CN114182225A - 用于等离子体设备的基座组件 - Google Patents

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Abstract

用于反应器系统的基座组件可以提供各种等离子体控制益处。根据各种实施例，基座组件包括主体、加热器元件、第一电极和第二电极。主体可以具有顶表面、侧表面和底表面，其中顶表面是衬底支撑表面。加热器元件可以嵌入主体内。第一和第二电极也可以嵌入基座组件的主体内，第一电极设置在加热器元件和主体的顶表面之间。第二电极通常可以靠近侧表面和底表面中的至少一个设置。

Description

用于等离子体设备的基座组件
技术领域
本发明总体涉及具有基座组件的半导体处理或反应器系统，尤其涉及具有便于等离子体控制的基座组件的电容耦合反应器系统。
背景技术
反应室可用于处理其中的衬底(例如在半导体衬底上沉积各种材料层)。例如，可以将衬底放置在反应室内的基座上，并且可以将衬底和基座中的一个或两个加热到期望的温度设定点。在示例衬底处理过程中，一种或多种反应物气体可以通过加热的衬底，导致在衬底表面上沉积材料薄膜。在随后的沉积、掺杂、光刻、蚀刻和其他过程中，这些层可以制成集成电路。
半导体处理通常包括等离子体处理(例如等离子体清洁、等离子体蚀刻或等离子体增强沉积)。等离子体处理通常包括产生一种或多种反应物气体的等离子体，该等离子体有助于清洁、膜沉积和/或蚀刻。然而，常规的等离子体设备经常导致在反应室内不希望的位置无意中产生寄生等离子体。这种寄生等离子体可能具有各种不利影响，例如沉积膜的厚度均匀性降低和/或反应器表面/壁上的膜残留物沉积。
发明内容
提供本发明内容是为了以简化形式介绍一些概念。这些概念在以下公开的示例实施例的详细描述中被进一步详细描述。该发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
根据各种实施例，本文公开了一种用于反应器系统的基座组件。根据各种实施例，基座组件包括主体、加热器元件、第一电极和第二电极。主体可以具有顶表面、侧表面和底表面，其中顶表面是衬底支撑面。加热器元件可以嵌入主体内。第一和第二电极也可以嵌入基座组件的主体内，第一电极设置在加热器元件和主体的顶表面之间。第二电极通常可以靠近侧表面和底表面中的至少一个设置。
在各种实施例中，第二电极包括网状材料。基座组件的主体的块体材料可以是陶瓷材料。根据各种实施例，第二电极配置为电接地以抑制侧表面和底表面中的至少一个周围的寄生等离子体，而第一电极配置为在顶表面上方可操作地产生处理等离子体。第二电极可以靠近底面延伸，使得加热器元件设置在第一电极和第二电极之间。
根据各种实施例，本文还公开了一种包括电容耦合等离子体配置的反应器系统。反应器系统可以包括基座组件和壳体。基座组件可以包括上述特征，并且壳体可以包括上部和下部。壳体还可以限定室，基座组件设置在该室中。基座组件的主体通常可以将室分成上室和下室，上室限定在壳体的上部和基座组件主体的顶表面之间，下室限定在基座组件主体的底表面和壳体的下部之间。反应器系统还可以包括设置在基座组件主体的顶表面上方的第三电极。
反应器系统还可以包括以RF功率电耦合的RF发生器，其向第一电极和第三电极中的一个提供通信，而第一电极和第三电极中的另一个电接地，从而在第一电极和第三电极之间可操作地产生电场，以在基座组件主体的顶表面上方产生处理等离子体。根据各种实施例，第二电极电接地以可操作地抑制侧表面和底表面中的至少一个周围的寄生等离子体。第三电极可以与壳体的下部电绝缘。在各种实施例中，RF发生器是第一RF发生器，反应器系统还包括第二RF发生器。第一电极可以包括第一区域和第二区域，并且第一RF发生器可以RF功率电耦合，提供与第一区域的通信，第二RF发生器可以RF功率单独电耦合，提供与第二区域的通信。
在各种实施例中，第二电极靠近底表面延伸，使得加热器元件设置在第一电极和第二电极之间。在这样的配置中，反应器系统还包括以RF功率电耦合的RF发生器，其向第二电极提供通信，壳体的下部电接地，从而在第二电极和壳体的下部之间可操作地产生电场，以在基座组件的主体的底表面下方产生清洁等离子体。在各种实施例中，RF发生器是第一RF发生器，反应器系统还包括第二RF发生器。根据各种实施例，第二电极包括第一区域和第二区域。根据各种实施例，第一RF发生器以RF功率电耦合，提供与第一区域的通信，第二RF发生器以RF功率单独电耦合，提供与第二区域的通信。
在各种实施例中，反应器系统包括设置在基座组件主体的底表面下方的下室中的金属板，其中金属板包括与壳体的下部电绝缘的第四电极。陶瓷绝缘体可以设置在金属板和壳体的下部之间。反应器系统可以包括以RF功率电耦合的RF发生器，其向第二电极和第四电极中的一个提供通信，第二电极和第四电极中的另一个电接地，从而在第二电极和第四电极之间可操作地产生电场，以在基座组件主体的底表面下方产生清洁等离子体。金属板可以包括突出表面、挤压表面和锥形挤压表面中的至少一个。在各种实施例中，基座组件的块体材料是金属(例如金属材料)。
根据各种实施例，本文还公开了一种电容耦合等离子体设备。如上所述，电容耦合等离子体设备可以包括基座组件、壳体和第三电极。电容耦合等离子体设备还可以包括以RF功率电耦合的RF发生器，其向第二电极提供通信，壳体的下部电接地，从而在第二电极和壳体的下部之间可操作地产生电场，以在基座组件主体的底表面下方产生清洁等离子体。
为了总结本公开和相对于现有技术实现的优点，本公开的某些目的和优点已经在上文进行了描述。当然，应当理解，根据本公开的任何特定实施例，不一定可以实现所有这些目的或优点。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本文公开的实施例可以实现或优化本文教导或建议的一个优点或一组优点的方式来实施，而不一定实现本文教导或建议的其他目的或优点。
所有这些实施例都在本公开的范围内。参考附图，通过下面对某些实施例的详细描述，这些及其他实施例对于本领域技术人员来说将变得显而易见，本公开不限于所讨论的任何特定实施例。
附图说明
虽然说明书以权利要求书结束，权利要求书特别指出并清楚地要求保护被认为是本公开的实施例的内容，但当结合附图阅读时，从本公开实施例的某些示例的描述中，可以更容易地确定本公开的实施例的优点。所有附图中具有相同元件编号的元件是相同的。
图1是根据各种实施例的示例性反应器系统的示意图；
图2A是根据各种实施例的具有设置在较低位置的基座的示例性反应室的示意图；
图2B是根据各种实施例的具有设置在升高位置的基座的示例性反应室的示意图；
图3A是根据各种实施例的具有加热器元件和电极的基座组件的示意性剖视图；
图3B是根据各种实施例的具有基座组件和电容耦合等离子体配置的反应器系统的示意性截面图；
图4A是根据各种实施例的具有加热器元件、第一电极和第二电极的基座组件的示意性剖视图；
图4B是根据各种实施例的具有加热器元件、第一电极和第二电极的基座组件的示意性剖视图；
图5A是根据各种实施例的具有基座组件的反应器系统的示意性截面图，该基座组件具有配置为可操作地抑制寄生等离子体的第二电极；
图5B是根据各种实施例的反应器系统的示意性剖视图，其具有基座组件和用于在基座组件下方产生等离子体的电容耦合等离子体配置；
图6是根据各种实施例的反应器系统的示意性剖视图，其具有基座组件、金属板和用于在基座组件下方产生等离子体的电容耦合等离子体配置；
图7A、7B和7C是根据各种实施例的反应器系统的金属板的各种实施方式的各种表面特征的示意性剖视图；
图8是根据各种实施例的反应器系统的示意性剖视图，其具有基座组件和用于在基座组件下方产生多个等离子体区域的多区域电容耦合等离子体配置；以及
图9是根据各种实施例的反应器系统的示意性剖视图，其具有基座组件和用于在基座组件上方产生多个等离子体区域的多区域电容耦合等离子体配置。
具体实施方式
尽管下面公开了某些实施例和示例，但本领域技术人员将会理解，本公开超出了具体公开的实施例和/或本公开的用途及其明显的修改和等同物。因此，意图是本公开的范围不应被本文描述的特定实施例所限制。
本文呈现的图示不意味着是任何特定材料、设备、结构或装置的实际视图，而仅仅是用于描述本公开的实施例的表示。
如本文所用，术语“衬底”可以指可以使用的任何底层材料，或者可以在其上形成器件、电路或薄膜的材料。
如本文所用，术语“原子层沉积”(ALD)可以指气相沉积过程，其中沉积循环优选多个连续的沉积循环在处理室中进行。通常，在每个循环期间，前体被化学吸附到沉积表面(例如衬底表面或先前沉积的底层表面，例如来自先前ALD循环的材料)，形成不容易与另外的前体反应(即自限制反应)的单层或亚单层。此后，如果需要，可以随后将反应物(例如另一种前体或反应物气体)引入处理室，用于将化学吸附的前体转化为沉积表面上的所需材料。通常，该反应物能够与前体进一步反应。此外，在每个循环期间还可以利用吹扫步骤来从处理室中移除过量的前体和/或在化学吸附的前体转化之后从处理室中移除过量的反应物和/或反应副产物。此外，本文中使用的术语“原子层沉积”还意味着包括由相关术语指定的过程，例如“化学气相原子层沉积”、“原子层外延”(ALE)、分子束外延(MBE)、气源MBE或有机金属MBE，以及当用前体成分、反应物气体和吹扫(例如惰性载体)气体的交替脉冲执行时的化学束外延。
如本文所用，术语“化学气相沉积”(CVD)可以指其中衬底暴露于一种或多种挥发性前体的任何过程，所述挥发性前体在衬底表面上反应和/或分解以产生期望的沉积。
如本文所用，术语“膜”和“薄膜”可以指通过本文公开的方法沉积的任何连续或非连续结构和材料。例如，“膜”和“薄膜”可以包括2D材料、纳米棒、纳米管或纳米粒子，或者甚至部分或全部分子层或部分或全部原子层或原子和/或分子簇。“膜”和“薄膜”可包括具有销孔的材料或层，但仍至少部分连续。
如本文所用，术语“污染物”可以指设置在反应室内的任何不需要的材料，其可以影响设置在反应室内的衬底的纯度。术语“污染物”可以指但不限于设置在反应室内的不需要的沉积物、金属和非金属颗粒、杂质、寄生等离子体和废物。
根据各种实施例，本文公开了一种通常配置成便于等离子体控制的反应器系统的基座组件。在各种实施例中，反应器系统是等离子体设备，基座组件包括一个或多个电极，其影响等离子体产生，以便抑制反应室内的寄生等离子体。如下文更详细描述，术语“寄生等离子体”是指对衬底处理有不利影响的等离子体。例如，“寄生等离子体”可以指在反应室内不希望的位置或区域产生的等离子体，比如基座下方或侧面。在各种实施例中，本文公开的基座组件和相关的反应器系统通常配置成便于电容耦合等离子体的控制，如下面更详细描述。
用于ALD、CVD等的反应器系统可用于多种应用，包括在衬底表面上沉积和蚀刻材料。在各种实施例中，参考图1，反应器系统50可以包括反应室4、在处理过程中保持衬底30的基座6、将一种或多种反应物分配到衬底30表面的流体分配系统8(例如喷头)、一种或多种反应物源10、12和/或载体和/或吹扫气体源14，其通过管线16-20和阀或控制器22-26流体联接到反应室4。系统50还可以包括与反应室4流体联接的真空源28。
如下文更详细描述，本公开的各种细节和实施例可以用在配置用于多种沉积过程的反应室中，包括但不限于ALD、CVD、金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)、物理气相沉积(PVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和等离子体蚀刻。本公开的实施例也可以用于配置用于用反应性前体处理衬底的反应室中，其也可以包括蚀刻过程，例如反应性离子蚀刻(RIE)、电容耦合等离子体蚀刻(CCP)和电子回旋共振蚀刻(ECR)。在各种实施例中，反应器系统具有等离子体配置，例如电容耦合等离子体配置，其利用向反应室内的气氛施加射频(RF)功率来产生等离子体。因此，反应器系统可以是电容耦合等离子体反应器(本文也称为电容耦合等离子体设备)，如下面参考图3B开始更详细描述。
转向图2A和2B，本公开的实施例可包括可用于在反应器系统100内处理衬底的反应器系统和方法。在各种实施例中，反应器系统100可以包括用于处理衬底的反应室110。在各种实施例中，反应室110可以包括反应空间112(即上室)，其可以配置用于处理一个或多个衬底，和/或下室空间114(即下室)。下室空间114可以配置用于从反应室装载和卸载衬底，和/或用于在下室空间114和反应空间112之间提供压差。
在各种实施例中，反应空间112和下室空间114可以由设置在反应室110中的基座130分开。在各种实施例中，反应空间112和下室空间114可以基本彼此流体分离或隔离。例如，基座130可以通过在基座130和设置在基座130的基座外边缘132附近的反应室110的室侧壁111之间形成至少部分密封(即至少限制流体流动)来流体分离反应空间112和下室空间114。也就是说，基座130和室侧壁111之间的空间108可以最小化或消除，使得基座130和室侧壁111之间很少或没有流体运动。
在各种实施例中，为了防止或减少基座130和室侧壁111之间的流体流动，一个或多个密封构件(例如密封构件129)可以从基座130(例如从基座外边缘132)和/或从反应室110的室侧壁111延伸到另一个，从而在基座130和室侧壁111之间产生至少部分密封(即限制或防止流体流动)。反应空间112与下室空间114的至少部分密封可能是期望的，以防止或减少在衬底150的处理中使用的前体气体和/或其他流体进入和/或接触反应室110的下室空间114。例如，用于在反应空间中处理衬底的前体气体可以包括腐蚀性沉积前体，其可以接触下室空间114，产生不想要的沉积物/污染物/颗粒，它们又可被重新引入反应空间112，从而为设置在反应空间中的衬底提供污染源。
在各种实施例中，尽管在基座130和反应室110的室侧壁111之间延伸的密封构件129，和/或通过基座130和反应室110的室侧壁111之间的直接接触形成的至少部分密封，可以限制或基本防止反应空间112和下室空间114之间通过空间108的流体连通，但少量前体气体仍可能通过扩散进入下室空间114，这可能导致反应器系统的反应室的下室中可能的腐蚀、不希望的沉积和污染物。
在各种实施例中，基座130可以包括一个或多个销孔137。每个销孔137可以从基座130的顶表面(例如衬底150可以设置在其上以进行处理的衬底支撑表面135)跨越基座130到达基座130的底表面136。基座顶表面(例如衬底支撑表面135)可以是基座130靠近反应室110的反应空间112的表面。基座底表面136可以是基座130靠近反应室110的下室空间114的表面。在销孔137中没有设置提升销的情况下，反应空间112和下室空间114可以通过销孔137彼此流体连通。也就是说，销孔137可以与反应空间112和下室空间114流体连通。
提升销140(或其他类似物体)可以设置在每个销孔137中。每个提升销可以包括提升销主体，其配置成当设置在销孔137中时横跨销孔137的至少一部分。提升销主体可以包括与销孔137的横截面形状互补的横截面形状。在各种实施例中，每个提升销的销顶表面可以配置为接触衬底150，以相对于基座130移动衬底150。例如，提升销140可以导致衬底150相对于基座130向上或向下移动(即增加或减少衬底150和基座130之间的空间)。将衬底设置在提升销上可以有助于从反应室装载或卸载衬底，例如通过室侧壁中的开口(例如开口98)。
如所讨论，衬底150和基座130可以相对于彼此移动。例如，在各种实施例中，一个或多个提升销140可以配置成允许衬底150从基座130分离，并且允许衬底150放置成与基座130接触(即被其支撑)。在各种实施例中，基座130可以例如经由基座升降机104向上或向下移动，使得基座130相对于衬底150移动。在各种实施例中，提升销140可以例如通过提升销升降机/平台142向上或向下移动，使得衬底150相对于基座130移动。在各种实施例中，基座130和/或提升销140可以是静止的，而另一个是移动的。在各种实施例中，基座130和/或提升销140可以配置成相对于另一个移动。
在各种实施例中，反应器系统可以包括基座(例如基座130)。衬底(例如衬底150)可以直接设置在基座的顶部(例如基座130的衬底支撑表面135上)用于处理。在各种实施例中，基座的顶表面可以设置在与衬底支撑表面135相同的平面上。在各种实施例中，衬底支撑表面可以凹陷到基座中，使得在基座的顶表面中有凹部。包括衬底支撑表面135的凹部可以包括的高度使得衬底150的高度的至少一部分设置在凹部中。凹部可以包括的高度使得当衬底设置在衬底支撑表面上和凹部内时，衬底的顶表面与基座的顶表面齐平。
在各种实施例中，一旦衬底150设置在提升销140上，基座130可以从装载位置103移动到处理位置106，在这种移动过程中接收衬底150。在这样的实施例中，提升销140的销顶端和/或销头或顶表面可被销孔137接收，因此衬底150可以直接接触基座130。在各种实施例中，一旦衬底150设置在提升销140上，提升销140可以向下移动到基座130中，使得衬底150被基座130接收(即使得衬底150搁置在衬底支撑表面135上)。作为响应，销顶端可以与衬底支撑表面135齐平和/或低于其。衬底150可以随后在反应室内被处理。
在各种实施例中，参考图3A，基座组件330设置有加热器元件339和嵌入基座组件330的主体335内的第一电极331。基座组件330可以与上面参照图1、2A和2B描述的基座6、130相同或相似，或者基座组件330可以至少包括前述基座6、130的一些或全部特征。通常，根据各种实施例，基座组件330的主体335包括用于支撑衬底的顶表面336(本文也称为衬底支撑表面)、侧表面337和底表面338。第一电极331通常可以设置在加热器元件339和顶表面336之间的主体335内。如下文更详细描述，第一电极331通常可以配置为作为电容耦合电路的一个电极来操作。
如本文所用，当电极被称为耦合到或嵌入在部件内时，电极可以占据、跨越或通常可以靠近所述部件的至少某个部分设置。因此，包括一个或多个电极的反应器系统可以包括耦合到或包含在反应器系统的部段、片段或部分中的多个电极。在各种实施例中，电极可以跨越基座的不同部分和/或基座的衬底支撑表面的不同部分，或者设置在这些不同部分处或附近。电极可以沿着同一平面(例如接近、邻近、平行和/或邻接衬底的衬底支撑表面的平面)跨越。电极可以设置在基座内，使得电极沿着跨越的平面距离基座主体内的基座的衬底支撑表面约0.1厘米(cm)(其中“约”在本文中是指正负0.05cm)。
在各种实施例中，并参考图3B，反应器系统300设置有来自图3A的基座组件330和通常限定基座组件330设置在其内的反应空间或室的壳体310。反应器系统300可以与上面参照图1、2A和2B描述的反应器系统50、100相同或相似，或者反应器系统300可以至少包括前述反应器系统50、100的一些或全部特征。例如，尽管为了避免模糊描绘的各个方面，在剩余的图中没有示出衬底，但在操作中，衬底将由基座组件支撑。根据各种实施例，基座组件330的主体335通常将室分成上室312和下室314，上室312限定在壳体310的上部316和基座组件330的主体335的顶表面336之间，下室314限定在基座组件330的主体335的底表面338和壳体310的下部318之间。
在各种实施例中，基座组件330的主体335包括陶瓷材料。换句话说，基座组件330的主体335的块体材料可以是陶瓷材料。例如，基座组件330的主体335的材料可以选自包括氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、碳化硅(SiC)、氧化钇(Y2O3)和氮化硼(BN)等的材料组。在各种实施例中，本公开的基座组件的主体的材料选自由氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、碳化硅(SiC)、氧化钇(Y2O3)和氮化硼(BN)构成的材料组。本文公开的电极可以由金属材料制成。例如，电极的材料可以选自包括钼(Mo)、钨(W)、镍(Ni)、铬(Cr)、钽(Ta)和硅(Si)等的材料组。在各种实施例中，本公开的电极的材料选自由钼(Mo)、钨(W)、镍(Ni)、铬(Cr)、钽(Ta)和硅(Si)构成的材料组。
反应器系统300可以包括两个电路元件342、344，它们分别耦合到反应器系统300的两个部件，以便在两个部件之间的气氛中可操作地产生等离子体。图3B总体描绘了在基座组件330的顶表面336上方(例如在上室312内)产生处理等离子体322。如上所述，寄生等离子体325可能在壳体310内的不同位置不期望地产生，并且该寄生等离子体325可能对衬底处理具有不同的负面影响。例如，寄生等离子体325可以在基座组件的主体335的侧面和/或下方产生。例如，寄生等离子体325可能响应于至/自加热器元件和/或第一电极的有线电功率传输而无意中产生。也就是说，延伸穿过基座组件330至和自第一电极331和/或加热器元件339的导线可以产生促进产生寄生等离子体325的电场。因此，图3B可以描绘本公开旨在减轻的处理条件。
如下面更详细描述，并且暂时参考图4A、4B、5A和5B，基座组件430A、430B可以包括嵌入主体335内靠近侧表面337和底表面338中的至少一个的第二电极432，并且该第二电极432可以配置为提供各种等离子体控制益处。例如，嵌入基座组件主体内的第二电极432可以1)电接地且因此可以配置为可操作地抑制寄生等离子体325(图3B)和/或2)第二电极432可以用于在基座组件主体的下方或侧面(例如在下室314内)产生清洁等离子体324。基座组件中具有两个电极的这种配置及其各种益处将在下面参考图4A开始更详细地描述。
返回参考图3B，提供了处理等离子体322的更多细节。如上所述，第一电极331可以设置在基座组件330的主体335的顶表面336附近，另一个电极(本文称为第三电极)可以设置在基座组件的主体335的顶表面336上方。例如，第三电极可以耦合到或嵌入壳体310的上部316内。为了简化图3B的示意图，上部316通常示出为电连接到电路元件344，但在实践中，该电路元件344可以耦合到嵌入在该上部316内的电极或者耦合到上室312内的上部316。在各种实施例中，上部316是第三电极，电绝缘体317可以设置在上部316和壳体310的剩余部段/部分之间，从而使得第三电极能够与壳体310的剩余部分电绝缘。如本文所用，本文公开的电绝缘部分的材料可以选自包括氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)和碳化硅(SiC)等的材料组。在各种实施例中，本公开的电绝缘部分的材料选自由氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)和碳化硅(SiC)构成的材料组。
在各种实施例中，术语“电路元件”342、344通常指电连接到相对电极并配置成产生电容耦合等离子体的导线和其他电路。换句话说，电路元件可以包括用于电流流至/流自电极的装置。一对电极的电路元件中的一个或两个可以电接地。在各种实施例中，电路元件中的一个(例如电路元件342)包括射频(RF)发生器345，并且另一个电路元件(例如电路元件344)电接地，因此可操作地使得能够在电极之间产生电场，从而产生等离子体。因此，反应器系统300可以包括以RF功率电耦合的RF发生器，其向第一电极331和第三电极中的一个(例如上部316)提供通信，第一电极3331和第三电极中的另一个电接地，从而能够在上室312内产生处理等离子体322。
在各种实施例中，电路元件可以包括可调谐电路，其配置为提供可调节的电流，从而能够调谐得到的电容耦合等离子体。例如，在衬底处理期间(例如在原子层沉积、化学气相沉积(CVD)等期间)，当电子在电极之间行进时，可以在电极之间形成电场，并且可以控制和调谐这些电场，以便提供期望的等离子体产生参数。
在各种实施例中，参考图4A，基座组件430A包括嵌入基座组件430A的主体335内的第二电极432。第二电极432可以是实心板/面板，或者第二电极可以包括网状材料或者可以具有网状配置。换句话说，第二电极432可以具有靠近基座组件主体的底表面和/或侧表面设置的网状结构。如图4A所示，第二电极432可以沿着基座组件430A的主体335的底表面338延伸。因此，加热器元件339可以设置在第一电极331和第二电极432之间。如图4B所示，基座组件430B可以具有沿着主体335的侧表面337设置的第二电极432。在各种实施例中，第二电极432嵌入主体335内，以便沿着底表面338和侧表面337并靠近它们延伸。
在各种实施例中，参考图5A和5B，提供了将第二电极432结合到基座组件中的各种益处。虽然在图5A和5B的反应器系统500A、500B中示出了具有靠近底表面338的第二电极的图4A的基座组件430A，但具有靠近侧表面337设置的第二电极的图4B的基座组件430B也可以在反应器系统500A、500B中实现。如上所述，第二电极432可以提供各种益处，包括减轻寄生等离子体和促进清洁等离子体的产生。图5A示出了根据各种实施例的具有配置为提供寄生等离子体减轻益处的第二电极432的反应器系统500A，而图5B示出了根据各种实施例的具有配置为提供清洁等离子体益处的第二电极的反应器系统500B。这些配置并不相互排斥，因此反应器系统500A、500B可以配置成根据多种模式操作，例如寄生等离子体抑制模式和清洁等离子体模式。
在各种实施例中，参考图5A，第二电极432配置成经由电路元件544电接地。因此，第二电极432可以电接地，以抑制基座组件的主体的底表面和侧表面中的至少一个周围的寄生等离子体。在各种实施例中，第二电极432的这种电接地可以有助于将等离子体产生隔离到上室312(即图3B的处理等离子体322)。例如，第二电极432可以配置为降低基座组件430A特别是加热器元件339的表面电势，以抑制寄生等离子体。因此，基座组件430A的表面电势降低，该表面电势通常会作为RF功率、加热器功率或其它至/自基座组件430A的电力通信的副产物而产生。也就是说，在第二电极432电接地的情况下，来自加热器元件539的加热器功率和ESC电压被切断，并且加热器元件的电势降低(例如变为零)。当陶瓷加热器的表面电势降低时，寄生等离子体被减轻。
在各种实施例中，参考图5B，反应器系统500B包括电路元件542、544，其中一个电路元件包括RF发生器545。在各种实施例中，反应器系统500B包括设置在基座组件430A的主体335的底表面338下方的另一电极(本文称为第四电极)。例如，第四电极可以耦合到、嵌入或通常设置在壳体310的下部318的下表面附近。为了简单起见，壳体310的下部318通常示出为电连接到电路元件544，但在实践中，该电路元件544可以耦合到嵌入在该下部318内的电极或者耦合到下室314内的下部318(例如参见图6)。在各种实施例中，在壳体310的下部318是第四电极的情况下，电绝缘材料可以设置在下部318和壳体310的剩余部段/部分之间，从而使得第四电极能够与壳体310的剩余部分电绝缘。
电路元件542之一的RF发生器545可以耦合到第二电极和第四电极之一，而第二电极和第四电极中的另一个电接地。这种配置能够在下室314中产生清洁等离子体324。根据各种益处，清洁等离子体324可以配置成能够快速清洁/蚀刻下室314，从而允许反应器系统500B从反应器的该区域快速去除膜残余物或其他污染物，从而提高常规反应器的产量(清洁反应器的该区域可能需要更长时间)。因此，本文公开了一种清洁反应器的方法，包括使用相对的电极在下室中激活清洁等离子体的产生，一个电极设置在基座的下区域中，另一个电极设置在限定下室的壳体的下部附近。例如，第一电路元件542的RF发生器545以RF功率电耦合，向第二电极432提供通信，壳体310的下部318电接地，从而在第二电极432和壳体310的下部318之间可操作地产生电场，以在基座组件430A的主体335的底表面338下方产生清洁等离子体324。
在各种实施例中，参考图6，反应器系统600的第四电极可以是金属板650，其邻近壳体310的下部318设置在下室314中。也就是说，金属板650可以设置在基座组件430A的底表面338下方，使得在金属板650和基座组件430A的底表面338之间限定间隙，其中可以产生清洁等离子体324。金属板650的材料可以选自包括铝(Al)、不锈钢、钛(Ti)和硅(Si)等的材料组。在各种实施例中，金属板650的材料可以选自由铝(Al)、不锈钢、钛(Ti)和硅(Si)构成的材料组。
在各种实施例中，第一电路元件642的RF发生器645可以RF功率电耦合，向第二电极432和第四电极(例如金属板650)之一提供通信，第二电极432和第四电极(例如金属板650)中的另一个电接地，从而在第二电极432和第四电极之间可操作地产生电场以产生清洁等离子体324。在各种实施例中，反应器系统600可包括金属板650和壳体310的下部318之间的电绝缘层655，以将金属板650与壳体310电绝缘。该电绝缘层655可以是陶瓷绝缘体。
在第四电极是金属板650的情况下，基座组件的主体可以包括金属材料(而不是陶瓷材料)。换句话说，基座组件主体的块体材料可以是金属材料。例如，基座组件主体的材料可以选自包括铝(Al)、不锈钢和钛(Ti)等的材料组。在各种实施例中，本公开的基座组件的主体的材料选自由铝(Al)、不锈钢和钛(Ti)构成的材料组。
在各种实施例中，参考图7A、7B和7C，提供了金属板650的各种实施方式的各种表面特征。在各种实施例中，金属板650的上表面具有一系列或图案的突起(图7A)，以促进产生清洁等离子体324。换句话说，金属板650可以具有突出的表面。在各种实施例中，金属板650的上表面具有一系列或图案的凹部(图7B和7C)。凹部可以由圆柱形或直的侧壁限定，使得凹部具有平坦底部(图7B)，因此金属板650可以具有挤压表面。在各种实施例中，凹部可以是圆锥形的，使得限定凹部的侧壁是锥形/倾斜的，因此金属板650可以具有圆锥形挤压表面。
在各种实施例中，参考图8，反应器系统800包括用于产生清洁等离子体824A、824B的多个区域的多区域电极配置。反应器系统800可以包括两个RF发生器，例如第一电路元件842A的第一RF发生器845A和第二电路元件842B的第二RF发生器845B。第二电极可以包括第一区域832A和第二区域832B。第一RF发生器845A可以RF功率电耦合，提供与第二电极的第一区域832A的通信，第二RF发生器845B可以RF功率单独电耦合，提供与第二电极的第二区域832B的通信。各个RF功率发生器可被单独控制以提供不同的电场，从而调谐清洁等离子体。因此，在该配置中，可以产生多个清洁等离子区域。例如，清洁等离子体的第一区域824A可以在第二电极的第一区域832A和第四电极(例如壳体310的下部318，其可以通过电路元件844电接地)之间产生，而清洁等离子体的第二区域824B可以在第二电极的第二区域832B和第四电极之间产生。
在各种实施例中，第二电极的第一区域832A可以位于或靠近基座组件的主体的下区域的外部(即边缘)部分，第二电极的第二区域832B可以位于或靠近基座的内部(即中心)部分。作为另一示例，基座可被分成象限或部分，并且第二电极的区域可以设置在或靠近基座的每个象限或部分，或者可以沿其延伸。每个电极区域可以单独耦合到其自身电路元件(例如RF发生器)。
在各种实施例中，参考图9，反应器系统900包括用于产生多个处理等离子体区域922A、922B的多区域电极配置。反应器系统900可以包括两个RF发生器，例如第一电路元件942A的第一RF发生器945A和第二电路元件942B的第二RF发生器945B。第一电极可以包括第一区域931A和第二区域931B。第一RF发生器945A可以RF功率电耦合，提供与第一电极的第一区域931A的通信，第二RF发生器945B可以RF功率单独电耦合，提供与第一电极的第二区域931B的通信。各个RF功率发生器可被单独控制以提供不同的电场，从而调谐处理等离子体。因此，在该配置中，可以产生多个处理等离子体区域。例如，可以在第一电极的第一区域921A和第三电极(例如壳体310的上部316，其可以通过电路元件944A电接地)之间产生处理等离子体的第一区域922A，而可以在第一电极的第二区域931B和第三电极之间产生处理等离子体的第二区域922B。
在各种实施例中，第一电极的第一区域931A可以位于或靠近基座组件的主体的上区域的外部(即边缘)部分，第一电极的第二区域931B可以位于或靠近基座的内部(即中心)部分。作为另一示例，基座可被分成象限或部分，第一电极的区域可以设置在或靠近基座的每个象限或部分，或者可以沿其延伸。每个电极区域可以单独耦合到其自身电路元件(例如RF发生器)。在各种实施例中，反应器系统900还包括另一电路元件944B，其配置为将第二电极932电接地，从而提供在产生处理等离子体区域期间减少寄生等离子体的前述益处。
本文已经参照特定实施例描述了益处、其他优点和问题的解决方案。然而，益处、优点、问题的解决方案以及可能导致任何益处、优点或解决方案出现或变得更加显著的任何元素不应被解释为本公开的关键的、必需的或必要的特征或元素。
在整个说明书中，对特征、优点或类似语言的引用并不意味着可以通过本公开实现的所有特征和优点应该在本发明的任何单个实施例中。相反，涉及特征和优点的语言被理解为是指结合实施例描述的特定特征、优点或特性包括在本文公开的主题的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中，对特征和优点的讨论以及类似的语言可以但不一定指的是相同的实施例。
此外，本公开的所描述的特征、优点和特性可以任何合适的方式结合在一个或多个实施例中。相关领域的技术人员将认识到，可以在没有特定实施例的一个或多个特定特征或优点的情况下实践本申请的主题。在其他情况下，在某些实施例中可以认识到可能不存在于本公开的所有实施例中的附加特征和优点。此外，在一些情况下，没有详细示出或描述公知的结构、材料或操作，以避免模糊本公开的主题的各方面。任何权利要求要素都不旨在援引35U.S.C.112(f)，除非该要素使用短语“用于…的装置”明确陈述。
除了所附权利要求之外，本公开的范围不受任何限制，在所附权利要求中，除非明确说明，否则单数形式的元件并不意味着“一个且仅一个”，而是“一个或多个”。应当理解，除非特别说明，否则“一”、“一个”和/或“该”可以包括一个或多于一个，并且对单数项的引用也可以包括复数项。此外，术语“多个”可以定义为“至少两个”。如本文所用，当与项目列表一起使用时，短语“至少一个”意味着可以使用一个或多个所列项目的不同组合，并且可能只需要列表中的一个项目。项目可以是特定的对象、事物或类别。此外，当在权利要求中使用类似于“A、B和C中的至少一个”的短语时，意图将该短语解释为意味着在一实施例中可以单独存在A，在一实施例中可以单独存在B，在一实施例中可以单独存在C，或者元素A、B和C的任何组合可以存在于单个实施例中；例如，A和B，A和C，B和C，或者A、B和C。在某些情况下，“项目A，项目B和项目C中的至少一个”可以表示例如但不限于两个项目A、一个项目B和十个项目C；四个项目B和七个项目C；或者一些其他合适的组合。
本文公开的所有范围和比率限制可以组合。除非另有说明，术语“第一”、“第二”等在此仅用作标签，并不旨在对这些术语所指的项目强加顺序、位置或等级要求。此外，提及例如“第二”项目不要求或排除例如“第一”或较低编号项目和/或例如“第三”或较高编号项目的存在。
对附接、固定、连接等的任何引用可以包括永久、可移除、临时、部分、全部和/或任何其他可能的附接选项。此外，任何对无接触(或类似短语)的提及也可以包括减少接触或最小接触。在以上描述中，可以使用某些术语，例如“上”、“下”、“上部”、“下部”、“水平”、“竖直”、“左”、“右”等。在适用的情况下，这些术语用于在处理相对关系时提供一些清晰的描述。但是，这些术语并不意味着绝对的关系、位置和/或定向。例如，相对于一个对象，“上”表面可以简单地通过翻转该对象而变成“下”表面。尽管如此，它仍然是同一个对象。
此外，在本说明书中，一个元件“耦合”到另一个元件的情况可以包括直接和间接耦合。直接耦合可被定义为一个元件耦合到另一个元件并与之有某种接触。间接耦合可被定义为两个彼此不直接接触的元件之间的耦合，但在耦合的元件之间具有一个或多个附加元件。此外，如本文所用，将一个元件固定到另一个元件可以包括直接固定和间接固定。另外，如本文所用，“相邻”不一定表示接触。例如，一个元件可以与另一个元件相邻，而不与该元件接触。
尽管本文阐述了本公开的示例性实施例，但应当理解，本公开不限于此。例如，尽管结合各种具体配置描述了反应器系统，但本公开不必限于这些示例。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本文阐述的系统和方法进行各种修改、变化和增强。
本公开的主题包括本文公开的各种系统、部件和配置以及其他特征、功能、动作和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合，以及其任何和所有等同物。

Claims (20)

1.一种用于反应器系统的基座组件，该基座组件包括：
主体，包括顶表面、侧表面和底表面，其中顶表面是衬底支撑表面；
嵌入主体内的加热器元件；
嵌入主体内的第一电极，其位于加热器元件和顶表面之间；以及
嵌入主体内的第二电极，其靠近侧表面和底表面中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的基座组件，其中，所述第二电极是网状材料。
3.根据权利要求1所述的基座组件，其中，所述主体的块体材料包括陶瓷材料。
4.根据权利要求1所述的基座组件，其中，所述第二电极配置为电接地，以抑制所述侧表面和底表面中的至少一个周围的寄生等离子体，同时所述第一电极配置为在所述顶表面上方可操作地产生处理等离子体。
5.根据权利要求4所述的基座组件，其中，所述第二电极靠近所述底表面延伸，使得所述加热器元件设置在所述第一电极和第二电极之间。
6.一种包括电容耦合等离子体配置的反应器系统，该反应器系统包括：
基座组件，包括：
主体，包括顶表面、侧表面和底表面，其中顶表面是衬底支撑表面；
嵌入主体内的加热器元件；
嵌入主体内的第一电极，其位于加热器元件和顶表面之间；以及
嵌入主体内的第二电极，其靠近侧表面和底表面中的至少一个；
包括上部和下部的壳体，其中壳体限定室，基座组件设置在该室内，其中基座组件的主体通常将所述室分成上室和下室，上室限定在壳体的上部和基座组件的主体的顶表面之间，下室限定在基座组件的主体的底表面和壳体的下部之间；以及
第三电极，其设置在基座组件的主体的顶表面上方。
7.根据权利要求6所述的反应器系统，还包括以RF功率电耦合的RF发生器，其向所述第一电极和第三电极中的一个提供通信，而第一电极和第三电极中的另一个电接地，从而在第一电极和第三电极之间可操作地产生电场，以在所述基座组件的主体的顶表面上方产生处理等离子体。
8.根据权利要求7所述的反应器系统，其中，所述第二电极电接地，以可操作地抑制所述侧表面和底表面中的至少一个周围的寄生等离子体。
9.根据权利要求8所述的反应器系统，其中，所述第二电极包括网状配置。
10.根据权利要求8所述的反应器系统，其中，所述第三电极与所述壳体的下部电绝缘。
11.根据权利要求8所述的反应器系统，其中：
所述RF发生器是第一RF发生器，所述反应器系统还包括第二RF发生器；
所述第一电极包括第一区域和第二区域；并且
第一RF发生器以RF功率电耦合，提供与第一区域的通信，第二RF发生器以RF功率单独电耦合，提供与第二区域的通信。
12.根据权利要求6所述的反应器系统，其中，所述第二电极靠近所述底表面延伸，使得所述加热器元件设置在所述第一电极和第二电极之间。
13.根据权利要求12所述的反应器系统，还包括以RF功率电耦合的RF发生器，其向所述第二电极提供通信，所述壳体的下部电接地，从而在第二电极和壳体的下部之间可操作地产生电场，以在所述基座组件的主体的底表面下方产生清洁等离子体。
14.根据权利要求8所述的反应器系统，其中：
所述RF发生器是第一RF发生器，所述反应器系统还包括第二RF发生器；
所述第二电极包括第一区域和第二区域；并且
第一RF发生器以RF功率电耦合，提供与第一区域的通信，第二RF发生器以RF功率单独电耦合，提供与第二区域的通信。
15.根据权利要求12所述的反应器系统，还包括设置在所述基座组件的主体的底表面下方的下室中的金属板，其中金属板包括与所述壳体的下部电绝缘的第四电极。
16.根据权利要求15所述的反应器系统，还包括设置在所述金属板和壳体的下部之间的陶瓷绝缘体。
17.根据权利要求15所述的反应器系统，还包括以RF功率电耦合的RF发生器，其向所述第二电极和第四电极中的一个提供通信，第二电极和第四电极中的另一个电接地，从而在第二电极和第四电极之间可操作地产生电场，以在所述基座组件的主体的底表面下方产生清洁等离子体。
18.根据权利要求17所述的反应器系统，其中，所述金属板包括突出表面、挤压表面和锥形挤压表面中的至少一个。
19.根据权利要求15所述的反应器系统，其中，所述基座组件的主体的块体材料包括金属。
20.一种电容耦合等离子体设备，包括：
基座组件，包括：
主体，包括顶表面、侧表面和底表面，其中顶表面是衬底支撑表面；
嵌入主体内的加热器元件；
嵌入主体内的第一电极，其位于加热器元件和顶表面之间；以及
嵌入主体内的第二电极，其靠近底表面，使得加热器元件设置在第一电极和第二电极之间。
靠近侧表面和底表面中的至少一个；
包括上部和下部的壳体，其中壳体限定室，基座组件设置在该室内，其中基座组件的主体通常将所述室分成上室和下室，上室限定在壳体的上部和基座组件的主体的顶表面之间，下室限定在基座组件的主体的底表面和壳体的下部之间；以及
第三电极，其设置在基座组件的主体的顶表面上方；以及
以RF功率电耦合的RF发生器，其向第二电极提供通信，壳体的下部电接地，从而在第二电极和壳体的下部之间可操作地产生电场，以在基座组件的主体的底表面下方产生清洁等离子体。
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