等离子体点燃和维持的方法及装置制造方法及图纸

一种用于产生等离子体的装置，其包括等离子体产生容器以及线圈，所述线圈具有线圈长度以及第一组部分封闭的、纵向取向的导电（PELOC）指状件和第二组PELOC指状件。PELOC指状件组沿着容器的纵轴线取向，使得每个PELOC指状件组部分地封闭容器的周边。两组PELOC指状件被定向为指状件尖端朝向指状件尖端并且相隔组间距离，该组间距离小于线圈长度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】等离子体点燃和维持的方法及装置
技术介绍
在半导体产品的制造中，诸如晶片之类的衬底经过沉积和刻蚀处理而在其上面形成特征。半导体衬底的处理通常在处理步骤之间留有残渣，诸如聚合物沉积物。已使用大气电感耦合等离子体火炬来清洁衬底以便准备进行进一步处理。为了便于讨论，图1示出了典型的现有技术的大气电感耦合等离子体火炬100，其包括双壁筒状体102。筒状体102通常由石英或类似适合的材料形成。冷却气体入口 104容许诸如例如氮气或空气等冷却气体喷射在筒状体的壁之间以便在使用过程中对双壁筒状体102进行热调节。通过采用适当的冷却气体，防止由于来自其中的等离子体的高散热对大气电感耦合等离子体火炬100造成热损伤。线圈106被显示为缠绕到双壁筒状体102的外周上。在使用过程中，处理气体(例如，氢气或氮气)通过处理气体入口 108被导入到筒状体102的内部容积中。当适当的驱动器RF信号(例如，处于40MHz)被供给到线圈106时，线圈106充当串联LC谐振电路的部分以从处理气体激发出等离子体。为了帮助在使用过程中冷却线圈106，线圈被设计为允许液体冷却剂流过其中的管。形成在大气电感耦合等离子体火炬100内的电感耦合等离子体从开口 120射出。从开口 120射出的等离子体的热喷射流随后可用于在离子注入处理之后从衬底移除或清除诸如不期望的聚合物沉积物之类的材料。如已知的，跨过线圈106的电感电压为驱动器RF信号的频率的函数。在40MHz时，典型的大气电感耦合等离子体火炬可经受线圈106的端部之间的例如高达20KV(峰间值)。在典型的大气条件下，高的感应电压是点燃等离子体所需要的。然而，在现有技术中采用的高的RF驱动器频率(例如，40MHz或更高)呈现出成本和工程方面的难题。例如，许多处理系统已经采用低频RF源(例如，10-30MHZ，诸如13.56MHz或27.12MHz)用于刻蚀和沉积。因此，用于低频子系统的设计、制造、质量管理和维护的部件和专门技术是易于以较低成本提供的。此外，当采用较低的驱动器RF频率时，提高了工具间的可重复性。本专利技术涉及用于尤其在大气电感耦合等离子体火炬中以及总体在电感耦合等离子体工具中提高等离子体点燃的方法和装置。附图说明本专利技术是在附图的图中通过举例说明的方式而不是限制的方式阐述的，在附图中相似的附图标记指代相似的元件，并且其中:为了便于讨论，图1示出了典型的现有技术的大气电感耦合等离子体火炬。图2示出了依照本专利技术的实施方式的本专利技术的实现示例。具体实施例方式现在将参照如附图中所示的本专利技术的几个实施例来详细地说明本专利技术。在下文的描述中，为了提供对本专利技术的全面理解，阐述了多个具体的细节。然而，对于本领域技术人员而言显然的是，可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下来实施本专利技术。在其它实例中，为了不造成不必要地模糊本专利技术，未对公知的处理步骤和/结构进行详细描述。一般而言，等离子体点燃取决于在既定气柱上施加的电场的强度。在更具体的螺线管线圈的实例中，点燃取决于螺线管内部的电场的强度。电场通常由下面的等式I表达。E=V/L 等式 I其中，V为线圈端部之间的感应电压，E为电场的强度，并且L为线圈的长度。应当注意的是，所谓的“L，线圈长度”是指线圈螺线管的长度，而不是用于缠绕线圈的缆线的长度。专利技术人在此处实现了，如果线圈的有效长度L能够减小，则对于线圈上的相同的感应电压，能够获得较强的电场E。替代地或者附加地，如果感应电压V减小(由于例如驱动器RF频率的减小)，则仍可通过减小线圈的有效长度来生成能够令人满意地点燃等离子体的电场。在一个或多个实施例中，提供了部分封闭的、纵向取向的导电(PELOC)指状件，其有效地减小线圈的有效长度。PELOC指状件，如其名称所暗示的，为由导电材料制成的导电的带或叉或齿或突起(本文中通称为“指状件”)，其布置在石英筒状体的外部并且沿着大气电感耦合等离子体火炬的石英筒状体的纵轴线取向。设置有两组指状件，每组指状件与不同的线圈端部连接。每组指状件相对于筒状体纵向地布置，同时使得第一组指状件以空间分离的方式指向第二组指状件(并且反之亦然)。本专利技术的实施例还涉及用于制造、准备、操作和维护用于大气电感耦合等离子体火炬的这些增强件的技术。图2示出了依照本专利技术的实施例的示例配置，其中PELOC指状件组202的导电指状件相对于筒状体210的纵轴线220纵向地布置。同样，PELOC指状件组204的导电指状件相对于筒状体210的纵轴线220纵向地布置。PELOC指状件组202和PELOC指状件组204被布置成使得PELOC指状件组202的指状件尖端指向朝向PELOC指状件组204的指状件尖端的方向。可以看出，PELOC指状件组202的导电指状件和PELOC指状件组204的导电指状件在空间上沿着筒状体210的纵轴线220相隔组到组的间隙A。PELOC指状件组202的导电指状件仅部分地封闭筒状体210的周边，得到如图所示的组内间隙B。同样，PELOC指状件组204的导电指状件仅部分地封闭筒状体210的周边，得到如图所示的组内间隙C。下文中将更加详细地讨论这些特征和间隙。通过以本文描述的方式使用纵向取向的导电指状件，允许从线圈发出的磁场线进一步向内前进并且穿透石英管210以在火炬内部感应出维持等离子体的循环电流。因为上述指状件主要平行于磁场线的方向取向，所以这是可能的。组内间隙B实质上减少了 PELOC指状件的基部中的循环电流的出现，这将不必要地消耗电力，因为其将产生加热PELOC指状件的内部的电流。如果每个指状件组的纵向取向的导电指状件已由相同尺寸的固体导电带替代，则不期望的循环电流将形成在固体导电带中。此外，以本文所述的方式使用纵向取向的导电指状件将线圈电压下降的物理距离从线圈长度L减小至组间间隙A。对于既定的感应电压，长度的该减小按近似比率L/A增加了电场强度增强。由于该原因，可通过跨过线圈的较小的感应电压来实现等离子体点燃。如上所述，每组PELOC指状件与不同的线圈端部联接(经由例如图2中的导线230和232)，并且与线圈长度L相比而言指状件尖端彼此较大的紧邻度A是用于减小线圈电压下降的物理距离(作为示例，在图2中示出了五匝式线圈长度L)。再有，因为PELOC指状件组以部分封闭的方式一起较靠近地布置在筒状体的外部，所以存在这种情况。组到组间隙A(术语“组到组”或“组间”表示沿着筒状体的纵轴线从一组指状件到另一组指状件的指状件尖端到指状件尖端的间隙)优选地尽可能小以使该有效的线圈长度最小。然而，一般而言，组到组间隙A不应如此小以至于在PELOC指状件组202的指状件和PELOC指状件组204的指状件之间发生电弧放电。此外，组到组间隙A也不应如此小以至于使得在PELOC指状件组202的指状件和PELOC指状件组204的指状件之间发生不期望的筒状体外部的等离子体形成。在实施例中，对于特定的火炬，采用经验方法来确定组到组间隙A。首先，将两个PELOC指状件组部分地缠绕到筒状体上并且沿着筒状体的纵轴线排列。在这点上，指状件组被定位成使得它们彼此远离，而仍满足由筒状体的尺寸所施加的形状因数约束且仍能够在筒状体的内部点燃等离子体(但是在该间隙距离处的线圈的较大的有效长度将要求相当高的线圈电压来产生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.20 US 12/908,4591.一种用于产生等离子体的装置，其包括: 容器，在所述容器内产生所述等离子体；以及 线圈，其被配置为接收RF驱动器信号以至少维持所述等离子体，所述线圈具有线圈长度； 第一组部分封闭的、纵向取向的导电(PELOC)指状件，其沿着所述容器的纵轴线取向并且部分地封闭所述容器的周边，所述第一组PELOC指状件与所述线圈的第一端电联接；以及 第二组部分封闭的、纵向取向的导电(PELOC)指状件，其沿着所述容器的所述纵轴线取向并且部分地封闭所述容器的所述周边，所述第二组PELOC指状件与所述线圈的第二端电联接，其中所述第一组PELOC指状件和所述第二组PELOC指状件被定向为使得所述第一组PELOC指状件的指状件尖端指向朝向所述第二组PELOC指状件的指状件尖端的方向并且相隔小于所述线圈长度的组间距离。2.如权利要求1所述的装置，其中，相比于所述第一组PELOC指状件，所述线圈布置在距所述容器的所述纵轴线的更大的半径处。3.如权利要求1所述的装置，其中，所述线圈的所述第一端和所述线圈的所述第二端中的一个接地。4.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一组PELOC指状件中的指状件与当所述RF驱动器信号激励所述线圈时所产生的磁场线平行地布置。5.如权利要求4所述的装置，其中，所述第二组PELOC指状件中的指状件与所述磁场线平行地布置。6.如权利要求1所述的装置，其中，所述容器表示大气电感耦合等离子体火炬的等离子体产生容器。7.如权利要求1所述的装置，其中，所述线圈是由管中管构造和并排管道构造中的一种来实现的。8.如权利要求1所述的装置，其中，所述线圈的第一端接地，所述第一端还表示用于喷射和提取冷却流体的端。9.如权利要求1所述的装置，其中，所述RF驱动器信号具有在大约IOMHz至大约IOOMHz之间的频率。10.一种用于产生等离子体的装置，其包括: 筒状体，在所述筒状体内产生所述等离子体；以及 线圈，其被配置为接收RF驱动器信号，所述线圈具有线圈长度并且布置在距所述筒状体的中心纵轴线的第一径向距离处； 第一组部分封闭的、纵向取向的导电(PELOC)指状件，其沿着所述筒状体的所述中心纵轴线取向并且部分地封闭所述筒状体的圆周，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼尔·马丁·保罗·本杰明，安德莱斯·费舍，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：
国别省市：