TW202247711A - 用於空間電漿增強原子層沉積（pe-ald）處理工具的微波電漿源 - Google Patents

Abstract

本案描述了電漿源組件、包括該電漿源組件的氣體分配組件、及產生電漿的方法。該等電漿源組件包括通電電極，該通電電極具有鄰近第一側之接地電極及鄰近第二側之介電質。第一微波產生器透過第一饋源電耦合至通電電極的第一端，並且第二微波產生器透過第二饋源電耦合至通電電極的第二端。

Description

用於空間電漿增強原子層沉積（PE-ALD）處理工具的微波電漿源

本申請係2020年8月28日提交的美國專利申請第16/976,569號的部分延續申請案，其係2019年3月1日提交的PCT/US2019/020264的371號專利申請，其主張2018年3月1日提交的美國臨時申請第62/637353號的權益，該等專利的全部揭示內容以引用方式併入本文。

本揭露的實施例大體而言係關於用於電漿增強基板處理的設備。更特定言之，本揭露的實施例係關於用於如空間原子層沉積批處理器的處理腔室的模組化微波電漿源。

原子層沉積(Atomic Layer Deposition; ALD)及電漿增強ALD(Plasma - Enhanced ALD; PEALD)為沉積技術，提供對高縱橫比結構中膜厚度及保形性的控制。由於半導體工業中元件尺寸的不斷減小，使用ALD/PEALD的興趣及應用越來越大。有時，只有PEALD能夠滿足所需膜厚度及保形性的規範。

半導體元件形成通常在包含多個腔室的基板處理平台中進行。在一些情況下，多腔室處理平台或群集工具的目的係在受控環境中順序在基板上執行兩個或更多個製程。然而，在其他情況下，多腔室處理平台可能僅在基板上執行單個處理步驟；附加腔室旨在最大化平台處理基板的速率。在後一種情況下，對基板上執行的製程通常為批處理製程，其中在給定的腔室中同時處理相對大量的基板，例如25或50個。對於耗時太長而無法以經濟可行的方式在單個基板上執行的製程，諸如原子層沉積(ALD)製程及一些化學氣相沉積(chemical vapor deposition; CVD)製程，批處理尤其有益。

通常，PEALD工具在高達幾十MHz之RF/VHF頻段使用電容電漿源。該等電漿密度適中，並且可具有相對較高的離子能量。使用頻率在GHz範圍內的微波場，在某些諧振或波傳播電磁模式下，可以產生電荷密度及自由基密度非常高且離子能量非常低的電漿。電漿密度可在10 ¹²/cm ³或以上的範圍內，並且離子能量可低至~5 ^-10eV。此種電漿特性在現代矽元件的無損傷處理中變得越來越重要。

微波電漿的一個挑戰為放電穩定性及均勻性控制。在微波波段，電磁(electromagnetic; EM)場的波長通常比正在處理的基板小，並且波與電漿的相互作用可能非常強。因此，微波電漿趨向於不穩定，並且在空間上非常不均勻，甚至可以僅在功率輸入處局部化，並且不容易擴散至較大的處理晶圓/基板上。

因此，本領域需要形成微波電漿的改進設備及方法。

本揭露的一或多個實施例涉及電漿源組件，其包含通電電極，該通電電極具有限定長度的第一端及第二端並具有沿通電電極的長度延伸的軸。該通電電極具有一寬度。接地電極在通電電極的第一側上。接地電極與通電電極間隔開一距離。介電質在通電電極的第二側上。介電質及接地電極包圍通電電極。介電質具有與通電電極相鄰的內面及與內面相對的外面。第一微波產生器透過第一饋源電耦合至通電電極的第一端。第二微波產生器透過第二饋源電連接至通電電極的第二端。

本揭露的另外實施例涉及電漿源組件，其包含一扁平通電電極，該扁平通電電極具有第一端及第二端，並且具有沿電漿源組件的細長軸延伸的軸。該通電電極有一寬度。接地電極在通電電極的第一側上。該接地電極藉由第二介電質與通電電極隔開，並包括一進氣口。介電質在通電電極的第二側上。介電質及第二介電質包圍通電電極，以防止通電電極與接地電極之間的電接觸。介電質具有沿電漿源組件的細長軸延伸的氣體通道。進氣口與沿細長軸延伸的一或多個氣室流體連通。該一或多個氣室透過一或多個氣體導管與氣體通道流體連通。第一微波產生器透過第一饋源電耦合至通電電極的第一端。第一微波產生器以第一頻率操作。第二微波產生器透過第二饋源電耦合至通電電極的第二端。第二微波產生器以第二頻率操作。第一頻率及第二頻率在約900 MHz至約930 MHz的範圍內或在約2.4 GHz至約2.5 GHz的範圍內，並且第一頻率與第二頻率不同。

本揭露的其他實施例涉及提供電漿的方法。將第一微波功率從第一微波產生器提供給通電電極的第一端。將第二微波功率從第二微波產生器提供至通電電極的第二端。第一微波功率及第二微波功率在約900 MHz至約930 MHz範圍內或約2.4至約2.5 GHz範圍內的頻率下操作。通電電極封裝在介電質中，其中接地電極在通電電極的第一側上。在與第一側不同的通電電極的第二側上，在介電質附近形成電漿。

本揭露的另外實施例涉及電漿源組件，其包含具有限定長度的第一端及第二端的通電電極。該通電電極具有沿通電電極的長度延伸的軸。該通電電極有一寬度。接地電極在通電電極的第一側上。接地電極與通電電極間隔開一距離。該介電質在通電電極的第二側上。介電質及接地電極包圍通電電極。介電質具有與通電電極相鄰的內面及與內面相對的外面。第一饋源電耦合至通電電極，並且第二饋源電耦合至通電電極。第一餽源與第一微波產生器電耦合，並且第二饋源電耦合至虛擬負載。

本揭露的實施例提供了一種用於連續基板沉積的基板處理系統，以最大化產量並提高處理效率。關於空間原子層沉積腔室描述了本揭露的一或多個實施例；然而，熟練技藝人士將認識到，此僅僅為一種可能的配置，並且可以使用其他處理腔室及電漿源模組。

如在本說明書及所附申請專利範圍中所使用的，術語「基板」及「晶圓」可交互使用，均指製程作用於其上的表面或表面的一部分。熟練技藝人士亦應理解，除非上下文另有明確指示，否則提及基板亦僅指基板的一部分。此外，提及在基板上沉積可以意指在裸基板及其上沉積或形成有一或多個膜或特徵的基板上沉積。

如在本說明書及所附申請專利範圍中所使用的，術語「反應氣體」、「前驅物」、「反應物」等可互換地用於代表包括與基板表面反應的物質的氣體。例如，第一「反應氣體」可簡單地吸附在基板表面上，並可用於與第二反應氣體的進一步化學反應。

如在本說明書及所附申請專利範圍中所使用的，術語「餅狀」及「楔形」可互換地用於描述作為圓的扇形的主體。例如，楔形段可為圓形或盤形結構的一部分，並且多個楔形段可以連接起來形成一圓形體。扇形可以定義為圓的一部分，其由一個圓的兩個半徑及相交的圓弧包圍。餅狀段的內邊緣可以至達一個點，或可以被截斷為平邊或圓邊。在一些實施例中，扇形可被定義為環或環形空間的一部分。

基板的路徑可以垂直於氣體埠。在一些實施例中，每個氣體注入器組件包含複數個細長的氣體埠，其在基本上垂直於基板穿過的路徑的方向上延伸，其中氣體分配組件的前面基本上平行於壓板。如在本說明書及所附申請專利範圍中所使用的，術語「基本上垂直」是指基板的一般移動方向是沿著大致垂直於（例如，約45°至90°）氣體埠軸線的平面。對於楔形氣體埠，氣體埠的軸線可以被視為一條線，其被定義為沿埠長度延伸的埠寬度中點。

第1圖圖示了包括氣體分配組件120（亦稱為注入器或注入器組件）及基座組件140的處理腔室100的橫截面。氣體分配組件120為在處理腔室中使用的任何類型的氣體輸送裝置。氣體分配組件120包括前表面121，前表面面對基座組件140。前表面121可以具有任意數量或種類的開口，以向基座組件140輸送氣流。氣體分配組件120亦包括外圍緣124，在所示的實施例中，外圍緣基本上為圓形的。

所使用的氣體分配組件120的具體類型可能取決於所使用的特定製程。本揭露的實施例可用於任何類型的處理系統，其中基座與氣體分配組件之間的間隙受至控制。儘管可以使用各種類型的氣體分配組件（例如噴頭），但本揭露的實施例對於具有複數個基本平行的氣體通道的空間ALD氣體分配組件可能特別有用。如在本說明書及所附申請專利範圍中所使用的，術語「基本平行」意指氣體通道的細長軸在相同的總方向上延伸。氣體通道的平行度可能有輕微缺陷。複數個基本平行的氣體通道可包括至少一個第一反應氣體A通道、至少一個第二反應氣體B通道、至少一個淨化氣體P通道及/或至少一個真空V通道。從第一反應氣體A通道、第二反應氣體B通道及淨化氣體P通道流出的氣體被引導至晶圓的頂表面。一些氣流水平橫跨晶圓的表面移動，並穿過淨化氣體P通道流出處理區域。從氣體分配組件的一端移動至另一端的基板將依次暴露於每種製程氣體中，從而在基板的表面上形成一層。

在一些實施例中，氣體分配組件120為由單個注入器單元製成的剛性靜止體。在一或多個實施例中，氣體分配組件120由複數個單獨的扇區（例如，注入器單元122）製成，如第2圖所示。單件主體或多扇區主體均可與揭示的各種實施例一起使用。

基座組件140位於氣體分配組件120下方。基座組件140包括頂表面141及頂表面141中的至少一個凹槽142。基座組件140亦具有底表面143及邊緣144。凹槽142可為任何合適的形狀及尺寸，取決於正在處理的基板60的形狀及尺寸。在第1圖所示的實施例中，凹槽142具有平底以支撐晶圓的底部；然而，凹槽的底部可能會有所不同。在一些實施例中，凹槽在凹槽的外圍緣周圍具有台階區域，其大小可支撐晶圓的外圍緣。由台階支撐的晶圓的外圍緣的量可以取決於例如晶圓的厚度及晶圓背面已經存在的特徵的存在而變化。

在一些實施例中，如第1圖所示，基座組件140的頂表面141中的凹槽142的經尺寸設定使得支撐在凹槽142中的基板60的頂表面61與基座140的頂表面141基本共面。如在本說明書及所附申請專利範圍中所使用的，術語「基本共面」意指晶圓的頂表面與基座組件的頂表面在±0.2 mm範圍內共面。在一些實施例中，頂表面在±0.15 mm、±0.10 mm或±0.05 mm範圍內共面。一些實施例的凹槽142支撐晶圓，使得晶圓的內徑(ID)位於距基座的中心（旋轉軸）約170 mm至約185 mm的範圍內。在一些實施例中，凹槽142支撐晶圓，使得晶圓的外徑(OD)位於距基座中心（旋轉軸）約470 mm至約485 mm的範圍內。

第1圖中的基座組件140包括支撐柱160，支撐柱能夠提升、降低及旋轉基座組件140。基座組件可包括加熱器、或氣體管線或支撐柱160中心內的電氣部件。支撐柱160可主要用於增加或減少基座組件140及氣體分配組件120之間的間隙，從而將基座組件140移動至適當位置。基座組件140亦可包括微調致動器162，其可對基座組件140進行微調，以在基座組件140與氣體分配組件120之間形成預定間隙170。在一些實施例中，間隙170距離在約0.1 mm至約5.0 mm的範圍內，或在約0.1 mm至約3.0 mm的範圍內，或在約0.1 mm至約2.0 mm的範圍內，或在約0.2 mm至約1.8 mm的範圍內，或在約0.3 mm至約1.7 mm的範圍內，或在約0.4 mm至約1.6 mm的範圍內，或在約0.5 mm至約1.5 mm的範圍內，或在約0.6 mm至約1.4 mm的範圍內，或在約0.7毫米至約1.3毫米的範圍內，或在約0.8 mm至約1.2 mm的範圍內，或在約0.9 mm至約1.1 mm的範圍內，或約1 mm。

圖中所示的處理腔室100為轉盤式腔室，在腔室中，基座組件140可以容納複數個基板60。如第2圖所示，氣體分配組件120可以包括複數個單獨的注入器單元122，當晶圓在注入器單元下方移動時，每個注入器單元122能夠在晶圓上沉積膜。圖中所示的兩個餅狀注入器單元122位於基座組件140的大致相對側及上方。所示的注入器單元122的數量僅用於說明目的。可以理解，可以包括更多或更少的注入器單元122。在一些實施例中，有足夠數量的餅狀注入器單元122，以形成符合基座組件140形狀的形狀。在一些實施例中，可以獨立地移動、移除及/或更換每個單獨的餅狀注入器單元122，而不影響任何其他注入器單元122。例如，可以升高一個段，以允許機器人進入基座組件140與氣體分配組件120之間的區域，以加載/卸載基板60。

具有多個氣體注入器的處理腔室可用於同時處理多個晶圓，使得晶圓經歷相同的製程流程。例如，如第3圖所示，處理腔室100具有四個氣體注入器組件及四個基板60。在處理開始時，基板60可以置於注入器組件30之間。如氣體分配組件120下方的虛線圓圈所示，將基座組件140旋轉(17)45°將導致氣體分配組件120之間的每個基板60移動至氣體分配組件120以進行膜沉積。再旋轉45°將使基板60遠離注入器組件30。對於空間ALD注入器，在晶圓相對於注入器組件移動期間，在晶圓上沉積膜。在一些實施例中，基座組件140以增量旋轉，以防止基板60停止在氣體分配組件120下方。基板60及氣體分配組件120的數量可以相同或不同。在一些實施例中，正在處理的晶圓數量與氣體分配組件的數量相同。在一或多個實施例中，正在處理的晶圓的數量為氣體分配組件數量的分數或整數倍。例如，若存在四個氣體分配組件，則有4x個正在處理的晶圓，其中x係大於或等於1的整數值。

第3圖所示的處理腔室100僅代表一種可能的配置，且不應被視為限制本揭露的範圍。在此，處理腔室100包括複數個氣體分配組件120。在所示的實施例中，有四個氣體分配組件（亦稱為注入器組件30）均勻間隔在處理腔室100周圍。所示的處理腔室100為八角形的，然而，熟練技藝人士將理解，此是一種可能的形狀，且不應被視為限制本揭露的範圍。所示的氣體分配組件120為梯形，但可以為單個圓形組件或由複數個餅狀段組成，如第2圖所示。

第3圖所示的實施例包括裝載閘腔室180，或類似緩衝站的輔助腔室。腔室180連接至處理腔室100的一側，以允許例如從處理腔室100加載/卸載基板（亦稱為基板60）。晶圓機器人可置於腔室180中，以將基板移動至基座上。

轉盤（例如，基座組件140）的旋轉可以係連續的或不連續的。在連續處理中，晶圓不斷旋轉，使得其依次暴露在每個注入器中。在不連續處理中，晶圓可以移動至注入器區域並停止，且隨後移動至注入器之間的區域84並停止。例如，轉盤可以旋轉，使得晶圓從跨注入器的注入器間區域（或在注入器附近停止）移動至下一個注入器間區域，在此區域轉盤可以再次暫停。注入器之間的暫停可為每層沉積之間的額外處理步驟（例如，暴露於電漿）提供時間。

第4圖圖示了氣體分配組件220的扇區或部分，其可被稱為注入器單元122。注入器單元122可以單獨使用，或與其他注入器單元組合使用。例如，如第5圖所示，將第4圖的四個注入器單元122組合成一單個氣體分配組件220。（為清晰起見，未圖示分隔四個注入器單元的管線。）儘管第4圖的注入器單元122除了淨化氣體埠155及真空埠145之外，還具有第一反應氣體埠125及第二反應氣體埠135，但注入器單元122不需要所有該等部件。

參考第4圖及第5圖兩者，根據一或多個實施例的氣體分配組件220可包含複數個扇區（或注入器單元122），每個扇區相同或不同。氣體分配組件220位於處理腔室內，且包含氣體分配組件220前表面121中的複數個細長氣體埠125、135、145。複數個細長氣體埠125、135、145及真空埠155從鄰近氣體分配組件220的內圍緣123的區域向鄰近外圍緣124的區域延伸。所示的複數個氣體埠包括第一反應氣體埠125、第二反應氣體埠135、圍繞每個第一反應氣體埠及第二反應氣體埠的真空埠145以及淨化氣體埠155。

參考第4圖或第5圖所示的實施例，當說明埠從至少繞內周邊區域延伸至至少繞外周邊區域時，然而，埠可以不僅僅從內區域向外區域徑向延伸。當真空埠145包圍反應氣體埠125及反應氣體埠135時，埠可以切向延伸。在第4圖及第5圖所示的實施例中，楔形反應氣體埠125、135在所有邊緣上被真空埠145包圍，該等邊緣包括相鄰的內周邊區域及外周邊區域。

參考第4圖，當基板沿著路徑127移動時，基板面的每個部分暴露於各種反應氣體中。為了沿著路徑127，基板將暴露於或「看見」淨化氣體埠155、真空埠145、第一反應氣體埠125、真空埠145、淨化氣體埠155、真空埠145、第二反應氣體埠135及真空埠145。因此，在第4圖所示的路徑127的末端，基板已暴露於來自第一反應氣體埠125及第二反應氣體埠135的氣流以形成層。圖示的注入器單元122為四分之一圓，但可以更大或更小。第5圖所示的氣體分配組件220可視為第4圖中四個串聯連接的注入器單元122的組合。

第4圖的注入器單元122圖示了分隔反應氣體的氣幕150。術語「氣幕」用於描述防止反應氣體混合的氣流或真空的任何組合。第4圖所示的氣幕150包含真空埠145靠近第一反應氣體埠125的部分、中間的淨化氣體埠155及真空埠145靠近第二反應氣體埠135的部分。氣流及真空的此種組合可用於防止或最小化第一反應氣體與第二反應氣體的氣相反應。

參考第5圖，來自氣體分配組件220的氣流及真空的組合形成複數個處理區域250的分離。處理區域大致限定在單個反應氣體埠125、135周圍，氣幕150位於250之間。第5圖所示的實施例由八個單獨的處理區域250組成，其間有八個單獨的氣幕150。處理腔室可以具有至少兩個處理區域。在一些實施例中，存在至少三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、十個、十一個或十二個處理區域。

在處理期間，基板可在任何給定時間暴露於一個以上的處理區域250。然而，暴露於不同處理區域的部分將具有分隔兩者的氣幕。例如，若基板的前緣進入包括第二反應氣體埠135的處理區域，則基板的中間部分將位於氣幕150下方，並且基板的後緣將位於包括第一反應氣體埠125的處理區域中。

工廠介面280（例如，可為裝載閘腔室）示為連接至處理腔室100。基板60疊加在氣體分配組件220上，以提供參考框架。基板60通常可位於將被保持在氣體分配組件120（亦稱為氣體分配板）的前表面121附近的基座組件上。基板60經由工廠介面280被裝載至處理腔室100的基板支撐件或基座組件上（參見第3圖）。由於基板可以位於第一反應氣體埠125附近且在兩個氣幕150a與150b之間，所以可以將基板60置於處理區域內。沿著路徑127旋轉基板60將圍繞處理腔室100逆時針移動基板。因此，基板60將暴露於第一處理區域250a至第八處理區域250h，包括其間的所有處理區域。對於處理腔室周圍的每個循環，使用所示的氣體分配組件，基板60將暴露於第一反應氣體及第二反應氣體的四個ALD循環。

批處理器中的習知ALD序列，如第5圖所示，分別保持來自空間分離的注入器的化學物質A及B流，注入器之間有泵送/淨化段。習知的ALD序列有一開始及結束模式，其可能會導致沉積膜的不均勻性。發明人驚奇地發現，在空間ALD批處理腔室中執行的基於時間的ALD製程提供了具有更高均勻性的膜。暴露於氣體A、無反應氣體、氣體B、無反應氣體的基本製程是在注入器下方掃過基板，分別用化學品A及B使表面飽和，以避免在膜中形成起始及結束模式。發明人驚奇地發現，當目標膜厚度較薄（例如，小於20個ALD循環）時，基於時間的方法尤其有益，其中起始及結束模式對晶圓內均勻性性能有顯著影響。發明人進一步發現，如本文所述，製備SiCN、SiCO及SiCON膜的反應製程不能用時域製程完成。淨化處理腔室所用的時間量會導致材料從基板表面剝離。由於氣幕下的時間較短，因此空間ALD製程不會發生剝離。

因此，本揭露的實施例涉及處理方法，包含具有複數個處理區域250a~250h的處理腔室100，每個處理區域藉由氣幕150與相鄰區域間隔開。例如，第5圖所示的處理腔室。取決於氣流的佈置，處理腔室內的氣幕及處理區域的數量可為任何合適的數量。第5圖所示的實施例具有八個氣幕150及八個處理區域250a~250h。氣幕的數量通常等於或大於處理區域的數量。例如，若區域250a沒有反應氣流，但僅用作裝載區域，則處理腔室將有七個處理區域及八個氣幕。

複數個基板60位於基板支撐件上，例如，第1圖及第2圖所示的基座組件140。複數個基板60圍繞處理區域旋轉以進行處理。通常，氣幕150在整個處理中（氣體流動及真空打開）接合，包含沒有反應氣體流入腔室的時期。

第一反應氣體A流入一或多個處理區域250，而惰性氣體流入沒有第一反應氣體A流入的任何處理區域250。例如，若第一反應氣體透過處理區域250h流入處理區域250b，惰性氣體將流入處理區域250a。惰性氣體可流經第一反應氣體埠125或第二反應氣體埠135。

處理區域內的惰性氣體流量可以是恆定的或變化的。在一些實施例中，反應氣體與惰性氣體共同流動。惰性氣體將充當載體及稀釋劑。由於相對於載氣而言，反應氣體的量較小，因此藉由減小相鄰區域之間的壓力差，共流可使處理區域之間的氣體壓力更容易平衡。

本揭露的一些實施例涉及微波電漿源。儘管關於空間ALD處理腔室描述了微波電漿源，但熟習本領域者將理解，模組不限於空間ALD腔室，並且可以適用於可以使用微波電漿的任何注入器情況。

本揭露的一些實施例有利地提供了模組化電漿源組件，亦即可以容易地插入及從處理系統中移除的源。例如，如第5圖所示的多部件氣體分配組件可經修改以移除一個楔形氣體埠，並用模組化電漿源組件替換此氣體埠。

本揭露的一些實施例有利地提供了一種行波型電漿施加器，其不僅將電漿用作「功率吸收介質」，而且亦將其用作「波導介質」的一部分。本揭露的一些實施例有利地提供了允許空間擴展的微波電漿的電漿通電電極。電漿通電電極概念亦稱為「表面波電漿技術」。本揭露的一些實施例最小化或消除電漿施加器（或帶狀線通電電極）內的反射功率，以最小化或消除導致不均勻性的駐波。

本揭露的一些實施例包括「帶狀線通電電極」，其中電漿充當帶狀線通電電極的兩個「接地電極」之一。例如，第6A圖圖示了與接地電極310間隔開的帶狀線通電電極350。圖示電場線352以說明當存在單個接地電極時，通電電極350與接地電極310之間的電子耦合。第6B圖圖示了在接地電極310與接地電極310a之間並與二者隔開的帶狀線通電電極350。電場線352圖示了通電電極350與接地電極310之間的電子耦合，並且電場線352a圖示了通電電極350與接地電極310a之間的電子耦合。第6C圖圖示了與接地電極310隔開的通電電極350，其中電漿353與之相對。電漿353可以用作接地電極310的替代品。通電電極350的尺寸、通電電極350與接地電極310之間的間距、通電電極350與電漿353之間的間距，以及介電材料354的組成及尺寸可以影響傳輸線傳播常數。在一些實施例中，電極的寬度小於電極的長度。所示的場線用於描述目的，且可能無法代表使用中的任何特定電場，並不應被視為限制本揭露的範圍。

沿通電電極的波傳播（及衰減）係帶狀線幾何形狀及電漿的函數。第6D圖至第6E圖說明通電電極350與接地電極310之間距離的影響。在第6D圖中，與第6E圖的彼者相比，通電電極（通電電極350）相對接近電漿353。與第6E圖相比，第6D圖中與電漿的功率耦合（功率損耗）更強（亦即，波衰減更快，且不會軸向傳播得更遠）。若帶更靠近金屬接地（對於無損耗電極），帶狀線上的電壓更低，且與電漿的耦合更弱，亦即軸向功率損耗（波衰減）更弱，且波傳播得更遠。

此外，帶（通電電極350）的寬度會影響波傳播（衰減）常數，亦即會影響軸向電漿輪廓。第6F圖圖示了寬度小於第6G圖的通電電極350的通電電極350。在其他考慮相同的情況下，第6F圖的電漿353將被限制在比第6G圖的電漿更小的寬度內。

參考第7圖至第30圖，本揭露的一或多個實施例涉及模組化微波電漿源300。如在本說明書及所附申請專利範圍中所使用的，術語「模組化」意味著電漿源300可以連接至處理腔室或從處理腔室移除。模組化源通常可以由一個人移動、移除或連接。

一些實施例的電漿塗覆器（亦稱為帶狀線通電電極350、帶狀線電極或熱電極）係由兩個微波(MW)產生器供電的線性電漿源；如第7圖所示，一個MW發電機電耦合至電漿施加器的每一端。第一MW發電機361及第二MW發電機362可以被調諧至稍微不同的頻率，以最小化駐波問題。在不受任何特定操作理論約束的情況下，咸信使用兩台發電機亦可實現兩個電漿塗覆器末端之間的功率平衡，並控制端至端電漿偏斜。帶狀線通電電極350可以具有不同的幾何形狀（例如，帶狀電極寬度/形狀及/或至電漿353/接地電極310的距離），以控制電漿輪廓。第7圖所示的帶狀線通電電極350藉由介電質320與接地電極310及電漿分離。

參考第8圖，本揭露的一或多個實施例涉及包括接地電極310及介電質320的電漿源組件300。圖示的電漿源組件300為楔形組件，可與氣體分配組件一起使用，如第5圖所示。圖示的電漿源組件300具有形成細長軸邊界的內圍緣301及外圍緣302。

接地電極310及介電質320可封閉在殼體（未圖示）內，或形成組件300的外表面。在第8圖所示的實施例中，介電質320具有從上部322插入的下部321，以形成分層的外表面。分層外表面可提供支撐表面（在上部322的暴露底部上），當置於氣體分配組件中時，支撐表面可支撐組件300。此表示允許組件300支撐其自身重量的一種可能配置，並且其他配置在本揭露的範圍內。

第9圖圖示了電漿源組件300的一或多個實施例的橫截面視圖，其中接地電極310及殼體307為分層的。接地電極310圖示為下部311及上部312，它們是帶有O形環313的獨立部件。下部311及上部312可以藉由任何合適的組件連接，包括但不限於可拆卸硬體（例如螺栓）或永久性連接（例如焊料連接）。所示實施例提供了兩個區域，其中組件300可在氣體分配組件120內支撐。所示的分層殼體307位於氣體分配組件120中形成的凸緣128上，且接地電極310的上部312位於氣體分配組件120的頂表面126上。在所示的實施例中，組件300由穿過上部312進入氣體分配組件120的螺栓317固定至位。

第9圖中所示的介電質320具有多個零件，以允許介電質320打開以接近包括帶狀線通電電極350在內的內部部分。接地電極310及介電質320可與O形環323連接，以形成氣路330的氣密密封，如下論述。為了便於說明，在其他視圖及圖示實施例中未圖示各種O形圈；然而，熟練技藝人士將認識到O型環的一般適用性以及可以使用O型環的合適位置。

第10圖圖示了第8圖的電漿源組件300沿10-10'線截取的橫截面視圖。電漿源組件300具有帶第一端355及第二端357的通電電極350。通電電極350沿著電漿源組件300的延長軸延伸，使得第一端355與內圍緣301相鄰，且第二端357與外圍緣302相鄰。以此種方式使用時，術語「相鄰」表示第一部件位於第二部件附近或旁邊。

第10A圖圖示了具有內圍緣301及外圍緣302的楔形電漿組件300的示意圖。組件300的細長軸303標記為一條虛線，虛線穿過內圍緣301及外圍緣302延伸，並位於第一邊緣304與第二邊緣305之間的中心。通電電極350具有長度L及寬度W。長度L從第一端355至第二端357測量。如第9圖所示，在與由組件300的前表面324形成的平面相似的平面內，垂直於細長軸303測量寬度W。通電電極350具有沿通電電極的長度從第一端延伸至第二端的軸。在一些實施例中，通電電極350具有基本平行的側面。參考第10A圖，側面在通電電極的端部355、357之間延伸。術語「基本平行」意指一側形成的主平面與另一側形成的主平面的夾角在±10°以內。在一些實施例中，通電電極350的寬度W在電極350的長度L上保持基本相同（例如，在平均值的10%以內）。在一些實施例中，電極350的側面在電極的頂部或底部向內傾斜，以形成梯形橫截面。

通電電極350可以由任何能夠承受操作溫度的合適材料製成。在一些實施例中，通電電極350包含鎢(W)、鉬(Mo)或鉭(Ta)中的一或多種。在一些實施例中，通電電極350包含鎢、基本上由鎢組成、或由鎢組成。以此種方式使用時，術語「基本上由…組成」意味著通電電極350大於或等於材料的約95%、98%或99%（按原子計）。在一些實施例中，通電電極350包含鉬、基本上由鉬組成、或由鉬組成。在一些實施例中，通電電極350包含鉭、基本上由鉭組成或由鉭組成。

通電電極350的寬度W可為任何合適的寬度。在一些實施例中，通電電極350的寬度W在約2 mm至約50 mm的範圍內，或在約4 mm至約40 mm的範圍內，或在約5 mm至約30 mm的範圍內，或在約7 mm至約20 mm的範圍內，或在約8 mm至約15 mm的範圍內。在一些實施例中，通電電極350的寬度W為約10 mm。

在一些實施例中，通電電極350的寬度W從第一端355至第二端357變化。在一些實施例中，通電電極350的寬度W的形狀符合組件300的形狀。例如，楔形組件300可具有楔形通電電極350，其中外邊緣的寬度與寬度及內邊緣的比例相似。

接地電極310位於通電電極350的第一側。接地電極310的位置可指在通電電極350上方。然而，諸如「上方」、「下方」等相對術語的使用並不意在表示特定的實體關係，而是意在表示相對關係。例如，第10圖中的坐標軸指示接地電極310在Z軸上的位置高於通電電極350。在一些實施例中，通電電極350的第一側為通電電極350在Z軸上與通電電極350的第二側不同的一側。

接地電極310可以由任何合適的材料製成，包括但不限於鋁、不銹鋼及銅。接地電極310可以具有任何合適的電氣特性。在一些實施例中，接地電極係與電接地電接觸的導電材料。

如第10圖所示，接地電極310可與通電電極350間隔距離D ₁。距離D ₁可為任何合適的距離，以將接地電極310與通電電極350分開，以防止它們之間直接電接觸。在一些實施例中，接地電極310藉由第二介電質325與通電電極350隔開。第二介電質325可以與介電質320相同，或者可為不同的材料。介電質320及/或第二介電質325可以由任何合適的材料製成，包括但不限於氧化鋁、氧化矽、氮化矽、陶瓷、石英、空氣。在一些實施例中，介電質320及/或第二介電質325包含介電質材料及氣隙的組合。通電電極350第二側的介電質320具有與通電電極350相鄰或面對通電電極350的內面326及與內面326相對的外面327。

在第10圖所示的實施例中，介電質320由殼體307支撐及/或位於殼體307內。介電質320及第二介電質325圍住通電電極350，以防止與接地電極310或與接地電極310相對的通電電極350一側的氣體或部件直接電接觸。在所示實施例中，介電質320將通電電極350與氣體通道370中的氣體分離。

第一微波產生器361（見第7圖）透過第一饋源381電耦合至通電電極350的第一端355。第一饋源381由能夠將功率從第一微波產生器361傳輸至通電電極350的任何合適的導電材料製成。在第10圖及第11圖的詳細視圖所示的實施例中，第一饋源381透過開口314穿過接地電極310，而不與接地電極310電接觸。

第二微波產生器362（見第7圖）透過第二饋源382電耦合至通電電極的第二端357。第二饋源382由能夠將功率從第二微波產生器362傳輸至通電電極的任何合適的導電材料製成。在第10圖及第12圖的詳細視圖所示的實施例中，第二饋源382透過開口315穿過接地電極310，而不與接地電極310電接觸。

第一饋源381及第二饋源382可以藉由任何合適的技術與接地電極310的電接觸隔離。回至第9圖，第一饋源381被示為同軸饋源線383。同軸饋源線383包括具有絕緣體384的內導體（第一饋源381）及以同軸配置中佈置的外導體385。外導體385與接地電極310電接觸以形成完整的電路。在所示實施例中，絕緣體384終止於第二介電質325。然而，絕緣體384可以在包括但不限於通電電極350的任何適當點處終止。一些實施例的第二饋源382包括與第一饋源381相同的組件。

參考第11圖的詳細視圖，通電電極350可與接地電極310相隔距離D ₁，並與氣體通道370相隔距離D ₂。距離D ₁及距離D ₂可為相同或不同的尺寸。在一些實施例中，距離D ₁及距離D ₂在約4 mm至約15 mm的範圍內，或在約5 mm至約14 mm的範圍內，或在約7 mm至約13 mm的範圍內，或在約9 mm至約12 mm的範圍內，或約11 mm。

在一些實施例中，第一端355與第二端357之間的距離D ₁基本相同。以此種方式使用時，術語「基本相同」意指厚度相對於從第一端355至第二端357的平均厚度的變化不超過10%、5%、2%或1%。在一些實施例中，第一端355與第二端357之間的距離D ₁改變。例如，在一些實施例中，第二介電質325在第二端357附近比第一端355厚，使得第二端357處的距離D ₁大於第一端355處的距離。在一些實施例中，第二介電質325在第二端357附近比在第一端355薄。

在一些實施例中，第一端355與第二端357之間的距離D ₂基本保持不變。在一些實施例中，第一端355與第二端357之間的距離D ₂改變。例如，在一些實施例中，第二介電質325在第二端357附近比在第一端355厚，因此第二端357處的距離D ₂比第一端355處的距離大。在一些實施例中，第二介電質325在第二端357附近比在第一端355薄。

參考第10圖，電漿源組件300的一些實施例包括位於接地電極310頂部的進氣口410。如以此種方式使用的，接地電極310的「頂部」指的是接地電極310的表面，其距離通電電極350最遠，並不意味著實體定向。一些實施例的進氣口410與位於接地電極310頂部對面的組件300底部的氣體通道370流體連通，以便氣體可以從組件300頂部流出，穿過組件主體，且進入位於組件300下方處理腔室的處理區域。

在一些實施例中，通電電極為扁平導體。以此種方式使用時，術語「扁平導體」指具有矩形稜柱形狀的導電材料，其中橫截面為矩形。扁平導體具有高度或厚度T。導體的厚度T可為任何合適的厚度，此取決於，例如，通電電極350材料。在一些實施例中，通電電極350的厚度在約5 μm至約5 mm、0.1 mm至約5 mm、或約0.2 mm至約4 mm的範圍內、或約0.3 mm至約3 mm的範圍內、或約0.5 mm至約2.5 mm的範圍內、或約1 mm至約2 mm的範圍內。

在一些實施例中，介電質320及/或第二介電質325的寬度W _d可以保持不變，或沿電極長度變化。在一些實施例中，介電質320（視情況包括第二介電質325）從通電電極350的第一端355至第二端357具有均勻的寬度W _d。在一些實施例中，介電質320具有基本平行的側面（如第9圖所示）。該等側面在通電電極的端部355、357之間延伸。術語「基本平行」意指一側形成的主平面與另一側形成的主平面的夾角在±10°以內。主平面不包括彎曲的側面部分。在一些實施例中，介電質320的寬度W _d在電極350的長度L上保持基本相同（例如，在平均值的10%以內）。在一些實施例中，介電質320的寬度W _d隨殼體307的寬度而變化，以便介電質320的寬度與殼體307的寬度之比從殼體的內端至外端保持大致相同。在一些實施例中，介電質320的寬度W _d不超過λ/2，其中拉目達(λ)係微波波長。

參考第7圖，第一微波產生器361透過第一饋源381電耦合至通電電極350的第一端355，且第二微波產生器362透過第二饋源382電耦合至通電電極350的第二端357。第一饋源381及第二饋源382在上文中參照第9圖描述。第一微波產生器361在第一頻率f1下操作，且第二微波產生器362在第二頻率f2下操作。在一些實施例中，第一頻率f1及第二頻率f2在約300 MHz至約300 GHz的範圍內，或在約900 MHz至約930 MHz的範圍內，或在約1 GHz至約10 GHz的範圍內，或在約1.5 GHz至約5 GHz的範圍內，或在約2 GHz至約3 GHz的範圍內，或在約2.4 GHz至約2.5 GHz的範圍內，或在約2.44 GHz至約2.47 GHz的範圍內，或在約2.45 GHz至約2.46 GHz的範圍內。在一些實施例中，頻率f1及頻率f2各自約為915 mhz±15%或915 mhz±10%。在一些實施例中，頻率f1在頻率f2的0.05 ghz範圍內。在一些實施例中，頻率f1不同於頻率f2（亦即，對於900~930 MHz範圍內的頻率，差大於5 MHz，或者對於1 GHz至10 GHz範圍內的頻率，差大於0.05 GHz）。在一些實施例中，頻率f1不同於頻率f2，並且每個頻率在約900 MHz至約930 MHz的範圍內，或者在約2.4 GHz至約2.5 GHz的範圍內、或2.45 GHz±10%、或2.45 GHz±5%、或915 MHz±15%、或915 MHz±10%。

第一微波產生器361及第二微波產生器362可以在任何合適的功率下操作。微波產生器的功率可以獨立控制，以調整電漿參數。在一些實施例中，微波產生器的功率在約100 W至約5 kW的範圍內，或在約500 W至約2 kW的範圍內或約1 kW。

在使用中，可以使用第一微波產生器361及第二微波產生器362將微波功率施加至通電電極350的兩端。當功率未被電漿353吸收時，可經由微波產生器輸出端的環行器將功率路由至虛擬負載（亦稱為「匹配終端負載」）。此可以透過內置或外部循環器實現。在一些實施例中，第二微波產生器362係第一微波產生器361的匹配終端負載，使得一個產生器可以向第一饋源381及第二饋源382兩者提供功率。在一些實施例中，第二微波產生器362為虛擬負載。

第13圖圖示了本揭露的一或多個實施例的示意表示，其中第一滑動短路器461位於第一餽源381附近，第二滑動短路器462位於第二餽源382附近。一些實施例中的滑動短路器461、462為位於同軸饋源周圍的同軸滑動短路型調諧器。在一些實施例中，第一可移動短路器463及第二可移動短路器464與第一滑動短路器461及第二滑動短路器462一起使用，以在功率輸入處形成「L型」匹配網路。調諧部分（套管及短路器定位的位置）可以位於電源連接的大氣側。

第14圖圖示了本揭露的一或多個實施例的示意表示，其中同軸滑動短路型調諧器471、472位於第一接腳391上，第一接腳391位於第一端355處的第一饋源381附近，且第二接腳392位於第二端357處的第二饋源382附近。第一接腳391及第二接腳392可以為長度可調的短同軸線。滑動金屬短路器可以形成可變傳輸線調諧元件。所示微波產生器與通電電極350大致同軸定位，且接腳391、392與通電電極350的軸線成一定角度。

第15圖圖示了本揭露的一或多個實施例的示意表示，其中第一短截線調諧器481位於通電電極350的第一端355處的第一饋源381附近，且第二短截線調諧器482位於通電電極350的第二端357處的第二饋源382附近。短截線調諧器481、482可位於沿通電電極350的長度的任何點處，並可移近或遠離通電電極350。例如，第二短截線調諧器482被示為比第一短截線調諧器481更接近通電電極350。第一微波產生器361及第二微波產生器362以近似同軸佈置電耦合至通電電極350。在一些實施例中，一或多個短截線調諧器的電阻在約20歐姆至約80歐姆的範圍內，或在約40歐姆至約60歐姆的範圍內，或約50歐姆以最小化功率反射。

第16A圖圖示了電漿源組件的一或多個實施例的部分等距表示，其中有一個剖面356，以圖示內部。所示實施例包括藉由介電質320及第二介電質325與殼體307隔離的通電電極350。在所示實施例中，通電電極350藉由第二介電質325與介電質320分離。例如，在一些實施例中，介電質320包含石英組件，且第二介電質325包含空氣、真空或惰性氣體環境。在一些實施例中，僅包括介電質320或第二介電質325中的一個，並且通電電極350藉由空氣、真空或惰性氣體環境中的一或多種與殼體307分離，使得第一饋源381及第二饋源382係唯一與通電電極350接觸的實體部件。在此類實施例中，通電電極350懸浮在由一或多個介電質320或第二介電質325形成的開放區域內。

在所示實施例中，第一滑動翼475沿通電電極350的長度定位。位於通電電極350的帶狀線上的第一滑動翼475不接觸石英介電質。第一滑動翼475可定位於沿通電電極350長度的任何適當位置。在一些實施例中，有多於一個滑動翼475沿通電電極350的長度定位。

在一些實施例中，第一滑動翼475定位於第一餽源381附近，且第二滑動短路器位於第二餽源382附近。在一些實施例中，滑動翼型調諧器可垂直於通電電極350定位並與通電電極350接觸。

每個滑動翼都具有沿通電電極350長度測量的長度。例如，第16B圖圖示了沿著長度的滑動翼的視圖，使得長度沿著X軸方向延伸出圖頁的平面。在一些實施例中，第一滑動翼475的長度在0.5 mm至10 mm的範圍內，或在1 mm至8 mm的範圍內，或在2 mm至6 mm的範圍內，或在3 mm至5 mm的範圍內。

每個滑動翼都具有沿通電電極350寬度測量的寬度。例如，第16B圖圖示了沿Y軸方向測量寬度的滑動翼的視圖。如圖所示，寬度為從滑動翼475的左邊緣至滑動翼475的右邊緣的範圍。在一些實施例中，滑動翼475的寬度圍繞通電電極的細長軸對稱，使得如第16B圖所示，通電電極左側及通電電極右側的滑動翼數量大致相同。在一些實施例中，滑動翼475的寬度足夠，使得滑動翼的右邊緣及左邊緣中的每一個，如圖所示，與介電質320的接觸小於或等於2 mm、1.5 mm、1 mm、0.5 mm或0.25 mm。

第17圖圖示了本揭露的另一實施例，其中有兩個滑動翼475，沿通電電極350的長度定位。在一些實施例中，有兩個以上的滑動翼475定位於沿通電電極350長度的不同點處。在一些實施例中，所有滑動翼475具有相同的形狀及尺寸。在一些實施例中，任何或所有滑動翼475具有相同的形狀及不同的尺寸。在一些實施例中，任何或所有滑動翼475具有與另一滑動翼475不同的形狀及尺寸。

滑動翼475的長度可為任何合適的長度，沿通電電極350的長度測量。在一些實施例中，滑動翼475的長度在0.5 mm至5 mm的範圍內，或在1 mm至4 mm的範圍內，或在2 mm至3.5 mm的範圍內，或約3 mm。

滑動翼475的寬度可以為任何合適的寬度。參考第18圖，在一些實施例中，滑動翼475的寬度足以使介電質320與滑動翼475之間的距離Dw在0.1至1.5 mm的範圍內，或在0.2至1.25 mm的範圍內，或在0.3至1 mm的範圍內，或在0.4至0.75 mm的範圍內，或約0.5 mm。

滑動翼475可以固定或可移動。在一些實施例中，滑動翼475在調諧製程期間固定到位。在一些實施例中，滑動翼475可移動以在處理期間調諧電漿。

第19A圖圖示了本揭露的一或多個實施例的示意表示，其配置與第14圖類似。此處，接腳391、392被示為與通電電極350大致同軸，並且同軸滑動短型調諧器471、472為同軸定向的。第一餽源381及第二餽源382與通電電極350的軸成一定角度。第19B圖圖示了第19A圖的實施例的示意圖，其中第一饋源381及第二饋源382朝著通電電極350長度的中心移動。將饋源移動至電極長度的中心可以增加產生電漿的可用功率，而調諧器可以控制通電電極末端的電漿分佈。

第20A圖圖示了本揭露的一或多個實施例的示意表示，其配置與第15圖類似。此處，接腳391、392被示為與通電電極350大致同軸，並且短截線調諧器481、482位於第一饋源381及第二饋源382外部的接腳391、392附近。第19B圖圖示了第20A圖的實施例的示意表示，其中第一饋源381及第二饋源382朝著通電電極350長度的中心移動，類似於第23A圖及第23B圖中的差異。第24A圖及第24B圖所示的調諧器可處於水平定向，以及所圖示的垂直定向。

在一些實施例中，與第20A圖類似，在沒有短截線調諧器481、482的情況下，通電電極350延伸超出第一饋源381及第二饋源382中的每一個的量約1/16λ、1/8λ或1/4λ。在一些實施例中，通電電極350延伸超出第一餽源381及第二餽源382中的每一個的量小於或等於約1/16λ、1/8λ或1/4λ。例如，第20A圖中所示的實施例分別在第一饋源381及第二饋源382之外具有接腳391、392。不在饋源之間的通電電極350的該等部分可以被稱為接腳、延伸部分或短截線。在一些實施例中，從通電電極350的端部至最近饋源的距離在約0.1 mm至約10 mm的範圍內，或在約0.5 mm至約8 mm的範圍內，或在約1 mm至約7.5 mm的範圍內，或在約2 mm至約6 mm的範圍內，或在約3 mm至約4.5 mm的範圍內。在一些實施例中，接腳391、392的長度可用作提高電漿均勻性的調諧元件。

第21圖圖示了根據本揭露一或多個實施例的電漿組件300的橫截面示意圖。此處，殼體307圍繞介電質320及接地電極310兩者。殼體307可為導電的或非導電的。所示實施例圖示了介電質320的長度D _L、在氣體通道370中形成的電漿353的長度P _L、通電電極350的長度W _L及功率輸入之間的距離D ₁的測量。在一些實施例中，長度D _L在約150 mm至約500 mm的範圍內，或在約200 mm至約450 mm的範圍內，或在約250 mm至約400 mm的範圍內，或在約300 mm至約350 mm的範圍內。在一些實施例中，電漿的長度P _L小於或等於長度D _L。在一些實施例中，電漿的長度P _L比長度D _L小約10mm。通電電極350的長度W _L為約電漿P _L的長度。在一些實施例中，通電電極350的長度W _L小於或等於介電質的長度D _L。輸入之間的長度D ₁小於或等於通電電極350的長度W _L。

在一些實施例中，第二介電質325的長度在150 mm至500 mm的範圍內，或250 mm至400 mm的範圍內，或300 mm至350 mm的範圍內。在一些實施例中，第二介電質325的寬度在10 mm至20 mm的範圍內。

本揭露的其他實施例涉及產生或提供電漿的方法。第一微波功率從第一微波產生器提供給通電電極的第一端，且第二微波功率從第二微波產生器提供給通電電極的第二端。第一微波功率及第二微波功率在約2.4至約2.5 GHz範圍內的頻率下操作。通電電極封裝在介電質中，其中接地電極位於通電電極的第一側。在與第一側不同的通電電極的第二側上，在介電質附近形成電漿。

在電漿產生期間，製程腔室或通道370中的壓力可以為任何合適的溫度。在一些實施例中，通道370中的壓力在約1 mTorr至約100 Torr的範圍內，或在約10 mTorr至約10 Torr的範圍內，或約50 mT。

實例

製造了一種帶有雙微波饋源及一帶狀線通電電極的電漿源組件，此組件由兩台在2.4~2.5 GHz下操作的1kW發電機供電。該帶狀線具有鋁體、銅帶及石英作為介電質。幾何結構用以在電路中保持約50歐姆的特性阻抗，以最小化功率反射。塗覆器的每一端都配備了兩個短截線調諧器。在托爾範圍內的氣壓下，在340x75 mm的電漿面積上用N ₂及Ar/N ₂產生電漿。

楔形電漿源組件由楔形介電質構成。微波饋源直接至達組件頂部，使用短端可調諧同軸電纜代替短截線調諧器，且帶形材料為鉬。覆蓋餅式線圈的電漿係在高可達數托的N ₂及Ar/N ₂氣體混合物中產生的。

第22A圖圖示了不同功率分佈的功率（歸一化為輸入功率）隨軸向位置（歸一化為通電電極長度）變化的曲線圖。功率以約800 W的功率施加至通電電極的一側。第22B圖圖示了雙功率通電電極的功率（歸一化為輸入功率）隨軸向位置（歸一化為通電電極長度）變化的曲線圖，其中，約800 W被施加至通電電極的一端，而約600 W被施加至通電電極的另一端。隨著波攜帶的能量在電漿中消散，天線中的功率從波發射點向相對天線端（或電漿端）降低。

施加在通電電極上的電流大於第23A圖中的電流，但仍不足以在整個長度上形成電漿。第23C圖圖示了兩端都施加了足夠的功率以在整個通電電極長度上形成完整電漿的通電電極。在一些實施例中，形成的電漿密度過大（電子密度ρ _e高於臨界電漿密度ρ _c）。此外，形成的電漿的電子密度ρ _e可能大於駐波截止密度。例如，在2.45 GHz下，臨界電漿密度ρ _c=7 x 10 ¹⁰cm ^-3，且駐波沿具有例如4（石英）的相對電容率的介電質傳播的截止密度為為約3 x 10 ¹¹cm ^-3。

熟練技藝人士將認識到，儘管第23C圖中的電漿為在通電電極的整個長度上產生的，但電漿可能並不均勻。施加在通電電極端部的功率係影響通電電極與電漿的電子耦合的完整性及均勻性以及由此產生的電漿密度（電子密度）的一個因素。

所使用的導電介質（亦即點燃電漿的氣源）會影響電漿的均勻性及電子密度。在一些實施例中，可藉由向電漿氣體中添加氬來調節電漿的電子密度。例如，若使用氮電漿點燃電漿，則腔室壁的功率損失、導致電離損失的原子碰撞（亦即產生非離子的受激原子）、使原子振動或旋轉狀態發生變化的能量損失等，都可能導致電子密度不均勻。向氮氣中加入一定量的氬氣可以提高均勻性，因為氬氣的損失不如氮氣大。

微波產生器的數量可以根據饋源的數量而變化。例如，所示的實施例具有三個饋源，並且可以具有三個微波產生器，向通電電極提供功率。在一些實施例中，微波產生器少於饋源。例如，第一饋源381可以連接至微波產生器，而其他饋源（第二饋源382及附加饋源398）可以連接至虛擬負載及/或無功負載。在一些實施例中，至少一個虛擬負載為第一微波產生器的匹配終端負載。至少一個微波產生器連接至饋源。功率控制及可選調諧器可以位於每個埠，或可以分佈在埠之間，以提供可變的端至端功率/電漿軸向分佈輪廓。附加的（固定的）軸向電漿/膜輪廓控制可以藉由軸向變化的施加器幾何形狀（通電電極寬度/形狀/位置及/或介電尺寸或介電材料電容率）實現。

通常，群集工具為模組化系統，包含多個腔室，執行各種功能，包括基板尋心及定向、脫氣、退火、沉積及/或蝕刻。根據一或多個實施例，群集工具包括至少第一腔室及中央傳送腔室。中央傳送腔室可以容納一機器人，機器人可以在處理腔室與裝載閘腔室之間及二者之中穿梭基板。傳送腔室通常保持在真空狀態，並提供一個中間階段，用於將基板從一個腔室傳送至另一個腔室及/或傳送至位於群集工具前端的裝載閘腔室。然而，為了執行如本文所述製程的特定步驟，可以改變腔室的確切佈置及組合。可使用的其他處理腔室包括但不限於環狀層沉積(cyclical layer deposition; CLD)、原子層沉積(ALD)、化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、蝕刻、預清潔、化學清潔、熱處理，如RTP、電漿氮化、脫氣、定向、羥基化及其他基板製程。藉由在群集工具上的腔室中進行處理，可以避免基板表面被大氣雜質污染，而不會在沉積後續膜之前發生氧化。

根據一或多個實施例，基板連續處於真空或「裝載閘」條件下，並且在從一個腔室移動至下一個腔室時不暴露於環境空氣中。因此，傳送腔室處於真空狀態，並在真空壓力下「向下泵送」。處理腔室或傳送腔室中可能存在惰性氣體。在一些實施例中，惰性氣體用作淨化氣體，以在基板表面形成層後移除部分或全部反應物。根據一或多個實施例，在沉積腔室的出口處注入淨化氣體，以防止反應物從沉積腔室移動至傳送腔室及/或另外處理腔室。因此，惰性氣體的流動在腔室的出口處形成一道帷幕。

在處理期間，可以加熱或冷卻基板。此種加熱或冷卻可以藉由修改任何合適的參數來實現，包含但不限於改變基板支撐件（例如，基座）的溫度，以及使加熱或冷卻的氣體流動至基板表面。在一些實施例中，基板支撐件包括加熱器/冷卻器，其可被控制以導電地改變基板溫度。在一或多個實施例中，所使用的氣體（反應氣體或惰性氣體）被加熱或冷卻以局部改變基板溫度。在一些實施例中，加熱器/冷卻器位於靠近基板面的腔室內，以對流改變基板溫度。

在處理期間，基板亦可以固定或旋轉。旋轉基板可以連續旋轉，或以離散步驟旋轉。例如，基板可在整個製程中旋轉，或基板可在暴露於不同反應氣體或淨化氣體之間旋轉少量。在處理期間旋轉基板（連續或分步）有助於藉由最小化氣體流動幾何形狀的局部變化等影響，產生更均勻的沉積或蝕刻。

儘管前述內容係關於本揭露案的實施例，但在不偏離本發明基本範圍的情況下，可以設計本發明的其他及進一步實施例，並且其範圍由以下申請專利範圍確定。

10:點 10':點 11:區域 12:區域 22B:點 22B':點 60:基板 61:頂表面 84:區域 100:處理腔室 120:氣體分配組件 121:前表面 122:注入器單元 123:內圍緣 124:外圍緣 125:第一反應氣體埠 126:頂表面 127:路徑 128:凸緣 135:第二反應氣體埠 140:基座組件 141:頂表面 142:凹槽 143:底表面 144:邊緣 145:真空埠 150:氣幕 155:淨化氣體埠 160:支撐柱 162:微調致動器 170:預定間隙 180:腔室 250:處理區域 250a:處理區域 250b:處理區域 250c:處理區域 250d:處理區域 250e:處理區域 250f:處理區域 250g:處理區域 250h:處理區域 280:工廠介面 300:楔形電漿組件 301:內圍緣 302:外圍緣 303:細長軸 304:第一邊緣 305:第二邊緣 307:分層殼體 310:接地電極 310a:接地電極 311:下部 312:上部 313:O形環 314:開口 315:開口 317:螺栓 320:介電質 321:下部 322:上部 323:O形環 324:前表面 325:第二介電質 330:氣路 350:通電電極 352:電場線 352a:電場線 353:電漿 354:介電材料 355:第一端 356:剖面 357:第二端 361:第一微波產生器 362:第二微波產生器 370:氣體通道 381:第一饋源 382:第二饋源 383:同軸饋源線 384:絕緣體 385:外導體 391:第一接腳 392:第二接腳 410:進氣口 461:第一滑動短路器 462:第二滑動短路器 463:第一可移動短路器 464:第二可移動短路器 471:同軸滑動短路型調諧器 472:同軸滑動短路型調諧器 475:第一滑動翼 481:短截線調諧器 482:短截線調諧器 D _L:長度 D _W:距離 D ₁:距離 D ₂:距離 L:長度 P _L:長度 T:厚度 W:寬度 W _L:長度 X:軸 Y:軸 Z:軸

為了能夠詳細理解本揭露的上述特徵的方式，可以透過參考實施例來獲得上文簡要概述的本揭露的更具體的描述，實施例中的一些在附圖中圖示。然而，應當注意，附圖僅圖示了本揭露的典型實施例，因此不應被視為限制其範圍，因為本揭露可以允許其他同樣有效的實施例。

第1圖圖示了根據本揭露一或多個實施例的基板處理系統的示意性橫截面圖；

第2圖圖示了根據本揭露一或多個實施例的基板處理系統的透視圖；

第3圖圖示了根據本揭露一或多個實施例的基板處理系統的示意圖；

第4圖圖示了根據本揭露一或多個實施例的氣體分配組件前部的示意圖；

第5圖圖示了根據本揭露一或多個實施例的處理腔室的示意圖；

第6A圖至第6C圖圖示了帶狀線通電電極電漿源中電子耦合的示意表示；

第6D圖至第6E圖圖示了帶狀線通電電極電漿源中的電子耦合隨通電電極與接地電極之間分離而變化的示意表示；

第6F圖至第6G圖圖示了帶狀線通電電極電漿源中的電子耦合隨通電電極橫截面寬度而變化的示意表示；

第7圖圖示了根據本揭露一或多個實施例的電漿源組件的橫截面示意圖；

第8圖圖示了根據本揭露一或多個實施例的電漿源組件的等角視圖；

第9圖圖示了根據本揭露一或多個實施例的電漿源組件的示意橫截面視圖；

第10圖圖示了第8圖中電漿源組件沿10-10'線截取的橫截面視圖；

第10A圖圖示了根據本揭露一或多個實施例的電漿源組件的底部示意圖；

第11圖圖示了第10圖的區域11的詳細視圖；

第12圖圖示了第10圖的區域12的詳細視圖；

第13圖圖示了根據本揭露一或多個實施例的電漿源組件的橫截面示意圖；

第14圖圖示了根據本揭露一或多個實施例的電漿源組件的橫截面示意圖；

第15圖圖示了根據本揭露一或多個實施例的電漿源組件的橫截面示意圖；

第16A圖圖示了根據本揭露一或多個實施例的電漿源組件的部分剖面等角視圖；

第16B圖圖示了第16A圖中電漿源組件沿22B-22B'線截取的橫截面視圖；

第17圖圖示了根據本揭露一或多個實施例的具有兩個滑動翼的電漿源組件的部分剖面等角視圖；

第18圖圖示了根據本揭露的一或多個實施例在通電電極上具有滑動翼的電漿源組件的橫截面示意圖；

第19A圖圖示了根據本揭露一或多個實施例的電漿源組件的橫截面示意圖；

第19B圖圖示了根據本揭露一或多個實施例的第19A圖的電漿源組件的橫截面示意圖，其中饋源朝著通電電極長度的中心移動；

第20A圖圖示了根據本揭露一或多個實施例的電漿源組件的橫截面示意圖；

第20B圖圖示了根據本揭露一或多個實施例的第20A圖的電漿源組件的橫截面示意圖，其中饋源朝著通電電極長度的中心移動；

第21圖圖示了根據本揭露一或多個實施例的電漿源組件的橫截面視圖；

第22A圖圖示了從一端供電的通電電極的功率隨軸向位置變化的曲線圖；

第22B圖圖示了從兩端供電的通電電極的功率隨軸向位置變化的曲線圖；以及

第23A圖至第23C圖圖示了產生的電漿隨著施加至通電電極兩端的功率而變化的示意表示。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

22B:點

22B':點

301:內圍緣

307:分層殼體

350:通電電極

356:剖面

381:第一饋源

475:第一滑動翼

Claims (20)

1. 一種電漿源組件，包含： 一通電電極，具有限定一長度的一第一端及一第二端，並且具有沿著該通電電極的該長度延伸的一細長軸，該通電電極具有一厚度及寬度； 一接地電極，在該通電電極的一第一側上，該接地電極與該通電電極間隔開一距離； 一介電質，在該通電電極的一第二側上，該介電質及該接地電極包圍該通電電極，使得該通電電極懸浮在該介電質內； 一第一微波產生器，透過一第一饋源電耦合至該通電電極的該第一端；以及 一第二微波產生器，透過一第二饋源電耦合至該通電電極的該第二端。
2. 如請求項1所述之電漿源組件，其中該接地電極藉由一第二介電質與該通電電極間隔開。
3. 如請求項1所述之電漿源組件，其中該通電電極為一扁平導體。
4. 如請求項1所述之電漿源組件，其中以下之一或多者：該通電電極之該寬度從該第一端至該第二端變化、從該通電電極至該接地電極的該距離從該第一端至第二端變化、或者從通電電極至該介電質之該外面的一距離從該第一端至該第二端變化。
5. 如請求項4所述之電漿源組件，其中該介電質包含以下中的一或多者：空氣、真空或惰性氣體。
6. 如請求項1所述之電漿源組件，其中該通電電極進一步包含在該第一端的一第一接腳及在該第二端的一第二接腳。
7. 如請求項6所述之電漿源組件，其中該第一饋源及該第二饋源與該通電電極的該軸線成一角度延伸，並且該第一接腳及該第二接腳與該通電電極同軸。
8. 如請求項1所述之電漿源組件，進一步包含沿該通電電極之該長度定位的一第一滑動翼。
9. 如請求項8所述之電漿源組件，其中該第一滑動翼具有一足夠的寬度，使得該滑動翼距該接地電極小於或等於2 mm，並且不與該接地電極接觸。
10. 如請求項9所述之電漿源組件，進一步包含一或多個定位於該第一接腳之一端及該第二接腳之一端的短截線調諧器。
11. 如請求項10所述之電漿源組件，其中該短截線調諧器包含定位於該第一接腳附近的一滑動短路器及位於該第二接腳附近的一滑動短路器。
12. 如請求項1所述之電漿源組件，其中該第一微波產生器及該第二微波產生器在約900 MHz至約930 MHz範圍內或約2.4 GHz至約2.5 GHz範圍內的一頻率下操作。
13. 如請求項10所述之電漿源組件，其中該第一微波產生器及該第二微波產生器以不同的頻率操作。
14. 如請求項1所述之電漿源組件，其中該通電電極至該介電質的該外面的該距離跨該通電電極的該長度變化。
15. 如請求項1所述之電漿源組件，其中該通電電極至該接地電極的該距離跨該通電電極的該長度變化。
16. 如請求項1所述之電漿源組件，其中該通電電極的該厚度或寬度中的一或多者沿該通電電極的該長度變化。
17. 一種氣體分配組件，包含如請求項1所述之電漿源組件。
18. 一種電漿源組件，包含： 一扁平通電電極，具有一第一端及一第二端，並且具有沿著該電漿源組件之一細長軸延伸的一軸，該通電電極具有一寬度； 一接地電極，在該通電電極的一第一側上，該接地電極與該通電電極間隔開，以在該通電電極與該接地電極之間提供一間隙，使得該通電電極懸浮在包含空氣、真空或惰性氣體中的一或多者的一介電質內，該接地電極包括一進氣口； 一介電質，在該通電電極的一第二側上，該介電質及第二介電質包圍該通電電極以防止該通電電極與該接地電極之間的電接觸，該介電質具有沿該電漿源組件的該細長軸延伸的一氣體通道，該進氣口與沿該細長軸延伸的一或多個氣室流體連通，該一或多個氣室透過一或多個氣體導管與該氣體通道流體連通； 一第一微波產生器，透過一第一饋源電耦合至該通電電極的該第一端，該第一微波產生器以一第一頻率操作；以及 一第二微波產生器，透過一第二饋源電耦合至該通電電極的該第二端，該第二微波產生器以一第二頻率操作， 其中該第一頻率及該第二頻率在約900 MHz至約930 MHz的範圍內或在約2.4 GHz至約2.5 GHz的範圍內，並且該第一頻率與該第二頻率不同。
19. 一種提供一電漿的方法，該方法包含以下步驟： 從一第一微波產生器向一通電電極的一第一端提供第一微波功率，以及從一第二微波產生器向該通電電極的一第二端提供第二微波功率，該第一微波功率及該第二微波功率以在約900 MHz至約930 MHz範圍內或在約2.4 GHz至約2.5 GHz範圍內的頻率操作，該通電電極被封裝在一介電質中，其中一接地電極在該通電電極的一第一側上，其中在該通電電極的不同於該第一側的一第二側上，在該介電質附近形成一電漿。一種電漿源組件，包含： 一通電電極，具有限定一長度的一第一端及一第二端，並且具有一沿著該通電電極的該長度延伸的一軸，該通電電極具有一寬度； 一接地電極，在該通電電極的一第一側上，該接地電極與該通電電極間隔開一距離，使得該通電電極懸浮在包含空氣、真空或惰性氣體中的一或多者的一介電質內；以及 一第一餽源，電耦合至該通電電極，及一第二餽源，電耦合至該通電電極，該第一饋源與一第一微波產生器電耦合，該第二饋源與一虛擬負載電耦合。
20. 如請求項19所述之方法，其中該虛擬負載為該第一微波產生器的一匹配終端負載。

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