[发明专利]用于改善表面波等离子体源和等离子体空间之间的耦合的方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请与以下申请有关：与本申请同日提交的题为“Surface waveplasma processing system and method of using”的律师案卷号no.YYYYYY的未决美国专利申请no.10/XXX,XXX；与本申请同日提交的题为“Plasma processing system for treating a substrate and method of using”的律师案卷号no.YYYYYY的未决美国专利申请no.10/XXX,XXX；以及与本申请同日提交的题为“Method and system for controlling uniformity in asurface wave plasma”的律师案卷号no.YYYYYY的未决美国专利申请no.10/XXX,XXX。所有这些申请的全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及用于改善表面波等离子体(SWP)源和等离子体之间的耦合的方法和设备，更具体而言，涉及用于利用扰模器改善SWP源和等离子体之间的耦合的方法和设备。

背景技术

一般来说，在半导体处理期间，(干法)等离子体刻蚀工艺被用于去除或刻蚀沿着精细线的材料或者在图案化在半导体衬底上的过孔或触点内的材料。等离子体刻蚀工艺通常包括将具有上覆的、图案化的保护层(例如光刻胶层)的半导体衬底定位在处理室中。一旦衬底被定位在室中，可离子化的、离解的气体混合物就被以预先指定的流率引入到室中，同时真空泵被节流以获得环境处理压强。其后，当所存在的气体物质的一部分与能量化的电子碰撞之后被离子化时，形成等离子体。而且，被加热的电子用来离解某些种类的环境气体物质，并且产生适合于所暴露的表面刻蚀化学特性的反应物质。一旦形成了等离子体，就通过等离子体刻蚀衬底的任何暴露表面。调节工艺以实现最优条件，包括适当的期望反应物的浓度和离子数目，以刻蚀衬底的暴露区域中的各种特征(例如，沟槽、过孔、触点等)。这种需要刻蚀的衬底材料包括例如二氧化硅(SiO₂)、多晶硅和氮化硅。

传统上，如上所述，已经实现了各种用于将气体激发为等离子体以在半导体器件制造期间处理衬底的技术。具体而言，(“平行板”)电容耦合等离子体(CCP)处理系统、或电感耦合等离子体(ICP)处理系统已被广泛地用于等离子体激发。其他类型的等离子体源有微波等离子体源(包括那些利用电子回旋共振(ECR)的等离子体源)、表面波等离子体(SWP)源和螺旋波等离子体源。然而，许多常用的等离子体处理系统存在若干不足，包括但不限于对处理化学剂的控制(即，对化学离解的控制)、由于与能量化电子的相互作用而引起的衬底损伤以及处理均匀性。

发明内容

本发明的一个目的是减少或消除上述问题中的任何一个或全部。

本发明的另一个目的是提供一种用于提高表面波等离子体(SWP)源和等离子体之间的耦合的方法和系统。

本发明的另一个目的是提供一种用于防止SWP源中期望的电磁(EM)波模式和另一个EM波模式之间的模式跳变的方法和系统。

根据一个方面，描述了一种表面波等离子体(SWP)源，包括：电磁(EM)波发射器，所述电磁波发射器被配置为通过在与等离子体相邻的等离子体表面上生成表面波来将EM能量以期望的EM波模式耦合到等离子体；功率耦合系统，所述功率耦合系统耦合到EM波发射器，并且被配置为将EM能量提供到EM波发射器以形成等离子体；以及扰模器，所述扰模器耦合到EM波发射器的等离子体表面，并且被配置为防止由于等离子体的改变而引起的期望EM波模式和另一种EM波模式之间的模式跳变。

附图说明

在附图中：

图1表示根据本发明实施例的等离子体处理系统的简化示意图；

图2表示用于图1中所示的等离子体处理系统的等离子体源的简化示意图；

图3表示用于图1中所示的等离子体处理系统的等离子体源的另一副简化示意图；

图4表示用于图1中所示的等离子体处理系统的等离子体源的另一副简化示意图；

图5表示用于图1中所示的等离子体处理系统的等离子体源的另一副简化示意图；

图6表示用于图1中所示的等离子体处理系统的等离子体源的另一副简化示意图；

图7表示用于图1中所示的等离子体处理系统的等离子体源的另一副简化示意图；

图8表示用于图1中所示的等离子体处理系统的等离子体源的另一副简化示意图；