[发明专利]用于等离子体均匀度的径向和方位控制的系统和方法

说明书

本发明涉及用于等离子体均匀度的径向和方位控制的系统和方法。一种系统包括工艺腔室、界定波导空腔的壳体、和在壳体内的第一导电板。第一导电板面向工艺腔室。所述系统还包括至少可调整第一导电板的位置的一个或多个调整装置、以及在波导空腔与工艺腔室之间的与壳体耦接的第二导电板。电磁辐射可经由第二导电板中的孔从波导空腔传播到工艺腔室中。所述系统还包括封闭工艺腔室而与波导空腔隔开的介电板、以及将电磁辐射发送到波导空腔中的一个或多个电子设备组。当至少一种工艺气体在腔室内且电磁辐射从波导空腔传播到工艺腔室中时，形成等离子体。

技术领域

本公开内容是在电磁辐射的领域中。更具体地，公开了利用波导和相关的控制系统以在工艺腔室中提供等离子体的径向和/或方位控制的实施例。

背景技术

半导体处理常常产生等离子体以产生用于与半导体晶片自身或其他处理相关材料(例如，光刻胶)相互作用的离子化和/或能量激发的物质。为了产生和/或维持等离子体，典型地采用一个或多个射频(RF)和/或微波发生器来产生振荡电场和/或磁场。也可以利用相同场和/或DC场来将离子化和/或能量激发的物质引导至待处理的(半导体晶片(多个半导体晶片)。场可产生和/或耦接至腔室中，其中以多种方式产生等离子体。各种已知方法常常用于匹配电源(RF发生器)的阻抗与负载(等离子体)，使得可在无大量功率反射回到RF发生器的情况下将来自RF发生器的功率输送到等离子体。这出于能量效率以及保护RF发生器的电子部件免受破坏的原因。特别当采用微波能量时，通常将反射的功率引导至虚拟负载，其中反射的功率作为热量消散，接着必须移除热量。因此，反射的功率造成双重能量浪费：用于产生功率的能量和用于移除废热的能量。

发明内容

在一实施例中，一种系统包括工艺腔室、界定波导空腔的壳体、和在壳体内的第一导电板。第一导电板跨波导空腔面向工艺腔室。所述系统还包括至少可调整第一导电板的位置的一个或多个调整装置、以及在波导空腔与工艺腔室之间的与壳体耦接的第二导电板。电磁辐射可经由第二导电板中的孔从波导空腔传播到工艺腔室中。所述系统还包括封闭工艺腔室而与波导空腔隔开的介电板，使得当工艺腔室被抽空时波导空腔不被抽空。所述系统进一步包括将电磁辐射发送到波导空腔中的一个或多个电子设备组中。当至少一种工艺气体在腔室内且电磁辐射从波导空腔传播到工艺腔室中时，形成等离子体。

在一实施例中，一种等离子体处理系统包括可操作以被抽空的工艺腔室、用于将一种或多种工艺气体引入工艺腔室中的一个或多个工艺气体供应器、限定波导空腔的壳体、和可将电磁辐射发送到波导空腔中的一个或多个电子设备组。一个或多个电子设备组中的每个电子设备组将其驱动阻抗与由波导空腔呈现的对电磁辐射的阻抗匹配。第一导电板在壳体内并且在波导空腔离工艺腔室的远侧上。至少三个调整装置与第一导电板和壳体耦接。调整装置可在位置范围内至少调整第一导电板的位置、和第一导电板相对于壳体的倾斜。第二导电板与壳体耦接并且插入波导空腔与工艺腔室之间。第二导电板中形成多个孔以用于允许在波导空腔内的电磁辐射经由孔传播到工艺腔室中。介电板封闭工艺腔室而与波导空腔隔开，使得在将工艺腔室抽空时，波导空腔不被抽空。当第一导电板经调整成位置范围内的本征模式位置且一个或多个电子设备组将电磁辐射发送到波导空腔中时，波导空腔可支持第一与第二导电板之间的本征模式。当至少一种工艺气体在腔室内且电磁辐射从波导空腔传播到工艺腔室中时，形成等离子体。

在一实施例中，一种用于产生等离子体以用于处理工件的方法包括将一种或多种工艺气体引入工艺腔室中。工艺腔室至少部分地用介电板封闭，所述介电板能够支撑对应于工艺腔室抽空的压差。所述方法还包括将电磁辐射传播到波导空腔中，所述波导空腔邻接工艺腔室设置。波导空腔至少部分地由第一导电板和第二导电板界定，所述第一导电板面向工艺腔室且从工艺腔室跨波导空腔，所述第二导电板在波导空腔与介电板之间。第二导电板形成孔，所述孔允许电磁辐射经由第二导电板、经由介电板传播到腔室中。所述方法进一步包括点燃来自工艺气体的等离子体、和用经由第二导电板的孔传播到工艺腔室中的电磁辐射所供应的功率来维持等离子体。