专利名称：一种等离子体预清洗装置的制作方法
一种等离子体预清洗装置技术领域
本发明属于等离子体加工设备领域，涉及一种应用于对加工件进行预清洗的等离子体装置。
背景技术：
等离子体预清洗工艺是制作微尺寸集成电路的常用技术，其是通过在腔室中激发出包含离子、电子、自由基等中性粒子的高密度的等离子体，然后借助等离子体中的离子溅射、轰击被加工工件的表面，从而将被加工工件表面的金属氧化物去除。同时，等离子体中的具有还原性的自由基可与金属氧化物发生化学反应，也可以将被加工工件表面的金属氧化物去除。
通常，等离子体是通过容性耦合、感性耦合或电子回旋共振等方式激发产生。其中，感性耦合激发出的等离子体密度比容性耦合激发出的等离子体密度高1-2个数量级， 而且，能量耦合效率高。因此，在实际应用中，常用感性耦合方式来激发等离子体。
图1为等离子体预清洗装置的结构简图。请参阅图1，等离子体预清洗装置包括腔室I以及设置在腔室I上方并与腔室I连接的腔室罩2，腔室罩2采用石英或陶瓷等绝缘材料制成。在腔室罩2上缠绕有作为天线部件的线圈3，线圈3与射频电源4连接。射频电源 4向线圈3提供高频功率，从而在腔室I内激发出高密度的等离子体。在腔室罩2与线圈3 之间设有法拉第屏蔽件5，借助法拉第屏蔽件5可以减少线圈3与腔室I内的等离子体之间的容性耦合能力。
图2为法拉第屏蔽的结构示意图。请参阅图2，法拉第屏蔽件5为圆桶状结构，其上间隔设有开口 。然而，这种法拉第屏蔽件5为整体结构，加工困难，制造成本高，而且安装维护不便。更重要地是，法拉第屏蔽件5的端部没有完全断开，当腔室I内的磁场发生变化时，在法拉第屏蔽件5内容易产生环流(涡流)，使得作用在线圈3上的射频功率因产生热量而损失，从而导致作用在线圈3上的射频功率的能量耦合效率降低。发明内容
本发明要解决的技术问题就是针对等离子体预清洗装置中存在的上述缺陷，提供一种等离子体预清洗装置，其不仅可以避免容性耦合的产生，而且可以提高作用在线圈上的射频功率的能量耦合效率。
解决上述技术问题的所采用的技术方案是提供一种等离子体预清洗装置，包括线圈、法拉第屏蔽件、介质桶、设置在所述介质桶顶端的顶盖以及与所述介质桶底端相连的腔体，所述法拉第屏蔽件套在所述介质桶的外侧，所述线圈缠绕在所述法拉第屏蔽件的外侧， 所述法拉第屏蔽件包括沿所述介质桶周缘方向排列的至少两个相互不接触的法拉第屏蔽单元。
其中，在所述法拉第屏蔽单元上设有沿所述法拉第屏蔽件轴向方向的槽部。
其中，所述槽部在所述法拉第屏蔽件的周缘方向上的宽度为3 10mm。
其中，所述法拉第屏蔽单元在所述法拉第屏蔽件的径向方向的厚度为3 10mm。
其中，在所述介质桶周缘方向上，相邻两个所述法拉第屏蔽单元之间的距离为 3 IOmm0
其中，所述法拉第屏蔽单元采用导电材料制成。
其中，所述法拉第屏蔽件与直流电源连接。
其中，所述法拉第屏蔽件与直流电源之间连接有低通滤波器。
其中，所述介质桶顶端与所述顶盖之间设置有转接法兰，在所述转接法兰内部设有用于冷却所述介质桶的冷却通道，所述冷却通道与冷却介质源连通。
其中，所述介质桶采用陶瓷或石英制成。
本发明具有以下有益效果
本发明提供的等离子体预清洗装置，设置在介质桶外侧的法拉第屏蔽件包括沿所述介质桶周缘方向排列的至少两个相互不相接触的法拉第屏蔽单元，该法拉第屏蔽件不仅能够屏蔽电场，从而减少线圈与等离子体之间的容性耦合的发生，降低等离子体对介质桶的轰击，从而延长介质桶的寿命以及减少反应腔室内的污染；而且可以减少、甚至避免法拉第屏蔽件上产生涡流，从而可以减少作用在线圈上的射频功率的损失，进而可以提高作用在线圈上的射频功率的能量耦合效率。此外，由至少两个相互不相接触的法拉第屏蔽单元沿所述介质桶周缘方向组成的法拉第屏蔽件容易加工，制作成本低，而且安装维护方便。
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图具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的等离子体预清洗装置进行详细描述。
图3为本发明提供的等离子体预清洗装置的结构简图。请参阅图3，等离子体预清洗装置包括反应腔室，反应腔室包括腔体11、介质桶12以及顶盖13。其中，介质桶12设置在腔体11的顶端，其在水平面上的投影的轮廓与腔体11在水平面上的投影的轮廓相同， 顶盖13设置在介质桶12的顶端。在腔体11的底部设有卡盘14，卡盘14通过第一匹配器 (图中未示出)与第一射频电源15连接。通过第一射频电源15可以使卡盘14上形成射频偏压，从而吸引等离子体轰击放置在卡盘14上的被加工工件，进而达到清洗被加工工件的目的。
介质桶12采用陶瓷或石英材料制成。在介质桶12的外侧设有法拉第屏蔽件16， 法拉第屏蔽件16采用导电材料，如铜或铝制成。在法拉第屏蔽件16的外侧缠绕有线圈17， 线圈17通过第二匹配器(图中未示出)与第二射频电源18连接。第二射频电源18向线圈17提供射频功率，从而将反应腔室内的气体激发成高密度的等离子体。
本实施例中，法拉第屏蔽件16设置在介质桶12的外侧，其不仅可以减少线圈17 与反应腔室内的等离子体之间发生容性耦合，从而可以减少等离子体对介质桶12的轰击， 从而延长介质桶12的使用寿命，同时可以减少因介质桶12被腐蚀而造成反应腔室内污染， 进而提高等离子体预清洗装置的加工质量。
图4为本发明提供的法拉第屏蔽件的俯视图。图5为本发明提供的法拉第屏蔽件的立体图。请一并参阅图3、图4以及图5，法拉第屏蔽件包括两个法拉第屏蔽单元16a、 16b，两个法拉第屏蔽单元16a、16b不接触，即，法拉第屏蔽件16是由沿所述介质桶周缘方向排列的两个不接触的法拉第屏蔽单元16a、16b。法拉第屏蔽单元16a和法拉第屏蔽单元 16b在介质桶(或法拉第屏蔽单元)周缘方向上的距离为3 10mm。这种结构的法拉第屏蔽件不仅可以使线圈17能够以感性耦合的方式激发等离子体，同时可以减少、甚至避免法拉第屏蔽件环流或涡流的产生，从而提高反应腔室内的等离子体密度，进而提高作用在线圈17上的射频功率的能量耦合效率。
当被加工工件表面的介质层采用介电常数低的材料时，为了避免预清洗工艺对被加工工件表面的损伤，通常需要降低第一射频电源15提供的射频功率，这显然会降低预清洗的效率。采用本实施例提供的法拉第屏蔽件可以提高预清洗的效率，从而确保表面采用低介电常数的被加工工件的加工速度。
本实施例中，法拉第屏蔽单元16a、16b的厚度为3 10mm。而且，在法拉第屏蔽单元16a、16b上还设有沿其轴向方向设置的槽部19，槽部19的长度略小于法拉第屏蔽单元 16a、16b在轴向方向上的长度，宽度为3 10mm。槽部19可以减小法拉第屏蔽单元16a、 16b上产生涡流或环流，从而可以降低作用在线圈17上的射频功率的损耗，进而提高作用在线圈上的射频功率的能量耦合效率。
需要说明的是，本实施例提供的法拉第屏蔽件16采用了两个法拉第屏蔽单元 16a、16b，然而本发明并不局限于此。法拉第屏蔽件16也可以采用两个以上法拉第屏蔽单元组成，只要使法拉第屏蔽单元不接触，即可减少法拉第屏蔽件上环流或涡流的产生，从而提高反应腔室内的等离子体密度，进而提高线圈17的能量耦合效率。此外，用多个法拉第屏蔽单元组成的法拉第屏蔽件16加工成本低，而且便于安装以及维护，从而可以降低安装和维护等离子体预清洗装置的劳动强度。
作为本实施例的一个优选实施例，法拉第屏蔽件16与直流电源21连接，法拉第屏蔽件16与直流电源21的正极连接，直流电源21的负极接地。在预清洗过程中，用直流电源21来改变法拉第屏蔽件16的偏压，从而可以调节反应腔室内的密度分布，使在腔室11 径向方向上的等离子体密度均匀分布，从而减少被加工工件中心和边缘位置的清洗效果差异，提高整个加工件清洗的均匀性。例如，当反应腔室内中间位置的等离子体密度较高，而边缘区域的等离子体密度较低时，可以降低法拉第屏蔽件16的偏压，以增加法拉第屏蔽件 16与等离子体之间的电位差，从而使等离子体向反应腔室的边缘位置移动，提高反应腔室边缘区域的等离子体密度，进而使反应腔室内的等离子体密度趋于均匀。
在本实施例中，在法拉第屏蔽件16与直流电源21之间设有低通滤波器22，低通滤波器22可以提高作用在法拉第屏蔽件16上的直流偏压的调节范围，从而使反应腔室内的等离子体密度更均匀。
作为本实施例的另一个优选实施例，在介质桶12与顶盖13之间还设置有转接法兰23，法拉第屏蔽件16固定在转接法兰23上。在转接法兰23内设有供冷却介质流动的冷却通道24，冷却通道24与设置在反应腔室外侧的冷却介质源(图中未示出)连通。借助冷却介质可以对法拉第屏蔽件16进行冷却，这可以确保等离子体预清洗装置能够长时间正常运行。本实施例提供的等离子体预清洗装置，借助设置在介质桶外侧的包括沿所述介质桶周缘方向排列的至少两个相互不相接触的法拉第屏蔽单元，不仅能够屏蔽电场，从而减少线圈与等离子体之间容性耦合，降低等离子体对介质桶的轰击，从而延长介质桶的寿命以及减少反应腔室内的污染；而且可以减少法拉第屏蔽件上产生环流，从而可以减少作用在线圈上的射频功率的损失，进而可以提高作用在线圈上的射频功率的能量耦合效率。此外，由至少两个相互不相接触的法拉第屏蔽单元沿所述介质桶周缘方向组成的法拉第屏蔽件容易加工，制作成本低，而且安装维护方便。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种等离子体预清洗装置，包括线圈、法拉第屏蔽件、介质桶、设置在所述介质桶顶端的顶盖以及与所述介质桶底端相连的腔体，所述法拉第屏蔽件套在所述介质桶的外侧，所述线圈缠绕在所述法拉第屏蔽件的外侧，其特征在于，所述法拉第屏蔽件包括沿所述介质桶周缘方向排列的至少两个相互不接触的法拉第屏蔽单元。
2.根据权利要求1所述的等离子体预清洗装置，其特征在于，在所述法拉第屏蔽单元上设有沿所述法拉第屏蔽件轴向方向的槽部。
3.根据权利要求2所述的等离子体预清洗装置，其特征在于，所述槽部在所述法拉第屏蔽件的周缘方向上的宽度为3 10mm。
4.根据权利要求1所述的等离子体预清洗装置，其特征在于，所述法拉第屏蔽单元在所述法拉第屏蔽件的径向方向的厚度为3 10mm。
5.根据权利要求1所述的等离子体预清洗装置，其特征在于，在所述介质桶周缘方向上，相邻两个所述法拉第屏蔽单元之间的距离为3 10mm。
6.根据权利要求1所述的等离子体预清洗装置，其特征在于，所述法拉第屏蔽单元采用导电材料制成。
7.根据权利要求1所述的等离子体预清洗装置，其特征在于，所述法拉第屏蔽件与直流电源连接。
8.根据权利要求7所述的等离子体预清洗装置，其特征在于，所述法拉第屏蔽件与直流电源之间连接有低通滤波器。
9.根据权利要求1所述的等离子体预清洗装置，其特征在于，所述介质桶顶端与所述顶盖之间设置有转接法兰，在所述转接法兰内部设有用于冷却所述介质桶的冷却通道，所述冷却通道与冷却介质源连通。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的等离子体预清洗装置，其特征在于，所述介质桶采用陶瓷或石英制成。
全文摘要
本发明提供一种等离子体预清洗装置，包括线圈、法拉第屏蔽件、介质桶、设置在所述介质桶顶端的顶盖以及与所述介质桶底端相连的腔体，所述法拉第屏蔽件套在所述介质桶的外侧，所述线圈缠绕在所述法拉第屏蔽件的外侧，所述法拉第屏蔽件包括沿所述介质桶周缘方向排列的至少两个相互不接触的法拉第屏蔽单元。该等离子体预清洗装置不仅可以减少线圈与等离子体之间容性耦合的发生，而且可以减少、甚至避免法拉第屏蔽件上产生涡流，从而可以提高作用在线圈上的射频功率的能量耦合效率。
文档编号C23G5/04GK103014745SQ20111029953
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者吕铀 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司