本公開內容的實施方式一般地涉及基板處理設備。

背景技術：

一些氣體處理系統利用射頻(RF)能量以將在管道內的等離子體點燃而至少部分地破壞或分解(break down)流動經過管道的氣體。例如，RF能量可被提供至被設置在介電管的周圍的導電線圈以促進將流動經過介電管的氣體點燃以形成等離子體而用以處理氣體。然而，介電管的內壁不合需要地隨著時間而變為受到侵蝕的，并需要被替換。發明人已經觀察到：替換介電管通常需要替換被耦接至介電管的昂貴的部件。

因而，發明人已經提供一種用于處理在管道中的氣體的改善的氣體處理系統，所述改善的氣體處理系統使所述系統的數個部分能夠被有利地重復使用而非被丟棄。

技術實現要素：

本發明提供用于處理在基板處理系統的管道中的氣體的設備。在一些實施方式中，一種用于處理在基板處理系統的管道中的氣體的設備包含：介電管，所述介電管被耦接至基板處理系統的管道以允許氣體流動經過介電管，其中介電管具有圓錐形的側壁；以及RF線圈，所述RF線圈被纏繞在介電管的圓錐形的側壁的外表面的周圍，RF線圈具有用以提供RF輸入至RF線圈的第一端部，RF線圈的第一端部被設置在介電管的第一端部附近，以及具有被設置在介電管的第二端部附近的第二端部。在一些實施方式中，RF線圈為中空的并包含：被耦接至RF線圈的第一端部的第一冷卻劑配件和被耦接至RF線圈的第二端部的第二冷卻劑配件。

在一些實施方式中，一種用于處理在基板處理系統的管道中的氣體的設備包含：介電管，所述介電管被耦接至基板處理系統的管道以允許氣體流動經過介電管，其中介電管具有圓錐形的側壁；RF線圈，所述RF線圈被纏繞在介電管的圓錐形的側壁的外表面的周圍，RF線圈具有用以提供RF輸入至RF線圈的第一端部，RF線圈的第一端部被設置在介電管的第一端部附近，以及具有被設置在介電管的第二端部附近的第二端部，其中RF線圈為中空的并包含：被耦接至RF線圈的第一端部的第一冷卻劑配件和被耦接至RF線圈的第二端部的第二冷卻劑配件；第一端部凸緣，所述第一端部凸緣被耦接至介電管的一第一端部；以及第二端部凸緣，所述第二端部凸緣被耦接至介電管的第二端部，其中第一端部凸緣和第二端部凸緣中的每一個經配置以利用同軸的方式將介電管耦接在管道中。

在一些實施方式中，一種基板處理系統包含：處理腔室；排氣管道，所述排氣管道被耦接至處理腔室以允許排放氣體從處理腔室流動；真空泵，所述真空泵被耦接至排氣管道以將排放氣體從處理腔室經由排氣管道排出；介電管，所述介電管被耦接至排氣管道以允許排放氣體經由介電管流動，其中介電管具有圓錐形的側壁；以及RF線圈，所述RF線圈被纏繞在介電管的圓錐形的側壁的外表面的周圍，RF線圈具有用以提供RF輸入至RF線圈的第一端部，RF線圈的第一端部被設置在介電管的第一端部附近，以及具有被設置在介電管的第二端部附近的第二端部。在一些實施方式中，排氣管道為前級管道(foreline)。在一些實施方式中，介電管被設置在處理腔室與真空泵之間。

本公開內容的其它的和進一步的實施方式在下文中描述。

附圖說明

可通過參照在附圖中所描繪的本公開內容的示例性的實施方式來理解本公開內容的實施方式、以上所簡要總結的內容和以下所極其詳細討論的內容。然而，值得注意的是附圖僅示例本公開內容的典型的實施方式，并因而不被認為是對本公開內容的范圍的限制，因為本公開內容可容許其它的等效的實施方式。

圖1描繪了根據本公開內容的一些實施方式的一種適合用于與用以處理在管道中的氣體的設備共同地使用的處理系統。

圖2描繪了根據本公開內容的一些實施方式的用于處理氣體的設備的示意性的截面側視圖。

圖3描繪了根據本公開內容的一些實施方式的用于處理氣體的設備的部分的透視圖。

圖4A至圖4C分別描繪了根據本公開內容的一些實施方式的用于處理氣體的設備的RF線圈的各種截面。

圖5描繪了根據本公開內容的一些實施方式的用于處理氣體的設備的分解圖。

為了促進理解，已在盡可能的情況下使用相同的參考數字以指定這些附圖中共通的相同的元件。附圖并未按照尺寸來繪示并且為了達到清楚的目的而可被簡化。可以考慮到的是，一個實施方式的元件和特征可被有利地整合于其它的實施方式中，而無需進一步的詳述。

具體實施方式

本發明提供用于處理在管道中的氣體的設備。創造性的設備的實施方式相較于傳統利用等離子體驅動氣體的處理系統可有利地以降低成本提供改善的部件(例如介電管或陶瓷管)維護和替換。并非限制本公開內容的范圍，本公開內容的實施方式可應用于數個同軸的消除(in-line abatement)或應用于離子化腔室應用中的任意一個，例如，如以下針對圖1所描述的。

圖1為根據本公開內容的一些實施方式的處理系統100的示意圖，所述處理系統適合用于與用以處理在管道中的氣體的設備共同使用。處理系統100一般包含：處理腔室102、被耦接至處理腔室102以接收來自處理腔室102的排放氣體的排氣管道(例如前級管道108)以及被耦接至前級管道108的用于處理氣體的設備104。

處理腔室102可為適合用以在基板上進行處理的任何的處理腔室。在一些實施方式中，處理腔室102可為處理工具(例如群集工具、同軸的處理工具或類似工具)的部分。這些工具的非限制性的示例包括諸如那些被用于半導體、顯示器、太陽能，或發光二極管(LED)制造工藝的基板處理系統。

前級管道108被耦接至處理腔室102的排氣口112并促進將排放氣體從處理腔室102移除。排放氣體可為任何氣體(例如，諸如需要從處理腔室102被移除的處理氣體或副產物氣體)。前級管道108可被耦接至真空泵106或其它適當的抽排設備以將排放氣體從處理腔室102抽排至適當的下游的排氣處理設備(諸如消除設備或類似設備)。在一些實施方式中，真空泵106可為粗抽泵(roughing pump)或前級泵(backing pump)，諸如干式機械泵，或類似泵。在一些實施方式中，真空泵106可具有可變的抽排容量(所述抽排容量可被設定為處于所期望的層級)，以例如控制在前級管道108中的壓力或提供在前級管道108中的壓力的額外的控制。

用于處理氣體的設備104經配置以用以處理在管道中的氣體和被設置以與前級管道108共同地為同軸的(in line)以促進來自處理腔室102的排放氣體的處理或消除。電源110(諸如射頻(RF)電源)被耦接至用于處理氣體的設備104以提供功率至用于處理氣體的設備104，而促進排放氣體的等離子體處理。電源110以所期望的頻率和足夠的功率提供RF能量以在用于處理氣體的設備104內形成等離子體，以使得流動經過用于處理氣體的設備104的排放氣體可利用等離子體來處理(例如至少部分地被分解為離子、自由基、元素、較小的分子，或類似物中的一種或多種)。

在一些示例性的實施方式中，電源110可為具有可變頻率的電源，所述具有可變頻率的電源能夠提供具有一定范圍的頻率的RF能量。本公開內容的實施方式可使用具有低頻帶(LF band)或中頻帶(MF Band)的功率供應以驅動用于氣體消除的感應耦合等離子體(ICP)放電。低頻至中頻雙極性和RF電源(LF to MF bipolar andRF power)可被用于驅動，相較于較高的頻帶(諸如高頻(HF)、特高頻(VHF)等等)，這將有利地具有小得多的線圈電位。較小的線圈電位減少了電容性的等離子體耦合并增加了在用于處理氣體的設備104中的ICP功率的效率。此外，在RF線圈上的較低的電位可有助于減少用于處理氣體的設備104的內表面的濺射，從而增加用于處理氣體的設備104的壽命。在一些示例性的實施方式中，電源110可以大約1.9MHz至大約3.2MHz的頻率提供大約2kW至大約3kW的RF能量。

圖2描繪了根據本公開內容的一些實施方式的用于處理氣體的設備104的示意性的截面側視圖。用于處理氣體的設備104一般包含：介電管202，所述介電管具有內部體積204，以及RF線圈212，所述RF線圈被設置在介電管202的周圍以利用感應的方式將RF能量耦合至在使用期間存在于內部體積204中的氣體。

介電管202具有圓錐形的側壁206，所述側壁以直的端部部分208終止于介電管202的第一端部處并以直的端部部分210終止于介電管202的第二端部處。圓錐形的側壁206可被設置為具有相對于介電管202的中央軸大約1度至大約5度(諸如大約2度)的角度。直的端部部分208、210促進與介電管202的其中一側上的管道相耦接，以促進氣體流動經過用于處理氣體的設備104。

介電管202可由適合用以允許傳輸RF功率至介電管202的內部體積234以促進等離子體的點燃的任何的介電材料制造，并且介電管202可經受住數個處理條件(例如，溫度、等離子體、化學作用等等)。例如，非限制性的適當的材料包含：陶瓷(例如氧化鋁(Al₂O₃)、藍寶石(sapphire)、石英，或類似物。

介電管202可具有適合用以允許排放氣體從前級管道流動并流經介電管202以用于處理的任何的尺寸。例如，在一些實施方式中，介電管202可具有大約6英寸至大約15英寸的長度。在一些實施方式中，介電管202可具有大約1.5英寸至大約4英寸的直徑。介電管可具有適合用以提供機械強度和所期望的RF耦合效率的變化的壁厚度。較厚的側壁將提供延長的壽命但具有較低的功率耦合效率。在一些實施方式中，介電管202可具有大約0.125英寸的壁厚度。

RF線圈212被纏繞在介電管202的圓錐形的側壁206的外表面的周圍。RF線圈212可以任何的次數被纏繞在介電管202的外表面的周圍，所述次數足夠提供具有所期望的密度的均勻的RF能量至介電管202的內部體積204而促進在介電管202內的排放氣體的點燃以形成等離子體。例如，在一些實施方式中，RF線圈可具有大約5個線匝至大約15個線匝。在一些實施方式中，每個線匝可被設置為與相鄰的線匝相離大約0.25英寸至大約0.75英寸。間隔物(未示出)可被使用以維持在RF線圈212的線匝之間的均勻的節距。本公開內容的實施方式利用強調等離子體點燃功能的在空間上經過設計的線圈。具體地，本公開內容的實施方式強調RF線圈的線匝相對于線匝(turn-to-turn)的電位降而非線匝相對于接地的電壓，這有利地促進了具有較大的直徑的情況的反應器的使用。

一個或多個第一端點216可被設置在RF線圈212的第一端部處以促進將RF功率耦合至RF線圈212。4個第一端點216被顯示在圖2中。在提供多個第一端點216的實施方式中，所述端點可在垂直方向上對齊且可被放置在RF線圈212的相鄰的或不同的個別的線匝上。一個或多個第二端點218可被設置在RF線圈212的第二端部處以促進將RF功率耦合至RF線圈212。2個第二端點218(例如多個第二端點218)被描繪在圖2中。例如，所述一個或多個第一端點216中的一個可被耦接至RF電源(例如被描繪在圖1中的電源110)且所述一個或多個第二端點218中的一個可被耦接至接地以促進RF能量流動經過RF線圈212。所述多個第一端點216和所述多個第二端點218中的一些第一端點和第二端點位于不同的位置處以提供彈性以將RF能量耦合通過具有不同數目的線匝的RF線圈212，例如用于具有不同的等離子體需求的不同的應用。

本公開內容的實施方式可使用推拉式驅動方法以傳遞RF功率至感應耦合等離子體(ICP)的輝光放電中。本公開內容的實施方式進一步地具有將橫跨于線圈的電位平衡的彈性，并可將峰值電位減低至一半，這有利地保護陶瓷反應器的壁的狀況達到較長的處理時間。本公開內容的實施方式相較于具有較高的頻率的系統可傳遞功率至大得多的空間。因此，提供了用于氣體消除的大得多的空間。受到消除影響的分子或物種(species)具有長得多的在等離子體內的駐留時間，這增進了消除效率。

為了要維持RF線圈212的線匝的間距，灌封材料220可被提供在RF線圈212和一個或多個第一端點216和一個或多個第二端點218的較低的部分的周圍。在一些實施方式中，蓋222可被設置在灌封材料220的周圍。蓋222可為當灌封RF線圈212時被用作為外形的薄的塑料材料(諸如聚碳酸酯(polycarbonate)。

RF線圈212由具有適當的RF導電和導熱材料的中空管制造。在一些實施方式中，雖然可使用其它的尺寸，但是RF線圈212是由銅管(諸如#60的管(#60tubing))制造的。冷卻劑可被提供至中空管以促進在操作期間將熱從RF線圈212移除。如在圖3中所示，第一冷卻劑配件302可被耦接至RF線圈212的第一端部，且第二冷卻劑配件304可被耦接至RF線圈212的第二端部以促進耦合至冷卻劑源(未示出)。

返回至圖2，RF線圈212可具有各種截面中的一種。例如，如在圖4A中所示，RF線圈212可具有圓形的截面。在一些實施方式中，如在圖4B中所示，RF線圈212可具有方形的截面。提供方形的剖面增進了RF線圈212與介電管202的圓錐形的側壁206之間的表面接觸，這有利地增進了介電管202與RF線圈212之間的熱轉移。在一些實施方式中，如在圖4C中所示，RF線圈212可具有扁平的圓形的截面，其中RF線圈的扁平的部分面向介電管202。提供扁平的圓形的截面有利地提供了RF線圈212與介電管202之間的增進的表面接觸，同時利用了更為常用且較為便宜的圓形管而非較為昂貴的方形管。例如，在一些實施方式中，RF線圈可由圓形管制成，其中所述圓形管已經行進通過滾模以將一側平坦化，以使得當RF線圈被纏繞在具有圓錐形狀的介電管202的周圍時，在二個部件之間的接觸表面被最大化，因此增加線圈/管組件的冷卻效率。

返回至圖2，在一些實施方式中，可變形的層214可被設置在RF線圈212與介電管202之間以確保RF線圈212與介電管202之間的更加穩固的接觸。可變形的層214可包含具有高的導熱性和RF透明度(RF transparency)的任何適當的材料，諸如硅橡膠或導熱油脂。

第一端部凸緣224和第二端部凸緣226可被提供在介電管202的相應的端部以促進將用于處理氣體的設備104與管道同軸地耦接(例如，諸如在圖1中描繪的前級管道108)。密封件228可被提供在相應的第一端部凸緣224與第二端部凸緣226之間和被提供在介電管202的直的端部部分208與直的端部部分210之間。在一些實施方式中，密封件228為O-環。在一些實施方式中，第一端部凸緣224和第二端部凸緣226中的至少一個可被冷卻。例如，冷卻劑通道232可被提供在第一端部凸緣224和第二端部凸緣226中以促進冷卻劑經由冷卻劑通道循環。在一些實施方式中，冷卻劑通道232可被形成在具有提供以將冷卻劑通道232密封的234的端部凸緣的一側中。在這些實施方式中，熱傳送流體供應器或再循環器(未示出)可被耦接至冷卻劑通道232。

圖5描繪了根據本公開內容的一些實施方式的用于處理氣體的設備104的分解圖。在圖5中所示，在一些實施方式中，第一端部凸緣224可為具有螺紋的以接收有眼螺栓506而促進用于處理氣體的設備104的處理。而且，支撐板502可被提供和例如通過固定器504被耦接至第一端部凸緣224和第二端部凸緣226的每一個。支撐板502對于用以處理氣體的設備104提供支撐以降低在用于處理氣體的設備104的部件上的物理性壓力。

在操作中，來自處理腔室102的流出物或排放氣體可經由前級管道108被抽排和穿越經過用于處理氣體的設備104。RF能量可通過電源110被提供至RF線圈212以在用于處理氣體的設備104的內部體積204內形成感應等離子體。用于處理氣體的設備104的配置相較于在等離子體處理設備內具有等離子體形成的電容性耦合區域的傳統設備可有利地提供較長的使用壽命。

因此，本公開內容的實施方式使用圓錐形的電介質反應器管，所述圓錐形的電介質反應器管被置入具有圓錐形狀的螺旋的射頻(RF)天線/冷卻線圈中。RF線圈、端板以及布線全部與具有熱傳導性、電氣絕緣性的化合物(諸如硅氧化合物(silicone compound))共同地被灌封以變成永久的部件。然后，圓錐形的電介質反應器的核心管被置入，且具有O-環密封件的端部凸緣被安裝。僅為了達成翻新的目的，陶瓷核心可被容易地移除和被替換，而不對RF線圈組件造成損壞。

在利用將圓錐形的管包里起來的具有圓錐形的輪廓的線圈的情況中，當通過沿著圓錐形的反應器管的軸按壓的方式來替換管時，可能會采用很少的努力就使得管從線圈脫離，因為一旦運動已經開始，圓錐形的表面就將會分離(例如，所有的表面變為非接觸的)。僅有耗用的腔室(介電管)需要被替換，而所有的其它的部件可被重復地使用。

雖然前文是關于本公開內容的實施方式，但是可在不脫離本公開內容的范圍的情況下，設計本公開內容的其它和進一步的實施方式。