TW447016B - Standoff for and method of supporting a coil in a semiconductor fabrication system, and standoff for coupling RF current - Google Patents

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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1 ) 相關申請案 本案為同在審查中之第08/647,182號申請案，名稱「 產生電漿用隱置式線圈」申請曰1996年5月9日（代理人檔 案編號1186/PVD/DV)之部分連續申請案。 發明領域 本發明係關於電漿產生器，特別係關於於半導體裝 置製造中產生電漿之方法及裝置。 發明背景 射頻（RF)產生電漿已經變成方便的激發離子及活化 原子來源，其可，用於多種半導體裝置製程包括表面處理、 沉積及蝕刻製程。例如為使用濺鍍沉積法沉積材料於半導 體晶圓上，於負偏壓之濺鍍目標材料附近產生電漿。電漿 内部產生的離子衝擊目標表面而由目標鬆脫亦即「濺鍍」 材料。然後被濺鍍材料被運送及沉積於半導體晶圓表面上 〇 濺鍍材料傾向於以相對於基材表面傾斜的夾角於直 線路徑由目標移動至待沉積基材。結果沉積於具有高深度 對寬度縱橫比之溝或孔之半導體裝置之溝或孔内材料可能 橋接引起沉積層非期望之孔穴a 為了預防孔穴，沉積材料可經由使基材或基材支座 帶負電及若濺鍍材料被電漿充分離子化，定位於垂直方向 適當定向之準直電場此鄰基材而使滅鍍材料「準直」成目 標與基材間之大體垂直路徑11但由低密度電漿濺鍍材料常 具有離子化度低於1%，其通常不足以防止過多孔穴形成 本纸呆尺度適用中國國家標準（C.N’S ) A4規格（210X29?公t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----裝-- 訂 Α7 B? 五、發明説明（2 ) ' 0因此希望提高電漿密度來增加滅鍵材料之離子化速率俾 減少於沉積層形成非期望孔穴程度β如此處使用，「緻密 電漿」一詞表示具有高電子及離子密度之電敦。 若干已知可以RF場激發電漿技術包括電容耦合，電 感耦合及波加熱《標準電感耦合電漿（ICP)產生器中，通 過電漿周圍線圈之RF電流於電漿誘生電磁電流。此等電 流藉歐姆加熱加熱導電電漿，故可維持穩態β例如如美國 專利第4,362,632號所示，通過線圈之電流係由經由阻抗 匹配網路耦合至線圈之RF產生器供給，故線圈作為變壓 器之第一布線。，電漿作為變壓器之單匝第二布線。 為了使由線圈耦合至電漿之能量變最高，希望將線 圈儘可能接近電衆本身定位。但同時也希望減少腔室配件 及其它暴露於濺鍵材料之部件數目，俾輔助清潔腔室内側 及減少由内面脫落之顆粒產生。由内面脫落之顆粒落至晶 圓本身上而污染產品。如此許多濺鍍腔室通常有環形護罩 罩住介於目標與支撐晶圓的基座間之電漿產生區^護罩提 供光滑概略彎曲面’其相當容易清潔且可防護腔室内部不 受濺鍍材料沉積。相反地發明人相信線圈及任何支撐線圈 的結構必須有相對銳角彎曲面，其將使沉積材料更難以由 線圈及其支樓結構清潔去除。此外相信護罩之光滑概略_ 曲面比較線圈及其支撐結構之銳角彎曲面剝脫之顆粒更少 0 如此一方面希望將線圈置於護罩外側（如同在審查中 之第08/559,345號申請案所述，申請日1995年11月15曰名 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X297公楚） 裝--. * ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,1Τ Λ 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 經濟部中央標準局負工消費合作社印袈 A 7 丨 ________________ B7 五、發明説明（3) "~' ' - 稱「於電祕射螺波之方法及裝置」，併述於此以供參考) 故線圈被屏蔽不接觸待沉積材料。此種配置可減少線圈及 其支撐材料產生顆粒而有助於腔室清潔。它方面，希望使 線圈儘可能接近護罩内側之電漿產生區以防因與電漿之間 隔或護罩本身造成任何衰減，因而獲得由線圈傳遞至電漿 之最大能量。如此難以增加由線圈移轉至電漿之能量而同 時減少顆粒的產生與輔助腔室清潔。 較佳昇體例之概述 本發明之目的係提供一種於腔室内部產生電漿之改 良方法及裝置為，實用目的可免除前述限制β 根據本發明之一個態樣，此等及其它目的及優點可 經由一種電漿產生裝置達成，該電漿產生裝置電感耦合來 自線圈之電磁能，該線圈相對於目標之濺鍍面為内陷，故 可減少目標材料沉積於線圈上。此外，線圈就基座（支禮 件）周邊及支撐於基座上之工件沉積面而言為内陷，故可 減少任何目標材料沉積於線圈及隨後由線圈脫落至工件上 。結果可減少工件受線圈脫落之顆粒物質污染。 一個具體例中’線圈藉暗空間護罩部分防護沉積材 料’護罩係設置於線圈上方以防目標材料之實質部分被沉 積於線圈上。替代具體例中，線圈由個別配接器環載運， 該環具有線圈腔室可保護線圏不接觸沉積材料。此外，線 圈腔室之底板位於線圈下方可捕捉由線圈脫落之粒狀物質 而減少工件污染。又配接器環線圈腔室與護罩隔開。結果 護罩可個別清潔或拋棄因而大體有助於護罩及腔室之清潔 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )六4见格（210X297公犮） I ---ίί - 裝_____ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,π 447016 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4) 而降低護罩本身成本》 根據本發明之另一態樣，線圈係由複數個新穎線圈 固定器及RF饋穿固定器（其具有内部迷宮構造）載於護罩上 或載於配接器環腔室内。容後詳述，迷宮構造可使導電材 料由目標重覆沉積於線圏固定器上，同時防止由線圈之護 罩形成完整沉積材料導電路徑，其可使線圈之護罩短路， 護罩典型為接地。此外迷宮構造可使固定器之高度低因而 可縮小腔室整體尺寸。 圖式之簡單說明 第1圖為根據本發明之一個具體例之電漿產生腔室之 透視部分剖面圖。 第2圖為第1圖之電毁產生腔室安裝於真空腔室之部 分剖面圖。 第3圖為根據本發明之另一具體例之電漿產生腔室之 部分剖面圖。 第4圖為第2圖之電漿產生腔室之線圈固定器之剖面 圖。 第5圖為第2圖之電漿產生腔室之線圈饋穿固定器之 剖面圖。 第6圖為第i圖之電漿產生腔室之電互連之示意圖。 第7圖為根據另一具體例之線圈固定器之剖面圖。 第8圖為根據另一具體例之線圈饋穿固定器之剖面圖 〇 圖式之詳細說明 本紙張尺度適用中國國家標羋（CNS ) M規格（210X 297公着） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} --衣-J-----訂-- n --------線 am % 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（5) 首先參照第1及2圖，根據本發明之第一具體例之電 漿產生器包含大體筒形電漿腔室100,其維持於真空，本 具體例中有單一螺形線圈104其於腔室壁1 〇8内部載有護單 106。護罩106可保護真空腔室102之内壁1〇8(第2圊）不接 觸電漿腔室100内部沉積的材料。 來自RF產生器之射頻（RF)能由線圈104發射至電聚腔 室100内部，其激發電漿腔室100之電漿容納區内部之電装 。被激發的電漿產生電漿離子通量其撞擊位於電漿腔室 100上方之負偏壓目標no。由目標110射出之電漿離子隨 後沉積於晶圓或'其它於電漿腔室I 〇〇底部由基座114支樓的 工件112上。容後詳述’根據本發明之一個態樣，線圈ι〇4 相對於目標110周邊下陷因而減少目標材料沉積於線圈1〇4 上。此外線圈104相對於卡盤或基座114周邊及支撐於基座 上之工件112内陷’故可減少後來由線圈104脫落至工件112 上之目標材料。結果可減少工件]12受由線圈】〇4脫落之粒 狀物質污染。 根據本發明之另一態樣，線圈1 〇4由多個新穎線圈固 定器120載於護罩106上，固定器係使線圈ι〇4與支撐護罩 106電絕緣。容後詳述，絕緣線圈支撐固定器12〇具有内部 迷宮構造其可使來自目標uo之導電材料重覆沉積於線圈 固定器120上，同時防止沉積導電材料形成由線圈1〇4至護 罩106之完整導電路徑，該路徑可能使線圈104至護罩106( 典型為接地）短路β 為了使線圈用作電路路徑，RF功率必須通過腔室壁 本紙張尺度·#關家標準) --------/裝 I--------訂--1----旅 (請先閲讀皆面之注意事項再填寫本頁} 4470 1 6 A7 B7 經济部中央棣準局員工济費合作杜印裂 五、發明说明（6) 及通過護舉106至線圈104之反端。真空饋穿體（未顯示）延 伸通過腔室壁而提供來自產生器（較佳位於腔室外側）2RF 電流。使RF電流通過護罩106之饋穿體124，124a無需為 真空饋穿體，因護罩106兩側必須為等壓。但確實需要保 護不接觸腔室環境，以防其上形成沉積層而產生由線圈104 之護罩106之電路徑。 RF功率經由由絕緣饋穿體固定器124支撐的饋穿體 122施加於線圈104。饋穿體固定器124類似線圈固定器12〇 許可導電材料由目標重覆沉積於饋穿體固定器124上而不 會形成可能使線圈104之護罩106短路的導電路徑。 第2圖顯示安裝於PVD(物理蒸氣沉積）系統真空腔室 102之電漿腔室100。雖然本發明之電漿產生器為舉例說明 之用係就PVD系統說明，但須了解根據本發明之電漿產生 器適用於全部其它利用電漿之半導體製造方法包括電漿蝕 刻法’化學療氣沉積（CVD)法及多種表面處理法。 如第2圖最明白顯示，電漿腔室1〇〇具有一個暗空間 護罩環Π0其提供一個相對於目標no之接地面，目標ι1〇 為施加負偏壓。此外護罩環130屏蔽目標外緣不接觸電漿 而減少目標外緣濺鍍。根據本發明之一個態樣，暗空間護 罩130執行另一種功能，其定位成可屏蔽線圈1〇4(及線圈 支座固定器120及饋穿體固定器〗24)不接觸由目標110濺鍍 之材料。暗空間護罩i3〇無法完全屏蔽線圈1〇4及其相關支 樓結構不接觸全部濺鍍材料，原因為某些濺鍍材料之行進 方向相對於電漿腔室100之垂直轴傾斜夾角。單一許多濺 本紙張尺度準（CNS)概格 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝- 丁 *-* 經濟部中央標隼局員工消費合作社印裝 44701 6 A7 —_____B7 ·__ 五、發明説明（7 ) 錢材料確實平行腔室之垂直軸或以相對於垂直軸之相當小 傾斜角行進’故於線圈104上方以重疊關係設置之暗空間 護罩130可防止實質量之濺鍍材料沉積於線圈104上。經由 減少本來可能沉積於線圈104上之材料量，可大體減少由 沉積於線圈104(及其支撐結構）之材料產生顆粒量。此外 ’可延長構造壽命。 示例說明之具體例令，暗空間護罩130為具有概略倒 截頭錐形之鈦或不鏽鋼製密閉連續環。當然須了解暗空間 護罩可由多種其它導電材料製成及可具有其它形狀其可屏 蔽線圈104及其相關支撐結構不接觸至少部分由目標沉積 之材料。示例說明之具體例中，暗空間護罩朝向電漿腔室 100中心向内延伸，故重疊線圈1〇4之距離d為1/4吋。當然 須了解重疊量可隨線圈之相對尺寸及設置及其它因素而異 。例如重疊可增加而增加屏蔽線圈1〇4不接觸濺鍍材料， 但增加重疊也進一步屏蔽目標不接觸電漿，於某些用途可 能為非期望者。 腔室護罩106概略為碗形，包括一個概略筒形垂直取 向壁140，固定器120及124附接至壁而絕緣式支撐線圈1〇4 。護罩又有概略環形底壁142其環繞支撐工件112之卡盤或 基座114。夾環154夾緊晶圓至卡盤114及遮蓋護罩1〇6底壁 142與卡盤114間之間隙》如此由第2圖顯然易知，腔室護 罩106連同夾環154可保護真空腔室102内部不接觸沉積於 電漿腔室100内部之工件112上的沉積材料。 真空腔室壁108具有上環形凸緣150。電漿腔室1〇〇係 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4ΑΙ格（210Χ297公沒） 10 裝---------訂----- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁). 4470 1 A7 B7 經濟部中央標丰局—工消費合作社印製 五、發明説明（8) 由配接器環總成152支撐，該總成齧合真空腔室壁凸緣150 。腔室護罩106具有於水平方向延伸之外凸緣件160，其係 由多個扣接螺絲（未顯示）扣接至配接器環總成152之於水 平方向延伸之凸緣件162。腔室護罩106經由配接器環總成 152接地至系統地面， 暗空間護罩130也有個上凸緣170其扣接至配接器環 總成152之水平凸緣162。暗空間護罩130類似腔室護罩106 係經由配接器環總成152接地。 目標110為概略圓盤形也係由配接器環總成152支撐 。但目標110施加負偏壓故與接地的配接器環總成152絕緣 。如此，座落於形成於目標il〇底面之環形槽者為陶瓷絕 緣環總成172，其也座落於目標152上表面之對應槽174内 。絕緣環總成174可由多種絕緣材料製成，包括可隔開目 標il〇與配接器環總成152之陶瓷，故目標11〇也可適當施 加負偏壓。目標、配接器及陶瓷環總成設置有〇形環密封 面（未顯示）而提供由真空腔室凸緣15〇至目標110之真空密 封總成。 第3圖顯示根據本發明之另一具體例之隱置式線圈， 其中線圈產生之粒狀物質因不同結構而減少，故可減少工 件的污染。第3圖之具體例中，配接器環總成200被修改而 形成隱置式線圈腔室202,其於三面罩住一個環形線圈206 ，但於隱置式線圈腔室202之開放的第四面暴露線圈206於 電漿。示例說明之具體例中，隱置式線圈腔室202概略為 環形且由概略筒形垂直壁210界定，其類似第1及2圊具體 (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁)： I n nt In (t ml ί · ------- 本紙張尺度適5國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公楚） -11 經濟部中央榇準局員工消費合作社印製 ^4701 6 Λ7 ---- B7 . 五、發明説明（9 ) ~~ 例之固定器120及124載有線圈206於絕緣固定器（未顯示） 上。隱置式線圈腔室202又有一個上頂壁2〗4，其執行類似 第I及2圖具體例之暗空間護罩13〇之功能β特定言之，線 圈腔室頂壁214提供相對於負偏壓目標11〇之接地面因此屏 蔽目標110周邊不接觸電漿。又，線圈腔室頂壁2丨4屏蔽線 圈206不接觸由目標11〇射出之沉積材料至有限程度。配接 器環總成200介於目標11〇與配接器環總成2〇〇之腔室密封 壁214.頂面間由絕緣環總成216與目標η〇絕緣隔離。 根據第3圖具體例之另一態樣，配接器環總成2〇〇之 線圈腔室202又有個底壁220其位於線圈206下方。因線圈 腔室202内部之線圈206相對於目標11〇内陷，故相信可減 少沉積於線圈206(及其支撐結構）上之目標材料量。但至 目標材料沉積於線圈206之程度，線圈腔室底壁220設置成 可捕捉許多由線圈206脫落之粒狀物質，故粒狀物質係堆 積於線圈腔室底壁220上而非堆積於晶圊或其它工件上。 結果相信可進一步減少工件的污染。 第3圖之電漿腔室190具有碗形護罩230，其類似第1 及2圖具體例之護罩1 〇6。但本發明之另一態樣中，護罩230 藉螺絲或其它適當扣件活動式附接於配接器環總成2〇〇之 下凸緣232。此種配置可使護罩230由配接器環總成220移 開且可個別清潔及再附接於配接器環總成2〇〇。一旦護罩 230已到達使用壽命終點，則可拋棄及附接新的護罩230至 配接器環總成200。 因第3圖之具體例中線圏未由護罩230支撐，故護罩 本纸張尺度適用中國國家榡準（CNS ) Α4規格（2!0Χ297公费） 12 --------裝丨 -------訂-------旅 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 470 16 經濟部中央標準局舅工消費合作社印褽 A7 B7 五、發明説明（10) ' 230表面更容易清潔’因護罩表面不受支推線圈的固定器 干擾。結果可延長護罩230之使用壽命。此外，護罩可快 速清潔因而縮短處理腔室閒置的停機時間》又，因護罩230 不具有線圈或線圈固定器附接其上，故護罩230可更經濟 地製造’因此於使用壽命終點可更經濟地拋棄。 相反地，經由保護線圈不接觸目標沉積材料，配接 器環總成200之線圈腔室202可減少由線圈去除沉積材料所 需清潔量。如此促成停機時間縮短與線圈壽命延長。此外 ，因配接器環之線圈腔室202更易與護罩230分離，故當必 須更換護罩230時，無須更換線圈206及線圈腔室202。因 護罩之更換頻率比線圈更頻繁，故經由比護罩230更不頻 繁更換線圈206可降低作業成本。 現在參照第4圖顯示根據本發明之另一態樣之線圈固 定器120之内部構造細節。線圈固定器12〇包裝一個概略圓 盤形底件250，其較佳由絕緣環介電材料如陶瓷製成。遮 蓋及屏蔽底件250者為概略筒形蓋件252其較佳由相同沉積 材料製成。因此’若沉積材料為鈦製成，則蓋件252較佳 也由鈦製成。為了輔助沉積材料（此處例如為鈦）之黏著， 較佳藉噴砂處理金屬表面，其將減少顆粒由沉積材料脫落 〇 固定於蓋件252正面為經過喷砂之鈦製成的概略鉤形 把架254 ’其容納並支撐一匝線圈1〇4。底件250顯示由螺 栓251或其它適當扣件附接於護罩1〇6之壁14〇。（底件25〇 係以類似方式附接於第3圖具體例之線圈腔室202之壁210 t'裝— ^ 訂------旅 (诗先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 个 - - 470 16 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A 7 B7 五、發明説明（11 ) ° ) 如下述，底件250及蓋件252共同界定一個迷宮構造 ’其可抑制可能使線圈至護罩（或第3圖具體例之配接器環） 短路，跨越固定器之導電路徑形成。底件250具有足夠高 度之立式内圓形壁260可隔開底件250之頂面262與蓋件252 之内表面264而界定一個間隙G0。此外底件250之外部直 徑D1小於蓋件252之内部直徑而介於底件250之外周面270 與蓋件252之内周面272間形成一個間隙G1 =又，蓋件252 夠薄’故蓋件250之背面280與護罩106之壁140隔開而界定 另一間隙G2。可見間隙G2，Gl，G0界定多條通路，如介 於蓋件252與護罩壁140及介於蓋件252與絕緣底件250間之 箭頭290指示。箭頭290表示沉積材料之多角形路徑俾塗布 固定器120内部。為了短路線圈i04至護罩壁14〇 ,需要沉 積材料而塗布固定器120内部至藉沉積材料由蓋件252至絕 緣底件250間提供完整導電路徑的程度^為了製造此種完 整導電路徑’沉積材料需於固定器丨2〇内部入口之間隙 或内部通路290之間隙G1或間隙G0橋接，否則導電沉積材 料將沿路到達絕緣底件250之最内壁260。若導電沉積材料 塗布蓋件252之内面264及272及絕緣件之表面262及270及 塗布底件250之内壁260，則將形成由線圈1〇6至護罩壁140 之完整導電路徑》 為了進一步延遲此種完整導電路徑的形成，底件25〇 之正面262具有多條同心槽3〇〇a，300b ’ 300c其設置成可 堆積來自目標之導電沉積材料以防沉積材料到達内壁％ 〇 本纸張尺度適用研ΐί家標來( ---1-----裝丨，-----訂------咸 (請先閩讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標率局負工消費合作社印掣 15 A7 B7 ----一-______ 五、發明説明（12) 引起短路。同心槽有不等寬度，外槽較佳具較大寬度，故 可堆積沉積材料以防足夠材料鄰近間隙G0堆積而橋接間 隙G0。發現此種迷宮構造可使電漿腔室用於相當大量導 電金屬之沉積而未造成線圈與護罩間之短路。此外，固定 器120之總厚度相當薄《結果因固定器之厚度縮小故可使 電漿腔室之總直徑變小。 示例說明之具體例中，絕緣底件250之直徑D1為1.50 吋及底件250外周邊270與蓋件252内周邊272間之間隙G1 為0.10吋。發現絕緣底件252之直徑D1對底件250外周邊270 與蓋件252内周邊272間之間隙G1比較佳為比值14或以上 。第4圊示例說明之具體例之直徑對間隙比為15。 另一種防止經由固定器短路之重要比值為蓋件252之 背面280與絕緣底件250正面262間之通路長度L1對間隙G1 之通路寬度之比。示例說明之具體例中，通路L1長度為0.19 吋及間隙G1為0·1〇吋，其可提供縱橫比1.9或約2。發現縱 橫比大體低於2無法有效防止經由固定器之短路。 也希望縮小間隙G0寬度而延遲沉積材料朝向内壁260 行進。它方面’間隙距離不可過窄而有助於沉積材料跨越 間隙G0形成橋’其可能使間隙兩邊短路。示例說明之具 體例中，發現間隙G0為〇.〇5吋可滿足前述要求。此外，由 絕緣底件250周邊270至内壁260之行進長度L2於示例說明 例為0.50吋。如此通路此部分之縱橫比為〇 5/〇.〇5或1〇。 相信較低縱橫比可能非期望地增加短路機會。 如前述，底件250具有多個同心槽300a，300b及300c 通财 ϋϋ標率（cns ) 公釐） ---------裂I .-----訂-------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ϋ 1 6 Α7 Β7 五、發明説明（13) 供堆積沉積材料以防到達内壁26〇。示例說明之具體例中 ’槽300a，300b及3 00c之寬度分別為〇1〇，〇 〇5及〇 05吋 。增加槽數目及寬度可進一步減少短路機會但可能導致固 疋器之總寬度增加’此乃某些用途無法接受者。此外，為 了簡化製造，槽數目可減至1，但如此簡化涉及可能導致 短路機會增高。此處再度如前述間隙GO，G1及G2須選擇 可減少短路機會。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 第5圖詳細示例說明線圈饋穿體固定器124。線圈饋 穿體固定器124類似線圈固定器12〇具有概略圓盤形絕緣底 件350及概略筒形蓋件352’後者由經喷砂之鈦製成而遮蓋 絕緣底件3 50。但饋穿體固定器124有個中孔，螺紋導電饋 穿體螺栓356廷伸貫穿中孔而RF功率經此螺栓施加於線圈 104。饋穿體螺栓356由鈦套筒358容納，其具有可容納線 圈104之喷砂鈦之終端套筒359。RF電流沿套筒3 5 8及359 表面傳播至線圈104。饋穿體固定器124藉壁140内面上之 絕緣底件牢固固定於護罩之壁140，及藉螺母366螺接至壁 140另一面之饋穿體螺栓356上。螺母366係藉連結器368及 絕緣隔件374與壁140隔開。電連結器368經由匹配網路（未 顯示）連結饋穿體至RF產生器（亦未顯示）。 饋穿體固定器124也具有略為類似線圈固定器12〇之 内部迷宮構造以防線圈104與護罩壁140間形成短路。此處 絕緣底件3 50之直徑D2為0.84^寸及底件350之外周邊370與 底件352之内周邊372間之間隙G3為0.06吋。因此類似第4 圖之線圈固定器120之直徑對間隙比為15，直徑D2對間隙 16 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2ΙΟΧ297公釐） A7 ____ B7 ,__ 五、發明説明（14) 比為14。但第5圖之饋穿體固定器124之縱橫比大於第4之 線圈固定器120之縱橫比。此處介於絕緣底件350之外周邊 370與蓋件352之内周邊372間之通路長度L3為0.27吋。因 此長度L3對間隙G3之縱橫比為4.5。結果第5圖具體例之 縱橫比較大可更有效防止非期望的短路。 示例說明之具體例中，發現底件350正面362與蓋件 352背面364間之間隙G4為0.04吋可得滿意效果。此外，於 示例說明之具體例中由絕緣底件350周邊370至内壁360之 行進長度L4為0.24吋。如此，通路390此部分之縱橫比為 0.24/ 0.04或6。‘相信低縱橫比非期望地增加短路出現機會 〇 類似底件250，底件350具有多個同心槽400a及400b 可堆積沉積材料以防到達内壁360。於示例說明之具體例 中，槽400a及400b之寬度分別為0.06及0.04吋。蓋件350 背面380與護罩間隙G5為0.12吋。 須了解迷宮槽之其它尺寸、形狀及數目依據特定用 途而定皆屬可能。影響迷宮設計之因素除前述者外，包括 待沉積材料類型及於固定器壁須清潔或更換前之沉積次數 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 〇 前述各具體例利用單一螺形線圈於電漿腔室。但須 了解本發明可應用於具有多於一個線圈之電漿腔室。例如 本發明可應用於同在審查中之前述專利申請案第 ⑽/559,345號所述該型發射螺波之多線圈腔室。 示例說明具體例之線圈104係由1/2x1/8吋重載喷砂鈦 本紙佐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2Ι〇χ297公釐） 4470 1 6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A 7 ------B7 ,____ 五、發明説明（) 或銅帶成形為三匝螺形線圈製成。但也可使用其它高度導 電材料及形狀。例如線圈厚度可縮減至1/16吋及寬度增至 2 °于。又特別若希望利用水冷式，可利用中空銅管。適當 RF產生器及匹配電路為業界眾所周知之組件。例如rF產 生器如ENI Genesis系列其可「獵頻」尋找最匹配電路及 天線之最佳頻率。產生RF功率至線圈之產生器頻率較佳 為2 MHz ’但預期可於其它交流頻率例如1 MHz至100 MHz 及非射頻頻率範圍内改變β 示例說明之具體例中，護罩106具有内部直徑16吋， 但預期6吋至25吋之寬度範圍可獲得良好結果。護罩可由 多種材料包括絕緣材料如陶瓷及石英製造。但可能被目標 材料塗布之護罩及全部金屬表面較佳由不鏽鋼或銅等材料 製成，否則係由減;鐘目標材料之相同材料製成^相對塗布 之構造材料具有熱膨脹係數緊密匹配待滅锻材料之熱膨脹 係數’以減少濺鍍材料由護罩或其它結構片落至晶圓上。 此外，待冷卻材料對濺鍍材料具良好黏著性。如此例如若 沉積材料為鈦，則可能被塗布之護罩、線圈、托架及其它 構造之較佳金屬為喷砂鈦。當然若待沉積材料為鈦以外之 材料’則較佳金屬為沉積材料、不鏽鋼或銅。經由於濟鑛 目標前以鉬塗布構造也可改良黏著性。 晶圓對目標空間較佳為約140毫米但可於約1.5对至8 吋之範圍。多種前驅物氣體可用於產生電漿包括Ar，％ ，〇2或反應性氣體如NF3，CF3及多種其它氣體。多種前 驅物氣體壓力適合為0,毫托耳。供離子化PVO，為獲 (請先閱讀背面注意事項再填寫本頁) ----I-裝· 訂 線 本纸汝尺度適用中國國家糅準（CNS ; 規格（210X297公t ) 18 44701 6 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 _____B7___ 五、發明説明（16) 得濺鍍材料之最佳離子化以1 〇至1 〇〇毫托耳之壓力為佳。 第6圖為示例說明具體例之電漿產生裝置之電連結之 示意代表圖。為吸引電漿產生的離子，目標11 ◦較佳於3 kw 之直流功率由可變直流電源400施加負偏壓。以相同方式 ，基座114可藉電源401於-30伏直流施加負偏壓而使基材 112變成負偏壓而可吸引離子化沉積材料至基材。線圈ι〇4 一端耦合至RF電源如放大器及匹配網路402之輸出，其輸 入耦合至RF產生器404其提供約4.5 kW之RF功率。線圈104 之另一端接地較佳經由電容器406(可為可變電容器）接地 0 η 如同在審查中之第08/680,335號專利申請案詳細說明 ，名稱「產生電漿之濺鍍線圈」，申請日1996年7月11曰（ 代理人檔案1390-CIP/PVD/DV)且讓與本發明之相同受讓 人（併述於此以供參考），線圈104也可設置成線圏可如同 目標般良好漱鑛。結果沉積材料可由目標及線圈二者貢獻 。此種配置可改良沉積層之均勻度》此外線圈可具有少至 單匝而減少複雜度與成本及有助於清潔。 第7圖為根據替代具體例之支架固定器5〇〇之剖面圊 。第7圖之具體例中固定器5〇〇包括一個筒形絕緣底件$〇2 及一個杯形金屬蓋件504具有筒形侧壁506與底件502之外 側面508隔開而形成迷宮通路510大體朝向護罩壁14〇之橫 向方向定向。固定器500之底件502不具有第4圖固定器之 底件250所擁有的同心槽3〇〇。相信對多種用途而言，第7 圖固疋器500之通路510足夠防止沉積材料跨越固定器路徑 CNS ) Α4規格（210X297公釐） --------1.裝-----訂------線 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 4470 1 6 A7 ___________B7 五、發明説明（17; ~ ' --- 之形成而可能使線圈HM之護罩1G6短路。由於如此簡化故 ，底件502比底件25〇更容易且更廉價生產，特別當由㈣ 等不容易機製之材料製造時尤為如此。 根據本發明之另-態樣，第7圖之固定器5〇〇包括一 個第二杯形金屬蓋件512具有一個筒形侧壁514與第一蓋件 502之側506隔開而形成概略平行通路51〇延伸之第二迷宮 通路516而進一步減少形成短路導電路徑的可能。但第二 蓋件5.12發揮另一種功能.第二蓋件512有個後壁518位於 底件502之肩520於護罩壁140間。底件肩520可確保第二蓋 件512緊畨齧合護罩壁ι〇4(其保持電接地）且維持良好電接 觸。如此，與第一蓋件504隔開之第二蓋件512可維持接地 。它方面，第一蓋件504緊密齧合線圈104。結果蓋件5〇4 與線圈104位於相等電位因此可濺鍍。因第二蓋件512位於 地電位且位置遮蓋第一蓋件504之大部分暴露面’故相信 第二蓋件可大體減少第一蓋件5〇4用於不希望固定器被濺 鍍之用途時第一蓋件504之濺鍍。即使於線圈104被濺鍍而 增進基材上沉積均勻度之用途，固定器之濺鍍可能導致不 均勻，因固定器典型未設置於包圍基材之連續環。因此， 延遲固定器的濺鍍可用於多種用途a 第一絕緣底件502具有一個軸環528其廷伸貫穿護罩 壁140之開口。固定器500又包括第二絕緣底件53〇設置於 護罩壁140與第一絕緣底件502之對側上。金屬套筒531内 部有個螺栓532其貫穿套筒531，第二絕緣底件530，護罩 壁140 ’第二蓋件512及第一絕緣底件502之内部開口。螺 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇χ29?公釐） 20 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --裝- 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（18) 母534具有凸緣536貫穿線圈104，第一蓋件5〇4及第一絕緣 底件502之開口且螺接於螺栓532。螺母凸緣536齧合線圈 1〇4，壓縮固定器500之總成而牢固固定固定器於線圈ι〇4 之護罩壁140。 第一絕緣底件502之軸環528絕緣金屬套筒531及螺栓 532不接觸接地護罩壁14〇。間隔538設置於軸環528於第二 絕緣底件530間，故螺栓532及螺母534之壓縮力不會損害 可能由可斷裂材料如陶瓷製成的絕緣件。螺栓532末端由 第三絕緣件540遮蓋’於示例說明之具體例中為鈕扣形β 第二絕緣底件具’有凸緣542與護罩壁140隔開，及容納絕緣 蓋件540之唇544而固持蓋件540定位。 第8圖為根據替代具體例之饋穿體固定器6〇0之剖面 圖。類似第7圖之支架固定器500，饋穿體固定器600包括 一個筒形絕緣底件602及一個杯形金屬蓋件604具有筒形側 壁606與底件602之側壁608隔開而形成大體朝向護罩壁丨40 之橫向延伸的迷宮通路610。此外，第8圖固定器600有兩 個杯形金屬蓋件612，其具有筒形側壁614與第一蓋件602 之側部606隔開而形成第二迷宮通路616概略平行通路610 取向而進一步減少短路導電路徑形成的可能。 第二蓋件612藉螺絲扣件617扣接至護罩壁140，螺絲 扣件可確保第二蓋件612牢固齧合護罩壁140且與護罩壁做 良好電接觸因而接地而延遲第一蓋件604之濺鍍。第二蓋 件之環形槽618耦合至扣件6 Π之螺紋孔可通風意外捕捉於 扣件孔内的氣體。介於第一蓋件6〇4與第二蓋件612末端間 本紙铁尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公楚） 21 --------·-衣-------訂------.成 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4470 1 6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（ί9) 之底件肩620具有足夠餘隙，因而可防止對絕緣底件6〇2施 加應力。 第一絕緣底件602具有轴環62 8其延伸貫穿護罩壁14〇 之開口。座落於絕緣底件602及軸環628内部者為導電金屬 套筒630，其由護覃壁140 —側通至另一侧。固定器6〇〇又 包括第二絕緣底件632位於護罩壁140與第一絕緣底件6〇2 相反之另一面上。位於第二絕緣底件632内部且齧合套筒 630束端者為導電金屬桿633。位於導電金屬桿633内部者 為螺栓634 ’其貫穿桿633及套筒630之内部開口至護罩壁 140之線圈侧。具有凸緣636之螺母635通過線圈104，第一 蓋件604及套筒630之開口且螺栓扣接至螺栓634。螺母凸 緣636齧合線圈1〇4及壓縮固定器6〇〇之總成而牢固固定饋 穿體固定器及線圈104之護罩壁140。 第一絕緣底件602之軸環628可絕緣金屬套筒630及螺 栓634不接觸接地護罩壁140。第二絕緣件632可絕緣導電 桿633不接觸接地護罩壁140〇 RF電流沿導電桿633表面由 外部RF電源至腔室，沿套筒630表面，齧合套筒末端之第 一蓋件604至齧合第一蓋件604之線圈104。套筒630有個肩 637可固持第一絕緣件602定位。但間隔件638設置於肩637 與第一絕緣底件604間，故螺栓634及螺母635之壓縮力不 會損壞可能由易裂材料如陶瓷製成的絕緣件。 如前述，攜載RF電流由外部產生器之饋穿體之導電 桿633其座落於第二絕緣件632 »覆蓋導電桿633之另一側 及螺栓634末端者為第三絕緣件640。絕緣件632及640吻合 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α·ί規格（2丨0'X 29"?公1 ) 22 ---- ί I---Ϊ n Ίί - - - - n η t ._I 1ϊ ___^ ,課 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 44701 6 一 A7 ___ B7 ,___ 五、發明説明（20 ) ~ 套住RF導電件而填補可用空間以防留下比暗空間更大的 空間而妨礙電漿形成及來自導電桿633及螺栓634之電弧。 於其中希望線圈濺鍍改良基材上沉積均勻度之用途 中’線圈可設置較為接近基材’故線圈1〇4位於目標11〇之 視線範圍内。但此種位置可能增加固定器上的沉積。此外 較佳線圈位置未通過目標丨10邊緣與基材112邊緣間之線， 故線圈不會遮蔽基材112。 當然須了解本發明之修改就其各種態樣而言對業界 人士顯然易知，某些態樣唯有於研究其它例行機械及電子 設計後方顯然务明。其它具體例亦屬可能，其特定設計依 據特殊用途而定。如此本發明之範圍非受此處所述特定具 體例所限範圍，但僅受隨附之申請專利範圍及其相當範圍 所限。 -----ΐτ------^ (請先閱讀背面.V/注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消f合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標孽（CNS) M規格（210x 297公廣) 4 47016 A 7 B7 五、發明説明（21 ) 元件標號對照 經濟部中央標準局員工消費合作社印掣 100...電漿腔室 102…真空腔室 104...單一螺形線圈 106...護罩 108...腔室壁 110...負偏壓目標 112…工件 114...基座 120...線圈固定器 122…饋穿體 124…絕緣饋穿體固定器 130...護罩環 140...垂直取向壁 142…環形底壁 150...上環形凸緣 152，200...配接器環總成 16 0…凸緣件 162...水平延伸凸緣件 170...上凸緣 172…絕緣環總成 174...槽 202…隱置式線圈腔室 206...線圈 210.··筒形垂直壁 214...上頂壁，腔室密封壁 216...絕緣體環總成 220...底壁 190…電漿腔室 230...碗形護罩 232...下凸緣 250...圓盤形底件 252…筒形蓋件 254...鉤形托架 251…螺栓 200…内圓形壁 262____面 2 7 0…外周面 272，264...内周面 280…背面 290…箭頭，内部通路 300a-c...同心槽 350...底件 356...螺紋導電饋穿體螺栓 358...套筒 1裂 - ^訂 备 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標单（CNS ) Α4ί見格（210X297公釐） -24 - 4 ο 五 A7 B? 經濟部中央標準局I工消費合作社印製 發明説明（22) 359…終端套茼 368.. .連結器 372…内周邊 3 74，..絕緣隔件 400a-b…同心槽 401.. .電源 404.. . RF產生器 500…支架固定器 504，5 12…杯形金屬蓋件 5 0 8…外側 518.. .後壁 528.. .軸環 532.. .螺栓 5 3 6…螺母凸緣 540…第三絕緣件，蓋件 544.. .唇 602…筒形絕緣底件 606，614…筒形側壁 610，616…迷宮通路 618.. .環形通道 628.. .軸環 632.. .絕緣底件 634.. .螺栓 636…凸緣 638.. .隔件 366…螺母 370.. .夕卜周邊 364.. .背面 390.. .通路 400.. .可變直流電源 402…匹配網路 406.. .電容器 502，530...底件 506 ’ 5Μ…筒形側壁 510，516…迷宮通路 520…肩 531.. .套筒 534·..螺母 538·..隔件 542.··凸緣 600…饋穿體固定器 604，612…杯形金屬蓋件 608.. .外侧 617.. .扣件 6 2 0…底件肩 630…導電金屬套筒 633…導電金屬桿 635.. .螺母 637…肩 64〇…第三絕緣件 -·- II -1-1- - 11 ^^^1 ^^^1 - I- - -- - - —^^^1—- n. - 、T (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙乐尺度適用中國国家榇準（CNS ) Α4规格（210ΧΜ7公釐） 25

Claims (1)

1^-(0 ·ίΧ· ι '· τ i 六、申清專利範圍 L 一種用以支撐線圈於半導體製造系統之固定器，該系 統具有一壁’沉積材料可沉積於該壁上，該固定器包 含： -ff 'Λ3 ：'ir 一個第一底件，其適合耦合至壁； 第一蓋件，其適合耦合至線圈，該蓋件係位於底 件上方，蓋件及底件界定一條介於底件與蓋件間之通 道，其中蓋件及底件之至少一者係由絕緣材料製成； 及 第二蓋件設置成至少部分遮蓋第一蓋件。 2·如申請專利範圍第1項所述之固定器，其中該第一及第 二蓋件各自為杯形。 訂 3·如申請專利範圍第1項所述之固定器，其中該第二蓋件 包含導電金屬。 •4.如申請專利範圍第3項所述之固定器，其中該第二蓋件 被偏壓至一電位準位而抑制第二蓋件之濺鍍。 5.如申請專利範圍第4項所述之固定器’其中該第二蓋件 係耦合至電接地。 6·如申請專利範圍第1項所述之固定器’其申該第二蓋件 係與第一蓋件隔開而介於第一與第二蓋件間界定一條 通路。 7.如申請專利範圍第〗項所述之固定器，其又包含一個第 二底件適合耦合至壁，及一個扣件供扣接第一及第二 底件而壓縮壁介於第一與第二底件間。 S_如申請專利範圍第7項所述之固定器，其令該第一及第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） -26 4470 16 对年丨修正

申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 —底件各自具有肩部設置成可於另一底件之肩部相對 且有壁部介於第一與第二底件之肩部間。 9.如申請專利範圍第8項所述之固定器，其中該壁具有— 個開口及第一及第二底件之一具有轴環部其適合延伸 貫穿該壁開口。 1〇‘如申請專利範圍第9項所述之固定器，其令該軸環部係 與第一及第二底件之另一者隔間。 如申請專利範圍第1〇項所述之固定器，其中該第一及 第二底件係由電絕緣材料製成。 12·如申請專利範圍第11項所述之固定器，其中該第—及 第二底件係由陶瓷材料製成。 U‘如申請專利範圍第7項所述之固定器，其中該扣件包含 一根柱及該壁，該第一及第二蓋件及第一及第二底件 各自具有一個開口對正而可容納該柱，使柱貫穿壁， 第一及第二蓋件及第一及第二底件開口通過其中。 14_如申請專利範圍第13項所述之固定器，其中該柱係由 導電材料製成且具有第一端耦合至線圏及第二端延伸 貫穿壁開口，固定器又包含第三蓋件設置成可遮蓋柱 第二端之一部分，該第三蓋件係由絕緣材料製成。 15.如申請專利範圍第14項所述之固定器，其中該第二底 件具有一個肩部與壁隔開及第三蓋件具有一個唇部位 置介於壁與第二底件之肩部間而固持苐三蓋件於第二 底件上。 16·如申請專利範園第13項所述之固定器，其中該線圈界 _ 努-------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 27

I I 訂 線 \ i 請 先 閱 讀 背 Φ 之 注 項 再 填 · 寫鞋 本哭 頁> 28

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2.如申請專利範圍第21項所述之固定器，其中該第二蓋 件係耦合至電接地。 23.如申請專利範圍第18項所述之固定器，其中該第二蓋 件係與第一蓋件隔開而介於第一與第二蓋件間界定一 條通路<= 24‘如申請專利範圍第18項所述之固定器，其又包含第二 導電件設置於壁之第一側上且適合電耦合至第—導電 件’及第二絕緣底件適合搞合至第二導電件與壁間之 壁而絕緣第二導電件與壁。 25.如申請專利範圍第24項所述之固定器，其又包含第一 扣件供扣接第一與第二導電件。 26_如申請專利範圍第25項所述之固定器，其又包含第二 扣件供扣接第二蓋件至壁。 27.如申請專利範圍第26項所述之固定器，其中該第二蓋 件界定一條通道耦合至第二扣件而通風該第二扣件。 28_如申請專利範圍第24項所述之固定器，其中該第一及 第一導電件各自具有一個肩部設置成相對於另—導電 件之肩部之反側。 29_如申請專利範圍第28項所述之固定器，其中該壁具有 一個開口及第一及第二底件之一具有軸環部其適合延 伸貫穿壁開口。 30. 如申請專利範圍第29項所述之固定器，其中該部係與 第一及第二底件之另一部隔開。 31. 如申請專利範圍第30項所述之固定器，其中該第一 -------------與-------訂---------線 *' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

29 4 4 7 0 1 6 A8 B8 C8 D8

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、申請專利範圍 第二底件係由電絕緣材料製成。 32. 如申請專利範圍第18項所述之固定器，其中該第一及 第二底件係由陶瓷材料製成。 33. 如申請專利範圍第24項所述之固定器，其中該扣件包 含一根柱及該壁，第一及第二蓋件及第一及第二底件 各自具有一個開口對正而可容納該柱，故柱延伸貫穿 壁’第一及第二蓋件及第一及第二底件之開口。 34. 如申請專利範圍第33項所述之固定器，其中該柱係由 導電材料製成且具有第一端耦合至線圈及第二端延伸 貫穿壁開口，該固定器又包含第三蓋件設置成可遮蓋 柱第二端之至少一部分，該第三蓋件係由絕緣材料製 成。 35. 如申請專利範圍第34項所述之固定器，其中該第二底 件具有一個肩部與該壁隔開及該第三蓋件具有一個唇 部位置介於壁與第二底件肩部間而固持第三蓋件於第 二底件上。 36. 如申請專利範圍第33項所述之固定器，其中該線圈界 定一個開口適合容納該扣件，及該扣件又包含一個凸 緣部適合齧合該線圈。 37. 如申請專利範圍第36項所述之固定器，其中該知件又 包含一個螺母具有螺紋部及凸緣部，及該柱具有螺紋 部適合齧合及固持螺母之螺紋部。 38. —種用以支撐線圈於半導體製造系統之方法，該系統 具有一個壁而沉積材料沉積於該壁上，該方法包含： . , 贵-------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

30 447〇 六 、申請專利範圍 設置一個底件於壁上； 設置一個第一蓋件於底件上及支撐線圈，該蓋件 及底件介於底件與第一蓋件間界定多條之通道，其中 第-蓋件及底件中之至少_者係由絕緣材料製成；及 使用第二蓋件至少部分遮蓋第一蓋件。 39·如申請專利範圍第38項所述之方法，丨中該第—及第 —蓋件各自為杯艰。 •如申請專利範圍第3 8項所述之方法，其中該第二蓋件 包含導電金屬。 仏如申請專利範圍第38項所述之方法，其又包含以一電 位準位對第二蓋件施加偏壓而抑制第二蓋件之減鍵。 2*如申請專利範圍第41項所述之方法，其中該第二蓋件 係耦合至電接地。 如申請專利範圍第38項所述之方法，其中該第二蓋件 係與第-蓋件隔開而介於第一與第二蓋件間界定一條通路 閱 讀 背 注 意 事 項 再 填 窝 I 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

44.如申請專利範圍第38項所述之方法，其又包含導㈣ 電流通過容納於絕緣底件之第一導電件。 4、如申請專利範圍第44項所述之方法，其又包含導卿 電流通過設置於壁之-面上之第二導電件且適合電輥 合至第-導電件，及設置第二絕緣底件介於第二導電 件與壁間俾絕緣第二導電件與壁。 46·如申請專利範圍第45項所述之方法，其又包含使用第 ~扣件扣接第一及第二導電件。 I紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） 31

47. 如申請專利範圍第46項所述之方法，其又包含使用第 二扣件扣接第二蓋件至壁。 48. 如申請專利範圍第47項所述之方法，其又包含使用由 第二蓋件界定之通路通風第二扣件。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 32