CN104217915A - 等离子体处理装置的包括流动的保护性液体层的室壁 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及等离子体处理装置的包括流动的保护性液体层的室壁。具体地，半导体等离子体处理装置包括在其中处理半导体衬底的真空室、与该真空室流体连通以将工艺气体供给到所述真空室中的工艺气体源、以及适于在真空室中将工艺气体激励成等离子体状态的RF能量源。该装置还可包括室壁，其中所述室壁包括用于将等离子体兼容液体供给到其暴露于等离子体的表面的机构，其中等离子体兼容液体流经暴露于等离子体的表面从而在暴露于等离子体的表面上形成流动的保护性液体层。液体供给器将等离子体兼容液体输送到室壁。

Description

等离子体处理装置的包括流动的保护性液体层的室壁
技术领域
本发明涉及等离子体处理装置的真空室的室壁。更具体地，本发明涉及包括在室壁的暴露于等离子体的表面上流动的液体的室壁，其中该液体在该表面上形成流动的保护性液体层。
背景技术
在半导体材料处理领域中，包括真空处理室的半导体等离子体处理装置被使用，例如，用于衬底上的各种材料的蚀刻和沉积，比如等离子体蚀刻或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。这些工艺中的使用腐蚀和/或消蚀工艺气体和/或等离子体的一些工艺使得在该室的内表面上形成残留物，这会导致不均匀的衬底处理，和/或导致室部件磨损，以及在该室中进行处理的衬底的颗粒和/或金属污染。因此，希望的是，室的内表面可减少残留物的形成，以及在室的内表面暴露于腐蚀和/或消蚀气体和等离子体时可抵抗这种气体和等离子体。
发明内容
本文公开了半导体等离子体处理装置，该装置包括在其中处理半导体衬底的真空室、与该真空室流体连通以将工艺气体供给到所述真空室中的工艺气体源、以及适于在真空室中将工艺气体激励成等离子体状态的RF能量源。该装置还可包括室壁，其中所述室壁包括用于将等离子体兼容液体供给到其暴露于等离子体的表面的机构(means)，其中所述等离子体兼容液体流经所述暴露于等离子体的表面以便在所述暴露于等离子体的表面上形成流动的保护性液体层，且该装置还可包括将所述等离子体兼容液体输送到部件的液体供给器。
本文还公开了在真空室中处理半导体衬底的同时在等离子体处理装置中的室壁的暴露于等离子体的表面上形成流动的保护性液体层的方法。该方法包括将等离子体兼容液体从流体供给器供给到室壁的一部分且使所述液体流经所述室壁的暴露于等离子体的表面以在所述室壁的暴露于等离子体的表面上形成流动的保护性液体层，同时在所述真空室中等离子体处理所述半导体衬底。
附图说明
图1A和1B各自示出了可以用来实施本文中所提供的实施方式的电感耦合等离子体处理装置的实施方式。
图2A示出了可以用来实施本文中所提供的实施方式的等离子体处理装置的实施方式。图2B示出了可以用来实施本文中所提供的实施方式的等离子体处理装置的实施方式。图2C示出了可以用来实施本文中所提供的实施方式的暴露于等离子体的表面。图2D示出了可以用来实施本文中所提供的实施方式的等离子体处理装置的实施方式。图2E示出了可以用来实施本文中所提供的实施方式的暴露于等离子体的表面。
图3示出了可以用来实施本文中所提供的实施方式的液体输送组件的示意图。
具体实施方式
集成电路器件的制造包括使用等离子体处理装置。一种等离子体处理装置可以包括真空室，并且可以被配置为执行半导体处理步骤，如蚀刻半导体衬底的选定层或在半导体衬底的表面上沉积材料。
一种等离子体蚀刻工艺可包含若干步骤，其中，将要素压强、工艺气体和功率组合，以在真空室中产生被激发的化学物质。蚀刻剂气体混合物的被激发的化学物质，也称为等离子体，其含有自由基、离子和中性粒子，它们与衬底上的暴露区域在不同程度上相互作用，暴露区域既没有被硬掩模也没有被光致抗蚀剂覆盖和保护的区域。等离子体的成分与衬底的暴露材料的相互作用使未被覆盖的区域的材料有效地去除。使用偏置电压使离子具有向表面加速的方向性，从而提供了明显的各向异性蚀刻。使用各向异性蚀刻可以使例如通孔和沟槽等特征形成在衬底上的复合叠摞层中，其中在特征侧壁层上形成钝化层可以保护特征侧壁不受蚀刻反应的影响。蚀刻气体通常包含用于化学蚀刻的含卤素气体和用于钝化的含氧气体和/或聚合物。钝化层可以是聚合物型的或通过在特征侧壁上的沉积或特征侧壁的氧化而形成的含有氧化硅(SiOx型膜)的氧化膜。
沉积过程可以包括原子层沉积或等离子体增强化学气相沉积，其中，在衬底上沉积电介质膜或导电膜。在等离子体增强沉积中，在升高的温度下，在衬底的附近，气态反应物之间的化学反应导致等离子体产生，之后形成沉积物质，其中，电介质膜或导电膜得以形成。
等离子体处理装置的设计者面临的一个挑战是，等离子体处理条件可以造成对真空室的暴露于等离子体的表面的显著的离子轰击。这种离子轰击结合等离子体化学过程和/或蚀刻副产物可对真空室的暴露于等离子体的表面产生显著的消蚀、腐蚀和腐蚀-消蚀。其结果是，表面材料通过物理和/或化学侵蚀除去，该侵蚀包括消蚀、腐蚀和腐蚀-消蚀。这种侵蚀会导致问题，包括缩短部件的寿命、增加部件的成本、微粒污染、衬底上的过渡金属污染以及工艺漂移。
等离子体处理装置的设计者面临的另一个挑战是，在等离子体中产生的物质可导致在真空室中的内表面(如室壁的暴露于等离子体的表面)上形成残留物。例如，在蚀刻工艺期间，在等离子体中产生反应性物质，其中所述反应性物质扩散到被刻蚀的材料(即膜)的表面上。反应性物质被吸附到被蚀刻的材料的表面上，其中发生化学反应，导致蚀刻副产物的形成。蚀刻副产物从被蚀刻的材料的表面释放，其中所述副产物可沉积在真空室的内表面上。因此，随着时间的推移，所述室的内表面上能够形成蚀刻副产物(残留物)层，从而可能污染被处理的衬底、引起工艺漂移和/或导致被处理的衬底的不均匀处理。形成残留物的蚀刻副产物可以是从膜和含有如铝、铜、锰、镁、钙、钡、铁、钴、镍、锰、铟、钽、钛、锗、砷、钇、铂和锆等材料的室部件释放的非挥发性物质。
本文公开的实施方式提供了表面上包含流动的保护性液体层的室壁，其中所述表面的部分是暴露于等离子体的表面。如本文所用，“暴露于等离子体的表面”包括一个或多个暴露于等离子体的表面以及其中表面的仅仅一部分暴露于等离子体的这样的表面。此外，如本文所使用的“暴露于等离子体的表面”包括暴露于在等离子体蚀刻工艺过程中使用的工艺气体的表面。
所述流动的保护性液体层是由从液体供给器供给至室壁的表面的等离子体兼容液体形成的。如本文中所使用的，“液体”包括一种或多种液体。用于将液体供给到室壁的表面的手段可以包括通过室壁中的进给通路供给液体。室壁中的供给液体的进给通路可以是室壁中的多孔陶瓷材料的孔或者替代地可以是在所述室壁上形成的孔。进给通路优选地与分送通道流体连通，其中分送通道将液体供给到进给通路。在一替代实施方式中，液体可以供给到分送通道，其中，液体被配置成从分送通道溢流出来，使得分送通道可供给液体至室壁的暴露于等离子体的表面，液体流经该表面。室壁优选由金属或陶瓷材料形成，该金属或陶瓷材料包括铝、铝合金、氧化铝、矾土、不锈钢、氧化硅、石英、硅、碳化硅、YAG(钇铝石榴石)、氧化钇、氟化钇、氧化铈、氮化铝、石墨、或它们的组合。
在半导体衬底的等离子体处理过程中，保护性液体层优选是连续地供给到室壁的暴露于等离子体的表面，使得在处理过程中液体流过室壁的表面，由此形成流动的保护性液体层。例如，室壁可以包括流动的保护性液体层，其中形成保护性液体层的液体供给到室壁的上部并流动至室壁的下部，从而保护室壁免受腐蚀和/或消蚀。另外，形成流动的保护性液体层的液体可以捕获其中的非挥发性蚀刻副产品。在捕获非挥发性蚀刻副产品后，接着就可以将液体从真空室中去除并过滤，使得在真空室的内表面上形成的残留物可以减少，同时使液体能够回收。供给到室壁的暴露于等离子体的表面的形成流动的保护性液体层的液体也可以循环通过热交换器，使得液体能将室壁的表面的温度保持在所需温度下。
流动的保护性液体层优选由一种或多种离子流体形成。该液体是高纯度等离子体兼容液体，并且可以是可流动的氧化物前驱体和/或基于有机硅的液体(油)。优选地，该液体具有低的蒸气压，如在约20℃下小于约10-6托的蒸气压。该液体也可以是全氟聚醚。例如，形成保护性液体层的液体可以是苯基甲基硅氧烷、二甲基环硅氧烷、四甲基四苯基三硅氧烷、五苯基三甲基三硅氧烷、1-乙基-3-甲基咪唑鎓双{(三氟甲基)磺酰基}酰胺、1-辛基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)酰亚胺、1-丁基-3-甲基咪唑鎓二氰胺、氢氟乙烯(hydrofluoroethylene)、四氟乙烯、氧全氟三亚甲基(perfluorotrimethyleneoxide)、1-乙基-3-甲基咪唑鎓氯化物、1-乙基-3-甲基咪唑鎓二氰胺、1-丁基-3,5-二甲基吡啶溴化物、1-丁基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓硫酸氢盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓碘化物、1-丁基-3-甲基咪唑鎓甲烷磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓甲基碳酸酯、1-丁基-3-甲基咪唑鎓甲基硫酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓硝酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓辛基硫酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氯铝酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓硫氰酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓甲苯磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓三氟乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓三氟甲烷磺酸盐、1-(3-氰基丙基)-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰胺、1-(3-氰基丙基)-3-甲基咪唑鎓氯化物、1-(3-氰基丙基)-3-甲基咪唑鎓二氰胺、1-癸基-3-甲基咪唑鎓氯化物、1-癸基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1,3-二乙氧基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1,3-二乙氧基咪唑鎓六氟磷酸盐，1,3-二羟基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1,3-二羟基-2-甲基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1,3-二甲氧基咪唑鎓双(三氟甲基-磺酰基)酰亚胺、1,3-二甲氧基咪唑鎓六氟磷酸盐、1,3-二甲氧基-2-甲基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1,3-二甲氧基-2-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、1,3-二甲基咪唑鎓二甲基磷酸酯、1,3-二甲基咪唑鎓甲烷磺酸盐、1,3-二甲基咪唑鎓甲基硫酸盐、1,2-二甲基-3-丙基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1,2-二甲基-3-丙基咪唑鎓三(三氟甲基磺酰基)甲基化物、1-十二烷基-3-甲基咪唑鎓碘化物、1-乙基-2,3-二甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑鎓氯化物、1-乙基-2,3-二甲基咪唑鎓乙基硫酸盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑鎓甲基碳酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓氨基乙酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓(S)-2-氨基丙酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(五氟乙基磺酰基)酰亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑鎓溴化物、1-乙基-3-甲基咪唑鎓氯化物、1-乙基-3-甲基咪唑鎓二丁基磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓二乙基磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓二甲基磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓碳酸氢盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓碳酸氢盐溶液、1-乙基-3-甲基咪唑鎓硫酸氢盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓氢氧化物溶液、1-乙基-3-甲基咪唑鎓碘化物、1-乙基-3-甲基咪唑鎓L-(+)-乳酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓甲烷磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓甲基碳酸盐溶液、1-乙基-3-甲基咪唑鎓甲基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓硝酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氯铝酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氯铝酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑1,1,2,2-四氟乙烷磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓硫氰酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓甲苯磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓三氟甲烷磺酸盐、1-己基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)酰亚胺、1-己基-3-甲基咪唑鎓氯化物、1-己基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、1-己基-3-甲基咪唑鎓碘化物、1-己基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-己基-3-甲基咪唑鎓三氟甲烷磺酸盐、1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑鎓二氰胺、1-甲基咪唑鎓氯化物、1-甲基咪唑鎓硫酸氢盐、1-甲基-3-辛基咪唑鎓氯化物、1-甲基-3-辛基咪唑鎓六氟磷酸盐、1-甲基-3-辛基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-甲基-3-辛基咪唑鎓三氟甲烷磺酸盐、1-甲基-3-丙基咪唑鎓碘化物、1-甲基-3-丙基咪唑鎓甲基碳酸盐溶液、1-甲基-3-(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟辛基)咪唑鎓六氟磷酸盐、1-甲基-3-乙烯基咪唑鎓甲基碳酸盐溶液、1,2,3-三甲基咪唑鎓甲基硫酸盐、1,2,3-三甲基咪唑鎓三氟甲烷磺酸酯丙烯酰胺(1,2,3-Trimethylimidazolium trifluoromethanesulfonate purum)、1-丁基-3-甲基咪唑鎓乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓氯化物、1-丁基-3-甲基咪唑鎓硫酸氢盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓甲烷磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓甲基硫酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓硫氰酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓三氟甲烷磺酸盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑鎓乙基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓氯化物、1-乙基-3-甲基咪唑鎓二氰胺、1-乙基-3-甲基咪唑鎓二乙基磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓硫酸氢盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓氢氧化物溶液，1-乙基-3-甲基咪唑鎓甲烷磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氯铝酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓硫氰酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓三氟甲烷磺酸盐、1-甲基咪唑鎓氯化物、1-甲基咪唑鎓硫酸氢盐、α,α-[(甲基-9-十八碳烯基亚氨基)二-2,1-乙烷二基]双[ω-羟基-聚(氧-1,2-乙烷二基)]甲基硫酸盐、1,2,3-三甲基咪唑鎓甲基硫酸盐、1,2,4-三甲基吡唑鎓甲基硫酸盐、四丁基磷鎓甲烷硫酸盐、四丁基磷鎓四氟硼酸盐、四丁基磷鎓对甲苯磺酸盐、三丁基甲基磷鎓二丁基磷酸盐、三丁基甲基磷鎓甲基碳酸盐溶液、三丁基甲基磷鎓甲基硫酸盐、三乙基甲基磷鎓二丁基磷酸盐、三己基十四烷基磷鎓双(三氟甲基磺酰基)酰胺、三己基十四烷基磷鎓双(2,4,4-三甲基戊基)次膦酸盐、三己基十四烷基磷鎓溴化物、三己基十四烷基磷鎓氯化物、三己基十四烷基磷鎓癸酸盐、三己基十四烷基磷鎓双氰胺、3-(三苯基磷鎓基)丙烷-1-磺酸盐、3-(三苯基磷鎓基)丙烷-1-磺酸甲苯磺酸酯、1-丁基-1-甲基哌啶鎓四氟硼酸盐、1-丁基-1-甲基哌啶鎓双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1-丁基-1-甲基哌啶鎓六氟磷酸盐、4-乙基-4-甲基吗啉鎓甲基碳酸盐溶液、1,2,3-三(二乙基氨基)环丙烯基鎓双(三氟甲烷磺酰)酰亚胺、1,2,3-三(二乙基氨基)环丙烯基鎓二氰胺、环丙基二苯基锍四氟硼酸盐、三乙基锍双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓溴化物、1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓氯化物、1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓二氰胺、1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓六氟磷酸盐、1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓碘化物、1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓甲基碳酸盐溶液、1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓四氟硼酸盐、1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓三氟甲烷磺酸盐、1-乙基-1-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲磺酰)酰亚胺、1-乙基-1-甲基吡咯烷鎓溴化物、1-乙基-1-甲基吡咯烷鎓六氟磷酸盐、1-乙基-1-甲基吡咯烷鎓四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基吡啶鎓双(三氟甲磺酰)酰亚胺、1-丁基-4-甲基吡啶鎓六氟磷酸盐、1-丁基-4-甲基吡啶鎓碘化物、1-丁基-4-甲基吡啶鎓四氟硼酸盐、1-丁基吡啶鎓溴化物、1-(3-氰基丙基)吡啶鎓双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1-(3-氰基丙基)吡啶鎓氯化物、1-乙基吡啶鎓四氟硼酸盐、N-乙基吡啶鎓溴化物-d10、3-甲基-1-丙基吡啶鎓双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1,2,4-三甲基吡唑鎓甲基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓氯化物、1-丁基-3-甲基咪唑鎓氯化物、1-乙基-3-甲烷咪唑鎓甲基磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓二乙基磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓二氰胺、1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙酸盐、三-(2-羟乙基)甲基铵甲基硫酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓硫氰酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓三氟甲烷磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰)酰亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑鎓甲基碳酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓甲基碳酸盐、苄基二甲基十四烷基铵无水氯化物、苄基三甲基铵三溴化丙烯酰胺、丁基三甲基铵双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、二乙基甲基(2-甲氧基乙基)铵双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、乙基二甲基丙基铵双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、2-羟乙基-三甲基铵L-(+)-乳酸盐、甲基三辛基溴化物铵(Methyltrioctadecylammonium bromide)、甲基三辛基铵双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、甲基三辛基铵双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、甲基三辛基硫酸氢铵、甲基三辛基硫代水杨酸铵、四丁基苯甲酸铵、四丁基铵双-三氟甲砜亚胺盐、四丁基铵十七氟辛烷磺酸盐、四丁基铵氢氧化30-水合物、四丁基铵甲磺酸盐丙烯酰胺、四丁基铵亚硝酸盐、四丁基铵九氟丁磺酸盐、四丁基铵琥珀酰亚胺、四丁基铵苯硫酚盐、四丁基铵三溴化丙烯酰胺、四丁基铵三碘化物、四月桂基铵溴化物、四月桂基铵氯化物、四鲸蜡基铵溴化丙烯酰胺、四己基铵溴化丙烯酰胺、四己基硫酸氢铵、四己基铵碘化物、四己基铵四氟硼酸盐、四(癸基)溴化铵(Tetrakis(decyl)ammonium bromide)、四甲基五水氢氧化铵(Tetramethylammonium hydroxide pentahydrate)、四正辛基溴化铵丙烯酰胺、三丁基甲基氯化铵、三丁基甲基二丁基磷酸铵、三丁基甲基铵甲基碳酸盐、三丁基甲基铵甲基硫酸盐、三(2-羟乙基)甲基铵甲基硫酸盐，三乙基甲基铵二丁基磷酸盐、三乙基甲基铵甲基碳酸盐、乔林乙酸盐(Cholin acetate)、1-烯丙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1-烯丙基-3-甲基咪唑鎓溴化物、1-烯丙基-3-甲基咪唑鎓氯化物、1-烯丙基-3-甲基咪唑鎓二氰胺、1-烯丙基-3-甲基咪唑鎓碘化物、1-苄基-3-甲基咪唑鎓氯化物、1-苄基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、1-苄基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1,3-双(氰基甲基)咪唑鎓双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1,3-双(氰基甲基)咪唑鎓氯化丙烯酰胺、1-丁基-2,3-二甲基咪唑鎓氯化物、1-丁基-2,3-二甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、1-丁基-2,3-二甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、4-(3-丁基-1-咪唑鎓基)-1-丁烷磺酸盐、4-(3-丁基-1-咪唑鎓基)-1-丁磺酸三氟甲烷磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1-丁基-3-甲基咪唑鎓溴化物、1-丁基-3-甲基咪唑鎓氯化物、1-丁基-3-甲基咪唑鎓二丁基磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓六氟锑酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓硫酸氢盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、以及它们的混合物。优选地，等离子体兼容液体具有约800至5,000g/mol的分子量，更优选地，所述一种或多种液体的分子量大于约1,000克/mol。
等离子体兼容液体优选地存储在至少一个液体供给器中，其中，液体被配置为供给到室壁的暴露于等离子体的表面，诸如室壁的暴露于等离子体的表面，以在半导体衬底的处理之前和/或过程中在该表面上形成保护性液体层。液体优选连续地供给到室壁的上部，其中，重力的作用使液体流经室壁的表面到其下部。替代地，液体可以供给到室壁，其中，室壁被构造成转动，使得液体流经室壁的表面。所供给的液体可以通过工艺配方来确定。例如，可以选择液体使其与具体的处理步骤兼容，基于此，选择用于该具体的处理步骤的工艺气体。
当暴露于等离子体时，流动的保护性液体层形成挥发性副产物，该挥发性副产物可以从真空室中移除。在这种方式下，由金属材料形成的室壁其暴露于等离子体的部分不需要包括保护性陶瓷涂层。例如，以前暴露于等离子体的部分包含陶瓷外涂层(如氧化钇外涂层)的室壁不必包括陶瓷涂层，并且进一步地，以前由碳化硅材料制成的室壁现在可由铝形成，从而可减少用于等离子体处理装置中的壁的所需要的材料和机加工成本。形成室壁的暴露于等离子体的表面上的流动的保护性液体层的液体还形成液体-等离子体界面。
在一实施方式中，形成流动的保护性液体层的液体在等离子体处理过程中往来于真空室循环。液体可以供给到室壁的暴露于等离子体的表面、流经室壁的表面、并返回到液体供给器，或者在一替代实施方式中，液体可以供给到室壁的分送通道，其中分送通道与室壁的暴露于等离子体的表面流体连通。液体可以通过热交换器进行循环，从而保持室壁的暴露于等离子体的表面在受控温度下。在另一优选的实施方式中，液体可以循环通过过滤器，使得液体中的产生于半导体衬底的处理过程中的非挥发性蚀刻副产品以及杂质得以去除。另外，由于在液体-等离子体界面处的液体在等离子体处理工艺期间由于暴露于等离子体而带电，液体可循环通过放电管，从而除去在液体中由于在等离子体处理过程期间暴露于等离子体而累积的电荷。
将等离子体兼容液体供给到室壁的暴露于等离子体的表面，其中液体流过表面，以在其上形成流动的保护性液体层。优选地，在等离子体兼容液体和接收液体的暴露于等离子体的表面之间的润湿力克服了可能会导致液体形成液滴的液体粘附力。暴露于等离子体的表面优选是倾斜或竖直的，从而暴露于等离子体的表面和液体之间的接触角以及表面张力和/或液体的粘度使得液体保留在暴露于等离子体的表面，以形成流动的防护性液体层，并且不会在暴露于等离子体的表面上形成液滴或从该表面滴落。优选地，倾斜的暴露于等离子体的表面的角度大于45度，但是在某些情况下，根据等离子体兼容液体的具体情况，可以使用小于45度的角度。此外，暴露于等离子体的表面可以包括微槽和/或肋状物，其中所述微槽和/或肋状物引导和分送液体，从而在室壁的暴露于等离子体的表面上形成连续的保护性液体层。
优选地，其中可以用来实施本文所公开的实施方式的等离子体处理装置是电感耦合等离子体处理装置、电容耦合等离子体处理装置、电子回旋共振等离子体处理装置、螺旋波等离子体处理装置、或微波等离子体处理装置。Lam Research Corporation的Kiyo系统可用于实施本文所公开的实施方式。
图1A示出了可以根据本文所公开的实施方式中使用的等离子体装置。该装置包括真空室10。衬底支撑件12包括静电卡盘34，静电卡盘34给衬底13提供夹持力和RF偏压。衬底13可以使用传热气体(例如氦气)进行背面冷却。边缘环200约束衬底上方区域中的等离子体。用于在室中维持高密度(例如，109-1012离子/cm3)等离子体的能量源，如由适当的RF源19供能以提供高密度等离子体的天线18，其设置在真空室10的顶部。真空室10包括用于保持室的内部在所希望的压强(例如，低于100毫托，典型地1-20毫托)下的真空抽吸装置。
电介质窗20设置在天线18和真空室10的内部之间，并且形成在真空室10顶部的真空壁。气体分配板22任选地设置在窗20的下方，并且包括用于将工艺气体从气体源23输送到室10的开口。优选为锥形的室内衬30从气体分配板22延伸并围绕衬底支架12。天线18可以设置有通道24，温度控制流体可以经由入口和出口导管25,26通过通道24流动。但是，天线18和/或窗20不需要冷却，或者可以通过另一合适的技术冷却，合适的技术如通过将气体吹过天线和窗、使冷却流体通过窗和/或气体分布板、或使冷却流体与窗和/或气体分布板进行传热接触等。
在操作中，例如半导体晶片之类的衬底13定位在衬底支架12上，并通过静电卡盘34保持在适当位置。但也可以使用其他夹持装置，诸如机械夹持机构。另外，氦背面冷却可用于改善衬底和卡盘之间的热传递。可以通过让工艺气体通过窗20和气体分配板22之间的间隙而将工艺气体供给到真空处理室10。合适的气体分配板装置(即，喷头)在共同拥有的美国专利No.5,824,605；No.6,048,798；和No.5,863,376中披露，其中每一个其全文通过引用并入本文中。通过提供适当的RF功率到天线18，在介于衬底和窗之间的空间中点燃高密度等离子体。
在替代的优选实施方式中，电感耦合等离子体处理装置可以包括气体注入器，气体注入器供给工艺气体到所述真空室的内部。例如，如图1B所示，电感耦合等离子体处理装置可以包括真空室10。真空室10包括用于在真空室10内部支撑衬底13的衬底支架12，其中该衬底支架12包括边缘环200。电介质窗20形成真空室10的顶壁。工艺气体通过气体注入器22注入到真空室10的内部。气体供给器23通过气体注入器22供给工艺气体到真空室10的内部。
一旦工艺气体被引入到真空室10的内部，就通过天线18将能量供给到真空室10的内部，从而将工艺气体激励成等离子体状态。优选地，天线18是由RF源19a和RF阻抗匹配电路19b供电从而将RF能感应耦合到真空室10中的外部平面天线。但是，在一替代实施方式中，天线18可以是非平面的外部的或嵌入的天线。通过施加RF功率到平面天线而产生的电磁场激励工艺气体以在衬底13上形成高密度等离子体(例如109-1012离子/cm3)。
在图1A和1B中，等离子体处理装置的室壁的暴露于等离子体的表面其上包括流动的保护性液体层。例如，这样的室壁可以包括至少室衬30和真空室壁304。
图2A示出了包括液体供给器的等离子体处理装置，其中可以实施包括本文所公开的流动的保护性液体层的室壁的实施方式。等离子体处理装置包括真空室10，真空室10包括用于在真空室10内部支撑衬底的衬底支架12。工艺气体通过气体注入器22注入到真空腔10的内部，其中，一旦工艺气体被引入到真空室10的内部，就通过提供能量到真空室10的内部的天线18将工艺气体激励成等离子体状态。真空室10与液体供给器250流体连通，使得等离子体兼容液体可以通过液体流入通道225输送到真空室10中的室壁，并从真空室10通过液体流出通道226返回到液体供给器250。在真空室10内的室壁的暴露于等离子体的表面(如暴露于等离子体的表面301)其上优选地包括流动的保护性液体层302，其中流动的保护性液体层是通过将液体供给到室壁的暴露于等离子体的表面的上部并使液体流到室壁的暴露于等离子体的表面的下部形成的。
液体从液体供给器250通过液体流入通道225供给到真空室10的暴露于等离子体的表面301。在一优选的实施方式中，液体流入通道225可以分为多个流入通道，使得液体输送到分开的暴露于等离子体的表面301或者相同的暴露于等离子体的表面301的分开的部分。例如，如图2A所示，液体流入通道225可以分为液体流入通道225a和液体流入通道225b，液体流入通道225a将液体输送到上部(顶部)室壁305的上部(在下文中称为天花板)，液体流入通道225b将液体输送到室侧壁304的上部。侧壁304优选包括分送通道201和进给通路201a，其中液体可以从分送通道201通过进给通路201a输送到侧壁304的暴露于等离子体的表面301。另外，液体可以供给到天花板305中的分送通道201，其中天花板305的分送通道201中的液体被配置为从分送通道201溢流到天花板305的暴露于等离子体的表面301。在一替代实施方式中，天花板305的分送通道201和天花板305的暴露于等离子体的表面301可以通过进给通路流体连通。优选地，分送通道201是形成在室侧壁304或天花板305中的环形通道。重力的作用促使液体流经暴露于等离子体的表面301，其中液体从侧壁304和天花板305的各自的上部流到侧壁304和天花板305的各自的下部，使得流动的保护性液体层302形成在侧壁304和天花板305的暴露于等离子体的表面301。当然，在一替代实施方式中，液体可单独供给到天花板305，其中液体被配置成从天花板305流向侧壁304，或替代地液体可单独供给到侧壁304。
液体供给器250可以连接到气体供给器262和真空泵251，使得可以控制液体在液体供给器250中的压强。在气体供给器262中的气体优选是惰性气体，如氩、氦、氮气。隔离阀260a是可操作的，以关闭真空室10的液体流出通道226，从而液体供给器250中的压强和真空室10中的真空压强之间的压差可以促使液体通过液体流入通道225和过滤器326而流向侧壁304和/或天花板305的暴露于等离子体的表面301，使得流经暴露于等离子体的表面301上的液体的厚度可以保持在预定的厚度。另外，液体供给器250可以连接到液体泵257。液体泵257优选地被配置成朝向侧壁304和/或天花板305的暴露于等离子体的表面301泵送等离子体兼容液体，使得暴露于等离子体的表面301上的液体的厚度可以保持在预定的厚度。优选地，形成流动的保护性液体层302的液体的厚度保持在约1至5000微米，在另一实施方式中，保持在约100微米或更大的厚度。过滤器326被配置成除去液体中的可能在半导体衬底的等离子体处理过程中由该液体捕获的杂质和非挥发性蚀刻副产品。此外，该液体可以循环通过热交换器327，由此将侧壁304和天花板305的暴露于等离子体的表面301保持在期望的温度，以及可以循环通过放电管328以除去在液体中的由于在等离子体处理过程中暴露于等离子体而累积的电荷。
真空室10优选地在其下部包括液体收集盘306，其可以收集流经真空室10内的暴露于等离子体的表面301的液体。液体一旦收集，就可以通过液体流出通道226返回到液体供给器250，其中可以将液体过滤，以在该液体再次供给到真空容器10的暴露于等离子体的表面301之前，除去在等离子体处理过程中已由形成流动的保护性液体层302的该液体捕获的有害杂质和非挥发性蚀刻副产品。在另一实施方式中，液体可在返回到液体供给250之前被过滤。
在一实施方式中，等离子体兼容液体可流经室壁的暴露于等离子体的表面到达与室壁相邻的部件。例如，液体可流经天花板305的暴露于等离子体的表面，其中所述液体被配置成从天花板305流至室壁304。替代地，液体可以被配置为从天花板305或室壁304流向相邻部件，其中所述液体被配置为汇聚在相邻部件的暴露于等离子体的表面上，由此在其暴露于等离子体的表面上形成静电保护性液体层。例如，液体可以流过室衬，其中所述液体被配置为在室衬的水平表面上汇聚。
图2B示出了包括液体供给器的等离子体处理装置，其中可以实施包括本文所公开的流动的保护性液体层的室壁的实施方式。在如图2B所示的实施方式中，真空室10可包括内壁310，其中等离子体被保持在内壁310上方的真空室10中。内壁310包括开口，例如径向槽344(参见图2E)，其中，所述开口允许保持在内壁310的上部的暴露于等离子体的表面的上方的等离子体扩散到内壁310的下部的暴露于等离子体的表面的下方，以等离子体处理支撑在衬底支撑件12上的衬底。由内壁310中开口限定的空间优选有等于内壁310的面积的约10至90％的面积。在一优选实施方式中，内壁310的暴露于等离子体的表面是倾斜的或竖直的表面。优选地，内壁310是法拉第屏障。
液体从液体供给器250通过液体流入通道225被供给到真空室10的内壁310的暴露于等离子体的表面301。在一优选的实施方式中，该液体被供给到内壁310的上部的暴露于等离子体的表面和内壁310的下部的暴露于等离子体的表面两者，其中液体在上部的暴露于等离子体的表面和下部的暴露于等离子体的表面上都形成流动的保护性液体层302。在一更优选的实施方式中，该液体被供给到壁310的所有的暴露表面。内壁310可以包括分送通道201和其中的进给通路，其中，液体可从分送通道201通过进给通路输送到内壁310的暴露于等离子体的表面。进给通路可以被配置为输送液体至壁310的上部(液体流的起始点311)，其中，重力促使液体从内壁310的上部流经暴露于等离子体的表面至内壁310的下部，使得在内壁310的暴露于等离子体的表面301上形成流动的保护性液体层302。替代地，可将液体供给到分送通道201，其中，液体从在液体流动起始点311的分送通道201溢流至壁310的暴露于等离子体的表面301。优选地，内壁310被设置成使得流经内壁310的液体可以流到室侧壁304的暴露于等离子体的表面301，其中该液体在该表面上可以形成流动的保护性液体层302。在一替代的实施方式中，如图2A所示，液体可以被独立地提供给侧壁304。
图2C示出了可包括如本文所述的流动的保护性液体层302的示例性的暴露于等离子体的表面301。等离子体兼容液体被供给至室壁304的暴露于等离子体的表面301，其中液体流过表面301，以形成流动的保护性液体层302。优选地，接收液体的暴露于等离子体的表面301是倾斜的或竖直的表面，从而液体的表面张力和在液体和暴露于等离子体的表面301之间的接触角造成液体形成流动的保护性液体层302，并且不在暴露于等离子体的表面形成液滴，也不从该暴露于等离子体的表面滴落。暴露于等离子体的表面301可以包括微槽340，其中所述微槽340被构造成引导和分送液体，从而形成连续流动的保护性液体层302。暴露于等离子体的表面301也可包括肋状物341，肋状物341引导和分送液体，从而形成连续流动的保护性液体层302。
图2D示出了包括液体供给器的等离子体处理装置，其中可以实施包括本文所公开的流动的保护性液体层的机构的室壁的实施方式。等离子体处理装置包括真空室10，真空室10包括用于在所述真空室内部支撑衬底10的衬底支撑件12。工艺气体通过气体注入器22注入到真空室10的内部，其中，一旦工艺气体被引入到真空室10的内部，它们由天线18激励成等离子体状态，天线18提供能量到真空室10的内部。真空室10与液体供给器250流体连通，其中液体流入通道225和液体流出通道226被配置为使等离子体兼容液体在它们之间循环。真空室10优选地包括可旋转的室衬30，其中通过供给液体到室衬30的暴露于等离子体的表面301的一部分，同时旋转室衬30，使得保护性液体流经室衬30的暴露于等离子体的表面301，从而形成的流动的保护性液体层302。驱动机构380被配置为旋转室衬30，从而室衬30的旋转造成液体流经室衬30的暴露于等离子体的表面301。
液体从液体供给器250通过液体流入通道225供给到真空室10的暴露于等离子体的表面301。在一优选的实施方式中，液体流入通道225可以分为多个流入通道，使得液体被输送到分开的暴露于等离子体的表面301或同一暴露于等离子体的表面301的分开的部分。例如，液体流入通道225可以分为输送液体到天花板305的液体流入通道225a，和输送液体到可旋转室衬30的液体流入通道225b。在一实施方式中，驱动机构380可以被配置为旋转天花板。可旋转室衬30优选地包括分送通道201和进给通路201a，其中液体可从分送通道201通过进给通路201a输送到可旋转室衬30的暴露于等离子体的表面301a。另外，液体可以供给到天花板中的分送通道201，其中天花板305的分送通道201中的液体被配置为从分送通道201溢流到天花板305的暴露于等离子体的表面301。在一替代实施方式中，天花板305和天花板305的暴露于等离子体的表面301通过进给通路可以流体连通。旋转室衬30和/或天花板305促使液体流经其暴露于等离子体的表面301，使得在可旋转的室衬30和/或可旋转的天花板305的暴露于等离子体的表面301上形成流动的保护性液体层302。在一实施方式中，可旋转室衬30的分送通路201可以是从室衬30的下部运行到室衬30的上部的通道。替代地，分送通路可以是在室衬30的上部的环状通道。
图3示出了用于输送液体至等离子体处理室的示例性的液体输送组件400。液体输送组件400包括第一液体供给器250。第一液体供给器250与室的出口流体连通，并且可以通过液体流出通道226从室的出口处接收液体。第一液体供给器250也与第一真空泵251和气体供给器262流体连通，使得第一液体供给器250的压强可以被控制，其中第一压强计252测量第一液体供给器250的压强。液体流出通道226包括位于所述第一液体供给器250和室的出口之间的第一隔离阀260a。第一隔离阀260a当处于打开位置时允许由在真空室10的液体收集盘306收集的液体返回到第一液体供给器250中，同时当处于关闭位置时阻止液体往来于所述室的出口流动。第二隔离阀260b位于第一液体供给器250和第二液体供给器250a之间。当第二隔离阀260b处于关闭位置时，第二隔离阀260b使第一液体供给器250与第二液体供给器250a流体隔离，并且，当处于打开位置时，第二隔离阀260b允许第一液体供给器250输送液体至第二液体供给器250a。第三隔离阀260c位于第一液体供给器250和气体供给器262之间。第三隔离阀260可以被打开，以允许气体被输送到第一液体供给器250，其中输送的气体增加了第一液体供给器250的压强，从而当第二隔离阀260b处于打开位置时可以促使液体流向第二液体供给器250a。第一真空泵251可以被操作来降低第一液体供给器250的压强，使得第一液体供给器250的压强以及在第一液体供给器250和第二液体供给器250a之间的压强差可以进行微调，并且可促使所需量的液体流向或远离第二液体供给器250a。
第二液体供给器250a进一步与气体供给器262和第二真空泵251a流体连通，使得第二液体供给器250a中的压强可以被控制，其中第二压强计252测量第二液体供给器250a中的压强。第四隔离阀260d可以被打开，允许输送气体到第二液体供给器250a，其中所述输送的气体增加了第二液体供给器250a的压强，从而当在第二液体供给器250a和真空室之间的第五隔离阀260e处于打开位置时可促使液体流向所述真空室。第二真空泵251a可以被操作来减少在第二液体供给器250a中的压强，使得第二液体供给器250a中的压强以及在第二液体供给器250a和真空室10之间的压强差可以进行微调，并且当第五隔离阀260e处于打开位置时，可促使所需量的液体通过液体流入通道225流向或离开所述真空室。另外，第二液体供给器250a和真空室之间的压强差可以促使液体通过容纳在液体流入通道225中的过滤器326，使得可除去由液体捕获的杂质和/或非挥发性的蚀刻副产物。替代地，或除容纳在液体流入通道225中的过滤器以外，也可以在第一液体供给器250和第二液体供给器250a之间设置过滤器，或在第一液体供给器250和真空室10的出口之间的液体流出通道226中设置过滤器。
优选地，在第一液体供给器250中的压强优选维持在等于或低于在等离子体处理程序过程中真空室中的处理压强，使得液体从室中流向第一液体供给器250。在处理的一部分过程中，当第二隔离阀260b处于打开位置时，第二液体供给器250a中的压强被维持在与第一液体容器250中的压强相同的压强，使得液体可从第一液体供给器250流到第二液体供给器250a。然后第二隔离阀260b可以在处理的一部分过程中关闭，其中，第四隔离阀260d可以被打开，使得气体供给器262增大第二液体供给器250a中的压强，液体通过过滤器326被推向真空室。
本文中额外所提供的是一种在等离子体装置中等离子体处理半导体衬底的方法，所述等离子体装置诸如等离子体蚀刻室或沉积真空室，其中所述等离子体处理装置包括室壁，室壁具有流经其暴露于等离子体的表面的保护性液体层。该方法包括：从液体供给器供给等离子体兼容液体到真空室的室壁，使液体流经室壁的暴露于等离子体的表面，从工艺气体源供给工艺气体至该等离子体处理室中，使用RF能量源施加RF能量至工艺气体以在等离子体处理室中产生等离子体，以及在等离子体处理室中等离子体处理半导体衬底。
虽然参照具体的实施方式详细描述了在其暴露于等离子体的表面上具有保护性液体层的室壁，但对本领域技术人员而言，显而易见，在不脱离所附权利要求的范围的情况下可以做出各种改变和修改，以及采用等同方案。

Claims (20)

1.一种半导体等离子体处理装置，其包括：
真空室，在其中处理半导体衬底；
工艺气体源，其与所述真空室流体连通以将工艺气体供给到所述真空室中；
RF能量源，其适于在所述真空室中将所述工艺气体激励成等离子体状态；
室壁，其中所述室壁包括用于将等离子体兼容液体供给到其暴露于等离子体的表面的机构，其中所述液体被供给到所述暴露于等离子体的表面的一部分并流经所述暴露于等离子体的表面，其中流动的所述等离子体兼容液体在所述暴露于等离子体的表面上形成流动的保护性液体层；以及
液体供给器，其将所述等离子体兼容液体输送到所述室壁。
2.如权利要求1所述的半导体等离子体处理装置，其中
(a)用于供给所述液体的所述机构包括所述室壁中的液体进给通路，其中所述液体进给通路构造来将所述液体分送到所述室壁的所述暴露于等离子体的表面的上部使得所述液体流动到所述室壁的所述暴露于等离子体的表面的下部从而在所述暴露于等离子体的表面上形成所述流动的保护性液体层；
(b)用于供给所述液体的所述机构包括所述室壁中的分送通道，其中所述分送通道与所述室壁中的液体进给通路流体连通使得所述分送通道能够使所述液体穿过所述液体进给通路供给到所述室壁的所述暴露于等离子体的表面；
(c)用于供给所述液体的所述机构包括所述室壁中的分送通道，其中所述液体被配置为从所述分送通道溢流出使得所述分送通道能够将所述液体供给到所述室壁的所述暴露于等离子体的表面；
(d)用于供给所述液体的所述机构包括所述室壁中的液体流入通道和液体流出通道，其中所述液体流入通道和所述液体流出通道与所述室壁中的分送通道流体连通使得供给到所述室壁的所述液体能够往来于所述室壁循环；和/或
(e)用于供给所述液体的所述机构包括所述室壁中的液体进给通路，其中所述液体进给通路构造来将所述液体分送到所述室壁的所述暴露于等离子体的表面的一部分，其中所述室壁被转动使得所述液体流经所述室壁的所述暴露于等离子体的表面从而在所述暴露于等离子体的表面上形成流动的保护性液体层。
3.如权利要求2所述的半导体等离子体处理装置，其中
(a)所述室壁是多孔陶瓷而所述液体进给通路是所述多孔陶瓷的孔，且所述孔被构造来将所述液体输送穿过所述多孔陶瓷的所述孔到达所述室壁的所述暴露于等离子体的表面；或者
(b)所述室壁是金属材料而所述液体进给通路是成图案的毛细管大小的洞，所述毛细管大小的洞被构造来将所述液体输送到所述室壁的所述暴露于等离子体的表面。
4.如权利要求1所述的半导体等离子体处理装置，其中
(a)所述室壁的所述暴露于等离子体的表面是倾斜表面；
(b)所述室壁的所述暴露于等离子体的表面是竖直表面；
(c)所述室壁是室衬；
(d)所述室壁包括液体收集盘；
(e)所述室壁由铝、铝合金、氧化铝、矾土、不锈钢、氧化硅、石英、硅、碳化硅、YAG、氧化钇、氟化钇、氧化铈、氮化铝、石墨或者它们的组合物制成；
(f)所述室壁包括其暴露于等离子体的表面上的微槽，其中所述微槽均匀地分送供给到所述暴露于等离子体的表面的所述液体使得所述液体形成连续的流动的保护性液体层；和/或
(g)所述室壁包括其暴露于等离子体的表面上的肋状物，其中所述肋状物分送供给到所述暴露于等离子体的表面的所述液体使得所述液体形成连续的流动的保护性液体层。
5.如权利要求1所述的半导体等离子体处理装置，其中
(a)所述装置是电感耦合等离子体处理装置；
(b)所述装置是电容耦合等离子体处理装置；
(c)所述装置是电子回旋共振等离子体处理装置；
(d)所述装置是螺旋波等离子体处理装置；或者
(e)所述装置是微波等离子体处理装置。
6.如权利要求1所述的半导体等离子体处理装置，其中
(a)所述等离子体兼容液体以预定压强储存在所述液体供给器中，使得所述液体供给器和所述真空室中的真空压强之间的压差促使所述液体流入朝着所述室壁的所述暴露于等离子体的表面的所述液体进给通路，其中所述预定压强能够被控制使得所述室壁的所述暴露于等离子体的表面上的所述液体层的厚度能够被维持在预定厚度；和/或
(b)所述液体供给器包括泵，其中所述泵配置来将所述等离子体兼容液体向所述室壁的所述暴露于等离子体的表面泵送使得所述室壁的所述暴露于等离子体的表面上的所述液体的厚度能够被维持在预定厚度。
7.如权利要求1所述的半导体等离子体处理装置，其中所述室壁是法拉第屏障，其中所述法拉第屏障包括：
(a)倾斜的暴露于等离子体的表面；
(b)竖直的暴露于等离子体的表面；
(c)上部的暴露于等离子体的表面；
(d)下部的暴露于等离子体的表面；
(b)所述法拉第屏障包括其暴露于等离子体的表面上的微槽，其中所述微槽均匀地分送供给到所述暴露于等离子体的表面的所述液体使得所述液体形成连续的流动的保护性液体层；
(c)所述法拉第屏障包括液体收集盘；和/或
(d)所述法拉第屏障包括其暴露于等离子体的表面上的肋状物，其中所述肋状物分送供给到所述暴露于等离子体的表面的所述液体使得所述液体形成连续的流动的保护性液体层。
8.如权利要求1所述的半导体等离子体处理装置，其中
(a)所述等离子体兼容液体是能够流动的氧化物前驱体；
(b)所述等离子体兼容液体是硅酮基液体；
(c)所述等离子体兼容液体是离子流体；
(d)所述等离子体兼容液体在约20℃具有低于约10-6托的蒸气压；
(e)所述等离子体兼容液体是全氟聚醚；
(f)所述等离子体兼容液体具有约800至5,000g/mol的分子量；
(g)所述等离子体兼容液体具有大于约1,000g/mol的分子量；
(h)所述等离子体兼容液体选自由苯甲基硅氧烷、组成的群组。
9.一种室壁，在其暴露于等离子体的表面上包括流动的保护性液体层，其中所述室壁包括用于将等离子体兼容液体供给到所述室壁的暴露于等离子体的表面的机构，其中所述液体被供给到所述暴露于等离子体的表面的一部分并流经所述暴露于等离子体的表面，其中流动的所述等离子体兼容液体在所述暴露于等离子体的表面上形成流动的保护性液体层。
10.一种用于将等离子体兼容液体输送到等离子体处理装置的真空室的液体输送组件，其包括：
第一液体供给器，其中该第一液体供给器与所述真空室的出口、第一真空泵、第二液体供给器、气体供给器以及测压器流体连通，其中第一隔离阀位于所述第一液体供给器和所述室的所述出口之间，第二隔离阀位于所述第一液体供给器和所述第二液体供给器之间，且第三隔离阀位于所述第一液体供给器和所述气体供给器之间；
其中所述第二液体供给器与所述气体供给器、第二真空泵、第二测压器以及所述真空室的入口流体连通，其中第四隔离阀位于所述第二液体供给器和所述气体供给器之间且第五隔离阀位于所述第二液体供给器和所述真空室的所述入口之间；
其中所述第一液体供给器能够在所述第一隔离阀处于打开位置时从所述室接收液体，所述第一液体供给器能够在所述第二隔离阀处于打开位置时输送液体到所述第二液体供给器，且其中所述第二液体供给器和所述室之间的压差能够在所述压差大到足够克服所述第二液体供给器中的重力时促使所述液体穿过过滤器到所述室。
11.一种在真空室中处理半导体衬底的同时在等离子体处理装置中的室壁的暴露于等离子体的表面上形成流动的保护性液体层的方法，所述方法包括将等离子体兼容液体从液体供给器供给到所述室壁的一部分并使所述液体流经所述室壁的所述暴露于等离子体的表面以在所述室壁的所述暴露于等离子体的表面上形成流动的保护性液体层，同时在所述真空室中等离子体处理所述半导体衬底。
12.如权利要求11所述的方法，其进一步包括
(a)控制所述液体供给器和所述真空室之间的压差使得所述液体供给器和所述真空室之间的压差促使所述室壁中的液体进给通路中的所述液体流向所述暴露于等离子体的表面，其中所述压差促使所述液体流向所述室壁的所述暴露于等离子体的表面使得预定厚度的所述流动的保护性液体层在所述半导体衬底的处理过程中被维持在所述室壁上；
(b)将所述液体供给器中的所述液体向所述室壁的所述暴露于等离子体的表面泵送且在所述半导体衬底的处理过程中维持预定厚度的所述液体层流经所述暴露于等离子体的表面；或者
(c)控制所述液体供给器和所述真空室之间的压差使得所述液体供给器和所述真空室之间的压差促使所述室壁中的分送通道中的所述液体溢流到所述室壁的所述暴露于等离子体的表面上，其中所述压差使所述液体溢流到所述室壁的所述暴露于等离子体的表面上使得预定厚度的所述流动的保护性液体层在所述半导体衬底的处理过程中被维持在所述室壁上。
13.如权利要求11所述的方法，其中
(a)让所述等离子体兼容液体流经所述室壁的所述暴露于等离子体的表面使得所述流动的保护性液体层具有约1到5,000微米的厚度；
(b)让所述等离子体兼容液体流经所述室壁的所述暴露于等离子体的表面使得所述流动的保护性液体层具有约100微米或更大的厚度；
(c)将所述等离子体兼容液体供给到所述室壁的所述暴露于等离子体的表面中的微槽使得供给到所述室壁的所述暴露于等离子体的表面的所述液体由所述微槽引导并形成连续的流动的保护性液体层；
(d)所述等离子体兼容液体是能够流动的氧化物前驱体；
(e)所述等离子体兼容液体是离子流体；
(f)所述等离子体兼容液体在约20℃具有低于约10-6托的蒸气压；
(g)所述等离子体兼容液体是全氟聚醚；
(h)所述等离子体兼容液体具有约800至5,000g/mol的分子量；和/或
(i)所述等离子体兼容液体具有大于约1,000g/mol的分子量；
14.如权利要求11所述的方法，其进一步包括
(a)通过让所述液体通过热交换器循环而使所述暴露于等离子体的表面维持在受控的温度；
(b)让所述液体通过过滤器循环使得所述液体中的由处理所述半导体衬底导致的杂质和/或非挥发性蚀刻副产品被移除；和/或
(c)使所述液体通过放电管循环，其移除在所述液体中的因暴露于所述等离子体而积累的电荷。
15.如权利要求11所述的方法，其中所述液体在所述半导体衬底的等离子体处理过程中以足以补偿等离子体消蚀的所述流动的保护性液体层的速率流经所述暴露于等离子体的表面。
16.如权利要求11所述的方法，其中所述液体在所述半导体衬底的等离子体处理过程中被连续地供给到所述暴露于等离子体的表面的上部且在所述暴露于等离子体的表面的下部被收集，其中所述液体通过液体收集盘收集，其中所述液体收集盘与所述液体供给器流体连通使得所述液体能够从所述真空室返回所述液体供给器。
17.如权利要求11所述的方法，其中
(a)所述室壁包括多孔陶瓷材料而所述液体通过穿过所述多孔陶瓷材料到所述暴露于等离子体的表面的毛细作用被供给到所述暴露于等离子体的表面；
(b)所述液体通过穿过所述室壁中的毛细管大小的洞的毛细作用被供给到所述暴露于等离子体的表面；或者
(c)所述室壁包括分送通道而所述液体通过从所述分送通道溢流出而被供给到所述暴露于等离子体的表面。
18.如权利要求11所述的方法，其中所述室壁的所述暴露于等离子体的表面是
(a)室壁的竖直表面和/或倾斜表面；
(b)室衬的竖直表面和/或倾斜表面；
(c)法拉第屏障的竖直表面和/或倾斜表面；和/或
(d)法拉第屏障的上部的暴露于等离子体的表面和/或下部的暴露于等离子体的表面。
19.如权利要求11所述的方法，其中所述液体流经所述暴露于等离子体的表面到邻近所述室壁的部件且其中
(a)所述液体配置成在所述邻近部件的暴露于等离子体的表面上汇聚从而在所述暴露于等离子体的表面上形成静态的保护性液体层；或者
(b)所述液体配置成流经所述邻近部件的暴露于等离子体的表面。
20.一种在根据权利要求1所述的装置中等离子体处理半导体衬底的方法，其包括：
将所述等离子体兼容液体从所述液体供给器供给到所述真空室的所述室壁；
使所述液体流经所述室壁的所述暴露于等离子体的表面；
将所述工艺气体从所述工艺气体源供给到所述等离子体处理室中；
利用所述RF能量源将RF能量施加到所述工艺气体以在所述等离子体处理室中产生等离子体；以及
在所述等离子体处理室中等离子体处理半导体衬底。
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