[发明专利]在衬底处理室中寄生等离子体的机械抑制

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年11月23日提交的申请号为13/303,386美国发明申请的优先权和于2011年10月17日提交的申请号为61/547,962的美国临时申请的权益。上述申请的公开内容通过引用将其全部并入本文。

技术领域

本发明涉及处理室，并且更具体地涉及用于减少在等离子体增强半导体处理室中的寄生等离子体的系统和方法。

背景技术

本文提供的背景技术描述是为了总体上呈现本发明的上下文的目的。在本背景技术部分以及本说明书的各方面中所描述的范围内的目前署名的发明人的工作，在提交申请时不能作为现有技术的描述的方面，既没有明示也没有暗示地承认其作为相对于本发明的现有技术。

当在处理室中沉积薄膜于衬底上时，一些半导体处理系统可以使用等离子体。通常，衬底被设置在处理室中的基座上。为了使用化学气相沉积产生薄膜，通过喷头供应一种或多种前体到处理室中。

在处理过程中，可以供给射频(RF)功率至喷头或电极来产生等离子体。例如，可以供给RF功率至嵌入在基座台板中的电极，其可以由诸如陶瓷的非导电材料制成。基座的另一导电部分可以被连接到RF接地或另一显著不同的电势。

当电极由RF功率激发时，在衬底和喷头之间产生RF场以在晶片和喷头之间产生等离子体。当基座台板是由陶瓷制成时，该RF场也将出现在基座台板的下面和旁边并且引起寄生等离子体。如果可以降低穿透这些区域的电场，则在某些区域可以减少或消除寄生等离子体。一种减少或消除电场的方法是使用接地的RF屏蔽。然而，如果没有合理设计该RF屏蔽，它可产生低的接地RF阻抗路径。

一种防止过度的RF耦合至接地的方法是在接地与该电极之间使用固体介电层。然而，实现低耦合电容至接地所要求的该固体介电层的厚度一般是不实际的。

发明内容

用于减少在半导体处理中的寄生等离子体的减少等离子体的系统包括第一表面和被设置在电极和该第一表面之间的多个介电层。该第一表面与该电极具有显著不同的电势。该多个介电层限定了该电极与该多个介电层中的一个之间的第一间隙、该多个介电层中的相邻介电层之间的第二间隙、以及该多个介电层中的最后一个与该第一表面之间的第三间隙。选择该多个介电层的数目和该第一间隙、该第二间隙以及该第三间隙的尺寸以防止在半导体处理期间该第一表面和该电极之间的寄生等离子体。

在其它特征中，该第一表面包括接地导电结构。该多个介电层的径向外端之间设置多个屏障，以防止沉积前体物质侵入该多个介电层之间。该多个介电层中的每个的直径随着该电极与该多个介电层中相应的一个之间的距离的增加而减小。该多个介电层中的每个包括：具有在轴向方向上的第一厚度的径向内部和径向向外延伸并具有在轴向方向上的第二厚度的突起部。该第一厚度与该第二厚度之间的差等于所述第二间隙。半导体处理包括等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。

在其它特征中，基座包括：该减少等离子体的系统、含有支撑衬底并且由非导电材料制成的基座台板的基座，和电极。该电极嵌入在基座台板中。在半导体处理过程中，连接接地导电结构至RF接地并且连接电极至RF偏置。

在其它特征中，套环被连接到第一表面和以及适配器被连接到该套环。第一表面、套环和适配器由铝制成。基座台板包含陶瓷，第一表面包含导电盘状物，电极包含线材网格以及多个介电层包含盘状物。

在其它特征中，喷头系统包括减少等离子体的系统。电极包括含有第一杆部和头部的喷头。该多个介电层包括与该头部相邻设置的M介电层和围绕该第一杆部设置的P介电部，其中M和P是大于1的整数。

在其它特征中，该接地导电结构包括围绕该第一杆部和该P介电部设置的第二杆部和从该第二杆部径向向外突出的盘状物部。在半导体处理过程中，连接该喷头至RF偏置以及连接接地导电结构至RF接地。

用于半导体处理的基座系统包括支撑衬底、由非导电材料制成并且含有嵌入其中的电极的基座台板。第一表面具有与该电极显著不同的电势。在该基座台板与第一表面之间设置N介电层，其中N是大于1的整数。该N介电层限定了该基座台板与该N介电层之间的第一间隙、该N介电层中相邻的介电层之间的第二间隙以及该N介电层与该第一表面之间的第三间隙。选择N和该第一间隙、该第二间隙和该第三间隙的尺寸以防止在半导体处理过程中在该第一表面与该电极之间的寄生等离子体。