TW202529164A - 抑制電漿處理腔室蓋的加熱 - Google Patents

Abstract

描述了用於減輕電漿處理腔室的蓋加熱的半導體處理系統和系統部件。該系統包括包圍處理區域的基於電漿的處理腔室，該處理腔室包括包含側壁和底部的第一部分以及包括腔室蓋的第二部分；基板支撐件位於處理腔室內並被配置成將第一基板保持在腔室的處理區域中；電感耦合電漿源，其配置為將射頻能量引導至腔室；處理腔室外側靠近腔室蓋的導電結構；及電源，其被配置為向導電結構施加負電荷，該導電結構透過腔室蓋產生電場，該電場向入射電子提供排斥力。

Description

抑制電漿處理腔室蓋的加熱

本說明書係關於半導體系統、處理和設備。特定言之本說明書係關於抑制電漿處理腔室的加熱。

電漿蝕刻可用於半導體處理以製造積體電路。積體電路可以由包括多個（例如，兩個或更多）層組合物的層結構形成。不同的蝕刻氣體化學物質(例如不同的氣體混合物)，可用於在處理環境中形成電漿，使得給定的蝕刻氣體化學物質對於待蝕刻的層組合物可具有增加的精度和更高的選擇性。

本說明書描述了用於在基於電漿的處理系統的電漿處理腔室的操作期間減少蓋加熱的技術。基於電漿的處理系統在處理區域內產生電漿以執行特定處理，例如對處理腔室內支撐的基板的電漿蝕刻。隨著使用越來越高的偏壓來執行特定的處理操作，腔室的蓋會產生更大的加熱。腔室蓋的這種加熱可能是由例如從在腔室中處理的基板的表面發射的電子對蓋的影響而引起的。過度加熱可能會導致腔室蓋損壞。

為了減少蓋加熱，提供了用於在基於電漿的處理操作期間減少顆粒對腔室蓋的影響的技術。在一些實施例中，電壓被施加到腔室蓋的外側上的導電結構，即，與電漿腔室的內部相對的導電結構。由此產生的電場可以使帶電電子偏轉遠離蓋表面。在一些其他實施方式中，將磁場施加到電漿腔室的至少一個區域以使電子偏轉遠離蓋表面。

一般而言，本說明書中所描述的發明的一個創新態樣可以體現在系統中。該系統包括包圍處理區域的基於電漿的處理腔室，該處理腔室包括包括側壁和底部的第一部分以及包括腔室蓋的第二部分；基板支撐件位於處理腔室內並被配置成將第一基板保持在腔室的處理區域中；電感耦合電漿源，其配置為將射頻能量引導至腔室；處理腔室外側靠近腔室蓋的導電結構；電源，被配置為向導電結構施加負電荷，該導電結構透過腔室蓋產生電場，該電場向入射電子提供排斥力。

一般而言，本說明書中所描述的發明的另一個創新態樣可以體現在系統中。該系統包括包圍處理區域的基於電漿的處理腔室，該處理腔室包括包括側壁和底部的第一部分以及包括腔室蓋的第二部分；處理腔室內的基板支撐件，被配置為將第一基板保持在腔室的處理區域中；電感耦合電漿源，配置為將射頻能量引導至腔室；磁場源，被配置為向處理腔室的區域提供磁場，該磁場被配置為偏轉從基板發射的電子。

一般而言，本說明書中描述的發明的另一個創新態樣可以體現在一種在電漿處理腔室的操作期間減輕蓋加熱的方法。該方法包括在電漿處理腔室內點燃電漿；將偏壓施加到基板支撐件以吸引來自電漿的離子；施加電場或磁場以使從基板發射的電子偏轉遠離電漿處理腔室的蓋。

本說明書中所述的發明可以在這些和其他實施例中實現，以便實現以下優點中的一或更多個。腔室蓋加熱從源頭得到緩解，而不是透過冷卻風扇或循環傳加熱流體等冷卻結構來管理熱。此外，透過瞄準加熱源並由此減少加熱，可以降低在越來越高的偏壓下無法透過習知冷卻技術（例如冷卻風扇）進行冷卻的風險。

儘管剩餘的揭露內容將在使用所揭露的技術的特定類型的基於電漿的處理腔室的背景下描述創新技術，但是將容易理解的是，該系統和方法可以適用於各種其他類型的基於電漿體的處理腔室。因此，該技術不應被認為僅限於單獨與所描述的基於蝕刻的處理一起使用。在描述根據本技術的一些實施例的示例性處理序列的系統和方法或操作之前，本揭露發明將討論可以與本技術一起使用的一種可能的系統和腔室。應當理解，該技術不限於所描述的設備，並且所討論的處理可以在任何數量的處理腔室和系統中執行。

本說明書描述了被配置為減少或消除由粒子撞擊引起的電漿腔室蓋的加熱的技術。具體地，在基於電漿的處理系統的操作期間，電子可以從正被處理的基板的表面發射並且被引導向腔室蓋。這些累積的顆粒撞擊會對腔室蓋產生加熱效應。本說明書中所描述的技術將靜電或磁場施加到電漿腔室的區域以使電子偏轉，從而減少對腔室蓋的粒子撞擊的數量。

第1圖示出了示例性處理腔室100的示意性剖面圖，該示例性處理腔室100適合於蝕刻設置在處理腔室100中的基板103（例如，也稱為「晶圓」）上的一或更多個材料層，例如，電漿處理腔室。處理腔室100包括限定腔室容積101的腔室主體105，基板可在腔室容積101中處理。腔室主體105具有與地126耦合的側壁112和底部118。側壁112可包括襯裡115以保護側壁112並延長電漿處理腔室100的維護週期之間的時間。腔室主體105支撐腔室蓋110以包圍腔室容積101。腔室主體105可由例如鋁或其他適當的材料製成。腔室蓋110可由介電材料形成，該介電材料允許能量從感應耦合電漿(ICP)源穿過腔室蓋110到達處理容積101。在某些情況下，腔室蓋110被稱為介電窗。

基板進出埠113穿過腔室主體105的側壁112形成，其可以有利於將基板103傳送進和傳送出電漿處理腔室100。進出埠113可以與基板處理系統的傳送腔室和/或其他腔室(未示出)耦合，例如以在基板上執行其他處理。泵送埠145穿過腔室主體105的底部118形成並連接至腔室容積101。泵送元件可以透過泵送埠145連接到腔室容積101以抽空和控制處理容積內的壓力。泵送元件可包括一或更多個真空泵和節流閥，將氣體和處理副產物輸出至前級排氣口。

腔室100還可以包括設置在腔室蓋110的與腔室容積101相對的外側上的蓋加熱器168。具體地，蓋加熱器168可以定位在腔室蓋110和感應耦合電漿源的線圈148之間。蓋加熱器168可用於在啟動電漿處理操作之前提供設定的腔室溫度。在一些實施例中，蓋加熱器168包括或靠近放置在蓋加熱器168和腔室蓋110之間的屏蔽材料，例如法拉第屏蔽。屏蔽材料減少了ICP源與蓋加熱器168之間的射頻耦合。具有屏蔽的蓋加熱器168可以配置有開口以允許將ICP源能量耦合到腔室容積101。

在一些實施例中，加熱器168包括一或更多個加熱元件，例如，電阻加熱元件，其耦合至電源(未示出)，該電源被配置為提供足夠的能量以將加熱器168的溫度控制在例如50℃與100℃之間。加熱器168可以電接地，例如電接地到腔室100的側壁，或者可以浮動，例如可以定位成不電耦合到地。

腔室容積101包括處理區域107，例如用於處理基板的站。基板支撐件135可設置在腔室容積101的處理區域107中以在處理期間支撐基板103。基板支撐件135可以包括用於在處理期間保持基板103的靜電卡盤122。靜電卡盤(「ESC 」)122可以使用靜電吸引力將基板103保持到基板支撐件135。ESC122可以由與匹配電路124整合的射頻(「 RF 」)電源125供電。ESC122可以包括嵌入介電質主體內的電極121。電極121可以與RF電源125耦合併且可以提供偏壓，偏壓會將由腔室容積101中的處理氣體形成的電漿離子吸引到位於基座上的ESC122和基板103。RF電源125可以在基板103的處理期間循環打開和關閉或脈衝。ESC122可以具有隔離器128，以使ESC122的側壁對電漿的吸引力降低，從而延長ESC122的維護壽命週期。另外，基板支撐件135可以具有陰極襯裡136，以保護基板支撐件135的側壁免受電漿氣體的影響並且延長電漿處理腔室100的維護之間的時間。

電極121可以與DC電源150耦合。電源150可以向電極121提供約200伏至約2000伏的夾持電壓。電源150還可以包括系統控制器，以用於透過將DC電流引導到電極121來控制電極121的操作，以夾持和解夾持（de-chucking）基板103。ESC122可以包括設置在ESC122內並連接到用於加熱基板的電源的加熱器，而支撐ESC122的冷卻底座129可以包括導管，其用於循環傳加熱流體以維持ESC122和置於其上的基板103的溫度。ESC122可以被配置為在基板103上製造的元件的加熱預算所需的溫度範圍內執行。例如，ESC122可以被配置為將基板103維持在約-150℃或更低至約500℃或更高的溫度，這取決於所執行的處理。蓋環130可以設定在ESC122上並沿著基板支撐件135的外圍。蓋環130可經配置以將蝕刻氣體限制在基板103的經暴露的頂表面的期望部分，同時將基板支撐基座135的頂表面與電漿處理腔室100內的電漿環境屏蔽。

氣體控制板160(例如，本文中也稱為「氣體分配歧管」)可以透過氣體管線167穿過腔室蓋110與腔室主體105耦合，以將處理氣體供應到腔室容積101中。氣體控制板160可包括一或更多個處理氣體源161、162、163、164，並且還可包括惰性氣體、非反應性氣體和反應性氣體，如可用於任何數量的合適處理。可由氣體控制板160提供的處理氣體的例子包括但不限於含烴氣體，包括甲烷、六氟化硫、氯化矽、四氯化矽、四氟化碳、溴化氫。可由氣體控制板提供的處理氣體可包括但不限於氬氣、氯氣、氮氣、氦氣或氧氣、二氧化硫以及任何數量的附加材料。另外，處理氣體可包括含氮、氯、氟、氧或氫的氣體，包括例如BCl ₃、C ₂F ₄、C ₄F ₈、C ₄F ₆、CHF ₃、CH ₂F ₂、CH ₃F、NF ₃、NH ₃、CO ₂、SO ₂、CO、N ₂、NO ₂，包括任何數量的附加合適的前驅物。可以組合來自處理氣體源(例如源161、162、163、164)的處理氣體以形成一或更多種蝕刻氣體混合物。例如，氣體控制板160包括特定於基於氧化物的蝕刻化學的一或更多種處理氣體源。在另一個例子中，氣體控制板160包括特定於基於氮化物的蝕刻化學物質的一或更多個處理氣體源。

氣體控制板160包括各種閥門和其他部件以控制來自源的處理氣體的流動。閥166可以控制來自氣體控制板160的氣體源161、162、163、164的處理氣體的流動。閥、壓力調節器和/或質量流量控制器的操作可由控制器165控制。控制器165可以可操作地耦合至電動閥(EV)歧管(未示出)以控制閥、壓力調節器和/或質量流量控制器中的一或更多個的致動。

蓋110可包含氣體輸送噴嘴114。氣體輸送噴嘴114可包括一或更多個開口，用於將處理氣體從氣體控制板160的源161、162、163、164引入腔室容積101中。在將處理氣體引入電漿處理腔室100之後，可以對氣體進行激發以形成電漿。可鄰近電漿處理腔室100提供諸如一或更多個感應線圈148的天線。天線電源供應142可以透過匹配電路141對感應線圈148供電，以將諸如RF能量之類的能量感應耦合到處理氣體，從而在電漿處理腔室100的腔室容積101中維持由處理氣體形成的電漿。電源142的操作可以由控制器控制（例如控制器165），該控制器還控制電漿處理腔室100中的其他組件的操作。

控制器165可用於控制處理序列、調節從氣體控制板160進入電漿處理腔室100的氣流等處理參數。軟體例程當由具有與一或更多個記憶體儲存元件進行資料通訊的一或更多個處理器(例如，中央處理單元(CPU))的運算元件執行時，將運算元件轉換成諸如控制器之類的專用電腦，其可以控制電漿處理腔室100，使得根據本揭露的發明來執行處理。軟體例程還可以由可與電漿處理腔室100相關聯的一或更多個其他控制器儲存和/或執行。

在一些實施例中，在晶圓的蝕刻處理的終止點，可以利用自動或半自動機器人操縱器（未示出）將晶圓從基板支撐件轉移出處理腔室，例如，透過基板進出埠113。例如，機器人操縱器可以將晶圓轉移到另一個腔室（或另一個位置）以執行製造處理中的另一個步驟。

儘管關於第1圖描述處理腔室包括設置在腔室容積的處理區域內的基板支撐件，但兩個或更多個基板支撐件可以設置在相應的處理區域中的相同腔室容積內，例如相應的處理站中。例如，處理腔室100可以是包括兩個處理區域的串聯處理腔室，每個處理區域具有被配置為在蝕刻處理期間保持相應晶圓的相應基板支撐件。處理腔室100可包括腔室容積101內的兩個或更多個處理區域，以便於在相應處理區域中並行處理兩個或更多個基板。處理區域基本上可以隔離，使得第一處理區域中的蝕刻處理對第二處理區域中的蝕刻處理具有最小的影響，反之亦然。

第2圖示出了示例性處理腔室202的示意性剖面圖200，其示出了蓋加熱。具體地，處理腔室200示出了第1圖所示的處理腔室100的一部分的簡化版本。剖面圖200包括限定腔室容積206的腔室主體204，基板208可以在腔室容積206中處理。腔室主體204包括耦合到地210的側壁和底部。腔室主體204支撐腔室蓋212以封閉腔室容積206。剖面圖200還包括位於腔室容積206外側上的腔室蓋212附近的蓋加熱器214。蓋加熱器214可以是浮動的或接地的，例如透過電耦合216至腔室主體204。

蓋加熱器214被配置成將腔室容積206加熱到用於電漿處理操作的特定操作溫度。例如，蓋加熱器可被配置為將腔室容積206加熱至大致90(攝氏)度。

腔室蓋212由介電材料形成，例如氧化鋁、石英或其他類型的陶瓷材料，其不阻礙由感應耦合電漿線圈(第2圖中未示出)產生的RF能量。

在一些實施例中，在電漿處理操作期間，射頻能量被施加到感應耦合電漿線圈，並且特定的蝕刻氣體混合物被提供到處理腔室202。蝕刻氣體混合物的感應耦合電漿(由區域201表示)在腔室主體204內被點燃。感應耦合電漿源功率控制在腔室主體中形成的電漿密度。

將偏壓施加到固定基板208的靜電卡盤。偏壓功率控制基板208和電漿201之間的電壓。電漿-基板界面處的此電壓稱為鞘層(由區域203表示)。從電漿產生的離子被加速穿過護套到達基板208。透過施加偏壓來控制鞘層，以控制離子的能量和方向性，例如，將特定能量的離子垂直地引向基板表面，以對基板上的層進行蝕刻，以形成各種結構。特別是，高深寬比特徵的蝕刻需要更高的偏壓。

如第2圖所示，使用脈衝產生器218產生偏壓，脈衝產生器218向支撐基板208的靜電卡盤內的電極施加電壓脈衝。所施加的電壓脈衝提供偏壓，該偏壓將由腔室容積206中的處理氣體形成的電漿離子吸引到位於靜電卡盤上的基板208。在一些實施方式中，脈衝產生器產生指定電壓的方波DC脈衝。脈衝導致形成鞘層，當離子釋放所施加的電壓時，鞘層塌陷，並在下一個脈衝中再次重組。各個脈衝的時間尺度可以非常小，以提供接近恆定的電壓存在。例如，在一些實作方式中，脈衝的週期約為2.5微秒。例如，這可以包括2微秒關閉和500奈秒開啟。可以使用其他合適的脈衝週期和脈衝寬度。在一些其他實施方式中，偏壓由RF源提供。

電漿蝕刻操作的副產物可以包括從晶圓表面發射的電子220。施加在晶圓的偏壓導致電接地的腔室蓋212處的浮動電位。由於施加到腔室202的電壓，電子220通常從晶圓208的表面流到腔室蓋212。入射到腔室蓋212的電子的作用是進一步加熱腔室蓋212。不同的應用需要不同的偏壓位準。例如，用於蝕刻較高深寬比特徵的電壓位準越高，發生的蓋加熱就越多。因此，較高的電壓位準可導致從基板表面發射的電子增加，或發射的電子可具有較高的能量，或兩者兼而有之。

在某些情況下，透過腔室主體204外部的冷卻結構（例如指向腔室蓋212的冷卻風扇）來減輕蓋加熱。然而，由於對需要較高縱橫比的特定電漿處理操作施加較高電壓，因此外部風扇提供的冷卻可能受到限制。腔室蓋212的過度加熱會導致腔室蓋212的壽命縮短、破裂或其他損壞，包括腔室內真空的損失。

本說明書描述如第3-8圖所示的透過改變電子方向以防止撞擊蓋表面來抑制加熱本身的技術，而不是僅僅嘗試透過對蓋施加外部冷卻來減輕加熱。第3-5圖示出了用於對腔室蓋施加偏壓以排斥從基板表面發射的電子的技術。第6-8圖示出了使用磁場來「移動」從基板表面發射的電子的技術。

第3圖示出了在腔室蓋處使用脈衝電壓的範例處理腔室302的示意剖面圖3000。剖面圖3000包括限定腔室容積306的腔室主體304，基板308可以在腔室容積306中處理。腔室主體304包括耦合到地310的側壁和底部。腔室主體304支撐腔室蓋312以封閉腔室容積206。剖面圖3000還包括位於腔室容積306外側上的腔室蓋312附近的蓋加熱器314。

腔室蓋312由介電材料（例如陶瓷材料）形成，其不阻礙由感應耦合電漿線圈（第3圖中未顯示）產生的RF能量。

在操作期間，脈衝產生器318施加電壓脈衝，其產生將電漿離子吸引到基板308的偏壓。在一些實施方式中，電壓脈衝基本上可以是2000V的量級。然而，電壓位準可以根據腔室中執行的特定操作而變化。例如，不同的電漿蝕刻處理和不同的縱橫比可能需要不同的偏壓位準。

蓋加熱器314被配置成將腔室容積306加熱到用於電漿處理操作的特定操作溫度。例如，蓋加熱器可被配置為將腔室容積306加熱至大致90(攝氏)度。

蓋加熱器314耦合到不同於脈衝產生器318的脈衝產生器320。脈衝產生器320向蓋加熱器314施加電壓脈衝以產生負電荷。特別是，脈衝在短時間範圍內提供，使得蓋加熱器上有接近恆定的電荷，該電荷不會由於粒子相互作用而減少或中和。在一些實施例中，由脈衝產生器320提供的電壓脈衝基本上類似於由脈衝產生器318提供的電壓脈衝，例如基本上2000V。在一些實施例中，由脈衝產生器320產生的電壓脈衝可以具有在1kV至10kV範圍內的電壓。一些實施方式是方波脈衝或鋸齒波脈衝。在其他實施方式中，可以使用斜坡波形或RF正弦波形來產生帶負電的蓋加熱器314。

帶負電的蓋加熱器314產生穿過電介質蓋312延伸到電漿腔室中的電場。來自帶負電的源的電場對從基板308發射的電子301產生排斥力。排斥力使電子301偏離其來自基板308的直線路徑，從而減少了撞擊蓋312的電子數量。減少對蓋312的電子撞擊量減少了蓋312的基於電子的加熱。

第4圖示出了在腔室蓋處使用脈衝電壓的範例處理腔室402的示意性剖面圖400。剖面圖400包括限定腔室容積306的腔室主體304，基板308可以在腔室容積306中處理。腔室主體304支撐腔室蓋312以封閉腔室容積306。剖面圖400還包括位於腔室容積306外側上的腔室蓋312附近的蓋加熱器314。

然而，在第4圖所示的範例中，蓋加熱器314不是單獨的脈衝產生器，而是電耦合到脈衝產生器318，脈衝產生器318向基板308提供偏壓。在此範例中，電壓脈衝的幅度和發生是同步的，並且消除了對單獨的第二脈衝產生器的需求。

類似第3圖所示，蓋加熱器314帶負電以產生穿過電介質蓋312延伸到電漿腔室中的電場。來自帶負電的源的電場對從基板308發射的電子401產生排斥力。排斥力使電子401偏離其來自基板308的直線路徑，從而減少撞擊蓋312的電子數量。

第5圖示出了在腔室蓋處使用恆定電壓的範例處理腔室502的示意剖面圖500。剖面圖500包括限定腔室容積306的腔室主體304，基板308可在腔室容積306中處理。腔室主體304支撐腔室蓋312以封閉腔室容積306。剖面圖500還包括位於腔室容積306外側上的腔室蓋312附近的蓋加熱器314。

如第5圖所示，蓋314是基於由DC電源504提供的恆定負DC電壓而被偏壓。電源504可包括電耦合至蓋314並接地至腔室主體304的電源。電源504可以包括允許將負電壓施加到蓋加熱器的逆變器。

類似第3圖-4所示，蓋加熱器314帶負電以產生穿過電介質蓋312延伸到電漿腔室中的電場。來自帶負電的源的電場對從基板308發射的電子501產生排斥力。排斥力使電子501偏離其來自基板308的直線路徑，從而減少撞擊蓋312的電子數量。

第6圖示出了使用所施加的磁場來使電子從腔室蓋偏轉的範例處理腔室602的示意性剖面圖。剖面圖600包括限定腔室容積606的腔室主體604，基板608可以在腔室容積606中處理。腔室主體604包括耦合到地610的側壁和底部。腔室主體604支撐腔室蓋612以封閉腔室容積606。剖面圖600還包括位於腔室容積606外側上的腔室蓋612附近的蓋加熱器614。

腔室蓋612由介電材料（例如陶瓷材料）形成，其不阻礙由感應耦合電漿線圈（第3圖中未顯示）產生的RF能量。

在操作期間，脈衝產生器618施加電壓脈衝，其產生將電漿離子吸引到基板608的偏壓。在一些實施方式中，電壓脈衝基本上可以是2000V的量級。然而，電壓位準可以根據腔室中執行的特定操作而變化。例如，不同的電漿蝕刻處理和不同的縱橫比可能需要不同的偏壓位準。電壓脈衝的幅度可以與在電漿處理操作期間從基板608的表面發射的電子的量成比例。

磁場B601是透過使能量（例如電流）穿過位於腔室主體內的基板608與腔室底部之間的線圈620（例如螺線管）而產生的。具體地，產生磁場使得從基板的表面發射的電子被偏向腔室主體604的側壁。具體地，基於線圈相對於基板608的表面的取向(例如，對垂直於基板608的表面的中心軸)，垂直於基板表面發射並被引導向蓋612的電子將偏向基於磁場線的螺旋路徑，在許多情況下可能導致電子與室體的壁相交。

偏轉力取決於磁場強度、電子電荷、電子速度、磁場相對於發射電子的方向。因此，對於已知的電子電荷(例如2500eV)，可以經數學計算獲得導致電子撞擊腔室的側壁的偏轉力（即最小拉莫爾或迴旋加速器半徑）所需的磁場強度。例如，對於1keV至10keV的電子能量，可以施加100至300高斯的磁場強度以維持基本上1公分的迴旋加速器半徑。其他場強度可用於其他合適的迴旋加速器半徑和其他電子能量。

將線圈620定位在基板下方並且以垂直於基板平面的中心軸定向還可以降低由所產生的磁場引起的電漿處理操作中的干擾的風險。

第7圖示出了使用所施加的磁場來使電子從腔室蓋偏轉的另一示例處理腔室702的示意性剖面圖700。

剖面圖700包括限定腔室容積606的腔室主體604，基板608可在腔室容積606中被處理。腔室主體604包括耦合至地面610的側壁和底部。腔室主體604支撐腔室蓋612以封閉腔室容積606。剖面圖700還包括位於腔室容積606外側上的腔室蓋612附近的蓋加熱器614。

在範例處理腔室702中，再次產生磁場以在電漿處理操作期間偏轉從基板608的表面發射的電子，以減少對蓋612的衝擊次數，並由此減少由電子衝擊引起的蓋加熱。

然而，在處理腔室702中，磁場是從腔室主體604的側壁外部產生的。在如第7圖所示的範例中，線圈704位於處理腔室702的側面，使得產生的磁場線基本上平行於基板608的表面。例如，線圈704可以定位在腔室主體604的靜電卡盤部分附近並且被定向為使得線圈704的中心軸平行於基板608的表面。在電漿處理操作期間從基板608的表面發射的電子將在足夠的磁場強度下朝向腔室主體604的側壁偏轉。

第8圖示出了使用所施加的磁場來使電子從腔室蓋偏轉的另一示例處理腔室802的示意性剖面圖800。

剖面圖800包括限定腔室容積606的腔室主體604，基板608可在腔室容積606中被處理。腔室主體604包括耦合至地面610的側壁和底部。腔室主體604支撐腔室蓋612以封閉腔室容積606。剖面圖800還包括位於腔室容積606外側上的腔室蓋612附近的蓋加熱器614。

在範例處理腔室802中，再次產生磁場以在電漿處理操作期間偏轉從基板608的表面發射的電子，以減少對蓋612的衝擊次數，並由此減少由電子衝擊引起的蓋加熱。

類似第7圖所示的處理腔室702，在處理腔室802中，從腔室主體604的側壁的外部產生磁場。如第8圖所示，線圈804定位在處理腔室802的側面上，使得產生的磁場線基本上平行於蓋612的表面。例如，線圈804可以定位在靠近蓋612的腔室的上部部分處並且定向成使得線圈804的中心軸線平行於蓋612的表面。在電漿處理操作期間從基板608的表面發射的電子將在足夠的磁場強度的情況下朝向腔室主體604的側壁偏轉，例如，產生基本上1cm的迴轉半徑的磁場強度。

雖然在第7-8圖中線圈被顯示為產生磁場的源，但也可以使用其他適當的源。例如，腔室主體相對側上的磁鐵可以在磁鐵之間產生磁場。具體地，磁鐵可以具有彼此面對的相反磁極，使得吸引力將磁力線集中在腔室主體上的兩個磁體之間。

第9圖示出了用於使電子從腔室蓋偏轉的範例處理900的流程圖。為了方便起見，針對執行處理900的系統（例如基於電漿的處理系統）來描述處理900。

此系統在電漿處理腔室(902)內點燃電漿。電漿處理腔室可以與上面參考第3-8圖所描述的相似。

此系統向電漿處理腔室內的基板支撐件施加偏壓以吸引來自電漿(904)的離子。可以透過脈衝產生器或RF源來施加偏壓，如上文關於第1圖至第8圖所述。

此系統施加電場或磁場以使從基板發射的電子偏轉遠離電漿處理腔室的蓋(906)。脈衝產生器可用於將電場施加到靠近蓋的導電區域，如上面參考第3-5圖所述。磁場源可用來產生如上文關於第6-8圖所描述的磁場。

雖然本說明書包含許多具體的實現細節，但是這些不應被解釋為對由請求項本身限定的所要求保護的範圍的限制，而應被解釋為可以特定於特定發明的特定實施例的特徵的描述。在本說明書中在單獨的實施例的上下文中描述的某些特徵也可以在單一實施例中組合地實現。相反，在單一實施例的上下文中描述的各種特徵也可以在多個實施例中單獨或以任何合適的子組合來實現。此外，雖然特徵可以在上面被描述為在某些組合中起作用並且甚至最初如此要求保護，但是在某些情況下可以從所要求保護的組合中刪除一或更多個特徵，並且請求項可以針對子組合或變體的子組合。

類似地，雖然在附圖中以特定順序描繪了操作並且在請求項中敘述了操作，但這本身不應被理解為要求以所示的特定順序或連續的順序來執行這些操作，或者執行所有示出的操作，達到理想的效果。在某些情況下，多工和並行處理可能是有利的。此外，上述實施例中的各個系統模組和組件的分離不應被理解為在所有實施例中都需要這樣的分離，並且應該理解，所描述的程序組件和系統通常可以集成在一起在單個軟體產品或打包成多個軟體產品。

已經描述了發明的具體實施例。其他實施例在所附請求項的範圍內。例如，請求項中記載的動作可以以不同的順序執行並且仍然實現期望的結果。作為一個範例，附圖中描繪的處理不一定需要所示的特定順序或連續順序來實現期望的結果。在某些情況下，多工和並行處理可能是有利的。

100:處理腔室 103:基板 101:腔室容積 105:腔室主體 126:地 112:側壁 118:底部 115:襯裡 110:腔室蓋 113:進出埠 145:泵送埠 168:蓋加熱器 148:線圈 107:處理區域 135:基板支撐件 122:靜電卡盤 124:匹配電路 125:電源 121:電極 128:隔離器 136:陰極襯裡 150:DC電源 129:冷卻底座 130:蓋環 160:氣體控制板 167:氣體管線 161、162、163、164:處理氣體源 166:閥 165:控制器 114:氣體輸送噴嘴 148:感應線圈 142:天線電源供應 141:匹配電路 202:處理腔室 200:剖面圖 200:處理腔室 206:腔室容積 204:腔室主體 208:基板 210:地 212:腔室蓋 214:蓋加熱器 216:電耦合 201:區域 218:脈衝產生器 220:電子 208:晶圓 302:處理腔室 300:剖面圖 306:腔室容積 304:腔室主體 310:地 312:腔室蓋 206:腔室容積 314:蓋加熱器 318:脈衝產生器 308:基板 320:脈衝產生器 301:電子 402:處理腔室 400:剖面圖 306:腔室容積 304:腔室主體 312:腔室蓋 502:處理腔室 500:剖面圖 504:電源 312:電介質蓋 501:電子 602:處理腔室 600:剖面圖 606:腔室容積 604:腔室主體 608:基板 612:腔室蓋 610:地 614:蓋加熱器 618:脈衝產生器 B601:磁場 620:線圈 702:處理腔室 700:剖面圖 704:線圈 802:處理腔室 800:剖面圖 804:線圈 900:處理 902:（步驟） 904:（步驟） 906:（步驟）

第1圖示出了範例處理腔室的示意性剖面圖。

第2圖示出了示例性處理腔室的示意性剖面圖，其示出了蓋加熱。

第3圖示出了在腔室蓋處使用脈衝電壓的範例處理腔室的示意剖面圖。

第4圖示出了在腔室蓋處使用脈衝電壓的另一個範例處理腔室的示意剖面圖。

第5圖示出了在腔室蓋處使用恆定電壓的範例處理腔室的示意剖面圖。

第6圖示出了使用所施加的磁場來使電子從腔室蓋偏轉的範例處理腔室的示意性剖面圖。

第7圖示出了使用所施加的磁場來使電子從腔室蓋偏轉的另一示例處理腔室的示意性剖面圖。

第8圖示出了使用所施加的磁場來使電子從腔室蓋偏轉的另一個示例處理腔室的示意性剖面圖。

第9圖示出了用於使電子從腔室蓋偏轉的範例處理的流程圖。

各個附圖中相同的元件符號和名稱指示相同的元件。

302:處理腔室

300:剖面圖

306:腔室容積

304:腔室主體

310:地

312:腔室蓋

314:蓋加熱器

318:脈衝產生器

320:脈衝產生器

301:電子

Claims (20)

1. 一種系統，包括： 封閉一處理區域的一基於電漿的處理腔室，該處理腔室包括包括側壁和一底部的一第一部分以及包括一腔室蓋的一第二部分； 該處理腔室內的一基板支撐件被配置成將一第一基板保持在該處理腔室的該處理區域中； 一電感耦合電漿源，其配置為將射頻能量引導至該處理腔室； 在該處理腔室的一外側上靠近該腔室蓋的一導電結構； 一電源，其被配置為向該導電結構施加一負電荷，該導電結構透過該腔室蓋產生一電場，該電場向入射電子提供一排斥力。
2. 如請求項1所述的系統，其中該電源是產生一指定電壓和週期的DC脈衝的一脈衝產生器。
3. 如請求項2所述的系統，其中該脈衝產生器產生一負DC電壓的方波脈衝或鋸齒波脈衝。
4. 如請求項1所述的系統，其中基板支撐件具有由一第二脈衝產生器施加的一偏壓以將離子吸引到該基板，並且其中該脈衝產生器施加與由該第二脈衝產生器電壓施加的該偏壓相對應的一電壓。
5. 如請求項1所述的系統，其中該電源是一脈衝產生器，其向該導電結構和該基板支撐件提供並發的DC脈衝。
6. 如請求項1所述的系統，其中該傳導結構是一蓋加熱器。
7. 如請求項1所述的系統，其中該電源使用斜坡功率或RF功率來施加該負電荷。
8. 如請求項1所述的系統，其中該電源向該導電結構提供恆定電壓。
9. 一種系統，包括： 包圍一處理區域的一基於電漿的處理腔室，該處理腔室包括包含側壁和一底部的一第一部分以及包括一腔室蓋的一第二部分； 該處理腔室內的一基板支撐件，且其被配置為將一第一基板保持在該處理腔室的該處理區域中； 一電感耦合電漿源，其配置為將射頻能量引導至該處理腔室； 一磁場源，其被配置為向該處理腔室的一區域提供一磁場，該磁場被配置為偏轉從該基板發射的電子。
10. 如請求項9所述的系統，其中該磁場源是該基板與該處理腔室的該底部之間的一線圈，且其中該線圈以垂直於該基板的一平坦表面的一中心軸定向。
11. 如請求項10所述的系統，其中該磁場源包括一螺線管(solenoid)。
12. 如請求項10所述的系統，其中磁場源包括一或更多個磁鐵。
13. 如請求項9所述的系統，其中該磁場源定位成在靠近該基板的該基於電漿的處理腔室的一側壁附近。
14. 如請求項9所述的系統，其中該磁場源定位成鄰近於該腔室蓋附近的該基於電漿的處理腔室的一側壁。
15. 一種減輕一電漿處理腔室的操作的期間的蓋加熱方法，包括： 點燃該電漿處理腔室內的一電漿； 將偏壓施加到基板支撐件以吸引來自該電漿的離子；及 向該電漿處理腔室的至少一部分施加一電場或磁場以使從該基板發射的電子偏轉遠離該電漿處理腔室的一蓋。
16. 如請求項15所述的方法，其中施加一電場或磁場包括將一負偏壓施加至鄰近該蓋且位於該電漿處理腔室外部的一導電結構以產生一電場。
17. 如請求項15所述的方法，其中施加一電場或磁場包括使用一螺線管產生一磁場，該螺線管定位在該基板下方並且被定向為以足夠的幅度沿半徑偏轉電子以導致電子撞擊側壁
18. 如請求項15所述的方法，其中施加一電場或磁場包括使用該電漿處理腔室外部的一磁場源產生一磁場。
19. 如請求項18所述的方法，其中該磁場源被定位成鄰近於該基板附近的該基於電漿的處理腔室的一側壁。
20. 如請求項18所述的方法，其中該磁場源被定位成鄰近於該腔室蓋附近的該基於電漿的處理腔室的一側壁。