用于生成等离子体的方法和装置制造方法及图纸

提供了一种生成等离子体的方法。该方法使用具有长度的等离子体天线，该方法包括用RF频率电流驱动等离子体天线的电导体，以在第一位置和第二位置处生成等离子体，第二位置在沿着天线长度的方向上与第一位置间隔开，在第一位置和第二位置之间存在与天线相邻的区域，在该区域处，由于至少一个屏蔽构件，等离子体的生成减少。成减少。成减少。

Method and apparatus for generating plasma

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生成等离子体的方法和装置


[0001]本专利技术涉及等离子体的生成。更具体地，但不排他地，本专利技术涉及生成等离子体的方法和用于生成等离子体的装置，例如等离子体天线、等离子体天线组件和/或等离子体反应器。本专利技术还涉及一种使用等离子体在衬底上沉积材料的方法，以及一种包括已经使用溅射沉积法沉积的材料层的电子设备。本专利技术的实施例涉及生成均匀的高密度等离子体片。

技术介绍

[0002]高密度等离子体用于广泛的工业应用。例如，这种等离子体可用于表面清洁或制备应用、蚀刻应用、改性表面结构或密度以及薄膜的沉积。高密度等离子体可以通过时变磁场生成为电感耦合等离子体(“ICP”)，时变磁场由用时变电流驱动一个或多个等离子体天线产生，从而通过电磁感应生成等离子体。
[0003]现有技术的某些装置涉及生成宽的连续高密度等离子体片。这些装置可以使用具有等离子体室的单独等离子体源来生成等离子体(即远程等离子体源)。这种等离子体源的示例是需要许多天线来产生宽的工作等离子体的多环天线布置。然而，控制由这种多环天线系统生成的等离子体的均匀性可能是困难的，因为天线需要被调谐到精确的等效功率和频率，以实现等离子体的均匀性。由于生成多个等离子体，因此多环天线布置也消耗大量的功率。
[0004]可以形成电感耦合等离子体，从而在天线周围均匀地产生等离子体。天线通常将被容纳在诸如石英管的壳体中。因此，所生成的等离子体可能与壳体的(多个)壁的相对较大的表面积接触，由于在壁处的再结合，这导致高损耗。在许多应用中，等离子体的实际相互作用仅在不同的区域(例如，在衬底处)是期望的，而与壁的过度相互作用会导致不期望的加热或杂质的形成。对等离子体的不良控制会导致不良的功率效率。因此，期望更好地控制等离子体生成区域的几何形状和/或位置，以充分利用等离子体的性质和/或改善效率。
[0005]US6181069公开了一种等离子体室，其具有布置在该室上的线性等离子体天线。为了处理工件，例如通过蚀刻工件或在工件上形成薄膜，在室内产生等离子体。US6181069的一个实施例要求将天线偏心地安装在石英管中，以限制在远离工作场所处理的区域中产生所谓的无用等离子体，并控制等离子体的密度分布在需要的地方更高。US6181069还公开了其它形状的天线和/或用于容纳天线或其一部分的不同形状的石英管，用于控制等离子体室内部的等离子体密度。US6181069中用于高效生成等离子体的技术依赖于改变天线的形状和/或石英管壳体的形状和/或天线和石英管之间的空间关系。相信可以获得进一步的效率和/或可以使用不同的技术在感兴趣的区域中实现所需密度的等离子体的有效生成。
[0006]本专利技术寻求减轻一个或多个上述问题。替代地或附加地，本专利技术寻求提供一种改善的生成等离子体的方法和/或一种改善的等离子体天线。

技术实现思路

[0007]本专利技术的一个方面涉及一种用于生成等离子体(例如一定体积的电感耦合等离子体)的天线。本文将使用术语“等离子体天线”来指代用于生成等离子体的天线。
[0008]等离子体天线的形状可以是细长的，并且可以在具有长度的方向上延伸。天线或其一部分可以具有长度。天线的长度可以具有通常在单一方向上延伸的形状。
[0009]天线的长度可以在第一位置和第二位置之间沿实质上线性的方向延伸[例如，总体上沿直线延伸]。等离子体天线可以具有一个或多个直线部分。例如，可以包括第一直线部分和第二直线部分(其可选地平行于第一部分，或者在与第一部分总体上相同的方向上延伸)，使得在使用中存在位于第一直线部分和第二直线部分之间的等离子体生成区域。
[0010]天线包括电导体，例如铜。在示例中，天线可以被认为是这样的电导体，例如某种形式的导线或管。在其他示例中，电导体包括其他材料。等离子体天线可以是铜天线。
[0011]等离子体天线可以部分是管状的，这例如可以促进在使用期间冷却天线。
[0012]等离子体天线可以沿其长度盘绕。例如，天线可以具有螺旋线圈，其轴线与天线延伸的方向对准。在某些实施例中，天线是螺旋卷绕的导线。提供卷绕导线允许改善等离子体的生成。线圈天线的轴线可以实质上是直的，例如具有总体上在单一方向延伸的形状。
[0013]天线的长度(或轴线)可以采用弯曲的路径，而不是遵循通常的线性路径或具有直轴线的螺旋形状。这种形状可以允许产生等离子体生成热点，这对于某些应用可能是有用的。
[0014]应当理解，在使用中，等离子体天线或其一个或多个部分被配置成(即，典型地作为施加射频电力的结果)激发气态介质，从而生成等离子体，例如沿着天线的长度形成等离子体。这种等离子体例如可以在天线所在的处理室内生成。在示例中，等离子体可以在处理室内沿着天线的整个长度生成。
[0015]在示例中，可以使用彼此横向间隔开(并且例如彼此平行)的等离子体天线的至少两个长度来生成等离子体。等离子体天线的两个长度可以由共同的RF电流源驱动和/或可以彼此电耦合。
[0016]可以存在导电屏蔽构件。这种屏蔽构件可以限制(例如防止)在一个或多个区域处生成等离子体。在第一位置和第二位置可以存在与天线相邻的区域，在该区域处由于至少一个屏蔽构件而减少和/或抑制等离子体的生成。由于减少了不期望的等离子体离子的再结合，和/或将等离子体集中到需要它的那些区域(对于提供等离子体的任何过程或用途)，这可以提高电效率。
[0017]天线的电导体的至少部分可以设置有包括电介质材料的盖。提供盖以抑制与电导体相邻的等离子体点火，等离子体点火可能导致电导体的不期望的劣化，从而减少天线的功能寿命。例如，盖可以将电导体与等离子体隔离。这种盖可以具有至少20微米的平均厚度。这种盖可以具有至少5W/m.K的热导率。这种盖可以具有不超过50
×
10
‑6/K的热膨胀系数。热导率和热膨胀系数值可以是室温值，例如20℃。盖可以是电介质盖。盖可以基本上由电介质材料组成。在示例中(下面将更详细地描述)，这种盖可以是天线的电导体上的涂层的形式。可以在电导体和涂层之间提供一个或多个中间层。涂层可以与等离子天线使用期间典型的热特性和温度分布相兼容。涂层的热膨胀系数可以不超过电导体的热膨胀系数的50％。这种盖的使用可以消除对石英管壳体的需要和/或可以便于在直接存在不可忽略的
压力下的气体的情况下使用天线。盖的厚度可以小于2mm。例如，该盖可以包括一种或多种氮化物并且可选地实质上由一种或多种氮化物(例如氮化硅和氮化铝中的一种或两种)组成。该盖可以具有至少10
15
Ωcm的电阻率。电阻率值可以是室温值，例如20℃。盖的平均厚度可以至少为50微米，可选地至少为100微米，可选地至少为200微米，并且可选地至少为500微米。盖的平均厚度可以不超过5.0毫米，可选地不超过4.0毫米，可选地不超过3.0毫米，可选地不超过2.0毫米，并且可选地不超过1.0毫米。在某些实施例中，盖的厚度应该足够高，以将天线的电导体与周围的等离子体电隔离或绝缘，但是并未高到导致耦合效率不期望的大幅下降。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种使用等离子体天线生成等离子体的方法，所述等离子体天线具有长度，所述方法包括用RF频率电流驱动所述等离子体天线的电导体，以在第一位置和第二位置处生成等离子体，所述第二位置在沿着天线的长度的方向上与所述第一位置间隔开，在所述第一位置和所述第二位置之间存在与所述天线相邻的区域，在所述区域处，由于至少一个屏蔽构件，所述等离子体的生成减少。2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一位置和所述第二位置中的一个或两个位置处生成的所述等离子体绕所述天线圆周向地延伸超过300度。3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一位置和所述第二位置中的一个或两个位置处生成的所述等离子体绕所述天线圆周向地延伸小于270度。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少一个屏蔽构件绕所述天线圆周向在超过300度的范围上限制所述等离子体的生成。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个屏蔽构件绕所述天线圆周向在小于270度的范围上限制所述等离子体的生成。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个屏蔽构件在所述第一位置和所述第二位置中的一个或两个位置处限制所述等离子体的生成。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个屏蔽构件在其他区域处限制所述等离子体的生成，所述其他区域在沿所述天线的长度的方向上在所述第一位置的相对于所述第二位置的相对侧上，或者在沿所述天线的长度的方向上在所述第二位置的相对于所述第一位置的相对侧上。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个屏蔽构件包括具有小于100的相对磁导率的材料。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个屏蔽构件是部分或完整的法拉第笼的形式。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个屏蔽构件包括电磁屏蔽导电材料。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个屏蔽构件保持在固定电位。12.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述至少一个屏蔽构件包括电介质材料。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述天线产生磁场，所述磁场由包括铁磁材料的等离子体聚焦构件增强和/或聚焦。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述天线被至少部分地包含在气密材料管内。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述至少一个屏蔽构件安装在所述气密材料管的外部。...

【专利技术属性】
技术研发人员：S卡利，S高特，
申请(专利权)人：戴森技术有限公司，
类型：发明
国别省市：