[發明專利]等離子體處理系統中的等離子體限制結構

有效

• 申請號: 200980150203.6
• 申請日: 2009-12-16
• 公開（公告）號: CN102246603A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 艾利克·哈德森;安德里亞斯·費舍爾
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H05H1/24
• 分類號: H05H1/24;H05H1/34
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 周文強;李獻忠

背景技術

等離子體處理系統長期用于在等離子體處理系統中處理襯底(例如晶片)。在一種典型的等離子體處理室中，等離子體被激發并被限制在等離子體限制區域，該等離子體限制區域典型地既由該室上部的和下部的結構所限定，也由環狀環繞該等離子體限制區域的結構所規定。

為便于襯底的插入與取出，同樣為了促進廢氣從等離子體處理室排出，許多室使用一組可移動限制環來環狀限制等離子體。例如，為便于襯底的插入和取出，該可移動的限制環能夠向上提起。通常而言，可移動限制環的相鄰環之間的間距尺寸能讓廢氣通過該空間排出，同時阻止等離子體膨脹(例如，通過使該空間比等離子體鞘(sheath)小的方式)。以這種方式，通過可移動的限制環組物理上限制等離子體同時讓廢氣排出是可能的。

為幫助討論，圖1示出了現有技術中電容耦合等離子體處理室100的一部分的簡圖。圖中示出了在處理過程中用于支撐襯底(未示出)的下電極102。下電極102典型地由RF能量源(未示出)驅動以生成和保持等離子體104。為了程序控制的目的，需要將等離子體104限制在通常由下電極102，上電極106(可以接地或者由相同或不同的RF能量源驅動)，和由一組限制環110(包括環110a-d)環狀地限定的等離子體限制區域內。如所提到的，限制環110之間的間隙允許廢氣從室中抽出而保持等離子體被限制在上述等離子體限制區域內。限制環110可以由適當的材料制成，例如石英。

在圖1的實施例中，也示出了環繞下電極102的環狀接地電極112。環狀接地電極112可以開槽以提供用于從室中排出廢氣的附加流道。通常地講，環狀接地電極112成形于例如鋁之類導體材料，且通過絕緣體(未示出)與下電極102電絕緣。接地電極112的接地通過將接地電極112耦合到RF接地(ground)來完成，典型地經由一個或者一個以上的帶耦合到配置于下電極112下方的傳導性低接地延伸區。

為了防止環狀接地電極112的金屬材料暴露于侵蝕性的等離子體和可能污染等離子體過程，環狀接地電極112的表面可以用適當的材料覆蓋，例如石英。如該組限制環110的示例所示，環狀接地電極112(和石英的上覆蓋層)的槽的尺寸能讓廢氣排出同時防止等離子體擴張到等離子體限制區域外。限制環110和環狀接地電極112的應用都是已知的，在此不進一步詳述。

通常地講，限制環110是電浮動的，即，沒有直接耦合到DC接地或RF接地。由于在現有技術中限制環110傾向于遠離RF接地，因此沒有明顯的RF流流過該組限制環。

由于限制環110是電浮動的且沒有明顯的RF流流過限制環110，在等離子處理過程中在限制環110的表面低壓“浮”鞘(sheath)就形成了。由于加速于等離子體的離子能量是由鞘電位控制的，低鞘電位導致在限位環的表面上低能量水平的離子撞擊。結果，例如濺射和離子增強刻蝕(例如在原位等離子體清潔過程中發生的)之類膜去除工藝在限位環的表面相對不充分。而且，由于低離子撞擊能量，處理后在限位環的表面留下高數量的沉積物。相比之下，經歷更高離子撞擊能量的室的其它區域將在薄膜去除程序中看到更高的薄膜去除效率和在襯底處理過程中看到更低水平的薄膜沉積物。

最終結果是限位環傾向于在襯底處理過程中以更高的比率(相對于經歷更高離子撞擊能量的室區域)累積殘留物，且這些殘留物傾向于在等離子體原位室清潔過程中被更慢地(相對于經歷更高的離子撞擊能量的室區域)去除。這些因素需要更頻繁的和/或更長的原位室清潔周期(例如無晶片自動清潔或者WAC周期)來使限位環保持在符合要求的狀況，且在某種情況下甚至可能需要完全停止處理以便限位環能夠被移除和清潔和/或更換。因此，襯底生產率被不利地降低，導致更低的生產率和更高的等離子體處理工具占有成本。

發明內容

在一種實施方式中，本發明涉及一種配置為用于在襯底的等離子體處理中限制等離子體處理室中的等離子體的可移動等離子體限制結構。所述可移動等離子體限制結構包括配置為環繞所述等離子體的可移動面向等離子體結構。所述可移動等離子體限制結構還包括可移動導電結構，所述可移動導電結構設置于所述可移動面向等離子體結構的外部且配置為與所述可移動面向等離子體結構作為一個單一的裝置展開和收縮以幫助處理所述襯底。所述可移動導電結構在等離子體處理中射頻(RF)接地。在等離子體處理中所述可移動面向等離子體結構配置于所述等離子體和所述可移動導電結構之間以便在等離子體處理中來自所述等離子體的RF經由所述面向等離子體結構流向所述可移動導電結構。