[发明专利]具有分布式人字形图案和相对于外部的内外TCP线圈的相关定位的内部法拉第屏蔽件

说明书

技术领域

本发明总体涉及半导体制造，并且尤其涉及包含用于保持感应耦合等离子体蚀刻装置的窗的状态的法拉第屏蔽件（Faraday shield）的装置。

背景技术

在半导体制造中，通常地且重复地实施蚀刻工艺。如本领域技术人员所公知的，存在两种类型的蚀刻工艺：湿蚀刻和干蚀刻。一种类型的干蚀刻为利用感应耦合等离子体蚀刻装置执行的等离子体蚀刻。

等离子体包含各种类型的自由基以及正离子和负离子。各种自由基、正离子和负离子的化学反应用于蚀刻晶片的特征、表面和材料。在蚀刻工艺期间，腔室线圈执行与变压器中的初级线圈相似的功能，而等离子体执行与变压器中的次级线圈相似的功能。

通过蚀刻工艺产生的反应产物可能为挥发性的或非挥发性的。挥发性反应产物连同使用过的反应性气体一起通过气体排放端口被废弃。然而，非挥发性的反应产物通常保留在蚀刻腔室中。非挥发性的反应产物会附着到腔室壁和介电窗上。非挥发性反应产物附着到窗上会干扰蚀刻工艺。过量的沉积会导致颗粒从窗上剥落到晶片上，从而妨碍蚀刻工艺。因此，过量的沉积要求更加频繁的清洁腔室壁和窗，这不利地影响了晶片产量。另外，如果窗上覆有蚀刻副产物，则腔室传送足够磁通至等离子体的能力变弱，这相应地减弱了控制蚀刻操作的方向性的能力，控制蚀刻操作的方向性的能力在处理高纵横比轮廓特征时是重要的。

鉴于上述情况，对于在保持传送足够级别的磁通至等离子体的能力的同时保护处理腔室的介电窗的装置和方法存在需求。

发明内容

公开了一种用于在半导体器件的制造过程中用于蚀刻半导体衬底以及形成在所述半导体衬底上的层的装置。该装置由在其中进行蚀刻的腔室限定。所述装置包括用于支撑待蚀刻衬底的卡盘、连接RF源和地的连接件、位于腔室上顶部中的介电窗以及布置在所述介电窗上方的射频（RF）线圈。进一步布置在腔室内的为法拉第屏蔽件。

提供了具有内部法拉第屏蔽件的等离子体处理腔室，所述内部法拉第屏蔽件具有限定的凹槽构造。在一个示例中，腔室包括用于接纳衬底的静电卡盘以及与腔室的顶部连接的介电窗，其中所述介电窗布置在静电卡盘的上方。还包括布置在腔室内且限定在静电卡盘和介电窗之间的法拉第屏蔽件。法拉第屏蔽件包括具有内径范围的内区、具有中径范围的中区、具有外径范围的外区，其中所述内区与中区相邻，并且中区与外区相邻。进一步限定法拉第屏蔽件的为延伸贯通内区、中区和外区的第一组径向槽（A）、仅延伸贯通外区的第二组径向槽（C）以及延伸贯通中区和外区的第三组径向槽（B）。在该构造中，第一、第二和第三径向槽以槽A、C、B和C的重复模式围绕法拉第屏蔽件沿径向布置。

在另一实施例中，提供了安装在腔室内部的法拉第屏蔽件。所述法拉第屏蔽件由具有中央孔的圆形板结构限定。圆形板结构包括具有内径范围的内区、具有中径范围的中区、具有外径范围的外区，其中内区与中区相邻，并且中区与外区相邻。进一步限定法拉第屏蔽件的是延伸贯通内区、中区和外区的第一组径向槽（A）、仅延伸贯通外区的第二组径向槽（C）以及延伸贯通中区和外区的第三组径向槽（B），其中第一、第二和第三径向槽以槽A、C、B和C的重复模式围绕法拉第屏蔽件沿径向布置。并且，槽A、B和C中的每一个由人字形凹槽限定。

在一个实施例中，法拉第屏蔽件与介电窗邻近布置，以防止或显著减少在介电窗的表面上的沉积物。在该实施例中，法拉第屏蔽件限定有多个径向槽，每个径向槽由人字形图案构造。径向槽分布在法拉第屏蔽件的周围，以使得在一个实施例中，限定三个槽区。以径向构造限定三个槽区，其中一个槽（A）延伸经过全部三个区（内、中、外），随后是一个槽（C）仅沿外区延伸，随后是一个槽（B）延伸经过外区和中区。然后，围绕法拉第屏蔽件沿径向重复该模式，限定了模式A，C，B，C、A，C，B，C、A，C，B，C、A，C，B，...等等。

人字形槽被构造为使得不提供使蚀刻材料穿透法拉第屏蔽件且到达介电窗的直接视线或自由路径。应当理解的是，人字形槽的几何结构仅为一个示例，并且其它几何结构的槽构造也能够减少或防止从主体等离子体区域到介电窗的自由视线。人字形设计的有益之处在于，因其互锁本质的径向几何结构。从原理上讲，人字形的金属壁能够极薄，并且它们仅受机械强度和热因素限制。其它现有设计并不互锁，而是具有最小间距，这使得它们在径向布局中不太有效。