具有旋转微波等离子体源的工件处理腔室制造技术

在具有微波等离子体源的处理反应器中，微波辐射器被安装于旋转微波耦合件上，以用于连续的旋转。续的旋转。续的旋转。

【技术实现步骤摘要】
具有旋转微波等离子体源的工件处理腔室
[0001]本申请是申请日为2015年5月13日、申请号为“201580029271.2”、专利技术名称为“具有旋转微波等离子体源的工件处理腔室”的专利技术专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求Michael W.Stowell等人的2014年6月2日提交的题为“WORKPIECE PROCESSING CHAMBER HAVING A ROTARY MICROWAVE PLASMA SOURCE(具有旋转微波等离子体源的工件处理腔室)”的美国专利申请序列No.14/293,123的优先权。
[0004]背景


[0005]本公开涉及用于使用微波功率处理工件(诸如半导体晶片)的腔室或反应器。

技术介绍

[0006]可例如使用电磁能(诸如RF功率或微波功率)的形式执行对工件(诸如半导体晶片)的处理。举例来说，功率可被利用以生成等离子体，以用于执行基于等离子体的工艺，诸如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或等离子体增强反应离子蚀刻(PERIE)。一些工艺需要极高的等离子体离子密度以及极低的等离子体离子能量。这对诸如类金刚石碳(DLC)膜的沉积之类的工艺而言是真的，其中沉积一些类型的DLC膜所需的时间可以是数小时量级，这取决于所期望的厚度及等离子体离子密度。较高的等离子体密度需要较高的源功率且通常转化成较短的沉积时间。
[0007]微波源典型地产生非常高的等离子体离子密度，同时产生低于其他源(例如，感应耦合RF等离子体源或电容耦合RF等离子体源)的等离子体离子能量的等离子体离子能量。由于这个原因，微波源将是理想的。然而，微波源不能满足跨工件的沉积速率或蚀刻速率的分配所需的严格均匀度。最小均匀度可对应于跨300mm直径工件的小于1％的工艺速率变化。微波功率经由微波天线(诸如具有面向腔室的介电窗口的槽的波导)被递送至腔室内。微波经由槽传播至腔室内。天线具有周期性功率沉积图案，该周期性功率沉积图案反映微波发射的波图案和槽布局，从而致使工艺速率分布不均匀。这阻止达到跨工件的期望的工艺速率均匀度。
[0008]对处理速率的限制是可被递送至工艺腔室而不损坏腔室的微波窗口或使该微波窗口过热的微波功率的量。当前，微波窗口(诸如石英板)可经受仅低的微波功率级别，在该低的微波功率级别下，DLC沉积工艺可能需要数小时以达到期望的DLC膜厚度。微波窗口提供腔室的真空边界且因此经受显著的机械应力，致使它易受到来自过热的损坏。

技术实现思路

[0009]一种用于处理工件的反应器，包括：腔室，该腔室包括微波透射窗口；气体分配板；微波辐射器，该微波辐射器覆在(overlying)微波透射窗口的上面并包括微波输入端口；旋转波导耦合件，该旋转波导耦合件包括(a)静止构件，该静止构件包括微波功率接收端口；
以及(b)可旋转构件，该可旋转构件耦接至微波辐射器的微波输入端口；以及旋转致动器，该旋转致动器耦接至可旋转构件。
[0010]在一个实施例中，旋转致动器包括电机和可旋转驱动齿轮，该可旋转驱动齿轮耦接至该电机，且可旋转构件包括从动齿轮，该从动齿轮紧固至该可旋转构件并与可旋转驱动齿轮啮合。在相关的实施例中，可旋转驱动齿轮在静止位置处且是可绕径向轴旋转的，且从动齿轮在相对于可旋转构件固定的位置处。
[0011]相关的实施例进一步包括轴向波导，该轴向波导连接于微波辐射器的微波输入端口与可旋转构件之间。该轴向波导可与对称轴同轴。
[0012]相关的实施例进一步包括微波产生器及柔性波导导管，该柔性波导导管连接于该微波产生器与静止构件的微波功率接收端口之间。
[0013]在进一步的实施例中，一种用于处理工件的反应器包括：(a)腔室和工件支撑件，该工件支撑件位于该腔室中，该腔室包括顶及侧壁，该顶包括微波透射窗口；(b)第一气体分配板，覆在工件支撑件的上面并包括多个气体注入孔口；工艺气体气室，该工艺气体气室覆在该第一气体分配板的上面；以及工艺气体供应导管，耦接至该工艺气体气室；(c)微波辐射器，覆在该微波透射窗口的上面并包括圆柱形中空导电外壳，该圆柱形中空导电外壳具有顶部、侧壁及底部底(bottom floor)；开口阵列，位于该底部底中；以及微波输入端口；(d)旋转波导耦合件，包括静止构件，该静止构件相对于腔室固定并具有微波功率接收端口；以及可旋转构件，该可旋转构件耦接至微波辐射器的微波输入端口并具有旋转轴，该旋转轴与圆柱形中空导电外壳的对称轴重合；以及旋转致动器，耦接至该可旋转构件，藉此微波辐射器通过该旋转致动器是可绕该对称轴旋转的。
[0014]在实施例中，旋转致动器包括电机及可旋转驱动齿轮，该可旋转驱动齿轮耦接至该电机，且可旋转构件包括从动齿轮，该从动齿轮紧固至该可旋转构件并与该可旋转驱动齿轮啮合。
[0015]在实施例中，该可旋转驱动齿轮在静止位置处且是可绕径向轴旋转的，且该从动齿轮在相对于可旋转构件固定的位置处。
[0016]在一个实施例中，反应器进一步包括轴向波导，该轴向波导连接于微波辐射器的微波输入端口与可旋转构件之间。在实施例中，该轴向波导与对称轴同轴。
[0017]一个实施例进一步包括微波产生器及柔性波导导管，该柔性波导导管连接于该微波产生器与静止构件的微波功率接收端口之间。
[0018]在一个实施例中，在微波辐射器的底部底中的开口阵列具有对应于微波波长的函数的周期性间隔。
[0019]实施例进一步包括第二气体分配板，该第二气体分配板位于第一气体分配板的下面并包括多个第二气体注入孔口；下面的工艺气体气室，该下面的工艺气体气室在第一气体分配板与第二气体分配板之间；以及第二工艺气体供应导管，耦接至该第二下面的工艺气体气室。
[0020]在相关的实施例中，第一工艺气体供应导管被耦接以接收非反应工艺气体，且第二气体工艺供应导管被耦接以接收反应工艺气体。
[0021]一个实施例进一步包括感应耦合RF功率施加器，与微波透射窗口相邻；以及RF功率产生器，耦接至该感应耦合RF功率施加器。在一个实施例中，该感应耦合RF功率施加器耦
合RF功率穿过微波透射窗口。相关的实施例进一步包括控制器，该控制器支配该RF功率产生器的输出功率级别。
附图说明
[0022]为了能够详细理解获得本专利技术的示例性实施例的方式，可通过参考本专利技术的实施例来获得上文所简要概述的本专利技术的更具体的描述，这些实施例在附图中示出。应理解的是，在此不讨论某些公知的工艺，以便不使本专利技术模糊。
[0023]图1为第一实施例的剖面正视图。
[0024]图2为图1的实施例中的微波天线的部分剖面透视图。
[0025]图2A为对应于图2的仰视图。
[0026]图3为图1的实施例的第一修改的剖面正视图。
[0027]图4为图1的实施例的第二修改的剖面正视图。
[0028]图5为第二实施例的部分剖面正视图。
[0029]图6为依据包括温度控制的微波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于处理工件的反应器，包括：腔室，所述腔室包括微波透射窗口；可旋转微波辐射器，所述可旋转微波辐射器覆在所述微波透射窗口的上面并且由所述窗口与所述腔室流体分隔，所述可旋转微波辐射器包括定位在所述窗口上方的可旋转圆柱形中空导电外壳、开口阵列和微波输入端口，所述可旋转圆柱形中空导电外壳具有顶部、侧壁以及底部底，所述开口阵列位于所述底部底中；旋转微波波导耦合件，所述旋转微波波导耦合件包括：(A)静止构件，所述静止构件相对于所述腔室固定，并且包括微波功率接收端口；以及(B)可旋转构件；第一微波波导，所述第一微波波导耦接在所述微波功率接收端口和微波发生器之间；第二微波波导，所述第二微波波导具有耦接至所述可旋转微波辐射器的所述微波输入端口的一端，以及耦接至所述可旋转构件的相对端；以及旋转致动器，所述旋转致动器耦接至所述可旋转构件，藉此在施加微波功率期间或与施加所述微波功率同时，所述可旋转微波辐射器通过所述旋转致动器是可持续旋转的。2.如权利要求1所述的反应器，其中：所述旋转致动器包括电机和可旋转驱动齿轮，所述可旋转驱动齿轮耦接至所述电机；所述可旋转构件包括从动齿轮，所述从动齿轮紧固至所述可旋转构件并与...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：