[发明专利]等离子刻蚀装置

说明书

根据本发明提供了一种用于刻蚀衬底的等离子刻蚀装置，包括：至少一个处理室；衬底支承件，其位于所述至少一个处理室内；以及等离子体产生设备，其用于产生在刻蚀所述衬底中使用的等离子体，其中，所述等离子体产生设备包括导电线圈，所述导电线圈位于所述至少一个处理室内，并且所述导电线圈由能够被溅镀到所述至少一个处理室的内表面上的金属材料制成。

技术领域

本发明涉及一种等离子刻蚀装置以及一种清洗等离子刻蚀装置的方法。

背景技术

等离子刻蚀被广泛用于对诸如半导体晶圆之类的多种衬底进行处理。等离子刻蚀工艺可以作为工艺序列的一部分。例如，在半导体行业中，在后续的金属沉积步骤之前通过溅镀刻蚀工艺将材料从晶圆表面除去是众所周知的。溅镀刻蚀工艺通常使用氩等离子体来完成。其目的是确保高质量的金属/金属界面以形成低接触电阻。溅镀刻蚀步骤通常在预清洗模块中进行。图1示出了现有技术中该类型的预清洗模块10的一个示例。预清洗模块10包括环绕有电感线圈14的真空处理室12。在处理室12内在台板16上支承工件(未示出)。工件通过晶圆装载槽18被引入处理室12。台板16处于降低位置(图1中实线所示)以接收通过晶圆装载槽18引入的工件。随后，在溅镀刻蚀工艺开始之前，台板16被升高到图1中虚线所示的位置。正如现有技术中已知的，电感线圈14通过阻抗匹配网络(未示出)被连接到RF发电机(未示出)上。预清洗模块还包括RF发电机20，RF发电机20通过相关联的阻抗匹配电路(未示出)被连接到台板16上。

RF发电机20被用于将台板16偏置。处理室12的壁由诸如石英或陶瓷之类的电绝缘材料制成，从而使得耦合到处理室12上的RF功率的衰减最小。在操作中，气体(通常为氩气)以相对较低的压强(通常为1至10mTorr)通过质量流量控制器被引入处理室12。经由线圈14耦合的RF功率产生等离子体。施加到台板16上的偏置则被用于使来自等离子体的离子朝向晶圆加速，其中，离子轰击对工件的表面进行刻蚀。

工件可以包含大量排气的物质。这种物质的例子为有机钝化层、粘合剂、光刻胶和旋涂材料。此外，大量排气的新型衬底材料被越来越多地使用。在先进的晶圆封装行业，这些材料能够包括尤其存在问题的聚酰亚胺(PI)和聚苯并恶唑(PBO)。当这些材料排气时，污染物被释放到将处理室中的压强升高的处理工具中。这导致在对连续工件进行处理的期间恢复处理室内可接受的真空水平方面存在重大问题。

此外，还存在与工件上的聚合材料的延长或者频繁刻蚀相关的问题。这就是指在处理室的盖子和壁周围积累碳质材料。碳质材料能够累积到使得微粒材料变得松散的程度。随后，存在松散的微粒材料会落到工件上造成污染的风险。此外，这些微粒材料释放出的气态副产物增大了处理室的基准压强。这导致真空水平很差，并且还导致与工艺控制相关的问题。

另一问题在于，对于任何导电层的刻蚀会造成在处理室的壁上累积导电材料。这导致出现导电涂层，该导电涂层会使得通过线圈耦合到处理室上的RF功率衰减。由于导电涂层的厚度随时间的推移而增加，所以衰减会增大到对刻蚀工艺造成影响的程度。例如，可能出现诸如刻蚀率漂移、刻蚀均匀性之类的问题以及与点燃或维持等离子体有关的问题。

这些问题的常规解决方案是频繁执行维持程序。这最终导致处理室与大气通风，以至于得执行机械清洗。该介入具有很高的成本以及很长的工具停机时间。这并不是生产环境中所期望的。反而期望降低这些维护介入的频率，从而在延长工具正常运行时间的同时降低成本。

发明内容

本发明在至少一些实施例中克服了一个或更多个上述问题。尽管本发明特别适用于溅镀刻蚀工艺，例如在预清洗模块中进行的溅镀刻蚀工艺，但是本发明并不仅限于此方面。相反，本发明能够被应用在各种不同的等离子刻蚀工艺中。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于刻蚀衬底的等离子刻蚀装置，该等离子刻蚀装置包括：

至少一个处理室；

衬底支承件，其位于所述至少一个处理室内；以及