CN101150910B - 具有可调式电导体的装置及调整可调式电导体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供具有可调式电导体的装置及调整可调式电导体的方法,该装置包括用于半导体制程中的一压力反应室的一种可调式上电极或上线圈,该可调式上电极或上线圈的形状可选择性地被改变,而可调式上电极或上线圈包括两部分,这些部分可选择地由不同的功率或频率所驱动,因此,可调式上电极及上线圈可使压力反应室中的等离子体密度分布可选择地被控制。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造,特别涉及一种用于等离子体密度分布控制的可调式电极及线圈,以控制在真空干式制程装置中的离子密度分布。
背景技术
半导体晶片的均匀性控制日趋重要,特别是应用纳米技术的半导体晶片。若是仅使用目前的半导体制程机台、设备及方法,很难提供更进一步的制程必要条件,来满足蚀刻速率(etch rate)、蚀刻剖面(etch profile)、关键尺寸均匀性(critical dimension uniformity,CDU)、蚀刻选择率(etch selectivity)、蚀刻残留(residue)以及沉积速率(deposition rate)等其它制程技术所要求的均匀度(uniformity)的问题,使用目前的半导体制程机台、设备及方法是无法达到45纳米以下的制程技术、以及300mm(12英寸)以上的晶片的制程必要条件。
举例来说,真空干式制程反应系统(dry process reactor system)被使用在半导体制造中,以完成不同的半导体制程,例如:蚀刻(etching)、化学气相沉积(CVD)或是扩散(diffusion),某些真空干式制程反应系统使用平行板等离子体反应器(parallel-plate plasma reactor),该反应器包括固定的上平板、下平板或上电极、下电极以形成在其之间的一个三维空间,上电极可由一射频产生器驱动以产生或控制在固定的三维空间中(亦即在上、下电极之间)的离子等离子体,其余的真空干式制程反应系统使用感应耦合等离子体离子(inductivelycoupled plasma,ICP)反应器,该反应器包括固定的上线圈、固定的下线圈或电极以及形成于其间的一三维空间,上线圈可由射频产生器驱动以产生或控制在固定的三维空间中(亦即在上、下电极之间)的离子等离子体。
由于上线圈以及上电极被限制位置,故其物理结构无法被调整以控制离子等离子体的密度分布,当半导体晶片的尺寸增加或最小的装置特征减少时,这样的限制导致晶片不均匀的情形更显出严重性。
因此,改善上线圈以及上电极使离子等离子体的密度分配可被控制是必要的。
发明内容
为了改善上述缺点,本发明提供一种可调式电导体,包括一可调式线圈或一可调式电极,该可调式线圈或可调式电极被用于压力反应室中并且可以产生一等离子体,等离子体具有一密度,并且该密度于该压力反应室中的空间中可选择性地被改变。
本发明提供一种装置,包括:一压力反应室,包括一空间;一晶片承载部,设于该压力反应室中,用以承载一半导体晶片或基板;一可调式电导体,设于该压力反应室中且与该晶片承载部隔开,该可调式电导体用以产生一等离子体,该等离子体具有一密度,并且该密度于该压力反应室中的该空间中可选择性地被改变,其中该可调式电导体包括由至少两个极板所形成的一电极,这些极板互相相对移动以改变该电极的形状,这些极板互相独立地由分离电压所驱动;以及一可线性移动的滑动承载总成,该可线性移动的滑动承载总成包括一臂状构件,用以移动这些极板,其中的一极板与另一极板作相对运动。
如上所述的装置,其中该空间被形成于被该晶片承载部所承载的该晶片与该可调式电导体之间,或是该空间被形成于被该晶片承载部所承载的该基板与该可调式电导体之间,且该空间包括至少一维度,该维度可以被调整而改变或是通过调整该可调式电导体的形状而改变。
如上所述的装置,其中该晶片承载部,用以承载一半导体晶片或一基板,该半导体晶片或基板的直径为4英寸或大于4英寸。
本发明还提供一种等离子体密度分布控制的方法,包括以下步骤:将一晶片或一基板置于一压力反应室中,该压力反应室包括一可调式电导体以及一可线性移动的滑动承载总成,其中该可调式电导体包括由至少两个极板所形成的一电极,该可线性移动的滑动承载总成包括一臂状构件,用以移动这些极板,其中的一极板与另一极板作相对运动;以及通过该可线性移动的滑动承载总成的臂状构件调整该可调式电导体的极板,以产生一等离子体,该等离子体具有一密度,且该密度于该压力反应室中的空间中可选择性地被改变。
如上所述的方法,其中该调整该可调式电导体的步骤是调整该可调式电导体的形状以使该晶片或该基板所在的该空间能够被选择性地改变其高度。
如上所述的方法,还包括一施加一电压于该可调式电导体以及该晶片或该基板之间的步骤。
如上所述的方法,其中该可调式电导体被调整为一平面形状、一凹面、一凸面形状或一波浪状,以使该晶片或该基板所在的该空间的高度大致为固定不变。
本发明还提供一种装置,包括:一压力反应室,包括一空间;一晶片承载部,设于该压力反应室中,用以承载一半导体晶片或基板;以及一可调式电导体,设于该压力反应室中且与该晶片承载部隔开,该可调式电导体用以产生一等离子体,该等离子体具有一密度,并且该密度于该压力反应室中的该空间中可选择性地被改变,其中该可调式电导体包括一线圈绕组,该线圈绕组包括至少两个线圈,这些线圈互相相对移动以改变该线圈绕组的至少一维度。
本发明还提供一种装置,包括:一压力反应室,包括一空间;一晶片承载部,设于该压力反应室中,用以承载一半导体晶片或基板;以及一可调式电导体,设于该压力反应室中且与该晶片承载部隔开,该可调式电导体用以产生一等离子体,该等离子体具有一密度,并且该密度于该压力反应室中的该空间中可选择性地被改变,其中该可调式电导体包括至少两个线圈绕组,每个线圈绕组包括至少两个线圈,这些线圈绕组互相独立地由分离电压所驱动,且这些线圈互相相对移动以改变该线圈绕组的至少一维度。
本发明还提供一种等离子体密度分布控制的方法,包括以下步骤:将一晶片或一基板置于一压力反应室中,该压力反应室包括一可调式电导体,其中该可调式电导体包括一线圈绕组,该线圈绕组包括至少两个线圈,这些线圈互相相对移动以改变该线圈绕组的至少一维度;以及调整该可调式电导体的线圈绕组,以产生一等离子体,该等离子体具有一密度,且该密度于该压力反应室中的空间中可选择性地被改变。
为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂,下文特别举出较佳实施例,并配合附图,作详细说明如下。
附图说明
图1为在真空干式制程反应系统中的平行板等离子体反应器的第一实施例的示意图,其中平行板等离子体反应器包括可调式的上电极以提供离子等离子体的分布控制;
图2A为可调式上电极的俯视图;
图2B为图2A中的可调式上电极的侧视图;
图3为图2A及2B中的可调式上电极中的电极的俯视图;
图4为图2A及2B中的可调式上电极中的可线性移动的滑动承载总成的俯视图;
图5A是个别独立控制的可调式上电极的局部侧视图;
图5B为图2A及2B中的可调式上电极的变化的局部侧视图;
图6A-6C为图2A及2B中的可调式上电极的运转状态的侧视图;
图6D为图5B中的可调式上电极的运转状态的侧视图;
图7A-7D显示当上电极以图6A-6D所显示而改变形状时,涵盖晶片的制程表面的三维空间的高度变化关系;
图8A为可调式上电极的另一实施例的俯视图;
图8B为图8A中的可调式上电极的侧视图;
图9为图8A及8B中的可调式上电极中的电极的俯视图;
图10为图8A及8B中的可调式上电极中的可转动的滑动承载总成的平面图;
图11A为图8A中的V形区域的剖面图;
图11B是沿图11A中的剖面线11B-11B的剖面图;
图11C是沿图11A中的剖面线11C-11C的剖面图;
图11D是与图11C相似的剖面图,显示凸轮槽的另一实施例;
图12A-12D为图8A及8B中的可调式上电极的运转状态的侧视图;
图13为应用于真空干式制程反应系统的感应耦合等离子体离子反应器的剖面图,其中感应耦合等离子体离子反应器具有一个或多个线圈绕组以提供等离子体密度分布控制能力;
图14、15、16A-16C以及图17A-17E显示线圈绕组的不同的实施例所提供的等离子体密度分布控制能力。
其中,附图标记说明如下:
100平行板等离子体反应器
110压力反应室
120晶片承载部、下电极
130、230、330上电极
140、440气体入口
150、450涡轮泵浦
160、460射频产生器
240、340电极
240a、340a中心圆盘
240b、240c、340b、340c环状中间盘
240d、340d环状外侧盘
250、350滑动承载部
252中心元件
254臂状构件
254a内侧端
254b外侧端
256、256a-256d、366杆状连接件
258狭长开口
360平板转动装置
362外边缘构件
362a凸缘
364内边缘构件
364a十字形悬臂
370、370’凸轮槽
371止动装置
372凸轮槽从动件
400感应耦合等离子体反应器
410加压压力反应室
420晶片承载部、下线圈
430上线圈
610阵列
510、610a、610b、710、810线圈
510a第一线圈
510b第二线圈
W晶片
S制程表面
ES下表面
P离子等离子体
P1固定点
P2滑动点
SP三维空间
H高度
M、M1、M2致动器
A中心轴
具体实施方式
本发明公开一种可调式的上电极或可调式的上线圈绕组,可用于真空干式制程中的半导体晶片或是其它晶片或基板中,本发明的可调式电极或可调式线圈可用于任何真空干式制程或是其它包含上电极或上线圈的装置,并不限于使用在平行板等离子体反应器(parallel-plate plasma reactor)中。
请参阅图1,图1是真空干式制程反应系统(dry process reactor system)中平行板等离子体反应器100的第一实施例的示意图,平行板等离子体反应器100包括可调式的上电极,用以提供离子等离子体密度的分布控制能力,平行板等离子体反应器100可被用于半导体制造,以完成不同的半导体制程,例如:蚀刻(etching)、化学气相沉积(CVD)或是扩散(diffusion),平行板等离子体反应器100包括一压力反应室110以及一晶片承载部120,压力反应室110可被加热的温度范围,例如:约在20℃至300℃之间,晶片承载部120被设置于压力反应室110中,并可为任意合适形状,例如圆形、椭圆形、方形或其它形状,用以固定一晶片W,其中晶片W包括一制程表面S,该制程表面S的直径介于4至12英寸之间或更大,在某些实施例中,晶片承载部120包括双极性静电吸盘(electrostatic chuck,ESC),此外,晶片承载部120及晶片W如同一固定的下电极般运转,可调式上电极130被设置于压力反应室110中并且位于晶片承载部120及晶片W的上方,等离子体源(反应物)气体可能通过一个或多个的气体入口140被引入压力反应室110中,等离子体源(反应物)气体也可能被用尽,而压力反应室110中的制程气体以及蚀刻副产物会通过涡轮泵浦150被抽出,在某些实施例中,等离子体源(反应物)气体会以5至50,000sccm(标准立方厘米/每分钟)的速率被注入压力反应室110中,而较佳的速率在10至5,000sccm之间,下电极120被接地(未图示),而被射频产生器(RF generator)160驱动的可调式的上电极130可产生或控制在三维空间中的一离子等离子体P中(在本实施例中,三维空间被形成在可调式上电极130的下表面ES与晶片W的制程表面S之间,两者之间的距离为小于3mm至600mm之间),例如,由射频产生器160产生的射频功率的范围在10瓦(watts)至40千瓦之间,并且具有50千赫(KHz)至100百万赫(MHz)的频率。
可调式上电极130的形状可根据需要的半导体制程的制作方法在任何时间(在制程前或在制程期间)做调整,以使离子等离子体密度分布可以与制程设备配合,如小于45纳米的制程技术或是大于12英寸的晶片,调整可调式上电极130的形状提供所需的离子等离子体密度分布于更广的制程适用范围(process window)以及更多的制程控制中。
此外,将可调式上电极的形状由平面调整成非平面,例如:凹面、凸面、波浪状等形状,可使三维空间SP中的离子等离子体密度分布可选择的被调校,同时也可改变其它的制程过程条件,如蚀刻速率(etch rate)、蚀刻剖面(etchprofile)、关键尺寸均匀性(critical dimension uniformity,CDU)、蚀刻选择率(etch selectivity)、蚀刻残留(residue)以及沉积速率(deposition rate),以上可选择性的被改变以应用在涵盖晶片W的制程表面S,由于非平面形状的可调式上电极提供具有一高度H的三维空间(例如,三维空间被形成于可调式上电极130的下表面ES与晶片W的制程表面S之间),且高度H的维度在晶片W的制程表面可以被改变,三维空间SP的不同高度H会相对地改变离子等离子体密度分配,因而改变涵盖晶片W的制程表面S的必要条件,因此制程必要条件中的均匀性可以依照所需的晶片W的制程表面S的宽度被控制。
图2A、2B分别为可调式上电极230的俯视图以及侧视图,可调式上电极230包括一电极240及一可线性移动的滑动承载总成250,电极240由多个同心盘形成,而可线性移动的滑动承载总成250用以移动或定位在相同平面或是不同平面的同心盘,以提供在晶片W的制程表面SP上形成的一个具有不同高度H的三维空间SP。在其它的实施例中,电极可能为正方形、长方形、椭圆形或其它形状,并且用以分割多个同中心或不同中心的盘,而电极会分别地移动到另一个不同的位置的装置中。
请参考图3,多个同心极板由一中心圆盘240a、两个环状中间盘240b、240c以及一环状外侧盘240d所组成,在其它实施例中,其中中心圆盘240a、环状中间盘240b、240c以及环状外侧盘240d可能为其它形状而并不限定于正方形、长方形、椭圆形,在其它实施例中,这些同心极板可能包括多极板,在某些实施例中,至少一中心圆盘240a、环状中间盘240b、240c以及环状外侧盘240d中可能具有一个或多个开口以提供制程气体通过,而此开口的尺寸是可调整的,最佳的开口尺寸是直径小于3mm,而在其它的实施例中,极板可被多个射频或微波产生器发出的不同功率或是频率驱动。
请参阅图4,可线性移动的滑动承载总成250包括一可垂直移动的中心轮毂构件252、至少两个臂状构件254以及多杆状连接件256a-256d(请参阅图3及图5A),该杆状连接件256a-256d连结臂状构件254与同心极板(包括有中心圆盘240a、环状中间盘240b、240c、环状外侧盘240d),该臂状构件254具有内侧端254a,该内侧端254a枢接于中心轮毂构件252以及外侧端254b,该外侧端254b被配置为与设置在压力反应室110中的一固定的上电极支撑结构260(请参阅图2B)互相枢接。
在另一实施例,请参阅图5A的部分剖面图,杆状连接件256a-256c的上部延伸穿过臂状构件254上的狭长开口258(如图4),杆状连接件256a-256c具有较低的端部以固定的方式连接同心极板(中心圆盘240a、环状中间盘240b、240c),P1为其一固定点,而较高的端部以可滑动的方式连接,P2为其一滑动点连接臂状构件254上的狭长开口258,而较高以及较低的杆状连接件256d与臂状构件254以及环状外侧盘240d以固定的方式连接,当臂状构件254向上或向下枢转时,这些杆状连接件256a-256c滑动于臂状构件254的狭长开口258的外侧或内侧,因此,当电极240的形状被调整时,中心圆盘240a、环状中间盘240b、240c会停在与晶片W的上表面S平行处,请参阅图2A、2B、3、4、5A以及6A-6B中的实施例,中心圆盘240a、环状中间盘240b、240c、环状外侧盘240d通过至少一杆状连接件256与一臂状构件254连接,在其它实施例中,至少一极板是被固定的,因此,仅垂直移动的极板会通过杆状连接件与臂状构件连结。
请参阅图2B,可线性移动的滑动承载总成250中的轴向移动的中心轮毂构件252可通过致动器M垂直地沿着中心轴A的方向移动(即上、下移动),例如通过步阶马达来控制线性致动器M,在其它实施例中,气压或液压汽缸或是连续的滑动轨迹点被用来提供该极板在相同或不同的平面上垂直移动或定位。
请参阅图5B及6D,图5B及6D分别为局部及完整的侧视图,是显示图2A及2B中可调式上电极变化示意图,在此一实施例中,滑动承载总成的中心轮毂构件以及臂状构件被致动器M1、M2取代,致动器M1、M2直接驱动杆状连接件256以垂直地上、下移动,环状中间盘240b、240c在不同的平面上,在本实施例中,环状外侧盘240d是被固定的,然而在其它实施例中,环状外侧盘240d可通过致动器而作垂直移动。
臂状构件的中间部分可与设于压力反应室中的一固定的电极支撑结构枢接,因此当中心轮毂构件被致动器垂直移动时,臂状构件的外侧端为自由端而可上、下移动,此连接关系为另一实施例(未图示),另外还有一实施例未图示,即中心轮毂构件可与压力反应室中的一固定的电极支撑结构以及臂状构件的外侧端连接,臂状构件的外侧端被上、下驱动以改变电极的形状。
请参阅图6A至6C,通过驱动致动器M来移动中心轮毂构件252上、下运动,使可线性移动的滑动承载总成250被驱动以调整电极240的形状,由于中心轮毂构件252的上、下移动将中心圆盘240a、环状中间盘240b、240c、环状外侧盘240d抬升或降低,所以,可改变电极240的形状,请参阅图7A-7C,三维空间SP的高度H会改变晶片W的制程表面S的涵盖范围(如晶片的直径是300mm),以提供制程设备中需要的离子等离子体密度分配,另外,电极形状可在任何时间依照所需半导体制程方法来作调整(在制程前或是制程期间),图7A显示当电极240被调整到图6A中的凹面形状SH1时,三维空间SP的高度H如何在涵盖晶片W的制程表面S的容积中的变化,图7B显示当电极240被调整到图6B中的平面形状SH2时,三维空间SP的高度H如何维持在涵盖晶片W的制程表面S的不变的容积,图7C显示当电极240被调整到图6C中的向下的凸面形状SH3时,三维空间SP的高度H如何在涵盖晶片W的制程表面S的容积中变化。
图5B及图6D中可调式电极的致动器M1~M3被驱动在不同的平面中来抬升或降低环状中间盘240b~240d而可改变电极240的形状,在先前的实施例中,改变电极240的形状可使三维空间SP中涵盖晶片W的制程表面S的高度H被改变,图7D显示当电极240被调整到图6D中的波浪状SH4时,三维空间SP的高度H如何在涵盖晶片W的制程表面S的容积中变化。
请参阅图8A以及8B,图8A以及8B公开可调式上电极330的另一实施例,该可调式上电极330包括一电极340以及可转动的滑动承载总成350,该电极340如同先前实施例所述,是由多个同心极板形成,该可转动的滑动承载总成350用以改变电极形状。
请参阅图9,多个同心极板由一个中心圆盘340a、一个环状中间盘340b以及一环状外侧盘340c所组成,在其它实施例中,极板可被多个射频或微波产生器发出的不同功率或是频率驱动。
可转动的滑动承载总成350包括一平板转动装置360、凸轮槽以及从动件安装部(follower arrangement),请参阅图10、11A-11D,该平板转动装置360用以选择地转动一个或多个极板340a、340b、340c,凸轮槽以及从动件安装部(follower arrangement)使极板340a、340b、340c被平板转动装置360驱动做相对转动运动时,可垂直地上、下移动,因此,将极板340a、340b、340c定位时可改变电极340的形状。
请参阅图10,平板转动装置360包括一外边缘构件362以及一内边缘构件364,外边缘构件362用以转动环状中间盘340b,内边缘构件364用以转动中心圆盘340a,外边缘构件362包括至少一凸缘362a,该凸缘362a以滑动的方式收纳杆状连接件366的一端部,其中杆状连接件366以固定的方式连接到环状中间盘340b,内边缘构件364包括至少一十字形悬臂364a,该十字形悬臂364a以滑动的方式收纳杆状连接件366的另一端部,其中杆状连接件366以固定的方式连接到中心圆盘340a,其中,外边缘构件362以及内边缘构件364可选择地被步阶马达(未图示)所转动,然而,转动外边缘构件362以及内边缘构件364的方式并不限于步阶马达。
凸轮槽以及从动件安装部(follower arrangement)连接极板340a、340b、340c,使可调式极板之间产生相对转动运动,造成至少一盘体随着另一盘体的转动方向相对地作垂直的上、下移动,因此,可调式极板可被定位于相同或不同的平面上。
请参阅图11A至图11D,凸轮槽以及从动件安装部(follower arrangement)包括两个或多个等间隔倾斜且成直线状的凸轮槽370以及相对应的多个凸轮槽从动件372,并且凸轮槽370成形于环状中间盘340c以及环状外侧盘340d的内圆周表面,凸轮槽从动件372由中心圆盘340a及环状中间盘340b的外圆周表面凸出,或者在另一实施例中,凸轮槽从动件372成形于环状中间盘340c以及环状外侧盘340d的内圆周表面,而凸轮槽370成形于中心圆盘340a及环状中间盘340b的外圆周表面,请参阅图11D的另一实施例,凸轮槽370’包括多拱形的止动装置371以形成多个分离电极调校装置340。
通过转动外边缘构件362以及内边缘构件364的致动器(无图标)以驱动可转动的滑动承载总成350来调整电极340的形状,请参阅图12A至图12D,外边缘构件362相对应于固定的环状中间盘340c来转动环状中间盘340b,因此,环状中间盘340b相对环状中间盘340c垂直地上、下移动,内边缘构件364相对应于环状中间盘340b以转动中心圆盘340a,因此,中心圆盘340a相对环状中间盘340b垂直地上、下移动,当中心圆盘340a与环状中间盘340b转动时,凸轮槽从动件372会滑动(如图11C)或是以阶梯方式(如图11D)在凸轮槽中移动,中心圆盘340a与环状中间盘340b会依照着转动方向垂直地向上或向下移动,因此,电极340的形状也会跟着转动方向变化,因此,改变涵盖晶片W的制程表面S的三维空间SP的高度H,就可以在三维空间SP中提供一需要的离子等离子体密度分布,以配合制程设备。
可调式电极总成的电极可以由任何适当的电极材料制成,在某些实施例中,电极可由形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)制成或是以任何具有延展性及可塑性的材料制成,而可调式电极设备的滑动承载总成可以由任何适当的材料制成,并不限于金属材料、陶瓷材料或是与电极材料一致的其它材料。
图13为感应耦合等离子体(inductively coupled plasma,ICP)反应器400的剖面示意图,感应耦合等离子体反应器400用于真空干式制程反应系统(dry process reactor system)中,其具有离子等离子体密度分布控制的能力,感应耦合等离子体反应器400包括一加压压力反应室(pressurization reactionchamber)410以及一晶片承载部420,该加压压力反应室410可被加热的温度范围以本实施例来说,约在20℃至300℃之间,晶片承载部420可为任意适合的形状,例如圆形、椭圆形、方形或其它形状并且被设置于加压压力反应室410中以在制程过程中固定晶片W(直径约为4至12英寸之间或更大),在某些实施例中,晶片承载部420包括双极性静电吸盘(electrostatic chuck,ESC),此外,晶片承载部420及晶片W如同一固定下电极般运转,可调式上线圈绕组430被设置在加压压力反应室410中并且位于晶片承载部420及晶片W的上方,等离子体源(反应物)气体可能通过一个或多个的气体入口440被引入加压压力反应室410中,等离子体源(反应物)气体也可能被用尽,而加压压力反应室410中的制程气体以及蚀刻副产物会通过涡轮泵浦450,在某些实施例中,等离子体源(反应物)气体会以5至50,000sccm(标准立方厘米/每分钟)的速率被注入加压压力反应室410中,晶片W及下线圈420被接地,而由射频产生器(RF generator)460驱动的可调式的上线圈绕组430可产生或控制在三维空间SP中的一离子等离子体P,在某些实施例中,由射频产生器460产生的射频功率的范围在10瓦(watts)至50千瓦之间,并且具有50千赫(KHz)至100百万赫(MHz)的频率。
可调式上线圈绕组430大致与可调式上电极相同,因此简单说明,可调式上线圈绕组430的形状可根据需要的半导体制程的制作方法来做调整,以提供在三维空间SP中的涵盖晶片W的制程表面S的离子等离子体密度分配,并使离子等离子体密度分布可配合制程设备。
请参阅图14,本实施例中,可调式上线圈绕组包括一线圈绕组510,该线圈绕组510包括至少一第一线圈510a以及至少一第二线圈510b,其中,第二线圈510b被设置在第一线圈510a之间,而每个第一线圈510a以及第二线圈510b被一分离的射频产生器驱动或是被一具有多个电源输出的射频产生器驱动,在第一线圈510a以及第二线圈510b中的电源可独立地被调整,以提供在加压压力反应室410的三维空间SP中涵盖晶片W的制程表面S中所需要的离子等离子体分布。
请参阅图15,该图为另一实施例,可调式上线圈绕组包括一维或二维阵列610的线圈610a、610b,每个线圈610a、610b被一分离的射频产生器驱动或是被一具有多个电源输出的射频产生器驱动,使线圈610a、610b中的电源可独立地被调整,以提供在加压压力反应室410的三维空间SP中涵盖晶片W的制程表面S中所需要的离子等离子体分配。
请参阅图16A至图16C,这些图公开又一实施例,可调式上线圈绕组430包括一可调式线圈710或可调式线圈的一阵列(一维或二维阵列)(无图标),线圈710可通过拉紧或放松的方式在二维空间中被调整,例如x以及y方向,因此可增加或减少线圈之间的侧向距离,以提供在加压压力反应室410的三维空间SP中涵盖晶片W的制程表面S中所需要的离子等离子体分布,又或者可将线圈以z方向来做调整,利用延伸或压缩线圈的方式来改变线圈的长度,在某些实施例中,一维或二维的线圈阵列被使用,每一尺寸的可调式线圈绕组710都可被一分离的射频产生器驱动或是被一具有多个电源输出的射频产生器驱动,使线圈中的电源可独立地被调整,进而改变在加压压力反应室410的三维空间SP中且分布于晶片W的制程表面S上的所需要的离子等离子体分布。
请参阅图17A至图17E,可调整的上线圈绕组包括一尺寸可调的线圈810(一维或二维阵列的尺寸可调的线圈),其中,线圈810的尺寸可在三维方向中,例如x、y、z方向,借着拉紧或放松线圈810的方式作调整或者是通过延伸或压缩线圈的方式来改变线圈810长度,遍布于三维空间SP的离子等离子体分布可选择性的被改变,因此遍布于晶片W的制程表面S的离子等离子体分配可在加压压力反应室410达到所需要的制程必要条件,在某些实施例中,一维或二维的线圈阵列被使用,每一可调尺寸的线圈都可被一分离的射频产生器驱动或是被一具有多个电源输出的射频产生器驱动,使线圈中的电源可独立地被调整,进而改变在加压压力反应室410的三维空间SP中且分布于晶片W的制程表面S上的所需要的离子等离子体分布。
图14、15中的可调式线圈也可以图17A至图17E的方式,沿着z方向被建构。
可调式线圈总成中的线圈可以由任何适当的线圈材料制成,在某些实施例中,可由形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)制成或是以任何具有延展性及可塑性的材料制成。
本发明的可调式电极以及可调式线圈适用于压力反应室中,使用可调式电极以及可调式线圈的压力反应室是适用于进阶的半导体制程设备,该半导体制程设备不限定于蚀刻速率(etch rate)、蚀刻剖面(etch profile)、关键尺寸均匀性(critical dimension uniformity,CDU)、蚀刻选择率(etch selectivity)、蚀刻残留(residue)以及沉积速率(deposition rate)等制程技术设备。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上,然而并非用以限制本发明,任何所属领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更动与润饰,因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (7)
1.一种具有可调式电导体的装置,包括:
一压力反应室,包括一空间;
一晶片承载部,设于该压力反应室中,用以承载一半导体晶片或基板;
一可调式电导体,设于该压力反应室中且与该晶片承载部隔开,该可调式电导体用以产生一等离子体,该等离子体具有一密度,并且该密度于该压力反应室中的该空间中可选择性地被改变,其中该可调式电导体包括由至少两个极板所形成的一电极,这些极板互相相对移动以改变该电极的形状,这些极板互相独立地由分离电压所驱动;以及
一可线性移动的滑动承载总成,该可线性移动的滑动承载总成包括一臂状构件,用以移动这些极板,其中的一极板与另一极板作相对运动。
2.如权利要求1所述的装置,其中该空间被形成于被该晶片承载部所承载的该晶片与该可调式电导体之间,或是该空间被形成于被该晶片承载部所承载的该基板与该可调式电导体之间,且该空间包括至少一维度,该维度可以被调整而改变或是通过调整该可调式电导体的形状而改变。
3.如权利要求1所述的装置,其中该晶片承载部,用以承载一半导体晶片或一基板,该半导体晶片或基板的直径为4英寸或大于4英寸。
4.一种等离子体密度分布控制的方法,包括以下步骤:
将一晶片或一基板置于一压力反应室中,该压力反应室包括一可调式电导体以及一可线性移动的滑动承载总成,其中该可调式电导体包括由至少两个极板所形成的一电极,该可线性移动的滑动承载总成包括一臂状构件,用以移动这些极板,其中的一极板与另一极板作相对运动;以及
通过该可线性移动的滑动承载总成的臂状构件调整该可调式电导体的极板,以产生一等离子体,该等离子体具有一密度,且该密度于该压力反应室中的空间中可选择性地被改变。
5.如权利要求4所述的方法,其中该调整该可调式电导体的步骤是调整该可调式电导体的形状以使该晶片或该基板所在的该空间能够被选择性地改变其高度。
6.如权利要求4所述的方法,还包括一施加一电压于该可调式电导体以及该晶片或该基板之间的步骤。
7.如权利要求5所述的方法,其中该可调式电导体被调整为一平面形状、一凹面、一凸面形状或一波浪状,以使该晶片或该基板所在的该空间的高度大致为固定不变。
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