與之對(duì)應(yīng)的等離子體鞘層在水平方向上的尺寸，使得等離子體態(tài)在通孔241內(nèi)無(wú)法存在，因而使得未能成功被金屬板24排斥的離子難以通過該通孔241朝向承載裝置21擴(kuò)散，即可實(shí)現(xiàn)阻擋等離子體中的離子經(jīng)由通孔241朝向承載裝置21擴(kuò)散，從而可以進(jìn)一步解決氫離子容易進(jìn)入Low-K材料對(duì)器件的性能造成影響的問題。
[0031]進(jìn)一步優(yōu)選地，每個(gè)通孔241的孔徑在與之對(duì)應(yīng)的等離子鞘層在水平方向上的尺寸2倍的范圍內(nèi)，可以使得等離子體態(tài)在通孔241內(nèi)無(wú)法存在，因而使得未能成功被金屬板24排斥的離子難以通過該通孔241朝向承載裝置21擴(kuò)散。進(jìn)一步優(yōu)選地，通孔241的孔徑的預(yù)設(shè)范圍在0.2?10mm。另外，優(yōu)選地，金屬板24的厚度范圍在2?50mmo
[0032]在本實(shí)施例中，金屬板24為圓盤狀結(jié)構(gòu)，通孔241為直通孔。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，通孔241也可以為變徑孔，例如，通孔241為上粗下細(xì)、下細(xì)上粗或者上下粗中間細(xì)的通孔。
[0033]并且，通孔241的分布密度與工藝效率的高低成正相關(guān)關(guān)系，因此，可以根據(jù)實(shí)際對(duì)工藝效率的需求設(shè)置通孔241的分布密度。具體地，若需要工藝效率高時(shí)，則應(yīng)增大通孔241的分布密度；若需要工藝效率低時(shí)，則應(yīng)減小通孔241的分布密度。
[0034]通孔241的分布密度是否均勻根據(jù)實(shí)際工藝結(jié)果進(jìn)行具體設(shè)置。例如，若基片某個(gè)區(qū)域相對(duì)其他區(qū)域的工藝結(jié)果顯示該區(qū)域處的工藝效率高于其他區(qū)域，則應(yīng)增大其他區(qū)域內(nèi)通孔241的分布密度和/或減小該區(qū)域內(nèi)通孔241的分布密度，以使工藝結(jié)果均勻。
[0035]另外優(yōu)選地，在反應(yīng)腔室20的側(cè)壁外側(cè)，且位于金屬板24的上方和下方并靠近金屬板24的位置處設(shè)置有磁體26，并且，磁體26沿反應(yīng)腔室20的周向設(shè)置。借助磁體26在反應(yīng)腔室20內(nèi)且靠近金屬板24的位置處形成一定強(qiáng)度的磁場(chǎng)，可以實(shí)現(xiàn)將離子和電子束縛