[發(fā)明專利]等離子體腔室的傳輸線RF施加器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711070889.0
• 申請日: 2012-06-21
• 公開（公告）號: CN108010828B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·庫德拉;T·塔納卡;C·A·索倫森;S·安瓦爾;J·M·懷特;R·I·欣德;S-M·趙;D·D·特魯翁
• 申請（專利權(quán)）人: 應(yīng)用材料公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;H05H1/46
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;趙靜

一種傳輸線RF施加器裝置和用于將RF功率耦接至等離子體腔室中的等離子體的方法。裝置包括內(nèi)導(dǎo)體和一個或兩個外導(dǎo)體。所述一個或兩個外導(dǎo)體的每個外導(dǎo)體的主要部分包括多個孔，所述多個孔在外導(dǎo)體的內(nèi)表面和外表面之間延伸。

本申請是申請日為2012年6月21日、申請?zhí)枮?01280033414.3、發(fā)明名稱為“等離子體腔室的傳輸線RF施加器”的發(fā)明專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及RF(射頻)施加器裝置和用于將RF功率耦接到等離子體腔室中的等離子體放電的方法，以便制造諸如半導(dǎo)體、顯示器和太陽能電池的電子器件。本發(fā)明更具體地說涉及一種RF施加器，該RF施加器包括內(nèi)導(dǎo)體和一個或兩個外導(dǎo)體，其中每一外導(dǎo)體具有孔，RF施加器可從所述孔輻射RF能量到等離子體腔室中的等離子體。

背景技術(shù)

等離子體腔室通常用于執(zhí)行用于制造諸如半導(dǎo)體、顯示器和太陽能電池的電子器件的工藝。此類等離子體制造工藝包括在工件表面上化學(xué)氣相沉積半導(dǎo)體層、導(dǎo)體層或介電層，或在工件表面上蝕刻所述層的所選擇部分。

等離子體通常是通過將來自RF施加器的RF功率耦接到腔室之內(nèi)的氣體或等離子體來維持。RF功率將氣體激發(fā)至等離子態(tài)或RF功率提供維持等離子體所必需的RF功率。兩大類耦合技術(shù)是電極技術(shù)或天線技術(shù)，所述電極技術(shù)將RF功率電容耦合到等離子體，所述天線技術(shù)將電磁輻射輻射到等離子體中。

一種常規(guī)型天線是也稱為感應(yīng)耦合天線的感應(yīng)耦合器，在所述感應(yīng)耦合器中，RF功率被通過由天線產(chǎn)生的磁場而主要地耦接至等離子體。感應(yīng)耦合器的缺點在于感應(yīng)耦合器通常不能操作在一RF頻率下，所述RF頻率的波長小于感應(yīng)耦合器的直徑。不能在高RF頻率下操作的情況在某些等離子體化學(xué)過程中是一個嚴(yán)重的缺點。

另一種常規(guī)型天線是中空波導(dǎo)管，所述中空波導(dǎo)管在一個波導(dǎo)壁中具有槽，RF功率通過所述槽從中空波導(dǎo)管的內(nèi)部體積輻射至等離子體。中空波導(dǎo)管的缺點在于中空波導(dǎo)管無法在截止頻率之下操作，因此中空波導(dǎo)管的沿一個橫軸的寬度必須至少是在電源頻率之下于波導(dǎo)之內(nèi)傳播的信號的波長的二分之一。由于寬度要求，有槽中空波導(dǎo)管天線通常已被用在等離子體腔室的電介質(zhì)窗外部，而不是用在等離子體腔室內(nèi)部。

另一常規(guī)型天線是由圓柱形電介質(zhì)圍繞的線性導(dǎo)體，其中所述組合被定位在等離子體腔室之內(nèi)以便所述組合由等離子體包圍。導(dǎo)體的一端或兩端被連接以從UHF(超高頻)或微波電源接收功率。功率在等離子體和電介質(zhì)之間的邊界處通過電磁波從天線耦合到等離子體。這類天線的缺點在于由天線輻射的功率隨著相距連接到電源的天線的端部的距離而逐漸減少。即使天線的兩端被連接到電源，接近天線中心的輻射功率將低于接近端部的功率，從而降低等離子體的空間均勻性。非均勻性隨著天線長度而增加，因此此類天線對于大型等離子體腔室是較不理想的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是傳輸線RF施加器裝置和用于將RF功率耦接到等離子體腔室中的等離子體的方法。本發(fā)明包括內(nèi)導(dǎo)體和一個或兩個外導(dǎo)體。所述一個或兩個外導(dǎo)體的每個外導(dǎo)體的主要部分包括多個孔，所述多個孔在外導(dǎo)體的內(nèi)表面和外表面之間延伸。

在操作中，當(dāng)RF電源的輸出被連接在內(nèi)導(dǎo)體和一個或兩個外導(dǎo)體之間時，RF施加器從一個或兩個外導(dǎo)體的孔中輻射RF能量。單個RF電源可被連接到內(nèi)導(dǎo)體或外導(dǎo)體，或者更優(yōu)選地，兩個RF電源可被分別連接至RF施加器的相對端部。

本發(fā)明的另一方面是等離子體腔室，所述等離子體腔室包括結(jié)合電介質(zhì)覆蓋和第一及第二密封裝置的上述傳輸線RF施加器。所述等離子體腔室包括真空外殼，所述真空外殼包圍等離子體腔室的內(nèi)部體積。所述電介質(zhì)覆蓋的主要部分位于等離子體腔室的內(nèi)部體積之內(nèi)。上述一個或兩個外導(dǎo)體的主要部分位于電介質(zhì)覆蓋的主要部分之內(nèi)。所述第一密封裝置和第二密封裝置分別鄰接電介質(zhì)覆蓋的第一和第二端部，以使得第一和第二密封裝置、電介質(zhì)覆蓋和真空外殼相結(jié)合來防止外導(dǎo)體的主要部分和等離子體腔室的內(nèi)部體積之間的流體連通。