微波等离子体消除设备制造技术

在操作微波等离子体消除设备的方法中，该设备包括微波发生器和用于接收来自微波发生器的微波能量并在其中利用微波能量产生等离子体的气体腔室，监控没有在气体腔室内吸收的微波能量的量，并根据监控的微波能量调节微波发生器产生的微波能量的功率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种微波等离子体消除设备，以及操作这种设备的方 法。本专利技术特别适用于处理从多个处理腔室中排放的气体流的微波等离 子体消除设备。
技术介绍
在腔室内形成半导体或者平板显示器件的过程中可以向处理腔室 提供多种不同的气体。在化学气相沉积过程中，气体被提供给容纳衬底的处理腔室并且反应以在衬底表面上形成薄膜。例如，LPCVD(低压化 学气相沉积)氮处理使用DCS (二氯曱硅烷)和氨在晶片的表面上形成 氮化硅。在刻蚀工艺中，可以将例如三氯化硼和氯气的气体提供给腔室 以去除掉不需要的铝，并且在多晶硅刻蚀工艺中，将溴化氢和氯气提供 给腔室。可以将例如全氟化物CF4、 C2F6、 NF3和SF6以及氟气(F2)的 清洗气体周期性地提供给腔室，以从腔室清洗掉不需要的沉积物。处理工具通常具有多个处理腔室，其中每一个处理腔室可以在沉 积、刻蚀或者清洗过程的各个不同阶段，因此在任何给定时间从腔室排 放的气体具有各种不同的压力、成分和/或质量流速。在这些过程中， 通常存在提供给处理腔室的包含在从处理腔室排放的气体中的残留气 体量。全氟化物CF C2F6、 NF3和SF6是公知的温室气体，因此，希望 在将气体排放到大气之前从处理腔室排放的气体中去除掉这些气体。可以使用微波等离子体消除器件高效地从气体流中去除掉全氟化 物。在英国专利号GB2273027中描述了这种器件的例子。在该器件中，波导将来自微波发生器的微波辐射传输到容纳着紧密相对的两个电极 的气体腔室中。要处理的气体通过气体入口流到气体腔室中，并在电极 之间穿过。电极起到局部增强穿过腔室的微波辐射的电场的作用，使得 可以在两个电极之间启动并保持来自在电极之间流动的气体的微波等 离子体。其中一个电极具有轴向孔以从气体腔室提供气体出口。在等离 子体内密集条件下，气体流内的物质(species)经受高能电子的沖击， 使得分离成能够和添加到气体流的氧气或者氢气组合在一起以产生相 对稳定的副产物的活性反应组分。微波等离子体消除器件的破坏和去除效率依赖于被流过气体腔室 的气体流吸收的微波功率的量。对于任何给定的微波功率，在腔室内吸收微波功率的程度依赖于多个因素，包括 *腔室压力；*通过腔室的气体流的质量流速； *气体流的成分；*对于腔室的电极或者其它部件的磨损或者损坏；以及*因电极腐蚀在腔室内产生的任何残留物。因此，当将单个微波等离子体消除器件设置成接收从多个处理腔室 排放的气体时，通常的做法是将微波辐射功率设置为固定的相对较高的 水平，例如6或者12kW,以便确保在进入到器件的气体流的质量流速 和其内的全氟化物的浓度是最大值时，器件的效率仍旧为高。当气体流中全氟化物的浓度相对较低时，并且尤其当气体流的质量 流速特别低时，例如当没有使用一个或者多个处理腔室时，由于在气体 腔室内气体的流动，产生的相对高功率的微波辐射可能导致微波辐射功 率的不完全吸收。除了功率损耗之外，这可能导致下述的一种或者多种 后果*气体腔室的过热；*微波辐射反过来朝着微波发生器反射，其可能导致对微波发生器的损坏；以及 *气体腔室的阻抗的变化，其可能降低器件的破坏效率。 因此，希望最小化不能在气体腔室内吸收的微波功率的量，而不损 害器件的破坏和去除效率。
技术实现思路
在第一方面，本专利技术提供了一种微波等离子体消除设备，其包括微 波发生器、用于接收来自微波发生器的微波能量并在其中利用微波能量 产生等离子体的气体腔室、用于监控没有在气体腔室内吸收的微波能量 的量的装置，和根据来自监控装置的输出调节微波发生器产生的微波能 量的功率的装置。例如，通过监控气体腔室的温度，或者更优选地，通过监控从气体 腔室反射的微波能量的功率，可以监控没有在气体腔室内吸收的微波能 量的量。当没有在气体腔室内吸收的微波能量的量相对较高时，可以降低微波发生器产生的微波能量的功率，以抑制腔室的过热并减小运行成 本。当没有在气体腔室内吸收的微波能量的量相对较低时，这可能表示 气体流内增加的质量流速和/或全氟化物的浓度增加，因此可以增加微 波发生器产生的微波能量的功率，以将设备的破坏和去除效率保持在可 接受的数值。可以在气体腔室和微波发生器之间的任何方便的位置提供用来检 测从气体腔室反射的微波辐射的功率的检测器。在优选实施例中，将检 测器放置在微波波导隔离器中，用来阻止反射的微波辐射反向传送回微 波发生器。可选地，可以将检测器放置在循环器中、调谐器或者波导的 任何其它地方。气体腔室优选包括微波谐振腔。可以连续地监控，或者可选地，可以周期性地监控没有在气体腔室 中吸收的微波能量的量。可以在预定的时间，例如每几分钟进行周期监 控，和/或可以通过一个或者多个事件触发监控，例如进入到气体腔室 的气体流的变化。可以从接收随气体流一起泵出的净化气体的泵、用于 控制添加到气体流的净化气体的量的控制系统，或者从测量进入到气体 腔室的气体流的质量流速的流量计接收有关气体流的质量流速变化的 数据。可以从处理工具的控制器接收有关气体流的成分变化的数据。可 选地，可以通过接收来自处理工具或者位于气体腔室上游的气体传感器 的数据的主计算机提供数据。在气体流是来自处理腔室的排出气体的情 况中，数据可以可选地表示提供给处理腔室的气体成分，从该数据可以 预测排放气体的成分。例如，通过监控用于向处理腔室提供气体的一个 或者多个可变流控制器件可以得到表示气体成分变化的数据。可以检测 用于向处理腔室提供气体的一个或者多个阀门的打开和闭合，和/或例 如通过监控提供给这些器件的信号，可以检测用于控制向处理腔室提供 气体的速率的一个或者多个质流控制器的传导性。为了确定所产生微波的最佳功率，例如通过增加和随后减小所产生 微波能量的功率，可以执行控制序列，其中所产生的微波的功率是变化 的。当该功率变化时，可以监控检测器的输出以及根据监控的输出确定 最佳功率。例如，可以如上所述确定最佳功率，其中反射功率随着产生 的微波能量的功率的增加而迅速增加。该设备尤其适用于处理从多个处理腔室排放的气体流，因此在第二. 方面，本专利技术提供了 一种用于处理从多个处理腔室排放的气体的微波等离子体消除设备，该设备包括微波发生器、波导，该波导用于将来自微 波发生器的微波能量传送到接收所述气体的气体腔室，并且在该腔室中 使用微波能量产生等离子体、检测器，该检测器用于检测在气体腔室内 对所述气体处理过程中没有在气体腔室内吸收的微波能量的量，和控制 器，该控制器用于根据来自检测器的输出调节微波发生器产生的微波能 量的功率。在第三方面，本专利技术提供了一种操作微波等离子体消除设备的方 法，该设备包括微波发生器和气体腔室，该气体腔室用于接收来自微波 发生器的微波能量并在其中利用微波能量产生等离子体，该方法包括下述步骤监控没有在气体腔室内被吸收的微波能量的量，并根据没有吸 收的微波能量的量调节微波发生器产生的微波能量的功率。在第四方面，本专利技术提供了一种处理气体流的方法，包括将气体流 传送到气体腔室、向气体腔室提供微波能量以在气体腔室内产生等离子 体、检测没有在气体腔室内吸收的微波能量的量，和根据没有吸收的微 波能量的量调节提供给气体腔室的微波能量的功率。上述关于本专利技术的设备方面的特征同样可应用于方法方面中，反之 亦然。附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波等离子体消除设备，包括微波发生器、用于接收来自微波发生器的微波能量并在其中利用该微波能量产生等离子体的气体腔室、用于监控没有在气体腔室内吸收的微波能量的量的装置，和根据来自监控装置的输出调节微波发生器产生的微波能量的功率的装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2005-11-24 0523947.01.一种微波等离子体消除设备，包括微波发生器、用于接收来自微波发生器的微波能量并在其中利用该微波能量产生等离子体的气体腔室、用于监控没有在气体腔室内吸收的微波能量的量的装置，和根据来自监控装置的输出调节微波发生器产生的微波能量的功率的装置。2. 根据权利要求l的设备，其中监控装置包括用于检测从气体腔 室反射的微波能量的功率的装置。3. 根据权利要求2的设备，其中检测装置被设置在波导内，该波导用于将来自微波发生器的微波辐射传送到气体腔室。4. 根据权利要求2或者3的设备，其中检测装置被设置在位于气 体腔室和微波发生器之间的隔离器内。5. 根据上述任一权利要求的设备，其中调节装置被配置为周期性 地调节微波发生器产生的微波能量的功率。6. 根据上述任一权利要求的设备，其中气体腔室具有接收气体流 的气体入口和气体出口 ，并且其中调节装置被配置为响应于进入气体腔 室的气体流的变化调节微波发生器产生的微波能量的功率。7. 根据权利要求6的设备，其中调节装置被配置为响应于进入气 体腔室的气体流的质量流速的变化调节微波发生器产生的微波能量的 功率。8. 根据权利要求6或者7的设备，其中调节装置被配置为响应于 进入气体腔室的气体流的成分的变化调节微波发生器产生的微波能量 的功率。9. 根据上述任一权利要求的设备，其中调节装置被配置为改变微 波发生器产生的微波能量的功率，当所述功率变化时监控所述输出，并 根据监控的输出确定微波发生器产生的微波的最佳功率。10. 根据上述任一权利要求的设备，其中调节装置被配置为调节微 波发生器产生的微波能量的功率，以最小化没有在气体腔室内吸收的微 波能量的量，同时保持该设备的气体破坏效率在预定水平或者高于预定 水平。11. 一种用于处理从多个处理腔室排放的气体的微波等离子体消 除设备，该设备包括微波发生器、用于将来自微波发生器的微波能量传 送给气体腔室的波导，该气体腔室用于接收所述气体并在其中利用微波 能量产生等离子体、用于在气体腔室内所述气体的处理过程中检测没有 在气体腔室内吸收的微波能量的量的检测器，和根据来自检测器的输出 调节微波发生器产生的微波能量的功率的控制器。12. 根据权利要求11的设备，其中控制器被配置为调节微波发生 器产生的微波能量的功率，以最小化没有在气体腔室内吸收的微波能量 的所述量，同时保持该设备的气体破坏效率在预定水平或者高于预定水 平13. 根据上迷任一权利要求的设备，其中气体腔室包括微波谐振腔。14. 一种操作微波等离子体消除设备的方法，该设备包括微波发 生器和用于接收来自微波发生...

【专利技术属性】
技术研发人员：M拉多尤，JR史密斯，AJ西利，
申请(专利权)人：爱德华兹有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]