发明名称 具离子分布的磁控制之外部激发环面电浆源
摘要
申请公布号 TWI333396 申请公布日期 2010.11.11
申请号 TW092115322 申请日期 2003.06.05
申请人 应用材料股份有限公司 发明人 肯尼士S 柯林斯;花轮广治;叶雁;卡提克拉马斯瓦米;安德鲁恩盖叶;麦克S 巴恩斯;闳杉盖叶
分类号 H05H1/03 主分类号 H05H1/03
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路148号11楼;李世章 台北市中山区松江路148号11楼
主权项 一种电浆反应器,包含:一真空室,由包含一侧壁及一顶板(ceiling)之一外壳(enclosure)所界定;及位在该真空室内的一工件支撑托架,用以界定一覆盖(overlying)该托架之处理区,该真空室具有至少一第一对埠,其通过该外壳且接近该处理区的相对侧;一第一外部再入管,其个别端连接至该对埠;处理气体注入设备;一第一RF功率施加器,耦合至该第一外部再入管以供施加电浆电源至该第一外部再入管内之处理气体,以产生通过该第一外部再入管且横越该处理区的一第一再入环形电浆流;及一磁铁,用以控制在该处理区中之电浆离子密度的径向分布,该磁铁包含一长形极界定构件(elongate pole-defining member),其具有一极轴(pole axis)与该处理区相交。如申请专利范围第1项所述之反应器,其中上述长形极界定构件,系一永久磁化极件(pole piece)。如申请专利范围第1项所述之反应器,其中上述长形极界定构件,系包含一可磁化材料的一长形极件,该磁铁更包含:一电导体绕在该长形极件旁,以形成线圈,藉以使电流经过该线圈,以产生一磁场。如申请专利范围第3项所述之反应器,其中上述顶板系覆盖且面向该工件支撑托架,该长形极件系部份在该顶板之外部或之上,并至少部份延伸进入顶板并终止于室的外侧。如申请专利范围第4项所述之反应器,其中上述处理区被界定于该托架及顶板的平行平面之间,该极轴系垂直于该工件支撑托架。如申请专利范围第4项所述之反应器,其中上述顶板包含一配气板。如申请专利范围第6项所述之反应器,其中上述配气板包含一顶板层,具有气体入口通道穿过其间,一气体歧管层,一气体混合层及一气体注入小孔层,该长形极件具有一上部在顶板之上及一下部在配气板内,该线圈系位在该上部周围。如申请专利范围第7项所述之反应器,其中上述长形极件系延伸穿过顶板层及该气体歧管层并进入该气体混合层,该极件之下部,在该配气板的顶板层内具有一第一直径,且在该配气板的气体歧管层及气体混合层内具有一第二直径,该第二直径小于该第一直径。如申请专利范围第2项所述之反应器,更包含一磁屏蔽于该永久磁化极件与该第一再入管之间,该磁屏蔽覆盖并包围该磁铁。如申请专利范围第1项所述之反应器,更包含:一第二对埠,通过该外壳且接近该处理区的相对侧,一第二外部再入管,其个别端连接至该第二对埠并覆盖该第一外部再入管的一部份;一第二RF功率施加器,耦合至该第二外部再入管以供施加电浆电源至该第二外部再入管内之处理气体,以产生通过该第二外部再入管且横越该处理区的一第二再入环形电浆流。如申请专利范围第10项所述之反应器,其中上述第一外部再入管在覆盖该第二外部再入管的一区域,形成一轴向凹陷,藉以该第二外部再入管系套叠(nested)于该第一外部再入管的凹陷中。如申请专利范围第11项所述之反应器,其中上述第一及第二外部再入管,系大致彼此正交。如申请专利范围第12项所述之反应器,其中上述埠系于顶板中,藉此前述第一及第二外部再入管系轴向地终止在该等埠中。如申请专利范围第12项所述之反应器,其中上述埠系于侧壁中,藉此前述第一及第二外部再入管系径向地终端在该等埠中。如申请专利范围第12项所述之反应器,其中上述磁铁,系产生在一径向区域中具有一峰值的一径向磁场,该径向区域,系对应于当没有该径向磁场时的低电浆离子密度的区域之经向分布。如申请专利范围第2项所述之反应器,其中上述极件系为足够小直径,以局限接近处理区的中心部份之极件的最大径向磁场的区域。如申请专利范围第16项所述之反应器,其中上述处理区的中心部份,对应于当没有该径向磁场时的低电浆离子密度的区域。如申请专利范围第12项所述之反应器,更包含一RF电源,耦合至该工件支撑托架,用以耦合该RF偏压功率至处理区内。如申请专利范围第2项所述之反应器,其中上述极件系位于该工件支撑托架之下。如申请专利范围第12项所述之反应器,其中上述处理区,系具有一处理区直径,且前述第一及第二外部再入管的每一管,系具有小于该处理区直径之一宽度,该反应器更包含:个别的管的终端部,系位于前述第一及第二外部再入管的每一管的个别端上,每一管的终端部,系具有大于个别的外部再入管的宽度之一宽度;个别的电浆流分流器,于个别的管的终端部内。如申请专利范围第20项所述之反应器,其中每一分流器具有一顶点,面向个别的外部再入管;及一主体,延伸离开该顶点,该主体沿着电浆流方向具有一足够的长度,以抑制接近该终端部的一集中电浆离子密度区域的形成。如申请专利范围第21项所述之反应器,其中上述长度系被足够地限制,以避免在该分流器的相对侧上的不平衡电浆流。如申请专利范围第20项所述之反应器,其中上述埠系于该顶板中,藉以每一终端部及接近每一分流器的电浆流的流动为轴向的。如申请专利范围第20项所述之反应器,其中上述埠系于顶板中,藉以每一终端部及接近每一分流器的电浆流的流动为径向的。如申请专利范围第24项所述之反应器,其中上述侧壁为矩形及每一埠系位于该矩形侧壁的角落。如申请专利范围第25项所述之反应器,其中上述每一分流器由该工件支撑托架的平面延伸至该顶板。如申请专利范围第26项所述之反应器,其中上述每一分流器从该工件支撑托架的平面延伸并朝向该顶板。如申请专利范围第23项所述之反应器,其中上述每一分流器的顶点,系接近个别终端部的径向内表面,及其中该分流器的表面,系面向前述终端部的径向外表面,由具有径向向外偏压之顶点向下延伸,以强迫于相对埠间的电浆流的流动,以平均行进一更长距离。如申请专利范围第1项所述之反应器,更包含径向鳍,由工件支撑托架延伸至该侧壁,藉以抑制相对埠之间的电浆流的流动通过一抽气环带(pumping annulus),该环带系在托架及侧壁之间。如申请专利范围第29项所述之反应器,其中上述鳍延伸至该工件支撑托架的一平面。如申请专利范围第29项所述之反应器,其中上述鳍延伸超出该工件支撑托架的一平面。如申请专利范围第1项所述之反应器,其中上述第一RF功率施加器包含:一RF电源,包含一阻抗匹配装置;一环形磁力可渗透核心,置于该第一外部再入管的一部份周围;一一次绕组,围绕在该核心的一部份,且连接经该RF电源。如申请专利范围第32项所述之反应器,更包含:一二次绕组,围绕该核心,且包含于方位角度上(azimuthally)分布于该核心周围的复数组匝圈(turn)。如申请专利范围第33项所述之反应器,其中上述多群匝圈被均匀地分布于该核心周围并彼此并联连接,该反应器更包含:一对圆形导电汇流排,全等地延伸于该核心之相对侧周围,每一个别汇流排系连接至每一群匝圈的个别端。如申请专利范围第34项所述之反应器,更包含多个电容横越地连接于该对汇流排之间并方位地分布于该核心周围,该等电容使得该二次绕组谐振于该RF电源的一频率。如申请专利范围第1项所述之反应器,其中上述第一RF功率施加器包含:一RF电源,包含一阻抗匹配装置;一环形磁力可渗透核心,置于该第一外部再入管的一部份周围;一谐振绕组,围绕该核心,且包含多群匝圈方位地分布于该核心旁,该谐振绕组系耦合至该RF电源。如申请专利范围第36项所述之反应器,更包含一一次绕组围绕该核心,且连接至RF电源;以及更包含一二次绕组围绕该核心,该二次绕组,系通过该核心及一次绕组而电感耦合至该RF功率产生器。如申请专利范围第37项所述之反应器,其中上述多群之匝圈,系均匀地分布于该核心周围并彼此并联连接,该反应器更包含:一对圆形导电汇流排,全等地延伸该核心之相对侧周围,每一个别汇流排系连接至该每一群匝圈的个别端。如申请专利范围第38项所述之反应器,更包含多个电容横越地连接于该对汇流排之间,且方位地分布于该核心周围,该等电容使得二次绕组谐振于该RF电源的一频率。如申请专利范围第20项所述之反应器,更包含一绝缘器于该终端部及该外壳之间,藉此该终端部及该分流器具有一RF电位,其系跟随该电浆流的RF电位的振动。如申请专利范围第7项所述之反应器,其中上述配气板包含径向内及外区域,该反应器更包含双重气体馈入线(dual gas feeds)连接至该配气板的个别之内及外区域。一种用以处理一工件之电浆反应器,该电浆反应器至少包含:一外壳;一工件支撑,于该外壳内,面向该外壳的一覆盖部份,该工件支撑及外壳的覆盖部份之间系界定一处理区,其延伸横越该工件支撑的直径;该外壳具有至少第一及第二开口穿过其间,大致接近该工件支撑的相对侧;至少一中空导管在该处理区外并连接至该第一及第二开口,提供一第一环形路径,其延伸通过该导管并横越该处理区;一第一RF功率施加器,耦合至该中空导管的内部并能于该环形路径内,维持一电浆;及一磁铁,用以控制于该处理区内之电浆离子密度的径向分布,该磁铁包含一长形极件,界定一极件轴与该处理区相交。如申请专利范围第42项所述之反应器,其中上述极件包含一永久磁铁。如申请专利范围第42项所述之反应器,其中上述极件包含一可磁化材料,该磁铁更包含:一电导体绕在该长形极件旁,以形成一线圈,藉以使电流经过该线圈,以产生一磁场。一种用以处理一工件的电浆反应器,该电浆反应器至少包含:一外壳;一工件支撑,于该外壳内,面向该外壳的一覆盖部份,该工件支撑及外壳的覆盖部份之间系界定一处理区,其延伸横越该工件支撑的直径;该外壳具有至少第一及第二开口穿过其间,大致接近该工件支撑的相对侧;至少一中空导管在该处理区外并连接至该第一及第二开口,提供一第一环形路径,其延伸穿过该导管并越过该处理区;一第一RF功率施加器,耦合至该一中空导管的内部并能在第一环形路径中,维持一电浆;至少第三及第四开口,于接近工件支撑的大致相对侧穿过其间,并沿着横切于第一及第二开口之轴的一轴配置;一第二中空导管,大致横切于该一中空导管并配置于该处理区外并连接至该第三及第四开口,藉以提供一第二闭合环形路径,该第二环形路径,经过该第二导管而延伸于该外壳的外侧,并在第三及第四开口之间以横切于该第一环形路径的一方向延伸横越该处理区;及一磁铁,用以控制电浆离子密度的径向分布于该处理区中,该磁铁包含一长形极件,界定一极件轴与该处理区相交。如申请专利范围第45项所述之反应器,更包含一第二RF功率施加器,耦合至该第二导管并能在该第二环形路径中,维持一电浆。如申请专利范围第45项所述之反应器,其中上述长形极件包含一永久磁铁。如申请专利范围第45项所述之反应器,其中上述长形极件包含一可磁化材料,该磁铁更包含:一电导体,绕在该长形极件旁,以形成一线圈,藉以电流流经该线圈时产生一磁场。一种电浆反应器,至少包含:一真空室,由包含一侧壁、一顶板之一外壳所界定;及位在该真空室内的一工件支撑托架,用以界定一覆盖该托架之处理区,该真空室具有至少一第一对埠,其通过该外壳且接近该处理区的相对侧;一第一外部再入管,其个别端连接至该对埠;处理气体注入设备;一第一RF功率施加器,耦合至该第一外部再入管以供施加电浆电源至该第一外部再入管内之处理气体,以产生通过该第一外部再入管且横越该处理区的一第一再入环形电浆流;其中该处理区具有一处理区直径,及前述第一外部再入管,系具有一宽度小于该处理区直径,该反应器更包含:个别的管的终端部,位于前述第一外部再入管的个别端,每一管的终端部,系具有大于该第一外部再入管的宽度之宽度;个别的电浆流分流器,于该个别的管的终端部内。如申请专利范围第49项所述之反应器,其中上述每一分流器具有一顶点,面向个别的外部再入管,及一主体,延伸离开该顶部,该主体沿着电浆流的方向具有一足够长度,以抑制接近该终端部的一集中电浆离子密度区域的形成。如申请专利范围第50项所述之反应器,其中上述长度系被足够地限制,以避免在该分流器的相对侧上的不平衡电浆流。如申请专利范围第49项所述之反应器,其中上述埠系于顶板中,藉以每一终端部及接近每一分流器的电浆流的流动为轴向的。如申请专利范围第49项所述之反应器,其中上述埠系于顶板中,藉以每一终端部及接近每一分流器之电浆流的流动为径向的。如申请专利范围第53项所述之反应器,其中上述侧壁系矩形及每一埠系位于该矩形侧壁的角落。如申请专利范围第54项所述之反应器,其中上述每一分流器由该工件支撑托架之一平面延伸至该顶板。如申请专利范围第55项所述之反应器,其中上述每一分流器从该工件之平面延伸,并朝向该顶板。如申请专利范围第50项所述之反应器,其中上述每一分流器之顶点,系接近个别终端部之径向内表面,及其中该分流器的表面,系面向前述终端部的径向外表面,由具有径向向外偏压之顶点向下延伸,以强迫于相对埠间的电浆流的流动,以平均行进一较长距离。如申请专利范围第49项所述之反应器,更包含一绝缘器于该终端部与该外壳之间,藉以该终端部及分流器具有跟随该电浆流的RF电位之振动的一RF电位。一种电浆反应器,至少包含:一真空室,由一外壳所界定,该外壳包含该真空室内的一侧壁及一工件支撑托架,用以界定一覆盖该托架之处理区,该真空室具有至少一第一对埠,其通过该外壳且接近该处理区的相对侧;一第一外部再入管,其个别端连接至该对埠;处理气体注入设备;一第一RF功率施加器,耦合至该第一外部再入管以供施加电浆电源至该第一外部再入管内之处理气体,以产生通过第一外部再入管且横越处理区的一第一再入环形电浆电流;其中该处理区具有一处理区直径,及该第一外部再入管具有一宽度小于该处理区直径,该反应器更包含:个别的管的终端部,位于该第一外部再入管的个别端,每一管的终端部具有一宽度大于该第一外部再入管的宽度;及一绝缘器,位于每一该等终端部及该外壳之间,藉此该等终端部具有跟随该电浆流的RF电位之振动的一RF电位,。如申请专利范围第59项所述之反应器,更包含:个别的电浆流分流器,位于该个别的管的终端部内。一种电浆反应器,至少包含:一真空室,由一外壳所界定,该外壳包含该真空室内的一侧壁及一工件支撑托架,用以界定一覆盖该托架之处理区,该真空室具有至少一第一对埠,其通过该外壳且接近处理区的相对侧;一第一外部再入管,其个别端连接至该对埠;处理气体注入设备;一第一RF功率施加器,耦合至该第一外部再入管以供施加电浆电源至该第一外部再入管内之处理气体,以产生通过该第一外部再入管且横越该处理区的一第一再入环形电浆流;其中上述第一RF施加器包含:一RF电源,包含一阻抗匹配装置;一环形磁力可渗透核心,置于该第一外部再入管的一部份周围;一谐振绕组,围绕该核心,且包含多群之匝圈方位地分配于该核心周围,该谐振绕组系耦合至该RF电源。如申请专利范围第61项所述之反应器,更包含一一次绕组,位于该核心周围且连接至该RF电源,以及更包含一二次绕组,该二次绕组,系通过该核心及一次绕组,电感耦合至该RF电源产生器。如申请专利范围第62项所述之反应器,其中上述多群匝圈均匀地分布于该核心旁并彼此并联连接,该反应器更包含:一对圆形导电汇流排,全等地延伸于该核心之相对侧旁,每一个别汇流排系连接至该每一匝圈群之一个别端。如申请专利范围第63项所述之反应器,更包含多个电容,连接越过该对汇流排之间并方位地分布于该核心旁,该等电容使得该二次绕组谐振于该RF电源的一频率。一种电浆反应器,至少包含:一真空室,为一外壳所界定,该外壳包含该之真空室内的一侧壁及一工件支撑托架,用以界定一覆盖该托架之处理区,该真空室具有至少一第一对埠,其通过该外壳且接近处理区的相对侧;一第一外部再入管,其个别端连接至该对埠;处理气体注入设备;一第一RF功率施加器,耦合至该第一外部再入管以供施加电浆电源至该第一外部再入管内之处理气体,以产生通过该第一外部再入管且横越处理区的一第一再入环形电浆流;及径向鳍,由工件支撑托架延伸至侧壁,藉以抑制相对埠之间电浆流的流动通过一抽气环带,该环带系在托架及侧壁之间。如申请专利范围第65项所述之反应器,其中上述鳍延伸至该工件支撑托架的一平面。如申请专利范围第65项所述之反应器,其中上述鳍延伸超出该工件支撑托架的一平面。一种电浆反应器,至少包含:一真空室,为一外壳所界定,该外壳包含该真空室内的一侧壁及一工件支撑托架,用以界定一覆盖该托架之处理区,该真空室具有至少一第一对埠,其通过该外壳且接近该处理区的相对侧;一第一外部再入管,其个别端连接至该对埠;处理气体注入设备;一第一RF功率施加器,耦合至该第一外部再入管以供施加电浆电源至该第一外部再入管内之处理气体,以产生通过该第一外部再入管且横越该处理区的一第一再入环形电浆流;该外壳包含一配气板,其覆盖且面向该工件支撑托架,该配气板包含一顶板层,具有气体入口通过贯穿其间,一气体歧管层,一气体混合层及一气体注入小孔层;该配气板包含径向内及外区,该反应器更包含双重气体馈入线,连接至该配气板的个别的内及外区。
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