專利名稱：針對(duì)可調(diào)整的間隙等離子體室中的雙重限制和超高壓的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
等離子體處理中的進(jìn)步促進(jìn)了半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展。半導(dǎo)體工業(yè)是一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)。對(duì)于制造公司來(lái)說(shuō)，能夠在不同的加工條件下加工襯底的能力可能是該制造公司優(yōu)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的優(yōu)勢(shì)。因此，制造公司將時(shí)間和資源都用于確定改善襯底加工的方法和/或裝備。
背景技術(shù)：
可被用來(lái)執(zhí)行襯底加工的典型的處理系統(tǒng)可以是電容耦合等離子體(CCP)處理系統(tǒng)。等離子體處理系統(tǒng)可以制造成能根據(jù)一系列的工藝參數(shù)進(jìn)行加工。但是，近幾年，可被加工的器件的類型變得越來(lái)越復(fù)雜，并且可能需要更精確的過(guò)程控制。例如，被加工的器件變得更小，特征更細(xì)微，并且為了更好的產(chǎn)量可能需要對(duì)等離子體參數(shù)(例如襯底上的等離子體密度和均勻度)進(jìn)行更精確的控制。在蝕刻室內(nèi)對(duì)晶片區(qū)域的壓力控制可能是工藝參數(shù)影響等離子體密度和均勻度的一個(gè)例子。半導(dǎo)體器件的制造可能需要在等離子體處理室內(nèi)利用等離子體進(jìn)行的多步加工。 在對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行等離子體處理的過(guò)程中，等離子體處理室一般可以針對(duì)處理的每一個(gè)步驟被維持在預(yù)先限定的壓力下。預(yù)先限定的壓力可以通過(guò)使用機(jī)械真空泵、渦輪泵、限制環(huán)(confinement ring)定位和/或其組合來(lái)獲取，就像本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的那樣。按照慣例，閥組件可以被用于使排氣渦輪泵節(jié)流，以便為了在等離子體處理室內(nèi)維持預(yù)先確定的壓力條件而實(shí)現(xiàn)壓力控制。但是，由甕閥(vat valve)控制的壓力可能導(dǎo)致在整個(gè)室內(nèi)都發(fā)生全局性變化，而無(wú)法在室的不同區(qū)域內(nèi)提供有差別的壓力控制?，F(xiàn)有技術(shù)中，在等離子體處理室的等離子體生成區(qū)(例如由兩個(gè)電極包裹并且由限制環(huán)包圍的區(qū)域)中的壓力可以通過(guò)調(diào)節(jié)限制環(huán)組件的限制環(huán)之間的間隙來(lái)調(diào)整。間隙調(diào)整控制了來(lái)自等離子體生成區(qū)的廢氣的流速，壓力可能因此受到影響。等離子體生成區(qū)之外的整體氣流傳導(dǎo)性(gas flow conductance)可能取決于幾個(gè)因素(包括但不限于) 限制環(huán)的個(gè)數(shù)和限制環(huán)之間的間隙的大小。因此，針對(duì)壓力范圍的操作窗口可能受到室間隙和/或這些限制環(huán)的間隙的約束。此外，由于這些限制環(huán)的固定直徑，等離子體橫截面可以是針對(duì)上述工藝的固定直徑?，F(xiàn)有技術(shù)中，配置成有能力維持多數(shù)個(gè)差別化等離子體容量的等離子體處理室可以被用來(lái)解決等離子體關(guān)于固定橫截面的上述問(wèn)題。在一個(gè)例子中，寬隙(wide-gap)結(jié)構(gòu)可以被用來(lái)提供具有相對(duì)低壓力的、擴(kuò)大了的等離子體橫截面。在另一個(gè)例子中，窄隙結(jié)構(gòu)可以被用來(lái)提供傳統(tǒng)的等離子體橫截面，但獲得的壓力相對(duì)高。然而，沒(méi)有提供針對(duì)所述系統(tǒng)的靈敏差別化壓力控制。鑒于需要以多個(gè)步驟來(lái)處理襯底，每一個(gè)步驟都可能涉及不同的壓力，那么在等離子體處理系統(tǒng)中提升在很寬的壓力范圍上提供差別化壓力控制的能力是非常合乎需要的。

發(fā)明內(nèi)容
在實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及一種等離子體處理系統(tǒng)，所述等離子體處理系統(tǒng)具有用于加工襯底的等離子體處理室。所述等離子體處理系統(tǒng)包括用于加工襯底的至少上電極和至少下電極。在等離子體處理過(guò)程中，襯底被置于下電極上，其中，上電極和襯底形成第一間隙。等離子體處理系統(tǒng)還包括上電極外圍擴(kuò)展部(UE-PE)。所述UE-PE機(jī)械地聯(lián)接至上電極的外圍，其中，所述UE-PE被配置成與上電極不共面。等離子體處理系統(tǒng)還包括蓋環(huán)。所述蓋環(huán)被配置成同中心地環(huán)繞下電極，其中，UE-PE和蓋環(huán)形成第二間隙。上述內(nèi)容只涉及在此公開(kāi)的本發(fā)明眾多實(shí)施方式中的一種實(shí)施方式，并無(wú)意限制本發(fā)明在權(quán)利要求中闡明的范圍。本發(fā)明的這些特征和其他特征將在下面對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述中結(jié)合附圖更詳細(xì)地加以說(shuō)明。


在附圖中通過(guò)舉例的方式而不是通過(guò)限制的方式來(lái)闡釋本發(fā)明，并且在附圖中， 相同的參考標(biāo)記代表相似的元件，其中圖1根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式示出等離子體處理系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖，所述等離子體處理系統(tǒng)配置有在上電極組件與下電極組件之間可調(diào)整的間隙，以便提供帶有針對(duì)超高壓和/或低傳導(dǎo)性體系(regime)的對(duì)稱室的窄間隙結(jié)構(gòu)。圖2根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式示出等離子體處理系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖，所述等離子體處理系統(tǒng)配置有在上電極組件與下電極組件之間可調(diào)整的間隙，以便提供帶有針對(duì)低壓和 /或高傳導(dǎo)性體系的非對(duì)稱室的寬間隙結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考本發(fā)明的一些在附圖中說(shuō)明的實(shí)施方式來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。在下面的描述中，闡明了許多具體細(xì)節(jié)，以便徹底理解本發(fā)明。然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的是，沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)中的部分或全部，本發(fā)明也可以實(shí)施。在其他實(shí)例中，為了避免不必要地使本發(fā)明不清晰，熟知的處理步驟和/或結(jié)構(gòu)不作詳細(xì)描述。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供的是用于在相同的等離子體處理室中提供寬范圍的壓力的方法和設(shè)備。在一些等離子體處理系統(tǒng)中，室間隙(即上下電極之間的間隙)是方法參數(shù)(recipe parameter)并且可以根據(jù)不同的步驟變化。在這些等離子體處理系統(tǒng)中， 可以提供有如下機(jī)構(gòu)，所述機(jī)構(gòu)被配置成移動(dòng)下電極組件以調(diào)整所述室間隙。在其他等離子體處理系統(tǒng)中，可以移動(dòng)上電極組件。在此公開(kāi)文件中，假定所述室具有移動(dòng)的下電極。 但是，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明在此的實(shí)施方式同樣很好地用于其中上電極能移動(dòng)的室(可選地或附加地)。在一種或多種實(shí)施方式中，上電極接地而下電極接電源。在一種實(shí)施方式中，上電極的外圍設(shè)有環(huán)形的即圓環(huán)狀的環(huán)，所述環(huán)環(huán)繞上電極。該環(huán)形的擴(kuò)展部在這里被稱為上電極外圍擴(kuò)展部(UE-PE)。UE-PE下面至石英蓋環(huán)的間隙能夠以如下方式來(lái)配置，即，當(dāng)上電極與下電極之間的間隙足夠窄時(shí)，出現(xiàn)一個(gè)如下點(diǎn)，在那里，UE-PE下面的間隙不足以在UE-PE下面維持等CN 102257885 A
說(shuō)明書(shū)
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離子體，而在UE-PE之內(nèi)處于上電極下面的間隙仍然大得足以維持等離子體。在該窄間隙情況中，UE-PE下面的間隙可以是有非常高流量限制的區(qū)域。在一種實(shí)施方式中，UE-PE下面的間隙的高度可以被調(diào)整用于控制壓力，以在UE-PE之內(nèi)處于上電極下面的間隙的區(qū)域內(nèi)獲得超高壓力和低傳導(dǎo)性。在一種實(shí)施方式中，當(dāng)上電極與下電極之間的間隙逐漸增大時(shí)，鑒于UE-PE下面的間隙不足以維持等離子體而在UE-PE之內(nèi)處于上電極下面的間隙仍然大得足以維持等離子體，可以針對(duì)窄間隙結(jié)構(gòu)獲取較低壓力和較高傳導(dǎo)性。當(dāng)上電極與下電極之間的間隙進(jìn)一步逐漸增大時(shí)，出現(xiàn)一個(gè)如下點(diǎn)，在那里， UE-PE下面的間隙大得足以維持等離子體而在UE-PE之內(nèi)處于上電極下面的間隙也大得足以維持等離子體。在該寬隙結(jié)構(gòu)中，可以獲取低壓和高傳導(dǎo)性。限制環(huán)可以被用來(lái)容納等離子體和/或控制壓力。就像可以從上述內(nèi)容理解的那樣，接電源的下電極的有效射頻耦合面積針對(duì)窄隙結(jié)構(gòu)和寬隙結(jié)構(gòu)都保持相同。但是，在寬隙結(jié)構(gòu)中，接地的電極的有效射頻耦合面積擴(kuò)大了。因此，針對(duì)射頻耦合的第一面積比提供窄隙結(jié)構(gòu)，而針對(duì)射頻耦合的第二面積比(即更大的，由于更大的有效射頻接地耦合面積)提供寬隙結(jié)構(gòu)。在一種實(shí)施方式中，間隙差異(即在上電極的中心區(qū)域處上電極與下電極之間的間隙以及UE-PE下面的間隙)可以通過(guò)使UE-PE與上電極不共面來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，UE-PE可以在上電極下面伸出。在實(shí)施中，UE-PE與上電極一起移動(dòng)，其中，上電極是可移動(dòng)的。在另一種實(shí)施方式中，可以使下電極外圍擴(kuò)展部(LE-PE)與下電極不共面。例如， LE-PE可以被提升到所述電極之上。在一個(gè)示例中，LE-PE可以是石英蓋環(huán)。在實(shí)施中， LE-PE與下電極一起移動(dòng)，其中，下電極是可移動(dòng)的。根據(jù)附圖和后續(xù)討論(將本發(fā)明的機(jī)制和實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行對(duì)比)可以更好地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)。圖1根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式示出等離子體處理系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖，所述等離子體處理系統(tǒng)配置有在上電極組件與下電極組件之間可調(diào)整的間隙，以便提供帶有針對(duì)超高壓和/或低傳導(dǎo)性體系的對(duì)稱室的窄間隙結(jié)構(gòu)。等離子體處理系統(tǒng)100可以是單頻、雙頻或三頻電容式放電系統(tǒng)或者可以是電感式耦合等離子體系統(tǒng)或采用不同的等離子體生成和 /或維持技術(shù)的等離子體系統(tǒng)。在圖1的例子中，無(wú)線電頻率可以包括但不限于2. 27至 60MHz。參看圖1，在一種實(shí)施方式中，等離子體處理系統(tǒng)100可以配置有上電極組件102 和下電極組件104。上電極組件102和下電極組件104可以由室間隙106彼此分離開(kāi)。上電極組件102可以包括至少上電極，所述上電極可以接地或者由射頻電源(未示出)供電。在圖1的例子中，在一種實(shí)施方式中，上電極組件102可以接地。此外，在一種實(shí)施方式中，上電極組件102可以配置有內(nèi)上電極部件10 和外上電極部件102b。在一種實(shí)施方式中，外電極部件102b可以是內(nèi)上電極10 的環(huán)形擴(kuò)展部。在此，外電極部件102b 可以是指上電極外圍擴(kuò)展部(UE-PE)。如圖1中所示，內(nèi)上電極部件10 和UE_PE102b可以由如圖1所示的不同部件形成?？晒┻x擇地，在一種實(shí)施方式中，內(nèi)上電極10 和UE-PE102b可以形成為整體式單元。 此外，在一種實(shí)施方式中，內(nèi)上電極10 和/或UE-PE102b可以由多個(gè)部件形成。
在一種實(shí)施方式中，下電極組件104可以配置有靜電夾頭(ESC) 110、邊緣環(huán)112、 絕緣體環(huán)114、聚焦環(huán)116、石英蓋環(huán)118、限制環(huán)組件IM和/或旁路環(huán)120。如圖1中所示，旁路環(huán)120可以由鋁形成。在一種實(shí)施方式中，旁路環(huán)120可以配置有旁路腔122，以便讓氣體穿過(guò)旁路腔122排出。如圖1所示，將甕閥134聯(lián)接至渦輪分子泵(TMP)136可以被用來(lái)將處理過(guò)的氣體從等離子體處理系統(tǒng)100中排出。上述部件的特征為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，為了簡(jiǎn)化將不對(duì)其作詳細(xì)討論。在一種實(shí)施方式中，UE_PE102b可以配置有臺(tái)階，即阻塞點(diǎn)(choke point) 126。作為所述臺(tái)階的結(jié)果，UE-PE102b的下表面可以在內(nèi)上電極10 的下表面之下延伸或伸出。 如圖1所示，在一種實(shí)施方式中，UE-PE102b的下表面和石英蓋環(huán)118的頂面可以通過(guò)第二間隙1 分離開(kāi)。在一種實(shí)施方式中，間隙128的大小可以通過(guò)移動(dòng)上電極組件102和/ 或下電極組件來(lái)調(diào)整。在一種實(shí)施方式中，阻塞點(diǎn)可以通過(guò)制造不共面的臺(tái)階而形成。例如，UE-PE可以在上電極表面之下延伸或伸出?？蛇x地或附加地，可以使下電極外圍擴(kuò)展部(LE-PE)與下電極不共面。例如，LE-PE可以被提升到所述電極之上。在一個(gè)例子中，LE-PE可以是石英蓋環(huán)118。如圖1中所示，等離子體處理系統(tǒng)100可以配置有兩種可能的等離子體維持區(qū)域 區(qū)域130a或者區(qū)域130a加1 加130b。在一種實(shí)施方式中，無(wú)論室間隙106是否大得足以維持等離子體，區(qū)域130a都可以有能力維持等離子體。而在一種實(shí)施方式中，無(wú)論阻塞區(qū)中的間隙1 是否大得足以維持等離子體，區(qū)域130a加1 加130b都可以有能力維持等離子體。這是圖2中所描述的。在等離子體處理過(guò)程中，處理過(guò)的氣體(未示出)可以被供應(yīng)給室間隙106。被供應(yīng)給室間隙106的、處理過(guò)的氣體可以通過(guò)供應(yīng)給下電極組件104的射頻電源而被激發(fā)成等離子體狀態(tài)?？紤]如下情況其中，例如，下電極組件104可以被移動(dòng)用于建立窄間隙結(jié)構(gòu)，其中，間隙1 的大小可能不足(相對(duì)于平均自由程)以維持等離子體。在一種實(shí)施方式中，在圖1的窄間隙結(jié)構(gòu)中，等離子體可以被維持在室間隙106的區(qū)域130a內(nèi)。阻塞區(qū)的間隙1 可能不足以維持等離子體。因此，區(qū)域130b可能沒(méi)有能力維持等離子體。在窄間隙結(jié)構(gòu)中，限制環(huán)組件1 被拉起用于限制額外的流動(dòng)障礙。在一種實(shí)施方式中，以如下方式來(lái)確定上電極和下電極的大小，即，使得在窄間隙結(jié)構(gòu)中能夠?qū)崿F(xiàn)1 1的面積比，使所述室成為窄間隙結(jié)構(gòu)中的對(duì)稱室。在一種實(shí)施方式中，可以在窄間隙結(jié)構(gòu)中獲得和控制區(qū)域130a與等離子體處理系統(tǒng)的其他部分之間的差別壓力。在一個(gè)例子中，室間隙106的壓力可以通過(guò)有效反饋回路來(lái)控制。在一種實(shí)施方式中，可以測(cè)量區(qū)域130a內(nèi)的壓力，并且可以調(diào)整間隙128、甕閥 134和/或氣流速度，以控制區(qū)域130a內(nèi)的壓力?？紤]如下情況其中，例如，在對(duì)襯底108進(jìn)行等離子體處理的過(guò)程中可能在區(qū)域 130a內(nèi)需要超高壓，例如在托(Torr)范圍內(nèi)。下電極組件104可以被移動(dòng)至降低的高度， 以使間隙1 形成為很窄的間隙。間隙128的阻塞區(qū)可以是具有很強(qiáng)節(jié)流作用的、顯著阻塞氣流的區(qū)域。在一種實(shí)施方式中，間隙128的高度不足以在間隙1 和/或區(qū)域130b內(nèi)維持等離子體。通過(guò)上述有效壓力反饋回路，區(qū)域130a內(nèi)的壓力可以通過(guò)調(diào)整間隙128的高度來(lái)
7控制。例如，區(qū)域130a內(nèi)的壓力可以通過(guò)進(jìn)一步降低間隙128的高度來(lái)提高。在一種實(shí)施方式中，遍及通過(guò)調(diào)節(jié)間隙1 來(lái)控制的整個(gè)壓力范圍，間隙1 仍然不足以在區(qū)域130b 內(nèi)維持等離子體?？晒┻x擇地和/或附加地，在一種實(shí)施方式中，區(qū)域130a內(nèi)的壓力可以通過(guò)調(diào)整穿過(guò)區(qū)域130a的、處理過(guò)的氣體的流量來(lái)控制。在一個(gè)示例中，可以增加處理過(guò)的氣體的流量，以增加區(qū)域130a內(nèi)的壓力，從而增加壓力以在區(qū)域130a內(nèi)獲得超高壓力。可供選擇地和/或附加地，在一種實(shí)施方式中，對(duì)區(qū)域130a的壓力控制可以通過(guò)調(diào)整在TMP136上游的甕閥134來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)示例中，甕閥134可以是關(guān)閉以阻止等離子體腔區(qū)域壓力的減少的節(jié)流閥，以增加壓力，從而在區(qū)域130a內(nèi)獲得超高壓力。參考圖1，限制環(huán)組IM可以不被用在對(duì)超高壓體系的壓力控制中，因?yàn)榕c來(lái)自間隙1 的流量限制相比，該流量限制微不足道。此外，限制環(huán)組IM是旁路環(huán)120的平行環(huán)， 該旁路環(huán)具有甚至高于限制環(huán)組1 之間的間隙的傳導(dǎo)性。例如，限制環(huán)組IM可以被配置成處于在旁路環(huán)120的肩臺(tái)132上的套縮(collapsed)狀態(tài)，或者也可以被拉起到晶片運(yùn)輸位置中，如圖1所示。穿過(guò)旁路環(huán)120的旁路腔122的氣體傳導(dǎo)性使來(lái)自限制環(huán)組IM 的壓力控制無(wú)關(guān)緊要。因此，由于高流速和/或高流量限制，區(qū)域130a可能能夠獲得超高壓力，例如高達(dá)約5托。因此，在一種實(shí)施方式中，具有窄間隙結(jié)構(gòu)的對(duì)稱室可以不依賴于處理室的其他部分而獲得超高壓力和/或低傳導(dǎo)性。在現(xiàn)有技術(shù)中，間隙1 可以被用來(lái)使區(qū)域130b內(nèi)的等離子體熄滅，方法是使間隙128的大小變窄而不足以維持等離子體。相比之下，間隙1 不僅僅可以被用來(lái)區(qū)域 130b內(nèi)的等離子體熄滅，也可以調(diào)節(jié)間隙128，以控制區(qū)域130b內(nèi)的壓力。因此，可以為了壓力控制而使間隙1 變窄到超過(guò)使等離子體熄滅的點(diǎn)?？紤]另一種情況其中，例如，在區(qū)域130a內(nèi)，在等離子體加工過(guò)程中針對(duì)帶有對(duì)稱室和窄間隙的結(jié)構(gòu)可以期望獲得低壓力和/或高傳導(dǎo)性。圖1被用來(lái)說(shuō)明帶有對(duì)稱室的低壓和/或高傳導(dǎo)性體系的例子。例如，在一種實(shí)施方式中，可以使下電極組件104以如下方式移動(dòng)，即，使得間隙1 大到足以減弱流量限制，但仍然能夠防止等離子體在區(qū)域130b 內(nèi)著火。參考圖1，在區(qū)域130a內(nèi)維持等離子體。間隙1 變窄得足以使等離子體熄滅，并且在區(qū)域130b內(nèi)不維持等離子體。在一種實(shí)施方式中，間隙1 可以大得足以提高氣體傳導(dǎo)性，并導(dǎo)致在區(qū)域130a內(nèi)出現(xiàn)低壓力。在一種實(shí)施方式中，對(duì)區(qū)域130a的壓力控制可以通過(guò)調(diào)節(jié)間隙1 來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一種實(shí)施方式中，間隙1 大小的上限可以被限制成用于維持等離子體的間隙128大小(相對(duì)于平均自由程)。可供選擇和/或附加地，在一種實(shí)施方式中，區(qū)域130a內(nèi)的壓力可以通過(guò)調(diào)整通過(guò)區(qū)域130a的處理過(guò)的氣體流來(lái)控制。在一個(gè)示例中，可以減少處理過(guò)的氣體流，以降低區(qū)域130a內(nèi)的壓力?？晒┻x擇和/或附加地，在一種實(shí)施方式中，區(qū)域130a的壓力控制可以通過(guò)調(diào)整在TMP136上游的甕閥134來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)示例中，甕閥134可以是打開(kāi)以降低區(qū)域130a 內(nèi)的壓力的節(jié)流閥。在帶有對(duì)稱室的低壓體系中，限制環(huán)組124可以被用來(lái)控制壓力。參考圖1，可以使限制環(huán)組124降低，并且區(qū)域130a內(nèi)的壓力可以通過(guò)調(diào)整限制環(huán)組IM之間的間隙來(lái)控制。使用限制環(huán)組來(lái)控制壓力的方法由本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，為了簡(jiǎn)化不作詳細(xì)討論。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)間隙128能夠獲得帶有對(duì)稱室結(jié)構(gòu)的低壓體系，以在防止外部區(qū)域130b維持等離子體的同時(shí)提高傳導(dǎo)性。區(qū)域130a內(nèi)的壓力可以通過(guò)調(diào)節(jié)間隙128、限制環(huán)組124、氣體流速和/或甕閥134來(lái)控制。圖2根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式示出等離子體處理系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖，所述等離子體處理系統(tǒng)配置有在上電極組件102與下電極組件104之間可調(diào)整的間隙，以便提供帶有針對(duì)低壓和/或高傳導(dǎo)性體系的非對(duì)稱室的寬間隙結(jié)構(gòu)。為了便于理解，與圖1有關(guān)地討論圖2?？紤]如下情況其中，例如，如圖2所示，在等離子處理系統(tǒng)200中為了處理襯底 108可能期望獲得低壓(例如低至約5毫托)。在一種實(shí)施方式中，沿箭頭240的方向移動(dòng)低電極組件104以增加間隙128的高度，可以獲得低壓和/或高傳導(dǎo)性。間隙1 高度的增加可能會(huì)導(dǎo)致更高的傳導(dǎo)性。在一種實(shí)施方式中，間隙1 足夠大，并且等離子體可以在區(qū)域230內(nèi)得以維持。區(qū)域230可以從室的中心延伸出去至限制環(huán)組124的內(nèi)邊緣。如圖 2所示，限制環(huán)組IM可以被用來(lái)在特定區(qū)域之內(nèi)限制等離子體。在圖2的寬隙結(jié)構(gòu)中，接地的上電極與接電源的下電極之間的面積比可以高，即比例可以大于1 1，使室不對(duì)稱。與對(duì)稱結(jié)構(gòu)相反地，針對(duì)非對(duì)稱結(jié)構(gòu)等離子體維持在區(qū)域230內(nèi)(如圖2所示)，而不是像圖1中所示的那樣等離子體僅被維持在區(qū)域130a內(nèi)。 例如，接地電極區(qū)域相對(duì)于接電源的射頻電極區(qū)域的高比例可能導(dǎo)致在襯底108上針對(duì)寬隙結(jié)構(gòu)的高偏置電壓和高離子能量。如圖2所示，氣體可以流出區(qū)域230穿過(guò)旁路環(huán)120的旁路腔122，有助于非對(duì)稱結(jié)構(gòu)獲得低壓。由于旁路腔122以及間隙128的增加的高度，在非對(duì)稱結(jié)構(gòu)中可以獲得的高壓可能受到限制。在低壓力非對(duì)稱結(jié)構(gòu)中，區(qū)域230內(nèi)的壓力可以通過(guò)調(diào)節(jié)限制環(huán)組124的間隙來(lái)控制，如圖2所示?？梢允瓜拗骗h(huán)組124降低，并且壓力可以通過(guò)調(diào)整限制環(huán)組IM之間的間隙來(lái)控制?？晒┻x擇地和/或附加地，在一種實(shí)施方式中，區(qū)域230內(nèi)的壓力可以通過(guò)調(diào)整穿過(guò)區(qū)域130的、處理過(guò)的氣體的流量來(lái)控制。在一個(gè)示例中，可以減少處理過(guò)的氣體的流量，從而減少區(qū)域230內(nèi)的壓力。可供選擇地和/或附加地，在一種實(shí)施方式中，對(duì)區(qū)域230的壓力控制可以通過(guò)調(diào)整在TMP136上游的甕閥134來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)示例中，可以將甕閥134調(diào)節(jié)成打開(kāi)的，以降低區(qū)域230內(nèi)的壓力。因此，帶有增加的傳導(dǎo)性的低壓體系可以在帶有非對(duì)稱室的間隙1 寬隙結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)。區(qū)域230內(nèi)的壓力可以通過(guò)調(diào)節(jié)限制環(huán)組IM之間的間隙、氣體流速和/或甕閥134 來(lái)控制。如從前述內(nèi)容中可以理解的那樣，本發(fā)明的實(shí)施方式允許差異壓力控制，以便在等離子體處理系統(tǒng)中提供寬范圍的壓力和/或傳導(dǎo)性。能獲得的壓力范圍可以從約5毫托至約5托。在超高壓力范圍內(nèi)，可以在伽瑪模式(gamma mode)中實(shí)現(xiàn)等離子體處理。此外， 不同間隙結(jié)構(gòu)可以允許對(duì)接地的上電極與接電源的下電極的面積比的控制，允許對(duì)晶片偏
9差和離子能量以及離子能量分布的控制。因此，要求有寬范圍的壓力和/或偏置和離子能量或離子能量分布的不同制法的襯底可以使用相同的等離子體處理室來(lái)制備，從而降低因采用多個(gè)等離子體處理室而引起的成本和/或時(shí)延。 已根據(jù)幾個(gè)實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但還有更改方案、置換方案和等同方案，這些方案都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。還應(yīng)指出的是，存在很多可供選擇的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法和設(shè)備。此外，本發(fā)明的實(shí)施方式可以用于其它申請(qǐng)。摘要部分在此供方便之用，并且由于字?jǐn)?shù)限制，摘要部分因此是為了方便閱讀而撰寫(xiě)的，不應(yīng)被用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明目的被解釋為包括所有落入本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神和范圍內(nèi)的這些更改方案、置換方案和等同方案。
權(quán)利要求
1.具有用于加工襯底的等離子體處理室的等離子體處理系統(tǒng)，其包括用于加工所述襯底的至少上電極和下電極，在等離子體處理過(guò)程中，所述襯底被置于所述下電極上，其中，所述上電極和所述襯底形成第一間隙；上電極外圍擴(kuò)展部(UE-PE)，所述UE-PE機(jī)械地聯(lián)接至所述上電極的外圍，其中，所述 UE-PE被配置成與所述上電極不共面；以及蓋環(huán)，其被配置成同中心地環(huán)繞所述下電極，其中，所述UE-PE和所述蓋環(huán)形成第二間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中，所述上電極和所述下電極中的一個(gè)能夠在與所述下電極的平面表面垂直的方向上移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中，所述第二間隙小于所述第一間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中，所述UE-PE和所述上電極形成為整體式單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中，所述UE-PE和所述上電極由多個(gè)部件形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理系統(tǒng)，其還包括旁路環(huán)組件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理系統(tǒng)，其還包括限制環(huán)組件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中，所述蓋環(huán)至少部分地被石英覆蓋。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理系統(tǒng)，其還包括旁路環(huán)，所述旁路環(huán)具有旁路腔，用于排出至少一部分由所述處理產(chǎn)生的廢氣。
10.控制等離子體處理室內(nèi)的壓力的方法，所述方法包括提供用于加工襯底的至少上電極和下電極，在等離子體處理過(guò)程中，所述襯底被置于所述下電極上，其中，所述上電極和所述襯底形成第一間隙；提供上電極外圍擴(kuò)展部(UE-PE)，所述UE-PE機(jī)械地聯(lián)接至所述上電極的外圍，其中， 所述UE-PE被配置成與所述上電極不共面；提供蓋環(huán)，所述蓋環(huán)被配置成同中心地環(huán)繞所述下電極，其中，所述UE-PE和所述蓋環(huán)形成第二間隙；在所述處理室內(nèi)生成等離子體，以加工所述襯底；以及同時(shí)調(diào)整所述第二間隙和所述第一間隙，以控制所述等離子體處理室內(nèi)的壓力。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述調(diào)整還包括使所述上電極和所述下電極中的一個(gè)在與所述下電極的平面表面垂直的方向上移動(dòng)，以改變所述第二間隙的高度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述第二間隙小于所述第一間隙。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述UE-PE和所述上電極形成為整體式單元。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述UE-PE和所述上電極由多個(gè)部件形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述等離子體處理室還包括限制環(huán)組，所述方法包括當(dāng)在所述上電極和所述下電極之間存在第一間隙時(shí)，調(diào)配所述限制環(huán)組，以調(diào)節(jié)處理壓力；以及當(dāng)在所述上電極和所述下電極之間由于所述同時(shí)調(diào)整而存在第二間隙時(shí)，使所述限制環(huán)組完全堆裝，其中，所述第一間隙大于所述第二間隙。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述蓋環(huán)至少部分地被石英覆蓋。
17.用于改變等離子體處理室內(nèi)面積比的方法，所述方法包括提供用于加工襯底至少上電極和至少下電極，在等離子體處理過(guò)程中，所述襯底被置于所述下電極上，其中，所述上電極和所述襯底形成第一間隙；提供上電極外圍擴(kuò)展部(UE-PE)，所述UE-PE機(jī)械地聯(lián)接至所述上電極的外圍，其中， 所述UE-PE被配置成與所述上電極不共面；提供蓋環(huán)，所述蓋環(huán)被配置成同中心地環(huán)繞所述下電極，其中，所述UE-PE和所述蓋環(huán)形成第二間隙，其中，所述第二間隙小于所述第一間隙； 在所述處理室內(nèi)生成等離子體，以加工所述襯底；以及同時(shí)原位調(diào)整所述第二間隙和所述第一間隙，以改變所述等離子體處理室內(nèi)的所述面積比，所述調(diào)整包括使所述上電極和所述下電極中的一個(gè)在與所述下電極的平面表面垂直的方向上移動(dòng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述上電極和所述下電極中僅僅所述上電極是可調(diào)整的。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述上電極和所述下電極中僅僅所述下電極是可調(diào)整的。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述調(diào)整產(chǎn)生至少第一面積比和第二面積比， 所述第一面積比等于1 1并因此模擬對(duì)稱等離子體處理室，所述第二面積比不等于1 1 并因此模擬非對(duì)稱等離子體處理室。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種具有用于加工襯底的等離子體處理室的等離子體處理系統(tǒng)。所述等離子體處理系統(tǒng)包括用于加工所述襯底的至少上電極和下電極。在等離子體處理過(guò)程中，所述襯底被置于所述下電極上，其中，所述上電極和所述襯底形成第一間隙。所述等離子體處理系統(tǒng)還包括上電極外圍擴(kuò)展部(UE-PE)。所述UE-PE機(jī)械地聯(lián)接至所述上電極的外圍，其中，所述UE-PE被配置成與所述上電極不共面。所述等離子體處理系統(tǒng)還包括蓋環(huán)。所述蓋環(huán)被配置成同中心地環(huán)繞所述下電極，其中，所述UE-PE和所述蓋環(huán)形成第二間隙。
文檔編號(hào)H05H1/34GK102257885SQ200980150990
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者安德里亞斯·費(fèi)舍爾, 艾利克·哈德森 申請(qǐng)人:朗姆研究公司