[发明专利]用于空间等离子体增强原子层沉积（PE-ALD）处理工具的微波等离子体源

说明书

描述了等离子体源组件、包括等离子体源组件的气体分配组件和产生等离子体的方法。等离子体源组件包括供电电极，具有与第一侧相邻的接地电极和与第二侧相邻的电介质。第一微波产生器经由第一馈电器而电耦合到供电电极的第一端，并且第二微波产生器经由第二馈电器而电耦合到供电电极的第二端。

领域

本公开内容的实施方式总体涉及用于等离子体增强基板处理的设备。更具体地，本公开内容的实施方式涉及用于与像是空间原子层沉积批处理器的处理腔室一起使用的模块化微波等离子体源。

背景

原子层沉积(ALD)和等离子体增强ALD(PEALD)是提供高深宽比结构中的膜厚度和保形性的控制的沉积技术。由于半导体工业中装置尺寸的不断减小，存在增长的使用ALD/PEALD的兴趣和应用。在某些情况下，只有PEALD能满足期望的膜厚度和保形性的规格。

半导体装置形成通常在含有多个腔室的基板处理平台中进行。在一些情况下，多腔室处理平台或群集工具的目的是在受控环境中顺序地在基板上执行两个或更多个工艺。然而，在其他情况下，多腔室处理平台可仅在基板上执行单个处理步骤；附加的腔室旨在最大化通过平台处理基板的速率。在后一种情况下，在基板上进行的工艺通常是批量工艺，其中相对大量的基板 (如，25或50个)同时在给定的腔室中处理。批量处理对于太耗时以至于不能以经济上可行的方式在单个基板上执行的工艺尤其有益，诸如用于原子层沉积(ALD)工艺和一些化学气相沉积(CVD)工艺。

通常，PEALD工具使用高达几十MHz的RF/VHF频带中的电容性的等离子体源。这些等离子体具有中等密度并且可具有相对高的离子能量。代替地使用频率处于GHz量级的微波场，在某些谐振或波传播电磁模式中，可产生具有非常高的电荷和自由基密度并且带有非常低的离子能量的等离子体。等离子体密度可处于10¹²/cm³或更高的量级，并且离子能量可低至～5-10eV。这样的等离子体特征在现代硅装置的无损伤处理中变得越来越重要。

微波等离子体的一个挑战是放电稳定性和均匀性控制。在微波波段中，电磁(EM)场的波长通常小于正在处理的基板，并且波-等离子体相互作用可为非常强的。因此，微波等离子体倾向于不稳定并且在空间上非常不均匀，并且甚至可能仅在功率输入处局部化而不容易在较大的处理晶片/基板上方扩散。

因此，本领域存在对于形成微波等离子体的改良设备和方法的需求。

概述

本公开内容的一个或多个实施方式涉及等离子体源组件，包含：供电电极，所述供电电极具有第一端和第二端，第一端和第二端限定长度，并且所述供电电极具有沿着供电电极的长度延伸的轴线。供电电极具有宽度。接地电极在供电电极的第一侧上。接地电极与供电电极隔开一段距离。电介质在供电电极的第二侧上。电介质和接地电极包围供电电极。电介质具有与供电电极相邻的内面和与内面相对的外面。第一微波产生器经由第一馈电器而电耦合到供电电极的第一端。第二微波产生器经由第二馈电器而电连接到供电电极的第二端。

本公开内容的另外的实施方式涉及等离子体源组件，包含：平坦供电电极，具有第一端和第二端并且具有沿着等离子体源组件的延长轴线延伸的轴线。供电电极具有宽度。接地电极在供电电极的第一侧上。接地电极通过第二电介质与供电电极隔开，并且包括气体入口。电介质在供电电极的第二侧上。电介质和第二电介质包围供电电极，以防止在供电电极和接地电极之间的电接触。电介质具有沿等离子体源组件的延长轴线而延伸的气体通道。气体入口与沿着延长轴线延伸的一个或多个气室流体连通。一个或多个气室经由一个或多个气体导管与气体通道流体连通。第一微波产生器经由第一馈电器而电耦合到供电电极的第一端。第一微波产生器以第一频率操作。第二微波产生器经由第二馈电器而电耦合到供电电极的第二端。第二微波产生器以第二频率操作。第一频率和第二频率在约900MHz至约930MHz的范围内或在约2.4GHz至约2.5GHz的范围中，并且第一频率和第二频率不同。