專利名稱：局部等離子體約束和壓強控制裝置及其方法
局部等離子體約束和壓強控制裝置及其方法
背景技術(shù)：
等離子體處理方面的進展促進了半導(dǎo)體工業(yè)的增長。在當(dāng)今的競爭市場中，制造企業(yè)需要能夠?qū)⒗速M最小化并生產(chǎn)出高品質(zhì)的半導(dǎo)體設(shè)備。因此，通常需要工藝參數(shù)的嚴格控制以在襯底處理過程中達到令人滿意的結(jié)果。在處理室內(nèi)，氣體可以與射頻(RF)電流相互作用以在襯底處理過程中形成等離子體。為了控制等離子體的形成以及保護處理室壁，所述等離子體可被約束在受限室容積 (chamber volume)內(nèi)，比如外圍環(huán)(peripheral ring)中的區(qū)域。為了從約束區(qū)域(外圍環(huán)內(nèi)的容積)排出中性氣體物質(zhì)(species)，外圍環(huán)可包括多個槽。每個槽具有幾何形狀， 其被配置為足夠大以允許所述中性氣體物質(zhì)通過橫穿所述槽而退出所述約束區(qū)域并流向渦輪泵。一般來說，為了有效地約束所述約束區(qū)域內(nèi)的等離子體，每個槽傾向于具有不到等離子體鞘層厚度的兩倍的橫斷面。等離子體鞘層可存在于槽的每一邊上。因此如果總的鞘層厚度大于槽的寬度，則在鞘層之間不會有任何大團的等離子體，因此等離子體被槽夾滅 (pinch)。但是如果槽的寬度大于2*鞘層厚度，那么等離子體可存在于槽內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道為了產(chǎn)生襯底處理過程中所需的期望的等離子體，每種配方 (recipe)/配方步驟會要求被維持的一定的壓強量/水平(pressure volume/level)。然而，在襯底處理過程中，一定環(huán)境下(例如，室環(huán)境)可引起壓強量/水平波動。為了控制壓強量/水平，可以使用真空閥，所述真空閥被設(shè)置于所述約束區(qū)域的下游、渦輪泵的上游。 在一示例中，為了增加壓強量/水平，可以關(guān)緊所述真空閥。不幸的是，隨著壓強的增加，等離子體鞘層趨向于衰竭(collapse)且等離子體鞘層的尺寸會變小。在某些環(huán)境中，每個槽的橫斷面尺寸會變得大于收縮等離子體鞘層的尺寸的兩倍。如果等離子體鞘層已收縮，則所述槽不再能將等離子體約束在所述約束區(qū)域內(nèi)。 因此，等離子體可橫穿所述槽并在所述約束區(qū)域的外面被形成。這在關(guān)緊所述真空閥不僅可增加所述約束區(qū)域內(nèi)的壓強量/水平，也可增加外部室容積(所述約束區(qū)域外面的區(qū)域) 中的壓強量/水平時尤其如此。所以，外部室容積的高壓環(huán)境會助長非約束等離子體的形成。因此，用于壓強控制同時將等離子體的形成約束在由外圍環(huán)形成的區(qū)域內(nèi)的裝置是需要的。


在附圖中通過實施例的方式而非通過限定的方式來說明本發(fā)明，在這些附圖中， 同樣的參考數(shù)字符號指代同樣的元件，其中圖1示出了在本發(fā)明的實施方式中，具有局部壓強控制和等離子體約束裝置的處理室的局部視圖的簡圖。圖2A、2B和2C示出了在本發(fā)明的實施方式中，可被用來執(zhí)行局部化的壓強控制的不同程度的偏置(offset)的實施例。圖3示出了在本發(fā)明的實施方式中，用于自動執(zhí)行局部化的壓強控制和等離子體
4約束的方法的簡單流程圖。
具體實施例方式此處參照如附圖中所示的本發(fā)明的若干實施方式對本發(fā)明進行詳細描述。在下面的描述中，為了提供對本發(fā)明的透徹理解，會闡明大量具體細節(jié)。但是，顯然地，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本發(fā)明可在沒有這些具體細節(jié)中的一些甚或全部的情況下被實施。在其他情況下，為了不令本發(fā)明產(chǎn)生不必要的含糊，公知的工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)不會被詳細描述。下文將描述各種實施方式，包括方法和技術(shù)。應(yīng)當(dāng)記住的是本發(fā)明也可涵蓋包含有計算機可讀介質(zhì)的制品，在所述計算機可讀介質(zhì)上存儲了用于實現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)的實施方式的計算機可讀指令。所述計算機可讀介質(zhì)可包括用于存儲計算機可讀代碼的諸如半導(dǎo)體、磁性的、光磁的、光學(xué)的或其他形式的計算機可讀介質(zhì)。此外，本發(fā)明還可涵蓋用于實行本發(fā)明實施方式的裝置。這樣的裝置可包括執(zhí)行與本發(fā)明實施方式有關(guān)的任務(wù)的專用和/ 或可編程電路。所述裝置的實施例包括被適當(dāng)編程的通用計算機和/或?qū)Ｓ糜嬎阍O(shè)備，且可包括適于與本發(fā)明實施方式有關(guān)的各種任務(wù)的計算機/計算設(shè)備和專用/可編程電路的組合。如前所述，在現(xiàn)有技術(shù)中，壓強控制通過調(diào)節(jié)真空閥來提供。由于真空閥傾向位于遠離約束區(qū)域的位置，所以所述真空閥的調(diào)節(jié)不僅會改變約束區(qū)域內(nèi)的壓強量/水平，還會趨向于改變外圍環(huán)外面的壓強量/水平。在本發(fā)明的一個方面，發(fā)明人在此意識到需要局部控制以調(diào)節(jié)外圍環(huán)內(nèi)的壓強量/水平而不改變約束區(qū)域外面的壓強量/水平。按照本發(fā)明的實施方式，提供了用于壓強控制同時將等離子體約束在由外圍環(huán)形成的區(qū)域內(nèi)的裝置。本發(fā)明的實施方式包括局部壓強控制和等離子體約束裝置。本發(fā)明的實施方式還包括用于管理局部壓強控制和等離子體約束裝置的自動反饋裝置及其方法。在本發(fā)明的實施方式中，在等離子體處理系統(tǒng)的處理室內(nèi)提供了局部壓強控制和等離子體約束裝置。在實施方式中，可在電容耦合等離子體(CCP)處理系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用 (implement)局部壓強控制和等離子體約束裝置。在實施方式中，局部壓強控制和等離子體約束裝置包括固定的外圍環(huán)和至少一個可移動導(dǎo)通控制環(huán)。雖然可使用多于一個的可移動導(dǎo)通控制環(huán)來控制用于從約束區(qū)域排出氣體的開口的尺寸，但成本考慮和物理空間限制可使得用于每個外圍環(huán)的多于一個的可移動導(dǎo)通控制環(huán)的實施在經(jīng)濟上和/或物理上較不可行。在本文中，會用單一外圍環(huán)作為示例來討論各種實施方式。但是，本發(fā)明并不限于單一外圍環(huán)，本發(fā)明可應(yīng)用于具有一或多個外圍環(huán)的等離子體處理系統(tǒng)。反之，所述討論意欲作為示例且本發(fā)明并不受這些示例的限制。在實施方式中，可將導(dǎo)通控制環(huán)設(shè)置于約束區(qū)域之內(nèi)或約束區(qū)域之外(約束區(qū)域是指由外圍環(huán)所包圍的周界)。將導(dǎo)通控制環(huán)設(shè)置為緊靠外圍環(huán)。此處所討論的術(shù)語“緊靠”可以是指(但不限于)嵌在里面和外面、嵌在另一者之內(nèi)、鄰近、被小間隙隔開，等等。 在一優(yōu)選的實施方式中，導(dǎo)通控制環(huán)環(huán)繞外圍環(huán)。換句話說，導(dǎo)通控制環(huán)被設(shè)置為更靠近外部室容積，從而提供防止可能發(fā)生的等離子體非受約束的屏障。外圍環(huán)可具有多個槽(可以是固定尺寸或可變尺寸)。在實施方式中，導(dǎo)通控制環(huán)上的槽的數(shù)量和位置可以變化。在一實施方式中，導(dǎo)通控制環(huán)上的槽的數(shù)量和位置可與外圍環(huán)上的槽的數(shù)量和位置相匹配。在另一實施方式中，導(dǎo)通控制環(huán)上的槽的數(shù)量和/或位置可與外圍環(huán)上的槽的數(shù)量和/或位置不同。為了控制約束區(qū)域內(nèi)的壓強，可相對于外圍環(huán)驅(qū)動/移動/旋轉(zhuǎn)導(dǎo)通控制環(huán)以操縱外圍環(huán)上的每個槽的開口。在實施方式中，可使用馬達(比如步進馬達)來驅(qū)動和/或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)通控制環(huán)。在襯底處理過程中，所述馬達可移動導(dǎo)通控制環(huán)以控制外圍環(huán)的槽的尺寸。在一示例中，通過將導(dǎo)通控制環(huán)上的每個槽的位置設(shè)定為與外圍環(huán)上的每個槽的位置相匹配，可利用外圍環(huán)上的槽的給定尺寸來排放處理后副產(chǎn)品氣體(比如中性氣體物質(zhì))。然而，為了減小外圍環(huán)上的槽的尺寸，導(dǎo)通控制環(huán)可以被移動以使外圍環(huán)上的槽通過導(dǎo)通控制環(huán)上的槽而偏置。在實施方式中，所述偏置可以是在零偏置到全偏置的范圍內(nèi)。此處所討論的零偏置是指這樣一種情況其中至少外圍環(huán)上的第一槽與導(dǎo)通控制環(huán)上的第一槽相匹配以提供用于氣體排放的無障礙通道。此處所討論的全偏置是指這樣一種情況其中至少外圍環(huán)上的一個槽被導(dǎo)通控制環(huán)上的槽遮蓋使得用于氣體排放的通道被阻塞。從上述可知，外圍環(huán)和導(dǎo)通控制環(huán)之間的偏置關(guān)系也可包括部分偏置使得用于氣體排放的通道的至少一部分是可用的。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道生產(chǎn)環(huán)境通常是動態(tài)環(huán)境。在襯底處理過程中，壓強量/水平會波動。在實施方式中，局部壓強控制和等離子體約束裝置被配置來為約束區(qū)域提供局部壓強控制。通過調(diào)節(jié)導(dǎo)通控制環(huán)，可以進行局部壓強控制。在一示例中，為了提高約束環(huán)內(nèi)的壓強量/水平，可相對于外圍環(huán)驅(qū)動/旋轉(zhuǎn)導(dǎo)通控制環(huán)以使外圍環(huán)上的每個槽的尺寸減小，從而增加約束區(qū)域內(nèi)的壓強卻不增加外部室容積中的壓強。 在實施方式中，局部壓強控制和等離子體約束裝置被配置來將等離子體約束在約束區(qū)域內(nèi)。在一示例中，外圍環(huán)上的槽因室環(huán)境而變得大于等離子體鞘層的尺寸的兩倍。在現(xiàn)有技術(shù)中，等離子體鞘層的衰竭可使得等離子體能夠橫穿所述槽到達外部室容積中。但是，通過操縱可移動導(dǎo)通控制環(huán)，外圍環(huán)上的槽可維持在小于等離子體鞘層尺寸的兩倍。換句話說，通過旋轉(zhuǎn)/驅(qū)動可移動導(dǎo)通控制環(huán)，所述導(dǎo)通控制環(huán)可以使外圍環(huán)上的每個槽的開口偏置，從而有效地縮小所述槽的尺寸并實質(zhì)上防止等離子體泄漏到外部室容積中。在本發(fā)明的實施方式中，局部壓強控制和等離子體約束裝置是自動反饋裝置，其中可以使用傳感器來監(jiān)控約束區(qū)域內(nèi)的壓強量/水平。由所述傳感器收集的數(shù)據(jù)可被發(fā)送至控制模塊(其可包括工藝模塊控制器)以用于分析?？梢詫簭姅?shù)據(jù)與預(yù)定閾值范圍相比較。如果壓強量/水平超出所述閾值范圍，則可發(fā)送指令給馬達以驅(qū)動/旋轉(zhuǎn)導(dǎo)通控制環(huán)來局部地改變約束區(qū)域內(nèi)的壓強量/水平。通過提供用于執(zhí)行壓強控制的裝置，可以調(diào)節(jié)外圍環(huán)的約束室容積內(nèi)的壓強量/ 水平卻不影響外部室容積(約束區(qū)域外面的區(qū)域)中的壓強量/水平。通過局部壓強控制， 可在襯底處理過程中保持襯底上方的穩(wěn)定等離子體，同時約束等離子體使其不得橫穿外圍環(huán)的槽而在約束區(qū)域的外面形成。此外，該裝置的自動反饋特征使得壓強控制和/或等離子體約束能夠自動發(fā)生而無需人工干預(yù)。參照附圖及下面的討論，可以更好地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點。圖1示出了在本發(fā)明的實施方式中，具有局部壓強控制和等離子體約束裝置的處理室100的局部視圖的簡圖?？雌渲械那闆r，舉例來說，襯底106在處理室100內(nèi)被處理。 在實施方式中，處理室100可以是電容耦合等離子體處理室。襯底106可被置于底部電極CN 102484940 A說明書4/7 頁
104之上。在襯底處理過程中，可用來蝕刻襯底106的等離子體108可形成于襯底106和上部電極102之間。為了控制等離子體的形成以及為了保護處理室壁，可以使用外圍環(huán)112。外圍環(huán) 112可由諸如硅、多晶硅、碳化硅、碳化硼、陶瓷、鋁之類的導(dǎo)電材料制成。通常而言，外圍環(huán) 112可被配置為包圍受約束的室容積110的外圍，在所述受約束的室容積110中會形成等離子體108。除了外圍環(huán)112，受約束的室容積110的外圍還可通過上部電極102、底部電極 104、邊緣環(huán)114、絕緣環(huán)116和118以及室支撐結(jié)構(gòu)128進行限定。在襯底處理過程中，氣體可從氣體分配系統(tǒng)(未圖示)流入受約束的室容積110 中以與RF電流相互作用從而產(chǎn)生等離子體108。RF電流可從RF源122經(jīng)由電纜124和RF 匹配器120流到底部電極104。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道某些室部件(比如上部電極、底部電極、絕緣環(huán)、邊緣環(huán)、室支撐件，等等)可具有不同于圖中所示的其他組態(tài)。此外，RF源和RF 匹配器的數(shù)量也可根據(jù)等離子體處理系統(tǒng)的情況而變化。為了從所述約束區(qū)域(受約束的室容積110)排出處理后副產(chǎn)品氣體(比如中性氣體物質(zhì))，外圍環(huán)112可包括多個槽(比如槽126a、126b、126c、128a、128b、128c、130a、 130b和130c)。所述處理后副產(chǎn)品氣體(比如中性氣體物質(zhì))可在被渦輪泵134抽出處理室100之前從受約束的室容積110橫穿至處理室100的外部區(qū)域132 (外部室容積)中。盡管可以使用其它組態(tài)，外圍環(huán)112上的槽可具有輻射狀(radial shape)。每個槽的幾何形狀被配置為足夠大以允許處理后副產(chǎn)品氣體(比如中性氣體物質(zhì))退出受約束的室容積110。槽的數(shù)量和尺寸可取決于用于處理室的期望的導(dǎo)通率。但是，每個槽通常具有不到等離子體鞘層(未圖示)兩倍的橫斷面。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道處理室100具有動態(tài)環(huán)境。所以，壓強量/水平在襯底處理過程中會波動。如前所述，在現(xiàn)有技術(shù)中，可以使用真空閥138來執(zhí)行壓強控制。然而，在一定條件下，比如當(dāng)真空閥138被關(guān)緊時，較高的壓強量/水平可導(dǎo)致等離子體鞘層(未圖示)衰竭。隨著等離子體鞘層衰竭，外圍環(huán)112上的槽的橫斷面會變得大于收縮等離子體鞘層的尺寸的兩倍。結(jié)果，等離子體會變成不受約束的，且可橫穿所述槽并逸出至處理室100 的外部區(qū)域132中。由于在壓強量/水平上的變化沒有被局限在受約束的室容積110內(nèi)， 因此處理室100的外部區(qū)域132 (外部室容積)此時可具有促進等離子體形成的高壓環(huán)境。由于通常需要諸如壓強量/水平之類的處理參數(shù)的嚴格控制以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的半導(dǎo)體設(shè)備，因此需要一種裝置和/或方法來控制受約束的室容積110內(nèi)的壓強量/水平。在實施方式中，可使用導(dǎo)通控制環(huán)136來提供局部壓強控制。在實施方式中，可將導(dǎo)通控制環(huán) 136設(shè)置為緊靠外圍環(huán)112。此處所討論的術(shù)語“緊靠”可以是指(但不限于)嵌在里面和外面、嵌在另一者之內(nèi)、鄰近、被小間隙隔開，等等。舉例來說，導(dǎo)通控制環(huán)136可由絕緣材料制成且可被設(shè)置為鄰近外圍環(huán)112。在另一示例中，導(dǎo)通控制環(huán)136可環(huán)繞外圍環(huán)112使得導(dǎo)通控制環(huán)136可用來阻止等離子體從受約束的室容積110流入處理室100的外部區(qū)域 132 中。在一實施方式中，導(dǎo)通控制環(huán)136上的槽(140a、140b、140c、142a、142b、142c、 144a、144b 和 144c)的數(shù)量可與外圍環(huán) 112 上的槽(126a、126b、126c、128a、128b、128c、 130a、130b和130c)的數(shù)量相匹配。在另一實施方式中，槽的數(shù)量可以不相匹配。例如，導(dǎo)通控制環(huán)136上的槽的數(shù)量可大于外圍環(huán)112上的槽的數(shù)量。通過驅(qū)動/旋轉(zhuǎn)導(dǎo)通控制環(huán)136，可操縱在導(dǎo)通控制環(huán)136的槽和外圍環(huán)112的槽之間的偏置程度以提供局部壓強控制。從上述可知，對外圍環(huán)112上的每個槽的偏置程度可根據(jù)導(dǎo)通控制環(huán)上的槽的數(shù)量和 /或位置而變化。為便于討論，圖2A、2B和2C示出了在本發(fā)明的實施方式中，可被用來執(zhí)行局部化的壓強控制的不同程度的偏置的實施例。圖2A示出了在本發(fā)明的一實施方式中，具有零度偏置的局部壓強控制和等離子體約束裝置(200)的局部視圖。在實施方式中，導(dǎo)通控制環(huán)136環(huán)繞外圍環(huán)112且導(dǎo)通控制環(huán)136的槽(140a、140b和140c)位于外圍環(huán)112的槽(126a、126b和126c)的正下方。 在這種配置中，外圍環(huán)112的槽(126a、126b和126c)乃最大尺寸。換句話說，外圍環(huán)112 的槽(126a、126b和126c)的尺寸與導(dǎo)通控制環(huán)136持續(xù)不存在時相同。這種配置在等離子體鞘層沒有收縮且等離子體的非約束的可能性微乎其微時會是合乎期望的。然而，在襯底處理過程中，約束室容積內(nèi)的環(huán)境會改變。在實施例中，壓強量/水平可以已經(jīng)落在襯底處理過程中可接受的閾值范圍之外。為了執(zhí)行壓強控制，可以調(diào)節(jié)導(dǎo)通控制環(huán)136以使導(dǎo)通控制環(huán)136上的槽(140a、140b和140c)與外圍環(huán)112上的相應(yīng)的槽 (126a、126b和126c)重疊(如圖2B的裝置210中所示)。換句話說，導(dǎo)通控制環(huán)136的驅(qū)動/旋轉(zhuǎn)可使槽(126a、126b和126c)變換為多個尺寸可變的槽(如槽204a、204b和204c 所示)。在一定條件下(比如在高壓環(huán)境中)，等離子體鞘層的厚度可以收縮，導(dǎo)致外圍環(huán) 112上的槽(126a、126b和126c)的尺寸變得大于收縮等離子體鞘層的尺寸的兩倍。在實施方式中，通過驅(qū)動/旋轉(zhuǎn)導(dǎo)通控制環(huán)136，外圍環(huán)112上的槽(126a、126b和126c)的幾何結(jié)構(gòu)(例如，尺寸)可被偏置，從而縮小到外部區(qū)域136的開口(如較小開口 204a-c所示)。在實施方式中，如果受約束的室容積內(nèi)需要特別高的壓強量/水平，則可將處理后副產(chǎn)品氣體(比如中性氣體物質(zhì))從受約束的室容積排出的導(dǎo)通率減小至持續(xù)為零。為了創(chuàng)造高壓強環(huán)境，可操縱導(dǎo)通控制環(huán)136來關(guān)閉外圍環(huán)112的槽(126a、126b和126c)的開口。換句話說，通過將導(dǎo)通控制環(huán)136上的每個槽(140a、140b和140c)定位到緊靠外圍環(huán)112上的相應(yīng)的槽(126a、126b和126c)，可以確立百分之百的偏置程度(如圖2C的裝置 220中所示)。再參考圖1，雖然示出的是后置c形的局部壓強控制和等離子體約束裝置，但是局部壓強控制和等離子體約束裝置可以具有其他配置。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道導(dǎo)通率在各個處理室中可以變化。在具有常規(guī)導(dǎo)通率的室中，可以僅將槽定位于區(qū)域(section) 150、152 或154中。在一實施方式中，如果需要底部排氣，則可將槽(126a、126b和126c)定位于區(qū)域150中。因為槽只被定位在區(qū)域150中，可以只需要導(dǎo)通控制環(huán)136的槽(140a、140b和 140c)來執(zhí)行局部壓強控制。在另一實施方式中，局部壓強控制和等離子體約束裝置可包括兩個區(qū)域 (section)用以執(zhí)行局部化的壓強控制。在實施例中，由于處理室具有針對排氣的較高導(dǎo)通率的需求，區(qū)域150和152 (舉例來說)可將槽(126a、126b、126c、128a、128b和128c)用于排放處理后副產(chǎn)品氣體(比如中性氣體物質(zhì))。類似于前面所述的實施例，導(dǎo)通控制環(huán)136 上的相應(yīng)的槽(140a、140b、140c、142a、142b和142c)可被用于執(zhí)行壓強控制。在本發(fā)明的又一實施方式中，后置的c形的局部壓強控制和等離子體約束裝置可被用在需要特別高的導(dǎo)通率的處理室中。從前述可知，所有三個區(qū)域(150、152和154)都可被用來為具有c形結(jié)構(gòu)的處理室執(zhí)行壓強控制。 在本發(fā)明的實施方式中，局部壓強控制和等離子體約束裝置是自動反饋裝置。圖3 示出了在本發(fā)明的實施方式中，用于自動執(zhí)行局部壓強控制和等離子體約束的方法的簡單流程圖。將結(jié)合圖1、2A、2B和2C來討論圖3。在第一步驟302，局部壓強控制和等離子體約束裝置被設(shè)置到初始的設(shè)定點位置。 在實施例中，將導(dǎo)通控制環(huán)136移動到初始的設(shè)定點位置以使導(dǎo)通控制環(huán)136的槽堆疊在外圍環(huán)112的槽的下方(如圖2A中所示)。在本發(fā)明的實施方式中，可以使用諸如編碼器之類的定位模塊(未圖示)來記錄導(dǎo)通控制環(huán)136的初始的設(shè)定位置且該初始的設(shè)定位置可被發(fā)送給控制模塊162 (比如工藝模塊控制器)。在下一步驟304，襯底處理開始。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道可將配方引入。所述配方可以定義不同工藝參數(shù)(包括壓強參數(shù))的要求。在生產(chǎn)過程中，所引入的配方被用于處理襯底。在下一步驟306，在襯底處理過程中監(jiān)控壓強量/水平。在實施方式中，可以使用傳感器164來監(jiān)控受約束的室容積110內(nèi)的壓強水平。關(guān)于所述壓強的處理數(shù)據(jù)可被發(fā)送給控制模塊162用于分析。在下一步驟308，通過調(diào)節(jié)導(dǎo)通控制環(huán)136來維持襯底處理過程中的壓強量/水平。由于控制模塊162持續(xù)地收集壓強數(shù)據(jù)，所以控制模塊162能夠確定受約束的室容積 110內(nèi)的壓強量/水平何時落到可接受的閾值范圍之外。一旦問題被識別，控制模塊162會重新計算新的設(shè)定點位置以促使壓強量/水平在可接受的閾值范圍內(nèi)。新的設(shè)定位置可基于當(dāng)前的設(shè)定點位置進行計算。在實施方式中，控制模塊162可將成組的指令發(fā)送給馬達160，馬達160被配置來驅(qū)動/旋轉(zhuǎn)導(dǎo)通控制環(huán)136。在實施方式中，用于移動導(dǎo)通控制環(huán)的成組的指令可包括方向信號(direction signal)和步進信號(step signal) 0在實施例中，馬達所接收的指令可表示導(dǎo)通控制環(huán)136將向左邊方向移動兩個步進脈沖(用于步進馬達的步進信號通常以步進脈沖的數(shù)量來表示)。在接收成組的指令的基礎(chǔ)上，馬達160可驅(qū)動/旋轉(zhuǎn)導(dǎo)通控制環(huán)136到期望的位置，從而改變外圍環(huán)112上的每個槽的開口的尺寸。據(jù)此，調(diào)節(jié)每個槽的開口的尺寸改變了導(dǎo)通率，從而提供了不影響外部室容積中的壓強量/水平的局部壓強控制。操縱導(dǎo)通控制環(huán)136也是用于約束等離子體的有效裝置，即使壓強控制還可通過其他部件(比如真空閥138，而非導(dǎo)通控制環(huán)136)來執(zhí)行。在一實施例中，通過調(diào)節(jié)真空閥138，在處理室100 (包括受約束的室容積110和外部區(qū)域132)中，壓強量/水平被提高。 在該實施例中，由于等離子體鞘層開始衰竭，導(dǎo)通控制環(huán)136可被用來縮小外圍環(huán)112上的槽的開口。步驟304到308是可重復(fù)的步驟且可在襯底處理過程中被不斷重復(fù)。從前述可知，本發(fā)明的一或更多實施方式提供了局部壓強控制和等離子體約束裝置。通過提供局部壓強控制裝置，壓強量/水平上的變化被限定于外圍環(huán)內(nèi)的室容積內(nèi)。由于壓強控制被局部化，用于蝕刻襯底的等離子體被穩(wěn)定在更快的速度。附加地或替代地，由于所述裝置被配置來基本上消除等離子體形成于外部室容積中的可能性，所以局部壓強控制和等離子體約束裝置提供了更寬的處理窗口。如此，通過保護室部件不受非約束等離子體形成的影響，局部壓強控制和等離子體約束裝置使得擁有成本最小化。雖然本發(fā)明以若干優(yōu)選實施方式的形式進行描述，但其變化方式、置換方式和等同方式也落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。雖然在此提供了多種實施例，但是這些實施例旨在說明而非限定本發(fā)明。此外，即便本發(fā)明結(jié)合電容耦合等離子體(CCP)處理系統(tǒng)進行描述， 但本發(fā)明也可被應(yīng)用于電感耦合等離子體處理系統(tǒng)或混合等離子體處理系統(tǒng)。此外，為方便起見，在此提供了標(biāo)題和概要，所述標(biāo)題和概要不應(yīng)當(dāng)被用來解釋文中權(quán)利要求書的保護范圍。而且，摘要是以高度概括的形式寫就，在此提供摘要是為了方便起見，因此摘要不應(yīng)當(dāng)被用來解釋或限制總發(fā)明，總發(fā)明在權(quán)利要求書中進行陳述。如果在此使用了術(shù)語“成組(set)”，該術(shù)語旨在具有其被通常理解的數(shù)學(xué)上的意義，包括零個、一個或者多于一個。還應(yīng)當(dāng)注意的是，實施本發(fā)明的方法和裝置有許多替代方式。所以，意思是下面所附的權(quán)利要求書可被理解為包括落在本發(fā)明的真實精神和范圍之內(nèi)的所有這樣的變化方式、置換方式和等同方式。
權(quán)利要求
1.用于在襯底的處理過程中于等離子體處理系統(tǒng)的處理室內(nèi)執(zhí)行壓強控制的裝置，包括外圍環(huán)，其被配置為至少用于包圍受約束的室容積，其中所述受約束的室容積能夠在襯底處理過程中維持用于蝕刻所述襯底的等離子體，所述外圍環(huán)包括第一多個槽，其中所述第一多個槽被配置為至少用于在所述襯底處理過程中從所述受約束的室容積排出處理后副產(chǎn)品氣體；以及導(dǎo)通控制環(huán)，其中所述導(dǎo)通控制環(huán)被設(shè)置為緊靠所述外圍環(huán)，且被配置為包括第二多個槽，其中通過相對于所述外圍環(huán)移動所述導(dǎo)通控制環(huán)使得所述外圍環(huán)的所述第一多個槽的第一槽和所述導(dǎo)通控制環(huán)的所述第二多個槽的第二槽在零偏置到全偏置的范圍中彼此相對偏置，使所述壓強控制得以實現(xiàn)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括馬達，其中所述馬達被配置來移動所述導(dǎo)通控制環(huán)以執(zhí)行所述壓強控制。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，進一步包括被配置用于收集關(guān)于所述受約束的室容積內(nèi)的壓強量的處理數(shù)據(jù)的成組的傳感器。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，進一步包括控制模塊，該控制模塊被配置為至少用于從所述成組的傳感器接收所述處理數(shù)據(jù)，分析所述處理數(shù)據(jù)，為所述導(dǎo)通控制環(huán)確定新的位置，以及將所述新的位置作為成組的指令的一部分發(fā)送給所述馬達。
5.如權(quán)利要求4所述裝置，其中所述馬達被配置來接收所述成組的指令且移動所述導(dǎo)通控制環(huán)以調(diào)節(jié)所述受約束的室容積內(nèi)的所述壓強量。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述外圍環(huán)被嵌在所述導(dǎo)通控制環(huán)的里面使得所述導(dǎo)通控制環(huán)環(huán)繞所述外圍環(huán)。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述導(dǎo)通控制環(huán)由絕緣材料制成。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述等離子體處理系統(tǒng)是電容耦合等離子體處理系統(tǒng)。
9.用于在襯底的處理過程中于等離子體處理系統(tǒng)的處理室內(nèi)執(zhí)行壓強控制的方法，其中所述處理室包括被配置成至少用于包圍受約束的室容積的外圍環(huán)，其中所述受約束的室容積能夠在襯底處理過程中維持用于蝕刻所述襯底的等離子體，所述外圍環(huán)包括第一多個槽，其中所述第一多個槽被配置成至少用于在所述襯底處理過程中從所述受約束的室容積排出處理后副產(chǎn)品氣體，所述方法包括提供導(dǎo)通控制環(huán)，其中所述導(dǎo)通控制環(huán)被設(shè)置為緊靠所述外圍環(huán)，且被配置為包括第二多個槽；監(jiān)控所述受約束的室容積內(nèi)的壓強量； 將關(guān)于所述壓強量的處理數(shù)據(jù)發(fā)送給控制模塊； 分析所述處理數(shù)據(jù)；將所述受約束的室容積內(nèi)的所述壓強量與預(yù)定閾值范圍相比較； 如果所述壓強量超出所述預(yù)定閾值范圍，則為所述導(dǎo)通控制環(huán)計算新的位置；以及通過相對于所述外圍環(huán)移動所述導(dǎo)通控制環(huán)使得所述外圍環(huán)的所述第一多個槽的第一槽和所述導(dǎo)通控制環(huán)的所述第二多個槽的第二槽在零偏置到全偏置的范圍中彼此相對偏置來調(diào)節(jié)所述受約束的室容積內(nèi)的所述壓強量。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，進一步包括將所述新的位置作為成組的指令的一部分發(fā)送給馬達，其中所述馬達被配置成至少用于移動所述導(dǎo)通控制環(huán)以調(diào)節(jié)所述受約束的室容積內(nèi)的所述壓強量。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述受約束的室容積內(nèi)的所述壓強量的所述監(jiān)控由成組的傳感器來執(zhí)行。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，進一步包括在初始化所述襯底處理之前，將所述導(dǎo)通控制環(huán)設(shè)置到初始的設(shè)定點位置。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述新的位置在先前的設(shè)定位置的基礎(chǔ)上進行計算。
14.在襯底的處理過程中在等離子體處理系統(tǒng)的處理室內(nèi)的等離子體約束裝置，包括成組的外圍環(huán)，其具有第一成組的槽，其中所述成組的外圍環(huán)包圍受約束的室容積，所述受約束的室容積能夠在襯底處理過程中維持等離子體，所述第一成組的槽被配置成至少用于在所述襯底處理過程中從所述受約束的室容積排出處理后副產(chǎn)品氣體；成組的導(dǎo)通控制環(huán)，其具有第二成組的槽，其中所述成組的導(dǎo)通控制環(huán)被設(shè)置為緊靠所述成組的外圍環(huán)；以及馬達，其被配置成至少用于相對于所述成組的外圍環(huán)移動所述成組的導(dǎo)通控制環(huán)使得所述成組的外圍環(huán)的所述第一成組的槽的第一槽和所述成組的導(dǎo)通控制環(huán)的所述第二成組的槽的第二槽在零偏置到全偏置的范圍中彼此相對偏置。
15.如權(quán)利要求14所述的等離子體約束裝置，進一步包括被配置用于收集所述受約束的室容積內(nèi)的處理數(shù)據(jù)的成組的傳感器。
16.如權(quán)利要求15所述的等離子體約束裝置，進一步包括控制模塊，其被配置成至少用于從所述成組的傳感器接收所述處理數(shù)據(jù)，分析所述處理數(shù)據(jù)，為所述導(dǎo)通控制環(huán)確定新的位置，以及將所述新的位置作為成組的指令的一部分發(fā)送給所述馬達。
17.如權(quán)利要求16所述的等離子體約束裝置，其中所述馬達被配置來接收所述成組的指令且調(diào)節(jié)所述成組的導(dǎo)通控制環(huán)以維持所述受約束的室容積內(nèi)的等離子體約束。
18.如權(quán)利要求17所述的等離子體約束裝置，其中所述成組的導(dǎo)通控制環(huán)被設(shè)置在所述受約束的室容積的外面使得所述成組的導(dǎo)通控制環(huán)環(huán)繞所述成組的外圍環(huán)。
19.如權(quán)利要求18所述的等離子體約束裝置，其中所述成組的導(dǎo)通控制環(huán)由絕緣材料制成。
20.如權(quán)利要求19所述的等離子體約束裝置，其中所述等離子體處理系統(tǒng)是電容耦合等離子體處理系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了在襯底處理過程中在處理室內(nèi)用于執(zhí)行壓強控制的裝置。所述裝置包括被配置成至少用于包圍受約束的室容積的外圍環(huán)，所述受約束的室容積被配置成用于在襯底處理過程中維持用于蝕刻所述襯底的等離子體。所述外圍環(huán)包括被配置成至少用于在所述襯底處理過程中從所述受約束的室容積排出處理后副產(chǎn)品氣體的多個槽。所述裝置還包括被設(shè)置為緊靠所述外圍環(huán)且被配置為包括多個槽的導(dǎo)通控制環(huán)。通過相對于所述外圍環(huán)移動所述導(dǎo)通控制環(huán)使得所述外圍環(huán)上的第一槽和所述導(dǎo)通控制環(huán)上的第二槽在零偏置到全偏置的范圍中相對彼此偏置，使所述壓強控制得以實現(xiàn)。
文檔編號H05H1/46GK102484940SQ201080038149
公開日2012年5月30日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者安德魯·拜勒, 巴巴克·凱德柯戴安, 拉金德爾·德辛德薩, 邁克·凱洛格 申請人:朗姆研究公司