[发明专利]射频(RF)接地返回装置

说明书

背景技术

等离子体处理的进步已经为半导体产业提供了发展。在当今的市场竞争中，制造商需要能最小化浪费并生产高品质的半导体设备。在衬底处理期间，腔的状况可以影响衬底处理。可以影响衬底等离子体处理的关键参数是射频(RF)电流的流量。

为了帮助讨论，图1示出了带有处理腔100的电容耦合等离子体处理系统的简单框图。考虑到其中的情况，比方说衬底106在处理腔100内处理。为了引发刻蚀衬底106的等离子体，可以使气体与RF电流相互作用。在衬底处理期间，该RF电流可以从RF源122沿着电缆124通过RF匹配器120流入处理腔100。RF电流可以沿着路径140移动来与气体反应物耦合以在受限容积腔110内产生处理衬底106的等离子体，衬底106被设置在下电极104上方。

为了控制等离子体形成并保护处理腔壁，可以使用成套限制环112。成套限制环112可以由诸如硅、多晶硅、碳化硅、碳化硼、陶瓷、铝等导电物质制成。通常，成套限制环112可以被配置为围绕受限容积腔110的外围，等离子体形成在受限容积腔110中。除了成套限制环112，受限容积腔110的外围还可以由上电极102、下电极104、绝缘环116和118、边缘环114以及下电极支承结构128界定。

为了将受限区域(受限容积腔110)的中性气体成分排出，成套限制环112可以包括多个槽(诸如槽126a、126b和126c)。中性气体成分在通过涡轮泵134抽出处理腔100之前，可以流过受限容积腔110进入处理腔100的外部区域132(在容积腔之外)。

本领域的技术人员知道不受限的等离子体可能会导致不稳定的处理环境。理想情况下，衬底处理期间形成的等离子体是形成在受限容积腔110内的。然而，在特定情况下，可能会在受限容积腔110的外部引发等离子体。在范例中，考虑到高压环境，中性气体成分(其被从受限容积腔110排入处理腔100的外部区域132)可能会遭遇RF场/磁场。RF电流在腔外的存在可能会导致不受限等离子体150的形成。

在通常的处理环境中，RF电流从RF发生器流入受限容积腔110中。本领域的技术人员知道流入处理腔100的RF电流通常会尝试返回到其RF源。通常的现有技术配置中，RF返回路径142可以包括沿着成套限制环112的内部流动的RF返回电流。在点152，RF返回电流可以沿着限制环112的外部流动以与处理腔100的内壁表面桥接(bridge)。从腔壁开始，RF返回电流可以跟随成套带130到达下电极支承结构128。从下电极支承结构128的表面开始，RF返回电流可以通过RF匹配器120流回到RF源122。

如前面可以看到的那样，通过跟随路径142，RF电流流出受限容积腔110沿其路径返回到RF源122。结果，在腔的外部区域可以产生磁场或RF场。RF场/磁场的存在可以导致在处理腔100的外部区域132形成不受限的等离子体150。

因为RF返回电流倾向于寻找低阻抗路径，为提供低阻抗路径可以使用成套带，从而创建如图2所示比路径142(其跟随腔壁)更短的RF返回路径。在范例中，可以使用成套带230将限制环212联接到处理腔200内的下电极支承结构228。因此，当RF返回电流(沿着路径242流动)沿着限制环212外壁的底面流动时，RF返回电流就可以遇到成套带230。因为成套带230比限制环212的外表面提供了更低的阻抗，所以RF返回电流可以通过成套带230桥接到下电极支承结构228。从下电极支承结构228开始，RF返回电流可以通过RF匹配器220继续前往RF源222。

如可以从前面领会到的那样，RF返回电流路径242要比图1路径142短很多。然而，成套带230与限制环212之间的区域244内可以形成磁场/RF场。因此，如果条件合适(诸如存在气体反应物、容积腔的压强足够高以及RF场/磁场)就可能在受限的容积腔外引发等离子体。

因此需要一种提供短的RF返回路径且防止引发不受限的等离子体的装置。

附图说明

在附图中以范例的方式而不是限制的方式对本发明进行说明，附图中相似的参考数字指的是相似的部件，其中：

图1示出了带有处理腔的电容耦合等离子体处理系统的简单框图。

图2示出了带有带驱动RF返回路径的处理腔的简单框图。

图3A和3B示出了本发明实施方式中RF接地返回装置的简单框图。

图4、5、6和7示出了本发明实施方式中用于间隙可调的处理腔的RF接地返回装置。

具体实施方式