保护介电窗免受导电淀积的淀积挡板（３０）设置在高密度等离子体装置中，它具有其中有部件（３４）的缝隙（３１），可从空间上分布通过挡板传输的ＲＦ功率密度。部件形成跨越挡板面向等离子体侧缝隙边界、远离线圈通过其耦合ＲＦ功率的窗的接点和电流路径，从而使与感应耦合的干扰最小。跨越挡板等离子体侧的缝隙（３１）的桥提高通过挡板的磁通分布。在挡板线圈侧、在缝隙中且平行于缝隙、但由挡板等离子体侧的接点支撑的刀片（３７）减少缝隙中等离子体的形成，并防止从缝隙边界材料再溅射。在利用淀积挡板的等离子体源中，在高达２０毫乇的压力范围内、利用至少３００瓦、但小于６００瓦的ＲＦ功率和靶上或其它电极上在几秒周期内从０瓦到不大于２０瓦的斜升ＤＣ功率的组合、在低功率水平激励等离子体。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在半导体处理中使用的感应耦合等离子体(ICP)源。本专利技术具体地可应用于高密度感应耦合等离子体(HDICP)源，其中通过由开缝淀积挡板(slotted deposition baffle)保护的介电材料感应耦合RF能量，以便激励用于将导电材料淀积到半导体晶片上或者从半导体晶片蚀刻导电材料的等离子体。
技术介绍
感应耦合源越来越广泛地用作在半导体制造中使用的处理系统。典型的ICP源采用天线将RF能量耦合到真空腔室中的工作或者处理气体中，由此在该气体中激励等离子体。这些源进一步在天线和处理区之间采用电绝缘窗或者其它电绝缘材料隔板。所使用的窗可以在大气和腔室的真空之间提供隔板。在美国专利No3,974,059和5,178,739中描述了较早使用的高频线圈，该线圈用于使涂覆材料的汽化粒子离子化。在ICP半导体处理系统中，该ICP源是与真空腔室一体的部件，该真空腔室包含用于处理半导体晶片的工作或者处理气体。对于金属淀积和蚀刻应用来说，必须保护介电窗或者其它电绝缘结构免受等离子体影响，以避免在该绝缘材料表面上形成导电涂层，这些导电涂层会阻止有效的RF功率传递到等离子体中。通过结构装置即在等离子体和绝缘材料之间放置的淀积挡板提供该绝缘材料的表面保护。下面称该电绝缘材料为窗。这种窗一般由例如陶瓷的介电材料形成。在美国专利No.4,431,901；4,795,879；5,231,334；5,449,433和5,534,231中描述了由开缝屏蔽制成的淀积挡板。在美国专利No5,800,688和5,948,215中使用圆柱源以及在没有专利No.6,080,287和6,287,435中使用平板和三维天线描述了它们在离子化物理汽相淀积(iPVD)系统中的应用。等离子体处理系统中的淀积挡板装置或者屏蔽达到几个目的。对于当天线放在该窗的大气侧时的介电窗来说，或者对于当天线放在真空中时的天线自身来说，这种屏蔽可以提供保护，避免它们受到等离子体辐射、污染和溅射。在金属淀积装置中，这种屏蔽可以防止导电涂层淀积到介电窗的表面上。通常优选该挡板或者屏蔽装置对于静电场是不透明的，但是对于电磁场是透明的，使得该装置防止RF能量从天线静电耦合到等离子体，但是允许该能量磁性耦合，用于激励等离子体。从耦合效率的角度来看，希望使该屏蔽上的镜像电流最小，使得该能量在屏蔽的焦耳热方面不浪费。通常，对于淀积挡板或者屏蔽来说，单个的设计不能立刻完全优化所有这些方面，因此包括对这些各种各样需求进行的许多平衡。例如，产生最小损耗和对于电磁场来说最透明的屏蔽根本没有。另一方面，完美的静电和粒子屏蔽将天线或者介电窗完全封闭在接地的外壳中，从而使其与等离子体环境隔离，根本不允许耦合。当使用具有复杂形状和结构的天线而不是简单的RF带形式的天线时，屏蔽设计的优化甚至更困难。由于耦合到腔室内部等离子体中的对称(至少，方位角一致)RF功率的要求，对于淀积挡板、尤其是用于大直径半导体晶片处理的等离子体中的淀积挡板来说，希望空间耦合效率是均匀的。非对称等离子体趋于产生更多的污染和等离子体源附近硬件部件的腐蚀，包括由于方位角不一致的离子流而导致产生不规则的靶溅射蚀刻速率，从而产生不均匀的蚀刻或者淀积。通常，作为要求，处理装置的整个尺寸必须限于几十厘米，或者对于处理设备来说至少优选保持占用小的面积。对于使用大的部件来保持端部、边缘或者其它不规则结构部件远离临界位置来说，尺寸限制不能提供足够的空间。例如，在接近缝隙端部的淀积挡板中已经观察到热点，产生局部更强的等离子体，结果，出现了靶的局部加强腐蚀。非均匀的靶腐蚀缩短了靶的寿命，由此增加了设备拥有者的成本。此外，非均匀的腐蚀速度可以在基片上淀积的膜中产生通过改变基片上淀积膜的厚度形成的椭圆或者其它不规则图案。淀积挡板的重要性能是其对电磁场的透射性。缝隙允许通过在天线的导体中流动的电流产生的方位角磁通量通过该挡板，其中所述天线的导体环绕垂直于该导体的平面中的导体。电场在挡板的相邻缝隙之间的间隙中产生，这些间隙邻接缝隙，电场的方向使得其支持磁力线从该间隙且远离天线的ExB移动。透射系数可以高达0.8-0.9范围内的值。然而，导电的淀积挡板会对天线-至-等离子体的耦合性能产生两个负面影响(1)天线电流Iw的磁屏蔽，和(2)可能出现的明显欧姆损耗。当垂直于挡板表面的磁通量增加时，这两个影响更强。在腔室中通过在线圈和处理区之间的淀积挡板提供的静电屏蔽使其难以在ICP反应器中激起等离子体，尤其在低压。在这种情况下，必须开发新的程序以便提供对于操作人员来说安全、将不会毁坏硬件并且将不会妨碍处理或者破坏待处理基片的等离子体激励。腔室中气体的最初离子化需要足够高的电压以便从中性原子产生电子和离子。此外，为了维持等离子体，至少需要与在腔室空间内通过碰撞或者与腔室壁的碰撞损失的原子一样多的原子必须被电离以便产生离子和电子。如果太多的电子损失了，那么决不会形成等离子体的破坏。设计好的淀积挡板屏蔽了来自天线的大部分电场，并且使其难以通过来自天线的电场激励等离子体。通过天线增加RF电流以便在其附近产生更强的电场可以导致天线处的高压，该高压在腔室的外侧会产生大气放电，因此是不安全的操作，并且具有潜在的元件毁坏。此外，腔室中的压力越低，等离子体激励越困难。在具有开缝屏蔽的ICP等离子体源中，增加屏蔽中缝隙之一的开口可以改善激励，但是在避免介电窗污染的情况下是不实际的。在具有靶的系统中，能够通过施加给靶的DC功率触发等离子体。然而，由于在供电电极处的高压峰值，会以非常大的电压摆动方式引起不稳定的摆动，这种情况会持续直到实现或者超过阈值电压，从而对待处理晶片产生显著损害，在这一点将会出现到等离子体的全面过渡。
技术实现思路
本专利技术的目的是排除ICP处理系统中的等离子体中的方位角不均匀性，尤其是消除靶的局部腐蚀，并且通过排除这种方位角等离子体不均匀性在ICP-iPVD系统中的基片上提供更均匀的淀积。本专利技术的另一个目的是优化ICP处理系统中淀积挡板的传递功能，以便提供通过该挡板传递到等离子体中的RF功率的更均匀分布。本专利技术的再一个目的是提高窗免受涂层污染的保护。本专利技术的再一个目的是在低压和低功率条件下提供等离子体激励和安全激励程序。根据本专利技术的原理，ICP反应器中淀积挡板的缝隙配置有在不限制通过该挡板的感应耦合效率的情况下提高通过该挡板耦合到等离子体中的功率分布均匀性的部件或者元件。根据本专利技术的其它原理，ICP反应器中淀积挡板的缝隙配置有限制该缝隙中等离子体形成和限制材料从该缝隙发射并且发射到受该挡板保护的介电窗上的部件。根据本专利技术的进一步的原理，在缝隙的面对腔室侧或者在除了缝隙的面对挡板的窗侧的挡板的等离子体侧，利用不同的部件和几何形状构建ICP反应器中的淀积挡板，在本专利技术的某些实施例中，通过跨越该挡板缝隙的导电桥，挡板缝隙的端部效果均匀地分布在该挡板的表面上。优选，这些桥设置在挡板的腔室侧，也就是面向等离子体的侧，使它们对挡板对磁场的透过率的限制作用最小。可以选择的是，或者此外，通过增加缝隙的数量提供对RF增加的透过率。在增加缝隙数量中，可以选择缝隙数量和结构，使得线圈-挡板RF电路的谐振频率接近于给该线圈提供功率的RF能量源的谐振频率。通过在淀积挡板本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种淀积挡板，用于保护等离子体处理腔室中的介电窗，同时有助于将ＲＦ能量从窗外侧的线圈通过窗和淀积挡板感应耦合到该腔室内的等离子体中，所述淀积挡板包括：具有窗侧和等离子体侧的导电本体；本体具有在其两侧之间延伸穿过的多个缝隙； 缝隙具有由本体的表面限定的壁，并且构成为对于在腔室中从本体的等离子体侧到本体的窗侧移动的粒子来说阻挡穿过本体的视线路径；多个缝隙分别具有位于其中的结构部件，结构部件大体上仅在本体的所述两侧之一上固定到本体上；以及结构部 件具有分布在挡板上的与本体的接点，以便在不限制经过挡板的感应耦合效率的情况下提高通过挡板耦合到等离子体中的功率分布的均匀性。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫布尔克卡，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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