專利名稱：一種等離子體預(yù)清洗裝置的制作方法
一種等離子體預(yù)清洗裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于等離子體加工設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用于對(duì)加工件進(jìn)行預(yù)清洗的等離子體裝置。
背景技術(shù)：
等離子體預(yù)清洗工藝是制作微尺寸集成電路的常用技術(shù)，其是通過(guò)在腔室中激發(fā)出包含離子、電子、自由基等中性粒子的高密度的等離子體，然后借助等離子體中的離子濺射、轟擊被加工工件的表面，從而將被加工工件表面的金屬氧化物去除。同時(shí)，等離子體中的具有還原性的自由基可與金屬氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也可以將被加工工件表面的金屬氧化物去除。
通常，等離子體是通過(guò)容性耦合、感性耦合或電子回旋共振等方式激發(fā)產(chǎn)生。其中，感性耦合激發(fā)出的等離子體密度比容性耦合激發(fā)出的等離子體密度高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)， 而且，能量耦合效率高。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，常用感性耦合方式來(lái)激發(fā)等離子體。
圖1為等離子體預(yù)清洗裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。請(qǐng)參閱圖1，等離子體預(yù)清洗裝置包括腔室I以及設(shè)置在腔室I上方并與腔室I連接的腔室罩2，腔室罩2采用石英或陶瓷等絕緣材料制成。在腔室罩2上纏繞有作為天線部件的線圈3，線圈3與射頻電源4連接。射頻電源 4向線圈3提供高頻功率，從而在腔室I內(nèi)激發(fā)出高密度的等離子體。在腔室罩2與線圈3 之間設(shè)有法拉第屏蔽件5，借助法拉第屏蔽件5可以減少線圈3與腔室I內(nèi)的等離子體之間的容性耦合能力。
圖2為法拉第屏蔽的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參閱圖2，法拉第屏蔽件5為圓桶狀結(jié)構(gòu)，其上間隔設(shè)有開(kāi)口 。然而，這種法拉第屏蔽件5為整體結(jié)構(gòu)，加工困難，制造成本高，而且安裝維護(hù)不便。更重要地是，法拉第屏蔽件5的端部沒(méi)有完全斷開(kāi)，當(dāng)腔室I內(nèi)的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，在法拉第屏蔽件5內(nèi)容易產(chǎn)生環(huán)流(渦流)，使得作用在線圈3上的射頻功率因產(chǎn)生熱量而損失，從而導(dǎo)致作用在線圈3上的射頻功率的能量耦合效率降低。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就是針對(duì)等離子體預(yù)清洗裝置中存在的上述缺陷，提供一種等離子體預(yù)清洗裝置，其不僅可以避免容性耦合的產(chǎn)生，而且可以提高作用在線圈上的射頻功率的能量耦合效率。
解決上述技術(shù)問(wèn)題的所采用的技術(shù)方案是提供一種等離子體預(yù)清洗裝置，包括線圈、法拉第屏蔽件、介質(zhì)桶、設(shè)置在所述介質(zhì)桶頂端的頂蓋以及與所述介質(zhì)桶底端相連的腔體，所述法拉第屏蔽件套在所述介質(zhì)桶的外側(cè)，所述線圈纏繞在所述法拉第屏蔽件的外側(cè)， 所述法拉第屏蔽件包括沿所述介質(zhì)桶周緣方向排列的至少兩個(gè)相互不接觸的法拉第屏蔽單元。
其中，在所述法拉第屏蔽單元上設(shè)有沿所述法拉第屏蔽件軸向方向的槽部。
其中，所述槽部在所述法拉第屏蔽件的周緣方向上的寬度為3 10mm。
其中，所述法拉第屏蔽單元在所述法拉第屏蔽件的徑向方向的厚度為3 10mm。
其中，在所述介質(zhì)桶周緣方向上，相鄰兩個(gè)所述法拉第屏蔽單元之間的距離為 3 IOmm0
其中，所述法拉第屏蔽單元采用導(dǎo)電材料制成。
其中，所述法拉第屏蔽件與直流電源連接。
其中，所述法拉第屏蔽件與直流電源之間連接有低通濾波器。
其中，所述介質(zhì)桶頂端與所述頂蓋之間設(shè)置有轉(zhuǎn)接法蘭，在所述轉(zhuǎn)接法蘭內(nèi)部設(shè)有用于冷卻所述介質(zhì)桶的冷卻通道，所述冷卻通道與冷卻介質(zhì)源連通。
其中，所述介質(zhì)桶采用陶瓷或石英制成。
本發(fā)明具有以下有益效果
本發(fā)明提供的等離子體預(yù)清洗裝置，設(shè)置在介質(zhì)桶外側(cè)的法拉第屏蔽件包括沿所述介質(zhì)桶周緣方向排列的至少兩個(gè)相互不相接觸的法拉第屏蔽單元，該法拉第屏蔽件不僅能夠屏蔽電場(chǎng)，從而減少線圈與等離子體之間的容性耦合的發(fā)生，降低等離子體對(duì)介質(zhì)桶的轟擊，從而延長(zhǎng)介質(zhì)桶的壽命以及減少反應(yīng)腔室內(nèi)的污染；而且可以減少、甚至避免法拉第屏蔽件上產(chǎn)生渦流，從而可以減少作用在線圈上的射頻功率的損失，進(jìn)而可以提高作用在線圈上的射頻功率的能量耦合效率。此外，由至少兩個(gè)相互不相接觸的法拉第屏蔽單元沿所述介質(zhì)桶周緣方向組成的法拉第屏蔽件容易加工，制作成本低，而且安裝維護(hù)方便。


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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)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的等離子體預(yù)清洗裝置進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖3為本發(fā)明提供的等離子體預(yù)清洗裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。請(qǐng)參閱圖3，等離子體預(yù)清洗裝置包括反應(yīng)腔室，反應(yīng)腔室包括腔體11、介質(zhì)桶12以及頂蓋13。其中，介質(zhì)桶12設(shè)置在腔體11的頂端，其在水平面上的投影的輪廓與腔體11在水平面上的投影的輪廓相同， 頂蓋13設(shè)置在介質(zhì)桶12的頂端。在腔體11的底部設(shè)有卡盤14，卡盤14通過(guò)第一匹配器 (圖中未示出)與第一射頻電源15連接。通過(guò)第一射頻電源15可以使卡盤14上形成射頻偏壓，從而吸引等離子體轟擊放置在卡盤14上的被加工工件，進(jìn)而達(dá)到清洗被加工工件的目的。
介質(zhì)桶12采用陶瓷或石英材料制成。在介質(zhì)桶12的外側(cè)設(shè)有法拉第屏蔽件16， 法拉第屏蔽件16采用導(dǎo)電材料，如銅或鋁制成。在法拉第屏蔽件16的外側(cè)纏繞有線圈17， 線圈17通過(guò)第二匹配器(圖中未示出)與第二射頻電源18連接。第二射頻電源18向線圈17提供射頻功率，從而將反應(yīng)腔室內(nèi)的氣體激發(fā)成高密度的等離子體。
本實(shí)施例中，法拉第屏蔽件16設(shè)置在介質(zhì)桶12的外側(cè)，其不僅可以減少線圈17 與反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體之間發(fā)生容性耦合，從而可以減少等離子體對(duì)介質(zhì)桶12的轟擊， 從而延長(zhǎng)介質(zhì)桶12的使用壽命，同時(shí)可以減少因介質(zhì)桶12被腐蝕而造成反應(yīng)腔室內(nèi)污染， 進(jìn)而提高等離子體預(yù)清洗裝置的加工質(zhì)量。
圖4為本發(fā)明提供的法拉第屏蔽件的俯視圖。圖5為本發(fā)明提供的法拉第屏蔽件的立體圖。請(qǐng)一并參閱圖3、圖4以及圖5，法拉第屏蔽件包括兩個(gè)法拉第屏蔽單元16a、 16b，兩個(gè)法拉第屏蔽單元16a、16b不接觸，即，法拉第屏蔽件16是由沿所述介質(zhì)桶周緣方向排列的兩個(gè)不接觸的法拉第屏蔽單元16a、16b。法拉第屏蔽單元16a和法拉第屏蔽單元 16b在介質(zhì)桶(或法拉第屏蔽單元)周緣方向上的距離為3 10mm。這種結(jié)構(gòu)的法拉第屏蔽件不僅可以使線圈17能夠以感性耦合的方式激發(fā)等離子體，同時(shí)可以減少、甚至避免法拉第屏蔽件環(huán)流或渦流的產(chǎn)生，從而提高反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體密度，進(jìn)而提高作用在線圈17上的射頻功率的能量耦合效率。
當(dāng)被加工工件表面的介質(zhì)層采用介電常數(shù)低的材料時(shí)，為了避免預(yù)清洗工藝對(duì)被加工工件表面的損傷，通常需要降低第一射頻電源15提供的射頻功率，這顯然會(huì)降低預(yù)清洗的效率。采用本實(shí)施例提供的法拉第屏蔽件可以提高預(yù)清洗的效率，從而確保表面采用低介電常數(shù)的被加工工件的加工速度。
本實(shí)施例中，法拉第屏蔽單元16a、16b的厚度為3 10mm。而且，在法拉第屏蔽單元16a、16b上還設(shè)有沿其軸向方向設(shè)置的槽部19，槽部19的長(zhǎng)度略小于法拉第屏蔽單元 16a、16b在軸向方向上的長(zhǎng)度，寬度為3 10mm。槽部19可以減小法拉第屏蔽單元16a、 16b上產(chǎn)生渦流或環(huán)流，從而可以降低作用在線圈17上的射頻功率的損耗，進(jìn)而提高作用在線圈上的射頻功率的能量耦合效率。
需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例提供的法拉第屏蔽件16采用了兩個(gè)法拉第屏蔽單元 16a、16b，然而本發(fā)明并不局限于此。法拉第屏蔽件16也可以采用兩個(gè)以上法拉第屏蔽單元組成，只要使法拉第屏蔽單元不接觸，即可減少法拉第屏蔽件上環(huán)流或渦流的產(chǎn)生，從而提高反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體密度，進(jìn)而提高線圈17的能量耦合效率。此外，用多個(gè)法拉第屏蔽單元組成的法拉第屏蔽件16加工成本低，而且便于安裝以及維護(hù)，從而可以降低安裝和維護(hù)等離子體預(yù)清洗裝置的勞動(dòng)強(qiáng)度。
作為本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，法拉第屏蔽件16與直流電源21連接，法拉第屏蔽件16與直流電源21的正極連接，直流電源21的負(fù)極接地。在預(yù)清洗過(guò)程中，用直流電源21來(lái)改變法拉第屏蔽件16的偏壓，從而可以調(diào)節(jié)反應(yīng)腔室內(nèi)的密度分布，使在腔室11 徑向方向上的等離子體密度均勻分布，從而減少被加工工件中心和邊緣位置的清洗效果差異，提高整個(gè)加工件清洗的均勻性。例如，當(dāng)反應(yīng)腔室內(nèi)中間位置的等離子體密度較高，而邊緣區(qū)域的等離子體密度較低時(shí)，可以降低法拉第屏蔽件16的偏壓，以增加法拉第屏蔽件 16與等離子體之間的電位差，從而使等離子體向反應(yīng)腔室的邊緣位置移動(dòng)，提高反應(yīng)腔室邊緣區(qū)域的等離子體密度，進(jìn)而使反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體密度趨于均勻。
在本實(shí)施例中，在法拉第屏蔽件16與直流電源21之間設(shè)有低通濾波器22，低通濾波器22可以提高作用在法拉第屏蔽件16上的直流偏壓的調(diào)節(jié)范圍，從而使反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體密度更均勻。
作為本實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在介質(zhì)桶12與頂蓋13之間還設(shè)置有轉(zhuǎn)接法蘭23，法拉第屏蔽件16固定在轉(zhuǎn)接法蘭23上。在轉(zhuǎn)接法蘭23內(nèi)設(shè)有供冷卻介質(zhì)流動(dòng)的冷卻通道24，冷卻通道24與設(shè)置在反應(yīng)腔室外側(cè)的冷卻介質(zhì)源(圖中未示出)連通。借助冷卻介質(zhì)可以對(duì)法拉第屏蔽件16進(jìn)行冷卻，這可以確保等離子體預(yù)清洗裝置能夠長(zhǎng)時(shí)間正常運(yùn)行。本實(shí)施例提供的等離子體預(yù)清洗裝置，借助設(shè)置在介質(zhì)桶外側(cè)的包括沿所述介質(zhì)桶周緣方向排列的至少兩個(gè)相互不相接觸的法拉第屏蔽單元，不僅能夠屏蔽電場(chǎng)，從而減少線圈與等離子體之間容性耦合，降低等離子體對(duì)介質(zhì)桶的轟擊，從而延長(zhǎng)介質(zhì)桶的壽命以及減少反應(yīng)腔室內(nèi)的污染；而且可以減少法拉第屏蔽件上產(chǎn)生環(huán)流，從而可以減少作用在線圈上的射頻功率的損失，進(jìn)而可以提高作用在線圈上的射頻功率的能量耦合效率。此外，由至少兩個(gè)相互不相接觸的法拉第屏蔽單元沿所述介質(zhì)桶周緣方向組成的法拉第屏蔽件容易加工，制作成本低，而且安裝維護(hù)方便。
可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)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。
權(quán)利要求
1.一種等離子體預(yù)清洗裝置，包括線圈、法拉第屏蔽件、介質(zhì)桶、設(shè)置在所述介質(zhì)桶頂端的頂蓋以及與所述介質(zhì)桶底端相連的腔體，所述法拉第屏蔽件套在所述介質(zhì)桶的外側(cè)，所述線圈纏繞在所述法拉第屏蔽件的外側(cè)，其特征在于，所述法拉第屏蔽件包括沿所述介質(zhì)桶周緣方向排列的至少兩個(gè)相互不接觸的法拉第屏蔽單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體預(yù)清洗裝置，其特征在于，在所述法拉第屏蔽單元上設(shè)有沿所述法拉第屏蔽件軸向方向的槽部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體預(yù)清洗裝置，其特征在于，所述槽部在所述法拉第屏蔽件的周緣方向上的寬度為3 10mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體預(yù)清洗裝置，其特征在于，所述法拉第屏蔽單元在所述法拉第屏蔽件的徑向方向的厚度為3 10mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體預(yù)清洗裝置，其特征在于，在所述介質(zhì)桶周緣方向上，相鄰兩個(gè)所述法拉第屏蔽單元之間的距離為3 10mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體預(yù)清洗裝置，其特征在于，所述法拉第屏蔽單元采用導(dǎo)電材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體預(yù)清洗裝置，其特征在于，所述法拉第屏蔽件與直流電源連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子體預(yù)清洗裝置，其特征在于，所述法拉第屏蔽件與直流電源之間連接有低通濾波器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體預(yù)清洗裝置，其特征在于，所述介質(zhì)桶頂端與所述頂蓋之間設(shè)置有轉(zhuǎn)接法蘭，在所述轉(zhuǎn)接法蘭內(nèi)部設(shè)有用于冷卻所述介質(zhì)桶的冷卻通道，所述冷卻通道與冷卻介質(zhì)源連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的等離子體預(yù)清洗裝置，其特征在于，所述介質(zhì)桶采用陶瓷或石英制成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種等離子體預(yù)清洗裝置，包括線圈、法拉第屏蔽件、介質(zhì)桶、設(shè)置在所述介質(zhì)桶頂端的頂蓋以及與所述介質(zhì)桶底端相連的腔體，所述法拉第屏蔽件套在所述介質(zhì)桶的外側(cè)，所述線圈纏繞在所述法拉第屏蔽件的外側(cè)，所述法拉第屏蔽件包括沿所述介質(zhì)桶周緣方向排列的至少兩個(gè)相互不接觸的法拉第屏蔽單元。該等離子體預(yù)清洗裝置不僅可以減少線圈與等離子體之間容性耦合的發(fā)生，而且可以減少、甚至避免法拉第屏蔽件上產(chǎn)生渦流，從而可以提高作用在線圈上的射頻功率的能量耦合效率。
文檔編號(hào)C23G5/04GK103014745SQ20111029953
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者呂鈾 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司