專利名稱：濺射蝕刻金屬層所用窗口保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體制造，更具體而言，涉及一種濺射蝕刻金屬層所用窗口保護(hù)器。
背景技術(shù)：
在感應(yīng)耦合等離子體蝕刻工具(例如，加州弗里蒙特市的LamResearch Corporation的商用2003 Versys蝕刻系統(tǒng))中，在某些蝕刻工藝中將導(dǎo)電膜沉積在介電窗口上。這種蝕刻工藝的示例為，將鉑電極濺射蝕刻在磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)堆棧內(nèi)。該介電窗口通常是由諸如熔融石英或氧化鋁之類的絕緣介電材料制成的。將導(dǎo)電膜沉積在介電窗口上降低了RF線圈與等離子體之間的感應(yīng)耦合，從而導(dǎo)致等離子體密度降低，最終將無(wú)法維持等離子體。在導(dǎo)電膜開始妨礙蝕刻工藝時(shí)，必須打開蝕刻腔來(lái)清潔介電窗口。
授予Baldwin，Jr.等的美國(guó)專利No.6,280,563 B1公開了一種等離子體裝置，在該等離子體裝置中，在介電窗口的下表面上，即介電窗口的布置在腔內(nèi)側(cè)的表面(例如，參見(jiàn)圖1中的標(biāo)號(hào)56)上形成有非磁性金屬板。該非磁性金屬板具有包括多個(gè)徑向延伸槽的結(jié)構(gòu)。這些槽使渦電流中斷，若沒(méi)有這些槽則渦電流將在金屬板內(nèi)流動(dòng)。該金屬板會(huì)妨礙導(dǎo)電膜沉積到介電窗口的被該金屬板覆蓋的部分上，但是這不能防止在蝕刻工藝中RF線圈與等離子體之間的感應(yīng)耦合被阻斷。例如，如果沉積的導(dǎo)電膜均勻地(conformally)地涂布在金屬板的表面上以及介電窗口的通過(guò)金屬板內(nèi)的徑向槽而露出的表面上，就會(huì)形成導(dǎo)電膜的連續(xù)環(huán)，而且該導(dǎo)電膜的連續(xù)環(huán)可能足以阻斷RF線圈與等離子體之間的感應(yīng)耦合。另選的是，如果沉積的導(dǎo)電膜填充在金屬板內(nèi)的徑向槽中，就會(huì)形成包括金屬板和沉積的導(dǎo)電膜在內(nèi)的連續(xù)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，而且該連續(xù)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可能足以阻斷RF線圈與等離子體之間的感應(yīng)耦合。
鑒于上述情況，需要保護(hù)介電窗口，使其上在蝕刻工藝期間免于形成導(dǎo)電膜連續(xù)環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容
寬泛地來(lái)講，本發(fā)明通過(guò)提供一種感應(yīng)耦合等離子體處理設(shè)備來(lái)滿足這一需求，該感應(yīng)耦合等離子體處理設(shè)備被構(gòu)造成防止導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物以連續(xù)環(huán)的形式沉積在所述窗口的內(nèi)表面上。如以下將要更詳細(xì)說(shuō)明的那樣，該等離子體處理設(shè)備可包括布置在腔室內(nèi)的窗口保護(hù)器或布置在腔室內(nèi)的多個(gè)窗口保護(hù)器。另選的是，所述窗口內(nèi)可以形成有多個(gè)T形或鳩尾形槽。所述窗口內(nèi)還可以形成有多個(gè)矩形槽，且抵靠所述窗口的內(nèi)表面安裝有具有相應(yīng)槽的窗口保護(hù)器。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供了第一感應(yīng)耦合等離子體處理設(shè)備。該等離子體處理設(shè)備包括具有頂開口的腔室。窗口密封了腔室的頂開口，而且該窗口具有暴露于腔室的內(nèi)部區(qū)域的內(nèi)表面。腔室內(nèi)布置有用于保護(hù)窗口的該內(nèi)表面的窗口保護(hù)器在。該窗口保護(hù)器被構(gòu)造成防止導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物以連續(xù)環(huán)的形式沉積在窗口的該內(nèi)表面上。
在一個(gè)實(shí)施方式中，窗口保護(hù)器以如下方式布置在腔室內(nèi)窗口保護(hù)器與窗口的該內(nèi)表面間隔開從0.02英寸到0.1英寸范圍內(nèi)的距離。在一個(gè)實(shí)施方式中，窗口保護(hù)器由導(dǎo)電材料構(gòu)成。在一個(gè)實(shí)施方式中，窗口保護(hù)器由絕緣材料構(gòu)成。在一個(gè)實(shí)施方式中，窗口保護(hù)器由具有良好附著特性的材料構(gòu)成。在一個(gè)實(shí)施方式中，窗口保護(hù)器為法拉第屏蔽的形狀。
本發(fā)明的另一方面提供了第二感應(yīng)耦合等離子體處理設(shè)備。該等離子體處理設(shè)備包括具有頂開口的腔室。腔室內(nèi)布置有用于保持被處理晶片的卡盤。窗口密封了腔室的頂開口，且該窗口具有暴露于腔室的內(nèi)部區(qū)域的內(nèi)表面。窗口的該內(nèi)表面上粘附有多個(gè)窗口保護(hù)器。這多個(gè)窗口保護(hù)器中的每一個(gè)都具有粘附到窗口的該內(nèi)表面上的上表面和暴露于腔室的內(nèi)部區(qū)域的下表面。每個(gè)窗口保護(hù)器的下表面的截面寬度都大于每個(gè)窗口保護(hù)器的上表面的截面寬度。此外，所述多個(gè)窗口保護(hù)器以間隔開的關(guān)系布置在窗口的該內(nèi)表面上，使得窗口的該內(nèi)表面的處于被處理的晶片的視線內(nèi)的每個(gè)區(qū)域都通過(guò)窗口的該內(nèi)表面的不處于被處理的晶片的視線內(nèi)的每個(gè)區(qū)域而與相鄰窗口保護(hù)器間隔開。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述多個(gè)窗口保護(hù)器中的每一個(gè)都由非磁性金屬構(gòu)成。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述多個(gè)窗口保護(hù)器中的每一個(gè)的截面都為T形。
本發(fā)明的再一方面提供了第三感應(yīng)耦合等離子體處理設(shè)備。該等離子體處理設(shè)備包括具有頂開口的腔室。窗口密封了腔室的頂開口，且窗口具有暴露于腔室的內(nèi)部區(qū)域的內(nèi)表面。窗口的該內(nèi)表面內(nèi)形成有多個(gè)槽，這多個(gè)槽布置成法拉第屏蔽的形狀。所述多個(gè)槽中的每一個(gè)都具有槽開口和槽寬度，且槽寬度大于槽開口。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述多個(gè)槽中的每一個(gè)都為直接切入窗口內(nèi)的T形槽或鳩尾形槽。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述多個(gè)槽中的每一個(gè)都為直接切入窗口內(nèi)的矩形槽，而且該等離子體處理設(shè)備還包括抵靠著窗口的該內(nèi)表面安裝的窗口保護(hù)器。窗口保護(hù)器內(nèi)形成有多個(gè)槽，形成在窗口保護(hù)器內(nèi)的多個(gè)槽對(duì)應(yīng)于形成在窗口內(nèi)的多個(gè)槽。形成在窗口內(nèi)的多個(gè)槽中的每一個(gè)都具有第一槽寬度，而形成在窗口保護(hù)器內(nèi)的多個(gè)槽的每一個(gè)都具有第二槽寬度，且第一槽寬度大于第二槽寬度。
應(yīng)理解，以上總體描述以及以下詳細(xì)描述僅為示例性和說(shuō)明性的，而不是對(duì)要求保護(hù)的本發(fā)明的限制。


結(jié)合在本說(shuō)明書中并構(gòu)成本說(shuō)明書一部分的附圖示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，并且與說(shuō)明書一起用于說(shuō)明本發(fā)明的原理。
圖1A為示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的等離子體處理設(shè)備的簡(jiǎn)化示意性剖面圖。
圖1B為示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的等離子體處理設(shè)備的簡(jiǎn)化示意性剖面圖。
圖2為圖1A所示的窗口保護(hù)器的俯視圖，其示出了該窗口保護(hù)器的其他細(xì)節(jié)。
圖3A為等離子體處理設(shè)備的簡(jiǎn)化剖面圖，其示出了在等離子體處理操作的過(guò)程中，圖1A所示的窗戶保護(hù)器如何在從晶片濺射材料時(shí)遮蔽介電窗口。
圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的沉積在介電窗口的內(nèi)表面上的濺射材料的形狀。
圖4為等離子體處理設(shè)備的簡(jiǎn)化剖面圖，其示出了在等離子體處理操作的過(guò)程中，圖1B所示的窗戶保護(hù)器如何在從晶片濺射材料時(shí)遮蔽介電窗口。
圖5A示出了本發(fā)明的另選實(shí)施方式，其中，在介電窗口內(nèi)直接切有T形或鳩尾形槽。
圖5B示出了本發(fā)明的另選實(shí)施方式，其中，在介電窗口內(nèi)直接切有矩形槽，并且抵靠著介電窗口的內(nèi)表面安裝有具有相應(yīng)槽的窗口保護(hù)器。
圖6示出了本發(fā)明的實(shí)施方式，其中，抵靠介電窗口的內(nèi)表面直接安裝有單個(gè)窗戶保護(hù)器。
圖7示出了本發(fā)明的實(shí)施方式，其中，介電窗口的內(nèi)表面的正下方布置有多個(gè)窗戶保護(hù)器。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的若干示例性實(shí)施方式。
圖1A為示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的感應(yīng)耦合等離子體處理設(shè)備的簡(jiǎn)化示意性剖面圖。如圖1A所示，在布置于由外殼的壁限定的腔室100內(nèi)的卡盤12上安裝有半導(dǎo)體晶片10。線圈14通過(guò)例如墊片(spacer)(未示出)支承在介電窗口16上方，該墊片可由合適的絕緣材料形成。介電窗口16通常由諸如熔融石英或氧化鋁(Al2O3)之類的絕緣介電材料形成。介電窗口16的主要作用是密封腔室100的頂開口，從而能在處理期間在腔室內(nèi)維持真空。在操作中，通過(guò)合適的氣體入口(未示出)將惰性氣體送入腔室100內(nèi)。來(lái)自RF電源18的高頻能量施加到線圈14上。流經(jīng)線圈14的高頻(RF)電流在腔室100內(nèi)感應(yīng)出電磁場(chǎng)，該電磁場(chǎng)作用于惰性氣體從而產(chǎn)生等離子體。在美國(guó)專利No.6,280,253 B1中闡述了關(guān)于感應(yīng)耦合等離子體處理設(shè)備的該結(jié)構(gòu)和操作的其他細(xì)節(jié)，這里通過(guò)引用并入該專利的內(nèi)容。
在腔室100內(nèi)介電窗口16的內(nèi)表面16a的正下方布置有窗口保護(hù)器20，該窗口保護(hù)器20遮住了介電窗口16的一部分使其不受蝕刻副產(chǎn)物(即從晶片上濺射的材料)的影響。如以下將要更加詳細(xì)說(shuō)明的那樣，窗口保護(hù)器20被構(gòu)造用于防止導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物以連續(xù)環(huán)的形式沉積到介電窗口16的內(nèi)表面16a上。窗口保護(hù)器20與介電窗口的內(nèi)表面16a之間的間隙應(yīng)足夠窄，以避免在該間隙中生成有任何有效的等離子體，但是應(yīng)足夠?qū)捯苑乐钩练e在窗口保護(hù)器和介電窗口上的導(dǎo)電膜與其他導(dǎo)電材料融合。在一個(gè)實(shí)施方式中，窗口保護(hù)器20與介電窗口16的內(nèi)表面16a之間的間隙在百分之幾英寸(例如，0.02至0.03英寸)和十分之一英寸(0.1英寸)之間。
可基于一些參數(shù)來(lái)選擇形成窗口保護(hù)器20的材料，這些參數(shù)包括與等離子體的相容性，以及相對(duì)于蝕刻副產(chǎn)物(即，從晶片上濺射的材料)的附著性質(zhì)。從晶片上濺射的材料附著在窗口保護(hù)器上是要考慮的因素，這是因?yàn)榇翱诒Ｗo(hù)器的剝落將限制清潔等離子體處理設(shè)備的二次清洗間平均清洗間隔時(shí)間(MTBC)。舉例來(lái)說(shuō)，窗口保護(hù)器可由絕緣材料、導(dǎo)電材料或具有良好附著性的材料制成。這里所使用的術(shù)語(yǔ)“具有良好的附著性的材料”是指濺射膜對(duì)其具有較高附著性的材料。
示例性絕緣材料包括與通常制成介電窗口的材料相同的材料，例如，熔融石英或氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)以及高阻抗性金剛砂(SiC)。示例性導(dǎo)電材料包括與通常制成限定腔室的外殼的材料相同的材料，例如鋁和陽(yáng)極氧化鋁。至于具有良好附著性的材料，一般而言，薄膜材料可更好地附著到具有相同(或大約相同)熱膨脹系數(shù)的其他材料上，從而在材料被加熱或冷卻時(shí)，應(yīng)力不會(huì)增大(build up)。具有良好附著性的材料的一個(gè)示例當(dāng)然是相同的材料。因此，在濺射鉑膜的情況下，濺射的鉑膜可良好地附著到鉑(或鍍鉑)窗口保護(hù)器上。
窗口保護(hù)器20通過(guò)支承件22支承在腔室100內(nèi)。如圖1A所示，支承件22緊固到限定了腔室100的外殼的側(cè)壁上。對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，支承件無(wú)需緊固到外殼的側(cè)壁上，而是可采用任何適當(dāng)?shù)臋C(jī)械支承方案來(lái)將窗口保護(hù)器20支承在腔室100內(nèi)。稍后將參照?qǐng)D2、3A和3B來(lái)描述有關(guān)窗口保護(hù)器的結(jié)構(gòu)和功能的其他細(xì)節(jié)。
圖1B為示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的感應(yīng)耦合等離子體處理設(shè)備的簡(jiǎn)化示意性剖面圖。圖1B所示的等離子體處理設(shè)備與圖1A所示的設(shè)備相同，只是多個(gè)窗口保護(hù)器20′取代了窗口保護(hù)器20。如圖1B所示，介電窗口16上附接有多個(gè)窗口保護(hù)器20′。具體而言，每個(gè)窗口保護(hù)器20′的上表面20′-1都附接在介電窗口16的內(nèi)表面16a上。窗口保護(hù)器20′可通過(guò)任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)附接到介電窗口16的內(nèi)表面16a上。窗口保護(hù)器20′可按照任何圖案布置在介電窗口16的內(nèi)表面16a上，只要能有效防止導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物以連續(xù)環(huán)的形式沉積到介電窗口的內(nèi)表面上即可。在一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)窗口保護(hù)器20′都具有呈T形的橫截面。通過(guò)該T形構(gòu)造，每個(gè)窗口保護(hù)器20′的下表面20′-2(即，暴露至腔室100的內(nèi)部區(qū)域的表面)的橫截面寬度都比每個(gè)窗口保護(hù)器20′的上表面20′-1的橫截面寬度要寬。稍后將參照?qǐng)D4來(lái)描述有關(guān)窗口保護(hù)器20′的結(jié)構(gòu)和功能的其他細(xì)節(jié)。
圖2為圖1A所示的窗口保護(hù)器20的俯視圖，其示出了該窗口保護(hù)器的其他細(xì)節(jié)。如圖2所示，窗口保護(hù)器20為呈法拉第屏蔽的物理形狀的相對(duì)薄的材料片。更具體而言，窗口保護(hù)器20呈圓形，并設(shè)有多個(gè)徑向延伸槽20a。所述徑向延伸槽20a防止了大幅電流以圓形圖案(即連續(xù)環(huán))的方式在窗口保護(hù)器20中流動(dòng)(在窗口保護(hù)器由導(dǎo)電材料形成的情況下)，從而使窗口保護(hù)器表現(xiàn)為對(duì)于線圈14與等離子體之間的感應(yīng)耦合相對(duì)“透明”。在一個(gè)實(shí)施方式中，窗口保護(hù)器的直徑為八分之一英寸。在一個(gè)實(shí)施方式中，窗口保護(hù)器20的直徑等于或稍大于正被處理的晶片的直徑。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將意識(shí)到可改變窗口保護(hù)器的尺寸來(lái)滿足具體應(yīng)用的要求。
這里使用的表達(dá)方式“連續(xù)環(huán)”以及“材料的連續(xù)環(huán)”指的是材料的圓帶，其能使所感應(yīng)的足以阻礙線圈與等離子體之間的感應(yīng)耦合以圓形圖案流動(dòng)。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將意識(shí)到，非常小的環(huán)中的感應(yīng)電流將有可能不足以阻礙線圈與等離子體之間的感應(yīng)耦合。舉例來(lái)說(shuō)，窗口保護(hù)器20中心處的小環(huán)(參見(jiàn)圖2)將不會(huì)阻礙線圈與等離子體之間的感應(yīng)耦合，這是因?yàn)楦袘?yīng)耦合等離子體的方位角(即圓形感應(yīng)電場(chǎng))在中心軸線上為零。相反，如果感應(yīng)電流要在較大環(huán)(即大得足以與窗口保護(hù)器20內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)徑向延伸槽20a交叉的環(huán))中流動(dòng)，則該感應(yīng)電流將足以阻礙線圈與等離子體之間的感應(yīng)耦合。
圖3A為等離子體處理設(shè)備的簡(jiǎn)化剖面圖，其示出了在感應(yīng)耦合等離子體處理操作過(guò)程中，圖1A所示的窗戶保護(hù)器20如何在從晶片上濺射材料時(shí)遮蔽介電窗口16。圖3A所示的向上箭頭表示從晶片10向窗口保護(hù)器20和介電窗口16的示意性視線。當(dāng)在等離子體處理操作期間從晶片10濺射材料時(shí)，濺射材料有可能沉積在處于晶片的視線內(nèi)的任何結(jié)構(gòu)上。如圖3A所示，濺射材料22a沉積在窗口保護(hù)器20的處于晶片10的視線內(nèi)的暴露內(nèi)表面上。濺射材料22a的形狀與窗口保護(hù)器20(參見(jiàn)圖2)的形狀相對(duì)應(yīng)。這樣，濺射材料22a內(nèi)就形成了間隙，從而沒(méi)有形成連續(xù)的材料環(huán)。濺射材料22b沉積在介電窗口16的內(nèi)表面16a上，因?yàn)榻殡姶翱诘膬?nèi)表面的一部分由于窗口保護(hù)器20內(nèi)存在徑向延伸槽20a而處于晶片10的視線內(nèi)。如圖3A所示，由于存在窗口保護(hù)器20，內(nèi)表面16a上的不處于晶片10視線內(nèi)的部分上沒(méi)有濺射到材料。沉積到介電窗口16的內(nèi)表面16a上的濺射材料22b的形狀在圖3B中示出，并與形成在窗口保護(hù)器20內(nèi)的槽20a的形狀相對(duì)應(yīng)。這樣，濺射材料22b內(nèi)也形成有間隙，從而沒(méi)有形成連續(xù)的材料環(huán)。
如上所述，濺射材料22a和濺射材料22b都不是連續(xù)環(huán)的形式。此外，濺射材料22a通過(guò)窗口保護(hù)器20與介電窗口16的內(nèi)表面16a之間的間隙而與濺射材料22b絕緣。因此，濺射材料22a和濺射材料22b將不會(huì)阻礙線圈與等離子體之間的感應(yīng)耦合。因此，濺射材料22a和濺射材料22b可累積成相當(dāng)?shù)暮穸?，而不?huì)對(duì)等離子體生成產(chǎn)生不利影響，而且能延長(zhǎng)等離子體處理的二次清洗間平均清洗間隔時(shí)間(MTBC)。
圖4為感應(yīng)耦合等離子體處理設(shè)備的簡(jiǎn)化剖面圖，其示出了在等離子體處理操作過(guò)程中，圖1B所示的窗戶保護(hù)器20′如何在從晶片濺射材料時(shí)遮蔽介電窗口16。圖4所示的向上箭頭表示從晶片10向窗口保護(hù)器20′和介電窗口16的示意性視線。如以上參照?qǐng)D3A所描述的那樣，在等離子體處理期間從晶片10濺射材料時(shí)，濺射材料有可能沉積在處于晶片視線上的任何結(jié)構(gòu)上。如圖4所示，濺射材料22a′沉積在每個(gè)窗口保護(hù)器20′的暴露內(nèi)表面20′-2上。由于窗口保護(hù)器20′彼此間隔開，所以濺射材料22a′包括多個(gè)間隔開的部分，從而不呈連續(xù)材料環(huán)的形式。濺射材料22b′沉積在介電窗口16的內(nèi)表面16a上，因?yàn)榻殡姶翱诘膬?nèi)表面的一些部分由于相鄰窗口保護(hù)器20′之間的間隔而處于晶片10的視線內(nèi)。如圖4所示，介電窗口16的內(nèi)表面16a的部分16a-1上沒(méi)有濺射到材料，這是因?yàn)榻殡姶翱诘膬?nèi)表面的這些部分由于窗口保護(hù)器20′的T形構(gòu)造而不處于晶片10的視線內(nèi)。這樣，濺射材料22b′就包括多個(gè)間隔開的部分，且濺射材料22b′的每個(gè)部分都通過(guò)其上沒(méi)有濺射到材料的部分16a-1而與相鄰的窗口保護(hù)器20′絕緣。
由于濺射材料22a′和濺射材料22b′都包括多個(gè)間隔開的部分，所以這些濺射材料都不呈連續(xù)環(huán)的形式。此外，濺射材料22a′通過(guò)介電窗口16的內(nèi)表面16a的其上沒(méi)有濺射到材料的部分16a-1而與濺射材料22b′和窗口保護(hù)器20′(可由導(dǎo)電材料，例如非磁性金屬形成)電絕緣。因此，濺射材料22a′和濺射材料22b′將不會(huì)阻礙線圈與等離子體之間的感應(yīng)耦合。這樣，濺射材料22a′和濺射材料22b′可累積成相當(dāng)?shù)暮穸?，而不?huì)對(duì)等離子體生成產(chǎn)生不利影響，從而能延長(zhǎng)等離子體處理設(shè)備的二次清洗間平均清洗間隔時(shí)間(MTBC)。
對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，可以按照不同于圖1A至圖4所示的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。舉例來(lái)說(shuō)，圖5A和圖5B中示出了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的兩個(gè)可選方式。首先參照?qǐng)D5A，介電窗口16′具有直接切入窗口的T形槽16′-1。在一個(gè)實(shí)施方式中，介電窗口16′包括多個(gè)槽16′-1，這些槽布置成法拉第屏蔽的形狀。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到槽16′-1的形狀不限于圖5A所示的T形，也可采用槽開口比槽寬窄的其他形狀，例如鳩尾形狀(參見(jiàn)圖6)。在利用介電窗口16′的等離子體蝕刻操作中，導(dǎo)電的蝕刻副產(chǎn)物將沉積在窗口內(nèi)表面16a′以及槽16′-1的處于晶片(圖5A中沒(méi)有示出晶片)視線內(nèi)的部分上。槽16′-1的表面的沒(méi)有處于晶片視線內(nèi)的部分(即，該表面的通過(guò)槽的窄開口與晶片阻隔開的部分)上將不會(huì)沉積導(dǎo)電的蝕刻副產(chǎn)物。槽表面的沒(méi)有沉積導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物的部分防止了沉積在介電窗口的內(nèi)表面上的導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物與沉積在槽表面上的導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物的電接觸。這樣，介電窗口內(nèi)的槽就防止了導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物以連續(xù)環(huán)的形式沉積在窗口的內(nèi)表面上。因此，沉積在介電窗口上的導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物將不會(huì)阻礙線圈與等離子體之間的感應(yīng)耦合。
轉(zhuǎn)到圖5B，介電窗口16″具有直接切入窗口的矩形槽16″-1。在一個(gè)實(shí)施方式中，介電窗口16″包括多個(gè)槽16″-1，這些槽布置成法拉第屏蔽的形狀。直接抵靠介電窗口16″的內(nèi)表面16″a安裝有窗口保護(hù)器20″。在一個(gè)實(shí)施方式中，窗口保護(hù)器20″設(shè)置有多個(gè)與介電窗口16″內(nèi)的槽16″-1相對(duì)應(yīng)的徑向延伸槽20″a，不過(guò)槽20″a的寬度小于槽16″-1的寬度。在利用介電窗口16″和窗口保護(hù)器20″的等離子體蝕刻處理期間，導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物會(huì)沉積在窗口保護(hù)器的暴露內(nèi)表面以及槽16″-1的處于晶片(圖5中沒(méi)有示出晶片)視線內(nèi)的部分上。槽16″-1的表面的沒(méi)有處于晶片視線內(nèi)的部分(即，該表面的通過(guò)窗口保護(hù)器內(nèi)的槽的窄開口與晶片阻隔開的部分)上將不會(huì)沉積導(dǎo)電的蝕刻副產(chǎn)物。槽表面的沒(méi)有沉積上導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物的部分防止了沉積在窗口保護(hù)器的內(nèi)表面上的導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物與沉積在窗口內(nèi)的槽的表面上的導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物電接觸。這樣，介電窗口內(nèi)的槽與窗口保護(hù)器內(nèi)的槽一起防止了導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物以連續(xù)環(huán)的形式沉積在窗口保護(hù)器的內(nèi)表面上和窗口內(nèi)的槽中。因此，沉積在窗口保護(hù)器和介電窗口上的導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物將不會(huì)阻礙線圈與等離子體之間的感應(yīng)耦合。
圖6示出了本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，直接抵靠介電窗口的內(nèi)表面安裝有單個(gè)窗口保護(hù)器。如圖6所示，利用合適的機(jī)械支承方案將窗口保護(hù)器20″-1安裝成直接抵靠著介電窗口16。窗口保護(hù)器20″-1可具有與圖1A和圖2所示的窗口保護(hù)器20相同的構(gòu)造，但是其設(shè)置有多個(gè)具有鳩尾形截面的徑向延伸槽20″-1a。在等離子體蝕刻操作期間，導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物會(huì)沉積到窗口保護(hù)器20″-1的暴露表面上以及介電窗口16的內(nèi)表面16a的處于晶片視線內(nèi)的部分上。
由于窗口保護(hù)器20″-1的構(gòu)造，這些沉積物都不會(huì)呈連續(xù)環(huán)的形式。導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物將不會(huì)沉積在介電窗口16的內(nèi)表面16a的不處于晶片視線內(nèi)的部分(即，介電窗口內(nèi)表面的通過(guò)槽的窄開口而與晶片阻隔開的部分)上。介電窗口16的內(nèi)表面16a的其上沒(méi)有沉積導(dǎo)電的蝕刻副產(chǎn)物的部分防止了沉積在介電窗口的內(nèi)表面上的導(dǎo)電的蝕刻副產(chǎn)物與沉積在窗口保護(hù)器20″-1的暴露表面上的導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物電接觸。這樣，窗口保護(hù)器20″-1內(nèi)的槽20″-1a的成形截面就防止了導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物以連續(xù)環(huán)的形式沉積在窗口保護(hù)器和介電窗口的內(nèi)表面上。因此，沉積在窗口保護(hù)器上的導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物以及沉積在介電窗口上的導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物都不會(huì)阻礙線圈與等離子體之間的感應(yīng)耦合。對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，徑向延伸槽20″-1a可具有與圖6所示的鳩尾形截面不同的成形截面。舉例而言，槽20″-1a還可具有T形截面。
圖7示出了本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中，在介電窗口的內(nèi)表面的正下方布置有多個(gè)窗口保護(hù)器。如圖7所示，多個(gè)窗口保護(hù)器20′-x按照以下方式被支承在腔室內(nèi)使得每個(gè)窗口保護(hù)器與介電窗口16的內(nèi)表面16a之間都存在間隙。在一個(gè)實(shí)施方式中，窗口保護(hù)器20′-x與介電窗口16的內(nèi)表面16a之間的間隙在百分之幾英寸(例如，0.02-0.03英寸)和十分之一英寸(0.1英寸)之間。每個(gè)窗口保護(hù)器20′-x都具有矩形截面，并可通過(guò)合適的支承方案支承在腔室內(nèi)。在等離子體蝕刻操作期間，濺射材料22a″沉積在每個(gè)窗口保護(hù)器20′-x的暴露內(nèi)表面20′-x1上。由于窗口保護(hù)器20′-x相互間隔開，所以濺射材料22a″包括多個(gè)隔開的部分，因而不呈連續(xù)材料環(huán)的形式。濺射材料22b″沉積在介電窗口16的內(nèi)表面16a上，因?yàn)榻殡姶翱诘膬?nèi)表面的一些部分由于相鄰窗口保護(hù)器20′-x之間的間隔而處于晶片(圖7中未示出)的視線內(nèi)。如圖7所示，介電窗口16的內(nèi)表面16a的部分16a-1上沒(méi)有濺射到材料，這是因?yàn)榻殡姶翱诘膬?nèi)表面的這些部分由于窗口保護(hù)器20′-x的矩形結(jié)構(gòu)與每個(gè)窗口保護(hù)器和介電窗口的內(nèi)表面組件的間隙的組合而沒(méi)有處于晶片的視線內(nèi)。因此，濺射材料22b″包括多個(gè)隔開的部分。
由于濺射材料22a″和濺射材料22b″都包括多個(gè)隔開的部分，所以這些濺射材料都不呈連續(xù)環(huán)的形式。此外，濺射材料22b″通過(guò)窗口保護(hù)器和介電窗口的內(nèi)表面之間的間隙而與濺射材料22a″和窗口保護(hù)器20′-x(可由導(dǎo)電材料形成)電絕緣。因此，濺射材料22a″和濺射材料22b″不會(huì)阻礙線圈與等離子體之間的感應(yīng)耦合。因此，濺射材料22a″和22b″能累積到相當(dāng)?shù)暮穸?，而不?huì)對(duì)等離子體生成產(chǎn)生不利影響，從而能延長(zhǎng)等離子體處理設(shè)備的二次清洗間平均清洗間隔時(shí)間(MTBC)。
在本發(fā)明的說(shuō)明書中使用時(shí)，“用于防止窗口的內(nèi)表面上以連續(xù)環(huán)形式沉積導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物的裝置”的表示方式包括此處示出并描述的所有窗口保護(hù)結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)包括通過(guò)間隙與窗口分開的單個(gè)窗口保護(hù)器(如圖1A和3A所示)、與窗口接觸的具有成形截面的單個(gè)窗口保護(hù)器(如圖6所示)、與窗口分開的多個(gè)窗口保護(hù)器(如圖7所示)、與窗口接觸的具有成形截面的多個(gè)窗口保護(hù)器(如圖1B和圖4所示)，以及其中直接切有槽的窗口(如圖5A(沒(méi)有窗口保護(hù)器)和圖5B(有窗口保護(hù)器)所示)。
總之，本發(fā)明提供了一種感應(yīng)耦合等離子體處理設(shè)備，該設(shè)備防止了導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物以連續(xù)環(huán)的形式沉積在窗口的內(nèi)表面上。已經(jīng)通過(guò)若干示例性實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員從對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明和實(shí)施中將顯見(jiàn)本發(fā)明的其他實(shí)施方式。以上所描述的實(shí)施方式和優(yōu)選特征應(yīng)認(rèn)為是示例性的，本發(fā)明由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種感應(yīng)耦合等離子體處理設(shè)備，該感應(yīng)耦合等離子體處理設(shè)備包括具有頂開口的腔室；用于密封所述腔室的所述頂開口的窗口，該窗口具有暴露于所述腔室的內(nèi)部區(qū)域的內(nèi)表面；以及布置在所述腔室內(nèi)用于保護(hù)所述窗口的所述內(nèi)表面的窗口保護(hù)器，該窗口保護(hù)器被構(gòu)造用于防止導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物以連續(xù)環(huán)的形式沉積在所述窗口的所述內(nèi)表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理設(shè)備，其中，所述窗口保護(hù)器按照以下方式布置在所述腔室內(nèi)使得所述窗口保護(hù)器與所述窗口的所述內(nèi)表面隔開從0.02英寸到0.1英寸范圍內(nèi)的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理設(shè)備，其中，所述窗口保護(hù)器由導(dǎo)電材料構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理設(shè)備，其中，所述窗口保護(hù)器由絕緣材料構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理設(shè)備，其中，所述窗口保護(hù)器由具有良好附著特性的材料構(gòu)成。
6.一種感應(yīng)耦合等離子體處理設(shè)備，該感應(yīng)耦合等離子體處理設(shè)備包括具有頂開口的腔室；用于密封所述腔室的所述頂開口的窗口，該窗口具有暴露于所述腔室的內(nèi)部區(qū)域的內(nèi)表面；以及布置在所述腔室內(nèi)用于保護(hù)所述窗口的所述內(nèi)表面的窗口保護(hù)器，該窗口保護(hù)器呈法拉第屏蔽的形狀，而且所述窗口保護(hù)器與所述窗口的所述內(nèi)表面隔開從0.02英寸到0.1英寸范圍內(nèi)的距離。
7.一種感應(yīng)耦合等離子體處理設(shè)備，該感應(yīng)耦合等離子體處理設(shè)備包括具有頂開口的腔室；布置在所述腔室內(nèi)用于保持被處理晶片的卡盤；用于密封所述腔室的所述頂開口的窗口，該窗口具有暴露于所述腔室的內(nèi)部區(qū)域的內(nèi)表面；以及附接在所述窗口的所述內(nèi)表面上的多個(gè)窗口保護(hù)器，所述多個(gè)窗口保護(hù)器中的每一個(gè)都具有附接到所述窗口的所述內(nèi)表面上的上表面和暴露于所述腔室的所述內(nèi)部區(qū)域的下表面，每個(gè)窗口保護(hù)器的所述下表面的截面寬度都大于每個(gè)窗口保護(hù)器的所述上表面的截面寬度，而且所述多個(gè)窗口保護(hù)器以間隔開的關(guān)系布置在所述窗口的所述內(nèi)表面上，使得所述窗口的所述內(nèi)表面的處于被處理的晶片的視線內(nèi)的每個(gè)區(qū)域都通過(guò)所述窗口的所述內(nèi)表面的不處于被處理的晶片的視線內(nèi)的區(qū)域與相鄰窗口保護(hù)器隔開。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子體處理設(shè)備，其中，所述多個(gè)窗口保護(hù)器中的每一個(gè)都由非磁性金屬構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子體處理設(shè)備，其中，所述多個(gè)窗口保護(hù)器中的每一個(gè)的截面都為T形。
10.一種感應(yīng)耦合等離子體處理設(shè)備，該感應(yīng)耦合等離子體處理設(shè)備包括具有頂開口的腔室；以及用于密封所述腔室的所述頂開口的窗口，該窗口具有暴露于所述腔室的內(nèi)部區(qū)域的內(nèi)表面，所述窗口的所述內(nèi)表面內(nèi)形成有多個(gè)槽，所述多個(gè)槽被布置成法拉第屏蔽的形狀，而且所述多個(gè)槽中的每一個(gè)都具有槽開口和槽寬度，且槽寬度大于槽開口。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的等離子體處理設(shè)備，其中，所述多個(gè)槽中的每一個(gè)都為直接切入所述窗口內(nèi)的T形槽或鳩尾形槽。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的等離子體處理設(shè)備，其中，所述多個(gè)槽中的每一個(gè)都為直接切入所述窗口內(nèi)的矩形槽，而且所述等離子體處理設(shè)備還包括抵靠著所述窗口的所述內(nèi)表面安裝的窗口保護(hù)器，所述窗口保護(hù)器內(nèi)形成有多個(gè)槽，形成在所述窗口保護(hù)器內(nèi)的所述多個(gè)槽對(duì)應(yīng)于形成在所述窗口內(nèi)的所述多個(gè)槽，形成在所述窗口內(nèi)的所述多個(gè)槽中的每一個(gè)都具有第一槽寬度，而形成在所述窗口保護(hù)器內(nèi)的所述多個(gè)槽中的每一個(gè)都具有第二槽寬度，第一槽寬度大于第二槽寬度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的等離子體處理設(shè)備，其中，所述窗口保護(hù)器由導(dǎo)電材料構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的等離子體處理設(shè)備，其中，所述窗口保護(hù)器由絕緣材料構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的等離子體處理設(shè)備，其中，所述窗口保護(hù)器由具有良好附著特性的材料構(gòu)成。
16.一種感應(yīng)耦合等離子體處理設(shè)備，該感應(yīng)耦合等離子體處理設(shè)備包括具有頂開口的腔室；用于密封所述腔室的所述頂開口的窗口，該窗口具有暴露于所述腔室的內(nèi)部區(qū)域的內(nèi)表面；以及用于保護(hù)所述窗口的所述內(nèi)表面，使其上免于以連續(xù)環(huán)的形式沉積導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種濺射蝕刻金屬層所用窗口保護(hù)器。感應(yīng)耦合等離子體處理設(shè)備包括具有頂開口的腔室(100)。窗口(16)密封了腔室的頂開口，而且該窗口具有暴露于腔室的內(nèi)部區(qū)域的內(nèi)表面。腔室內(nèi)布置有用于保護(hù)窗口的內(nèi)表面的窗口保護(hù)器(20)。窗口保護(hù)器(20)被構(gòu)造用于防止導(dǎo)電蝕刻副產(chǎn)物以連續(xù)環(huán)的形式沉積在窗口的內(nèi)表面上。在一個(gè)可選實(shí)施方式中，窗口的內(nèi)表面上附接有多個(gè)窗口保護(hù)器(20’)。在另一實(shí)施方式中，窗口內(nèi)形成有多個(gè)T形或鳩尾形槽。在另一實(shí)施方式中，窗口內(nèi)形成有多個(gè)矩形槽，并且抵靠著窗口的內(nèi)表面安裝有具有相應(yīng)槽的窗口保護(hù)器。
文檔編號(hào)C23C16/505GK101094938SQ200580045268
公開日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者亞瑟·M·霍華德, 倪圖強(qiáng) 申請(qǐng)人:拉姆研究公司