[发明专利]使反应器中压强脉冲与射频调节协调的系统、方法及设备

说明书

技术领域

本发明总体上涉及等离子体蚀刻处理，并且更具体地讲，涉及用于控制等离子体蚀刻处理的方法和系统。

背景技术

半导体装置的尺寸被压缩到越来越小以允许每个晶片具有更多的器件，从而具有更高的性能。随着半导体装置的尺寸变小，在以高产率形成更小、更密集封装的器件所需的处理技术上出现了新的挑战。这些处理要求需要精确控制等离子体化学成分(自由基、中性物质和离子)以满足模具以及半导体晶片蚀刻要求。

图1是典型的窄间隙等离子体处理室100的简化示意图的侧视图。工艺气体注入通过等离子体处理室100的顶部108的大致中心位置104。工艺气体注入到限定在待处理的半导体晶片101上方的等离子体处理体积110中。半导体晶片101被支撑在晶片支架106上。

工艺气体在大致径向方向112上穿过等离子体处理体积110朝着在等离子体处理体积外围的等离子体约束结构114流动。在外围通过外围出口116抽出工艺气体和等离子体处理副产物到一个或多个真空泵118。

典型的等离子体处理以固定的工艺气体的压强和流量进行。固定的工艺气体的压强和流量通常产生径向压强分布。举例来说，在等离子体处理体积110的每个对应部分120、122、124、126的压强P1、P2和P3会由于对流和其他原因而发生变化。

需要一种系统、方法和装置，用于动态改变并控制工艺气体的外围传导性以便在等离子体处理体积110中引起压强的快速变化。

发明内容

广义上讲，本发明通过提供用于动态改变并控制工艺气体的外围传导以便在等离子体处理体积中引起压强的快速变化的一种系统、方法和装置来满足这些需求。应当理解，本发明可以用多种方式实施，包括用方法、设备、系统、计算机可读介质或装置。以下描述本发明的若干创造性实施方式。

一个实施方式提供了包括处理室及包括在处理室中的等离子体处理体积的一种等离子体处理系统和方法。所述等离子体处理体积比所述处理室的体积小。所述等离子体处理体积由顶电极、与所述顶电极的表面相对的衬底支撑表面以及包括至少一个出口的等离子体约束结构限定。传导控制结构能活动地设置成靠近所述至少一个出口并且能控制流过所述至少一个出口的出口流在第一流率与第二流率之间，其中在等离子体处理期间，对应于所述控制器所设置的选定的处理状态，所述传导控制结构控制所述出口流率，并且对至少一个射频源进行调节和对至少一个工艺气体流率进行调节。

另一个实施方式提供了一种对室的等离子体处理体积中的压强进行原位调节的方法，所述等离子体处理体积限定在顶电极的表面、衬底支架的支撑表面与等离子体约束结构所限定的外区之间。所述等离子体约束结构包括至少一个出口。所述方法包括：注入至少一种处理气体到所述等离子体处理体积中；在所述等离子体处理体积内形成等离子体；并且于在所述等离子体处理体积中形成所述等离子体的时间段期间调节压强并且调节施加在所述等离子体处理体积上的压强和射频信号。所述调节所述压强受到以下各项的至少一种的控制：从所述至少一个出口流出所述等离子体处理体积的第一出口流，所述第一出口流流过从所述至少一个出口出来的受到限制的流动通路，或者从所述至少一个出口流出所述等离子体处理体积的第二出口流，所述第二出口流大于所述第一出口流，其中相比于所述第一出口流，所述第二出口流流过受到较少限制的从所述至少一个出口出来的流动通路。

又另一个实施方式提供了一种室，包括：衬底支架；顶电极；设置成包围所述衬底支架的约束结构，使得等离子体处理体积被限定在所述衬底支架、所述顶电极与所述约束结构之间。至少一个射频源与所述衬底支架和所述顶电极的至少一个连接上。所述约束结构包括包围所述衬底支架的多个出口。传导控制结构设置在所述等离子体处理体积之外并且靠近所述多个出口，所述传导控制结构具有定位致动器，所述定位致动器提供所述传导控制结构在第一位置与第二位置之间的运动，所述第一位置使所述传导控制结构放置成紧邻所述多个出口并且所述第二位置使所述传导控制结构放置在远离所述多个出口的位置。至少一个射频源可以进行调节以对应于所述传导控制结构的第一位置和第二位置。流入所述等离子体处理体积的气流也可以进行调节以对应于所述传导控制结构的第一位置和第二位置。

更具体而言，在一个方面，本发明提供了一种等离子体处理系统，其包括：

处理室；

与所述处理室连接上的至少一种气源；

连接到所述处理室和所述至少一种气源上的控制器；

所述处理室包括：

设置在所述处理室的顶部内的顶电极；

设置成与所述顶电极相对的衬底支架；