專利名稱：具有減少聚合物沉積特性的等離子約束環(huán)組件的制作方法
具有減少聚合物沉積特性的等離子約束環(huán)組件本申請是申請?zhí)枮?00680008850. X、申請日為2006年3月15日、發(fā)明名稱為“具有減少聚合物沉積特性的等離子約束環(huán)組件”的發(fā)明專利申請的分案申請。
背景技術：
等離子處理室可以包括上電極和下電極。上電極通常面對襯底支承件，該支承件適于在等離子處理期間支承半導體襯底。在等離子處理期間，向電極之一或兩者供電以激活處理氣體并產(chǎn)生等離子來處理襯底?？梢栽诘入x子處理室中進行等離子刻蝕來刻蝕作為層設置在半導體襯底上的所選材料。選擇處理條件，使得等離子在這些層的所選部分中刻蝕出所期望的特征
發(fā)明內(nèi)容

一個優(yōu)選實施例的用于等離子處理室的等離子約束環(huán)組件包括多個等離子約束環(huán)。每個等離子約束環(huán)都包括具有暴露到等離子的內(nèi)徑表面的內(nèi)部、從所述內(nèi)部沿徑向向外布置的外部、以及至少ー個熱阻器(thermal choke)。當所述內(nèi)徑表面暴露到所述等離子處理室中的等離子時，所述熱阻器適于減少從所述內(nèi)部到所述外部的熱傳導。結果，所述內(nèi)徑表面達到足夠高的溫度來基本上防止其上的聚合物沉積。另ー優(yōu)選實施例的用于等離子處理室的等離子約束環(huán)組件，包括安裝環(huán)和適于懸掛在所述安裝環(huán)下方的多個等離子約束環(huán)。所述等離子約束環(huán)包括ー個上等離子約束環(huán)和多個下等離子約束環(huán)。所述上等離子約束環(huán)包括面對所述安裝環(huán)的頂表面和從所述下等離子約束環(huán)沿徑向向內(nèi)布置的暴露到等離子的底表面。所述上等離子約束環(huán)的頂表面的至少一部分對IR輻射不透明，以增強對所述上等離子約束環(huán)的加熱。結果，當所述底表面暴露到等離子時，所述底表面達到足夠高的溫度來基本上防止其上的聚合物沉積。一個優(yōu)選實施例的在等離子處理室中處理半導體襯底的方法包括將處理氣體供應到包括多個等離子約束環(huán)的等離子處理室中，所述多個等離子約束環(huán)每個都包括暴露到等離子的表面；以及從所述處理氣體產(chǎn)生等離子并在所述等離子處理室中刻蝕半導體襯底。在刻蝕期間，所述等離子約束環(huán)的暴露到等離子的表面達到足夠高的溫度以基本上防止其上的聚合物沉積。


圖I示出等離子約束環(huán)組件的一個優(yōu)選實施例的一部分。圖2示出該等離子約束環(huán)組件的等離子約束環(huán)的ー個優(yōu)選實施例的一部分的俯視圖，其中該環(huán)包括熱阻器。圖3是圖2所示等離子約束環(huán)的放大局部俯視圖。圖4示出等離子約束環(huán)組件的等離子約束環(huán)的另一優(yōu)選實施例的側視圖，該等離子約束環(huán)具有兩件式結構。圖5示出包括等離子約束環(huán)組件的一個優(yōu)選實施例的等離子處理室。
圖6示出沒有示例I和2中所使用熱阻器的等離子約束環(huán)組件的一個實施例。圖7示出包括示例3中所使用熱阻器的等離子約束環(huán)組件的一個實施例。
具體實施例方式諸如電容耦合室之類的平行板等離子處理室包括上電極(例如蓮蓬頭式電極)和下電極。上電極通常面對待處理的半導體襯底。在等離子處理期間，向電極之一或兩者供電以激活處理氣體并產(chǎn)生等離子來處理襯底。
這種等離子處理室的內(nèi)表面可以是帶電表面(例如“ RF熱表面”)、接地表面或懸浮表面(由絕緣材料構成)。在等離子處理期間不同的能量供應或沖擊在這些不同類型的表面上。具體地，在平行板等離子處理室中對室部分的加熱取決于供應到該部分的暴露表面的離子能量和離子通量，并取決于該部分的紅外(IR)能量吸收特性。待加熱的接地(回路)表面和帶電表面從等離子接收大量離子能量，這使得這些表面比懸浮部分或表面受到更多的加熱，從而也達到明顯不同的溫度?？梢允褂酶呔酆匣奶幚須怏w化學物，例如含碳氟化合物、氫氟烴的處理氣體或者這些氣體的前驅(qū)體，以刻蝕介電材料如ニ氧化硅。在這些等離子刻蝕處理期間，聚合物傾向于沉積在等離子處理室的ー些內(nèi)表面上。聚合物沉積是不期望的，因為它們可能會從表面剝落而污染處理過的襯底(例如處理過的晶片)以及室。但是，隨著器件特征的持續(xù)縮小，越來越期望使各個晶片保持暴露到等離子的室表面清潔，以實現(xiàn)可重復的處理結果。所以，期望減少且優(yōu)選避免室部分的內(nèi)表面上的這種聚合物沉積。一般地，在等離子處理操作期間，聚合物沉積更可能在等離子處理室的較冷的暴露到等離子的表面上形成。懸浮表面易于成為較冷的表面，并由此與帶電或接地表面相比一般更易在其上形成聚合物聚集。等離子處理期間暴露到等離子的部分或表面的溫升AT按照以下關系依賴于增加到該部分或表面的熱量Q、以及該部分的質(zhì)量m和比熱c Q =mcAT。所以，對于增加到ー個部分的給定熱量，增大該部分質(zhì)量會降低該部分的溫升。結果，具有高質(zhì)量的部分在等離子處理期間不會到達足夠高的溫度來避免該部分的暴露到等離子的表面上的聚合物沉積。對于增加到ー個部分的給定熱量，増大ー個部分的熱容量也會降低該部分所到達的溫度。此外，在等離子處理期間，熱可以通過熱傳導(當ー個部分與另ー表面物理接觸時)、福射(當電磁波攜帶熱量到該部分和/或從該部分帶走時)和對流(當室中的運動流體攜帯熱時)從該部分傳遞到其它室表面和/或從其它室表面?zhèn)鬟f到該部分。各部分的對流熱損失隨著室壓的增大而增加。等離子處理室中ー些部分的暴露到等離子的表面上的聚合物沉積的問題可以通過主動加熱(多個)部分解決。例如，可以加熱室壁來將其暴露到等離子的(多個)內(nèi)表面保持在足夠高的溫度，以避免這些表面上的聚合物沉積。還可以使用對蓮蓬頭式電極組件和靜電卡盤的主動溫度控制。但是，當這些表面被供電或接地從而經(jīng)受高離子能量吋，即使在沒有對這些表面的主動加熱的情況下這些表面上發(fā)生聚合物沉積的可能性也比懸浮表面小?；蛘?，聚合物沉積問題可以通過從表面去除所形成的聚合物沉積物來解決。例如，可以通過采用侵蝕性的等離子化學物來去除聚合物沉積物?；蛘?，可以打開等離子室并使用濕法清潔技術從室表面去除聚合物沉積物。但是，這些清潔技術降低了處理產(chǎn)量。為了實現(xiàn)期望的處理效率和刻蝕均勻性，可以將等離子約束在平行板等離子處理室的上下電極之間限定形成的等離子約束區(qū)域內(nèi)?？梢允褂玫入x子約束環(huán)組件來提供這種等離子約束。示例性的等離子約束環(huán)組件在由相同申請人擁有的美國專利Nos. 5，534，751、5，998，932,6, 019，060,6, 178，919和6，527，911中公開，這些專利每個都通過引用而整體結合于此。如美國專利No. 5，534，751所述，等離子約束環(huán)組件可以包括多個等離子約束環(huán)，這些等離子約束環(huán)布置成堆疊以限定形成從內(nèi)表面到外表面徑向延伸穿過環(huán)的多個氣體通道。在等離子中的充電粒子穿過這些通道時，這些粒子被中和，由此使在等離子約束區(qū)域外放電(即等離子的“脫離約束”)的趨向最小化。同樣如美國專利No. 5，534，751所述，等離子約束環(huán)組件可以在等離子刻蝕處理期間將聚合物沉積約束到僅僅等離子約束環(huán)自身。但是，期望避免約束環(huán)上的這種聚合物沉積，以避免可能的室和襯底污染問題以及避免附加的從等離子約束環(huán)去除所形成的聚合物沉積物的室清潔步驟。
考慮到上述聚合物沉積問題，已經(jīng)確定可以提供包括以下約束環(huán)的等離子約束環(huán)組件，這些約束環(huán)適于在不對表面進行主動加熱的情況下在環(huán)的暴露到等離子的表面上到達足夠高的溫度以避免這些表面上的聚合物沉積。更具體地，等離子約束環(huán)適于將加熱局限在環(huán)的包括暴露到等離子的表面的所選部分處。通過在各個環(huán)中的所選位置處設置ー個或多個熱阻器而將加熱局限在這些所選部分處，以由此減少從這些部分到環(huán)的其它部分的熱傳導，否則所述其它部分在沒有熱阻器的約束環(huán)中會作為熱沉。圖I示出等離子約束環(huán)組件10的ー個優(yōu)選實施例。等離子約束環(huán)組件10成同心布置地包括安裝環(huán)12以及從安裝環(huán)12懸掛的等離子約束環(huán)14、16、18和20。安裝環(huán)12與等離子約束環(huán)14、16、18和20可豎直運動以提供調(diào)節(jié)。該組件的等離子約束環(huán)的數(shù)量并不限于如圖所示的4個環(huán)；可替代的，可以有少于4個環(huán)，例如3個環(huán)，或者多于4個環(huán)，例如
5、6或更多個環(huán)。安裝環(huán)12與等離子約束環(huán)14、16、18和20是由合適的電絕緣材料(介電)構成的懸浮部件。絕緣材料可以是例如石英、熔融石英、氮化硅、氧化鋁或塑料材料。作為介電材料，高純度石英是在刻蝕處理中使用的優(yōu)選材料。在該實施例中，安裝環(huán)12與各個等離子約束環(huán)14、16、18和20是由絕緣材料構成的單件。如圖I所示，等離子約束環(huán)14、16、18和20通過吊架22連接到安裝環(huán)12，該吊架22構造成延伸穿過各個等離子約束環(huán)14、16、18和20中的孔24。優(yōu)選在每個孔24中設置ー個嵌入件26以防止吊架22與等離子約束環(huán)14、16、18和20之間的直接接觸。優(yōu)選在吊架22的內(nèi)軸30上設置彈簧28，以將吊架22相對于吊架22上的裝配件32彈性偏壓。為了刻蝕圓的半導體襯底例如晶片，等離子約束環(huán)14、16、18和20分別包括內(nèi)徑表面34、36、38和40以及外徑表面42、44、46和48。內(nèi)徑表面34、36、38和40是暴露到等離子的表面。如圖I所示，最上方的等離子約束環(huán)14比等離子約束環(huán)16、18和20具有更大的徑向上的寬度。同樣如圖所示，相應等離子約束環(huán)16、18和20的內(nèi)徑表面36、38和40優(yōu)選豎直對齊。等離子約束環(huán)14的內(nèi)徑表面34優(yōu)選與安裝環(huán)12的內(nèi)徑表面50豎直對齊。通過這種布置，等離子約束環(huán)14疊置在安裝環(huán)12的底表面52上。已經(jīng)確定由于安裝環(huán)12的相對較大的熱質(zhì)量，在沒有等離子約束環(huán)14的情況下，安裝環(huán)12的底表面52在等離子處理期間不會達到足夠高的溫度來防止底表面52上的聚合物沉積。通過結合與底表面52分離的等離子約束環(huán)14，保護底表面52不暴露到等離子并優(yōu)選使底表面52上的聚合物沉積最少。在該實施例中，等離子約束環(huán)14、16、18和20分別包括熱阻器54、56、68和60。在等離子刻蝕處理期間通過等離子和其它加熱效應將熱供應到等離子約束環(huán)14、16、18和
20。熱阻器54、56、68和60減少從熱阻器54、56、68和60的位置在徑向向外的方向上的熱傳導，由此提高分別在熱阻器54、56、68和60與內(nèi)徑表面34、36、38和40之間限定的相應等離子約束環(huán)14、16、18和20的內(nèi)部的加熱。結果，各個內(nèi)徑表面34、36、38和40優(yōu)選達到足夠高的溫度，以在等離子處理期間基本上防止這些表面上的聚合物沉積。圖2和3示出一個優(yōu)選實施例的包括熱阻器160的等離子約束環(huán)120的一部分。在該實施例中，等離子約束環(huán)組件的安裝環(huán)和/或一個或多個其它等離子約束環(huán)也可以包 括如圖2和3所示構造的熱阻器。所示熱阻器160包括布置成不連續(xù)第一圓形圖案的多個內(nèi)槽161、以及從內(nèi)槽向外間隔開并布置成同心的不連續(xù)第二圓形圖案的多個外槽163。相鄰的內(nèi)槽161由內(nèi)部區(qū)域165隔開,而相鄰的外槽163由外部區(qū)域167隔開。如圖2所不，內(nèi)部區(qū)域165和外部區(qū)域167繞等離子約束環(huán)120彼此偏移。內(nèi)槽161和外槽163優(yōu)選完全延伸穿過等離子約束環(huán)120的厚度。熱阻器160的此構造和布置減少了到等離子約束環(huán)120的外部169的徑向熱傳遞，使得內(nèi)徑表面140達到足夠高的溫度以在等離子處理期間基本上防止此表面上的聚合物沉積。內(nèi)槽161和外槽163優(yōu)選具有從約O. 005英寸到約O. 020英寸的寬度。在ー個優(yōu)選實施例中，內(nèi)槽161和外槽163通過激光切除技術形成。在另ー優(yōu)選實施例中，等離子約束環(huán)組件10的等離子約束環(huán)中的ー個或多個具有多件式結構。例如，圖4所示實施例的等離子約束環(huán)220具有兩件式結構，并包括內(nèi)環(huán)部221和外環(huán)部223。內(nèi)環(huán)部221包括暴露到等離子的內(nèi)徑表面240。內(nèi)環(huán)部221和外環(huán)部223優(yōu)選由相同的絕緣材料構成。在等離子約束環(huán)220中，內(nèi)環(huán)部221和外環(huán)部223構造成使內(nèi)環(huán)部221和外環(huán)部223在區(qū)域227處的表面之間的接觸(該接觸由于重力產(chǎn)生)最小。在內(nèi)環(huán)部221和外環(huán)部223的相對表面之間限定至少ー個間隙。在該實施例中，間隙225用作熱阻器。通過等離子約束環(huán)220的此結構，當內(nèi)環(huán)部221的內(nèi)徑表面240暴露到等離子時，從內(nèi)環(huán)部221到外環(huán)部223的熱傳導僅僅在有表面接觸的區(qū)域227處發(fā)生。結果，內(nèi)徑表面240可以達到足夠高的溫度以基本上防止該表面上的聚合物沉積。在一個優(yōu)選實施例中，等離子約束環(huán)組件10的一個或多個等離子約束環(huán)的至少ー個表面可以是粗糙的和/或涂有對IR(紅外)輻射不透明且能阻擋IR輻射透射的材料。在該實施例中，入射到約束環(huán)上的IR輻射通過約束環(huán)的主體傳輸，但被粗糙和/或涂層表面阻擋。例如，約束環(huán)可以由石英或另ー IR透明絕緣材料構成。通過阻擋IR輻射，增強由粗糙和/或涂層表面部分限定的約束環(huán)的所選部分的加熱。等離子約束環(huán)的所選表面可以通過合適技術粗糙化，例如噴丸處理或者使用產(chǎn)生凹坑表面的金剛石工具機加工表面。這些表面可以涂有合適的IR不透明材料。不暴露到等離子的表面可以涂有氧化鋁。例如，如圖I所示，等離子約束環(huán)14的上表面62可以在內(nèi)徑表面34和熱阻器54之間的區(qū)域中粗糙化和/或涂有IR不透明材料。結果，入射在等離子約束環(huán)14的下表面64和/或內(nèi)徑表面34上的IR輻射被粗糙化和/或涂層的上表面62阻擋，由此提高了對等離子約束環(huán)14的位于內(nèi)徑表面34和熱阻器54之間的部分的加熱。由于表面64不直接暴露到等離子，IR不透明材料可以是并不優(yōu)選由于等離子約束表面上的材料，例如氧化鋁。在另ー優(yōu)選實施例中，限定在等離子約束環(huán)中形成的槽的所選表面可以粗糙化和/或涂有對IR輻射不透明的材料。例如，在圖2和3所示等離子約束環(huán)120的實施例中，表面169和171中至少ー個可以粗糙化和/或涂有阻擋IR輻射透射的IR不透明材料，以影響內(nèi)徑表面140的進ー步加熱。圖5示出電容耦合等離子處理室300的一個示例性實施例，在該處理室中安裝有等離子約束環(huán)組件10。等離子處理室300包括具有底表面304的上電極302。在該實施例中，底表面302包括適于控制與上電極302的暴露表面相鄰形成的等離子的局部密度的臺 階306，如美國專利No. 6，391，787中所述，該專利通過引用而整體結合于此。在該實施例中，上電極302是蓮蓬頭式電極，其包括布置用于將處理其它分布到等離子處理室300中的氣體通道308。上電極302可以由硅(例如單晶硅或多晶硅)或者碳化硅構成。在該實施例中，上電極302是單件式電極(例如用于200mm晶片處理)。上電極302優(yōu)選安裝(例如弾性體接合)到由合適材料如石墨或碳化硅構成的背襯構件310。背襯構件310包括與上電極302中的氣體通道308流體連通的氣體通道312。在另ー實施例中，上電極可以具有兩件式結構(例如用于300mm晶片處理)，并包括單件式內(nèi)電極構件和圍繞該內(nèi)電極構件的外電極構件，例如由相同申請人擁有的美國專利申請No. 10/743，062中所描述的，該專利申請通過引用而整體結合于此。在該實施例中，背襯構件優(yōu)選包括與內(nèi)電極構件共同延伸的背襯板和與外電極構件共同延伸的背襯環(huán)，如美國專利申請No. 10/743, 062中所描述的。在圖5所示等離子處理室300的實施例中，熱控制板314優(yōu)選設置在背襯構件310上。熱控制板314優(yōu)選包括適于控制上電極302溫度的一個或多個加熱器，如美國專利申請No. 10/743, 062中所描述的。等離子處理室300包括用于向上電極302供應氣體的氣體源(未示出)。處理氣體由上電極302中的氣體通道308分布在室中。上電極302可以通過RF功率源316經(jīng)由匹配網(wǎng)絡供電。在另ー實施例中，上電極302可以電接地，以對由等離子處理室300的襯底支承件320的底電極供應的功率提供回路。在該實施例中，處理氣體在上電極302和支承于襯底支承件320上的半導體襯底322(例如半導體晶片)之間的空間中的等離子產(chǎn)生區(qū)域處供應到等離子處理室300中。襯底支承件320優(yōu)選包括通過靜電夾持カ將半導體襯底322固定在襯底支承件上的靜電卡盤324。靜電卡盤324用作底電極，并優(yōu)選由RF功率源326、327中至少ー個(通常經(jīng)由匹配網(wǎng)絡)偏壓。在半導體襯底322的等離子處理期間，等離子約束環(huán)組件10將等離子約束在上電極302和半導體襯底322之間的等離子約束區(qū)域中。邊緣環(huán)326、328優(yōu)選布置成對半導體襯底322圍繞的關系，以聚集等離子來提高刻蝕均勻性。
真空泵(未示出)適于保持等離子處理室300內(nèi)的期望真空壓カ?？梢允褂玫氖纠云叫邪宓入x子反應器是雙頻等離子刻蝕反應器(參見例如由相同申請人擁有的美國專利No. 6，090, 304，該專利通過引用而整體結合于此)。在這些反應器中，刻蝕氣體可以從氣體供應器供應到蓮蓬頭式電極，并可以通過從兩個RF源在不同頻率下供應RF能量到蓮蓬頭式電極和/或底電極，而在反應器中產(chǎn)生等離子?；蛘?，蓮蓬頭式電極可以電接地，并可以將兩個不同頻率下的RF能量供應到底電極。示例 I在示例I中，在平行板、電容耦合等離子處理室中使用如圖6所示的等離子約束環(huán)組件400。如圖所示，等離子約束環(huán)組件400 —般具有與圖I所示組件10相同的結構；但是，等離子約束環(huán)414、416、418和420不包括熱阻器。等離子約束環(huán)由石英制成。在示例I中，使用以下介電刻蝕處理條件來處理85個晶片45mT的室壓カ/在2MHz的頻率下施加到底電極的1100W功率/在60MHz的頻率下施加到底電極的800W功率 /300sccm的氬/15sccm的C4F8/10sccm的02/140°C的上電極溫度/20°C的底電極溫度。在刻蝕各晶片后使用以下處理條件進行氧清潔步驟500mT的室壓カ/在27MHz的頻率下施加到底電極的200W功率/在60MHz的頻率下施加到底電極的300W功率/2000sccm的02/40秒。如圖6所示，使用在安裝環(huán)412的底表面452上的位置A處、約束環(huán)414的頂表面上的位置B、約束環(huán)416的頂表面上的位置C和約束環(huán)420的頂表面上的位置D處附裝的熱電偶測量溫度。在等離子處理期間在這些位置處測得以下溫度位置A-約66°C /位置B-約Iio0C /位置C-約82°C /位置D-約82°C到約104°C。在刻蝕晶片之后，打開等離子處理室并用視覺檢查約束環(huán)組件400上是否有聚合物沉積。在等離子約束環(huán)414上沒有觀察到聚合物沉積。但是，在等離子約束環(huán)416、418和420的暴露到等離子的內(nèi)徑表面436、438和440上觀察到聚合物沉積，表明這些表面未達到足夠高的溫度來防止聚合物沉積。示例 2示例2在平行板、電容耦合等離子處理室中使用如圖6所示的等離子約束環(huán)組件400，以使用以下介電刻蝕處理條件來刻蝕100個晶片45mT的室壓カ/在2MHz的頻率下施加到底電極的1100W功率/在60MHz的頻率下施加到底電極的800W功率/300sccm的氬/28sccm的C4F8/13sCCm的02/140°C的上電極溫度/20°C的底電極溫度。在刻蝕各晶片后使用以下處理條件進行氧清潔步驟500mT的室壓カ/在27MHz的頻率下施加到底電極的250W功率/在60MHz的頻率下施加到底電極的125W功率/2000sccm的02/40秒。在刻蝕晶片之后，打開等離子處理室并用視覺檢查約束環(huán)組件400上是否有聚合物沉積。在等離子約束環(huán)414上沒有觀察到聚合物沉積。但是，在等離子約束環(huán)416、418和420的暴露到等離子的內(nèi)徑表面436、438和440上觀察到聚合物沉積，表明這些表面未達到足夠高的溫度來防止聚合物沉積。示例 3在示例3中，在平行板、電容耦合等離子處理室中使用如圖7所示的等離子約束環(huán)組件500。如圖所示，等離子約束環(huán)組件500具有與圖I所示組件10相同的結構，并在相應等離子約束環(huán)514、516、518和520上包括熱阻器554、556、558和560。熱阻器554、556、558和560是成同心的不連續(xù)圓形布置形成的槽，例如圖2所示的。這些槽具有從約O. 010英寸到約O. 015英寸的寬度，并延伸穿過等離子約束環(huán)514、516、518和520的厚度。在示例3中，使用示例2中所用的相同刻蝕處理條件來處理100個晶片。如圖7所示，使用在安裝環(huán)512的底表面552上的位置A處、約束環(huán)514的頂表面上從熱阻器554向內(nèi)的位置B、約束環(huán)514的頂表面上從熱阻器554向外的位置C、約束環(huán)516的頂表面上從熱阻器556向內(nèi)的位置D、約束環(huán)516的頂表面上從熱阻器556向外的位置E。在這些位置處測得以下溫度位置A-約71°C到約77°C/位置B-約127°C到約132°C/位置C-約71°C到約77°C /位置D-約116°C到約143°C /位置E-約77°C到約82V。在刻蝕晶片之后，打開等離子處理室并用視覺檢查約束環(huán)組件500上是否有聚合物沉積。在等離子約束環(huán)514上或者等離子約束環(huán)516、518和520的暴露到等離子的內(nèi)徑表面536、538和540上都沒有觀察到聚合物沉積，表明這些表面達到了足夠高的溫度來防止聚合物沉積。
參照圖1，上述測試結果表明通過在等離子約束環(huán)組件中結合在最上方延伸的等離子約束環(huán)14，可以優(yōu)選防止厚的安裝環(huán)12上的聚合物沉積。此外，通過在等離子約束環(huán)
14、16、18和20中設置ー個或多個熱阻器，可以優(yōu)選防止這些環(huán)的暴露到等離子的表面上的聚合物沉積。上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的原理、優(yōu)選實施例和操作模式。但本發(fā)明不應理解為限于所討論的具體實施例。于是，上述實施例應認為解釋性而非限制性的，并且應認識到本領域技術人員在這些實施例中可以作出各種變化，而不偏離由以下權利要求所限定的本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種用于等離子處理室的等離子約束環(huán)組件，包括多個縱向堆疊的等離子約束環(huán)，限定并圍繞該室內(nèi)的襯底支承件上方的等離子區(qū)域，半導體襯底支承于襯底支承件上，每個等離子約束環(huán)都包括具有暴露到等離子的內(nèi)徑表面的內(nèi)部、從所述內(nèi)部沿徑向向外布置的外部、以及至少ー個熱阻器，當所述內(nèi)徑表面暴露到所述等離子處理室中的等離子時，所述熱阻器適于減少從所述內(nèi)部到所述外部的熱傳導，使得所述內(nèi)徑表面達到足夠高的溫度來基本上防止其上的聚合物沉積， 其中所述等離子約束環(huán)中的ー個或多個包括作為分離部件的內(nèi)部和外部。
2.根據(jù)權利要求I所述的等離子約束環(huán)組件，其中所述內(nèi)部是包括所述內(nèi)徑表面的內(nèi)環(huán)，所述外部是外環(huán)，并且在所述內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間限定形成至少ー個間隙。
3.根據(jù)權利要求2所述的等離子約束環(huán)組件，其中所述內(nèi)部和外部由相同介電材料構 成。
4.根據(jù)權利要求2所述的等離子約束環(huán)組件，其中所述內(nèi)環(huán)的表面和所述外環(huán)的表面相互之間的接觸最小。
5.根據(jù)權利要求I所述的等離子約束環(huán)組件，其中所述等離子約束環(huán)中ー個或多個的內(nèi)部的至少ー個表面是粗糙化的和/或涂有阻擋入射在該等離子約束環(huán)的至少另ー表面上的IR輻射的材料，由此提高對該ー個或多個等離子約束環(huán)的內(nèi)部的加熱。
6.根據(jù)權利要求I所述的等離子約束環(huán)組件，其中所述等離子約束環(huán)中ー個或多個的至少ー個表面是粗糙化的和/或涂有阻擋入射在該ー個或多個等離子約束環(huán)的至少另ー表面上的IR輻射的材料，由此提高對該ー個或多個等離子約束環(huán)的內(nèi)部的加熱。
7.根據(jù)權利要求I所述的等離子約束環(huán)組件，進ー步包括 安裝環(huán)；以及 懸掛在安裝環(huán)下方的該多個等離子約束環(huán)。
8.一種等離子處理裝置，包括 上電極； 包括下電極的襯底支承件；和 根據(jù)權利要求I所述的等離子約束環(huán)組件，其被布置以增強對所述上電極和所述襯底支承件之間的空間中的等離子的約束。
9.一種在等離子處理室中處理半導體襯底的方法，包括 將聚合處理氣體供應到包括多個縱向堆疊的等離子約束環(huán)的等離子處理室中，所述多個等離子約束環(huán)的每個都包括暴露到等離子的表面；以及 從所述聚合處理氣體產(chǎn)生等離子并在所述等離子處理室中刻蝕半導體襯底； 在刻蝕期間，每個所述等離子約束環(huán)的暴露到等離子的表面達到能防止在刻蝕期間產(chǎn)生的聚合物沉積形成在該表面上的溫度； 其中所述等離子約束環(huán)中的ー個或多個包括至少ー個周向延伸的槽和/或在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的間隙。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中所述半導體襯底包括被所述等離子刻蝕的介電材料，并且所述聚合處理氣體包含從包括碳氟化合物、氫氟烴、碳氟化合物前驅(qū)體和氫氟烴前驅(qū)體的組中選擇的至少ー種成分。
11.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中所述等離子處理室包括接地的上電極、以及下電極,在兩個不同頻率下對所述上電極和下電極施加功率。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中所述上電極是蓮蓬頭式電扱。
13.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中所述等離子約束環(huán)中的ー個或多個具有至少ー個沒有暴露到等離子的表面，該至少一個沒有暴露到等離子的表面是粗糙化的和/或涂有阻擋IR輻射的材料。
14.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中所述ー個或多個等離子約束環(huán)包括具有暴露到等離子的內(nèi)徑表面的內(nèi)部、從所述內(nèi)部沿徑向向外布置的外部，并且所述至少ー個槽提供至少ー個熱阻器，當所述內(nèi)徑表面暴露到所述等離子處理室中的等離子時，所述熱阻器適于減少從所述內(nèi)部徑向向外至所述外部的熱傳導，從而使得所述內(nèi)徑表面達到防止聚合物沉積在其上形成的溫度。
15.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中所述內(nèi)環(huán)由包括內(nèi)介電表面的介電材料構成并且所述外環(huán)由介電材料且與所述內(nèi)環(huán)的相分離的材料構成，所述外環(huán)具有支撐所述內(nèi)環(huán)的表面的表面，并且所述至少一個間隙在所述內(nèi)環(huán)和外環(huán)的相反的表面之間提供至少ー個熱阻器，使得所述內(nèi)徑表面達到防止聚合物沉積在其上形成的溫度。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其中所述外環(huán)具有與所述內(nèi)環(huán)的下表面接觸的上表面，并且所述多個等離子約束環(huán)的每個的所述內(nèi)環(huán)和所述外環(huán)有相同的介電材料制成。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其中 所述外環(huán)的上表面和所述內(nèi)環(huán)的下表面為凹進的水平表面。
所述內(nèi)環(huán)和外環(huán)的相反的表面為豎直表面；以及 在所述內(nèi)環(huán)和外環(huán)的相反的表面之間限定有上間隙和下間隙。
18.根據(jù)權利要求16所述的方法，其中所述內(nèi)環(huán)和外環(huán)為同心環(huán)。
19.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中所述粗糙化的和/或被涂覆的表面是至少ー個等離子約束環(huán)的上表面。
20.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中所述材料是氧化鋁。
全文摘要
提供了包括約束環(huán)的等離子約束環(huán)組件，這些約束環(huán)適于在環(huán)的暴露到等離子的表面上達到足夠高的溫度來避免這些表面上的聚合物沉積。等離子約束環(huán)包括適于將加熱局限在環(huán)的包括暴露到等離子的表面的所選部分處的熱阻器。熱阻器減少從這些部分到環(huán)的其它部分的熱傳導，這使得這些環(huán)的所選部分在等離子處理期間達到期望的溫度。
文檔編號H01J37/32GK102867726SQ20121027625
公開日2013年1月9日 申請日期2006年3月15日 優(yōu)先權日2005年3月18日
發(fā)明者R·丁德薩, F·科扎克維奇, J·H·羅杰斯, D·特拉塞爾 申請人:蘭姆研究公司