[发明专利]衬底处理装置中的等离子体

说明书

本公开的实施例涉及衬底处理装置中的等离子体。衬底处理装置(100)及相关方法，其中等离子体物质经由等离子体进料线(115)而被引入到针对沉积目标(160)的反应室(130)中。等离子体进料线(115)经过等离子体形成区。在等离子体进料线内的等离子体物质的速度通过等离子体形成区下游的收缩部(112)而加速。

技术领域

本发明总体上涉及衬底处理方法和装置。更具体但非排他地，本发明涉及等离子体增强的原子层沉积(ALD)反应器。

背景技术

本部分说明了有用的背景信息，而非承认本文中描述的任何技术代表现有技术。然而，例如通过考虑授权的专利US 9,095,869B2，所描述的反应器结构可以被更好地理解。

在诸如原子层沉积(ALD)的化学沉积方法中，等离子体可以用于提供针对表面反应所需的附加能量。然而，等离子体源的使用可能引起沉积反应器的某些要求或特定问题。一个这样的问题是等离子体中的反应物质具有有限的寿命。

发明内容

本发明的某些实施例的一个目的是应对等离子体的有限寿命或至少提供现有技术的备选方案。

根据本发明的第一示例方面，提供了一种方法，该方法包括：

经由等离子体进料线，将等离子体物质引入到衬底处理装置中的针对沉积目标的反应室中，其中等离子体进料线经过等离子体形成区；以及

通过等离子体形成区下游的收缩部，来将在等离子体进料线内的等离子体物质的速度加速。

在某些实施例中，收缩部是以直的通道的形式。在某些实施例中，收缩部形成具有不变直径的直的通道。在某些实施例中，收缩部形成在其长度上具有不变直径的直通道。在某些实施例中，收缩部形成圆柱形的、直的通道。在某些实施例中，收缩部形成具有如下长度的直的通道，通道直径沿着该长度是恒定的。在某些实施例中，收缩部是管状制品或管状形式。

在某些实施例中，收缩部将进料线的截面流动面积减小至少8％。

在某些实施例中，经收缩的截面流动面积为收缩部之前的截面流动面积的92％或更小。在某些优选的实施例中，经收缩的截面流动面积为收缩部之前的截面流动面积的75％或更小。在某些优选的实施例中，经收缩的截面流动面积为收缩部之前的截面流动面积的50％或更小。在某些优选的实施例中，经收缩的截面流动面积为收缩部之前的截面流动面积的25％或更少。在某些优选的实施例中，经收缩的截面流动面积在收缩部之前的截面流动面积的从10％至75％的范围内。在某些优选实施例中，经收缩的截面流动面积在收缩部之前的截面流动面积的从20％至60％的范围内。在某些优选实施例中，经收缩的截面流动面积在收缩部之前的截面流动面积的从40％至50％的范围内。

术语“收缩部之前的截面流动面积”意指紧接在收缩部之前的进料线(流动通道)的截面流动面积(例如，等离子体源管的截面流动面积)。

在某些优选实施例中，进入等离子体形成区的等离子体气体的流动速率在从500sccm至10000sccm的范围内，优选地在从4000sccm至10000sccm的范围内。

在某些优选实施例中，在如下范围内的等离子功率被应用到等离子体形成区：从10W至10000W、优选地从300W至1000W、更优选地从300至500W的范围内，或从1000W至10000W、更优选地从2000W至10000W，然而更优选地从3000W至10000W的范围内。

在某些优选实施例中，具有在从0.1秒至60秒的范围内的持续时间的等离子体形成时段被应用。