等離子刻蝕裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發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】
[0002]等離子刻蝕被廣泛用于對諸如半導體晶圓之類的多種襯底進行處理。等離子刻蝕工藝可以作為工藝序列的一部分。例如，在半導體行業中，在后續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清洗模塊中進行。圖1示出了現有技術中該類型的預清洗模塊10的一個示例。預清洗模塊10包括環繞有電感線圈14的真空處理室12。在處理室12內在臺板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。臺板16處于降低位置(圖1中實線所示)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，臺板16被升高到圖1中虛線所示的位置。正如現有技術中已知的，電感線圈14通過阻抗匹配網絡(未示出)被連接到RF發電機(未示出)上。預清洗模塊還包括RF發電機20，RF發電機20通過相關聯的阻抗匹配電路(未示出)被連接到臺板16上。
[0003]RF發電機20被用于將臺板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)以相對較低的壓強(通常為I至1mTorr)通過質量流量控制器被引入處理室12。經由線圈14耦合的RF功率產生等離子體。施加到臺板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，離子轟擊對工件的表面進行刻蝕。
[0004]工件可以包含大量排氣的物質。這種物質的例子為有機鈍化層、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。在先進的晶圓封裝行業，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)。當這些材料排氣時，污染物被釋放到將處理室中的壓強升高的處理工具中。這導致在對連續工件進行處理的期間恢復處理室內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或者頻繁刻蝕相關的問題。這就是指在處理室的蓋子和壁周圍積累碳質材料。碳質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落到工件上造成污染的風險。此外，這些微粒材料釋放出的氣態副產物增大了處理室的基準壓強。這導致真空水平很差，并且還導致與工藝控制相關的問題。
[0006]另一問題在于，對于任何導電層的刻蝕會造成在處理室的壁上累積導電材料。這導致出現導電涂層，該導電涂層會使得通過線圈耦合到處理室上的RF功率衰減。由于導電涂層的厚度隨時間的推移而增加，所以衰減會增大到對刻蝕工藝造成影響的程度。例如，可能出現諸如刻蝕率漂移、刻蝕均勻性之類的問題以及與點燃或維持等離子體有關的問題。
[0007]這些問題的常規解決方案是頻繁執行維持程序。這最終導致處理室與大氣通風，以至于得執行機械清洗。該介入具有很高的成本以及很長的工具停機時間。這并不是生產環境中所期望的。反而期望降低這些維護介入的頻率，從而在延長工具正常運行時間的同時降低成本。
【發明內容】
[0008]本發明在至少一些實施例中克服了一個或更多個上述問題。盡管本發明特別適用于濺鍍刻蝕工藝，例如在預清洗模塊中進行的濺鍍刻蝕工藝，但是本發明并不僅限于此方面。相反，本發明能夠被應用在各種不同的等離子刻蝕工藝中。
[0009]根據本發明的第一方面，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]至少一個處理室；
[0011]襯底支承件，其位于所述至少一個處理室內；以及
[0012]等離子體產生設備，其用于產生在刻蝕所述襯底中使用的等離子體，
[0013]其中，所述等離子體產生設備包括導電線圈，所述導電線圈位于所述至少一個處理室內，并且所述導電線圈由能夠被濺鍍到所述至少一個處理室的內表面上的金屬材料制成。
[0014]以此方式可以實現一個或更多個清洗功能。這能夠降低維護操作所要求的頻率。這轉而能夠降低運行成本并且增加裝置的正常工作時間。
[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處理室的內表面上。這能夠減小微粒材料從內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副產物，該氣態副產物增大了處理室的基準壓強并且影響工藝控制。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處理室中的一種或更多種氣體反應或吸收存在于至少一個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，處理室的基準壓強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備。用于放置覆蓋件的設備可以包括所述覆蓋件，該覆蓋件與容納在至少一個處理室中的活動元件相連。用于放置覆蓋件的設備可以是活動遮板。
[0019]替代性地，用于放置覆蓋件的設備包括假片(dummysubstrate)，該假片被襯底轉移系統運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的晶圓運送系統。
[0020]至少一個處理室包括可以蓋子，該蓋子與至少一個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處理室的內表面上。金屬材料可以是金屬或合金。金屬材料可以與導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處理室的內表面上。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對來自蓋子的金屬材料進行濺鍍。蓋子電源可以為蓋子提供負DC電力。
[0023]該裝置還可以包括切換設備，該切換設備被用于將蓋子在與蓋子電源連接的狀態以及至少一個其他電狀態之間進行切換。其他電狀態可以是接地狀態或電浮動狀態。
[0024]至少一個處理室可以包括由導電材料制成的壁。至少一個處理室還可以包括一個或更多個壁襯。壁襯也可以由導電材料制成。可以使用此類型的處理室，這是因為線圈位于處理室內。耦合到處理室中的功率并未由于壁上累積的任何導電材料而衰減。同樣，處理室的壁的相對較高的熱導率使得溫度波動減小。這能夠減小材料從壁上剝落的可能性。導電材料可以是鋁。
[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行切換，在第一操作模式中對襯底進行刻蝕，在第二操作模式中將金屬材料濺鍍到至少一個處理室的內表面上。第二操作模式可以被用于實現清洗功能。
[0026]可以對來自導電元件的金屬材料進行濺鍍以實現清洗功能。
[0027]可以對來自蓋子的金屬材料進行濺鍍以實現清洗功能。
[0028]切換設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其他電狀態下并且在第二操作模式期間與蓋子電源電連接。
[0029]等離子體產生設備可以是電感耦合的等離子體產生設備。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處理室。然而，具有多個處理室的裝置在本發明的范圍內。
[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清洗模塊。
[0034]等離子體產生設備可以包括發