TW202205377A - 用於遠端電漿處理的對稱中空陰極電極及放電模式的方法及設備 - Google Patents

用於遠端電漿處理的對稱中空陰極電極及放電模式的方法及設備 Download PDF

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Abstract

用於減少遠端電漿源（RPS）中的粒子產生的方法與設備，包含RPS，RPS具有第一電漿源，第一電漿源具有第一電極與第二電極，其中第一電極與第二電極沿著中空腔對稱，第一電極與第二電極經配置以在中空腔內引發中空陰極效應，且其中RPS經配置以提供自由基或離子進入處理空間內；以及射頻（RF）功率源，RF功率源經配置以提供對稱驅動波形到第一電極與第二電極上，以產生RPS的陽極週期與陰極週期，其中陽極週期與陰極週期操作在中空陰極效應模式中。

Description

用於遠端電漿處理的對稱中空陰極電極及放電模式的方法及設備
本原理的具體實施例大抵涉及在半導體處理中使用的半導體腔室。
一些處理室可包括遠端電漿源(RPS)以形成遠離處理室的電漿，自由基和/或電離物質將被傳送到此處理室中。在習知技術中，RPS藉由混合容器連接到處理室，以在輸送到處理室之前將由RPS提供的處理氣流與稀釋劑(或載流)氣體或其他流體混合。然後可以將離子或自由基分散到處理室的處理空間中，以執行諸如蝕刻或清潔之類的處理。RPS可以包括具有中空腔的RF電極和由平坦接地板構成的接地電極。帶有中空腔的RF電極產生了一種中空陰極模式，可增強中空腔內的電子碰撞電離。帶有平坦接地板的接地電極產生輝光放電（glow discharge）模式。發明人已經觀察到，如果將正弦驅動系統用於這種RPS，則在輝光放電模式期間可能會產生粒子，從而在正在處理的晶圓上產生缺陷。
因此，發明人提供了改進的方法和設備以產生遠端電漿而不產生粒子。
本文提供了用於在遠端電漿生成期間減少粒子生成的方法和設備。
在一些具體實施例中，一種用於處理基板的設備可包含：處理室，處理室具有腔室主體，腔室主體圍繞處理空間；遠端電漿源（RPS），RPS具有第一電漿源，第一電漿源具有第一電極與第二電極，其中第一電極與第二電極沿著中空腔對稱，第一電極與第二電極經配置以在中空腔內引發中空陰極效應，且其中RPS經配置以提供自由基或離子進入處理空間內；以及射頻（RF）功率源，RF功率源經配置以提供對稱驅動波形到第一電極與第二電極上，以產生RPS的陽極週期與陰極週期，陽極週期與陰極週期操作在中空陰極效應模式中。
在一些具體實施例中，設備可進一步包含：其中對稱驅動波形為正弦波形或方波波形；隔離器，隔離器位於第一電極和第二電極之間；其中隔離器具有環形形狀；其中隔離器在環形形狀的徑向內側上具有至少一個凹槽，至少一個凹槽經配置為暴露於從第一電極和第二電極產生的電漿；其中隔離器由陶瓷材料形成；其中第一電極與第二電極具有中空腔，中空腔具有錐形形狀，錐形形狀具有第一端與第二端，第一端具有第一直徑開口，第二端具有第二直徑開口，其中第二直徑開口大於第一直徑開口；其中第一電極的第二直徑開口經配置為面向第二電極的第二直徑開口；混合容器，混合容器位於第一電漿源和處理空間之間；第二電漿源，第二電漿源具有第三電極與第四電極，其中第三電極與第四電極沿著中空腔對稱，第三電極與第四電極經配置以在中空腔內引發中空陰極效應；及/或其中第一電漿源與第二電漿源提供自由基或離子進入混合容器中，混合容器流體連接至處理空間。
在一些具體實施例中，一種用於處理基板的設備可包含：遠端電漿源（RPS），RPS具有第一電漿源，第一電漿源具有第一電極與第二電極，其中第一電極與第二電極沿著中空腔對稱，第一電極與第二電極經配置以在中空腔內引發中空陰極效應；以及射頻（RF）功率源，RF功率源經配置以提供對稱驅動波形到第一電極與第二電極上，以產生RPS的陽極週期與陰極週期，陽極週期與陰極週期操作在中空陰極效應模式中。
在一些具體實施例中，設備可進一步包含：其中對稱驅動波形為正弦波形或方波波形；隔離器，隔離器位於第一電極和第二電極之間，其中隔離器具有環形形狀並且由陶瓷基材料形成，並且其中隔離器在環形形狀的徑向內側上具有至少一個凹槽，至少一個凹槽經配置為暴露於從第一電極和第二電極產生的電漿；其中第一電極與第二電極具有中空腔，中空腔具有錐形形狀，錐形形狀具有第一端與第二端，第一端具有第一直徑開口，第二端具有第二直徑開口，其中第二直徑開口大於第一直徑開口；其中第一電極的第二直徑開口經配置為面向第二電極的第二直徑開口；及/或第二電漿源，第二電漿源具有第三電極與第四電極，其中第三電極與第四電極沿著中空腔對稱，第三電極與第四電極經配置以在中空腔內引發中空陰極效應，且其中第一電漿源與第二電漿源提供自由基或離子進入混合容器中，混合容器流體連接至處理室的處理空間。
在一些具體實施例中，一種為處理室產生遠端電漿的方法可包括以下步驟：由第一電漿源的射頻（RF）功率源產生對稱驅動波形；以及藉由將對稱驅動波形施加到第一電漿源的第一電極和第二電極，以在第一電漿源中形成電漿，其中第一電極和第二電極沿著中空腔對稱，第一電極與第二電極經配置以在被對稱驅動波形驅動時在中空腔內引發中空陰極效應。
在一些具體實施例中，方法可進一步包含以下步驟：藉由將對稱驅動波形施加到第二電漿源的第三電極和第四電極，以在第二電漿源中形成電漿，其中第三電極和第四電極沿著中空腔對稱，第三電極與第四電極經配置以在被對稱驅動波形驅動時在中空腔內引發中空陰極效應；及/或將由第一電漿源和第二電漿源產生的自由基或離子在混合容器中混合，混合容器流體耦合到處理室的處理空間。
以下揭示了其他和進一步的具體實施例。
方法和設備提供具有對稱中空電極的改進的遠端電漿源(RPS)，對稱中空電極為對稱RF驅動系統的陽極和陰極循環產生中空陰極效應模式。改進的RPS消除了典型RPS系統中存在的陽極循環的輝光放電模式，此模式會導致在處理室中產生粒子，從而產生晶圓缺陷並使得晶圓產量較低。本原理的方法和設備使用對稱的電極配置以及對稱的驅動電壓波形來產生中空陰極放電模式。對稱電極和驅動配置可在不產生粒子的情況下使用更高的功率並增加產量。此外，消除輝光放電模式可防止在電極之間使用的隔離器上堆積，從而增加了RF系統的壽命。對稱中空腔電極可以與具有對稱驅動波形的RF功率系統一起使用，波形頻率範圍從數十kHz到數百kHz，以實現陰極和陽極循環的中空陰極效應模式。發明人發現對稱波形具有中和在先前循環中積累的帶電粒子的益處。對稱波形可以包括但不限於正弦波形或方波波形等。
一些處理室具有不對稱的電極配置，可提供兩種不同的放電模式，包括用於陰極和陽極循環的輝光放電模式和中空陰極模式。發明人已經發現輝光放電模式由於高能離子轟擊導致電極濺射而會產生粒子。產生的粒子可能會落在晶圓上並影響半導體的效能。發現較高RF功率會使粒子效能更差，這嚴重限制了產量，因為必須降低RF功率以提高粒子效能並減少粒子生成。
方法和設備可用於不同類型的處理室，例如預清潔室或蝕刻室等。作為示例腔室使用，圖1描繪了根據一些具體實施例的具有遠端電漿源164的處理室100的截面圖。處理室100是真空室，真空室適於在基板處理期間維持內部空間102內的次大氣壓。在一些具體實施例中，處理室100可維持約1mTorr至100Torr的壓力。處理室100包括腔室主體106，腔室主體106包圍位於內部空間102的上半部中的處理空間108。腔室主體104可由金屬製成，例如鋁等等。腔室主體104可以經由到地110的耦合而接地。
基板支座112設置在內部空間102內以支撐和保持基板114，例如半導體晶圓，或其他這樣的基板。基板支座112通常可以包括基座116和用於支撐基座116的中空支撐軸118。基座116可由鋁基材料或陶瓷基材料等等構成。由陶瓷基材料形成的基座可用於高溫處理。中空支撐軸118提供導管以向基座116提供例如背面氣體、處理氣體、流體、冷卻劑、功率等。在一些具體實施例中，基板支座112包括圍繞基座116設置的聚焦環120以增強基板114邊緣處的處理均勻性。在一些具體實施例中，聚焦環120由石英基材料製成。在一些具體實施例中，聚焦環120由陶瓷基材料製成。陶瓷基材料有利於高壓處理能力。狹縫閥122可以耦合到腔室主體104以促進將基板114傳送進和傳送出內部空間102。
在一些具體實施例中，中空支撐軸118耦接到提升致動器124，例如馬達，提升致動器124提供基座116在上處理位置和下轉移位置之間的豎直運動。基板升降機126可以包括安裝在平台130上的升降銷128，升降銷128連接到軸132，軸132耦合到用於升高和降低基板升降機126的第二升降致動器134，使得基板114可以放置在基座116上或從基座116移除。基座116可以包括通孔以接收升舉銷128。中空支撐軸118為氣體導管194提供了路徑，路徑用於將背面氣體源136和/或RF功率源138耦合到基座116。在一些具體實施例中，RF功率源138透過匹配網路140向功率導管142提供偏壓功率到基座116。在一些具體實施例中，由RF功率源138提供的RF能量可以具有大約2MHz或更高的頻率。在一些具體實施例中，RF功率源138可以具有大約13.56MHz的頻率。
在一些具體實施例中，背面氣體供應源136設置在腔室主體104的外部並且向基座116供應氣體。在一些具體實施例中，基座116包括氣體通道144，允許氣體與基板114的背面相互作用以維持給定溫度。氣體通道144被配置為向基座116的上表面146提供背面氣體，例如氮氣(N)、氬氣(Ar)或氦氣(He)以充當傳熱介質。氣體通道144經由氣體導管194與背面氣體供應器136流體連通以在使用期間控制基板114的溫度和/或溫度分佈。例如，背面氣體供應器136可以在使用期間供應氣體以冷卻和/或加熱基板1114。在一些具體實施例中，基板114可以從大約攝氏60度加熱到大約攝氏450度。
處理室100包括包圍各種腔室部件的處理套件以防止這些部件與污染物之間的不希望的反應。處理套件包括上屏蔽件148。在一些具體實施例中，上屏蔽件148可以由諸如鋁的金屬製成。在一些具體實施例中，處理套件可以由石英構成。在一些具體實施例中，混合容器156耦接到處理空間108並與處理空間108流體連通。混合容器156也流體連接到RPS 164。混合容器156允許電漿氣體與由氣體輸送系統150提供的其他氣體混合。來自氣體輸送系統150的其他氣體的流速可由第一流量閥188控制。
噴淋頭158位於處理空間108上方和腔室主體104的頂板162下方。噴淋頭158包括通孔160以將氣體從混合容器156流入處理空間108。RPS 164流體連接到混合容器156以允許電離氣體從RPS 164流入混合容器156、通過噴淋頭158、並進入處理空間108。由向RPS 164提供RF能量的電漿RF功率源166在RPS 164中產生電漿。用於形成電漿的處理氣體由處理氣體源170供應並由第二流量閥186控制。由處理氣體源170供應的電漿氣體可包括但不限於氫氣、氦氣和/或氬氣等。RPS 164產生處理氣體的離子和自由基以促進處理基板114。
泵端口172被配置為便於從內部空間102去除粒子和氣體。處理室100耦接至真空系統174並與真空系統174流體連通，真空系統174包括用於為處理室100排氣的節流閥（未示出）和泵（未示出）。在一些具體實施例中，真空系統174耦合到設置在腔室主體104的底表面176上的泵端口172。處理室100內的壓力可以藉由調節節流閥和/或真空泵來調節。在一些具體實施例中，泵具有大約1900升每秒至大約3000升每秒的流速。在一些具體實施例中，真空系統174可用於促進調節基板溫度。
在一些具體實施例中，控制器178用於處理室100的操作。控制器178可以使用對處理室100的直接控制，或者替代地，藉由控制與處理室100相關聯的電腦（或控制器）來使用對處理室100的間接控制。在操作中，控制器178使得能夠從處理室100收集資料和反饋以最佳化處理室100的效能。控制器178一般而言包含中央處理單元（CPU）180、記憶體182、與支援電路184。CPU 180可以是可以在工業環境中使用的任何形式的一般用途電腦處理器。支援電路184被以習知方式耦合至CPU 180，並可包含快取記憶體、時脈電路、輸入輸出子系統、電源供應器等等。軟體常式（諸如下文所述方法）可被儲存在記憶體182中，且在被CPU 180執行時將CPU 180轉換成一般用途電腦（控制器178）。軟體常式亦可被由第二控制器（未圖示）儲存及（或）執行，第二控制器位於處理室100的遠端處。
記憶體182的形式為電腦可讀取儲存媒體，此電腦可讀取儲存媒體包含指令，此等指令在由CPU 180執行時協助進行半導體處理與設備的作業。記憶體182中的指令的形式為程式產品（諸如一程式），此程式產品實施本揭示內容的方法。程式碼可符合數種不同程式語言之任一者。在一個範例中，本揭示內容可被實施為儲存在電腦可讀取儲存媒體上、與電腦系統一起使用的程式產品。程式產品的程式界定具體實施例的態樣（包含本文所說明的方法）。說明性電腦可讀取儲存媒體包含（但不限於）：（1）不可寫入式儲存媒體（例如電腦內的唯讀記憶體裝置（諸如由光碟機讀取的光碟片）、快閃記憶體、ROM晶圓、或任何類型的固態非揮發性半導體記憶體），資訊被永久性儲存在此不可寫入式儲存媒體上；以及（2）可寫入式儲存媒體（例如磁碟機內的磁碟片或硬碟機或任何類型固態隨機存取半導體記憶體），可改變的資訊被儲存在此可寫入式儲存媒體上。此種電腦可讀取儲存媒體在裝載指示本文所述方法之功能的電腦可讀取指令時，為本揭示內容的具體實施例。
圖2描繪了根據一些具體實施例的具有上對稱電極202A和下對稱電極202B的電漿源200的截面圖。在RPS 164的操作期間，氣體進入氣體端口210，並且電漿相關產物藉由擴散孔208離開進入混合容器156。擴散孔208可以具有大約0.1英寸到大約0.2英寸的直徑。上對稱電極202A和下對稱電極202B具有相應的上對稱腔204A和相應的下對稱腔204B，它們被配置為產生中空陰極效應。上對稱電極202A和下對稱電極202B由間隙206隔開。間隙206可以將上對稱電極202A和下對稱電極202B分開大約0.2英寸到大約0.5英寸的距離。上對稱腔204A和下對稱腔204B具有圓錐形狀902，如圖9的透視圖所示。圖9描繪了根據一些具體實施例的中空陰極效應腔900。
在圖9中，圓錐形狀902在中心具有垂直軸904。在第一端910是與氣體供應(例如，處理氣體源170)流體連接的開口。第一端910處的開口可具有大約0.1英寸至大約0.2英寸的直徑。在第二端912是較大的喇叭形開口，開口與上對稱電極202A和下對稱電極202B之間的間隙206流體連接。在一些具體實施例中，圓錐形狀902可以具有第一圓錐部分914，第一圓錐部分914具有大約10度到大約30度的第一角度906。在一些具體實施例中，圓錐形狀902可以具有第二圓錐部分916，第二圓錐部分916具有更大的張開開口，開口具有大約10度到大約60度的第二角度908。在一些具體實施例中，圓錐形狀902的高度918可以是大約1.5英寸到大約2英寸。
電漿RF功率源166產生對稱驅動波形802（例如正弦波形，作為非限制性示例示出），如圖8的曲線圖800所示。在陰極週期806期間，由上對稱腔204A引起的中空陰極模式形成電漿212。在陽極週期804期間，由下對稱腔204B引起的中空陰極模式形成電漿212。在具有用於下電極的接地板的習知系統中，由於接地板，陽極週期804反而會產生輝光放電模式，產生對半導體效能有害的粒子。利用本原理的上對稱電極202A和下對稱電極202B，粒子效能顯著提高。在測試過程中，發明人發現，當上對稱腔204A和下對稱腔204B被配置為產生中空陰極效應時，RPS 164與具有平行平面電極的RPS 相比具有優越的粒子效能，後者對對稱驅動波形802的陽極和陰極週期都產生了輝光放電。
在其他測試中，發明人發現，當將具有中空腔的頂部電極和作為平板電極的底部電極用作接地電極（即「非對稱電極」）時，在以對稱波形驅動電漿源時會產生兩種不同的電漿模式。在陽極週期804期間，在用作接地的平板電極的正上方形成薄電漿。在陰極週期806期間，在頂部電極的中空腔的中心發生強烈的中空陰極效應，在中心形成電漿（「中空陰極效應」）。發明人發現中空陰極模式改善了蝕刻效能。當改變驅動波形使得僅存在陰極週期（半正弦波形）時，發明人發現蝕刻效能得到改善，但也發現在分隔電漿源的頂部和底部電極的間隙內存在材料堆積的負面影響。
當電極改為其中具有間隙的平行平面電極時，陽極和陰極週期內都會產生輝光放電模式，導致蝕刻效能下降並產生大量粒子。發明人發現，使用具有被配置為在陽極和陰極週期產生中空陰極效應模式的中空腔的對稱電極，相較於單個錐形中空電極而言大大改善了蝕刻效能。在一些具體實施例中，陶瓷環（參見下面的圖3）用於進一步減少間隙206中的輝光放電模式，其中電極形成平行表面220（遠離錐形中空腔）。在一些具體實施例中，至少在平行表面220之一（底部電極的頂部平行表面220A或頂部電極的底部平行表面220B）上使用陶瓷塗層222，以進一步減少電極形成平行表面220處的間隙206（遠離錐形腔）中的輝光放電模式。
圖3描繪了根據一些具體實施例的在上對稱電極202A和下對稱電極202B之間具有可選隔離器302的電漿源300的截面圖。發明人發現在間隙206中使用可選的隔離器302，有助於藉由減少上對稱電極202A和下對稱電極202B之間的電場來減少間隙206表面上的粒子堆積。在一些具體實施例中，可選的隔離器302可以是環形的，並且由陶瓷基材料形成。可以在可選的隔離器302的內表面402中形成可選的凹槽304，以增加可選的隔離器302內部的表面積。在一些具體實施例中，可以在可選隔離器302的內表面402中形成一個以上的可選凹槽304。在一些情況下，可選隔離器302的內表面402上可能發生鎳堆積。可選的凹槽304的添加增加了內表面402的表面積，從而減少了通過鎳堆積的電弧，並且避免了上對稱電極202A和下對稱電極202B之間的放電。圖4描繪了根據一些具體實施例的可選隔離器302的透視圖400。內表面402還可具有一個或多個可選的凹槽（未示出，見圖3）。
與操作期間的中空腔相比，間隙206的平行表面220具有非常強的電場強度。強電場強度產生高離子能量，這迫使離子反覆撞擊平行表面220，從電極表面濺射材料。在一些具體實施例中，電極由鎳基材料形成或塗覆有鎳基材料，然後電極被間隙的平行表面區域中的高能離子濺射。由於離子轟擊，濺射可能產生鎳粒子或鎳堆積。藉由使用可選的隔離器302或陶瓷塗層222來減少電場，可以減少或消除濺射。發明人發現，藉由減小間隙的平行表面區域中的電場，更多的電流將流過中空腔區域並放大中空腔的中空陰極效應，從而顯著提高蝕刻效能。例如，發明人發現使用對稱電極可以將蝕刻速率增加大約20%到大約40%。藉由減少間隙206的平行表面區域中的電場，發明人發現蝕刻速率可以增加500％或更多。
圖5描繪了根據一些具體實施例的具有帶有對稱電極的多個電漿源164A、164B的遠端電漿源500的截面圖。藉由在RPS 500中使用兩個或更多電漿源，可以增加產量。在一些具體實施例中，多個電漿源164A、164B安裝到混合容器156A的圓頂頂板502。圓頂頂板502允許多個電漿源164A、164B以允許連接多個單元的角度安裝，這些單元為混合容器156A供料。電漿RF功率系統504可以具有一個或多個電漿RF功率源506A、506B，它們可以獨立地或結合地提供功率，如功率控制器508所決定的。圖6描繪了根據一些具體實施例的具有多個電漿源602A、602B的遠端電漿源600的截面圖。產量增加，但沒有對稱電極的好處。
圖7是根據一些具體實施例的遠端產生用於處理室的電漿的方法700。在方塊702中，由用於RPS中的第一電漿源的RF功率源產生對稱驅動波形。在一些具體實施例中，對稱驅動波形可以是正弦波形或方波波形等。對稱波形具有中和在先前循環中積累的帶電粒子的益處。在方塊704中，藉由將對稱驅動波形施加到第一電漿源的第一電極和第二電極，在第一電漿源中形成電漿。第一電極和第二電極是對稱的並且具有中空腔，第一電極和第二電極被配置為當被對稱驅動波形驅動時在中空腔內引起中空陰極效應。在一些具體實施例中，來自電漿的離子和/或自由基流入混合容器中，在混合容器中可以混合額外的氣體。所得混合物然後流入處理室的處理空間以處理基板。
在一些具體實施例中，可以使用多於一個的電漿源。儘管這裡的示例為了簡潔起見可以示出兩個電漿源，但是可以使用任何數量的電漿源。在可選方塊706中，藉由將對稱驅動波形施加到第二電漿源的第三電極和第四電極，以在第二電漿源中形成電漿。第三電極和第四電極是對稱的並且具有中空腔，第三電極和第四電極被配置為在被對稱驅動波形驅動時在中空腔內引起中空陰極效應。在可選方塊708中，由第一電漿源和第二電漿源產生的自由基或離子在混合容器中混合，混合容器流體耦合到處理室的處理空間。兩個電漿源的混合允許RPS增加產量和/或離子/自由基密度。
根據本原理的具體實施例可以以硬體、韌體、軟體或其任何組合來實現。具體實施例還可以實現為使用一個或多個電腦可讀取媒體存儲的指令，指令可以由一個或多個處理器讀取和執行。電腦可讀取媒體可包括用於以機器（例如計算平台或執行在一個或多個計算平台上的「虛擬機器」）可讀的形式儲存或傳輸資訊的任何機制。例如，電腦可讀取媒體可包括任何合適形式的揮發性或非揮發性記憶體。在一些具體實施例中，電腦可讀取媒體可包括非暫態性電腦可讀取媒體。
雖然前述內容係關於本原理的具體實施例，但可發想原理的其他與進一步的具體實施例而不脫離前述內容的基本範圍。
100:處理室 102:內部空間 104:腔室主體 108:處理空間 110:地 112:基板支座 114:基板 116:基座 118:中空支撐軸 120:聚焦環 122:狹縫閥 124:提升致動器 126:基板升降機 128:升降銷 130:平台 132:軸 134:升降致動器 136:背面氣體源 138:RF功率源 140:匹配網路 142:功率導管 144:氣體通道 146:上表面 148:上屏蔽件 150:氣體輸送系統 156:混合容器 158:噴淋頭 160:通孔 162:頂板 164:遠端電漿源（RPS） 166:RF功率源 170:處理氣體源 172:泵端口 174:真空系統 176:底表面 178:控制器 180:中央處理單元（CPU） 182:記憶體 184:支援電路 186:第二流量閥 188:第一流量閥 194:氣體導管 200:電漿源 206:間隙 208:擴散孔 210:氣體端口 212:電漿 220:平行表面 222:陶瓷塗層 300:電漿源 302:隔離器 304:凹槽 400:透視圖 402:內表面 500:遠端電漿源 502:圓頂頂板 504:電漿RF功率系統 800:曲線圖 802:驅動波形 804:陽極週期 806:陰極週期 900:中空陰極效應腔 902:圓錐形狀 904:垂直軸 906:第一角度 908:第二角度 910:第一端 912:第二端 914:第一圓錐部分 916:第二圓錐部分 918:高度 156A:混合容器 164A:電漿源 164B:電漿源 202A:上對稱電極 202B:下對稱電極 204A:上對稱腔 204B:下對稱腔 220A:頂部平行表面 220B:底部平行表面 506A:RF功率源 506B:RF功率源 602A:電漿源 602B:電漿源 702-708:操作
藉由參照繪製於附加圖式中的本原理的說明性具體實施例，可瞭解於上文簡短總結並於下文更詳細討論的原理的具體實施例。然而，附加圖式僅圖示說明原理的典型具體實施例，且因此不應被視為限制原理的範圍，因為原理可允許其他等效的具體實施例。
圖1描繪了根據本原理的一些具體實施例的具有遠端電漿源的處理室的示意性截面圖。
圖2描繪了根據本原理的一些具體實施例的具有對稱電極的電漿源的示意性截面圖。
圖3描繪了根據本原理的一些具體實施例的具有對稱電極和隔離器的電漿源的示意性截面圖。
圖4描繪了根據本原理的一些具體實施例的隔離器的透視圖。
圖5描繪了根據本原理的一些具體實施例的具有帶有對稱電極的多個電漿源的遠端電漿源的示意性截面圖。
圖6描繪了根據本原理的一些具體實施例的具有多個電漿源的遠端電漿源的示意性截面圖。
圖7是根據本原理的一些具體實施例的遠端產生用於處理室的電漿的方法。
圖8描繪了根據本原理的一些具體實施例的對稱驅動波形的圖。
圖9描繪了根據本原理的一些具體實施例的中空陰極效應腔。
為了協助瞭解，已儘可能使用相同的元件符號標定圖式中共有的相同元件。圖式並未按照比例繪製，並可被簡化以為了清楚說明。一個具體實施例的元件與特徵，可無需進一步的敘述即可被有益地併入其他具體實施例中。
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100:處理室
102:內部空間
104:腔室主體
108:處理空間
110:地
112:基板支座
114:基板
116:基座
118:中空支撐軸
120:聚焦環
122:狹縫閥
124:提升致動器
126:基板升降機
128:升降銷
130:平台
132:軸
134:升降致動器
136:背面氣體源
138:RF功率源
140:匹配網路
142:功率導管
144:氣體通道
146:上表面
148:上屏蔽件
150:氣體輸送系統
156:混合容器
158:噴淋頭
160:通孔
162:頂板
164:遠端電漿源(RPS)
166:RF功率源
170:處理氣體源
172:泵端口
174:真空系統
176:底表面
178:控制器
180:中央處理單元(CPU)
182:記憶體
184:支援電路
186:第二流量閥
188:第一流量閥
194:氣體導管

Claims (20)

  1. 一種用於處理一基板的設備，包含： 一處理室，該處理室具有一腔室主體，該腔室主體圍繞一處理空間； 一遠端電漿源（RPS），該RPS具有一第一電漿源，該第一電漿源具有一第一電極與一第二電極，其中該第一電極與該第二電極沿著中空腔對稱，該第一電極與該第二電極經配置以在該等中空腔內引發一中空陰極效應，且其中該RPS經配置以提供自由基或離子進入該處理空間內；以及 一射頻（RF）功率源，該RF功率源經配置以提供一對稱驅動波形到該第一電極與該第二電極上，以產生該RPS的一陽極週期與一陰極週期，該陽極週期與該陰極週期操作在一中空陰極效應模式中。
  2. 如請求項1所述之設備，其中該對稱驅動波形為一正弦波形或一方波波形。
  3. 如請求項1所述之設備，該設備進一步包含： 一隔離器，該隔離器位於該第一電極和該第二電極之間。
  4. 如請求項3所述之設備，其中該隔離器具有一環形形狀。
  5. 如請求項4所述之設備，其中該隔離器在該環形形狀的一徑向內側上具有至少一個凹槽，該至少一個凹槽經配置為暴露於從該第一電極和該第二電極產生的電漿。
  6. 如請求項3所述之設備，其中該隔離器由一陶瓷材料形成。
  7. 如請求項1所述之設備，其中該第一電極與該第二電極具有中空腔，該等中空腔具有一錐形形狀，該錐形形狀具有一第一端與一第二端，該第一端具有一第一直徑開口，該第二端具有一第二直徑開口，其中該第二直徑開口大於該第一直徑開口。
  8. 如請求項7所述之設備，其中該第一電極的該第二直徑開口經配置為面向該第二電極的該第二直徑開口。
  9. 如請求項1所述之設備，該設備進一步包含： 一混合容器，該混合容器位於該第一電漿源和該處理空間之間。
  10. 如請求項1所述之設備，該設備進一步包含： 一第二電漿源，該第二電漿源具有一第三電極與一第四電極，其中該第三電極與該第四電極沿著中空腔對稱，該第三電極與該第四電極經配置以在該等中空腔內引發一中空陰極效應。
  11. 如請求項10所述之設備，其中該第一電漿源與該第二電漿源提供自由基或離子進入一混合容器中，該混合容器流體連接至該處理空間。
  12. 一種用於處理一基板的設備，包含： 一遠端電漿源（RPS），該RPS具有一第一電漿源，該第一電漿源具有一第一電極與一第二電極，其中該第一電極與該第二電極沿著中空腔對稱，該第一電極與該第二電極經配置以在該等中空腔內引發一中空陰極效應；以及 一射頻（RF）功率源，該RF功率源經配置以提供一對稱驅動波形到該第一電極與該第二電極上，以產生該RPS的一陽極週期與一陰極週期，該陽極週期與該陰極週期操作在一中空陰極效應模式中。
  13. 如請求項12所述之設備，其中該對稱驅動波形為一正弦波形或一方波波形。
  14. 如請求項12所述之設備，該設備進一步包含： 一隔離器，該隔離器位於該第一電極和該第二電極之間，其中該隔離器具有一環形形狀並且由一陶瓷基材料形成，並且其中該隔離器在該環形形狀的一徑向內側上具有至少一個凹槽，該至少一個凹槽經配置為暴露於從該第一電極和該第二電極產生的電漿。
  15. 如請求項12所述之設備，其中該第一電極與該第二電極具有中空腔，該等中空腔具有一錐形形狀，該錐形形狀具有一第一端與一第二端，該第一端具有一第一直徑開口，該第二端具有一第二直徑開口，其中該第二直徑開口大於該第一直徑開口。
  16. 如請求項15所述之設備，其中該第一電極的該第二直徑開口經配置為面向該第二電極的該第二直徑開口。
  17. 如請求項12所述之設備，該設備進一步包含： 一第二電漿源，該第二電漿源具有一第三電極與一第四電極，其中該第三電極與該第四電極沿著中空腔對稱，該第三電極與該第四電極經配置以在該等中空腔內引發一中空陰極效應，且其中該第一電漿源與該第二電漿源提供自由基或離子進入一混合容器中，該混合容器流體連接至一處理室的一處理空間。
  18. 一種為一處理室產生遠端電漿的方法，包括以下步驟： 由一第一電漿源的一射頻（RF）功率源產生一對稱驅動波形；以及 藉由將該對稱驅動波形施加到該第一電漿源的一第一電極和一第二電極，以在該第一電漿源中形成電漿，其中該第一電極和該第二電極沿著中空腔對稱，該第一電極與該第二電極經配置以在被該對稱驅動波形驅動時在該等中空腔內引發一中空陰極效應。
  19. 如請求項18所述之方法，該方法進一步包含以下步驟： 藉由將該對稱驅動波形施加到一第二電漿源的一第三電極和一第四電極，以在該第二電漿源中形成電漿，其中該第三電極和該第四電極沿著中空腔對稱，該第三電極與該第四電極經配置以在被該對稱驅動波形驅動時在該等中空腔內引發一中空陰極效應。
  20. 如請求項19所述之方法，該方法進一步包含以下步驟： 將由該第一電漿源和該第二電漿源產生的自由基或離子在一混合容器中混合，該混合容器流體耦合到一處理室的一處理空間。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11373845B2 (en) * 2020-06-05 2022-06-28 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for symmetrical hollow cathode electrode and discharge mode for remote plasma processes
TW202350020A (zh) * 2022-06-13 2023-12-16 美商應用材料股份有限公司 用於產生用於遠端電漿處理的蝕刻劑的設備

Family Cites Families (65)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5935334A (en) * 1996-11-13 1999-08-10 Applied Materials, Inc. Substrate processing apparatus with bottom-mounted remote plasma system
US5939831A (en) * 1996-11-13 1999-08-17 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for pre-stabilized plasma generation for microwave clean applications
US6039834A (en) * 1997-03-05 2000-03-21 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for upgraded substrate processing system with microwave plasma source
US6026762A (en) * 1997-04-23 2000-02-22 Applied Materials, Inc. Apparatus for improved remote microwave plasma source for use with substrate processing systems
US6083344A (en) * 1997-05-29 2000-07-04 Applied Materials, Inc. Multi-zone RF inductively coupled source configuration
US6109206A (en) * 1997-05-29 2000-08-29 Applied Materials, Inc. Remote plasma source for chamber cleaning
US6189483B1 (en) * 1997-05-29 2001-02-20 Applied Materials, Inc. Process kit
US5994662A (en) * 1997-05-29 1999-11-30 Applied Materials, Inc. Unique baffle to deflect remote plasma clean gases
US6286451B1 (en) * 1997-05-29 2001-09-11 Applied Materials, Inc. Dome: shape and temperature controlled surfaces
US6077357A (en) * 1997-05-29 2000-06-20 Applied Materials, Inc. Orientless wafer processing on an electrostatic chuck
US5973447A (en) * 1997-07-25 1999-10-26 Monsanto Company Gridless ion source for the vacuum processing of materials
US6063441A (en) * 1997-12-02 2000-05-16 Applied Materials, Inc. Processing chamber and method for confining plasma
US6499425B1 (en) * 1999-01-22 2002-12-31 Micron Technology, Inc. Quasi-remote plasma processing method and apparatus
US10047430B2 (en) * 1999-10-08 2018-08-14 Applied Materials, Inc. Self-ionized and inductively-coupled plasma for sputtering and resputtering
US8696875B2 (en) * 1999-10-08 2014-04-15 Applied Materials, Inc. Self-ionized and inductively-coupled plasma for sputtering and resputtering
DE10060002B4 (de) * 1999-12-07 2016-01-28 Komatsu Ltd. Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung
JP2001237100A (ja) 2000-02-24 2001-08-31 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
KR100875230B1 (ko) * 2000-06-27 2008-12-19 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 하전입자선에 의한 검사장치 및 그 검사장치를 사용한장치제조방법
US6835278B2 (en) * 2000-07-07 2004-12-28 Mattson Technology Inc. Systems and methods for remote plasma clean
US7294563B2 (en) * 2000-08-10 2007-11-13 Applied Materials, Inc. Semiconductor on insulator vertical transistor fabrication and doping process
US6815688B2 (en) * 2002-01-09 2004-11-09 Conrad W. Schneiker Devices for guiding and manipulating electron beams
US7211179B2 (en) * 2004-12-17 2007-05-01 Advanced Energy Industries, Inc. Dual anode AC supply for continuous deposition of a cathode material
US7744720B2 (en) * 2007-12-06 2010-06-29 Tokyo Electron Limited Suppressor of hollow cathode discharge in a shower head fluid distribution system
US20090197015A1 (en) * 2007-12-25 2009-08-06 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for controlling plasma uniformity
US8409459B2 (en) * 2008-02-28 2013-04-02 Tokyo Electron Limited Hollow cathode device and method for using the device to control the uniformity of a plasma process
KR100978859B1 (ko) * 2008-07-11 2010-08-31 피에스케이 주식회사 할로우 캐소드 플라즈마 발생장치 및 할로우 캐소드플라즈마를 이용한 대면적 기판 처리장치
US20100104771A1 (en) * 2008-10-24 2010-04-29 Applied Materials, Inc. Electrode and power coupling scheme for uniform process in a large-area pecvd chamber
SG162642A1 (en) * 2009-01-06 2010-07-29 Frontken Singapore Pte Ltd Techniques for maintaining a substrate processing system
CA2653581A1 (en) * 2009-02-11 2010-08-11 Kenneth Scott Alexander Butcher Migration and plasma enhanced chemical vapour deposition
US8147614B2 (en) * 2009-06-09 2012-04-03 Applied Materials, Inc. Multi-gas flow diffuser
KR20120090996A (ko) * 2009-08-27 2012-08-17 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 인-시튜 챔버 세정 후 프로세스 챔버의 제염 방법
US20120108072A1 (en) * 2010-10-29 2012-05-03 Angelov Ivelin A Showerhead configurations for plasma reactors
CN103250470A (zh) * 2010-12-09 2013-08-14 韩国科学技术院 等离子体发生器
WO2012134663A2 (en) * 2011-03-16 2012-10-04 Applied Materials, Inc Method and apparatus utilizing a single lift mechanism for processing and transfer of substrates
US20140049152A1 (en) * 2012-08-14 2014-02-20 David A. Baldwin Vacuum electron power tube
US9773648B2 (en) 2013-08-30 2017-09-26 Applied Materials, Inc. Dual discharge modes operation for remote plasma
US20150083042A1 (en) 2013-09-26 2015-03-26 Applied Materials, Inc. Rotatable substrate support having radio frequency applicator
US9117855B2 (en) * 2013-12-04 2015-08-25 Applied Materials, Inc. Polarity control for remote plasma
US9396989B2 (en) * 2014-01-27 2016-07-19 Applied Materials, Inc. Air gaps between copper lines
JP2017512375A (ja) * 2014-01-31 2017-05-18 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ チャンバコーティング
US9406523B2 (en) * 2014-06-19 2016-08-02 Applied Materials, Inc. Highly selective doped oxide removal method
US9972477B2 (en) 2014-06-28 2018-05-15 Applied Materials, Inc. Multiple point gas delivery apparatus for etching materials
US9659753B2 (en) 2014-08-07 2017-05-23 Applied Materials, Inc. Grooved insulator to reduce leakage current
US9117868B1 (en) * 2014-08-12 2015-08-25 Applied Materials, Inc. Bipolar electrostatic chuck for dicing tape thermal management during plasma dicing
US10825652B2 (en) * 2014-08-29 2020-11-03 Lam Research Corporation Ion beam etch without need for wafer tilt or rotation
KR102365939B1 (ko) 2014-12-05 2022-02-22 에이지씨 플랫 글래스 노스 아메리카, 인코퍼레이티드 거대-입자 감소 코팅을 활용하는 플라즈마 소스 및 박막 코팅의 증착과 표면의 개질을 위해 거대-입자 감소 코팅을 활용하는 플라즈마 소스의 사용 방법
CN107852805B (zh) 2014-12-05 2020-10-16 Agc玻璃欧洲公司 空心阴极等离子体源
US9449846B2 (en) * 2015-01-28 2016-09-20 Applied Materials, Inc. Vertical gate separation
US10378107B2 (en) * 2015-05-22 2019-08-13 Lam Research Corporation Low volume showerhead with faceplate holes for improved flow uniformity
US11004661B2 (en) * 2015-09-04 2021-05-11 Applied Materials, Inc. Process chamber for cyclic and selective material removal and etching
US10204795B2 (en) 2016-02-04 2019-02-12 Applied Materials, Inc. Flow distribution plate for surface fluorine reduction
US20170292633A1 (en) * 2016-04-11 2017-10-12 Mks Instruments, Inc. Actively cooled vacuum isolation valve
US10264663B1 (en) * 2017-10-18 2019-04-16 Lam Research Corporation Matchless plasma source for semiconductor wafer fabrication
US11532464B2 (en) * 2018-02-15 2022-12-20 Applied Materials, Inc. Reactor design for large-area VHF plasma processing with improved uniformity
US11515130B2 (en) * 2018-03-05 2022-11-29 Applied Materials, Inc. Fast response pedestal assembly for selective preclean
WO2019183237A1 (en) * 2018-03-22 2019-09-26 Applied Materials, Inc. Laser polishing ceramic surfaces of processing components to be used in the manufacturing of semiconductor devices
GB2573570A (en) * 2018-05-11 2019-11-13 Univ Southampton Hollow cathode apparatus
US11049755B2 (en) * 2018-09-14 2021-06-29 Applied Materials, Inc. Semiconductor substrate supports with embedded RF shield
US11562890B2 (en) * 2018-12-06 2023-01-24 Applied Materials, Inc. Corrosion resistant ground shield of processing chamber
WO2021029970A1 (en) * 2019-08-09 2021-02-18 Applied Materials, Inc. Protective multilayer coating for processing chamber components
US20210126247A1 (en) * 2019-10-28 2021-04-29 Applied Materials, Inc. Dielectric coated lithium metal anode
US20210249284A1 (en) * 2020-02-12 2021-08-12 Applied Materials, Inc. Fast response dual-zone pedestal assembly for selective preclean
US11373845B2 (en) * 2020-06-05 2022-06-28 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for symmetrical hollow cathode electrode and discharge mode for remote plasma processes
US20220350251A1 (en) * 2021-05-03 2022-11-03 Applied Materials, Inc. Chamber and methods of treating a substrate after exposure to radiation
JP2023071064A (ja) * 2021-11-10 2023-05-22 東京エレクトロン株式会社 プラズマ源及びプラズマ処理装置

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