[发明专利]一种喷头和等离子体处理腔室

说明书

本发明提供一种喷头和等离子体处理腔室，喷头包括多组贯穿第一表面和第二表面的连通结构，连通结构开设在第一表面的通道入口与开设在第二表面的通道出口之间为非直连通道，以避免等离子体沿垂直于第一表面的直线方向通过喷头，这样可以增加H离子与喷头的碰撞几率，使H离子难以通过，提高H离子的过滤效果。而H自由基、H原子和H分子由于与导电材料制成的喷头的复合几率较低，因此可以保证大多数的H自由基、H原子和H分子通过该连通结构，从而保证晶圆表面的氧化物杂质的去除效果。连通结构可以在水平方向上对H离子进行阻挡，可以不再额外设置负直流高压电源和磁场线圈以额外对H离子施加水平方向的力，从而简化设备结构，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及半导体设备制造技术领域，具体涉及一种喷头和等离子体处理腔室。

背景技术

在PVD(物理气相沉积)工艺设备中，特别是对于IC(集成电路)、TSV(硅穿孔)、Packaging(封装)制造工艺，需要一种等离子体处理腔室，该腔室的作用是将待处理晶圆或工件表面的杂质去除，以利于后续PVD的有效进行。

一般的等离子体处理腔室，是将气体，如Ar(氩气)、He(氦气)、H₂(氢气)等，激发为等离子体，利用等离子体的化学反应和物理轰击作用，对晶圆或工件进行去杂质的处理。在射频电场作用下，电子与H₂不断碰撞产生新的电子以及H自由基和H离子，最终形成稳定的等离子体状态。预清洗工艺需要利用H自由基与晶圆上沟槽或孔洞内的氧化物杂质反应，将其还原，以免影响下一步金属沉积的性能。由于H离子容易进入Low-k(低介电常数)材料中并使Low-k材料劣化，因此，需避免H离子参与，只保留H自由基、H原子和H分子。

图1为现有的等离子体处理腔室的结构，所述腔室包括：腔室本体1、由绝缘材料制成的顶盖3，线圈4安装在顶盖3上。待处理的晶圆或工件放置在基座7上。射频电源6通过匹配器5将射频功率施加至线圈4上，以将H₂激发为等离子体。等离子体处理腔室内邻近等离子体产生区域的下方设置有金属的喷头2，喷头2包括多个竖直且贯穿喷头2的连通结构23。等离子体在通过连通结构23时，离子在连通结构23内碰撞复合，实现离子的过滤。为了保证H离子的过滤效果，通常在喷头2上连接负直流高压电源8，同时在等离子体处理腔室外侧增加磁场线圈9，从而向H离子施加水平方向的力，当H离子在通过喷头2时，受偏转电场和磁场的作用发生偏移，增加H离子与连通结构23的碰撞复合几率。

喷头2中连通结构23的孔径决定了对H离子的过滤效果，然而实际工艺过程中，若连通结构23的孔径设计的太小，则会在滤除H离子的同时降低H自由基的通过率，由此降低晶圆工艺处理效率；若连通结构23的孔径设计过大，则无法保证高能H离子的有效滤除。尤其是当等离子体产生区域与等离子体反应区域之间存在一个方向向下的静电场时，带正电的高能H离子在这个电场的作用下会加速向下移动。喷头2中的连通结构23为圆柱型的连通结构，处于连通结构23位置处的H离子，更容易在正向电场作用下未经阻挡通过喷头2，直接嵌入到位于等离子体反应区域内的Low-k材料中，降低Low-k材料的k值(介电常数)，影响器件性能。而且，设置磁场线圈9和负直流高压电源8也会增加设备的复杂程度，增加成本。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种喷头和等离子体处理腔室，用以部分解决现有的喷头对H离子过滤效果差的问题，以及设备结构复杂、生产成本高的问题。

本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

本发明提供一种喷头，具有相对设置的第一表面和第二表面，并包括多组贯穿所述第一表面和第二表面的连通结构，所述喷头由导电材料制成，且所述连通结构开于所述第一表面的通道入口与开于所述第二表面的通道出口之间为非直连通道，用于避免等离子体沿垂直于所述第一表面和所述第二表面的直线方向通过所述喷头。