TW202245549A - 不影響c形護罩之機械強度或壽命的針對電漿均勻性之c形護罩改良 - Google Patents

Abstract

在電漿處理室中使用的限制環包含：一上水平段、一垂直段、及一下水平段。該上水平段延伸於該限制環之上內半徑與外半徑之間。該下水平段延伸於該限制環之下內半徑與外半徑之間，並且包含延伸至下內半徑的一延伸段。該下水平段之頂表面提供了向下朝向該下內半徑的角度。該垂直段係設置於該限制環之外半徑與內部半徑之間。該垂直段將該限制環之該上水平段連接至該下水平段。

Description

不影響C形護罩之機械強度或壽命的針對電漿均勻性之C形護罩改良

本發明關聯於在半導體製程模組之中使用的限制環。

在半導體處理中，基板經歷各種操作以形成定義積體電路的特徵部。例如，對於沉積操作，將基板接收到處理室中，並且根據要形成的特徵部的類型，將特定類型的反應氣體供應到腔室並且施加射頻功率以產生電漿。基板被接收在定義在下電極（例如靜電卡盤）上的基板支撐件上。上電極，例如噴淋頭，用於將特定類型的反應氣體提供到處理室中。射頻功率係藉由對應的匹配網路施加到反應氣體以產生電漿，用於選擇性地將離子沉積在基板表面上以形成微觀特徵部。反應氣體產生副產物，例如微粒和氣體等，這些副產物需要迅速從電漿室中去除，以保持形成在基板表面上的微觀特徵部的完整性。

為了將產生的電漿限制在製程區域內，一組限制環被定義為圍繞製程區域。此外，為了提高產量並確保大部分電漿在接收用於處理的基板上方，圍繞電漿區域的限制環可以設計以延伸該製程區域，從而當接收基板用於處理時不僅覆蓋基板上方的區域，而且覆蓋設置為圍繞基板的邊緣環上方的區域，並且外部限制環設置成相鄰於邊緣環。該組限制環不僅用於將電漿限制在製程區域內，還用於保護處理室的內部結構，包括室壁。

在基板表面上形成的特徵部的完整性依賴於製程區域中均勻的電漿密度。電漿均勻性可以藉由調整限制環（例如，C形護罩）的形狀來調節，以增加製程區域的容積。然而，舉例來說，用以增加限制環中容積大小的對限制環的形狀或設計之任何改變，可能需要對處理室內使用的硬體進行顯著改變，例如處理室間隔板、配合硬體等。替代地，對限制環的設計的改變可能導致損害機械強度，或縮短限制環的壽命。

本發明的實施例正是在這種背景下出現的。

本發明的各種實施例定義了在電漿處理室中使用的限制環的設計，用於將電漿限制在電漿區域內。限制環被定義為包括：在外半徑和上內半徑之間延伸的上水平段、在外半徑和下內半徑之間延伸的下水平段、以及定義在外半徑處的在上水平段的底表面和下水平段的頂表面之間延伸的垂直段。限制環的下水平段的頂表面由斜坡定義，該斜坡由沿頂表面向下朝向下內半徑所提供的角度加以定義。該斜坡導致下水平段的厚度存在差異，其中靠近限制環內部半徑的下水平段的厚度大於在下內半徑處下水平段的厚度。在一些實施例中，下水平段的底表面被定義為平的。替代地，除了在頂表面處定義斜坡之外，沿下水平段的底表面定義第二斜坡。第二斜坡由沿底表面向下朝向下內半徑提供的第二角度形成。可以藉由添加用於限制環的附加材料來定義底表面處的第二斜坡。在一些實施例中，沿下水平段的底表面形成第二斜坡導致在內半徑附近下水平段的厚度等於在下內半徑處下水平段的厚度。在替代實施例中，沿下水平段的底表面形成第二斜坡可導致靠近內半徑的下水平段的厚度不同於靠近下內半徑的下水平段的厚度。藉由包括用於下水平段的傾斜幾何形狀來修改限制環的形狀有助於調節電漿區域內的電漿均勻性，而無需重新設計電漿處理室的其他硬體組件。此外，對下水平段進行的修改（例如，沿下水平段的頂表面和底表面定義傾斜表面）避免不利地影響耗材限制環的機械強度或壽命。

下水平段包括沿下水平段的長度定義的複數槽。每個槽被定義為沿下水平段從內直徑徑向延伸到外直徑，並且在下水平段的頂表面和底表面之間垂直地延伸。複數槽用於去除在電漿區域內產生的副產物和中性氣體物質，同時確保電漿在電漿區域中的最佳限制。在一些實施例中，每個槽可以被定義為包括平行槽幾何形狀，因為在內直徑處定義的內槽半徑等於在外直徑處定義的外槽半徑。在替代實施例中，除了包括用於下水平段的傾斜幾何形狀之外，複數槽使用錐形槽幾何形狀定義。錐形槽的幾何形狀是有益的，因為槽由於持續暴露於電漿而沿槽的長度經歷不同的磨損。錐形槽的幾何形狀有助於優化管理槽之間的有限空間，同時提高限制環的使用壽命。

例如，槽在內直徑處的磨損大於在外直徑處的磨損。這不均勻磨損可歸因於靠近槽之內直徑而不是外直徑的電漿體積的變化。當磨損達到臨界尺寸時，需要更換限制環以確保不發生電漿不受限制的情況。槽的錐形幾何形狀有助於解決不均勻磨損問題，同時延長限制環的壽命。錐形槽幾何形狀藉由在內直徑處定義窄端且在外直徑處定義較寬端來有效利用槽周圍的區域。錐形幾何形狀允許槽的窄端與槽的較寬端幾乎同時接近臨界尺寸，從而導致整個槽長度在使用壽命結束時達到臨界限制尺寸。錐形槽的幾何形狀有效利用了槽周圍的區域——尤其是在外直徑處，從而延長了限制環的使用壽命，同時在電漿區域內保持最佳的電漿限制。因此，隨著可在電漿處理室中使用限制環的製程循環的次數增加，與消耗性限制環相關的成本降低。因此，藉由對限制環結構（即，包括錐形槽輪廓和傾斜的下水平段）的修改，限制環的原始預期壽命得以保持（即，限制環的壽命不受影響），而無需重新-設計電漿處理室的其他硬體組件。

在一實施例之中，揭示一種在電漿處理室之中使用的限制環。該限制環包含一上水平段、一下水平段、及一垂直段。該上水平段延伸於該限制環之一上內半徑與一外半徑之間。該下水平段延伸於該限制環之一下內半徑與該外半徑之間。該下水平段之一頂表面提供用於向下朝該下內半徑的一角度，其中該角度沿該頂表面定義一斜坡。該下水平段包含沿該下內半徑向下延伸的一延伸段。該垂直段設置於該限制環之該外半徑與一內部半徑（inside radius）之間。該垂直段將該限制環之該上水平段連接至該下水平段。

在一實施例之中，該下水平段之一底表面係平的，使得靠近該內部半徑的該下水平段之第一厚度大於在該下內半徑處該下水平段之第二厚度。

在一實施例之中，該第一厚度係大於該第二厚度的約10%至約40%。

在一實施例之中，該角度沿該下水平段之該頂表面定義一斜坡。該斜坡係自水平x軸測量定義為介於約0.20 ^o與約1 ^o之間。

在一實施例之中，該下水平段之一底表面提供用於向下朝該下內半徑的第二角度。該第二角度定義第二斜坡。定義於該底表面上之該第二斜坡之該第二角度等於定義在該下水平段之該頂表面上的該斜坡之該角度，使得靠近該內半徑的該下水平段之第一厚度等於定義在該下內半徑處之該下水平段之第二厚度。

在一實施例之中，靠近該內部半徑而定義的該上水平段之一底表面與該下水平段之該頂表面之間的第一高度係小於定義於該限制環之該下內直徑處該上水平段之該底表面與該下水平段之該頂表面之間的第二高度。

在一實施例之中，該下水平段、該上水平段、及該垂直段整合地加以連接，以定義一C形結構，該C形結構配置以限制產生於該電漿處理室中之電漿。

在一實施例之中，該下水平段包含複數槽。該複數槽之各槽沿該下水平段自內直徑徑向延伸至外直徑。在該內直徑處各槽之內槽半徑等於在該外直徑處之外槽半徑。

在一實施例之中，該槽之該內直徑大於由該下內半徑定義的內環直徑，且該槽之該外直徑小於由該限制環之該外半徑定義的外環直徑。

在一實施例之中，該下水平段包含複數槽。複數槽之各槽沿該下水平段自內直徑徑向延伸至外直徑。在該內直徑處各槽之內槽半徑小於在該外直徑處之外槽半徑。

在一實施例之中，在各槽之該內槽半徑與該外槽半徑中之差異定義一槽錐形，使得各槽從該外直徑錐縮向下至該內直徑。影響該槽錐形的該內槽半徑與該外槽半徑加以尺寸設定為在該槽的對應內直徑與該外直徑處磨損率之倒數。該內槽半徑與該外槽半徑之比係在約1:1.1及約1:1.5之間。

在一實施例之中，該限制環之該上內半徑大於該下內半徑。

在一實施例之中，定義於該下水平段中之該延伸段在該下內半徑處向下垂直延伸。

在一實施例之中，定義於該下水平段中之該延伸段係由一斜向頂段及一垂直底段定義。該斜向頂段提供了在一向下傾斜點處向下的第三角度，該向下傾斜點定義於該下內半徑處之該下水平段之該頂表面之上，且該垂直底段係定義為自該斜向頂段之底部分向下延伸。

在一實施例之中，該上水平段之一頂表面包含複數孔洞。該複數孔洞之各孔洞係配置以接收定義於該上電極之底表面上之一扣件工具之一部份，俾以將該限制環耦合至該電漿處理室之該上電極。

在一實施例之中，該下水平段之該延伸段係配置為放置於一射頻墊片之上，該射頻墊片定義於電漿處理室之一下電極之一頂表面之上。

在另一替代實施例之中，揭示一種在電漿處理室中使用的限制環。該限制環包含一上水平段、一下水平段、及一垂直段。該上水平段延伸於該限制環之一上內半徑與一外半徑之間。該下水平段延伸於該限制環之一下內半徑與該外半徑之間。該下水平段之一頂表面提供用於向下朝向該下內半徑的第一角度，以沿該頂表面定義第一斜坡。該下水平段之一底表面提供向下朝向該下內半徑的第二角度，以沿該底表面定義第二斜坡。該下水平段包含沿該下內半徑向下延伸的一延伸段。該垂直段係設置於該限制環之該外半徑與一內半徑之間。該垂直段將該限制環之該上水平段連接至該下水平段。

在一實施例之中，該第一斜坡之該第一角度等於該第二斜坡之第二角度。

在一實施例之中，靠近該內部半徑的該下水平段之第一厚度等於在該下內半徑處該下水平段之第二厚度。定義於靠近該內部半徑的該上水平段之底表面與該下水平段之該頂表面之間的第一高度小於定義於該下內半徑處該上水平段之該底表面與該下水平段之該頂表面之間的第二高度。

在一實施例之中，該下水平段包含複數槽。該複數槽之各槽沿該下水平段自內直徑徑向延伸至外直徑。在該內直徑處各槽之內槽半徑等於在該外直徑處各槽之外槽半徑。各槽之該內直徑大於由該下內半徑所定義的該限制環之內環直徑，且各槽之該外直徑小於由該外半徑所界定的該限制環之一外環直徑。

在一實施例之中，該下水平段包含複數槽。該複數槽之各槽沿該下水平段自內直徑徑向延伸至外直徑。在該內直徑處各槽之內槽半徑小於在該外直徑處之外槽半徑。

在又另一替代實施例之中，揭示一種電漿處理室，用於將電漿限制於內部。該電漿處理室包含用於支撐基板的一下電極以及設置於該下電極上方的一上電極。該電漿處理室包含一限制環，設置於該下電極與該上電極之間。該限制環包含一上水平段、一下水平段、及一垂直段。該上水平段延伸於該限制環之上內半徑與外半徑之間。該下水平段延伸於該限制環之下內半徑與該外半徑之間。該下水平段之一頂表面提供向下朝該下內半徑的一角度。該角度沿該頂表面定義一斜坡。該下水平段具有沿該下內半徑向下延伸的一延伸段。該垂直段設置於該限制環之該外半徑與一內部半徑之間。該垂直段將該限制環之該上水平段與該下水平段連接。

在一實施例之中，該下水平段之底表面提供向下朝該下內半徑的第二角度。該第二角度沿該底表面定義第二斜坡。沿該底表面定義的該第二斜坡之該第二角度等於定義在該下水平段之該頂表面上的該斜坡之一角度。

在一實施例之中，該下水平段包含複數槽。該複數槽之各槽設計為沿該下水平段自一內直徑徑向延伸至一外直徑。在該內直徑處各槽之一內槽半徑小於在該外直徑處各槽之一外槽半徑。

在一實施例之中，各槽之該內直徑大於由該限制環之該下內半徑所定義的一內環直徑，且該槽之該外直徑小於由該限制環之該外半徑所定義的一外環直徑。

在一實施例之中，該限制環之該上內半徑大於該下內半徑。

在一實施例之中，該限制環之該下水平段、該垂直段、及該上水平段定義一相連C形結構，用於將電漿限制於定義在該電漿處理室中之一電漿區域。該限制環係由以下之其中一者所製成：矽、或多晶矽、或矽碳化物、或硼碳化物、或陶瓷、或鋁。

在一實施例之中，該延伸段係與該限制環之該下水平段、該垂直段、及該上水平段整合。該延伸段配置為垂直延伸於該下水平段之底表面下方。

在一實施例之中，該上電極係電性接地，並且該下電極係經由一對應匹配網路連接至一射頻功率源。

在本文所述的各種實施例中，用於電漿處理室的限制環被設計為提高限制環的使用壽命，同時確保電漿處理室中定義的電漿區域內的最佳電漿限制。用於電漿處理室的限制環包括上水平段、垂直段、及下水平段。上水平段被定義為從外半徑延伸到上內半徑，並且上水平段的頂表面及底表面被定義為平的。下水平段被定義為從外半徑延伸到下內半徑。垂直段設置在限制環的外半徑和內部半徑之間，並將限制環的上水平段連接到下水平段。下水平段的頂表面包括錐形幾何形狀以定義朝向下內半徑向下傾斜的斜坡。在頂表面處定義的斜坡導致靠近內部半徑及下內半徑的限制環的下水平段的厚度變化。此外，斜坡導致靠近內部半徑及在下內半徑處的在上水平段的底表面與下水平段的頂表面之間定義的間隙的高度變化。高度的變化導致在電漿區域中產生的電漿體積增加，特別是在由限制環覆蓋的區域中（例如，當基板存在於電漿處理室中時，在基板的邊緣排除區域上方，以及在圍繞基板的邊緣環上方的區域中）。

增加限制環中的間隙對電漿均勻性產生正面影響。電漿均勻性可歸因於由於電漿區域內的體積增加而引起的電漿擴散的變化。因此，可以藉由改變用於將電漿限制在電漿區域中的限制環的形狀來調節電漿均勻性，而無需重新設計電漿處理室的其他硬體組件。用於改變限制環的傳統設計的現有方法需要對硬體進行顯著改變，或者導致損害機械強度並因此損害限制環的壽命。

對限制環進行的選擇改變（例如，包括沿著限制環之下水平段的斜坡）用於增加電漿的體積。對限制環所做的改變不需要對電漿處理室內的任何其他硬體組件（例如，腔室間隔板、配合硬體等）進行修改，因為對限制環結構所做的改變基本上不偏離限制環的整體結構。在一些實施例中，可以藉由包括斜坡而對下水平段的底表面進行額外的改進，以改善限制環的機械強度和限制環的整體壽命。藉由沿底部段的長度添加限制環的額外材料，可以在底部表面中定義斜坡，從而提供向下朝向下部內半徑的角度。底部表面中的額外材料係設計用於增加下水平段的厚度，以提供沿下水平段長度的整體厚度均勻性，同時繼續保持下水平段處的坡度。

下水平段包括複數槽，用於從電漿區域有效率地去除副產物，同時保持電漿區域內的電漿限制。槽被定義為沿下水平段從內直徑沿長度方向延伸到外直徑，並且在下水平段的頂表面及底表面之間沿深度方向延伸，以便為副產品提供離開電漿區域的管道。在一些實施例中，槽可以被定義為包括沿長度的平行槽幾何形狀，其中內直徑處的內槽半徑與外直徑處的外槽半徑相同。在替代實施例中，槽可被定義為包括錐形槽幾何形狀，使得槽在內直徑處較窄而在外直徑處較寬。在外直徑處的一寬側具有較寬的外槽半徑，而內直徑處的窄側具有窄的內槽半徑。每個槽的內直徑處的內槽半徑和外直徑處的外槽半徑的尺寸被設定為對應的內直徑和外直徑處的磨損率的倒數。藉由在內直徑處以較窄的槽開始，允許在達到電漿不受限制的臨界尺寸之前在內直徑處發生更多磨損。在使用壽命結束時，內直徑處較小的內槽半徑補償了內直徑處的高磨損率，而較寬的外槽半徑補償了外直徑處的低磨損率，從而導致沿槽之長度的直線槽輪廓。內槽半徑和外槽半徑的差異導致沿整個槽長度的每個槽同時達到限制極限。錐形槽可能導致沿窄側的一些開放區域。為了補償沿窄側的開放區域，可以增加槽的總數。槽之總數的增加考慮了沿著錐形槽的窄側預期的磨損量。

修改的該限制環結構，其具有沿下水平段長度的傾斜幾何形狀及沿下水平段長度定義的複數槽的錐形槽幾何形狀，導致：（a）電漿均勻性的整體改善、（ b） 有效率去除副產物、及 （c） 限制環壽命的整體改善。無需重新設計電漿處理室內的其他硬體組件（例如，腔室間隔板、配合硬體等）即可實現上述益處。借助上述對本發明的概述，現在將參考各種圖示來描述具體實施例。

圖1示出了在一種實施例中使用用於限制電漿的限制環的電漿處理室100的一部分的簡化框圖。在一種實施例中，電漿處理室100可以是電容耦合電漿（CCP）處理室（或以下簡稱為「電漿處理室」），其包括：下電極104，以提供射頻（RF）功率到電漿處理室100；以及上電極102，以提供製程氣體用於在電漿處理室100內產生電漿。下電極104藉由對應的匹配網路107連接到RF功率源106，其中RF功率源106的第一端連接到匹配網路107，並且RF功率源106的第二端電接地。RF功率源106可以包括一個或多個RF功率產生器（未示出）。

在一種實施例中，下電極104的頂表面定義基板支撐表面，基板110被接收在該基板支撐表面上加以處理。邊緣環112定義成鄰近於下電極104的基板支撐表面，以在接收基板110進行處理時圍繞基板110。當基板被支撐在下電極104的基板支撐表面上時，邊緣環112的頂表面被定義為與基板110的頂表面共面。邊緣環112被配置為將用於在電漿處理室100內產生的電漿的該處理區域（由電漿區域108表示）延伸，以延伸於一區域上方，該區域係超過該基板之邊緣至一延伸的處理區域，該延伸的處理區域覆蓋該邊緣環112之外邊緣及更遠處。一個或多個介電環120設置成相鄰於邊緣環112的外邊緣。RF功率源106藉由匹配網路107連接到下電極的底部份，並向電漿處理室100提供RF功率。接地環122設置成相鄰於一個或多個介電環120的一部分且在其下方，並且被配置為圍繞下電極104。支撐結構118設置為圍繞下電極104的接地環122的一部分。 RF墊片116設置在支撐結構118的頂表面上。在一些實施例中，RF墊片116可以設置在定義在支撐結構118的頂表面上的通道內。支撐結構118可以由石英元件或適用於電漿處理室100的任何其他絕緣材料所製成。

在一種實施例中，上電極102可以是噴淋頭，其包括連接到一個或多個製程氣體源（未示出）的一個或多個入口（未示出）以及分佈在面向下電極104的上電極102的底表面處的複數出口。複數出口被配置為將來自一個或多個製程氣體源的製程氣體供應到定義在上電極102與下電極104之間的電漿處理區域（或簡稱為「電漿區域」）108。上電極102可以由複數電極構成。圖1圖示了一種如此的實施例，其中上電極102包括設置在中心的內上電極102a，以及鄰近並圍繞內上電極102a設置的外電極102b。在此實施例中，上電極102被電接地，以將供給至電漿處理室100的RF功率提供到接地的返迴路徑。外電極102b包括沿底表面設置的複數扣件裝置（未示出）。扣件裝置用於將上電極102耦合到限制環140。

限制環結構（或以下簡稱為「限制環」）140設置在上電極102與下電極104之間。限制環140定義了受限制的腔室容積，在該腔室中產生的電漿被充分容納於其中。限制腔室容積定義電漿區域108。限制環140是C形結構，其C形之開口面向處理室100定義在上電極102與下電極104之間的電漿區域108的內部。基於限制環140的形狀及將電漿限制到一個區域的功能，限制環也可以稱為「C形護罩」。限制環140用於將電漿限制在電漿處理室100中的延伸電漿區域108內。限制環140被配置為在頂部耦合到作為上電極102的一部分的外電極102b。限制環140是上電極102的一部分，並且限制環140的底部段被配置為擱置在下電極104的支撐結構118的頂表面上。RF墊片116設置在支撐結構118之頂表面之上，以當電漿處理室100用於處理時提供在上電極102與下電極104之間的緊密耦合。 RF墊片116確保在上電極102與下電極104之間的耦合是氣密的。在一種實施例中，支撐結構118被配置為圍繞下電極104的區域，該區域至少包括基板支撐表面、邊緣環112、一個或多個介電環120、及接地環122。

值得注意的是，圖1的電漿處理室顯示為僅包括特定部件，而實際上電漿處理室包括處理基板所需的複數額外組件。此外，圖1中所示的各種組件可能為了識別各種組件的不同特徵部而不按比例且/或可能被誇大。

廣義地說，限制環140包括上水平段141、垂直段142、及下水平段143。上水平段141延伸第一長度並且由面向電漿區域108的底表面141a及背向電漿區域108的頂表面141b加以定義。複數孔洞分佈橫跨頂表面141b，以在將限制環140耦合到上電極102時接收定義在外電極102b的底表面上的扣件裝置。在一種實施例中，上水平段141的底表面141a及頂表面141b實質上是平的（即，水平的）。在另一實施例中，第一臺階148a定義在上水平段141的內邊緣處上水平段141的頂表面141b上。第一臺階可用於容納外電極102b並可用於提供當將限制環140耦合到外電極102b時限制環140的可靠配合。在本實施例中，上水平段141的底表面141a大致平坦。在又另一實施例中，第一臺階148a定義在上水平段141的頂表面141b上，且第二臺階148b定義在上水平段141的內側邊緣處上水平段141的底表面141a上。在此實施例中，第一臺階148a及第二臺階148b都可延伸一高度。在另一實施例中，第一臺階148a可以延伸第一高度並且第二臺階148b可以延伸第二高度。在另一實施例中，上水平段141的底表面141a提供向上朝向上內半徑151的角度以定義沿著上水平段的斜坡。在一個示例中，上水平段的底表面上的斜坡的角度可以定義為大於0 ^o及小於1 ^o，但也可以設想斜坡的其他範圍。

垂直段 142 包括面向電漿區域 108 的內表面 142a 及背離電漿區域 108 並朝向處理室 100 的壁之內側的外表面 142b。在一實施例之中，垂直段142的內表面142a及外表面142b是垂直的。圖1示出了垂直段142的內表面142a及外表面142b的是垂直的之一如此示例。在另一實施例中，垂直段142的內表面142a是弓形的，而垂直段142的外表面142b是垂直的。在又另一實施例中，垂直段142的內表面142a及外表面142b二者都是弓形的。

下水平段143延伸第二長度並且由面向電漿區域108的頂表面143a及背離電漿區域108的底表面143b加以定義。下水平段143的頂表面143a是從垂直段朝下水平段143的內邊緣向下傾斜。下水平段143中的斜坡導致在上水平段141及下水平段143之間定義的間隙的高度變化。在一些實施例中，在垂直段142附近上水平段141與下水平段143之間定義的第一高度「h1」小於在下水平段143的內側邊緣附近上水平段141與下水平段143之間定義的第二高度「h2」。另外，下水平段143包括延伸段144，延伸段144設置在下水平段143的內側邊緣處並且從下水平段143的底表面143b向下延伸。如圖1所示的一實施例之中，延伸段144包括直的內部表面。

在一種實施例中，上水平段141、垂直段142、及下水平段143可以整合地連接以定義C形結構。在另一種實施例中，上水平段141、垂直段142、及下水平段143可以是三個獨立的部件，上水平段141的底表面設計成擱置在垂直段142的頂部上並耦合到垂直段142的頂表面。垂直段142的底表面設計成擱置在下水平段143的頂部之上，並耦合到下水平段143的頂表面143a。上水平段141、垂直段142、及下水平段一起形成C形結構，用於將電漿處理室100內產生的電漿限制在電漿區域108中。

圖2A示出了在一種實施例中，在電漿處理室100中使用的限制環140的放大截面圖。圖2A之圖示標識了限制環140的各個參考點。如上所述，限制環140是C形結構並且包括上水平段141、垂直段142、下水平段143、及延伸段144。上水平段141在限制環140的外半徑150與上內半徑151之間延伸並且包括底表面141a及頂表面141b。上水平段141的底表面141a和頂表面141b可以或可以不包括在上內直徑151處的臺階。底表面141a面向電漿區域108，且頂表面141b背向電漿區域108。上水平段141的頂表面141b包括複數扣件孔洞（或簡稱為「孔洞」-未示出），沿圓形方向均勻分佈，並定義為與沿該外電極102b之底表面設置的對應扣件裝置對齊。外電極102b的扣件裝置及外電極102b的頂表面141b上的扣件孔洞被定義為將限制環140耦合到上電極102。

限制環的垂直段142設置在限制環140的外半徑150及內部半徑153之間。垂直段142包括面向電漿區域108內部的內表面142a以及背對電漿區域108的外表面142b。垂直段142的內表面142a和外表面142b之一或兩者可以是垂直的或彎曲的。垂直段在上水平段141與下水平段143之間延伸一高度以定義將電漿限制其中的間隙。在一些實施例中，垂直段142將上水平段141耦合到下水平段143以定義C形結構。

下水平段143延伸在限制環140的外半徑150與下部內半徑152之間。在一種實施例中，限制環140的下內半徑152小於限制環140的上內半徑151。下水平段包括頂表面143a及底表面143b。下水平段143的頂表面143a被定義為提供向下朝向下內半徑152的角度，而下水平段143的底表面143b被定義為平的。該角度定義了沿下水平段143的頂表面143a的斜坡。在一種實施例中，該斜坡在限制環的內部半徑153附近開始並朝向下內半徑152延伸。具有斜坡的頂表面143a及具有平坦輪廓的底表面143b導致沿下水平段143的長度的厚度變化。例如，沿頂表面143a的斜坡導致下水平段143具有靠近限制環140的內部半徑153的第一厚度「T1」以及靠近限制環140的下內半徑152的第二厚度「T2」，其中T1＞T2。在一個實施例中，第一厚度T1被定義為大於第二厚度T2約10％到大約40％。此外，厚度的變化導致定義在上水平段141的底表面141a與下水平段143的頂表面143a之間的間隙的高度之變化，其中間隙定義電漿區域108。例如，斜坡導致定義在限制環140的內部半徑附近的第一高度「h1」以及靠近下內半徑152的第二高度「h2」，其中第一高度h1小於第二高度h2。

在一種實施例中，由下水平段143中的斜坡定義的相對於水平x軸的傾斜角147的角度可以定義在大約0.20 ^o與大約1 ^o之間。斜坡之角度的上述範圍僅作為示例提供，且不應視為限制性的。因此，在一些實施例中，可以設想斜坡的角度大於或小於該範圍，並且該角度的如此增加或減少可以基於電漿處理室100的內尺寸、正在執行的製程之類型、用於產生電漿的製程氣體的類型、產生以及將被去除的副產物及中性氣體物質的類型、電漿處理室的進入開口等。在一種實施例中，限制環係以矽製成。在其他實施例中，限制環可以由多晶矽、或矽碳化物、或硼碳化物、或陶瓷、或鋁、或能夠承受電漿區域108的處理條件的任何其他材料製成。

下水平段143包括定義在下內半徑152處的延伸段144'。在圖2A繪示之實施例之中，延伸段144'包括斜向頂段144a及垂直底段144b。延伸段144的此設計不同於圖1中使用的設計，其中圖1的延伸段144包含該延伸段之直線內部表面，其中圖2A的延伸段包含延伸段144'的頂部分中之傾斜部分。定義在向下傾斜點149處的斜向頂段144a以一角度傾斜，其中向下傾斜點149定義在頂表面143a與下內半徑152的內表面的交點處。斜向頂段144a的傾斜角可在大約0 ^o和大約10 ^o之間。上述範圍是作為示例提供的，且不應被視為限制性或窮舉性的。垂直底段144b設置在斜向頂段144a下方並且向下垂直延伸超過下水平段143的底表面143b的高度。延伸段144'為下水平段143提供連續性。垂直底段144b被配置為擱置在RF墊片116上，RF墊片116設置在定義於下電極104中之支撐結構118的頂表面上。

圖2B示出了圖2A所示的在一種實施例中之限制環140的設計的變化。除了定義在限制環140的下水平段143的頂表面143a上的斜坡之外，圖2B中的限制環140'包括沿下水平段143的底表面143b定義的第二斜坡。圖2A及2B二者共同的限制環140的各種組件，使用相同的參考數字表示並且以類似的方式作用。下水平段143的底表面143b被定義為提供向下朝向下內半徑152的第二角度，以定義沿著下水平段143的底表面143b的第二斜坡。類似於圖2A的斜坡的實施例，第二斜坡被定義為在限制環的內部半徑153附近開始並且朝向下部內半徑152延伸。在一種實施例中，沿著下水平段143的底表面143b定義的第二斜坡的第二角度等於沿下水平段143的頂表面143a定義的斜坡的角度。例如，第二斜坡被定義在大約0.20 ^o和大約1 ^o之間。在該實施例中，下水平段143的厚度沿下水平段143的長度是均勻的。

在另一實施例中，沿底表面143b定義的第二斜坡的第二角度可以不同於沿頂表面143a定義的斜坡之角度。例如，第二斜坡的第二角度可以大於沿著頂表面143a的斜坡的角度，導致厚度沿著下水平段143的長度發生變化。在該實施例中，靠近內部半徑153的厚度T1可以小於靠近下內半徑152的厚度T2。此實施例是圖2A所示實施例的變體，其中，厚度沿下水平段143的長度變化。例如，內部半徑153附近的厚度T1小於下內半徑152附近的厚度T2，而在圖2A的實施例中，內部半徑153附近的厚度T1大於下內半徑152附近的厚度T2。這可以調節由於暴露於電漿區域108中的電漿而在下內半徑152處預期的額外磨損。

圖2C繪示了圖2A中繪示的限制環140的替代實施例。在該實施例中，延伸段144由頂段144a'及垂直底段144b所定義。頂段144a'被表示為包括沿著佈置在下部內半徑152處的內部表面的直線輪廓，而不是圖2A中所示的斜向頂段。在圖2C所示的實施例中，頂段144a'在下內半徑152處向下延伸至下水平段143的底表面143b，並且垂直底段144b是頂段144a'的延伸，其中垂直底段144b延伸在限制環140的下水平段143的底表面143b下方。

圖2A-2C中說明的實施例示出了限制環140的垂直截面圖，其有著沿頂表面143a以及沿頂表面143a與底表面143b二者定義的斜坡。圖2A和2B的橫截面圖亦示出了沿限制環140的下水平段143的長度定義的槽145。限制環140包括沿限制環140的下水平段143均勻分佈的複數槽，其中每個槽在長度方向延伸於內直徑與外直徑之間，並且在深度方向延伸於下水平段的頂表面143a與底表面143b之間。與槽的幾何形狀相關的細節將參考圖 4A 和 4B進行描述。沿著下水平段143定義的複數槽145為副產品提供了一個管道以使該副產品逸出電漿區域，同時最佳地將電漿限制在電漿區域內。

圖3示出了在一種實施例中，當使用具有定義在下水平段143中的傾斜幾何形狀的限制環時，識別由於跨越基板半徑的電漿密度的變化而導致的蝕刻率變化的圖表。該圖表顯示了使用如在各種實施例中描述的具有傾斜幾何形狀之限制環而處理的基板表面上的氧化物毯覆式蝕刻率。毯覆式蝕刻率是基板表面上電漿密度的合理測量的指示。曲線301顯示了當使用沒有斜坡的限制環時基板表面上的蝕刻率的變化，並且曲線302顯示了當使用有著沿下水平段143定義之斜坡的一限制環時，在基板表面上的蝕刻率的變化。沿曲線 301 表示的蝕刻率顯示了沿基板長度至由線 304 定義的邊緣排除區域的更多變化。如在方框 303 中所見，對於150 mm的基板而言，當半徑在約70 mm及約135 mm之間，曲線 301 中的蝕刻率變化更為明顯。例如，蝕刻率顯示出沿基板表面逐漸減小，直至半徑的中點（即，達約 70 mm），於此點之後，蝕刻率開始顯著增加，直到基板的邊緣排除區域。另一方面，曲線302顯示沿著基板表面的長度直到邊緣排除區域的蝕刻率之更加逐漸減少。曲線302中所示的蝕刻率的逐漸減少被假定是由於限制環140的上水平段和下水平段之間定義的間隙的增加導致的增加的電漿體積中的電漿擴散的變化。

在一種實施例中，沿著下水平段的傾斜量可以被定義為將第一高度「h1」和第二高度「h2」（即，在上水平段141和下水平段143之間定義的間隙）增加約 +2 mm至約 +8 mm。如此增加對毯覆式蝕刻率的影響由曲線 302 顯示，特別是在由方框 303 覆蓋的區域中。作為示例，沿下水平段143之頂表面 143a 定義的在大約 0.55 ^o與大約 0.60 ^o之間的斜坡將導致，第二高度「h2」相對於第一高度「h1」的差異從大約0.60mm到大約0.65mm。在一種實施例中，上內半徑151被定義為在大約203mm（大約8英寸）與大約218.5mm（大約8.6英寸）之間。在一種實施例中，下內半徑 152 被定義為在約 177 mm（約 7英寸）與約 198.5 mm（約 7.8 英寸）之間。在一種實施例中，內部半徑153被定義為在大約248mm（大約9.8英寸）與大約262mm（大約10.3英寸）之間。在一種實施例中，外半徑被定義在大約254mm （大約10英寸）與大約267mm（大約10.5英寸）之間。在一種實施例中，槽145的長度被定義為在大約48mm（大約1.9英寸）和大約61mm（大約2.4英寸）之間。在一種實施例中，下水平段143的深度（即，厚度T1）被定義為在大約6mm（大約0.25英寸）與約 8.4 毫米（約 0.33 英寸）之間。在一種實施例中，在頂表面143a上定義的斜坡可以導致第一高度h1為在大約29mm（大約1.18英寸）與大約 31 mm（大約 1.22 英寸）之間，且第二高度為在大約 31 mm（大約 1.22 英寸）與約 32 mm（約 1.24 英寸）之間。在一種實施例中，由於頂表面143a上的斜坡導致的厚度T2可以被定義為在約5.8mm（大約0.23英寸）與約 7.2 mm（約 0.28 英寸）之間。上述限制環的各種組件的範圍僅作為示例提供，且不應視為限制性的。基於電漿處理室100的內尺寸、正在執行的製程類型、用於產生電漿的製程氣體的類型、被產生且待去除之副產品及中性氣體物質的類型、電漿處理室的進入開口、電漿處理室的硬體組件的幾何形狀等，可以設想各種組件的上述範圍之其他範圍或調整。

圖4A和4B示出了在一些示例實施例中具有沿限制環140的下水平段143的長度所定義之複數槽的限制環的變體。沿著下水平段143之長度的複數槽145用於在基板110的處理期間有效率地去除在電漿區域108內形成的副產物。在圖4A所示例示實施例中，複數槽的每個槽145被顯示為在下水平段143的內直徑（ID）145a與外直徑（OD）145b之間徑向延伸。槽145的ID 145a大於下水平段143的內環直徑（IRD），其中IRD由下水平段143的下內半徑152定義。槽145的OD 145b被定義為大於槽145的ID 145a但小於限制環140的外環直徑（ORD），其中ORD由限制環140的外半徑150定義。換句話說，槽145延伸一長度「l」（即，l  = OD - ID），其小於下水平段143的寬度「w」 （即w =ORD-IRD）。每個槽145係使用平行槽幾何形狀定義，其中在槽145的內直徑（ID） 145a處的內槽半徑（ISR） 145c等於槽145之外直徑（OD）145b處的外槽半徑（OSR）145d。具有平行槽幾何形狀的每個槽145被定義為延伸於下水平段143的頂表面143a與底表面143b之間。

圖4B示出了沿限制環140”的下水平段143的表面定義的槽145'的替代實施例。在該實施例中，槽145'係使用錐形槽幾何形狀加以定義，而非用於定義圖4A中的槽145的平行槽幾何形狀來定義。如圖4A所示，每個槽145'從內直徑（ID）145a延伸到外直徑（OD）145b。下水平段143的ID 145a小於IRD，其中IRD由下內半徑152定義。OD 145b大於IRD但小於限制環140”的ORD，其中ORD由外半徑150定義。在該實施例中，複數槽145'中的每一個都使用錐形槽幾何形狀定義為包括槽錐度。藉由在槽145'的ID 145a處定義窄內槽半徑（ISR）145c'及在槽145'的OD 145b處定義較寬外槽半徑（OSR）145d'來形成槽錐度。 ISR 145c'和OSR 145d'的變化導致每個槽145'在內直徑ID 145a處較窄而在外直徑OD 145b處較寬。在一種實施例中，為了補償在內直徑ID 145a處的窄ISR，可以增加槽145'的長度「l」以便為副產物及中性氣體物質提供足夠的面積以逃離電漿區域108。在替代實施例中，可以增加槽145'的數量以補償ID 145a處的窄ISR 145c'，其中槽145'增加的數量對應於槽145'的磨損。

每個槽145'的ISR 145c'及OSR 145d'的尺寸被設計為槽145'的對應內直徑和外直徑（ID 145a、OD 145b）處的磨損率的倒數。由於沿槽 145' 長度的不同部分必須暴露於電漿的量，沿槽 145' 長度的磨損是不均勻的，其中槽145'的區域在內直徑處比槽145'的區域在外直徑處磨損更多。使槽在ID 145a處更窄將藉由補償電漿經槽逸出時達到臨界寬度的始點而增加限制環的壽命。同時，將槽的OD 145b做得更大確保了沒有由於ID 145a較窄而導致的氣體傳導損失。錐形槽幾何形狀允許在ID 145a處槽145'的磨損與在OD 145b處槽145'的磨損大約同時達到臨界尺寸。即使採用錐形槽幾何形狀，ISR 和OSR 的尺寸也被定義為能夠從電漿區域 108 中去除副產物和中性氣體物質。用於定義槽的錐形幾何形狀延長了限制環140'之使用壽命。

在圖4A和4B中示出的槽145和145'不是按比例的，並且已被誇大以說明槽輪廓，該槽輪廓用於定義沿著限制環140、140”的下水平段143的長度的槽。在限制環140包括沿下水平段143的長度的斜向頂表面143a和斜向底表面143b的一些實施例中，底表面的角度被定義為等於頂表面上的角度以保持底表面平行於頂表面。此設計有助於提高限制環140的機械強度，從而提高使用壽命。藉由使用錐形槽輪廓來定義沿著限制環140的下水平段143的槽，可以設想使用壽命的進一步提升。與傾斜的下水平段143一起用於定義槽145的錐形槽輪廓導致保持電漿區域108中的最佳電漿密度，以便在基板表面上提供最佳蝕刻率，同時確保沿槽長度的槽磨損大約同時達到臨界尺寸。

圖5A圖示了在一種實施例中，用於沿電漿處理室中使用的限制環140的下水平段143而定義槽145'的錐形槽輪廓的示例。圖5A亦示出了使用錐形槽輪廓定義的槽145'的槽輪廓相對於使用平行槽輪廓定義的槽145的變化。具有錐形槽輪廓的槽 145' 以紅線顯示，而具有平行槽輪廓的槽 145 以灰線顯示。如前所述，槽145'被定義為在內直徑（ID）145a與外直徑（OD）145b之間沿下水平段143的水平表面延伸，其中槽145'的ID 145a大於由下水平段143的下內半徑152定義的內環直徑（IRD），且槽145'的OD 145b大於ID 145a但小於由外半徑150定義的限制環的外環直徑（ORD）。槽145'（在圖5A中以紅線顯示）包括在由外槽半徑（OSR）145d'定義的外直徑（OD）處的更寬或更廣的槽寬度以及在由內槽半徑（ISR）145c'定義的內直徑（ID）處的較窄槽寬度（即，ISR 145c' ＜OSR 145d'）。由於槽沿槽長度而磨損不同，槽 145' 的錐形幾何形狀在內直徑處為槽磨損提供了比在外直徑處更多的區域，使得錐形槽 145' 作為一個整體可以大約在同一時間（即需要更換限制環140'的時間）達到臨界尺寸。這不同於使用平行槽輪廓定義的槽145（在圖5A中以灰線示出）。具有平行槽輪廓的槽 145 係沿槽 145 的長度被定義為具有均勻的槽寬度——即，由 ISR 145c 定義的槽 145 的 ID 145a 處的內槽寬度等於在OD 145b處由OSR 145d定義的外槽寬度。平行的槽輪廓可能導致沿著槽145的長度的不均勻磨損，而需要整體更換限制環140。

因此，為了防止限制環140的過早更換並且為了延長限制環的使用壽命，同時確保限制環的機械強度在其整個使用壽命期間不受影響，限制環140可以設計為包括具有沿下水平段143的頂表面143a和底表面143b二者定義的斜坡的下水平段143、以及具有錐形槽輪廓的槽145'。將斜坡添加到下水平段 143 的底表面 143b，使得底表面平行於斜向頂表面，特別是當底表面 143b 上定義的坡度等於頂表面 143a 上定義的坡度時，提高了限制環的機械強度。限制環140的設計變化（例如定義沿著下水平段143的頂表面143a的斜坡及具有平行槽輪廓的槽145、或者定義沿下水平段143之頂表面143a的斜坡及具有錐形槽輪廓的槽145）也可以設想以提高跨基板表面長度的電漿密度。

圖5B示出了在一種實施例中用錐形槽輪廓定義的槽145'的示例磨損輪廓。槽145'的起始輪廓在中心以粗紅線顯示，其中ID 145a處的ISR 145c小於OD 145b處的OSR 145d。當槽145'暴露於來自電漿區域108的電漿時，在製程操作期間，沿著槽145'的長度的區域顯示出不均勻磨損，其中靠近內直徑（ID）145a的區域顯示出比外直徑（OD）145b周圍的區域更多的磨損。由於靠近槽 145' 內直徑的窄端的磨損率高，而靠近槽 145' 外直徑的較寬端的磨損率低，因此靠近較寬端的區域達到臨界尺寸極限比靠近窄端的區域慢，因此在槽145'的較寬端達到臨界尺寸極限之前，槽145'的較寬端可以承受與窄端相同數量的製程操作，從而延長限制環 140' 的使用壽命。圖5B將錐形槽145'的壽命終止輪廓顯示為圍繞錐形槽145'的薄圓角矩形，其中沿錐形槽長度的區域中的磨損在與需要更換限制環大約相同的時間達到臨界尺寸，以避免發生電漿不受侷限事件。有關使用錐形槽輪廓而沿限制環的下水平段143定義槽145'的更多資訊，可以參考共同擁有和共同未決的國際專利申請案第 PCT/US20/053894號，於 2020 年 10 月 30 日提交，且標題為「Wear Compensating Confinement Ring」，其全文以引用方式併入本文。

在一些實施例中，由外直徑OD 145b處的較寬槽尺寸和內直徑ID 145a處的窄槽尺寸定義的槽錐度被尺寸設定為磨損率的倒數。藉由根據磨損率而尺寸設定槽錐度，內直徑 ID 145a 處的高磨損率被外直徑OD 145b 處的低磨損率補償，從而在使用壽命結束時產生近似直槽輪廓。沿整個槽長度的槽寬度大約同時達到限制極限（即臨界尺寸）。錐形幾何形狀更有效率地利用了外直徑處的區域。為了補償由於內直徑處的槽尺寸減小而導致的下水平段中的開口區域，可以定義額外的槽。額外的槽之數量可以藉由考慮每個槽在窄端和寬端達到臨界尺寸所需的磨損空間量來定義。錐形槽的幾何形狀延長了槽在達到不受侷限極限之前可以承受的磨損量，從而延長了使用壽命並降低了耗材成本。

圖6示出了在電漿處理室100中用於將電漿限制在電漿區域108中的限制環140的頂部透視圖。限制環140是被配置為沿著電漿區域108的外圍設置的C形結構以將電漿限制在電漿區域108中，該電漿區域108在基板110上延伸，該基板110容納於在下電極、邊緣環112、和一個或多個介電環120中定義的基板支撐表面上。限制環140是可更換的消耗部件。限制環的頂表面包括均勻設置在圓形方向中的複數扣件孔洞146，其中扣件孔洞146被配置為與沿上電極102的外電極102b的底表面定義的扣件工具對齊並接收扣件工具。圖4所示的限制環140示出了沿限制環140的下水平段143中的頂表面143a定義的斜向斜坡。可以沿下水平段143的底表面143b定義額外斜坡以提高沿基板長度的電漿密度以及限制環的機械強度，使得限制環140可以承受額外的製程操作。下水平段143還可以包括具有平行槽輪廓或錐形槽輪廓的槽。相較於平行槽輪廓，錐形槽輪廓提供了額外的好處，因為錐形槽輪廓在內直徑附近比外直徑提供了額外的磨損區域，從而提高了限制環的使用壽命。

在各種實施例中描述的限制環的優點包括提高電漿均勻性，而不會不利地影響其他硬體組件（例如，腔室間隔板、配合硬體等）或不利地影響限制環的機械強度或壽命使用。藉由對限制環的形狀進行修改來調製電漿均勻性，而不影響限制環的強度或原始預期壽命。這改善耗材限制環的成本，因為限制環可以在沿著下水平段和沿著槽的長度達到臨界尺寸極限之前承受更多的製程操作。在回顧本文描述的各種實施例之後，本領域中通常知識者將設想其他優點。

100:處理室 102:上電極 102a:內上電極 102b:外電極 104:下電極 106:RF功率源 107:匹配網路 108:電漿區域 110:基板 112:邊緣環 116:RF墊片 118:支撐結構 120:介電環 122:接地環 140、140'、140'':限制環 141:上水平段 141a:底表面 141b:頂表面 142:垂直段 142a:內表面 142b:外表面 143:下水平段 143a:頂表面 143b:底表面 144、144':延伸段 144a、144a':頂段 144b:底段 145,145':槽 145a:內直徑（ID） 145b:外直徑（OD） 145c、145c':內槽半徑（ISR） 145d、145d':外槽半徑（OSR） 146:扣件孔洞 147:傾斜角 148a:第一臺階 148b:第二臺階 149:向下傾斜點 150:外半徑 151:上內半徑 152:下內半徑 153:內部半徑 301:曲線 302:曲線 303:方框 304:線

圖1繪示根據一實施例的其中使用限制環的電漿處理室之一部分之放大垂直截面圖，該限制環具有沿下水平段之頂表面定義的錐形幾何形狀。

圖2A繪示根據一實施例的有著沿下水平段頂表面定義之錐形幾何形狀的一例示限制環。

圖2B繪示在圖2A中繪示的限制環之替代實施例，其中該錐形幾何形狀定義於該限制環之該下水平段之頂表面與底表面之上。

圖2C繪示在圖2A中繪示的該限制環之替代實施例，其中該延伸段之頂段具有直線輪廓。

圖3繪示根據一實施例的電漿密度之變化的示意圖表，該電漿密度對應於跨基板表面之半徑（當存在時）的氧化毯部蝕刻率。

圖4A繪示根據一實施例的該限制環之一段的放大圖，該限制環具有沿下水平段之頂表面的錐形幾何形狀、及有著沿下水平段定義之平形槽輪廓的複數槽。

圖4B繪示在圖4A中繪示的該限制環之替代實施例，具有沿該下水平段之該頂及底表面的錐形幾何形狀、以及有著沿該限制環之下水平段定義之錐形幾何形狀的複數槽。

圖5A繪示根據一實施例的沿限制環之下水平段定義的槽之錐形幾何形狀之放大圖。

圖5B繪示根據一實施例的具有錐形幾何形狀的槽之起始輪廓以及在該限制環之壽命終點時槽的磨損輪廓的放大圖。

圖6係根據一實施例的限制環之頂部透視圖。

100:處理室

102:上電極

102a:內上電極

102b:外電極

104:下電極

106:RF功率源

107:匹配網路

108:電漿區域

110:基板

112:邊緣環

116:RF墊片

118:支撐結構

120:介電環

122:接地環

140:限制環

141:上水平段

141a:底表面

141b:頂表面

142:垂直段

142a:內表面

142b:外表面

143:下水平段

143a:頂表面

143b:底表面

144:延伸段

148a:第一臺階

148b:第二臺階

Claims (28)

1. 一種在電漿處理室之中使用的限制環，包含， 一上水平段，延伸於該限制環之一上內半徑（inner radius）與一外半徑之間； 一下水平段，延伸於該限制環之一下內半徑與該外半徑之間，該下水平段之一頂表面提供向下朝該下內半徑的一角度，該下水平段具有延伸至該下內半徑的一延伸段；以及 一垂直段，設置於該限制環之該外半徑與一內部半徑（inside radius）之間，該垂直段將該限制環之該上水平段連接至該下水平段。
2. 如請求項1之在電漿處理室之中使用的限制環，其中該下水平段之一底表面係平的，使得靠近該內部半徑的該下水平段之第一厚度大於在該下內半徑處該下水平段之第二厚度。
3. 如請求項2之在電漿處理室之中使用的限制環，其中該第一厚度係大於該第二厚度約10%至約40%。
4. 如請求項1之在電漿處理室之中使用的限制環，其中該角度沿該下水平段之該頂表面定義一斜坡，該斜坡係由一水平x軸測量介於約0.20 ^o與約1 ^o之間。
5. 如請求項1之在電漿處理室之中使用的限制環，其中該下水平段之一底表面提供向下朝該下內半徑的第二角度，該第二角度沿該下水平段之該底表面定義第二斜坡，沿該底表面的該第二斜坡之該第二角度係等於沿該下水平段之該頂表面的該斜坡之該角度，以及 其中，靠近該內部半徑而定義的該下水平段之第一厚度係等於定義於該下內半徑處的該下水平段之第二厚度。
6. 如請求項1之在電漿處理室之中使用的限制環，其中定義於靠近該內部半徑的該上水平段之一底表面與該下水平段之該頂表面之間的第一高度係小於定義於該限制環之該下內半徑處該上水平段之該底表面與該下水平段之該頂表面之間的第二高度。
7. 如請求項1之在電漿處理室之中使用的限制環，其中該下水平段、該垂直段、及該上水平段整合地加以連接，以定義一C形結構。
8. 如請求項1之在電漿處理室之中使用的限制環，該下水平段進一步包含複數槽，其中各槽沿該下水平段自內直徑徑向延伸至外直徑，在該內直徑處各槽之內槽半徑等於在該外直徑處各槽之外槽半徑。
9. 如請求項8之在電漿處理室之中使用的限制環，其中該槽之該內直徑大於由該下內半徑定義的該限制環之內環直徑，且該槽之該外直徑小於由該外半徑定義的該限制環之外環直徑。
10. 如請求項1之在電漿處理室之中使用的限制環，該下水平段進一步包含複數槽，其中各槽沿該下水平段自內直徑徑向延伸至外直徑，在該內直徑處各槽之內槽半徑小於在該外直徑處各槽之外槽半徑。
11. 如請求項10之在電漿處理室之中使用的限制環，其中在各槽之該內槽半徑與該外槽半徑之差異定義一槽錐形，各槽自該外直徑錐縮向下至該內直徑，其中影響該槽錐形的該內槽半徑與該外槽半徑加以定義為在該該槽的對應的該內直徑與該外直徑處磨損率之倒數，且 其中，該內槽半徑與該外槽半徑之比係在約1:1.1及1:1.5之間。
12. 如請求項1之在電漿處理室之中使用的限制環，其中該上內半徑大於該下內半徑。
13. 如請求項1之在電漿處理室之中使用的限制環，其中該延伸段在該下內半徑處向下垂直延伸。
14. 如請求項1之在電漿處理室之中使用的限制環，其中該延伸段包含一斜向頂段及一垂直底段，該斜向頂段提供了在一向下傾斜點處向下的第三角度，該向下傾斜點定義於該頂表面之上該下水平段之該下內半徑處，且該垂直底段係定義為自該斜向頂段之底部分向下延伸。
15. 如請求項1之在電漿處理室之中使用的限制環，其中該上水平段之一頂表面包含複數孔洞，該複數孔洞之各孔洞係配置以接收定義於該上電極之底表面上之一扣件工具之一部份，俾以將該限制環耦合至該電漿處理室之該上電極。
16. 如請求項1之在電漿處理室之中使用的限制環，其中該下水平段之該延伸段係配置為放置於一射頻墊片之上，該射頻墊片定義於該電漿處理室之一下電極之一頂表面之上。
17. 一種在電漿處理室中使用的限制環，包含， 一上水平段，延伸於該限制環之一上內半徑與一外半徑之間； 一下水平段，延伸於該限制環之一下內半徑與該外半徑之間，該下水平段之一頂表面提供向下朝向該下內半徑的第一角度，以沿該頂表面定義第一斜坡，且該下水平段之一底表面提供向下朝向該下內半徑的第二角度，以沿該底表面定義第二斜坡，該下水平段具有沿該下內半徑向下延伸的一延伸段，其中該延伸段延伸於該下水平段之該底表面下方；及 一垂直段，設置於該限制環之該外半徑與內部半徑之間，該垂直段將該限制環之該上水平段連接至該下水平段。
18. 如請求項17之在電漿處理室中使用的限制環，其中該第一斜坡之該第一角度等於該第二斜坡之該第二角度。
19. 如請求項17之在電漿處理室中使用的限制環，其中靠近該內部半徑的該下水平段之第一厚度等於在該下內半徑處該下水平段之第二厚度，及 其中，定義於靠近該內部半徑的該上水平段之該底表面與該下水平段之該頂表面之間的第一高度小於定義於該下內半徑處該上水平段之該底表面與該下水平段之該頂表面之間的第二高度。
20. 如請求項17之在電漿處理室中使用的限制環，其中該下水平段進一步包含複數槽，其中各槽沿該下水平段自內直徑徑向延伸至外直徑，在該內直徑處各槽之內槽半徑等於在該外直徑處各槽之外槽半徑，及 其中各槽之該內直徑大於由該下內半徑所定義的該限制環之內環直徑，且各槽之該外直徑小於由該外半徑所界定的該限制環之一外環直徑。
21. 如請求項17之在電漿處理室中使用的限制環，其中該下水平段進一步包含複數槽，其中各槽沿該下水平段自內直徑徑向延伸至外直徑，在該內直徑處各槽之內槽半徑小於在該外直徑處各槽之一外槽半徑。
22. 一種電漿處理室，用於將電漿限制於內部，該電漿處理室包含用於支撐基板的一下電極以及設置於該下電極上方的一上電極，該電漿處理室包含， 一限制環，設置於該下電極與該上電極之間，該限制環包含， 一上水平段，延伸於該限制環之上內半徑與外半徑之間； 一下水平段，延伸於該限制環之下內半徑與該外半徑之間，該下水平段之一頂表面提供向下朝該下內半徑的一角度，該角度沿該頂表面定義一斜坡，該下水平段具有沿該下內半徑向下延伸的一延伸段；及 一垂直段，設置於該限制環之該外半徑與一內部半徑之間，該垂直段將該限制環之該上水平段連接至該下水平段。
23. 如請求項22之電漿處理室，其中該下水平段之底表面提供向下朝該下內半徑的第二角度，該第二角度沿該底表面定義第二斜坡，該下水平段之沿該底表面的該第二斜坡之該第二角度等於沿該頂表面的該斜坡之該角度。
24. 如請求項22之電漿處理室，其中該下水平段進一步包含沿該下水平段設置的複數槽，各槽沿該下水平段自一內直徑徑向延伸至一外直徑，在該內直徑處各槽之一內槽半徑小於在該外直徑處各槽之一外槽半徑，及 其中該內直徑大於由該下內半徑所定義的該限制環之一內環直徑，且該外直徑小於由該外半徑所定義的該限制環之一外環直徑。
25. 如請求項22之電漿處理室，其中該限制環之該上內半徑大於該下內半徑。
26. 如請求項22之電漿處理室，其中由該下水平段、該上水平段、及該垂直段所定義的該限制環定義一相連C形結構，用於將產生於該電漿處理室中之電漿限制於一電漿區域，該限制環係由以下其中一者所製成：矽、或多晶矽、或矽碳化物、或硼碳化物、或陶瓷、或鋁。
27. 如請求項22之電漿處理室，其中該延伸段係與該限制環之該下水平段、該垂直段、及該上水平段整合，該延伸段配置為垂直延伸於該下水平段之底表面下方。
28. 如請求項22之電漿處理室，其中該上電極係電性接地，並且該下電極係經由一對應匹配網路連接至一射頻功率源。

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