[发明专利]等离子体点燃和维持的方法及装置

说明书

本申请是2013年04月16日提交的中国申请号为201180050020.4(国际申请号为PCT/ IB2011/054326)、发明名称为“等离子体点燃和维持的方法及装置”的发明专利申请的分案 申请。

背景技术

在半导体产品的制造中，诸如晶片之类的衬底经过沉积和刻蚀处理而在其上面形 成特征。半导体衬底的处理通常在处理步骤之间留有残渣，诸如聚合物沉积物。已使用大气 电感耦合等离子体火炬来清洁衬底以便准备进行进一步处理。

为了便于讨论，图1示出了典型的现有技术的大气电感耦合等离子体火炬100，其 包括双壁筒状体102。筒状体102通常由石英或类似适合的材料形成。冷却气体入口104容许 诸如例如氮气或空气等冷却气体喷射在筒状体的壁之间以便在使用过程中对双壁筒状体 102进行热调节。通过采用适当的冷却气体，防止由于来自其中的等离子体的高散热对大气 电感耦合等离子体火炬100造成热损伤。

线圈106被显示为缠绕到双壁筒状体102的外周上。在使用过程中，处理气体(例 如，氢气或氮气)通过处理气体入口108被导入到筒状体102的内部容积中。当适当的驱动器 RF信号(例如，处于40MHz)被供给到线圈106时，线圈106充当串联LC谐振电路的部分以从处 理气体激发出等离子体。为了帮助在使用过程中冷却线圈106，线圈被设计为允许液体冷却 剂流过其中的管。

形成在大气电感耦合等离子体火炬100内的电感耦合等离子体从开口120射出。从 开口120射出的等离子体的热喷射流随后可用于在离子注入处理之后从衬底移除或清除诸 如不期望的聚合物沉积物之类的材料。

如已知的，跨过线圈106的电感电压为驱动器RF信号的频率的函数。在40MHz时，典 型的大气电感耦合等离子体火炬可经受线圈106的端部之间的例如高达20KV(峰间值)。在 典型的大气条件下，高的感应电压是点燃等离子体所需要的。

然而，在现有技术中采用的高的RF驱动器频率(例如，40MHz或更高)呈现出成本和 工程方面的难题。例如，许多处理系统已经采用低频RF源(例如，10-30MHz，诸如13.56MHz或 27.12MHz)用于刻蚀和沉积。因此，用于低频子系统的设计、制造、质量管理和维护的部件和 专门技术是易于以较低成本提供的。此外，当采用较低的驱动器RF频率时，提高了工具间的 可重复性。

本发明涉及用于尤其在大气电感耦合等离子体火炬中以及总体在电感耦合等离 子体工具中提高等离子体点燃的方法和装置。

附图说明

本发明是在附图的图中通过举例说明的方式而不是限制的方式阐述的，在附图中 相似的附图标记指代相似的元件，并且其中：

为了便于讨论，图1示出了典型的现有技术的大气电感耦合等离子体火炬。

图2示出了依照本发明的实施方式的本发明的实现示例。

具体实施方式

现在将参照如附图中所示的本发明的几个实施例来详细地说明本发明。在下文的 描述中，为了提供对本发明的全面理解，阐述了多个具体的细节。然而，对于本领域技术人 员而言显然的是，可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下来实施本发明。在其 它实例中，为了不造成不必要地模糊本发明，未对公知的处理步骤和/结构进行详细描述。

一般而言，等离子体点燃取决于在既定气柱上施加的电场的强度。在更具体的螺 线管线圈的实例中，点燃取决于螺线管内部的电场的强度。

电场通常由下面的等式1表达。

E＝V/L等式1

其中，V为线圈端部之间的感应电压，E为电场的强度，并且L为线圈的长度。应当注 意的是，所谓的“L，线圈长度”是指线圈螺线管的长度，而不是用于缠绕线圈的缆线的长度。

发明人在此处实现了，如果线圈的有效长度L能够减小，则对于线圈上的相同的感 应电压，能够获得较强的电场E。替代地或者附加地，如果感应电压V减小(由于例如驱动器 RF频率的减小)，则仍可通过减小线圈的有效长度来生成能够令人满意地点燃等离子体的 电场。