挡环组件、半导体腔室及其清理方法技术

本发明专利技术公开了一种挡环组件、半导体腔室及其清理方法。其中挡环组件，包括：上挡环，下表面边缘设有向下突出的上挡环定位脚；下挡环，上表面边缘设有与所述上挡环定位脚配合的下挡环定位槽，所述下挡环定位槽内设有压力检测元件，所述压力检测元件用于检测所述下挡环定位槽与所述上挡环定位脚之间的挤压力。实现监控上挡环定位脚与下挡环定位槽之间的压力大小，避免在定位脚与定位槽之间挤压力较大时将二者分离导致的上挡环定位脚碎裂问题。

【技术实现步骤摘要】
挡环组件、半导体腔室及其清理方法
本专利技术涉及半导体设备领域，更具体地，涉及一种挡环组件、半导体腔室及其清理方法。
技术介绍
随着集成电路工艺的逐步发展，特征尺寸越来越小，传统的铝互连工艺在小线宽下受到信号延时的限制，为了解决这个问题，人们用铜互连代替铝互连技术，铜互连技术的出现很好的解决了信号延时的问题，芯片的集成度和器件的密度也因此得到了很大的提升，但由于铜存在扩散的问题，而钨的化学和电性能稳定，所以即使集成电路的特征尺寸一直在缩小，但连接前道器件和后端互连线之间的接触孔工艺还是采用钨塞(W-plug)技术。钨塞(W-plug)是在当代半导体行业中广泛应用的一道工艺，它是以独特的方法将金属钨填充于孔洞(Via)或沟槽(Trench)中，利用金属钨的良好导电性和抗电迁移特性，最终实现了前道器件与后道金属互联之间可靠电导通的工艺需求。在钨塞工艺中，最重要的工艺指标就是对孔洞和沟槽这类结构的金属填充。当前行业中主流的是采用CVD法进行钨的沉积，化学气相的薄膜沉积方法基本能够很好的实现上述微结构(ViaandTrench)的金属填充。早期的半导体工艺关键尺寸较大，孔洞或沟槽的深宽比也较小，通俗来说就是该结构的开口相对宽广开阔。因此对于CVD工艺来说，填充这样的结构并不是十分严峻的挑战。CVD工艺本身在填充方面就有其自身的优势，对于尺寸较大的结构则基本可以实现完整填充。钨接触孔工艺通常采用覆盖式钨沉积(W-CVD),即无选择性的在二氧化硅表面和接触孔开口处淀积钨，再进行化学机械研磨(CMP)，以去除晶圆表面的钨，仅留下接触孔中与二氧化硅表面等平面的钨。由于晶圆边缘呈椭圆形，为防止晶圆边缘的钨在进行化学机械研磨时未被彻底去除干净而影响后道工序，因此要求钨接触孔工艺在沉积钨时，晶圆边缘2mm左右的宽度范围内不能淀积钨膜，即要有“压边”。有无“压边”的晶圆在经过化学机械研磨后的效果图如图1所示。为实现“压边”的要求，在进行淀积钨的过程中晶圆周边会有惰性气进行吹扫，这样可以使得工艺气体无法到达晶圆边缘，从而实现了“压边”的技术要求。为了达到上述“压边”的技术要求，现有技术通过两个陶瓷圆环：上挡环和下挡环的配合来实现在晶圆淀积钨的过程中有边缘气体吹，下挡环与加热加热基座之间形成斜向上的压边吹扫气道，上挡环与加热基座之间形成水平的气道，这样在淀积钨的过程中吹扫气体通过压边吹扫气道吹扫晶圆边缘从而达到压边的要求。上挡环具有定位脚，下挡环具有与定位脚配合的定位槽，钨膜淀积时，加热加热基座升至高位，此时上挡环定位脚落入下挡环定位槽内，这样能够保证工艺过程中上挡环的稳定性。当腔室中膜厚累积到一定厚度后便需要用远程等离子体源(RPS)对腔室进行清理以去除累积的钨膜。清理过程包括高位清理和低位清理，当进行高位清理时，加热基座升至高位，此时上挡环定位脚落入下挡环定位槽内，高位清理完成后，由于远程等离子体源的轰击升温导致导上挡环定位脚受热膨胀，使得上挡环定位脚与下挡环定位槽之间存在挤压力，此时若进入低位清理阶段，随着加热基座的下降，上挡环与下挡环分离，会导致上挡环定位脚便被拉断，断裂在下挡环定位槽内，严重影响后续工艺制程。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种挡环组件、半导体腔室及其清理方法，实现监测上挡环的上挡环定位脚与下挡环定位槽之间的挤压力大小，避免在压力较大的时候将二者分离导致的上挡环定位脚碎裂问题。第一方面，本专利技术提出一种挡环组件，用于半导体腔室，包括：上挡环，所述上挡环的下表面边缘设有向下突出的上挡环定位脚；下挡环，所述下挡环的上表面设有与所述上挡环定位脚配合的下挡环定位槽，所述下挡环定位槽内设有压力检测元件，所述压力检测元件用于检测所述下挡环定位槽与所述上挡环定位脚之间的挤压力。可选地，所述压力检测元件包括压敏定位陶瓷套，所述压敏定位陶瓷套嵌设于所述下挡环定位槽内，并与所述下挡环定位槽内表面贴合。可选地，还包括压电陶瓷换能器，所述压电陶瓷换能器通过引线与所述压敏定位陶瓷套电连接，用于将所述压敏定位陶瓷套形变产生的电信号变化量转换为压力信号。可选地，所述上挡环的外径大于所述下挡环的外径。可选地，所述上挡环和所述上挡环的材质均为陶瓷。可选地，所述上挡环内侧边缘顶部为一倾斜表面。第二方面，本专利技术提出一种半导体腔室，包括腔室上盖、侧抽气上挡环、侧抽气下挡环和基座，所述腔室上盖、所述侧抽气上挡环、所述侧抽气下挡环从上至下依次设置并围成空腔，所述基座位于所述空腔内用于加热并承载待加工工件，所述基座上设有第一方面所述的挡环组件；所述侧抽气上挡环的内径大于所述侧抽气下挡环的内径，所述上挡环的外径大于所述侧抽气下挡环的内径且小于所述侧抽气上挡环的内径；所述基座能够带动所述挡环组件在所述空腔内上下运动，其中，所述上挡环仅能够在所述侧抽气下挡环的上方空间运动，所述基座向下运动过程中，当所述上挡环边缘下表面与所述侧抽气下挡环的顶部接触时，所述上挡环的所述上挡环定位脚与所述下挡环的所述下挡环定位槽分离；所述压力检测元件用于在所述上挡环定位脚与所述下挡环定位槽分离时检测所述上挡环定位脚与所述下挡环定位槽之间的挤压力是否大于预设压力值，若小于所述预设压力值，则使所述上挡环定位脚与所述下挡环定位槽分离，若大于等于所述预设压力值，则使所述上挡环定位脚与所述下挡环定位槽停止分离。可选地，所述基座顶部设有用于支撑所述待加工工件的凸台；所述下挡环设置于所述凸台的外侧，所述下挡环的上表面高于所述凸台的顶面，且所述下挡环的内侧与所述凸台的外侧之间形成倾斜向上的压边吹扫气道，所述上挡环的内侧下表面与所述凸台上表面边缘形成水平气道。可选地，所述侧抽气下挡环上设置有与所述空腔连通的侧抽气孔。第三方面，本专利技术还提出一种第二方面所述的半导体腔室的清理方法，包括：将所述基座上升至第一预设高度，使所述下挡环与所述上挡环接触，其中所述上挡环的所述上挡环定位脚插入所述下挡环的所述下挡环定位槽内并与所述下挡环定位槽内的压力检测元件接触；向半导体腔室内通入等离子体和工艺气体，以进行高位清理；高位清理完成后，通过所述压力检测元件采集所述上挡环定位脚与所述下挡环定位槽之间挤压力的实际压力值；判断所述实际压力值是否小于预设压力值，若是则将基座下降至第二预设高度，使所述上挡环与所述下挡环分离，以进行低位清理；若所述实际压力值大于等于所述预设压力值，则停止向半导体腔室内通入所述等离子体，以使所述上挡环和所述下挡环降温，直到所述上挡环定位脚与所述下挡环定位槽之间挤压力的实际压力值小于所述预设压力值后，将所述基座下降至第二预设高度，使所述上挡环与所述下挡环分离，并再次向半导体腔室内通入所述等离子体和所述工艺气体，以进行低位清理。本专利技术的有益效果在于：1、通过在下挡环定位槽内设置压力检测元件能够监测上挡环的上挡环定位脚与下挡环定位槽之间的挤压力大小，当上挡环的上挡环定位脚受热膨胀、下挡环的下挡环定位槽受本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种挡环组件，用于半导体腔室，其特征在于，包括：/n上挡环，所述上挡环的下表面边缘设有向下突出的上挡环定位脚；/n下挡环，所述下挡环的上表面设有与所述上挡环定位脚配合的下挡环定位槽，所述下挡环定位槽内设有压力检测元件，所述压力检测元件用于检测所述下挡环定位槽与所述上挡环定位脚之间的挤压力。/n

【技术特征摘要】
1.一种挡环组件，用于半导体腔室，其特征在于，包括：
上挡环，所述上挡环的下表面边缘设有向下突出的上挡环定位脚；
下挡环，所述下挡环的上表面设有与所述上挡环定位脚配合的下挡环定位槽，所述下挡环定位槽内设有压力检测元件，所述压力检测元件用于检测所述下挡环定位槽与所述上挡环定位脚之间的挤压力。


2.根据权利要求1所述的挡环组件，其特征在于，所述压力检测元件包括压敏定位陶瓷套，所述压敏定位陶瓷套嵌设于所述下挡环定位槽内，并与所述下挡环定位槽内表面贴合。


3.根据权利要求2所述的挡环组件，其特征在于，还包括压电陶瓷换能器，所述压电陶瓷换能器通过引线与所述压敏定位陶瓷套电连接，用于将所述压敏定位陶瓷套形变产生的电信号变化量转换为压力信号。


4.根据权利要求1所述的挡环组件，其特征在于，所述上挡环的外径大于所述下挡环的外径。


5.根据权利要求1所述的挡环组件，其特征在于，所述上挡环和所述上挡环的材质均为陶瓷。


6.根据权利要求1所述的挡环组件，其特征在于，所述上挡环内侧边缘顶部为一倾斜表面。


7.一种半导体腔室，其特征在于，包括腔室上盖、侧抽气上挡环、侧抽气下挡环和基座，所述腔室上盖、所述侧抽气上挡环、所述侧抽气下挡环从上至下依次设置并围成空腔，所述基座位于所述空腔内用于加热并承载待加工工件，所述基座上设有如权利要求1-5任意一项所述的挡环组件；
所述侧抽气上挡环的内径大于所述侧抽气下挡环的内径，所述上挡环的外径大于所述侧抽气下挡环的内径且小于所述侧抽气上挡环的内径；
所述基座能够带动所述挡环组件在所述空腔内上下运动，其中，所述上挡环仅能够在所述侧抽气下挡环的上方空间运动，所述基座向下运动过程中，当所述上挡环边缘下表面与所述侧抽气下挡环的顶部接触时，所述上挡环的所述上挡环定位脚与所述下...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜明，何中凯，郑波，荣延栋，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11