[发明专利]使用模块化微波源的具有对称且不规则的形状的等离子体

说明书

本发明提供使用模块化微波源的具有对称且不规则的形状的等离子体。实施方式包含：等离子体处理工具，所述等离子体处理工具包含：处理腔室，及被耦接至该处理腔室的多个模块化微波源。在一实施方式中，该多个模块化微波源包含：施加器的阵列，所述施加器被设置在介电体上，该介电体形成该处理腔室的外壁的一部分。该施加器的阵列可被耦接至该介电体。此外，该多个模块化微波源可包含：微波放大模块的阵列。在一实施方式中，每一微波放大模块可被耦接至在施加器的阵列中的所述施加器中的至少一者。根据一实施方式，该介电体是平面的、非平面的、对称的，或非对称的。在又一实施方式中，该介电体可包含：多个凹部。在此一实施方式中，至少一个施加器可被设置在所述凹部的至少一者中。

技术领域

实施方式涉及：微波等离子体源的领域，以及实施方式尤其涉及：使用模块化微波等离子体源来形成具有对称的和/或不规则的形状的等离子体。

背景技术

等离子体处理被广泛地使用于许多的不同的技术(例如：在半导体工业、显示技术、微机电系统(MEMS)，和类似者中的那些)的制造中。目前地，最常使用射频(RF)产生的等离子体。然而，利用微波源产生的等离子体允许：具有较高密度的等离子体和/或具有高浓度的激发的中性物质的等离子体。不幸的是，利用微波源产生的等离子体也有其自身的缺点。

典型的微波等离子体系统使用单一的大的微波辐射源(典型地为磁控管)和用于将微波辐射从磁控管引导至处理腔室的传输路径。对于在半导体工业中的典型的高功率应用而言，传输路径是微波波导。使用波导是因为在经设计以承载微波源的特定的频率的波导之外，微波功率随着距离快度地衰减。也需要额外的部件(例如：调谐器、耦合器、模式转换器，和类似者)以将微波辐射传送至处理腔室。这些部件将结构限制为大系统(意即，至少与波导和相关联的部件的总和一样大)，并且严重地限制了设计。因此，由于等离子体的几合形状类似于波导的形状，可被产生的等离子体的几何形状受到限制。

在此些微波源中，微波等离子体源的尺寸被限制为：等于或大于微波辐射的波长的一半(意即：λ/2)的尺寸。微波等离子体源的尺寸仅可为微波辐射的半波长的倍数(意即：Nλ/2，其中N等于任何的正整数)以产生稳定的微波等离子体。处于2.45GHz处，微波的波长在空气或真空中为12.25cm。因此，等离子体的尺寸必须为6.125cm的倍数。从而，微波等离子体源被限制为某些对称的几何形状和尺寸，并且限制了可使用微波等离子体源的情况。

因此，难以使得等离子体的几何形状与进行处理的基板的几何形状相匹配。特定地，难以生成一微波等离子体(其中该等离子体是在较大的基板的晶片(例如，300mm的晶片或较大的晶片)的整个表面上产生)。一些微波产生的等离子体可使用槽线型天线以允许微波能量被散布在延伸表面上。然而，此些系统是复杂的、需要特定的几何形状，及在可被耦接至等离子体的功率密度上受到了限制。

此外，微波源通常产生：并非高度地均匀和/或不能够具有空间上可调的密度的等离子体。特定地，等离子体源的均匀性取决于微波的驻波图案相对于微波腔或天线的特定的几何形状的模式。因此，均匀性主要是通过设计的几何形状来决定，并且该均匀性是不可调的。随着进行处理的基板的尺寸继续增加，下列所述者逐渐变得困难的：将由于无法调谐等离子体所造成的边缘效应纳入考虑。此外，无法调谐等离子体限制下列所述者：修改处理配方以将进入的基板的非均匀性纳入考虑的能力和针对于处理系统(其中在所述处理系统中需要非均匀性来补偿处理系统的设计(例如，以适应在一些处理腔室中的旋转晶片的非均匀的径向速度))来调整等离子体密度的能力。

发明内容

实施方式包含：等离子体处理工具，该等离子体处理工具包含：处理腔室，及被耦接至该处理腔室的多个模块化微波源。在一实施方式中，该多个模块化微波源包含：施加器的阵列，所述施加器被设置在介电体上，该介电体形成该处理腔室的外壁的一部分。该施加器的阵列可被耦接至介电体。此外，该多个模块化微波源可包含：微波放大模块的阵列。在一实施方式中，每一微波放大模块可被耦接至在施加器的阵列中的所述施加器的至少一者。