[发明专利]等离子体反应器、等离子体处理工件的方法

说明书

等离子体反应器包括腔室主体、气体分配口、工件支撑件、天线阵列、和AC功率源，腔室主体具有提供等离子体腔室的内部空间，气体分配口用于将处理气体输送到等离子体腔室，工件支撑件用于保持工件，天线阵列包括部分延伸到等离子体腔室中的多个单极天线，AC功率源用于将第一AC功率供应到多个单极天线。

技术领域

本说明书涉及晶片处理系统及相关方法。

背景技术

举例而言，可以使用电磁能(诸如，RF功率或微波功率)的形式来执行工件(诸如，半导体晶片)的处理。举例而言，可以采用功率来产生等离子体，以用于执行基于等离子体的处理(诸如，等离子体增强化学气相沉积(PECVD) 或等离子体增强活性离子蚀刻(PERIE))。一些处理需要极高的等离子体离子密度以及极低的等离子体离子能量。这对于处理(诸如，类金刚石碳(DLC) 膜的沉积)确实如此，其中沉积一些类型的DLC膜所需的时间可以是几小时，这取决于所期望的厚度和等离子体离子密度。较高的等离子体密度需要较高的源功率，并且通常转化成较短的沉积时间。

微波源通常产生非常高的等离子体离子密度，同时所产生的等离子体离子能量小于其他源的等离子体离子能量(诸如，电感耦合的RF等离子体源或电容耦合的RF等离子体源)。因此，微波源是理想的。然而，微波源无法满足跨越整个工件上分布的沉积速率或蚀刻速率所需的严格均匀性。最小均匀性可以对应于小于1％的跨越300mm直径的工件的处理速率变化。

发明内容

在一个方面中，等离子体反应器包括腔室主体、气体分配口、工件支撑件、天线阵列、和AC功率源，腔室主体具有提供等离子体腔室的内部空间，气体分配口用于将处理气体输送到等离子体腔室，工件支撑件用于保持工件，天线阵列包括部分延伸到等离子体腔室中的多个单极天线，AC功率源用于将第一 AC功率供应到多个单极天线。

实施方式可包括以下特征之一或更多者。

工件支撑件可被配置成保持工件，而使得工件的前表面面向天线阵列。多个单极天线可以平行地延伸到等离子体腔室中。每一单极天线的延伸到等离子体腔室中的部分可以是圆柱形。每一单极天线的延伸到等离子体腔室中的部分可以是圆锥形。

多个单极天线可以延伸穿过腔室主体的板部分。板部分可以提供等离子体腔室的顶板。每一单极天线可包括向外延伸的凸缘，凸缘位于板部分远离等离子体腔室的远侧。板部分可以导电。多个绝缘护套中的每一护套可以围绕单极天线的延伸穿过板部分的部分，以使单极天线与板部分绝缘。每一单极天线可具有向外延伸的凸缘，凸缘位于板部分远离等离子体腔室的远侧，并且每一绝缘护套可具有向外延伸的凸缘，以将单极天线的凸缘与板部分分离。

工件支撑件可被配置成保持工件，而使得工件的前表面垂直于多个单极天线的长轴。工件支撑件可被配置成保持工件，而使得工件的前表面面向天线阵列。多个单极天线面向工件支撑件而没有中间阻挡物(intervening barrier)。

可以存在多个微波或RF透明窗口护套，且每一窗口护套可以围绕单极天线的突出到等离子体腔室中的部分。多个窗口护套包括选自陶瓷及石英的材料。

单极天线可以跨越板部分均匀地间隔开。单极天线可具有均匀的尺寸和形状。单极天线可具有不均匀的尺寸或形状。多个单极天线可被布置成六边形图案。

第一气体分配板可具有第一多个气体喷射孔口(gas injection orifice)、覆盖第一气体分配板的第一处理气体充气部(first process gas plenum)、和耦接至第一处理气体充气部的第一处理气体供应导管。多个单极天线可以延伸穿过气体分配板。多个气体喷射孔口可定位于单极天线之间的空间中。

第二气体分配板可具有耦接至第一气体分配板中的第三多个气体喷射孔口的第二多个气体喷射孔口、覆盖第二气体分配板的第二处理气体充气部、和耦接至第二处理气体充气部的第二处理气体供应导管。多个单极天线可以延伸穿过第一气体分配板和第二气体分配板。