[發(fā)明專利]具有以直接上轉(zhuǎn)換對(duì)微波場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)頻率進(jìn)行的數(shù)字控制的等離子體反應(yīng)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010161061.1
• 申請(qǐng)日: 2016-03-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111403255B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 小林悟;菅井英夫;S·樸;K·拉馬斯瓦米;D·盧博米爾斯基
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 應(yīng)用材料公司
• 主分類號(hào): H01J37/32
• 分類號(hào): H01J37/32
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 侯穎媖;張?chǎng)?/td>

涉及具有以直接上轉(zhuǎn)換對(duì)微波場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)頻率進(jìn)行的數(shù)字控制的等離子體反應(yīng)器。一種用于處理工件的等離子體反應(yīng)器具有微波源與用戶接口，微波源具有使用直接數(shù)字上轉(zhuǎn)換的數(shù)字同步的旋轉(zhuǎn)頻率，用戶接口用于控制該旋轉(zhuǎn)頻率。

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為“2016年3月3日”、申請(qǐng)?zhí)枮椤?01680023217.1”、題為“具有以直接上轉(zhuǎn)換對(duì)微波場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)頻率進(jìn)行的數(shù)字控制的等離子體反應(yīng)器”的分案申請(qǐng)。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)主張由Satoru Kobayashi等人在2015年12月18日提出申請(qǐng)的第14/974,376號(hào)發(fā)明名稱為“具有以直接上轉(zhuǎn)換對(duì)微波場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)頻率進(jìn)行數(shù)字控制的等離子體反應(yīng)器”的美國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其主張由Satoru Kobayashi等人在2015年3月23日提出申請(qǐng)的第62/136,737號(hào)發(fā)明名稱為“具有對(duì)微波場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)頻率進(jìn)行的數(shù)字控制的等離子體反應(yīng)器”的美國(guó)專利臨時(shí)申請(qǐng)；及由Satoru Kobayashi等人在2015年4月28日提出申請(qǐng)的第62/153,688號(hào)發(fā)明名稱為“具有以直接上轉(zhuǎn)換對(duì)微波場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)頻率進(jìn)行的數(shù)字控制的等離子體反應(yīng)器”的美國(guó)專利臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益。

背景

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及用于使用微波等離子體源處理工件(如半導(dǎo)體晶片)的等離子體反應(yīng)器。

背景技術(shù)

微波等離子體源產(chǎn)生的等離子體的特征在于具有低鞘電壓和反應(yīng)氣體的高離解。在微波等離子體處理的許多應(yīng)用中，圓形徑向波導(dǎo)通常用于制造均勻等離子體以處理圓形晶片。然而，由于微波施加器的非均勻(non-uniform)場(chǎng)分布，以及部分由于表面波的激發(fā)，所得到的等離子體通常在徑向方向與方位角方向的一者或兩者中具有不均勻(inhomogeneous)的離子密度分布。

為了改善等離子體均勻性，已經(jīng)提出了將微波施加器使用于TE₁₁₁模式的高均勻場(chǎng)在鄰近處理區(qū)域的圓柱形腔中旋轉(zhuǎn)的地方。這是通過(guò)從兩個(gè)空間正交的方向引入時(shí)間相位差90度的微波來(lái)完成的。為了激發(fā)在圓形腔中的完美圓形(perfectly circular)旋轉(zhuǎn)，在兩個(gè)正交位置處監(jiān)控圓柱形腔中的電磁波的相位與振幅。所測(cè)得的相位和振幅反饋回雙輸出數(shù)字微波產(chǎn)生器以確保完美圓形旋轉(zhuǎn)。在這個(gè)微波應(yīng)用的系統(tǒng)中，波場(chǎng)在腔內(nèi)圓形地旋轉(zhuǎn)，使得特別在方位角方向預(yù)期有相當(dāng)均勻的等離子體分布。

這種方法對(duì)于在低腔室壓力的等離子體是有效的，如小于200mTorr的壓力。在高壓處(如在1Torr之上的壓力，等離子體通常是局部的，取決于第一點(diǎn)燃發(fā)生的地方。在這種情況下，即使微波場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)可能是完美圓形的，但是因?yàn)樾D(zhuǎn)周期對(duì)應(yīng)于微波頻率是極短的，所以局部等離子體不能跟隨(follow)旋轉(zhuǎn)場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)周期可以是約0.5ns(如1/2.45GHz)的量級(jí)，這比全局等離子體響應(yīng)時(shí)間(其可以超過(guò)1ms)少得多。提供一種增強(qiáng)等離子體均勻性而不損及等離子體在高壓(如1Torr)下跟隨2.45GHz下的場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的能力的方法是有所需要的。

發(fā)明內(nèi)容

一種等離子體反應(yīng)器，包括：圓柱形微波腔，該圓柱形微波腔在工件處理腔室之上，及該圓柱形微波腔的側(cè)壁中的第一與第二耦接孔以一角度分隔開(kāi)；微波源，該微波源具有微波頻率且包括一對(duì)微波控制器，該對(duì)微波控制器具有耦接至該第一與第二耦接孔中的相應(yīng)耦接孔的微波輸出。微波控制器的各者包含(a)第一與第二數(shù)字調(diào)制信號(hào)的源，該第一與第二數(shù)字調(diào)制信號(hào)具有對(duì)應(yīng)于慢速旋轉(zhuǎn)頻率的頻率；(b)第一數(shù)字載波信號(hào)的源，該第一數(shù)字載波信號(hào)具有中頻；(c)乘法器級(jí)(multiplier stage)，該乘法器級(jí)包含一對(duì)乘法器，該對(duì)乘法器中的各個(gè)乘法器具有一對(duì)輸入，該乘法器級(jí)經(jīng)耦接以分別接收(a)該第一數(shù)字調(diào)制信號(hào)、該第二數(shù)字調(diào)制信號(hào)與該第一數(shù)字載波信號(hào)，該乘法器級(jí)具有相應(yīng)的輸出in1與in2；以及(d)數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器，該數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器經(jīng)耦接以接收相應(yīng)的輸出in1與in2且具有對(duì)應(yīng)于輸出in1與in2的模擬輸出；及上轉(zhuǎn)換器，該上轉(zhuǎn)換器具有與所述模擬輸出耦接的輸入，該上轉(zhuǎn)換器包含所述微波輸出。