CN101720497A - 可变容积等离子处理室和相关方法 - Google Patents

Abstract

一种等离子处理室，包括基片支撑件，其具有在该室内在基本上水平的方位支撑基片的顶部表面。该等离子处理室还包括许多伸缩构件，设在该室该基片支撑件边缘之外。该许多伸缩构件还以相对该基片支撑件的顶部表面的中心同心的方式设置。该许多伸缩构件的每个限定为在大体上垂直的方向独立移动，以便能调节该基片支撑件的顶部表面上方的开放容积，并由此能调节该基片支撑件的顶部表面上方的开放容积内的等离子状态。

Description

可变容积等离子处理室和相关方法

背景技术

半导体晶片(“晶片”)制造通常包括将晶片暴露于等离子以允许等离子的反应性组分改变晶片的表面，例如，从晶片表面未受保护的区域去除或蚀刻材料。由等离子制造工艺得到的晶片特性取决于工艺条件，包括在整个晶片表面上的等离子密度分布。另外，因为在晶片表面的特定部分与等离子之间的相当多反应与该晶片表面特定部分上方的等离子密度成正比，所以等离子密度分布的变化会产生中心-边缘晶片一致性问题。这种中心-边缘晶片一致性问题会不利地影响每个晶片上的模片成品率。

晶片制造中的目的包括优化每个晶片的模片成品率和以尽可能完全相同的方式制造每一个相同类型的晶片。为了实现这些目标，需要控制跨越晶片的等离子密度分布并由此控制跨越晶片的蚀刻一致性。先前的等离子处理技术试图为特定的等离子室构造建立工艺窗口，其能够在整个晶片上产生可以接受的蚀刻一致性。这种工艺窗口传统上通过参数如压力范围、气体流量范围、晶片温度范围以及功率等级范围等确定。经验表明给定的工艺窗口受到等离子室的实体硬件构造的限制。因而，落在利用给定的等离子室能够得到的工艺窗口之外的等离子蚀刻操作就要求使用另外一种具有不同实体硬件构造和相应不同工艺窗口的等离子室。

取得和维护具有不同实体硬件构造而努力想增加总的等离子工艺窗口容量的多等离子室将会昂贵到望而生畏。因而，寻求一种解决方案以扩展给定等离子室的工艺窗口容量。

发明内容

在一个实施例中，公开一种等离子处理室。该室包括基片支撑件，其具有限定为在该室内在基本上水平的方位支撑基片的顶部表面。该室还包括许多设在该室内、该基片支撑件边缘之外的伸缩构件。该伸缩构件还设置为与该基片支撑件的顶部表面的中心同心。该伸缩构件每个限定为在基本上垂直的方向独立移动以便能够调节该基片支撑件的顶部表面上方的开放容积。

在另一实施例中，公开一种等离子处理系统。该系统包括室，其具有限定为在该室内在基本上水平的方位支撑基片的基片支撑件。该室还包括许多设在该室内、该基片支撑件边缘之外的伸缩构件。该许多伸缩构件每个限定为在基本上垂直的方向独立移动以便能够改变该基片支撑件上方的开放容积。该系统还包括计量器，限定为检测将在该基片支撑件上方的开放容积内生成的等离子的状态。该计量器还限定为生成指示该等离子状态的信号。该系统进一步包括控制系统，限定为根据由该计量器生成的信号控制该许多伸缩构件的移动，以便维持该开放容积内的目标等离子状态。

在另一实施例中，公开一种用于基片等离子处理的方法。该方法包括将基片设在室内的基片支撑件上的步骤。该方法还包括定位设在该室内、该基片支撑件边缘外的许多伸缩构件的步骤，以便在该基片支撑件上方建立指定的开放容积。该方法进一步包括将该基片暴露于该基片支撑件上方的开放容积内的等离子。

本发明的这些和其他特征将在下面结合附图、作为本发明示例说明的具体描述中变得更加明显。

附图说明图1A是示出按照本发明一个实施例，通过等离子处理室中心的纵向剖视图的图解；图1B-1D是示出按照本发明一个实施例，伸缩构件在图1A的室中移动的向下顺序的图解；图1E-1G是示出按照本发明一个实施例伸缩构件在图1A的室中移动的向上顺序的图解；图2是示出按照本发明一个实施例，径向厚度变化的伸缩构件的图解；图3是示出按照本发明一个实施例，形状变化的伸缩构件的图解；图4A-4B是示出按照本发明一个实施例，具有与伸缩构件形成对照的可移动衬垫的室的图解，；图5A是示出按照本发明一个实施例，包括原位设在该室内该基片支撑件的顶部表面下方的伸缩构件的室的图解；图5B-5D是示出按照本发明一个实施例，伸缩构件在图5A的室中移动的向上顺序的图解；图5E-5G是示出按照本发明一个实施例，伸缩构件在图5A的室中移动的向下顺序的图解，；图6是示出按照本发明一个实施例的等离子处理系统的图解，其限定为根据等离子状态以动态方式控制该伸缩构件在该室的位置；以及图7示出按照本发明一个实施例，基片等离子处理方法的流程图。

具体实施方式

在下面的描述中，阐述许多具体细节以提供对本发明的彻底理解。然而，对于本领域技术人员，显然，本发明可不利用这些具体细节的一些或者全部而实施。在有的情况下，公知的工艺步骤和/或结构没有说明，以避免不必要的混淆本发明。

图1A是示出按照本发明一个实施例，通过等离子处理室100(下文中称为“室”)中心的纵向剖视图的图解。应当理解该室100限定为大体上径向对称。该室100由围壁101形成，其包括侧壁、顶壁和底壁。等离子源103以流动方式连接到该室100顶部中的开口。该等离子源103还流动方式连接到工艺气体源，如箭头113所示。该等离子源103用来将该工艺气体转变为化学物质，转而将该物质施加到该室100以便在该室100内建立等离子107。该室进一步限定为以流动方式连接到真空源，如箭头115所示，以能够从该室100排除该工艺气体。在大多数情况下，该等离子源103产生用来蚀刻基片111(例如，半导体晶片)的等离子117的大部分化学物质。

该室100还包括具有波状外形的内表面的顶部衬垫105，该内表面限定为优化从该等离子源103进入该室100的等离子107流。并且，在一个实施例中，该顶部衬垫105是限定为被加热。应当理解如图1A所示的顶部衬垫105的形状作为示例提供。在别的实施例中，该顶部衬垫105实际上可呈现任何为了促进该室100内等离子工艺所需的形状。

该室100进一步包括基片支撑件109，其具有顶部表面，限定为在该室100内在基本上水平的方位支撑该基片111。该基片支撑件109限定为在该室100中静止。在一个实施例中，该基片支撑件109限定为集成机械基片卡紧机构的支座。在另一实施例中，该基片支撑件109限定为静电卡盘(ESC)，其集成静电基片卡紧机构。

另外，在一个实施例中，该基片支撑件109限定为射频(RF)通电的电极。该RF通电的基片支撑件109生成偏置电压，以向该等离子107内的带电组分提供指向，从而将该带电组分向下吸引到该基片支撑件109。由该RF通电的基片支撑件109生成的偏压对某些等离子工艺有益，如该基片111的离子辅助各向异性蚀刻。在一个实施例中，该RF通电的基片支撑件109生成该等离子107内大多数带电物质，而该等离子内别的反应性物质例如，自由基，主要由该等离子源103生成。另外，利用该RF通电的基片支撑件109，该等离子107电容耦合于该基片支撑件109，因此使得该RF通电的基片支撑件109能够在该基片111水平上生成额外的等离子107。

此外，在一个实施例中，该基片支撑件109可以是温度可控的。例如，在一个实施例中，该基片支撑件109的温度可以控制为将该基片111上的温度保持在从大约-150℃至大约100℃范围的指定温度。

该室100进一步包括许多伸缩构件2a、2b、2c。该伸缩构件2a、2b、2c设在该室100内、基片支撑件109边缘外。更具体地，最里面的那个伸缩构件2c设为在该基片支撑件109边缘外径向位置外接该基片支撑件109。并且，最外面的伸缩构件2a设为邻近该室100的侧壁。此外，该伸缩构件2a、2b、2c在该室100内设为与该基片支撑件109的顶部表面的中心同心。尽管图1A中描述的示范性实施例示出三个伸缩构件2a、2b、2c，但是应当认识到别的实施例实际上可以采用任何数量的伸缩构件。

在一个实施例中，该伸缩构件2a、2b、2c限定为同心圆柱体。然而，应当理解该伸缩构件2a、2b、2c可限定为别的几何形状，只要该伸缩构件2a、2b、2c相对该基片支撑件109的顶部表面的中心同心设置并且设在该基片支撑件109的边缘外。

该伸缩构件2a、2b、2c每个限定为在基本上垂直的方向独立移动，以能够调节该室100内该基片支撑件109的顶部表面上方的开放容积。应当认识到，调节该基片支撑件109的顶部表面上放的开放容积对应调节可在该室100内获得的用于该等离子107的容积。另外的，根据该伸缩构件2a、2b、2c的导电性和连接性，它们在该室100内的垂直位置会影响可以得到的用于从该基片支撑件109发出的RF功率的RF返回路径。

如下面进一步描述的，由该伸缩构件2a、2b、2c垂直调节引起的该室实体构造的机械调节影响跨越该基片111分布的等离子107。因而，该伸缩构件2a、2b、2c的垂直位置可用来调节跨越该基片111的等离子107一致性，并相应地调节跨越该基片111的蚀刻一致性。并且，因为该伸缩构件2a、2b、2c的垂直位置可在等离子工艺之前或期间调节，所以可相应地在等离子工艺之前或期间调节跨越该基片111的等离子107一致性。

在图1A的实施例中，该伸缩构件2a、2b、2c的原位限定在该室100的上部区域。在一个实施例中，该伸缩构件2a、2b、2c的每个应当在该原位以能够将该基片111输入和输出该室100。该伸缩构件2a、2b、2c每个限定为从该原位向下独立移动以便调节该基片支撑件109的顶部表面上方的开放容积，该容积可被该等离子107占据。

该伸缩构件2a、2b、2c限定为以连续伸缩的方式移动以便避免在该伸缩构件2a、2b、2c任一个之外形成等离子腔(pocket)。为了确保避免这种等离子腔，除了最外面的伸缩构件2a之外的该伸缩构件2b、2c每个都限定为将其从原位的移动限制为其直接围绕的伸缩构件的位置。例如，伸缩构件2b将其离开原位的垂直移动限制为伸缩构件2a从原位移动的距离。类似地，伸缩构件2c将其离开原位的垂直移动限制为伸缩构件2b从原位移动的距离。伸缩构件2a、2b、2c移动的向下顺序是从外侧到内侧。伸缩构件移动2a、2b、2c的这个向下顺序在图1B至1D中描述。伸缩构件2a、2b、2c移动的向上顺序从内侧到外侧。伸缩构件2a、2b、2c移动的这个向上顺序在图1E至1G中描述。

图1B示出该室100中伸缩构件2a从原位向下移动，如箭头121所示。应当认识到尽管该伸缩构件2a示为移动到其完全向下的程度(full downward extent)，但是该伸缩构件2a、2b、2c每个的移动距离小于其完全向下的程度。例如，在一个实施例中，步进电机用来移动该伸缩构件2a、2b、2c的每个。该步进电机可控制为使得每个伸缩构件2a、2b、2c可处于其原位和其完全向下的程度之间的任何垂直位置，只要在这些伸缩构件2a、2b、2c任一个外侧避免出现等离子腔。由该步进电机提供的划距表示一个确定能够将该基片支撑件109的顶部表面上方的开放容积控制到多大精度的变量。并且，该伸缩构件2a、2b、2c的垂直位置调节的量和速率表示依赖于工艺的参数。

图1C示出该室100中伸缩构件2b从原位向下移动，如箭头123所示。图1D示出该室100中伸缩构件2c从原位向下移动，如箭头125所示。而且，应当认识到伸缩构件2a、2b、2c以从外侧到内侧的顺序向下移动。

图1E示出该室100中伸缩构件2c向上移动回到原位，如箭头127所示。图1F示出该室100中伸缩构件2b向上移动回到原位，如箭头129所示。图1G示出该室100中伸缩构件2a向上移动回到原位，如箭头131所示。而且，应当认识到伸缩构件2a、2b、2c以从内侧到外侧的顺序向上移动。

尽管在图1A至1G中伸缩构件2a、2b、2c描述为具有大体上类似的径向厚度，但是在别的实施例中，伸缩构件2a、2b、2c每个的径向厚度可以变化。图2示出按照本发明一个实施例，该室100集成径向厚度变化的伸缩构件2a、2b、2c。在图2的实施例中，该伸缩构件2a、2b、2c每个限定为具有不同的径向厚度，即该伸缩构件2a、2b、2c的径向厚度随着相对该基片支撑件109的径向位置增加而增加。在另一实施例中，该多个不同伸缩构件限定为具有实质上相同的体积，因此需要它们的径向厚度变化。并且，应当认识到不同的伸缩构件厚度提供对该基片支撑件109的顶部表面上方开放容积更精细的控制。例如，提供更里面的伸缩构件具有更薄的径向厚度可以更精细的控制对可用于该等离子107的开放容积的调节。

在一个实施例中，该伸缩构件2a、2b、2c每个由导电材料形成并且与接地电势电气连接。例如，在各种不同实施例中，该伸缩构件2a、2b、2c可由金属形成，尤其是，如铝、阳极氧化铝、镀铝。然而，应当认识到在别的实施例中，该伸缩构件2a、2b、2c可由实质上任何与该室100内存在的等离子处理环境相容的金属形成。

该导电伸缩构件2a、2b、2c可为从该基片支撑件109发出的RF功率提供RF返回路径。因而，该伸缩构件2a、2b、2c的垂直位置，即，该伸缩构件2a、2b、2c与该基片支撑件109的临近程度将影响从该RF通电的基片支撑件109发出经过该室100的RF功率的指向。

当所有伸缩构件2a、2b、2c在原位时，在该基片111水平的等离子107的容积最大，以及该基片支撑件109和该室100的接地侧壁之间的距离最大。因而，当该伸缩构件2a、2b、2c在原位时，到该室100的接地侧壁的RF返回路径最长。所以，该基片支撑件109和该室100的侧壁之间的RF耦合最低。

当外面的伸缩构件2a降低，该基片支撑件109和该接地电势之间的距离有效降低，由此增加在该基片支撑件109边缘的RF耦合，其相应地增加在该基片支撑件109边缘的等离子107密度。当中间和里面的伸缩构件2b和2c分别下降时，在该基片支撑件109边缘的RF耦合变得越来越强。因而，跨越该基片支撑件109(和基片111)的等离子107一致性随着该伸缩构件2a、2b、2c垂直位置的调节而改变，即，随着每个接地伸缩构件2a、2b、2c与该基片支撑件109的临近度的调节而改变。由于更高的等离子密度通常对应该基片111上更高的蚀刻速率，该伸缩构件2a、2b、2c提供有效的方式来调谐跨越该基片111的蚀刻一致性。换句话说，接地伸缩构件2a、2b、2c可用来修正在某些等离子蚀刻应用中发现的“边缘缓慢”问题。

在另一实施例中，该伸缩构件2a、2b、2c每个由介电材料形成，即电绝缘材料。例如，在各种不同实施例中，该伸缩构件2a、2b、2c可由如，尤其是，氧化铝、氮化铝或硅氧化物(石英)的介电材料形成。然而，应当认识到在别的实施例中，该伸缩构件2a、2b、2c可由实质上任何与该室110中存在的等离子工艺环境相容的介电材料形成。

与之前讨论的导电伸缩构件2a、2b、2c不同，该介电伸缩构件2a、2b、2c阻止该基片支撑件109和该室100的接地侧壁之间的RF耦合。当阻止或降低该基片支撑件109和该室100的接地侧壁之间的RF耦合时，在该基片支撑件109边缘的等离子密度增加。因而，随着该介电伸缩构件2a、2b、2c降低，该基片支撑件109和该室100的侧壁之间的介电材料厚度增加，该基片支撑件109和该室100的侧壁之间的RF耦合强度降低，以及该基片支撑件109边缘处的等离子密度降低。应当认识到因为该介电伸缩构件2a、2b、2c可用来降低在该基片支撑件109边缘处的等离子密度，所以该介电伸缩构件2a、2b、2c可用来修正在某些等离子蚀刻应用中发现的“边缘快速”问题。

在另一实施例中，该伸缩构件2a、2b、2c每个可由导电材料或介电材料两者之一形成，从而该伸缩构件2a、2b、2c共同表示导电和介电伸缩构件的组合。例如，在一个实施例中，该里面的伸缩构件2c可由介电材料形成，而另外的外面的伸缩构件2a和2b由导电材料形成。在这个实施例中，该导电(并接地)的外面的伸缩构件2a和2b可从它们的原位移动到接近该基片支撑件109边缘的位置。并且，在这个实施例中，里面的介电伸缩构件2c可移动从其原位到其完全展开位置的距离的一部分。因此，在这个实施例中，该外面的导电伸缩构件2a和2b移动以增加该基片支撑件109边缘处的RF耦合，而里面的介电构件2c移动有限的距离以影响基片支撑件109上方可用于等离子的容积，而不会阻止该基片支撑件109边缘处的RF耦合。应当认识到，上面描述的实施例是作为示例提供的。在别的实施例中，该伸缩构件2a、2b、2c可限定为介电和导电材料不同的组合，并且可以许多方式设定，以便对于给定的工艺化学制剂和制法对该等离子容积和RF耦合产生特定的影响。

表面重组使得该等离子107内的离子化气体分子和基团在该室100内每个表面被中和，而不管该表面处的材料是导电或是介电。因而，表面重组使得该等离子107在该室内每个表面处被熄灭。所以，该伸缩构件2a、2b、2c相对该基片支撑件109的移动影响基片111水平的等离子107一致性。然而，表面重组被认为是对等离子107密度的第二阶效应，而该RF耦合代表第一阶效应。因而，对于该导电和接地伸缩构件2a、2b、2c，与该伸缩构件2a、2b、2c关联的表面复合效应用来缓和由该基片支撑件109和该伸缩构件2a、2b、2c之间RF耦合增加导致的在该基片支撑件109边缘处等离子107密度的增加。相反地，对于该介电伸缩构件2a、2b、2c，与该伸缩构件2a、2b、2c相关联的表面复合效应用来强化由该基片支撑件109和该室100的侧壁之间RF耦合降低导致的在该基片支撑件109边缘处等离子107密度的降低。

如上面所讨论的，该伸缩构件2a、2b、2c的设置使得能够调节该基片支撑件109和支撑在其上的基片111上方的开放容积。并且，该伸缩构件2a、2b、2c的设置使得能够调节该基片支撑件109边缘处的RF耦合，由此能够调节在该基片支撑件109和支撑在其上的基片111两者边缘处的等离子密度。所以，该伸缩构件2a、2b、2c的设置可用来调谐跨越该基片111的蚀刻一致性。通过上、下移动该伸缩构件2a、2b、2c，可以确定该伸缩构件2a、2b、2c的位置，其为工艺化学制剂和制法提供最佳的跨越该基片111的蚀刻一致性。实质上，该伸缩构件2a、2b、2c应当设定为找到该基片支撑件109上方的开放容积和该RF通电的基片支撑件109与接地电势临近度之间的最佳平衡点。

应当理解，尽管在图1A-1G和2中描述的示范性伸缩构件2a、2b、2c示为一系列同心的中空直圆柱体，但是在别的实施例中，该伸缩构件2a、2b、2c可限定为具有不同的形状。图3示出按照本发明一个实施例，该室100结合变化形状的伸缩构件2a、2b、2c。在图3的实施例中，径向位置最接近该基片支撑件的伸缩构件2c限定为具有波状外形的内表面轮廓。伸缩构件2c的该波状外形的内表面轮廓可限定为优化与该基片支撑件109耦合的RF功率的一致性和/或优化该室内的气流动态。在别的实施例中，每个伸缩构件2a、2b、2c的形状可单独限定以优化该等离子工艺。例如，每个伸缩构件2a、2b、2c的形状可限定为使通过该室100的气流为流线型和/或优化该等离子107内离子和基团的一致性。应当认识到每个伸缩构件2a、2b、2c的形状可以实质上任何能够满足工艺要求的方式限定。

在图1A-1G、2和3的实施例中，该伸缩构件2a、2b、2c的原位限定在衬垫105内。图4A-4B示出按照本发明一个实施例，该室100具有与伸缩构件对着的可移动衬垫401。该可移动衬垫401限定为起到类似该伸缩构件2a、2b、2c的作用，如先前关于图1A-1G、2和3所描述的。图4A中，该可移动衬垫401示为处于该室100顶部的原位中。图4B中，该可移动衬垫401示为向下移向该基片支撑件109，如箭头403所示。

如果该可移动衬垫401由导电材料形成并电气连接到接地电势，那么该衬垫401朝向该RF通电的基片支撑件109的移动将用来增加该基片支撑件109边缘处的RF耦合，由此增加该基片支撑件109边缘处的等离子密度。然而，如果该可移动衬垫401由介电材料形成，衬垫401朝向该RF通电的基片支撑件109的移动将用来降低该基片支撑件109边缘处的RF耦合，由此降低该基片支撑件109边缘处的等离子密度。

图5A示出按照本发明一个实施例，包括伸缩构件5a、5b、5c的室100，它们的原位设在该室100内该基片支撑件109的顶部表面下方的区域内。在图5A所示的实施例中，每个伸缩构件5a、5b、5c限定为从原位独立向上移动，以便能调节该基片支撑件109的顶部表面上方的开放容积。应当理解该伸缩构件5a、5b、5c具有与之前关于图1A-1G、2和3所讨论的该伸缩构件2a、2b、2c相同的特征和功能。

该伸缩构件5a、5b、5c限定为以顺次伸缩的方式移动以避免在该伸缩构件5a、5b、5c任一个之外形成等离子腔。为了确保避免这种等离子腔，除最外面的伸缩构件5a之外的该伸缩构件5b、5c的每个限定为使其从原位的移动限制为到直接围绕伸缩构件的位置。例如，将伸缩构件5b从原位的垂直移动限制为该伸缩构件5a从原位移动的距离。类似地，将伸缩构件5c从原位的垂直移动限制为伸缩构件5b从原位移动的距离。伸缩构件5a、5b、5c移动的向上顺序是从外侧到内侧。伸缩构件5a、5b、5c移动的这个向上顺序在图5B至5D中描述。伸缩构件5a、5b、5c移动的向下顺序是从内侧到外侧。伸缩构件5a、5b、5c移动的这个向下顺序在图5E至5G中描述。

图5B示出该室100中伸缩构件5a从原位向上移动，如箭头501所示。应当认识到，尽管该伸缩构件5a示为移动到其完全上升的程度，但是各该伸缩构件5a、5b、5c可移动至小于其完全上升的程度的距离。例如，在一个实施例中，步进电机用来移动每个伸缩构件5a、5b、5c。该步进电机可控制为使得每个伸缩构件5a、5b、5c可处于其原位和完全上升的程度之间的任何垂直位置，只要避免在该伸缩构件5a、5b、5c任一个之外形成等离子腔。该步进电机所提供的划距表示一个确定能够将该基片支撑件109的顶部表面上方的开放容积控制到多大精度的变量。并且，该伸缩构件5a、5b、5c的垂直位置调节的量和速率表示依赖于工艺的参数。

图5C示出该室100中伸缩构件5b从原位向上移动，如箭头503所示。图5D示出该室100中伸缩构件5c从原位向上移动，如箭头505所示。而且，应当认识到伸缩构件5a、5b、5c以从外侧到内侧的顺序向上移动。

图5E示出该室100中伸缩构件5c向下移动回原位，如箭头507所示。图5F示出该室100中伸缩构件5b向下移动回原位，如箭头509所示。图5G示出该室100中伸缩构件5a向下移动回原位，如箭头511所示。而且，应当认识到伸缩构件5a、5b、5c以从内侧到外侧的顺序向下移动。

在一个实施例中，该伸缩构件2a、2b、2c、5a、5b、5c限定为可温控。加热该伸缩构件2a、2b、2c、5a、5b、5c用来减少沉积在其上的材料并还可用来排斥该等离子107内的中性物质。在一个实施例中，该伸缩构件2a、2b、2c、5a、5b、5c限定为使它们的温度控制在大约-40℃至大约300℃的范围。应当认识到，将该伸缩构件2a、2b、2c、5a、5b、5c所保持的具体温度建立在工艺要求的基础上。另外，在一个实施例中，一个或多个该伸缩构件2a、2b、2c、5a、5b、5c可限定为包括嵌入的磁体以增强等离子107形成。例如，在一个实施例中，该伸缩构件可限定为永磁体，装入与该等离子工艺环境相容的材料中，如碳化硅、铝或镀铝。

应当认识到该伸缩构件，如这里所述，提供关于跨越该基片的蚀刻一致性的额外的控制能力。通过改变该伸缩构件相对该基片支撑件的位置，可以可控的方式操纵该等离子可得到的在该室占据的开放容积以及通过该室的RF返回路径，并对该跨越基片的等离子一致性具有对应的影响。在一个实施例中，该伸缩构件可在执行等离子工艺之前设在所需要的位置，并且可在多个等离子工艺之间调节。在另一实施例中，该伸缩构件的位置可在等离子工艺期间调节。

图6示出按照本发明一个实施例的等离子处理系统600，限定为根据等离子状态以动态方式控制该伸缩构件在该室内的位置。该系统600包括该室100，其具有限定为该室100内在基本上水平的方位支撑该基片111的基片支撑件109。该室100还包括许多伸缩构件，设在该室100内该基片支撑件109边缘之外。在各种不同实施例中，该伸缩构件可对应具有上部原位的伸缩构件2a、2b、2c，具有下部原位的伸缩构件5a、5b、5c，或可移动衬垫401。不管具体的实施例怎样，各该伸缩构件限定为在大体上竖直方向独立移动以便能够改变该基片支撑件上方的开放容积109。

该系统600还包括计量器601，限定为监测该基片支撑件109上方的开放容积内等离子107的状态并产生指示该等离子状态的信号。在一个实施例中，该计量器601限定为检测该基片111表面上的特定响应。该特定基片表面响应可通过该等离子的光发射光谱的变化、该基片处偏压的变化、整个RF回路阻抗的变化或实际上任何指示特定基片表面响应的信号来标示。

该系统600进一步包括控制系统603，限定为按照由该计量器601生成的信号指引该伸缩构件的移动，以便保持该基片支撑件109上方的开放容积内的等离子状态。因此，该控制系统603限定为基于由该计量器601所监测的等离子实时状态而以动态方式指引该室内该伸缩构件的移动。

图7示出按照本发明一个实施例，一种用于基片等离子处理的方法的流程图。该方法包括步骤701，其中将基片设在室内的基片支撑件上。在一个示范性的实施例中，图7的方法是用这里描述的室100进行。步骤703中，定位设在该室内该基片支撑件边缘之外的许多伸缩构件以便建立指定的基片支撑件上方的开放容积。该方法进一步包括步骤705，用于将该基片暴露于该基片支撑件上方的开放容积内的等离子。在一个实施例中，进行步骤707以监测该室内的等离子状态。然后进行步骤709以响应所监测到的等离子状态来控制该室内该伸缩构件的移动，以便保持目标等离子状态。在步骤709，顺次移动该伸缩构件以避免在该伸缩构件任一个之外形成等离子腔。

应当理解尽管本发明通过关于等离子蚀刻应用的示例描述，但是本发明不限于用于等离子蚀刻应用。本发明可用于实际上任何类型的等离子应用。例如，本发明可用于，尤其是，等离子增强化学气相沉积(PECVD)应用或有机金属化学气相沉积(MOCVD)应用。另外，在非等离子应用中，如化学气相沉积(CVD)，正处理的基片上方的开放容积的动态变化可影响工艺参数，其转而使得该基片水平的工艺一致性在改变。因而，还可在非等离子应用和相关装置中有用地实现由这里公开的伸缩构件所提供的容积可变能力。

尽管本发明参照多个实施方式描述，但是可以理解，本领域的技术人员在阅读之前的说明书以及研究了附图之后将会实现各种改变、增加、置换及其等同方式。所以，其意图是下面所附的权利要求解释为包括所有这样的落入本发明主旨和范围内的改变、增加、置换和等同物。

Claims (21)

1.一种等离子处理室，包括：

基片支撑件，具有限定为在该室内在基本上水平的方位支撑基片的顶部表面；和

许多伸缩构件，设在该室内、该基片支撑件边缘之外并与该基片支撑件的顶部表面的中心同心，该许多伸缩构件每个限定为在基本上垂直的方向独立移动以便能够调节该基片支撑件的顶部表面上方的开放容积。

2.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中该许多伸缩构件限定为同心圆柱体。

3.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中该许多伸缩构件是三个伸缩构件。

4.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中该许多伸缩构件每个限定为具有不同的径向厚度从而该许多伸缩构件的径向厚度随着相对该基片支撑件径向位置的增加而增加。

5.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中径向位置最靠近该基片支撑件的伸缩构件包括内表面轮廓，其限定为优化该室内的射频功率耦合一致性和气流动态。

6.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中该许多伸缩构件每个由导电材料形成并电气连接到接地电势。

7.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中该许多伸缩构件每个由介电材料形成。

8.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中该许多伸缩构件的至少一个由介电材料形成以及该许多伸缩构件的至少一个由连接到接地电势的导电材料形成。

9.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中该许多伸缩构件的原位限定在该室的上部区域内，该许多伸缩构件每个限定为从原位独立向下移动，以能够调节该该基片支撑件的顶部表面上方的开放容积。

10.根据权利要求9所述的等离子处理室，其中该许多伸缩构件中除了最外面的伸缩构件之外的每个被限定使其从原位的移动限制为到其直接围绕伸缩构件的位置。

11.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中该许多伸缩构件的原位限定在该基片支撑件的顶部表面下方的室区域内，该许多伸缩构件每个限定为从原位独立向上移动，以便能调节该该基片支撑件的顶部表面上方的开放容积。

12.一种等离子处理系统，包括：

室，限定为包括，

基片支撑件，限定为在该室内在基本上水平的方位支撑基片，

许多伸缩构件，其设在该室内、该基片支撑件边缘之外，该许多伸缩构件每个限定为在基本上垂直的方向独立移动以便能够改变该基片支撑件上方的开放容积；

计量器，限定为检测将在该开放容积内生成的等离子的状态并产生显示系统状态的信号；和

控制系统，限定为根据由该计量器生成的信号指引该许多伸缩构件的移动，以便维持该开放容积内的目标等离子状态。

13.根据权利要求12所述的等离子处理系统，其中该许多伸缩构件限定为同心圆柱体。

14.根据权利要求12所述的等离子处理系统，其中该基片支撑件限定为射频通电电极。

15.根据权利要求14所述的等离子处理系统，其中该许多伸缩构件每个由金属形成并电气连接到接地电势，从而该许多伸缩构件相对该基片支撑件的移动影响射频功率回路。

16.根据权利要求12所述的等离子处理系统，其中该许多伸缩构件限定为顺次移动以避免在该许多伸缩构件任一个之外形成等离子腔。

17.一种用于基片等离子处理的方法，包括：

将基片设在室内的基片支撑件上；

定位设在该室内、该基片支撑件边缘外的许多伸缩构件的步骤，以便在该基片支撑件上方建立指定的开放容积；和

将该基片暴露于该基片支撑件上方的开放容积内的等离子。

18.根据权利要求17所述的用于基片等离子处理的方法，进一步包括：

将该许多伸缩构件加热到指定的温度。

19.根据权利要求17所述的用于基片等离子处理的方法，进一步包括：

移动该许多伸缩构件以调节该基片支撑件上方的开放容积，由此调节跨越该基片的等离子一致性。

20.根据权利要求19所述的用于基片等离子处理的方法，进一步包括：

监测等离子的状态；和

响应该监测控制该许多伸缩构件的移动以保持目标等离子状态。

21.根据权利要求19所述的用于基片等离子处理的方法，其中该许多伸缩构件顺次移动以避免在该许多伸缩构件任一个之外形成等离子腔。

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