[發(fā)明專利]等離子清潔裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010573196.5
• 申請日: 2010-12-03
• 公開（公告）號: CN102486986A
• 公開（公告）日: 2012-06-06
• 發(fā)明（設計）人: 何偉業(yè)
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;B08B7/00;H01L21/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發(fā)明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種等離子表面處理裝置及其控制方法。

背景技術

在半導體制造工藝中，采用等離子清潔的方法對晶圓上半導體結構表面進行預清潔處理(Re-active?Pre-Clean，RPC)，已經(jīng)被廣泛應用于金屬互連、介質沉積、表面平整化等工藝中。等離子清潔處理主要通過等離子體的物理轟擊效果，以近似于刻蝕的處理，去除半導體結構表面的自然氧化層、前續(xù)工藝殘留物以及其他雜質缺陷等。具有清潔速度快、清潔適應性強的特點。更多關于等離子清潔工藝的信息可以參見申請?zhí)枮?00880009987.6的中國專利申請。

現(xiàn)有的等離子清潔裝置如圖1所示，基本包括：等離子腔室10，設置于等離子腔室10內(nèi)的等離子體發(fā)生器11以及離子加速器12；其中等離子體發(fā)生器11通過射頻放電或感應耦合的方式將通入等離子腔室10內(nèi)的氣體電離形成等離子體，而離子加速器12，包括分布于等離子腔室10頂部以及底部的上下電極板，可以在等離子腔室10內(nèi)形成加速電場E，加速所述等離子體中的離子形成離子束，所述離子束轟擊基座13上的待清潔晶圓，從而實現(xiàn)對晶圓表面的清潔處理。

現(xiàn)有技術存在著如下問題：由于等離子體充滿等離子腔室，在加速電場進行加速后，離子束的密度、轟擊強度均較大；在清潔過程中，表面介質厚度的容易產(chǎn)生損耗，同時還會影響表面介質的電性能。例如在對黑鉆石等低介電常數(shù)材質的介質層進行表面清潔處理時，離子束轟擊疏松的低介電常數(shù)材質，容易使得介質表面產(chǎn)生致密的聚合物薄膜，使得介質層的產(chǎn)生介電常數(shù)值漂移(K-shift)，進而改變介質層的電性能。如果介電常數(shù)增大，將使得所述介質層與其他金屬層之間的寄生電容發(fā)生變化，進而增加RC延遲，甚至影響器件的工作。

因此如何避免在清潔過程中，離子束對待清潔半導體層表面所造成的物理以及電學性質影響，成為等離子清潔技術的所亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種等離子清潔裝置，在對半導體層表面進行等離子清潔時，避免離子束轟擊對半導體層造成不利影響，減小物理或電學性質的漂移。

本發(fā)明所述的等離子清潔裝置，包括：等離子腔室，設置于等離子腔室內(nèi)用于承載待清潔工件的基座；等離子體發(fā)生器，用于產(chǎn)生等離子體；離子加速器，用于產(chǎn)生加速電場加速等離子體中的離子形成離子束；其特征在于，還包括設置于所述離子束路徑上的過濾器，所述過濾器通過偏轉場偏轉離子束中離子的運動方向，過濾射向待清潔工件的離子。

可選的，所述過濾器為電場過濾器，偏轉場為電場。

所述電場過濾器包括：用于產(chǎn)生所述偏轉電場的電極板；設置于所述電極板間的過濾擋板，用于接收偏轉的離子。所述過濾擋板在所述電極板間等距并行排列。所述偏轉電場的電場方向垂直于加速電場。

可選的，所述離子加速器包括位于基座上方正對所述基座的上電極板以及位于基座下方的下電極板；所述電場過濾器設置于基座與離子加速器的上電極板之間。

可選的，所述離子加速器為電磁線圈加速器；所述電場過濾器設置于基座與離子加速器的電磁線圈之間。

可選的，所述過濾器為磁場過濾器，偏轉場為磁場。

所述磁場過濾器包括：用于產(chǎn)生所述偏轉磁場的電磁線圈；設置于所述電磁線圈間的過濾擋板，用于接收偏轉的離子。所述過濾擋板在所述電磁線圈間等距并行排列。所述偏轉磁場的方向垂直于加速電場。

可選的，所述離子加速器包括位于基座上方正對所述基座的上電極板以及位于基座下方的下電極板；所述磁場過濾器設置于基座與離子加速器的上電極板之間。

可選的，所述離子加速器為電磁線圈加速器；所述磁場過濾器設置于基座與離子加速器的電磁線圈之間。

所述等離子體發(fā)生器為感應耦合等離子體發(fā)生器。還包括與等離子腔室連接的通氣管道，用于通入作為等離子體源的清潔氣體。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：所述過濾器在等離子腔室中施加偏轉場，對離子束中的離子進行過濾，減小離子束中離子的通過量，進而精確控制離子轟擊強度，從而避免過度的離子束轟擊所造成的介質表面性質漂移或厚度損耗。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有等離子清潔裝置的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明所述電場過濾器的示意圖；

圖3是本發(fā)明第一實施例的等離子清潔裝置的結構示意圖；

圖4是第一實施例的等離子清潔裝置的工作狀態(tài)示意圖；

圖5是第一實施例中離子在電場過濾器內(nèi)的運動狀態(tài)以及受力示意圖；