具有电极线状物的等离子体反应器制造技术

等离子体反应器包括具有提供等离子体腔室的内部空间并且具有顶板的腔室主体、用于将处理气体输送至等离子体腔室的气体分配器、耦接至等离子体腔室以抽空腔室的泵、保持工件面向顶板的工件支撑件、包括绝缘框架和在顶板与工件支撑件之间横向延伸穿过等离子体腔室的线状物的腔室内电极组件(线状物包括至少部分地由从绝缘框架延伸的绝缘外壳围绕的导体)和向腔室内电极组件的导体供应第一RF功率的第一RF功率源。

Plasma reactor with linear electrode

The plasma reactor includes a chamber body with an internal space for providing a plasma chamber and a top plate, a gas distributor for delivering processing gas to the plasma chamber, a pump coupled to the plasma chamber to pump the chamber, a workpiece support to keep the workpiece facing the top plate, an insulating frame, a transverse extension and passing between the top plate and the workpiece support, etc The chamber electrode assembly of the wire of the ion body chamber (the wire includes a conductor at least partially surrounded by an insulating shell extending from the insulating frame) and a first RF power source supplying a first RF power to the conductor of the chamber electrode assembly.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有电极线状物的等离子体反应器
本公开内容涉及(例如)用于在诸如半导体晶片的工件上沉积膜、蚀刻所述工件或处理所述工件的等离子体反应器。
技术介绍
通常使用电容耦合等离子体(CCP)源或电感耦合等离子体(ICP)源来产生等离子体。基本的CCP源包含两个金属电极，两个金属电极类似于平行板电容器在气体环境中以小的距离分开。两个金属电极中的一个由射频(RF)电源以固定频率驱动，而另一个电极连接至RF接地，在两个电极之间产生RF电场。所产生的电场使气体原子离子化，释放电子。气体中的电子被RF电场加速并且通过碰撞来直接或间接地离子化气体，产生等离子体。基本的ICP源通常包含螺旋形或线圈形的导体。当RF电流流过导体时，在导体周围形成RF磁场。RF磁场伴随着RF电场，RF电场使气体原子离子化并产生等离子体。各种工艺气体的等离子体广泛用于集成电路的制造。等离子体可用于(例如)薄膜沉积、蚀刻和表面处理。原子层沉积(ALD)是基于气相化学工艺的顺序使用的薄膜沉积技术。一些ALD工艺使用等离子体以为化学反应提供必要的活化能。可在比非等离子体增强(例如，“热”)ALD工艺更低的温度下执行等离子体增强ALD工艺。
技术实现思路
在一个方面中，等离子体反应器包括：具有提供等离子体腔室的内部空间并且具有顶板的腔室主体、用于将处理气体输送至等离子体腔室的气体分配器、耦接至等离子体腔室以抽空腔室的泵、保持工件面向顶板的工件支撑件、包括绝缘框架和在顶板与工件支撑件之间横向延伸穿过等离子体腔室的线状物(filament)的腔室内电极组件(线状物包括至少部分地由从绝缘框架延伸的绝缘外壳围绕的导体)、和向腔室内电极组件的导体供应第一RF功率的第一RF功率源。实施方式可包括以下特征中的一个或多个。绝缘外壳可为圆柱形外壳，所述圆柱形外壳在等离子体腔室内围绕整个导体并且沿着整个导体延伸。绝缘外壳由硅或者氧化物、氮化物或碳化物材料或上述材料的组合形成。绝缘外壳可由硅石(silica)、蓝宝石或碳化硅形成。绝缘外壳可为导体上的涂层。圆柱形外壳可形成通路，并且导体可悬在所述通路中并延伸穿过所述通路，或者导体可具有中空通路。流体源可经构造以使流体循环通过所述通路。流体可为非氧化性气体。热交换器可经构造以从流体中去除热量或向流体供应热量。腔室内电极组件可具有复数个共面线状物，所述复数个共面线状物在顶板与工件支撑件之间横向延伸穿过等离子体腔室。复数个共面线状物可均匀地间隔开。共面线状物与工件支撑表面之间的表面到表面间距可在2mm至25mm的范围中。复数个共面线状物可包括直线(linear)线状物。复数个共面线状物可平行延伸通过等离子体腔室。复数个共面线状物可均匀地间隔开。外壳可熔合至绝缘框架上。外壳与绝缘框架可为相同的材料组成。绝缘框架可由硅石或陶瓷材料形成。在另一方面中，等离子体反应器包括：具有提供等离子体腔室的内部空间并且具有顶板和保持顶电极的绝缘支撑件的腔室主体、用于将处理气体输送至所述等离子体腔室的气体分配器、耦合至所述等离子体腔室以抽空所述腔室的泵、用于保持工件面向所述顶电极的工件支撑件、包括在所述顶电极与所述工件支撑件之间横向延伸穿过所述等离子体腔室的线状物的腔室内电极组件(所述线状物包括至少部分地由从所述绝缘框架延伸的绝缘外壳围绕的导体)、和用于向所述腔室内电极组件的导体供应第一RF功率的第一RF功率源。实施方式可包括以下特征中的一个或多个。顶电极可由硅、碳或上述材料的组合形成。绝缘框架可为氧化物、氮化物或上述材料的组合。绝缘框架可由氧化硅、氧化铝或氮化硅形成。在另一方面中，等离子体反应器包括具有提供等离子体腔室的内部空间的腔室主体，并且具有顶板、用于将处理气体输送至所述等离子体腔室的气体分配器、耦合至所述等离子体腔室以抽空所述腔室的泵、用于保持工件的工件支撑件、包括绝缘框架和线状物(所述线状物包括从所述顶板向下延伸的第一部分和在所述顶板与所述工件支撑件之间横向延伸穿过所述等离子体腔室的第二部分，所述线状物包括至少部分地由绝缘外壳围绕的导体)的腔室内电极组件、和用于向所述腔室内电极组件的所述导体供应第一RF功率的第一RF功率源。实施方式可包括以下特征中的一个或多个。腔室内电极组件可包括复数个线状物。每个线状物可包括从顶板向下延伸的第一部分和在所述顶板与工件支撑件之间横向延伸穿过等离子体腔室的第二部分。复数个线状物的第二部分可为共面的。复数个线状物的第二部分可均匀地间隔开。复数个线状物的第二部分可为直线的。支撑件可包括向下伸出的侧壁，所述侧壁围绕在顶板与线状物的第二部分之间的体积。侧壁可由氧化硅或陶瓷材料形成。顶板可包括绝缘框架，并且细丝可延伸出绝缘框架。外壳可熔合至框架。外壳与支撑件可具有相同的材料组成。绝缘框架可由硅石或陶瓷材料形成。在另一方面中，等离子体反应器包括：具有提供等离子体腔室的内部空间并且具有顶板的腔室主体、用于将处理气体输送至所述等离子体腔室的气体分配器、耦合至所述等离子体腔室以抽空所述腔室的泵、用于保持工件的工件支撑件和腔室内电极组件。腔室内电极组件包括绝缘框架、第一复数个共面线状物和第二复数个共面线状物，所述第一复数个共面线状物沿着第一方向在顶板与工件支撑件之间横向延伸穿过等离子体腔室，所述第二复数个共面线状物沿着垂直于所述第一方向的第二方向平行延伸穿过等离子体腔室。第一复数个线状物和第二复数个线状物中的每个线状物包括至少部分地由绝缘外壳围绕的导体。第一RF功率源向腔室内电极组件的导体供应第一RF功率。某些实施方式可具有以下优势中的一个或多个。等离子体均匀性可得到改善。等离子体工艺可重复性可得到改善。可减少金属污染。可减少微粒产生。可减少等离子体充电损坏。可在不同的工艺操作条件下保持等离子体的均匀性。等离子体功率耦合效率可得到改善。在附图和下文描述中阐述本专利技术的一个或多个实施方式的细节。从说明书、附图和权利要求书中，本专利技术的其他特征、目的和优势将显而易见。附图简要说明图1是等离子体反应器的范例的示意性侧视图。图2是等离子体反应器的另一范例的示意性侧视图。图3是根据图2的腔室内电极组件的范例的透视图。图4A至图4C是腔室内电极组件的线状物的各种范例的示意性横截面透视图。图5A是腔室内电极组件的一部分的示意性俯视图。图5B至图5C是具有不同等离子体区域状态的腔室内电极组件的横截面示意性侧视图。图6A至图6C是腔室内电极组件构造的各种范例的示意性俯视图。各个附图中相同的参考标记表示相同的元件。具体实施方式常规的CCP源中的等离子体均匀性通常由(多个)电极尺寸和电极间距离(inter-electrodedistance)、以及由气压、气体组成和所施加的RF功率来确定。在较高的射频下，由于驻波或趋肤效应的存在，附加效应(additionaleffect)可能变得显著或甚至主导非均匀性。在更高的频率和等离子体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体反应器，包括：/n腔室主体，所述腔室主体具有提供等离子体腔室的内部空间并且具有顶板；/n气体分配器，所述气体分配器用于将处理气体输送至所述等离子体腔室；/n泵，所述泵耦合至所述等离子体腔室以抽空所述腔室；/n工件支撑件，所述工件支撑件用于保持工件面向所述顶板；/n腔室内电极组件，所述腔室内电极组件包括绝缘框架和在所述顶板与所述工件支撑件之间横向延伸穿过所述等离子体腔室的线状物，所述线状物包括导体，所述导体至少部分地由绝缘外壳围绕，所述绝缘外壳从所述绝缘框架延伸；和/n第一RF功率源，所述第一RF功率源用于向所述腔室内电极组件的所述导体供应第一RF功率。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170424 US 62/489,344;20170622 US 15/630,833;20171.一种等离子体反应器，包括：
腔室主体，所述腔室主体具有提供等离子体腔室的内部空间并且具有顶板；
气体分配器，所述气体分配器用于将处理气体输送至所述等离子体腔室；
泵，所述泵耦合至所述等离子体腔室以抽空所述腔室；
工件支撑件，所述工件支撑件用于保持工件面向所述顶板；
腔室内电极组件，所述腔室内电极组件包括绝缘框架和在所述顶板与所述工件支撑件之间横向延伸穿过所述等离子体腔室的线状物，所述线状物包括导体，所述导体至少部分地由绝缘外壳围绕，所述绝缘外壳从所述绝缘框架延伸；和
第一RF功率源，所述第一RF功率源用于向所述腔室内电极组件的所述导体供应第一RF功率。


2.如权利要求1所述的等离子体反应器，其中所述绝缘外壳包括圆柱形外壳，所述圆柱形外壳在所述等离子体腔室内围绕整个所述导体并且沿着整个所述导体延伸。


3.如权利要求1所述的等离子体反应器，其中所述绝缘外壳由硅或者氧化物、氮化物或碳化物材料或上述材料的组合形成。


4.如权利要求3所述的等离子体反应器，其中所述绝缘外壳由硅石(silica)、蓝宝石或碳化硅形成。


5.如权利要求1所述的等离子体反应器，其中所述圆柱形外壳形成通路，并且所述导体悬在所述通路中并延伸穿过所述通路，或者所述导体包含中空通路。


6.如权利要求5所述的等离子体反应器，进一步包括流体源，所述流体源经构造而使流体通过所述通路循环。


7.如权利要求6所述的等离子体反应器，其中所述流体包含非氧化性气体。


8.如权利要求6所述的等离子体反应器，包括热交换器，所述热交换器经构造以从所述流体中去除热量或向所述流体供应热量。


9.如权利要求1所述的等离子体反应器，其中所述腔室内电极组件包括复数个共面线状物，所述复数个共面线状物在所述顶板与所述工件支撑件之间横向延伸穿过所述等离子体腔室。


10.如权利要求9所述的等离子体反应器，其中所述复数个共面线状物均匀地间隔开。


11.如权利要求9所述的等离子体反应器，其中所述复数个共面线状物包括直线线状物。


12.如权利要求11所述的等离子体反应器，其中所述复数个共面线状物平行地延伸通过所述等离子体腔室。


13.如权利要求1所述的等离子体反应器，其中所述外壳熔合至所述绝缘框架。


14.如权利要求1所述的等离子体腔室，其中所述外壳与所述绝缘框架为相同的材料组成。


15.如权利要求1所述的等离子体腔室，其中所述绝缘框架由硅石或陶瓷材料形成。


16.一种等离子体反应器，包括：
腔室主体，所述腔室主体具有内部空间，所述内部空间提供等离子体腔室并且具有顶板；
气体分配器，所述气体分配器用于将处理气体输送至所述等离子体腔室...

【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼思·S·柯林斯，迈克尔·R·赖斯，卡提克·雷马斯瓦米，詹姆斯·D·卡达希，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US