用于保护等离子体处理系统中的真空密封件的系统及方法
【技术领域】
[0001]本公开内容总体上涉及等离子体处理，并且更具体地，涉及用于保护等离子体处理系统中的真空密封件的系统和方法。
【背景技术】
[0002]等离子体处理在半导体工业中广泛用于半导体晶片和其他衬底的沉积、蚀刻、抗蚀剂移除、以及相关处理。感应等离子体源经常用于等离子体处理以产生用于处理晶片的高密度等离子体和活性物种。例如，感应等离子体源可以通过使用标准的13.56MHZ以及更低频的功率发生器来容易地产生高密度等离子体。
[0003]任何低压或真空等离子体处理系统的通用元件是使低压等离子体体积与周围大气隔开的真空密封件。由于通过真空密封件泄漏的任何气体都可能改变进行处理的等离子体的化学组分，所以真空密封件的完整性对等离子体生成系统是极为重要的。这可能影响处理结果或者甚至可能破坏等离子体。
[0004]许多等离子体处理系统具有多个真空密封件，其中一些真空密封件与由等离子体热量造成的非常热的表面接触。这可能导致真空密封件的寿命较短。尽管真空密封件自身的成本相对较高，但是真空密封件的失效的主要成本与修理或更换真空密封件所需的过程中断相关联，这种中断使产量下降。为了避免处理停机时间，真空密封件的寿命应当比预定的等离子体处理工具维护之间的周期更长。
[0005]真空密封件失效可以出现在许多等离子体源中而不依赖于等离子体发生器的特定机构。等离子体源的功率和真空密封件失效时的处理时间可以取决于源的类型、侧壁的材料(例如，石英)和其他细节。然而，在某些功率下，来自任何种类的源的等离子体的热负荷会变得非常高，这可能导致真空密封件失效。等离子体处理工具可以设计成使得真空密封件进一步远离等离子体定位，因此减少热负荷。然而，由于与密封区域相邻的侧壁将会因热传导性而慢慢升温，因此，这种技术仅部分地解决了该问题。另外，由于设计中的任何显著变化将需要重新认证工具，因此，该技术难以被应用至现有的等离子体源。
[0006]因此，需要一种在等离子体处理设备中保护真空密封件使得真空密封件的寿命延长的系统及方法。能够进行改造来适应现有等离子体源设计或应用于现有等离子体源设计的系统和方法将尤其有用。
【发明内容】
[0007]在以下的描述中将部分地陈述本发明的各个方面和优点，这些方面和优点或者可以从描述中变得明显，或者可以通过本发明的实施而被获知。
[0008]本公开内容的一个示例性方面涉及一种等离子体处理系统。该等离子体处理系统包括真空室，该真空室具有侧壁和围绕侧壁的至少一部分包绕的感应线圈。此外，该系统包括联接在侧壁与散热器一一如等离子体处理室的顶板或真空室的顶盖一一之间的至少一个真空密封件。在侧壁与顶板之间联接有导热桥并且该导热桥位于感应线圈与真空密封件之间使得导热桥将从热源至顶板的热路径重新定向成使得热路径绕开真空密封件。
[0009]本公开内容的另一示例性方面涉及一种在等离子体处理系统中保护真空密封件免于过热的方法。该方法包括通过高导热桥将真空密封区域与热源隔开使得桥将从热源至散热器的导热路径重新定向成使得热路径绕开真空密封件。
[0010]本公开内容的其他示例性方面涉及用于在等离子体处理系统中保护真空密封件的过程、方法、系统和装置。
[0011]通过参照以下描述和所附权利要求本发明的这些和其他的特征、方面和优点将变得更好地理解。结合在本说明书中并且构成了本说明书的一部分的附图图示了本发明的实施方式，并且这些附图连同以下描述一起用于解释本发明的原理。
【附图说明】
[0012]在说明书的包括对附图的照的其余部分中更具体地陈述了包括最佳方式的对本领域的技术人员而言完整且可实现的公开内容，在附图中:
[0013]图1描绘了示例性等离子体处理装置；
[0014]图2描绘了示例性等离子体处理装置的细节图；
[0015]图3描绘了具有根据本公开内容的示例性实施方式的导热桥的等离子体处理装置的细节图；
[0016]图4描绘了具有根据本公开内容的示例性实施方式的导热桥的等离子体处理装置的细节图；
[0017]图5描绘了根据本公开内容的示例性实施方式的导热桥；
[0018]图6描绘了根据本公开内容的示例性实施方式的导热桥；
[0019]图7描绘了具有根据本公开内容的示例性实施方式的导热桥的等离子体处理装置的细节图；
[0020]图8描绘了根据本公开内容的示例性实施方式的导热桥；
[0021]图9描绘了具有根据本公开内容的示例性实施方式的导热桥的等离子体处理装置的细节图；
[0022]图10描绘了根据本公开内容的示例性实施方式的导热桥；以及
[0023]图11描绘了具有根据本公开内容的示例性实施方式的导热桥的水平等离子体处理装置的细节图。
【具体实施方式】
[0024]现在将详细参照本发明的实施方式，在附图中图示了本发明的一个或更多个示例。提供各个示例以说明本发明而非限制本发明。实际上，对本领域的技术人员来说将会明显的是，在不脱离本发明的范围和精神的情况下可以对本发明作出各种改型和变型。例如，图示和描述为一个实施方式的一部分的特征可以与另一实施方式一起使用以产生又一实施方式。因此，旨在使本发明覆盖落入所附权利要求的范围内的这样的改型和变型及其等效技术方案。
[0025]总体上，本公开内容涉及用于保护用于等离子体处理装置中的真空密封件的系统和方法。真空密封件可以布置在真空室的侧壁与散热器之间。散热器可以是真空室自身的一部分，比如真空室的顶盖或等离子体处理室的顶板。在侧壁与散热器之间可以设置导热桥。导热桥可以由金属或具有高热导率的其他材料(例如，石墨泡沫)形成。由于导热桥的定位和高热导率，通常将会从侧壁通过真空密封件流动至散热器的导热路径被重新定向成使得热路径绕开了真空密封件。更具体地，导热桥接触散热器和受热区域(即，真空室的侧壁)两者并且在导热路径中紧靠真空密封件放置以提供在受热区域与散热器之间的近路(shortcut)ο
[0026]导热桥保护真空密封件免受高温并且免于长期暴露于由等离子体处理系统产生的热。此外，导热桥可以是挠性且弹性的以便在桥与周围接触表面之间提供良好的接触。如在本文中使用的，术语“挠性的”意指能够被弯曲或挠曲。如在本文中使用的，术语“弹性的”意指性能类似橡胶的材料，即，当沿一个方向压缩时该材料将沿横向方向展开(泊松比大于零，优选为接近0.5)并且在沿至少一个方向被伸展、弯曲、展开、收缩或扭曲之后将恢复到接近其原始形状(例如，其原始形状的任何尺寸的90%以内)。
[0027]根据本公开内容的各个方面的导热桥具有经济性，因为该导热桥可以被容易地结合到具有不同构型的现有的等离子体处理系统中而不需要大量再设计。以此方式，本公开内容的主题提供了一种用于延长等离子体处理装置中的真空密封件的寿命的有效工具。
[0028]现在将参照附图，详细讨论本公开内容的示例性实施方式。图1图示了示例性等离子体处理系统100。如图所示，系统100包括限定侧壁128的竖向筒形真空室116。侧壁128的底部连接至等离子体处理系统100的处理室(未示出)的顶板114。侧壁128的顶部可以连接至真空室116的顶盖112。射频(RF)感应线圈118可以绕真空室116的侧壁128(或管)定位。例如，如图所示，感应线圈118包括绕侧壁128的三匝线圈。在另外的实施方式中，感应线圈118也可以包括绕侧壁128的多于三匝或少于三匝的线圈