TWI527082B - 電漿處理系統 - Google Patents

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TWI527082B
TWI527082B TW103109729A TW103109729A TWI527082B TW I527082 B TWI527082 B TW I527082B TW 103109729 A TW103109729 A TW 103109729A TW 103109729 A TW103109729 A TW 103109729A TW I527082 B TWI527082 B TW I527082B
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梅瑞特 方克
趙建平
陳立
彼得 凡特薩克
野澤俊久
岩尾俊彥
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東京威力科創股份有限公司
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Description

電漿處理系統
本發明涉及半導體處理技術，尤其有關控制處理基板用之處理系統的電漿特性之設備及方法。
〔相關案件交互參照〕
依據37 C.F.R.§ 1.78(a)(4)，本案主張先前於2013年3月14日所共同申請中之臨時申請案第61/785448號的權益及優先權，於此特別將其結合作為參考。
通常，使用由微波或射頻電力所產生之電漿(例如游離氣體)可能難以達成均勻地蝕刻基板。習知的硬體及處理技術可能導致基板各處之離子或電漿密度的不均勻分佈。電漿密度不均勻性可能導致部份基板的不均勻蝕刻或移除。習知電漿源可能依據電漿源相對於基板的位置而在基板各處產生不均勻的電漿密度。一般而言，電漿源的位置係相對於或平行於基板。可惜的是，電漿源可能無法於其表面各處均勻地放射電力以在基板各處產生均勻的電漿密度。這可能是由於無法在電漿源的邊緣均勻放射電力。加大電漿源的尺寸以改善基板各處的電漿密度均勻 性可能不實用或無法實施。因此，任何能改善基板邊緣附近之電漿密度的手段都將是令人期待的。
此揭露內容涉及用以控制在待處理基板的邊緣或周圍附近之電漿密度的電漿處理系統。電漿處理系統可包括一電漿腔室，其可接收基板並利用電漿來處理基板，從而蝕刻基板、摻雜基板、或在基板上沉積膜。
電漿腔室可包括一或更多電力傳輸元件，其可放射電磁能量以使經由氣體遞送系統所遞送之氣體游離。電力傳輸元件其中一者可包括一內腔體，其能傳播可由電源所提供之電磁波。連續縫隙或開口可沿著內腔體，內腔體提供開口，且開口建立起可產生傳播至電漿腔室內之電磁場的交流電位差。連續縫隙可包括介電元件，其可設置成覆蓋至少一部份的連續縫隙或開口。介電元件可配置成使電磁能量或電力信號傳輸至電漿腔室內。由電磁能量所產生之電漿可用以處理基板夾持器上的基板，基板夾持器可設置成鄰接電力傳輸元件或在其附近。在一實施例中，電磁能量可由微波能量源產生，微波能量源可耦合至內腔體。微波能量可傳播通過內腔體，內腔體將微波能量從連續縫隙放射穿過介電元件並進入電漿腔室內。內腔體、連續縫隙、及介電元件的尺寸、形狀、和方位可基於處理基板的製程需求而有所變化。例如，內腔體橫剖面幾何形狀可依據所期望的電漿處理條件而在圓形、長方形、或正方形之間做變化。
在一實施例中，電力傳輸元件可為圍繞電漿處理區域或基板之圓形或圓弧形。以此方式，電磁能量能更均勻地分佈在電漿處理區域周圍。 此圓形配置可使氣體分佈在基板正對面或上方。在其他實施例中，另一電力傳輸元件可位在基板對面或上方，使得這些電力傳輸元件能協同運作以控制基板附近的電漿密度分佈。又，電力傳輸元件幾何形狀不限於圓形或圓弧形結構。在另一實施例中，電力傳輸元件可為延伸橫越電漿腔室之頂部及/或側邊的線形結構。線形電力傳輸元件亦可包括沿著內腔體的至少一側邊之連續縫隙。如同在圓形實施例中，此連續縫隙亦可包括介電元件，介電元件放射電磁能量、並將內腔體與流入電漿腔室內之氣體隔開。
一般而言，較大基板之電漿密度控制可能難以達成。其中之一方法可為將這些電力傳輸元件結合以增強電漿密度分佈的控制。在另一實施例中，電漿腔室可包括能彼此上下堆疊之二或更多圓形或圓弧形電力傳輸元件。這些電力傳輸元件可具有相同直徑，或其中一者可具有較小直徑以改善較靠近基板中央的電漿密度控制。
二或更多線形傳輸元件亦可一起使用以控制電漿腔室中的電漿密度控制。例如，線形電力傳輸元件可彼此平行對齊且可位在基板夾持器對面或上方，以提供比單一線形傳輸元件所能覆蓋之表面區域更大的表面區域各處之電漿密度控制。
100‧‧‧電漿處理腔室
102‧‧‧電漿腔室
104‧‧‧氣體遞送系統
106‧‧‧電源
108‧‧‧真空系統
110‧‧‧細節圖
112‧‧‧電力傳輸元件
114‧‧‧基板夾持器
116‧‧‧O形環密封件
118‧‧‧上側壁
120‧‧‧下側壁
122‧‧‧內腔體
124‧‧‧連續縫隙
126‧‧‧介電元件
200‧‧‧橫剖面圖式
202‧‧‧放大圖
204‧‧‧磁場
206‧‧‧電場
208‧‧‧帶負電表面
210‧‧‧帶正電表面
212‧‧‧電磁場
300‧‧‧橫剖面圖式
302‧‧‧內腔體
304‧‧‧放大圖
400‧‧‧俯視圖例
500‧‧‧橫剖面圖式
502‧‧‧正方形實施例
504‧‧‧內腔體
506‧‧‧中線
508‧‧‧第一長方形實施例
510‧‧‧內腔體
512‧‧‧中線
514‧‧‧第二長方形實施例
520‧‧‧雙縫隙實施例
522‧‧‧內腔體
524‧‧‧連續縫隙
526‧‧‧介電元件
528‧‧‧直線連續縫隙實施例
530‧‧‧鋸齒線實施例
532‧‧‧鋸齒連續縫隙
534‧‧‧狹縫實施例
536‧‧‧長方形縫隙
538‧‧‧孔洞實施例
540‧‧‧圓形縫隙
542‧‧‧第三長方形實施例
544‧‧‧第四長方形實施例
546‧‧‧內腔體
600‧‧‧圖式
602‧‧‧重疊實施例
604‧‧‧重疊距離
606‧‧‧突出距離
608‧‧‧壁距離
610‧‧‧非重疊實施例
612‧‧‧非重疊距離
614‧‧‧突出距離
616‧‧‧橢圓實施例
618‧‧‧突出距離
620‧‧‧重疊距離
622‧‧‧尖角實施例
624‧‧‧尖角重疊距離
626‧‧‧尖角突出距離
628‧‧‧凹部實施例
630‧‧‧凹部重疊距離
632‧‧‧凹部距離
634‧‧‧凹部突出距離
636‧‧‧齊平實施例
638‧‧‧齊平重疊距離
640‧‧‧齊平延伸距離
700‧‧‧範例
702‧‧‧耦合部
704‧‧‧範例
706‧‧‧側耦合部
708‧‧‧側耦合部中線
710‧‧‧中線
712‧‧‧範例
714‧‧‧可變耦合部
716‧‧‧較寬部位
800‧‧‧橫剖面圖式
900‧‧‧橫剖面圖式
902‧‧‧平面電力傳輸元件
904‧‧‧來源補償元件
1000‧‧‧橫剖面圖式
1002‧‧‧電力傳輸元件
1004‧‧‧介電元件
1006‧‧‧內腔體
1100‧‧‧橫剖面圖式
1102、1104、1106‧‧‧電力傳輸元件
1108‧‧‧內腔體
1110‧‧‧介電元件
1200‧‧‧橫剖面圖式
1202‧‧‧水平調整實施例
1204‧‧‧半功率實施例
1206‧‧‧全功率實施例
1208‧‧‧水平調整壁
1210‧‧‧阻件
1212‧‧‧水平移動機構
1214‧‧‧被阻擋的縫隙
1300‧‧‧橫剖面圖式
1304‧‧‧垂直調整壁
1306‧‧‧垂直調整機構
1308‧‧‧阻件
1400‧‧‧橫剖面圖式
1402‧‧‧上部電力傳輸位置實施例
1404‧‧‧下部電力傳輸位置實施例
1406‧‧‧腔室壁
1408‧‧‧上介電元件
1410‧‧‧下介電元件
1412‧‧‧帽蓋介電元件
1414‧‧‧第一垂直距離
1416‧‧‧第二垂直距離
1500‧‧‧圖式
1502‧‧‧緩衝腔體
1504‧‧‧調諧機構
1506‧‧‧緩衝腔體調節組件
1508‧‧‧傳送縫隙
1510‧‧‧調節臂部
包含在本說明書中且構成本說明書一部分之隨附圖式顯示了本發明之實施例，其連同上述之本發明大致敘述及下述之詳細描述用以說明本發明。此外，參考數字的最左邊(一個或多個)位數指示其中該參考數字首次出現之圖示。
圖1係電漿處理系統之代表實施例的圖式，其顯示包括微波電力傳輸元件之電漿腔室之一實施例的示意橫剖面圖式。
圖2係電力傳輸元件的示範性內腔體及連續縫隙之橫剖面圖式、以及電磁能量傳送通過內腔體並從連續縫隙放射的表示圖。
圖3係電力傳輸元件的另一示範性內腔體及連續縫隙之另一橫剖面圖式、以及電磁能量傳送通過內腔體並從連續縫隙放射的表示圖。
圖4係圖1所示之電漿腔室的俯視圖例，其強調放射自電力傳輸元件的電磁能量。
圖5A-5C包括電力傳輸元件及連續縫隙之數個實施例的示意橫剖面圖式。
圖6A及6B包括可覆蓋電力傳輸元件的連續縫隙之介電元件的各種實施例之圖例。
圖7A-7C包括圖1所示之電漿腔室的俯視圖例、以及關於將電源耦合至電力傳輸元件的內腔體之數個實施例。
圖8係用於電漿腔室之示範性電力傳輸元件的三維橫剖面圖式。
圖9係連接至平面電力傳輸元件之圓形電力傳輸元件的三維橫剖面圖式。
圖10係耦合至電漿腔室中的第二圓形電力傳輸元件之第一圓形電力傳輸元件的三維橫剖面圖式。
圖11係電漿腔室中之線形電力傳輸元件的二維橫剖面圖式。
圖12係電力傳輸元件的二維橫剖面圖式，其包含可改變放射自電力傳輸元件之電量的重疊狹縫。
圖13係電力傳輸元件的二維橫剖面圖式，其包含可改變放射自電力傳輸元件之電量的可調整壁。
圖14係電力傳輸元件的二維橫剖面圖式，電力傳輸元件可在位於電漿處理腔室之不同位置的電力傳輸縫隙之間移動。
圖15係電力傳輸元件的三維橫剖面圖式，其包含緩衝腔體、及可均勻改變電力傳輸元件容積的調諧機構。
以下實施方式段落參考附圖以說明與本揭露內容一致的示範實施例。實施方式段落所涉及之「實施例」、「一實施例」、和「示範實施例」等等表示所描述之示範實施例可包括特定的特徵、結構、或特性，但每個示範實施例並不需包括該特定的特徵、結構、或特性。此外，此類用語不必指相同實施例。再者，當描述與一實施例有關之特定特徵、結構、或特性時，影響與其他無論是否有明確敘述之示範實施例有關之此類特徵、結構、或特性皆在本發明所屬相關領域中具有通常技術者的知識範圍內。
於此所述之示範實施例係提供作為示例說明之目的，而非限制性。仍可能有其他實施例，並且在本揭露內容的範圍內可對這些示範實施例做修改。因此，實施方式段落並非意欲限制本揭露內容。相反地，本揭露內容的範圍僅依據下述的申請專利範圍及其等效者而定。
以下示範實施例之實施方式段落將非常完整地揭露本揭露內容的一般性質，從而讓其他人能在不需過度實驗的情況下，藉由運用本發明所 屬相關領域中具有通常技術者的知識，針對各種應用而輕易地修改及/或調整此類示範實施例，而不離開本揭露內容之範圍。因此，基於於此所述之教示及引導，意圖使如此之調整及修改落在示範實施例之意義及其複數等效者的範圍內。應瞭解本文中的措辭或用語是為了描述之目的，而非限制；以使本發明所屬相關領域中具有通常技術者按照本文中的教示而理解本說明書的用語或措辭。
圖1顯示利用電漿腔室102中所產生之電漿(未顯示)來處理基板之電漿處理系統100。可藉由將氣體遞送系統104所提供之氣體離子化、並將該氣體曝露至由微波電源106所提供之電磁能量，而在電漿腔室102中產生電漿。於電漿產生期間，真空系統108亦可在電漿腔室102內維持次大氣壓(sub-atmospheric)的壓力。
電漿產生可藉由施加電磁能量至電中性氣體以導致從氣體分子釋放帶負電的電子(氣體分子由於失去電子而帶正電)而完成。隨著時間經過，電磁能量及氣體內逐漸增加的電子碰撞提高了氣體內游離分子的密度，使得游離分子會受到電漿腔室102內之電位差的影響。例如，電漿腔室102內之電位差能將游離分子導向基板(未顯示)。游離分子(未顯示)可與基板互相作用、或以可移除一部份基板或可沉積在基板上的方式來處理基板。以此方式，可將圖案蝕刻至基板中、或可將膜沉積在基板上。
電漿腔室102各處的電漿密度可能對基板的電漿處理均勻性造成影響。電漿密度可為電漿腔室102內之電漿容積內的離子密度之程度。當電漿密度在基板各處變化時，電漿處理均勻性會受其影響，使得基板中央處有較高電漿密度，而可能導致較基板邊緣處之蝕刻速率更高的蝕刻速率。一 般而言，此製程不均勻性可能為電力傳輸元件設置在圓形基板的的中央附近及/或由於電漿之擴散特性的結果。解決此不均勻性之一方法可為：將電力傳輸元件設置在圓形基板的邊緣附近、或圍繞圓形基板的邊緣。細節圖110繪示此方法在電漿腔室102中之一實施例。
在一實施例中，電漿腔室102可包括電力傳輸元件112，電力傳輸元件112可圍繞基板夾持器114，基板夾持器114可於電漿處理期間支撐基板。電漿產生可發生在電漿腔室102內，電漿腔室102可包括O形環密封件116(供頂蓋板使用，頂蓋板可覆蓋電漿腔室102的頂部、或覆蓋接附至電漿腔室102的頂部之另一腔室)、上側壁118、及下側壁120。在其他實施例中，可改變電漿腔室102封閉體的尺寸及方位，以使基板夾持器114能比圖1所示般更靠近電力傳輸元件112。
電力傳輸元件112可包括內腔體122，內腔體122可耦合至電源106。在圖1的實施例中，電力傳輸元件112形成圍繞電漿處理區域或基板夾持器114的圓形。因此，內腔體122可在電漿處理區域或電漿腔室102封閉體周圍傳播電磁能量(未顯示)。電磁能量可從連續縫隙124傳入電漿腔室102封閉體內，連續縫隙124形成內腔體122與電漿腔室102之間的開口。連續縫隙124可包括將內腔體122與電漿腔室102中的氣體隔開之介電元件126。然而，介電元件126的特性讓電磁能量能從內腔體122傳送到電漿腔室102內。內腔體122、連續縫隙124、及介電元件126將在其餘圖式的描述中更加詳細敘述。
電源106可包括(但不限於)能產生射頻(RF)或微波頻譜中之電磁能量的磁電管。微波頻譜可包括具有波長範圍在1mm與1m之間且頻 率範圍在300MHz與300GHz之間的電磁波。RF頻譜可包括具有波長範圍在1mm與1m之間且頻率範圍在300kHz與300GHz之間的電磁波。如圖2所示，電磁能量可傳播通過內腔體122而產生跨連續縫隙124的交流電位，此交流電位可產生放射至電漿腔室102內的電場(未顯示)。
圖2係電力傳輸元件112的示範性內腔體122及連續縫隙124之橫剖面圖式200。圖式200亦繪示了電磁能量傳送通過內腔體122並從連續縫隙124放射穿過介電元件126的表示圖。連續縫隙124及介電元件126的放大圖202欲說明電磁能量從電力傳輸元件112傳輸至電漿腔室102封閉體內。
圖式200欲顯示包含橫向振盪波(未顯示)中之磁場204及電場206的電磁能量傳播通過內腔體122(例如自圖2頁面向外傳播)的靜態二維表示圖。實質水平磁場虛線204代表當磁場傳播通過內腔體122時的振盪。實質垂直電場實線206代表當電場傳播通過內腔體122時的振盪。
電磁波傳播通過內腔體122可感應跨連續縫隙124的電位差。為方便說明之目的，帶負電表面208可形成在連續縫隙124的上部上，並且帶正電表面210可形成在連續縫隙124的下部上。然而，跨連續縫隙124的電位差亦可隨表面電荷變化與電流變化而振盪。此電位差可產生電磁場212，電磁場212可傳播穿過介電元件126並進入電漿腔室102內。來自電磁場212的能量可使電子自其各別氣體分子分離、並形成可用以處理基板的游離分子(例如：電漿)。
在圖2的實施例中，內腔體122橫剖面係顯示成圓形。然而，在其他實施例中，內腔體的橫剖面幾何形狀在結構及尺寸上可有所變化。舉例而言，內腔體122橫剖面可為正方形或長方形。不論橫剖面幾何形狀為何， 電磁傳播的原理仍可適用，但幾何形狀可能影響在內腔體122內傳播之電磁波和傳送至電漿腔室102內之電磁場212的特性或模式。現將在圖3的描繪中敘述長方形實施例。
圖3係長方形內腔體302及電力傳輸元件112的連續縫隙124之橫剖面圖式300，連同傳送通過內腔體302並從連續縫隙124放射之電磁能量的表示圖。再者，電源106可耦合至內腔體302，並且如磁場線204及電場線206所示般傳播電磁能量。因此，跨連續縫隙124的振盪電位差可產生電磁場212，電磁場212可傳送穿過介電元件126並進入電漿腔室102封閉體內。連續縫隙124及介電元件126的放大圖304意欲說明電磁能量212從電力傳輸元件112傳輸進入電漿腔室102封閉體內。
圖3欲顯示電磁波傳播不限於內腔體的特定幾何形狀。其幾何形狀可為圓形(如圖2所示)、長方形、正方形、或任何其他可包括一或更多連續縫隙124(其提供內腔體302與電漿腔室102封閉體之間的開口)的幾何形狀。以此方式，電力傳輸元件112能實現遍及整個電漿腔室102的電磁能量分佈。圓形電力傳輸元件112僅為一能量分佈實施例，如圖4所示。
圖4係電漿腔室102的俯視圖例400，為了顯示電力傳輸元件112結構相對於基板夾持器114和從介電元件126所放射之電磁能量(例如電磁場212)的目的，故此圖不包括頂板。在此實施例中，電力傳輸結構112可形成在基板夾持器114周圍、或在鄰近基板夾持器114的電漿處理區域周圍。電力傳輸元件112可為圓形或實質圓形(例如：圓弧形或橢圓形)以提供電磁場212，該電磁場212能使導入電漿腔室102內的氣體游離。可在電力傳輸元件112上方、下方、或上方及下方導入氣體。
電磁場212的圖案分佈可由下列模式驅動(但不限於下列模式)：橫向電場模式(TE)、橫向磁場模式(TM)、橫向電磁場模式(TEM)、或混合模式。這些模式係基於與波的傳播方向垂直的平面(例如電場或磁場)而用來分類或識別電磁波的類型。TE波係在傳播方向上不具電場之電磁波。TM波係在傳播方向上不具磁場之電磁波。TEM波係在傳播方向上不具電場或磁場之電磁波。
波亦可依其圖案中的模式類型及數目來分類，例如：TE11或TE10。較低的場強度區域會是電磁場212的較低強度部份之原因，並且由電力傳輸元件112周圍之電磁場212的振盪加以圖示說明(俯視圖)。較低的場強度可由最靠近介電元件126的電磁場212部份來表示，如俯視圖例400所示。雖然圖4之中僅顯示一個模式，但電力傳輸元件112不限於任何模式類型或數目，且um可用以傳播這些模式之中的任一者及相關變化。
在另一實施例中，電力傳輸元件112可為線形或實質線形，使得電力傳輸元件112可設置在基板夾持器114對面或上方而耦合至頂板或代替頂板。這與圖4實施例形成對比(圖4實施例顯示電力傳輸元件圍繞著基板夾持器114)。線形電力傳輸元件(未顯示)包含線形內腔體(未顯示)，線形內腔體可具有下列橫剖面幾何形狀其中之一或多者：圓形、長方形、或正方形。線形電力傳輸元件亦可具有沿著其一表面之連續縫隙(未顯示)，此連續縫隙提供了內腔體與電漿腔室102封閉體之間的開口。介電元件(未顯示)亦可用來覆蓋縫隙，以將內腔體與電漿腔室102封閉體隔開。在一些情況下，圓形和線形電力傳輸元件112可一起使用，以在基板夾持器114上方產生電漿。圓形電力傳輸元件112可圍繞基板夾持器114的邊緣，並且一 或更多線形電力傳輸元件可設置在基板夾持器114上方或對面。線形電力傳輸元件的介電元件係相對或面朝基板夾持器114。以此方式，當兩電力傳輸元件同時使用時，則電漿密度控制解析度可延伸到更大區域。
除了電力傳輸元件的組合以外，電磁場212分佈亦會受內腔體122的設計、連續縫隙124的位置和設計、及介電元件126的設計影響。一些範例係顯示在圖5A-5B。
圖5A-5C包括與內腔體122及連續縫隙124相關之電力傳輸元件112的數個實施例之示意橫剖面圖式500。自電力傳輸元件112所放射之電磁場212的強度可取決於內腔體122的幾何形狀和連續縫隙124的位置及尺寸。內腔體122的幾何形狀會以指定最大強度可位在內腔體122的某些區域之方式來影響傳播電磁波的形狀。因此，連續縫隙124可(但非必須)設置在那些區域附近，以提高由電源106所提供之電磁能量來產生電磁場212的效率。在圖5A及5B中，敘述了可使電磁場212產生效率最佳化的四個實施例，然而申請專利範圍不應受限於這些示例性實施例。例如，連續縫隙124亦可沿著內腔體504或510的中線而設置。在圖5C中，繪示了電力傳輸元件112之縫隙設計的數個實施例。
在圖5A中，正方形實施例502可包括電力傳輸元件112，其包括具有正方形橫剖面幾何形狀之內腔體504。隨著電磁波傳播通過內腔體504，當電磁波更加遠離內腔體504的中線506時，電磁波的電場206可達到更高強度。因此，連續縫隙124與介電元件126可設置在中線506的上方或下方。然而，在其他實施例中，連續縫隙亦可沿著中線506設置。
第一長方形實施例508可包括電力傳輸元件112，其包括具有長方形橫剖面幾何形狀的內腔體510。長方形可被歸類為「長大於寬」或「寬大於高」的物體。隨著電磁波傳播通過內腔體510，當電磁波更加遠離內腔體510的中線512時，電磁波的電場206可改變其強度。因此，連續縫隙124與介電元件126可設置在中線512的上方或下方、或在中線512處。第一長方形實施例508具有位在中線512上方之連續縫隙124，而第二長方形實施例514具有位在中線512下方之連續縫隙124。以此方式，則第二長方形實施例514可利用中線512下方之不同強度的電場206。然而，在其他實施例中，連續縫隙124亦可沿著中線512設置，如圖5B中之中線實施例542、544所示。
在圖5B中，雙縫隙實施例520係上述圖5A之圖示中所描述之單縫隙實施例的變化。在此例中，長方形內腔體522具有第一連續縫隙124及第二連續縫隙524，各連續縫隙提供一個從內腔體522至電漿腔室102的開口，這些開口被其各別介電元件126、526所覆蓋、或者被將第一連續縫隙124及第二連續縫隙524兩者覆蓋之單一介電元件(未顯示)所覆蓋。在此情況下，第一連續縫隙124係位於中線512下方、且第二連續縫隙524係位於中線512上方。
第三長方形實施例542可包括電力傳輸元件112，其包括具有長方形橫剖面幾何形狀的內腔體510。長方形可被歸類為「長大於寬」或「寬大於高」的物體。隨著電磁波傳播通過內腔體510，電磁波的電場206可在內腔體510的中線512附近達到高峰。因此，連續縫隙124與介電元件126可設置在中線512處。在第四長方形實施例544中，內腔體546在長方形腔體的短 邊具有連續縫隙124。在此實施例中，連續縫隙亦沿著中線512對齊，這可與傳播通過內腔體546之波的峰值一致。
內腔體522的尺寸可依電源106的操作頻率範圍及填入內腔體112的介電材料而有所變化。電源106的操作頻率可在300MHz至300GHz之間變化。具有長方形橫剖面的內腔體520高度可在0.8mm至600mm之間變化、寬度可在0.4至300mm之間變化。在另一實施例中，內腔體522可在50mm至200mm之間、以及在20mm至100mm之間變化。在一特定實施例中，當使用操作在約2.45GHz頻率的微波信號時，內腔體522可為約137mm高且約69mm寬。在另一特定實施例中，當使用操作在約2.45GHz頻率的微波信號時，內腔體522可為約96mm高且約27mm寬。
在圓形橫剖面實施例中，鑒於電源106的操作頻率範圍為800MHz至5GHz，充有氣體之內腔體112可具有小於400mm的直徑。在一特定實施例中，當電源106的操作頻率為約2.45GHz時，內腔體112的直徑可為約80mm。
除了內腔體522及連續縫隙124的位置以外，連續縫隙124的設計還可對電磁場212傳播至電漿腔室102內發揮作用。縫隙設計(至少在某種程度上)可依正傳播通過電力傳輸元件112之電磁波的功率、頻率、及模式而有所變化。與圖5A及5B中的其他橫剖面圖式相比之下，圖5C的實施例係從電漿腔室102內部觀看電力傳輸元件之觀點所繪製而成。
在圖5C中，直線連續縫隙實施例528(如圖1所示)可實現大範圍電磁波配置的使用，而不需變更電力傳輸元件112的硬體配置。例如，連續縫隙124可實現如圖4所述之不同波模式的使用，而不需重新配置或變更內 腔體122。然而，在一些情況下，考慮到可用在電漿處理腔室102中激發電漿之電磁波的不同型態，則可變更介電元件126。直線縫隙實施例528之範例係顯示在圖5B之中，直線縫隙之間隙距離可在0.5μm與50mm之間變化；然而在一些實施例中，直線縫隙之間隙距離可小於3mm。
雖然圖1所示之連續縫隙124係一實質直線，惟此連續線不必為直線，並且可在正方形內腔體實施例502或長方形內腔體實施例508、514其中一者之電力傳輸元件112的中線512與其頂部或底部之間做水平及垂直變化。間隙距離亦可應用在如鋸齒線實施例530所示之非直線縫隙。鋸齒線實施例530的間隙距離可如圖5B所示般固定不變，但其不必固定不變且可沿著電力傳輸元件112而變化。以此方式，鋸齒線實施例530的一些部份可具有0.5μm的間隙距離，以及其他部份可具有大於0.5μm的間隙距離。雖然鋸齒連續縫隙532的高峰與低谷間之頻率係顯示為固定不變，但在其他實施例中的高峰和低谷頻率可沿著電力傳輸元件112而改變。變化的間隙距離可實現來自傳播在電力傳輸元件112中之電磁波之電力傳輸的不同強度。例如，相較於具有相對較小間隙距離的區域，較大間隙距離的區域中之電力強度會較高。在一些實施例中，較大和較小間隙距離的頻率會反映在傳播通過電力傳輸元件112的模式中。較大或較小間隙距離會反映模式的位置，使得不同的間隙距離基於模式位置而促進抑制或傳輸電磁能量。同樣地，狹縫實施例534及孔洞實施例538亦可(至少在某種程度上)基於電磁波傳播模式而設置在電力傳輸元件112上。
在狹縫實施例534中，複數長方形縫隙536可設置在電力傳輸元件周圍，以便在電漿處理腔室102中促進電漿產生。長方形縫隙536可設置在 適當位置，以提供一或更多的電磁波模式；因此，長方形縫隙536的數目可不必與模式的數目相配，並且可包括比模式數目更多或更少的長方形縫隙536。然而，在一特定實施例中，長方形縫隙536的數量可與模式數目相配，並且可適當地分佈在電力傳輸元件各處。在圖12及13的描述中，將敘述數個如何自動改變長方形縫隙536的數量而不必更換或替換整個電力傳輸元件112的技術。
除了縫隙的幾何形狀可為實質圓形或橢圓形以外，孔洞實施例538在概念上可類似於狹縫實施例534。圓形縫隙540係顯示在圖5C之中，且孔洞的直徑能以如連續縫隙實施例528中所述之類似方式變化。
內腔體122的另一設計特徵可包括改變內腔體122的波傳播媒體。電磁波可傳播穿過低真空環境、或穿過液體或固體媒體。在低真空實施例中，介電元件126可將內腔體122與電漿腔室102中的處理氣體隔開。然而，傳播媒體亦可為填入或至少實質上填入內腔體122的固體材料。固體媒體會影響電磁波的特性，且亦能防止處理氣體與內腔體122的表面接合或使內腔體122的表面退化。傳播媒體可包括(但不限於)：惰性氣體(例如Ar、N2等等)、石英、液體、或陶瓷材料。固體傳播媒體可設計成與介電元件126接合、或可用以取代介電元件126。接合面可包括氣隙，或介電元件126的表面可實質上與固體傳播媒體的表面齊平。介電元件126也會對電磁場212的傳播造成影響。在一特定實施例中，固體傳播媒體可和介電元件126為連續。在此連續實施例可為形成固體傳播媒體及介電元件126的單一部件。其可與實質齊平實施例形成對比，該齊平實施例中的固體傳播媒體及介電元件可為相同或類似材料或甚至相異材料所製成的二個不同部件。
圖6A-6B包括介電元件126的各種實施例之圖式600，介電元件126可覆蓋電力傳輸元件112之連續縫隙124的至少一部份。介電元件126可用以隔開內腔體122與電漿腔室102中的處理氣體。此隔開可包括在電力傳輸元件112與介電元件126之間產生真空密封(未顯示)。真空密封可包括O形環或其他機械手段，以將介電元件126固定在電力傳輸元件112、並限制內腔體122與電漿腔室102之間的氣體流速。在一些實施例中，介電元件126亦可保護電力傳輸元件112的側壁不受電漿處理期間所使用之反應性氣體影響。亦可將介電元件126製作成適當形狀，以使從連續縫隙124進入電漿腔室102封閉體內之電磁波放射最佳化。介電元件126可由(但不限於)石英、碳化矽、氮化鋁、陶瓷、或聚四氟乙烯所製成。圖6A及6B僅顯示可供使用之形狀的六個範例，但申請專利範圍並不限於這六個範例。
在第一圖例(重疊實施例602)中，一部份介電元件126可延伸至電漿腔室102內，並且與連續縫隙124附近的表面區域重疊。重疊距離604可大於連續縫隙124的間隙距離。重疊距離604可跨越連續縫隙124附近的表面區域延伸多達60mm。在此實施例中，介電元件126的電漿腔室102側可為圓形，其半徑相當於約重疊距離604的一半。此半徑係從連續縫隙124之壁距離608部份的近似中央所測量。在其他實施例中，介電元件的圓形部份可具有橢圓形形狀(未顯示)以代替實質圓形形狀。介電元件126的突出距離606可多達30mm。突出距離606為介電元件自電力傳輸元件112的表面伸入電漿腔室102封閉體內多深的距離。介電元件126的壁距離608可為介電元件能嵌入電力傳輸元件112內的垂直厚度。一般而言，壁距離608可大於連續縫隙124的間隙距離，如重疊實施例602所示。
在重疊實施例602中，突出距離606實質上類似圓形半徑；然而，當突出部的形狀變得較為橢圓形而非圓形時，突出距離606可為較小。在其他實施例中，可縮小重疊距離604直到重疊距離實質上類似連續縫隙124的間隙距離為止，如非重疊實施例610所示。非重疊實施例610可包括突出距離614，其亦可延伸多達30mm。突出部的形狀顯示為圓形，但也可為橢圓形。非重疊距離612可類似於伸入電力傳輸元件112內之介電元件126部份的厚度。
橢圓實施例616可包括與重疊距離620不同的突出距離618，使得介電元件形成橢圓形突出部，而非實質圓形突出部。突出距離618可小於30mm，且重疊距離可小於60mm。突出距離618與重疊距離620之間的差異可造成一實質平面，該實質平面可實質上與電磁場212的傳播垂直。在其他實施例中，該實質平面可較橢圓實施例616所示般更為凹入或凸出。
圖6B中的尖角實施例622可包括尖角突出距離626及尖角重疊距離624。尖角突出距離626可小於30mm，且尖角重疊距離624可小於60mm。尖角實施例622可包括沿著介電元件的全部距離之接連不斷的三角形橫剖面。選擇性地，橫剖面可有間斷，使得類似角錐形狀沿著介電元件126的長度分佈。
凹部實施例628包含介電元件126，介電元件126可包括自介電元件之外表區域凹入的中央區域。在所示例之實施例628中，介電元件的邊緣顯示為90度角的邊緣；然而這些角度可小於50度，或者這些邊緣可具有彎曲或斜面的半徑來取代銳角。因此，凹部重疊距離630、凹部距離632、以及 凹部突出距離634並不必專指在介電元件126之相面對的90度表面之間所做之測量。凹部橫剖面可沿著介電元件126的長度延伸。
凹部實施例628的尺寸可隨應用而有很大的變化。凹部重疊距離630可多達60mm、凹部距離632可至少稍小於規定的凹部重疊距離630、並且凹部突出距離634可小於30mm。
齊平實施例636包含實質上與電力傳輸元件112的外表面齊平之介電元件126。齊平重疊距離638可不包括自介電元件126所在之開口或袋部向外延伸之介電元件126的部份。齊平重疊距離638可小於或等於60mm。齊平延伸距離640包括介電元件126的外表面與連續縫隙124之間的距離。齊平延伸距離640可小於或等於30mm。
圖7A-7C包括圖1所示之電漿腔室102的俯視圖例、以及將電源106耦合至電力傳輸元件112的內腔體122之數個實施例。圖7A-7C亦顯示介電元件126(或連續縫隙124)、基板夾持器114、及電磁場212的相對位置。
電源106(未顯示)可提供電磁能量，該電磁能量可用以產生將處理氣體游離之電磁場212，以形成供基板處理用之電漿。可改變耦合部702的設置、方位、及配置，以促進內腔體122內之電磁能量均勻性。耦合部702可包括將電磁能量引導至內腔體122內之波導。圖7A-7C繪示了關於耦合部702之設置及方位的三個實施例。然而，申請專利範圍可不限於這三個實施例。例如，內腔體122可具有多於一耦合部702，這些耦合部可連接至同一電源106或連接至第二電源(未顯示)。
波導可包括(但不限於)類似內腔體122之橫剖面實施例的長方形或圓形橫剖面幾何形狀。在一些情況下，耦合部702或內腔體122可包括調 諧或減振機構，這些機構使耦合部702處的電磁能量不均勻性降到最低、或使電磁能量在內腔體122內共振。調諧機構(未顯示)可以在進入內腔體122內的入口處、入口前、或入口後調諧電磁能量。調諧機構可包括(但不限於)改變橫剖面的尺寸、或波導或內腔體122的容積之機械機構。調諧機構可用以符合電磁能量之頻率或強度變化。
在圖7A的第一範例700中，耦合部702可垂直或正交於內腔體122，並且可相對於連續縫隙124或相對於包括連續縫隙124的表面。例如，在一圓形橫剖面實施例200中，耦合部702可與連續縫隙124位在相同或類似水平面，如圖7A之俯視圖所示。對於長方形內腔體122橫剖面實施例300，耦合部702可相對於連續縫隙124且與連續縫隙124位在相同水平面、或與包括連續縫隙124的表面垂直。當耦合部702係垂直於圖7A頁面之表面時，則其可(或可不)與連續縫隙124位在相同水平面(未顯示)。然而，在其他長方形實施例中，波導可實質垂直於包括連續縫隙124的水平面(未顯示)。在此情況下，耦合部702將自圖7A的頁面向上延伸。
在如圖7B所示之第二範例704中，側耦合部706係以實質正切的方式連接至內腔體122。與圖7A的實施例相比之下，無法將電磁能量引導至電漿腔室102的中央。相反地，側耦合部706可引導電磁能量偏離中央或沿電漿腔室102中央的切線方向。電力傳輸元件112與側耦合部706之間的切線交點可藉由側耦合部中線708及電力傳輸元件中線710的垂直交點來實現。二交叉線間的角度可為90度(+/- 10度)。側耦合部706可將電磁能量提供在與連續縫隙124相同之實質類似水平面(未顯示)。側耦合部706亦可具有與圖7A中之耦合部702相同類型的橫剖面幾何形狀。
在如圖7C所示之第三範例712中，耦合部的橫剖面幾何形狀在內腔室122附近可較寬、並且在更遠離內腔室122處可較窄或較小。可變耦合部714的較寬部位716可使電磁能量於入口處發出至較寬闊區域各處。藉由發出至較寬闊區域各處，可減輕進入電磁能量的影響，而能使內腔室122各處的溫度熱點或電磁能量不均勻性降低。雖然可變耦合部714係顯示成與連續縫隙124位在相同水平面上，但可變耦合部710耦合至內腔室的角度可變化高達90度而不同於此實施例。當角度為90度時，可變耦合部將指向頁面外部。
圖8-10包括電力傳輸元件112之各種實施例的三維橫剖面圖式。各種實施例的用意在說明電力傳輸元件112可與其他電漿產生系統一起使用以控制電漿腔室102內之電漿密度的一些方法。雖然可單獨使用電力傳輸元件112以產生並控制電漿密度，但其可與其他電漿源組合，並以相輔相成的方式來應對電漿密度問題。圖8-10的用意在提供關於圖1-7描述中所討論之二維圖式的三維表示圖，但不欲給予這些描述限制。
圖8係用於電漿腔室102之示範性電力傳輸元件112的三維橫剖面圖式800。此為單一元件實施例在其單獨使用以便在電漿腔室102中產生電漿時之圓形電力傳輸元件112的可能樣態。內腔體122係顯示為長方形並以環形的方式在電力傳輸元件112周圍延伸。介電元件126覆蓋連續縫隙(圖8之中看不到)，連續縫隙讓電磁場212能傳播至電漿腔室102內。電源106的耦合部702未顯示在圖8中，但耦合部702將呈現在非橫剖面圖式之中。
圖9係經由來源補償元件904耦合至平面電力傳輸元件902之圓形電力傳輸元件112的三維橫剖面圖式900。電力傳輸元件112的耦合部及平面電 力傳輸元件可用雙重的方式來控制電漿密度。舉例而言，電力傳輸元件112可用來影響較靠近電漿腔室102邊緣的電漿密度，而平面電力傳輸元件902可用來影響在電漿腔室102中央附近的電漿密度。相較於各元件本身，此組合可實現電漿腔室102各處之電漿密度更高程度的控制。
在圖9中，平面電力傳輸元件902係顯示為輻射線槽孔天線(RLSATM)，其可直接或經由來源補償元件904而耦合至電力傳輸元件112，來源補償元件904可用以調準及/或補償二來源。該二來源可於製程期間同時使用或分別使用，並依處理基板之製程所需而藉由使電漿密度更為均勻或不均勻以應對電漿密度不均勻性。例如，基板的厚度或組成物可能具有固有的不均勻性，其可於電漿處理期間使用局部化電漿密度差異加以處理或修正。可修改施加至這些來源之電力的強度、頻率、及/或時間，以便在基板上達成最終結果。
平面電力傳輸元件902不限於RLSATM配置或表面波耦合電漿，且可為能與電力傳輸元件112結合使用之任何類型的電漿產生源。舉例而言，平面電力傳輸元件902可包括(但不限於)下列電力耦合模式：DC耦合電漿、感應耦合電漿、電容耦合電漿、或無電極電漿激發。
圖10係第一圓形電力傳輸元件112的三維橫剖面圖式1000，其係耦合至電漿腔室102中的第二圓形電力傳輸元件1002。電力傳輸元件112、1002之組合可用以改善基板處理期間之電漿腔室102各處的電漿密度。在圖10的實施例中，第二電力傳輸元件可具有比第一傳輸元件112小的直徑。此配置可使第二電力傳輸元件1002能控制或影響較靠近位在電漿腔室102中央之基板(未顯示)的電漿密度。然而，在其他實施例中，第二電力傳輸元 件1002的直徑可等於或大於第一電力傳輸元件112。第二電力傳輸元件1002亦可包括具有連續縫隙(未顯示)的內腔體1006，且連續縫隙沿著內腔體1006的內徑。連續縫隙可被介電元件1004所覆蓋。
可針對電漿腔室102中的電漿密度分佈(未顯示)而將第一及第二電力傳輸元件112、1002各別使用或組合使用。例如，第二電力傳輸元件1002可促成基板中央附近的蝕刻速率，而第一電力傳輸元件112可促成基板邊緣附近的相對較高蝕刻速率；反之亦然。圖10的實施例亦可包括第三電力傳輸元件(未顯示)，其可設置在第二電力傳輸元件1002上方。第三傳輸元件可包括(但不限於)如圖9的描述中所述之另一圓形電力傳輸元件112或平面傳輸源902。實際上，非圓形或線形電力傳輸元件亦可與電力傳輸元件整合成一體，如圖11所示。
圖11係電漿腔室102中之一或更多線形電力傳輸元件1102、1104、1106的二維橫剖面圖式1100。線形電力傳輸元件1002可用以傳播電磁能量通過線形內腔體1108，以產生傳播至電漿腔室102內的電場(未顯示)。電場可傳播通過線形介電元件1110，介電元件1110可將線形內腔體1108與電漿腔室中的處理氣體隔開。
線形電力傳輸元件1102可相對於基板夾持器114，且可用以控制基板夾持器114附近的電漿密度分佈。線形內腔體1108之橫剖面可為長方形(如圖所示)、正方形、或圓形。線形內腔體1108可填入氣體、液體、或固體傳播媒體。氣體可包括(但不限於)空氣、氮、氬；且固體媒體可包括(但不限於)石英或陶瓷材料。
與圓形電力傳輸元件112相比，線形電力傳輸元件1102為開放端式，電磁能量於其中線形傳播而非圓形。電磁能量能以TE或TM模式傳播。在一特定TE10之實施例中，線形內腔體1108可為長方形(27mm×96mm)，且連續縫隙沿著其長方形橫剖面的短邊。電磁能量可以約2.45GHz的頻率傳播。另一包括TE11模式波的特定實施例可具有一線形內腔體(未顯示)，其具有圓形橫剖面，且內腔體具有沿著其鄰近電漿腔室102中之電漿處理區域的長度之連續縫隙。此圓形橫剖面可具有約80mm的直徑。
圖12係電力傳輸元件112的二維橫剖面圖式1200，其包含可改變放射自電力傳輸元件之電量的重疊狹縫。在如圖5C所示之長方形縫隙實施例534中，長方形縫隙的數量可依電漿製程的製程條件而改變。因此，可能需要在不替換電力傳輸元件112的情況下，仍能實現縫隙重新配置(長方形或其他形狀)的功能。水平調整實施例1202可為實現自動調整功能的一種方法。自動水平調整能實現改變可提供至電漿處理腔室的電量。圖12亦包括半功率實施例1204縫隙配置的俯視圖及全功率實施例1206縫隙配置的俯視圖，其可藉由水平調整實施例1202而實現。前述實施例並不限於半功率或全功率配置，且可包括橫跨功率頻譜範圍的不同功率實施例。
水平調整實施例1202可包括具有內腔體122之電力傳輸元件，並且在此實施例中具有可鄰近水平調整壁1208的長方形縫隙536，水平調整壁1208可水平移動以覆蓋或曝露部份或整個長方形縫隙536。水平調整壁1208可設置在長方形縫隙536與介電元件126之間，介電元件126可覆蓋一或更多長方形縫隙536、並且將內腔體122及水平調整壁1208與電漿處理腔室102隔開。水平調整壁1208可由金屬、或介電材料、或任何其他能實現電磁波 212進入電漿腔室102之傳輸改變的材料所製成。水平調整壁1208亦可包括¼波長阻件1210作為電性短路，但仍允許水平調整壁1208的移動。水平移動機構1212可用以沿著電力傳輸元件112來回移動水平調整壁1208。水平移動機構1212可為任何機械組件、電性組件、或其組合，其可實現移動所有或所選擇之水平調整壁1208以控制能傳送至電漿腔室102內之徑向或方位角電力。水平可調整壁1208可由介電材料(例如：石英、矽、陶瓷等等)或反射金屬(例如：鋁、鋼等等)所製成。
半功率實施例1204的俯視圖和全功率實施例1206的俯視圖之用意在顯示長方形縫隙536、電力傳輸元件112、及一或更多水平調整壁1208或模式壁的關係。為方便說明前述之壁/縫隙的關係，故未顯示阻件1210及水平移動機構1212。
半功率實施例1204的俯視圖顯示了覆蓋或阻擋一或更多縫隙(例如：被阻擋的縫隙1214)、以及露出一或更多縫隙(例如：長方形縫隙536)。阻擋縫隙(例如：被阻擋的縫隙1214)可減少傳送至電漿腔室102的電量。在此實施例中，當一半縫隙被阻擋時，電力傳輸可為當所有縫隙不被水平調整壁1208(或模式壁)所阻擋時的一半數量。此可藉由移動個別水平調整壁1208來覆蓋所選擇之長方形縫隙536而達成。在其他實施例中，水平調整壁可覆蓋所選擇之各縫隙的一部份、或覆蓋電力傳輸元件112中所有縫隙的一部份。
相比之下，全功率實施例1206的俯視圖顯示了其中所有長方形縫隙536皆完全露出至電漿腔室102的實施例。以此方式，未被阻擋的縫隙(至少在某種程度上)基於傳播電磁波的電力和電力傳輸元件112的未被阻擋縫 隙設計而實現欲傳送之最大電量。在此實施例中，水平移動機構1212已將所有水平調整壁1208移動到防止長方形縫隙536被覆蓋的位置。
在連續縫隙實施例(未顯示)中，可移動水平調整壁而形成與傳播在內腔體122中之電磁波模式一致的長方形縫隙。在其他實施例中，連續縫隙124或長方形縫隙536的垂直間隙距離亦可受到調整，以改變傳輸至電漿腔室102的電力強度。
圖13係包含垂直調整壁1304之電力傳輸元件112的二維橫剖面圖式1300，垂直調整壁1304可藉由改變連續縫隙124或長方形縫隙536(未顯示)的間隙距離而改變放射自電力傳輸元件112的電量。垂直調整壁1304可用以控制能被傳送至電漿腔室102內的徑向或方位角電力。
在此實施例中，可結合垂直調整壁1304以形成電力傳輸元件112之一部份，其可曝露至傳播在內腔體122中之電磁波。連續縫隙124的下部不可移動，而垂直調整壁1304可藉由垂直調整機構1306而移動。垂直移動可藉由機械組件(未顯示)、電性組件(未顯示)、或其組合來實現。例如，機械組件可包括彈簧或橢圓輪，而電性組件可包括能推開或吸引垂直調整壁1304的磁鐵。垂直調整壁1304亦可包括¼波長的阻件1308作為電性短路，而仍容許能垂直移動的間隙。在一實施例中，垂直調整壁1304的垂直移動範圍可在0mm與25mm之間。垂直調整壁1304可由金屬、或介電材料、或任何其他能實現電磁波212進入電漿腔室102內之傳輸改變的材料所製成。垂直調整壁1304可由介電材料(例如：石英、矽、陶瓷等等)或反射金屬(例如：鋁、鋼等等)所製成。
圖14係電力傳輸元件112的二維橫剖面圖式1400，電力傳輸元件112可在上部電力傳輸位置實施例1402與下部電力傳輸位置實施例1404之間移動。在圖14的實施例中，腔室壁1406可在垂直方向上移動，以使基板夾持器的位置能相對於電力進入電漿腔室102的入口處(例如：連續縫隙124、長方形縫隙536等等)而改變。在另一實施例中，電力傳輸元件112可在垂直方向上移動，以使基板夾持器114的位置能相對於電力進入電漿腔室102的入口處(例如：連續縫隙124、長方形縫隙536等等)而改變。在又另一實施例中，腔室壁1406或電力傳輸元件112的垂直移動可在電力進入腔室的二或更多入口處之間做變化。例如，腔室壁1406可具有四介電元件來取代此二介電元件(例如：上介電元件1408、下介電元件1410)。
在上部電力傳輸位置實施例1402中，電力傳輸元件112可包括帽蓋介電元件1412，其可鄰接上介電元件1408。帽蓋介電元件1412或上介電元件能將內腔體122與電漿處理腔室隔開，並且實現上部電力傳輸位置實施例1402與下部電力傳輸位置實施例1404之間的移動，而不破壞內腔體122與電漿腔室102之間的真空隔離。在此實施例中，帽蓋介電元件1412可設置在上介電元件1408與連續縫隙124(或長方形縫隙536等等)之間。帽蓋介電元件1412可由任何能實現電磁場212進入電漿腔室內之傳播的介電材料所製成。此介電材料可包括(但不限於)石英或陶瓷。
上部電力傳輸位置實施例1402包含介於連續縫隙124與基板夾持器114之間的第一垂直距離1414。在此圖14的實施例中，基板夾持器114可與腔室壁1406一起移動，如腔室壁1406底部之朝上箭號所示。因此，當轉變至下部電力傳輸位置實施例1404時，第一垂直距離1414會減小。第一垂直 距離1414改變之一實施態樣會是對由電力傳輸元件112所傳送之電磁場212(未顯示)之能量分佈的影響。此改變可能對鄰近基板夾持器114的電漿密度均勻性或其他電漿特性造成影響。上部電力傳輸實施例1402與下部傳輸實施例1404之間的轉變可藉由在垂直方向上移動電漿腔室102、或(在其他實施例中)在垂直方向上移動電力傳輸元件122之機械組件來實現。
在下部電力傳輸位置實施例1404中，帽蓋介電元件1412係設置在連續縫隙124(或長方形縫隙536等等)與下介電元件1410之間。在此位置時，基板夾持器114會位於第二垂直距離1416，第二垂直距離1416小於第一垂直距離1414。垂直距離的改變可用以應對不同的電力條件，這些電力條件可用以處理相同電漿腔室102內之不同類型的基板或不同類型的電漿製程。
圖15係電力傳輸元件112之橫剖面的三維圖式1500，電力傳輸元件112包含緩衝腔體1502及調諧機構1504，調諧機構1504可均勻地改變電力傳輸元件的容積。緩衝腔體1502可用以平穩由可連接至電漿源106(未顯示)之電力耦合部702所提供的輸入電力之任何變化或波動。緩衝腔體1502可藉由類似電力傳輸元件112的幾何形狀而用以均勻地傳送電力。在圖15的實施例中，緩衝腔體1502及電力傳輸元件的橫剖面幾何形狀實質上相類似(例如：長方形)；但在其他實施例中，此二元件間的橫剖面幾何形狀可不相同(例如：圓形、正方形等等)。緩衝腔體1502亦可包括緩衝腔體調節組件1506以調諧輸入電磁能量(例如功率)，此電磁能量可傳送至電力傳輸元件112。
在一實施例中，輸入電磁能量可由電漿電源106提供至緩衝腔體1502。電磁能量可繞著或沿著緩衝腔體1502傳播。可利用緩衝腔體調節組件1506而在緩衝腔體1502內調諧電磁能量。然後，可經由介於緩衝腔體1502與電力傳輸元件112之間的傳送縫隙1508或開口而將電磁能量傳送至電力傳輸元件112。在一特定實施例中，傳送縫隙1508可包括傳送介電元件(未顯示)，其係與電力傳輸元件112及緩衝腔體1502呈流體連通。調諧機構1504可調諧電磁能量，而此電磁能量可用以產生連續縫隙124(或長方形縫隙536)中的電位差(例如：帶負電表面及帶正電表面210)，其可產生經由介電元件126而傳播至電漿腔室102內的電磁場212(未顯示)。
在圖15的實施例中，緩衝腔體1502的圓形幾何形狀或結構可覆蓋在電力傳輸元件112的圓形幾何形狀或結構上方。然而，在其他實施例中，緩衝腔體1502可位在電力傳輸元件112下方或鄰近電力傳輸元件112。在此實施例中，平面電力傳輸元件902係設置在基板夾持器114上方。平面電力傳輸元件902可不存在其他實施例之中。
調諧機構1504可形成為內腔體122的一部份，以使調諧機構1504可均勻地改變內腔體122的容積。在圖15的實施例中，調諧機構1504可形成長方形內腔體122的一邊，並且可藉由在垂直方向上朝向或背向緩衝腔體1502移動而改變內腔體容積。可藉由在垂直方向上移動調節臂部1510之機械或電性組件(未顯示)來移動調諧機構15404。
在另一實施例中，調諧機構1504可包括內腔體122的垂直邊，其可水平移動以改變內腔體1502的容積。
應瞭解到實施方式段落(而非摘要段落)係欲用以解譯申請專利範圍。摘要段落可提出一或更多(但非全部)本揭露內容之示範實施例，且因此不欲使摘要段落以任何方式限制本揭露內容及隨附申請專利範圍。
雖然本揭露內容已藉由其一或更多實施例描述而加以說明，且雖然這些實施例已相當詳細地加以敘述，但不欲使其侷限或以任何方式限制隨附申請專利範圍在這些詳細內容。額外的優點及修改對於本領域中具有通常技術者將是顯而易見的。本發明因其更廣泛實施態樣而不限於這些具體細節(所顯示及所敘述之代表性設備與方法、和示例性範例)。因此，在不離開此廣義發明概念範圍的情況下，可對這些細節進行變更。
100‧‧‧電漿處理腔室
102‧‧‧電漿腔室
104‧‧‧氣體遞送系統
106‧‧‧電源
108‧‧‧真空系統
110‧‧‧細節圖
112‧‧‧電力傳輸元件
114‧‧‧基板夾持器
116‧‧‧O形環密封件
118‧‧‧上側壁
120‧‧‧下側壁
122‧‧‧內腔體
124‧‧‧連續縫隙
126‧‧‧介電元件

Claims (37)

  1. 一種電漿處理系統，包含：一電力傳輸元件，包含：一內腔體，用以傳播電磁波；一連續縫隙，沿著該電力傳輸元件的一邊，該連續縫隙形成該內腔體與該電力傳輸元件的外表面之間的開口；一電源，可提供電力信號至該電力傳輸元件，而使該系統能在該電力傳輸元件附近及外側產生電漿；一介電元件，設置成覆蓋該連續縫隙的至少一部份、並傳送該電力信號的至少一部份通過該開口；及一電漿處理區域，鄰近該電力傳輸元件，並可支撐半導體基板。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理系統，其中該連續縫隙包含不大於3mm的間隙距離。
  3. 如申請專利範圍第1項之電漿處理系統，其中該連續縫隙包含至少0.5μm且不大於50mm的間隙距離。
  4. 如申請專利範圍第1項之電漿處理系統，其中該連續縫隙係沿著該電力傳輸元件之該一邊的中線排列成一直線，或者該連續縫隙係排列成偏離該電力傳輸元件之該一邊的中線。
  5. 如申請專利範圍第1項之電漿處理系統，其中該連續縫隙係以非直線的方式沿著該電力傳輸元件之該一邊的中線而設置。
  6. 如申請專利範圍第5項之電漿處理系統，其中該連續縫隙包含沿著該電力傳輸元件的至少一部份而變化之間隙距離。
  7. 如申請專利範圍第1項之電漿處理系統，其中該連續縫隙係以非直線的方式沿著偏離該電力傳輸元件之至少該一邊的中線之直線而設置。
  8. 如申請專利範圍第1項之電漿處理系統，其中該介電元件包含：一第一部份，與該連續縫隙鄰接且實質上齊平；一第二部份，相對於該第一部份，且包含一凹部特徵部或一凸部特徵部。
  9. 如申請專利範圍第8項之電漿處理系統，其中該介電元件係由下列至少一者所組成：石英、碳化矽、氮化鋁、陶瓷、或聚四氟乙烯。
  10. 如申請專利範圍第1項之電漿處理系統，其中該電力傳輸元件包含一圓形電力傳輸元件，該圓形電力傳輸元件具有包含下列幾何形狀其中之一或多者的橫剖面：圓形、長方形、或正方形；且該圓形電力傳輸元件包含夠大的內徑，以容納包含直徑高達450mm的基板。
  11. 如申請專利範圍第10項之電漿處理系統，該系統更包含設置在該圓形電力傳輸元件之內徑的至少一部份上方之平面電源，該平面電源係配置以接收用來產生該電力傳輸元件外側之該電漿的平面源電力信號。
  12. 如申請專利範圍第1項之電漿處理系統，其中該電力傳輸元件包含一線形元件，該線形元件具有包含下列幾何形狀其中之一或多者的橫剖面：圓形、長方形、或正方形。
  13. 如申請專利範圍第1項之電漿處理系統，其中該電力傳輸元件包含一第一電力傳輸元件，且該介電元件包含一第一介電元件，且該電力信號包含一第一電力信號，且該系統更包含：一第二電力傳輸元件，設置在該第一電力傳輸元件上方、下方、或附近，該第二電力傳輸元件係配置以接收第二電力信號，且包含沿著該第二電力傳輸元件的至少一邊之連續縫隙；及一第二介電元件，設置成覆蓋該第二電力傳輸元件之該連續縫隙的至少一部份，並且係配置成將所接收之該第二電力信號的至少一部份傳送通過該第二電力傳輸元件之該連續縫隙。
  14. 如申請專利範圍第1項之電漿處理系統，其中該電力傳輸元件包含實質上圍繞在該電漿處理區域的周圍之長方形波導腔體。
  15. 如申請專利範圍第14項之電漿處理系統，其中該長方形波導腔體包含長度相似的二長邊和長度相似的二短邊。
  16. 如申請專利範圍第15項之電漿處理系統，其中該開口係接近該長方形波導腔體之該等短邊其中一者的中線、或接近該長方形波導腔體之該等長邊其中一者的中線。
  17. 如申請專利範圍第15項之電漿處理系統，其中該開口係接近該長方形波導腔體之該等短邊其中一者與該長方形波導腔體之該等長邊其中一者的交點。
  18. 如申請專利範圍第14項之電漿處理系統，其中該電力傳輸元件包含對於該長方形波導腔體之電力饋送部，該電力饋送部實質上垂直於該連續縫隙。
  19. 如申請專利範圍第1項之電漿處理系統，更包含：一緩衝腔體，設置在該電力傳輸元件與該電源之間，該緩衝腔體包含：一電力耦合部，連接至該電源；一緩衝內腔體，用以傳播接收自該電力耦合部的電磁能量，該緩衝腔體實質上平行於該電力傳輸元件的該內腔體，並且沿著至少大部份的該電力傳輸元件延伸；一傳輸耦合部，將該電磁能量從該緩衝腔體傳送至該電力傳輸元件的該內腔體，該傳輸耦合部實質上平行於該電力傳輸元件的該內腔體，並且沿著至少大部份的該緩衝腔體延伸。
  20. 如申請專利範圍第19項之電漿處理系統，其中該傳輸耦合部包含該緩衝內腔體與該內腔體之間的開口。
  21. 如申請專利範圍第19項之電漿處理系統，其中該電力傳輸元件及該緩衝腔體以實質環形的方式圍繞該電漿處理區域。
  22. 如申請專利範圍第19項之電漿處理系統，其中該內腔體包含長方形橫剖面，且該緩衝內腔體包含長方形橫剖面。
  23. 如申請專利範圍第19項之電漿處理系統，其中該緩衝腔體包含用於由該電源所提供的該電磁能量之調諧機構。
  24. 一種電漿處理系統，包含：一電力傳輸元件，包含沿著該電力傳輸元件的一邊之一個以上的開口； 一電源，可提供電力信號至該電力傳輸元件，而使該系統產生電漿；及一介電元件，設置成覆蓋該電力傳輸元件中之該一個以上的開口之每一者，並且係配置成將所接收之該電力信號的至少一部份傳送通過該一個以上的開口。
  25. 如申請專利範圍第24項之電漿處理系統，其中該一個以上的開口係沿著一偏移線而設置，該偏移線係偏離該電力傳輸元件之該一邊的中線之上方或下方。
  26. 如申請專利範圍第24項之電漿處理系統，其中該一個以上的開口係沿著該電力傳輸元件之該一邊的中線而設置。
  27. 如申請專利範圍第26項之電漿處理系統，其中該一個以上的開口包含一縫隙，該縫隙與該中線呈小於90度且大於0度的角度。
  28. 如申請專利範圍第24項之電漿處理系統，其中該電力信號包含介於300MHz與300GHz之間的頻率。
  29. 如申請專利範圍第24項之電漿處理系統，其中該電力傳輸元件包含實質中空圓形元件，該中空圓形元件包含圓形橫剖面、長方形橫剖面、或正方形橫剖面。
  30. 如申請專利範圍第24項之電漿處理系統，其中該電力傳輸元件包含一內腔體，以便將電磁波傳播至該一或更多開口附近，該系統更包含：一模式壁組件，設置在該一或更多開口與該介電元件之間，該模式壁組件包含：一或更多壁部，可覆蓋該等開口的至少一部份； 一壁部移動機構，可移動該等壁部，以利用該等壁部來覆蓋或不覆蓋該等開口。
  31. 如申請專利範圍第30項之電漿處理系統，其中該電力傳輸元件包含該內腔體的可移動式壁部，可移動該可移動式壁部來改變該一或更多開口的間隙距離。
  32. 如申請專利範圍第31項之電漿處理系統，其中該間隙距離可在0mm與25mm之間變化。
  33. 如申請專利範圍第24項之電漿處理系統，其中該電力傳輸元件包含實質中空線形元件，該中空線形元件包含圓形橫剖面、長方形橫剖面、或正方形橫剖面。
  34. 一種電漿處理系統，包含：一電力傳輸元件，包含沿著該電力傳輸元件的至少一邊之二或更多連續開口，該二或更多連續開口實質上互相平行，且偏離該電力傳輸元件之該一邊的中線；一電源，可提供電力信號至該電力傳輸元件，而使該系統產生電漿；及一介電元件，設置成覆蓋該等連續開口的至少一部份，並且係配置成將所接收之該電力信號的至少一部份傳送通過該一個以上的開口該等連續開口。
  35. 一種電漿處理系統，包含：一腔室壁，圍繞電漿處理區域，該腔室壁包含： 第一及第二開口區域，沿著一電力傳輸元件的至少一邊，該二或更多開口區域實質上互相平行；一或更多介電元件，覆蓋該等開口；該電力傳輸元件，包含：一內腔體，用以傳播電磁能量；一傳輸元件，用以將該電磁能量從該內腔體傳播至該一或更多開口區域其中一者；一移動機構，可移動該電力傳輸元件或該腔室壁，以便將該傳輸元件置於該第一開口區域或該第二開口區域附近；一電源，可提供電力信號至該電力傳輸元件，而使該系統產生電漿；及一基板夾持器，鄰近該電漿處理區域。
  36. 如申請專利範圍第35項之電漿處理系統，其中該傳輸元件鄰近該第一開口區域，該電磁能量可從該第一開口區域傳送至該電漿處理區域中。
  37. 如申請專利範圍第35項之電漿處理系統，其中該傳輸元件包含該內腔體中的開口或間隙，該開口或間隙沿著該內腔體的一邊的至少大部份延伸，該開口或間隙提供該內腔體與該電漿處理區域之間的電性連通。
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