[发明专利]等离子体生成设备

说明书

根据本发明提供了一种等离子体生成设备。该等离子体生成设备用于对衬底进行等离子体处理，其包括腔室、等离子体产生装置、衬底支撑件和法拉第屏障，腔室具有内表面，等离子体产生装置用于在腔室内产生感应耦合等离子体，衬底支撑件用于在等离子体处理期间支撑衬底，法拉第屏障布置在所述腔室内以用于对内表面的至少一部分进行屏蔽以免受由等离子体处理从衬底移除的材料的影响，其中，等离子体产生装置包括天线和RF电源，RF电源用于将RF电能供应至具有极性的天线，该极性在小于或等于1000Hz的频率下进行交替变化。

分案申请的相关信息

本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2016年2月15日、申请号为201610086116.0、发明名称为“等离子体生成设备”的发明专利申请案。

技术领域

本发明涉及一种等离子体生成设备以及对衬底进行等离子体处理的相关方法，该方法尤其但非排他地涉及溅射蚀刻。

背景技术

在半导体行业中，通常的做法是，在处理步骤之前对半导体晶圆进行预清洁。例如，对于具有金属层的半导体晶圆，通过溅射蚀刻工艺将材料从晶圆表面移除以确保高质量的金属/金属界面是常见并且理想的。人们希望产生可重复的低接触电阻和良好的粘合性。该步骤一般在溅射预清洁模块中进行，溅射预清洁模块包括被感应线圈天线围绕的真空室。待预清洗的衬底在腔室内被支撑在压板上。感应线圈天线被缠绕在腔室的外部，并且一端通过阻抗匹配网络连接到RF能源。天线的另一端被接地。此外，RF电源和相关的阻抗匹配电路连接到压板上以便对压板进行偏置。通常，在感应线圈天线的附近的腔室壁由诸如石英或陶瓷之类的电绝缘材料制成，以便使耦合至腔室内的RF电源的衰减最小化。

在工作时，适当的气体(通常是氩气)在低压下(通常约1-10毫乇)被导入至腔室，并且来自线圈天线的RF电能产生感应耦合等离子体(ICP)。压板偏置用于从等离子体朝向衬底加速离子。所得离子对衬底的表面进行轰击蚀刻。

然而，这会产生与材料的聚积相关的问题，材料从衬底溅射并被再沉积到腔室的盖和壁的周围。这种再沉积的材料能够作为颗粒进行积累并且随后变得松动。这导致颗粒有可能落到衬底上并污染衬底。另一个问题是，在半导体行业中通常使用的诸如铜、钛和铝之类的导电层的溅射刻蚀可导致导电材料聚集在腔室的壁上。腔室的壁上的这种导电涂层具有使通过线圈天线耦合到腔室中的RF电能衰减的效果。导电涂层的厚度随时间而增加。导电涂层的厚度可增加到严重影响溅射蚀刻工艺的程度。例如，可能会遇到蚀刻速率漂移或缺乏蚀刻均匀度的问题，或可观察到等离子体的点火或维持的问题。

为避免这些问题，有必要对处理模块进行频繁的维护。这不可避免地导致成本的显著升高和工具的停机时间的增加。这在产量和效率极其重要的生产环境中是极不可取的。

发明内容

本发明在其至少一些实施例中解决了上述问题。本发明在其至少一些实施例中能够延长腔室的维护清洗之间的时间，同时维持对衬底的衬底工艺重复。此外，本发明在其至少一些实施例中可改善蚀刻的均匀度。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于对衬底进行等离子体处理的等离子体生成设备，包括：

腔室，其具有内表面；

等离子体产生装置，其用于在腔室内产生感应耦合等离子体；

衬底支撑件，其用于在等离子体处理期间支撑衬底；

法拉第屏障，其布置在腔室内以用于对内表面的至少一部分进行屏蔽以免受等离子体处理而从衬底移除的材料的影响；

其中，等离子体产生装置包括天线和RF电源，RF电源用于将RF电能供应至具有极性的天线，所述极性在小于或等于1000Hz的频率下进行交替变化。

RF电源可将RF电能供应至具有极性的天线，所述极性在大于或等于0.01Hz、优选地为0.05Hz、最优地为0.1Hz的频率下进行交替变化。