TW503442B - Coil and coil support for generating a plasma - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503442 五、發明說明（） 發明領域： 本發明係關於電浆產生器，及更特定地，係關於用來 產生一電漿於半導體元件的製造中之方法及設備。 發明__背景： 由射頻（RF)所產生的電漿已成為可被使用在多種包 括表面處理，沉積及姓刻處理在内之半導體元件製造處理 中之充能離子及被激勵原子的方便來源。例如，為了要使 用一濺鍍沉積處理將物質沉積於一半導體晶圓，基材，或 其它工件上，一電漿被產生於一被負偏壓的濺鍍標靶物質 的附近。被產生於該電漿中之離子撞擊該標靶的表面用以 從该標革巴#放出’即、濺射出’物質。被藏射出的物質然 後被傳送及沉積於該半導體晶圓的表面上。 被濺鍍的物質具有以一與該基材的表面傾斜的角度 移動於從該標I巴至被沉積的基材的路徑中的傾向。其结果 為’被沉積於具有南深寬比的溝槽或孔洞之半導體元件之 被蝕刻的溝槽及孔洞中的物質會在該沉積層中形成所不 想要的空穴。為了要防止此等空穴的形成，被濺鍍的物質 可藉由對該基材或基材支撐件負電性地充電而被導引至 介於该標把與$亥基材之間大致垂直的路徑中，如果該被錢 鍍的物質被該電漿充分地離子化的話。然而，在一低密度 電漿中被濺鍍的物質通常具有低於1 %的離子化程度，這 對於避免形成過多的空穴數目而言是不足的。因此，在某 些應用中，提高該被濺鍍物質之離子化比例用以降低在沉 第4頁 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） n ϋ an n n i vf n n tn n · n m ϋ n i I ϋ 一 .。* · n *1 n n I n n I n (請先閱讀背面之>i意事項再填寫本頁) 503442 A7 _B7_ 五、發明說明（） 積層中之空穴的形成是所想要的。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 提高離子化比例的一項技術係電感地將一 RF能量從 一線圈1¾合至一介於該標革巴與該工件之間的電漿。為了要 讓從該線圈被耦合至該電漿的能量最大化，最好是將該線 圈放置在儘可能地靠近該電漿的位置處。然而，在此同 時，將曝露於將被濺鍍的物質中之處理室的配件及其它零 件的數目最小化以方便該室内部的清洗及讓從室内表面 上剝落的顆粒的產生減至最少亦是所想要的。從内表面上 剝落下來之顆粒會落在晶圓上且污染該產品。因此，許多 濺鍍室具有一大致環形的遮板包圍介於該標靶與支撐該 晶圓的托盤之間的電装產生區。該遮板提供一平滑的稍微 彎曲的表面，其相對容易清洗且可保護該室不會被該濺鍍 物質沉積。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此，在一方面，最好是將該線圈置於該遮板之外使 得該線圈被遮蔽而不會被該物質所沉積。此一安排會讓線 圈及其支撐結構所產生的顆粒減至最少且便於該室的清 洗。在另一方面，最好是將該線圈設置於儘可能靠近在該 遮板内部之電漿產生區用以避免導因於離該電漿的距離 或導因於遮板本身的衰減，而導致從該線圈傳至該電漿的 能量被最小化。因此，很難在增加從該線圈傳至該電漿的 能量的同時又將顆粒的產生降至最小。 發明目的及概述： 根據本發明的一個態樣，一線圈被攜載於一半導體製 第5頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 503442 A7 __B7_ 五、發明說明（） 造室的内部藉由多個可降低顆粒產生之新穎的線圈支座 及RF饋電支座。在所舉出的實施例中，該線圈具有一面 向一遮蔽壁之外表面，其中該外表面界定一部分延伸穿過 該線圈之固定件凹部。該線圈外表面固定件凹部被設計來 承接該固定件。如在下文中所說明的，此一結構可降低由 線圈及線圈支座所產生的顆粒。 如下文中所說明的，本發明具有其它的態樣。因此， 應被瞭解的是，上述僅為本發明的一個實施例的簡單概 述。應被進一瞭解的是，上述實施例的多種改變可在不偏 離本發明的精神或範圍下被達成。因此，上文中的概述並 不是要用來限制本發明。相反的，本發明的範圍是由申請 專利範圍來界定的。 圖式簡犟說明： 第1圖為根據本發明的一個實施例之電漿產生室的一部分 剖面立體圖。 第2圖為為第1圖中之電漿產生室的一部分剖面圖，其被 安裝於一真空室中。 第3圖為第1圖中之電漿產生室的電氣連接的示意圖。 第4圖為第2圖中之電漿產生室的一線圈支座的剖面圖。 第5圖為第2圖中之電漿產生室的一線圈饋電支座的剖面 圖。 第6圖為第1圖中之一線圈饋電支座的立體圖。 第7圖為第1圖中之線圈的俯視示意圖。 第6頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填冩本頁) ΦΜ----- 訂i 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503442 A7 _B7 五、發明說明（） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖號對照說明 100 電漿室 102 真空室 1 04 單匝線圈 106 遮板 108 内壁 110 標靶 112 工件 1 14 托盤 500 線圈支座 600 饋電支座 130 黑暗空間遮環 140 遮板壁 142 底壁 154 夾環 150 凸緣 152 真空室接頭環組 162 凸緣件 170 上凸緣 172 絕緣環組件 174 溝道 400 DC電源 401 電源 402 配接網路 406 阻隔電容器 502 基座件 104a 夕卜面 504 轂件 504a 中央部分 504b 螺紋孔 104b 内面 505 固定件（螺栓） 504c 側壁 507 溝道 502a 中心孑L 502c 圓筒形端部 508 側壁 510 迷宮路徑 5 12 杯形蓋件 5 14 側壁 5 15 底部内壁 5 16a 第二迷宮路徑 5 16b 第三迷宮路徑 140c 開孔 140a 凹部 524 擋板 524a 開孔 第7頁 ------U----L----------訂---------線 (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)A4規格（210 X 297公釐） 503442 A7 B7 五、發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 12 第二蓋件 5 12a 環形溝道 502b 直徑縮小部 53〇a 開孑L 530 第二電絕緣基座件 53 1 軸套 53 1a 開孔 5〇2e 肩部 502d 環形溝道 5〇4d 環形溝道 538 空間 532 螺栓 540 第三電絕緣基座件 602 圓筒形電絕緣基座件 604 轂件 602c 側壁 610 迷宮路徑 612 蓋件 614 側壁 616a 第二迷宮路徑 612a 環形溝道 632 弟一電絕緣基座件 633 導電棒 63 3 a 凹部 63 3 b 開孔 634 螺栓 63 3c 撓曲部 640 第二電絕緣基座件 發明詳細說明： 首先參照第1 - 2圖，一根據本發明的一第一實施例之 電漿產生器包含一大致圓筒形的電漿產生室1〇〇其可在一 真空 室1〇2(第2圖）中被保持真空 。在此實施例中的該電 漿室 1 0 0具有一單匝線圈 其被 一遮板106載負於其内 部中 。該遮板106保護該真空室102的内壁1〇8(第2圖） 不會被將被沉積於該電漿 支1 0 0的内部之物質的沉積。 來自於RF產生為〈射頻“RF)能量從該線目1〇4被 幅射至該電漿$ 100的内部中，其對在該電衆室⑽中之 J ---1 I---t--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張义度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 A 4.) 503442 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 含有電漿區域内的一電漿充能。一電漿離子通量撞擊一被 赦至在遠電漿室1 Q 〇之上被負電性地偏壓的標把1 1 〇。該 郵電漿離子把物質從該標靶1 1 0中射出.，該物質然後被沉 積於一晶圓或其它被一設在該電漿室丨〇〇的底部之托盤 1 1 4所支撑的基材或工件1 1 2上。沉積物質亦可從線圈被 藏鍍至該基材上用以補充來自於標乾1 1 〇之沉積物質。線 圈104被多個新穎的線圈支座500承載於該遮板1〇6上， 4支座將遠線圈1 q 4與該遮板1 0 6電氣隔離。此外，支座 5 0 0讓導電物質曾夠重復地從該標乾丨丨〇沉積至該線圈支 座上，同時可防止從該該線圈1 〇4到該遮板丨〇6之被沉積 物質的一完全導電路徑的完成，其可造成該線區1 〇 4至該 遮板1 0 6 (典型地為接地）的短路。如將稍後於細文中被說 明的’根據本發明的一個態樣，該絕緣的線圈支座500以 一種客降低來自於該線圈1 〇 4的表面之顆粒物質的產生的 方式支撐該線圈1 〇 4。 為了能夠使用該線圈作為一電路，RF能量被通過該 真2室壁及穿過該遮板1 〇 6到達線圈1 0 4的端部。真空饋 電（未示出）延伸穿過該真空室壁用以提供來自於一最好是 位在該真空室外的產生器之RF電流。RF能量經由與線區 支座500相似之饋電支座600(第3圖）而被施加穿過該遮 板106到達該線圈104，降低由線圈104所產生之顆粒物 第2圖顯示被安裝在一 pvD(物理氣相沉積）系統中之 該真空室1 0 2内的電漿室1 〇 〇。雖然本發明之電漿產生器 第9頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------U--------------^--------- (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 A7 B7 五、發明說明（） 是以一 PVD系統作為例子來描述，但應被瞭解的是一根 據本發明之電漿產生器可適用於所有其它使用—電將的 半導體製造製程中，包括電漿姓刻’化學氣相沉積（Cvd) 及不同的表面處理在内。 如在第2圖中所見的，該電漿室1 〇〇具有—黑暗空間 返蔽環1 3 0其相對於該標靶丨1 〇提供一接地平面，該標乾 破負電性地偏壓。此外，該遮蔽環i 3 〇將電漿遮蔽於該標 乾的外緣之外用以降低該標靶外緣的濺鍍。該遮蔽環1 3 〇 只施的另一項功能為其被設置來將該從標靶被濺射出的 物質遮蔽於該線圈1 04及該線圈支座500與該饋電支座 6〇〇(第3圖）之外達某一程度。 在所舉例的實施例中，該黑暗空間遮蔽環丨3 〇為一由 致或不銹鋼製成具有一大致成倒截頭圓錐形的閉合的連 續環。當然’應被瞭解的是，該黑暗空間遮蔽環1 3 0可由 其它不同的導電材料製成且具有其它的形狀來將至少一 部分來自於該標靶之將被沉積的物質遮蔽於該線圈1 04及 其相關連的支撐結構之外。 該電漿室遮板106為大致碗形且包括一大致圓筒的形 狀’垂直向的壁140，支座500及600係被固定於該壁上 用以絕緣地支撐該線圈1 04。該遮板更包括一大致環形的 底板1 42其包圍住支撐該工件1 1 2之夾頭或托盤1 1 4。一 夹持環1 54將該晶圓夾於該夾頭1 1 4上且覆蓋介於該遮板 1 〇6的底板142與夾頭1 14之間的間隙。因此，第2圖很 明顯地顯示該電聚室遮板1 06與夾持環丨54 —起保護該真 第10頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^-------------^---------線^^ (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 503442 A7 ___’一__B7_____ 五、發明說明（） 空室1 0 2的内部使其免於將在該電漿室1 〇 0中被沉積於該 工件1 0 2上之沉積物質的沉積。在另一實施例中，該遮板 1 06及黑暗空間遮蔽環1 3 0可被連接在一起或一體形成。 該真空室壁108具有一上環形凸緣150。該電漿室遮 板1 06具有一水平延伸的外凸緣件1 60其被多個固定螺絲 (未示出）固定於該接頭環組件1 5 2之一水平延伸的凸緣件 162上。該電漿室遮板106經由該接頭環組件152而被接 地至該系統地極。 該黑暗空間遮蔽環1 3 0亦具有一上凸緣1 70其被固定 於該接頭環組件1 52之水平延伸的凸緣件1 62上。該黑暗 空間遮蔽環1 30與電漿室遮板1 06 —樣經由該接頭環組件 1 5 2而被接地至該系統地極。應被瞭解的是，有許多不同 的方法可將一遮板及黑暗空間遮蔽環支撐於一室中。 該標靶1 1 0大致上為圓盤形且亦被該接頭環組件1 5 2 所支撐。然而，該標靶1 1 0被負電性地偏壓，因此應與接 地的接頭環組件1 5 2絕緣。因此，位在形成於該標le 1 1 〇 的底側上的一圓形溝道中之一陶瓷絕緣環組件1 72亦位在 該包靶1 1 0之上侧中之對應的溝道1 74中。該可由包括陶 瓷在内之多種絕緣材質製成之絕緣環組件1 74將該標靶 1 1 〇與該節頭環組件1 5 2隔開來使得標靶1 1 〇可被適當地 負電性偏壓。該標靶，接頭環組件及陶瓷環組件被提供0 形環密封表面（未示出）用以在該真空室凸緣1 5 0與該標靶 1 1 0之間提供一真空密閉組件。 第3圖為所示之實施例之電漿產生設備的電氣連接的 第11頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I I I I I I -III — — —— ^ · I--I I I I * (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 503442 A7 B7 五、發明說明（） 示意圖。為了要吸引電漿所產生的離子，該標靶11 〇最好 是被一 DC電源在3kw的DC能量下負電性地偏壓。以相 同的方式，該托盤114可被一電源4 〇 1在-3 0 v的D c能量 下被負電性地偏壓及偏壓該基材u 2用以吸引被離子化的 沉積物質至該基材。該線圈104的一端藉由一饋電支座 600而被絕緣地耦合穿過該遮板1 06至—RF源，如一放 大器及配接網路402的輸出。該配接網路402的輸入被耦 合至一 RF產生器404，在此實施例中其提供約4.5kW的 RF能量。該線圈1 04的另一端亦經由一相似的饋電支座 600而被絕緣地耦合穿過該遮板1〇6至地極，最好是經由 阻隔電容器406其可為一可變電容器，用以提供一 DC偏 壓於該線圈1 04上。當然，能量等級可以隨著特定的應用 而改變。 如在共同係屬中之於1996年七月10日提申，名稱為 ’’Sputtering for Generating a Plasma"的美國專利申請案第 08/680,3 3 5號（律師文件1 3 90-CIP/PVD/DV)中所詳細敘述 的，該線圈1 04亦可以一中該線圈及該標靶同時可濺鍍的 方式被設置及偏壓。其結果為，被沉積的物質可以是該標 靶及該線圈兩者所提供的。此一設計已被發現可改善被沉 積層的均句性。此外，該線圈可具有多匝被形成為螺旋形 的或可具有單匝以降低複雜性，成本及方便清洗。現翻到 第4圖，一根據本發明的一個態樣之線圈支座5 00被詳細 地示出。在第4圖的實施例中，該支座5 〇 〇包括一圓筒形 電氣絕緣的基座件5 0 2其最好是由一電絕緣介電材質，如 第12頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -----------—裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂------ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503442 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _____B7 五、發明說明（） 陶瓷，所製成。覆蓋及遮蔽該基座件502的是一杯形金屬 轂件504其被固定於該線圈104的背面或外面i〇4a上。 在所示的實施例中，該轂件5 0 4從該線圈的背面徑向朝外 地突出朝向該遮板壁1 4 0。此外，該轂件5 〇 4藉由焊接而 被固定於該線圈上。應被瞭解的是，該轂件可藉由包括硬 焊在内之其它的方法而被固定於該線圈上。或者，線圈1 〇4 及每一轂件5 04可被作成一單件結構。 該轂件504具有一中心部504a其界定一有螺紋的孔 5 0 4 b用來承接一固定件，其在所示的實施例中為一螺栓 505用來將該線圈104固定於該遮板壁14〇上。應被瞭解 的是，孔504b最好被形成為在該線圈1 〇4的背面1 〇4a上 的凹部，該凹部5 0 4 b延伸部分地穿過該轂件5 〇 4且不會 整個穿過線圈1 0 4。因此，該線圈1 0 4面向該晶圓及晶圓 上之電漿產生區的前或内面1 04b就不會有任何會產生顆 粒之突出的固定件或固定件開孔。 如上我述的，在此實施例中的固定件5 〇 5為一螺检其 被容納於該固定件凹部5 04b中其在所示的實施例中為_ 螺紋孔。應被瞭解的是，其它形式的耦合件或固定件亦可 被使用，包括銷，夹子，凸輪及其它用來機械性地將元件 耦合在一起的結構。此外’線圈1 04可具有該轉合戈固^ 件的公的部分，如螺栓，及該支座可包括該轉合咬固定件 的一母的部分，如一螺紋孔。 一穿過該中心部分504a及該轂件504的側壁5〇4 c的 溝道507被耦合至該螺栓5 0 5的螺紋孔504b，w ‘ 用以將無意 第13頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公S ) ----------丨---11---訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 503442 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 間被螺栓5 05侷限在孔504b中之氣體送出。該電氣絕緣 的基座件502將與線圈104的RF電位相同的該轂件504 絕緣及在地極電位之遮板壁1 40絕緣隔離。螺栓5 0 5穿過 該基座件502的一中心孔5 02a使得基座件502亦將該螺 栓5 05與接地的遮板壁140絕緣隔離。 該電氣絕緣的基座件502的圓筒形端502c被容納在 一位於該轂件5 0 4的一侧壁5 0 4 c與該中心部5 0 4 a之間的 環形溝道504d之中。該轂件504的圓筒形側壁504c與該 基座件5 0 2的側壁5 0 8間隔開來用以形成一迷宮路徑5 1 〇 橫越該遮板的壁1 4 0。一般咸認對於許多應用而言，該支 座5 0 0的路徑5 1 0可防止橫跨該支座的一沉積物質路徑的 形成，該沉積物質的路徑造成線圈1 〇 4及遮板1 〇 6的短 路。 第4圖的支座500包含一第二大致杯形的金屬蓋件 5 1 2其具有一圓筒型侧壁5 1 4其與該杯形轂件5 〇2的側壁 504c間隔開用以形成一第二迷宮路徑516a其與路徑510 平行。該蓋件512具有一底部内壁515其與該轂件5〇4的 側壁5 04c間隔開用以界定一第三迷宮路徑5丨6b其大致橫 越路徑510並將路徑516a轉合至路徑510用以進一步降 低電氣段路形成的可能性。 與▲第一叙形蓋件5 0 4間隔開的第二杯形蓋件$ 1 2被 保持著接地。在另一方面，該轂件504被固定於該線圈1〇4 的背面104a。因此，如上所述的，轂件5〇4與線圈1〇4的 電位相同因此可錢鍍。因為該第二蓋件512是在地極電位 第u頁 ------i------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 503442 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 且覆蓋該轂件5 04大部分露出來的表面，所以在不想要有 支座的濺鍍的應用中，該第二蓋件5 1 2可降低轂件5 0 4的 政鍍。即使是在線圈被濺鍍用以加強在該基材上的沉積的 均勻性的應用中，支座的濺鍍亦會導致不均勻因為該等支 座典型地並不是以連續環的方式被安排在該基材的周 圍。因此，防止支座的濺鍍在許多應用中都是有用的。 該絕緣的基座件502延伸穿過在該遮板壁140中的一 孔140c。此外，該基座件502據有一縮小的直徑部502b 其延伸穿過該在該遮板壁1 4 〇的外側上的凹部1 4 0 a中的 撞板524的一孔524a。 該第二蓋件5 1 2及該擋板524是用螺絲或其它適當的 固定件而將其固定於該遮板壁1 4〇的相對側上用以將該支 座5 00支撐在該遮板壁140上。此外，該等蓋板固定件確 保該第二蓋件512與該遮板壁140緊密地嚙合且具有連好 的電氣接觸及接地，用以防止第二蓋件5 1 2的濺鍍。一在 該第二蓋件中的環形溝道5 1 2 a被耦合至該螺紋孔用以將 不經意被陷在該螺紋孔中的氣體送出。 該基座件502的縮小直徑部502b亦延伸穿過一位在 該遮板壁1 40的外側上之第二電氣絕緣的基座件5 3 0的一 開孔53 0a。位在一金屬套筒或軸套531中的為該螺栓5〇5 其通過在該套筒531中的開孔531a及該基座件502的中 心孔502a，並被旋入該轂件504的螺纹孔504b中。當該 螺閂5 0 5被旋入該轂件5 0 4中時被容納於該轂件5 0 4的環 形溝道504d中之該絕緣基座件5〇2的/肩部502e包含該 第15頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） -------^-----裝·--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂----

503442 五、發明說明（ 邊線圈104及及線圈104的轂件504最好是由與將被 /儿積的物貝相同的材質所製成。目此，如果將被沉積的物 貝疋由鈦所製成的*舌，則轂件504亦是由鈦所製成。為了 要促進被沉積物質（在此為欽）的黏性，該金屬被曝露出來 、 可用賣◊加以處理其可降低來自於被沉積物質之 顆粒的產生。除了妓> k 、 呀]皱 < 外，孩線圈及標靶可由包括钽，銅 及鎢在内之許多沉積物質所製成。 路杈510，516a及5 16b形成一迷宮其介於包括線圈 1〇4的轂件504,絕緣件5〇2及蓋件512在内之該等支座 構件之間。如在共同係屬中之於丨997年五月8日提申之 美國專利u第q8/8 5 3，Q24號中詳細說明的，該迷宮的 大小應被作成可防止從該線圈至該遮板之導電路徑的迎 成此導私路徑可在導電沉積物質被沉積於該線圈及支 座上時形成。應被瞭解的是，根據特定的應用該迷宮之其 Έ：尺寸，形狀及數目都有可能。影響該迷宮的設計之因子 包括了將被沉積的物質的種類及在該支座需要被清洗或 更換之所期望的沉積次數。 第5圖為根據本發明的另一態樣之一饋電支座6⑼的 剖面圖。“圖為該饋電支座_的立體圖，其中該遮板 壁140未了清晰其見未被示出。與第4圖中的支撐支座5〇〇 相同地，孩饋電支座600包括一圓筒形電絕緣基座件6〇2 及一杯形金屬轂件604其藉由焊接而被固定於線圈丨〇4的 背面或外面140a上。該轂件6〇4具有一圓筒形側壁6〇2c 其與該基座件602的側壁6〇2c間隔開用以形成一迷宮路 第17頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） -------U----I --------t----------- (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 JUJ442

經濟部智慧財產局員工消費合作社印 五、發明說明（） 6 1 0大致橫越該遮板的壁丨4 〇。此外，第5圖的支座6 ο ο 具有一第二杯形金屬蓋件612其具有一圓筒形側壁614與 孩第一蓋件602的侧壁602c間隔開用以形成一第二迷宮 路徑大致平行於該路徑6 1 0用以進一步降低電氣短路形成 的可能性。該饋電支座6 0 0的轂件6 0 4及第二蓋件6 1 2被 建構成於支撐支座500的轂件504及第二蓋件512相同。 該第二蓋件6 1 2藉由螺絲固定件而被固定於該遮板壁 1 40上，該等螺絲確保該第二蓋件6 1 2與該遮板壁1 40緊 密地嚙合且具有連好的電氣接觸及接地，用以防止第一蓋 件604的濺鍍。一在該第二蓋件中的環形溝道612a被耦 合至該螺紋孔用以將不經意被陷在該螺紋孔中的氣體送 該第一電絕緣基座件6 0 2延伸穿過該遮板壁1 4 0的一 開孔140d。該支座600進一步包括一第二電絕緣基座件 632其位在該遮板壁140的外側上的凹部140b中。位在該 第二電絕緣基座件632的凹部632a中且與該轂件604的 中央部604a嚙合的是一導電金屬棒63 3。位在該導電金屬 棒63 3的一凹部63 3a中的是一螺栓605的頭605a其穿過 在該棒63 3的内孔63 3b且被旋入在該遮板壁140的内側 上之線圈104的桅件604的螺紋孔604b中。這將該支座 6 0 0的組件壓擠在一起用以絕緣地將該饋電支座及線圈固 定於該遮板壁140上。 該第一電絕緣基座件602將該棒件63 3 (及螺栓634) 與該接地的遮板壁1 4 0絕緣隔離。該第二電絕緣基座件 第18頁 本紙張又度適國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------^-----裝--------訂 i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 者丨 503442 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 632則將該導電棒63 3與該接地的遮板壁丨4()絕緣隔開。 RF電泥從一在琢真2室外部的Rp源延著該導電棒63 3的 表面’延著轂件6 0 4及該線圈1 〇 4的其餘部分的表面流 動。该導電棒63 j可具有一撓曲部63 3 c用以順應該遮板 及線圈於沉積期間的運動。一空間63 8被提供於該絕緣件 602的端部6〇2b與導電棒63 3之間使得該螺閂6〇5及轂件 604的壓擠力里不會傷及由易碎材質如陶瓷所製的絕緣 件。 如上所述的’載有從外部的產生器至該饋電支座的 RF電流之該導電棒6 3 3係位在一第二電氣絕緣件6 3 2中。 覆盖該導電棒6 3 3的另一侧及該螺栓6 3 4的一端的是一第 二電氣絕緣件640 °該等電氣絕緣件63 2及64〇包覆在該 等RF導電件的周圍用以填補空間以避免留下大於黑暗空 間的空間藉以防止從該導電棒63 3至螺栓605之電漿或電 ?瓜放電的產生。 如在第6及7圖中所見的，線圈1 〇4具有重疊但間隔 開來的端部l〇4c及l〇4d，一對轂件604藉由該等端部而 被形成或固定於該線圈1 〇4上。在此結構中，每一端之饋 電支座6 0 0可被疊在一與該電漿室中心軸平行的方向，該 中心軸介於該真空室標靶1 1 〇與該基材固持件1 1 4之間。 因此，從該線圈的一端到該線圈的另一端之該RF路徑可 相同地重疊以避免一在該晶圓上的間隙。一般咸認，此一 重疊結構可改善電將產生，離子化及沉積的均勻性，如在 1 998年三月16日提申之美國專利申請案第09/039,695號 第19頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------^-------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁>

五、發明說明（） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 中所述的。 4等支稱支座可被分佈在該線圈的其餘部分的周圍 用以提供適當的支撐。在示於第7圖的實施例中，線圈1 〇4 具有二個以90度間距被分佈在線1 04的外表面i 04a上的 破件504。一線圈支撐支座500可容上所述地固定於每一 、’泉圈叙件5 04上。應被瞭解的是，支座的數目及間距可隨 著特定的應用而改變。 以上所描述的每一實施例都使用一單一線圈於該電 7复至中。應被瞭解的是，本發明可並應用於具有多於一個 線圈的電紫室中。例如’本發明可被應用於具有多個用來 發射螺旋波或用來提供額外的RF能量源或沉積物質的線 圈之處理室中。 在所7^的實施例中之線圈104是製成1/2，由1/4英 寸重型噴砂處理過的鈦或銅帶形成為一單匝線圈。然而， 其它高導電的材質及形狀都可被使用。例如，該線圈的厚 度可被降至ln6英寸且寬度可被提高至2英寸。而且，中 2管亦可被使用，特別是如果要用水來冷卻的話。 在本發明的另一態樣中，該線圈1 〇4之與其背面丨〇4a 相鄰的上緣可成為斜角用以形成一平的有角面如第4圖中 所不的104e。在被示出的實施例中，線圈面i〇4a及1〇4b 被垂直地定向，與該電漿室之介於該標靶丨丨〇與該基材托 盤Π 4之間的中心軸平行。該斜角的上表面} 〇4e是既不 垂直也不水平地被定向。而是，面l〇4e被設置成與該電 聚室之介於該標靶1 1 〇與該基材托盤i丨4之間的垂直中心 第20頁 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) >裝 訂·1 着_ 503442 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_____ 五、發明說明（） 軸夹一角度，用以降低被濺鍍的物質在該線圈1 04的上表 面1 〇4e上的累積。在所示的實施例中，該斜角表面與該 表靶的面夹一約5 9度的角度。因此，一般咸認在該線圈 1 04上之被沉積的物質的累積及顆粒的產生可被減少。以 相同的方式中，該線圈1 04之與其背面1 〇4a相鄰的下緣 可成為斜角用以形成一平的有角面如第4圖中所示的 104f。一般認為讓該等斜角的表面與水平面夾一介於45-6 〇度之間的角度即可獲得令人滿意的結果。 適當的RF產生器及配接電路在此技藝中為習知的構 件。例如，一 RF產生器，如ENI Genesis系列其具有能夠 找尋與該配接電路最為配合的頻率的能力。用來產生該RF 能量給該線圈之產生器的頻率最好是2MHz，但其被預在 其它A.C.頻率如1MHz至100MHz，與非RF頻率的範圍 内。 在所示的實施例中’該遮板丨〇 6具有一約1 6英吋的 内徑但其被預期寬度在6英寸至2 5英寸的範内都可獲得 好的結果。此遮板可由多種材質製成，包括電氣絕緣材質 如陶瓷及石英。然而，很可能會被塗敷一層該標靶物質的 孩遮板及所有金屬表面，除非是由與被濺鍍的標靶相同的 材質製成，否則最好是由像是不銹鋼或銅的材質來製成。 該將會被塗佈之結構的材質最好是具有一熱膨脹係數與 被濺鍍的物質的係數相近，用以降低被濺鍍的物質從該遮 板或從其它結構上剥落掉到該晶圓上的可能性。此外，該 將被冷卻的物質最好對於被濺鍍的物質具有良好的黏著 第21頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 297公釐） ^--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 503442 A7 _________Β7_ 五、發明說明（） 性。因此，如果該被沉積的物質為鈦的話，則遮板，線圈， 及其它可能會被塗敷的結構之最佳的金屬為被嘴砂處理 的鈦。當然，如果將被沉積的物質為除了鈦以外的物質的 話，則較佳的金屬為不銹鋼，或銅。黏著性亦可藉由在錢 鍍該標乾之前在該等結構上塗以鉬來加以改善。 多種先驅物氣體可被用來產生該電漿，包括氣氣，氮 氣’氧氣或反應氣體如NF3 ’ CF4及其它。不同的先驅物 氣體壓力都是適合的，包括0.1-50mTon:。對於離子化pVD 而言，一介於10至lOOmTorr的壓力對於被濺鍍的物質的 離子化是最佳的。 當然’應被瞭解的是，本發明的變化對於熟悉此技藝 者而言會很明顯’某些是在研究一般的機構及電子設計之 後才會明顯。其i的貫施例亦是可能的，其特定的設計係 依特足的應用而足。因此，本發明的範圍應不被本文中所 述之特定的實施例所限制，而是由本案之申請專利範圍來 界定。 ------^-----裝---I----訂·-------- (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 第22頁 297公釐） 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇

Claims (1)

1. 503442 )8 8 -CD 正 篆/hr 月 π年一 w /. ----τ VMe Li <號汰阶一/.^一 f第 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 々、申請專利範圍 1 · 一種藉由將能量耦合至一電漿來對一半導體製造系統中 之該電漿充能的設備，該設備至少包含： 一半導體製造室，其具有一第一壁至少部分地界定 一電漿包含區； 一線圈，其具有一面向該電漿包含區之第一面及一 面向該第一壁之第二面，該第二面界定一固定件凹部其 延伸部分地穿過該線圈；及 一固定件，用來將該線圈固定於該第一壁上，其中 該線圈第二面的固定件凹部被設計來容納該固定件。 2.如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該固定件為一 螺栓及該固定件凹部為一螺紋孔。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該線圈第二面 包括一突出件其與該線圈成為一體且界定該固定件凹 部。 4.如申請專利範圍第3項所述之設備，其中該突出件係被 焊接於該線圈第二面上。 5 ·如申請專利範圍第3項所述之設備，其中該固定件為一 螺栓及該固定件凹部為一螺紋孔。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之設備，其更包含一第一絕 第23頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X 297公釐) ..........#.........、玎......... (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 503442 A B CD

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申請專利範圍 緣件其位在該螺栓周圍介於該第一壁與該螺栓之間用 以電氣地將該螺栓與該第一壁絕緣隔離。 7·如申請專利範圍第6項所述之設備，其中該第一絕緣件 包含一氮化鋁材料。 8. 如申請專利範圍第6項所述之設備，其中該突出件界定 一凹部位在可容納該第一絕緣件的一端的位置處，該凹 部的尺寸夠大足以界定一第一路徑介於該突出件與該 第一絕緣件的該端之間。 9. 如申請專利範圍第8項所述之設備，其更包含一導電的 杯形件其固定在該第一壁上且界定一凹部位在可容納 該突出件的一端且與該杯形件間隔開的位置處用以界 定一第二路徑介於該突出件與該杯形件之間。 1 0.如申請專利範圍第9項所述之設備，其中該杯形件界定 一開孔位在可容納該第一絕緣件的另一端且可將該螺 检與該杯形件電氣地絕緣隔開的位置處。 1 1 .如申請專利範圍第6項所述之設備，其更包含一擋板其 界定用來容納該第一絕緣件的一部分的開孔，其中該第 一壁界定一用來容納該擋板的凹部。 第24頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 503442 A8 B8 C8

   六、申請專利範圍 .............^丨丨^^丨丨 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 1 2 ·如申請專利範圍第} }項所述之設備，其中該螺栓具有 一頭，該設備更包含一第二絕緣件位在該螺栓周圍介於 該擋板與該螺栓頭之間用以將該螺栓及該擔板絕緣隔 開。 1 3 .如申請專利範圍第} 2項所述之設備，其更包含一軸套 位在該螺栓周圍且介於該第二絕緣件與該螺栓頭之間。 14·如申請專利範圍第12項所述之設備，其更包含一第三 大致杯形的絕緣件位在該嫘栓頭周圍用以絕緣該螺栓 頭。 1 5 ·如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該第二絕緣件 具有一擋止凸緣及該第三絕緣件具有一凹部位在可容 納該第三絕緣件凸緣的位置用以將該第三絕緣件保持 在該螺栓頭周圍。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 6 ·如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該第一及第二 線圈面係被垂直地定向且該線圈具有一斜角緣用以界 定一非垂直，非水平的平面介於該第一與第二面之間。 1 7 ·如申請專利範圍第1項所述之設備，其更包含一 rf能 量源其被耦合至該固定件用以提供RF能量至該線圈。 第25頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) 503442 ABCD $、申請專利範圍 1 8 ·如申清專利範圍第2項所述之設備’其中该螺检具有一 頭，該設備更包含一第二絕緣件位在該螺栓周圍用以將 该螺栓與該第一壁絕緣隔開。 1 9 ·如申請專利範圍第1 8項所述之設備，其中該系統包含 一 RF能量源，該設備更包含一 RF導體件其被設計來 將RF能量從該rf源轉合至該螺栓頭用以提供RF能量 至該線圈，其中該第二絕緣件被置於該導體件與該第一 壁之間用以將該導體件與該第一壁絕緣隔開。 ............. (請先閲諸背面之注意事項再填寫本頁) 其位 |&其 標器 一 持 含固 包材 更基 其 一 備及 設質 之物 述積 所沉 項的 1鍍 第濺 圍被 範供 利提 專來 請計申設 如被 沉 的 鍍 濺 被 之 fe 標 該 於 •d 來 接 承 在 持。 保上 材置 基位 一 的 將質 可物 在積 一 之 為器 壁持 \ 固 第材 該基 中該 其與 備|& 設標 之該 述在 所位 項其 1 壁 第板 圍遮 範的 利形 專筒 請 圓 0致。 如大間 -訂· $ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 部 造 製 體 導 半 1 於 用 •1°·*-種 遮相 的與 形在 筒位 圓部 致凹 - 每 面 表 k 個 多 -有近 件具附 组、其?LF 的，的 中壁連 室板關 含 包 少 至 其 個 多 及 孔 外伸 的延 壁地 板體 遮 \ 該面 向表 面外 \ 該 有從 具其 其件 較 ^個 ^ 多 F RF有 的具 杉更 圓圈 致線 大 該 圈 頁 26 第 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) 503442 8 8 8 8 A B CD 六、申請專利範圍 出，每一轂件界定一螺孔其延伸部分地穿過該線圈的數 件； 多個支座，其被固定於一相關連的線圈轂件上，每 一支座包含： 一螺栓，其延伸穿過一遮板壁孔且具有一頭在 該遮板壁的一側上及一有螺紋端在該遮板壁的另 一側上且被旋入相關連的線圈轂件的一螺、纟文孔 内；及 一第一大致圓筒形的氮化鋁絕緣件其被設置於 該螺栓的周圍介於該遮板壁與該螺栓之間用以f 氣絕緣地將該螺栓與該遮板隔開，其中該轂件界定 一環形凹部其被設置在可容納該第一絕緣件的— 端的位置，該轂件凹部的尺寸夠大足以界定一第一 路徑介於該突出件與該第一絕緣件的該端之間。 23·如申請專利範圍第22項所述之組件，其中每一支座更 包含一第二大致圓筒形的絕緣件其被設置於該螺栓的 周圍介於該遮板壁與該螺栓頭之間用以電氣絕緣地將 該螺栓與該遮板壁隔開。 24.如申請專利範圍第23項所述之組件，其中每一支座更 包含一擋板其界定一開孔位在可以容納該第一絕緣件 的一部分的位置，其中一相關連的遮板壁凹部被設置在 可容納該擋板的位置其中該第二絕緣件被設置在可將 第27頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2K)X297^^} ........變： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ·、^τ- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503442 A B CD 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申請專利範圍 .該螺栓與該檔板絕緣地隔開的位置，每一支座更包含一 軸套位在該螺栓的周圍且介於該第二絕緣件與該螺栓 頭之間。 25 ·如申請專利範圍第23項所述之組件，其中該相關連的 遮板壁凹部被設置在可容納該第二絕緣件的位置。 26·如申請專利範圍第22項所述之組件，其更包含一導電 棒其界定一用來容納該螺栓的開孔，該導體棒被用來耦 合至一 RF能量源，其中該第二絕緣件係位在該導體棒 與該遮板壁之間用以將該導體棒與該遮板壁電氣絕緣 地隔開。 2 7. —種藉由將能量耦合至一電漿來對一半導體製造系統 中之該電漿充能的設備，該設備至少包含： 一半導體製造室，其具有一第一壁至少部分地界定 一電漿包含區； 一線圈，其具有一面向該電漿包含區之第一面及一 面向該第一壁之第二面，該第二面包括一突出件與該線 圈是一體的；及 一固定件，用來將該線圈突出件固定於該第一壁上。 2 8.如申請專利範圍第27項所述之設備，其中該固定件包 含一有螺紋的螺栓及該線圈突出件界定一螺紋孔用來 第28頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) ........-丨-费.........訂......... (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 503442 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 容納該螺栓。 29.—種用來對一半導體製造室中的一電漿充能之線圈，該 半導體製造室具有至少部分界定一包含電漿區的第一 壁，該線圈至少包含： 一長形線圈件，當被安裝於該室中時，其具有一第 一面用來面向該包含電漿區及一第二面用來面向該第 一壁，該第二面包括一突出的耦合件其與該線圈為一體 的。 3 0· —種藉由將能量耦合至一電漿來對一半導體製造系統 中之該電漿充能的設備，該設備至少包含： 一半導體製造室，其具有一第一壁至少部分地界定 一電漿包含區； 一支座，其被該第一壁所載負； 一線圈，其被該支座所載負，該線圈用來電感地將 RF能量耦合至該電漿中； 其中該支座包含一氮化鋁絕緣件，其被設置來電氣 絕緣地將該線圈與該第一壁隔開及將該線圈熱耦合該 第一壁。 31. —種將一 RF線圈固定於一半導體#造室的一遮板壁上 的方法，該方法至少包含： 將一絕緣件置於一固定件的周圍； 第29頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) ----1 « (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -、可. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503442六、申請專利範圍 ABCD 將該固定件插入穿過在該遮板壁上的一孔；及 將Μ固定件固定至由該線圈的外表面所界定的固定 件凹部中且延伸部分穿過該線圈。 32.—種將一 RF線圈固定於一半導體製造室的一遮板壁上 的方法’该方法至少包各： 將一絕緣件置於一固定件的周圍； 將該固定件插入穿過在該遮板壁上的一孔；及 將遺固足件固定至一突出件上其從該線圈的一外表 面一體地延伸出。 . (請先閲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 33 · —種將一 RF線圈固定於一半導體製造室的—遮板壁上 的方法，該方法至少包含： 將一第一大致圓筒形的氮化鋁絕緣件置於—環形凹 部中，該環形凹部是由一轂件所界定的，該轂件從一大 致圓形線圈的一外表面一體地延伸出； 將一弟一大致圓筒形的絕緣件置於一螺检的附近； 將該螺栓插入穿過在該遮板壁中的一孔使得該第二 絕緣件被置於該螺栓與該遮板壁的一外側之間；及 將該螺栓旋入一轂件的一螺紋孔中，該轂件從該線 圈的一外表面一體地延伸出，使得該弟一絕緣件位在該 螺栓與該遮板壁的一内側之間。 3 4 ·如申請專利範圍第3 3項所述之方法’其更包含將 第30頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210Χ297公楚) 訂 503442 A B CD 申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 板置於該遮板壁的外側上的一凹部中，及讓該第一絕緣 件的一部分通過由該擋板所界定的一開孔，其中該第二 大致圓筒形的絕緣件係位在該螺栓的周圍介於擋板與 該螺栓頭之間將以將該螺栓與該擋板絕緣隔開。 3 5 ·如申請專利範圍第3 4項所述之方法，其更包含將一軸 套置於該螺栓的周圍並介於該第二絕緣件與該螺栓頭 之間。 3 6.如申請專利範圍第33項所述之方法，其更包含將該第 二絕緣件置於該遮板壁的一凹部中。 3 7.如申請專利範圍第36項所述之方法，其更包含讓該螺 栓通過由一導電棒所界定的孔，該導電棒是被設計來耦 合至一 RF能量源的，及將該第二絕緣件置於該導電棒 與該遮板壁之間用以將該導電棒與該遮板壁絕緣地隔 開。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 8 · —種藉由將能量耦合至一電漿來對一半導體製造系統 中之該電漿充能的設備，該設備至少包含： 一半導體製造室，其具有一第一壁至少部分地界定 一電漿包含區； 一線圈，其具有一面向該電漿包含區之第一面及一 面向該第一壁之第二面，該第二面包括一突出件與該線 第31頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X 297公釐) 503442 8 8 8 8 A B CD 六、申請專利範圍 圈是一體的；及 固定件機構，用來絕緣地將該線圈突出件固定於該 第一壁上。 (請先閲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 第32頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X 297公釐) 503442

   /戶| 修止/吏止/補充