[发明专利]利用可倾斜的高架RF感应源的等离子体反应器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求由Kenneth Collins等人于2009年9月3日递交的、题为PLASMA REACTOR WITH TILTABLE OVERHEAD RF INDUCTIVE SOURCE的美国临时申请序列号No.61/239,711的利益。

背景技术

等离子体蚀刻处理被用在微电子电路制造中来限定半导体晶片或工件上的薄膜结构。一般地，在圆柱形反应器室中对盘状工件进行处理。由蚀刻处理所形成的薄膜结构中的特征尺寸可以小到例如数十个纳米。在工件的整个表面上的蚀刻速率分布的均匀性对于获得可工作的装置非常关键。蚀刻速率分布反映了在工件的等离子体蚀刻处理期间存在的、在工件表面上的等离子体离子密度分布。蚀刻处理可以采用感应耦合RF等离子体，其中等离子体源由在反应器室的顶壁上的线圈天线构成。蚀刻速率分布可以具有径向不均匀性，其中不均匀的图案关于反应器室的圆柱形对称轴基本对称。例如，蚀刻速率分布可以反映突出地中央高或中央低的等离子体离子密度分布。这种不均匀性的径向图案可以通过将顶壁线圈天线分成两个或更多个同心线圈天线来进行校正，这些同心线圈天线彼此分离并且由RF功率独立地供电。通过独立地调整输送到分离的同心线圈天线的RF功率水平来校正这种反应器中的蚀刻的径向不均匀性。虽然这种配置对于校正蚀刻速率分布的径向不均匀性工作良好，但是不能良好地适用于校正蚀刻速率分布的不对称的非均匀性。这种不对称的不均匀性可能被称作“歪斜”不均匀性，并且通常表现为工件的相反两侧上的蚀刻速率的差异。作为一种简化示例，工件的一半可能相比于另一半经受更高的蚀刻速率。在真实制造条件下，经常发现在工件的表面上测量的蚀刻速率分布具有径向不均匀性和歪斜不均匀性的组合。如果歪斜不均匀性可以被以某种方式校正或消除，那么应当通过分配输送到不同的同心高架线圈天线的RF功率水平来消除剩余的不均匀性(即，径向不均匀性)。结果应当是校正工件表面的全部蚀刻速率分布不均匀性。问题是如何消除蚀刻速率分布中的歪斜不均匀性。

发明内容

用于处理工件的等离子体反应器包括：处理室壳体，其限定了处理室内部并且包括室侧壁以及室顶壁，并且工件保持件在处理室内部内；以及导电RF壳体，其在顶壁上方并且包括RF壳体侧壁和RF壳体顶盖。肩部环被支撑在RF壳体侧壁上，并且浮置支撑板被布置在导电RF壳体内侧并且被定位成与肩部环相邻。多个径向内、外RF等离子体源功率施加器从浮置支撑板悬挂在位于浮置支撑板下方、室顶壁上方的空间中。多个RF功率源被耦合到多个RF等离子体功率施加器中的相应一者。多个致动器相对于肩部环固定并且绕肩部环隔开周期性间隔。多个致动器中的每一者都包括轴向可移动臂、以及沿着轴向驱动轴向可移动臂的电机。提供了具有两个接头端部的可旋转接头，一个接头端部被连接到轴向可移动臂并且另一个接头端部连接到浮置支撑板与这一个致动器相邻的部分，由此浮置板由多个致动器中的分别每一者的可旋转接头支撑到分别的多个位置处。在优选实施例中仅提供了三个致动器，以确保浮置支撑板的移动的完全自由性。

附图说明

以实现并更详细地理解本发明的示例性实施例的方式，通过参照在附图中示出的本发明的实施例，对上面简要总结的本发明进行更加具体的描述。应当理解，为了不妨碍理解本发明，这里没有讨论某些公知的过程。

图1是根据实施例的反应器的局部剖开侧视图。

图2是对应于图1的俯视图。

图3是图1的反应器的一部分的放大图。

图4是对应于图3的另一个放大图。

图5是包括在图1的反应器中的控制系统的框图。

图6是描绘了图5的控制系统的操作的框图流程图。

图7描绘了根据实施例在图5的控制系统中采用以控制图1的高架线圈源的运动的坐标系统。

图8是描绘了在一个实施方式中的图1的反应器的致动器的三维位置的图。

图9描绘了根据可选实施例的反应器。

为了方便理解，在可能的情况下，已经使用了相同的附图标记来表示对于附图共用的相同元件。可以想到一个实施例的元件和特征可以被有利地结合到其他实施例中，而不用进一步详述。然而应当注意，附图仅示出了本发明的示例性实施例并且因此不应被理解为对本发明范围的限制，因为本发明可以允许有其他等效实施例。

具体实施方式