[發明專利]等離子體處理裝置

有效

• 申請號: 201710116676.0
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN107146754B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 保羅·貝內特
• 申請（專利權）人: SPTS科技有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;H01L21/3065;H01L21/67
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 章蕾

本發明提供了一種用于對基底進行等離子體處理的等離子體處理裝置，包括：腔，包括一個或多個壁，其中腔的壁的一部分是由含金屬的材料形成且構造成用作電感耦合等離子體源的初級繞組的電極結構；以及電信號供應設備，用于供應電信號，所述電信號驅動電極結構作為電感耦合等離子體源的初級繞組，以將電感耦合等離子體保持在腔內。

技術領域

本發明涉及一種等離子體處理裝置。本發明還涉及一種相關的等離子體處理方法。

背景技術

許多工業應用涉及等離子體的使用，以產生活性物質(例如離子、電子、原子、分子和自由基)來滿足處理要求。經常，需要以較高的功率密度進行操作來提高反應速度。在半導體或平板處理中更常使用的等離子體源的類型之一是電感耦合等離子體(ICP)反應器。通常，將RF功率施加到在外部布置的天線、線圈或帶，結果使得能量通過介電性容器或窗感應性地耦合到處理腔中。將合適的氣體或氣態混合物以相對低的壓力引入處理腔中并產生氣體排放。圖1a和圖1b示出了現有技術ICP設計的示例。圖1a和圖1b均示出了具有介電性圓柱本體的處理腔10、RF饋送點12,14和調諧電容器20。圖1a示出了在外部圍繞腔10的介電性部分布置的兩匝ICP線圈16。圖1b示出了在外部圍繞腔10的介電性區域布置的單匝ICP線圈。由于傳統的介電材料的相對弱的導熱性，從這種類型的系統去除熱量可能成為問題。使用具有提高的熱特性的更先進的介電材料是可能的。先進的介電材料的示例是AlN。然而，這些先進的材料是昂貴的，此外，它們產生了設計限制，這些設計限制會限制它們在許多應用中的使用。

發明內容

本發明在其實施例中的至少一些實施例中解決上面提到的問題和需求。

根據本發明的第一方面，提供了一種用于對基底進行等離子體處理的等離子體處理裝置，等離子體處理裝置包括：

腔，包括一個或多個壁，其中，腔的壁的一部分是由含金屬的材料形成且構造成用作電感耦合等離子體源的初級繞組的電極結構；以及

電信號供應設備，用于供應電信號，所述電信號驅動電極結構作為電感耦合等離子體源的初級繞組，以將電感耦合等離子體保持在腔內。

金屬電極結構具有相對容易冷卻的優點。這能夠在不需要使用由諸如AlN的特殊材料形成的熱穩健的介電性腔壁的情況下，實現高功率操作、高壓力操作和高熱負荷中的至少一個。

電極結構可以是單匝結構。

電極結構可以是圍繞腔的外周形成單匝的單個不連續帶。

可選地，電極結構可包括多個間隔開的帶段(band segment)。帶段可圍繞腔的外周形成單匝。帶段可被腔壁中的由介電材料形成的多個部分間隔開。

帶段可并聯連接到電信號供應設備。這減小了必須施加到每個段以用于操作設備的電壓的幅值。這幫助抑制電極結構的饋送點附近的電耦合。

可使用任何合適數量的帶段。在一些實施例中，電極結構包括兩個到六個帶段。

帶段可以以它們的中點接地。這可幫助最小化濺射或與施加的電壓相關的其它不期望的影響。

電極結構的下部區域可包括防止在所述下部區域中形成初級電流的一個或多個不連續部。不連續部可以是在電極結構中形成的槽。不連續部可填充有介電材料。

在電極結構包括多個間隔開的帶段的實施例中，電極陣列中的每個帶段的下部區域可包括不連續部。

不連續部可用于破壞初級電流的路徑。這迫使電流只在電極結構的上部區域中循環。結果，等離子體可被限制到電極結構的上部區域。金屬電極結構相對容易冷卻。這避免了對裝置的其他區域的不期望的加熱，如果等離子體延伸到電極結構之外，則可能會導致這種不期望的加熱。

電極結構可以是線圈。線圈可以是單匝結構。