等离子残胶去除装置的制作方法

1.本说明书涉及半导体制造设备技术领域，具体涉及一种等离子残胶去除装置。


背景技术：

2.现有的光刻机残胶去除机构一般包括两套射频匹配器，根据其布置的位置以及所述连接的设备分为上射频匹配器和下射频匹配器，上射频匹配器连接离子源，用于在真空腔室中产生辉光放电现象，将工艺气体电离；下射频匹配器连接晶圆载台，并被设置成与上射频匹配器电性相反，在直流偏压作用下，承载于晶圆载台的晶圆暴露在等离子体环境下，被持续轰击，晶圆上的光刻胶会在物理(离子持续轰击)和化学(电感耦合电离出高活性反应介质)的作用下被去除。但是，由于采用两套射频匹配器，光刻机残胶去除机构的结构复杂、设备成本高。


技术实现要素：

3.鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种等离子残胶去除装置，具有设备结构简单、制造成本低的特点。
4.本说明书实施例提供以下技术方案：
5.一种等离子残胶去除装置，包括射频匹配器、远程离子源、相互连接的屏蔽罩和工艺腔体；
6.所述工艺腔体的上部设置有匀气盘，所述匀气盘与所述工艺腔体之间绝缘，所述工艺腔体内部对应所述匀气盘的下部内壁连接有晶圆载台；
7.在去除光刻胶残胶的工艺中，所述匀气盘被配置成电连接所述射频匹配器的射频高压，所述晶圆载台被配置成与所述屏蔽罩、所述工艺腔体共同射频接地，以使被所述远程离子源激发的等离子体在直流偏压作用下，轰击所述晶圆载台承载的晶圆，去除所述晶圆上的残胶；
8.其中，所述匀气盘、所述晶圆载台、所述屏蔽罩和所述工艺腔体均由金属良导体制成。
9.上述的等离子残胶去除装置，通过在晶圆载台上方增设导电的匀气盘，以及改变晶圆载台与工艺腔体的连接为导电连接，保证屏蔽罩和工艺腔体由金属良导体制成，配置匀气盘电连接射频匹配器的射频高压，以及配置晶圆载台射频接地，使得等离子残胶去除装置的电路连接方式发生改变，在执行去除光刻胶残胶的工艺时，上述改变同样能够使得晶圆上光刻胶活化，被电离后的高活性气体持续轰击，达到去除残余的光刻胶的目的。该等离子残胶去除装仅使用一套射频匹配器，就可以执行光刻胶残胶的去除工艺，能够简化设备结构，降低设备的制造成本。
10.本发明还提供一种方案，所述远程离子源的包括绝缘介质管、套设在所述绝缘介质管外侧的线圈以及连接所述绝缘介质管的气体缓冲区罩；
11.所述气体缓冲区罩的下侧边缘连接所述匀气盘的上侧边缘。
12.本发明还提供一种方案，所述线圈的第一端电连接所述射频匹配器的输出端，其第二端电连接所述气体缓冲区罩；
13.或，所述线圈的第一端和所述气体缓冲区罩并联所述射频匹配器的输出端，所述线圈的第二端射频接地；
14.其中，所述气体缓冲区罩由金属良导体制成。
15.本发明还提供一种方案，所述绝缘介质管的直径小于所述气体缓冲区罩的直径。
16.本发明还提供一种方案，所述气体缓冲区罩为喇叭形。
17.本发明还提供一种方案，所述匀气盘的面积和所述晶圆载台承载的晶圆的面积相当。
18.本发明还提供一种方案，所述工艺腔体中还设置有绝缘内衬，所述绝缘内衬设置于等离子体轰击区域与所述工艺腔体的内侧壁之间，用于约束等离子，其中，所述等离子体轰击区域为所述匀气盘和所述晶圆载台之间的区域。
19.本发明还提供一种方案，所述绝缘内衬包括相互垂直的竖直圆环和水平圆环，所述竖直圆环围绕于所述晶圆载台，所述水平圆环抵接于所述工艺腔体的上部内壁。
20.本发明还提供一种方案，所述绝缘内衬还设置有抽气气孔，所述抽气气孔连通抽气管道，用于排出被电离后的高活性气体。
21.本发明还提供一种方案，所述工艺腔体朝向所述气体缓冲区罩一侧设置有腔体盖，所述匀气盘设置于所述腔体盖中，并通过绝缘环与所述腔体盖绝缘，其中，所述腔体盖由金属良导体制成。
22.与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：采用上述等离子残胶去除装置，仅需使用一套射频匹配器，通过改变其中的设备电路连接方式，并对组成设备进行适应性改进，即可执行以往需要使用两套射频匹配器才能执行的去除光刻胶残胶的工作，从而达到节省射频匹配器的目的，简化光刻胶去除设备的结构，降低设备的制造成本。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
24.图1是一种现有技术中使用两套射频匹配器的等离子残胶去除装置的结构示意图；
25.图2是本发明一个实施例中采用串联导线方式的等离子残胶去除装置的结构示意图；
26.图3是对应图2中等离子残胶去除装置的导线连接示意图；
27.图4是是本发明一个实施例中采用并联导线方式的等离子残胶去除装置的结构示意图；
28.图5是对应图4中等离子残胶去除装置的导线连接示意图；
29.图6是是对应图4中等离子残胶去除装置的导线连接原理图；
30.其中，1、上射频匹配器，2、屏蔽罩，3、绝缘介质管，4、腔体盖，5、工艺腔体，6、抽气
管道，7、进气管道，8、气体喷嘴，9、线圈，10、晶圆载台，11、绝缘支撑件，12、密封圈，13、射频屏蔽罩，14、下射频匹配器，15、气体缓冲区罩，16、匀气盘，17、绝缘环，18、绝缘内衬，19、抽气气孔，20、等离子体，30、射频电流，40、射频匹配器，50、晶圆，60、导线，a、匀气盘面积，b、晶圆面积。
具体实施方式
31.下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
32.以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
33.需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本技术，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
34.还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，图式中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
35.另外，本说明书的描述中，需要理解的是，本说明书的示例实施例中所描述的“上”、“下”、“内”、“外”等方位词，“第一”、“第二”、“第三”、等数量词，是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本说明书的示例实施例的限定。
36.另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
37.以下对术语进行说明：
38.等离子体去残胶机：利用等离子体技术，在真空环境下实现晶圆表面残胶去除设备。
39.远程离子源：利用线圈感应原理的一种等离子体发生器，一般用于去胶机去除光刻胶，pecvd(等离子增强型化学气相淀积)反应腔体的清洗。
40.匀气盘：一种机械装置实现导气装置，将反应气体均匀喷洒到晶圆表面。
41.线圈：一种产生磁场装置，在电流流过线圈时候，会产生磁场。
42.直流偏压：一种等离子体中物理现象，其机理为：等离子体内部有大量带电电子和离子，由于电子质量远远小于离子，使得等离子体边界(例如腔体、介质管、晶圆等)上电子
数量高于离子，从而造成等离子体边界物体上带负电荷。
43.现有的去除光刻胶残胶的机构如图1所示，包括：上射频匹配器1(或称上射频系统匹配器)、屏蔽罩2、绝缘介质管3、腔体盖4、工艺腔体5、抽气管道6、进气管道7、气体喷嘴8、线圈9、晶圆载台10、绝缘支撑件11、密封圈12、射频屏蔽罩13和下射频匹配器14(或称下射频系统匹配器)，上射频匹配器1产生射频源被导入到线圈9，线圈9在射频作用下产生交变电流，根据法拉第定理，交变电流产生交变电磁场。由于绝缘介质管3为非导体，无法屏蔽电磁场，线圈9所产生的电磁场通过绝缘介质管3馈入到真空的工艺腔体5中，因电感耦合所用，产生辉光放电现象。新鲜的工艺气体通过进气管道7进入真空的工艺腔体5并被电离。下射频匹配器14馈入到晶圆载台10，从而在晶圆载台和工艺腔体5、腔体盖4等处形成电容耦合辉光放电。在直流偏压作用下，晶圆(承载在晶圆载台10上)暴露于等离子体的部分会被离子持续轰击。此时，晶圆上的光刻胶会在物理(离子持续轰击)和化学(电感耦合电离出高活性反应介质)的作用下被去除，从而达到去除残留光刻胶的目的。
44.但是，上述的现有去除光刻胶残胶的机构需要两套射频匹配器，设备结构复杂且制造成本高。本发明提出一种使用一套射频匹配器的装置用于光刻胶残胶的去除，通过改变设备电路连接方式，并对组成设备进行适应性改进以适应新的电路连接，即可执行以往需要使用两套射频匹配器才能执行的去除光刻胶残胶的工作，从而达到简化设备结构，降低设备制造成本的目的。
45.以下结合附图，说明本技术各实施例提供的技术方案。
46.如图2至图5所示，本发明提供一种等离子残胶去除装置，该装置包括射频匹配器40、远程离子源、屏蔽罩2和工艺腔体5，其中的屏蔽罩2连接于工艺腔体5并且位于工艺腔体5的上方，远程离子源设置在屏蔽罩2的内部。
47.工艺腔体5的上部设置有匀气盘16，匀气盘16与工艺腔体5之间绝缘，并通过导线连接射频匹配器40。工艺腔体5内部的朝向匀气盘16的下部内壁上连接有晶圆载台10，晶圆载台10的位置与匀气盘16对应。需要说明的，不同于现有技术中的晶圆载台10与工艺腔体5绝缘的连接方式，在本发明中，晶圆载台10通过良导体与工艺腔体5的内壁连接，或者，直接将由金属良导体制成的晶圆载台10的下侧面或下侧面上的凸出安装部连接在工艺腔体5的内壁上，以形成晶圆载台10与工艺腔体5之间的良好电接触。
48.在去除光刻胶残胶的工艺中，匀气盘16被配置成电连接射频匹配器40的射频高压，基于晶圆载台10、屏蔽罩2、工艺腔体5之间的连接关系，晶圆载台10被配置成与屏蔽罩2、工艺腔体5共同射频接地，使得上述的被远程离子源激发的等离子体在直流偏压作用下，轰击晶圆载台10承载的晶圆50，去除晶圆50上的残胶；
49.上述的等离子残胶去除装置的组成部件中，匀气盘16、晶圆载台10、屏蔽罩2和工艺腔体5均由金属良导体制成。
50.在上述方案中，通过改变等离子残胶去除装置的结构设置和电路连接方式，具体的，在晶圆载台上方增设导电的匀气盘，以及改变晶圆载台与工艺腔体的连接为导电连接，并且构成射频电流回路的部件均使用金属良导体制备，电流回路参见图2中箭头所述的射频电流30的方向，回路的正极电流和负极电流之间绝缘，即在匀气盘16与工艺腔体5之间绝缘隔离，从而使得等离子残胶去除装置的电路连接方式发生改变，在执行去除光刻胶残胶的工艺时，仅需要使用一套射频匹配器，就可以执行光刻胶残胶的去除工艺，能够简化设备
结构，降低设备的制造成本。
51.在一些实施方式中，如图2和图4所示，远程离子源的包括绝缘介质管3、线圈9以及气体缓冲区罩15。线圈9套设在绝缘介质管3外侧。气体缓冲区罩15的上部连接绝缘介质管3的下部，气体缓冲区罩15的下侧边缘连接匀气盘16的上侧边缘，用于引导被绝缘介质管3和线圈9激发生成的等离子体进入匀气盘16中。
52.在一些实施方式中，线圈9和气体缓冲区罩15电路连接方式，参见图2中的各设备连接方式以及图3中导线60所示，线圈9的第一端电连接射频匹配器40的输出端，线圈9的第二端电连接气体缓冲区罩15，该气体缓冲区罩15由金属良导体制成。需要说明的是，此时，匀气盘16仍被配置成电连接射频匹配器40的射频高压，晶圆载台10仍被配置成与屏蔽罩2、工艺腔体5共同射频接地。
53.在其他一些实施方式中，线圈9和气体缓冲区罩15电路连接方式，参见图4中的各设备连接方式以及图5中导线60所示，线圈9的第一端和气体缓冲区罩15并联射频匹配器40的输出端，线圈9的第二端射频接地，并且，气体缓冲区罩15由金属良导体制成。需要说明的是，此时，匀气盘16仍被配置成电连接射频匹配器40的射频高压，晶圆载台10仍被配置成与屏蔽罩2、工艺腔体5共同射频接地。
54.在一些实施方式中，如图2和图4所示，绝缘介质管3的直径小于气体缓冲区罩15的直径。
55.在一些实施方式中，如图2和图4所示，气体缓冲区罩15为喇叭形。
56.在一些实施方式中，如图3所示，匀气盘16的面积(图3中的a)和晶圆载台10上承载的晶圆50的面积(图3中的b)相当，此时电容耦合正极板(匀气盘16，面积为a)和负极板(晶圆50，面积为b)相当。由于直流偏压大小和电流密度正相关，电流密度又和面积成反比，将电容耦合正极板与负极板设置成相当的面积，保证射频系统的利用效率。
57.在一些实施方式中，如图2和图4所示，工艺腔体5中还设置有绝缘内衬18，绝缘内衬18设置于等离子体轰击区域与工艺腔体5的内侧壁之间，用于约束等离子，上述的等离子体轰击区域是指匀气盘16和晶圆载台10之间的区域。由于绝缘内衬18具有约束等离子体功能，使得电容耦合出的等离子体被约束在晶圆50和匀气盘16之间，起到保证射频系统的利用效率的作用。
58.优选的，如图2和图4所示，绝缘内衬18包括相互垂直的竖直圆环和水平圆环，竖直圆环被设置成围绕于晶圆载台10，水平圆环被设置成抵接于工艺腔体5的上部内壁。
59.优选的，如图2所示，绝缘内衬18还设置有抽气气孔19，抽气气孔19连通抽气管道6，用于排出被电离后的高活性气体。需要说明的是，如图4所示的等离子残胶去除装置，在安装的绝缘内衬18上也可以设置抽气气孔(图4中未示出)。
60.在一些实施方式中，如图2和图4所示，工艺腔体5朝向气体缓冲区罩15的一侧设置有腔体盖4，匀气盘16设置于腔体盖4中，匀气盘16通过绝缘环17与腔体盖4绝缘，上述的腔体盖4由金属良导体制成。
61.实施例1
62.一种等离子残胶去除装置，如图2和图3所示，包括射频匹配器40、屏蔽罩2、绝缘介质管3、腔体盖4、工艺腔体5、抽气管道6、进气管道7、气体喷嘴8、线圈9、晶圆载台10、密封圈12、气体缓冲区罩15、匀气盘16、绝缘环17、绝缘内衬18。射频匹配器40将射频系统产生射频
源导入到线圈9，线圈9在射频系统作用下产生交变电流，根据法拉第定理交变电流产生交变电磁场。由于绝缘介质管3为非导体，无法屏蔽电磁场，线圈产生的电磁场通过介质管3馈入到真空的工艺腔体5中，因电感耦合产生辉光放电现象。新鲜的工艺气体通过进气管道7，从气体喷嘴8处进入工艺腔体5并被电离。同时，射频(即射频电流)经过线圈9导入气体缓冲区罩15，由于气体缓冲区罩15和匀气盘16均为金属导体，射频被传导在匀气盘16上。屏蔽罩2、腔体盖4、工艺腔体5、晶圆载台10均为金属良导体并且良好接触，共同组成射频地端。此时，匀气盘16和晶圆载台10上的晶圆50形成电容耦合放电，匀气盘作为电容耦合正极，晶圆载盘作为电容耦合负极。
63.由于直流偏压大小和电流密度正相关，电流密度又和面积成反比，上述结构中的匀气盘16的面积和晶圆50的面积可以配置成相当的大小；而且还可以在等离子体轰击区域与工艺腔体5的内侧壁之间设置绝缘内衬18，起到约束等离子体功能，使得电容耦合出的等离子体被约束在晶圆和匀气盘之间，提高射频系统的利用效率。
64.本实施例中，如图3所示，射频匹配器40通过导线60连接线圈9的第一端，线圈9的第一端通过导线60连接匀气盘16，晶圆载盘10(图3中未示出)上的晶圆50通过晶圆载盘10和导线60接地，从而形成线圈9与匀气盘16串联的连接方式。
65.实施例2
66.本实施例的部件组成和部件之间连接方式与实施例大致相同，如图4和图5所示，其不同之处在于线圈9与匀气盘16之间为并联的连接方式。具体的，参考图4中上方的三根导线60从左至右分别为：ccp射频馈入(射频接入上极板，上极板是指匀气盘16)；icp射频馈入(射频接入线圈)；icp射频接地。其导线连接原理图参见图6所示。
67.本说明书中，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。
68.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术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技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。