用於處理前級真空管線中廢氣的設備的製作方法
2023-12-02 10:28:46 2
用於處理前級真空管線中廢氣的設備的製作方法
【專利摘要】在一些實施方式中，一種用於處理在基板處理系統的前級真空管線中的廢氣的設備，所述設備可包括介電管，所述介電管經配置以耦接至基板處理系統的前級真空管線，以允許廢氣從前級真空管線流動通過介電管；射頻線圈，所述射頻線圈圍繞介電管的外表面卷繞，所述射頻線圈具有第一端以提供射頻輸入至射頻線圈，射頻線圈的第一端靠近介電管的第一端，且射頻線圈的第二端靠近介電管的第二端；分接頭，所述分接頭耦接至射頻線圈以提供射頻回程路徑，所述分接頭位於介電管的第一端與介電管的中央部分之間。
【專利說明】用於處理前級真空管線中廢氣的設備
【技術領域】
[0001 ] 本發明的各實施方式大體涉及基板處理裝備。
【背景技術】
[0002]一些廢氣處理系統使用提供至位於介電管附近的射頻線圈的中央部分的射頻(RF)能量，促進流動通過介電管的廢氣點燃，以形成等離子體。然而，本發明人已經觀察到，介電管的內壁的一些部分可能隨時間產生不良的腐蝕情況。
[0003]因此，本發明人提供一種改良的廢氣處理系統，用於處理前級真空管線(foreline)中的工藝廢氣。
【發明內容】
[0004]在此提供一種用於處理基板處理系統的前級真空管線中的廢氣的設備。在一些實施方式中，一種用於處理基板處理系統的前級真空管線中的廢氣的設備可包括介電管，所述介電管配置成耦接至基板處理系統的前級真空管線，以允許廢氣從前級真空管線流動通過介電管；射頻線圈，所述射頻線圈圍繞介電管的外表面卷繞，所述射頻線圈具有第一端以提供射頻輸入至射頻線圈，所述射頻線圈的第一端設置成靠近介電管的第一端，且射頻線圈的第二端設置成靠近介電管的第二端；分接頭(tap)，所述分接頭耦接至射頻線圈，以提供射頻回程路徑，所述分接頭位於介電管的第一端與介電管的中央部分之間。
[0005]在一些實施方式中，一種基板處理系統可包括處理腔室；前級真空管線，所述前級真空管線耦接至處理腔室，以允許廢氣從處理腔室流出；真空泵，所述真空泵耦接至前級真空管線，以通過前級真空管線排出來自處理腔室的廢氣；和介電管和分接頭，所述介電管耦接至前級真空管線並與前級真空管線串聯(in line)，並且介電管位於真空泵與處理腔室之間，以允許廢氣從前級真空管線流動通過介電管，介電管具有射頻線圈，射頻線圈圍繞介電管的外表面卷繞，射頻線圈具有第一端以提供射頻輸入至射頻線圈，所述第一端設置成靠近介電管的第一端，且射頻線圈的第二端設置成靠近介電管的第二端，所述分接頭耦接至射頻線圈以提供射頻回程路徑，所述分接頭位於介電管的第一端與介電管的中部之間。
[0006]本發明的其他和進一步的實施方式描述如下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]可參照附圖中所描繪的本發明的說明性實施方式來理解以上簡要概述的並於下文更詳細地討論的本發明的各個實施方式。然而，要注意這些附圖僅圖示本發明的典型實施方式，並因此不被視為對本發明範圍的限制，因為本發明可以允許其他等效的實施方式。
[0008]圖1為處理系統，所述處理系統適合與根據本發明的一些實施方式的用於處理前級真空管線中的廢氣的設備一起使用。
[0009]圖2為根據本發明的一些實施方式的用於處理前級真空管線中的廢氣的設備。
[0010]為了便於理解，已經儘可能使用相同的參考數字來標示各附圖中共有的相同元件。這些附圖並未按比例繪製，並可能為了清楚而簡化。預期一個實施方式的元件和特徵結構能夠有利地結合到其他實施方式中，而無需進一步詳述。
【具體實施方式】
[0011]在此提供用於處理前級真空管線中的廢氣的設備。與傳統的利用等離子體驅動氣體處理系統相比，本發明的設備的實施方式可有利地使部件(例如，介電管或陶瓷管)的腐蝕減少、減速或消除。
[0012]圖1為處理系統100的不意圖，處理系統100適合與根據本發明的一些實施方式的用於處理前級真空管線中的廢氣的設備一起使用。處理系統100通常包括處理腔室102、耦接至處理腔室102的前級真空管線108和耦接至前級真空管線的用於處理廢氣的設備104。
[0013]處理腔室102可為適合在基板上執行處理的任何處理腔室。在一些實施方式中，處理腔室102可為處理工具的一部分，所述處理工具諸如群集工具、串聯處理工具或類似工具。這些工具的非限制實例包括諸如在半導體、顯示器、太陽能或發光二極體(LED)製造工藝中所使用的那些基板處理系統。
[0014]前級真空管線108耦接至處理腔室102的排放口 112，便於移除來自處理腔室102的廢氣。廢氣可為任何氣體，例如諸如需要從處理腔室102移除的處理氣體或氣體副產品。前級真空管線108可耦接至真空泵106或其他適當的泵送設備，以將來自處理腔室102的廢氣抽送至適當的下遊廢氣處理裝備(諸如汙染減量(abatement)裝備或類似裝備)。在一些實施方式中，真空泵106可為粗抽泵或前級泵，諸如乾式機械泵或類似泵。在一些實施方式中，真空泵106可具有可變的泵流量，所述泵流量可被設定為所需水平，例如，用以控制前級真空管線108或於前級真空管線108中提供額外壓力控制。
[0015]用於處理廢氣的設備104被設置成與前級真空管線108串聯，並促進來自處理腔室102的廢氣的處理或減排。功率源110 (諸如射頻功率源)耦接至用於處理廢氣的設備104，以提供功率至用於處理廢氣的設備104，以促進對廢氣的等離子體處理。功率源110於所需頻率和所需功率下提供射頻能量，所述射頻能量足以在用於處理廢氣的設備104內形成等離子體，使得流動通過處理廢氣的設備104的廢氣可被等離子體處理(例如，至少部分地被分解成一個或更多個離子、自由基、元素、較小分子或類似物)。在一些說明性的實施方式中，功率源110可以是能夠在一定頻率範圍內提供射頻能量的變頻功率源。在一些說明性的實施方式中，功率源110可以在大約1.9 MHz至大約3.2 MHz的頻率下提供大約2 kff至大約3 kff的射頻能量。
[0016]參照圖2，用於處理廢氣的設備104通常可包括介電管202、圍繞介電管202的外表面232卷繞的射頻線圈208和耦接至射頻線圈208的分接頭228 (例如第一分接頭)。介電管202被配置成與前級真空管線108串聯安裝。例如，在一些實施方式中，用於處理廢氣的設備104可以包括凸緣，所述凸緣位於用於處理廢氣的設備104的任一端上，以便於與前級真空管線108連接，例如通過螺栓連接。
[0017]介電管202可由允許射頻功率傳輸至介電管202的內容積234的任何適當的介電材料製成，以促進等離子體的點燃，例如諸如氧化鋁(Al2O3)之類的陶瓷材料。此外，介電管202可以具有允許來自前級真空管線的廢氣流動並通過介電管202進行處理的任何適當的尺寸。例如，在一些實施方式中，介電管202可以具有大約6英寸至大約15英寸的長度。在一些實施方式中，介電管202可以具有大約1.5英寸至大約4英寸的直徑。
[0018]介電管202被配置成與處理腔室的前級真空管線(例如，上述處理腔室102的前級真空管線108)串聯設置，使得廢氣從前級真空管線流動通過介電管202的內容積234。在一些實施方式中，介電管202可包括第一向外延伸凸緣240和第二向外延伸凸緣238,第一向外延伸凸緣240位於介電管202的第一端210上，第二向外延伸凸緣238位於介電管202的第二端214上，以便於將介電管202耦接至前級真空管線108。在一些實施方式中，第一向外延伸凸緣240和第二向外延伸凸緣238之一或兩者可包括多個溝道230、236,這些溝道230、236經配置以允許傳熱流體流動通過第一向外延伸凸緣240和第二向外延伸凸緣238之一或兩者，以便於控制介電管202的溫度。在所述實施方式中，傳熱流體供應器或再循環器242、244可耦接至多個溝道230和/或236。在一些實施方式中，O形環252可位於介電管202的一端或兩端上，以便於與前級真空管線108形成密封。
[0019]射頻線圈208圍繞介電管202的外表面232卷繞並從介電管202的第一端210延伸至介電管202的第二端214。射頻線圈208可圍繞介電管202的外表面卷繞任意次數，以足夠提供具有所需密度的均勻射頻能量至介電管202的內容積234，以促進介電管202中廢氣的點燃以形成等離子體。例如，在一些實施方式中，射頻線圈可以具有大約5匝(turn)至大約15匝。在一些實施方式中，每一線匝與相鄰線匝之間的距離可以是大約0.25英寸至大約0.75英寸。在一些實施方式中，可在射頻線圈208附近設置覆蓋物(在248處以虛線示出)，以避免操作者與射頻線圈208之間的直接接觸。
[0020]本發明人已經觀察到利用耦接至射頻線圈的中央部分的射頻功率源的廢氣處理系統，促進介電管內等離子體的點燃。例如，傳統的廢氣處理系統可包括圍繞管卷繞的射頻線圈，其中只在線圈的中央線匝之間提供射頻能量，但不在靠近線圈的端部處提供射頻能量。本發明人已經觀察到在所述系統中，這些中央線匝承載射頻電流，以將射頻能量感應耦接至內容積，以形成等離子體。因此，射頻電流圍繞射頻線圈的中央部分產生磁場(B磁場)。這種磁場防止相鄰線匝(例如，線圈的一些上部線匝)提供感應耦合功率，因為這種感應稱合功率會造成相反方向的磁場。
[0021]此外，本發明人已經觀察到靠近用作寄生電容器的端部的傳導端板(conductiveend plate),會使線圈的被供給功率端(射頻輸入)對等離子體而言起高電壓電容器的作用，從而產生高電壓浮動線圈段(coil sect1n)和強電容耦合放電，因此導致在介電管內形成非預期的等離子體的電容耦合區域。本發明人已經觀察到這種電容耦合區域可能非預期地導致等離子體內所含的離子被引導朝向介電管的內壁加速，從而造成腐蝕。例如，在等離子體中存在氟(F2)的情況中，氟離子可能被引導朝向管的內壁，從而造成腐蝕。在某些情況下，例如管是由氧化鋁(Al2O3)所製成的情況下，鋁與氟(F2)可能結合而形成氟化鋁(AlFx)，並於管內再沉積。
[0022]因此，在一些實施方式中，功率源110 (例如射頻功率源218)可耦接至射頻線圈208的第一端246,第一端246靠近介電管202的第一端210。在所述實施方式中，分接頭228可耦接至射頻線圈208並位於介電管202的第一端210與介電管202的中央部分212之間，以提供射頻功率的回程路徑。通過將射頻功率源218耦接至射頻線圈208的第一端246和分接頭228，便可消除上述高電壓浮動線圈段和相關的電容耦合等離子體區域，從而減少或消除將離子引導朝向介電管202的內壁250的情況，由此減少、減速或消除介電管202的腐蝕。分接頭228可以沿著射頻線圈208於介電管202的第一端210與介電管202的中央部分212之間的任何線匝處耦接至射頻線圈208，例如，諸如在從介電管202的第一端210起算射頻線圈208的前五匝內耦接。
[0023]在一些實施方式中，第二分接頭226可耦接至射頻回程路徑224，並比分接頭228更靠近於介電管202的第二端214。第二分接頭226位於與分接頭228的不同位置處，並提供通過在射頻線圈208的不同匝數耦合射頻能量的靈活性，例如對於具有不同等離子體要求的不同應用。在一些實施方式中，可以在沿著射頻線圈208的不同位置處提供額外的分接頭，以根據需要在沿著射頻線圈208配置射頻路徑方面提供進一步的靈活性。在一些實施方式中，第二分接頭226可位於介電管202的第二端214與分接頭228之間。
[0024]在一些實施方式中，一個或更多個電容器可耦接至射頻功率源218。例如，在一些實施方式中，第一電容器220可耦接至射頻功率源218並位於射頻功率源218與射頻線圈208之間。第一電容器220可以具有大約500微微法拉(picofarad, pF)至大約5000 pF的電容，或在一些實施方式中具有大約3000 pF的電容。替代地或結合地，在一些實施方式中，第二電容器222可耦接至射頻功率源218並位於射頻功率源218與射頻回程路徑224之間。第二電容器222可以具有大約500 pF至大約5000 pF的電容，或在一些實施方式中具有大約2000 pF的電容。第一電容器220和第二電容器222利用變頻電源(例如，功率源110)產生諧振負載。
[0025]操作上，可將來自處理腔室102的流出物抽送通過前級真空管線108並穿過用於處理廢氣的設備104。可由功率源110提供射頻能量至射頻線圈，以在用於處理廢氣的設備104內形成感應等離子體。與在等離子體處理設備內具有電容耦合等離子體形成區域的傳統設備相比，處理廢氣的設備104的配置可有利地提供更長的使用壽命。
[0026]雖然以上是針對本發明的各個實施方式，但可在不背離本發明的基本範圍的情況下，設計本發明的其他和進一步的實施方式。
【權利要求】
1.一種用於處理基板處理系統的前級真空管線中的廢氣的設備，所述設備包括: 介電管，所述介電管經配置以耦接至所述基板處理系統的所述前級真空管線，以允許廢氣從所述前級真空管線流動通過所述介電管； 射頻線圈，所述射頻線圈圍繞所述介電管的外表面卷繞，所述射頻線圈具有第一端，以提供射頻輸入至所述射頻線圈，所述射頻線圈的第一端靠近所述介電管的第一端，且所述射頻線圈的第二端靠近所述介電管的第二端；和 分接頭，所述分接頭耦接至所述射頻線圈，以提供射頻回程路徑，所述分接頭位於所述介電管的第一端與所述介電管的中央部分之間。
2.如權利要求1所述的設備，進一步包括: 射頻功率源，所述射頻功率源耦接至所述射頻線圈的第一端，以提供射頻功率至所述射頻線圈。
3.如權利要求2所述的設備，進一步包括: 第一電容器，所述第一電容器耦接至所述射頻功率源並位於所述射頻功率源與所述射頻線圈的第一端之間。
4.如權利要求2所述的設備，進一步包括: 第二電容器，所述第二電容器耦接至所述射頻功率源並位於所述射頻功率源與所述射頻回程路徑之間。
5.如權利要求1至權利要求4中任一項所述的設備，其中所述介電管由氧化鋁製成。
6.如權利要求1至權利要求4中任一項所述的設備，其中所述分接頭於所述射頻線圈的第一端大約五匝內耦接至所述射頻線圈。
7.如權利要求1至權利要求4中任一項所述的設備，其中所述介電管包括: 第一向外延伸凸緣，所述第一向外延伸凸緣位於所述介電管的第一端上；和 第二向外延伸凸緣，所述第二向外延伸凸緣位於所述介電管的第二端上，其中所述第一向外延伸凸緣和所述第二向外延伸凸緣的每一個都將所述介電管耦接至所述前級真空管線。
8.如權利要求7所述的設備，其中所述第一向外延伸凸緣和所述第二向外延伸凸緣的每一個都包括多個溝道，以允許傳熱流體流動通過所述第一向外延伸凸緣和所述第二向外延伸凸緣的每一個。
9.一種基板處理系統,包括: 處理腔室； 前級真空管線，所述前級真空管線耦接至所述處理腔室，以允許廢氣從所述處理腔室流出； 真空泵，所述真空泵耦接至所述前級真空管線，以將來自所述處理腔室的廢氣通過所述前級真空管線排出；和 介電管和分接頭，所述介電管耦接至所述前級真空管線並與所述前級真空管線串聯，並且所述介電管位於所述真空泵與所述處理腔室之間，以允許廢氣從所述前級真空管線流動通過所述介電管，所述介電管具有射頻線圈，所述射頻線圈圍繞所述介電管的外表面卷繞，所述射頻線圈具有第一端以提供射頻輸入至所述射頻線圈，所述第一端靠近所述介電管的第一端，且第二端靠近所述介電管的第二端，所述分接頭耦接至所述射頻線圈以提供射頻回程路徑，所述分接頭位於所述介電管的第一端與所述介電管的中部之間。
10.如權利要求9所述的基板處理系統，進一步包括: 射頻功率源，所述射頻功率源耦接至所述射頻線圈的第一端，以提供射頻功率至所述射頻線圈。
11.如權利要求9所述的基板處理系統，其中所述介電管包括: 第一向外延伸凸緣，所述第一向外延伸凸緣位於所述介電管的第一端上；和第二向外延伸凸緣，所述第二向外延伸凸緣位於所述介電管的第二端上，其中所述第一向外延伸凸緣和所述第二向外延伸凸緣的每一個都將所述介電管耦接至所述前級真空管線。
12.如權利要求11所述的基板處理系統，其中所述第一向外延伸凸緣和所述第二向外延伸凸緣的每一個都包括多個溝道，以允許傳熱流體流動通過所述第一向外延伸凸緣和所述第二向外延伸凸緣的每一個。
13.如權利要求12所述的基板處理系統，其中所述第一向外延伸凸緣和所述第二向外延伸凸緣的每一個都包括多個溝道，以允許傳熱流體流動通過所述第一向外延伸凸緣和所述第二向外延伸凸緣的每一個。
14.如權利要求9至權利要求13中任一項所述的基板處理系統，其中所述介電管由氧化鋁製成。
15.如權利要求9至權利要求13中任一項所述的基板處理系統，其中所述分接頭於所述射頻線圈的第一端大約五匝內耦接至所述射頻線圈。
【文檔編號】H01L21/205GK104247575SQ201380021125
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年4月15日 優先權日:2012年4月26日
【發明者】麥可·S·考克斯, 科林·約翰·迪金森 申請人:應用材料公司