抗腐蝕減量系統的制作方法

本公開內容的實施方式大體涉及半導體處理裝備。更具體地，本公開內容的實施方式涉及等離子體源和用于減少半導體處理中產生的化合物的減量系統(abatementsystem)。

背景技術：

半導體處理設施所用的處理氣體包括許多因法規要求及環境與安全考量而在棄置前必須減少或處理的化合物。一般來說，減量系統可耦接至處理腔室以減少離開處理腔室的化合物。減量系統通常包括至少一個等離子體源。含鹵素等離子體和氣體頻繁地用于蝕刻或清潔處理中，且處理腔室和減量系統的部件容易受到含鹵素等離子體和氣體的腐蝕。此腐蝕減少處理腔室部件和減量系統的使用期限，此外，引入不需要的缺陷和污染至處理環境中。

因此，改良的等離子體源及用于減少半導體處理中產生的化合物的減量系統是所屬技術領域中所需的。

技術實現要素：

本發明披露的實施方式包括等離子體源和用于減少半導體處理中產生的化合物的減量系統。在一個實施方式中，披露了一種等離子體源。所述等離子體源包括具有入口和出口的主體，且所述入口與所述出口流體耦接于主體內。所述主體進一步包括內表面，且所述內表面以氧化釔或類金剛石碳涂覆。等離子體源進一步包括分流器和等離子體產生器，分流器設置于主體內的一位置，使得于入口與出口之間形成兩個流動路徑，等離子體產生器設置于一位置，從而可操作性地于分流器與主體的內表面之間的主體內形成等離子體。

在另一個實施方式中，減量系統包括前級管道(foreline)，且前級管道的內表面以氧化釔或類金剛石碳涂覆。減量系統進一步包括與前級管道耦接的等離子體源，并且等離子體源包括主體，所述主體具有流體耦接至出口的入口。所述主體進一步包括內表面，并且所述內表面以氧化釔或類金剛石碳涂覆。等離子體源進一步包括分流器，分流器設置于主體內的一位置，使得于入口與出口之間形成兩個流動路徑。

在另一個實施方式中，等離子體源包括具有入口和出口的主體、環繞主體的rf線圈和溝道(channel)，所述溝道形成于主體中并且將入口與出口流體耦接。溝道的內表面以氧化釔、類金剛石碳或氧化鋁硅鎂釔(aluminumoxidesiliconmagnesiumyttrium)涂覆。

附圖說明

可以通過參照實施方式(一些實施方式描繪于附圖中)來詳細理解本公開內容的上述特征以及以上簡要概述的有關本公開內容更具體的描述。然而，值得注意的是，附圖只圖示了本公開內容的典型實施方式，由于本公開內容可允許其他等效的實施方式，因此附圖并不被視為對本發明范圍的限制。

圖1是具有等離子體源的真空處理系統的示意性側視圖。

圖2是圖1的等離子體源的截面圖。

圖3是等離子體源的截面透視圖。

圖4a-4d示意性地圖示等離子體源。

為便于理解，在可能的情況下，使用相同的附圖標記代表各圖中相同的元件。可以預期，一個實施方式中的元件和特征可有利地并入其它實施方式中而無需進一步詳述。

具體實施方式

本發明披露的實施方式包括等離子體源和用于減少半導體處理中產生的化合物的減量系統。于半導體處理中產生的化合物可能是腐蝕性的且可能損壞減量系統的部件，諸如等離子體源。為了延長減量系統的使用期限，減量系統的部件的內表面(諸如等離子體源的內表面)，可由抗腐蝕的氧化釔或類金剛石碳涂覆。等離子體源可具有球形主體以增加涂覆工藝的效率和擴散。

圖1是具有用于減量系統104中的等離子體源102的真空處理系統100的示意性側視圖。減量系統104至少包括所述等離子體源102。真空處理系統100包括真空處理腔室106，真空處理腔室106一般被配置成執行至少一個集成電路制造工藝，諸如沉積工藝、蝕刻工藝、等離子體處理工藝、預清潔工藝、離子注入工藝，或其他集成電路制造工藝。于真空處理腔室106中執行的工藝可由等離子體協助。例如，于真空處理腔室106中執行的工藝可以是等離子體蝕刻工藝。

真空處理腔室106具有腔室排氣口108，腔室排氣口108經由前級管道110耦接至減量系統104的等離子體源102。等離子體源102的排氣通過排氣導管112耦接至泵和排氣設施(facilityexhaust)，由圖1中的單個附圖標記114示意性地表示。泵一般用于抽空真空處理腔室106，而排氣設施一般包括洗滌器(scrubber)或用于準備真空處理腔室106的流出物(effluent)進入大氣的其他排氣清潔設備。

等離子體源102用于對離開真空處理腔室106的氣體和/或其他材料執行減量處理，使得這些氣體和/或其他材料可被轉換成對環境和/或處理裝備更友好的成分。等離子體源102可產生用于減量處理中的電容耦合等離子體或電感耦合等離子體。等離子體源102的細節進一步描述于下。

在某些實施方式中，注入口116形成于前級管道110和/或等離子體源102中。注入口116被配置成連接至減量試劑源(abatingreagentsource)(未示出)以向等離子體源102中提供減量試劑，所述減量試劑可經激發(energized)而與待離開真空處理腔室106的材料反應或協助將待離開真空處理腔室106的材料轉化成對環境和/或處理裝備更友好的成分。

圖2是等離子體源102的截面圖。等離子體源102中產生的等離子體部分地或完全地激發和/或解離來自真空處理腔室106的流出物中的化合物，將流出物中的化合物轉化成更為良性的形式。在一個實施方式中，等離子體源102可作為遠程等離子體源，所述遠程等離子體源設置于真空處理腔室106的上游以將等離子體的產物(諸如分子或原子物種)傳送至真空處理腔室106中。

等離子體源102可包括具有第一端204和第二端206的主體202。入口210可于第一端204形成，并且入口210可被配置成耦接至前級管道110。出口212可于第二端206形成，并且出口212可被配置成耦接至排氣導管112。入口210與出口212于主體202內流體耦接，且可對齊于軸208上。主體202可以是球形(或具有球形內表面)以改善等離子體源102的球形主體202的涂層內表面214的效率。然而，中空主體202可具有除了球形之外的形狀。主體202可由易受諸如原子或分子鹵素化合物的材料腐蝕的石英或氧化鋁制成，這些材料可離開真空處理腔室106并進入等離子體源102。為了防止等離子體源102的主體202受到腐蝕材料的影響并且為了增加等離子體源102的使用期限，主體202的內表面214可由抗腐蝕材料的涂層材料涂覆。涂層材料可以是氧化釔、類金剛石碳或其他適合的材料。適合用作涂層材料的其他材料包括當暴露于鹵素時抵抗腐蝕的材料。類金剛石碳是一種顯示某些金剛石典型性質的非晶碳材料。類金剛石碳包括大量sp³雜化的碳原子。可通過任何適當的方法將涂層材料涂覆于內表面214、216上，所述方法諸如化學氣相沉積(cvd)或電弧噴涂(arcspraying)。在其中等離子體源102的主體202是球形的實施方式中，改善了涂覆工藝(諸如cvd工藝)的效率和擴散。前級管道110的內表面亦可以涂層材料(諸如氧化釔和類金剛石碳)涂覆以防止前級管道110受到離開真空處理腔室106的腐蝕性材料的影響。

開口218可穿過主體202形成。開口218可以是圓柱的且可具有縱軸220。縱軸220可實質垂直于軸208。分流器290可穿過開口218設置且延伸進入主體202的內部容積。或者，分流器290可設置于主體202的內部容積而無需開口218的協助。氣體混合物，諸如離開真空處理腔室106的流出物中的腐蝕材料或等離子體源102是遠程等離子體源的實施例中(如用于產生遠程等離子體的前驅物和/或載氣)，可通過第一端204處的入口210進入等離子體源102。(面向主體202的內表面214并且暴露于氣體混合物的)分流器290的表面216可如主體202的內表面214作相同涂覆。氣體混合物可被等離子體區域222中形成的等離子體解離和被減量試劑處理，并作為危害較小的材料通過第二端206處的出口212離開。氣體混合物可通過延伸穿過開口218的分流器290分為主體202內的兩個流動路徑，并且當通過出口212離開主體202時結合為單一流。如果氣體混合物是離開真空處理腔室106的流出物中的腐蝕材料，則一個或多個減量試劑可從圖1中所示的注入口116被引入等離子體源102。流出物中的腐蝕材料可包括含有諸如含氟材料或含氯材料之類的材料的鹵素。

圖3是等離子體源102的截面透視圖。如圖3所示，主體202可以是球形并且可包括開口218。分流器290可設置于開口218中。分流器290可部分或完全跨越主體202延伸。分流器290可以是圓柱形或具有其他幾何形狀。在一個實施方式中，分流器290包括等離子體產生器302。在圖3的實施方式中，等離子體產生器302是電極。電極可以是中空圓柱電極，其可耦接至rf源(未示出)以激發等離子體產生器302。主體202可接地，而rf電源施于等離子體產生器302。等離子體產生器302設置于一位置，從而可操作性地于分流器290與主體202的內表面214之間的主體202內形成等離子體，自設置于主體202中的處理氣體形成等離子體，因而使等離子體源102成為電容耦合等離子體源。或者，一個或多個等離子體產生器(如圖4a-4d所示的線圈402)可環繞主體202，如此，rf電源將一個或多個等離子體產生器電感耦合至設置于主體202中的處理氣體以形成等離子體，因而使等離子體源102成為電感耦合等離子體源。

為了在操作期間保持等離子體產生器302冷卻，冷卻套304可耦接至等離子體產生器302。等離子體產生器302可具有相對于內表面216的外表面306。冷卻套304可耦接至外表面306。冷卻套304可具有形成于其中的冷卻溝道308，并且冷卻溝道308耦接至冷卻劑入口310和冷卻劑出口312以用于冷卻劑(諸如水)流動進出冷卻套304。

圖4a-4d示意性地圖示等離子體源102的各種實施例。圖4a示出根據一個實施例的等離子體源102的側視圖。等離子體源102包括具有入口405和出口407的主體403。主體403可以是圓柱形或具有其他幾何形狀，并且由如同圖2所示的主體202的相同材料制成。等離子體源102可具有一個或多個等離子體產生器302，等離子體產生器302設置于主體403外一位置而可操作性地于主體403內形成等離子體。在一個實施方式中，一個或多個等離子體產生器302為rf線圈402的形式，rf線圈402環繞等離子體源102的主體403。rf線圈402可經激發而將電源電感耦合于主體403內流動的氣體，使得圖4a-4d所示的等離子體源102成為電感耦合等離子體源。因為等離子體產生器302設置于主體403外，所以圖4a-4d所示的等離子體源102沒有包括圖2所示的開口218。在一個實施方式中，存在于真空處理腔室106的腐蝕材料經由入口405流入主體403并且經由出口407從主體403流出。腐蝕材料可腐蝕主體403。為了防止等離子體源102的主體403受到腐蝕材料的影響并且為了增加等離子體源102的使用期限，主體403的內表面可由抗腐蝕材料的涂層材料涂覆。涂層材料可以是氧化釔、類金剛石碳或其他適合的材料。可通過任何適當的方法將涂層材料涂覆于主體403的內表面上，所述方法諸如化學氣相沉積(cvd)或電弧噴涂。

或者，存在于真空處理腔室106的腐蝕材料經由入口405流入主體403內形成的溝道，溝道的內表面可由抗腐蝕材料的涂層材料涂覆。溝道內表面上的涂層材料可以是氧化釔、類金剛石碳、asmy(氧化鋁硅鎂釔)、陽極處理的材料、陶瓷襯墊、石英管、聚對二甲苯或其他適合的材料。在某些實施方式中，主體403是一單塊材料并且界定于入口405與出口407之間的溝道形成于單塊主體403中。在其他實施方式中，主體403是中空的并且主體403的中空內部形成界定于入口405與出口407之間的溝道。一個或多個冷卻溝道形成于溝道與中空主體403的壁之間的空間中。圖4b-4d圖示等離子體源102的主體403內的溝道的各種實施例。

圖4b是等離子體源102的截面圖。等離子體源102包括rf線圈402形式的等離子體產生器302、主體403和形成于主體403內的溝道410。主體403可如圖4b所示是中空的，或如圖4c和圖4d所示是單塊材料。溝道410可從入口405延伸至出口407并且可具有入口405與出口407之間的迂曲(tortuous)部分411，如圖4b所示。迂曲部分411可包括縱向部分420和彎曲部分422。縱向部分420可實質垂直于延伸通過入口405和出口407的中央軸450。溝道410的內表面可由抗腐蝕性材料的涂層材料涂覆。溝道內表面上的涂層材料可以是氧化釔、類金剛石碳、asmy、陽極處理的材料、陶瓷襯墊、石英管、聚對二甲苯或其他適合的材料。

圖4c是等離子體源102的截面圖。等離子體源102包括rf線圈402形式的等離子體產生器302、主體403和形成于主體403內的溝道412。溝道412可從入口405延伸至出口407。在一個實施方式中，溝道412包括多個平行通道414以及連接鄰近通道414的至少兩個子溝道416。通道414可相對于rf線圈402成一角度，并且傾斜角度可介于0度至180度之間，諸如約90度。通道414可實質平行于中央軸450，如圖4c所示，或實質垂直于中央軸450。溝道412的內表面可由抗腐蝕性材料的涂層材料涂覆。溝道內表面上的涂層材料可以是氧化釔、類金剛石碳、asmy、陽極處理的材料、陶瓷襯墊、石英管、聚對二甲苯或其他適合的材料。

圖4d是等離子體源102的截面圖。等離子體源102包括rf線圈402形式的等離子體產生器302、主體403和形成于主體403內的溝道418。溝道418可從入口405延伸至出口407并且可具有入口405與出口407之間的迂曲部分419，如圖4d所示。迂曲部分419可包括縱向部分424和彎曲部分426。縱向部分424可實質平行于中央軸450。溝道418的內表面可由抗腐蝕性材料的涂層材料涂覆。溝道內表面上的涂層材料可以是氧化釔、類金剛石碳、asmy、陽極處理的材料、陶瓷襯墊、石英管、聚對二甲苯或其他適合的材料。

減量系統可包括前級管道和等離子體源，并且前級管道和等離子體源的內表面可由涂層材料(諸如氧化釔或類金剛石碳)涂覆，以防止前級管道和等離子體源受到可進入前級管道和等離子體源的腐蝕性材料的影響。或者，溝道可形成于具有球形中空或單塊主體的等離子體源中，且溝道的內表面可由抗腐蝕性材料的涂層材料涂覆。溝道內表面上的涂層材料可以是氧化釔、類金剛石碳、asmy、陽極處理的材料、陶瓷襯墊、石英管、聚對二甲苯或其他適合的材料。具有涂覆的內表面，增加了減量系統的使用期限。

雖然前面所述是針對本公開內容的實施方式，但在不背離本公開內容的基本范圍的情況下，可設計本公開內容的其他和進一步的實施方式，并且本公開內容的范圍由以下權利要求確定。