TW202233887A - 利用微波輻射能量對原子層沉積製程進行微波輔助表面化學退火的微波系統 - Google Patents

利用微波輻射能量對原子層沉積製程進行微波輔助表面化學退火的微波系統 Download PDF

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Abstract

揭示一種用於一微波輔助熱原子層沉積系統內之微波系統，其包括：至少一個微波產生器，其經組態以輸出至少一個微波信號；至少一個波導總成，其與該至少一個微波產生器連通且經組態以接收該微波信號；一或多個隔離器，其定位在該波導總成內且經組態以減少或消除該微波信號從該波導總成到該至少一個微波產生器之反向散射；至少一個調諧裝置，其定位在該波導總成內且經組態以從該隔離器接收該微波信號並調諧該微波信號；以及至少一個微波遞送裝置，其與該至少一個波導總成連通且經組態以將該微波信號之至少一部分導引至該微波輔助熱原子層沉積系統之至少一個處理腔室中。

Description

利用微波輻射能量對原子層沉積製程進行微波輔助表面化學退火的微波系統
本發明之實施例係關於利用微波輻射能量來改良在原子層沉積製程期間之退火的系統及方法。
本申請案主張2021年2月3日申請之名稱為「利用微波輻射能量對原子層沉積製程進行微波輔助表面化學退火的設備及方法（Apparatus and Methods for Microwave-Assisted Surface Chemistry Annealing of ALD Processes Utilizing Microwave Radiation Energy）」之第63/145,178號美國臨時專利申請案的優先權，該美國臨時專利申請案之內容以全文引用之方式併入本文中。
半導體製造併入了廣泛多種的處理技術。原子層沉積（在下文中為ALD）為一種此類製造製程。ALD製程通常用於半導體裝置之製造、奈米材料之合成，並且常常用於處理或以其他方式調節介電膜以在材料上實現密集介電低k膜。ALD薄膜沉積技術典型地係基於氣相化學製程之依序使用，其中多個前驅體（亦被稱為「反應物」）依序與材料之表面反應以在材料之表面上緩慢沉積多層薄膜。
藉由使用基於光輻射熱處理之傳統快速熱退火來實現熱ALD。雖然傳統快速熱ALD處理在過去已被證實為有用的，但已發現數個缺點。舉例言之，經處理之晶圓之溫度在快速熱ALD期間增加至退火溫度。因此，由於基板在處理期間之加熱及冷卻，處理時間往往會長於所要時間。此外，獲得更密集介電低k層已被證實為具有挑戰性的。
鑒於前述內容，存在對相較於傳統快速熱ALD系統及製程能夠提供高處理輸送量的用於微波輔助ALD退火之系統及方法的持續需求。
在本申請案中揭示了微波輔助熱ALD處理系統之各種實施例。在一個實施例中，本文中所揭示之微波輔助熱ALD處理系統在沉積製程期間利用微波輻射，由此減少或消除與在處理基板之前、期間及之後加熱及冷卻基板相關聯的處理時間，由此改良製程輸送量。此外，與當前可用之系統及方法相比，本文中所揭示之系統及方法可經組態以實現應用於基板之更密集膜或層。另外，本文中所揭示之微波輔助熱ALD處理系統之實施例准許在基板上形成更密集介電低k材料層。
在一個實施例中，本申請案揭示一種微波系統，其與微波輔助熱原子層沉積系統一起使用。更具體言之，微波系統可包括經組態以輸出至少一個微波信號之至少一個微波產生器。與至少一個微波產生器連通之至少一個波導總成可經組態以接收微波信號。定位在波導總成內之一或多個隔離器可經組態以減少或消除微波信號從波導總成到該微波產生器之反向散射，由此減少微波產生器損壞之可能性。至少一個調諧裝置定位在波導總成內且可經組態以從隔離器接收微波信號並調諧微波信號。調諧系統可包含自動調諧系統，或在替代方案中包含手動調諧系統。最終，與波導總成連通之至少一個微波遞送裝置可經組態以將微波信號之至少一部分導引至微波輔助熱原子層沉積系統之至少一個處理腔室中。
在另一實施例中，本申請案係關於一種基於波導之微波系統，其與微波輔助熱原子層沉積系統一起使用。具體言之，微波系統可包括經組態以輸出至少一個微波信號之至少一個微波產生器。與至少一個微波產生器連通之至少一個波導總成可經組態以接收微波信號。定位在波導總成內之一或多個隔離器可經組態以減少或消除微波信號從波導總成到該微波產生器之反向散射，由此減少微波產生器損壞之可能性。定位在波導總成內之至少一個調諧裝置可經組態以從隔離器接收微波信號並調諧微波信號。調諧系統可包含自動調諧系統，或在替代方案中包含手動調諧系統。最終，與至少一個波導總成連通之至少一個波導可經組態以將微波信號之至少一部分導引至微波輔助熱原子層沉積系統之處理腔室中。
在再另一實施例中，本申請案係關於一種基於螺旋天線之微波系統，其與微波輔助熱原子層沉積系統一起使用。更具體言之，微波系統可包括經組態以輸出至少一個微波信號之至少一個微波產生器。與至少一個微波產生器連通之至少一個波導總成可經組態以接收微波信號。定位在波導總成內之一或多個隔離器可經組態以減少或消除微波信號從波導總成到該微波產生器之反向散射，由此減少微波產生器損壞之可能性。定位在波導總成內之至少一個調諧裝置可經組態以從隔離器接收微波信號並調諧微波信號。調諧系統可包含自動調諧系統，或在替代方案中包含手動調諧系統。最終，與至少一個波導總成連通之至少一個螺旋天線可經組態以將微波信號之至少一部分導引至微波輔助熱原子層沉積系統之處理腔室中。
考慮到以下詳細描述，用於微波輔助熱設備內之微波系統及其使用方法的其他特徵及優點將變得更顯而易見。
本申請案係關於用於藉由併入各種微波產生裝置及製程來改良熱ALD處理的各種微波系統及方法。在一個實施例中，本申請案揭示用於微波輔助熱ALD處理之系統及方法，該微波輔助熱ALD處理在每一依序層沉積至基板上之後將微波輻射應用於材料之沉積層，由此選擇性地升高所沉積膜之溫度，同時減少或消除與同加熱膜所應用於之基板相關聯之熱緩慢升溫相關聯的時間。因此，申請人已生產較高品質膜、具有較密集介電質之膜以及低k膜，並且膜在熱ALD應用範圍內提供較廣泛用途。在一個實施例中，本文中所揭示之微波輔助ALD熱退火之系統及方法可與各種基板之電漿處理結合使用。在另一實施例中，本文中所揭示之微波輔助ALD熱退火之系統及方法不必與電漿處理結合使用。相反地，本系統及方法可使用任何各種ALD後退火。
圖1及圖2展示用於構造習知熱ALD處理腔室之實施例中的元件之各種視圖，該習知熱ALD處理腔室用於材料至基板上之原子層沉積中。如所展示，ALD系統1包括與電漿源5流體連通之腔室3。此外，腔室收納區域9可形成在腔室3內。另外，腔室3可具有形成在其上的一或多個埠11。腔室收納區域9可經設定大小以在其中收納容器13。在一個實施例中，容器13包含由第一容器本體15及第二容器本體19形成之圓錐形容器。如所展示，第一容器本體15在其中界定第一容器通路17。類似地，第二容器本體19界定與第一容器通路17流體連通之第二容器通路21。
再次參考圖1及圖2，至少一個壓板容器7可耦合至容器13且與該容器流體連通。壓板容器7界定具有壓板固定件25之壓板容器腔室23，該壓板固定件經組態以在其中或在其上收納一或多個基板、試片或類似試樣。在使用期間，將待處理之基板定位在位於壓板容器腔室23內之壓板固定件25上。在腔室內形成真空且將基板之溫度加熱至所要溫度。此後，將多個反應物依序引入至壓板容器腔室23中。因此，多個原子層形成在基板上。此後，一旦所要數目及/或厚度之層形成在基板上，在電漿源5內產生之電漿就經由形成在容器13上之入口29導引至容器13中且橫穿該容器。電漿可接著入射在定位於壓板固定件25上之基板上，該壓板固定件位於壓板容器腔室23內。一旦完成處理，在可以從腔室移除經塗佈基板之前，該基板就必須隨時間推移而冷卻至處置溫度，由此極大地減少了處理系統之輸送量。
圖3至圖5展示新穎的微波輔助熱ALD處理系統之實施例。如所展示，微波輔助熱ALD系統40包括腔室42，該腔室具有耦合至其或以其他方式與其流體連通之至少一個電漿源44。類似於上文所描述之習知熱ALD系統，圖3至圖5中所展示之ALD系統40之腔室42界定經組態以在其中收納一或多個處理容器52之至少一個腔室收納區域48。此外，腔室42及/或容器52中之至少一者可耦合至至少一個壓板容器46且經組態以在其中收納並支撐至少一個基板、壓板或基板。在所說明實施例中，容器52包含圓錐形容器。視情況，容器52可以任何多種形狀、組態、橫向尺寸及其類似者形成。此外，容器52可由任何多種材料製造，包括但不限於不鏽鋼、各種合金、各種惰性材料、陶瓷、複合材料、玻璃、礦石及其類似者。在一個實施例中，腔室42、容器52及/或壓板腔室中之至少一者可經設定大小以在其中收納一或多個100 mm或更小晶圓基板。視情況，腔室42、容器52及/或壓板腔室中之至少一者可經設定大小以在其中收納一或多個100 mm或更大晶圓基板。
在所說明實施例中，容器52包括第一容器本體54及至少第二容器本體58。任何數目個容器本體均可用於形成容器52。視情況，容器52可以單體式組態形成。至少一個容器通路60可形成在容器52內。不同於上文所描述之習知熱ALD系統，圖3至圖5中所描述之微波輔助熱ALD系統包括至少一個微波波導裝置56，其經組態以將微波輻射從微波產生器（圖中未示）導引到與形成在容器52中之容器通路60連通的基板。舉例言之，在圖3及圖4中所展示之實施例中，單個微波波導裝置56定位在第一容器本體54上或與該第一容器本體連通。在替代方案中，圖5展示具有定位在容器52上之兩（2）個微波波導裝置56、56'的容器52之替代實施例之正面橫截面視圖的示意圖。在所說明實施例中，微波波導裝置56及56'彼此正交地定位，但所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，微波波導裝置56及56'可以任何關係彼此定位。因而，在所展示處，第一微波波導裝置56可經組態以將第一微波輻射場63遞送至正處理之基板。類似地，微波波導裝置56'可經組態以將至少第二微波輻射場63'遞送至正由微波輔助熱ALD系統40處理之基板。舉例言之，第一輻射場63之模式可為所要平面（例如，r & φ平面）中之TE 11模式，而第二輻射場63'之模式可包含不同平面（例如，r & φ平面之向量）中之TE 11模式。視情況，第一微波輻射場63及第二微波輻射場63'中之至少一者可經線性偏振、圓形偏振及/或橢圓偏振。此外，在一個實施例中，第一微波輻射場63及第二微波輻射場63'共用相同偏振。在另一實施例中，第一微波輻射場63及第二微波輻射場63'具有不同偏振。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，第一輻射場63及第二輻射場63'之模式可相同或不同。舉例言之，例示性模式包括TE 11、TM 01及其類似者。此外，微波波導裝置56及/或56'（若存在）可經組態以在任何多種頻率下提供微波輻射。例示性頻率可介於約兩百百萬赫（200 MHz）至約一萬百萬赫（10,000 MHz）或更多範圍內。在另一實施例中，頻率可介於約五千七百百萬赫（5700 MHz）至約五千八百百萬赫（5800 MHz）範圍內。視情況，頻率可介於約一千百萬赫（1000 MHz）至約四千百萬赫（4000 MHz）或更多範圍內。視情況，頻率可介於約兩千四百百萬赫（2400 MHz）至約兩千五百百萬赫（2500 MHz）範圍內。此外，所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，第一輻射場63及第二輻射場63'之頻率可相同或不同。
圖3及圖4展示定位在容器52上或以其他方式耦合至該容器的微波波導裝置56之實施例之各種視圖。如所展示，微波波導裝置56可包括耦合至容器52之第一微波波導本體74及第二微波波導本體76。在一個實施例中，微波波導裝置56可形成矩形形狀。視情況，波導裝置56可形成圓柱形形狀。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，波導裝置56可以任何多種形狀、大小、橫向尺寸及其類似者形成。一或多個微波波導連接件78可耦合至第一微波波導本體74及/或第二微波波導本體76中之至少一者上的位置。在一個實施例中，連接件78可經組態以將微波波導裝置56耦合至至少一個微波能量源（圖中未示）。舉例言之，連接件可耦合至與至少一個微波產生器162連通之一或多個導管186（參見圖10）。因而，形成在腔室42上之埠50可經組態以具有橫穿過其之一或多個導管、纜線或類似裝置。舉例言之，在一個實施例中，埠50包括至少一個經密封連接件類似裝置（圖中未示）。在所說明實施例中，微波波導裝置56靠近形成在容器52上之容器入口70定位。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，包括在本系統中之一或多個微波波導裝置56可定位在容器52上或靠近該容器的任何位置。如圖3及圖4中所展示，至少一個輻射抗流器或類似濾波裝置80可定位在容器入口70與微波波導裝置56之間。在一個實施例中，輻射抗流器80可經組態以防止在微波波導裝置56內產生之非所需輻射或信號流流動至電漿源44中。
再次參考圖3，至少一個壓板容器46可耦合至定位在腔室42內之容器52或以其他方式與該容器連通。在所說明實施例中，壓板容器46耦合至腔室42外部之容器52。視情況，壓板容器46可耦合至腔室42內之容器52。在一個實施例中，壓板容器46在其中界定至少一個壓板容器腔室62，壓板容器腔室62經組態以容納能夠在其上或在其中支撐待處理之一或多個基板或試樣的一或多個壓板固定件64。一或多個出口66可形成在壓板容器46上。
在處理程序期間，一或多個基板或試樣（圖中未示）可定位在壓板容器46之壓板容器腔室62內之壓板固定件64上及/或緊固至該壓板固定件。此後，壓板容器46經組態以密封關係接合容器52。舉例言之，雖然所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，壓板容器46可以任何多種方式耦合至容器52，但使壓板容器46以氣密密封關係接合容器52。真空可應用於腔室42、容器腔室62及/或壓板容器46中之至少一者。此後，一或多個反應物層可選擇性地沉積至基板上。在一個實施例中，從微波波導裝置56及或56'發射之微波能量可在每一材料層依序沉積至基板上之後啟動，由此選擇性地且可控制地加熱形成在基板上之新沉積層。在一個實施例中，微波輻射均勻地應用於新近沉積層。在另一實施例中，微波輻射非均勻地應用於新近沉積層。在所說明實施例中，由電漿源44產生之電漿可被導引至容器通路60，至定位在壓板固定件64上之基板。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，可對基板執行任何多種替代ALD後退火製程。因而，本文中所揭示之系統及方法不應被認作限於基於電漿之處理系統。
圖6至圖9展示微波輔助熱ALD處理系統之另一實施例之各種視圖。如所展示，類似於先前實施例，處理系統100包括定位在電漿源104與至少一個壓板容器106之間或鄰近於該至少一個電漿源及該至少一個壓板容器的至少一個腔室102。腔室102界定至少一個腔室收納區域108大小以在其中收納至少一個容器112。如所展示，容器112可包含由第一容器本體114及至少第二容器本體116形成之圓錐形容器。視情況，容器112可由單體式本體構造。類似於先前實施例，處理容器112可以任何多種形狀及組態形成。至少一個容器通路118可形成在容器112內，容器通路118與耦合至或非常靠近電漿源104及壓板腔室106之入口122流體連通。類似於先前實施例，微波輔助熱ALD處理系統100之各種元件，包括腔室102、壓板固定件106及/或容器112，可由任何多種材料製成。舉例言之，容器112可由不鏽鋼製成。類似地，腔室102可由不鏽鋼製成。
如所展示，至少一個天線可定位在腔室收納區域108內。舉例言之，在圖6至圖8中所展示之微波輔助熱ALD處理系統100之實施例中，單個天線120用於將微波輻射投射至壓板容器106中之基板（圖中未示）。圖9展示替代實施例，其中微波輔助熱ALD處理系統100包括定位在腔室收納區域108內之第一天線120及至少第二天線120'。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，任何數目個天線及多種天線可用於本系統。視情況，容器112可包括至少一個窗或類似穿孔，由此准許來自天線120之輻射橫穿容器112。舉例言之，圖6及圖7展示具有形成在其上或在其中之窗117的容器112之實施例。在替代方案中，圖9展示不具有形成在其中之窗的容器112之實施例。在另一實施例中，容器112不必包括第一容器本體114，由此准許來自天線120之微波輻射橫穿腔室收納區域108，從而穿過第二容器本體116進入容器112。
圖7及圖8展示天線120及耦合系統之實施例的更詳細視圖，該耦合系統可用於將一或多個天線定位在腔室收納區域108中。如圖7中所展示，在一個實施例中，天線120包括至少一個輻射導管140。在一個實施例中，輻射導管140包含實質上螺旋形狀。舉例言之，在所說明實施例中，輻射導管140包含五（5）匝螺旋繞組。視情況，輻射導管140可包含三（3）匝螺旋繞組、四（4）匝螺旋繞組、五（5）匝螺旋繞組、六（6）匝螺旋繞組或七（7）匝或更多螺旋繞組。輻射導管140之線直徑可介於約0.005吋至約1.0吋範圍內。在一個特定實施例中，輻射導管140之線直徑介於約0.125吋至約0.250吋範圍內，但所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，可使用任何多種線直徑。視情況，任何數目個匝可用於形成螺旋繞組。在一個實施例中，匝直徑 D可介於約0.5吋至約4.0吋範圍內。視情況，匝直徑 D可為約1.54吋。視情況，輻射導管140可經製造成具有任何多種線圈間距。在一個實施例中，線圈間距 S介於約0.50吋至約2.5吋範圍內。在另一實施例中，線圈間距 S介於約1吋至約1.5吋範圍內。視情況，線圈間距 S範圍為約1.20吋。類似地，輻射線圈140可以任何所要線圈俯仰角製造。舉例言之，在一個實施例中，線圈俯仰角為約14度，但可使用任何線圈俯仰角。視情況，天線120可具有左圓形偏振或右圓形偏振。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，天線可以任何多種替代組態及/或形狀形成。例示性組態包括但不限於螺旋形、圓錐形、拋物線形、喇叭形、漏溢波形、陣列式天線及其類似者。在一個實施例中，天線經組態以產生至少一個方向微波輻射圖案，該微波輻射圖案經選擇以高效地且選擇性地調整基板之溫度。
再次參考圖7，輻射導管140可耦合至至少一個導電接地板142或以其他方式與該至少一個導電接地板連通。舉例言之，導電接地板142可具有介於約1.0吋乘5吋範圍內之橫向尺寸，其中厚度為約.05吋至約3.0吋。舉例言之，在一個實施例中，導電接地板142包含具有約3.5吋×3.5吋之橫向尺寸及約0.125''吋之厚度的實質上方形形狀，但所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，導電接地板142可以任何多種大小、形狀及組態製造。此外，輻射導管140及接地板142中之至少一者可耦合至至少一個連接件144或與該至少一個連接件連通，從而准許天線耦合至至少一個外部電源、微波源及/或其類似者。在所說明實施例中，輻射導管140可定位在由至少一個包封裝置148形成之至少一個封套146內。在一個實施例中，包封裝置148可經組態以保護各種元件（例如，輻射導管140）免受可存在於腔室102內之反應物及電漿影響。在一個實施例中，封套146由石英製成。在另一實施例中，封套由硼矽酸鹽、陶瓷及藍寶石材料或對微波輻射透明之任何其他介電材料製成。
如圖8中所展示，至少一個天線120可藉由耦合至腔室102之一或多個天線架136支撐在腔室收納區域108內。在所說明實施例中，天線架136耦合至腔室罩殼134，但所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，可使用任何多種天線架。此外，至少一個導管及/或纜線130可耦合至形成在天線120上之連接件144（參見圖7）。纜線130可橫穿腔室收納區域108，從而經由定位在形成在腔室102上之至少一個埠110上的至少一個埠連接件132離開腔室102。
再次參考圖6至圖9，壓板容器106可界定至少一個壓板容器腔室124。類似於先前實施例，至少一個壓板固定件126經組態以在壓板容器腔室124內之所要位置處收納及支撐至少一個基板（圖中未示）。舉例言之，在一個實施例中，壓板固定件126經定位以使得從包括在腔室102中之一或多個天線120發射輻射之至少一部分。在一個實施例中，腔室102、容器112及/或壓板腔室124中之至少一者可經設定大小以在其中收納一或多個100 mm或更小晶圓基板。視情況，腔室102、容器112及/或壓板腔室124中之至少一者可經設定大小以在其中收納一或多個100 mm或更大晶圓基板。在使用期間，至少一個基板（圖中未示）可定位在壓板固定件126上或以其他方式附連至該壓板固定件。此後，壓板容器106耦合至定位在腔室收納區域108內之容器112。在一個實施例中，壓板容器106以氣密密封關係耦合至容器112，但所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，壓板容器106可使用任何多種耦合裝置或固定件以任何多種方式耦合至容器112。一旦腔室102密封，真空就可應用於腔室收納區域108及/或容器通路118中之至少一者。此後，兩種或更多種反應物可依序應用於基板，由此促使在基板之表面上形成至少一個原子層。來自天線120之微波輻射可用於在沉積製程期間維持及/或調整沉積在基板上之層的溫度。舉例言之，來自天線120之微波輻射可選擇性地應用於基板上之新近沉積膜層。此後，任何數目個膜沉積製程以及隨後任何數目個微波輻射循環可選擇性地應用於基板。在一個實施例中，微波輻射均勻地應用於基板。在另一實施例中，微波輻射非均勻地應用於基板。視情況，一旦所要層厚度及/或密度已經沉積，反應物之引入就可停止，並且從電漿源104發射之至少一個電漿可被導引穿過容器通路118至壓板腔室106內之基板。然而，所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，可對基板執行任何多種替代ALD後退火製程。因而，本文中所揭示之系統及方法不應被認作限於基於電漿之處理系統。
圖10展示用於對ALD製程進行微波輔助表面化學退火中的微波系統之實施例之示意圖。如所展示，微波系統160包括至少一個微波產生器162。在一個實施例中，微波產生器162包含固態微波產生器，但所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，任何多種微波產生器可與本系統一起使用。在一個實施例中，微波產生器162經組態以輸出具有介於約十瓦特（10 W）至約十千瓦特（10 kW）範圍內之功率的微波能量或微波信號。在另一實施例中，功率介於約五百瓦特（500 W）至約兩千瓦特（2 kW）範圍內。在另一實施例中，功率為約一千瓦特（1 kW）。因而，如圖10中所展示，微波產生器162可冷卻或以其他方式熱管理。舉例言之，微波產生器162可包括至少一個流體埠或導管164，其准許一或多個流體用於控制微波產生器162之溫度。
再次參考圖10，至少一個導管166可耦合至微波產生器162或以其他方式與該微波產生器連通，並且經組態以從微波產生器162輸送微波能量。舉例言之，導管166可包含至少一個同軸纜線，但可使用任何多種導管，包括但不限於波導及其類似者。導管166可經由至少一個過渡構件170耦合至一或多個波導總成168。在一個實施例中，過渡構件170可經組態以從導管166（例如，同軸纜線）接收微波能量且將傳入能量耦合至波導總成170中。視情況，過渡構件170可包括一或多個濾波器、偏振器、其中可包括一或多個四分之一波長之波片（1/4λ裝置）。至少一個隔離器172可耦合至波導總成168或與該波導總成連通。隔離器172可經組態以防止微波能量從波導總成168返回至微波產生器162之反向散射或反射。
如圖10中所展示，波導總成168可包括與隔離器172連通之一或多個調諧系統或裝置174，由此准許微波能量之頻率之可選擇變化。在一個實施例中，調諧系統174包含自動調諧系統，其准許至少一個處理器（圖中未示）改變來自微波產生器162之微波能量之至少一個特性，包括例如頻率、阻抗及其類似者。舉例言之，調諧系統174可包含由MKS儀器公司製造之SmartMatch智慧型微波匹配單元，但所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，可使用能夠自主地監測及調諧微波信號之任何多種系統。
在另一實施例中，調諧系統176包含手動調諧系統，其准許使用者手動地改變微波能量之至少一個特性。視情況，調諧系統176可經組態以與微波產生器162配合起作用。在另一實施例中，調諧系統176可經組態以獨立於微波產生器162起作用。此外，波導總成168可在其中包括一或多個偵測器或感測器或定向耦合器174。例示性偵測器包括但不限於精確度功率偵測器、RF功率偵測器及其類似者。
再次參考圖10，一或多個視情況選用之裝置或子系統178可包括在微波系統160內。舉例言之，在所說明實施例中，視情況選用之系統或裝置178定位在波導總成168內或靠近該波導總成。例示性視情況選用之系統178包括但不限於雜訊濾波器、信號斬波器、感測器、衰減器、功率組合器、計量器、偏振器、處理器、控制系統、熱管理系統及其類似者。視情況，可在波導總成外部使用的視情況選用之系統178包括處理器、控制器、濾波器、熱管理系統、冷卻劑源及其類似者。另外，至少一個波導至同軸過渡裝置184可用於將來自波導總成168之微波能量耦合至至少一個同軸導管186中，該至少一個同軸導管耦合至定位在微波輔助熱ALD系統內之微波遞送裝置188之各種實施例。例示性微波遞送裝置188包括但不限於波導裝置56、56'（參見圖3至圖5）或天線120（參見圖6至圖9）。
本文中所揭示之實施例說明本發明之原理。可採用屬於本發明之範圍內之其他修改。因此，本申請案中所揭示之裝置不限於如本文中精確地展示及描述之裝置。
1:原子層沉積系統 3:腔室 5:電漿源 7:壓板容器 9:腔室收納區域 11:埠 13:容器 15:第一容器本體 17:第一容器通路 19:第二容器本體 21:第二容器通路 23:壓板容器腔室 25:壓板固定件 29:入口 40:微波輔助熱原子層沉積系統/原子層沉積系統 42:腔室 44:電漿源 46:壓板容器 48:腔室收納區域 50:埠 52:處理容器/容器 54:第一容器本體 56:微波波導裝置/第一微波波導裝置/波導裝置 56':微波波導裝置/波導裝置 58:第二容器本體 60:容器通路 62:壓板容器腔室/容器腔室 63:第一微波輻射場/第一輻射場 63':第二微波輻射場/第二輻射場 64:壓板固定件 66:出口 70:容器入口 74:第一微波波導本體 76:第二微波波導本體 78:微波波導連接件/連接件 80:輻射抗流器/類似濾波裝置 100:處理系統/微波輔助熱原子層沉積處理系統 102:腔室 104:電漿源 106:壓板容器 108:腔室收納區域 110:埠 112:容器/處理容器 114:第一容器本體 116:第二容器本體 117:窗 118:容器通路 120:天線/第一天線 120':第二天線 122:入口 124:壓板容器腔室/壓板腔室 126:壓板固定件 130:導管/纜線 132:埠連接件 134:腔室罩殼 136:天線架 140:輻射導管/輻射線圈 142:導電接地板/接地板 144:連接件 146:封套 148:包封裝置 160:微波系統 162:微波產生器 164:流體埠/導管 166:導管 168:波導總成 170:過渡構件 172:隔離器 174:調諧系統/調諧裝置/偵測器/感測器/定向耦合器 176:調諧系統 178:視情況選用之裝置/視情況選用之子系統/視情況選用之系統 184:波導至同軸過渡裝置 186:導管/同軸導管 188:微波遞送裝置 D:匝直徑 S:線圈間距
參照於圖式，用於微波輔助熱設備內之微波系統及其使用方法的新穎態樣將變得更顯而易見，在圖式中：
[圖1]展示先前技術的熱ALD處理系統之實施例之平面橫截面視圖；
[圖2]展示耦合至用於圖1中所展示之熱ALD處理系統中之壓板容器的容器之正面透視圖；
[圖3]展示具有定位在處理容器上之至少一個微波波導的微波輔助熱ALD處理系統之實施例之平面橫截面視圖；
[圖4]展示定位在圖3中所展示之微波輔助熱ALD處理系統之處理容器上的微波波導之實施例之側面透視圖；
[圖5]展示具有定位在其上之兩（2）個微波波導的圖3中所展示之微波輔助熱ALD處理系統的處理容器之另一實施例之俯視圖；
[圖6]展示具有定位在處理容器上之至少一個微波天線的微波輔助熱ALD處理系統之實施例之平面橫截面視圖；
[圖7]展示與圖6中所展示之微波輔助熱ALD處理系統一起使用的螺旋微波天線之實施例之正面透視圖；
[圖8]展示定位在圖6中所展示之微波輔助熱ALD處理系統之腔室內的圖7中所展示之微波天線之實施例的側平面橫截面視圖；
[圖9]展示利用兩（2）個微波天線來提供對定位在壓板腔室中之基板之均勻微波輻射的微波輔助熱ALD處理系統之替代實施例之正面橫截面視圖；以及
[圖10]展示用於微波輔助熱ALD處理系統中的微波系統之實施例之方塊圖。
160:微波系統
162:微波產生器
164:流體埠/導管
166:導管
168:波導總成
170:過渡構件
172:隔離器
174:調諧系統/調諧裝置/偵測器/感測器/定向耦合器
176:調諧系統
178:視情況選用之裝置/視情況選用之子系統/視情況選用之系統
184:波導至同軸過渡裝置
186:導管/同軸導管
188:微波遞送裝置

Claims (35)

  1. 一種用於一微波輔助熱原子層沉積系統內之微波系統，其包含： 至少一個微波產生器，其經組態以輸出至少一個微波信號； 至少一個波導總成，其與該至少一個微波產生器連通且經組態以接收該至少一個微波信號； 至少一個隔離器，其定位在該波導總成內且經組態以減少或消除該微波信號從該至少一個波導總成到該至少一個微波產生器之反向散射； 至少一個調諧裝置，其定位在該波導總成內，該至少一個調諧裝置經組態以從該至少一個隔離器接收該至少一個微波信號並調諧該至少一個微波信號；以及 至少一個微波遞送裝置，其與該至少一個波導總成連通且經組態以將該至少一個微波信號之至少一部分導引至該微波輔助熱原子層沉積系統之至少一個處理腔室中。
  2. 如請求項1之微波系統，其進一步包含至少一個固態微波產生器，該至少一個固態微波產生器經組態以輸出具有約10 W至10 kW之功率的至少一個微波信號。
  3. 如請求項1之微波系統，其進一步包含至少一個固態微波產生器，該至少一個固態微波產生器經組態以輸出具有約500 W至2 kW之功率的至少一個微波信號。
  4. 如請求項1之微波系統，其進一步包含至少一個固態微波產生器，該至少一個固態微波產生器經組態以輸出介於1000 MHz至4000 MHz範圍內之至少一個微波信號頻率。
  5. 如請求項1之微波系統，其進一步包含至少一個固態微波產生器，該至少一個固態微波產生器經組態以輸出介於5700 MHz至5800 MHz範圍內之至少一個微波信號頻率。
  6. 如請求項1之微波系統，其進一步包含至少一個固態微波產生器，該至少一個固態微波產生器經組態以輸出介於2400 MHz至2500 MHz範圍內之至少一個微波信號頻率。
  7. 如請求項1之微波系統，其中該至少一個調諧裝置包含經組態以自主地調諧該至少一個微波信號之一自動調諧裝置。
  8. 如請求項7之微波系統，其進一步包含定位在該至少一個波導總成內之至少一個偵測器裝置，該至少一個偵測器裝置與該至少一個調諧裝置連通。
  9. 如請求項8之微波系統，其中該至少一個偵測器裝置包含一精確度功率偵測器（PPD）。
  10. 如請求項1之微波系統，其中該至少一個調諧裝置包含經組態以准許該至少一個微波信號之調諧的一手動調諧裝置。
  11. 如請求項10之微波系統，其進一步包含與該至少一個調諧裝置連通之至少一個定向耦合器。
  12. 如請求項1之微波系統，其中該至少一個微波遞送裝置經組態以發射至少一個線性偏振微波信號。
  13. 如請求項1之微波系統，其中該至少一個微波遞送裝置經組態以發射至少一個圓形偏振微波信號。
  14. 如請求項1之微波系統，其中該至少一個微波遞送裝置經組態以發射至少一個橢圓偏振微波信號。
  15. 如請求項1之微波系統，其中該至少一個微波遞送裝置經組態以發射具有一TE 11模式之至少一個微波信號。
  16. 如請求項1之微波系統，其中該至少一個微波遞送裝置經組態以發射具有一TM 01模式之至少一個微波信號。
  17. 如請求項1之微波系統，其中該至少一個微波遞送裝置包含經組態以發射一第一微波信號之一第一微波遞送裝置以及經組態以發射至少一第二微波信號之至少一第二微波遞送裝置。
  18. 如請求項17之微波系統，其中從該第一微波遞送裝置發射之該第一微波信號的偏振與從該至少一第二微波遞送裝置發射之該至少一第二微波信號的偏振為相同偏振。
  19. 如請求項17之微波系統，其中從該第一微波遞送裝置發射之該第一微波信號的偏振與從該至少一第二微波遞送裝置發射之該至少一第二微波信號的偏振為不同偏振。
  20. 如請求項17之微波系統，其中從該第一微波遞送裝置發射之該第一微波信號的波長與從該至少一第二微波遞送裝置發射之該至少一第二微波信號的波長為相同波長。
  21. 如請求項17之微波系統，其中從該第一微波遞送裝置發射之該第一微波信號的波長與從該至少一第二微波遞送裝置發射之該至少一第二微波信號的波長為不同波長。
  22. 如請求項1之微波系統，其中該至少一個微波遞送裝置包含耦合至該至少一個處理腔室且與該至少一個處理腔室連通之至少一個波導，該至少一個波導經組態以從該至少一個微波產生器接收該至少一個微波信號且將該至少一個微波信號導引至該至少一個處理腔室中。
  23. 如請求項1之微波系統，其中該至少一個微波遞送裝置包含至少一個天線，該至少一個天線具有與該至少一個處理腔室連通之至少一個輻射導管，該至少一個天線經組態以從該至少一個微波產生器接收該至少一個微波信號且將該至少一個微波信號導引至該至少一個處理腔室中。
  24. 如請求項1之微波系統，其中至少一個天線包含一螺旋天線。
  25. 如請求項1之微波系統，其中至少一個天線包含選自由以下組成之群組的至少一種天線：圓錐形天線、拋物線形天線、喇叭形天線、漏溢波形天線以及陣列式天線。
  26. 一種用於一微波輔助熱原子層沉積系統內之微波系統，其包含： 至少一個微波產生器，其經組態以輸出至少一個微波信號； 至少一個波導總成，其與該至少一個微波產生器連通且經組態以接收該至少一個微波信號； 至少一個隔離器，其定位在該波導總成內且經組態以減少或消除該微波信號從該至少一個波導總成到該至少一個微波產生器之反向散射； 至少一個調諧裝置，其定位在該波導總成內，該至少一個調諧裝置經組態以從該至少一個隔離器接收該至少一個微波信號並調諧該至少一個微波信號；以及 至少一個波導，其與該至少一個波導總成連通，該至少一個波導至少部分地定位在該微波輔助熱原子層沉積系統之至少一個處理腔室內且經組態以將該至少一個微波信號之至少一部分導引至該至少一個處理腔室中。
  27. 如請求項26之微波系統，其進一步包含至少一個固態微波產生器，該至少一個固態微波產生器經組態以輸出介於2400 MHz至2500 MHz範圍內之至少一個微波信號頻率。
  28. 如請求項26之微波系統，其進一步包含定位在該至少一個波導總成內之至少一個偵測器裝置，該至少一個偵測器裝置與該至少一個調諧裝置連通，其中該至少一個調諧裝置包含經組態以自主地調諧該至少一個微波信號之一自動調諧裝置。
  29. 如請求項28之微波系統，其中該至少一個偵測器裝置包含一精確度功率偵測器（PPD）。
  30. 如請求項26之微波系統，其進一步包含與該至少一個調諧裝置連通之至少一個定向耦合器，其中該至少一個調諧裝置包含經組態以准許該至少一個微波信號之調諧的一手動調諧裝置。
  31. 一種用於一微波輔助熱原子層沉積系統內之微波系統，其包含： 至少一個微波產生器，其經組態以輸出至少一個微波信號； 至少一個波導總成，其與該至少一個微波產生器連通且經組態以接收該至少一個微波信號； 至少一個隔離器，其定位在該波導總成內且經組態以減少或消除該微波信號從該至少一個波導總成到該至少一個微波產生器之反向散射； 至少一個調諧裝置，其定位在該波導總成內，該至少一個調諧裝置經組態以從該至少一個隔離器接收該至少一個微波信號並調諧該至少一個微波信號；以及 與該至少一個波導總成連通之至少一個螺旋天線及至少一第二波導天線，該至少一個波導天線經組態以將該至少一個微波信號之至少一部分導引至該微波輔助熱原子層沉積系統之至少一個處理腔室中。
  32. 如請求項31之微波系統，其進一步包含至少一個固態微波產生器，該至少一個固態微波產生器經組態以輸出介於2400 MHz至2500 MHz範圍內之至少一個微波信號頻率。
  33. 如請求項31之微波系統，其進一步包含定位在該至少一個波導總成內之至少一個偵測器裝置，該至少一個偵測器裝置與該至少一個調諧裝置連通，其中該至少一個調諧裝置包含經組態以自主地調諧該至少一個微波信號之一自動調諧裝置。
  34. 如請求項32之微波系統，其中該至少一個偵測器裝置包含一精確度功率偵測器（PPD）。
  35. 如請求項31之微波系統，其進一步包含與該至少一個調諧裝置連通之至少一個定向耦合器，其中該至少一個調諧裝置包含經組態以准許該至少一個微波信號之調諧的一手動調諧裝置。
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