本发明专利技术的实施例一般地涉及在等离子体处理室中限界等离子体的方法和装置。该装置可以包括与室壁具有在约０．８英寸到约１．５英寸之间的间隙距离的圈形环。如果在处理期间存在衬底，除了圈形等离子体限界环，还可以通过在等离子体处理期间将供应到顶电极的电压降低电压比并将剩余电压以负相供应在衬底支撑和衬底。可以通过改变衬底支撑和围绕顶电极的电介质密封件的阻抗，可以调节电压比。将顶电极电压降低电压比并将供应到顶电极的剩余电压以负相供应到衬底支撑，这减少了被吸引到接地室壁的等离子体的量并因此改良了等离子体限界。这种等离子体限界的方法称作阻抗限界。可以通过所述的圈形环、阻抗限界方案或其两者结合来改良等离子体限界。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术的实施例一般地涉及在等离子体处理反应器中限界等离子体和增强流动导通性的方法和装置。
技术介绍
在微电子集成电路的制造中，半导体晶片的等离子体处理被用于电介质刻蚀、金属刻蚀、化学汽相沉积以及其他处理中。在半导体衬底处理中，逐渐减小的特征尺寸和线宽的趋势已经对在半导体衬底上以更高的精确度掩模、刻蚀、和沉积材料带来了额外费用。通常，通过这样来实现刻蚀，即将射频(RF)功率施加到工作气体，该工作气体供应至由支撑构件支撑的衬底之上的低压处理区域。在处理区域中所导致的电场产生反应区域，其将工作气体激励为等离子体。支撑构件被偏压以吸引等离子体内的离子朝向其上支撑的衬底。离子朝向等离子体的与衬底相邻的边界层迁移并在离开边界层时加速。加速离子产生了从衬底表面移除或刻蚀材料所需的能量。由于加速离子可以刻蚀处理室内的其他部件，所以重要的是将等离子体限界到在衬底之上的处理区域。未限界的等离子体引起在室壁上的刻蚀副产物(通常为聚合物)沉积并也可能刻蚀室壁。在室壁上的刻蚀副产物沉积可能使得处理漂移(drift)。来自室壁的被刻蚀材料可能通过沉积而污染衬底和/或可以对室产生微粒。此外，未限界的等离子体也可能引起下游区域中的刻蚀副产物沉积。所累积的刻蚀副产物可能剥落并导致微粒。为减少由下游区域中的刻蚀副产物的沉积引起的微粒问题，需要附加的下游清洁，其可能降低处理产量并增加处理成本。限界的等离子体可以减少室污染、室清洁并提高处理可重复性(或减少处理漂移)。已经开发了诸如开槽等离子体限界环(下述)之类的等离子限界设备来限界等离子体。诸如接触刻蚀和大高宽比沟槽刻蚀之类的某些前段制程(FEOL)应用需要在相对高的总气体流率(例如，在约900sccm到约1500sccm之间)下相对低的处理压强(例如，≤30毫托)。诸如开槽等离子体限界环之类的等离子体限界设备可以引起对气流到下游的流动阻碍，并导致等离子室中对所述的FEOL应用不够低(例如，≤30毫托)的压强。因此，存在对改良的方法和装置的需求，其不仅将等离子体限界在等离子室内部的处理区域内，而且还增强了流动导通性。
技术实现思路
本专利技术的实施例一般地涉及在等离子体处理反应器中限界等离子体和增强流动导通性的方法和装置。在一个实施例中，一种构造为在等离子体处理室中处理衬底期间将等离子体限界在衬底处理区域内的装置包括具有一个或多个电介质层的衬底支撑，围绕所述衬底支撑的顶部的圈形环，其中在所述圈形环与所述处理室壁之间存在间隙，所述间隙具有从约0.8英寸到约1.5英寸的间隙宽度，和布置在顶电极与处理室体之间的电介质密封件，其中在等离子体处理期间所述顶电极、所述电介质密封件、与所述衬底支撑一起的所述衬底、和等离子体的阻抗将供应到所述顶电极的电压降低了所述供应电压的电压比并将供应到所述顶电极的剩余电压以负相供应到所述衬底和所述衬底支撑。在另一个实施例中，一种构造为在等离子体处理室中将等离子体限界在衬底处理区域内的装置包括围绕衬底支撑的顶部的圈形环，其中在所述圈形环与所述处理室壁之间存在间隙，所述间隙具有等于或大于约0.8英寸且不大约1.5英寸的间隙宽度。在另一个实施例中，一种构造为在等离子体处理室中处理衬底期间将等离子体限界在衬底处理区域内的装置包括具有一个或多个电介质层的衬底支撑，围绕顶电极的电介质密封件，其中在等离子体处理期间所述顶电极、所述电介质密封件、与所述衬底支撑一起的所述衬底、和等离子体的阻抗将供应到所述顶电极的电压降低了所述供应电压的电压比并将供应到所述顶电极的剩余电压以负相供应到所述衬底和所述衬底支撑。在另一个实施例中，一种在等离子体处理室中处理衬底期间将等离子体限界在衬底处理区域内的方法包括将衬底放置在具有顶电极的等离子体处理室中的衬底支撑上，圈形环围绕所述衬底支撑的顶部，其具有在所述圈形环与所述处理室壁之间的间隙，所述间隙具有从约0.8英寸到约1.5英寸的间隙宽度，将一种或多种处理气体流入到所述处理室中，和在所述等离子体处理室中产生等离子体。在另一个实施例中，一种在等离子体处理室中衬底处理期间将等离子体限界在衬底处理区域内的方法包括将衬底放置在具有顶电极和围绕所述顶电极的电介质密封件的等离子体处理室中的衬底支撑上，圈形环围绕所述衬底支撑的顶部，其具有在所述圈形环与所述处理室壁之间的间隙，所述间隙具有从约0.8英寸到约1.5英寸的间隙宽度，将一种或多种处理气体流入到所述处理室中，和通过将所供应电压的电压比供应到所述顶电极并将供应到所述顶电极的剩余电压以负相供应在所述衬底和所述衬底支撑，在所述等离子体处理室中产生等离子体。在另一个实施例中，一种在等离子体处理室中衬底处理期间将等离子体限界在衬底处理区域内的方法包括将衬底放置在具有顶电极和围绕所述顶电极的电介质密封件的等离子体处理室中的衬底支撑上，将一种或多种处理气体流入到所述处理室中，和通过将所供应电压的电压比供应到所述顶电极并将供应到所述顶电极的剩余电压以负相供应在所述衬底和所述衬底支撑，在所述等离子体处理室中产生等离子体。附图说明因此，通过参考在附图中图示的其实施例，可以获得其中实现本专利技术的上述实施例并可以详细理解的方式，即以上简单总结的本专利技术的更具体描述。但是，应该注意的是，因为本专利技术可以包括其他等同效果的实施例，所以附图仅图示了此专利技术的典型实施例并因此不认为是其范围的限制。图1A示出了在等离子体室中处理衬底的处理流程。图1B示出了等离子体处理室的示意图。图2(现有技术)示出了开槽等离子体限界环的示意图。图3A示出了等离子体处理室的示意图，在处理室中具有圈形等离子体限界环的一个实施例。图3B示出了等离子体处理室的示意图，在处理室中具有圈形等离子体限界环的另一个实施例。图3C示出了作为间隙宽度函数的等离子体密度比和室压的模拟结果。图3D示出了当在圈形环与室壁之间的间隙宽度是0.5英寸时在等离子体处理室中等离子体密度的模拟结果。图3E示出了当在圈形环与室壁之间的间隙宽度是3英寸时在等离子体处理室中等离子体密度的模拟结果。图4A示出了当电压比是1(或源电压完全供应在顶电极)时在顶电极与接地阴极之间的电压。图4B示出了当电压比是1(或源电压完全供应在顶电极)时在顶电极与接地室壁之间的电压。图4C示出了当电压比是0.5(或源电压的一半供应在顶电极)时在顶电极与阴极之间的电压。图4D示出了当电压比是0.5(或源电压的一半供应在顶电极)时在顶电极与接地室壁之间的电压。图5A示出了所模拟的作为电压比的函数的等离子体密度比。图5B示出了当在圈形环与室壁之间的间隙宽度是1.5英寸且电压比是1时在等离子体处理室中的等离子体密度的模拟结果。图5C示出了当在圈形环与室壁之间的间隙宽度是1.5英寸且电压比是0.5时在等离子体处理室中的等离子体密度的模拟结果。图5D示出了当在圈形环与室壁之间的间隙宽度是1.5英寸且电压比是1时在等离子体处理室中的功率沉积的模拟结果。图5E示出了当在圈形环与室壁之间的间隙宽度是1.5英寸且电压比是0.5时在等离子体处理室中的功率沉积的模拟结果。图6示出了在顶电极、阴极和室壁之间的电路图。为帮助理解，尽可能的使用了相同的标号以表示对多个图共同的相同元件。附图中的图都是示意性的且不一定按比例绘制。具体实施例方式图1A中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种构造为在等离子体处理室中处理衬底期间将等离子体限界在衬底处理区域内的装置，包括： 具有一个或多个电介质层的衬底支撑； 围绕所述衬底支撑的圈形环，其中在所述圈形环与所述处理室壁之间存在间隙，所述间隙宽度等于或大于约０．８英寸到约１．５英寸；和 围绕顶电极的电介质密封件，其中在等离子体处理期间所述电介质密封件和所述衬底支撑的阻抗将供应到所述顶电极的电压降低到所述供应电压的电压比。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：卡洛贝拉，丹尼尔霍夫曼，叶雁，迈克尔库特内，道格拉斯A布池贝尔格尔，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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