用于等离子体均匀度的径向和方位控制的系统和方法技术方案

一种系统包括工艺腔室、界定波导空腔的壳体、和在壳体内的第一导电板。第一导电板面向工艺腔室。所述系统还包括至少可调整第一导电板的位置的一个或多个调整装置、以及在波导空腔与工艺腔室之间的与壳体耦接的第二导电板。电磁辐射可经由第二导电板中的孔从波导空腔传播到工艺腔室中。所述系统还包括封闭工艺腔室而与波导空腔隔开的介电板、以及将电磁辐射发送到波导空腔中的一个或多个电子设备组。当至少一种工艺气体在腔室内且电磁辐射从波导空腔传播到工艺腔室中时，形成等离子体。形成等离子体。形成等离子体。

【技术实现步骤摘要】
用于等离子体均匀度的径向和方位控制的系统和方法
本申请是申请日为2018年1月31日、申请号为201880012847.8、题为“用于等离子体均匀度的径向和方位控制的系统和方法”的分案申请。


[0001]本公开内容是在电磁辐射的领域中。更具体地，公开了利用波导和相关的控制系统以在工艺腔室中提供等离子体的径向和/或方位控制的实施例。

技术介绍

[0002]半导体处理常常产生等离子体以产生用于与半导体晶片自身或其他处理相关材料(例如，光刻胶)相互作用的离子化和/或能量激发的物质。为了产生和/或维持等离子体，典型地采用一个或多个射频(RF)和/或微波发生器来产生振荡电场和/或磁场。也可以利用相同场和/或DC场来将离子化和/或能量激发的物质引导至待处理的(半导体晶片(多个半导体晶片)。场可产生和/或耦接至腔室中，其中以多种方式产生等离子体。各种已知方法常常用于匹配电源(RF发生器)的阻抗与负载(等离子体)，使得可在无大量功率反射回到RF发生器的情况下将来自RF发生器的功率输送到等离子体。这出于能量效率以及保护RF发生器的电子部件免受破坏的原因。特别当采用微波能量时，通常将反射的功率引导至虚拟负载，其中反射的功率作为热量消散，接着必须移除热量。因此，反射的功率造成双重能量浪费：用于产生功率的能量和用于移除废热的能量。

技术实现思路

[0003]在一实施例中，一种系统包括工艺腔室、界定波导空腔的壳体、和在壳体内的第一导电板。第一导电板跨波导空腔面向工艺腔室。所述系统还包括至少可调整第一导电板的位置的一个或多个调整装置、以及在波导空腔与工艺腔室之间的与壳体耦接的第二导电板。电磁辐射可经由第二导电板中的孔从波导空腔传播到工艺腔室中。所述系统还包括封闭工艺腔室而与波导空腔隔开的介电板，使得当工艺腔室被抽空时波导空腔不被抽空。所述系统进一步包括将电磁辐射发送到波导空腔中的一个或多个电子设备组中。当至少一种工艺气体在腔室内且电磁辐射从波导空腔传播到工艺腔室中时，形成等离子体。
[0004]在一实施例中，一种等离子体处理系统包括可操作以被抽空的工艺腔室、用于将一种或多种工艺气体引入工艺腔室中的一个或多个工艺气体供应器、限定波导空腔的壳体、和可将电磁辐射发送到波导空腔中的一个或多个电子设备组。一个或多个电子设备组中的每个电子设备组将其驱动阻抗与由波导空腔呈现的对电磁辐射的阻抗匹配。第一导电板在壳体内并且在波导空腔离工艺腔室的远侧上。至少三个调整装置与第一导电板和壳体耦接。调整装置可在位置范围内至少调整第一导电板的位置、和第一导电板相对于壳体的倾斜。第二导电板与壳体耦接并且插入波导空腔与工艺腔室之间。第二导电板中形成多个孔以用于允许在波导空腔内的电磁辐射经由孔传播到工艺腔室中。介电板封闭工艺腔室而与波导空腔隔开，使得在将工艺腔室抽空时，波导空腔不被抽空。当第一导电板经调整成位
置范围内的本征模式位置且一个或多个电子设备组将电磁辐射发送到波导空腔中时，波导空腔可支持第一与第二导电板之间的本征模式。当至少一种工艺气体在腔室内且电磁辐射从波导空腔传播到工艺腔室中时，形成等离子体。
[0005]在一实施例中，一种用于产生等离子体以用于处理工件的方法包括将一种或多种工艺气体引入工艺腔室中。工艺腔室至少部分地用介电板封闭，所述介电板能够支撑对应于工艺腔室抽空的压差。所述方法还包括将电磁辐射传播到波导空腔中，所述波导空腔邻接工艺腔室设置。波导空腔至少部分地由第一导电板和第二导电板界定，所述第一导电板面向工艺腔室且从工艺腔室跨波导空腔，所述第二导电板在波导空腔与介电板之间。第二导电板形成孔，所述孔允许电磁辐射经由第二导电板、经由介电板传播到腔室中。所述方法进一步包括点燃来自工艺气体的等离子体、和用经由第二导电板的孔传播到工艺腔室中的电磁辐射所供应的功率来维持等离子体。
[0006]在一实施例中，一种用于在工艺腔室中提供电磁辐射以用于向等离子体供电的方法包括将一种或多种工艺气体引入工艺腔室中、和将电磁辐射从至少两个位置P和Q传播到波导空腔中，所述波导空腔邻接工艺腔室设置。波导空腔与工艺腔室分离，使得可在不抽空波导空腔的情况下将工艺腔室抽空，而波导空腔内的电磁辐射仍可传播到工艺腔室中。位置P和Q以相应角度θ
p
和θ
q
围绕波导空腔的周缘设置。以微波频率ω与旋转频率Ω在波导空腔内提供电磁辐射。所述方法进一步包括点燃来自工艺气体的等离子体、和用从波导空腔传播到工艺腔室中的电磁辐射所供应的功率来维持等离子体。
[0007]在一实施例中，一种产生等离子体的系统包括可被抽空的工艺腔室以及邻接所述工艺腔室设置的波导空腔。波导空腔与工艺腔室分离，而不阻挡波导空腔内的电磁辐射传播到工艺腔室中。所述系统还包括用于将一种或多种工艺气体引入工艺腔室中的一个或多个工艺气体供应器、以及第一电子设备组和第二电子设备组。第一电子设备组和第二电子设备组中的每一个将电磁辐射发送到波导空腔中。所述系统进一步包括控制器，所述控制器将相应的第一输入波形和第二输入波形提供到第一电子设备组和第二电子设备组中的每一个。第一输入波形和第二输入波形中的每一个具有微波频率ω，并且第一输入波形和第二输入波形具有相应振幅，所述振幅当由电子设备组放大时向波导空腔内的电磁辐射提供旋转频率Ω。当一种或多种工艺气体中的至少一种工艺气体在腔室内并且电磁辐射从波导空腔传播到工艺腔室中时，形成等离子体。
[0008]在一实施例中，一种用于在工艺腔室中等离子体处理的方法包括将一种或多种工艺气体引入工艺腔室中。工艺腔室邻接波导空腔设置，并且波导空腔与工艺腔室分离，而不阻挡波导空腔内的电磁辐射传播到工艺腔室中。所述方法还包括将电磁辐射传播到波导空腔中。以微波频率ω提供电磁辐射。在波导空腔内供应的功率的第一部分由波导空腔内以TE模式共振的电磁辐射的一部分来供应。在波导空腔内供应的功率的第二部分由波导空腔内以第二TE模式共振的电磁辐射的一部分来供应。所述方法进一步包括点燃来自工艺气体的等离子体；和用从波导空腔传播到工艺腔室中的电磁辐射所供应的功率来维持等离子体。
[0009]在一实施例中，一种用于在工艺腔室中处理工件的方法包括将工件放置在工艺腔室中。工艺腔室邻接波导空腔设置。波导空腔与工艺腔室分离，而不阻挡波导空腔内的电磁辐射传播到工艺腔室中。所述方法还包括用第一等离子体处理工件和用第二等离子体处理
工件。第一等离子体和第二等离子体中的每一个通过以下步骤产生：将一种或多种工艺气体引入工艺腔室中；将电磁辐射传播到波导空腔中；点燃来自工艺气体的等离子体；和用由从波导空腔传播到工艺腔室中的电磁辐射所供应的功率来维持等离子体。用于第一等离子体的功率的至少一部分由在波导空腔内以第一TE模式共振的电磁辐射来供应，并且用于第二等离子体的功率的至少一部分由在波导空腔内以第二TE模式共振的电磁辐射来供应。第一TE模式的阶次不同于第二TE模式。
[0010]附加实施例和特征在以下描述中部分阐述，并且部分将在查阅本说明书时对本领域技术人员而言将是明显的或可通过实践本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等离子体产生系统，包括：壳体，限定工艺腔室和波导空腔，其中所述波导空腔设置成与所述工艺腔室相邻并且配置成将电磁辐射从所述波导空腔传播到所述工艺腔室中；第一导电板，定位在所述壳体内并且至少部分地限定所述波导空腔；第二导电板，定位在所述壳体内并且至少部分地限定所述波导空腔以影响所述波导空腔内传播的电磁辐射的模式；以及一个或多个电子设备组，配置成将所述电磁辐射发送到所述波导空腔中以从在所述工艺腔室内输送的至少一种工艺气体产生等离子体。2.如权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个电子设备组中的每一给定的电子设备组使所述一个或多个电子设备组中的该给定的电子设备组的驱动阻抗与由所述波导空腔呈现给所述电子设备组中的该给定的电子设备组的阻抗相匹配。3.如权利要求1所述的系统，进一步包括信号发生器，配置成：将第一微波信号提供至所述一个或多个电子设备组中的第一电子设备组，以及将第二微波信号提供至所述一个或多个电子设备组中的第二电子设备组；并且其中：所述第一微波信号和第二微波信号具有共同频率；以及所述第一电子设备组和所述第二电子设备组配置成分别放大所述第一微波信号和第二微波信号，以提供所述电磁辐射。4.如权利要求3所述的系统，进一步包括介电板，所述介电板封闭所述工艺腔室而与所述波导空腔隔开，使得当所述工艺腔室被抽空时所述波导空腔不被抽空；并且其中所述信号发生器配置成调整所述共同频率，以支持所述介电板内的本征模式。5.如权利要求3所述的系统，进一步包括：至少两个监测天线；以及信号控制器，配置成：从所述至少两个监测天线接收模拟信号；并且至少基于来自所述至少两个监测天线的所述模拟信号，将数字校正信号发送到所述信号发生器；其中所述信号发生器配置成响应于所述数字校正信号来调整所述第一微波信号和第二微波信号的相位和振幅中的至少一个。6.如权利要求5所述的系统，其中所述第一电子设备组包括：调谐器，配置成将所述第一电子设备组的驱动阻抗与由所述波导空腔呈现的阻抗相匹配；虚拟负载；以及循环器，配置成将从所述波导空腔反射回所述第一电子设备组的任何功率分流到所述虚拟负载中；其中所述信号发生器配置成调整所述第一微波信号和第二微波信号的所述相位和所述振幅中的至少一个，且所述调谐器配置成彼此同时匹配所述驱动阻抗。7.如权利要求1所述的系统，其中
所述第一导电板限定多个孔以允许所述电磁辐射传播到所述工艺腔室中。8.如权利要求7所述的系统，进一步包括介电板，所述介电板封闭所述工艺腔室而与所述波导空腔隔开，使得当所述工艺腔室被抽空时所述波导空腔不被抽空；并且其中所述第一导电板邻接所述介电板且与所述介电板直接接触。9.如权利要求7所述的系统，进一步包括：介电板，所述介电板封闭所述工艺腔室而与所述波导空腔隔开，使得当所述工艺腔室被抽空而不抽空所述波导空腔，其中所述第一导电板位于所述壳体内、与所述介电板平行，在所述第二导电板与所述介电板之间有间隙；可调整介电层，所述可调整介电层包括液体电介质，所述液体电介质设置在所述间隙内，以用于调整由所述间隙、所述可调整介电层和所述介电板形成的空腔内的本征模式条件；以及控制器，所述控制器配置成增加或移除所述液体电介质的部分，以调整所述可调整介电层的厚度。10.如权利要求7所述的系统，其中当所述第二导电板的位置被调整至本征模式位置且所述一个或多个电子设备组将所述电磁辐射发送到所述波导空腔中时，所述波导空腔配置成支持本征模式。11.如权利要求7所述的系统，进一步包括：一个或多个调整装置，所述一个或多个调整装置与所述第二导电板和所述壳体耦接，其中所述一个或多个调整装置可操作以用于在位置范围内至少调整所述第二导电板的位置。12.如权利要求1所述的...

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