專利名稱：：延長等離子蝕刻系統(tǒng)中反應腔使用壽命的方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及半導體制造工藝中的化學機械研磨制程，具體涉及一種減少化學機械研磨過程中圖案凹陷的方法。
背景技術：
：等離子體蝕刻是集成電路制造中的關鍵工藝之一，其目的是完整地將掩膜圖形復制到硅片表面，其范圍涵蓋前端CMOS柵極(Gate)大小的控制，以及后端金屬鋁的刻蝕及通孔(Via)和溝道(Trench)的刻蝕。在今天沒有一個集成電路芯片能在缺乏等離子體刻蝕技術情況下完成。一般情況下刻蝕設備的投資在芯片廠的設備投資中約占10%~12%比重，它的工藝水平和設備條件將直接影響到最終產品質量及生產技術的先進性。等離子蝕刻的原理可以簡要概括為在低壓下，反應氣體受射頻功率的激發(fā)，產生電離并形成等離子體，等離子體是由帶電的電子和離子組成，反應腔體中的氣體在電子的撞擊下，除了轉變成離子外，還能吸收能量并形成大量的活性基團(Radicals)，活性反應基團和被蝕刻物質表面發(fā)生化學反應并形成揮發(fā)性的反應生成物，反應生成物脫離被蝕刻物質表面，并被真空系統(tǒng)抽出腔體。在等離子體蝕刻設備中，反應腔是十分重要的部件，由于等離子體蝕刻固有的工作模式，在機臺運行時，其反應腔內表面同樣會被等離子體損傷，尤其是氣體入口附近，因等離子體的尖端放電效應，此處受損最為嚴重，這樣產生兩方面的問題，首先由于反應腔壁受損，其產生的微小粒子容易影響到反應腔中的被蝕刻物質，在其上形成缺陷，從而給后續(xù)制程以及良率帶來負面影響；另一方面，反應腔在使用到--定程度后就需要根據受損程度更換以保證機臺的正常功能。鑒于目前大規(guī)模量產及高端制程需求，集成電路制造中金屬蝕刻環(huán)節(jié)所用到的高能電磁場(RF)會加速縮短例如分耦式等離子體源金屬蝕刻機臺(DPSMETALTOOL)的重要組成部件上反應腔(UpperChamber)的使用壽命。按照對一個大規(guī)模量產的半導體晶片廠的粗略估計，此部件每年需更換約20個。所述的上反應腔部件屬于代價不菲的消耗品，頻繁更換必然導致生產成本上漲。
發(fā)明內容為了延長分耦式等離子體源金屬蝕刻機臺中上反應腔的使用壽命，并且減少蝕刻過程中由于反應腔受損而引起被蝕刻對象的缺陷，提出本發(fā)明。本發(fā)明的一個目的在于，提供一種延長分耦式等離子體源金屬蝕刻機臺中上反應腔使用壽命的方法，通過對上反應腔中容易受等離子體損害的部分提供特殊材質的覆蓋物，使上反應腔的使用壽命得到延長。本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種根據上述覆蓋物而設計的用于延長上反應腔使用壽命的進氣口覆蓋環(huán)套。如
背景技術：
中所介紹的，對于分耦式等離子體源金屬蝕刻機臺來說，由于等離子體的尖端放電效應，其上反應腔的進氣口處腔壁特別容易與所進入氣體形成的活性反應基團反應而受到損害，而且此種損害過程產生的微粒更會進一步引起產品缺陷。本發(fā)明據此提出解決方案，方法是在所述上反應腔容易受損的部位增加適當的聚四氟乙烯材質或者陶瓷材質的覆蓋物，這種覆蓋物可以有效地阻擋高能電磁場作用下對上反應腔內表面氣體進口處材質的損傷，并且覆蓋物本身并不會給上反應腔體內環(huán)境帶來微粒。根據以上方案，本發(fā)明提出了一種用于所述上反應腔進氣口的聚四氟乙烯或者陶瓷環(huán)套，可用作上述的覆蓋物。這種覆蓋環(huán)套的結構包括中間有圓孔的環(huán)形墊片；圓筒形突起結構，以環(huán)形墊片中間的圓孔邊緣為基礎向上延伸，其與環(huán)形墊片的平面垂直相接，圓筒形與環(huán)形墊片的圓孔相適應。上述結構為一體成型，采用聚四氟乙烯為材料，整個環(huán)套的大小和分耦式等離子體源金屬蝕刻機臺的上反應腔進氣口大小相適應。應用的上述覆蓋環(huán)套時，以其上的圓筒形突起部分插入所述上反應腔的進氣口(進氣口具有適合圓筒形插入的筒狀空隙)，至環(huán)形墊片抵住上反應腔的內壁即可按通常的方式使用機臺。本發(fā)明的優(yōu)點在于1、應用本發(fā)明的方案，所述上反應腔易受損的部分，即進氣口附近均被覆蓋環(huán)套保護，不至于過快地在使用過程中損耗至不可使用的地步，因此整個上反應腔的使用壽命將大為延長；2、由于上反應腔壁在覆蓋環(huán)套保護下不易受損，也就不容易產生可導致產品缺陷的微粒，這樣對后續(xù)制程以至產品良率均有提升；3、本發(fā)明的覆蓋環(huán)套非常容易裝卸，而且其材質為聚四氟乙烯，易于清洗，這對于等離子蝕刻系統(tǒng)也是至關重要的，因為清潔效果的好壞直接影響整個蝕刻機臺的性能。為了更容易理解本發(fā)明的目的、特征以及其優(yōu)點，下面將配合附圖和實施例對本發(fā)明加以詳細說明。本申請中包括的附圖是說明書的一個構成部分，附圖與說明書和權利要求書一起用于說明本發(fā)明的實質內容，用于更好地理解本發(fā)明。圖1為本發(fā)明所提供的進氣口覆蓋環(huán)套結構示意圖，其中1為整體的進氣口覆蓋環(huán)套，11為中間有圓孔的環(huán)形墊片，12為圓筒形突起結構；圖2a圖2c分別顯示了此覆蓋環(huán)套安裝在進氣口時的正視圖、俯視圖以及剖面圖。圖3a為置于機臺中使用后的覆蓋環(huán)套示意圖；圖3b為經過清洗的圖3a所示覆蓋環(huán)套示意圖4所示為一段時間之內對型號為TOOL——BEMEA02B的機臺在高能電磁場開啟狀態(tài)時監(jiān)測其上反應腔體內微粒得到的曲線圖5所示為一段時間之內對型號為TOOL——BEMEA02B的機臺在高能電磁場閉合狀態(tài)時監(jiān)測其上反應腔體內微粒得到的曲線圖6所示為一段時間之內對型號為TOOL"~_BEMEA02B的機臺的關鍵制程氣體Cl2，BC13進行流量監(jiān)測所得到的曲線圖7所示為一段時間之內對型號為TOOL——BEMEA02B的機臺的關鍵制程氣體Cl2，BC13進行流量監(jiān)測所得到的曲線圖8a顯示了應用本發(fā)明后實際產品的X射線掃描式電子顯微鏡圖片；圖8b顯示了應用本發(fā)明后實際產品的光刻膠保持情況圖片；以及圖8c顯示了應用本發(fā)明后實際產品中側墻(Sidewall)輪廓情況。附圖標記說明<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明的工藝，下面結合本發(fā)明的具體實施例作進一步說明，但其不限制本發(fā)明。實施例1用于分耦式等離子體金屬蝕刻機臺上反應腔進氣口的覆蓋環(huán)套如圖1所示，本發(fā)明的進氣口覆蓋環(huán)套l包括中間有圓孔的環(huán)形墊片11;圓筒形突起結構12，以環(huán)形墊片11中間的圓孔邊緣為基礎向上延伸，其與環(huán)形墊片的平面垂直相接，圓筒形與環(huán)形墊片的圓孔相適應。覆蓋環(huán)套的結構為一體成型，采用聚四氟乙烯或者陶瓷為材料，整個環(huán)套的大小和分耦式等離子體源金屬蝕刻機臺的上反應腔進氣口大小相適應，覆蓋環(huán)套的外徑為3240mm，其環(huán)形墊片11以及圓筒形突起結構12的厚度為48mm。在應用此覆蓋環(huán)套于等離子體源金屬蝕刻機臺的上反應腔進氣口部位2時，以其上的圓筒形突起部分12插入所述上反應腔的進氣口中的筒狀空隙內，至環(huán)形墊片11抵住上反應腔的內壁3即可按通常的方式使用機臺。圖2a圖2c分別顯示了此覆蓋環(huán)套安裝在進氣口時的正視圖、俯視圖以及剖面圖。。實施例2此實施例中，對應用本發(fā)明后的實際效果作了各項監(jiān)控和分析。附圖3a為置于機臺中使用后的覆蓋環(huán)套示意圖，圖3b為經過清洗的圖3a所示覆蓋環(huán)套示意圖，可以看到清洗的效果良好，這種環(huán)套的材質易于清潔。圖4和圖5所示分別為一段時間之內對型號為TOOL——BEMEA02B的機臺在高能電磁場開/閉狀態(tài)時監(jiān)測其上反應腔體內微粒得到的曲線圖，圖中的縱坐標表示微粒數，橫坐標表示測量時間，圖示的各個時間的微粒數均未超過規(guī)格線所限定的數目，這表明本發(fā)明的聚四氟乙烯覆蓋環(huán)套本身不會給上反應腔的腔體內帶來微粒。圖6和圖7所示分別為一段時間之內對型號為TOOL——BEMEA02B的機臺的關鍵制程氣體Cl2,BC13進行流量監(jiān)測所得到的曲線圖，圖中縱坐標表示氣體流量，橫坐標為測量時間，圖示的各個時間測得的氣體流量均未受影響，在規(guī)格之內，這表明本發(fā)明的聚四氟乙烯覆蓋環(huán)套本身不會影響制程所需的氣體流量。圖8a8c分別顯示了應用本發(fā)明后實際產品的X射線掃描式電子顯微鏡圖片，光刻膠保持情況，以及側墻(Sidewall)輪廓情況，結果表明金屬線的關鍵尺寸和側墻(Sidewall)輪廓都很正常，也即應用本發(fā)明不會對現有的制程產生任何不良影響。權利要求1、一種延長等離子蝕刻系統(tǒng)中反應腔使用壽命的方法，其特征在于，在使用所述反應腔前，其進氣口部位以聚四氟乙烯或者陶瓷構成的覆蓋物蓋住腔壁，然后再使用反應腔。2、如權利要求l所述的覆蓋物，是一種覆蓋環(huán)套，其特征在于包括下列結構-中間有圓孔的環(huán)形墊片；圓筒形突起結構，以環(huán)形墊片中間的圓孔邊緣為基礎向上延伸，其與環(huán)形墊片的平面垂直相接，圓筒形與環(huán)形墊片的圓孔相適應。3、如權利要求2所述的覆蓋環(huán)套，其特征在于所述覆蓋環(huán)套所有結構為一體成型。4、如權利要求2所述的覆蓋環(huán)套，其特征在于所述覆蓋環(huán)套采用聚四氟乙烯為材料。全文摘要在等離子體蝕刻設備中，反應腔是十分重要的部件，本發(fā)明提供一種延長分耦式等離子體源金屬蝕刻機臺中上反應腔使用壽命的方法，通過對上反應腔中容易受等離子體損害的部分提供特殊材質的覆蓋物，使上反應腔的使用壽命得到延長。同時由于上反應腔壁在覆蓋環(huán)套保護下不易受損，也就不容易產生導致產品缺陷的微粒，這樣對后續(xù)制程以至產品良率均有提升。文檔編號H01L21/67GK101106069SQ20061002897公開日2008年1月16日申請日期2006年7月14日優(yōu)先權日2006年7月14日發(fā)明者劉芳文,季鵬聯,張仲榮,張勝凱,曾最新,利楊,濤楊,蔣廣平,藍仁隆,進許,海黃,黃文助申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司