[其他]用于将射频功率耦合到等离子体腔室的装置

说明书

技术领域

本发明一般而言涉及用于将射频(radio frequency，RF)电源耦合到用于制造诸如半导体、显示器以及太阳能电池之类的电子器件的等离子体腔室的喷头电极的方法及装置。更特定来说，本发明涉及通过在所述等离子体腔室的电接地罩与射频阻抗匹配网络或射频传输线路之间提供电接地连接，来改良在所述等离子体腔室中执行的等离子体工艺的均匀性。 

背景技术

等离子体腔室一般用于执行制造诸如半导体、显示器及太阳能电池之类的电子器件的工艺。此类等离子体制造工艺包括在工件表面上化学气相沉积半导体层、导体层或电介质层，或者蚀刻工件表面上所述层的经选择部分。 

重要的是，在工件表面上执行的等离子体制造工艺应有较高的空间均匀性。即，应执行沉积工艺而使所述工件表面上所有位置处的沉积材料具有均匀的厚度和质量。类似地，蚀刻工艺应在所有所述位置处以均匀速率蚀刻材料。 

等离子体制造工艺中造成空间不均匀性的一个原因为工件通道，工件可通过所述工件通道传送进出等离子体腔室。工件通道通常位于腔室壁一侧上，从而导致了工件上等离子体密度的不对称性。特别地，在具有射频供能喷头的等离子体腔室中，紧邻最靠近所述工件通道的喷头一端处的等离子体密度大于紧邻喷头另一端处的等离子体密度。等离子体密度的不对称性是非期望的，因为所述不对称性会造成在所述工件上执 行的等离子体工艺（例如，沉积或蚀刻）的相应不对称性。 

在2008年12月24日提出申请、在2009年6月25日作为美国专利申请公开案第2009-0159423A1号公布并为本案相同受让人所有的美国专利申请案第12/343,519号中公开了用于补偿否则将由工件通道引起的等离子体密度不对称性的一种设计，因此所述申请案的公开内容以引用方式全部并入本申请案。所述设计向所述等离子体腔室的电极供应射频功率，从而使功率供应偏向工件通道方向。 

实用新型内容

本发明的第一方面或第一实施方式提供了射频阻抗匹配网络的电接地与等离子体腔室的电接地的腔室罩上的一个或多个连接区域之间的电连接。根据本发明，前述连接区域包括腔室罩上的第一连接区域，所述第一连接区域从腔室罩的中心向等离子体腔室侧壁中的工件通道偏移。 

本发明的一个优点为所述腔室罩上的第一连接区域向工件通道的偏移补偿了否则将由所述工件通道引起的等离子体密度的不对称性，从而实现了腔室中执行等离子体工艺的改良空间均匀性。 

前述偏移的另一个优点为减小了阻抗匹配网络输出处负载阻抗的电感，并且从而减小了阻抗匹配网络与等离子体腔室负载共同产生的谐振电路的Q值。减小Q值至少有两个重要的优点。首先，减小Q值减小了电路中的峰值电压，从而减少了电弧或元件故障的风险。其次，在固定阻抗匹配网络依赖可变频射频电源而最佳化阻抗匹配的情况下，较低的Q值提供更大范围的负载阻抗，所述负载阻抗可经匹配而不超出最大可接受的驻波比(SWR)。当在等离子体腔室中连续执行具有不同操作条件的工艺步骤时所述后一优点尤为重要，因为不同工艺步骤通常对匹配网络表现出不同的负载。 

可单独使用本发明，或将本发明与上述提及的由Kudela等人提出的美国专利申请案结合使用。 

可选地，射频阻抗匹配网络的电接地也可以连接到电接地腔室罩的第二组的一个或多个附加连接区域处，所述附加连接区域不向工件通道偏移。较佳地，与第二组中的连接区域相比，第一组中的连接区域共同提供了具有更低射频阻抗的射频连接路径。较佳地，与不向工件通道偏移的连接区域（第二组）相比，向工件通道偏移的连接区域（第一组）共同传导更大的射频电流。或者，腔室罩上连接区域的共同特征为具有几何中心，所述几何中心的位置从腔室罩的中心向工件通道偏移。 

可选地，射频阻抗匹配网络进一步包括：第一阻抗，第一阻抗电连接在射频阻抗匹配网络的输入与输出之间；以及第二阻抗，第二阻抗电连接在第一阻抗与腔室罩上的第一连接区域之间。 

可选地，该等离子体腔室包括喷头，喷头导电并包含多个气体通道，该射频阻抗匹配网络包括电连接到喷头的输出。可选的，该装置进一步包括供气导管，供气导管与喷头流体互通，其中供气导管延伸贯穿腔室罩；以及导电遮蔽，导电遮蔽电连接到腔室罩并环绕供气导管的一部分；其中射频阻抗匹配网络的电接地电连接到遮蔽，以使得遮蔽提供在射频阻抗匹配网络的电接地与腔室罩上的第一连接区域之间的电连接。