[发明专利]稳定的表面波等离子源

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面波等离子(SWP，Surface Wave Plasma)源，特别涉及一种稳定和/或均匀的SWP源。

背景技术

通常，在半导体工程中，(干)等离子蚀刻工程被用于清除或蚀刻半导体基板上的精密线上、或图案化的通孔(vias)或接触点内的材料。该等离子蚀刻工程一般将覆盖有类似光阻层的图案化保护层的半导体基板配置在处理室(processing chamber)内。

当基板位于室内时，且真空泵被节流来达到外界工程压力时，离子化的、游离的气体混合物以预定的流量被引入室内。此后，当气体成分中的一部分随与高能电子的冲突被离子化时，等离子被形成。此外，提供加热的电子来游离混合气体成分中的一些成分及生成适用于外露表面化学蚀刻的反应物成分。当等离子被形成时，任何基板的外露表面通过等离子被蚀刻。此外，调整工程来达到最优选条件，包括所需反应物的适当浓度和离子数量，从而在基板外露的区域中蚀刻多个特征(例如，槽、通孔、接触点等)。需要蚀刻的基板材料包括：例如二氧化硅(SiO₂)、多晶硅、和硅氮化物。

通常，在半导体装置制造期间使用多种技术来激发气体进入用于基板处理的等离子。特别是，一般使用(“平行板”)电容耦合等离子(CCP，Capacitively Coupled Plasma)处理系统，或电感耦合等离子(ICP，Inductively Coupled Plasma)处理系统来用于等离子激发。此外，其他类型的等离源有微波等离子源(包括利用电子回旋共振(ECR，Electron-Cyclotron Resonance))、表面波等离子(Surface Wave Plasma，以下简称：SWP)源、和螺旋波等离子源。

特别是对于CCP系统、ICP系统、和共振加热系统上的蚀刻工程，SWP源用于提高等离子处理性能已成为公知的技术。SWP源在相对较低的玻尔兹曼(Boltzmann)电子温度(Te)下产生高度电离。此外，SWP源通常在分子离解减少的电子激发的分子成分中产生更丰富的等离子。但是，SWP源的实际执行仍存在一些不足之处，例如等离子的稳定性和均匀性。

发明内容

本发明涉及一种表面波等离子(Surface Wave Plasma，以下简称：SWP)源，特别是，涉及一种稳定和/或均匀的SWP源。

根据本发明的一个实施例的表面波等离子(SWP)源，该SWP源包括：电磁(EM，electromagnetic)波发射器，其被配置为通过在邻近等离子的所述电磁波发射器的等离子表面上生成表面波，来以所需的电磁波模式将电磁能量耦合于等离子，其中，所述电磁波发射器包含开槽天线(slot antenna)，所述开槽天线具有贯穿于其中所形成的多个槽(slot)，被配置为将所述电磁能量从所述开槽天线上的第一区域耦合至所述开槽天线下的第二区域；共振板，其位于所述第二区域，并具有包含所述电磁波发射器的等离子表面的所述共振板的下表面。SWP源进一步包括：第一凹穴结构，其在所述等离子表面被形成，所述第一凹穴结构与所述多个槽中的第一排槽基本对齐；第二凹穴结构，其在所述等离子表面被形成，所述第二凹穴结构与所述多个槽中的第二排槽部分对齐，或不与所述多个槽中的所述第二排槽对齐；和功率耦合系统，其耦合于所述电磁波发射器，并被配置为将所述电磁能量提供至所述电磁波发射器来形成所述等离子。

根据本发明的另一个实施例的表面波等离子(SWP)源，该SWP源包括：电磁波发射器，其被配置为通过在邻近等离子的所述电磁波发射器的等离子表面上生成表面波，来在进程空间中以所需的电磁波模式将电磁能量耦合于等离子，其中，所述电磁波发射器包含开槽天线和共振板，所述开槽天线具有贯穿于其中所形成的多个槽，被配置为将所述电磁能量从所述开槽天线上的第一区域耦合至所述开槽天线下的第二区域，且所述共振板位于所述第二区域，并具有包含所述电磁波发射器的等离子表面的所述共振板的下表面；第一凹穴结构，其在所述等离子表面被形成，所述第一凹穴结构与所述多个槽中的第一排槽基本对齐。此外，用于稳定所述等离子的手段，其中，所述进程空间中的压力范围为10mtorr(毫托)至1torr(托)，所述用于稳定所述等离子的手段在所述共振板的所述等离子表面被形成；和用于在进程空间中均匀地生成所述等离子的手段。更进一步，该SWP源包括功率耦合系统，其耦合于所述电磁波发射器，并被配置为将所述电磁能量提供至所述电磁波发射器来形成所述等离子。