[发明专利]等离子体处理系统中的等离子体限制结构

说明书

背景技术

等离子体处理系统长期用于在等离子体处理系统中处理衬底(例如晶片)。在一种典型的等离子体处理室中，等离子体被激发并被限制在等离子体限制区域，该等离子体限制区域典型地既由该室上部的和下部的结构所限定，也由环状环绕该等离子体限制区域的结构所规定。

为便于衬底的插入与取出，同样为了促进废气从等离子体处理室排出，许多室使用一组可移动限制环来环状限制等离子体。例如，为便于衬底的插入和取出，该可移动的限制环能够向上提起。通常而言，可移动限制环的相邻环之间的间距尺寸能让废气通过该空间排出，同时阻止等离子体膨胀(例如，通过使该空间比等离子体鞘(sheath)小的方式)。以这种方式，通过可移动的限制环组物理上限制等离子体同时让废气排出是可能的。

为帮助讨论，图1示出了现有技术中电容耦合等离子体处理室100的一部分的简图。图中示出了在处理过程中用于支撑衬底(未示出)的下电极102。下电极102典型地由RF能量源(未示出)驱动以生成和保持等离子体104。为了程序控制的目的，需要将等离子体104限制在通常由下电极102，上电极106(可以接地或者由相同或不同的RF能量源驱动)，和由一组限制环110(包括环110a-d)环状地限定的等离子体限制区域内。如所提到的，限制环110之间的间隙允许废气从室中抽出而保持等离子体被限制在上述等离子体限制区域内。限制环110可以由适当的材料制成，例如石英。

在图1的实施例中，也示出了环绕下电极102的环状接地电极112。环状接地电极112可以开槽以提供用于从室中排出废气的附加流道。通常地讲，环状接地电极112成形于例如铝之类导体材料，且通过绝缘体(未示出)与下电极102电绝缘。接地电极112的接地通过将接地电极112耦合到RF接地(ground)来完成，典型地经由一个或者一个以上的带耦合到配置于下电极112下方的传导性低接地延伸区。

为了防止环状接地电极112的金属材料暴露于侵蚀性的等离子体和可能污染等离子体过程，环状接地电极112的表面可以用适当的材料覆盖，例如石英。如该组限制环110的示例所示，环状接地电极112(和石英的上覆盖层)的槽的尺寸能让废气排出同时防止等离子体扩张到等离子体限制区域外。限制环110和环状接地电极112的应用都是已知的，在此不进一步详述。

通常地讲，限制环110是电浮动的，即，没有直接耦合到DC接地或RF接地。由于在现有技术中限制环110倾向于远离RF接地，因此没有明显的RF流流过该组限制环。

由于限制环110是电浮动的且没有明显的RF流流过限制环110，在等离子处理过程中在限制环110的表面低压“浮”鞘(sheath)就形成了。由于加速于等离子体的离子能量是由鞘电位控制的，低鞘电位导致在限位环的表面上低能量水平的离子撞击。结果，例如溅射和离子增强刻蚀(例如在原位等离子体清洁过程中发生的)之类膜去除工艺在限位环的表面相对不充分。而且，由于低离子撞击能量，处理后在限位环的表面留下高数量的沉积物。相比之下，经历更高离子撞击能量的室的其它区域将在薄膜去除程序中看到更高的薄膜去除效率和在衬底处理过程中看到更低水平的薄膜沉积物。

最终结果是限位环倾向于在衬底处理过程中以更高的比率(相对于经历更高离子撞击能量的室区域)累积残留物，且这些残留物倾向于在等离子体原位室清洁过程中被更慢地(相对于经历更高的离子撞击能量的室区域)去除。这些因素需要更频繁的和/或更长的原位室清洁周期(例如无晶片自动清洁或者WAC周期)来使限位环保持在符合要求的状况，且在某种情况下甚至可能需要完全停止处理以便限位环能够被移除和清洁和/或更换。因此，衬底生产率被不利地降低，导致更低的生产率和更高的等离子体处理工具占有成本。

发明内容

在一种实施方式中，本发明涉及一种配置为用于在衬底的等离子体处理中限制等离子体处理室中的等离子体的可移动等离子体限制结构。所述可移动等离子体限制结构包括配置为环绕所述等离子体的可移动面向等离子体结构。所述可移动等离子体限制结构还包括可移动导电结构，所述可移动导电结构设置于所述可移动面向等离子体结构的外部且配置为与所述可移动面向等离子体结构作为一个单一的装置展开和收缩以帮助处理所述衬底。所述可移动导电结构在等离子体处理中射频(RF)接地。在等离子体处理中所述可移动面向等离子体结构配置于所述等离子体和所述可移动导电结构之间以便在等离子体处理中来自所述等离子体的RF经由所述面向等离子体结构流向所述可移动导电结构。