一种反应腔室及半导体加工设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体设备制造领域，具体涉及一种反应腔室及半导体加工设备。
【背景技术】
[0002]物理气相沉积(以下简称PVD)设备在集成电路1C、硅通孔TSV、封装Packaging等工艺的应用中，通常包括预清洗腔室，用于在该腔室内对基片或工件完成预清洗工艺，所谓预清洗工艺的基本原理是将气体(例如，氩气、氦气和氢气等)激发形成等离子体，再利用该等离子体与基片或工件发生化学反应和/或物理轰击，以去除基片或工件表面的杂质。
[0003]图1为现有的预清洗腔室的结构示意图。请参阅图1，该预清洗腔室10包括设置在底部的承载装置11，承载装置11用于承载基片，并且，承载装置11通过第一匹配器12与下电极电源13电连接，用于在基片上产生射频自偏差，以吸引离子朝向基片运动，从而加快离子对基片的物理轰击和与基片的化学反应，从而可以提高预清洗效率。另外，预清洗腔室10的顶壁15为穹顶结构，在其顶壁15上设置有感应线圈14，该感应线圈14通过第二匹配器16与上电极电源17电连接，用以将位于预清洗腔室10内的气体激发形成等离子体。
[0004]然而，采用上述现有的预清洗腔室在实际应用中不可避免地会存在以下技术问题:在半导体制造工艺由55nm、45nm微缩至32nm、28nm等以下技术代时，预清洗工艺仅需要氢自由基与基片上的沟槽或通孔内的氧化物杂质发生反应，但是，等离子体中的氢离子往往容易进入低K电介质(Low-k)材料中而降低其k值，k值是指介电常数，因而会对Low-k材料产生负面影响，从而会影响制备的器件的性能。
【发明内容】
[0005]本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种反应腔室及半导体加工设备，因而在实现借助氢自由基实现对基片的表面进行预清洗的前提下，可以解决氢离子容易进入Low-K材料对器件的性能造成影响的问题，从而可以提高工艺质量和芯片良率。
[0006]本发明提供一种反应腔室，包括承载装置、等离子体产生装置和金属板，所述承载装置用于承载基片，所述等离子体产生装置用于将反应腔室内的气体激发形成等离子体，所述承载装置设置在所述等离子体产生装置的下方；所述金属板横向设置在所述承载装置和所述等离子体产生装置之间，且在所述金属板上设置有贯穿其厚度的多个通孔，每个所述通孔的孔径在预设范围内，用以阻挡金属板上方的离子经由所述通孔朝向所述承载装置扩散。
[0007]其中，所述金属板与所述直流电源电连接，用以向所述金属板施加正电压。
[0008]其中，在所述反应腔室的侧壁外侧，且位于所述金属板的上方和/或下方并靠近所述金属板的位置处设置有磁体，并且所述磁体沿所述反应腔室的周向设置。
[0009]其中，所述通孔的孔径的预设范围在0.2?10mm。
[0010]其中，所述金属板的厚度范围在2?50mm。
[0011]其中，所述直流电源向所述金属板施加的正电压的范围在5?50V。
[0012]其中，所述磁体包括永磁体或电磁体。
[0013]其中，所述等离子体产生装置为感应耦合等离子体产生装置。
[0014]其中，所述反应腔室的顶壁为穹顶结构，所述感应耦合等离子体产生装置包括感应线圈，所述感应线圈缠绕在所述穹顶结构的顶壁的外侧，并且所述金属板设置在具有穹顶结构的所述顶壁下端的下方。
[0015]其中，所述反应腔室包括上腔体和下腔体，所述上腔体叠置在所述下腔体的侧壁上形成所述反应腔室，所述上腔体为桶状结构，所述感应耦合等离子体产生装置包括感应线圈，所述感应线圈缠绕在所述上腔体的侧壁外侧；并且所述金属板设置在所述上腔体下端的下方。
[0016]其中，在所述上腔体的侧壁的内侧套置有法拉第屏蔽桶，所述法拉第屏蔽桶沿其轴向上设置有至少一条开缝。
[0017]本发明还提供一种半导体加工设备，包括反应腔室，所述反应腔室采用本发明上述提供的反应腔室。
[0018]其中，所述半导体设备包括物理气相沉积设备，所述反应腔室包括预清洗腔室。
[0019]本发明具有下述有益效果:
[0020]本发明提供的反应腔室，其借助在承载装置和等离子体产生装置之间横向设置有金属板，且在金属板上设置有贯穿其厚度的多个通孔，金属板与直流电源电连接，用以向金属板施加正电压，借助该具有正电压的金属板在反应腔室内存在一定的电场，可以实现排斥金属板上方的离子经由通孔朝向承载装置扩散，而大多数的氢自由基、原子和分子仍能经由通孔朝向承载装置扩散，从而在实现借助氢自由基实现对基片的表面进行预清洗的前提下，可以解决氢离子容易进入Low-K材料对器件的性能造成影响的问题，进而可以提高工艺质量和芯片良率。
[0021]本发明提供的半导体加工设备，其采用本发明提供的反应腔室，因而在实现借助氢自由基实现对基片的表面进行预清洗的前提下，可以解决氢离子容易进入Low-K材料对器件的性能造成影响的问题，从而可以提高工艺质量和芯片良率。
【附图说明】
[0022]图1为现有的预清洗腔室的结构示意图；
[0023]图2为本发明实施例提供的反应腔室的第一种结构示意图；
[0024]图3为本发明实施例提供的反应腔室的第二种结构示意图；以及
[0025]图4为本发明实施例提供的反应腔室的第三种结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]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反应腔室及半导体加工设备进行详细描述。
[0027]图2为本发明实施例提供的反应腔室的第一种结构示意图。请参阅图2，本实施例提供的反应腔室20包括承载装置21和等离子体产生装置。承载装置21用于承载基片，等离子体产生装置用于将反应腔室20内的气体激发形成等离子体，承载装置21设置在等离子体产生装置的下方。具体地，在本实施例中，等离子体产生装置为感应耦合等离子体产生装置，该感应耦合等离子体产生装置包括感应线圈22，借助感应线圈22通过匹配器28与上电极电源23电连接，用以将反应腔室20内的气体激发形成等离子体。其中，上电极电源23包括射频电源，且其输出频率包括400kHz、2MHz、13.56MHz、40MHz、60MHz或100MHz等。
[0028]反应腔室20还包括金属板24，在本实施例中，金属板24采用铝材料制成，金属板24横向设置在承载装置21和等离子体产生装置之间，如图2所示，且在金属板24上设置有贯穿其厚度的多个通孔241，金属板24与直流电源25电连接，用以向金属板24施加正电压。借助该具有正电压的金属板24在反应腔室20内存在一定的电场，可以排斥金属板上方的等离子体中的离子朝向承载装置21扩散，而由于氢自由基、原子和分子不带电，因此，该电场不会对其产生排斥力，使得氢自由基、原子和分子仍然能够经由该通孔241朝向基片扩散，因而可以实现大多数的氢自由基、原子和分子仍能经由通孔241朝向承载装置21扩散，从而在实现借助氢自由基实现对基片的表面进行预清洗的前提下，可以解决氢离子容易进入Low-K材料对器件的性能造成影响的问题，进而可以提高工艺质量和芯片良率。
[0029]优选地，直流电源25向金属板24施加的正电压的范围在5?50V。
[0030]优选地，每个通孔241的孔径接近或小于与之对应的等离子体鞘层在水平方向上的尺寸，使得等离子体态在通孔241内无法存在，因而使得未能成功被金属板24排斥的离子难以通过该通孔241朝向承载装置21扩散，即可实现阻挡等离子体中的离子经由通孔241朝向承载装置21扩散，从而可以进一步解决氢离子容易进入Low-K材料对器件的性能造成影响的问题。
[0031]进一步优选地，每个通孔241的孔径在与之对应的等离子鞘层在水平方向上的尺寸2倍的范围内，可以使得等离子体态在通孔241内无法存在，因而使得未能成功被金属板24排斥的离子难以通过该通孔241朝向承载装置21扩散。进一步优选地，通孔241的孔径的预设范围在0.2?10mm。另外，优选地，金属板24的厚度范围在2?50mmo
[0032]在本实施例中，金属板24为圆盘状结构，通孔241为直通孔。但是，在实际应用中，通孔241也可以为变径孔，例如，通孔241为上粗下细、下细上粗或者上下粗中间细的通孔。
[0033]并且，通孔241的分布密度与工艺效率的高低成正相关关系，因此，可以根据实际对工艺效率的需求设置通孔241的分布密度。具体地，若需要工艺效率高时，则应增大通孔241的分布密度；若需要工艺效率低时，则应减小通孔241的分布密度。
[0034]通孔241的分布密度是否均匀根据实际工艺结果进行具体设置。例如，若基片某个区域相对其他区域的工艺结果显示该区域处的工艺效率高于其他区域，则应增大其他区域内通孔241的分布密度和/或减小该区域内通孔241的分布密度，以使工艺结果均匀。
[0035]另外优选地，在反应腔室20的侧壁外侧，且位于金属板24的上方和下方并靠近金属板24的位置处设置有磁体26，并且，磁体26沿反应腔室20的周向设置。借助磁体26在反应腔室20内且靠近金属板24的位置处形成一定强度的磁场，可以实现将离子和电子束缚