一种半导体处理腔室、设备及半导体处理方法与流程

1.本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种半导体处理腔室、设备及半导体处理方法。


背景技术：

2.随着集成电路的集成度越来越高，半导体处理件的关键尺寸不断缩小。为了保证半导体器件的性能，半导体处理件在进行每道工艺之前，必须保证半导体处理件的表面清洁。因此，半导体处理件在进行每道工艺之前，需要进行清洗处理。对半导体处理件的清洗方法包括湿法清洗和干法清洗。
3.目前的干法清洗，通常在50℃～100℃的温度范围内，采用氟等离子体或氯等离子体对半导体处理件进行清洗。但是，采用目前的干法清洗方式，对半导体处理件清洗的时间较长，影响半导体处理件的清洗效率，进而影响半导体器件的生产效率。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种半导体处理腔室、设备及半导体处理方法，用于提高半导体处理件的清洗效率。
5.为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种半导体处理腔室，用于对半导体处理件进行等离子体清洗处理。该半导体处理腔室包括腔室本体。腔室本体上设有与等离子体发生器连通的窗口，腔室本体内设有加热组件。
6.该半导体处理腔室还包括与加热组件通信连接的控制组件。控制组件用于在半导体处理件处于等离子体清洗阶段时，控制加热组件，使腔室本体内的温度达到预设温度，以减少半导体处理件的清洗时间。
7.与相关技术相比，本发明提供的半导体处理腔室，包括腔室本体及控制组件。其中，腔室本体上设有与氢气发生器连通的窗口，以便于在对半导体处理件清洗过程中，通过该窗口向腔室本体内通入氢等离子体。同时，腔室本体内设有加热组件，该加热组件用于对腔室本体进行加热，以使在对半导体处理件清洗过程中，腔室本体内的温度可以达到预设温度。在半导体处理件进行清洗处理的过程中，该预设温度可以减少半导体处理件表面的化合物生成量。
8.在具体使用过程中，当半导体处理件处在氢等离子体清洗阶段时，通过控制组件控制加热组件的温度，使腔室本体内的温度达到预设温度。在该预设温度下，在采用氢等离子体对半导体处理腔室内的半导体处理件进行处理时，可以减少半导体处理件的清洗时间，从而提高半导体处理件的清洗效率，以及半导体器件的生产效率。
9.第二方面，本发明还提供一种半导体处理设备，包括上述半导体处理腔室。该半导体处理设备还包括等离子体发生器。等离子体发生器通过窗口与半导体处理腔室连通，以便于在半导体处理件处于等离子体清洗阶段时，向半导体处理腔室内加入等离子体。
10.与现有技术相比，本发明提供的半导体处理设备的有益效果与上述技术方案所述
的半导体处理腔室的有益效果相同，此处不做赘述。
11.第三方面，本发明还提供一种半导体处理方法，应用于具有半导体处理腔室的半导体处理设备中。该半导体处理腔室具有加热组件。该半导体处理方法包括：
12.当半导体处理腔室对半导体处理件进行氢等离子体清洗阶段时，控制加热组件对半导体处理腔室进行加热；
13.当半导体处理腔室内的温度达到预设温度时，向半导体处理腔室内通入氢气，以使半导体处理腔室内产生氢等离子体，利用氢等离子体对半导体处理件进行清洗。
14.与现有技术相比，本发明提供的半导体处理方法的有益效果与上述技术方案所述的半导体处理腔室的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
15.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
16.图1为现有技术中的半导体处理腔室的结构示意图；
17.图2为本发明实施例提供的半导体处理腔室的结构示意图。
具体实施方式
18.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
19.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
20.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
21.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.随着集成电路的集成度越来越高，半导体处理件的关键尺寸不断缩小，集成电路内各元件及连线的尺寸达到微米，甚至纳米级。因此，在半导体器件的制造过程中，如果遭到尘粒、金属的污染，很容易造成半导体器件内电路功能的损坏，形成短路或断路等，导致
集成电路的失效以及影响几何特征的形成。因此在半导体器件制作过程中除了要排除外界的污染源外，集成电路制造步骤干法刻蚀工艺片间需要进行腔室清洁步骤以去除干法刻蚀工艺产生的副产物。干法清洗是在不破坏半导体处理件的表面特性及电特性的前提下，有效地使用气体清除残留在半导体腔室内附着的各种反应副产物。下面以对晶圆进行干法清洗为例进行描述。
24.干法清洗是一种采用气相化学法去除残留在半导体腔室内附着的各种反应副产物的一种清洗方法。气相化学法主要有热氧化法和等离子清洗法等。清洗过程就是将热化学气体或等离子体导入处理腔室内，热化学气体或等离子体与晶圆表面发生化学反应生成易挥发性反应产物被真空抽去。干法清洗的优点在于清洗后无废液，可有选择性的进行局部处理。另外，干法清洗蚀刻的各向异性有利于细线条和几何特征的形成。
25.图1示例出了现有技术中的半导体处理腔室的结构示意图。参照图1，在相关干法清洗技术中，处理腔室的腔室本体1上设有与气体发生器连通的窗口2，腔室本体1内壁上还设有墙衬3。其中气体发生器可以是氟气发生器或氯气发生器。在实际应用过程中，在50℃～100℃的温度范围内，通过腔室本体1上的窗口2向腔室本体1内通入氟等离子体或氯等离子体，对半导体处理件进行清洗。但是，采用上述方法，对半导体处理件进行清洗所需要的时间较长，一般需要30秒～120秒，这不仅会影响半导体处理件的清洗效率，而且可能会影响半导体处理件的生产效率。
26.针对上述提到的技术问题，本发明实施例提供了一种半导体处理腔室。图1示例出了本发明实施例中提供的半导体处理腔室的结构示意图。
27.参照图1，本发明实施例提供的半导体处理腔室，用于对半导体处理件进行氢等离子体清洗处理。该半导体处理腔室包括腔室本体1。腔室本体1上设有与氢气发生器连通的窗口2，腔室本体1内设有加热组件。该半导体处理腔室还可以包括与加热组件通信连接的控制组件。
28.上述腔室本体1可以是一个具有规则容纳空间的壳体。该容纳空间可以为柱状。该柱状是广义上的柱状，可以包括立方体形或圆柱形，但不仅限于此。该壳体的形状可以具有规则形状，也可以具有不规则形状。该腔室本体1的内壁上可以设有墙衬3。
29.在一种可能的实现方式中，上述腔室本体1内还可以设有静电卡盘。该静电卡盘上可以用于放置半导体处理件。例如：该静电卡盘上可以用于放置晶圆。
30.上述控制组件用于在半导体处理件处于等离子体清洗阶段时，控制加热组件，使腔室本体1内的温度达到预设温度，以减少半导体处理件的清洗时间。
31.控制组件可以包括控制器及温度传感器。其中，控制器可以是广义上的控制器，本发明实施例对此不作具体限制。温度传感器用于检测腔室本体1内的温度。温度传感器可以选择温度范围为-50℃～850℃的铂热电阻温度传感器。当然，温度传感器也可以选择热电偶温度传感器或热敏电阻温度传感器等温度传感器，只需温度传感器温度范围大于预设温度范围即可。
32.上述加热组件用于提高腔室本体1内的温度，在所述半导体处理件处于等离子体清洗阶段时，使腔室本体1内的温度达到预设温度，以减少所述半导体处理件的清洗时间。该预设温度的范围可以为200℃～400℃。
33.加热组件可以包括加热件4及串联在所述加热件4的供电回路上的电压调节器。其
中，该加热件4可以设在墙衬3内；电压调节器可以与上述控制器通信连接。在半导体处理件处于等离子体清洗阶段的情况下，当温度传感器检测到腔室本体1内的温度低于预设温度时，控制器控制电压调节器调整在加热件4上施加的电压。通过改变加热件4上施加的电压，便可以改变加热件4产生的温度。
34.在实际应用过程中，由焦耳定律q＝i2rt及欧姆定律u＝ir可知，在电阻值r一定的情况下，电压值u越大，则电流值i越大。此时，在相同的时间里，同一电阻产生的热量也越大。
35.上述加热件4可以为热电元件。该热电元件可以选用由碲化铋及其合金、碲化铅及其合金或硅锗合金等材料制作的热电元件，但不仅限于此，本发明实施例对此不做具体限制。
36.上述加热件4可以选用插入型加热件4、加热带型加热件4或热线型加热件4，但不仅限于此，本发明实施例对此不做具体限制。
37.插入型加热件4也称法兰式电加热器。该插入型加热件4采用u型管状电热元件，依据加热不同介质设计规范，按照功率配置要求装配在法兰盖上，插入腔室本体1中。
38.加热带型加热件4主要由电热材料和绝缘材料等组成，电热材料为镍铬合金带，具有发热快，热效率高，使用寿命长等特点，绝缘材料为多层无碱玻璃纤维，具有良好的耐温性能和可靠的绝缘性能。
39.热线型加热件4是指在加热管表面缠绕金属散热片，通过增大散热面积，起到加速散热的作用。
40.与相关技术相比，本发明提供的半导体处理腔室，包括腔室本体1及控制组件。其中，腔室本体1上设有与氢气发生器连通的窗口2，以便于在对半导体处理件清洗过程中，通过该窗口2向腔室本体1内通入氢等离子体。同时，腔室本体1内设有加热组件，以调整腔室本体1内的温度，以便于在对半导体处理件清洗过程中，腔室本体1内的温度达到预设温度。当腔室本体1内的温度升高至预设温度时，可以减少半导体处理件表面的化合物生成量。
41.在具体使用过程中，控制组件可以控制加热组件的温度，使当半导体处理件处在等离子体清洗阶段时，腔室本体1内的温度达到预设温度，在氢等离子体的配合下，可以减少半导体处理件的清洗时间，从而提高半导体处理件的清洗效率。采用本发明实施例提供的半导体处理腔室，可以将对半导体处理件的清洗时间缩短至90秒以内。通过缩短半导体处理件的清洗时间，可以降低半导体处理件在清洗过程中出现损坏的概率。
42.本发明实施例还提供了一种半导体处理设备，包括上述半导体处理腔室。该半导体处理设备还包括气体发生器及电离设备。气体发生器及电离设备通过窗口2与半导体处理腔室连通，气体发生器将产生的气体通入电离设备内，以使气体经过电离产生等离子体，以便于在半导体处理件处于等离子体清洗阶段时，向半导体处理腔室内通入等离子体。
43.上述气体发生器可以为氢气发生器。也就是说，采用上述半导体处理设备清洗半导体处理件时，在控制器的控制下，电压调节器调整加热件4上施加的电压，使加热件4上产生的温度升高，以使腔室本体1内的温度控制在200℃～400℃的范围内。同时，氢气发生器向电离设备内通入氢气。当氢气经过上述电离设备，氢气经过电离产生氢等离子体。也就是说，通入腔室本体内的为氢等离子体。基于腔室本体内的氢等离子体及200℃～400℃的温度，可以缩短半导体处理件的清洗时间，提高半导体处理件的清洗效率，从而可以提高半导
体处理件的生产效率。
44.在一种可能的实现方式中，上述等氢气发生器可以与半导体处理腔室所包括的控制器通信连接。在具体使用过程中，在控制器的控制下，当腔室本体1内的温度达到200℃～400℃的范围内时，控制器控制氢气发生器向电离设备内通入氢气，以便于向腔室本体内通入氢等离子体。
45.与现有技术相比，本发明实施例提供的半导体处理设备的有益效果与上述技术方案提供的半导体处理腔室的有益效果相同，此处不做赘述。
46.本发明实施例还提供了一种半导体制造设备，包括上述半导体处理腔室及半导体处理设备。
47.与现有技术相比，本发明实施例提供的半导体制造设备的有益效果与上述技术方案提供的半导体处理腔室的有益效果相同，此处不做赘述。
48.本发明实施例还提供了一种半导体处理方法，包括：
49.当半导体处理腔室对半导体处理件进行氢等离子体清洗阶段时，控制加热组件对半导体处理腔室进行加热；
50.当半导体处理腔室内的温度达到预设温度时，向半导体处理腔室内通入氢气，以使半导体处理腔室内产生氢等离子体，利用氢等离子体对半导体处理件进行清洗。
51.与现有技术相比，本发明实施例提供的半导体处理方法的有益效果与上述技术方案提供的半导体处理腔室的有益效果相同，此处不做赘述。
52.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
53.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。