腔体清洁装置的制作方法

本实用新型涉及半导体设备领域，尤其涉及一种腔体清洁装置。

背景技术：

近年来，随着半导体制造工艺的发展，对元件的集成度和性能要求越来越高，化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，简称CVD)在半导体制造领域中起着举足轻重的作用。通常来说，化学气相沉积是利用气态或蒸汽态的物质在气相或气固界面上发生反应生成固态沉积物的过程，从而实现薄膜的沉积。然而，当反应腔体使用之后，沉积薄膜也会附着在腔体内壁上，如此在接下来的反应过程中，这些附着的副产物会成为污染晶圆等的污染源。因此，为提高反应的稳定性和产品的良率，通常会对反应腔体进行清洁。

现有技术中，反应腔体的清洁方式主要有原位清洁(in-situ clean)和异位清洁(Remote Plasma Source clean)，其中异位清洁已经成为当前清洁方式的主流。通常原位清洁和异位清洁都是使用NF3在射频电场的作用下解离成等离子体，采用等离子体对反应腔体进行清洁，其中原位清洁是NF3在反应腔体内解离成等离子体，然后对反应腔体进行清洁，但是射频电场也可能会对反应腔体的内壁产生较大损伤，并且清洁效果不是很理想；而异位清洁是在其它设备中对NF3进行解离，相较于原位清洁，减少了对反应腔体内壁产生的损伤，且清洁效率有所提升。

但是目前异位清洁方式还是存在一定的缺陷，例如反应腔体内有很多地方是NF3等离子体难以到达的地方，如腔体底部或夹角处等，清洁效果达不到，沉积生成的薄膜等成为离子污染源，对产品质量产生影响。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种腔体清洁装置，以改进现有技术中半导体工艺腔体内部分区域成为清洁盲区，清洁效果不佳，导致产品质量受影响的问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种腔体清洁装置，用于对一半导体工艺腔体内部进行清洁，所述腔体清洁装置包括等离子体生成部件和腔体电场施加部件；其中，所述等离子体生成部件产生的等离子体在所述半导体工艺腔体内流动，所述腔体电场施加部件用于在所述半导体工艺腔体内产生一电场，以吸引所述等离子体中的带电离子到达所述半导体工艺腔体的内壁。

可选的，在所述腔体清洁装置中，所述等离子体包括F-离子。

可选的，在所述腔体清洁装置中，所述半导体工艺腔体具有进气口、排气口以及承载面朝向所述进气口的水平承载部件。

可选的，在所述腔体清洁装置中，所述半导体工艺腔体包括第一表面，所述第一表面朝向所述水平承载部件上与所述承载面相对的另一面，且所述第一表面平行于所述承载面，所述电场的正电势端作用于所述第一表面。

可选的，在所述腔体清洁装置中，所述半导体工艺腔体包括第二表面，所述第二表面垂直于所述承载面，所述电场的正电势端作用于所述第二表面。

可选的，在所述腔体清洁装置中，所述半导体工艺腔体在所述水平承载部件背离所述进气口的一侧设置有升降部件，所述升降部件与所述半导体工艺腔体连通。

可选的，在所述腔体清洁装置中，所述电场的正电势端作用于所述升降部件的表面。

可选的，在所述腔体清洁装置中，所述等离子体生成部件为远程等离子体清洗部件，所述远程等离子体清洗部件产生的等离子体从所述进气口进入所述半导体工艺腔体，从所述排气口排出所述半导体工艺腔体。

可选的，在所述腔体清洁装置中，所述半导体工艺腔体内设置有与所述进气口连接的气体分流部件，所述等离子体通过所述气体分流部件进入所述半导体工艺腔体。

可选的，在所述腔体清洁装置中，所述半导体工艺腔体为CVD反应腔体。

在本实用新型提供的腔体清洁装置，用于对一半导体工艺腔体内部进行清洁，所述腔体清洁装置包括等离子体生成部件和腔体电场施加部件；其中，所述等离子体生成部件产生的等离子体在所述半导体工艺腔体内流动，所述腔体电场施加部件用于在所述半导体工艺腔体内产生一电场，以吸引所述等离子体中的带电离子到达所述半导体工艺腔体的内壁。所述腔体电场施加部件用于在所述半导体工艺腔体体壁上施加电压，以吸附用于清洁的带电离子，使带电离子到达所述半导体工艺腔体内各个位置，特别是气态等离子体正常情况难以到达的位置，从而提升清洁的效果，并使所述半导体工艺腔体中产品的质量也有了较大的提高。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的安装有腔体清洁装置的半导体工艺腔体剖视图。

图2为本实用新型实施例二提供的安装有腔体清洁装置的半导体工艺腔体剖视图。

图3为本实用新型实施例提供的持续电场清洁时间折线图。

图4为本实用新型实施例提供的脉冲电场清洁时间折线图。

其中，10-半导体工艺腔体；11-进气口；12-排气口；13-气体分流部件；20- 水平承载部件；21-承载平台；22-支撑柱；30-升降部件；31-压缩件；311-金属物；312-外壳；32-法兰；41-腔体电场施加部件。

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的腔体清洁装置的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本实用新型中腔体清洁装置的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

目前，在进行半导体工艺(包括化学气象沉积工艺)之后，一般会沉积一层薄膜在半导体工艺腔体的内壁，若所述半导体工艺腔体还与其他空腔连通，则其他空腔内也会出现薄膜，但是这些薄膜会影响下次工艺，例如经过加热可能会变成颗粒杂质，接着附着在晶圆或其他被加工的产品上，影响产品质量。因此通常情况下，在本次工艺结束后或下次工艺开始前，都需要对所述半导体工艺腔体进行清洁，但是目前的清洁效果不佳，还是会在所述半导体工艺腔体底部或夹角处等残留杂质，形成污染源。

为此，本实用新型提供了一种腔体清洁装置，可以用于对一半导体工艺腔体内部进行清洁，所述半导体工艺腔体可以为化学气象沉积工艺反应腔体(即 CVD反应腔体)。请参考图1和图2，图1为本实用新型实施例一提供的安装有腔体清洁装置的半导体工艺腔体剖视图。图2为本实用新型实施例二提供的安装有腔体清洁装置的半导体工艺腔体剖视图。

所述腔体清洁装置包括等离子体生成部件和腔体电场施加部件41；其中，所述等离子体生成部件产生的等离子体在所述半导体工艺腔体10内流动，所述腔体电场施加部件41用于在所述半导体工艺腔体10内产生一电场，以吸引所述等离子体中的带电离子到达所述半导体工艺腔体10的内壁。

本实用新型在所述半导体工艺腔体10部分体壁上设置了所述腔体电场施加部件41，以吸附用于清洁的带电离子，使所述带电离子到达所述半导体工艺腔体10内各个位置，特别是气态等离子体正常情况难以到达的位置，从而提升清洁的效果，并使所述半导体工艺腔体10中产品的质量也有了较大的提高。

进一步的，所述等离子体生成部件为远程等离子体清洗部件，所述远程等离子体清洗部件产生的等离子体从所述进气口11进入所述半导体工艺腔体10，从所述排气口12排出所述半导体工艺腔体10。具体的，所述等离子体包括F- 离子，所述F-离子由所述等离子体生成部件对NF3在其他反应腔室内解离形成，并通过所述半导体工艺腔体10内设置的气体分流部件13进入所述半导体工艺腔体10，所述气体分流部件13用于将所述等离子体分流并分散。

具体的，所述半导体工艺腔体10具有进气口11、排气口12以及承载面朝向所述进气口11的水平承载部件20，所述进气口11朝向所述水平承载部件20 承载面，所述排气口12朝向所述水平承载部件20侧面。

所述水平承载部件20由承载平台21和支撑柱22组成，所述承载平台21 设置于所述支撑柱22上，所述承载平台21和所述支撑柱22中心对齐。通常的，所述承载平台21足以承载各类半导体基底等，故所述承载平台21横截面比较大，因此所述承载平台21很容易遮挡一部分所述半导体工艺腔体10的内壁，导致被挡住的部分内壁上的薄膜或颗粒杂质不容易被清除，如图1中的①所示。

在本实用新型提供的实施例一中，如图1所示，采用所述腔体电场施加部件41在所述半导体工艺腔体10内产生电场的方法，所述电场的正电势端作用于所述半导体工艺腔体10的第一表面，所述第一表面朝向所述水平承载部件20 上与所述承载面相对的另一面，且所述第一表面平行于所述承载面。所述气态等离子体在电场的作用下，朝向被所述承载平台21遮挡的部分内壁运动，促使所述气态等离子体和反应生成的薄膜或颗粒杂质进行反应，以去除所述半导体工艺腔体10内被所述承载平台21遮挡的部分内壁上的薄膜或颗粒杂质，从而提升清洁的效果，并使产品的质量也得到较大的提高。

进一步的，所述正电势端还可以作用于所述半导体工艺腔体10的第二表面，所述第二表面与所述水平承载部件20承载面垂直，以进一步清洁所述半导体工艺腔体10的内壁。

通常的，所述半导体工艺腔体10在所述水平承载部件20背离所述进气口 11的一侧设置有升降部件30，所述升降部件30与所述半导体工艺腔体10通过法兰32密封连通。

所述升降部件30侧壁为压缩件31，所述压缩件31可以为圆环柱体，与所述升降部件30的底部结构密封组合。所述压缩件31包括内部的金属物311和外表的外壳312，所述金属物311设置于所述外壳312内，所述金属物311和所述外壳312均能压缩。所述升降部件30通过侧壁可压缩的压缩件31实现所述水平承载部件20的上下位移。通常的，所述升降部件30的外壳312为褶皱的，因此反应生成的薄膜或颗粒杂质极容易嵌入所述升降部件30外壳312的褶皱内，而此褶皱内的薄膜或颗粒杂质是不易被清除的。

在本实用新型提供的实施例二中，如图2所示，采用所述腔体电场施加部件41在所述半导体工艺腔体10内产生电场的方法，所述电场的正电势端作用于所述升降部件30的表面。所述气态等离子体在电场的作用下，朝向所述压缩组件的外壳312方向和底部结构方向运动，促使所述气态等离子体和反应生成的薄膜或颗粒杂质进行反应，以去除所述压缩组件外壳312褶皱内和所述底部结构的薄膜或颗粒杂质，从而提升清洁的效果，并使产品的质量也有较大的提高。

在本实用新型提供的实施例三中，采用所述腔体电场施加部件41在所述半导体工艺腔体10内产生电场的方法，所述电场的正电势端作用于所述升降部件 30的表面、所述第一表面和/或第二表面。

在本实用新型提供的腔体清洁装置中，还可以使电场的负电势作用于所述半导体工艺腔体10的部分体壁上，则本实施例用于清洗的离子需要带正电。

优选的，在一个实施例中，所述腔体电场施加部件41可以持续性的施加电场，也可以间歇性的施加电场。进一步的，如图3所示，图3为本实用新型实施例提供的持续电场清洁时间折线图，持续性的施加电场的方式如下：通入用于清洁的气态等离子体，持续一段较长的时间，使所述半导体工艺腔体1O内充分反应，以彻底的去除较容易去除的薄膜等；接着继续通入用于清洁的气态等离子体，持续性的施加电场，使用于清洁的气态等离子体开始清洁被遮挡处或角落的薄膜等，以去除腔体内不易去除的杂质。如图4所示，图4为本实用新型实施例提供的脉冲电场清洁时间折线图，间歇性的施加电场的方式如下：持续性的通入用于清洁的气态等离子体，然后间歇性施加电场，既保证去除易去除的薄膜等，又加强去除不易去除的薄膜等。

在本实用新型中，清洗流程如下：所述气态等离子体等反应气体从所述进气口11进入，接着由所述气体分流部件13将反应气体分散开，到达所述水平承载部件20的承载平台21，接着分别从所述承载平台21的四周离开，靠近所述排气口12的气体直接被抽走，远离所述排气口12的气体围绕所述承载平台 21和所述支撑柱22行走一圈后被抽走。当反应气体为用于清洁的气态等离子体时，则会在其间通过所述腔体电场施加部件41施加电场，使该气态等离子体到达正常情况下难以到达的位置，例如所述升降部件30的所述外壳312的褶皱内，所述升降部件30的底部结构处以及所述半导体工艺腔体10内壁中被所述承载平台21挡住的部分内壁，从而使所述气态等离子体发生充分的反应，并有效的提高清洁效果。

综上，在本实用新型提供的腔体清洁装置，用于对一半导体工艺腔体内部进行清洁，所述腔体清洁装置包括等离子体生成部件和腔体电场施加部件；其中，所述等离子体生成部件产生的等离子体在所述半导体工艺腔体内流动，所述腔体电场施加部件用于在所述半导体工艺腔体内产生一电场，以吸引所述等离子体中的带电离子到达所述半导体工艺腔体的内壁。所述腔体电场施加部件用于在所述半导体工艺腔体体壁上施加电压，以吸附用于清洁的带电离子，使带电离子到达所述半导体工艺腔体内各个位置，特别是气态等离子体正常情况难以到达的位置，从而提升清洁的效果，并使所述半导体工艺腔体中产品的质量也有了较大的提高。

上述实施例仅用于示例性地说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何所属技术领域的技术人员，在不违背本实用新型的精神及范畴下，均可对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，而仍属于本实用新型的保护范围之内。