[發明專利]等離子體反應器、等離子體處理工件的方法

有效

• 申請號: 201880034861.8
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN110710056B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 梁奇偉;斯里尼瓦斯·D·內曼尼
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: H01Q9/40
• 分類號: H01Q9/40;H01L21/3065
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;趙靜

等離子體反應器包括腔室主體、氣體分配口、工件支撐件、天線陣列、和AC功率源，腔室主體具有提供等離子體腔室的內部空間，氣體分配口用于將處理氣體輸送到等離子體腔室，工件支撐件用于保持工件，天線陣列包括部分延伸到等離子體腔室中的多個單極天線，AC功率源用于將第一AC功率供應到多個單極天線。

技術領域

本說明書涉及晶片處理系統及相關方法。

背景技術

舉例而言，可以使用電磁能(諸如，RF功率或微波功率)的形式來執行工件(諸如，半導體晶片)的處理。舉例而言，可以采用功率來產生等離子體，以用于執行基于等離子體的處理(諸如，等離子體增強化學氣相沉積(PECVD) 或等離子體增強活性離子蝕刻(PERIE))。一些處理需要極高的等離子體離子密度以及極低的等離子體離子能量。這對于處理(諸如，類金剛石碳(DLC) 膜的沉積)確實如此，其中沉積一些類型的DLC膜所需的時間可以是幾小時，這取決于所期望的厚度和等離子體離子密度。較高的等離子體密度需要較高的源功率，并且通常轉化成較短的沉積時間。

微波源通常產生非常高的等離子體離子密度，同時所產生的等離子體離子能量小于其他源的等離子體離子能量(諸如，電感耦合的RF等離子體源或電容耦合的RF等離子體源)。因此，微波源是理想的。然而，微波源無法滿足跨越整個工件上分布的沉積速率或蝕刻速率所需的嚴格均勻性。最小均勻性可以對應于小于1％的跨越300mm直徑的工件的處理速率變化。

發明內容

在一個方面中，等離子體反應器包括腔室主體、氣體分配口、工件支撐件、天線陣列、和AC功率源，腔室主體具有提供等離子體腔室的內部空間，氣體分配口用于將處理氣體輸送到等離子體腔室，工件支撐件用于保持工件，天線陣列包括部分延伸到等離子體腔室中的多個單極天線，AC功率源用于將第一 AC功率供應到多個單極天線。

實施方式可包括以下特征之一或更多者。

工件支撐件可被配置成保持工件，而使得工件的前表面面向天線陣列。多個單極天線可以平行地延伸到等離子體腔室中。每一單極天線的延伸到等離子體腔室中的部分可以是圓柱形。每一單極天線的延伸到等離子體腔室中的部分可以是圓錐形。

多個單極天線可以延伸穿過腔室主體的板部分。板部分可以提供等離子體腔室的頂板。每一單極天線可包括向外延伸的凸緣，凸緣位于板部分遠離等離子體腔室的遠側。板部分可以導電。多個絕緣護套中的每一護套可以圍繞單極天線的延伸穿過板部分的部分，以使單極天線與板部分絕緣。每一單極天線可具有向外延伸的凸緣，凸緣位于板部分遠離等離子體腔室的遠側，并且每一絕緣護套可具有向外延伸的凸緣，以將單極天線的凸緣與板部分分離。

工件支撐件可被配置成保持工件，而使得工件的前表面垂直于多個單極天線的長軸。工件支撐件可被配置成保持工件，而使得工件的前表面面向天線陣列。多個單極天線面向工件支撐件而沒有中間阻擋物(intervening barrier)。

可以存在多個微波或RF透明窗口護套，且每一窗口護套可以圍繞單極天線的突出到等離子體腔室中的部分。多個窗口護套包括選自陶瓷及石英的材料。

單極天線可以跨越板部分均勻地間隔開。單極天線可具有均勻的尺寸和形狀。單極天線可具有不均勻的尺寸或形狀。多個單極天線可被布置成六邊形圖案。

第一氣體分配板可具有第一多個氣體噴射孔口(gas injection orifice)、覆蓋第一氣體分配板的第一處理氣體充氣部(first process gas plenum)、和耦接至第一處理氣體充氣部的第一處理氣體供應導管。多個單極天線可以延伸穿過氣體分配板。多個氣體噴射孔口可定位于單極天線之間的空間中。

第二氣體分配板可具有耦接至第一氣體分配板中的第三多個氣體噴射孔口的第二多個氣體噴射孔口、覆蓋第二氣體分配板的第二處理氣體充氣部、和耦接至第二處理氣體充氣部的第二處理氣體供應導管。多個單極天線可以延伸穿過第一氣體分配板和第二氣體分配板。