等離子刻蝕裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種等離子刻蝕裝置以及一種清洗等離子刻蝕裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]等離子刻蝕被廣泛用于對(duì)諸如半導(dǎo)體晶圓之類的多種襯底進(jìn)行處理。等離子刻蝕工藝可以作為工藝序列的一部分。例如，在半導(dǎo)體行業(yè)中，在后續(xù)的金屬沉積步驟之前通過濺鍍刻蝕工藝將材料從晶圓表面除去是眾所周知的。濺鍍刻蝕工藝通常使用氬等離子體來完成。其目的是確保高質(zhì)量的金屬/金屬界面以形成低接觸電阻。濺鍍刻蝕步驟通常在預(yù)清洗模塊中進(jìn)行。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中該類型的預(yù)清洗模塊10的一個(gè)示例。預(yù)清洗模塊10包括環(huán)繞有電感線圈14的真空處理室12。在處理室12內(nèi)在臺(tái)板16上支承工件(未示出)。工件通過晶圓裝載槽18被引入處理室12。臺(tái)板16處于降低位置(圖1中實(shí)線所示)以接收通過晶圓裝載槽18引入的工件。隨后，在濺鍍刻蝕工藝開始之前，臺(tái)板16被升高到圖1中虛線所示的位置。正如現(xiàn)有技術(shù)中已知的，電感線圈14通過阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(未示出)被連接到RF發(fā)電機(jī)(未示出)上。預(yù)清洗模塊還包括RF發(fā)電機(jī)20，RF發(fā)電機(jī)20通過相關(guān)聯(lián)的阻抗匹配電路(未示出)被連接到臺(tái)板16上。
[0003]RF發(fā)電機(jī)20被用于將臺(tái)板16偏置。處理室12的壁由諸如石英或陶瓷之類的電絕緣材料制成，從而使得耦合到處理室12上的RF功率的衰減最小。在操作中，氣體(通常為氬氣)以相對(duì)較低的壓強(qiáng)(通常為I至1mTorr)通過質(zhì)量流量控制器被引入處理室12。經(jīng)由線圈14耦合的RF功率產(chǎn)生等離子體。施加到臺(tái)板16上的偏置則被用于使來自等離子體的離子朝向晶圓加速，其中，離子轟擊對(duì)工件的表面進(jìn)行刻蝕。
[0004]工件可以包含大量排氣的物質(zhì)。這種物質(zhì)的例子為有機(jī)鈍化層、粘合劑、光刻膠和旋涂材料。此外，大量排氣的新型襯底材料被越來越多地使用。在先進(jìn)的晶圓封裝行業(yè)，這些材料能夠包括尤其存在問題的聚酰亞胺(PI)和聚苯并惡唑(ΡΒ0)。當(dāng)這些材料排氣時(shí)，污染物被釋放到將處理室中的壓強(qiáng)升高的處理工具中。這導(dǎo)致在對(duì)連續(xù)工件進(jìn)行處理的期間恢復(fù)處理室內(nèi)可接受的真空水平方面存在重大問題。
[0005]此外，還存在與工件上的聚合材料的延長(zhǎng)或者頻繁刻蝕相關(guān)的問題。這就是指在處理室的蓋子和壁周圍積累碳質(zhì)材料。碳質(zhì)材料能夠累積到使得微粒材料變得松散的程度。隨后，存在松散的微粒材料會(huì)落到工件上造成污染的風(fēng)險(xiǎn)。此外，這些微粒材料釋放出的氣態(tài)副產(chǎn)物增大了處理室的基準(zhǔn)壓強(qiáng)。這導(dǎo)致真空水平很差，并且還導(dǎo)致與工藝控制相關(guān)的問題。
[0006]另一問題在于，對(duì)于任何導(dǎo)電層的刻蝕會(huì)造成在處理室的壁上累積導(dǎo)電材料。這導(dǎo)致出現(xiàn)導(dǎo)電涂層，該導(dǎo)電涂層會(huì)使得通過線圈耦合到處理室上的RF功率衰減。由于導(dǎo)電涂層的厚度隨時(shí)間的推移而增加，所以衰減會(huì)增大到對(duì)刻蝕工藝造成影響的程度。例如，可能出現(xiàn)諸如刻蝕率漂移、刻蝕均勻性之類的問題以及與點(diǎn)燃或維持等離子體有關(guān)的問題。
[0007]這些問題的常規(guī)解決方案是頻繁執(zhí)行維持程序。這最終導(dǎo)致處理室與大氣通風(fēng)，以至于得執(zhí)行機(jī)械清洗。該介入具有很高的成本以及很長(zhǎng)的工具停機(jī)時(shí)間。這并不是生產(chǎn)環(huán)境中所期望的。反而期望降低這些維護(hù)介入的頻率，從而在延長(zhǎng)工具正常運(yùn)行時(shí)間的同時(shí)降低成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明在至少一些實(shí)施例中克服了一個(gè)或更多個(gè)上述問題。盡管本發(fā)明特別適用于濺鍍刻蝕工藝，例如在預(yù)清洗模塊中進(jìn)行的濺鍍刻蝕工藝，但是本發(fā)明并不僅限于此方面。相反，本發(fā)明能夠被應(yīng)用在各種不同的等離子刻蝕工藝中。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于刻蝕襯底的等離子刻蝕裝置，該等離子刻蝕裝置包括:
[0010]至少一個(gè)處理室；
[0011]襯底支承件，其位于所述至少一個(gè)處理室內(nèi)；以及
[0012]等離子體產(chǎn)生設(shè)備，其用于產(chǎn)生在刻蝕所述襯底中使用的等離子體，
[0013]其中，所述等離子體產(chǎn)生設(shè)備包括導(dǎo)電線圈，所述導(dǎo)電線圈位于所述至少一個(gè)處理室內(nèi)，并且所述導(dǎo)電線圈由能夠被濺鍍到所述至少一個(gè)處理室的內(nèi)表面上的金屬材料制成。
[0014]以此方式可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或更多個(gè)清洗功能。這能夠降低維護(hù)操作所要求的頻率。這轉(zhuǎn)而能夠降低運(yùn)行成本并且增加裝置的正常工作時(shí)間。
[0015]金屬材料可以是金屬或合金。
[0016]金屬材料可以被派鍍，以將微粒材料粘附到至少一個(gè)處理室的內(nèi)表面上。這能夠減小微粒材料從內(nèi)表面落到襯底上并因此污染襯底的可能性。同樣，微粒材料可能釋放有害的氣態(tài)副產(chǎn)物，該氣態(tài)副產(chǎn)物增大了處理室的基準(zhǔn)壓強(qiáng)并且影響工藝控制。該問題至少能過通過將微粒材料粘附到處理室的內(nèi)表面上來減小。金屬材料可以是鋁、鋁合金或銅。
[0017]該材料可以是吸氣材料。吸氣材料可以是將存在于至少一個(gè)處理室中的一種或更多種氣體除去的材料。吸氣材料可以與存在于至少一個(gè)處理室中的一種或更多種氣體反應(yīng)或吸收存在于至少一個(gè)處理室中的一種或更多種氣體。吸氣材料可以是鈦、鉭或鎢。以此方式，處理室的基準(zhǔn)壓強(qiáng)和栗送速率能夠得到改善。
[0018]該裝置還可以包括用于在濺鍍金屬材料期間在襯底支承件上放置覆蓋件并且在所述濺鍍之后移除覆蓋件的設(shè)備。用于放置覆蓋件的設(shè)備可以包括所述覆蓋件，該覆蓋件與容納在至少一個(gè)處理室中的活動(dòng)元件相連。用于放置覆蓋件的設(shè)備可以是活動(dòng)遮板。
[0019]替代性地，用于放置覆蓋件的設(shè)備包括假片(dummysubstrate)，該假片被襯底轉(zhuǎn)移系統(tǒng)運(yùn)送以與襯底支承件接觸或者分離。為此，使用了晶圓裝載槽以及相關(guān)的晶圓運(yùn)送系統(tǒng)。
[0020]至少一個(gè)處理室包括可以蓋子，該蓋子與至少一個(gè)處理室的其余部分電隔離。蓋子可以由金屬材料制成，該金屬材料能夠從蓋子被派鍍到至少一個(gè)處理室的內(nèi)表面上。金屬材料可以是金屬或合金。金屬材料可以與導(dǎo)電元件的金屬材料相同或不同。
[0021]蓋子的金屬材料可以被濺鍍，以將微粒材料粘附到至少一個(gè)處理室的內(nèi)表面上。蓋子的金屬材料可以是鋁、鋁合金或銅。蓋子的金屬材料可以是吸氣材料。蓋子的金屬材料可以是鈦、鉭或鎢。
[0022]該裝置包括蓋子電源，蓋子電源被用于為蓋子提供電力以使得能夠?qū)碜陨w子的金屬材料進(jìn)行濺鍍。蓋子電源可以為蓋子提供負(fù)DC電力。
[0023]該裝置還可以包括切換設(shè)備，該切換設(shè)備被用于將蓋子在與蓋子電源連接的狀態(tài)以及至少一個(gè)其他電狀態(tài)之間進(jìn)行切換。其他電狀態(tài)可以是接地狀態(tài)或電浮動(dòng)狀態(tài)。
[0024]至少一個(gè)處理室可以包括由導(dǎo)電材料制成的壁。至少一個(gè)處理室還可以包括一個(gè)或更多個(gè)壁襯。壁襯也可以由導(dǎo)電材料制成?？梢允褂么祟愋偷奶幚硎遥@是因?yàn)榫€圈位于處理室內(nèi)。耦合到處理室中的功率并未由于壁上累積的任何導(dǎo)電材料而衰減。同樣，處理室的壁的相對(duì)較高的熱導(dǎo)率使得溫度波動(dòng)減小。這能夠減小材料從壁上剝落的可能性。導(dǎo)電材料可以是鋁。
[0025]該裝置還可以包括控制器，控制器可操作以將等離子刻蝕裝置在第一操作模式和第二操作模式之間進(jìn)行切換，在第一操作模式中對(duì)襯底進(jìn)行刻蝕，在第二操作模式中將金屬材料濺鍍到至少一個(gè)處理室的內(nèi)表面上。第二操作模式可以被用于實(shí)現(xiàn)清洗功能。
[0026]可以對(duì)來自導(dǎo)電元件的金屬材料進(jìn)行濺鍍以實(shí)現(xiàn)清洗功能。
[0027]可以對(duì)來自蓋子的金屬材料進(jìn)行濺鍍以實(shí)現(xiàn)清洗功能。
[0028]切換設(shè)備可以被配置為使得蓋子在第一操作模式期間處于至少一個(gè)其他電狀態(tài)下并且在第二操作模式期間與蓋子電源電連接。
[0029]等離子體產(chǎn)生設(shè)備可以是電感耦合的等離子體產(chǎn)生設(shè)備。線圈可以是電感線圈。
[0030]該裝置還可以包括RF電源，RF電源被用于向襯底支承件施加RF偏置功率。
[0031]通常，等離子刻蝕裝置包括單個(gè)處理室。然而，具有多個(gè)處理室的裝置在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0032]等離子刻蝕裝置可以是濺鍍刻蝕裝置。等離子刻蝕裝置可以是氬濺鍍刻蝕裝置。
[0033]等離子刻蝕裝置可以是多處理工具中使用的預(yù)清洗模塊。
[0034]等離子體產(chǎn)生設(shè)備可以包括發(fā)