用于等離子體處理裝置的等離子體擋環(huán)及其使用的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于等離子體處理裝置的等離子體擋環(huán)及其使用的方法。該等離子體處理裝置包括擋環(huán)，所述擋環(huán)將真空室的內(nèi)部空間分成等離子體空間和排氣空間。等離子體通過利用能量源激發(fā)工藝氣體而被生成在等離子體空間中。然后，所述工藝氣體通過圍繞襯底支撐件的外周的所述等離子體擋環(huán)被排出等離子體空間。所述等離子體擋環(huán)包括內(nèi)支撐環(huán)、外支撐環(huán)、以及在內(nèi)支撐環(huán)和外支撐環(huán)之間延伸的豎直間隔周向地重疊的矩形葉片。每一個葉片具有主表面，用于阻擋從所述等離子體空間到所述排氣空間的視線，其中所述葉片的所述主表面被構(gòu)造來在諸如等離子體蝕刻副產(chǎn)品之類的不揮發(fā)的副產(chǎn)品撤離所述等離子體空間之前捕獲該副產(chǎn)品。
【專利說明】用于等離子體處理裝置的等離子體擋環(huán)及其使用的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體襯底的等離子體處理。更具體地，本發(fā)明涉及用于俘獲(trap)在等離子體處理過程中釋放的不揮發(fā)的副產(chǎn)品的擋環(huán)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路形成于晶片或半導(dǎo)體襯底，在其上形成圖案化微電子層。在襯底的處理過程中，往往采用等離子體來在襯底上沉積膜或者蝕刻膜的預(yù)期部分(intendedportion)。收縮的特征尺寸和下一代微電子層中的新材料的實(shí)現(xiàn)對等離子體處理設(shè)備提出了新的要求。較小的特征、較大的襯底尺寸和新的處理技術(shù)要求等離子體處理裝置的改進(jìn)以控制等離子體處理的條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]此處所公開的是一種在半導(dǎo)體襯底上執(zhí)行等離子體工藝的等離子體處理裝置的等離子體擋環(huán)。該等離子體處理裝置包括真空室，所述半導(dǎo)體襯底被加載到該真空室中以及從該真空室被卸載。所述半導(dǎo)體襯底由位于所述真空室內(nèi)的襯底支撐件支撐且所述半導(dǎo)體襯底被支撐在所述襯底支撐件的頂表面上。工藝氣體被引介到所述真空室中并通過能量源被激發(fā)成等離子體且所述工藝氣體通過排氣口被真空泵排出所述真空室。所述等離子體擋環(huán)圍繞所述襯底支撐件的外周且作為一個整體被設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的頂表面或者被設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的頂表面下面，將所述真空室的內(nèi)部空間分割成在所述等離子體擋環(huán)上面的等離子體空間和在所述等離子體擋環(huán)下面的排氣空間。所述等離子體擋環(huán)包括內(nèi)支撐環(huán)和外支撐環(huán)，其中豎直間隔周向地重疊的矩形葉片(vertically spaced apartcircumferentialIy overlapping rectangular blade)被設(shè)置在所述內(nèi)支撐環(huán)和所述外支撐環(huán)之間。每一個間隔重疊的葉片具有主表面(major surface)區(qū)域且所述間隔重疊的葉片阻擋從所述等離子體空間到所述排氣空間的視線，其中所述葉片被構(gòu)造來在諸如不揮發(fā)的蝕刻副產(chǎn)品之類的副產(chǎn)品從所述等離子體空間撤離(evacuate)而進(jìn)入所述排氣空間之前捕獲該副產(chǎn)品。
[0004]此處所公開的還有一種用于在半導(dǎo)體襯底上執(zhí)行等離子體工藝的等離子體處理方法。該方法包括將工藝氣體引介到真空室中，其中所述半導(dǎo)體襯底被支撐在襯底支撐件上。等離子體通過利用能量源激發(fā)所述真空室中的工藝氣體被生成。用所述等離子體處理所述半導(dǎo)體襯底，而所述等離子體處理的副產(chǎn)品通過排氣口從所述真空室移除。在退出該室之前，所述工藝氣體和副產(chǎn)品通過具有間隔重疊的矩形葉片的等離子體擋環(huán)，所述葉片具有被構(gòu)造來捕獲不揮發(fā)的副產(chǎn)品的主表面。所述等離子體擋環(huán)圍繞所述襯底支撐件且將所述真空室的內(nèi)部空間分割成等離子體工藝空間和排氣空間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1示出了根據(jù)本文所討論的優(yōu)選實(shí)施方式可被使用的電感耦合等離子體處理>J-U ρ?α裝直。
[0006]圖2A-C示出了具有間隔重疊的葉片的等離子體擋環(huán)的實(shí)施方式，所述葉片相對于待處理的半導(dǎo)體襯底的頂表面以傾斜的角度排布。
[0007]圖3A-3C示出了具有間隔重疊的葉片的等離子體擋環(huán)的替代實(shí)施方式，所述葉片在平行于待處理的半導(dǎo)體襯底的頂表面的垂直偏移的平面中具有主表面。
【具體實(shí)施方式】
[0008]現(xiàn)在將參考本發(fā)明的如附圖中所示的一些優(yōu)選實(shí)施方式對等離子體處理裝置的等離子體擋環(huán)的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。在下面的描述中，許多具體細(xì)節(jié)被陳述以便提供對本文所公開的實(shí)施方式的透徹理解。但顯而易見的是，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本文所公開的實(shí)施方式可在沒有這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部的情況下被實(shí)施。另一方面，公知的工藝步驟沒有被詳細(xì)描述以免不必要地模糊本文所公開的等離子體處理裝置的等離子體擋環(huán)的實(shí)施方式。
[0009]此處所公開的是一種用于在半導(dǎo)體襯底上執(zhí)行等離子體工藝的等離子體處理裝置。在一實(shí)施方式中，該等離子體處理裝置是電感耦合等離子體處理裝置。在替代的實(shí)施方式中，該等離子體處理裝置是電容耦合等離子體處理裝置。該等離子體處理裝置包括真空室，單個半導(dǎo)體襯底在其中被支撐在襯底支撐件的頂表面上。工藝氣體供應(yīng)源(supply)將工藝氣體輸送到該真空室中且該氣體被能量源激發(fā)成等離子體。該工藝氣體通過至少一個排氣口被真空泵裝置(vacuum pumping arrangement)排出真空室。等離子體擋環(huán)被設(shè)置在真空室中，將該真空室分成等離子體空間和排氣空間。
[0010]等離子體處理過程中的新集成方案引介額外的物質(zhì)以增強(qiáng)器件的性能并提高器件的功能密度(functional density)。不揮發(fā)的等離子體反應(yīng)副產(chǎn)品物質(zhì)(比如，Co、Fe、Pd、Pt、Ir、Ru、Sr、Ta 、N1、Al、Mg、Mn、Ca、Ti以及前述物質(zhì)的合金和氧化物)對存儲應(yīng)用(memory app I i cat ion )特別有用并被集成到半導(dǎo)體襯底中。在諸如等離子體蝕刻的等離子體處理過程中，這些不揮發(fā)的蝕刻物質(zhì)從半導(dǎo)體襯底被移除且在它們進(jìn)入等離子體時可離解以形成副產(chǎn)品氣體。該副產(chǎn)品氣體可在較冷的溫度重新形成不揮發(fā)的蝕刻副產(chǎn)品，其中該不揮發(fā)的蝕刻副產(chǎn)品具有使它們粘附到真空室的表面的性質(zhì)。在副產(chǎn)品氣體的排放過程中，不揮發(fā)的蝕刻副產(chǎn)品或其它等離子體工藝副產(chǎn)品可進(jìn)入真空泵或真空泵管線，這可導(dǎo)致真空泵的不恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)行。
[0011]根據(jù)實(shí)施方式，等離子體擋環(huán)被設(shè)定尺寸以允許處理(比如等離子體蝕刻)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品氣體從等離子體空間進(jìn)入排氣空間，與此同時，在不揮發(fā)的副產(chǎn)品可從等離子體空間撤離到排氣空間之前捕獲該副產(chǎn)品。另外，等離子體擋環(huán)將等離子體約束在由等離子體空間限定的容積腔(volume)中。通過在等離子體蝕刻工藝期間將等離子體約束在等離子體空間里面，能夠獲得更均勻的蝕刻，其中襯底的中心和邊緣具有大體上相同的蝕刻速率。
[0012]在另一實(shí)施方式中，等離子體擋環(huán)被置于真空室里面的一定位置，它在該位置能夠高效地排放工藝氣體和反應(yīng)副產(chǎn)品而不會引起襯底的污染。所排放的氣體和副產(chǎn)品的流的干擾可產(chǎn)生微粒污染，因此，置于不會在氣體流中引起紊流的位置能夠減少微粒污染。
[0013]圖1示出了根據(jù)本文所討論的優(yōu)選實(shí)施方式可被使用的電感耦合等離子體處理裝置200。電感耦合等離子體處理裝置200包括具有等離子體空間202a和排氣空間202b的真空室202。工藝氣體從氣體分配系統(tǒng)222被供應(yīng)到等離子體空間202a中。該工藝氣體可接著被電離以形成等離子體260，以便處理(例如，蝕刻或沉積)諸如半導(dǎo)體襯底或玻璃板之類的半導(dǎo)體襯底224的暴露區(qū)域，半導(dǎo)體襯底224被支撐在襯底支撐件216上，邊緣環(huán)215位于襯底支撐件216的外周上。示例性氣體分配系統(tǒng)的細(xì)節(jié)可在共同擁有的美國專利第8，133，349號中找到，該專利的公開內(nèi)容通過參考并入本文。等離子體蝕刻氣體可包括C4F8' C4F6' CHF3> CH2F3' CF4、HBr, CH3F、C2F4' N2, 02、Ar、Xe、He、H2、NH3> SF6, BC13、Cl2, NF3> PF3>COF2, NO, SO2及其組合。
[0014]電感線圈231通過形成真空室202的上壁的介電窗204與真空室202的等離子體空間202a分隔，且通常感應(yīng)等離子體處理氣體中的時變電流以產(chǎn)生等離子體260。介電窗204保護(hù)電感線圈231避免等離子體260的影響，且允許所產(chǎn)生的RF場208在真空室200內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流211。進(jìn)一步耦合到電感線圈231的是耦合到RF發(fā)生器234的匹配網(wǎng)絡(luò)232。RF發(fā)生器234供應(yīng)優(yōu)選地在約IOOkHz-1OOMHz范圍內(nèi)且更優(yōu)選地在13.56MHz的RF電流。匹配網(wǎng)絡(luò)232努力匹配RF發(fā)生器234的阻抗和等離子體260的阻抗(通常運(yùn)行在約13.56MHz和約50歐姆)。另外，第二 RF能量源238也可通過匹配網(wǎng)絡(luò)236被耦合到襯底支撐件216中的下電極(未圖示)以便將RF偏置施加到襯底224 (例如，2MHz、13.56MHz、400kHz)。氣體和副產(chǎn)品通過排氣口 220a被真空泵220從真空室移除。
[0015]等離子體擋環(huán)300圍繞襯底支撐件216的外周且被設(shè)置在襯底支撐件216的外周的外側(cè)。等離子體擋環(huán)300作為一個整體被設(shè)置在半導(dǎo)體襯底224的頂表面處或者被設(shè)置在半導(dǎo)體襯底224的頂表面下面，將真空室202的內(nèi)部空間分割成等離子體空間202a和排氣空間202b。等離子體擋環(huán)300被構(gòu)造來控制等離子體空間202a和排氣空間202b之間的氣流導(dǎo)率。另外，等離子體擋環(huán)被設(shè)定尺寸以允許副產(chǎn)品在處理過程中從等離子體空間202a進(jìn)入到排氣空間202b，與此同時，在副產(chǎn)品(比如不揮發(fā)的副產(chǎn)品)到達(dá)排氣空間202b之前捕獲該副產(chǎn)品。
[0016]優(yōu)選地，等離子體擋環(huán)300是電接地的且大體上填滿真空室202或選裝護(hù)罩(未圖示)的壁的內(nèi)周和襯底支撐件的外周之間的環(huán)形空間以使基本上所有的排出氣體穿過等離子體擋環(huán)300。選裝護(hù)罩可被用于界定(line)該室的內(nèi)部，其中該護(hù)罩可被構(gòu)造為接觸等離子體擋環(huán)300，形成浮動接地。選裝護(hù)罩可防止等離子體通過室壁接地且還可將等離子體約束在該室內(nèi)的特定容積腔(volume)。示例性護(hù)罩和穿孔等離子體擋環(huán)組件的細(xì)節(jié)可在共同擁有的美國專利第6，178，919號中找到，該專利的公開內(nèi)容通過參考并入本文。
[0017]等離子體擋環(huán)300優(yōu)選地由導(dǎo)電材料形成，該導(dǎo)電材料在襯底224的處理過程中還本質(zhì)上耐真空室內(nèi)的等離子體的蝕刻。例如，等離子體擋環(huán)300可由陽極化鋁形成且可優(yōu)選地包括外涂層(比如釔氧化物)，該外涂層能夠增強(qiáng)反應(yīng)副產(chǎn)品(比如不揮發(fā)的蝕刻副產(chǎn)品)的粘附性。襯底支撐件216的外周可任選地包括邊緣環(huán)215。穿孔等離子體擋環(huán)300的內(nèi)周優(yōu)選地被設(shè)定尺寸以圍繞襯底支撐件216裝配或者等離子體擋環(huán)300可通過窄隙與襯底支撐件216隔開，該窄隙保持等離子體大體上是受約束的。
[0018]在一實(shí)施方式中，等離子體擋環(huán)300被置于真空室202里面的一定位置，它在該位置能夠高效地排放副產(chǎn)品氣體而不會引起半導(dǎo)體襯底224的污染。在處理過程中置于襯底224上面的結(jié)構(gòu)往往引起襯底224的污染。這是因?yàn)檫@樣的結(jié)構(gòu)存在用于附著吸附材料的位置或表面。隨著時間的推移，吸附材料會剝落到襯底224上，引起微粒污染。因此，等離子體擋環(huán)300優(yōu)選地被放置在襯底224的下游。
[0019]等離子體擋環(huán)300可選地由熱控制機(jī)構(gòu)331進(jìn)行溫度控制。等離子體擋環(huán)300可包括加熱器320，比如設(shè)置在等離子體擋環(huán)的內(nèi)支撐環(huán)和/或外支撐環(huán)301、302中的電阻加熱絲，或者該電阻加熱絲可位于等離子體擋環(huán)300的豎直間隔周向地重疊的葉片中以及內(nèi)支撐環(huán)和/或外支撐環(huán)301、302中。在替代的實(shí)施方式中，該加熱器可以是設(shè)置在真空室202的底部的紅外燈。此外，等離子體擋環(huán)300可包括設(shè)置在內(nèi)支撐環(huán)301中的內(nèi)部流通道350 (參見圖2A)或者在替代實(shí)施方式中內(nèi)部流通道350可被設(shè)置在等離子體擋環(huán)的內(nèi)支撐環(huán)和外支撐環(huán)301、302中，其中冷卻器將冷卻劑泵送穿過內(nèi)部流通道以便冷卻等離子體擋環(huán)300。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，流通道340可位于等離子體擋環(huán)300的豎直間隔周向地重疊的葉片中以及內(nèi)支撐環(huán)和/或外支撐環(huán)301、302中。
[0020]一般而言，冷卻系統(tǒng)240被耦合到襯底支撐件216以便使半導(dǎo)體襯底224維持在希望的溫度。冷卻系統(tǒng)本身通常包括將冷卻劑泵送穿過襯底支撐件216內(nèi)的流通道的冷卻器，且傳熱氣體(比如氦氣)被泵送到襯底支撐件216和半導(dǎo)體襯底224之間以控制半導(dǎo)體襯底224和襯底支撐件216之間的熱導(dǎo)率。增加氦氣壓強(qiáng)會增加傳熱速率而降低氦氣壓強(qiáng)會減少熱傳遞。此外，襯底支撐件可包括加熱器以在處理過程中調(diào)節(jié)襯底的溫度。
[0021]另外，溫度控制裝置246可操作來控制等離子體處理裝置200的上室部分244(upper chamber section)的溫度使得上室部分244的在操作過程中暴露于等離子體的內(nèi)表面被維持在受控的溫度。
[0022]上室部分244可以是鋁或硬陽極化鋁的機(jī)加工件，其能夠被移除以進(jìn)行清洗或更換。上室部分244的內(nèi)表面優(yōu)選地是陽極化鋁或耐等離子體材料(比如熱噴涂的氧化釔涂層)。
[0023]圖2A-C示出了等離子體擋環(huán)300的實(shí)施方式。圖2A示出了一段包括內(nèi)支撐環(huán)301和外支撐環(huán)302的等離子體擋環(huán)300。豎直間隔周向地重疊的平面葉片305被設(shè)置在內(nèi)支撐環(huán)301和外支撐環(huán)302之間。葉片305是矩形的且按徑向模式進(jìn)行排布，其中每一個葉片在內(nèi)、外支撐環(huán)301、302之間徑向延伸且每一個葉片是有角度的使得所述葉片的主表面與平行于支撐表面的平面形成銳角。葉片305被豎直間隔開并重疊使得每一個葉片305的上端部分與每一個相鄰葉片305的下端部分重疊。重疊的葉片305相對于襯底支撐件的頂表面各自以I至60°、優(yōu)選地10至45°的傾斜角度取向。另外，每一個葉片305具有面向等離子體空間202a的主表面且被構(gòu)造來在不揮發(fā)的副產(chǎn)品進(jìn)入排氣空間202b之前捕獲該畐O產(chǎn)品(比如不揮發(fā)的蝕刻副產(chǎn)品)。
[0024]圖2B示出了等離子體擋環(huán)300的橫截面。葉片305沿著等離子體擋環(huán)300的圓周方向各自具有向上的傾斜角306且相鄰葉片305通過間隙307被間隔開。通過調(diào)整向上傾斜角306和間隙307，可以控制該等離子體處理裝置所需的氣體導(dǎo)率。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，葉片305可按預(yù)定的向上傾斜角306進(jìn)行安裝，或者在替代的實(shí)施方式中，葉片305可被構(gòu)造為可旋轉(zhuǎn)的使得向上傾斜角306可被機(jī)械調(diào)整。
[0025]優(yōu)選地，葉片305具有粗糙化表面涂層321。粗糙化表面涂層321增加了葉片305的主表面的表面面積，從而提高了副產(chǎn)品(比如不揮發(fā)的副產(chǎn)品)的捕獲率。該表面涂層優(yōu)選地是等離子體噴涂的釔氧化物層或者其它合適的涂層材料。[0026]圖2C示出了阻擋不揮發(fā)的副產(chǎn)品309并允許反應(yīng)副產(chǎn)品氣體308輸送通過的等離子體擋環(huán)300的示意圖。等離子體擋環(huán)300被構(gòu)造為將真空室202的內(nèi)部空間分割成等離子體空間202a和排氣空間202b。葉片305的主表面區(qū)域允許副產(chǎn)品氣體308在處理過程中從等離子體空間202a進(jìn)入到排氣空間202b，與此同時，在不揮發(fā)的副產(chǎn)品309進(jìn)入排氣空間202b之前捕獲該副產(chǎn)品。
[0027]圖3A-3C示出了等離子體擋環(huán)300的替代實(shí)施方式。圖3A示出了 一段包括內(nèi)支撐環(huán)301和外支撐環(huán)302的等離子體擋環(huán)300。豎直間隔并重疊的葉片305a、b (本文統(tǒng)稱為305)被設(shè)置在內(nèi)環(huán)301和外環(huán)302之間。葉片305按徑向模式進(jìn)行排布。第一上組(firstupper group)間隔的矩形葉片305a位于豎直地在位于下平面(lower plane)中的第二下組(second lower group)間隔的矩形葉片305b上面的上平面(upper plane)中使得從等離子體空間到排氣空間的視線被間隔重疊的葉片305阻擋。另外，每一個葉片305具有被構(gòu)造來在不揮發(fā)的副產(chǎn)品進(jìn)入排氣空間之前捕獲該不揮發(fā)的副產(chǎn)品的主表面。
[0028]圖3B示出了等離子體擋環(huán)300的橫截面。矩形葉片305a、b優(yōu)選地具有主表面且平行于襯底支撐件(未圖示)的頂表面。第一組間隔的矩形葉片305a面向等離子體空間202a而第二組間隔的矩形葉片305b面向排氣空間202b且相鄰葉片305a、b通過水平間隙307a、b間隔開。通過調(diào)整葉片305a和305b之間的垂直距離310以及間隙307a、b的間距，該等離子體處理裝置的氣體導(dǎo)率可被控制。
[0029]優(yōu)選地，葉片305a、b具有粗糙化表面涂層321。粗糙化表面涂層321增加了葉片305a、b的主表面的表面面積，從而提高了不揮發(fā)的副產(chǎn)品的捕獲率。表面涂層321優(yōu)選地是等離子體噴涂的釔氧化物層或者其它合適的涂層材料。
[0030]圖3C示出了阻擋不揮發(fā)的副產(chǎn)品309并允許副產(chǎn)品氣體308輸送通過的等離子體擋環(huán)300的示意圖。等離子體擋環(huán)300被構(gòu)造為將真空室202的內(nèi)部空間分割成等離子體空間202a和排氣空間202b。另外，等離子體擋環(huán)300被構(gòu)造來阻擋從等離子體空間202a到排氣空間202b的視線。等離子體擋環(huán)300被設(shè)定尺寸以允許副產(chǎn)品氣體308在處理過程中從等離子體空間202a進(jìn)入到排氣空間202b，與此同時，在不揮發(fā)的副產(chǎn)品309進(jìn)入排氣空間202b之前捕獲該副產(chǎn)品。
[0031]參考圖2A-C和3A-C，等離子體擋環(huán)300優(yōu)選地由導(dǎo)電材料形成。更優(yōu)選地，等離子體擋環(huán)300由鋁、陽極化鋁、或者碳化硅形成。間隔重疊的葉片305能夠被焊接到內(nèi)環(huán)301或外環(huán)302。替代地，等離子體擋環(huán)300可從單件鋁機(jī)加工而成。
[0032]優(yōu)選地，間隙307應(yīng)在間隔重疊的葉片305之間形成槽(slot)且間隙307應(yīng)優(yōu)選地被設(shè)定尺寸以使等離子體擋環(huán)300具有高的工藝氣體導(dǎo)率。雖然不希望被理論束縛，但是相信槽的構(gòu)造對比替代構(gòu)造(例如，孔)會提高等離子體擋環(huán)300的工藝氣體導(dǎo)率。
[0033]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，等離子體擋環(huán)300的間隔重疊的葉片305進(jìn)一步包括熱控制機(jī)構(gòu)331。熱控制機(jī)構(gòu)331可控制間隔重疊的葉片的溫度以使溫度升高或降低，從而增強(qiáng)不揮發(fā)的副產(chǎn)品的粘附性。該溫度可以變化以針對(target)特定的副產(chǎn)品物質(zhì)，比如不揮發(fā)的蝕刻副產(chǎn)品物質(zhì)Co、Fe、Pd、Pt、Ru、Sr、Ta、Ir、N1、Al、Mg、Mn、Ca、T1、F以及前述物質(zhì)的化合物(比如AlF)。
[0034]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，預(yù)定電壓從電壓源322被施加到等離子體擋環(huán)300的間隔重疊的葉片305。該電壓被設(shè)置使得間隔重疊的矩形葉片305的主表面的電壓電勢高于等離子體的電壓電勢。預(yù)定電壓可增強(qiáng)副產(chǎn)品(比如不揮發(fā)的蝕刻副產(chǎn)品)的粘附性，并排斥(repel)在等離子體工藝中使用的帶電粒子。結(jié)果，等離子體空間202a中的工藝氣體的排放效率可被增強(qiáng)且等離子體泄漏可被抑制。
[0035]根據(jù)該等離子體處理裝置的等離子體擋環(huán)的實(shí)施方式，提供了一種用于等離子體處理半導(dǎo)體襯底的方法。該方法包括將半導(dǎo)體襯底置于真空室內(nèi)并將工藝氣體引介到該真空室中。接著，通過利用射頻能量激發(fā)真空室中的工藝氣體而生成等離子體，且工藝氣體在穿過等離子體擋環(huán)之后通過排氣口被排出該真空室。該等離子體擋環(huán)包括內(nèi)支撐環(huán)和外支撐環(huán)，其中在該內(nèi)支撐環(huán)和該外支撐環(huán)之間設(shè)置豎直間隔周向地重疊的矩形葉片。每一個間隔重疊的葉片具有主表面區(qū)域且所述間隔重疊的葉片阻擋從等離子體空間到排氣空間的視線，其中所述葉片被構(gòu)造來在副產(chǎn)品從等離子體空間撤離而進(jìn)入排氣空間之前捕獲該畐IJ產(chǎn)品(比如不揮發(fā)的蝕刻副產(chǎn)品)。
[0036]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，該方法進(jìn)一步包括調(diào)整間隔重疊的葉片的溫度以提高所針對的不揮發(fā)的蝕刻副產(chǎn)品的捕獲率。
[0037]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，該方法進(jìn)一步包括將預(yù)定電壓施加到間隔重疊的矩形葉片，其中該電壓被設(shè)置使得間隔重疊的矩形葉片的主表面的電壓電勢高于等離子體的電壓電勢。
[0038]對于已公開的示例性實(shí)施方式和最佳模式，可對所公開的實(shí)施方式進(jìn)行修改和變化但卻仍在所公開的實(shí)施方式的由下面的權(quán)利要求所限定的主題和精神之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在半導(dǎo)體襯底上執(zhí)行等離子體工藝的等離子體處理裝置，其包括: 真空室，單個半導(dǎo)體襯底能夠在其中被加載和卸載； 襯底支撐件，其被提供在所述真空室中使得所述半導(dǎo)體襯底能夠被置于所述襯底支撐件的頂表面上； 注氣構(gòu)件，其將工藝氣體供應(yīng)到所述真空室中； 能量源，其被用來激發(fā)所述真空室中的所述工藝氣體以生成等離子體； 至少一個排氣口，所述工藝氣體通過其排出所述真空室；以及 圍繞所述襯底支撐件的外周的等離子體擋環(huán)，所述等離子體擋環(huán)被設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的頂表面或者被設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的頂表面下面且將所述真空室的內(nèi)部空間分割成在所述等離子體擋環(huán)上面的等離子體空間和在所述等離子體擋環(huán)下面的排氣空間，所述等離子體擋環(huán)包括內(nèi)支撐環(huán)和外支撐環(huán)以及在所述內(nèi)環(huán)和所述外環(huán)之間延伸的豎直間隔周向地重疊的矩形葉片，每一個葉片具有主表面且所述間隔重疊的葉片阻擋從所述等離子體空間到所述排氣空間的視線，所述葉片的所述主表面被構(gòu)造來在不揮發(fā)的副產(chǎn)品撤離所述等離子體空間而進(jìn)入所述排氣空間之前捕獲所述副產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其中所述豎直間隔周向地重疊的葉片進(jìn)一步包括熱控制機(jī)構(gòu)，所述熱控制機(jī)構(gòu)被構(gòu)造來加熱或冷卻所述葉片以提高不揮發(fā)的副產(chǎn)品的捕獲率。
3.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其中所述等離子體擋環(huán)是電接地的且所述間隔重疊的葉片是導(dǎo)電的。
4.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其中所述等離子體擋環(huán)由鋁、陽極化鋁、或者碳化娃形成。
5.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其中所述豎直間隔周向地重疊的葉片是導(dǎo)電的且被連接到電壓源，所述電壓源將足以維持高于所述等離子體的電壓電勢的所述間隔重疊的矩形葉片的所述主表面的電壓電勢的電壓施加到所述葉片。
6.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其中所述葉片中的每一個具有被構(gòu)造來增加每一個葉片的所述主表面的表面面積的粗糙化表面涂層。
7.如權(quán)利要求6所述的等離子體處理裝置，其中所述粗糙化表面涂層是等離子體噴涂的釔氧化物。
8.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其中所述葉片是有角度的使得所述間隔重疊的葉片的主表面相對于所述襯底支撐件的所述頂表面各自以傾斜的角度取向，其中每一個葉片的上部與相鄰葉片的下部重疊且從所述等離子體空間到所述排氣空間的所述視線被所述間隔重疊的葉片阻擋。
9.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其中第一組間隔的矩形葉片是共面的且形成面向所述等離子體空間的槽； 第二組間隔的矩形葉片是共面的且形成面向所述排氣空間的槽； 其中所述第一組間隔的矩形葉片與所述第二組間隔的矩形葉片重疊且所述第一組和第二組間隔的矩形葉片重疊以阻擋從所述等離子體空間到所述排氣空間的所述視線。
10.如權(quán)利要求9所述的等離子體處理裝置，其中所述第一和第二組間隔的矩形葉片的主表面平行于所述襯底支撐件的所述頂表面。
11.一種等離子體處理裝置的等離子體擋環(huán)，在所述等離子體處理裝置中，工藝氣體被引介到真空室中，等離子體通過利用射頻能量激發(fā)所述真空室中的所述工藝氣體被生成，且所述工藝氣體通過排氣口被排出所述真空室，所述等離子體擋環(huán)被配置成圍繞支撐待處理的半導(dǎo)體襯底的襯底支撐件的外周裝配并將所述真空室的內(nèi)部空間分割成在所述等離子體擋環(huán)上面的等離子體空間和在所述等離子體擋環(huán)下面的排氣空間，所述等離子體擋環(huán)包括: 內(nèi)支撐環(huán)； 外支撐環(huán)；以及 在所述內(nèi)支撐環(huán)和所述外支撐環(huán)之間延伸的豎直間隔周向地重疊的矩形葉片，每一個葉片具有主表面且所述間隔重疊的矩形葉片阻擋從所述等離子體空間到所述排氣空間的視線，所述葉片的所述主表面被構(gòu)造來在不揮發(fā)的副產(chǎn)品撤離所述等離子體空間而進(jìn)入所述排氣空間之前捕獲所述副產(chǎn)品。
12.如權(quán)利要求11所述的等離子體擋環(huán)，其中所述豎直間隔周向地重疊的矩形葉片進(jìn)一步包括熱控制機(jī)構(gòu)，所述熱控制機(jī)構(gòu)被構(gòu)造來加熱或冷卻所述葉片以提高不揮發(fā)的副產(chǎn)品的捕獲率。
13.如權(quán)利要求11所述的等離子體擋環(huán)，其中所述葉片是導(dǎo)電的。
14.如權(quán)利要求11所述的等離子體擋環(huán)，其中所述等離子體擋環(huán)由鋁、陽極化鋁或者碳化娃形成。
15.如權(quán)利要求11所 述的等離子體擋環(huán)，其中所述等離子體擋環(huán)的每一個葉片具有被構(gòu)造來增加每一個葉片的所述主表面的表面面積的粗糙化表面涂層。
16.如權(quán)利要求15所述的等離子體擋環(huán)，其中所述粗糙化表面涂層是等離子體噴涂的釔氧化物。
17.如權(quán)利要求11所述的等離子體擋環(huán)，其中所述間隔重疊的矩形葉片是有角度的使得每一個葉片相對于所述襯底支撐件的所述頂表面以傾斜的角度取向，其中每一個葉片的上部與相鄰葉片的下部重疊且從所述等離子體空間到所述排氣空間的所述視線被所述間隔重疊的葉片阻擋。
18.如權(quán)利要求11所述的等離子體擋環(huán)，其中第一組間隔的矩形葉片是共面的且在所述等離子體空間中形成槽； 第二組間隔的矩形葉片是共面的且在所述排氣空間中形成槽； 其中所述第一組間隔的矩形葉片與所述第二組間隔的矩形葉片重疊且所述第一組和第二組間隔的矩形葉片重疊以阻擋從所述等離子體空間到所述排氣空間的所述視線。
19.如權(quán)利要求18所述的等離子體擋環(huán)，其中所述第一組和第二組間隔重疊的矩形葉片的主表面平行于所述襯底支撐件的所述頂表面。
20.一種用于在半導(dǎo)體襯底上執(zhí)行等離子體工藝的等離子體處理方法，其包括: 將半導(dǎo)體襯底支撐在真空室中的襯底支撐件上； 將工藝氣體引介到所述真空室中； 通過利用射頻能量激發(fā)所述真空室中的所述工藝氣體而生成等離子體； 經(jīng)由具有內(nèi)支撐環(huán)、外支撐環(huán)、以及在所述內(nèi)支撐環(huán)和所述外支撐環(huán)之間延伸的豎直間隔周向地重疊的矩形葉片的等離子體擋環(huán)通過排氣口將所述工藝氣體排出所述真空室，每一個葉片具有主表面且所述間隔重疊的葉片阻擋從所述等離子體空間到所述排氣空間的視線，所述葉片的所述主表面被構(gòu)造來在不揮發(fā)的副產(chǎn)品撤離所述等離子體空間而進(jìn)入所述排氣空間之前捕獲所述副產(chǎn)品；以及 當(dāng)所述工藝氣體通過等離子體擋環(huán)排出時在所述等離子體擋環(huán)的所述葉片的所述主表面上捕獲不揮發(fā)的副產(chǎn)品。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述工藝氣體是等離子體蝕刻氣體，所述方法進(jìn)一步包括調(diào)整所述豎直間隔周向地重疊的葉片的溫度以提高不揮發(fā)的蝕刻副產(chǎn)品的捕獲率。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其中預(yù)定電壓被施加到所述間隔重疊的矩形葉片且所述電壓被設(shè)置使得所述間隔重疊的矩形葉片的所述主表面的電壓電勢高于所述等離子體的電壓電勢。·
【文檔編號】H01J37/32GK103594316SQ201310351440
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月14日
【發(fā)明者】喬迪普·古哈 申請人:朗姆研究公司