[發(fā)明專利]微波等離子體消除設(shè)備

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680043944.0
• 申請(qǐng)日: 2006-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101340968A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·拉多尤;J·R·史密斯;A·J·西利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 愛(ài)德華茲有限公司
• 主分類號(hào): B01D53/00
• 分類號(hào): B01D53/00;B01D53/32;H01J37/32
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張雪梅;王小衡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微波等離子體消除設(shè)備，以及操作這種設(shè)備的方法。本發(fā)明特別適用于處理從多個(gè)處理腔室中排放的氣體流的微波等離子體消除設(shè)備。

背景技術(shù)

在腔室內(nèi)形成半導(dǎo)體或者平板顯示器件的過(guò)程中可以向處理腔室提供多種不同的氣體。在化學(xué)氣相沉積過(guò)程中，氣體被提供給容納襯底的處理腔室并且反應(yīng)以在襯底表面上形成薄膜。例如，LPCVD(低壓化學(xué)氣相沉積)氮處理使用DCS(二氯甲硅烷)和氨在晶片的表面上形成氮化硅。在刻蝕工藝中，可以將例如三氯化硼和氯氣的氣體提供給腔室以去除掉不需要的鋁，并且在多晶硅刻蝕工藝中，將溴化氫和氯氣提供給腔室。可以將例如全氟化物CF₄、C₂F₆、NF₃和SF₆以及氟氣(F₂)的清洗氣體周期性地提供給腔室，以從腔室清洗掉不需要的沉積物。

處理工具通常具有多個(gè)處理腔室，其中每一個(gè)處理腔室可以在沉積、刻蝕或者清洗過(guò)程的各個(gè)不同階段，因此在任何給定時(shí)間從腔室排放的氣體具有各種不同的壓力、成分和/或質(zhì)量流速。在這些過(guò)程中，通常存在提供給處理腔室的包含在從處理腔室排放的氣體中的殘留氣體量。全氟化物CF₄、C₂F₆、NF₃和SF₆是公知的溫室氣體，因此，希望在將氣體排放到大氣之前從處理腔室排放的氣體中去除掉這些氣體。

可以使用微波等離子體消除器件高效地從氣體流中去除掉全氟化物。在英國(guó)專利號(hào)GB2273027中描述了這種器件的例子。在該器件中，波導(dǎo)將來(lái)自微波發(fā)生器的微波輻射傳輸?shù)饺菁{著緊密相對(duì)的兩個(gè)電極的氣體腔室中。要處理的氣體通過(guò)氣體入口流到氣體腔室中，并在電極之間穿過(guò)。電極起到局部增強(qiáng)穿過(guò)腔室的微波輻射的電場(chǎng)的作用，使得可以在兩個(gè)電極之間啟動(dòng)并保持來(lái)自在電極之間流動(dòng)的氣體的微波等離子體。其中一個(gè)電極具有軸向孔以從氣體腔室提供氣體出口。在等離子體內(nèi)密集條件下，氣體流內(nèi)的物質(zhì)(species)經(jīng)受高能電子的沖擊，使得分離成能夠和添加到氣體流的氧氣或者氫氣組合在一起以產(chǎn)生相對(duì)穩(wěn)定的副產(chǎn)物的活性反應(yīng)組分。

微波等離子體消除器件的破壞和去除效率依賴于被流過(guò)氣體腔室的氣體流吸收的微波功率的量。對(duì)于任何給定的微波功率，在腔室內(nèi)吸收微波功率的程度依賴于多個(gè)因素，包括：

●腔室壓力；

●通過(guò)腔室的氣體流的質(zhì)量流速；

●氣體流的成分；

●對(duì)于腔室的電極或者其它部件的磨損或者損壞；以及

●因電極腐蝕在腔室內(nèi)產(chǎn)生的任何殘留物。

因此，當(dāng)將單個(gè)微波等離子體消除器件設(shè)置成接收從多個(gè)處理腔室排放的氣體時(shí)，通常的做法是將微波輻射功率設(shè)置為固定的相對(duì)較高的水平，例如6或者12kW，以便確保在進(jìn)入到器件的氣體流的質(zhì)量流速和其內(nèi)的全氟化物的濃度是最大值時(shí)，器件的效率仍舊為高。

當(dāng)氣體流中全氟化物的濃度相對(duì)較低時(shí)，并且尤其當(dāng)氣體流的質(zhì)量流速特別低時(shí)，例如當(dāng)沒(méi)有使用一個(gè)或者多個(gè)處理腔室時(shí)，由于在氣體腔室內(nèi)氣體的流動(dòng)，產(chǎn)生的相對(duì)高功率的微波輻射可能導(dǎo)致微波輻射功率的不完全吸收。除了功率損耗之外，這可能導(dǎo)致下述的一種或者多種后果：

●氣體腔室的過(guò)熱；

●微波輻射反過(guò)來(lái)朝著微波發(fā)生器反射，其可能導(dǎo)致對(duì)微波發(fā)生器的損壞；以及

●氣體腔室的阻抗的變化，其可能降低器件的破壞效率。

因此，希望最小化不能在氣體腔室內(nèi)吸收的微波功率的量，而不損害器件的破壞和去除效率。

發(fā)明內(nèi)容

在第一方面，本發(fā)明提供了一種微波等離子體消除設(shè)備，其包括微波發(fā)生器、用于接收來(lái)自微波發(fā)生器的微波能量并在其中利用微波能量產(chǎn)生等離子體的氣體腔室、用于監(jiān)控沒(méi)有在氣體腔室內(nèi)吸收的微波能量的量的裝置，和根據(jù)來(lái)自監(jiān)控裝置的輸出調(diào)節(jié)微波發(fā)生器產(chǎn)生的微波能量的功率的裝置。

例如，通過(guò)監(jiān)控氣體腔室的溫度，或者更優(yōu)選地，通過(guò)監(jiān)控從氣體腔室反射的微波能量的功率，可以監(jiān)控沒(méi)有在氣體腔室內(nèi)吸收的微波能量的量。當(dāng)沒(méi)有在氣體腔室內(nèi)吸收的微波能量的量相對(duì)較高時(shí)，可以降低微波發(fā)生器產(chǎn)生的微波能量的功率，以抑制腔室的過(guò)熱并減小運(yùn)行成本。當(dāng)沒(méi)有在氣體腔室內(nèi)吸收的微波能量的量相對(duì)較低時(shí)，這可能表示氣體流內(nèi)增加的質(zhì)量流速和/或全氟化物的濃度增加，因此可以增加微波發(fā)生器產(chǎn)生的微波能量的功率，以將設(shè)備的破壞和去除效率保持在可接受的數(shù)值。