[发明专利]等离子体处理装置的可移动室衬等离子体约束屏蔽组合

说明书

背景技术

伴随每一代相继的半导体技术，晶片半径趋于增大而晶体管尺寸趋于减小，导致对晶片处理的精度和可重复性的更高需求。诸如硅晶片等半导体衬底材料通过包括真空室的使用的技术进行处理。这些技术包括诸如电子束蒸发之类的非等离子体应用，以及诸如溅射沉积、等离子体增强化学气相沉积（PECVD）、抗蚀剂剥离和等离子体蚀刻之类的等离子体应用。

现今可用的等离子体处理系统是对提高精度和可重复性有不断增长的需求的那些半导体制造工具。对于等离子体处理系统来说，一个重要的成功标准是提升的均匀性，包括半导体衬底表面上处理结果的均匀性以及用标称相同的输入参数处理的一连串晶片的处理结果的均匀性。片上（on-wafer）均匀性的持续改进是所期望的。此外，需要等离子室提升均匀性、一致性和自诊能力。

举例来说，多晶硅栅极蚀刻趋向于贯穿直径大约300mm的衬底实现越来越小的临界尺寸均匀性（CDU）。这样的变化可能是由于衬底边缘附近温度、等离子体化学品或密度、延伸的边缘环、或者其他约束的径向变化。CDU要求有望随着节点尺寸的持续减小变得更加严格。

发明内容

本文描述了等离子体反应室中用于处理半导体衬底的室衬（chamber liner）。该室衬在形状、电气接地以及温度上是对称的。为了便于衬底加载和卸载，致动器可使室衬沿其轴移动。该室衬包括内周长附近的加热器。加热器的电源和室衬的电气接地通过位于室衬底部上的电插座（electrical receptacle）和致动器内部的电线提供。

附图说明

图1是包括可移动的、对称的并且被加热的室衬的等离子体反应室的横断面示意图，其中该室衬位于针对正常工作的较低位置。

图2是图1中的等离子体反应室的横断面示意图，其中该室衬位于针对衬底加载和卸载的较高位置。

图3是根据一实施方式的室衬的等距（isometric）顶视图。

图4是图3中的室衬的顶视图。

图5是图3中的室衬的横断面示意图。

图6是图5中的细节A的放大的横断面示意图。

图7是图3中的室衬的不同横断面的一部分的放大示意图。

图8A是图3中的室衬的底视图。

图8B是图8A中的部分A的放大视图。

具体实施方式

等离子体反应室通常包括室衬。该室衬提供若干功能。

第一，室衬可被用于约束等离子体。室衬在等离子体附近的存在可改变电场的分布，将等离子体基本上约束在室衬内并增加等离子体密度。

第二，室衬可被用于通过防止等离子体侵蚀等离子体反应室的其他部件来保护等离子体反应室，从而保护等离子体反应室免受损害。室衬通常是易耗部件，可被定期清洁和/或替换。

第三，室衬可提高工艺气体压强均匀性。工艺气体压强直接影响反应速率。因此，在正在进行等离子体处理的半导体衬底上维持均匀的工艺气体压强分布有助于维持衬底上的器件裸片的均匀的临界尺寸。典型等离子体反应室中的压强通过同时引入工艺气体和排空该室进行控制。在对等离子体反应室中的工艺气体流没有任何限制的情况下，工艺气体压强可形成从进气口附近相对较高的压强到排气口附近相对较低的压强的梯度。部分地限制工艺气体流的室衬可减少室衬内的压强梯度。另一优点是室衬可将工艺气体约束于更小的容积从而降低工艺气体的进给速度和消耗速度。

室衬的这些优点依赖于各种特征。对于具有延伸在衬底表面上方的外壁的室衬来说，为了达到工艺气体压强和等离子体密度的高度均匀性，室衬优选地是对称的并且在外壁中没有开口。这样的对称室衬，如果位置固定，会阻塞衬底出入该室的传递，因此需要为衬底传递打破该室中的真空，并导致效率降低。

本文描述了可移动对称室衬。该室衬可被升高或降低以使在加载或卸载衬底时能够从侧面接触衬底支撑件，从而组合对称室衬和侧面加载等离子体反应室的优点。

图1是包括可移动的、对称的并且被加热的室衬200的等离子体反应室100的横断面示意图。

等离子体反应室100包括室壁9和介电窗13（例如，均匀厚度的平面介电窗）。安装在介电窗13上的是天线11。天线11可以是平面多匝螺旋线圈、非平面多匝线圈、或者具有其它形状的天线，由将RF能量电感耦合到室100中以产生等离子体（例如，高密度等离子体）的合适的RF源和合适的RF阻抗匹配电路（未图示）供电。连接到气体源15的气体管道14将工艺气体供应到室100中。