專利名稱：具有圓形地對稱于濺射靶材的rf及dc饋給的物理氣相沉積反應(yīng)器的制作方法
具有圓形地對稱于濺射靶材的RF及DC饋給的物理氣相沉
積反應(yīng)器
背景技術(shù)：
等離子體增強(qiáng)物理氣相沉積工藝(PEPVD)被用來在半導(dǎo)體晶片上沉積金屬膜，例如銅膜，以形成電互連。在載氣(例如，氬氣)存在的情況下，施加高直流(D.C.)功率至位于晶片上方的銅靶材。PEPVD工藝通常依賴于極窄的離子速度角分布，以將金屬沉積在高深寬比開孔的側(cè)壁和底部上。其中一問題在于如何相對于沉積在開孔底部上的材料量將足夠量的材料沉積在開孔側(cè)壁上。另一問題是避免因為靠近開孔頂部邊緣處的沉積作用較快而造成夾合情形(pinch-off)。當(dāng)特征結(jié)構(gòu)尺寸逐漸縮小，典型開孔的深寬比(深度/寬度)逐漸提高，目前微電子特征結(jié)構(gòu)的尺寸已縮減至約22納米(nm)。當(dāng)縮小幅度越大時， 在各個開孔底部或底面上形成指定沉積厚度的情況下，要在開孔側(cè)壁上達(dá)到最小沉積厚度這件事將更加困難。已通過使離子速度角分布更窄、增加從晶片到濺射靶材的距離(例如， 至300mm或更多)以及降低腔室壓力(例如，低于ImT)的方式來解決開孔深寬比提高帶來的問題。此做法會在靠近晶片邊緣處的薄膜特征結(jié)構(gòu)中觀察到一個問題，就是當(dāng)特征結(jié)構(gòu)尺寸極小時，每個高深寬比開孔的一部份側(cè)壁會被靶材的主要部份所遮蔽，因為較小的特征結(jié)構(gòu)尺寸需要配合較大的“晶片至靶材”間距。此種遮蔽效應(yīng)(大部份發(fā)生在靠近晶片邊緣處)使在側(cè)壁的被遮蔽部份上達(dá)到最小沉積厚度這件事雖非不可能達(dá)到，但卻相當(dāng)困難。隨著尺寸更進(jìn)一步縮小，可能需要進(jìn)一步降低腔室壓力(例如低于ImT)及增加晶片至濺射靶材的間距，卻將使上述問題更加惡化。另一相關(guān)問題是必需以高直流功率(例如，千瓦的功率水平)來驅(qū)動濺射靶材 (例如，銅)，以確保適當(dāng)?shù)碾x子流跨越很大的“晶片至靶材”間距而流向晶片。這種高水平的直流功率會快速消耗靶材而提高成本，并且產(chǎn)生極高的沉積速度，使得整個處理過程在少于五秒的時間內(nèi)完成。如此快的處理過程難以控制，也只能做極少調(diào)整或無法調(diào)整。此外，該短處理持續(xù)時間約為射頻(RF)源功率阻抗匹配器用來穩(wěn)定后續(xù)等離子體點火所需的時間的40%，使得該處理過程的約40%是在該阻抗匹配與所輸送功率達(dá)到穩(wěn)定之前執(zhí)行的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種等離子體反應(yīng)器的濺射靶材的射頻饋給系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一導(dǎo)電外殼，該外殼位于頂壁上方且具有一頂蓋，該頂蓋面對著該頂壁。一旋轉(zhuǎn)磁體組件被容納在該外殼內(nèi)，且包含一旋轉(zhuǎn)軸、一徑向手臂組件及一磁體，該徑向手臂組件在其內(nèi)端處耦合至該旋轉(zhuǎn)軸，并且該磁體耦合至該徑向手臂組件的外端。該外殼的頂蓋具有一中央開口，該旋轉(zhuǎn)軸軸向地延伸通過該中央開口。一導(dǎo)電中空圓筒位于該頂蓋上且圍繞著該旋轉(zhuǎn)軸延伸在該頂蓋上方的部份。一徑向射頻連接桿從該中空圓筒徑向地延伸出。該射頻連接桿連接至一射頻功率源的一阻抗匹配器。一徑向直流連接桿從該中空圓筒徑向地延伸出。一直流功率源連接至該直流連接桿。該射頻連接桿與該直流連接桿從該中空圓筒的多個位置延伸出，且這些位置彼此之間有一定的角度偏移，在一實施例中這些位置彼此偏移約180度。這些連接桿、該中空圓筒、該頂蓋、該外殼以及該頂壁是導(dǎo)電的，并且提供至濺射靶材的電路徑。


為了能詳細(xì)了解并且獲得本發(fā)明的示范實施例，參照繪示于附圖中的數(shù)個本發(fā)明實施例對本發(fā)明做更具體描述，且概要整體如上。應(yīng)了解，某本文中未對某些已知工藝進(jìn)行討論，以避免混淆本發(fā)明。圖1是根據(jù)一實施例的等離子體反應(yīng)器的簡化正視圖。圖2是對應(yīng)于圖1的平面圖。圖3是圖1的反應(yīng)器中的上部外殼的實施例的詳細(xì)放大圖。圖4是圖1的反應(yīng)器中的上部外殼的另一實施例的詳細(xì)放大圖。圖5是顯示射頻和直流電流流至圖1的反應(yīng)器中的濺射靶材的簡化視圖。圖6是對應(yīng)于圖5的平面圖，其繪示流至該靶材的直流電流。圖7是對應(yīng)于圖5的平面圖，其繪示流至該靶材的射頻電流。圖8顯示在源功率產(chǎn)生器處的電壓波動測試數(shù)據(jù)的比較圖。圖9是對應(yīng)于沉積膜厚度分布情形的測試數(shù)據(jù)比較圖。為了便于了解，盡可能使用相同的組件符號來代表各圖中共有的相同組件。無需進(jìn)一步說明便能理解到一實施例中的特征結(jié)構(gòu)和組件可有利地并入其它實施例中。然而， 需說明的是，附圖中所顯示的僅為本發(fā)明的代表性實施例，不應(yīng)用來限制本發(fā)明范圍，本發(fā)明可能允許其它等效實施例。
具體實施例方式發(fā)明人近來已解決上述與晶片上薄膜特征結(jié)構(gòu)的遮蔽效應(yīng)有關(guān)的問題。解決的技術(shù)方案包括提供一極窄的晶片至靶材間距(例如，約晶片直徑的六分之一)、使用非常高的腔室壓力(例如約IOOmT,或可使離子碰撞平均自由程約為該間距的1/20的壓力)，以及通過施加VHF源功率至靶材并且提供一通過晶片的低阻抗VHF接地返回路徑來提高晶片表面處的等離子體密度。此技術(shù)方案詳載于Daniel Hoffman等人于2008年3月14日提交且發(fā)明名稱為「PHYSICAL VAPOR DEPOSITION METHOD WITH A SOURCE OF ISOTROPIC ION VELOCITY DISTRIBUTION AT THE WAFER SURFACE」的同在申請中的美國專利申請序號 12/077067申請中，該申請受讓于本發(fā)明的受讓人，且其揭示內(nèi)容以引用方式納入本文中以供參考。實施此技術(shù)方案時，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，縮減晶片至靶材的間距容易使處理過程中輸送至靶材的射頻功率分布變得不對稱。具體而言，由于中央軸被磁控管旋轉(zhuǎn)設(shè)備占據(jù)，所以射頻功率必需于偏離軸的連接處(off-axis connect)施加至位于濺射靶材上方的一頂部結(jié)構(gòu)(例如，頂壁)。每當(dāng)磁控管組件的旋轉(zhuǎn)磁體通過該偏軸射頻功率連結(jié)點的下方時，會短暫地提升耦合至等離子體的射頻，同時改變等離子體條件(例如，呈現(xiàn)給VHF功率的等離子體負(fù)載阻抗)。連接在靶材上方另一偏軸位置處的直流功率可能受到這些改變的影響。此類波動現(xiàn)象伴隨著該磁體每次通過偏軸射頻功率連接處而發(fā)生。雖然此類波動在具有大的晶片至靶材間距(例如，300mm)的常規(guī)反應(yīng)器中不會造成問題，然而發(fā)明人尋求以極小的晶片至靶材間距(如上所述約5cm)來進(jìn)行操作，而在此種間距下，這些波動則與晶片密切相關(guān)。上述問題的一現(xiàn)象是晶片表面上呈現(xiàn)不均勻沉積的方位角圖案，這反應(yīng)出靶材上方的射頻功率和直流功率連結(jié)的偏軸位置。在一實例中，在該方位角方向中的最小與最大沉積膜厚度之間的偏差量為26%。另一個現(xiàn)象是等離子體不穩(wěn)定性或等離子體阻抗的波動，在較高腔室壓力下VHF阻抗匹配器無法跟上等離子體阻抗波動，從而導(dǎo)致失去了工藝控制，并且在某些情況下，造成VHF產(chǎn)生器會自動停機(jī)。另一現(xiàn)象是在晶片支撐基座下方的等離子體穿透作用以及損害這些未受保護(hù)的構(gòu)件，而造成污染。阻抗波動會使可用的腔室壓力范圍降至低于所期望的壓力。一相關(guān)問題是，若直流(DC)功率水平降低，根據(jù)上述本發(fā)明的一方面，因磁體在靶材上方與射頻連結(jié)點下方的通過動作所造成的等離子體條件波動(例如，電壓突降)導(dǎo)致在直流電源中發(fā)生自動抗電弧特性(automatic anti-arcing features)，而造成直流電源停工。使用VHF產(chǎn)生器也可能發(fā)生類似效應(yīng)，使得直流功率或射頻功率任一者或兩者可能隨著磁體的每次旋轉(zhuǎn)而震蕩。這些問題導(dǎo)致難以在高腔室壓力 (例如，約IOOmT)下采用發(fā)明人的方法執(zhí)行一可實施工藝。通過在整個靶材上提供VHF功率及DC功率兩者的圓形對稱分布，可解決因晶片至靶材間距很小所帶來的問題。一非磁性金屬外殼罩住供磁體在腔室頂壁上方旋繞的空間。 磁體旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸延伸通過位于該導(dǎo)電外殼的頂壁中的中央開口。一導(dǎo)電中空圓筒環(huán)繞著該軸并且從該導(dǎo)電外殼的頂壁向上延伸，該導(dǎo)電外殼頂壁與該磁體旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸共軸心。該VHF 阻抗匹配器的輸出端耦合至該中空圓筒的側(cè)壁。該直流電源亦耦合至該中空圓筒的側(cè)壁。 該直流與射頻連接點則繞著該導(dǎo)電中空圓筒而互相偏移約180度。來自VHF阻抗匹配器以及來自直流電源的電流繞著該中空圓筒對稱地循環(huán)，并且到達(dá)該金屬外殼的頂壁時呈圓形對稱分布，并且這些電流于該處以圓形對稱的方式耦合至該腔室頂壁和濺射靶材。這些電流分布實質(zhì)上不受該金屬外殼內(nèi)的磁體旋轉(zhuǎn)動作與位置的影響。這是因為，圓形對稱的射頻和直流電流分布不會隨著磁體旋轉(zhuǎn)而波動。因而可避免發(fā)生上述的等離子體波動情形。 當(dāng)無此類波動時，可克服對于腔室壓力的諸多限制，且允許使用期望的高腔室壓力(例如， IOOmT)而不會造成震蕩或其它不穩(wěn)定性。此外，盡管大幅減少晶片至靶材的間距(例如，對于300mm的晶片而言使用55mm的間距)，沉積厚度并沒有因濺射靶材上方的射頻或直流功率連接點的偏軸位置而產(chǎn)生不均勻的方位角圖案。相較于使用常規(guī)不對稱射頻饋給所獲得的27%的偏差，在一可實施的范例中，在方位角方向上的最大膜厚度和最小膜厚度之間的偏差量僅有0. %。此外，由于已消除因磁體旋轉(zhuǎn)所造成的等離子體波動，因此可避免等離子體穿透至晶片下方的腔室區(qū)域中。圍繞著該磁體旋轉(zhuǎn)空間的導(dǎo)電中空圓筒及導(dǎo)電外殼皆是施加至靶材的VHF源功率的導(dǎo)體。使用一外導(dǎo)電遮蔽罩環(huán)繞著該導(dǎo)電外殼，以提供射頻遮蔽作用。該遮蔽罩接地， 并且藉由一絕緣空間與該外殼隔開來，該絕緣空間可能含空氣，或是填充絕緣材料，例如塑料。若該絕緣空間主要填充空氣，則可通過沿該空間以一定周期間隔來放置多個小塑料間隔件來保持該隔開距離?？赏ㄟ^在該絕緣空間中提供具有低介電常數(shù)的材料(例如，空氣) 來減小因寄生電容所造成的功率損失。還可在該遮蔽罩和該外殼之間提供大的隔開距離來進(jìn)一步減少寄生電容。在一實施例中，該遮蔽罩所展現(xiàn)出的寄生電容約為14皮法拉第，并且表現(xiàn)出在60MHz約為0. 2 Ω的阻抗。
為了避免發(fā)生電弧或是絕緣材料擊穿，該隔開距離要夠大，使得該頂壁上的電壓在整個絕緣空間中形成的電場不會超過該絕緣材料的電擊穿臨界值。若該外殼至該遮蔽罩的隔開空間內(nèi)填充以空氣，則該隔開距離要夠大而足以將電場限制在30000伏特/厘米 (空氣的電擊穿臨界值)。在一實例中，來自射頻功率源約500伏特的VHF功率、來自直流功率源約500伏特的直流功率以及來自施加于晶片且通過頂壁返回的偏壓電壓的約100伏特射頻功率可能在該頂壁上造成約1100伏特的電壓。在此實例中，該隔開距離可能需要至少約0. 3mm。圖1和2顯示用以在一工件(例如，半導(dǎo)體晶片)上執(zhí)行等離子體增強(qiáng)物理氣相沉積的等離子體反應(yīng)器。一圓筒狀側(cè)壁102、一頂壁104及底壁106圈圍出一真空腔室100。 位于腔室100內(nèi)的工件支撐基座108由位于腔室100內(nèi)的舉升組件110所支撐，并且該工件支撐基座108具有一工件支撐表面108a面對著該頂壁104。一工件(例如，半導(dǎo)體晶片 112)可固持在該支撐表面108a上。濺射靶材114置于該頂壁104的內(nèi)表面上并且具有一主表面11 面對著該基座108的支撐表面108a。處理區(qū)域116定義在該支撐表面108a與該靶材主表面Ha之間。一環(huán)狀陶瓷間隔件118圍繞著該濺射靶材114的側(cè)邊緣114b。環(huán)形限定裙部120圍繞著該處理區(qū)域116并且從該陶瓷間隔件軸向延伸至該支撐基座108的頂部周長邊緣108b。氣體注入噴嘴122在多個間隔開來的位置處延伸貫穿該側(cè)壁102，且耦合至一中空氣體分配環(huán)124。處理氣體源1 透過一質(zhì)量流量控制器或閥1 提供一處理氣體至該氣體分配環(huán)124。一真空泵130經(jīng)由穿通該底壁106的一通道132而耦合至該腔室100。一真空控制閥133控制該腔室壓力。該晶片支撐基座108可包含一內(nèi)部電極134。若該基座108實施為一靜電吸盤， 則一可控直流電壓源135可連接至該基座的內(nèi)部電極134。為了控制晶片122表面處的離子能量，一低頻射頻偏壓功率產(chǎn)生器136可透過一射頻阻抗匹配器137連接至該電極134。 此外，一中頻或高頻射頻偏壓功率產(chǎn)生器138可透過一阻抗匹配器139連接至該電極134。一包圍件(enclosure) 140位于該頂壁104上方，且包含一磁控管組件142。該磁控管組件142含有一磁體144以及一軸148，該磁體144支撐在一徑向手臂146上，以及該軸支撐著該手臂146。該徑向手臂146具有分開的關(guān)節(jié)手臂區(qū)段146a和146b。一旋轉(zhuǎn)致動器150旋轉(zhuǎn)該軸148，而造成該磁體144在該頂壁104上方執(zhí)行一軌道式旋轉(zhuǎn)運動。該包圍件140包含一包圍件側(cè)壁152及一包圍件蓋154。該蓋具有一中央圓形開口 156，該軸 148穿過該中央圓形開口 156而延伸在該徑向手臂146與位于該包圍件140外部的旋轉(zhuǎn)致動器150之間。當(dāng)通過將射頻源功率耦合至位于該腔室頂壁104上的一偏軸點(off-axis point)或位于該外殼蓋巧4上的一偏軸點(其為兩種可能的范例)而施加該射頻源功率至靶材114時，會帶來等離子體波動的問題。射頻功率分布必然會集中在該施加點，導(dǎo)致不均勻的方位角射頻功率分布。當(dāng)磁體144通過對齊該射頻功率施加點的旋轉(zhuǎn)點時，耦合至該等離子體的功率會有短暫的高峰波動，而導(dǎo)致如說明書前述內(nèi)容中討論的工藝波動情形。為了避免此種射頻功率的不對稱分布，在該外殼140的頂部上提供一種與對稱軸同心的對稱導(dǎo)體，以用于施加射頻功率和直流功率至靶材114。明確而言，一導(dǎo)電中空圓筒 158環(huán)繞著該軸148而從該圓形開口 156的邊緣朝向遠(yuǎn)離該包圍件140的方向延伸。一射頻連接桿160從該中空圓筒158徑向地向外延伸。一射頻阻抗匹配器162耦合至該射頻連接桿160的外端。一射頻功率產(chǎn)生器164耦合至該射頻阻抗匹配器162。一直流連接桿166 從該中空圓筒158朝著與該射頻連接桿160相反的方向徑向向外延伸。一直流功率源168 耦合至該直流連接桿166的外端。該直流連接桿166可能連接至該直流電源168的一射頻阻隔濾波器169。該中空圓筒158、這些連接桿160和166、該包圍件140以及該頂壁104是由非磁性導(dǎo)電材料制成，例如鋁。這些連接桿160和166以及該圓筒158可由銅制成，以提供高導(dǎo)電性的電流路徑。來自產(chǎn)生器164的射頻電流以圓形方式繞著該中空圓筒158流動，以沿著該包圍件140的周長均勻分布且均勻施加至靶材114。來自直流功率源168的直流電流以圓形方式繞著該中空圓筒158流動，以沿著該包圍件140的周長均勻分布且均勻施加至靶材114。靶材114通常為金屬，其將沉積在該工件112上。圖3是鋁包圍件140的放大圖。一接地射頻遮蔽罩170環(huán)繞著該包圍件140且其形狀與該包圍件140共形。該接地遮蔽罩170包含一圓筒狀側(cè)壁172及一環(huán)形頂部174，該環(huán)形頂部174具有一圓形通道176，且該圓筒158延伸通過該圓形通道。該接地遮蔽罩更包含一圓筒套178，其與該中空圓筒158共軸。該接地遮蔽罩170可由非磁性金屬材料構(gòu)成， 例如鋁或銅。藉由一絕緣空間180將該遮蔽罩170與該包圍件140隔開。在一實施例中， 以一具有低介電常數(shù)的介電材料來填充該空間180。適當(dāng)材料的一范例是塑料材料，例如 G-IO塑料。圖4顯示一實施例，該實施例中，在該空間180中主要填充空氣，并且以數(shù)個小間隔件182來保持該空間180。間隔件182可由介電材料形成，例如G-IO塑料。通過減小該空間180的介電常數(shù)，可減少寄生電容。舉例而言，這些間隔件182可能占據(jù)該空間180 極小的體積百分比，并且以具有最小介電常數(shù)的物質(zhì)(例如，空氣)來填充剩余的空間180。 可通過提高跨該空間180的間隙距離D來進(jìn)一步減少寄生電容。在一實施例中，這些連接桿160和166可通過位于該接地遮蔽罩170的圓筒套178中個別的開口 184。多個環(huán)形絕緣環(huán)186插入這些開口 184中，以在連接桿160、166與個別開口 184的邊緣間提供絕緣。該空間180的間隙距離D足夠大，使得跨越該間隙的電場不超過該空間180中的介電材料(例如，空氣或塑料)的擊穿臨界值。舉例而言，在跨越該絕緣空間180的間隙距離D中可能有1100至1200伏特的電壓差。此現(xiàn)象可能發(fā)生在當(dāng)該射頻產(chǎn)生器164在該外殼140上施加約500伏特的平均射頻電壓，該直流功率源168在該外殼140上施加約500 伏特的直流電壓，以及透過該外殼140返回的射頻偏壓功率則可能施加額外的500伏特時。 在此情況下，若以空氣(擊穿臨界值為33000伏特/厘米)填充該空間180，則所需的間隙距離D的最小值將約為0. 3mm。圖5的簡化圖顯示來自該射頻和直流導(dǎo)體連接桿160和166的射頻電流與直流電流軸向流動，并且向下流至該圓筒158，通過該頂壁104而至該靶材114。圖6是對應(yīng)于圖5 的平面圖，其顯示繞著該中空圓筒158的直流電流環(huán)形流動，以及在該外殼蓋巧4上的徑向直流電流。圖7是對應(yīng)于圖5的另一平面圖，其顯示繞著該中空圓筒158的射頻電流環(huán)形流動，以及在該外殼蓋上的徑向射頻電流。繞著該中空圓筒158的環(huán)形電流有助于將該電流分布轉(zhuǎn)換成圓形對稱且均勻的分布。這可實質(zhì)消除因磁體144旋轉(zhuǎn)所造成的等離子體波動，并且此結(jié)果可由圖8的測試數(shù)據(jù)比較圖獲得證實。圖8的曲線圖的縱軸表示在VHF靶材源功率產(chǎn)生器(例如，圖1實施例中的產(chǎn)生器164)的輸出點所測得的射頻電壓，同時水平軸代表時間。該虛線代表在射頻功率施加至該外殼140的蓋IM上的偏軸連接點時，于反應(yīng)器中測得的數(shù)據(jù)。該虛線的最小和最大射頻電壓之間的偏差值超過沈％。該實線代表在圖1的同軸射頻饋給反應(yīng)器中測得的數(shù)據(jù)，該實線的最小和最大射頻電壓之間的偏差值大幅減小至0. 7%。此結(jié)果反映出高穩(wěn)定或平靜運作情形可獲得下列改善(1)該射頻產(chǎn)生器與阻抗匹配器可在更廣的腔室壓力范圍中(例如范圍可至高于IOOmT的期望高壓)保持穩(wěn)定運作；( 不會周期性地激發(fā)等離子體而穿透至晶片支撐基座下方；C3)避免或降低電弧或擊穿情形；(4)降低源功率電壓的波動能提高效率；( 能降低直流功率水平，又不會使直流功率電弧保護(hù)電路做出錯誤警報；(6)可降低晶片至靶材間距(例如，降到約5cm)， 而不會使晶片上的沉積厚度分布產(chǎn)生方位角不均勻性。消除晶片上的方位角不均勻性這一最終結(jié)果，可從圖9的比較測試數(shù)據(jù)來獲得證實。圖9的縱軸對應(yīng)于薄層電阻，薄層電阻是沉積厚度的一種指標(biāo)，同時水平軸代表在晶片上沿著一選定徑向線的徑向位置。圖9的虛線代表使用如說明書先前所述的常規(guī)偏軸射頻饋給方式提供射頻功率至靶材所測得的數(shù)據(jù)。該虛線展現(xiàn)的方位角不均勻性表示該最小值與最大值的偏差量為25%。圖9的實線代表使用圖1反應(yīng)器的同軸射頻饋給方式所測得的數(shù)據(jù)，其中該最小與最大值之間的方位角偏差量已減小至5%。圖9中清楚顯示該虛線的不對稱性，該虛線曲線顯示出從左到右明顯向上偏斜。該實線曲線則清楚呈現(xiàn)對稱，代表使用圖1的反應(yīng)器能夠達(dá)成方位角對稱性。雖然以上內(nèi)容揭示本發(fā)明的多個實施例，但在不偏離本發(fā)明基本范圍的情況下， 當(dāng)可做出本發(fā)明的其它或進(jìn)一步實施例。本發(fā)明范圍由后附權(quán)利要求書所界定。
權(quán)利要求
1.一種等離子體反應(yīng)器，包括反應(yīng)腔室，其包含頂壁、濺射靶材及晶片支撐基座，該濺射靶材鄰近該頂壁，該晶片支撐基座位于該腔室中且面對該濺射靶材；導(dǎo)電外殼，位于該頂壁上方且具有頂蓋，該頂蓋面對該頂壁；旋轉(zhuǎn)磁體組件，其被容納在該外殼中并且包含旋轉(zhuǎn)軸、徑向手臂組件及磁體，該徑向手臂組件在其內(nèi)端處耦合至該旋轉(zhuǎn)軸，且該磁體耦合至該徑向手臂組件的外端，該外殼的頂蓋包含中央開口，該旋轉(zhuǎn)軸軸向地延伸通過該中央開口 ；導(dǎo)電中空圓筒，位于該頂蓋上并且圍繞著該旋轉(zhuǎn)軸延伸在該頂蓋上方的一部份； 徑向射頻連接桿，從該中空圓筒徑向地延伸出；以及射頻功率源，其包含射頻產(chǎn)生器及射頻阻抗匹配器，該阻抗匹配器連接至該射頻連接桿的外端。
2.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，更包括 徑向直流連接桿，其從該中空圓筒徑向地延伸出；直流功率源，其包含直流電源及射頻阻隔濾波器，該射頻阻隔濾波器連接至該直流連接桿的外端。
3.如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其中該射頻連接桿及該直流連接桿從該中空圓筒上的多個位置伸出，該些位置彼此之間呈角度偏移。
4.如權(quán)利要求3所述的反應(yīng)器，其中這些位置偏移約180°。
5.如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其中這些連接桿、該中空圓筒、該頂蓋、該外殼及該頂壁是導(dǎo)電的，并且提供至該濺射靶材的電路徑。
6.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，更包括 電極，位于該晶片支撐基座中；射頻偏壓功率源，耦合至該晶片支撐基座。
7.如權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器，其中該射頻偏壓功率源包括 高頻射頻功率產(chǎn)生器及高頻阻抗匹配器，連接至該電極；低頻射頻功率產(chǎn)生器及低頻阻抗匹配器，連接至該電極。
8.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，更包括射頻遮蔽罩，該射頻遮蔽罩包括 導(dǎo)電側(cè)壁，其圍繞著該外殼并且與該外殼隔開從而在兩者之間形成第一間隙；導(dǎo)電遮蔽蓋，位于該外殼的頂蓋上方，并且與該外殼的頂蓋隔開從而在兩者之間形成第二間隙；以及導(dǎo)電套，其圍繞該中空圓筒并且與該中空圓筒隔開從而在兩者之間形成第三間隙，該第一、第二與第三間隙形成連續(xù)空間。
9.如權(quán)利要求8所述的反應(yīng)器，其中用介電物質(zhì)來填充該連續(xù)空間。
10.如權(quán)利要求9所述的反應(yīng)器，其中該介電物質(zhì)包括空氣，該反應(yīng)器更包括位于該空間中的多個低介電常數(shù)絕緣柱，用以維持這些間隙。
11.一種等離子體反應(yīng)器中的射頻饋給系統(tǒng)，該等離子體反應(yīng)器具有頂壁以及鄰近該頂壁的濺射靶材，該射頻饋給系統(tǒng)包括導(dǎo)電外殼，位于該頂壁上方且具有頂蓋，該頂蓋面對該頂壁；旋轉(zhuǎn)磁體組件，其被容納在該外殼中且包含旋轉(zhuǎn)軸、徑向手臂組件以及磁體，該徑向手臂組件在其內(nèi)端處耦合至該旋轉(zhuǎn)軸，且該磁體耦合至該徑向手臂組件的外端，該外殼的頂蓋包含中央開口，該旋轉(zhuǎn)軸軸向地延伸通過該中央開口 ；導(dǎo)電中空圓筒，其位于該頂蓋上并且圍繞著該旋轉(zhuǎn)軸延伸在該頂蓋上方的一部份；以及徑向射頻連接桿，其從該中空圓筒徑向地延伸出，該射頻連接桿經(jīng)調(diào)適用以連接至射頻功率源。
12.如權(quán)利要求11所述的射頻饋給系統(tǒng)，更包括徑向直流連接桿，其從該中空圓筒徑向地延伸出，該直流連接桿經(jīng)調(diào)適用以連接至直流功率源，其中該射頻連接桿與該直流連接桿從該中空圓筒上的多個位置伸出，且這些位置彼此之間呈角度偏移及這些位置偏移約180°。
13.如權(quán)利要求12所述的射頻饋給系統(tǒng)，其中這些連接桿、該中空圓筒、該頂蓋、該外殼與該頂壁是導(dǎo)電的，并且提供至該濺射靶材的電路徑。
14.如權(quán)利要求11所述的射頻饋給系統(tǒng)，更包括RF遮蔽罩，該RF遮蔽罩包括 導(dǎo)電側(cè)壁，其圍繞該外殼，并且與該外殼隔開從而在兩者之間形成第一間隙；導(dǎo)電遮蔽蓋，位于該外殼的頂蓋上方，并且與該外殼的頂蓋隔開從而在兩者之間形成第二間隙；以及導(dǎo)電套，其圍繞該中空圓筒，并且與該中空圓筒隔開從而在兩者之間形成第三間隙，其中該第一、第二與第三間隙形成連續(xù)空間，且介電物質(zhì)被容納在該連續(xù)空間中。
15.如權(quán)利要求14所述的射頻饋給系統(tǒng)，其中該介電物質(zhì)包括空氣，該系統(tǒng)更包括位于該空間中的多個低介電常數(shù)絕緣柱，用以維持這些間隙。
全文摘要
在頂壁處具有濺射靶材的PVD反應(yīng)器中，包圍旋轉(zhuǎn)磁體組件的導(dǎo)電外殼具有一中央開口，以容納該旋轉(zhuǎn)磁體軸。該外殼的導(dǎo)電中空圓筒環(huán)繞著該軸的外部部份。射頻功率源耦合至一徑向射頻(RF)連接桿，該射頻連接桿從該中空圓筒徑向地延伸出。直流功率源耦合至另一徑向直流(DC)連接桿，該直流連接桿從該中空圓筒徑向地延伸而出。
文檔編號H01L21/203GK102203908SQ200980143935
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月17日
發(fā)明者L·霍雷查克 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司