TWI530232B - 用於電漿腔室電極之ｒｆ匯流排與ｒｆ回流匯流排 - Google Patents

用於電漿腔室電極之ｒｆ匯流排與ｒｆ回流匯流排 Download PDF

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Description

用於電漿腔室電極之RF匯流排與RF回流匯流排
本發明大體上是關於將RF功率耦合至一用於製造電子裝置(例如，半導體、顯示器、太陽電池和固態發光裝置)之電漿腔室的電極。更具體而言，本發明是關於連接至該電極的RF匯流排與RF回流匯流排導體以及關於RF匯流排導體相對該電極的定向。本發明改善在腔室內部將RF功率耦合至電漿的效率。
電漿腔室通常用於執行製造電子裝置(例如，半導體、顯示器和太陽電池)的製程。這類電漿製造製程包括半導體、導體或介電層在一工件表面上的化學氣相沈積或在工件表面上蝕刻這類層之選擇部分。
第1圖顯示一習用的電漿腔室。工件10在腔室內部於基座12之上受到支撐。在工件上執行一電漿製程期間，一或多個製程氣體透過氣體入口歧管20至26分配到腔室中。氣體入口歧管包括歧管後壁20、噴淋頭22(亦稱為氣體分配板或擴散器)和吊架24，其全部共同包圍氣體入口歧管之內部26的容積。
氣體入口導管28延伸通過歧管後壁20的中心。一氣源(未顯示)供應製程氣體給氣體入口導管的上端。製程氣體從氣體入口導管流入氣體入口歧管的內部26之中，接著透過噴淋頭22中的許多氣體通道分配到電漿腔室的內部11之中。
氣體入口歧管20至26亦作用如一電極，以在噴淋頭和基座之間從一RF功率供應器將RF功率耦合至電漿腔室之內部11中的電漿。歧管後壁20、噴淋頭22、吊架24和氣體入口導管28皆為導電的。第一RF電纜36將RF功率從RF功率供應器32的輸出耦合至阻抗匹配網路34。第二RF電纜30將RF功率從阻抗匹配網路34耦合至氣體入口導管28，其作用如電漿腔室的RF輸入40。
氣體入口導管28電連接至歧管後壁的中心。RF功率在歧管後壁中心呈放射狀地從氣體入口導管向外流過歧管後壁，並流至在歧管後壁的四個側邊的各個側邊的四個吊架壁24，接著通過四個吊架壁至噴淋頭22的四個側邊。RF功率從噴淋頭耦合至電漿腔室的內部11中的電漿，該內部11在噴淋頭和基座12之間。
此習用之RF功率連接設計的缺點之一在於呈現在RF輸入40(亦即，第二RF電纜30電連接至氣體入口導管28之處)之電負載的複數阻抗通常具有一明顯大於其電阻部件的電感部件，其在氣體入口歧管20至26、阻抗匹配網路34和連接在其間的RF電路系統中產生高峰值電壓。這類高峰值電壓是不需要的，因為其可導致RF電路系統暴露至大氣之部分中的大氣電弧(亦即，放電)，且其可導致RF電路系統內部的電容器故障。
本發明為一從電漿腔室之RF輸入將RF功率耦合至電漿腔室之內部的設備和方法。本發明包括一連接在RF輸入和一電漿腔室電極之間的RF匯流排導體。
本發明之一實施態樣進一步包括一連接至該腔室之一電接地壁的RF回流匯流排導體。該RF匯流排導體與該RF回流匯流排導體各自具有平行且面對彼此的表面。
有利地，該平行的RF匯流排與RF回流匯流排導體降低RF輸入和電漿腔室電極間之電連接的電感。此降低的電感有利地降低RF電路系統內部的峰值電壓。此幫助降低RF電路系統暴露至大氣之部分中之大氣電弧(亦即，放電)的風險，且其幫助降低RF電路系統內部之電容器故障的風險。
在本發明之另一實施態樣中，該RF匯流排導體具有一橫剖面，其具有一最長尺度，該最長尺度經定向為垂直最接近該RF匯流排導體之該電漿腔室電極表面的尺度。有利地，該RF匯流排導體的這個定向減少RF功率至除了打算電連接至電極的位置之外之電極區域的寄生電容耦合。
較佳地，該電漿腔室電極包括一氣體入口歧管，其包括：一歧管後壁，一氣體入口導管延伸通過該歧管後壁；一噴淋頭，其放置在該後壁下方；及一噴淋頭吊架或其他電導體，其連接在後壁和該噴淋頭之間，其中該RF匯流排導體是連接至該後壁。
1.　電漿腔室概觀
第2圖顯示一電漿腔室，其包括本發明之一實施例。在敘述本發明之前，將敘述電漿腔室之習用的特徵結構。
工件10支撐在在電漿腔室之內部11內的基座12之上。電漿腔室是準備讓工件遭受一用於在工件上製造電子裝置(例如，半導體裝置、顯示器、太陽電池或固態發光裝置)的電漿製程步驟。將在電漿腔室內進行處理之工件10的範例包括一在其上製造平板顯示器的矩形玻璃基材或一在其上製造積體電路的圓形半導體晶圓。
電漿腔室具有導電腔室壁14至18，較佳的是鋁，其提供一真空包殼給腔室內部11。在所繪示的實施例中，腔室側壁14和腔室底壁16是實施為單一的壁。腔室壁亦包括頂壁18，其亦稱為腔室蓋或頂覆蓋。腔室壁的所有部分皆電連接在一起且電接地。
在於工件上執行一電漿製程期間，一或多個製程氣體透過氣體入口歧管20至26分配至腔室內。氣體入口歧管包括歧管後壁20、噴淋頭22(亦稱為氣體分配板或擴散器)和吊架24，其全部共同包圍組成氣體入口歧管之內部26的容積。
氣體入口導管28延伸通過歧管後壁20的中心。一氣源(未顯示)供應製程氣體給氣體入口導管的上端。製程氣體從氣體入口導管流入氣體入口歧管的內部26之中，接著透過噴淋頭22中的許多氣體通道分配到介於噴淋頭和基座12間之電漿腔室的內部11之中。
噴淋頭的重量由吊架24支撐，吊架24則由歧管後壁20支撐，而歧管後壁20由腔室側壁14支撐。吊架24較佳的是具有撓性，以便隨著噴淋頭溫度的上升與下降來調節噴淋頭的徑向膨脹和收縮。吊架24具有一附接至歧管後壁20的上端和一附接至噴淋頭22之週邊邊緣的下端。後者的附接可為固定式或滑動式。舉例來說，一滑動式附接可藉由將噴淋頭邊緣擱放在吊架下端上來實施。
如果噴淋頭如實施例所繪示般為矩形，吊架24的垂直延伸部分較佳的是由四個分別附接至舉行噴淋頭22之四個側邊的撓性板材構成。每一板材在矩形噴淋頭之一側邊和矩形歧管後壁20之一對應側邊間垂直延伸。
氣體入口歧管20至26亦作用如一電極，以電容性耦合RF功率至腔室內的電漿。歧管後壁20、噴淋頭22和吊架24皆為導電的，較佳的是鋁。介電質襯墊19電氣式且機械地分隔氣體入口歧管的RF功率部件20至24與電接地的腔室壁14至18。
第一RF電纜36將RF功率從RF功率供應器32的輸出耦合至阻抗匹配網路34。第二RF電纜30將RF功率從阻抗匹配網路34耦合至電漿腔室的RF輸入40。(RF輸入是關於本發明之新的實施態樣，所以將在此敘述的下一節「2.本發明的基本原理」中敘述。)
第一RF電纜36通常為一同軸RF電纜，其具有一匹配RF功率供應器之輸出阻抗的特徵阻抗。因為阻抗匹配網路34通常裝配在腔室頂壁18上或靠近腔室頂壁18，第二RF電纜30通常為一短導體，其長度小於RF功率波長的十分之一，因此將其設計為具有一匹配負載阻抗之特徵阻抗是沒有任何好處的。不管剛才所敘述的通常電纜，在此專利說明書的全文中，吾人使用「電纜」一詞來廣泛地包括任何導體，其包括單一導體或具有複數個導體的傳輸線。
RF功率從RF功率供應器32的輸出流到阻抗匹配網路34的輸入，接著從阻抗匹配網路的輸出流到電漿腔室的RF輸入40，然後再到歧管後壁20，接著在歧管後壁的四個側邊各自流到四個吊架壁24，然後通過四個吊架壁到噴淋頭22的四個側邊。RF功率是從噴淋頭耦合至介於噴淋頭和基座間之電漿腔室之內部區域11中的電漿。從電漿回流的RF功率流到電接地的腔室壁14至18，接著流到阻抗匹配網路34的電接地，然後是到RF功率供應器32的電接地。
阻抗匹配網路34的部件可實體分散。舉例來說，阻抗匹配網路可包括一或多個實體裝配為鄰接RF功率供應器或位於RF功率供應器內部的電抗(亦即，電容器和電感器)以及一或多個實體裝配為鄰接或直接位於氣體入口歧管20至26上之額外的電抗。
在剛才敘述的實施例中，鋁吊架24執行支撐噴淋頭22之重量的機械功能和從歧管後壁20將RF功率傳導至噴淋頭的電功能兩者。或者，這些機械和電功能可藉由個別的部件來執行。舉例來說，日期註記為2005年8月25日之White等人的美國專利申請公報第2005-0183827 A1號在其第2和5圖中揭示一受介電質壁機械支撐的噴淋頭。一不提供噴淋頭之機械支撐的電導體從氣體入口歧管的後壁將RF功率傳導至噴淋頭。具體而言，電導體具有一上端，其連接至一接近歧管後壁之下表面周界的點；及一下端，其連接至一接近噴淋頭之上表面周界的點。
2.　減少電感
如上文所述，電漿腔室包括RF輸入40，RF功率藉由RF功率供應器32與匹配網路34供應至此。本發明之一新的特徵結構為一或多個RF匯流排導體43、44，其從電漿腔室的RF輸入40將RF功率耦合至一或多個位於電漿腔室之電極20至26上的RF連接點41、42。電極將RF功率電容性耦合至介於電極和支撐工件10之基座12間之電漿腔室之內部11中的電漿。
在所繪示的實施例中，電漿腔室電極為氣體入口歧管20至26，其包括歧管後壁20，氣體入口導管28經此延伸；噴淋頭22，其懸吊在後壁下方；及噴淋頭吊架24，其連接在後壁和噴淋頭之間。RF連接點41、42位於後壁之上。不過，本發明的範圍包括任何其他類型的電極，其放置或配置為從電極將RF功率電容耦合至電漿腔室之內部11中的電漿。
在每一所繪示的實施例中，RF連接點41、42在電漿腔室電極上的數目為二。不過，本發明的範圍包括位於一或多個RF匯流排導體和電極間之任何數目的RF連接點，其包括僅一個RF連接點。
第2至5圖繪示一根據本發明之一第一實施例的電漿腔室，其具有RF匯流排導體43和RF回流匯流排導體53，其兩者皆為U形並位於腔室頂壁上方。電漿腔室的RF輸入40為RF匯流排導體之中心處的一個連接點。第6至8圖繪示一第二實施例，其具有兩個連接在具有RF輸入之一端的U形RF匯流排導體43、44。第9至11圖繪示一類似第二實施例的第三實施例，但在腔室頂壁下方具有RF匯流排導體和RF回流匯流排導體。
(為了簡化第2圖，RF匯流排導體43和RF回流匯流排導體53僅示意地示於第2圖而未繪示其形狀。RF匯流排導體43和RF回流匯流排導體53的形狀示於第3至11圖。同樣地，氣體入口導管28在每一所繪示的實施例中佔據相同位置，但氣體入口導管僅示於第2圖，以簡化第3至11圖。)
如在此專利敘述之先前的「先前技術」一節所陳述的，習用設計之一缺點在於呈現在電漿腔室之RF輸入40之電負載的複數阻抗通常具有一明顯大於其電阻部件的電感部件，其在氣體入口歧管20至26、阻抗匹配網路34和連接在其間的RF電路系統中產生高峰值電壓。這類高峰值電壓是不需要的，因為其可導致RF電路系統暴露至大氣之部分中的大氣電弧(放電)，且其可導致RF電路系統內部的電容故障。
本發明包括兩個設計特徵，其藉由減少位於電漿腔室之RF輸入40之電負載阻抗的電感來改良此缺點。
首先，RF輸入40在一或多個皆不是位於歧管後壁中心的RF連接點41、42連接至歧管後壁20。這和RF功率供應器是連接至歧管後壁中心之第1圖之習用的電漿腔室形成對比。將每一RF連接點設置為遠離中心會減少每一RF連接點處之負載阻抗的電感部件。
第二，從RF輸入40至電漿腔室電極20至26上之每一RF連接點41、42的電連接包括一或多個電屏蔽的RF匯流排導體43、44，其連接在RF輸入40和每一RF連接點41、42之間。為了有利地減少由RF匯流排導體43、44插入在每一RF連接點41、42和RF輸入40之間的電感，將一或多個RF回流匯流排導體53、54連接至電接地，並使其分別平行每一個別的RF匯流排導體43、44延伸(第3、5至6、8至9和11圖)。
更具體而言，每一RF回流匯流排導體53、54是電連接至電漿腔室的電接地壁14至18之一。較佳的是藉由將每一RF回流匯流排導體裝配在電漿腔室之電接地頂壁18上來實施這類連接，以便電連接每一RF回流匯流排導體至頂壁。第5和8圖顯示第一和第二實施例，其中每一RF回流匯流排導體53、54是裝配在電漿腔室之頂壁18的上表面上。第11圖顯示一第三實施例，其中每一RF回流匯流排導體53、54是裝配在電漿腔室之頂壁18的下表面上，以便RF匯流排導體43、44和RF回流匯流排導體53、54位 於電接地頂壁18和RF功率電極20至26之歧管後壁20之間。
在第2至5圖之第一實施例中，RF回流匯流排導體位在RF匯流排導體的徑向內部。在第6至8圖之第二實施例和第9至11圖之第三實施例中正好相反；每一RF回流匯流排導體53、54位在其對應的RF匯流排導體43、44的徑向外部。任一安排皆為適當。在具有兩個RF回流匯流排導體53、54的實施例中，兩個RF回流匯流排導體可實施為一單一、連續的導體，而非實施為兩個不同導體。
如上文所述，RF功率從阻抗匹配網路34的輸出流到電漿腔室的RF輸入40，接著通過一或多個RF匯流排導體43、44到位於電漿腔室電極20至26上(具體而言，位於歧管後壁20上)之一或多個RF連接點41、42，隨後流到在歧管後壁的四個側邊的各側邊的四個吊架壁24，接著通過四個吊架壁到噴淋頭22的四個側邊。RF功率從噴淋頭耦合至介於噴淋頭和基座間之電漿腔室之內部區域11中的電漿。回流的RF功率從電漿流到電接地的腔室壁14至18，接著通過一或多個RF回流匯流排導體53、54到阻抗匹配網路34的電接地。
在RF輸入40和電漿間之RF功率流動路徑中的電感可有利地藉由隔開每一RF回流匯流排導體53、54使之接近其對應的RF匯流排導體43、44來減少。縮小間隔會減少電感。較佳的是在不導致其間之電弧(放電)的情況下，藉由隔開每一RF匯流排導體並使其對應的RF回流匯流排導體盡可能緊靠來最小化這類電感。本發明亦包括以這類間隔有多接近以達成本質上之電感減少的不同定義為基礎的替代實施例。
在一實施例中，RF回流匯流排導體53、54足夠接近其對應的RF匯流排導體43、44，以便其間的電容大於RF匯流排導體和任何其他電接地導體間的電容。
在一第二實施例中，RF匯流排導體43、44和其對應的RF回流匯流排導體53、54間的電容大於RF匯流排導體和電接地之腔室壁14至18間的電容。
在一第三實施例中，RF匯流排導體43、44和其對應的RF回流匯流排導體53、54具有平行且面對彼此的個別表面，其中兩個表面是以一間隔分隔，該間隔小於RF匯流排導體和任何平行第一表面之電接地腔室壁間的間隔。
在一第四實施例中，RF匯流排導體43、44和其對應的RF回流匯流排導體53、54具有平行且面對彼此的個別表面，其中兩個表面是以一間隔分隔，該間隔小於兩個表面之任一個沿任何方向的寬度。
在上文定義的任何實施例中，吾人可藉由最大化以本發明之平行、密集的RF匯流排與RF回流匯流排導體實施之這類RF電流路徑的部分，使減少從阻抗匹配網路34之輸出至電漿之整個RF電流路徑之電感的好處最大化。換言之，使RF匯流排與RF回流匯流排導體佔據這類RF電流路徑的實質部分是有利的。
舉例來說，如果RF匯流排導體佔據從RF阻抗匹配網路之輸出延伸至電漿腔室電極20至26上之RF連接點41、42之一之電連接路徑的至少一半長度，則滿足此「實質部分」的準則。較佳的是阻抗匹配網路34的輸出放置為盡可能接近RF匯流排導體，且阻抗匹配網路的接地連接放置為盡可能接近RF回流匯流排導體。
如一替代範例，此「實質部分」的準則亦藉由依據RF匯流排與RF回流匯流排導體間之電容定義之先前的第一和第二實施例來滿足，因為這類電容與RF匯流排和RF回流匯流排導體的長度成比例(也和其間的間隔成反比)。
類似地，在上文定義的任何實施例中，吾人可藉由最大化以本發明之平行、密集的RF匯流排與RF回流匯流排導體實施之這類RF電流路徑的部分，使減少介於兩個位在電漿腔室電極20至26上之RF連接點41、42間之RF電流路徑之電感的好處最大化。換言之，使RF匯流排與RF回流匯流排導體佔據實質部分的這類RF電流路徑是有利的。舉例來說，如果連接在兩個這類的RF連接點41、42間的RF匯流排導體具有大於兩個RF連接點間之一半距離的長度，則滿足此準則。
同樣地，在上文定義的任何實施例中，每一RF匯流排導體43、44較佳的是與接地頂壁18間隔足夠遠的距離，以避免其間的電弧(放電)。在第2至5圖之第一實施例和第6至8圖之第二實施例中，這是藉由RF匯流排導體43來完成，RF匯流排導體43包括導電腳45、46，其兩者作用以在接地頂壁18上方隔開RF匯流排導體，並連接RF匯流排導體至位於歧管後壁20上的RF連接點41、42(第4至7圖)。如果RF匯流排導體機械上不足以強到能夠自撐，其可如第4和7圖所示般藉由一或多個介電質間隔物60來支撐。
3.　RF匯流排與RF功率分佈的對稱性在第2至5圖之第一實施例中，RF匯流排導體43具有兩端，其分別連接至第一和第二RF連接點41、42(第3和4圖)。電漿腔室的RF輸入40(其接收來自RF功率供應器32和阻抗匹配網路34的功率)為RF匯流排導體上的一個連接點，其位於RF匯流排導體之兩端間的中途。因此，從RF輸入至兩個RF連接點41、42的RF功率分佈為對稱且相等的。
在第6至8圖之第二實施例與第9至11圖之第三實施例中，RF匯流排導體43、44包括兩個位於歧管後壁之相對半邊上的鏡像導體段。RF匯流排導體的每一段43、44在第一和第二RF連接點41、42間延伸並連接至第一和第二RF連接點41、42。短導體48在第一RF連接點41和RF輸入40之間延伸。RF匯流排導體的兩段43、44較佳的是如第6和9圖所示般實施為單一、連續的導體，但兩段43、44可替代地實施為兩個不同的導體(未顯示)。
在第6至8圖之第二實施例與第9至11圖之第三實施例中，RF輸入40比第二RF連接點42更為接近第一RF連接點41。具體而言，RF輸入幾乎與第一RF連接點41重合，而RF導體43、44則是插入在RF輸入和第二RF連接點42之間。因此，不同於第2至5圖之第一實施例，從RF輸入至兩個RF連接點41、42的RF功率分佈是不對稱且可能不相等的。
因此，可能需要設置一與一或兩個RF連接點串聯的額外阻抗，以對兩個RF連接點提供RF功率分佈的期望比例。第7和10圖繪示這類阻抗可為第一和第二電容器71、72，其分別連接在第一和第二RF連接點41、42以及RF匯流排導體43之間。電容器可為固定或可調整。兩電容器之個別電容間的差或比例可加以調整或確立，以便製造從RF輸入至兩個RF連接點之相等的RF功率供應，或以便在供應給兩個RF連接點之RF功率的個別位準間製造期望的比例。
在一僅具有一個電容器71(亦即，省略第二電容器72)的替代實施例(未顯示)中，電容器可僅連接在驅動RF點41、42中之一個和RF匯流排導體43之間，連同另一個RF連接點在沒有任何插入電容器的情況下直接連接至RF匯流排導體。電容器可為固定或可調整。在此實施例中，電容器的電容可加以調整或確立，以便製造從RF輸入至兩個RF連接點之相等的RF功率供應，或以便在供應給兩個RF連接點之RF功率的個別位準間製造期望的比例。
在第7和10圖之實施例中的電容器71、72提供偏置RF連接點41、42之負載阻抗之電感的額外優點，以便減少RF輸入40之複數阻抗的虛數部分。為了類似地減少第3至5圖之實施例中的電感，可有利地在個別的RF連接點41、42和RF匯流排導體43間添加串聯連接的電容器71、72。
4.　RF匯流排和RF回流匯流排的曲率
如在上節「2.減少電感」中所述，減少RF輸入40和歧管後壁20間之RF電流路徑之電感的一個設計特徵為將RF連接點41、42放置為遠離後壁中心。舉例來說，第2、3、6和9圖顯示不同實施例，其具有兩個對稱地設置在後壁中心之相對側上的RF連接點41、42。
第2圖顯示氣體入口導管28延伸通過後壁中心。(如早先所解釋，在每一所繪示的實施例中，氣體入口導管佔據相同位置，但為了簡化第3至11圖，氣體入口導管僅示於第2圖。)為了避免在後壁中心與氣體入口導管產生機械性干涉，RF匯流排導體43、44和RF回流匯流排導體53、54以「U」形彎曲(如第3、6和9圖所示)，以便RF匯流排導體可在後壁中心的相對側上連接至兩個RF連接點41、42。換言之，RF匯流排導體和RF回流匯流排導體各自包括兩個90度角。
為了實現上文所述之所需的低電感，一RF匯流排導體與其對應的RF回流匯流排導體較佳的是具有對準的對應彎曲位置，以便其個別的相對表面平行，且更佳的是維持一均勻間隔，如第3、6和9圖所示。
雖然RF匯流排導體和RF回流匯流排導體以「U」形彎曲，並在每一所繪示的實施例中具有90度角，在先前段落中定義的本發明適用於具有任何彎曲形狀的RF匯流排導體與RF回流匯流排導體。
5.　定向為垂直電極的RF匯流排導體
RF匯流排導體43、44較佳的是具有一形狀為矩形的橫剖面，連同矩形的長尺度定向為垂直歧管後壁20的鄰接表面。這一類RF匯流排導體之一範例為一金屬帶。一薄而寬的金屬帶可輕易地以如第3、6和9圖所繪示之「U」形彎曲，以便其可維持一距離歧管中心的大徑向距離。
此RF匯流排導體43、44的形狀在RF匯流排導體和歧管後壁20間沒有電接地平面之第9至11圖的第三實施例中特別有利。所繪示之使RF匯流排導體之整個長度維持遠離歧管後壁中心的U形、半圓形或其他形狀有利於減少呈現在RF輸入40之RF電纜30之阻抗的電感部件。
(如在先前兩段落中所述之)具有最長尺度定向為垂直歧管後壁之橫剖面之RF匯流排導體43、44的另一優點在於這類定向減少RF匯流排導體和歧管後壁20間的電容耦合。一或多個RF連接點41、42在歧管後壁上的位置通常經過決定，以在電漿腔室之內部11中實現RF場所需的空間分佈。同樣地，如上文所解釋，RF連接點可設置為距離歧管後壁中心一實質距離，以減少RF電流流動路徑的電感。如果RF功率的實質部分在RF匯流排導體和歧管後壁間透過其間的寄生電容而非透過意欲傳導功率之RF連接點41、42來傳導，則將削弱這兩個優勢。
根據本發明之一實施態樣，如第9至11圖所繪示，這類寄生電容可藉由RF匯流排導體43、44來減少，其中RF匯流排導體43、44具有最長尺度定向為垂直最接近RF匯流排導體之電漿腔室電極表面的橫剖面。較佳的是這類橫剖面為矩形。
藉由本發明在「5.定向為垂直電極的RF匯流排導體」此節中之敘述而實現之寄生電容的有利減少，而不需要RF回流匯流排導體。因此，無關在此專利敘述之先前各節中所述之需要RF回流匯流排導體之本發明，這類在其中之RF匯流排導體具有垂直電極之橫剖面的發明是有用的。
在所繪示的實施例中，電漿腔室電極為氣體入口歧管20至26，且該表面為歧管後壁20的上表面。不過，本發明廣泛地適用於任何其他類型或形狀的電漿腔室電極。
6.　其他修改
在所繪示的實施例中，氣體入口歧管20至26為作用於從RF功率供應器32將RF功率耦合至電漿腔室內之電漿的電極。不過，不管電極是否亦作用於分配氣體，所繪示之實施例的RF連接點41、42可以位於任何習用之電漿腔室電極上的RF連接點置換。換言之，電極不需要為氣體入口歧管的一部分，且不需要包括噴淋頭。因此，此文所有提及歧管後壁之處皆可藉由提及具有這類RF連接點41、42的電極來置換。
所繪示的氣體入口歧管20至26為矩形，因為所繪示的電漿腔室適於處理一矩形工件。不過，本發明可同樣應用在適於處理一圓形工件的電漿腔室，且氣體入口歧管20至26或其他電漿腔室電極可為圓形。
所繪示的歧管後壁20並未劃分為多段。不過，在某些應用中，可需要將歧管後壁或其他電極劃分為多段。既然如此，在此專利說明書中所述的歧管後壁共同包括作為單一電極之歧管後壁或其他電極的所有段。
雖然本發明主要是關於電容性耦合RF功率至電漿，額外的RF功率可藉由諸如感應線圈或微波波導的其他裝置耦合至電漿。同樣地，在一遠端電漿源中產生的電漿可透過一氣體入口供應給腔室內部。
所有提及一連接在兩點間的導體之處須理解為包括傳導RF功率且共同連接在這類的兩點之間的複數個電部件，其包括彼此串聯或並聯連接的部件。這類傳導RF功率的電部件範例包括電容器與電感器。
10．．．工件
11．．．電漿腔室的內部
12．．．基座
14．．．腔室壁
16．．．腔室壁
18．．．腔室壁
19．．．介電質襯墊
20．．．歧管後壁
22．．．噴淋頭
24．．．吊架
26．．．內部
28．．．氣體入口導管
30．．．第二RF電纜
32．．．RF功率供應器
34．．．阻抗匹配網路
36．．．第一RF電纜
40．．．RF輸入
41．．．RF連接點
42．．．RF連接點
43．．．RF匯流排導體
44．．．RF匯流排導體
45．．．導電腳
46．．．導電腳
48．．．短導體
53．．．RF回流匯流排導體
54．．．RF回流匯流排導體
60．．．介電質間隔物
71．．．第一電容
72．．．第二電容
第1圖為一習用電漿腔室的部分示意剖面側視圖，其在一連接至歧管後壁之中心的氣體入口導管處具有一RF輸入。
第2圖為根據本發明之一電漿腔室的部分示意剖面側視圖。該剖面是通過電漿腔室的中心取得。
第3圖為第2圖之RF匯流排導體、RF回流匯流排導體與電漿腔室之頂壁的部分示意剖面頂視圖。
第4圖為第2圖之RF匯流排導體與電漿腔室之頂壁的部分示意剖面側視圖。該剖面是通過RF匯流排導體的U形輪廓線取得。
第5圖為一類似第4圖的圖，除了該剖面是通過RF回流匯流排導體的U型輪廓線取得。
第6圖為一第二實施例之RF匯流排導體、RF回流匯流排導體與頂壁的部分示意剖面頂視圖，該第二實施例具有兩個在一端具有一RF輸入的RF匯流排導體。
第7圖為第6圖之RF匯流排導體與電漿腔室頂壁的部分示意剖面側視圖。該剖面是通過RF匯流排導體的U形輪廓線取得。
第8圖為一類似第7圖的圖，除了該剖面是通過鄰接第7圖所示之RF匯流排導體之RF回流匯流排導體的U型輪廓線取得。
第9圖為一第三實施例之RF匯流排導體、RF回流匯流排導體與歧管後壁的部分示意剖面頂視圖，其中該RF匯流排導體與RF回流匯流排導體是介於該歧管後壁與該電漿腔室頂壁之間。
第10圖為第9圖之RF匯流排導體與電漿腔室之歧管後壁的部分示意剖面側視圖。該剖面是通過RF匯流排導體之一的U形輪廓線取得。
第11圖為一類似第10圖的圖，除了該剖面是通過鄰接第10圖所示之RF匯流排導體之RF回流匯流排導體的U型輪廓線取得。
10．．．工件
11．．．電漿腔室的內容積
12．．．基座
14．．．腔室壁
16．．．腔室壁
18．．．腔室壁
19．．．介電質襯套
20．．．歧管後壁
22．．．噴淋頭
24．．．吊架
26．．．內容積
28．．．氣體入口導管
30．．．第二RF電纜
32．．．RF功率供應器
34．．．阻抗匹配網路
36．．．第一RF電纜
40．．．RF輸入
41．．．RF連接點
42．．．RF連接點
43．．．RF匯流排導體
45．．．導電腳
46．．．導電腳
53．．．RF回流匯流排導體

Claims (20)

  1. 一種將RF功率從一RF輸入耦合至一電漿腔室之內部的設備，其包括：一電漿腔室，其具有一或多個電接地的腔室壁，且該電漿腔室具有與電接地絕緣的一電漿腔室電極；一RF匯流排導體，其電連接至該RF輸入，且該RF匯流排導體電連接至位於該電漿腔室電極上的一或多個連接點，其中該RF匯流排導體包括一第一表面；一RF回流匯流排導體，其與該等電接地的腔室壁之每一者不同並電連接至該等電接地的腔室壁之一者，其中該RF回流匯流排導體包括一第二表面，其中該第一表面平行且面對該第二表面；及一RF阻抗匹配網路，其具有連接至該RF輸入的一輸出，以提供從該RF阻抗匹配網路之該輸出至位於該電漿腔室電極上之該一或多個連接點的一電連接路徑；其中從該RF阻抗匹配網路之該輸出延伸至該等連接點之一者之該電連接路徑的至少一半長度包括該RF匯流排導體；及其中該第一表面和第二表面以一間隔分隔，該間隔小於該RF匯流排導體與任何平行該第一表面之該等電接地腔室壁間的該間隔。
  2. 一種將RF功率從一RF輸入耦合至一電漿腔室之內部的設備，其包括： 一電漿腔室，其具有一或多個電接地的腔室壁，且該電漿腔室具有與電接地絕緣的一電漿腔室電極；一RF匯流排導體，其電連接至該RF輸入，且該RF匯流排導體電連接至位於該電漿腔室電極上的一或多個連接點，其中該RF匯流排導體包括一第一表面；及一RF回流匯流排導體，其與該等電接地的腔室壁之每一者不同並電連接至該等電接地的腔室壁之一者，其中該RF回流匯流排導體包括一第二表面；其中該第一表面平行且面對該第二表面；及其中該第一和第二表面以一間隔分隔，該間隔小於該第一表面沿任何方向的寬度，並小於該第二表面沿任何方向的寬度。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之設備，其進一步包括：一RF阻抗匹配網路，其具有連接至該RF輸入的一輸出，以便提供從該RF阻抗匹配網路之該輸出至位於該電漿腔室電極上之該一或多個連接點的一電連接路徑；其中從該RF阻抗匹配網路之該輸出延伸至該等連接點之一者之該電連接路徑的至少一半長度包括該RF匯流排導體。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之設備，其中：該一或多個連接點包含彼此間隔之一第一連接點和一 第二連接點；該RF匯流排導體的該第一表面係於該第一連接點和該第二連接點之間；及該第一連接點和該第二連接點之間的該RF匯流排導體係未電連接至該電漿腔室電極。
  5. 一種將RF功率從一RF輸入耦合至一電漿腔室之內部的設備，其包括：一電漿腔室，其具有一或多個電接地的腔室壁，且該電漿腔室具有與電接地絕緣的一電漿腔室電極；一RF匯流排導體，其電連接至該RF輸入，且該RF匯流排導體電連接至位於該電漿腔室電極上的一或多個連接點，其中該RF匯流排導體包括一第一表面；及一RF回流匯流排導體，其與該等電接地的腔室壁之每一者不同並電連接至該等電接地的腔室壁之一者，其中該RF回流匯流排導體包括一第二表面，其中該第一表面平行且面對該第二表面；及一RF阻抗匹配網路，其具有連接至該RF輸入的一輸出，以便提供從該RF阻抗匹配網路之該輸出至位於該電漿腔室電極上之該一或多個連接點的一電連接路徑；其中從該RF阻抗匹配網路之該輸出延伸至該等連接點之一者之該電連接路徑的至少一半長度包括該RF匯流排導體；及其中該RF匯流排導體包括一彎曲部分，以使該第一表 面並非是平面，該RF回流匯流排導體包括一彎曲部分，以使該第二表面並非是平面，且該RF匯流排導體之該彎曲部分與該RF回流匯流排導體之該彎曲部分對準，以使該第一表面平行該第二表面。
  6. 一種將RF功率從一RF輸入耦合至一電漿腔室之內部的設備，其包括：一電漿腔室，其具有一或多個電接地的腔室壁，且該電漿腔室具有與電接地絕緣的一電漿腔室電極；一RF匯流排導體，其電連接至該RF輸入，且該RF匯流排導體電連接至位於該電漿腔室電極上的一或多個連接點，其中該RF匯流排導體包括一第一表面；及一RF回流匯流排導體，其與該等電接地的腔室壁之每一者不同並電連接至該等電接地的腔室壁之一者，其中該RF回流匯流排導體包括一第二表面，其中該第一表面平行且面對該第二表面；及一RF阻抗匹配網路，其具有連接至該RF輸入的一輸出，以便提供從該RF阻抗匹配網路之該輸出至位於該電漿腔室電極上之該一或多個連接點的一電連接路徑；其中從該RF阻抗匹配網路之該輸出延伸至該等連接點之一者之該電連接路徑的至少一半長度包括該RF匯流排導體；及其中該RF匯流排導體與該RF回流匯流排導體間的電容大於該RF匯流排導體和該腔室壁間的電容。
  7. 如申請專利範圍第1、2、5或6項所述之設備，其中：該電漿腔室電極包括一噴淋頭，其適於分配氣體至該電漿腔室中。
  8. 如申請專利範圍第1、2、5或6項所述之設備，其中該電漿腔室電極包括：一後壁，其具有一氣體入口導管；一噴淋頭，其放置在該後壁下方；及一電導體，其連接在該後壁與該噴淋頭之間；其中該等連接點位於該後壁之上。
  9. 一種將RF功率從一RF輸入耦合至一電漿腔室之內部的設備，其包括：一電漿腔室，其受到一或多個電接地的腔室壁的包圍；一電漿腔室電極，其與電接地絕緣，其中該電漿腔室電極包括一後壁、放置在該後壁下方的一噴淋頭、以及連接在該後壁與該噴淋頭之間的一電導體；一RF匯流排導體，其電連接至該RF輸入，且該RF匯流排導體電連接至位於該後壁上的複數個連接點，其中該RF匯流排導體包括一第一表面；及一RF回流匯流排導體，其與該等電接地的腔室壁之每一者不同，且該RF回流匯流排導體電連接至該等電接地的腔室壁之一者，其中該RF回流匯流排導體包括一第二 表面，其中該第一表面平行且面對該第二表面；及一RF阻抗匹配網路，其具有連接至該RF輸入的一輸出，以便提供從該RF阻抗匹配網路之該輸出至位於該電漿腔室電極上之該一或多個連接點的一電連接路徑；其中從該RF阻抗匹配網路之該輸出延伸至該等連接點之一者之該電連接路徑的至少一半長度包括該RF匯流排導體；及其中沒有任何一個該等連接點是位於該後壁的中心。
  10. 如申請專利範圍第1、2、5、6或9項所述之設備，其中：該電漿腔室電極經定位以便電容性耦合RF功率至該電漿腔室中。
  11. 如申請專利範圍第1、2、5、6或9項所述之設備，其中：該電漿腔室電極包括以一距離分隔之一第一連接點和一第二連接點；該RF匯流排導體的一部分係連接至在該電漿腔室電極上的該第一連接點和該第二連接點；該RF匯流排導體的該部分具有在該第一連接點和該第二連接點間延伸的一長度，該長度大於該第一連接點和該第二連接點間的一半距離；及該RF回流匯流排導體平行該RF匯流排導體之該部分 的整個長度而延伸。
  12. 如申請專利範圍第1、2、5、6或9項所述之設備，其進一步包括一電容器，其連接在一RF匯流排導體與該等連接點之一者之間。
  13. 一種將RF功率從一未接地的RF輸入連接耦合至一電漿腔室的設備，其包括：一電漿腔室電極，其與電接地絕緣；及一RF匯流排導體，其電連接在該未接地的RF輸入連接與該電漿腔室電極之間；其中該RF匯流排導體具有一橫剖面，其具有一定向為垂直最接近該RF匯流排導體之該電漿腔室電極之表面的最長尺度。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之設備，其進一步包含：一電導體，其連接在該RF匯流排導體與該未接地的RF輸入連接之間；其中該RF匯流排導體並未直接連接至該未接地的RF輸入連接。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之設備，其中：該電漿腔室電極包括一氣體入口歧管，其具有一噴淋頭與一後壁；及 該RF匯流排導體係電連接至位於該後壁上的一連接點。
  16. 一種將RF功率耦合至一電漿腔室的設備，其包括：一電漿腔室電極，其與電接地絕緣，其中該電漿腔室電極包括一第一連接點和一第二連接點；一後壁；一噴淋頭，其放置在該後壁下方；及一電導體，其連接在該後壁與該噴淋頭之間；一氣體入口導管，延伸穿過該後壁，其中該電漿腔室電極之該第一連接點和該第二連接點係位於該氣體入口導管之相對側的後壁上並彼此間隔；及一RF匯流排導體，其電連接在該電漿腔室電極之該第一連接點和該第二連接點之間；其中在該電漿腔室電極之該第一連接點和該第二連接點之間的該RF匯流排導體係未電連接至該電漿腔室電極；及其中該RF匯流排導體具有圍繞該氣體入口導管之一U形。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之設備，其中：該氣體入口導管延伸穿過該後壁之該中心。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之設備，其進一步 包含：一第一導電腳，其電連接於該第一連接點和該RF匯流排導體之間；及一第二導電腳，其電連接於該第二連接點和該RF匯流排導體之間。
  19. 一種將RF功率從一RF輸入耦合至一電漿腔室之內部的設備，其包括：一電漿腔室，其具有一或多個電接地的腔室壁，且該電漿腔室具有與電接地絕緣的一電漿腔室電極，其中該電漿腔室電極包含分隔的一第一連接點和一第二連接點；一RF匯流排導體，其電連接至該RF輸入，且該RF匯流排導體電連接至該電漿腔室電極的該第一連接點及該第二連接點，其中該第一連接點和該第二連接點之間的該RF匯流排導體係未電連接至該電漿腔室電極，且其中在該第一連接點和該第二連接點之間的該RF匯流排導體包括一第一表面；及一RF回流匯流排導體，其與該等電接地的腔室壁之每一者不同並電連接至該等電接地的腔室壁之一者，並包含一第二表面，該第二表面被放置成與該第一表面平行及面對面；其中該第一表面和該第二表面以一間隔分隔，使得平行該RF匯流排導體之該第一表面之該等電接地的腔室壁 之每一者係藉由大於該間隔之一距離而與該第一表面分隔。
  20. 一種將RF功率從一RF輸入耦合至一電漿腔室之內部的設備，其包括：一電漿腔室，其具有一或多個電接地的腔室壁，且該電漿腔室具有與電接地絕緣的一電漿腔室電極，其中該電漿腔室電極包含分隔的一第一連接點和一第二連接點；一RF匯流排導體，其電連接至該RF輸入，且該RF匯流排導體電連接至該電漿腔室電極的該第一連接點及該第二連接點，其中該第一連接點和該第二連接點之間的該RF匯流排導體係未電連接至該電漿腔室電極，且其中在該第一連接點和該第二連接點之間的該RF匯流排導體包括一第一表面；及一RF回流匯流排導體，其與該等電接地的腔室壁之每一者不同並電連接至該等電接地的腔室壁之一者，並包含一第二表面，該第二表面被放置成與該第一表面平行及面對面；其中該RF回流匯流排導體包含一彎曲部分，使得該第一表面係非平面的，該RF匯流排導體包含一彎曲部分，使得該第二表面係非平面的，且該RF匯流排導體之該彎曲部分係與該RF回流匯流排導體之該彎曲部分對準，使得該第一表面與該第二表面平行。
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