在襯底處理室中寄生等離子體的機(jī)械抑制的制作方法
【專(zhuān)利摘要】用于減少在半導(dǎo)體處理中寄生等離子體的減少等離子體的系統(tǒng)包括第一表面和被設(shè)置在電極和該第一表面之間的多個(gè)介電層。該第一表面與該電極具有顯著不同的電勢(shì)。該多個(gè)介電層限定了該電極與該多個(gè)介電層中的一個(gè)之間的第一間隙、該多個(gè)介電層中的相鄰介電層之間的第二間隙、以及該多個(gè)介電層中的最后一個(gè)與該第一表面之間的第三間隙。選擇該多個(gè)介電層的數(shù)目和該第一間隙、該第二間隙以及該第三間隙的尺寸以防止在該半導(dǎo)體處理期間該第一表面與該電極之間的寄生等離子體。
【專(zhuān)利說(shuō)明】在襯底處理室中寄生等離子體的機(jī)械抑制
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0001]本申請(qǐng)要求于2011年11月23日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?3/303，386美國(guó)發(fā)明申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)和于2011年10月17日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?1/547，962的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益。上述申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用將其全部并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及處理室，并且更具體地涉及用于減少在等離子體增強(qiáng)半導(dǎo)體處理室中的寄生等離子體的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0003]本文提供的【背景技術(shù)】描述是為了總體上呈現(xiàn)本發(fā)明的上下文的目的。在本【背景技術(shù)】部分以及本說(shuō)明書(shū)的各方面中所描述的范圍內(nèi)的目前署名的發(fā)明人的工作，在提交申請(qǐng)時(shí)不能作為現(xiàn)有技術(shù)的描述的方面，既沒(méi)有明示也沒(méi)有暗示地承認(rèn)其作為相對(duì)于本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。
[0004]當(dāng)在處理室中沉積薄膜于襯底上時(shí)，一些半導(dǎo)體處理系統(tǒng)可以使用等離子體。通常，襯底被設(shè)置在處理室中的基座上。為了使用化學(xué)氣相沉積產(chǎn)生薄膜，通過(guò)噴頭供應(yīng)一種或多種前體到處理室中。
[0005]在處理過(guò)程中，可以供給射頻(RF)功率至噴頭或電極來(lái)產(chǎn)生等離子體。例如，可以供給RF功率至嵌入在基座臺(tái)板中的電極，其可以由諸如陶瓷的非導(dǎo)電材料制成。基座的另一導(dǎo)電部分可以被連接到RF接地或另一顯著不同的電勢(shì)。
[0006]當(dāng)電極由RF功率激發(fā)時(shí)，在襯底和噴頭之間產(chǎn)生RF場(chǎng)以在晶片和噴頭之間產(chǎn)生等離子體。當(dāng)基座臺(tái)板是由陶瓷制成時(shí)，該RF場(chǎng)也將出現(xiàn)在基座臺(tái)板的下面和旁邊并且引起寄生等離子體。如果可以降低穿透這些區(qū)域的電場(chǎng)，則在某些區(qū)域可以減少或消除寄生等離子體。一種減少或消除電場(chǎng)的方法是使用接地的RF屏蔽。然而，如果沒(méi)有合理設(shè)計(jì)該RF屏蔽，它可產(chǎn)生低的接地RF阻抗路徑。
[0007]—種防止過(guò)度的RF耦合至接地的方法是在接地與該電極之間使用固體介電層。然而，實(shí)現(xiàn)低耦合電容至接地所要求的該固體介電層的厚度一般是不實(shí)際的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]用于減少在半導(dǎo)體處理中的寄生等離子體的減少等離子體的系統(tǒng)包括第一表面和被設(shè)置在電極和該第一表面之間的多個(gè)介電層。該第一表面與該電極具有顯著不同的電勢(shì)。該多個(gè)介電層限定了該電極與該多個(gè)介電層中的一個(gè)之間的第一間隙、該多個(gè)介電層中的相鄰介電層之間的第二間隙、以及該多個(gè)介電層中的最后一個(gè)與該第一表面之間的第三間隙。選擇該多個(gè)介電層的數(shù)目和該第一間隙、該第二間隙以及該第三間隙的尺寸以防止在半導(dǎo)體處理期間該第一表面和該電極之間的寄生等離子體。
[0009]在其它特征中，該第一表面包括接地導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。該多個(gè)介電層的徑向外端之間設(shè)置多個(gè)屏障，以防止沉積前體物質(zhì)侵入該多個(gè)介電層之間。該多個(gè)介電層中的每個(gè)的直徑隨著該電極與該多個(gè)介電層中相應(yīng)的一個(gè)之間的距離的增加而減小。該多個(gè)介電層中的每個(gè)包括:具有在軸向方向上的第一厚度的徑向內(nèi)部和徑向向外延伸并具有在軸向方向上的第二厚度的突起部。該第一厚度與該第二厚度之間的差等于所述第二間隙。半導(dǎo)體處理包括等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)。
[0010]在其它特征中，基座包括:該減少等離子體的系統(tǒng)、含有支撐襯底并且由非導(dǎo)電材料制成的基座臺(tái)板的基座，和電極。該電極嵌入在基座臺(tái)板中。在半導(dǎo)體處理過(guò)程中，連接接地導(dǎo)電結(jié)構(gòu)至RF接地并且連接電極至RF偏置。
[0011]在其它特征中，套環(huán)被連接到第一表面和以及適配器被連接到該套環(huán)。第一表面、套環(huán)和適配器由鋁制成?；_(tái)板包含陶瓷，第一表面包含導(dǎo)電盤(pán)狀物，電極包含線(xiàn)材網(wǎng)格以及多個(gè)介電層包含盤(pán)狀物。
[0012]在其它特征中，噴頭系統(tǒng)包括減少等離子體的系統(tǒng)。電極包括含有第一桿部和頭部的噴頭。該多個(gè)介電層包括與該頭部相鄰設(shè)置的M介電層和圍繞該第一桿部設(shè)置的P介電部，其中M和P是大于I的整數(shù)。
[0013]在其它特征中，該接地導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括圍繞該第一桿部和該P(yáng)介電部設(shè)置的第二桿部和從該第二桿部徑向向外突出的盤(pán)狀物部。在半導(dǎo)體處理過(guò)程中，連接該噴頭至RF偏置以及連接接地導(dǎo)電結(jié)構(gòu)至RF接地。
[0014]用于半導(dǎo)體處理的基座系統(tǒng)包括支撐襯底、由非導(dǎo)電材料制成并且含有嵌入其中的電極的基座臺(tái)板。第一表面具有與該電極顯著不同的電勢(shì)。在該基座臺(tái)板與第一表面之間設(shè)置N介電層，其中N是大于I的整數(shù)。該N介電層限定了該基座臺(tái)板與該N介電層之間的第一間隙、該N介電層中相鄰的介電層之間的第二間隙以及該N介電層與該第一表面之間的第三間隙。選擇N和該第一間隙、該第二間隙和該第三間隙的尺寸以防止在半導(dǎo)體處理過(guò)程中在該第一表面與該電極之間的寄生等離子體。
[0015]用于半導(dǎo)體處理的噴頭系統(tǒng)包括噴頭。第一表面具有與該噴頭顯著不同的電勢(shì)。介電結(jié)構(gòu)包括多個(gè)間隔開(kāi)的介電層并且被設(shè)置在該第一表面與該噴頭之間。選擇該多個(gè)間隔開(kāi)的介電層的數(shù)目和該多個(gè)間隔開(kāi)的介電層之間的間距以防止在半導(dǎo)體處理過(guò)程中該第一表面與該噴頭之間的寄生等離子體。
[0016]下文中提供的詳細(xì)描述將使本發(fā)明的進(jìn)一步適用領(lǐng)域變得顯而易見(jiàn)。應(yīng)當(dāng)理解的是，該詳細(xì)描述和具體實(shí)施例旨在僅說(shuō)明的目的而并非旨在限制本發(fā)明的范圍。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]本發(fā)明將從該詳細(xì)描述和該附圖中得到更充分地理解，其中:
[0018]圖1是半導(dǎo)體處理室的原理框圖；
[0019]圖2A是根據(jù)本發(fā)明的用于減少鄰近基座的寄生等離子體的系統(tǒng)的側(cè)剖視圖；
[0020]圖2B是根據(jù)本發(fā)明的介電層的平面圖；
[0021]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的用于減少PECVD處理中寄生等離子體的方法的實(shí)施例；
[0022]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的用于減少鄰近噴頭的寄生等離子體的系統(tǒng)；以及
[0023]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的用于減少鄰近噴頭的寄生等離子體的另一種系統(tǒng)?！揪唧w實(shí)施方式】
[0024]現(xiàn)在參考圖1，半導(dǎo)體處理裝置100包括處理室102。雖然所示的是等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積處理(PECVD)，但是可以使用其它的半導(dǎo)體處理。半導(dǎo)體處理裝置100還包括噴頭系統(tǒng)110以輸送處理氣體至處理室102。高頻(HF) RF發(fā)生器120和低頻(LF) RF發(fā)生器124通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)126連接到設(shè)置在基座系統(tǒng)134(圖2中更詳細(xì)地示出)的非導(dǎo)電部分130的內(nèi)部的電極128。
[0025]基座系統(tǒng)134的另一部分135具有與電極128顯著不同的電勢(shì)。例如，該部分135可被連接到接地參考電位。交替地，該高頻RF發(fā)生器120、該低頻RF發(fā)生器124和該匹配網(wǎng)絡(luò)126可連接至該噴頭系統(tǒng)110。
[0026]通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)126供應(yīng)的RF信號(hào)具有足以從處理氣體產(chǎn)生等離子體的功率和頻率。在典型的處理中，盡管也可以使用其它頻率，該高頻RF發(fā)生器120可以在2-60MHZ的頻率范圍內(nèi)工作。盡管也可以使用其它頻率，該低頻射頻發(fā)生器124可以在100kHz-2MHz的頻率范圍內(nèi)工作。盡管也可以使用其它功率電平，合適的功率電平可以包括:在約200-600W的低頻功率以及在約100-1500W的高頻功率。該處理室可以在約500毫乇-12乇的情況下進(jìn)行操作。
[0027]基座系統(tǒng)134典型地包括卡盤(pán)、插銷(xiāo)頭(fork)或升降銷(xiāo)(全部未示出)，以在沉積和/或等離子體處理反應(yīng)期間容納襯底136以及在沉積和/或等離子體處理反應(yīng)之間傳送襯底136。該卡盤(pán)可以是靜電卡盤(pán)、機(jī)械卡盤(pán)或各種其它類(lèi)型的卡盤(pán)。
[0028]處理氣體經(jīng)由入口 142引入。多個(gè)處理氣體線(xiàn)路132-1、132-2、132_3，連接到歧管150。處理氣體可被預(yù)混合或沒(méi)有預(yù)混合。采用適當(dāng)?shù)拈y和質(zhì)量流量控制機(jī)構(gòu)(通常標(biāo)
識(shí)為144-1、144-2、144-3......)來(lái)確保在該處理的沉積階段和等離子體處理階段期間傳
送合適的氣體。在一些實(shí)施例中，化學(xué)前體(s)最初以液體形式傳送。僅作為示例，該液體可以在被加熱到氣化溫度以上的歧管中被氣化并與其它處理氣體混合。處理氣體經(jīng)由出口160離開(kāi)處理室102。真空泵164通過(guò)諸如閥166的限流裝置通常將處理氣體抽出處理室102并且保持該反應(yīng)器內(nèi)合適的低壓。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的用于減少寄生等離子體的系統(tǒng)可以是對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的改造和/或在該半導(dǎo)體處理系統(tǒng)最初安裝時(shí)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)抑制鄰近RF供電表面(例如，在基座或噴頭中的電極)不需要的(寄生)等離子體，同時(shí)提供從這些表面至接地的高阻抗路徑。使用多個(gè)間隔開(kāi)的介電層來(lái)產(chǎn)生高阻抗路徑，該多個(gè)間隔開(kāi)的介電層具有比使用固體介電層能實(shí)現(xiàn)的介電常數(shù)更低的介電常數(shù)。交替的間隙和介電層可以由諸如接地導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的具有顯著不同的電勢(shì)的表面而終止。
[0030]現(xiàn)在參考圖2A，其進(jìn)一步詳細(xì)示出了圖1中的基座系統(tǒng)134?；到y(tǒng)134包括適配器220。套環(huán)230連接到適配器220。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)240連接到套環(huán)230并且被設(shè)置成大致平行于基座臺(tái)板252。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)240可以是盤(pán)狀的或另外的合適的形狀。N介電層
250-1、......和250-N(統(tǒng)稱(chēng)N介電層250)被設(shè)置在該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)240和該基座臺(tái)板252
之間，其中N是大于I的整數(shù)。該N介電層250被設(shè)置成平行于基座臺(tái)板252。該N介電層250可以是盤(pán)狀的或另外的合適的形狀。在一些實(shí)施例中，該N介電層中的的每個(gè)的直徑可隨著離該電極的距離的增加而減小。
[0031]在一些實(shí)施例中，在該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)240與該N介電層250中的第一個(gè)之間、在該N介電層250中的相鄰介電層之間以及在該N介電層250中的最后一個(gè)與該基座臺(tái)板252之間提供間隙“g”。基座臺(tái)板252可以由諸如陶瓷或其它合適的材料的非導(dǎo)電材料制成。在一些實(shí)施例中，N = 2，但也可以使用附加的或更少的介電盤(pán)。
[0032]可以在該基座臺(tái)板252的頂表面上提供額外的表面254或“臺(tái)面”。襯底136可以被設(shè)置在該基座臺(tái)板252的上表面上或被設(shè)置在額外的表面254或臺(tái)面上?；_(tái)板252可以包括向下延伸穿過(guò)套環(huán)230的內(nèi)圓柱部258的內(nèi)圓柱部256?；_(tái)板252可以包括從該內(nèi)圓柱部258的底端徑向向外延伸的凸緣部260。該凸緣部260可以與形成在該適配器220中的凹部262配合。在凹部262與凸緣部260之間可以設(shè)置諸如“O”形環(huán)的密封部266。
[0033]電極128可嵌入在基座臺(tái)板252中。在一些實(shí)施例中，該電極128可以包括線(xiàn)材網(wǎng)格或間隔開(kāi)的導(dǎo)體。在其它實(shí)施例中，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)240可以具有大于適配器220、大于襯底136和/或小于基座臺(tái)板252的直徑的直徑。在一些實(shí)施例中，適配器220、套環(huán)230和導(dǎo)電結(jié)構(gòu)240可以由諸如鋁或另外的合適的導(dǎo)電材料的金屬制成。
[0034]在一些實(shí)施例中，金屬適配器220、套環(huán)230和導(dǎo)電結(jié)構(gòu)240被連接到RF接地或被連接到與電極128顯著不同的另一電勢(shì)。N介電層250、適配器220、套環(huán)230和導(dǎo)電結(jié)構(gòu)240的組合提供RF屏蔽，其減弱基座臺(tái)板252下面的RF場(chǎng)。這反過(guò)來(lái)又顯著減弱形成在基座臺(tái)板252下面的等離子體密度。這種設(shè)計(jì)已被證明能將寄生等離子體密度減少到約1/5。
[0035]如果該RF “熱”表面至接地的電容耦合太高，則鄰近RF “熱”表面(如導(dǎo)電結(jié)構(gòu)280)的導(dǎo)電接地表面(如適配器220、套環(huán)230和/或?qū)щ娊Y(jié)構(gòu)240)的存在呈現(xiàn)問(wèn)題。在一些實(shí)施例中，可以將至接地的耦合電容的值限制到小于100皮法(PF)。插入足夠厚以提供低電容耦合(即，值小于IOOpF的)的電介質(zhì)通常會(huì)導(dǎo)致非常厚的層(大小為若干厘米)，或者是不實(shí)際的或者實(shí)施起來(lái)非常昂貴。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明使用在其之間具有間隙的該N介電層或者盤(pán)狀物解決了這一問(wèn)題，其中N是大于I的整數(shù)。
[0036]對(duì)應(yīng)于該間隔開(kāi)的N介電層的等效電路包括串聯(lián)連接的多個(gè)電容器。等效電容器的串聯(lián)連接的凈電容比最低的電容值更低。對(duì)于圖2A中所示的電介質(zhì)堆疊，等效電容器的串聯(lián)連接中最低電容將通常對(duì)應(yīng)于與該N介電層250之間的間隙相關(guān)聯(lián)的電容。
[0037]由于電介質(zhì)堆疊中的RF場(chǎng)仍然非常高，導(dǎo)致等離子體形成(等離子體發(fā)光)可以發(fā)生在該N介電層250之間。在一些實(shí)施例中，選擇間隙g使得其足夠小以防止“大體積(bulk) ”等離子體的形成。僅作為示例，當(dāng)N = 2以及在通常使用的壓強(qiáng)和功率電平時(shí)，該間隙g小于或等于3_往往防止等離子體形成。然而，當(dāng)N = 2時(shí)、當(dāng)N > 2時(shí)或者當(dāng)使用不同的壓強(qiáng)或RF功率電平時(shí)，間隙g的尺寸可以被設(shè)定為其它值。對(duì)選定的物質(zhì)和選定的處理?xiàng)l件(如溫度、壓強(qiáng)和RF功率和頻率)，可以選擇該間隙的尺寸以及介電層的數(shù)目以防止在半導(dǎo)體處理期間在介電層之間的等離子體的形成。
[0038]在一些實(shí)施例中，該N介電層250包括具有在軸向方向上的第一厚度的徑向內(nèi)部300和徑向向外延伸并具有在軸向方向上的第二厚度的突起部302。該第一厚度和該第二厚度之間的差等于間隙g。
[0039]在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)屏障320可以設(shè)置在N介電層250的徑向外端之間，以防止沉積前體物質(zhì)侵入該N介電層250之間。雖然僅僅示出一個(gè)屏障，但額外的屏障可以設(shè)置在其它位置，以防止沉積前體侵入到該間隙中。僅作為示例，該屏障320可以由任何合適的不脫落顆粒的介電材料制成。屏障320往往降低用于產(chǎn)生難以清潔的位置的風(fēng)險(xiǎn)，其能導(dǎo)致在該N介電層250之間的膜的積累，能輻射顆粒進(jìn)入該處理室102。
[0040]現(xiàn)在參考圖2B，在一些實(shí)施例中，該N介電層250可以包括通常標(biāo)識(shí)在340處的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，例如一個(gè)或多個(gè)凹口、孔、突起或用于確保N介電層250的角度取向或時(shí)針?lè)较虿皇侨我獾钠渌Y(jié)構(gòu)。此外，可以在N介電層250和/或?qū)щ娊Y(jié)構(gòu)240中提供一個(gè)或多個(gè)升降銷(xiāo)孔350，以提供足夠的間隙，從而使得升降銷(xiāo)升降該襯底136。
[0041]現(xiàn)在參考圖3，示出了用于減少寄生等離子體的形成的方法400。在404中，將電極128嵌入在基座臺(tái)板252中。在408中，連接電極128到RF偏置。在412中，與基座臺(tái)板252相鄰設(shè)置N介電層250。在414中，與N介電層250相鄰設(shè)置導(dǎo)電結(jié)構(gòu)240或者具有顯著不同的電勢(shì)的另外的表面。在416中，連接導(dǎo)電結(jié)構(gòu)240到具有另一電勢(shì)的RF接地。在420中，在處理期間，例如在PECVD處理中的薄膜的沉積過(guò)程中，施加RF偏置到電極128。
[0042]現(xiàn)在參考圖4，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)是用來(lái)減少可能發(fā)生在噴頭500附近的寄生等離子體的。噴頭500包括頭部504和桿部506。與該頭部504相鄰水平設(shè)置M介電層510-1、......和510-M(統(tǒng)稱(chēng)為M介電層510)。該M介電層510可以是盤(pán)狀的。
[0043]與該桿部506相鄰垂直設(shè)置P介電部520-1.......520-P (統(tǒng)稱(chēng)為P介電部520)。
與該M介電層510和該P(yáng)介電層520相鄰設(shè)置導(dǎo)電部530。該導(dǎo)電部530可以包括圓柱形桿部534和從該圓柱形桿部534的一端徑向向外突出的盤(pán)狀物部538。
[0044]在一些實(shí)施例中，該P(yáng)介電層520可以具有圓柱形的橫截面以及該M介電層510具有類(lèi)似于在圖2B中所示的盤(pán)狀形狀。該噴頭500連接到RF源，如在圖1中所示的RF發(fā)生器120和124以及匹配網(wǎng)絡(luò)126或任何其它合適的RF源。導(dǎo)電部530可以被連接至接地或被連接到另一個(gè)顯著不同的電勢(shì)。圖4中的RF屏蔽系統(tǒng)往往降低鄰近該噴頭500上表面的寄生等離子體的形成。在如上所述的該M介電層510與P介電層520之間限定間隙。對(duì)選定的物質(zhì)和選定的處理?xiàng)l件(如溫度、壓強(qiáng)和RF功率和頻率)，可以選擇該間隙的尺寸以及介電層的數(shù)目以防止在半導(dǎo)體處理期間在介電層之間的等離子體的形成。
[0045]現(xiàn)在參考圖6，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)系統(tǒng)是用來(lái)減少可能發(fā)生在噴頭500附近的寄生等離子體的。噴頭600包括頭部604和桿部606。基座620設(shè)置在噴頭600下方。通常標(biāo)識(shí)在632處的卡盤(pán)、插銷(xiāo)頭或升降銷(xiāo)，在沉積和/或等離子體處理反應(yīng)期間容納襯底628以及在沉積和/或等離子體處理反應(yīng)之間傳送襯底628。
[0046]第一支撐部644被連接到處理室的頂部646。該第一支撐部644被設(shè)置鄰近該噴頭600的桿部606。該處理室的頂部646或處于不同電勢(shì)的其它表面被設(shè)置鄰近該噴頭600的頭部604。多個(gè)介電層或盤(pán)狀物650被設(shè)置在頭部604和頂部646之間。第一間隙652被限定在該頭部604與該多個(gè)介電層650中的第一個(gè)之間。第二間隙654被限定在該多個(gè)介電層650中的相鄰介電層之間。第三間隙656被限定在該多個(gè)介電層650中的最后一個(gè)與該支撐部648之間。
[0047]在一些實(shí)施例中，噴頭600的頭部604和桿部606可以由導(dǎo)電材料制成，并且可以被連接到RF偏置源。第一支撐部分644可以由絕緣材料制成?；?20可以由導(dǎo)電材料制成，并且可以被連接到接地參考電勢(shì)。如可以理解的，處理室的頂部646具有與該噴頭600顯著不同的電勢(shì)。因此，寄生等離子體可以形成在該噴頭與處理室的頂部之間的間隙中。[0048]根據(jù)本發(fā)明，該多個(gè)介電層由間隙隔開(kāi)，并被設(shè)置在噴頭與處理室的頂部之間，以消除否則將產(chǎn)生的寄生等離子體。如同前面的實(shí)施例中，對(duì)選定的物質(zhì)和選定的處理?xiàng)l件(如溫度、壓強(qiáng)和RF功率和頻率)，選擇該間隙652、654和656的尺寸以及介電層的數(shù)目以防止在半導(dǎo)體處理期間在噴頭600與處理室的頂部646之間的等離子體的形成。
[0049]前面的描述在本質(zhì)上僅僅是說(shuō)明性的，并且決不旨在限制本發(fā)明、其應(yīng)用或用途。本發(fā)明的廣泛教導(dǎo)可以以各種形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，盡管本發(fā)明包括具體的實(shí)施例，但是本發(fā)明的真實(shí)范圍不應(yīng)當(dāng)受此限制，因?yàn)槠渌淖兓桨父鶕?jù)附圖、說(shuō)明書(shū)和下面的權(quán)利要求的研究將變得顯而易見(jiàn)。為清楚起見(jiàn)，在附圖中將使用相同的附圖標(biāo)記以標(biāo)識(shí)類(lèi)似的元件。如本文所用，短語(yǔ)A、B和C中的至少一個(gè)應(yīng)該被解釋為表示使用非排他性的邏輯或(OR)的邏輯(A或B或C)。應(yīng)當(dāng)理解的是，可以以不同的順序(或同時(shí))執(zhí)行在方法中的一個(gè)或多個(gè)步驟而不改變本發(fā)明的原理。
【權(quán)利要求】
1.一種用于減少半導(dǎo)體處理中寄生等離子體的系統(tǒng)，其包括: 第一表面；以及 被設(shè)置在電極與所述第一表面之間的多個(gè)介電層， 其中所述第一表面與所述電極具有顯著不同的電勢(shì)， 其中所述多個(gè)介電層限定了: 所述電極與所述多個(gè)介電層中的一個(gè)之間的第一間隙， 所述多個(gè)介電層中的相鄰介電層之間的第二間隙，以及所述多個(gè)介電層中的最后一個(gè)與所述第一表面之間的第三間隙，以及其中選擇所述多個(gè)介電層的數(shù)目以及所述第一間隙、所述第二間隙與所述第三間隙的尺寸以防止在所述半導(dǎo)體處理期間在所述第一表面與所述電極之間的寄生等離子體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一表面包括接地導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其還包括設(shè)置在所述多個(gè)介電層的徑向外端之間的屏障，以防止沉積前體物質(zhì)侵入所述多個(gè)介電層之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)介電層中的每個(gè)的直徑隨著所述電極與所述多個(gè)介電層中的相應(yīng)的一個(gè)之間的距離的增加而減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)介電層中的每個(gè)包括具有在軸向方向上的第一厚度的徑向內(nèi)部和徑向向外延伸并具有在所述軸向方向上的第二厚度的突起部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述第一厚度與所述第二厚度之間的差等于所述第二間隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述半導(dǎo)體處理包括等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)。
8.一種基座系統(tǒng),其包括: 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)；以及 含有支撐襯底的并且由非導(dǎo)電材料制成的基座臺(tái)板的基座， 所述電極，其中所述電極被嵌入在所述基座臺(tái)板中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基座系統(tǒng)，其中在所述半導(dǎo)體處理期間，所述接地導(dǎo)電結(jié)構(gòu)被連接至RF接地并且所述電極被連接到RF偏置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基座系統(tǒng)，其還包括: 連接到所述第一表面的套環(huán)；以及 連接到所述套環(huán)的適配器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的基座系統(tǒng)，其中所述第一表面、所述套環(huán)和所述適配器由招制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基座系統(tǒng)，其中所述基座臺(tái)板包括陶瓷，所述第一表面包括導(dǎo)電盤(pán)狀物，所述電極包括線(xiàn)材網(wǎng)格以及所述多個(gè)介電層中的每個(gè)包括盤(pán)狀物。
13.—種噴頭系統(tǒng),其包括: 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)， 其中所述電極包括含有第一桿部和頭部的噴頭，以及 其中所述多個(gè)介電層包括: 與所述頭部相鄰設(shè)置的M介電層；以及圍繞所述第一桿部設(shè)置的P介電部，其中M和P是大于I的整數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴頭系統(tǒng)，其中所述接地導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括: 圍繞所述第一桿部以及所述P介質(zhì)部設(shè)置的第二桿部；以及 從所述第二桿部徑向向外突出的盤(pán)狀物部。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴頭系統(tǒng)，其中在所述半導(dǎo)體處理期間，所述噴頭被連接到RF偏置并且所述接地導(dǎo)電結(jié)構(gòu)被連接至RF接地。
16.—種用于半導(dǎo)體處理的基座系統(tǒng),其包括: 支撐襯底的、由非導(dǎo)電材料制成的并且包括嵌入其中的電極的基座臺(tái)板； 具有與所述電極顯著不同的電勢(shì)的第一表面； 設(shè)置在所述基座臺(tái)板與所述第一表面之間的N介電層，其中N是大于I的整數(shù)；以及 其中所述N介電層限定了: 所述基座臺(tái)板與所述N介電層之間的第一間隙， 所述N介電層中的相鄰介電層之間的第二間隙，以及 所述N介電層與所述第一表面之間的第三間隙，以及 其中選擇N以及所述第一間隙、所述第二間隙與所述第三間隙的尺寸，以防止在所述半導(dǎo)體處理期間在所述第一表面與所述電極之間的寄生等離子體。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基座系統(tǒng)，其中在所述半導(dǎo)體處理期間，所述電極被連接到RF偏置并且所述第一表面被連接至RF接地。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基座系統(tǒng)，其還包括: 連接到所述第一表面的套環(huán)；以及 連接到所述套環(huán)的適配器。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的基座系統(tǒng)，其中所述第一表面、所述套環(huán)和所述適配器由招制成。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基座系統(tǒng)，其中所述基座臺(tái)板包括陶瓷并且其中所述電極包括線(xiàn)材網(wǎng)格。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基座系統(tǒng)，其中選擇N和所述第二間隙的寬度以防止所述N介電層之間的等離子體的形成。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基座系統(tǒng),其中所述N介電層包括具有在軸向方向上的第一厚度的徑向內(nèi)部和徑向向外延伸并具有在軸向方向上的第二厚度的突起部，并且其中所述第一厚度與所述第二厚度之間的差等于所述第二間隙。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基座系統(tǒng)，其中所述基座臺(tái)板具有比所述N介電層的直徑大的直徑，并且其中所述N介電層具有比所述第一表面大的直徑。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基座系統(tǒng)，其還包括設(shè)置在所述N介電層的徑向外端之間的屏障。
25.一種用于半導(dǎo)體處理的噴頭，其包括: 嗔頭； 具有與所述噴頭顯著不同的電勢(shì)的第一表面；以及 含有多個(gè)間隔開(kāi)的介電層并且被設(shè)置在所述第一表面與所述噴頭之間的介電結(jié)構(gòu)， 其中選擇所述多個(gè)間隔開(kāi)的介電層的數(shù)目以及所述多個(gè)間隔開(kāi)的介電層之間的間距以防止在所述半導(dǎo)體處理期間在所述第一表面與所述噴頭之間的寄生等離子體。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的噴頭系統(tǒng)，其中所述噴頭包括第一桿部和頭部。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的噴頭系統(tǒng)，其中所述多個(gè)間隔開(kāi)的介電層包括被設(shè)置成與所述頭部相鄰并圍繞所述第一桿部的M介電層。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的噴頭系統(tǒng)，其中所述第一表面包括處理室的表面。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的噴頭系統(tǒng)，其中所述多個(gè)間隔開(kāi)的介電層還包括圍繞所述噴頭的所述第一桿部的P介電層。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的噴頭系統(tǒng)，其中所述第一表面包括: 圍繞所述P介電層與所述噴頭的所述第一桿部的第二桿部；以及 從所述第二桿部的一端徑向向外突出并且與所述M介電層相鄰設(shè)置的盤(pán)狀物部。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的噴頭系統(tǒng)，其中 所述M介電層提供了所述噴頭與所述M介電層之間的第一間隙、所述M介電層中的相鄰介電層之間的第二間隙以及所述M介電層與所述第一表面之間的第三間隙；以及 所述P介電層提供了所述噴頭與所述P介電層之間的第四間隙、所述P介電層中的相鄰介電層之間的第五間隙以及所述P介電層與所述第一表面之間的第六間隙。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的噴頭系統(tǒng)，其中在所述半導(dǎo)體處理期間，所述噴頭被連接到RF偏置。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的噴頭系統(tǒng)，其中所述半導(dǎo)體處理包括等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)。
34.根據(jù)權(quán)利要求27所述的噴頭系統(tǒng)，其還包括設(shè)置在所述M介電層的徑向外端之間的屏障，以防止沉積前體物質(zhì)侵入所述M介電層之間。
【文檔編號(hào)】H01L21/205GK103999193SQ201280062473
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月17日
【發(fā)明者】道格拉斯·凱爾, 愛(ài)德華·奧古斯提尼亞克, 卡爾·利澤, 穆罕默德·薩布里 申請(qǐng)人:諾發(fā)系統(tǒng)公司