專利名稱：可變效率的法拉第屏蔽的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明主要涉及電屏蔽領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于等離子室的法拉第屏蔽。
法拉第屏蔽已經(jīng)被用在等離子室中，以減少會導致室表面離子侵蝕的電容RF耦合。許多室材料都容易產(chǎn)生離子侵蝕的問題陶瓷、石英、氮化硅、碳化硅、塑料等等。法拉第屏蔽放置在RF天線線圈與等離子防護室之間，并且減少了由RF電場誘發(fā)的離子轟擊所引起的室的離子侵蝕量。該屏蔽可以是接地的或浮動的。
一種接地屏蔽設(shè)計的下側(cè)面使得在室中引發(fā)等離子體放電變得非常困難，因為減少電容耦合也降低了RF電場強度的大小。然而接地屏蔽對于減少該室的離子侵蝕很有效。一種浮動屏蔽設(shè)計的優(yōu)點在于它不會過度妨礙等離子體的激發(fā)。遺憾的是，這種浮動屏蔽對于防止室的離子侵蝕不是非常有效。
參看

圖1，它闡釋了按照現(xiàn)有技術(shù)，一種以接地法拉第屏蔽40為工具的電感耦合等離子體蝕刻反應(yīng)器。該反應(yīng)器中有一個被電感線圈12環(huán)繞的真空室10。在室10內(nèi)，基座16上支撐著一個加工件14，通常是一個半導體晶片。電感線圈天線12纏繞在室10外部，并通過一個阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)20連接到射頻(RF)發(fā)電器18上從而為該室提供RF電源。鄰近天線線圈的室壁30由一種電絕緣材料，典型的是石英或陶瓷構(gòu)成，從而使得連接進室10內(nèi)的RF電源的衰減最小化。通過氣體注射口26向室10內(nèi)加入蝕刻劑氣體。一個真空泵(未示出)將室10抽至所需的內(nèi)腔壓力。
室圓頂30用作RF孔徑。法拉第屏蔽40對于減少過程誘導的室圓頂30的濺射很有效。法拉第屏蔽40與接地電位相連，從而完全接地。
參看圖2，它闡釋了按照現(xiàn)有技術(shù)，一種以浮動法拉第屏蔽40’為工具的電感耦合等離子體蝕刻反應(yīng)器。浮動(或“隔離”)法拉第屏蔽40’是圖1的完全接地實施方案的已知替代方式。該方法在等離子室上廣泛使用。然而，其性能與接地設(shè)計達到的性能相比是有限的。
這些現(xiàn)有技術(shù)中的法拉第屏蔽40、40’減少了電感耦合等離子體(ICP)源的天線線圈與所含的等離子體之間的寄生電容性耦合。然而現(xiàn)有技術(shù)中的屏蔽屬于固定效率設(shè)計。
因此，所需的是一種提供完全接地構(gòu)造的效率，但不會造成完全接地構(gòu)造的電弧衰減的法拉第屏蔽。
按照現(xiàn)有技術(shù)的命名法，與加工室結(jié)合使用的法拉第屏蔽結(jié)構(gòu)稱作“電壓分布電極”(即VDE)。然而，由于明顯的結(jié)構(gòu)差別，使用這種舊的術(shù)語來描述至少一些本發(fā)明的實施方案是不適當?shù)摹?br> 發(fā)明概述本發(fā)明的一方面是降低對某些半導體加工室表面有破壞性的離子轟擊的強度，而不會影響等離子體放電能力。
本發(fā)明的另一方面是提供一種具有可變屏蔽效率的法拉第屏蔽。
本發(fā)明的又一方面是控制法拉第屏蔽在完全非接地和完全接地狀態(tài)之間轉(zhuǎn)化的速率。
本發(fā)明的仍然又一方面是控制等離子體反應(yīng)器的法拉第屏蔽在完全非接地狀態(tài)和完全接地狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變的速率，從而在轉(zhuǎn)變時保持穩(wěn)定的等離子環(huán)境。
本發(fā)明的另一方面是將法拉第屏蔽的屏蔽效率改變的時間速率控制在預(yù)定的速率。
本發(fā)明的另一方面是控制等離子體反應(yīng)器的法拉第屏蔽的屏蔽效率改變的時間速率，這種改變?nèi)Q于屏蔽效率的設(shè)置改變時的成功匹配。
本發(fā)明的另一方面是提供一種與扇形屏蔽片段徑向?qū)ΨQ的可變效率的法拉第屏蔽。
上述方面中的一些具體體現(xiàn)為一種以可變效率提供電屏蔽的屏蔽。該屏蔽包括底座、一個位于底座上的共用節(jié)點，以及相互隔離并排列在底座上的多個屏蔽片段。該屏蔽還包括多個開關(guān)，其中每個開關(guān)在共用節(jié)點和多個屏蔽片段中單個的片斷之間連接，因此開關(guān)關(guān)閉后能將其多個屏蔽片段中單獨的片斷連接到共用節(jié)點上。
其它上述方面具體體現(xiàn)為一種以可變效率提供電屏蔽的屏蔽系統(tǒng)。該屏蔽包括底座、一個位于底座上的共用節(jié)點，以及相互隔離并排列在底座上的多個屏蔽片段。該屏蔽還包括多個開關(guān)，其中每個開關(guān)在共用節(jié)點和多個屏蔽片段中單個的片斷之間連接，因此開關(guān)關(guān)閉后能將其多個屏蔽片段中單獨的片斷連接到共用節(jié)點上?？刂平缑姘ㄒ粭l將共用節(jié)點連接到接地電位上的接地電路和一條連接到每一個開關(guān)上并發(fā)出指令信號從而在出現(xiàn)一個或多個先決條件的基礎(chǔ)上選擇性關(guān)閉多個開關(guān)的增量指令電路。
某些上述方面具體體現(xiàn)為一種用于將賦能等離子體應(yīng)用在半導體制品上的等離子體反應(yīng)器。該等離子體反應(yīng)器包括一個反應(yīng)器主體(這里至少一部分反應(yīng)器主體是由介質(zhì)材料形成的)、與反應(yīng)器主體相鄰的RF天線、連接到RF天線上以便將能量連到RF天線上的RF匹配網(wǎng)絡(luò)和一個具有可變屏蔽效率、位于RF天線和反應(yīng)器主體之間的屏蔽。反應(yīng)器主體中的半導體制品用RF天線激發(fā)出的等離子體進行處理。
上述方面中的一些具體體現(xiàn)為一種屏蔽方法。該屏蔽方法包括提供一個具有可變屏蔽效率的屏蔽、將屏蔽效率設(shè)置成最小值，并且逐漸地增加該屏蔽的屏蔽效率。
上述方面中的一些也具體體現(xiàn)為一種蝕刻半導體制品的方法。該方法包括將半導體制品置于一個等離子體蝕刻室中，并將屏蔽的屏蔽效率設(shè)置成最小值。使等離子體撞擊半導體制品，然后將該屏蔽的屏蔽效率從最小值增加到最大值。
另一種使上述方面中的一些具體化的途徑是一種將可變效率的電屏蔽改造成被RF天線包圍的半導體加工室的方法。該方法包括提供一種可變效率的電屏蔽、將該屏蔽安裝在加工室和RF天線之間，將該屏蔽通過界面連接到過程控制器上以建立對該屏蔽效率的控制。
同樣按照本發(fā)明的各種實施方案，完全非接地和完全接地狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變的速率是可控的，從而在轉(zhuǎn)變時保持穩(wěn)定的等離子環(huán)境。利用這種新型方法，一旦完成等離子體撞擊，或使其受制于之前屏蔽設(shè)置的成功匹配，屏蔽效率改變的時間速率就控制在預(yù)定的速率。
附圖簡單說明與附圖結(jié)合閱讀，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點在下面的詳細描述中是顯而易見的。
圖1表示一個按照現(xiàn)有技術(shù)、含有完全接地法拉第屏蔽的等離子體反應(yīng)器的截面示意圖。
圖2表示一個按照現(xiàn)有技術(shù)、含有非接地法拉第屏蔽的等離子體反應(yīng)器的截面示意圖。
圖3表示一個按照本發(fā)明實施方案、位于RF天線和拱曲的等離子室之間的可變效率法拉第屏蔽的平面圖。
圖4表示按照圖3實施方案的一部分可變效率法拉第屏蔽的透視詳圖。
圖5表示按照圖3實施方案相對于等離子室中的各種部件定位的可變效率法拉第屏蔽的截面詳圖。
圖6表示按照本發(fā)明的替代實施方案簡化的可變效率法拉第屏蔽的示意圖。
圖7表示按照本發(fā)明的另一替代實施方案的可變效率法拉第屏蔽的示意圖。
圖8表示按照本發(fā)明的又一替代實施方案的可變效率法拉第屏蔽的示意圖。
圖9表示按照本發(fā)明的仍然另一替代實施方案的可變效率法拉第屏蔽的透視圖。
圖10表示平頂加工室的截面圖。
圖11表示按照本發(fā)明的另一替代實施方案的可變效率法拉第屏蔽的分解圖。
圖12表示按照本發(fā)明的一個實施方案蝕刻半導體制品的方法。
圖13表示按照本發(fā)明的一個替代實施方案增加屏蔽效率的方法。
圖14表示按照本發(fā)明的另一個替代實施方案增加屏蔽效率的方法。
發(fā)明詳述一個非接地無源電壓分布電極(VDE)通常置于蝕刻室的激勵天線線圈和RF圓頂之間。該VDE是應(yīng)用特定非接地法拉第屏蔽的一個例子。
如上所述，接地屏蔽在使激勵天線和室等離子體之間的電容耦合最小化、并因此降低等離子體主體與RF孔徑內(nèi)表面之間的等離子勢差方面更加有效。通過在此處降低等離子電勢，孔徑的陶瓷材料的濺射侵蝕速率明顯降低了。
遺憾的是，一種接地屏蔽設(shè)計的下側(cè)面使得在室中引發(fā)等離子體放電變得非常困難，而且會造成聚集天線電路的阻抗降至調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的標稱范圍之外。這是在現(xiàn)有技術(shù)中的等離子室設(shè)計中沒有加入更有效的接地設(shè)計的主要原因。
本發(fā)明獲得了非接地和接地的現(xiàn)有屏蔽構(gòu)造的功能，而且在二者之間不會產(chǎn)生急劇的變化。
按照本發(fā)明的一個實施方案的屏蔽位于電感耦合等離子體(ICP)源的RF天線和電感耦合半導體加工室的RF孔徑之間。本發(fā)明的設(shè)計緊湊，可以加入預(yù)先存在的室中而無需大量的機械或RF設(shè)計。按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案，制成一種屏蔽裝置，它具有一個被分成許多獨立“扇形區(qū)”片段且每一片段都可轉(zhuǎn)接至接地電位的法拉第屏蔽設(shè)計。
按照本發(fā)明的一個方面，屏蔽片段接地的速率可以精確控制，從而使得非接地-接地轉(zhuǎn)變在現(xiàn)有的RF匹配網(wǎng)絡(luò)可以跟蹤并保持最佳能量與等離子體耦合的速率下進行。本發(fā)明的另一方面在于法拉第屏蔽裝置包括屏蔽臨界控制的結(jié)構(gòu)和切換元件，從而使該法拉第屏蔽可以在RF熱環(huán)境中進行可靠的操作。
本發(fā)明的一個非常有用的方面在于屏蔽效率增加的速率是一個可調(diào)參數(shù)。因此，屏蔽效率改變的速率可以改變以適應(yīng)確定等離子室的有限匹配調(diào)諧率。
參看圖3，它表示按照本發(fā)明的一個實施方案的可變效率法拉第屏蔽300的平面圖。法拉第屏蔽300位于RF天線312和等離子室的圓頂330之間。
法拉第屏蔽300被分成許多獨立的“扇形區(qū)”形的片段320。每一個屏蔽片段320都可以通過一個相應(yīng)的開關(guān)340轉(zhuǎn)接至接地電位。開關(guān)340可選擇地將其各自的屏蔽片段320連接到一個在軟質(zhì)圓周片段350上的接地電路上。由于這種可轉(zhuǎn)接性，屏蔽300具有極強的可調(diào)節(jié)性而不是作為只有單一傳輸特性的無源器件。
每個屏蔽片段320和圓周片段350是使用軟質(zhì)電路技術(shù)形成的，開關(guān)340和控制電子元件360是直接表面裝配在圓周片段350結(jié)構(gòu)上的。圓周片段350上的接地電路優(yōu)選為在結(jié)構(gòu)中含有為驅(qū)動開關(guān)電子元件340的控制電子元件360和控制信號輸入線提供高度RF隔音的接地元件(未示出)。同樣優(yōu)選屏蔽片段320和圓周片段350共用一個通用軟質(zhì)底座。
參看圖4，它表示按照圖3實施方案的一部分可變效率法拉第屏蔽300的透視詳圖。按照該實施方案，將系列片段分組或同時活化，從而將可編址的屏蔽量降至可處理的范圍。該實施方案有五組電極片段320——321、322、323、324、325，從而得到六個可選擇的屏蔽量，即0、20、40、60、80和最大值100％。共活化片段的每一組321、322、323、324、325的成員放射狀分布，從而它們形成由321、322、323、324、325每組的一個片段組成的8(在本實施方案中)排327。
按照一個替代實施方案，對應(yīng)于每個單個屏蔽片段的開關(guān)340都是可單獨編址的，從而使得每個屏蔽片段320是分別可轉(zhuǎn)接的。這提供了更加精細的屏蔽效率變化分辨率，并得到了最大限度的操作靈活性。另一方面，這使得為開關(guān)340編址的復雜程度最大化。
在開光控制電子元件360之間的互連352、354沿圓周排列并聚集在一個界面連接器370中，該連接器與系統(tǒng)控制器(該圖未示出)相連。
法拉第屏蔽的非必要設(shè)備是圓周片段350的稀疏部分356。該稀疏部分356提供了尺寸和形狀的靈活性，使得單個法拉第屏蔽構(gòu)造可用于具有不同尺寸和形狀的室蓋和圓頂。該稀疏部分356只需要足夠?qū)捯匀菁{在所有驅(qū)動電路之間穿行的接地線和信號線352、354。
驅(qū)動電路360的例子是五頻段多路驅(qū)動器芯片。驅(qū)動器芯片的種類取決于用作開關(guān)340的具體設(shè)備的種類。如果開關(guān)340選擇的是PIN二極管，驅(qū)動電路360的合適選擇是解碼PIN驅(qū)動器，由375 West HollisStreet，Nashua，NH 03060的Impellimax出售，名稱為“DS系列”。
參看圖5，它表示按照圖3實施方案的可變效率法拉第屏蔽300的截面詳圖。圖中顯示出法拉第屏蔽300相對于等離子室中各種部件的位置。法拉第屏蔽300的屏蔽片段320位于天線線圈312和圓頂330之間。
夾環(huán)532沿圓周與圓頂330嚙合。一個TEFLONTM環(huán)534位于夾環(huán)532和圓頂330邊緣上以保持軟質(zhì)法拉第屏蔽300在其圓周周圍固定不動。接口連接器370通過一個纏繞在TEFLONTM環(huán)534下方及周圍并連接至法拉第屏蔽300的電路上的扁形軟質(zhì)界面電纜375連接。
本發(fā)明的一個方面在于屏蔽300的每一片段320都通過開關(guān)340連接到圓周片段350上的接地電路上。開關(guān)340具體可以是可轉(zhuǎn)接的PIN二極管，也可以是其它的同等設(shè)備。這些開關(guān)340中每一個都由驅(qū)動電路360控制。如果開關(guān)340是PIN二極管，驅(qū)動電路360優(yōu)選為PIN二極管驅(qū)動器芯片。
參看圖6，它表示按照本發(fā)明的一個替代實施方案簡化的可變效率法拉第屏蔽610的示意圖。通過使屏蔽能夠選擇與接地電位相連或分離的開關(guān)620將該屏蔽接地，從而使單個法拉第屏蔽610的效率可變。
如果使用這種屏蔽結(jié)構(gòu)，當法拉第屏蔽610轉(zhuǎn)換成其浮動狀態(tài)時，會產(chǎn)生等離子弧。一旦建立了穩(wěn)定的等離子體，就將開關(guān)620關(guān)閉使法拉第屏蔽610接地。
在某些情況下，這種屏蔽構(gòu)造為現(xiàn)有技術(shù)中等離子體撞擊對圓頂蝕刻的困境提供了令人滿意的解決方案。那是因為當屏蔽從浮動狀態(tài)轉(zhuǎn)接成完全接地狀態(tài)時，雖然對于某些幾何形狀很難，有可能保持等離子體。當屏蔽從浮動狀態(tài)轉(zhuǎn)接成接地狀態(tài)時，這實質(zhì)上改變了RF天線(圖中未示出)中所見的電阻抗。RF匹配網(wǎng)絡(luò)(圖中未示出)必須足夠迅速地適應(yīng)阻抗的突然變化以防止能量轉(zhuǎn)化效率過度下降。在某些情況下，這種實施方案并不是優(yōu)選的，因為能量轉(zhuǎn)化過程中的位勢不穩(wěn)定容易破壞等離子體的穩(wěn)定并使等離子體消失。
參看圖7，它表示按照本發(fā)明的另一替代實施方案的可變效率法拉第屏蔽710的示意圖。通過可變阻抗元件720將該屏蔽710接地，使得單個法拉第屏蔽710的效率可變?？勺冏杩乖?20的阻抗值Z含有在RF激勵頻率的電容性或電感性元件，或為純電阻的?？勺冏杩乖?20的阻抗值Z的量級可以從最大值至零(即短路)不等。
如果采用此實施方案中的屏蔽結(jié)構(gòu)，當法拉第屏蔽710處于高阻抗狀態(tài)時激發(fā)出等離子弧，將可變阻抗元件720的阻抗值Z設(shè)置為高量級時為基本上浮動狀態(tài)。一旦建立起穩(wěn)定的等離子體，阻抗值Z的量級逐漸降低。
按照本實施方案，與阻抗結(jié)構(gòu)結(jié)合的法拉第屏蔽在與圖4的實施方案相似的構(gòu)造中完成，其中一個或多個阻抗元件取代了開關(guān)340。
參看圖8，它表示按照本發(fā)明的又一替代實施方案的可變效率法拉第屏蔽810的示意圖。通過允許屏蔽片段812、814、816、818中的任一或全部浮動，并選擇性地將屏蔽片段812、814、816、818中的任一或全部通過阻抗元件820(具有阻抗Z)或直接連接830接地，從而使多段法拉第屏蔽810的效率可變。將屏蔽片段的選擇性連接轉(zhuǎn)接至阻抗元件或直接接地是通過串聯(lián)的驅(qū)動電路840、842實現(xiàn)的。串聯(lián)的驅(qū)動電路840、842受控制線850控制以選擇屏蔽片段812、814、816、818中哪個浮動，哪個通過阻抗元件接地，哪個直接接地。采用所示電路構(gòu)造，任何連接方式的組合都是可能的，因此可以選擇無數(shù)種可能的屏蔽功率。所示屏蔽片段的數(shù)量僅僅作為說明，并不是為了限制。
參看圖9，它表示按照本發(fā)明的一個替代實施方案的可變效率法拉第屏蔽910的透視圖。該屏蔽910有多個交叉越過平頂室930的頂部的片段920。片段920可以通過驅(qū)動電路940、942選擇性地從浮動狀態(tài)轉(zhuǎn)接成接地狀態(tài)。本發(fā)明的應(yīng)用當然不限于圓頂室，也不限于呈徑向?qū)ΨQ的屏蔽構(gòu)造。
參看圖10，它表示平頂加工室1010的截面圖?？勺冃史ɡ谄帘?020位于電介質(zhì)屏蔽1012上方。在欲加工的薄片1030上方的空間1014形成等離子體。用置于可變效率法拉第屏蔽1020上方的RF天線1040激發(fā)等離子體。
通過圖10的框圖部分還闡明了可變效率法拉第屏蔽1020是如何組合成屏蔽系統(tǒng)1000的。屏蔽1020連接到提供接地和指令信號的控制界面1050上。由接收自遞增指令電路1052的指令信號控制著屏蔽1020上的開關(guān)。指令信號的發(fā)出取決于先決條件，例如經(jīng)過的時間或RF匹配網(wǎng)絡(luò)給出的RF匹配指示。當屏蔽1020中的開關(guān)關(guān)閉時，屏蔽1020的片段連接到接地電路1054中。
參看圖11，它表示按照本發(fā)明的另一替代實施方案的可變效率法拉第屏蔽1100的分解圖。按照該實施方案的屏蔽具有彼此重疊的多個屏蔽片段1110、1130、1150，分離的導電屏蔽片段層1110、1130、1150互相之間用非導電層1120、1140進行隔離。每個屏蔽片段1110、1130、1150能夠獨立地，可選擇地接地，直接連接或通過阻抗元件連接。實踐中，屏蔽片段1110、1130、1150和非導電層1120、1140是像三明治那樣夾在一起的，而不是像該分解圖所示的互相分隔開的。圖中沒有表示出選擇性地將屏蔽片段接地的電路，但優(yōu)選按照本說明書中其它地方關(guān)于其它實施方案所述的方法進行。如果所需的是最低屏蔽效率，所有的屏蔽片段1110、1130、1150都分離開以使其浮動。
底部屏蔽片段1150具有呈徑向?qū)ΨQ構(gòu)造的窄輻狀徑向結(jié)構(gòu)1152。如果需要在最低值之上增加屏蔽1100的效率，將底部片段1150單獨接地，而其余片段1110、1130保持浮動狀態(tài)。
中部屏蔽片段1130具有呈徑向?qū)ΨQ構(gòu)造、寬度適中的徑向結(jié)構(gòu)1132。中間層1130的徑向結(jié)構(gòu)1132優(yōu)選與底層1150重疊。將中部屏蔽片段1130接地進一步增加了屏蔽1100的屏蔽效率。
頂部屏蔽片段1110具有呈徑向?qū)ΨQ構(gòu)造、寬扇形的徑向結(jié)構(gòu)1132。頂層1110的徑向結(jié)構(gòu)1112優(yōu)選與中層和底層1130、1150重疊。將頂部屏蔽片段1110接地使屏蔽1100的屏蔽效率達到最高值。
盡管屏蔽1100的該實施方案已經(jīng)闡釋成具有三層片段，該屏蔽非必要地只由兩層完成以增加其簡易性，也可以由四層或更多層完成以較少量增加改變屏蔽效率。盡管徑向?qū)ΨQ是優(yōu)選的(為了提高室內(nèi)等離子體的同質(zhì)性)，按照這一實施方案的本發(fā)明的實現(xiàn)方法并不限于這些描述的特定形狀(例如輻狀、扇形)。所示徑向結(jié)構(gòu)的數(shù)量和相對尺寸不是本發(fā)明的關(guān)鍵部分。例如，底部片段1150的徑向結(jié)構(gòu)1152可以具有多種長度(例如交替長短)的構(gòu)造。
本發(fā)明的方法方面通過圖12至14進行闡釋。
參看圖12，將加工件(即半導體晶片)放入等離子室1210后，系統(tǒng)控制器發(fā)出信號，這樣在一種方法的等離子體撞擊階段1230中，所有的屏蔽元件都是非接地(即浮動的)1220。等離子體撞擊1230剛一開始后，且將成功匹配調(diào)諧至最小反射能量，屏蔽控制器開始將屏蔽片段1240接地。
參看圖13，通過增加以預(yù)定速率接地的總數(shù)將屏蔽片段接地。逐量增加屏蔽效率1310后，直到預(yù)定時間延遲1330再開始增加，當然除非1320測定已經(jīng)達到最大效率(所有片段接地)。
參看圖14，它表示一種增加屏蔽效率的替代方法。該屏蔽控制器可以增加接地片段的總數(shù)，條件是成功匹配調(diào)諧1430選通1440下次增長1410至接地總數(shù)1420。
本發(fā)明所體現(xiàn)的法拉第屏蔽容易制造。分段屏蔽適合的處理方法是一種用表面裝有電子元件的軟質(zhì)電路的標準制造工藝就容易實現(xiàn)的方法。
除了減少室組件上的磨損，本發(fā)明的另一優(yōu)點在于它通過降低某些陶瓷室表面的濺射率，從而降低了晶片上和室表面上的污染量。
此外，本發(fā)明在成功完成等離子體撞擊后以一種可控制的方法降低了濺射率。降低是通過遞增并且迅速地使一個最優(yōu)化的分段法拉第屏蔽設(shè)計的更多元件成功接地，直到整個屏蔽都完成接地來實現(xiàn)的。法拉第屏蔽在完全接地時具有最大屏蔽效率?；蛘撸ㄟ^降低片斷接地的阻抗增加屏蔽效率，直到片斷幾乎完全接地。
通過提供一種將連接的電容性組件從天線改變至等離子體并使其適應(yīng)寬范圍的等離子體環(huán)境而無需重新設(shè)計現(xiàn)有RF部件的方法，可變效率的屏蔽比固定設(shè)計具有明顯的優(yōu)點。
屏蔽片段的“扇形”構(gòu)造、公開的片段的數(shù)量和分組或排的樣式都不是本發(fā)明的實踐所必需的。屏蔽片段的數(shù)量和幾何構(gòu)造進行優(yōu)選選擇以為根據(jù)定制屏蔽的等離子體反應(yīng)器的形狀提供最適宜的屏蔽性能。本發(fā)明有用的方面和優(yōu)點可以擴展到任何幾何形狀以適應(yīng)任何尺寸、形狀或構(gòu)造的等離子體反應(yīng)器。
本發(fā)明已經(jīng)根據(jù)優(yōu)選實施方案進行說明，然而，可以理解的是，在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，可以對所述實施方案進行各種修改和改進。
權(quán)利要求
1.一種以可變效率提供電屏蔽的屏蔽，該屏蔽包括一個共用節(jié)點；一個整體屏蔽元件；和一個在共用節(jié)點和屏蔽片段之間連接的可變阻抗元件。
2.如權(quán)利要求1所述的屏蔽，其中可變阻抗元件的阻抗是可變的。
3.如權(quán)利要求1所述的屏蔽，其中可變阻抗元件的阻抗在不連續(xù)值之間變化。
4.如權(quán)利要求3所述的屏蔽，其中可變阻抗元件包括一個開關(guān)。
5.一種以可變效率提供電屏蔽的屏蔽，該屏蔽包括一個共用節(jié)點；互相隔離的多個屏蔽片段；和多個開關(guān)，每個開關(guān)在共用節(jié)點和多個屏蔽片段中單個的片斷之間連接，使得開關(guān)關(guān)閉后可以將其多個屏蔽片斷中單個的片斷連接到共用節(jié)點上。
6.如權(quán)利要求5所述的屏蔽，進一步包括置于底座上并連接到各個開關(guān)以控制開關(guān)的開和關(guān)的多路電路。
7.如權(quán)利要求5所述的屏蔽，其中每個開關(guān)通過一個阻抗元件間接連到共用節(jié)點上，使得每個開關(guān)關(guān)閉后可以將其多個屏蔽片斷中單個的片斷通過阻抗元件連接到共用節(jié)點上。
8.如權(quán)利要求5所述的屏蔽，其中多個屏蔽片段徑向排列成“扇形”構(gòu)造。
9.如權(quán)利要求8所述的屏蔽，其中共用節(jié)點以圓周狀沿徑向排列的多個屏蔽片段展開。
10.一種以可變效率提供電屏蔽的屏蔽系統(tǒng)，該屏蔽系統(tǒng)包括一個屏蔽；和一個與該屏蔽相連的控制界面；其中該屏蔽包括一個共用節(jié)點；互相隔離的多個屏蔽片段；和多個開關(guān)，每個開關(guān)在共用節(jié)點和多個屏蔽片段中單個的片斷之間連接，使得開關(guān)關(guān)閉后可以將其多個屏蔽片斷中單個的片斷連接到共用節(jié)點上；且其中該控制界面包括一條將共用節(jié)點連接到接地電位上的接地電路；和一條連接到每個開關(guān)上并發(fā)出指令信號從而在出現(xiàn)一個或多個先決條件的基礎(chǔ)上選擇性關(guān)閉多個開關(guān)的增量指令電路。
11.如權(quán)利要求10所述的屏蔽系統(tǒng)，其中先決條件包括預(yù)定時間隔離。
12.如權(quán)利要求10所述的屏蔽系統(tǒng)，其中先決條件包括判定提供產(chǎn)生并維持等離子體的能量的RF匹配網(wǎng)絡(luò)具有最佳的與等離子體耦合的能量。
13.如權(quán)利要求10所述的屏蔽系統(tǒng)，其中增量指令電路產(chǎn)生的指令信號關(guān)閉選中的開關(guān)，從而使得多個屏蔽片段中逐漸增加的部分通過共用節(jié)點與接地電位連接。
14.一種用于將賦能等離子體應(yīng)用在半導體制品上的等離子體反應(yīng)器，該等離子體反應(yīng)器包括一個反應(yīng)器主體，至少一部分反應(yīng)器主體由介質(zhì)材料制成；與反應(yīng)器主體相鄰的RF天線；連接到RF天線上以便將能量連到RF天線上的RF匹配網(wǎng)絡(luò)；和一個具有可變屏蔽效率、位于RF天線和反應(yīng)器主體之間的屏蔽；其中反應(yīng)器主體中的半導體制品用RF天線激發(fā)出的等離子體處理。
15.如權(quán)利要求14所述的等離子體反應(yīng)器，其中該屏蔽包括一個底座；一個位于底座上的共用節(jié)點；位于底座上且互相隔離的多個屏蔽片段；和多個開關(guān)，每個開關(guān)在共用節(jié)點和多個屏蔽片段中單個的片斷之間連接，使得開關(guān)關(guān)閉后可以將其多個屏蔽片斷中單個的片斷連接到共用節(jié)點上。
16.如權(quán)利要求14所述的等離子體反應(yīng)器，其中由介質(zhì)材料制成的部分反應(yīng)器主體包括由陶瓷材料制成的蓋子。
17.如權(quán)利要求14所述的等離子體反應(yīng)器，其中該屏蔽包括一塊導電板；和一個在導電板和接地電位之間連接的開關(guān)，使得開關(guān)關(guān)閉后能夠?qū)щ姲暹B接至接地電位。
18.如權(quán)利要求14所述的等離子體反應(yīng)器，其中該屏蔽包括一塊導電板；一個連接在接地電位上的阻抗元件；和一個在導電板和阻抗元件之間連接的開關(guān)，使得開關(guān)關(guān)閉后能夠通過阻抗元件將導電板連接至接地電位。
19.如權(quán)利要求14所述的等離子體反應(yīng)器，其中該屏蔽包括一塊導電板；一個在導電板和接地電位之間連接的可變阻抗元件。
20.一種用于將賦能等離子體應(yīng)用在半導體制品上的等離子體反應(yīng)器，該等離子體反應(yīng)器包括一個反應(yīng)器主體；與反應(yīng)器主體相鄰的RF天線；連接到RF天線上以便將能量連到RF天線上的RF匹配網(wǎng)絡(luò)；和一個具有可變屏蔽效率、位于RF天線和反應(yīng)器主體之間的屏蔽；其中反應(yīng)器主體中的半導體制品用RF天線激發(fā)出的等離子體處理；其中該屏蔽包括一個底座；一個位于底座上的共用節(jié)點；位于底座上且互相隔離的多個屏蔽片段；和多個開關(guān)，每個開關(guān)在共用節(jié)點和多個屏蔽片段中單個的片斷之間連接，使得開關(guān)關(guān)閉后可以將其多個屏蔽片斷中單個的片斷連接到共用節(jié)點上；且其中多個屏蔽片段徑向排列成“扇形”構(gòu)造，且共用節(jié)點以圓周狀沿徑向排列的多個屏蔽片段展開。
21.一種屏蔽的方法提供一個具有可變屏蔽效率的屏蔽；將屏蔽效率設(shè)置成最小值；和逐漸地增加該屏蔽的屏蔽效率。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中只有當RF匹配網(wǎng)絡(luò)成功地使耦合屏蔽附近的等離子體的能量最優(yōu)化時，屏蔽效率在前次屏蔽效率遞增后遞增。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中屏蔽效率在完成等離子體撞擊以在屏蔽附近形成等離子體后遞增。
24.一種蝕刻半導體制品的方法將半導體制品放入一個等離子體蝕刻室中；將屏蔽的屏蔽效率設(shè)置成最小值；使等離子體撞擊半導體制品；使該屏蔽的屏蔽效率從最小值增加到最大值。
25.一種將可變效率的電屏蔽改造成被RF天線包圍的半導體加工室的方法提供一種可變效率的電屏蔽；將該屏蔽安裝在加工室和RF天線之間；將該屏蔽通過界面連接到過程控制器上以建立對該屏蔽效率的控制。
全文摘要
一種用于等離子體反應(yīng)器(930)的法拉第屏蔽(300)具有可變的屏蔽效率。該屏蔽(300)被分成許多可以單獨選擇接地或非接地的屏蔽片段(320)。完全非接地和完全接地狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變的速率是可控的，從而在轉(zhuǎn)變過程中保持等離子反應(yīng)器(930)中穩(wěn)定的等離子環(huán)境。一旦完成等離子體撞擊，或使其能夠受制于之前屏蔽設(shè)置的成功匹配，屏蔽效率改變的時間速率就可控制在預(yù)定的速率。當法拉第屏蔽(320)完全接地時，通過降低室表面的濺射率從而降低了晶片上和室表面上的污染量。
文檔編號H01L21/3065GK1503856SQ02808264
公開日2004年6月9日 申請日期2002年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月14日
發(fā)明者M·F·戴維斯, F·胡施達郎, ┐錮, M F 戴維斯 申請人:應(yīng)用材料有限公司