[发明专利]等离子体约束装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种用来加工集成电路用的半导体基片或用来加工平板显示器用的玻璃平板的基片的装置，尤其涉及一种等离子体处理装置中的等离子体约束装置以及相关的等离子体约束方法。

【背景技术】

等离子处理装置利用真空反应室的工作原理进行半导体基片和等离子平板的基片的加工。真空反应室的工作原理是在真空反应室中通入含有适当刻蚀剂或淀积源气体的反应气体，然后再对该真空反应室进行射频能量输入，以激活反应气体，来点燃和维持等离子体，以便分别刻蚀基片表面上的材料层或在基片表面上淀积材料层，进而对半导体基片和等离子平板进行加工。举例来说，电容性等离子体反应器已经被广泛地用来加工半导体基片和显示器平板，在电容性等离子体反应器中，当射频功率被施加到二个电极之一或二者时，就在一对平行电极之间形成电容性放电。

等离子体是扩散性的，虽然大部分等离子体会停留在一对电极之间的处理区域中，但部分等离子体可能充满整个工作室。举例来说，等离子体可能充满真空反应室下方的处理区域外面的区域。若等离子体到达这些区域，则这些区域可能随之发生腐蚀、淀积或者侵蚀，这会造成反应室内部的颗粒玷污，进而降低等离子处理装置的重复使用性能，并可能会缩短反应室或反应室零部件的工作寿命。如果不将等离子体约束在一定的工作区域内，带电粒子将撞击未被保护的区域，进而导致半导体基片表面杂质和污染。

因此，业界一直不断地致力于产生被约束在处理区域的因而更为稳定的等离子体。现有的一种思路是使用约束环来约束等离子体，例如，美国专利6562189描述了一种使用永久磁铁约束等离子体扩散的等离子体腔体。但是，其不足之处在于：永久磁体的磁场过强会导致被处理基片内部的敏感元件损坏，如果磁场过弱又不能实现有效的约束等离子体扩散的目的。

此外，美国专利5534751描述了另一种等离子体约束装置，该等离子体约束装直通过紧密排列形成窄缝隙的由绝缘材料制成的约束环抑止等离子体扩散。当带电粒子，如离子或者电子通过窄缝隙时，他们中的大部分会撞击到约束环的表面进而防止等离子体的扩散。但该方法不能完全有效地隔绝带电粒子泄露至处理区域外，不能完全隔离电磁波的泄露，也无法解决泄露出去的带电粒子在处理区域外导致的二次射频放电。

另外，美国专利5998932通过加入接地的导电延伸物来大大减少处理区域外的等势场线的密度，以减少处理区域外的电场在处理区域外诱发泄露的带电粒子与反应室壁发生加速碰撞，形成不希望有的等离子体。但是这种方法并不能完全地阻止处理区域外的电场的形成。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种等离子体约束装置，克服了现有技术的不足，解决因等离子体扩散而引起的等离子处理装置的处理腔体污染问题。

本发明的又一目的在于提供一种等离子体约束装置，其不仅能有效地减少处理腔室内的处理区域外的能够点燃和/或维持二次等离子体的电子的密度，而且可以为等离子体处理装置的处理区域提供电场屏蔽，从而进一步阻止等离体污染所述等离体处理装置的腔体。

本发明是通过以下技术方法实现的：

一种用于等离子体处理装置的等离子体约束装置，设置于所述等离子体处理装置的处理区域和排气区域之间，所述等离子约束装置包括：电气接地元件；及导电元件，所述导电元件位于所述电气接地元件上方，且二者相互电绝缘，所述导电元件设置有若干个通道，以利于所述处理区域里的用过的反应气体及副产品气体通过此通道，所述用过的反应气体及副产品气体内包括带电粒子及中性粒子，所述通道的大小被设置成当等离子体内的带电粒子通过所述通道时可以使带电粒子被中和，同时允许中性粒子通过。

所述电气接地元件和所述导电元件之间的电气绝缘层，以使所述电气接地元件和所述导电元件相互电绝缘。

所述的等离子体约束装置，进一步包括：至少一个电气绝缘隔块，定位于所述电气接地元件和所述导电元件之间，使得所述电气接地元件和所述导电元件相互电绝缘。

在所述等离子体处理装置的处理区域中提供有射频功率发射用以激发等离子体，所述电气接地元件可以抑制射频能量发射到达所述等离子体处理装置的排气区域。

所述的等离子体约束装置，所述电气接地元件或所述导电元件的表面至少有一部分经过阳极化处理。

所述导电元件上涂覆有可以显著抵抗所述处理区域内产生的等离子体腐蚀的材料。

在所述导电元件涂覆所述抗腐蚀材料之前，所述导电元件或所述电气接地元件至少部分地经过阳极化处理。