可变效率的法拉第屏蔽制造技术

一种用于等离子体反应器（９３０）的法拉第屏蔽（３００）具有可变的屏蔽效率。该屏蔽（３００）被分成许多可以单独选择接地或非接地的屏蔽片段（３２０）。完全非接地和完全接地状态之间转变的速率是可控的，从而在转变过程中保持等离子反应器（９３０）中稳定的等离子环境。一旦完成等离子体撞击，或使其能够受制于之前屏蔽设置的成功匹配，屏蔽效率改变的时间速率就可控制在预定的速率。当法拉第屏蔽（３２０）完全接地时，通过降低室表面的溅射率从而降低了晶片上和室表面上的污染量。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术主要涉及电屏蔽领域。更具体地，本专利技术涉及一种用于等离子室的法拉第屏蔽。法拉第屏蔽已经被用在等离子室中，以减少会导致室表面离子侵蚀的电容RF耦合。许多室材料都容易产生离子侵蚀的问题陶瓷、石英、氮化硅、碳化硅、塑料等等。法拉第屏蔽放置在RF天线线圈与等离子防护室之间，并且减少了由RF电场诱发的离子轰击所引起的室的离子侵蚀量。该屏蔽可以是接地的或浮动的。一种接地屏蔽设计的下侧面使得在室中引发等离子体放电变得非常困难，因为减少电容耦合也降低了RF电场强度的大小。然而接地屏蔽对于减少该室的离子侵蚀很有效。一种浮动屏蔽设计的优点在于它不会过度妨碍等离子体的激发。遗憾的是，这种浮动屏蔽对于防止室的离子侵蚀不是非常有效。参看附图说明图1，它阐释了按照现有技术，一种以接地法拉第屏蔽40为工具的电感耦合等离子体蚀刻反应器。该反应器中有一个被电感线圈12环绕的真空室10。在室10内，基座16上支撑着一个加工件14，通常是一个半导体晶片。电感线圈天线12缠绕在室10外部，并通过一个阻抗匹配网络20连接到射频(RF)发电器18上从而为该室提供RF电源。邻近天线线圈的室壁30由一种电绝缘材料，典型的是石英或陶瓷构成，从而使得连接进室10内的RF电源的衰减最小化。通过气体注射口26向室10内加入蚀刻剂气体。一个真空泵(未示出)将室10抽至所需的内腔压力。室圆顶30用作RF孔径。法拉第屏蔽40对于减少过程诱导的室圆顶30的溅射很有效。法拉第屏蔽40与接地电位相连，从而完全接地。参看图2，它阐释了按照现有技术，一种以浮动法拉第屏蔽40’为工具的电感耦合等离子体蚀刻反应器。浮动(或“隔离”)法拉第屏蔽40’是图1的完全接地实施方案的已知替代方式。该方法在等离子室上广泛使用。然而，其性能与接地设计达到的性能相比是有限的。这些现有技术中的法拉第屏蔽40、40’减少了电感耦合等离子体(ICP)源的天线线圈与所含的等离子体之间的寄生电容性耦合。然而现有技术中的屏蔽属于固定效率设计。因此，所需的是一种提供完全接地构造的效率，但不会造成完全接地构造的电弧衰减的法拉第屏蔽。按照现有技术的命名法，与加工室结合使用的法拉第屏蔽结构称作“电压分布电极”(即VDE)。然而，由于明显的结构差别，使用这种旧的术语来描述至少一些本专利技术的实施方案是不适当的。专利技术概述本专利技术的一方面是降低对某些半导体加工室表面有破坏性的离子轰击的强度，而不会影响等离子体放电能力。本专利技术的另一方面是提供一种具有可变屏蔽效率的法拉第屏蔽。本专利技术的又一方面是控制法拉第屏蔽在完全非接地和完全接地状态之间转化的速率。本专利技术的仍然又一方面是控制等离子体反应器的法拉第屏蔽在完全非接地状态和完全接地状态之间转变的速率，从而在转变时保持稳定的等离子环境。本专利技术的另一方面是将法拉第屏蔽的屏蔽效率改变的时间速率控制在预定的速率。本专利技术的另一方面是控制等离子体反应器的法拉第屏蔽的屏蔽效率改变的时间速率，这种改变取决于屏蔽效率的设置改变时的成功匹配。本专利技术的另一方面是提供一种与扇形屏蔽片段径向对称的可变效率的法拉第屏蔽。上述方面中的一些具体体现为一种以可变效率提供电屏蔽的屏蔽。该屏蔽包括底座、一个位于底座上的共用节点，以及相互隔离并排列在底座上的多个屏蔽片段。该屏蔽还包括多个开关，其中每个开关在共用节点和多个屏蔽片段中单个的片断之间连接，因此开关关闭后能将其多个屏蔽片段中单独的片断连接到共用节点上。其它上述方面具体体现为一种以可变效率提供电屏蔽的屏蔽系统。该屏蔽包括底座、一个位于底座上的共用节点，以及相互隔离并排列在底座上的多个屏蔽片段。该屏蔽还包括多个开关，其中每个开关在共用节点和多个屏蔽片段中单个的片断之间连接，因此开关关闭后能将其多个屏蔽片段中单独的片断连接到共用节点上。控制界面包括一条将共用节点连接到接地电位上的接地电路和一条连接到每一个开关上并发出指令信号从而在出现一个或多个先决条件的基础上选择性关闭多个开关的增量指令电路。某些上述方面具体体现为一种用于将赋能等离子体应用在半导体制品上的等离子体反应器。该等离子体反应器包括一个反应器主体(这里至少一部分反应器主体是由介质材料形成的)、与反应器主体相邻的RF天线、连接到RF天线上以便将能量连到RF天线上的RF匹配网络和一个具有可变屏蔽效率、位于RF天线和反应器主体之间的屏蔽。反应器主体中的半导体制品用RF天线激发出的等离子体进行处理。上述方面中的一些具体体现为一种屏蔽方法。该屏蔽方法包括提供一个具有可变屏蔽效率的屏蔽、将屏蔽效率设置成最小值，并且逐渐地增加该屏蔽的屏蔽效率。上述方面中的一些也具体体现为一种蚀刻半导体制品的方法。该方法包括将半导体制品置于一个等离子体蚀刻室中，并将屏蔽的屏蔽效率设置成最小值。使等离子体撞击半导体制品，然后将该屏蔽的屏蔽效率从最小值增加到最大值。另一种使上述方面中的一些具体化的途径是一种将可变效率的电屏蔽改造成被RF天线包围的半导体加工室的方法。该方法包括提供一种可变效率的电屏蔽、将该屏蔽安装在加工室和RF天线之间，将该屏蔽通过界面连接到过程控制器上以建立对该屏蔽效率的控制。同样按照本专利技术的各种实施方案，完全非接地和完全接地状态之间转变的速率是可控的，从而在转变时保持稳定的等离子环境。利用这种新型方法，一旦完成等离子体撞击，或使其受制于之前屏蔽设置的成功匹配，屏蔽效率改变的时间速率就控制在预定的速率。附图简单说明与附图结合阅读，本专利技术的其它目的和优点在下面的详细描述中是显而易见的。图1表示一个按照现有技术、含有完全接地法拉第屏蔽的等离子体反应器的截面示意图。图2表示一个按照现有技术、含有非接地法拉第屏蔽的等离子体反应器的截面示意图。图3表示一个按照本专利技术实施方案、位于RF天线和拱曲的等离子室之间的可变效率法拉第屏蔽的平面图。图4表示按照图3实施方案的一部分可变效率法拉第屏蔽的透视详图。图5表示按照图3实施方案相对于等离子室中的各种部件定位的可变效率法拉第屏蔽的截面详图。图6表示按照本专利技术的替代实施方案简化的可变效率法拉第屏蔽的示意图。图7表示按照本专利技术的另一替代实施方案的可变效率法拉第屏蔽的示意图。图8表示按照本专利技术的又一替代实施方案的可变效率法拉第屏蔽的示意图。图9表示按照本专利技术的仍然另一替代实施方案的可变效率法拉第屏蔽的透视图。图10表示平顶加工室的截面图。图11表示按照本专利技术的另一替代实施方案的可变效率法拉第屏蔽的分解图。图12表示按照本专利技术的一个实施方案蚀刻半导体制品的方法。图13表示按照本专利技术的一个替代实施方案增加屏蔽效率的方法。图14表示按照本专利技术的另一个替代实施方案增加屏蔽效率的方法。专利技术详述一个非接地无源电压分布电极(VDE)通常置于蚀刻室的激励天线线圈和RF圆顶之间。该VDE是应用特定非接地法拉第屏蔽的一个例子。如上所述，接地屏蔽在使激励天线和室等离子体之间的电容耦合最小化、并因此降低等离子体主体与RF孔径内表面之间的等离子势差方面更加有效。通过在此处降低等离子电势，孔径的陶瓷材料的溅射侵蚀速率明显降低了。遗憾的是，一种接地屏蔽设计的下侧面使得在室中引发等离子体放电变得非常困难，而且会造成聚集天线电路的阻抗降至调谐网络的标称范围之外。这是在现有技术中的等离子室设计中没有加入更有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以可变效率提供电屏蔽的屏蔽，该屏蔽包括：一个共用节点；一个整体屏蔽元件；和一个在共用节点和屏蔽片段之间连接的可变阻抗元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MF戴维斯，F胡施达郎，
申请(专利权)人：应用材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]