[发明专利]一种等离子体约束组件及其所在的处理装置

说明书

本发明公开一种等离子体约束组件及其所在的处理装置，等离子体处理装置包括一反应腔，反应腔内设置一用于支撑基片的静电夹盘，等离子体约束组件位于静电夹盘和反应腔的侧壁之间，包括等离子体约束环与U型接地环；接地环包括接地屏蔽环，接地屏蔽环位于等离子体约束环与反应腔的侧壁之间；反应腔的侧壁上设有传片门，接地屏蔽环用于保护等离子体约束环与反应腔侧壁之间的电场不受传片门的影响。本发明U型接地环使等离子体约束环的电容值在极板间距调节过程中保持不变；不仅可确保极板间距调节刻蚀性能过程的一致性和稳定性，还能消除腔体传片门对刻蚀性能的不对称性因素，还能确保传片门附近等离子体约束的可靠性。

技术领域

本发明涉及等离子体刻蚀领域，特别涉及一种等离子体约束组件及其所在的处理装置。

背景技术

等离子处理装置利用真空反应室的工作原理进行半导体基片和等离子平板的基片的加工。真空反应室的工作原理是在真空反应室中通入含有适当刻蚀剂或淀积源气体的反应气体，然后再对该真空反应室进行射频能量输入，以激活反应气体，来点燃和维持等离子体，以便分别刻蚀基片表面上的材料层或在基片表面上淀积材料层，进而对半导体基片和等离子平板进行加工。举例来说，电容性等离子体反应器已经被广泛地用来加工半导体基片和显示器平板，在电容性等离子体反应器中，当射频功率被施加到二个电极之一或二者时，就在一对平行电极之间形成电容性放电。

等离子体是扩散性的，虽然大部分等离子体会停留在一对电极之间的处理区域中，但部分等离子体可能充满整个工作室。举例来说，等离子体可能充满真空反应室下方的处理区域外面的区域。若等离子体到达这些区域，则这些区域可能随之发生腐蚀、淀积或者侵蚀，这会造成反应室内部的颗粒玷污，进而降低等离子处理装置的重复使用性能，并可能会缩短反应室或反应室零部件的工作寿命。如果不将等离子体约束在一定的工作区域内，带电粒子将撞击未被保护的区域，进而导致半导体基片表面杂质和污染。

因此，业界一直不断地致力于产生被约束在处理区域的因而更为稳定的等离子体。现有的一种思路是使用等离子体约束组件中的约束环来约束等离子体，等离子体约束组件位于静电夹盘和真空反应腔的侧壁之间，主要由等离子体约束环和接地环组成，等离子体约束环位于接地环的内侧与真空反应腔的侧壁之间。在等离子体刻蚀过程中，等离子体约束组件主要用于腔内等离子体和射频系统的约束以及腔内气流的调节。等离子体约束环的对地电容主要包含等离子体约束环与接地环的竖直接地环部分之间产生的电容、接地环的水平接地环的各个槽之间产生的电容以及等离子体约束环与反应腔侧壁之间产生的电容。

在一种等离子体处理装置中，处理装置的反应腔侧壁上设置传片门用于传输基片，由于传片门是设置在反应腔侧壁的一侧的开口，当等离子体约束组件会随着与之连接的下极板上下移动而沿着反应腔侧壁的方向上下移动的过程中，等离子体约束环与反应腔侧壁之间的电场受传片门的影响，则等离子体约束环的对地电容会出现拐点同时会造成电容分布不对称性（传片门对电容的贡献会随着约束系统的移动而改变）：

（1）电容拐点将影响极板间距对刻蚀性能调节作用的连续性问题；

（2）电容分布不对称性会造成刻蚀均匀性和速率不对称性问题；

（3）另外，当等离子体约束系统移动至接近或达到传片门附近时，极易出现传片门位置处等离子体弱约束或无约束现象。

基于此，本发明针对以上所述局限性提出了一种新的电学性能稳定的等离子体约束系统，用以消除腔体极板移动过程中所引出的各种不稳定不对称因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种等离子体约束组件及其所在的处理装置，在该等离子体约束组件中的接地环设计成U型结构，即在衬套和等离子体约束环之间增加一层接地屏蔽环，可使等离子体约束环的电容值在极板间距调节过程中保持不变；不仅可以确保极板间距调节刻蚀性能过程的一致性和稳定性，还能消除腔体传片门对刻蚀性能的不对称性因素，同时本发明还能确保传片门附近等离子体约束的可靠性。