[发明专利]一种调节装置和半导体处理设备

说明书

本发明提供一种调节装置和半导体处理设备。该调节装置包括固定机构和调节机构，固定机构用于固定线圈，且固定机构和线圈均容置于封闭的护罩内；调节机构对应线圈的中心设置，调节机构与固定机构固定连接，并与护罩活动连接，调节机构能带动固定机构相对护罩移动，以使线圈的中心与待处理晶片的工艺中心对应重合。该调节装置能使线圈的中心与待处理晶片的工艺中心对应重合，这能使线圈通电后耦合到反应腔室内的电磁场在对应待处理晶片的区域具有比较好的对称性，从而使反应腔室内对应待处理晶片的等离子体分布更加均匀，进而使待处理晶片经过等离子体处理后厚度更加均匀，提高了工艺处理的质量和效果。

技术领域

本发明涉及磁控溅射技术领域，具体地，涉及一种调节装置和半导体处理设备。

背景技术

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)是指利用物理方法沉积金属薄膜的工艺。在Al Pad(铝接触)、Cu Barrier/Seed(铜阻挡和籽晶层)、TSV(硅穿孔)等PVD工艺设备中，需要一种预清洗(Preclean)腔室，该腔室也是一种电感耦合等离子体发生装置，工作原理是通过射频功率的作用，将低气压的反应气体(如氩气、氦气、氢气等)激发为等离子体，等离子体中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性基团，这些活性反应基团与待加工的晶圆表面发生各种化学反应和物理轰击，从而将晶圆表面以及沟槽底部的残留物清除。预清洗工艺完成后的下一步工艺就是通过磁控溅射来沉积铝、铜等金属薄膜，以构成金属接触、金属互连线等。预清洗作为PVD工艺的一部分，有利于后续物理气相沉积(金属薄膜沉积)的有效进行，会明显提升所沉积薄膜的附着力；否则晶圆表面以及沟槽底部的这些残留物会明显提高电路的电阻，从而提高电路的热损耗，降低芯片性能。

对于预清洗(Preclean)腔室，刻蚀速率和均匀性是其重要的技术指标。在实际应用中，刻蚀速率是比较容易实现的，而刻蚀均匀性的影响因素则很多，比如反应腔体的形状、上下电极的功率配比、气体流场分布、基座上的电场分布等等，是考察设备性能的重要参数。

图1所示的预清洗(Preclean)装置是目前半导体处理设备中所采用的主流结构。其腔室由上腔室5和反应腔室6两部分组成。螺线管状的电感耦合线圈3设置于上腔室5中的拱形绝缘顶盖7上，线圈匝数可以为一匝或多匝；上电极射频电源8通过上射频自动阻抗匹配器9将射频功率加载到线圈3上，能量从线圈3耦合到下面的反应腔室6内部，使反应腔室6中的气体(例如Ar气)产生电离形成高密度等离子体。反应腔室6中的静电卡盘10上放置待处理的晶圆，下电极射频电源13通过下射频自动阻抗匹配器14加载到静电卡盘10上以产生射频自偏压，从而吸引离子轰击晶圆，去除晶圆表面以及沟槽底部的残留物，实现预清洗。

图2所示的是螺线管状的电感耦合线圈3的固定方式。线圈3由设置在其周围的四个固定结构15固定，固定结构15再通过螺钉固定到屏蔽护罩4上。

预清洗工艺的刻蚀厚度均匀性是衡量预清洗装置性能的一个重要参数。上述预清洗装置中，对电感耦合线圈进行固定设置，由于射频电磁波在线圈上存在驻波效应，线圈上不同位置的电压会存在差异，这种电压差异会造成反应腔室内的电磁场出现很大的非对称性，从而导致反应腔室内等离子体分布和工艺的非均匀性，最终导致经过预清洗后的晶圆的厚度中心偏离了其圆心位置，即导致其刻蚀厚度不均匀。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种调节装置和半导体处理设备。该调节装置能使线圈的中心与待处理晶片的工艺中心对应重合，这能使线圈通电后耦合到反应腔室内的电磁场在对应待处理晶片的区域具有比较好的对称性，从而使反应腔室内对应待处理晶片的等离子体分布更加均匀，进而使待处理晶片经过等离子体处理后厚度更加均匀，提高了工艺处理的质量和效果。