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      等離子體處理設(shè)備與方法_2

      文檔序號:9766819閱讀:來源:國知局
      36(RF電流碰到背板202處)之間的距離。隨著RF電流移動,RF電流 會傾向消散。換句話說,相對于更向下游線路的功率水平而言,離開功率源224的RF電流具 有較高的功率水平。圖2B顯示的實(shí)施例中,相對于沿著背板202流動通過位置238(氣體進(jìn)入 處理腔室200處)的RF電流而言,位置236的RF電流具有較高的功率水平。由于位置238的功 率量低于位置236,可減少在包含進(jìn)入處理腔室200的氣體的管240中點(diǎn)燃?xì)怏w的可能性。因 為管240中處理氣體點(diǎn)燃的可能性減少,可降低管238、扼流器或電阻器232、冷卻塊230、遠(yuǎn) 端等離子體源228以及噴頭210后的氣室214中的寄生等離子體形成。一實(shí)施例中,管240可 包括陶瓷材料。
      [0037]圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的處理腔室300的背板302的概要等角圖。可通過在位 置324處耦接RF功率源304至背板302而供應(yīng)RF功率至腔室300。雖然已經(jīng)顯示位置324對應(yīng) 背板302的實(shí)質(zhì)中心,但可理解位置324可位于背板324上許多其他點(diǎn)。此外,可同時(shí)應(yīng)用超 過一個(gè)位置324。
      [0038] 相同氣源308可供應(yīng)氣體至處理腔室300??衫斫怆m然顯示單一氣源308,但可應(yīng)用 多個(gè)氣源308??赏高^氣體管310將來自氣源308的氣體供應(yīng)至遠(yuǎn)端等離子體源306??衫斫?雖然顯示四個(gè)遠(yuǎn)端等離子體源306,但可應(yīng)用更多或更少的遠(yuǎn)端等離子體源306。此外,雖然 顯示遠(yuǎn)端等離子體源306置于背板302上,但可將遠(yuǎn)端等離子體源306置于鄰接背板302處。 [0039] 來自氣源308的氣體經(jīng)過氣體管310至遠(yuǎn)端等離子體源306。若處理腔室300運(yùn)作于 清潔模式中,可將遠(yuǎn)端等離子體源306中的氣體點(diǎn)燃成等離子體并供給通過冷卻塊314與扼 流器或電阻器322至處理腔室300。然而,若處理腔室運(yùn)作于沉積模式中,氣體將通過遠(yuǎn)端等 離子體源306而不點(diǎn)燃成等離子體。未點(diǎn)燃等離子體的情況下,清潔氣體以非-等離子體狀 態(tài)進(jìn)入處理腔室并造成無效率的清潔。
      [0040] 若一遠(yuǎn)端等離子體源306失效或不有效運(yùn)轉(zhuǎn),則可關(guān)閉遠(yuǎn)端等離子體源306。若其 他遠(yuǎn)端等離子體源306如所欲般運(yùn)作,則流過無運(yùn)行的遠(yuǎn)端等離子體源306進(jìn)入處理腔室 300的清潔氣體在進(jìn)入處理腔室300之前不會點(diǎn)燃。上述情景中,處理腔室300無法有效地進(jìn) 行清潔。
      [0041] 表1
      [0042]
      [0043]表1顯示當(dāng)一或多個(gè)遠(yuǎn)端等離子體源不運(yùn)作時(shí)清潔腔室的作用。在SiN沉積之后清 潔腔室。表1所示的資料中,當(dāng)RPS不運(yùn)作時(shí),氣體持續(xù)流過RPS單元至腔室。如表1所示,當(dāng)一 或多個(gè)RPS單元停止運(yùn)作時(shí),但是卻讓清潔氣體持續(xù)流過,清潔時(shí)間便提高。然而,當(dāng)RPS單 元失效時(shí),但是有關(guān)閉流至失效RPS單元的氣體,則清潔時(shí)間不會提高。
      [0044] 表 Π
      [0045]
      [0
      [0047] 如表1I中所示,通過關(guān)閉流至失效RPS單元的氣體,便可實(shí)質(zhì)維持清潔速率。因此, 關(guān)閉氣體管線310中的閥312有利于避免清潔氣體流過非運(yùn)作遠(yuǎn)端等離子體源306并在沒有 于遠(yuǎn)端等離子體源306中點(diǎn)燃成等離子體的情況下進(jìn)入處理腔室300。因此,通過關(guān)閉閥 312,可將氣流轉(zhuǎn)離非運(yùn)作遠(yuǎn)端等離子體源306。因此,可利用比耦接至背板302的遠(yuǎn)端等離 子體源少的遠(yuǎn)端等離子體源306清潔處理腔室300。一實(shí)施例中,閥312可位于遠(yuǎn)端等離子體 源306后方。
      [0048] 在經(jīng)過遠(yuǎn)端等離子體源306之后,氣體可經(jīng)過冷卻塊314。冷卻塊314可透過冷卻管 318耦接至將冷卻流體流至冷卻塊314的冷卻源316。冷卻流體可流動離開冷卻塊314并透過 冷卻管320返回冷卻流體源316。冷卻塊314提供遠(yuǎn)端等離子體源306與扼流器或電阻器322 之間的接合,以致減少扼流器或電阻器322的斷裂。
      [0049] 在經(jīng)過冷卻塊314之后,氣體經(jīng)過扼流器或電阻器322。一實(shí)施例中,扼流器或電阻 器322可包括電絕緣材料,例如陶瓷。電絕緣材料可避免RF功率沿著氣體流動路徑移動。氣 體可穿過位置326處的背板302進(jìn)入處理腔室300??衫斫怆m然顯示四個(gè)位置326,但可應(yīng)用 更多或更少的位置326將氣體導(dǎo)至處理腔室300。此外,位置326不需位于背板302角落附近。 例如,位置326可位于接近背板302中心處。
      [0050] 此外,位置324(RF功率耦接至背板302)與位置326(氣體進(jìn)入處理腔室300)不限于 顯示的位置。位置324可位于接近背板302邊緣處而一或多個(gè)氣體供給位置326可位于對應(yīng) 背板302中心的區(qū)域。
      [0051] 圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的遠(yuǎn)端等離子體源與處理腔室之間耦合的概要圖。扼 流器或電阻器400可耦合于冷卻塊402與連接塊404之間。圖4中顯示了電阻器400,但可理解 可應(yīng)用扼流器取代之。為了產(chǎn)生扼流器,金屬線圈(例如,銅線圈)纏繞于電阻器400外側(cè)。連 接塊404可耦接至管406,這樣可讓流過扼流器或電阻器400的氣體流入背板。一實(shí)施例中, 管406可包含陶瓷。此外,一實(shí)施例中,連接塊404可包含陶瓷。另一實(shí)施例中,連接塊404可 包含不銹鋼。另一實(shí)施例中,連接塊404可包含鋁。當(dāng)連接塊404包含金屬時(shí),連接扼流器或 電阻器400的管412與管406至腔室的管可應(yīng)用電絕緣材料。冷卻塊402可包含金屬。
      [0052] 扼流器或電阻器400可包括內(nèi)管412,氣體經(jīng)由此內(nèi)管412流過以到達(dá)腔室。一實(shí)施 例中,內(nèi)管412可包括電絕緣材料。另一實(shí)施例中,內(nèi)管412可包含陶瓷。內(nèi)管412可位于套管 414中。一實(shí)施例中,套管414可包括電絕緣材料。另一實(shí)施例中,套管414可包含陶瓷。電絕 緣材料允許處理氣體流于管內(nèi)而不暴露氣體至RF電流。
      [0053] 套管414與管412可在一端410連接至連接塊404并在另一端408連接至冷卻塊402。 雖然未顯示,但在某些實(shí)施例中導(dǎo)電材料可纏繞套管414周圍。若有需要的話,導(dǎo)電材料可 用來提供額外RF電流接地路徑。
      [0054]圖5是根據(jù)顯示三個(gè)氣體供給位置的一實(shí)施例的處理腔室500的背板502的概要等 角圖。三個(gè)位置實(shí)質(zhì)位于基板上假定分成三個(gè)實(shí)質(zhì)相等區(qū)域的中心。虛線劃分三個(gè)實(shí)質(zhì)相 等區(qū)域??赏ㄟ^在位置524處耦接RF功率源504至背板502而提供RF功率至腔室500。雖然已 經(jīng)顯示位置524對應(yīng)背板502的實(shí)質(zhì)中心,但可理解位置524可位于背板524上的許多其他位 置。此外,可同時(shí)應(yīng)用超過一個(gè)位置524。
      [0055] 相同氣源508可供應(yīng)氣體至處理腔室500。可理解雖然顯示單一氣源508,但可應(yīng)用 多個(gè)氣源508??赏高^氣體管510將離開氣源508的氣體供應(yīng)至遠(yuǎn)端等離子體源506。雖然顯 示遠(yuǎn)端等離子體源506位于背板502上,但遠(yuǎn)端等離子體源506可置于鄰接背板502處。
      [0056] 來自氣源508的氣體經(jīng)過氣體管510至遠(yuǎn)端等離子體源506。若處理腔室500運(yùn)作于 清潔模式中,可將遠(yuǎn)端等離子體源506中的氣體點(diǎn)燃成等離子體并接著供給自由基通過冷 卻塊514與扼流器或電阻器522至處理腔室500。然而,若處理腔室運(yùn)作于沉積模式中,氣體 將經(jīng)過遠(yuǎn)端等離子體源506而不被點(diǎn)燃成等離子體。未點(diǎn)燃等離子體的情況下,清潔氣體以 非-等離子體狀態(tài)進(jìn)入處理腔室并造成無效率的清潔。
      [0057]關(guān)閉氣體管線510中的閥512有利于避免清潔氣體流過非運(yùn)作遠(yuǎn)端等離子體源506 并在沒有于遠(yuǎn)端等離子體源506中點(diǎn)燃成等離子體的情況下進(jìn)入處理腔室500。因此,通過 關(guān)閉閥512,可將氣流轉(zhuǎn)離非運(yùn)作遠(yuǎn)端等離子體源506。因此,可利用比耦接至背板502的遠(yuǎn) 端等離子體源少的遠(yuǎn)端等離子體源506清潔處理腔室500。一實(shí)施例中,閥512可位于遠(yuǎn)端等 離子體源506后方。
      [0058] 經(jīng)過遠(yuǎn)端等離子體源506之后,氣體可經(jīng)過冷卻塊514。冷卻塊514可透過冷卻管 518耦接至將冷卻流體流至冷卻塊514的冷卻源516。冷卻流體可流動離開冷卻塊514并透過 冷卻管520返回冷卻流體源516。冷卻塊514提供遠(yuǎn)端等離子體源506與扼流器或電阻器522 之間的接合,以致減少扼流器或電阻器522的斷裂。
      [0059] 經(jīng)過冷卻塊514之后,氣體經(jīng)過扼流器或電阻器522。一實(shí)施例中,扼流器或電阻器 522可包括電絕緣材料,例如陶瓷。電絕緣材料可避免RF功率沿著氣體流動路徑移動。氣體 可在位置526穿過背板502進(jìn)入處理腔室500。
      [0060] 此外,位置524(RF功率耦接至背板502)與位置526(氣體進(jìn)入處理腔室500)不限于 顯示的位置。位置524可位于接近背板502邊緣處而一或多個(gè)氣體供給位置526可位于對應(yīng) 背板502中心的區(qū)域。
      [0061]圖6是顯示對應(yīng)氣體導(dǎo)入通道位置的基座的概要圖。如圖所示,已經(jīng)將基座分成三 個(gè)實(shí)質(zhì)相等區(qū)域,其中長度(L1-L3)與寬度(W1-W3)是實(shí)質(zhì)相同的。各個(gè)區(qū)域的中心602對應(yīng) 于上方氣體導(dǎo)入通道穿過背板的位置。中心602與氣體導(dǎo)入通道經(jīng)配置以致假設(shè)三角形(以 虛線顯示)具有兩個(gè)實(shí)質(zhì)相同角度(c〇與一其他角度⑴),角度(β)可與其他角度(c〇相同或 不同。角度⑴)是否相同于角度(α)將取決于基座的設(shè)計(jì)。
      [0062]雖然描述的是基座,但該配置可同樣地應(yīng)用在基板,以致氣體通道位于置于基座 上的基板的三個(gè)實(shí)質(zhì)相等區(qū)域的中心上。另一實(shí)施例中,配置可同樣地應(yīng)用在背板本身,以 致氣體通道位于中心地穿過背板的三個(gè)實(shí)質(zhì)相等區(qū)域。此外,配置可同樣地應(yīng)用在噴頭或 電極,以致氣體通道在噴頭或電極的三個(gè)實(shí)質(zhì)相等區(qū)域的中心上。
      [0063]圖7是根據(jù)另一實(shí)施例的設(shè)備700的概要俯視圖。設(shè)備700可為PECVD設(shè)備。設(shè)備700 包括背板702。氣源704不僅提供處理氣體至處理腔室,也提供清潔氣體至處理腔室。雖然顯 示單一氣源704,但可理解可應(yīng)用多個(gè)氣源。
      [0064] 沉積過程中,自氣源704供給處理氣體至處理腔室。處理氣體在開口724、726、728
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