CN110391125B - 具有集成气体分配的模块化高频源 - Google Patents

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Abstract

具有集成气体分配的模块化高频源。本文所描述的实施方式包括用于处理腔室的施加器框架。在一个实施方式中，施加器框架包含所述施加器框架的第一主表面以及与所述第一主表面相对的所述施加器框架的第二主表面。在一个实施方式中，施加器框架进一步包含通孔，其中所述通孔完全穿过施加器框架延伸。在一个实施方式中，所述施加器框架也包含嵌入施加器框架中的横向通道。在一个实施方式中，横向通道与通孔相交。

Description

具有集成气体分配的模块化高频源
技术领域
实施方式涉及高频发射源的领域，并且在具体实施方式中，涉及包括集成到施加器框架中的气体分配系统的模块化高频发射源处理工具。
背景技术
使用高频辐射系统(包括在等离子体处理中使用)广泛地用于制造许多不同技术，诸如在半导体工业、显示器技术、微机电系统(MEMS)等等中的技术。目前，具有单个天线的射频(RF)辐射系统最经常使用。然而，在利用较高频率(包括微波频率)产生等离子体的情况下，形成具有较高等离子体密度的等离子体和/或具有高浓度的激发中性物质的等离子体。令人遗憾的是，由单个天线产生的高频辐射系统(例如，用于形成等离子体的系统)有它们自身的缺点。
常见的高频辐射系统(例如，用于形成微波等离子体的系统)使用单一大型的高频或微波辐射源(例如，磁控管)和用于将微波辐射从磁控管引导至处理腔室的传输路径。例如，在半导体工业中常见的高功率微波应用中，传输路径是微波波导。使用波导是因为在被设计为携带特定频率的微波源的波导外部，微波功率随距离迅速衰减。也需要额外部件(诸如调谐器、耦合器、模式转换器和类似物)来将微波辐射发送到处理腔室。这些部件限制大型系统(即，至少与波导和相关联部件的总和一样大)的构造，并且严格地限制设计。因此，由于高频辐射场的几何形状类似于波导的形状，所以高频辐射场(所述高频辐射场可以用于形成等离子体)的几何形状是受限制的。
由此，难以将高频辐射场的几何形状与正在处理的基板的几何形状相匹配。具体来说，难以在微波频率下产生高频辐射场，或者难以形成等离子体或将基板暴露至辐射，其中所述工艺在基板(例如，200mm、300mm或更大直径的硅晶片、在显示器工业中使用的玻璃基板、或在辊对辊制造中使用的连续基板或类似物)的整个区域上均匀地执行。一些微波产生的等离子体可使用槽线天线以允许微波能量在扩展表面上方传播。然而，这种系统是复杂的、需要特殊几何形状、以及在可以耦合到等离子体的功率密度方面受限制。
此外，高频辐射系统通常产生辐射场和/或等离子体，所述辐射场和/或等离子体不是高度均匀的和/或不能够具有空间可调谐的密度。随着正在处理的基板的大小继续增加，考虑到边缘效应变得越发困难。另外，不能调谐辐射场和/或等离子体限制修改处理方案以考虑到进入基板的不均匀性和调整用于处理系统的辐射场密度和/或等离子体密度的能力，在所述处理系统中需要不均匀性来补偿处理系统的设计(例如，用于适应在一些处理腔室中旋转晶片的不均匀径向速度)。
发明内容
本文所描述的实施方式包括用于处理腔室的施加器框架。在一个实施方式中，施加器框架包含所述施加器框架的第一主表面以及与所述第一主表面相对的所述施加器框架的第二主表面。在一个实施方式中，施加器框架进一步包含通孔，其中所述通孔完全穿过施加器框架延伸。在一个实施方式中，所述施加器框架也包含嵌入施加器框架中的横向通道。在一个实施方式中，横向通道与通孔相交。
本文所描述的实施方式包含处理工具。在一个实施方式中，处理工具包含处理腔室、用于支撑处理腔室中的基板的吸盘、形成处理腔室的一部分的施加器框架。在一个实施方式中，施加器框架包含：第一主表面；与第一主表面相对的第二主表面；多个通孔，其中所述通孔完全穿过施加器框架延伸；以及嵌入施加器框架中的多个横向通道，其中横向通道中的一或多个与通孔中的至少一个相交。在一个实施方式中，处理工具进一步包含模块化高频发射源。高频源包含多个高频发射模块，其中每个高频发射模块包含：振荡器模块；放大模块；其中所述放大模块耦合到振荡器模块；以及施加器，其中所述施加器耦合到放大模块，并且其中所述施加器密封施加器框架中的通孔中的一个的一端。
本文所描述的实施方式包括气体分配组件。在一个实施方式中，气体分配组件包含施加器框架和多个施加器。在一个实施方式中，施加器框架包含：第一主表面；与第一主表面相对的第二主表面；多个通孔，其中所述通孔完全穿过施加器框架延伸；以及嵌入施加器框架中的多个横向通道，其中所述横向通道与通孔中的至少一个相交。在一个实施方式中，每个施加器密封多个通孔中的一个的第一端。
以上概述不包括所有实施方式的穷尽列表。可以预期，包括可以从上文概述的各个实施方式的所有合适组合实践的所有系统和方法，以及在下文具体实施方式中公开且在与申请案一起提交的权利要求书中具体指出的所有系统和方法。这种组合具有未在以上概述中特别记载的具体优点。
附图说明
图1是根据一个实施方式的处理工具的示意图，所述处理工具包括模块化高频发射源。
图2A是根据一个实施方式的具有反馈控制的固态高频发射模块的示意性方块图。
图2B是根据一个实施方式的具有模块化高频发射源的处理工具的电子设备的一部分的示意性方块图，所述模块化高频发射源包括多个振荡器模块和反馈控制。
图2C是根据一个实施方式的具有模块化高频发射源的处理工具的电子设备的一部分的示意性方块图，所述模块化高频发射源包括多个振荡器模块。
图3是根据一个实施方式的施加器的横截面图，所述施加器可以用于将高频辐射耦合到处理腔室。
图4A是根据一个实施方式的具有集成气体分配系统的施加器框架的平面视图。
图4B是根据一个实施方式的沿着线B-B’的图4A中的施加器框架的横截面图。
图4C是根据一个额外实施方式的沿着线B-B’的图4A中的施加器框架的横截面图。
图4D是根据一个额外实施方式的沿着线B-B’的图4A中的施加器框架的横截面图。
图4E是根据一个额外实施方式的沿着线B-B’的图4A中的施加器框架的横截面图。
图4F是根据一个额外实施方式的具有集成气体分配系统的施加器框架的横截面图，其中单个通道与开口相交。
图4G是根据一个实施方式的具有集成气体分配系统的施加器框架的横截面图，其中通道处于不同的z高度。
图4H是根据一个额外实施方式的具有集成气体分配系统的施加器框架的横截面图。
图5A是根据一个实施方式的放置在穿过施加器框架的开口中的施加器的横截面图，所述施加器框架具有集成气体分配系统。
图5B是根据一个实施方式的放置在穿过施加器框架的开口中并且进一步包括与施加器框架的表面相对的气体分配板的施加器的横截面图，所述施加器框架具有集成气体分配系统。
图5C是根据一个额外实施方式的放置在穿过施加器框架的开口中的施加器的横截面图，所述施加器框架具有集成气体分配系统。
图6A是根据一个实施方式的施加器阵列的平面图，所述施加器可以用于将高频辐射耦合到处理腔室。
图6B是根据一个额外实施方式的施加器阵列的平面图，所述施加器可以用于将高频辐射耦合到处理腔室。
图6C是根据一个实施方式的施加器阵列和用于检测等离子体的状况的多个传感器的平面图。
图6D是根据一个实施方式的施加器阵列的平面图，所述施加器在多区域处理工具的两个区域中形成。
图7示出根据一个实施方式的示例性计算机系统的方块图，所述计算机系统可以与模块化高频辐射源结合使用。
具体实施方式
根据本文所描述的实施方式的装置包括模块化高频发射源，所述模块化高频发射源与包括集成气体分配系统的施加器框架结合使用。在以下详细描述中，阐述一些特定细节来提供对实施方式的透彻理解。对于本领域的技术人员将显而易见的是，实施方式可在不具有这些特定细节的情况下实践。在其它情况中，不详细描述熟知方面，以便不会不必要地混淆实施方式。此外，将理解，附图所示的各个实施方式是说明性表达，并且不一定按比例绘制。
实施方式包括模块化高频发射源，所述模块化高频发射源包含高频发射模块的阵列。根据一个实施方式，每个高频发射模块包含振荡器模块、放大模块和施加器。在一个实施方式中，施加器将高频辐射耦合到处理工具中，以便产生辐射场和/或等离子体。使用多个高频发射模块允许将施加器布置成不同构造，以便匹配处理工具的需要。在一些实施方式中，施加器可被放置在穿过施加器框架的开口中。在一个实施方式中，穿过施加器框架的开口可以是集成气体分配系统的一部分。
实施方式包括模块化高频发射源，所述模块化高频发射源包含高频发射模块的阵列。如本文所使用，“高频”电磁辐射包括射频辐射、甚高频辐射、超高频辐射和微波辐射。“高频”可以指在0.1MHz与300GHz之间的频率。根据一个实施方式，每个高频发射模块包含振荡器模块、放大模块和施加器。在一个实施方式中，振荡器模块和放大模块包含电气部件，所述电气部件为全固态电子部件。
在处理腔室中需要气体在处理腔室中的适当分配。通常，气体流入腔室的上部中并且利用气体分配板(诸如喷头)来分配。喷头包括用于在期望区域上流动并分配气体的通道。精细通道需要精确的制造，这导致相对高的成本。由此，本文所描述的实施方式将气体分配系统集成到施加器框架中，所述施加器框架用于将施加器耦合到处理腔室。在一个实施方式中，施加器框架包括用于容纳每个施加器的多个通孔。施加器可部分填充通孔。穿过施加器框架的横向通道可以与开口相交以提供竖直路径，用于气体进入处理腔室。由此，在一些实施方式中可以省略额外的竖直通道。此外，将气体分配系统集成到施加器框架中允许实施方式省略处理工具通常所需的专用气体分配系统。
使用固态电子设备而非例如磁控管允许高频辐射源的大小和复杂度显著减小。具体来说，固态部件远小于上文描述的磁控管硬件。另外，使用固态部件允许消除将高频辐射传输到处理腔室所需的超大波导。而是，高频辐射可以用同轴电缆来传输。消除波导也允许构造大面积模块化高频发射源，其中所形成的等离子体的大小不受波导大小限制。而是，高频发射模块的阵列可以用给定图案构造，所述图案允许形成等离子体，所述等离子体是任意大的(和任意形状的)来匹配任何基板的形状。此外，可以选择施加器的横截面形状，使得施加器的阵列可以尽可能紧密地堆积在一起(即，紧密堆积的阵列)。
在通过针对每个高频发射模块独立地改变放大模块的功率设置来局部地改变辐射场和/或等离子体密度的能力方面，使用高频发射模块的阵列也提供较大灵活性。这允许在辐射场暴露和/或等离子体处理期间的均匀性最佳化，诸如针对晶片边缘效应进行的调整、针对进入晶片的不均匀性进行的调整、以及针对处理系统调整辐射场暴露和/或等离子体密度的能力，在所述处理系统中需要不均匀性来补偿处理系统的设计(例如，用于适应在一些处理腔室中旋转晶片的不均匀径向速度)。
额外实施方式也可以包括一或多个辐射场和/或等离子体监控传感器。这种实施方式提供局部地由每个施加器测量等离子体的密度、或电场强度或任何其它等离子体性质或辐射场性质的方式，以及使用所述测量作为反馈回路的一部分来控制施加到每个高频发射模块的功率的方式。由此，每个高频发射模块可具有独立反馈，或者阵列中的高频发射模块的子集可以分组在控制区域中，其中反馈回路控制区域中的高频发射模块的子集。
除了增强辐射场和/或等离子体的可调谐性之外，使用独立的高频发射模块提供与在现有辐射源和/或等离子体源中目前可用的功率密度相比较大的功率密度。例如，高频发射模块可以允许为常见的RF等离子体处理系统大约五倍或更多倍的功率密度。例如，输入到等离子体增强的化学气相沉积工艺中的常见功率是约3,000W，并且针对300mm直径晶片提供约4W/cm2的功率密度。相比之下，根据实施方式的高频发射模块可以使用具有4cm直径施加器的300W功率放大器，以在约1的施加器堆积密度下提供约24W/cm2的功率密度。在1/3的施加器堆积密度下并且使用1000W的功率放大器时，提供27W/cm2的功率密度。在1的施加器堆积密度下并且使用1000W功率放大器时，提供80W/cm2的功率密度。
用于制造高频辐射源和/或等离子体(例如，微波等离子体)的一般方法涉及使用单个振荡器模块和单个电极或施加器来将高频能量耦合到基板和/或在形成等离子体的情况下，耦合到处理气体。然而，使用具有单个振荡器模块的多个电极/施加器结构具有缺点，所述单个振荡器模块被分开为多个电极/施加器中的每一个提供功率。具体来说，将一定形成干涉图案，这是因为由单个振荡器模块产生的电磁辐射导致由每个施加器发射的电磁辐射处于相同频率下并且彼此处于固定相位。干涉图案产生局部最大值和最小值，这导致不均匀的辐射场和/或等离子体。
由此，实施方式包括高频发射模块的阵列，其中每个高频发射模块具有它自身的振荡器模块。当使用多个振荡器模块时，由第一振荡器模块产生的电磁辐射可能不干涉由第二振荡器模块产生的电磁辐射，这是因为第一和第二振荡器模块可能不处于相同频率，或在第一与第二振荡器模块之间不具有受控相位差。在形成等离子体的实施方式中，由于不存在干涉图案，等离子体将具有改进的均匀性。类似地，当不形成等离子体时(例如，微波加热或微波固化)，避免干涉图案，并且在一个实施方式中，获得更均匀的基板加热或固化。在一个额外实施方式中，单个振荡器模块可以在两个或更多个(但非所有)高频发射模块之间共用。在这种实施方式中，共用相同振荡器模块的高频发射模块可以被称为锁相高频发射模块。
现在参看图1，根据一个实施方式图示了远程等离子体处理工具100的横截面图。在一些实施方式中，处理工具100可以是适用于任何类型的处理操作的处理工具，所述处理操作利用等离子体。例如，处理器工具100可以是用于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、等离子体增强原子层沉积(PEALD)、蚀刻和选择性移除工艺及等离子体清洁的处理工具。
大体上，实施方式包括处理工具100，所述处理工具包括腔室178。在处理工具100中，腔室178可以是真空腔室。真空腔室可以包括泵(未图示)，所述泵用于从腔室移除气体来提供所需真空。额外实施方式可以包括腔室178，所述腔室包括用于将处理气体提供到腔室178中的一或多个气体管线170以及用于从腔室178移除副产物的排气管线172。在一个额外实施方式中，腔室178可以是压力容器，提供了将压力维持在等于或大于一个大气压。尽管未图示，应当理解处理工具100可以包括喷头，所述喷头用于在基板174上方均匀地分配处理气体。在一些实施方式中，可选地，处理工具100可任选地不包括腔室(即，处理工具100可以是无腔室的处理工具)。
在一个实施方式中，基板174可以支撑在吸盘176上。例如，吸盘176可以是任何合适合的吸盘，诸如静电吸盘。吸盘也可以包括冷却管线和/或加热器，用于在处理期间向基板174提供温度控制。由于本文所描述的高频发射模块的模块化构造，实施方式允许处理工具100容纳任何大小的基板174。例如，基板174可以是半导体晶片(例如，200mm、300mm、450mm或更大)。替代实施方式也包括除半导体晶片之外的基板174。例如，实施方式可包括处理工具100，所述处理工具经构造为处理玻璃基板(例如，用于显示器技术)。
根据一个实施方式，处理工具100包括模块化高频发射源104。模块化高频发射源104可以包含高频发射模块105的阵列。在一个实施方式中，每个高频发射模块105可以包括振荡器模块106、放大模块130和施加器142。在一个实施方式中，振荡器模块106和放大模块130可以包含电气部件，所述电气部件是固态电气部件。在一个实施方式中，多个振荡器模块106中的每个可以通信地耦合到不同的放大模块130。在一些实施方式中，在振荡器模块106与放大模块130之间存在1:1比例。例如，每个振荡器模块106可以电气耦合到单个放大模块130。在一个实施方式中，多个振荡器模块106可以产生电磁辐射，所述电磁辐射处于一个以上的频率，并且不具有受控相位关系。由此，在腔室178中诱发的电磁辐射将不以导致不期望干涉图案的方式相互作用。
在一个实施方式中，每个振荡器模块106产生电磁辐射，所述电磁辐射被传输到放大模块130。在由放大模块130处理之后，电磁辐射传输到施加器142。根据一个实施方式，施加器142的阵列耦合到腔室178，所述腔室放置在施加器框架150上方、放置在所述施加器框架中、或穿过所述施加器框架放置。在一个实施方式中，施加器142每个用作将电磁辐射发射到腔室178中的天线。在一些实施方式中，施加器142将电磁辐射耦合到腔室178中的处理气体来产生等离子体196。
现在参看图2A，根据一个实施方式图示了在模块化高频发射源104中的高频发射模块105中的电子设备的示意性方块图。在一个实施方式中，每个振荡器模块106包括电压控制电路210，用于将输入电压提供到电压控制振荡器220，以便在期望的频率下产生高频电磁辐射。实施方式可以包括在约1V与10V DC之间的输入电压。电压控制振荡器220是振荡频率由输入电压控制的电子振荡器。根据一个实施方式，来自电压控制电路210的输入电压导致电压控制振荡器220在期望的频率下振荡。在一个实施方式中，高频电磁辐射可以具有在约0.1MHz与30MHz之间的频率。在一个实施方式中，高频电磁辐射可以具有在约30MHz与300MHz之间的频率。在一个实施方式中，高频电磁辐射可以具有在约300MHz与1GHz之间的频率。在一个实施方式中，高频电磁辐射可以具有在约1GHz与300GHz之间的频率。在一个实施方式中，多个振荡器模块106中的一或多个可以在不同频率下发射电磁辐射。
根据一个实施方式，电磁辐射从电压受控控制振荡器120向放大模块130发送。放大模块130可以包括驱动器/前置放大器234和主功率放大器236，所述驱动器/前置放大器234和所述主功率放大器236每个耦合到电源239的主功率放大器236。根据一个实施方式，放大模块130可以在脉冲模式下操作。例如，放大模块130可以具有在1％与99％之间的占空比。在一个更具体的实施方式中，放大模块130可以具有在约15％与50％之间的占空比。
在一个实施方式中，电磁辐射可以在由放大模块130处理之后传输到施加器142。然而，由于输出阻抗的不匹配，传输到施加器142的功率的部分可以被反射回去。由此，一些实施方式包括检测器模块281，所述检测器模块允许前向功率283的水平和反射功率282的水平被感测并反馈回到控制电路模块221。应当理解，检测器模块281可以位于系统中的一或多个不同位置处。在一个实施方式中，控制电路模块221解释前向正向功率283和反射功率292，并且决定确定通信地耦合到振荡器模块106的控制信号285的水平以及通信地耦合到放大器模块130的控制信号286的水平。在一个实施方式中，控制信号285调整振荡器模块106来最佳化耦合到放大模块130的高频辐射。在一个实施方式中，控制信号286调整放大器模块130来最佳化耦合到施加器142的输出功率。在一个实施方式中，振荡器模块106和放大模块130的反馈控制可以允许反射功率的水平为小于前向正向功率的约5％。在一些实施方式中，振荡器模块106和放大模块130的反馈控制可以允许反射功率的水平为小于前向正向功率的约2％。
由此，实施方式允许增加百分比的前向正向功率耦合到处理腔室178中，并且增加耦合到等离子体的可用功率。此外，使用反馈控制的阻抗调谐优于在常见的槽板天线中的阻抗调谐。在槽板天线中，阻抗调谐涉及移动在施加器中形成的两个电介质嵌条(slug)。这涉及两个单独的部件在施加器中的机械运动，这增加了施加器的复杂性。此外，机械运动可能不与频率改变一样精确，所述频率改变可以由电压控制振荡器220提供。
现在参看图2B，根据一个实施方式图示了具有高频发射模块105的阵列的模块化高频发射源104的固态电子设备的一部分的示意图。在所示出的实施方式中，每个高频发射模块105包括通信地耦合到不同的放大模块130的振荡器模块106。放大模块130中的每个可以耦合到不同的施加器142。在一个实施方式中，控制电路221可以通信地耦合到振荡器模块106和放大模块130。
在所示出的实施方式中，振荡器模块106和放大模块130中的每一个在单个板290上形成，诸如在印刷电路板(PCB)上。然而，应当理解，振荡器模块106和放大模块130可以在两个或更多个不同板290上形成。在所示出的实施方式中，图示了四个高频发射模块105。然而，应当理解模块化高频发射源104可以包括两个或更多个高频发射模块105。例如，模块化高频发射源104可以包括2个或更多个高频发射模块、5个或更多个高频发射模块、10个或更多个高频发射模块、或者25个或更多个高频发射模块。
现在参看图2C，根据一个实施方式图示了具有高频发射模块105的阵列的模块化高频发射源104的固态电子设备的一部分的示意图。图2C实质上类似于图2B中示出的系统，不同之处在于省略控制电路。具体来说，在一些实施方式中，可能不需要由检测器和控制电路提供的反馈控制。
现在参看图3，根据一个实施方式图示了施加器142的剖切图。在一个实施方式中，由耦合到单极367的同轴电缆361将电磁辐射传输到施加器142，所述单极穿过施加器142轴向延伸。在电磁辐射是高频辐射的一个实施方式中，单极367也可以延伸到通道368中，所述通道形成到电介质谐振腔353的中心中。电介质谐振腔363可以是电介质材料，诸如石英、氧化铝、氧化钛等等或类似物。额外实施方式也还可以包括谐振腔363，所述谐振腔不包括材料(即，电介质谐振腔363可以是空气或真空)。根据一个实施方式，将电介质谐振器的尺寸设置成使得电介质谐振器支持高频辐射的谐振。大体上，电介质谐振腔363的大小取决于用于形成电介质谐振腔363的材料的电介质常数和高频辐射的频率。例如，具有较高电介质常数的材料将允许形成较小谐振腔363。在电介质谐振腔363包括圆形横截面的实施方式中，电介质谐振腔363的直径可以在约1cm与15cm之间。在一个实施方式中，电介质谐振腔363沿着垂直于单极367的平面的横截面可以是任何形状，只要将电介质谐振腔353的尺寸设置为支持谐振即可。在所示出的实施方式中，沿着垂直于单极367的平面的横截面是圆形，尽管也可以使用其它形状，诸如多边形(例如，三角形、矩形等等)、对称多边形(例如，正方形、五边形、六边形等)、椭圆形或类似形状)。
在一个实施方式中，电介质谐振腔363的横截面在垂直于单极367的所有平面处可能不相同。例如，底部延伸部邻近施加器外壳365的开口端的横截面与电介质谐振腔邻近通道368的横截面相比更宽。除了具有不同尺寸的横截面之外，电介质谐振腔363可以具有不同形状的横截面。例如，电介质谐振腔363邻近通道368的部分可以具有圆形横截面，而电介质谐振腔363邻近施加器外壳365的开口端的部分可以是对称的多边形形状(例如，五边形、六边形等)。然而，应当理解，实施方式也可以包括电介质谐振腔363，所述电介质谐振腔在垂直于单极367的所有平面处具有均匀横截面。
根据一个实施方式，施加器142也可以包括阻抗调谐背向短路器366。背向短路器366可以是可移位的壳体，所述壳体在施加器外壳365的外表面上方滑动。当需要进行对阻抗的调整时，致动器(未图示)可以沿着施加器外壳365的外表面滑动背向短路器366，以改变在背向短路器366的表面与电介质谐振腔353的顶表面之间的距离D。因此，实施方式提供一种以上的用于调整系统中的阻抗的方式。根据一个实施方式，阻抗调谐背向短路器366可以与上文所描述的反馈工艺结合使用，以考虑到阻抗不匹配。或者，可以使用反馈工艺或阻抗调谐背向短路器356本身来调整阻抗不匹配。
根据一个实施方式，施加器142用作电介质天线，所述电介质天线将高频电磁场直接耦合到处理腔室178中。进入电介质谐振腔363的单极367的具体轴向布置可以产生TM01δ模式激发。然而，使用不同施加器布置的不同模式的激发是可能的。例如，尽管在图3中示出轴向布置，应当理解到单极367可以从其他定向进入电介质谐振腔363。在一个这种实施方式中，单极367可以横向进入电介质谐振腔363中(即，穿过电介质谐振腔363的侧壁)。
应当理解，在图3中示出的施加器142实质上是示例性的，并且实施方式不限于所描述的设计。例如，图3中的施加器142具体适用于发射微波辐射。然而，实施方式可以包括任何施加器设计，所述施加器设计经构造为发射任何高频电磁辐射。
现在参看图4A，根据一个实施方式图示了施加器框架150的一部分的平面视图。在一个实施方式中，施加器框架150可以是整体层，或者施加器框架可以是一种以上材料的复合物。例如，施加器框架可以包括导电材料和电介质材料。在一个实施方式中，导电材料可以是接地的。
在一个实施方式中，施加器框架150可以包括多个开口452，所述开口完全穿过施加器框架150。在一个实施方式中，开口452每个可以与较大直径的凹槽451同心，所述凹槽形成到施加器框架150中，并且不完全穿过施加器框架150。在所示出的实施方式中，开口452和凹槽451基本上为圆形。然而，应当理解，开口452和凹槽451可以是任何形状的横截面，并且开口452和凹槽451的横截面形状不需要匹配。在一个实施方式中，开口452和凹槽451基本上匹配设置到开口452和凹槽451中的施加器142的形状。此外，开口452和凹槽451可以任何期望图案来布置。下文参考图6A至图6D更详细描述可以形成开口452和凹槽451的图案的实例。
在一个实施方式中，包含多个基本上横向通道453的气体分配系统集成到施加器框架150中。横向通道453在图4A中用虚线指出来指示所述横向通道嵌入施加器框架150中。在一个实施方式中，横向通道453可以用于穿过施加器框架150分配一或多种气体。在一个实施方式中，在施加器框架150的边缘处的入口(未图示)将横向通道150流体地耦合到一或多个气源。
在一个实施方式中，气体在通孔452处离开施加器框架150。例如，一或多个横向通道453可以与通孔452相交。如下文将更详细描述，当施加器142设置在通孔452中时，密封开口的上部并且气体将从通孔452的底表面离开施加器框架150。在图4A中，图示了横向通道453的简化图。然而，应当理解，横向通道453可以包括任何数量的路径(例如，提供用于任何数量的不同气体的专用路径)。
现在参看图4B，根据一个实施方式图示了图4A中的沿着线B-B’的施加器框架150的横截面图。在图4B中，将施加器框架150示出为复合部件，所述部件包括第一材料层150A和第二材料层150B。在一个实施方式中，第一材料层150A可以是导电材料并且接地。在一个实施方式中，第二材料层150B可以是电介质材料。
在一个实施方式中，凹槽451可以形成到施加器框架的第一主表面457中并且在凸缘表面456处结束。在一个实施方式中，开口452可以完全穿过施加器框架150延伸。例如，在所示出的实施方式中，开口452从凸缘表面456延伸到第二主表面458。在省略凹槽451的实施方式中，开口可以从第一主表面457延伸到第二主表面458。
在一个实施方式中，第一主表面457可以在腔室178外部，并且第二主表面458可以面对腔室的内部体积。例如，当施加器框架150形成腔室盖的一部分时，第一主表面457可以是盖的外部部分，并且第二主表面158可以是盖的内部部分。类似地，当施加器框架150形成腔室侧壁的一部分时，第一主表面457可以是腔室侧壁的外部部分，并且第二主表面158可以是腔室侧壁的内部部分。
在一个实施方式中，一或多个横向通道453可以与开口452的侧壁459相交。在所示出的实施方式中，第一横向通道453A和第二横向通道453B与开口452相交。因此，通道453A和453B可以输送处理气体，如由箭头指出，所述处理气体在开口452处离开施加器框架150。在一个实施方式中，第一横向通道453A和第二横向通道453B将相同的一或多种处理气体输送到开口452。在一个额外的实施方式中，第一横向通道453A和第二横向通道453B将不同的处理气体输送到开口452。在一个实施方式中，横向通道453A和453B可以在多层施加器框架150的一层中形成。
在图4C中示出的额外实施方式中，横向通道453可以在施加器框架150的两个材料层之间的界面处形成。例如，在图4C中，第一横向通道453A和第二横向通道453B在第一材料层150A与第二材料层150B之间形成。在一个实施方式中，第一材料层150A和第二材料层150B可以是导电材料，并且第三材料层150C可以是电介质材料。在一些实施方式中，多个材料层150A-C中的一个可以是接地导体。
现在参看图4D，根据一个额外的实施方式图示了施加器框架150的横截面图。在图4D中，施加器框架150包含第一电介质层150A和第二电介质层150C。在一个实施方式中，导电材料层150B可以在第一电介质层150A与第二电介质层150C之间形成。在一个实施方式中，导电层150B可以是接地的。在一个实施方式中，接地导体可以是导电网孔、板或任何其它合适的接地基准。
现在参看图4E，根据一个额外的实施方式图示了施加器框架150的横截面图。在图4E中，施加器框架150包含第一导电层150A和第二导电层150C。在一个实施方式中，电介质层150C可以分离第一导电层150A和第二导电层150C。
应当理解，在图4B至图4E中示出的施加器框架实质上是示例性的。例如，施加器框架150可以包含任何数量的层以及任何数量的不同材料。在一个实施方式中，施加器框架可以包含接地层和电介质层。在一个实施方式中，施加器框架可以仅包含接地层。在一些实施方式中，施加器框架150可以包含金属、半导体、电介质或类似物中的一或多种。例如，施加器框架150可以包含铝、硅和石英中的一或多种。
尽管在图4B至图4E中将两个通道453A和453B示出为与开口452相交，应当理解，任何数量的通道453可以与开口452相交。例如，在图4F中，根据一个实施方式图示了具有与开口452相交的单个通道453的施加器框架150的横截面图。在一个实施方式中，施加器框架150中的每一个开口452可以与至少一个通道453相交。额外实施方式可以包括施加器框架150，其中并非所有开口452与通道453相交。
使用开口452作为流入通道453的气体的离开路径降低了施加器框架的制造复杂度。具体来说，由于已经需要开口452来将施加器142耦合到处理腔室178，竖直的离开路径(如由虚线指出)已经存在，并且仅需要制造横向通道。由此，在一些实施方式中，气体分配系统不需要额外的竖直通道。
如本文所使用，“横向通道”指基本上平行于主表面457或458延伸的通道。例如，在非平面的施加器框架(例如，半球形、圆柱形等)中，横向通道可以匹配施加器框架150的轮廓。在半球形施加器框架的具体实例中，横向通道可以遵循半球形轮廓并且具有拱形路径。在一个实施方式中，在横向通道的整个长度上，横向通道可以基本上远离主表面457或458中的一个相同距离。在一些实施方式中，横向通道可以指气室。
现在参看图4G，根据另一个实施方式图示了具有集成气体分配系统的施加器框架150的横截面图，所述集成气体分配系统包含嵌入通道。在所示出的实施方式中，气体分配系统包括多个横向通道353，所述横向通道在施加器框架150中的一个以上的z高度处形成。如本文所使用，z高度指图中的竖直维度。例如，第一通道453A和第二通道453B可以在第一z高度处形成，并且第三通道453C在第二z高度处形成。在一个实施方式中，在第一z高度处的一或多个通道453(例如，453A和453B)可以与和第二z高度处的一或多个通道(例如，453C)相同的开口492相交。由此，如由虚线箭头指出，不同z高度处的通道453可以共用与施加器框架相同的离开路径。
现在参看图4H，根据一个额外的实施方式图示了具有集成气体分配系统的施加器框架的横截面图，所述集成气体分配系统包含嵌入通道。在所示出的实施方式中，施加器框架包括：第一通道353A和353B，仅包含与开口452相交的横向部分；以及第二通道354A和354B，包括横向和竖直部分。若开口452的数量和/或位置不提供足够的覆盖来获得期望的气体分配，这种实施方式可以是有利的。在所示出的实施方式中，所有第一通道353处于相同的z高度，并且所有第二通道354处于相同的z高度。然而，应当理解，在一些实施方式中，仅具有横向部分的第一通道353以及具有横向和竖直部分的第二通道354可以在实质上相同的z高度处形成。
现在参看图5A至图5C，根据一个实施方式图示了支撑施加器152的施加器框架150的横截面图。在图5A中，将施加器142设置到开口452中。施加器142的一部分由阶梯表面456支撑，所述阶梯表面由凹槽451形成。在一个实施方式中，施加器142可以由O形环591或类似物与阶梯表面456分离。在一个实施方式中，由于通过安装硬件施加到施加器142的压力，施加器142可以压缩O形环591。例如，安装硬件可以包括支架590和紧固件(例如，螺栓、销等)592。应当理解，安装硬件可以采取任何形式，并且实施方式不由本文示出的实施方式限制。压缩的密封件591阻隔开口452的上端，并且导致流入通道453A和453B的气体离开开口452的底端到腔室178中。
在一个实施方式中，施加器142的一部分向下延伸到开口452中。施加器142的至少一部分的宽度小于开口452的宽度。因此，间隙G在开口的侧壁459与施加器142的侧壁之间形成。间隙G可以足够提供气体从通道离开开口452的底部的期望流动。在一个实施方式中，施加器142的底表面与施加器框架150的第二主表面458基本上共面。在一个实施方式中，施加器142的底表面延伸经过第二主表面158。在一个实施方式中，施加器142的底表面不离开开口452。
现在参看图5B，根据一个实施方式图示了支撑施加器142并靠近气体分配板596的施加器框架150的横截面图。在一个实施方式中，气体分配板596可以与第二主表面458间隔开。在一个实施方式中，在气体分配板596与第二主表面458之间的空间可能足以在两个部件之间形成等离子体。
在一个实施方式中，气体分配板可以具有开口597，如由第一虚线箭头指出，所述开口完全经过气体分配板以允许气体从第二主表面458流动并且穿过气体分配板596。在一个实施方式中，气体分配板596也可以包括内部气体分配网络，以便将第二气体注入处理容积中。例如，如由第二虚线箭头指出，气体分配板596可以包括多个出口598，以允许将气体分配板内的气室中流动的第二气体注入处理容积中。在一个实施方式中，气体分配板596可以包含任何数量的通道和/或入口和出口。在控制气体流入腔室178中方面，使用施加器框架外部的气体分配板可以提供额外的灵活性。
现在参看图5C，根据一个额外的实施方式图示了支撑施加器的施加器框架150的横截面图。在所示出的实施方式中，施加器框架150包含不具有凹槽的开口452。在这种实施方式中，施加器142的一部分可以由施加器框架150的第一主表面457支撑。例如，密封环591可以与第一主表面457直接接触。应当理解，实施方式不限于支撑施加器142的任何构造。实施方式包括所有构造，其中通道与穿过施加器框架150的开口相交，其中至少部分由施加器142密封开口的一端。
在图6A中，在一系列同心环中将阵列140中的施加器142堆积在一起，所述同心环从基板174的中心向外延伸。然而，实施方式不限于这种构造，并且取决于处理工具100的需要，可以使用任何适合的间隔和/或图案。此外，如上文所描述，实施方式允许具有任何对称横截面的施加器142。由此，可以将针对施加器选择的横截面形状选择为提供增强的堆积效率。
现在参看图6B，根据一个实施方式图示了具有非圆形横截面的施加器142的阵列140的平面图。所示出的实施方式包括施加器142，所述施加器具有六边形横截面。因为每个施加器142的周边可以几乎完美地配合相邻施加器142，使用这种施加器可以允许改进的堆积效率。由此，等离子体的均匀性可以甚至进一步增强，因为可以最小化在每个施加器142之间的间隔。尽管图4B示出共用侧壁表面的相邻施加器142，应当理解实施方式也可以包括非圆形的对称形状的施加器，所述施加器包括在相邻施加器142之间的间隔。
现在参看图6C，根据一个实施方式图示了施加器142的阵列140的额外的平面视图。图4C中的阵列140基本上类似于上文参考图4A描述的阵列140，不同之处在于也包括多个传感器690。多个传感器提供改进的处理监控能力，所述能力可以用于提供对模块化高频源105中的每一个的额外反馈控制。在一个实施方式中，传感器690可以包括一或多个不同的传感器类型690，诸如等离子体密度传感器、等离子体发射传感器、辐射场密度传感器、辐射发射传感器或类似物。跨基板174的表面放置传感器允许在处理腔室100的给定位置处监控辐射场和/或等离子体性质。
根据一个实施方式，每一个施加器142可以与不同的传感器690成对。在这种实施方式中，来自每个传感器690的输出可以用于为相应施加器142提供反馈控制，其中传感器690已经与所述施加器成对。额外实施方式可以包括与多个施加器142成对的每个传感器690。例如，每个传感器690可以为多个施加器142提供反馈控制，其中传感器690邻近所述施加器定位。在又一个实施方式中，来自多个传感器690的反馈可以用作多输入多输出(MIMO)控制系统的一部分。在这种实施方式中，每个施加器142可以基于来自多个传感器690的反馈来调整。例如，与第一施加器142直接相邻的第一传感器690可以被加权以提供对第一施加器142的控制作用，所述控制作用大于由第二传感器690施加在第一施加器142上的控制作用，所述第二传感器与第一传感器690相比距第一施加器142更远。
现在参看图6D，根据一个实施方式图示了在多区域处理器工具100中放置的施加器142的阵列140的额外的平面视图。在一个实施方式中，多区域处理器工具100可以包括任何数量的区域。例如，所示出的实施方式包括区域6751-675n。每个区域675可以经构造为在基板174上执行不同的处理操作，所述基板旋转穿过不同区域675。如图所示，第一阵列1402在区域6752中放置，并且第二阵列140n在区域675n中放置。然而，实施方式可以包括多区域处理工具100，所述多区域处理工具在一或多个不同区域675中具有施加器142的阵列140，这取决于装置的需要。由实施方式提供的等离子体和/或辐射场的空间可调谐密度允许在旋转基板穿过不同区域675时适应旋转基板174的不均匀的径向速度。
在一个实施方式中，振荡器模块106与施加器142的比例可以是1:1(即，每一个施加器142耦合到不同的振荡器模块106)。在额外实施方式中，振荡器模块106与施加器142的比例可以是1:2、1:3、1:4等。例如，在包括两个施加器阵列1402和140n的实施方式中，每个振荡器模块106可以耦合到第一阵列1402中的第一施加器142并且耦合到第二阵列140n中的第二施加器142。
现在参看图7，根据一个实施方式示出了处理工具100的示例性计算机系统760的方块图。在一个实施方式中，计算机系统760耦合到处理工具100，并且控制所述处理工具中的处理。计算机系统760可连接(例如，联网)到局域网(LAN)、内部互联网、外部互联网或因特网中的其它机器。计算机系统760可在客户端-服务器网络环境中的服务器或客户端机器的能力中操作，或者作为在对等(或分布式)网络环境中的对等机器操作。计算机系统760可以是个人计算机(PC)、平板PC、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、移动电话、网络设备、服务器、网络路由器、交换机或桥接器、或者能够(连续或以其它方式)执行指令集的任何机器，所述指令集指定待由机器采取的动作。另外，尽管仅针对计算机系统760示出单个机器，术语“机器”也应被认为包括独立或联合地执行指令集(或多个指令集)以执行本文所描述的方法中的任何一或多种方法的机器(例如，计算机)的任何集合。
计算机系统760可以包括具有上面存储有指令的非瞬时机器可读介质的计算机程序产品、或软件722，所述计算机程序产品或软件可以用于编程计算机系统760(或其它电子装置)，用于根据实施方式执行处理。机器可读介质包括用于将信息存储或传输为可由机器(例如，计算机)读取的形式的任何机制。例如，机器可读(例如，计算机可读)介质包括机器(例如，计算机)可读存储介质(例如，只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存存储器装置等)、机器(例如，计算机)可读传输介质(电气、光学、声学或其它形式的传播信号(例如，红外信号、数字信号等))等。
在一个实施方式中，计算机系统760包括经由总线730彼此通信的系统处理器702、主存储器704(例如，只读存储器(ROM)、闪存存储器、动态随机存取存储器(DRAM)，诸如同步DRAM(SDRAM)或存储器总线DRAM(RDRAM)等)、静态存储器706(例如，闪存存储器、静态随机存取存储器(SRAM)等)和辅存储器718(例如，数据存储装置)。
系统处理器702代表一或多个通用处理装置，诸如微系统处理器、中央处理单元等等。更具体来说，系统处理器可以是复杂指令集计算(CISC)微系统处理器、精简指令集计算(RISC)微系统处理器、超长指令字(VLIW)微系统处理器、实施其它指令集的系统处理器、或实施指令集组合的系统处理器。系统处理器702还可以是一或多个专用处理装置，诸如特定用途集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号系统处理器(DSP)、网络系统处理器或类似物。系统处理器702经构造为执行处理逻辑726，用于执行本文所描述的操作。
计算机系统760可以进一步包括用于与其它装置或机器通信的系统网络接口装置708。计算机系统760也可以包括视频显示单元710(例如，液晶显示器(LCD)、发光二极管显示器(LED)、或阴极射线管(CRT))、字母数字输入装置712(例如，键盘)、光标控制装置714(例如，鼠标)和信号发生装置716(例如，扬声器)。
辅存储器718可以包括上面存储有一或多个指令集(例如，软件722)的机器可存取存储介质731(或更特定地，计算机可读存储介质)，所述指令集体现本文所描述的方法或功能中的任何一或多种方法或功能。软件722在由计算机系统760执行期间也可完全或至少部分驻留在主存储器704内和/或系统处理器702内，主存储器704和系统处理器702也构成机器可读存储介质。软件722可以进一步在网络720上经由系统网络接口装置708传输或接收。
尽管在示例性实施方式中将机器可存取存储介质731图示为单个介质，术语“机器可读存储介质”应被认为包括存储一或多个指令集的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库，和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“机器可读存储介质”也应当被认为包括能够存储或编码用于由机器执行的指令集并且致使机器执行方法中的任何一或多种的任何介质。术语“机器可读存储介质”由此应被认为包括但不限于固态存储器、以及光学和磁性介质。
在以上说明书中，已经描述了特定的示例性实施方式。显而易见的是，在不脱离以下权利要求的范围的情况下对实施方式进行各种修改。由此，将以说明性意义而非限制性意义看待说明书和附图。

Claims (18)

1.一种用于处理腔室的施加器框架，包含：
所述施加器框架的第一主表面；
与所述第一主表面相对的所述施加器框架的第二主表面；
到所述第一主表面中的凹槽，
通孔，其中所述通孔从所述凹槽的底部延伸到所述第二主表面，其中所述凹槽基本上与所述通孔同心，并且所述凹槽的直径大于所述通孔的直径；以及
嵌入所述施加器框架中的横向通道，其中所述横向通道与所述通孔的侧壁相交。
2.如权利要求1所述的施加器框架，所述施加器框架进一步包含多个横向通道。
3.如权利要求2所述的施加器框架，其中所述多个横向通道在所述施加器框架内的一个以上的z高度处形成。
4.如权利要求2所述的施加器框架，其中所述横向通道的两个或更多个与所述通孔相交。
5.如权利要求2所述的施加器框架，其中所述横向通道中的至少一个与延伸到所述第二主表面的竖直通道相交。
6.如权利要求1所述的施加器框架，其中所述施加器框架是用于处理腔室的盖或用于处理腔室的侧壁。
7.如权利要求1所述的施加器框架，其中所述施加器框架包含电气接地层。
8.如权利要求1所述的施加器框架，其中所述施加器框架包含多个层。
9.一种处理工具，包含：
处理腔室；
吸盘，用于支撑所述处理腔室中的基板；
施加器框架，形成所述处理腔室的一部分，其中所述施加器框架包含：
第一主表面；
第二主表面，与所述第一主表面相对；
多个通孔，其中所述通孔完全穿过所述施加器框架延伸；以及
嵌入所述施加器框架中的多个横向通道，其中所述横向通道中的一或多个与所述通孔中的至少一个相交；以及
模块化高频发射源，包含：
多个高频发射模块，其中每个高频发射模块包含：
振荡器模块；
放大模块，其中所述放大模块耦合到所述振荡器模块；以及
施加器，其中所述施加器耦合到所述放大模块，并且其中所述施加器密封所述施加器框架中的所述通孔中的一个的一端。
10.如权利要求9所述的处理工具，其中所述施加器中的每个通过压缩密封环来密封穿过所述施加器框架的所述通孔中的一个。
11.如权利要求10所述的处理工具，其中所述施加器框架进一步包含：
多个凹槽，其中每个凹槽基本上与所述通孔中的一个同心，并且其中所述密封环置于由所述凹槽中的一个限定的阶梯表面上。
12.如权利要求9所述的处理工具，其中所述多个横向通道流体地耦合到一或多个气源。
13.如权利要求9所述的处理工具，其中所述施加器框架是所述处理腔室的侧壁或所述处理腔室的盖。
14.如权利要求9所述的处理工具，其中所述施加器框架包含电气接地层。
15.如权利要求9所述的处理工具，所述处理工具进一步包含靠近所述施加器框架的所述第二主表面的气体分配板。
16.一种气体分配组件，包含：
施加器框架，其中所述施加器框架包含：
第一主表面；
第二主表面，与所述第一主表面相对；
多个通孔，其中所述通孔完全穿过所述施加器框架延伸；以及
嵌入所述施加器框架中的多个横向通道，其中所述横向通道与所述通孔中的至少一个相交；以及
多个施加器，其中每个施加器密封所述多个通孔中的一个的第一端。
17.如权利要求16所述的气体分配组件，其中所述施加器中的每个通过压缩密封环来密封穿过所述施加器框架的所述通孔中的一个。
18.如权利要求17所述的气体分配组件，其中所述施加器框架进一步包含：
多个凹槽，其中每个凹槽基本上与所述通孔中的一个同心，并且其中所述密封环置于由所述凹槽中的一个限定的阶梯表面上。
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