[发明专利]等离子清洁装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种等离子表面处理装置及其控制方法。

背景技术

在半导体制造工艺中，采用等离子清洁的方法对晶圆上半导体结构表面进行预清洁处理(Re-active Pre-Clean，RPC)，已经被广泛应用于金属互连、介质沉积、表面平整化等工艺中。等离子清洁处理主要通过等离子体的物理轰击效果，以近似于刻蚀的处理，去除半导体结构表面的自然氧化层、前续工艺残留物以及其他杂质缺陷等。具有清洁速度快、清洁适应性强的特点。更多关于等离子清洁工艺的信息可以参见申请号为200880009987.6的中国专利申请。

现有的等离子清洁装置如图1所示，基本包括：等离子腔室10，设置于等离子腔室10内的等离子体发生器11以及离子加速器12；其中等离子体发生器11通过射频放电或感应耦合的方式将通入等离子腔室10内的气体电离形成等离子体，而离子加速器12，包括分布于等离子腔室10顶部以及底部的上下电极板，可以在等离子腔室10内形成加速电场E，加速所述等离子体中的离子形成离子束，所述离子束轰击基座13上的待清洁晶圆，从而实现对晶圆表面的清洁处理。

现有技术存在着如下问题：由于等离子体充满等离子腔室，在加速电场进行加速后，离子束的密度、轰击强度均较大；在清洁过程中，表面介质厚度的容易产生损耗，同时还会影响表面介质的电性能。例如在对黑钻石等低介电常数材质的介质层进行表面清洁处理时，离子束轰击疏松的低介电常数材质，容易使得介质表面产生致密的聚合物薄膜，使得介质层的产生介电常数值漂移(K-shift)，进而改变介质层的电性能。如果介电常数增大，将使得所述介质层与其他金属层之间的寄生电容发生变化，进而增加RC延迟，甚至影响器件的工作。

因此如何避免在清洁过程中，离子束对待清洁半导体层表面所造成的物理以及电学性质影响，成为等离子清洁技术的所亟待解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种等离子清洁装置，在对半导体层表面进行等离子清洁时，避免离子束轰击对半导体层造成不利影响，减小物理或电学性质的漂移。

本发明所述的等离子清洁装置，包括：等离子腔室，设置于等离子腔室内用于承载待清洁工件的基座；等离子体发生器，用于产生等离子体；离子加速器，用于产生加速电场加速等离子体中的离子形成离子束；其特征在于，还包括设置于所述离子束路径上的过滤器，所述过滤器通过偏转场偏转离子束中离子的运动方向，过滤射向待清洁工件的离子。

可选的，所述过滤器为电场过滤器，偏转场为电场。

所述电场过滤器包括：用于产生所述偏转电场的电极板；设置于所述电极板间的过滤挡板，用于接收偏转的离子。所述过滤挡板在所述电极板间等距并行排列。所述偏转电场的电场方向垂直于加速电场。

可选的，所述离子加速器包括位于基座上方正对所述基座的上电极板以及位于基座下方的下电极板；所述电场过滤器设置于基座与离子加速器的上电极板之间。

可选的，所述离子加速器为电磁线圈加速器；所述电场过滤器设置于基座与离子加速器的电磁线圈之间。

可选的，所述过滤器为磁场过滤器，偏转场为磁场。

所述磁场过滤器包括：用于产生所述偏转磁场的电磁线圈；设置于所述电磁线圈间的过滤挡板，用于接收偏转的离子。所述过滤挡板在所述电磁线圈间等距并行排列。所述偏转磁场的方向垂直于加速电场。

可选的，所述离子加速器包括位于基座上方正对所述基座的上电极板以及位于基座下方的下电极板；所述磁场过滤器设置于基座与离子加速器的上电极板之间。

可选的，所述离子加速器为电磁线圈加速器；所述磁场过滤器设置于基座与离子加速器的电磁线圈之间。

所述等离子体发生器为感应耦合等离子体发生器。还包括与等离子腔室连接的通气管道，用于通入作为等离子体源的清洁气体。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：所述过滤器在等离子腔室中施加偏转场，对离子束中的离子进行过滤，减小离子束中离子的通过量，进而精确控制离子轰击强度，从而避免过度的离子束轰击所造成的介质表面性质漂移或厚度损耗。

附图说明

图1是现有等离子清洁装置的结构示意图；

图2是本发明所述电场过滤器的示意图；

图3是本发明第一实施例的等离子清洁装置的结构示意图；

图4是第一实施例的等离子清洁装置的工作状态示意图；

图5是第一实施例中离子在电场过滤器内的运动状态以及受力示意图；