具有同軸rf饋送及同軸遮罩的對稱的感應(yīng)性耦合等離子體源的制作方法
【專利摘要】一種等離子體反應(yīng)器具有架空的多線圈感應(yīng)等離子體源，該等離子體源具有對稱RF饋送及圍繞該對稱RF饋送的對稱RF遮罩。
【專利說明】具有同軸RF饋送及同軸遮罩的對稱的感應(yīng)性耦合等離子體源
[0001]相關(guān)專利申請案的交叉引用
[0002]本申請案主張由Jason A.Kenney等人于2013年5月20日申請的標(biāo)題為“INDUCTIVELY COUPLED PLASMA SOURCE WITH SYMMETRICAL RF FEED(具有對稱 RF 饋送的感應(yīng)性耦合等離子體源)”的美國專利申請案第13/897，592號的優(yōu)先權(quán)；主張由JasonA.Kenney 等人于 2013 年 5 月 20 日申請的標(biāo)題為 “INDUCTIVELY COUPLED PLASMA SOURCEWITH COAXIAL RF FEED AND COAXIAL SHIELDING(具有同軸RF饋送和同軸遮罩的感應(yīng)性耦合等離子體源)”的美國專利申請案第13/897，585號的優(yōu)先權(quán)；主張由Andrew Nguyen等人于 2012 年 11 月 I 日申請的標(biāo)題為“SYMMETRICAL INDUCTIVELY COUPLED PLASMA SOURCEWITH SYMMETRICAL FLOW CHAMBER (具有對稱流腔室的對稱的感應(yīng)性耦合等離子體源)”的美國專利申請案第13/666，224號的優(yōu)先權(quán)；主張由Andrew Nguyen等人于2012年11月I日申請的標(biāo)題為 “INDUCTIVELY COUPLED PLASMA SOURCE WITH PLURAL TOP COILS OVER ACEILING AND AN INDEPENDENT SIDE COIL (具有頂板上的多個頂部線圈和獨立側(cè)線圈的感應(yīng)性耦合等離子體源)”的美國專利申請案第13/666，245號的優(yōu)先權(quán)；以及主張由AndrewNguyen 等人于 2012 年 11 月 I 日申請的標(biāo)題為 “INDUCTIVELY COUPLED PLASMA SOURCEWITH MULTIPLE DIELECTRIC WINDOWS AND WINDOW-SUPPORTING STRUCTURE (具有多個介電視窗和視窗支撐結(jié)構(gòu)的感應(yīng)性耦合等離子體源)”的美國專利申請案第13/666，280號的優(yōu)先權(quán)。上述所有申請案主張由Andrew Nguyen等人于2012年7月20日申請的標(biāo)題為“SYMMETRICAL MULTIPLE COAXIAL ICP SOURCE AND SYMMETRICAL FLOW CHAMBER(對稱的多同軸ICP源和對稱的流腔室)”的美國臨時申請案第61/673，937號的權(quán)益。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明的實施例大體而言是關(guān)于一種用于處理工作件的等離子體處理反應(yīng)器腔室，在該腔室內(nèi)通過RF功率的感應(yīng)性耦合產(chǎn)生等離子體以處理腔室內(nèi)部的氣體。

【背景技術(shù)】
[0004]電子裝置(諸如集成電路、平板顯示器及類似者)通過一系列工藝來制造，在該等工藝內(nèi)于基板上沉積薄膜層及將薄膜層蝕刻成所欲圖案。工藝步驟可包括等離子體增強反應(yīng)式離子蝕刻(reactive 1n etching ;RIE)、等離子體增強化學(xué)氣相沉積(chemicalvapor deposit1n ;CVD)、等離子體增強物理氣相沉積(physical vapor deposit1n ；PVD)。
[0005]跨越基板整個表面的蝕刻速率或沉積速率的均勻分布對于成功的制造是必不可少的。由于基板尺寸不斷增加及裝置幾何形狀不斷縮小，此均勻性越來越難以達成。詳言之，感應(yīng)耦合等離子體源可在腔室頂板上方具有兩個同心排列的線圈天線，以便可通過調(diào)整傳遞至不同線圈天線的不同RF功率電平來最佳化蝕刻速率分布的均勻性。隨著工作件直徑及腔室直徑增加，
【發(fā)明者】已發(fā)現(xiàn)此方法并不夠用，因為較大尺寸增加了獲得所需工藝均勻性的難度。諸如腔室設(shè)計不對稱性、溫度分布不均勻性及氣體分布控制的工藝不均勻性的各種源頭變得更加重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]一種等離子體反應(yīng)器包含與處理區(qū)域相鄰的視窗組件，與視窗組件相鄰的內(nèi)層線圈天線、中間線圈天線及外層線圈天線，以及分別耦接至內(nèi)層線圈天線、中間線圈天線及外層線圈天線的內(nèi)部電流分配器、中間電流分配器及外部電流分配器。頂板覆蓋于視窗組件上。在頂板處安置第一 RF功率端子、第二 RF功率端子及第三RF功率端子。在第一 RF功率端子、第二 RF功率端子及第三RF功率端子的各別端子與內(nèi)部電流分配器、中間電流分配器及外部電流分配器之間連接第一軸向RF功率饋送、第二軸向RF功率饋送及第三軸向RF功率饋送。第三軸向RF功率饋送包含中空軸向外部RF功率分配圓筒，該圓筒環(huán)繞第一軸向RF功率饋送及第二軸向RF功率饋送。
[0007]在具有同軸對稱性的一個實施例中，第二軸向RF功率饋送包含中空軸向中間RF功率分配圓筒，該圓筒環(huán)繞第一軸向RF功率饋送。在相關(guān)實施例中，第一軸向RF功率饋送包含中央RF連接桿，且中央RF連接桿、中空中間RF功率分配圓筒及外部RF分配圓筒是同軸的。在相關(guān)實施例中，內(nèi)層線圈天線、中間線圈天線及外層線圈天線與中央RF連接桿同軸。
[0008]在一個實施例中，等離子體反應(yīng)器進一步包含與頂板隔開及在頂板下的氣室板，且該氣室板包含中央開口。在相關(guān)實施例中，外部RF分配圓筒延伸穿過中央開口，在氣室板與外部RF分配圓筒之間具有間隙，且徑向凸緣自外部RF分配圓筒延伸及覆蓋于間隙上。
[0009]在一個實施例中，等離子體反應(yīng)器進一步包含:(a)自中間RF分配圓筒向外延伸的數(shù)個徑向中間臂及自該等數(shù)個徑向中間臂延伸至中間電流分配器上的間隔分離位置的數(shù)個軸向中間腳；以及(b)自外部RF分配圓筒向外延伸的數(shù)個徑向外部臂及自該等數(shù)個徑向臂延伸至外部電流分配器上的間隔分離位置的數(shù)個軸向外部腳。
[0010]在相關(guān)實施例中，在氣室板下及在中間電流分配器上方提供接地板，數(shù)個軸向中間腳延伸穿過該接地板。在一個實施例中，數(shù)個軸向外部腳延伸穿過接地板。
[0011]在相關(guān)實施例中，內(nèi)層線圈天線、中間線圈天線及外層線圈天線的各者包含具有RF供應(yīng)端的數(shù)個導(dǎo)體，且內(nèi)部電流分配器、中間電流分配器及外部電流分配器的各者包含軸向?qū)ΨQ的中空主體，該中空主體包含面向內(nèi)層線圈天線、中間線圈天線及外層線圈天線的相應(yīng)者的數(shù)個導(dǎo)體的供應(yīng)端的底部。
[0012]在進一步實施例中，等離子體反應(yīng)器進一步包含連接于氣室板與外部RF功率分配圓筒之間的數(shù)個間隔分離電抗元件。在一個實施例中，電抗元件包含離散電容器。
[0013]在又一實施例中，提供RF遮罩，包含:(a)在中央RF連接桿與中間RF分配圓筒之間的中空圓柱形內(nèi)部遮罩；以及(b)在中間RF分配圓筒與外部RF分配圓筒之間的中空圓柱形上部遮罩，該上部遮罩包含底部邊緣。
[0014]在一個實施例中，氣室板與頂板隔開且氣室板位于頂板下,且該氣室板包含中央開口，上部遮罩延伸穿過中央開口及在氣室板與上部遮罩之間界定內(nèi)部間隙。在相關(guān)實施例中，裙部件自接近底部邊緣的上部遮罩向外徑向延伸及覆蓋于內(nèi)部間隙上。
[0015]在相關(guān)實施例中，遮罩進一步包含:(a)自氣室板向接地板軸向延伸及環(huán)繞數(shù)個軸向中間腳的中間圓柱形遮罩；(b)自接地板向下延伸的下部圓柱形遮罩；以及(C)自下部圓柱形遮罩的底部邊緣向下延伸的底部遮罩。在相關(guān)實施例中，圓柱形基座自底部遮罩軸向延伸，該圓柱形基座環(huán)繞中間線圈。在一個實施例中，底部遮罩包含中空截圓錐。在一個實施例中，遮罩進一步包含由圓柱形基座圍繞的底板。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]因此，為使用可詳細理解所獲得的本發(fā)明的示范性實施例的方式，可參照實施例獲得上文簡要概述的本發(fā)明的更特定描述，一些實施例圖示于附圖中。應(yīng)將了解，為了不模糊本發(fā)明，本文并未論述某些熟知的工藝。
[0017]圖1是本發(fā)明實施例的等離子體反應(yīng)器的剖視圖。
[0018]圖1A是圖1中反應(yīng)器的上截段的放大視圖。
[0019]圖1B是圖1中反應(yīng)器的下截段的放大視圖。
[0020]圖2圖示圖1中反應(yīng)器的內(nèi)部區(qū)域感應(yīng)RF功率施用器。
[0021]圖3圖示圖1中反應(yīng)器的中間或中部區(qū)感應(yīng)RF功率施用器。
[0022]圖4圖示圖1中反應(yīng)器的外部區(qū)域感應(yīng)RF功率施用器。
[0023]圖5圖示用于圖3中RF功率施用器的導(dǎo)電RF功率饋線。
[0024]圖6圖示用于圖4中RF功率施用器的導(dǎo)電RF功率饋線。
[0025]圖7是圖1中反應(yīng)器的蓋組件的一部分的橫剖面視圖。
[0026]圖8是覆蓋圖7中蓋組件的碟形介電視窗的加熱器層的平面圖。
[0027]圖9是與圖7中蓋組件一起描述的覆蓋圓柱形介電視窗的加熱器層的正投影圖。
[0028]圖10是圖7中蓋組件的平面圖。
[0029]圖1lA是對應(yīng)于圖10描述在蓋組件的氣流板內(nèi)的氣流通道的平面圖。
[0030]圖1lB是圖7及圖1lA中氣流板反面的視圖。
[0031]圖12是對應(yīng)于圖10及描述至中心轂的氣流路徑的平面圖。
[0032]圖12A是對應(yīng)于圖12中一部分描述圖8中加熱器層一部分內(nèi)的氣流導(dǎo)管的外殼的正投影圖。
[0033]圖12B是對應(yīng)于圖12A的剖面正視圖。
[0034]圖13是圖1中反應(yīng)器的中央氣體施配器的放大剖視圖。
[0035]圖14是圖13中中央氣體施配器的平面圖。
[0036]圖15是圖14中沿接線15-15獲取的橫剖面圖。
[0037]圖16是圖14中沿接線16-16獲取的橫剖面圖。
[0038]圖17是圖1B中沿接線17-17獲取的橫剖面圖。
[0039]圖18是圖1B中沿接線18-18獲取的橫剖面圖。
[0040]圖19是對應(yīng)于圖1A及描述冷卻氣流路徑的視圖。
[0041]圖20A及圖20B是用于圖1A中RF功率施用器的RF電源的替代實施例的方塊圖。
[0042]圖21是控制圖1中反應(yīng)器的控制系統(tǒng)的方塊圖。
[0043]圖22是進一步實施例的橫剖面正視圖，該實施例中RF饋送至具有三角對稱性的線圈天線。
[0044]圖23描述包括圖22中外層線圈RF饋送的組件。
[0045]圖24描述包括圖22中中間線圈RF饋送及外層線圈RF饋送的組件。
[0046]圖24A是圖23中沿接線24A-24A獲取的橫剖面圖。
[0047]圖25描述圖22的外層線圈RF饋送。
[0048]圖26描述圖22的中間線圈RF饋送。
[0049]圖27描述圖22的內(nèi)層線圈RF饋送。
[0050]圖28是進一步實施例的橫剖面正視圖，該實施例中RF饋送至具有同軸對稱性的線圈天線。
[0051]圖29描述包括圖28中中間線圈RF饋送及外層線圈RF饋送的組件。
[0052]圖30描述包括圖28中外層線圈RF饋送的組件。
[0053]圖31描述包括圖28中中間線圈RF饋送的組件。
[0054]圖32是進一步實施例的橫剖面正視圖，該實施例中同軸RF饋送至具有與外層線圈RF饋送并聯(lián)連接的電容器的對稱陣列的線圈天線。
[0055]圖33描述包括圖32中外層線圈RF饋送的組件。
[0056]圖34描述進一步描述圖32中電容器的陣列的圖33的組件。
[0057]圖35是在RF饋送之間具有同軸遮罩的另一實施例的橫剖面正視圖。
[0058]圖36是圖35中同軸遮罩的正投影圖。
[0059]為了促進理解，在可能的情況下，相同元件符號已用于代表諸圖共用的相同元件。應(yīng)涵蓋，一個實施例的元件及特征結(jié)構(gòu)可有利地并入其他實施例而無需贅述。然而，應(yīng)注意，附圖僅圖示出本發(fā)明的示范性實施例，且因此該等附圖不欲視為本發(fā)明范疇的限制，因為本發(fā)明可允許其他同等有效的實施例。

【具體實施方式】
[0060]在圖1中描述的等離子體反應(yīng)器10包括在圖1A的放大視圖中描述的上部分20及在圖1B的放大視圖中描述的下部分30。參看圖1、圖1A及圖1B，等離子體反應(yīng)器10包括具有側(cè)壁105及蓋組件110的等離子體處理腔室100。側(cè)壁105具有諸如圓筒的軸向?qū)ΨQ形狀。側(cè)壁105包括軸向?qū)ΨQ(例如，圓柱形)介電側(cè)窗106及可由金屬形成的腔室襯墊107。腔室100內(nèi)部的工作件支座115包括:具有工作件支座表面121的基座120，該工作件支座表面面向用于固持工作件122的蓋組件110 ;及支撐基座120的柱125。由蓋組件110、基座120及側(cè)壁105來圍束腔室100的處理區(qū)域101?；?20可包括絕緣內(nèi)部電極130?？梢暻闆r經(jīng)由延伸穿過柱125的電纜132供應(yīng)靜電卡盤(electrostatic chucking ；ESC)電壓及/或RF等離子體偏壓功率至內(nèi)部電極130。可耦接電纜132至RF偏壓電源(諸如RF阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)及/或RF功率產(chǎn)生器)，作為至電極130的RF偏壓饋送?？勺鳛榭墒莿傂?或柔性)的同軸傳輸線或作為柔性同軸電纜提供電纜132。
[0061]通過一組線圈天線將等離子體源功率感應(yīng)性耦合入處理區(qū)域101，該組線圈天線包括內(nèi)層線圈天線140、中間線圈天線150及外層或側(cè)面線圈天線160，相對于彼此同心地安置所有線圈天線且該等線圈天線與側(cè)壁105的對稱軸同軸。蓋組件110包括碟形介電視窗112，內(nèi)部線圈天線140及中間線圈天線150經(jīng)由該介電視窗將RF等離子體源功率感應(yīng)性耦合入處理區(qū)域101內(nèi)。碟形介電視窗112與側(cè)壁105同軸且具有平行于工作件支座表面121的平面的圓碟平面。側(cè)面線圈天線160經(jīng)由圓柱形介電側(cè)窗106將RF等離子體源功率感應(yīng)性耦合入處理區(qū)域101內(nèi)。介電視窗106及介電視窗112可統(tǒng)稱為視窗組件。
[0062]參看圖1A及圖2，在一個實施例中，內(nèi)層線圈天線140包括四個導(dǎo)體線140_1至140-4，每一者沿180度弧長繞恒定半徑螺旋纏繞，該等內(nèi)層線圈天線的末端以均勻隔開90度的間隔交錯(亦即，沿圓周方向偏移)，如圖2所描述。通過以倒置金屬碗142形式呈現(xiàn)的RF電流分配器提供RF功率到導(dǎo)體線140-1至140-4的均勻及對稱分布，該倒置金屬碗具有接觸每一導(dǎo)體線140-1至140-4的頂端的圓形底部邊緣144及連接至內(nèi)層RF饋送桿148的蓋146。通過至內(nèi)部接地遮罩149 (圖1A)的連接將四個導(dǎo)體線140-1至140-4的底端接地，該內(nèi)部接地遮罩以與線圈天線140同軸的圓柱形金屬套管形式呈現(xiàn)且位于內(nèi)層線圈天線140與中間線圈天線150之間。內(nèi)部接地遮罩149提供自四個導(dǎo)體線140-1至140-4的接地電流的均勻及對稱分布，且通過抑制內(nèi)層線圈天線140與中間線圈天線150之間的互感進一步提供內(nèi)層線圈天線140與中間線圈天線150之間的RF遮罩或隔絕。此舉增強了內(nèi)層線圈天線140及中間線圈天線150的獨立控制。
[0063]參看圖1A及圖3，在一個實施例中，中間線圈天線150包括四個導(dǎo)體線150_1至150-4，每一者沿180度弧長繞恒定半徑螺旋纏繞，該等導(dǎo)體線的末端以均勻隔開90度的間隔交錯，如圖3所描述。通過以圓柱形金屬套管152形式呈現(xiàn)的RF電流分配器提供RF功率到線導(dǎo)體150-1至150-4的均勻及對稱分布，該圓柱形金屬套管具有接觸每一導(dǎo)體線150-1至150-4的頂端的圓形底部邊緣154及連接至四個軸向RF饋送桿158的環(huán)形陣列的圓形頂部邊緣156。通過圖5中描述的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)將RF功率饋送至RF饋送桿158，隨后將在此說明書中描述該操作。
[0064]再參看圖1A，通過至中間接地遮罩159的連接將四個導(dǎo)體線150_1至150_4的底端接地。中間接地遮罩159可以圓筒形式呈現(xiàn)。然而，在圖1A虛線所描述的一個實施例中，中間接地遮罩159的頂部是與線圈天線150同軸的金屬環(huán)159-1。四個導(dǎo)電腳159a至159d(在圖1A中僅可見四個導(dǎo)電腳中的腳159a及腳159c)自環(huán)159-1向下軸向延伸且具有接觸四個導(dǎo)體150-1至150-4的底端的底端。中間接地遮罩159提供自四個導(dǎo)體線150-1至150-4的接地電流的均勻及對稱分布。
[0065]參看圖1A及圖4，在碟形介電視窗112的平面下安置側(cè)面線圈天線160且該側(cè)面線圈天線環(huán)繞圓柱形介電側(cè)窗106。在一個實施例中，側(cè)面線圈天線160包括八個導(dǎo)體線160-1至160-8，每一者沿90度的弧長繞恒定半徑螺旋纏繞，該等側(cè)面線圈天線的末端以均勻隔開45度的間隔交錯，如圖4所描述。通過以倒置金屬碗162 (圖1A)形式呈現(xiàn)的RF電流分配器提供RF功率到導(dǎo)體線160-1至160-8的均勻及對稱分布，該倒置金屬碗具有附接于各別軸向?qū)w161-1至161-8(在圖1A中僅可見軸向?qū)w161-1及軸向?qū)w161-5)的圓形底部邊緣164，該等軸向?qū)w分別接觸導(dǎo)體線160-1至160-8的頂端。倒置金屬碗162進一步具有連接至八個均勻隔開的軸向RF饋送桿168的環(huán)形陣列的圓形頂部邊緣166。圓柱形外層腔室壁170環(huán)繞側(cè)面線圈天線160且接地。通過至外部腔室壁170的連接將八個導(dǎo)體線160-1至160-8的底端接地。盡管所描述的實施例包括分別通過接地遮罩149、接地遮罩159及外部腔室壁170將線圈天線140、線圈天線150及線圈天線160直接連接至接地，但是至接地的該連接可能不需要直接連接，且取而代之的是，至接地的該連接例如可經(jīng)由諸如電容器的元件達成。
[0066]參看圖5,與中間線圈天線150相關(guān)聯(lián)的四個軸向RF饋送桿158延伸到連接至共用軸向饋送桿174的四個徑向RF饋送桿172。參看圖6，與側(cè)面線圈天線160相關(guān)聯(lián)的八個軸向RF饋送桿168延伸到連接至共用軸向饋送桿178的八個徑向RF饋送桿176。軸向RF饋送桿148、共用軸向饋送桿174及共用軸向饋送桿178 f禹接RF功率至各別線圈天線140、線圈天線150及線圈天線160。可自共用RF源或自諸如RF匹配(RF阻抗匹配網(wǎng)絡(luò))180及182的不同RF源供應(yīng)電力。如以下參考圖20B將描述，可使用具有雙輸出的RF阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)以便利用第一 RF產(chǎn)生器驅(qū)動線圈天線中的兩者，而第二 RF產(chǎn)生器及第二 RF阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動第三線圈天線?；蛘撸缫韵聟⒖紙D20A將描述，三個RF產(chǎn)生器可經(jīng)由三個各別RF阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)個別地驅(qū)動三個線圈天線。在又一實施例中，單一 RF功率產(chǎn)生器可經(jīng)由具有三個輸出的RF阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動全部三個線圈天線。在前述實施例的一些實施中，可個別地調(diào)整應(yīng)用于不同線圈天線的RF功率電平以便控制等離子體離子密度的徑向分布。盡管所描述的實施例包括三個線圈天線140、線圈天線150及線圈天線160,但是其他實施例可僅包括三個所描述線圈天線140、線圈天線150及線圈天線160中的一或兩者。
[0067]如圖1A、圖5及圖6所描述，僅軸向RF饋送桿148對稱位于側(cè)壁105的對稱軸處，而軸向饋送桿174及軸向饋送桿178位于偏離中心處。此特征是不對稱的。相對于側(cè)壁105的對稱軸對稱地排列軸向RF饋送桿148、軸向RF饋送桿158及軸向RF饋送桿168。大體平行于工作件支座面121的大體碟形導(dǎo)電接地板184含有開口，軸向RF饋送桿148、軸向RF饋送桿158及軸向RF饋送桿168延伸穿過該等開口。接地板184在上部區(qū)域與下部區(qū)域之間提供分隔，該上部區(qū)域含有非對稱排列的軸向饋送桿174及軸向饋送桿178(及對稱定位的RF饋送桿148的上部分)，該下部區(qū)域僅含有諸如軸向RF饋送桿148、軸向RF饋送桿158及軸向RF饋送桿168的對稱特征。RF饋送桿148、RF饋送桿158及RF饋送桿168與接地板184電氣絕緣。接地板184電磁遮罩處理區(qū)域101，避免接地板184上方不對稱特征的效應(yīng)及亦防止在工作件122的等離子體處理中的歪斜效應(yīng)。
[0068]參看圖1及圖7，碟形介電視窗112的直徑小于外層腔室壁170的直徑。通過環(huán)形頂部氣體板200 (隨后在此說明書中描述)在視窗緣周處支撐視窗112，該環(huán)形頂部氣體板跨越外部腔室壁170與視窗112之間的間隙，同時維持視窗112下方的空間不含原本抑制RF功率電感耦合入處理區(qū)域101內(nèi)的結(jié)構(gòu)。碟形介電視窗112的直徑不會因此限制腔室直徑。內(nèi)層線圈天線140及中間線圈天線150(與碟形介電視窗112共同延伸)可控制在直徑小于工作件或晶圓122的直徑的中間區(qū)域內(nèi)的等離子體離子密度分布。通過側(cè)面線圈天線160經(jīng)由圓柱形介電視窗106來調(diào)控外部區(qū)域內(nèi)的等離子體密度。此舉提供對跨越整個晶圓的等離子體離子密度分布的控制，且不需要碟形介電視窗112的直徑伴隨的增大。
[0069]參考以上所述，環(huán)形頂部氣體板200支撐碟形介電視窗112及跨越外部腔室壁170與碟形介電視窗112的緣周之間的間隙或距離。頂部氣體板200包括環(huán)繞開口 204的環(huán)形物202。環(huán)形物202的頂部內(nèi)緣202a位于介電視窗112的外緣112a下且支撐外緣112a，以及環(huán)繞開口 204。環(huán)形物202的底部外緣202b靜置于外部腔室壁170上。開口 204面向碟形介電視窗112。(外層線圈天線160的)軸向?qū)w161-1至161-8延伸穿過頂部氣體板200中的各別絕緣體171。
[0070]加熱碟形介電視窗112及圓柱形介電側(cè)窗106且獨立于彼此控制該兩者的各別溫度。通過此說明書中隨后將描述的風(fēng)扇系統(tǒng)冷卻及通過現(xiàn)所描述的獨立加熱器元件加熱，而獨立加熱及冷卻碟形介電視窗112及圓柱形側(cè)窗106。圖1A、圖7及圖8中描述的平面加熱器層220覆蓋于碟形介電視窗112上。加熱器層220是碟形法拉第遮罩形式，具有外部環(huán)形物222及自外部環(huán)形物222向內(nèi)部徑向延伸的數(shù)個徑向指224，通過均勻隔開的孔226使得徑向指224彼此分隔。徑向指224的間隔(界定孔226的寬度)足以容許RF功率經(jīng)由加熱器層220的電感耦合。加熱器層220相對于側(cè)壁105的軸對稱。盡管可使用任何適宜數(shù)目的徑向指，在圖示實例中有24個徑向指224。通過加熱器層220內(nèi)的內(nèi)部電阻元件229 (圖7)電加熱加熱器層220。
[0071]在圓柱形介電視窗106與外層線圈天線160之間安置圖1A及圖9中描述的圓柱形法拉第遮罩層230，且圓柱形法拉第遮罩層230環(huán)繞圓柱形介電側(cè)窗106。圓柱形法拉第遮罩層230具有上圓柱形環(huán)232與下圓柱形環(huán)234及數(shù)個軸向腳236，該等軸向腳在上圓柱形環(huán)232與下圓柱形環(huán)234之間軸向延伸且通過均勻隔開的間隙238分隔?？赏ㄟ^在法拉第遮罩層230內(nèi)或與法拉第遮罩層230接觸的內(nèi)部元件(諸如圖1A及圖7所示的加熱器層231)電加熱圓柱形法拉第遮罩層230。
[0072]通過中央雙區(qū)域頂板氣體注射器300 (圖1A)及周邊(側(cè)面)氣體注射器310 (圖7)的環(huán)形陣列將處理氣體注入處理區(qū)域101。頂板氣體注射器300位于碟形介電視窗112的中央。在接近側(cè)壁106的頂部氣體板200上支撐周邊氣體注射器310。
[0073]參看圖7、圖10及圖11A,蓋組件110包括環(huán)形氣流板320。通過如圖7所示的彈簧板322在氣流板320上固持加熱器層或法拉第遮罩220。氣流板320具有三個氣體輸入端口 321a、321b、321c(圖10)。氣流板320提供自輸入端口 321a至雙區(qū)域頂板氣體注射器300的第一區(qū)域的遞回氣流路徑、自輸入端口 321b至雙區(qū)域氣體注射器300的其他區(qū)域的遞回氣流路徑以及自氣體輸入端口 321c至側(cè)面氣體注射器310的遞回氣流路徑。經(jīng)由圖1lB的仰視圖中可見的氣流板320的底表面內(nèi)的各別氣體端口 312饋送側(cè)面氣體注射器310。遞回氣流路徑提供均勻分布的氣流路徑長度至不同的氣體注射區(qū)域。亦可通過遞回氣流路徑增強氣體分布的均勻性控制。
[0074]參看圖11A，氣流板320內(nèi)的第一組或第一級遞回氣流路徑330經(jīng)由氣體端口 312將氣體饋送至側(cè)面氣體注射器310。第一組遞回氣流路徑330包括半圓形氣流路徑或通道331。耦接氣體注射端口 321c至半圓形氣流通道331的中點。氣流路徑331延伸約半圓及在路徑331末端處供給一對弓狀氣流路徑332的中點，弓狀氣流路徑332的每一者延伸四分之一圓，接著弓狀氣流路徑332在路徑332的各別末端處供給四個弓狀氣流路徑334的中點，四個弓狀氣流路徑334的每一者延伸約八分之一圓。四個弓狀氣流路徑334在路徑334末端處供給八個弓狀氣流路徑336的中點，八個弓狀氣流路徑336的每一者延伸約十六分之一圓。氣流路徑336的末端供給用于氣流的氣體端口 312至側(cè)面氣體注射器310。
[0075]參看圖12，在覆蓋于碟形介電視窗112上的一對相對的徑向氣流接線340、徑向氣流接線342中向雙區(qū)域氣體注射器300的一個區(qū)域輸送氣流。在覆蓋于碟形介電視窗112上的第二對相對的徑向氣流接線344、徑向氣流接線346中向雙區(qū)域氣體注射器300的其他區(qū)域輸送氣流，且與第一對徑向氣流接線340、徑向氣流接線342成直角安置第二對相對的徑向氣流接線344、徑向氣流接線346。通過軸向耦接至雙區(qū)域氣體注射器300的氣流轂提供自四個徑向氣流接線340、342、344、346至雙區(qū)域氣體注射器300的連接。
[0076]再參看圖11A，半圓形氣流通道353提供自氣體輸入端口 321b至第一對徑向氣流接線340、徑向氣流接線342的外部末端的氣流的均勻分布。四分之一圓形氣流通道357自輸入端口 321b至半圓形氣流通道353的中點提供氣流。半圓形氣流通道355自氣體輸入端口 321a至第二對徑向氣流接線344、徑向氣流接線346的外部末端提供均勻氣流。
[0077]如圖12、圖12A及圖12B所描述，可將覆蓋于碟形介電視窗112上的四個徑向氣流接線340、342、344、346的各者圍入加熱器層220的徑向指224的各別徑向指中。
[0078]如以上參看圖1及圖12的所述，氣流轂350提供四個徑向氣流接線340、342、344、346與雙區(qū)域氣體注射器300之間的耦合。圖13中描述雙區(qū)域氣體注射器300的一個實例。圖13的雙區(qū)域氣體注射器300包括具有軸向內(nèi)部環(huán)形通道302-1的中央氣體施配器302及具有傾斜中間環(huán)形通道304-1的中間氣體施配器304，軸向內(nèi)部環(huán)形通道302-1軸向地延伸且將氣體擴散至徑向內(nèi)部區(qū)域A，傾斜中間環(huán)形通道304-1將氣體擴散至徑向外部區(qū)域B?，F(xiàn)將參看圖13、圖14A、圖14B、圖15及圖16描述氣流轂350。轂350具有四個進氣端口 352、354、356及358，該等進氣端口經(jīng)定向彼此成直角及可連接至如虛線所示的四個徑向氣流接線340、342、344、346。進氣端口 352及進氣端口 354分別供給各別的分流氣體分布接線對360、362，該等接線對360、362終止于沿圓形內(nèi)部分布通道366的四個等間隔點，通道366與雙區(qū)域氣體注射器300的軸向內(nèi)部環(huán)形通道302-1對準(zhǔn)。進氣端口 356及進氣端口 358分別供給各別的分流氣體分布接線對370、372，該等接線對370、372終止于沿圓形中間分布通道374的四個等間隔點，通道374與雙區(qū)域氣體注射器300的軸向中間環(huán)形通道304-1對準(zhǔn)。
[0079]再參看圖1lB的底視圖，在一個實施例中，可在氣流板320內(nèi)提供可選冷卻通道390，該冷卻通道以形成連續(xù)路徑的圓形供應(yīng)通道390a及圓形返回通道390b的形式呈現(xiàn)。外部冷卻劑端口 392a及外部冷卻劑端口 392b提供供應(yīng)通道390a及返回通道390b至外部冷卻劑源(圖1lB中未圖示)的連接?？梢暻闆r在外部腔室主體壁170內(nèi)提供內(nèi)部冷卻劑通道及經(jīng)由冷卻劑輸入端口供給該內(nèi)部冷卻劑通道。
[0080]參看圖1及圖1B，在包括圓柱形下腔室主體側(cè)壁405及下腔室主體底板410的下腔室主體400內(nèi)圍起腔室襯墊107。下腔室主體側(cè)壁405及下腔室主體底板410圍起抽空區(qū)域411。腔室襯墊107包括以倒置截圓錐形式呈現(xiàn)的上圓柱段107-1及下環(huán)形柵格107-2。在底板410中的真空泵開口 410a內(nèi)安置真空泵440且相對于側(cè)壁105的對稱軸居中放置該真空泵。與工作件支座115同軸的安全殼壁415及在基座120與安全殼壁415之間延伸的柔性波紋管417將工作件支座115圍入內(nèi)部中央空間419。中央空間419與真空泵440抽空的體積隔絕，該體積包括抽空區(qū)域411及處理區(qū)域101。參看圖1B、圖17及圖18，存在界定徑向出入通道421的三個中空徑向支柱420，該等中空徑向支柱隔開120度間隔，延伸穿過腔室主體側(cè)壁405及提供出入口至中央空間419。在三個徑向支柱420之間界定三個軸向排氣通道430。經(jīng)由徑向出入通道421中不同的通道可提供不同的實用性，例如包括連接至電極130的射頻功率電纜132、在工作件支座115內(nèi)連接至加熱器元件的加熱器電壓供應(yīng)線、連接至電極130的靜電卡盤電壓供應(yīng)線、冷卻劑供應(yīng)線及在工作件支座表面121內(nèi)用于背面氦氣通道的氦供應(yīng)線。相對于腔室主體固定工作件支座提升致動器450及該提升致動器軸向地移動工作件支座115?？墒褂霉ぷ骷ё嵘聞悠?50以改變工作件122與蓋組件110之間的距離。改變此距離改變了等離子體離子密度的分布?？墒褂锰嵘聞悠鞯囊苿右愿牧伎缭焦ぷ骷?22的表面的工藝(例如，蝕刻)速率分布的均勻性。可通過使用者(例如)經(jīng)由可編程控制器控制提升致動器450。
[0081]包括真空泵開口 410a及軸向排氣通道430的軸向居中排氣組件在處理跨越工作件122的分布中避免不對稱性或歪斜。環(huán)形柵格107-2遮蔽處理區(qū)域101，避免徑向支柱420的不連續(xù)性或影響。具有接地板184下射頻電流流動的對稱分布的軸向居中排氣組件的組合最小化處理區(qū)域101內(nèi)的歪斜影響及增強處理區(qū)域101內(nèi)的工藝均勻性。
[0082]圖19描述穿過圖1A的上截段20的冷卻氣流。參看圖1A及圖19，腔室主體側(cè)壁406環(huán)繞蓋組件110。在腔室主體側(cè)壁406的頂部邊緣與接地板184的周圍邊緣之間安裝例如以截圓錐形式呈現(xiàn)的下氣室壁500以圍起下氣室502。在下氣室壁500中的各別開口506內(nèi)安裝排氣風(fēng)扇504的環(huán)形陣列。
[0083]接地板184具有中央開口 600，該中央開口與內(nèi)部接地遮罩149共同延伸。圓柱形氣室中央壁606與中央開口 600共同延伸。氣室板610覆蓋于氣室中央壁606上。在返回腔室側(cè)壁608、氣室板610、接地板184及中央壁606之間圍起返回腔室612。返回腔室側(cè)壁608包括氣流篩段609。穿過接地板184的開口 614容許下氣室502與返回腔室612之間的氣流。
[0084]通過以截圓錐形式呈現(xiàn)的上氣室側(cè)壁660在頂板655與氣室板610之間圍起上氣室650。在上氣室側(cè)壁660中的各別開口 667處安裝數(shù)個進氣風(fēng)扇665。
[0085]進氣風(fēng)扇吸取空氣進入上氣室650，氣流向下流動穿過由中央壁606、接地板開口600及中間接地遮罩149形成的中央開口。覆蓋于蝶形介電視窗112上的環(huán)形氣流板670圍束了板670與視窗112之間的氣流。舉例而言，此空氣可流過圖8中法拉第遮罩220的孔226?；蛘?或此外)，可將空氣圍束于氣流板670與視窗112之間的間隙內(nèi)。穿過圓柱形遮罩149的向下氣流經(jīng)由板670的中央開口進入每一孔226內(nèi)的空間且在蝶形介電視窗112上方向外徑向流動，并進入下氣室502。空氣自下氣室502逸入返回腔室612，又可經(jīng)由返回腔室側(cè)壁608的篩段609自該返回腔室排出。因此，進氣風(fēng)扇665對蝶形介電視窗112提供冷卻。
[0086]排氣風(fēng)扇504針對圓柱形介電視窗106提供冷卻。排氣風(fēng)扇504經(jīng)由下腔室側(cè)壁170內(nèi)的進氣端口 680吸取空氣及傳遞至圓柱形介電視窗106。通過自排氣風(fēng)扇504獨立地操作進氣風(fēng)扇665，可獨立補償不同介電視窗106及介電視窗112上的不同熱負(fù)載，用于每一視窗的精確溫度控制。
[0087]圖20A描述用于三個線圈天線140、150、160的射頻源的一個實施例，該射頻源具有獨立射頻產(chǎn)生器740-1、射頻產(chǎn)生器740-2、射頻產(chǎn)生器740-3及用于各別線圈天線140、150、160的射頻阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)742-1、射頻阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)742-2、射頻阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)742-3。圖20B描述自單一射頻產(chǎn)生器750-1經(jīng)由具有雙輸出的射頻阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動內(nèi)層線圈天線140及中間線圈天線150的實施例。雙輸出射頻阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)180可促進應(yīng)用于內(nèi)層線圈天線140及中間線圈天線150的功率電平的差動控制。由射頻產(chǎn)生器750-2經(jīng)由射頻阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)182驅(qū)動外層線圈天線160。雙輸出射頻阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)180充當(dāng)兩個單獨的射頻電源，使得該系統(tǒng)中總共存在三個射頻電源。在每一上述實施例中，可在如圖1A所描述的頂板655上安置射頻阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。
[0088]圖21描述用于控制圖1中等離子體反應(yīng)器的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)回應(yīng)于等離子體反應(yīng)器內(nèi)不同位置的溫度傳感器，諸如在圓柱形介電視窗106處或在圓柱形介電視窗106內(nèi)的溫度傳感器106’及在蝶形介電視窗112處或在蝶形介電視窗112內(nèi)的溫度傳感器112’?？刂葡到y(tǒng)包括例如可作為微處理器實施的可編程控制器800?？刂破?00具有用于接收溫度傳感器106’的輸出的輸入802及用于接收溫度傳感器112’的輸出的輸入804?？刂破?00具有獨立指令輸出，包括調(diào)控進氣風(fēng)扇665的速度的輸出806、調(diào)控排氣風(fēng)扇504的速度的輸出808、調(diào)控至氣流板320內(nèi)冷卻劑端口 392a的冷卻劑的流動速率的輸出810、調(diào)控接近介電視窗112處電加熱器229的功率電平的輸出812及調(diào)控在圓柱形介電視窗106處電加熱器231的功率電平的輸出814。
[0089]在一個實施例中，控制器800經(jīng)編程以回應(yīng)于輸入802、輸入804調(diào)控輸出808至814，以便維持視窗106、視窗112處于各別目標(biāo)溫度，該等目標(biāo)溫度可通過使用者提供至控制器輸入816及輸入818?？删幊炭刂破?00使得按回饋控制回路方式操作，以最小化使用者輸入816與傳感器輸入802之間的差異及最小化使用者輸入818與傳感器輸入804之間的差異。
[0090]如上所述，各種上述實施例中的一些有利影響包括用于增強等離子體分布對稱性的射頻功率到線圈天線的對稱分布。對線圈遮罩不對稱射頻饋電結(jié)構(gòu)減小了等離子體分布中的歪斜效應(yīng)。線圈天線饋送之間的互相遮罩增強了線圈天線的獨立控制，獲得等離子體密度分布的優(yōu)異控制。與對稱線圈天線結(jié)合的對稱腔室排氣提供了具有對稱等離子體分布的高密度等離子體源。用于不同射頻線圈的單獨介電視窗使得不同的介電視窗能夠獨立熱控制。在處理區(qū)域處或在處理區(qū)域上方個別地支撐不同介電視窗使得腔室直徑能夠增加超過每一個別介電視窗的直徑，促進了腔室直徑的較大增長?？梢苿庸ぷ骷ё姌O與對稱線圈天線組合，允許優(yōu)異地控制中央至邊緣的等離子體密度分布，使得不對稱的不均勻性分量最小化。可移動工作件支座電極與對稱線圈天線組合及進一步與對稱腔室排氣組合允許更好地控制中央至邊緣的等離子體密度分布，使得不對稱的不均勻分量最小化。
[0091]圖22至圖27描述在一個實施例中可具有三角對稱性的RF饋送結(jié)構(gòu)。圖22至圖27的實施例是圖1A的實施例的變型及包括以上參考圖1A描述的元件，該等元件使用相同元件符號。圖22至圖28的實施例包括覆蓋于頂部板655上方的圓柱形側(cè)壁902上的頂板900。在頂板900處提供三個RF功率端子904a、904b、904c及可在固持于頂板900中的連接模塊904內(nèi)安放該等端子。在RF功率端子904a與用于內(nèi)層線圈140的RF電流分配器142之間連接中央RF連接桿906。
[0092]通過中間RF分配環(huán)908將用于中間線圈150的RF功率分配至四個軸向RF饋送桿158，中間RF分配環(huán)908具有四個連接至各別RF饋送桿158頂部的徑向臂910a至91d (圖26)。在導(dǎo)電接地板184上方安置中間RF分配環(huán)908且該中間RF分配環(huán)與導(dǎo)電接地板184隔開。在RF功率端子904b與中間RF分配環(huán)908之間連接中間RF連接桿912。
[0093]接地板184具有中央開口 600。在一個實施例中，可通過導(dǎo)電格柵970覆蓋中央開口 600，從而容許氣流穿過中央開口 600。
[0094]通過外部分配圓筒914將用于外層線圈160的RF功率分配至八個軸向RF饋送桿168。在一個實施例中，外部分配圓筒914與線圈140、線圈150及線圈160的對稱軸同軸。外部分配圓筒914具有在頂部板655上方的頂部部分914a (圖25)及在氣室板610下方的底部部分914b。八個徑向臂915a至915h (圖25)自外部分配圓筒914的底部914b延伸至八個軸向RF饋送桿168的各別饋送桿。在外部分配圓筒914的頂部914a與RF功率端子904c之間連接外部RF連接桿916 (圖24及圖25)。在一個實施例中，外部分配圓筒914是中空的且環(huán)繞中央RF連接桿906及中間RF連接桿912。外部分配圓筒914分別延伸穿過接地板610內(nèi)的開口 610a及接地板655內(nèi)的開口 655a。開口 610a及開口 655a的直徑足以在接地板610、接地板655與外部分配圓筒914之間分別提供間隙611、間隙656。在一個實施例中，考慮到在RF功率端子904c處供應(yīng)的RF電壓，間隙611及間隙656是足夠?qū)挼?，以便在操?例如，大氣)壓力下防止放電或擊穿。
[0095]外部分配圓筒914的底部914b在中間RF分配環(huán)908上方處于軸向位置。在一個實施例中，外部分配圓筒914及中間RF分配環(huán)908是同軸的且軸向地彼此隔開，及可具有相同直徑。在一個實施例中，中間RF分配環(huán)908裝配在外部分配圓筒914的底部914b與接地板184之間。中間RF分配環(huán)908與外部分配圓筒914的底部914b隔開及與接地板184隔開。在一個實施例中，中間RF分配環(huán)908的軸長小于外部圓筒914的底部914b與接地板184之間的軸向距離。
[0096]在一個實施例中，外部分配圓筒914的頂部部分914a的邊緣相鄰于與圖24剖面線24A-24A重合的徑向平面。三個RF連接桿906、912及916軸向延伸及在三個點907、913及917 (圖24A)處分別與外部分配圓筒914的頂部邊緣的徑向平面相交。在一個實施例中，三個交點907、913及917作為等邊三角形的頂點對稱排列，在外部分配圓筒914內(nèi)提供三角對稱性。在一個實施例中，RF連接桿906、RF連接桿912及RF連接桿916分別具有徑向過渡段906a、徑向過渡段912a及徑向過渡段916a,定位桿906、定位桿912及定位桿916的頂端與RF功率端子904a、RF功率端子904b及RF功率端子904c的各別端子對準(zhǔn)。徑向過渡段906a、徑向過渡段912a及徑向過渡段916a在與剖面線24A-24A重合的徑向平面上方。
[0097]圖28至圖31描述圖22至圖27的實施例的變型，在變型的一個實施例中，RF饋送結(jié)構(gòu)具有同軸對稱性。在RF功率端子904a與用于內(nèi)層線圈140的RF電流分配器142之間連接中央RF連接桿920。在一個實施例中，中央RF連接桿920是直的及與線圈140的對稱軸重合。
[0098]在圖28至圖31的實施例中，通過中間RF分配管922將用于中間線圈150的RF功率分配至四個軸向RF饋送桿158。在一個實施例中，中間RF分配管922是中空的及呈圓柱形。中間RF分配管922具有在頂部板655上方的頂部部分922a (圖31)及在氣室板610下方的底部部分922b。四個徑向臂924a至924d自中間RF分配管922的底部部分922b向外徑向延伸至各別RF饋送桿158的頂端。在一個實施例中，中間RF分配管922的頂部部分922a具有自RF分配管922向外徑向延伸的環(huán)形凸緣922c。安裝于環(huán)形凸緣922c上的軸向中間RF連接桿925向上延伸至RF功率端子904b。在一個實施例中，中間RF分配管922環(huán)繞中央RF連接桿920且與該中央RF連接桿同軸。
[0099]在圖28至圖31的實施例中，通過外部分配圓筒930將用于外層線圈160的RF功率分配至八個軸向RF饋送桿168。在一個實施例中，外部分配圓筒930是中空的且與線圈140、線圈150及線圈160的對稱軸同軸。
[0100]外部分配圓筒930具有在頂部板655上方的頂部部分930a(圖30)及在氣室板610下方的底部部分930b。八個徑向臂931a至931h自外部分配圓筒930的底部部分930b延伸至八個軸向RF饋送桿168的各別饋送桿。在一個實施例中，外部分配圓筒930的頂部部分930a具有環(huán)形凸緣930c，該環(huán)形凸緣位于徑向平面中及自外部分配圓筒930向外徑向延伸。在一個實施例中，環(huán)形凸緣930c軸向地位于中間RF分配管922的環(huán)形凸緣922c的水準(zhǔn)之下。外部連接桿932自環(huán)形凸緣930c向上延伸至RF功率端子904c。外部分配圓筒930環(huán)繞中間RF分配管922且與該中間RF分配管同軸。外部分配圓筒930分別延伸穿過接地板610內(nèi)的開口 610a及接地板655內(nèi)的開口 655a。開口 610a及開口 655a的直徑足以在各別板610、655與外部分配圓筒930之間提供各別間隙611、656。在一個實施例中，給定在RF功率端子904c處供應(yīng)的RF電壓的情況下，間隙611及間隙656是足夠?qū)挼?，以便在操?例如，大氣)壓力下防止放電或擊穿。
[0101]圖32至圖34描述圖28至圖31的實施例的變型，在變型中于外部分配圓筒930與頂板655之間連接間隔分開的電容器934。在一個實施例中并聯(lián)連接電容器934及均勻隔開該等電容器，及選擇電容器的電容以在施加于外層線圈160的RF功率的頻率下提供諧振。此種諧振效應(yīng)將增強包括外部分配圓筒930的RF饋送結(jié)構(gòu)內(nèi)的RF功率分配的均勻性。在一個實施例中，軸向唇930d自軸向凸緣930c的外緣向上延伸，且軸向唇930d為多邊形，具有數(shù)個平工作面，在該等工作面上安裝電容器934的各別電容器及將該等電容器連接至軸向唇930d。提供直角托架936用于連接每一電容器934的面向外部的末端至頂板655。在所圖示的實施例中，盡管可使用任何適宜數(shù)目的電容器及工作面，但有八個電容器934及軸向唇930d具有八個工作面。
[0102]圖32至圖34的電容器934的陣列亦可并入圖22的實施例。在一個實施例中，例如在圖22的外部分配圓筒914與頂板655之間連接電容器。
[0103]圖35至圖36描述圖32至圖34的實施例的變型，該變型在至三個線圈140、150、160的RF饋送之間具有電磁遮罩。在一個實施例中，此特征增強了 RF饋送的獨立控制。在圖35至圖36中，由縮短的外部分配圓筒940替代外部分配圓筒930,縮短的外部分配圓筒940自頂端940a向下短距離延伸至底端940b且并未到達氣室板610。徑向凸緣940c自縮短的分配圓筒940的頂端940a向外延伸。裙部件942自縮短的分配圓筒940的底端940b向外徑向延伸。RF饋送桿944軸向地延伸穿過氣室板610內(nèi)的個別孔及穿過接地板184內(nèi)的開口，而未電接觸氣室板610或接地板184。在RF饋送桿944頂端連接RF饋送桿944至裙部件942的緣周及在RF饋送桿944底端連接RF饋送桿944至用于外層線圈160的RF電流分配器162的頂部。
[0104]內(nèi)部遮罩950環(huán)繞中央RF連接桿920及位于中間RF分配管922的中空內(nèi)部中。在一個實施例中，內(nèi)部遮罩950為在頂端具有徑向延伸凸緣950-1的中空圓筒。內(nèi)部遮罩950向下延伸至(及接觸)導(dǎo)電格柵970，并在此終止。在一個實施例中，內(nèi)部遮罩950將RF連接桿920及中間RF分配管922彼此電磁遮罩。在一個實施例中，內(nèi)部遮罩950、RF連接桿及中間RF分配管922是同軸的。分別通過圓柱形間隙921及間隙923將內(nèi)部遮罩950與RF連接桿及與中間RF分配管922分隔，此舉足以在間隙921及923內(nèi)防止放電或擊穿。
[0105]在中間RF分配管922與頂端包括徑向凸緣955-1的縮短RF分配圓筒940之間安置上部遮罩955。在一個實施例中，上部遮罩955是與縮短的RF分配圓筒940同軸及與中間RF分配管922同軸的中空圓筒，且該上部遮罩環(huán)繞中間RF分配管922。上部遮罩955向下延伸至氣室板610內(nèi)的開口 610a。裙部件957自上部遮罩955的底部邊緣955a向外徑向延伸且該裙部件具有足夠的半徑以覆蓋于氣室板610內(nèi)的開口 610a的邊緣上方，從而覆蓋氣室板610與上部遮罩955之間的分隔間隙。
[0106]中間圓柱形遮罩960自氣室板610軸向地延伸及朝接地板184延伸。在實施例中，中間圓柱形遮罩960與遮罩950及遮罩955同軸。下部圓柱形遮罩965自接地板184向下延伸至底部邊緣965a。包括中空截圓錐形狀部分的底部遮罩971自下部圓柱形遮罩965的底部邊緣965a向下延伸至圓柱形基座972。圓柱形基座972圍繞底部遮罩971的底板974。
[0107]圖22至圖36的各種實施例中的有利影響包括RF功率到線圈天線的對稱分布，用于增強等離子體分布對稱性。舉例而言，如參考圖22及圖24A所界定，圖22的RF饋送結(jié)構(gòu)具有三角對稱性。對線圈遮罩不對稱特征減小了等離子體分布中的歪斜效應(yīng)。在圖22至圖36的實施例中通過接地板184、氣室板610及頂板655提供此種遮罩。舉例而言，通過凸緣922c與930c及裙部件942與957進一步提供此種遮罩。由頂部板655之上添加頂板900所給予的額外高度及將RF功率端子凸起至頂板900改良了 RF電流分配均勻性。據(jù)信，此添加高度增加了 RF電流穿過RF饋送的長度，可平衡RF饋送上的電流分配以增加均勻性。線圈天線饋送的彼此遮罩增強了線圈天線的獨立控制，獲得對等離子體密度分布的優(yōu)異控制。
[0108]盡管上文所述是針對本發(fā)明的實施例，但是可在不脫離本發(fā)明的基本范疇的情況下設(shè)計出本發(fā)明的其他及進一步實施例，且由以下權(quán)利要求書決定本發(fā)明的范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子體反應(yīng)器包含: 視窗組件； 與所述視窗組件相鄰的內(nèi)層線圈天線、中間線圈天線及外層線圈天線，及分別耦接至所述內(nèi)層線圈天線、所述中間線圈天線及所述外層線圈天線的內(nèi)部電流分配器、中間電流分配器及外部電流分配器； 頂板，所述頂板覆蓋所述視窗組件及所述頂板處的第一 RF功率端子、第二 RF功率端子及第三RF功率端子； 第一軸向RF功率饋送、第二軸向RF功率饋送及第三軸向RF功率饋送，在所述第一 RF功率端子、所述第二 RF功率端子及所述第三RF功率端子的各別端子與所述內(nèi)部電流分配器、所述中間電流分配器及所述外部電流分配器的各別分配器之間連接； 其中所述第三軸向RF功率饋送包含中空軸向外部RF功率分配圓筒，所述中空軸向外部RF功率分配圓筒環(huán)繞所述第一軸向RF功率饋送及所述第二軸向RF功率饋送。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體反應(yīng)器，其特征在于，所述第二軸向RF功率饋送包含中空軸向中間RF功率分配圓筒，所述中空軸向中間RF功率分配圓筒環(huán)繞所述第一軸向RF功率饋送。
3.如權(quán)利要求2所述的等離子體反應(yīng)器，其特征在于，所述第一軸向RF功率饋送包含中央RF連接桿，且其中所述中央RF連接桿、所述中空中間RF功率分配圓筒及所述外部RF分配圓筒是同軸的。
4.如權(quán)利要求3所述的等離子體反應(yīng)器，其特征在于，所述內(nèi)層線圈天線、所述中間線圈天線及所述外層線圈天線是與所述中央RF連接桿同軸的。
5.如權(quán)利要求3所述的等離子體反應(yīng)器，進一步包含: 氣室板，所述氣室板與所述頂板隔開及位于所述頂板下，以及所述氣室板包含中央開□。
6.如權(quán)利要求5所述的等離子體反應(yīng)器，其特征在于，所述外部RF分配圓筒延伸穿過所述中央開口，在所述氣室板與所述外部RF分配圓筒之間具有間隙，所述等離子體反應(yīng)器進一步包含: 徑向凸緣，所述徑向凸緣自所述外部RF分配圓筒延伸及覆蓋于所述間隙上。
7.如權(quán)利要求2所述的等離子體反應(yīng)器，進一步包含: 自所述中間RF分配圓筒向外延伸的數(shù)個徑向中間臂及自所述數(shù)個徑向中間臂延伸至所述中間電流分配器上的間隔分離位置的數(shù)個軸向中間腳； 自所述外部RF分配圓筒向外延伸的數(shù)個徑向外部臂及自所述數(shù)個徑向外部臂延伸至所述外部電流分配器上的間隔分離位置的數(shù)個軸向外部腳。
8.如權(quán)利要求7所述的等離子體反應(yīng)器，進一步包含接地板，所述接地板位于所述頂板下及位于所述中間電流分配器上方，所述數(shù)個軸向中間腳延伸穿過所述接地板。
9.如權(quán)利要求8所述的等離子體反應(yīng)器，其特征在于，所述數(shù)個軸向外部腳延伸穿過所述接地板。
10.如權(quán)利要求8所述的等離子體反應(yīng)器，其特征在于: 所述內(nèi)層線圈天線、所述中間線圈天線及所述外層線圈天線的各者包含具有RF供應(yīng)端的數(shù)個導(dǎo)體； 所述內(nèi)部電流分配器、所述中間電流分配器及所述外部電流分配器的各者包含軸向?qū)ΨQ的中空主體，所述中空主體包含面向所述內(nèi)層線圈天線、所述中間線圈天線及所述外層線圈天線的相應(yīng)者的所述數(shù)個導(dǎo)體的所述供應(yīng)端的底部。
11.如權(quán)利要求5所述的等離子體反應(yīng)器，進一步包含: 數(shù)個間隔分離電抗元件，所述數(shù)個間隔分離電抗元件耦接至所述外部RF功率分配圓筒。
12.如權(quán)利要求11所述的等離子體反應(yīng)器，其特征在于，所述電抗元件包含耦接于所述RF功率分配圓筒與所述頂板之間的離散電容器。
13.如權(quán)利要求8所述的等離子體反應(yīng)器，進一步包含: 中空圓柱形內(nèi)部遮罩，所述中空圓柱形內(nèi)部遮罩在所述中央RF連接桿與所述中間RF分配圓筒之間；以及 中空圓柱形上部遮罩，所述中空圓柱形上部遮罩在所述中間RF分配圓筒與所述外部RF分配圓筒之間，所述上部遮罩包含底部邊緣。
14.如權(quán)利要求13所述的等離子體反應(yīng)器，進一步包含氣室板，所述氣室板與所述頂板隔開及位于所述頂板下以及所述氣室板包含中央開口，所述上部遮罩延伸穿過所述中央開口及在所述氣室板與所述上部遮罩之間界定內(nèi)部間隙。
15.如權(quán)利要求13所述的等離子體反應(yīng)器，進一步包含: 中間圓柱形遮罩，所述中間圓柱形遮罩向所述接地板軸向延伸及環(huán)繞所述數(shù)個軸向中間腳； 下部圓柱形遮罩，所述下部圓柱形遮罩自所述接地板向下延伸； 底部遮罩，所述底部遮罩自所述下部圓柱形遮罩的所述底部邊緣向下延伸；以及圓柱形基座，所述圓柱形基座自所述底部遮罩軸向延伸，所述圓柱形基座環(huán)繞所述中間線圈。
【文檔編號】H05H1/46GK104412718SQ201380035698
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月20日
【發(fā)明者】J·A·肯尼, J·D·卡達希, K·S·柯林斯, R·福韋爾, K·拉馬斯瓦米, S·拉烏夫 申請人:應(yīng)用材料公司