用于处理前级真空管线中废气的设备的制作方法
【专利摘要】在一些实施方式中，一种用于处理在基板处理系统的前级真空管线中的废气的设备，所述设备可包括介电管，所述介电管经配置以耦接至基板处理系统的前级真空管线，以允许废气从前级真空管线流动通过介电管；射频线圈，所述射频线圈围绕介电管的外表面卷绕，所述射频线圈具有第一端以提供射频输入至射频线圈，射频线圈的第一端靠近介电管的第一端，且射频线圈的第二端靠近介电管的第二端；分接头，所述分接头耦接至射频线圈以提供射频回程路径，所述分接头位于介电管的第一端与介电管的中央部分之间。
【专利说明】用于处理前级真空管线中废气的设备
【技术领域】
[0001 ] 本发明的各实施方式大体涉及基板处理装备。
【背景技术】
[0002]一些废气处理系统使用提供至位于介电管附近的射频线圈的中央部分的射频(RF)能量，促进流动通过介电管的废气点燃，以形成等离子体。然而，本发明人已经观察到，介电管的内壁的一些部分可能随时间产生不良的腐蚀情况。
[0003]因此，本发明人提供一种改良的废气处理系统，用于处理前级真空管线(foreline)中的工艺废气。
【发明内容】
[0004]在此提供一种用于处理基板处理系统的前级真空管线中的废气的设备。在一些实施方式中，一种用于处理基板处理系统的前级真空管线中的废气的设备可包括介电管，所述介电管配置成耦接至基板处理系统的前级真空管线，以允许废气从前级真空管线流动通过介电管；射频线圈，所述射频线圈围绕介电管的外表面卷绕，所述射频线圈具有第一端以提供射频输入至射频线圈，所述射频线圈的第一端设置成靠近介电管的第一端，且射频线圈的第二端设置成靠近介电管的第二端；分接头(tap)，所述分接头耦接至射频线圈，以提供射频回程路径，所述分接头位于介电管的第一端与介电管的中央部分之间。
[0005]在一些实施方式中，一种基板处理系统可包括处理腔室；前级真空管线，所述前级真空管线耦接至处理腔室，以允许废气从处理腔室流出；真空泵，所述真空泵耦接至前级真空管线，以通过前级真空管线排出来自处理腔室的废气；和介电管和分接头，所述介电管耦接至前级真空管线并与前级真空管线串联(in line)，并且介电管位于真空泵与处理腔室之间，以允许废气从前级真空管线流动通过介电管，介电管具有射频线圈，射频线圈围绕介电管的外表面卷绕，射频线圈具有第一端以提供射频输入至射频线圈，所述第一端设置成靠近介电管的第一端，且射频线圈的第二端设置成靠近介电管的第二端，所述分接头耦接至射频线圈以提供射频回程路径，所述分接头位于介电管的第一端与介电管的中部之间。
[0006]本发明的其他和进一步的实施方式描述如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]可参照附图中所描绘的本发明的说明性实施方式来理解以上简要概述的并于下文更详细地讨论的本发明的各个实施方式。然而，要注意这些附图仅图示本发明的典型实施方式，并因此不被视为对本发明范围的限制，因为本发明可以允许其他等效的实施方式。
[0008]图1为处理系统，所述处理系统适合与根据本发明的一些实施方式的用于处理前级真空管线中的废气的设备一起使用。
[0009]图2为根据本发明的一些实施方式的用于处理前级真空管线中的废气的设备。
[0010]为了便于理解，已经尽可能使用相同的参考数字来标示各附图中共有的相同元件。这些附图并未按比例绘制，并可能为了清楚而简化。预期一个实施方式的元件和特征结构能够有利地结合到其他实施方式中，而无需进一步详述。
【具体实施方式】
[0011]在此提供用于处理前级真空管线中的废气的设备。与传统的利用等离子体驱动气体处理系统相比，本发明的设备的实施方式可有利地使部件(例如，介电管或陶瓷管)的腐蚀减少、减速或消除。
[0012]图1为处理系统100的不意图，处理系统100适合与根据本发明的一些实施方式的用于处理前级真空管线中的废气的设备一起使用。处理系统100通常包括处理腔室102、耦接至处理腔室102的前级真空管线108和耦接至前级真空管线的用于处理废气的设备104。
[0013]处理腔室102可为适合在基板上执行处理的任何处理腔室。在一些实施方式中，处理腔室102可为处理工具的一部分，所述处理工具诸如群集工具、串联处理工具或类似工具。这些工具的非限制实例包括诸如在半导体、显示器、太阳能或发光二极管(LED)制造工艺中所使用的那些基板处理系统。
[0014]前级真空管线108耦接至处理腔室102的排放口 112，便于移除来自处理腔室102的废气。废气可为任何气体，例如诸如需要从处理腔室102移除的处理气体或气体副产品。前级真空管线108可耦接至真空泵106或其他适当的泵送设备，以将来自处理腔室102的废气抽送至适当的下游废气处理装备(诸如污染减量(abatement)装备或类似装备)。在一些实施方式中，真空泵106可为粗抽泵或前级泵，诸如干式机械泵或类似泵。在一些实施方式中，真空泵106可具有可变的泵流量，所述泵流量可被设定为所需水平，例如，用以控制前级真空管线108或于前级真空管线108中提供额外压力控制。
[0015]用于处理废气的设备104被设置成与前级真空管线108串联，并促进来自处理腔室102的废气的处理或减排。功率源110 (诸如射频功率源)耦接至用于处理废气的设备104，以提供功率至用于处理废气的设备104，以促进对废气的等离子体处理。功率源110于所需频率和所需功率下提供射频能量，所述射频能量足以在用于处理废气的设备104内形成等离子体，使得流动通过处理废气的设备104的废气可被等离子体处理(例如，至少部分地被分解成一个或更多个离子、自由基、元素、较小分子或类似物)。在一些说明性的实施方式中，功率源110可以是能够在一定频率范围内提供射频能量的变频功率源。在一些说明性的实施方式中，功率源110可以在大约1.9 MHz至大约3.2 MHz的频率下提供大约2 kff至大约3 kff的射频能量。
[0016]参照图2，用于处理废气的设备104通常可包括介电管202、围绕介电管202的外表面232卷绕的射频线圈208和耦接至射频线圈208的分接头228 (例如第一分接头)。介电管202被配置成与前级真空管线108串联安装。例如，在一些实施方式中，用于处理废气的设备104可以包括凸缘，所述凸缘位于用于处理废气的设备104的任一端上，以便于与前级真空管线108连接，例如通过螺栓连接。
[0017]介电管202可由允许射频功率传输至介电管202的内容积234的任何适当的介电材料制成，以促进等离子体的点燃，例如诸如氧化铝(Al2O3)之类的陶瓷材料。此外，介电管202可以具有允许来自前级真空管线的废气流动并通过介电管202进行处理的任何适当的尺寸。例如，在一些实施方式中，介电管202可以具有大约6英寸至大约15英寸的长度。在一些实施方式中，介电管202可以具有大约1.5英寸至大约4英寸的直径。
[0018]介电管202被配置成与处理腔室的前级真空管线(例如，上述处理腔室102的前级真空管线108)串联设置，使得废气从前级真空管线流动通过介电管202的内容积234。在一些实施方式中，介电管202可包括第一向外延伸凸缘240和第二向外延伸凸缘238,第一向外延伸凸缘240位于介电管202的第一端210上，第二向外延伸凸缘238位于介电管202的第二端214上，以便于将介电管202耦接至前级真空管线108。在一些实施方式中，第一向外延伸凸缘240和第二向外延伸凸缘238之一或两者可包括多个沟道230、236,这些沟道230、236经配置以允许传热流体流动通过第一向外延伸凸缘240和第二向外延伸凸缘238之一或两者，以便于控制介电管202的温度。在所述实施方式中，传热流体供应器或再循环器242、244可耦接至多个沟道230和/或236。在一些实施方式中，O形环252可位于介电管202的一端或两端上，以便于与前级真空管线108形成密封。
[0019]射频线圈208围绕介电管202的外表面232卷绕并从介电管202的第一端210延伸至介电管202的第二端214。射频线圈208可围绕介电管202的外表面卷绕任意次数，以足够提供具有所需密度的均匀射频能量至介电管202的内容积234，以促进介电管202中废气的点燃以形成等离子体。例如，在一些实施方式中，射频线圈可以具有大约5匝(turn)至大约15匝。在一些实施方式中，每一线匝与相邻线匝之间的距离可以是大约0.25英寸至大约0.75英寸。在一些实施方式中，可在射频线圈208附近设置覆盖物(在248处以虚线示出)，以避免操作者与射频线圈208之间的直接接触。
[0020]本发明人已经观察到利用耦接至射频线圈的中央部分的射频功率源的废气处理系统，促进介电管内等离子体的点燃。例如，传统的废气处理系统可包括围绕管卷绕的射频线圈，其中只在线圈的中央线匝之间提供射频能量，但不在靠近线圈的端部处提供射频能量。本发明人已经观察到在所述系统中，这些中央线匝承载射频电流，以将射频能量感应耦接至内容积，以形成等离子体。因此，射频电流围绕射频线圈的中央部分产生磁场(B磁场)。这种磁场防止相邻线匝(例如，线圈的一些上部线匝)提供感应耦合功率，因为这种感应稱合功率会造成相反方向的磁场。
[0021]此外，本发明人已经观察到靠近用作寄生电容器的端部的传导端板(conductiveend plate),会使线圈的被供给功率端(射频输入)对等离子体而言起高电压电容器的作用，从而产生高电压浮动线圈段(coil sect1n)和强电容耦合放电，因此导致在介电管内形成非预期的等离子体的电容耦合区域。本发明人已经观察到这种电容耦合区域可能非预期地导致等离子体内所含的离子被引导朝向介电管的内壁加速，从而造成腐蚀。例如，在等离子体中存在氟(F2)的情况中，氟离子可能被引导朝向管的内壁，从而造成腐蚀。在某些情况下，例如管是由氧化铝(Al2O3)所制成的情况下，铝与氟(F2)可能结合而形成氟化铝(AlFx)，并于管内再沉积。
[0022]因此，在一些实施方式中，功率源110 (例如射频功率源218)可耦接至射频线圈208的第一端246,第一端246靠近介电管202的第一端210。在所述实施方式中，分接头228可耦接至射频线圈208并位于介电管202的第一端210与介电管202的中央部分212之间，以提供射频功率的回程路径。通过将射频功率源218耦接至射频线圈208的第一端246和分接头228，便可消除上述高电压浮动线圈段和相关的电容耦合等离子体区域，从而减少或消除将离子引导朝向介电管202的内壁250的情况，由此减少、减速或消除介电管202的腐蚀。分接头228可以沿着射频线圈208于介电管202的第一端210与介电管202的中央部分212之间的任何线匝处耦接至射频线圈208，例如，诸如在从介电管202的第一端210起算射频线圈208的前五匝内耦接。
[0023]在一些实施方式中，第二分接头226可耦接至射频回程路径224，并比分接头228更靠近于介电管202的第二端214。第二分接头226位于与分接头228的不同位置处，并提供通过在射频线圈208的不同匝数耦合射频能量的灵活性，例如对于具有不同等离子体要求的不同应用。在一些实施方式中，可以在沿着射频线圈208的不同位置处提供额外的分接头，以根据需要在沿着射频线圈208配置射频路径方面提供进一步的灵活性。在一些实施方式中，第二分接头226可位于介电管202的第二端214与分接头228之间。
[0024]在一些实施方式中，一个或更多个电容器可耦接至射频功率源218。例如，在一些实施方式中，第一电容器220可耦接至射频功率源218并位于射频功率源218与射频线圈208之间。第一电容器220可以具有大约500微微法拉(picofarad, pF)至大约5000 pF的电容，或在一些实施方式中具有大约3000 pF的电容。替代地或结合地，在一些实施方式中，第二电容器222可耦接至射频功率源218并位于射频功率源218与射频回程路径224之间。第二电容器222可以具有大约500 pF至大约5000 pF的电容，或在一些实施方式中具有大约2000 pF的电容。第一电容器220和第二电容器222利用变频电源(例如，功率源110)产生谐振负载。
[0025]操作上，可将来自处理腔室102的流出物抽送通过前级真空管线108并穿过用于处理废气的设备104。可由功率源110提供射频能量至射频线圈，以在用于处理废气的设备104内形成感应等离子体。与在等离子体处理设备内具有电容耦合等离子体形成区域的传统设备相比，处理废气的设备104的配置可有利地提供更长的使用寿命。
[0026]虽然以上是针对本发明的各个实施方式，但可在不背离本发明的基本范围的情况下，设计本发明的其他和进一步的实施方式。
【权利要求】
1.一种用于处理基板处理系统的前级真空管线中的废气的设备，所述设备包括: 介电管，所述介电管经配置以耦接至所述基板处理系统的所述前级真空管线，以允许废气从所述前级真空管线流动通过所述介电管； 射频线圈，所述射频线圈围绕所述介电管的外表面卷绕，所述射频线圈具有第一端，以提供射频输入至所述射频线圈，所述射频线圈的第一端靠近所述介电管的第一端，且所述射频线圈的第二端靠近所述介电管的第二端；和 分接头，所述分接头耦接至所述射频线圈，以提供射频回程路径，所述分接头位于所述介电管的第一端与所述介电管的中央部分之间。
2.如权利要求1所述的设备，进一步包括: 射频功率源，所述射频功率源耦接至所述射频线圈的第一端，以提供射频功率至所述射频线圈。
3.如权利要求2所述的设备，进一步包括: 第一电容器，所述第一电容器耦接至所述射频功率源并位于所述射频功率源与所述射频线圈的第一端之间。
4.如权利要求2所述的设备，进一步包括: 第二电容器，所述第二电容器耦接至所述射频功率源并位于所述射频功率源与所述射频回程路径之间。
5.如权利要求1至权利要求4中任一项所述的设备，其中所述介电管由氧化铝制成。
6.如权利要求1至权利要求4中任一项所述的设备，其中所述分接头于所述射频线圈的第一端大约五匝内耦接至所述射频线圈。
7.如权利要求1至权利要求4中任一项所述的设备，其中所述介电管包括: 第一向外延伸凸缘，所述第一向外延伸凸缘位于所述介电管的第一端上；和 第二向外延伸凸缘，所述第二向外延伸凸缘位于所述介电管的第二端上，其中所述第一向外延伸凸缘和所述第二向外延伸凸缘的每一个都将所述介电管耦接至所述前级真空管线。
8.如权利要求7所述的设备，其中所述第一向外延伸凸缘和所述第二向外延伸凸缘的每一个都包括多个沟道，以允许传热流体流动通过所述第一向外延伸凸缘和所述第二向外延伸凸缘的每一个。
9.一种基板处理系统,包括: 处理腔室； 前级真空管线，所述前级真空管线耦接至所述处理腔室，以允许废气从所述处理腔室流出； 真空泵，所述真空泵耦接至所述前级真空管线，以将来自所述处理腔室的废气通过所述前级真空管线排出；和 介电管和分接头，所述介电管耦接至所述前级真空管线并与所述前级真空管线串联，并且所述介电管位于所述真空泵与所述处理腔室之间，以允许废气从所述前级真空管线流动通过所述介电管，所述介电管具有射频线圈，所述射频线圈围绕所述介电管的外表面卷绕，所述射频线圈具有第一端以提供射频输入至所述射频线圈，所述第一端靠近所述介电管的第一端，且第二端靠近所述介电管的第二端，所述分接头耦接至所述射频线圈以提供射频回程路径，所述分接头位于所述介电管的第一端与所述介电管的中部之间。
10.如权利要求9所述的基板处理系统，进一步包括: 射频功率源，所述射频功率源耦接至所述射频线圈的第一端，以提供射频功率至所述射频线圈。
11.如权利要求9所述的基板处理系统，其中所述介电管包括: 第一向外延伸凸缘，所述第一向外延伸凸缘位于所述介电管的第一端上；和第二向外延伸凸缘，所述第二向外延伸凸缘位于所述介电管的第二端上，其中所述第一向外延伸凸缘和所述第二向外延伸凸缘的每一个都将所述介电管耦接至所述前级真空管线。
12.如权利要求11所述的基板处理系统，其中所述第一向外延伸凸缘和所述第二向外延伸凸缘的每一个都包括多个沟道，以允许传热流体流动通过所述第一向外延伸凸缘和所述第二向外延伸凸缘的每一个。
13.如权利要求12所述的基板处理系统，其中所述第一向外延伸凸缘和所述第二向外延伸凸缘的每一个都包括多个沟道，以允许传热流体流动通过所述第一向外延伸凸缘和所述第二向外延伸凸缘的每一个。
14.如权利要求9至权利要求13中任一项所述的基板处理系统，其中所述介电管由氧化铝制成。
15.如权利要求9至权利要求13中任一项所述的基板处理系统，其中所述分接头于所述射频线圈的第一端大约五匝内耦接至所述射频线圈。
【文档编号】H01L21/205GK104247575SQ201380021125
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年4月15日 优先权日:2012年4月26日
【发明者】迈克尔·S·考克斯, 科林·约翰·迪金森 申请人:应用材料公司