用于高温低压力环境的细长的容性耦合的等离子体源的制作方法
【专利说明】用于高溫低压力环境的细长的容性輔合的等离子体源
[000。 背景
[0002] 本发明的实施例大体而言关于一种用于处理基板的设备。更特定而言，本发明的 实施例关于用于如批量处理器之类的处理腔室的模块化容性禪合的等离子体源。
[0003] 通常在含有多个腔室的基板处理平台中执行半导体器件形成。在一些实例中，多 腔室处理平台或群集工具的目的在于，在受控环境中顺序地对基板执行两个或更多个工 艺。然而，在其他实例中，多腔室处理平台可仅对基板执行单个工艺步骤;附加的腔室旨在 使平台处理基板的速率最大化。在后一种情况下，对基板执行的工艺通常是批量工艺，其中 在给定的腔室中同时处理相对大数目（例如，25个或50个）的基板。批量处理对于W经济可 行的方式来对多个个别的基板执行过于耗时的工艺是尤其有益的，诸如，对于原子层沉积 (ALD)工艺W及一些化学气相沉积(CVD)工艺是尤其有益的。
[0004] 基板处理平台或系统的有效性常常由持有成本(COO)来量化。尽管受许多因素影 响，但COO主要受系统占据面积（即，制造工厂中操作所述系统所需的总占地空间）W及系统 产量（即，每小时被处理的基板的数目）影响。占据面积通常包括维护所需要的与系统邻接 的接取区域。因此，尽管基板处理平台可相对较小，但是如果需要从所有的侧进行接取W用 于操作和维护，则系统的有效占据面积可仍然过大。
[0005] 容性禪合的等离子体源为人所熟知，并且在半导体制造中被大加利用。当在中等 压力（1-25托)下操作此类源时，对RF热电极与接地表面之间的间隙的控制对于避免杂散等 离子体的点火可能是重要的。如果电场是足够的，则甚至绝缘体之间的小间隙也可"点燃"。 等离子体的点火取决于压力与间隙距离之间的乘积，通过图1中的化SChen曲线来说明。当 压力与间隙距离之间的乘积在1-10托-厘米的数量级时，点火电压处于最小。对于所考虑的 1-25托压力范围，最低点火电压将处于0.4mm至Icm的间隙中。为了避免伪等离子体，可将间 隙控制在0.25mm的数量级上。对于经验丰富的机械设计者，运是易于实现的。然而，对于一 些应用，可能需要在室溫与升高的溫度(例如，200°C)之间操作等离子体源的结构。对适应 热膨胀的需要将需要控制间隙并避免伪等离子体的新设计。
[0006] 因此，本领域中需要用于批量反应器的模块化容性禪合的等离子体源。
【发明内容】
[0007] 本发明的一个或更多个实施例设及一种模块化等离子体源组件，所述模块化等离 子体源组件包含细长的外壳与细长的RF热电极、端部电介质、滑动式接地连接件、密封锥W 及同轴RF馈送线。细长的外壳具有侧壁、电气接地正面和气体容积。细长RF热电极在外壳 内，并且具有正面、背面、细长的侧W及限定细长轴的第一端与第二端。细长的RF热电极与 正面间隔开W在RF热电极的正面与细长的外壳的正面之间形成间隙。端部电介质与RF热电 极的第一端和第二端中的每一端都接触，并且在RF热电极与侧壁之间。滑动式接地连接件 定位在RF热电极的第一端和第二端中的一者或更多者处且与端部电介质相对。滑动式接地 连接件通过端部电介质来隔离与RF热电极的直接接触。密封锥定位在每一个滑动式接地连 接件处且与端部电介质相对。密封锥形成细长的外壳的正面与滑动式接地连接件之间的电 气连接。同轴RF馈送线穿过细长的外壳，并且包括由绝缘体分开的外导体和内导体。外导体 与电气接地连通，并且内导体与细长的RF热电极电气连通。
[0008] 本发明的附加实施例设及模块化等离子体源组件，所述模块化等离子体源组件包 含细长的外壳、外壳内的细长的RF热电极、电介质隔片、接地板W及同轴RF馈送线。细长的 外壳具有侧壁、电气接地正面W及气体容积。细长的RF热电极具有正面、背面、细长的侧W 及限定细长轴的第一端与第二端。细长的RF热电极与正面间隔开W在RF热电极的正面与细 长的外壳的正面之间形成间隙。电介质隔片在外壳内，并且邻接细长的RF热电极的背面而 定位。接地板在外壳内，并且定位在电介质隔片的、与RF热电极相对的侧上，并且所述接地 板连接至电气接地。通道延伸穿过接地板和电介质隔片。同轴RF馈送线穿过细长的外壳，并 且包括由绝缘体分开的外导体和内导体。外导体与接地板电气连通，并且内导体穿过接地 板和电介质隔片中的通道且与细长的RF热电极电气连通。当间隙处于减小的压力下时，通 道处于大气压力下。
[0009] 进一步的实施例设及模块化等离子体源组件，所述模块化等离子体源组件包含模 形细长的外壳、模形RF热电极、端部电介质、滑动式接地连接件、密封锥W及同轴RF馈送线。 模形细长的外壳包括内周端、外周端、连接内周端与外周端的两个侧壁、包含从中穿过的多 个开口的电气接地正面W及气体容积。模形RF热电极在外壳内且具有主体，所述主体具有 正表面、背表面、细长的侧、与内周端邻接的第一端W及与外周端邻接的第二端，RF热电极 的正表面与外壳的正面间隔开W形成间隙。端部电介质与RF热电极的第一端和第二端中的 每一端都接触。滑动式接地连接件定位在RF热电极的第二端处且与端部电介质相对，并且 滑动式接地连接件通过端部电介质来隔离与RF热电极的直接接触。密封锥邻接滑动式接地 连接件而定位且与端部电介质相对，并且所述密封锥在细长的外壳的正面与滑动式接地连 接件之间形成电气连接。RF馈送线穿过细长的外壳，并且包括由绝缘体分开的外导体和内 导体。外导体与电气接地连通，并且内导体与RF热电极电气连通。
【附图说明】
[0010] 因此，为了可详细地理解本发明的上文所描述的特征的方式，可参考实施例更具 体地描述上文简要概述的本发明，一些实施例在所附附图中图示。然而，应当注意，所附附 图仅图示出本发明的典型实施例，并且因此不应视为限制本发明的范围，因为本发明可允 许其他同等有效的实施例。
[0011] 图1示出氣的化SChen曲线；
[0012] 图2示出根据本发明的一个或更多个实施例的、配置有四个气体喷射器组件W及 具有加载站的四个容性禪合的模形等离子体源的基板处理系统的示意性平面图；
[0013] 图3示出根据本发明的一个或更多个实施例的台板的示意图，所述台板旋转晶片 通过等离子体区域；
[0014] 图4示出根据本发明的一个或更多个实施例的等离子体源组件的示意图；
[0015] 图5示出图4的等离子体源组件的部分的展开图；
[0016] 图6示出根据本发明的一个或更多个实施例的等离子体源组件的部分的示意图；
[0017] 图7示出图4的等离子体源组件的部分的展开图；
[0018] 图8示出图4的等离子体源组件的部分的展开图；
[0019] 图9示出根据本发明的一个或更多个实施例的模形等离子体源组件的部分的示意 图；
[0020] 图10示出根据本发明的一个或更多个实施例的模形等离子体源组件的局部透视 图；
[0021] 图11示出根据本发明的一个或更多个实施例的模形等离子体源组件的横截面透 视图；W及
[0022] 图12示出根据本发明的一个或更多个实施例的模形等离子体源组件的主视图。
【具体实施方式】
[0023] 本发明的实施例提供一种用于连续的基板沉积的基板处理系统W使产量最大化 并改善处理效率。基板处理系统还可用于沉积前和沉积后的等离子体处理。
[0024] 如本说明书和所附权利要求书中所使用，可互换地使用术语"基板"和"晶片"，运 两个术语都是指工艺所作用的表面或表面的部分。还将由本领域技术人员理解的是，除非 上下文另外清楚地指示，否则对基板的引用还可指示基板的仅部分。另外，对基板上的沉积 的引用可意味着裸基板W及具有沉积或形成在其上的一个或更多个膜或特征的基板。
[0025] 如本说明书和所附权利要求书中所使用，可互换地使用术语"反应性气体"、"前 体"、"反应物"等W意指包括可与基板表面反应的物质的气体。例如，第一"反应性气体"可 仅仅吸附到基板的表面上，并且可用于与第二反应性气体的进一步化学反应。
[0026] 正考虑将旋转台板腔室用于许多应用。在此类腔室中，在旋转式固持器（"台板"） 上放置一个或更多个晶片。随着台板旋转，晶片在各个处理区域之间移动。例如，在ALD中， 处理区域将使晶片暴露于前体和反应物。另外，等离子体暴露对于适当地处理膜或表面W 获得增强的膜生长或获得所需的膜特性可能是必需的。当使用旋转式台板ALD腔室时，本发 明的一些实施例提供ALD膜的均匀的沉积和后处理(例如，致密化）。
[0027] 旋转式台板ALD腔室可通过传统的时域工艺沉积薄膜或通过空间ALD来沉积膜，在 所述传统的工艺中，整个晶片暴露于第一气体，经净化且随后暴露于第二气体中，在所述空 间ALD中，晶片的部分暴露于第一气体且部分暴露于第二气体，并且晶片移动穿过运些气流 沉积了层。
[0028] 本发明的实施例可与直线型处理系统或转动式处理系统中的任一者一起使用。在 直线型处理系统中，等离子体退出外壳的区域的宽度跨正面的整个长度是基本上相同的。 在转动式处理系统中，外壳大体可W是"饼形的"或"模形的"。在模形