專利名稱：用于等離子體機(jī)械限制的磁性增強(qiáng)的制作方法
用于等離子體機(jī)械限制的磁性增強(qiáng)發(fā)明背景本發(fā)明涉及使用限制環(huán)的等離子處理室。名稱為"用于在等離子體處理室中定位限制環(huán)的基于凸輪的布置"(Cam - Based Arrangement For Positioning Confinement Rings In A Plasma Processing Chamber),授予Eric H. Lenz并于2000 年2月1日公布的美國(guó)專利No. 6019060公開了一種使用限制環(huán)將等 離子體限制在容積內(nèi)的等離子體處理刻蝕室.限制環(huán)被放置在等離子 體室壁內(nèi)，可以有助于減少到達(dá)室壁的等離子體和其它氣體數(shù)量，保 持限制環(huán)內(nèi)的壓力并控制經(jīng)過(guò)限制環(huán)的氣流.在各種等離子體處理期間，期望的是增加經(jīng)過(guò)限制環(huán)的氣流，同時(shí)使得到達(dá)室壁的等離子體和其它氣體數(shù)量最小。 發(fā)明內(nèi)容為實(shí)現(xiàn)以上所述目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明的目的提供了一種用于處理襯 底的方法。該襯底放置在處理室中。從氣體源向處理室提供氣體.在 處理室中從所述氣體中產(chǎn)生等離子體.氣體流經(jīng)與至少一個(gè)限制環(huán)相 鄰的間隙，以提供等離子體的物理限制.提供等離子體的磁性限制以 增強(qiáng)等離子體的物理限制.在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供了一種用于處理襯底的等離子體 處理裝置。提供了具有室壁的等離子體處理室。在室壁內(nèi)提供了襯底 支架.提供了至少一個(gè)限制環(huán)，其中限制環(huán)和襯底支架定義了一個(gè)等 離子體容積。提供了用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁源，以磁性增強(qiáng)所述至少一個(gè) 限制環(huán)所提供的物理限制。下面將結(jié)合附圖在本發(fā)明的具體實(shí)施方式
中更加詳細(xì)地描述本發(fā) 明的這些特征和其它特征.


在附圖中，通過(guò)實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，而不是以限定的方式說(shuō) 明本發(fā)明，在附圖中相同附圖標(biāo)記指代相同元件，其中
圖1示出了可以在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的等離子體處理室的示意圖；圖2示出了圖1所示實(shí)施例中的頂部磁體和限制環(huán)的頂部示意圖；圖3示出了具有第一磁體對(duì)的部分限制環(huán)的放大圖；圖4為部分限制環(huán)的頂視困；圖5為本發(fā)明另一實(shí)施例的頂視困；圖6為本發(fā)明另一實(shí)施例的橫截面示意圖；圖7示出了圖6所示實(shí)施例中的頂部磁體環(huán)和限制環(huán)的頂部示意圖；圖8示出了處理室的示意困，所述處理室使用磁場(chǎng)以提高限制環(huán) (增強(qiáng)物理限制)附近的電子溫度和/或局部等離子體密度，從而降低 限制環(huán)處等離子體的密度.具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將參考附圖所示的本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳 細(xì)描述。在下面的描述中，闡述了幾個(gè)具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的全 面了解.然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員很清楚的是，在沒有某些具體細(xì) 節(jié)或者全部沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下，也可以實(shí)施本發(fā)明。在其它 實(shí)例中，為了遊免使本發(fā)明不清楚，沒有描述公知的處理步驟和/或結(jié) 構(gòu)。為了方便理解，圖1示出了可以在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中使用的 等離子體處理室100的示意困.等離子體處理室100包括限制環(huán)102、 上電極104、下電極108、氣源110以及排氣泵120.在等離子體處理 室100內(nèi)部，晶片180定位在下電極108上，該下電極108構(gòu)成了晶 體支架。下電極108包括適合的襯底夾卡機(jī)構(gòu)(例如電子或機(jī)械鉗位 (clamping)等)以支撐晶片180.反應(yīng)器頂部128包括與下電極108 直接相對(duì)布置的上電極104。室容積由室壁152、室頂108和室底109 定義。在室容積內(nèi)，上電極104、下電極108和限制環(huán)102定義了被 限制的等離子體容積140.圍繞限制環(huán)102布置了多個(gè)磁體112、 114、 116、 118以在限制環(huán) 102的區(qū)域中形成磁場(chǎng)，放置磁體112、 114、 116、 118以在限制環(huán)的 區(qū)域中提供磁場(chǎng).在該實(shí)施例中，通過(guò)提供成對(duì)磁體實(shí)現(xiàn)在限制環(huán)區(qū)域提供磁場(chǎng).第一磁體對(duì)112和114相互間隔放置在限制環(huán)102的相 對(duì)位置，如圖所示.第二磁體對(duì)116和118相互間隔放置在限制環(huán)102 的相對(duì)位置上。困2是限制環(huán)102和頂部磁體112、 116和204的頂部 示意固.第一磁體對(duì)112的頂部磁體如困所示位于限制環(huán)102的圃周 部分上.所示第二磁體對(duì)116的頂部磁體位于限制環(huán)102的圃周部分 之上，該圃周部分位于從第二磁體對(duì)112的頂部磁體延伸的限制環(huán)102 的直徑的相對(duì)側(cè).附加頂部磁體204在所示限制環(huán)102的圃周上形成 了的圓形。在該實(shí)施例中，頂部磁體的所有頂部磁極都是北極，所以 磁體沒有在鄰近磁體之間交替.限制環(huán)102具有內(nèi)徑Dl和外徑D2,由 頂部磁體112、 116、 204形成的環(huán)具有直徑D3.在該實(shí)施例中，由頂 部磁體112、 116、 204形成的環(huán)D3小于限制環(huán)102的外徑D2,大于 限制環(huán)的內(nèi)徑Dl,通過(guò)氣體源110向被限制的等離子體容積提供氣體，并且該氣體 經(jīng)過(guò)限制環(huán)102從被限制的等離子體容積經(jīng)排氣泵120排氣至排氣 口 .第一 RF源144電連接至上電極104,第二 RF源148電連接至下 電極108.笫一RF源144和第二RF源148都可以包括27MHz功率源 和2MHz功率源.可能存在將RF源連接至電極的不同結(jié)合.在使用附 加磁體調(diào)制的California, Fremont的LAM Research Corporation -公司生產(chǎn)的Exlan HP (可以應(yīng)用于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例)的情況下， 兩個(gè)RF源都連接至下電極，上電極接地.控制器149可以可控地連接 至氣源110,第一和第二 RF功率源144、 148、限制環(huán)102和排氣泵 120。在操作中，在期望高氣體流率的地方使用刻蝕.調(diào)節(jié)限制環(huán)102 以在限制環(huán)之間提供大間隙(Gap),進(jìn)而減小由于限制環(huán)102引起的 流動(dòng)阻力，這樣增加了經(jīng)過(guò)限制環(huán)102至排氣泵120的氣體流率.隨 著經(jīng)過(guò)限制環(huán)的氣流的增加，可以流經(jīng)限制環(huán)而污染室壁152的雜質(zhì) 和離子增加.磁體的目的是與限制環(huán)協(xié)同工作以增加帶電顆粒(離子和/或電 子)的限制，同時(shí)使得中性氣體高流率。在該實(shí)例中，通過(guò)使用磁場(chǎng)增 加與限制環(huán)碰撞的帶電顆粒的百分比來(lái)實(shí)現(xiàn)增加的限制.圖3示出了具有第一磁體對(duì)112、 114的限制環(huán)102部分的放大圖 以示出本發(fā)明實(shí)施例的通常工作情況.稍后將提供關(guān)于本發(fā)明原理的更加精確的描述.圍中示出了磁體112和114之間的磁力線112和 114。磁力線304穿過(guò)限制環(huán)102,圖中示出了帶電顆粒軌跡的各種實(shí)例，第一帶電顆粒軌跡320直 接碰撞至下限制環(huán)102.在這種情況下，在這種顆粒的限制中不需要磁 場(chǎng)304輔助.通過(guò)限制環(huán)(物理限制)單獨(dú)提供阻止等離子體經(jīng)過(guò)限 制環(huán).第二顆粒軌跡324并不在顆粒經(jīng)過(guò)限制環(huán)之間的常規(guī)路徑長(zhǎng)度 內(nèi)直接與限制環(huán)102碰撞，也不與限制環(huán)102平行，因此顆粒接近限 制環(huán)之一.因而，顆粒經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)304，顆粒路徑的軌跡被彎曲.在該實(shí) 施例中，使軌跡彎曲以增加限制環(huán)102之間的顆粒路徑長(zhǎng)度.增加的 路徑長(zhǎng)度使得顆粒足夠接近限制環(huán)，從而使顆粒與限制環(huán)碰撞.因此， 通過(guò)磁場(chǎng)阻止這些帶電顆粒在限制環(huán)之間通過(guò)被增強(qiáng)。第三帶電顆粒 軌跡328幾乎與限制環(huán)102平行.因而，顆粒經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)304，顆粒路 徑的軌跡被彎曲.使軌跡彎曲以增加限制環(huán)102之間的顆粒路徑長(zhǎng)度. 這些顆粒與限制環(huán)102足夠平行，使得即使在路徑長(zhǎng)度增加的情況下， 這些顆粒也不與限制環(huán)碰撞.因此限制環(huán)的物理限制和磁場(chǎng)增強(qiáng)不能 使得這些顆粒與限制環(huán)碰撞.這些顆粒可以與其它顆粒碰撞，使得它 們的軌跡改變，這將使得它們與限制環(huán)102碰撞.在各種狀態(tài)下，物理限制是充分的，由于保持限制環(huán)足夠接近， 因此使得足夠數(shù)量的帶電顆粒與限制環(huán)碰撞.然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是在 一些過(guò)程中，希望高流率的中性氣體.在這種情況下，分開限制環(huán)以 形成 一個(gè)較大間隙從而在間隙內(nèi)允許較高流率的中性氣體流到排氣泵 120.較大間隙也使得與限制環(huán)碰撞的帶電顆粒的比例較小.磁場(chǎng)的存 在增加了與限制環(huán)碰撞的帶電顆粒的比例.等離子體消失線332是等離子體消失的邊界。如圖所示，等離子體在限制環(huán)102之間消失，因 此并沒有超出限制環(huán)102，并且沒有到達(dá)等離子體室壁，這樣就阻止了 等離子體損壞或者污染等離子體室壁.已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，等離子體的限 制導(dǎo)致了聚合物沉積的限制.當(dāng)與限制環(huán)102碰撞的帶電顆粒的比例 增加，則認(rèn)為對(duì)于使用聚合物氣體的過(guò)程，形成在限制環(huán)336上的聚 合物的比例增加，形成在等離子體室壁上的聚合物的比例減少.降低 室壁的污染量正是所期望的.還應(yīng)當(dāng)注意的是，磁場(chǎng)可以增加與等離子體室的底板109和內(nèi)頂 107碰撞的離子或者電子的百分比。通過(guò)在這些實(shí)施例中提供三個(gè)間隙 (內(nèi)頂107和限制環(huán)的頂部表面之間的笫一間隙、限制環(huán)102之間的 第二間隙以及底板109和限制環(huán)的底部表面之間的第三間隙)，內(nèi)頂 107和底板109連同限制環(huán)102形成了物理限制系統(tǒng)，通過(guò)所述三個(gè) 間隙排除氣體。最寬的間隙位于限制環(huán)102之間.其中可以使用附加磁體實(shí)施本發(fā)明裝置的實(shí)例是California, Fremont的LAM Research Corporation"1公司生產(chǎn)的Exlan HP,對(duì) 于這種裝置，流率優(yōu)選在100至300sccm之間。上述磁軌跡延伸(Magnetic)-(MTE)的原理依賴于這種思想，由 于在限制環(huán)之間等離子體消失，因此限制很大.這種思想意味著，使 用固定的限制環(huán)間隙，如果延伸限制環(huán)的有效長(zhǎng)度，將提高限制.這 是由于離子和電子與環(huán)表面碰撞因而具有更大的機(jī)會(huì)丟失.當(dāng)?shù)入x子 體在環(huán)之間傳送時(shí)，損失最終變得很大，使得等離子體最終消失.如 果該行程能夠被延長(zhǎng)，那么將期望該限制可以得到增強(qiáng)。這種思想使 用通過(guò)磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)，如上所述，以有效地延長(zhǎng)離子和電子的軌跡， 從而使環(huán)之間等離子體損失的機(jī)會(huì)提高.這些磁體產(chǎn)生磁場(chǎng)，這樣將 導(dǎo)致離子和電子沿著半徑為P (即"拉莫爾"半徑p)彎曲的軌跡行進(jìn)， 如圖4所示.圖4示出了部分限制環(huán)102的頂視困.磁力線304從書 頁(yè)中伸出，如圖所示.磁場(chǎng)導(dǎo)致具有軌跡路徑408的顆粒沿著圃412 的路徑以彎曲軌跡行進(jìn).軌跡416是如果沒有磁場(chǎng)存在時(shí)將產(chǎn)生的軌 跡.可以看出，源自磁場(chǎng)的沿著圃412的軌跡的路徑大于假如沒有磁 場(chǎng)存在時(shí)的軌跡416.這致使延長(zhǎng)了離子或電子穿過(guò)限制環(huán)所需要的時(shí) 間.在該實(shí)例中，其目標(biāo)不是要真實(shí)地機(jī)械限制等離子體。如果半徑/7 幾乎等于限制環(huán)長(zhǎng)度，那么就可以期望得到限制環(huán)通過(guò)時(shí)間(或者有 效限制環(huán)長(zhǎng)度)的顯著增強(qiáng).為了證明的目的，假設(shè)限制環(huán)為0. 06m寬，該寬度為限制環(huán)的內(nèi) 徑和外徑之差.假設(shè)離子具有450。K的溫度。假設(shè)離子平均以離子熱速 度進(jìn)入限制環(huán)區(qū)域.在450t的溫度，離子熱速度為<formula>formula see original document page 8</formula>所需最小磁場(chǎng)由下式給出<formula>formula see original document page 8</formula>
此處，A為軌道半徑，e為離子的電荷(假設(shè)為單電離).為了證明計(jì) 算的目的，假設(shè)為氮。氬具有40,1.67xl0"kg的質(zhì)量.應(yīng)當(dāng)注意的是，相同磁場(chǎng)將同樣影響電子.考慮到電子性能，假 設(shè)電子平均以電子熱速度進(jìn)入限制環(huán)區(qū)域，假設(shè)電子具有4eV (46, 400°K)的溫度。在4eV的溫度，電子的熱速度為在30高斯，電子軌跡的曲率半徑A由下式給出:這比0. 06m離子半徑小得多.這只是電子質(zhì)量較小亊實(shí)的結(jié)果。 此外，電子以更高的速度進(jìn)入限制環(huán)區(qū)域，因此經(jīng)受了更大的磁場(chǎng)力。 通過(guò)上述結(jié)果的觀察，非常清楚的是，如果離子軌跡被充分彎曲以增 強(qiáng)限制，那么電子軌跡將更加彎曲.因此，對(duì)于討論的結(jié)果來(lái)講，將 僅考慮對(duì)于離子限制增強(qiáng)所需的磁場(chǎng).應(yīng)當(dāng)注意的是，上面確定的磁值，對(duì)于離子限制增強(qiáng)來(lái)講在技術(shù) 上是容易實(shí)現(xiàn)的。例如，找出報(bào)出2000高斯場(chǎng)的釤鈷磁體是很普通的. 該應(yīng)用需要的磁場(chǎng)小意味著額外優(yōu)勢(shì).當(dāng)考慮到所有磁場(chǎng)限制的思想 時(shí)，通常要求布置磁場(chǎng)以使晶片上的磁場(chǎng)與地球磁場(chǎng)具有相同的數(shù)量 級(jí)。地球的磁場(chǎng)為0.6高斯.假如開始使用小磁場(chǎng)，那么達(dá)到這個(gè)要求的難度就減小了.所使用的永磁體基本按磁偶極子布置.這種磁場(chǎng)將具有一個(gè)相同 特性的偶極子.因此，期望B場(chǎng)以距離磁體中心線距離的三分之一次 冪衰減。使用這種變量，可以通過(guò)使用下面給出的關(guān)系式評(píng)估空間衰 減.盡管這個(gè)式子可能是實(shí)際的磁場(chǎng)空間衰減的近似，但是該分析反 映出了本發(fā)明的整體工作.另外關(guān)注的是離子-中性物的碰撞率.離子-中性物碰撞率具有為 使用此處所概述思想的系統(tǒng)設(shè)置壓力上限的作用.如果偏轉(zhuǎn)離子在完 成其偏轉(zhuǎn)軌跡重要部分之前遭受了與許多中性物的碰撞，那么該離子 是否沿著上述假設(shè)的彎曲軌道將是疑問(wèn)。預(yù)期的效果是減小或者消
失.該效果可以通過(guò)假設(shè)中性物-中性物碰撞的平均自由路徑最能評(píng) 估評(píng)估離子-中性物碰撞的自由路徑.假設(shè)工作氣體為氳，壓力為50mT。離子-中性物碰撞的平均自由路徑被評(píng)估為1 W、一—^!^w轉(zhuǎn)2c邁假設(shè)(Tte鄉(xiāng)w的硬球橫截面-9. 73xl(T"cm2,假設(shè)限制環(huán)6cm寬， 在穿過(guò)限制環(huán)的過(guò)程中期望碰撞iO次。這是一個(gè)相當(dāng)大的數(shù)字，這表 明在壓力50mT以上，將顯著削弱磁場(chǎng)增強(qiáng)的效果.通過(guò)增加磁場(chǎng)，從 而使得拉莫爾半徑大約等于碰撞長(zhǎng)度，使該效果減小.對(duì)于50mT的情 況，可以使用0.6cffl的拉莫爾半徑.為實(shí)現(xiàn)該曲率半徑，將需要210 高斯的B場(chǎng)，圖5是本發(fā)明的另一實(shí)施例的頂視圖。困5可以使用如圖1至4 所示的相同的處理室，只是使用位于限制環(huán)102上的上環(huán)形磁體504 替代了多個(gè)磁體112, 114， 116， 118， 204，而下環(huán)形磁體放置在限 制環(huán)下面。上環(huán)形磁體504將穿過(guò)前述實(shí)施例的上磁體區(qū)域.下環(huán)形 磁體將穿過(guò)前述實(shí)施例中的下磁體。這種結(jié)構(gòu)可以提供更加均勻的磁 場(chǎng).圖6是本發(fā)明的另一實(shí)施例的橫截面示意圖。在該實(shí)施例中的處 理室600可以與困1中的處理室相同，只是提供了有角度(canted) 的磁場(chǎng).因此在本實(shí)施例中，多個(gè)磁體包括環(huán)形形狀頂部磁體612和 環(huán)形底部磁體614，此處頂部磁體612的直徑大于底部磁體614的直 徑。其結(jié)杲是，在上磁體612和下磁體614之間產(chǎn)生了磁力線608， 該磁力線608與限制環(huán)102的最大表面成角度(不垂直).圖7為頂部磁體環(huán)612和限制環(huán)102的頂部示意圖.圖中示出了 頂部磁體環(huán)612位于限制環(huán)102圃周部分之上。在該實(shí)施例中，頂部 磁體環(huán)612接近限制環(huán)102的內(nèi)部邊緣而底部磁體環(huán)614更加接近限 制環(huán)102的外部邊緣.這種思想不僅依賴于增加限制環(huán)102之間行進(jìn) 的距離，而且通過(guò)將帶電顆粒偏轉(zhuǎn)至限制環(huán)102也增強(qiáng)了進(jìn)入環(huán)內(nèi)的 帶電顆粒的碰撞率，為了進(jìn)行初步分析的目的，假設(shè)可以定位磁體使得B場(chǎng)同由限制 環(huán)形成的平面形成45°角.此外，假設(shè)限制環(huán)之間的間隙間隔為1. 12cm (大約1/2英寸)，這是一個(gè)非常大的間隙間隔并且比商業(yè)典型應(yīng)用的
間隔大的多，首先注意，通過(guò)在與限制環(huán)平面正交的方向上需要大約0. 5c邁的 拉莫爾半徑開始所需磁場(chǎng)的計(jì)算.再次假設(shè)450t的溫度.同樣假設(shè)離 子平均以等于離子熱速度的平均速度進(jìn)入限制環(huán)區(qū)域.在450°K的溫 度，離子熱速度為因此，所需最小磁場(chǎng)(將O. 5cm轉(zhuǎn)換為米)為(Ae)cos(45。) (0.005)(1.6xlO—19) A為軌道半徑，e為離子的電荷(假設(shè)為單電離).為了證明計(jì)算的目 的，假設(shè)為氳，氳具有40".67xl(T"kg的質(zhì)量.假設(shè)的拉莫爾半徑小于上述對(duì)于5OmT中性壓力計(jì)算的離子-中性 物碰撞的長(zhǎng)度.根據(jù)這些值，可以推斷出對(duì)于達(dá)到50mT的壓力，碰撞 并沒有顯著影響該趨近.在100mT，離子-中性碰撞長(zhǎng)度可以減小到 大約值0.3cm.因此在100mT,在與限制環(huán)碰撞之前，能夠期望僅得到 一或兩次碰撞。應(yīng)相信的是，該碰撞率僅或許或多或少地影響磁場(chǎng)偏 轉(zhuǎn)性能，但是仍然可以觀察到增強(qiáng)的限制。如果希望在高壓得到改善的限制性能，更大磁場(chǎng)或許不一定能夠 有幫助，這是由于我們不期望拉莫爾半徑小于要求的限制環(huán)間隔的 1/2,在圖1至圖6所示的實(shí)施例中，磁場(chǎng)穿過(guò)限制環(huán)102,在該處，磁 場(chǎng)與限制環(huán)交叉.此外，這些實(shí)施例使用磁場(chǎng)以增加與限制環(huán)碰撞的 帶電離子或者電子的百分比.可以使用各種其它磁性結(jié)構(gòu)以增加與限 制環(huán)碰撞的離子或者電子的百分比.例如，相鄰的磁體可以具有交替 磁場(chǎng)，或者形成磁體對(duì)磁體可以以相對(duì)方向放置它們的磁極.在這些 實(shí)施例中，不論是使用磁體環(huán)或者多個(gè)磁極，可取的是磁體徑向?qū)ΨQ. 在這些實(shí)施例中，磁體可以放置在限制環(huán)上面和下面。這通過(guò)以環(huán)形 形成磁體就可以完成，要么是實(shí)心環(huán)，要么是以環(huán)形布置的較小磁體. 磁體形成的環(huán)形形狀的直徑小于限制環(huán)的外徑，大于限制環(huán)的內(nèi)徑.圖8示出了處理室800的示意困，該處理室使用磁場(chǎng)以提高限制 環(huán)附近的電子溫度和/或局部等離子體密度，從而降低限制環(huán)處的等離
子體的密度，這樣就增強(qiáng)物理限制，在該實(shí)施例中，磁體812、 814移 動(dòng)至限制環(huán)內(nèi)部區(qū)域的上面或者下面的位置，如圖8所示。這種思想 可以具有兩種效果中的任一個(gè)，磁體附近密度的局部增強(qiáng)可以導(dǎo)致磁 體和限制環(huán)之間的等離子體衰減比沒有局部增強(qiáng)時(shí)所存在的衰減更加 快速，致使在環(huán)前部的密度減小.可替代地，該方法還可以增強(qiáng)磁體 位置處的等離子體電勢(shì).這是由于熱電子的優(yōu)先限制，這將提升局部 等離子體電子溫度。局部等離子體電子溫度的升高將導(dǎo)致"正"(離子 限制)方向等離子體電勢(shì)的局部增加."正"方向等離子體電勢(shì)的局部 增加然后可以輔助等離子體限制.為完成電子溫度和/或等離子體密度 的局部增強(qiáng)，電子軌跡必須具有小于尋求獲得增強(qiáng)的區(qū)域的標(biāo)度尺寸 的曲率半徑(即"拉莫爾"半徑)。那么期望的是，在這種電子消失之 前將完成幾個(gè)陀螺軌道，并因此增強(qiáng)中性氣體的局部電離.在該實(shí)施例的實(shí)例中，先前示出的是期望21高斯場(chǎng)提供0.23cm 的電子拉莫爾半徑.在該實(shí)例中，要求其上等離子體增強(qiáng)的區(qū)域的范 閨在1.5至2.0cm。因此，21高斯的磁場(chǎng)是足夠的。在磁場(chǎng)穿過(guò)形成在限制環(huán)中的孔徑的該實(shí)施例中，以及磁場(chǎng)穿過(guò) 限制環(huán)的前述實(shí)施例中，磁場(chǎng)通?？梢远x為穿過(guò)限制環(huán)區(qū)域.在該實(shí)施例中，不管使用磁體環(huán)或者多個(gè)磁體，可取的是磁場(chǎng)徑 向?qū)ΨQ。在該實(shí)施例中，磁場(chǎng)放置在限制環(huán)的上面和下面，這可以通 過(guò)形成環(huán)形磁體實(shí)現(xiàn)，該環(huán)形磁體作為實(shí)心環(huán)或者放置成環(huán)形形狀的 較小磁體。通過(guò)磁體形成的環(huán)形形狀的直徑小于限制環(huán)的內(nèi)徑.由于 室可以以各種方向放置，因此磁體的放置更通常描述為位于限制環(huán)的 第一側(cè)和與所述第一側(cè)相對(duì)的限制環(huán)的第二側(cè)，此處將磁體放置在限 制環(huán)的上面和下面是這種放置的一個(gè)實(shí)例.通常，等離子室具有高的晶片直徑與電子間隙比，典型的晶片尺 寸300mm。通常下電極與晶片尺寸相同，因此下電極尺寸大約300in邊。 對(duì)于這樣一個(gè)晶片直徑，典型的電極間隙為2c邁.因此，在該實(shí)例中晶 片或者下電極直徑與電子間隙比為300: 20或者15: 1。典型的晶片直 徑與電極間隙比將是從6: l至60: 1.
由于磁場(chǎng)增強(qiáng)了物理限制，但是沒有提供物理限制，因此優(yōu)選磁體不延伸進(jìn)入限制環(huán)之間的間隙，或者并不與限制環(huán)之間的間咪交叉。更加優(yōu)選的是，使磁體沒有延伸進(jìn)入室中，以使頂部磁體沒有在室頂下延伸，底部磁體沒有在室底上延伸，如各個(gè)實(shí)施例所示.本發(fā)明的其它實(shí)施例可以具有使用限制環(huán)向物理限制提供附加磁 ,Mt喵杏l沾生^磁汰娃始知h併說(shuō).賞i;i ^y^V磁汰i;2諒肚吞拔M磁場(chǎng)交替磁場(chǎng)可以產(chǎn)生平行于限制環(huán)表面的磁力線，該磁場(chǎng)將直接將帶電 顆粒引導(dǎo)至限制環(huán)表面.可以提供其它限制環(huán)結(jié)構(gòu).例如可以使用其它個(gè)數(shù)的限制環(huán)，諸 如單個(gè)限制環(huán)或三個(gè)限制環(huán).優(yōu)選地，至少一個(gè)限制環(huán)可以移動(dòng)以允 許改變處理壓力。 一些限制環(huán)結(jié)構(gòu)還可以包括單個(gè)可移動(dòng)限制環(huán).盡管本發(fā)明已經(jīng)利用幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是還存在變 更、置換和各種替代等效，這些都在本發(fā)明的范圍之內(nèi).應(yīng)當(dāng)注意的 是，還存在許多實(shí)現(xiàn)本發(fā)明裝置和方法的替代方式。因此，其用意是， 下面的附屬權(quán)利要求書應(yīng)當(dāng)理解為包括所有這些在本發(fā)明精神和范圍 內(nèi)的變更、置換和各種替代的等效表述。
權(quán)利要求
1.一種用于處理襯底的等離子體處理裝置，包括具有室壁的等離子體處理室；室壁內(nèi)部的襯底支架；至少一個(gè)限制環(huán)，其中限制環(huán)和襯底支架定義了等離子體容積；用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁源，以磁性增強(qiáng)所述至少一個(gè)限制環(huán)提供的物理限制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的等離子體處理裝置，其中所述磁源包括 放置在所述至少一個(gè)限制環(huán)的第一側(cè)上的笫一磁性元件和放置在所述 至少一個(gè)限制環(huán)的第二側(cè)上的第二磁性元件.
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體處理裝置，其中所述磁場(chǎng)增加 了帶電顆粒與所述至少一個(gè)限制環(huán)的碰撞.
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體處理裝置，其中所述磁場(chǎng)穿過(guò) 限制環(huán).
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體處理裝置，其中所述第一磁性 元件形成具有直徑的環(huán)形形狀，所迷笫二磁性元件形成具有直徑的環(huán) 形形狀，并且其中限制環(huán)具有內(nèi)徑和外徑，其中所述第一磁性元件和 第二磁性元件的直徑小于所述限制環(huán)的外徑大于所述限制環(huán)的內(nèi)徑，
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子體處理裝置，其中所述第一磁性 元件的直徑與第二磁性元件的直徑不相等.
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體處理裝置，其中所述磁場(chǎng)穿過(guò) 限制環(huán)區(qū)域。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子體處理裝置，其中所述第一磁性 元件形成具有直徑的環(huán)形形狀，所述第二磁性元件形成具有直徑的環(huán) 形形狀，并且其中限制環(huán)具有內(nèi)徑和外徑，其中所述第一磁性元件和 第二磁性元件的直徑小于所述限制環(huán)的內(nèi)徑.
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體處理裝置，其中限制環(huán)是可以 移動(dòng)以定義可變間隙，其中可變間隙用于改變等離子體中的壓力.
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的等離子體處理裝置，其中第一磁性元件和第二磁性元件沒有穿過(guò)可變間隙.
11. 一種用于處理襯底的方法，包括 將襯底放置在處理室中； 從氣源向處理室提供氣體； 在處理室中從所述氣體中產(chǎn)生等離子體；使氣體流經(jīng)與所述至少 一個(gè)限制環(huán)相鄰的間隙以提供等離子體的 物理限制；和提供等離子體的磁性限制以增強(qiáng)等離子體的物理限制.
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中提供磁性限制包括在限制 環(huán)區(qū)域中提供磁場(chǎng)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述磁場(chǎng)增加了帶電顆粒與限制環(huán)的碰撞.
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述磁場(chǎng)穿過(guò)所述至少一個(gè)限制環(huán).
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括移動(dòng)所述至少一個(gè)限制 環(huán)以控制等離子體壓力。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中磁性限制提供了一個(gè)快速 對(duì)稱的磁場(chǎng).
17. —種通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法制成的半導(dǎo)體裝置。
全文摘要
提供了一種用于處理襯底的等離子體處理裝置。提供了具有室壁的等離子體處理室。在室壁內(nèi)提供了襯底支架。提供了至少一個(gè)限制環(huán)，其中限制環(huán)和襯底支架定義了一個(gè)等離子體容積。提供了用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁源，以磁性增強(qiáng)所述至少一個(gè)限制環(huán)所提供的物理限制。
文檔編號(hào)H01J37/32GK101120429SQ200480023920
公開日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月20日
發(fā)明者D·L·凱爾, E·A·胡德森, E·H·倫滋, J·S·金, L·李, R·德欣德薩, R·薩德賈迪 申請(qǐng)人:蘭姆研究有限公司