TW200415250A - Plasma processing apparatus having protection members - Google Patents

Description

200415250 玖、發明說明： L發明所屬技領域】 本申請案係以於日本提出申請之申請案第 2002-364861號案和第2003-386910號案為基礎，該等申請案 5 的内容係特此被併合作為參考。 發明領域

本發明係有關於種大致供利用電漿之薄膜形成用的 電漿處理裝置。更特別地，本發明係有關於防止該電槳處 理裝置在内部沉積像氧化矽般之產物的技術。 10 發明背景 在像半導體電路般之電子裝置的近期製造中，係普遍 使用利用由電子迴旋加速器諧振（ECR)所產生之高密度 電漿的濺鍍與蝕刻。 15 以ECR濺鍍作為例子，由ECR所產生的電漿使離子自 一氣體或一混合氣體（氬氣，例如）分離而該等最終的離子 係與一目標碰撞。該碰撞使金屬原子從該目標喷濺出來。 結果，一薄膜係藉著該等金屬原子和由於該等金屬原子與 呈現於一薄膜形成腔室内之氣體之反應來被形成之分子的 20 沉積來被形成於一取樣上。 第1圖是為一個顯示一被使用於ECR濺鍍之示範ECR 濺鍍裝置之結構的橫截面圖。如在第1圖中所示，該ECR濺 鍍裝置6係由彼此相鄰的一薄膜形成腔室6 〇 1和一電漿腔室 607組成。設置在該薄膜形成腔室601内部的是一用於把一 5 200415250 取樣603置於其上的取樣台604。 該薄膜形成腔室601在相鄰於該電漿腔室607的一側係 設置有一電漿輸入口 606，因此該兩個腔室係互相連通。被 設置來環繞該電漿輸入口 606是為一個由包含矽之固態材 5料製成的環形金屬目標605。該金屬目標605作用如要形成 於該取樣603上之薄膜的來源材料。

微波608係經由一波導管609來被引入到該電漿腔室 607。一個由石英玻璃製成的微波窗610係設置在該電漿腔 室607與該波導管609之間。該微波窗610在一個形成穿過該 10 電漿腔室607之設置有該波導管609之一側的開孔處密封地 密封該電漿腔室607。 該薄膜形成腔室601係進一步設置有一排放輸出口 602。呈現在該薄膜形成腔室601與該電漿腔室607内的氣體 係藉著一真空裝置（圖中未示）的作用來經由該排放輸出 15 口 602撤離，因此該薄膜形成腔室601和該電衆腔室607係被 維持在真空狀態。這時，一用於產生電漿的來源氣體係經 由一設置貫穿該電聚腔室607之壁的氣體輸入口 611來被引 入到該電漿腔室607内。 一激勵線圈612係被設置環繞該電聚腔室607。當該來 2〇 源氣體被引入到該電漿腔室607時，該激勵線圈612在該電 漿腔室607内產生一磁場，因此放電係由於電孑迴旋加速器 言皆振的作用而發生。結果，高密度電装係被虞生而氬離子 係隨後被產生。 如此被產生的氬離子係經由該電襞輸入口 606來從該 6 200415250 電漿腔室607移動到該薄膜形成腔室6〇ι。 由於一負電位係被施加到該金屬目標605，一電場係被 產生。藉著該電場的作用，該等氬離子係被吸引向該金屬 目標605且與該金屬目標605碰撞。在碰撞時，矽原子從該 5 金屬目標605噴濺出來並且沉積於該取樣603上。此外，由 該等石夕原子與呈現在該薄膜形成腔室601内之氣體之反應 所產生分子亦沉積在該取樣603上。

結果’一薄膜係形成於該取樣603上（見，例如，jP未 審查專利申請案公告第01-306558號案（第2-4頁和第1 10 圖））。 在該薄膜形成於該取樣603上期間，從該金屬目標605 喷濺出來的矽原子不僅沉積於該取樣603上且亦在該電漿 腔室607的内壁上，即，該ECR濺鍍裝置的内壁。為了保護 該等内壁免於沉積，保護板613和614和保護管620係設置在 15 該電漿腔室607内部。 該保護管620係以一圓柱狀石英管製成。該保護板613 是為一具有一圓形孔的石英製圓形板，而該保護板614是為 一具有一矩形孔的石英製圓形板。藉著該保護管620和該等 保護板613和614的存在，該等矽原子係沉積在該等保護管 20 與板上，因此該電漿腔室607的内壁係被保護不受沉積。在 這裡應要注意的是，由氧化矽形成的薄膜與其他產物係被 形成於該保護管620的表面上，而該沉積薄膜係藉由重覆該 薄膜形成處理來長成。 另一方面，於電漿被產生之時，該電浆腔室607的溫度 7 在中央區域是最高，而在遠離該中央區域的區域則是越來 越低。據此，該保護管620的溫度在一最接近該電漿腔室6〇7 之中央區域的部份是最高的，而在遠離該中央區域的部份 則疋越來越低。在溫度上的這差異產生該保護管62〇的熱應 當该ECR濺鍍裝置重覆該薄膜形成處理時，最終的熱 疲勞導致該保護管620的斷裂。在斷裂時，被沉積在該保護 & 620上之氧化矽與其他產物之剝落的薄片以及該保護管 620的碎片散落在四周。由於這些剝落的薄片和碎片阻礎該 等氩離子的遷移，該ECR濺鍍裝置最終失去在該取板表面 上形成薄膜的能力。 如此的問題係藉由以新品更換該保護管62〇來被解 决，因此該薄膜形成能力係被恢復。然而，為了更換該保 護管620，該薄膜形成腔室6〇1的密閉密封係必然地被破 秋因此该薄膜形成腔室6〇 1的真空化和排水在該更換之後 必需被執行。 真空化和排水是耗時的工作。此外，如果該保護管620 被經常地更換的話，該保護管620的製作成本係增加，在成 本考量上其是不合意的。這問題不僅產生在ECr濺鍍裝置 且通常亦產生在所有利用電子迴旋加速器諧振的電漿處理 叙置’像ECR蝕刻裝置般，且亦產生在所有利用高密度電 漿的電漿處理裝置。 這是因為無論電漿係以什麼方式產生，電漿腔室之溫 度的變化係發生，而且該電漿的密度越高而因此最終的溫 200415250 度係越高，變化係越大。 例如，當該電漿密度是1011離子/cm3左右時，最終的溫 度被估計為600°C或更高。如此的高溫度在一保護管上引起 嚴重的熱效應。 5 【發明内容】 發明概要

本發明係有鑑於以上所述的問題來被作成，而且旨在 提供一種不需要如習知裝置般頻繁地更換保護元件的電漿 處理裝置。 10 為了達成以上之目的，本發明提供一種電漿處理裝 置，該電漿處理裝置包括：一電漿腔室，在該電漿腔室中， 高密度電漿被產生；一與該電漿腔室連通的取樣腔室，該 取樣腔室係用於容納一個要利用電漿來被處理的取樣；及 一用於保護該電漿腔室之内壁免於因該電漿處理而起之產 15 物之沉積的保護管。在這裡，該保護管係由數個與在該電 漿處理之時於該電漿腔室内之溫度之分佈有關地被形成的 部份組成。 藉著以上所述的結構，因在該電漿處理期間該保護管 之溫度差異而起的熱應力係被解除。因此該保護管的斷裂 20 係被防止，因此較不頻繁地需要更換該保護管。這樣係導 致在該電漿處理裝置之成本上的降低。 此外，該電漿腔室在形狀上可以是為管狀。該保護管 在形狀上可以是為管狀且被插入在該電漿腔室内。該數個 部份中之每一者可以是為在該保護管之軸向方向上設置的 9 管狀元件。 、，著从上所述的結構，施加到該保護管的熱應力不是 破局部化Μ被分佈，因此賴管_的風險係被進一牛 降低。 夕 一此外，該數個部份中之每-者在長度上係比一設置在 一個於該電聚處理之時溫度之升降率是較小之 較短。 |切 艮藉_著以上所述的結構，在構成該保護管之每個部份 ^凡件）之内的溫度差異係被作成較小，因此施加 到母個官狀元件的熱應力被抑制。因此，每個管狀元件的 衣係被防止，而因此該保護管的斷裂一樣被防止。、 此外，該保護管可以設置有至少一個形成於其之内壁 之亥保護管之轴平行的凹槽。 藉著以上所述的結構，因由形成於該保護管之内壁上 、蓴膜所引致之應力而起的變形被吸收，而因此因該 〜力而起之石英的變形係被有效地吸收。因此，該保護管 的斷裂係被防止。 此外，該保護管可以設置有數個以實質上相等的圓周 間隔形成於其之内壁上之與該保護管之軸平行的凹槽。 藉著以上所述的結構，因該沉積薄膜之膨脤而起的應 力不是被局部化而是被分佈。因此，該保護管的斷裂係被 防止。在這裡，係希望該等凹槽是與因該沉積薄膜而被施 加之應力的方向垂直地延伸。因此，該應力係被有效地解 200415250 此外，該保護管係可以由石英製成。 藉著以上所述的配置，該保護管係被作成抵抗在該電 漿處理之時所產生的高溫度，因此該電漿腔室的内壁係被 保護免於無用之產物的沉積。此外，具有如上所述之結構 5的保護管係較不易於斷裂。 此外，該取樣可以經歷利用電漿的濺鍍。 藉著以上所述的結構，設置於該濺鍍裝置中的保護管 係被作成較不易於斷裂。因此，該濺鍍裝置的生產量係改 進。 10 此外，該電漿可以是電子迴旋加速器諧振電漿。 藉著以上所述的結構，對該取樣的損害係被抑制，因 此該裝置能夠藉著電漿處理製造高品質產物。此外，成本 優點’像在製造良率上的改進般，係被達成。 或者’該電漿可以是電感轉合電漿（inductively 15 couPled Phsma)或者圓喇叭波電漿（helic0I1 wave plasma) 〇 藉著以上所述之該等結構中之任一者，本發明的效果 係被達成。 在另一特徵中，本發明提供一種電漿處理裝置，該電 2〇漿處理裝置包括：一電漿腔室，在該電裝腔室中，高密度 電漿係被產生；-與該電漿腔室連通的取樣腔室，該取樣 腔室係用於容納要利用電漿來被處理的取樣；及一用於保 I亥取樣腔至之内壁免於因該電襞處理而起之產物之沉積 的保護管。在這裡，該保護管係由數個與在該電祕理之 11 200415250 時於該取樣腔室内之溫度之分佈有關地被形成的部份組 成。

藉著以上所述的結構，該保護管保護該取樣腔室的内 壁免於無用之產物的沉積，而因在該電漿處理期間溫度升 5 降率而起之保護管的熱應力係被解除。因此該保護管的斷 裂係被防止，因此該保護管更換不像以別之方法所要求一 樣頻繁地被要求。這樣係導致在該電漿處理裝置之成本上 的降低。 此外，該取樣腔室在形狀上可以是為管狀。該保護管 10 在形狀上可以是為管狀且被插入在該電漿腔室内。該數個 部份中之每一者可以是為在該保護管之軸向方向上設置的 管狀元件。 藉著以上所述的結構，施加到該保護管的熱應力不是 被局部化而是被分佈，因此保護管斷裂的風險係被進一步 15 降低。 此外，該數個部份中之每一者在長度上係比一設置在 一個於該電漿處理之時溫度之升降率是較小之位置的部份 較短。 藉著以上所述的結構，在構成該保護管之每個部份 20 (即，管狀元件）之内的溫度差異係被作成較小，因此施加 到每個管狀元件的熱應力被抑制。因此，每個管狀元件的 斷裂係被防止，而因此該保護管的斷裂一樣被防止。 此外，該保護管可以設置有至少一個形成於其之内壁 上之與該保護管之軸平行的凹槽。 12 200415250 μ μ、上所述的結構，因由形成於該保護管之内壁上 ”貝蓴膜所y致之應力而起的變形被吸收，而因此因該 ^ I之石表的變形係被有效地吸收。因此，該保護管 的斷裂係被防止。 此外σ亥保護管可以設置有數個以實質上相等的圓周 間隔形成於其之内壁上之與該保護管之軸平行的凹槽。 藉著以上所述的結構，因該沉積薄膜之膨脤而起的應 力不是被局部化而是被分佈。因此，該保護管的斷裂係被 防止。與以上相似，係希望該等凹槽是與因該沉積薄膜而 10 被施加之應力的方向垂直地延伸。 此外，該保護管係可以由石英製成。 藉著以上所述的配置，該保護管係被作成抵抗在該電 漿處理之時所產生的高溫度，因此該電漿腔室的内壁係被 保護免於無用之產物的沉積。此外，具有如上所述之結構 15 的保護管係較不易於斷裂。 此外，該取樣可以經歷利用電漿的蝕刻。 藉著以上所述的結構，設置於該姓刻裝置中的保護管 係被作成較不易於斷裂。因此，該蝕刻裝置的生產量係改 進0 2〇 此外’該取樣可以經歷利用電漿的化學蒸氣沉積法。 藉著以上所述的結構，設置於該電漿CVD (化學蒸氣沉 積法）裝置中的保護管係被作成較不易於斷裂。因此，該 電漿CVD裝置的生產量係改進。 此外，該電漿可以是電子迴旋加速器諧振電漿。 13 #著以上所述的結構’對該取樣的損害係被抑制，因 :該裳置能夠藉著電漿處理製造高品質產物。此外，成本 '，像在製造良率上的改進般，係被達成。 :者’錢漿可以是電感耦合電漿或者圓喇叭波電漿。 藉著以上所述之該等結構中之任一者，本發明的效果 係被達成。 如上所述’本發明的電漿處理裝置達成延長該保護管 之有用可〒的效果。該保護管係被設置保護該電漿處理裝 置内錢於由電漿處理，像薄膜形成般，所導致之氧化石夕 /、其他產物的沉積。因此，本發明係極度有用於降低該電 漿處理的成本。 圖式簡單說明 本發明之這些及其他目的、優點和特徵將會由於後面 配合該等⑽本發明之特定實_之附_描述而變得清 楚了解。 在该寺圖式中： 第1圖是為一個顯示習知技術之示範E c R濺鍍裝置之 結構的橫截面圖； 第2圖是為一個顯示本發明之一實施例之ECR濺鍍裝 置之結構的橫截面圖； 第3圖疋為顯示該實施例之保護管2之結構的圖示（第 3A圖是為該保護管2的外部斜視圖，第3]5圖是為該保護管2 之沿著包含該管車由之平面的橫截面圖，而第3C圖是為一個 從一薄膜形成腔室1〇1之方向觀看之顯示該保護管2的頂視 200415250 圖）， 第4圖是為一個顯示一設置有本發明之變化（5)之保 護管之示範ICP濺鍍裝置的橫截面圖； 第5圖是為一個顯示一設置有本發明之變化（6)之保 5 護管之示範反應離子束蝕刻裝置的橫截面圖；及 第6圖是為一個顯示本發明之變化（6)之示範ECR電 漿CVD裝置之結構的橫截面圖。

L實施方式J 較佳實施例之詳細說明 10 現在，以ECR濺鍍裝置作為例子之本發明之較佳實施 例之電漿處理裝置的描述係配合該等附圖來被提供。 1.ECR濺鍍裝置的結構 本實施例的ECR濺鍍裝置在結構上係大致上與以上所 述的習知ECR濺鍍裝置相似。 15 第2圖是為一個顯示本實施例之ECR濺鍍裝置1之結構 的橫截面圖。如在第2圖中所示，該ECR濺鍍裝置1係由一 薄膜形成腔室101、一排放輸出口 102、一取樣台104、一金 屬目標105、一電漿輸入口 106、一電漿腔室107、一波導管 109、一微波窗110、一氣體輸入口 111、一激勵線圈112、 20 保護板113和114、及一保護管2組成。 該薄膜形成腔室101是為一個用於容納一於其上要形 成一薄膜之取樣103的氣密容器。呈現在該薄膜形成腔室 101内的氣體係藉著抽吸來經由該排放輸出口 102撒離。該 取樣台104係被設置在該薄膜形成腔室101内部，而該取樣 15 200415250 103係被放置在該取樣台i〇4上。 此外，貫穿該薄膜形成腔室101之與該電漿腔室107相 鄰的壁，一圓形開孔係被形成作為用於從該電漿腔室107引 入電漿的電漿輸入口 106。此外，該金屬目標1〇5，其採取 5 短長度管的形狀，係被設置在該薄膜形成腔室101之相同的 壁上俾可環繞該電漿輸入口 106。 該金屬目標105係由一防護外殼（圖中未示）支撐。此 外，一負電位係被施加到該金屬目標105，因此該金屬目標 105係處於比該電漿腔室107之電位低的電位。 10 該電漿腔室1〇7是為一個用來藉著電子迴旋加速器諧 振來產生電漿的管狀容器。該電漿腔室1〇7亦設置有一個形 成於與該薄膜形成腔室101相鄰之底部作為該電漿輸入口 106之一部份的圓形開孔。 在該電漿腔室107的另一個底部，一矩形開孔係被形成 15以供透過該波導管1〇9引入微波108。該矩形開孔係由該由 石英玻璃製成的微波窗11〇覆蓋，因此該薄膜形成腔室1〇1 與該電漿腔室107係被密閉地密封。 此外’另一個開孔係形成在該電漿腔室107之相同的底 部以供引入鼠氣。 20 為了在該電漿腔室107内部產生磁場，及隨後地藉著電 子迴旋加速器譜振來產生放電，該電漿腔室107係由該激勵 線圈112圍繞。與以上所述iECR濺鍍裝置6的電漿腔室6〇7 相似’該電漿腔室107係設置有置於其内的該等保護板113 和114和該保護管2俾可保護該電漿腔室107的内壁免於氧 16 200415250 化矽與其他產物的沉積。 該保護板113是為一在對應於該電漿輸入口 ι〇6之位置 具有一圓形開孔的石英製圓形板。相似地，該保護板114是 為一在對應於該微波窗110之位置具有一矩形開孔的石英 5製圓形板。此外，該保護板114亦具有一個用於把氬氣引入 到該電漿腔室107内的開孔。 該保護管2採取一個與該電漿腔室丨〇7之内形狀一致的 管形形狀，而且係被插置在該電漿腔室107中。該保護管2 的結構將會在稍後詳細地作描述。 10 2.ECR濺鍍裝置1的運作 與該ECR濺鍍裝置6相似，該ECR濺鍍裝置1以後面的 形式執行薄膜形成處理。 首先’呈現在該薄膜形成腔室101内部的氣體係藉著抽 吸來經由該排放輸出口 1〇2撒離，因此真空係產生在該薄膜 15形成腔室101與該電漿腔室107中。此外，在氬氣的引入之 後’呈現在該薄膜形成腔室101與該電漿腔室107内的水係 被移去。 接著’微波108係經由該微波窗no來從該波導管109引 入到該電漿腔室107内。在微波108的引入時，該激勵線圈 20 112在該電漿腔室1〇7中產生磁場，其引致電子迴旋加速器 °白振放電。因此，高密度電漿被產生在該電漿腔室107之 内’而氬離子係隨後被產生。 因為正電性，該等最終的氬離子係被吸引並且與該處 於負電位的金屬目標105碰撞。該等碰撞使矽原子從該金屬 17 200415250 目標105噴藏出來。從該金屬目標i〇5喷藏出來的石夕原子係 沉積於該取板1〇3上。 此外，從該金屬目標105喷濺出來的一些矽原子係與呈 現在該薄膜形成腔室101内的氣相分子反應，藉此產生新的 5 分子。這些分子亦沉積在該取樣103上。經由以上所述的運 作，該薄膜形成處理係被執行來形成一薄膜於該取板1〇3 上。 φ 3.保護管2的結構 接著，該保護管2之結構的描述係被詳細地提供。第3 10圖是為顯示該保護管2之結構的圖示。為了更明確，第3A 圖是為該保護管2的外部斜視圖，第3B圖是為該保護管2之 沿著一包含該管軸之平面的橫截面圖，而第3C圖是為一個 從該薄膜形成腔室101之方向觀看之顯示該保護管2的頂視 圖。 15 如在第3A圖中所示，該保護管2係由三個副管組成，一 Φ 上管21、一中管22、和一下管23。在該三個副管當中，該 下官23在管長上是最長的，其在這實施例中是為144 mm。 與該下管23比較，該上管21與該中管22是較短，其分 別是為10 mm和12 mm。如在第3A圖中所示，該上管21與該 2〇中官22係設置有八個形成於其之内壁上的凹槽24。該等凹 槽24與該管軸平行地延伸，而每個凹槽24係均稱地在寬度 上為3 mm而在深度上為〇·5 mm。 如在第3B圖中所示，該上管21在一與該中管22相鄰之 部份處在内部直徑上是較寬（於此後，如此的一個部份係 18 = 部直徑部份，，）。此外，該中管22在，上 ^相鄰之部份處在外部幻:… —個f耗被稱為”較窄外部直徑部份”） 此的 m #社s 21係料猶地把絲f外部直徑 礼插人至職寬内部直徑部份内來被連接在—起。

相似地°亥中官22具有—個與該下管23相鄰 紐部份’㈣下㈣具有—個與該中管22相鄰的= /直仏耗。该下管23與該中管22係藉由鬆動地把該較 10 :外部直控部份插人至該較寬内部直徑部份内來被連接在 一起。 4·保護管2的特性 ⑴如上所述，该薄膜形成處理引致該電裝腔室⑽之陡急 ^皿度升降率。特別地，在該電漿腔室iQ7與該薄膜形成腔 至1〇1之間之/JHL度上的差異係相當大，因此該保護管2在一

15個接近該薄卿成腔部份處展現較陡急的溫度升 降率。 由於。亥/皿度升降率，该保護管2在一個接近該薄膜形成 腔室101的部份比-個遠離該薄膜形成腔室1G1的部份經歷 較大的熱膨脤。 2〇 第3B圖描繪以上的機構。如在第3B圖中所示，構成該 保護管2的每個副管係遭受熱應力31到一個對應於與該薄 膜形成腔室101之距離的程度。換句話說，該熱應力在一接 近該薄膜形成腔室1G1的位置處是較大，而在—個遠離該薄 膜形成腔室101的位置處是較小。 19 為了調解在該熱應力上的差異，本實施例的保護管2 係由三個藉由鬆動地一個插入另一個内來被連接在一起的 副管組成。這結構允許每個副管自由地膨脤，不管在該等 副管當中之熱膨脤上的差異。據此，即使該等副管係熱膨 脤，無内部應力被產生在該等副管之間，而因此無熱疲勞 被產生。 因此，該保護管2係免於由熱疲勞所導致的斷裂。由於 該保護管2的斷裂純防止，無沉積在祕護管2上之氧化 矽或者構成戎保護管2之石英的潰散。該ECR濺鑛裝置“系 因此能夠保持優良的薄膜形成能力。 (2) 現在把焦點集中到每個副管，藉著氧化石夕與其他產物 的沉積，在該副管的内部表面上係形成有一薄膜。這沉積 薄膜在曝露於熱時亦膨脤。該沉積薄膜的熱膨脤產生一施 加到該副管内部的應力32，如在第3C圖中所示。 為了調解該應力32，本實施例的副管係如上所述在其 之内壁上設置有該等凹槽。該等凹槽吸收由起因於該沉積 薄膜之熱膨脤之該應力32所產生的變形。因此，該保護管2 的斷裂係被防止，因此該ECR濺鍍裝置1能夠維持優良的薄 膜形成能力。 (3) 要進一步注意的是，該上管21比該中管22與該下管23 更易於斷裂，因為該上管21由於在該薄膜形成腔室1〇1與該 電漿腔室107之間之溫度上之巨大差異而接受較大的熱應 力。根據相同的理由，該中管22係比該下管23更易於斷裂。 根據本實施例，如果該保護管被損壞的話，需要被更換的 僅是損壞的副管。 那就是說，與以上所述的習知技術不同，並不需要更 換整個保護管。因此，用於保護該ECR濺鍍裝置免於沉積 的成本係被降低。 5·變化 到這裡，本發明業已利用以上實施例來被描述。然而， 报自然地察覺到的是，本發明不受限於以上所述的特定實 施例，而各式各樣的變化係可以被作成如下。 (1)在以上的實施例中，該描述提及構成該保護管2之該等 Μ官的特定長度。然而，很自然察覺到的是，本發明不受 限於那些特定的長度。不管該等副管的尺寸，只要該保護 官係由數個副管組成，本發明的效果係被達成。 合意的是根據在該E C R濺鍍裝置丨執行該薄膜形成處 理日守產生之保遵管的溫度分佈來決定每個副管的長度。為 了更明確，合意岐決定每個副管的長度因此整個副管的 溫度差異係落在一預定的範圍之内。 當每個副管的長度係如上被決定時，被施加到每個副 官的熱應力係被作成較小，因此該等副管係較不易於因熱 疲勞而斷裂。因此，該保護管的使用壽命被增加，藉此降 低由該ECR濺織置丨所作用之薄_成處輯需的成本。 ⑺在以上的實施例中，纟三個副管組成之保護管〕的描述 係被提供。然而，㈣然地察覺到的是，本發明並不受限 於此。只要該保護管係由兩個或更多烟管組成，本發明 的效果係被達成。 200415250 與副管之長度的決定相似，合意的是根據在由於該 ECR濺鍍裝置1所作用之薄膜形成處理之時所產生之保護 管的溫度分佈來決定構成該保護管之副管的數目。

即，當在由該ECR濺鍍裝置1所作用之薄膜形成處理之 5 時所產生的溫度升降率在該保護管的内壁是相當溫和時， 以較少數目的副管來構成該保護管會是適足的。另一方 面，當該溫度升降率是相當陡急時，以較多數目的副管來 構成該保護管會是合意的。 當副管的數目係在以上的形式下被決定時，施加到每 10 個副管的熱應力係被減少，因此該等副管較不易於因熱疲 勞而斷裂。因此，該保護管的使用壽命係被增加，藉此降 低由該ECR濺鍍裝置1所作用之薄膜形成處理所需的成本。 (3) 在以上的實施例中，於一副管的内壁上係形成有八個 凹槽。然而，很自然地了解到的是，本發明並不受限於此。 15 只要至少一個副管係設置有至少一個形成於其之内壁上的 凹槽，本發明的效果係被達成。 在這裡，合意的是根據形成於一副管之内壁上之沉積 薄膜的厚度和特性來決定要被形成於該副管上之凹槽的數 目。這是因為施加到一副管的應力係端視一沉積薄膜的厚 20 度和特性而有所不同。當該應力是相當小時，較少數目的 凹槽會是適足的。另一方面，當該應力是相當大時，較多 數目的凹槽會是合意的。 在以上的實施例中，該下管23不設置有任何凹槽。然 而，很自然地了解的是，本發明並不受限於此。可應用的 22 200415250 是每一副管係設置有一個或者更多個凹槽。 在這裡，合意的是構成一單一保護管的每個副管係設 置相同數目的凹槽。然而，在施加到每個副管之因沉積薄 膜而起之應力係彼此大大地不同的情況中，要對應於施加 到其那裡之應力來設置不同數目的凹槽到每個副管是有可 能的。

此外’合意的是當一副管要設置有數個凹槽時，該等 凹槽係實質上以相等的圓周間隔來形成於該副管的内壁 上。藉著這配置，施加到該副管之内壁的應力係均稱地分 10 佈’因此該應力的最大值係被保持較低。因此，該副管係 較不易於斷裂。

(4)在以上的實施例中，位於接近該薄膜形成腔室1〇1的副 官係設置有較寬内部直徑部份，而位於遠離該薄膜形成腔 室101的副管係設置有較窄外部直徑部份。因此，該兩個副 15管係藉由把遠離該薄膜形成腔室101的副管插入到另一個 副管内來被連接在一起。然而，很自然地察覺到的是，本 發明並不受限於此。該等副管能夠以以上所述之形式以外 的形式來被連接在一起。 與以上所述之實施例相反，例如，接近該薄膜形成腔 20室101的副管可以設置有一較窄外部直徑部份，而遠離兮薄 膜形成腔室101的副管玎以設置有一較寬内部直徑部份。因 此，該兩個副管係藉由把接近該薄膜形成腔室101之副管插 入至另一個副管内來被連接在一起。 此外，該等副管玎以利用斜接合代替以上所述的葉形 23 接合來被連接在一起。此外，如果該等副管的壁厚度是適 於禅接接合的話，該等副管係可以利用榫接接合來被連接 一起。不管該等副管係如何連接在一起，本發明的效果 係被達成。 考量在該等副管之熱膨脤上的變化，合意的是把該等 Μ管連接在一起俾可提供適當的活動範圍在每個副管之 間。藉此適當之活動範圍的出現，在熱膨脤上的變化係被 w周解’因此熱疲勞被抑制。因此，本發明的效果係被達成 甚至到較佳的程度。 Ο 在以上所述的實施例中，本發明係利用ECR濺鍍裝置 的例子來被描述。然而，很自然地察覺到的是，本發明的 應用不受限於該ECR濺鍍裝置。本發明係可以被應用於 ECRJ賤鍍裝置以外之任何高密度電漿處理裝置而且依然達 成相同的效果。 為了更明確，本發明係可以被應用於產生電感耦合電 漿（ICP)的電漿處理裝置或者產生圓喇。八波激勵電聚 (HWP)的電漿處理裝置。 第4圖是為一個顯示本發明之一變化之ICP濺錢裝置的 橫截面圖。如在第4圖中所示，在該ICP濺鍍裝置中，一線 圈312係被設置來包圍一電漿腔室307。該濺鍍係由一經由 高頻電流至該線圈312之施加來被產生的ICP執行。 該IC P濺鍍裝置亦設置有一個置於該電漿腔室3 〇 7内的 保護管315，而該保護管315係由數個與在電漿處理之時之 溫度升降率有關地形成的副管組成。與以上之實施例相 200415250 似，這結構達成本發明之效果俾使該保護管315較不易於斷 裂。 不官被使用來產生電漿的方案，本發明在應用到產生 密度超過1〇10離子/cm3之電漿的裝置時係尤其有效的，並且 5 達成增加該裝置之使用壽命的效果。 (6)在以上的貫施例中，本發明係利用該ECR濺鍍裝置的 例子來被描述。然而，很自然地察覺到的是，本發明的應 用不受限於該ECR濺鍍裝置。本發明係可以應用到該濺鍍 裝置以外的任何電漿處理裝置而且依然達成相同的效果。 10 第5圖是為一個顯示本發明之另一變化之設置有一保 護官之不範之反應離子束蝕刻裝置（於此後簡單地稱 為”RIBE裝置”）的橫截面圖。 如在第5圖中所示，本變化的尺1]5]£裝置4係由一取樣台 402、一取樣腔室4〇3 ' 一離子取出電極4〇4、一激勵線圈 15 405、一微波窗4〇6、一波導管4〇7、一電漿腔室41〇、一保 護板411、及一保護管412組成。 為了運作該RIBE裝置4，首先，該取樣腔室403被撒 空。然後，微波408係經由該微波窗4〇6來從該波導管407引 入到該電漿腔室410内，而一材料氣體4〇9亦被引入到該電 20漿腔室410内。該RIBE裝置4然後藉著該激勵線圈405的作用 來在该電漿腔室410内產生一磁場，藉此由於電子迴旋加速 器諧振的作用來產生放電，而隨後產生高密度電漿。 接著’ 一負電位係被施加到該離子取出電極4〇4，因此 反應離子413從該電漿取出。在這裡，該取樣台4〇2被作成 25 200415250 有一平電極，因此一 DC電場係在高頻電壓到該取樣台402 的施加時被產生。藉著如此產生之電場的作用，該等反應 元件離子413係被垂直地吸引向一取樣（晶圓）401，因此該 晶圓401的各向異性蝕刻係被執行。 5 如上所述，於執行該蝕刻之時，係需要保護該取樣腔 室403的内壁免於無用材料的沉積。為了這目的，該圓形保 護板411和該保護管412係被設置在該取樣腔室403内部。

與該ECR濺鍍裝置相似，該ribE裝置展現一個大的溫 度差異在該取樣腔室與該電漿腔室之間，其導致該保護管 10 之因熱疲勞而起之斷裂的結果。 為了消除以上之不合意的可能性，本變化之RIBE裝置 的保護管412係由數個與在該蝕刻處理之時所產生之溫度 分佈有關地形成的副管組成。藉著這配置，該保護管的斷 裂係被防止，因此不需要如同使用別的方法所需一樣頻繁 15地更換該保護管。因此，該蝕刻處理所需的成本係被降低。 本發明亦可應用於ECR電漿CVD (化學蒸氣沉積法） 裝置來達成相同的效果。第6圖是為一個顯示本發明之變化 之示範之ECR電漿CVD裝置之結構的橫截面圖。 如在第6圖中所示，該ECR電漿CVD裝置5係由一取揉 2〇 腔至501、一取樣台502、一激勵線圈504、一電聚腔室505、 一微波窗506、一波導管507、保護板510和512、及一保護 管511組成。 為了運作該ECR電漿CVD裝置5，首先，呈現在該取樣 腔室501與該電漿腔室505内的氣體係被撒離，因此真空被 26 產生於其内。接著，2.45 GHz頻率的微波508係經由該波導 管507和該微波窗506來被引入。此外，氮氣（n2)亦被引入 到該電漿腔室5 0 5作為材料氣體5 09。 在這條件下，一磁場（875 G)係藉著該激勳線圈504 的作用來在該電漿腔室505内被產生，因此高密度電漿係藉 著電子迴旋加速器諧振來被產生。最終的反應氣體分子係 被導入該取樣腔室501，而且係被使成與一分開地被引入至 該取樣腔室501内的矽烷氣體（SiH4) 513反應。由於該反應 的結果，SisN4的薄膜係被形成於一取樣（晶圓）503上。 與以上所述之其他裝置相似，該等保護板510和512與 該保護管511係設置在該取樣腔室5〇1内，因此該取樣腔室 501的内壁係被保護免於無用材料的沉積。此外，本變化的 保護管511亦由數個與在該ECR電漿CVD處理之時所產生 之溫度分佈有關地形成的副管組成，因此該保護管511係較 不易於因在該取樣腔室501與該電漿腔室505之間的溫度差 異而斷裂。 藉著這配置，係不需要如同用別的方法所需一樣頻繁 地更換該等保護元件。因此，該ECR電漿CVD處理的成本 係被降低。 注意的是，本發明係可應用於利用由ECR以外之像ICP 或H W P般之任何方案所產生之電漿所執行之以上的蝕刻處 理和CVD處理，而且依然達成相同的效果。 (7)在以上的實施例和變化中，該等保護管和該等保護板 係與該電漿腔室或該取樣腔室的内壁接觸。然而，很自然 200415250 地察覺到的是，本發明並不受 , 又1艮於此，而且進一步的變化 係可以被作成如下。 如上所述，該等保護管或該等保護板係被設置俾可保 護該«腔室或該取樣腔室的内壁免於無用材料的沉積。 5即，只要如此的保護係被適足地提供，該保護管的外尺寸 係可以比該電漿腔室或該取樣腔室的内尺寸小。此外，該 保護板的面積係可以比於其上設置有該保護板之内壁的面

積小。 该保護管或該保護板的尺寸與形狀係可以被決定來適 1〇合於於其中要設置該保護管或該保護板之該電漿腔室或該 取樣I至的尺寸與形狀。不管尺寸與形狀，只要該保護管 係由數個副管組成，該保護管係較不易於斷裂。藉著這配 置，係不需要如同用別的方法所需一樣頻繁地更換該保護 管，因此該電漿處理裝置的運轉成本係被降低。 雖然本發明業已配合该等附圖利用例子完全地作描 述，要注意的是，各式各樣的改變和變化對於熟知此項技 術的人仕來說是顯而易知的。因此，除非該等改變和變化 係離開本發明的範圍，它們應被解釋為被包括在其内。 【圏式簡單説明】 20 第1圖是為一個顯示習知技術之示範ECR濺鍍裝置之 結構的橫截面圖； 第2圖是為一個顯示本發明之一實施例之ecr濺鍍裝 置之結構的橫截面圖； 第3圖是為顯示該實施例之保護管2之結構的圖示（第 28 200415250 3A圖是為該保護管2的外部斜視圖，第3B圖是為該保護管2 之沿著包含該管軸之平面的橫截面圖，而第3C圖是為一個 從一薄膜形成腔室101之方向觀看之顯示該保護管2的頂視 圖）； 5 第4圖是為一個顯示一設置有本發明之變化（5)之保 護管之示範ICP濺鍍裝置的橫截面圖；

第5圖是為一個顯示一設置有本發明之變化（6)之保 護管之示範反應離子束蝕刻裝置的橫截面圖；及 第6圖是為一個顯示本發明之變化（6)之示範ECR電 10 漿CVD裝置之結構的橫截面圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 6 ECR濺鍍裝置 601 薄膜形成腔室 607 電漿腔室 604 取樣台 603 取樣 606 電漿輸入口 605 金屬目標 608 微波 609 波導管 602 排放輸出口 611 氣體輸入口 612 激勵線圈 613 保護板 614 保護板 620 保護管 610 微波窗 1 ECR濺鍍裝置 101 薄膜形成腔室 102 排放輸出口 104 取樣台 105 金屬目標 106 電漿輸入口 107 電漿腔室 109 波導管 110 微波窗 111 氣體輸入口 29 200415250

112 激勵線圈 113 保護板 114 保護板 2 保護管 103 取樣 21 上管 22 中管 23 下管 24 凹槽 31 熱應力 32 應力 312 線圈 307 電漿腔室 315 保護管 4 RIBE裝置 402 取樣台 403 取樣腔室 404 離子取出電極 405 激勵線圈 406 微波窗 407 波導管 410 電漿腔室 411 保護板 412 保護管 409 材料氣體 413 反應離子 401 取樣 5 ECR電漿CVD裝置 501 取樣腔室 502 取樣台 504 激勵線圈 505 電漿腔室 506 微波窗 507 波導管 510 保護板 512 保護板 511 保護管 508 微波 509 材料氣體 513 矽烷氣體 503 取樣 30

Claims (1)

1. 200415250 10 15

   20 拾、申請專利範圍： 1.一種電漿處理裝置，包括： 一電漿腔室，在該電漿腔室中，一高密度電漿係被產 生； 一與該電漿腔室連通的取樣腔室，該取樣腔室係用於 容納一個要利用電漿來被處理的取樣；及 一用於保護該電漿腔室之内壁免於起因於該電漿處 理之產物之沉積的保護管，其中 該保護管係由數個與在該電漿處理之時於該電漿腔 室内之溫度之分佈有關地被形成的部份組成。 2.如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置，其中 該電漿腔室在形狀上是為管狀， 該保護管在形狀上是為管狀而且係被插入在該電漿 腔室内，且 該數個部份中之每一者是為在該保護管之軸向方向 上設置的管狀元件。 3.如申請專利範圍第2項所述之電漿處理裝置，其中 該數個部份中之每一者在長度上係比一設置在一個 於該電漿處理之時溫度之升降率是較小之位置的部份較 短0 4. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置，其中 該保護管係設置有至少一個形成於其之内壁上之與 該保護管之軸平行的凹槽。 5. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置，其中 31 200415250 該保護管係設置有數個以實質上相等的圓周間隔形 成於其之内壁上之與該保護管之軸平行的凹槽。 6.如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置，其中 該保護管係由石英製成。 5 7.如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置，其中 該取樣係遭遇利用電漿的濺鍍。 8. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置，其中 該電黎是電子迴旋加速器諧振電漿。 9. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置，其中 10 該電漿是電感耦合電漿。 10. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置，其中 該電漿是圓喇八波電漿。 11. 一種電漿處理裝置，包含： 一電漿腔室，在該電漿腔室中，高密度電漿係被產 15 生；

   20 一與該電漿腔室連通的取樣腔室，該取樣腔室係用 於容納要利用電漿來被處理的取樣；及 一用於保護該取樣腔室之内壁免於起因於該電漿處 理之產物之沉積的保護管，其中 該保護管係由數個與在該電漿處理之時於該取樣腔 室内之溫度之分佈有關地被形成的部份組成。 12.如申請專利範圍第11項所述之電漿處理裝置，其中 該取樣腔室在形狀上是為管狀， 該保護管在形狀上是為管狀而且係被插入在該電漿 32 200415250 腔室内，及 該數個部份中之每一者是為在該保護管之軸向方向 上設置的管狀元件。 13. 如申請專利範圍第12項所述之電漿處理裝置，其中 5 該數個部份中之每一者在長度上係比一設置在一個 於該電漿處理之時溫度之升降率是較小之位置的部份較 短。 14. 如申請專利範圍第11項所述之電漿處理裝置，其中 該保護管係設置有至少一個形成於其之内壁上之與 10 該保護管之轴平行的凹槽。 15. 如申請專利範圍第14項所述之電漿處理裝置，其中 該保護管係設置有數個以實質上相等的圓周間隔形 成於其之内壁上之與該保護管之軸平行的凹槽。 16. 如申請專利範圍第11項所述之電漿處理裝置，其中 15 該保護管係由石英製成。 17. 如申請專利範圍第11項所述之電漿處理裝置，其中 該取樣係遭遇利用電漿的蝕刻。 18. 如申請專利範圍第11項所述之電漿處理裝置，其中 該取樣係遭遇利用電漿的化學蒸氣沉積法。 20 19.如申請專利範圍第11項所述之電漿處理裝置，其中 該電漿是電子迴旋加速器諧振電漿。 20. 如申請專利範圍第11項所述之電漿處理裝置，其中 該電漿是電感耦合電漿。 21. 如申請專利範圍第11項所述之電漿處理裝置，其中 33 200415250 該電漿是圓喇σ八波電漿。

   34