本文提供电感耦合式等离子体(ICP)反应器的实施例。在一些实施例中，用于电感耦合式等离子体反应器的电介质窗包括：主体，该主体包括第一侧、与第一侧相对的第二侧、边缘和中心，其中，该电介质窗具有在空间上变化的介电系数。在一些实施例中，用于处理基板的设备包括：工艺腔室，具有处理容积，该处理容积设置在该工艺腔室的盖的下方；以及一个或多个电感线圈，这些电感线圈设置在盖上方以将RF能量感性地耦合至设置在处理容积内的基板支撑件上方的处理容积中，并在该处理容积内的基板支撑件上方的处理容积中形成等离子体；其中，该盖是电介质窗，该电介质窗包括第一侧与相对的第二侧，该第二侧面向处理容积；并且其中，该盖具有在空间上变化的介电系数，以将对RF能量的变化的功率耦合从一个或多个电感线圈提供至处理容积。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例大体上涉及电感耦合式等离子体处理反应器。
技术介绍
典型的工业电感耦合式等离子体(ICP)源使用两个平的(flat)或垂直线圈的布置来控制中心至边缘(例如，相对于被处理的基板)的等离子体轮廓，并且允许在处理期间(例如，在蚀刻应用中)的基板层级(substrate level)的均勾度可调谐性(tunability)。在电流正在相同的方向上流动(被指示为“同相”(“in phase”))的典型的垂直式双线圈布置中，由于在基板层级上的、线圈之间的电场的相长干涉(constructive interference)的性质，Μ形蚀刻速率轮廓存在，这限制了先进节点技术可能期望的整体均匀度。在电介质窗下的功率耦合的Μ形蚀刻速率轮廓的峰的位置可基于线圈的布置而有所不同。如果线圈中的电流彼此以相反方向上被驱动(被指示为“异相(“out of phase”)”)，则在线圈之间电场的相消干涉(destructive interference)发生，从而在电介质窗下产生将ICP源从真空腔室隔离开的空区(null reg1n)。通过扩散，基板层级的整体等离子体轮廓可平坦化，从而消除或减少Μ形特征图(signature)。在此类场景中，等离子体被向外推向腔室壁。因此，到达基板的总离子通量会减少，从而导致较低的蚀刻速率和减少的生产量。因此，为了增加蚀刻速率，在异相操作中需要更高的RF功率。由于一些应用遭受Μ形效应(由于高生产量要求和/或RF电源的最大功率的限制，该Μ形效应进一步要求高ICP功率)，因此，异相操作可能需要显著地更高的功率，这可能要求无法在商业上获得且极其昂贵的RF生成器与匹配设备。此外，在某些条件下，异相操作可能会遭遇容性耦合(Ε模式)和/或感性耦合(Η模式)的不稳定性，这使此类工艺的操作窗口变窄。因此，专利技术人相信，对于不需要求助于较高的功率且通过以不同的方式来实现相同的效果来模拟异相操作具有需求。因此，专利技术人提出通过操纵功率耦合轮廓(在电介质窗下由等离子体吸收的功率)来减小模拟异相操作的Μ形并同时保持同相电流的方法。
技术实现思路
本文提供了电感耦合式等离子体(ICP)反应器的实施例。专利技术人已发现，在反应器的等离子体产生区域中的线圈之间的局部化区域中改变有效介电系数和/或改变电介质窗厚度可模拟异相操作的效应，对于该异相操作，功率耦合的空区(或几乎空的区域)创建在线圈之间。提供若干实施例以影响等离子体产生区域(例如ICP反应器的处理容积)中的线圈之间的整体功率耦合。例如，在一些实施例中，在线圈之间Μ达峰值(从真空侧起算)的位置处，可增加将这些线圈与处理容积分开的电介质窗的厚度。例如，如图6中的功率轮廓所示，使用本文所述的实施例，由双线圈ICP反应器中的同相操作产生的Μ形轮廓的峰602可被控制和抑制至几乎空的峰604。替代地或组合地，可提供具有径向地变化的介电系数的电介质窗，使得在线圈之间中的区域中的介电系数以2至3倍达到峰值。在上文所述的实施例中，通过线圈进行的感性和容性耦合的影响会受影响。本文提供电感耦合式等离子体(ICP)反应器的实施例。在一些实施例中，用于电感耦合式等离子体反应器的电介质窗包括:主体，该主体包括第一侧、与第一侧相对的第二侧、边缘和中心，其中，该电介质窗具有在空间上变化的介电系数。在一些实施例中，用于处理基板的设备包括:工艺腔室，具有处理容积，该处理容积设置在该工艺腔室的盖的下方；以及一个或多个电感线圈，这些电感线圈设置在盖上方，以将RF能量感性耦合至设置在处理容积内的基板支撑件上的处理容积中，并且在设置在处理容积内的基板支撑件上的处理容积中形成等离子体；其中，该盖是电介质窗，该电介质窗包括第一侧与相对的第二侧，该第二侧面向该处理容积，并且其中，该盖具有在空间上变化的介电系数，以将对RF能量的变化的功率耦合从一个或多个电感线圈提供至该处理容积。在一些实施例中，用于处理基板的设备包括:工艺腔室，具有处理容积，该处理容积设置在该工艺腔室的盖的下方，其中，该盖是电介质窗，该电介质窗具有空间上变化的介电系数；基板支撑件，设置在该处理容积中；以及外线圈与内线圈，设置在该盖上方以将RF能量感性耦合至该基板支撑件上方的处理容积中；其中，该电介质窗的介电系数在设置在外线圈与内线圈之间的区域下方的位置处最大。下文中描述本专利技术的其他与进一步的实施例。【附图说明】通过参考在所附附图中描绘的本专利技术的说明性实施例，可理解上文中简要概括的且在下文中更详细地讨论的本专利技术的实施例。然而，应当注意，所附附图仅示出本专利技术的典型实施例，并因此不应被视为限制本专利技术的范围，因为本专利技术可允许其他等效实施例。图1描绘根据本专利技术的一些实施例的、说明性电感耦合式等离子体(ICP)反应器的示意图。图2A-2C描绘根据本专利技术的一些实施例的ICP反应器的电介质窗的侧面剖视图。图3描绘根据本专利技术的一些实施例的图2的电介质窗的仰视图。图4描绘根据本专利技术的一些实施例的ICP反应器的电介质窗的侧面剖视图。图5A-C描绘根据本专利技术的一些实施例的电介质窗的喷嘴插入件的部分侧面剖视图。图6描绘根据本专利技术的一些实施例的功率轮廓。为了便于理解，在可能的情况下，已使用完全相同的附图标记来指定各图所共有的完全相同的元件。这些附图不是按比例尺绘制的，并且可为了清晰而经简化。构想了一个实施例的元件与特征可有益地并入其他实施例而无须进一步的陈述。【具体实施方式】本文提供电感耦合式等离子体(ICP)反应器的实施例。专利技术人已发现，在反应器的等离子体产生区域中的线圈之间改变有效介电系数和/或改变电介质窗厚度可模拟异相操作的效应，对于所述异相操作，功率耦合的空区创建在线圈之间。提供若干个实施例以增加等离子体产生区域(例如ICP反应器的处理容积)中的线圈之间的有效介电系数。例如，在一些实施例中，在线圈之间Μ达峰值(从真空侧起算)的位置处，可增加将这些线圈与处理容积分开的电介质窗的厚度。电介质窗的此类厚度变化的形状、尺寸和位置可发生变化。例如，在一些实施例中，电介质窗可以是厚度在径向上变化的渐缩(tapered)的盖。替代地或组合地，可提供具有径向地变化的介电系数的电介质窗，使得在线圈之间的区域中，介电系数以2至3倍达到峰值。图1描绘说明性的用于处理基板的设备(即，根据本专利技术的一些实施例的电感耦合式等离子体(ICP))的示意图。ICP反应器100—般包括工艺腔室102 (例如，真空腔室)，该工艺腔室102 —般包围处理容积122。基板支座124设置在工艺腔室102内，以便将基板126支撑在处理容积122内的适当位置中。ICP反应器100进一步包括一对电感线圈106，这些电感线圈106包括外线圈108与内线圈110，该外线圈108与内线圈110设置成接近工艺腔室102的盖以将RF能量耦合到处理容积122中。在一些实施例中，ICP反应器100可包括仅一个圆柱形线圈。在其他实施例中，ICP反应器100可包括三个或更多个圆柱形的同心线圈。所有实施例中，圆柱性线圈可按平坦的位置或垂直位置来设置。工艺腔室102的盖包括电介质窗104，该电介质窗104设置在电感线圈106与处理容积122之间。电介质窗104有助于将供应至电感线圈106的RF能量耦合供应至处理容积12本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于电感耦合式等离子体反应器的电介质窗，包括：主体，所述主体包括第一侧、与所述第一侧相对的第二侧、边缘和中心，其中，所述电介质窗具有在空间上变化的介电系数。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·巴纳，TJ·龚，V·克尼亚齐克，K·坦蒂翁，D·A·马洛尔，V·N·托多罗，S·袁，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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