CN101170052A

CN101170052A - 等离子蚀刻工艺的控制装置

Info

Publication number: CN101170052A
Application number: CNA2007101456878A
Authority: CN
Inventors: 张世明; 吕启纶
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2027-09-13
Also published as: CN101170052B; US20080102538A1; US20080100214A1; US7897008B2; US8282850B2; US20130014897A1; US8888948B2; US20080099439A1; US7883601B2

Abstract

一种等离子蚀刻工艺的控制装置，包含能够改变等离子流动通道的尺寸、改变流经等离子流动通道的等离子的速度或改变流经等离子流动通道的等离子浓度的控制结构，或者是上述控制结构的组合。该等离子蚀刻工艺的控制装置，包含一等离子控制结构，其中该等离子控制结构定义出一等离子流动通道，并且能够选择性地改变该等离子流动通道的尺寸。本发明在等离子蚀刻工艺中，利用控制流往晶圆的等离子流的大小、速度、浓度或其组合，来产生理想的晶圆蚀刻结果，从而更加适于实用。

Description

等离子蚀刻工艺的控制装置

技术领域

本发明涉及一种半导体的工艺，特别是涉及一种利用等离子蚀刻物件时所使用的控制装置及方法。

背景技术

在集成电路制造技术中，一般在透过光罩曝光光刻胶之前，会在半导体晶圆的表面上施加一光刻胶层。接着，执行曝光后烘烤工艺及显影工艺以形成具有多个孔洞的图案化光刻胶层。当利用制造规格验证了上述的光刻胶层后，利用上述的孔洞，蚀刻暴露出来的部分晶圆。在晶圆蚀刻完成后，则将光刻胶层加以移除。

干蚀刻工艺是用来移除晶圆透过光刻胶层的孔洞所暴露出的部分的技术之一。而干蚀刻技术其中之一代表例便是为人所知的等离子蚀刻工艺。等离子蚀刻工艺常被用来做为较佳的蚀刻技术，因为其作业速度通常会较快，具有较佳的选择性，以及较他种蚀刻技术少的辐射现象。等离子蚀刻工艺亦为一种非等向性蚀刻技术，并且一般可以下列步骤做为其特征：1)从一种相对惰性的分子气体中产生反应物质；2)将反应物质扩散至晶圆表面或其他物件；3)吸附晶圆表面上的物质；4)经由反应物质及晶圆表面之间所产生的化学反应产出一活性副产物；5)释放副产物；6)移除被释放出的物质。简言之，等离子(其定义为部分离子化的气体，由离子、电子及中性物质所组成)会被运送至晶圆表面或其他目标，并与晶圆表面或该目标产生反应。在此种反应中会产生一副产物，借由移除该副产物可产生蚀刻晶圆表面的作用。等离子蚀刻常被用在定义细线(fine-line)图样、形貌(topography)上的选择性处理、平坦化处理及光刻胶移除作业。

等离子蚀刻工艺的一种控制方法是等离子流分布法。举例而言，在现有的等离子蚀刻室中，会将一单筛网过滤器设置在等离子来源及等离子蚀刻的目标晶圆之间。此种筛网过滤器一般会具有多个彼此间隔，且形状及尺寸一致的孔洞。等离子会被均匀地分布在整个晶圆表面。某些等离子过滤器会被设计成具有多个不同尺寸、形状及密度的孔洞以非均匀性地控制等离子的分布，在此种作法之下会使用到不同的过滤器并导致不同的蚀刻外形。举例而言，为了达到径向(radial)总体关键尺寸均匀度(globalcritical dimension uniformity，GCDU)错误补偿，筛网过滤器的组成会具有围绕着一较大中央孔洞放射状地间隔的孔洞。以边对边(side-side)总体关键尺寸均匀度错误补偿而言，会使用具有一中央孔洞的筛网过滤器，其中此中央孔洞的大小与全部相匹配，除了一系列以放射状相间隔的孔洞之外。放射状相间隔的孔洞的直径会较其他筛网过滤器孔洞的直径来得大。

因为现有的筛网过滤器较为容易制造，所以为了能够执行各种不同的等离子蚀刻应用，会制造多个具有不同孔洞组态(尺寸、形状及密度)的筛网过滤器。尽管这些过滤器具有多项优点，但对于等离子流控制的弹性仍然有改进的需要。也就是说，为了要决定现有筛网过滤器最佳的孔洞组态，常会使用尝试错误法(trial-and-error approach)来达到此一目的。再者，由于孔洞的大小都是固定的，所以若在某些特定的工艺中需要改变等离子流的分布状况时，就必须更换筛网过滤器。

因此，虽然现存技术在一般状况的下足以达到预期的作用，但仍然无法满足全方位的要求。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的等离子控制的方法与装置存在的缺陷，而提供一种新的等离子蚀刻工艺的控制装置，所要解决的技术问题是使其在等离子蚀刻工艺中，利用控制流往晶圆的等离子流的大小、速度、浓度或其组合，来产生理想的晶圆蚀刻结果，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本发明提出的一种等离子蚀刻工艺的控制装置，其包含一等离子控制结构，其中该等离子控制结构定义出一等离子流动通道，并且能够选择性地改变该等离子流动通道的尺寸。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的装置，其中所述的装置包含具有该等离子控制结构的一等离子过滤器，其中该等离子控制结构包含能够支援相对运动的一第一等离子过滤器部件以及一第二等离子过滤器部件，该第一等离子过滤器部件具有定义出该等离子流动通道的一部分的一第一部分，以及该第二等离子过滤器部件具有定义出该等离子流动通道的另一部分的一第二部分，该第一等离子过滤器部件与该第二等离子过滤器部件的相对运动能够使该第一部分及与该第二部分使该等离子流动通道的实体尺寸产生变化。

前述的装置，其中所述的第一部分为一第一孔洞以及该第二部分为一第二孔洞。

前述的装置，其更包含一第三等离子过滤器部件，其中该第三等离子过滤器部件具有定义出该等离子流动通道的一又一部件的一第三部分，并且该第三部分为一第三孔洞。

前述的装置，其中所述的第三孔洞具有与该第一孔洞及该第二孔洞至少其中之一不同的形状。

前述的装置，其中所述的等离子控制结构被设定用以限制该第一等离子过滤器部件与该第二等离子过滤器部件的相对运动，以维持通过该第一孔洞及该第二孔洞的一视线(line of sight)。

前述的装置，其中所述的第二等离子过滤器部件能够相对于该第一等离子过滤器部件进行旋转运动，以使该等离子流动通道的实体尺寸产生变化。

前述的装置，其中所述的第二等离子过滤器部件能够相对于该第一等离子过滤器部件进行直线移位，以使该等离子流动通道的实体尺寸产生变化。

前述的装置，其更包含一致动器部分，被设定用以执行该第一等离子过滤器部件及该第二等离子过滤器部件的相对位置的变化，以动态地改变该等离子流动通道的实体尺寸。

前述的装置，其中所述的等离子控制结构更包含能够支援该等离子流动通道的相对运动的一闸门，并且与该闸门耦接的一致动器被设定用以选择性地移动该闸门，以使该等离子流动通道的实体尺寸产生变化。

前述的装置，其中所述的等离子控制结构定义出多个进一步等离子流动通道以及多个进一步闸门，每一该些进一步闸门分别能够支援各个进一步等离子流动通道的相对运动，并有多个进一步致动器会分别连接至该些进一步闸门其中之一，以使该些进一步闸门产生能够分别改变该些进一步等离子流动通道的实体尺寸的运动。

前述的装置，其中所述的等离子控制结构能够改变流过该等离子流动通道的一等离子的一部分的速度。

前述的装置，其中所述的等离子包含多个带电物质及多个中性物质，而该等离子的该部分则包含该些带电物质，并且其中该等离子控制结构被设定用以在不影响该些中性物质的速度的情况下，改变该些带电物质的速度。

前述的装置，其中所述等离子控制结构定义出多个等离子流动通道，并且能够独立地改变流过该些等离子流动通道的等离子的一部分，在分别流过该些等离子流动通道时个别的速度。

前述的装置，其中所述的等离子控制结构为每一该些等离子流动通道配置一第一电极、一第二电极以及一电压源，并有一控制器能够独立地控制每一该些电压源，以分别于每一成对的该第一电极及该第二电极之间产生电压。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为了达到上述目的，在实施等离子蚀刻工艺的真空反应室中，于等离子源与晶圆之间会使用一等离子流控制结构，其中此等离子流控制结构的特性在于能够改变等离子流动通道的尺寸、能够改变流经等离子流动通道的等离子的速度或能够改变流经等离子流动通道的等离子的浓度，或其组合。

经由上述可知，本发明一种等离子蚀刻工艺的控制装置，包含能够改变等离子流动通道的尺寸、改变流经等离子流动通道的等离子的速度或改变流经等离子流动通道的等离子浓度的控制结构，或者是上述的控制结构的组合。

借由上述技术方案，本发明等离子蚀刻工艺的控制装置至少具有下列优点：本发明等离子蚀刻工艺的控制装置，在等离子蚀刻工艺中利用控制流往晶圆的等离子流的大小、速度、浓度或其组合，来产生理想的晶圆蚀刻结果，从而更加适于实用。

本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在装置或功能上皆有较大的改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的等离子控制的方法与装置具有增进的突出功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为一等离子蚀刻系统的示意图。

图2为一过滤器组件的一部分的爆炸图，其中此过滤器组件为图1所示的等离子蚀刻系统的零件。

图3及图4为图2所示的过滤器组件及一定位组件的示意图。

图5及图7为图2所示的过滤器组件在不同作业位置时的俯视图。

图8为另一过滤器组件的爆炸图，其中此另一过滤器组件为除图1及图2所示的过滤器组件之外可供选用的实施例。

图9为再一过滤器组件的爆炸图，其中此再一过滤器组件为除图1及图2所示的过滤器组件之外可供选用的实施例。

图10为另一过滤器组件的爆炸图，其中此另一过滤器组件为除图1及图2所示的过滤器组件之外可供选用的实施例。

图11为图1及图2所示的过滤器组件在不同时间中的相对位置的示意图。

图12为另一过滤器组件的示意图，其中此另一过滤器组件为除图1及图2所示的过滤器组件之外可供选用的实施例。

图13为另一过滤器组件的部分透视图，其中此另一过滤器组件为除图1及图2所示的过滤器组件之外可供选用的实施例。

图14为图13所示的过滤器组件的部分剖面图。

图15为另一过滤器组件的部分剖面图，其中此另一过滤器组件为除图1及图2所示的过滤器组件之外可供选用的实施例。

图16为另一过滤器组件的部分俯视图，其中此另一过滤器组件为除图1及图2所示的过滤器组件之外可供选用的实施例。

图17为图16所示的等离子过滤器组件的部分侧视图。

图18为另一过滤器组件的部分侧视图，其中此另一过滤器组件为除图1及图2所示的过滤器组件之外可供选用的实施例。

图19为另一过滤器组件的部分侧视图，其中此另一过滤器组件为除图1及图2所示的过滤器组件之外可供选用的实施例。

图20为图16及图17所示的等离子过滤器组件的俯视图。

图21为一等离子控制系统的示意图。

10：等离子蚀刻系统 14：真空反应室

20：气体源

24、138、158、184、214、216：电源供应器

28：接地电极

34、36、60、62、64、74、76、78、88、92、96、114、126、148、150、170、178、194、196、198、226：模板过滤器

42、122：致动器 46：驱动器

52：接头 54、57：周边等离子流动通道

58：三模板过滤器组件 118：控制阀

130、132：环状电极 140、164、188、212：正粒子

144、166、190、210：中性粒子 154、156：电极

180、182：部分 220：等离子过滤器控制系统

230：电极组件 12：晶圆

18：排气口 22：射频天线

26：等离子源 30：等离子过滤器组件

38、40、66、68、70、80、82、84、90、94、98、100、102、104、106、116、128、176、180：孔洞

44：连杆组 48、50：支臂

53：控制器 56：中央等离子流动通道

72、86、122、124、146、168、170、192、218、224：过滤器组件

120：闸门 134、136：孔眼

142、162、186、208：负粒子 152、219、228：等离子流动通道

172、174、200、202、204、206：嵌入电极

222：控制器

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的等离子蚀刻工艺的控制装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图1本发明的一等离子蚀刻系统10的示意图。此等离子蚀刻系统10的作用为蚀刻晶圆12，另外，也可被用来蚀刻掩模或其他物件。晶圆12的材质为硅，或者亦可包含其他元素半导体，如锗。晶圆12也可包含化合物半导体，如碳化硅、砷化镓、砷化铟或磷化铟。晶圆12亦可包含合金半导体，如硅锗、硅锗碳化物、镓砷磷化物或镓铟磷化物。晶圆12可包含有磊晶层(epitaxial layer)，举例而言，晶圆12具有覆盖在块状半导体上的磊晶层。再进一步来说，晶圆12可包含有绝缘层上覆半导体(semiconductor-on-insulator，SOI)结构，举例而言，晶圆12可包含有经由如氧离子注入法(separation by implanted oxygen，SIMOX)之类的工艺所形成的氧化物埋层(buried oxide)。晶圆12更可包含有经由如离子植入及/或扩散的类的方法所形成的多个P型掺杂区域及/或N型掺杂区域。晶圆12也包含了其他具有功能性的特征，如电阻、电容及闸极结构。晶圆12更包含了横向隔离特征，用以分隔形成在晶圆12上的多个元件。晶圆12并可至少部分包含多个被图刻过的介电层及被图刻过的传导层，其中这些介电层及传导层组合形成了用以耦接P型及N型掺杂区域及其他功能性特征的互连结构。举例而言，晶圆12包含了部分的多层互连(multi-layerinterconnection，MLI)结构以及配置在多层互连结构中的层间介电(inter-level dielectric，ILD)。

晶圆12也可包含有形成于其上的一材料层(未绘示于图式中)，该材料层包含了一介电材料，如氧化硅、氮化硅、低介电常数(低k值)材料或这些材料的组合，其中的低介电常数材料可包含了氟硅玻璃(fluorinatedsilica glass，FSG)、碳掺杂氧化硅、Black Dimond(应用材料公司，SantaClara，California)、Xerogel，Aerogel、非晶形氟化碳、聚对二甲苯(Parylene)、二苯并环丁烯(bisbenzocyclobutenes，BCB)、SiLK(Dow化学公司，Midland，Michigan)，聚亚酰胺及/或其他如范例中的材料。用来形成材料层的工艺可以是化学气相沉积法(chemical vapor deposition，CVD)或旋转涂布法(spin-on coating)。此外，作业物件亦可以是一光刻胶掩模层。

请再参阅图1，绘示了包含着一真空反应室14的等离子蚀刻系统10。一排气口18会排出在真空反应室14中，等离子与晶圆12的顶部表面产生反应后所释放出的物质。一气体源20会对真空反应室提供气体，如氯气(Cl₂)、四氟化碳(CF₄)或其他的化学反应气体。其他具示范性但不具限制性的气体包含三氟化氮(NF₃)、二氯二氟甲烷(dichlorodifluoromethane)、硼烷(borne)、四氯化碳(CCl₄)、硅烷(SiCl₄)及氧气。在真空反应室14的顶部安装有与一天线电源供应器24耦接的一射频天线22，此射频天线22会对真空反应室14的内部空间提供高频电功率。

一接地电极28会支撑住晶圆12。一等离子过滤器组件30能够被适当地安置在一等离子源26及晶圆12的中间。

上述的等离子蚀刻系统10利用一射频线圈对真空反应室14的内部空间提供用来产生等离子的功率，不过本发明揭露一样能够适用于其他利用不同等离子产生结构及/或技术的等离子蚀刻系统之中。

在等离子蚀刻进行的过程当中，会利用一真空抽取装置(未绘示)对真空反应室14进行减压，接着会利用气体供应器20将气体导入真空反应室14。射频天线22所提供的高频电功率会离子化真空反应室14中的气体，以产生蚀刻晶圆12用的等离子。等离子会自等离子源26直接朝着置于接地电极28上的晶圆12而去，但此时等离子首先会穿过等离子过滤器组件30，因此，等离子蚀刻组件30控制了蚀刻晶圆12时的等离子。

在图1中绘示出了等离子过滤器组件30，并且在下文中会对等离子过滤器组件30的多种其他实施例进行说明。在以下将会提到的内容中，会利用改变等离子流的大小、浓度、分布及/或强度的方法来调整等离子蚀刻工艺使其能够适用于所要求的应用之中，并且得到所需的蚀刻外形。在一实施例中，控制了等离子流向晶圆12的速度。在另一实施例中，则控制了等离子流动通道的尺寸，并且在更进一步的实施例中，则能够在作业过程中即时性地(on-the-fly or real-time)对等离子流动通道进行控制。

图2为一过滤器组件的一部分的爆炸图，其中此过滤器组件为图1所示的等离子蚀刻系统的其中一个元件。参阅图2，等离子过滤器组件30具有多个模板过滤器，其中包含了模板过滤器34及模板过滤器36，而模板过滤器34及36更分别具有多个孔洞38及40。一般来说孔洞38及40会互相对齐，每个成对的孔洞便一同定义出一等离子流动通道。

在以下所述内容中，模板过滤器34及36之间可进行相对移位，且模板过滤器34及36之间的相对移位会被限制在随时都维持着一视线(line-of-sight)能够通过至少一对孔洞。另外，亦可思考另一种作法，使模板过滤器在相对移动时不需要去维持穿过孔洞的视线，在此种作法之下，会借由模板过滤器34及36的相对移动将一或多个等离子流动通道完全关闭，以改变等离子流往晶圆时的分布。另外，在所述的例子中，孔洞38及40具有相似的大小及形状，然而在后续的例子中，孔洞亦可具有不同的大小及/或形状。

图3及图4为绘示出图2所示的过滤器组件30及一定位组件的示意图。现在请参阅图3及图4，当中具有四个互相以90度配置的致动器42，用以连接并实际移动模板过滤器34。在所述的例子中，这四个致动器42独立或(部份)同步地滑动、转动或以其他形式移动模板过滤器34。每个致动器42包含有连接着一致动驱动器46及模板过滤器34的一连杆组44，而连杆组44则包含有能够有效地连接驱动器46及模板过滤器34的一对支臂48及50。其中，支臂48的一端会与模板过滤器34固定连接，而另一端则会经由一接头52与支臂50枢接，其中的接头52可为现有接头种类中的任何一种，例如球形接头，而支臂50也是利用透过了现存的任何方法与驱动器46连接。举例而言，驱动器46可透过伸缩支臂50来对模板过滤器34进行理想的移位动作。就这一点而言，控制器53会独立地驱动致动驱动器46以移动连杆组44，使模板过滤器34能够因为连杆组44的带动而产生理想的移动动作。

致动器42中包含了用以实际移动模板过滤器34的步进马达(未绘示)，但在致动器中亦可包含并利用利用液压回路、气压回路、机械回路、磁性回路或电力回路来移动模板过滤器34。就这一点而言，致动器42可包含了如液压泵、气压泵或步进马达的元件。在图3中，四个致动器42的每一个都以顺时钟的方向来移动模板过滤器34，借以实行模板过滤器34的旋转动作。在图4中，致动器42驱使模板过滤器34往右方移动。另外，以上内容为针对模板过滤器34所实现的致动系统的说明，但可以想见的是，模板过滤器36亦可借由与适当的致动系统相连接来实行移动的动作。

同样地，虽然在图中绘示出了四组致动器42，但在不同的设计考量上仍然可以利用多于或少于四组致动器来实行模板过滤器的移动，另外，亦可思考利用其他致动器来独立移动每一个致动器的设计方法。模板过滤器可移动于至少二维空间之中。

如以上所述，模板过滤器34及36会互相进行移位动作，以于等离子蚀刻特性中提供理想的局部变化，如等离子流的大小、外形及/或分布。举例而言，可以利用改变模板过滤器34及36的相对位置来分别改变每一个等离子流动通道的大小，其中每一个等离子流动通道的大小由每一成对对齐的孔洞所定义。图5至图7绘示出了图2所示的过滤器组件于不同作业位置时的俯视图。

参阅图5，在图中模板过滤器34及36的关系为模板过滤器34相对于模板过滤器36向上移动(或者，换言之，模板过滤器36相对于模板过滤器34向上移动。模板过滤器34及36一同定义出了多个周边等离子流动通道54及一中央等离子流动通道56，如此，当模板过滤器34及36的相对位置改变时，等离子流动通道54及56的大小也会随之改变，如缩小。如图5所示，每个分别为孔洞54及56所定义出的等离子流动通道的尺寸被缩小。

对照图6所示，模板过滤器34相对于模板过滤器36进行移位，如此，周边等离子流动通道54的尺寸会被缩小而中央等离子流动通道56的尺寸则维持不变。此时，模板过滤器34及36相对着延伸穿过中央等离子流动通道56的一轴心的进行移位。

在图7中，模板过滤器34及36的相对移位会缩小中央等离子流动通道56及所有，除了一个之外，的周边等离子流动通道54的尺寸，而剩下的一个周边等离子流动通道57的尺寸则维持不变。只要将模板过滤器其中之一相对着延伸穿过不欲变化尺寸的等离子流动通道的一旋转轴心进行旋转，便可在等离子流动通道尺寸上产生上述的非对称式变化。

如以上所述，模板过滤器34及36会互相进行移位以改变一或多个由模板过滤器34及36所定义出的等离子流动通道54及56的尺寸。在上述说明之中，模板过滤器34与带动其移位的致动器42相连接，但在其他可供选择的实施例中，模板过滤器36也可包含带动其移动的一致动器。

在图1至图7所示的实施例之中，两个模板过滤器可互相与对方进行相对性移动以改变一或多个等离子流动通道的尺寸，然而，利用两个以上模板过滤器的作法亦可被采用，此时全部或较少的模板过滤器可是可移动的。因此，当多个模板过滤器为可移动的时，其他的一或多个模板过滤器可为固定不动的。

图8为另一过滤器组件的爆炸图，其中此过滤器组件为可被选择做为图1及图2所示的过滤器组件30的一实施例。在图8中绘示出了一三模板过滤器组件58，如图所示，一第三模板过滤器64被夹在模板过滤器60及62的中间。模板过滤器60、62及64分别具有孔洞66、68及70，这些孔洞一同定义出了多个等离子流动通道。在图8中，孔洞66、68及70当中每一个都具有相似的尺寸及形状。另外，三模板过滤器60、62及64全都具有相同数量的孔洞。

图9为另一示范性过滤器组件72的爆炸图，如图所示，此过滤器组件72具有三个模板过滤器74、76及78，并且此过滤器组件72亦为可进一步被选择做为图1所示的过滤器组件30的一实施例，如图所示，模板过滤器74、76及78每一个都具有不同形状的孔洞。举例而言，孔洞80为圆形，而孔洞82为方形及孔洞84为截楔形。另外模板过滤器74及76每个都具有五个孔洞，而模板过滤器78则只具有四个孔洞，缺少了配置在中央的孔洞。模板过滤器74、76及78每个都具有多个尺寸及形状一致的孔洞，亦即模板过滤器74上所具有的孔洞皆具有相似的形状及尺寸，同样的现象一样会出现在模板过滤器76及78上。

图10为另一过滤器组件86的实施例示意图，其中此过滤器组件86亦为可进一步被选择做为图1所示的过滤器组件30的一实施例。过滤器组件86具有一模板过滤器96，其中模板过滤器96上具有多个不同形状及尺寸的孔洞。模板过滤器88具有五个方形孔洞90以及模板过滤器92具有四个截楔形孔洞94。模板过滤器96具有五个不同的孔洞，即孔洞98、100、102、104及106。模板过滤器96具有两个方形孔洞98及100，两个截楔形孔洞102及104，以及一个圆形孔洞106。

绘示于图8至图10中的模板过滤器仅为范例而已，在不脱离本发明揭露的范围的情况下，模板过滤器的孔洞的尺寸、形状、方向及排列亦可以与图式中所表示的不同。此外，亦可思考利用二或三个以上的模板过滤器来产生具有独特形状及尺寸的等离子流动通道的作法。

如以上所述，可以思考在一等离子蚀刻方法或工艺中即时移动模板过滤器的作法，如图11所示的示意图，绘示出了图1及图2所示的过滤器组件在时间上所进行的相对定位状态。如图所示，在第一时段中，即0-30秒，致动器将模板过滤器34及36定位至一第一相对位置。在第二时段中，即31-60秒，致动器再将模板过滤器34及36互相定位至一第二相对位置。在第三时段中，即61-70秒，致动器再将模板过滤器34及36再定位至一第三相对位置。如此针对模板过滤器34及36进行的相对性定位动作可以在整个蚀刻工艺中不断地进行以得到理想的蚀刻外形。如图11所绘示，在每一个完整的时段当中，模板过滤器34及36互相都是维持在静止状态。然而，亦可思考另一种作法，使模板过滤器34及36可以在一时段中进行相对移位的动作，此时可以采用致动器步进地将模板过滤器34及36移动至理想的相对位置的作法，或采用连续地相对移动模板过滤器34及36的作法。同样的，在图2至图9中所提及的模板过滤器可以在等离子蚀刻工艺的过程中，或是在相同或不同的等离子蚀刻工艺的转换过程中即时性地互相进行相对移位。

图12为另一过滤器组件112的示意图，其中此过滤器组件112亦为可被选择做为图1及图2所示的过滤器组件30的一实施例。过滤器组件112包含了具有一组孔洞116的一模板过滤器114，其中孔洞116的作用是使等离子可以流通。邻近每个孔洞116的地方都会配置一个流动控制阀118，每个流动控制阀118会包含一闸门120以及一致动器122，其中致动器122会在孔洞116上独立地滑动闸门120。针对此种设计来说，可独立地改变流通过每个孔洞116的等离子流大小与形状，以于等离子蚀刻特性中提供局部变动的作用。

另一实施例中(未绘示)，全部的流动控制阀皆为同一致动器所控制，使每一个闸门皆能被一同开启与关闭。同样的，当过滤器组件112为一独立活动的装置时，可以思考将过滤器组件112与其他过滤器组件合并或分开使用的作法，如在本文中所提及的一些作法。同样可以想得到的是，可以利用将一或多个闸门120完全关闭的作法来调整等离子的分布。

图13为另一过滤器组件124实施例的部分透视图，其中此过滤器组件124亦是可被选择做为图1所示的过滤器组件30的另一实施例。在本例中，过滤器组件124包含一模板过滤器126，而此模板过滤器126则具有一孔洞128以及一对环状电极130及132。

电极130被配置在模板过滤器126的顶部表面，而电极132则是被配置在模板过滤器126的底部表面，两者之间互相具有间隔。如以上所述，每个电极都是环状的，所以会再包含有可分别让等离子流过的孔眼134及136。孔眼134及136每一个都具有和孔洞128相同的直径，并且孔眼134及136也会具有和孔洞128一样的形状。虽然在图中只有绘示出单一的孔洞128，但过滤器组件124实际上具有多个孔洞128，且每个孔洞128都分别配有一对电极130及132。

电极130及132是由金属或其他导电材料所制成，并且是不会与等离子产生反应的材料。同样的，虽然图中所绘示的电极130及132是环状的，但仍可思考将电极130及132设计成其他形状的作法。

成对的电极130及132会与包含有一电压源(未绘示)及一电路(未绘示)的一电压供应器138耦接，其中此电压供应器138会变化性地对电极130及132提供偏压。如以下将详述的内容所示，利用变动成对的电极130及132之间的电压，可以确实改变等离子粒子通过孔洞130时的速度。另外，当模板过滤器126具有多个孔洞128，且这些孔洞128亦对应着多个成对的电极130及132及电源供应器138时，可分别独立地控制各个通过不同孔洞128的等离子粒子的速度，以于等离子蚀刻工艺中提供局部变动的特性。

过滤器组件124的操作方法会在图1及图14中一同做说明，其中会假设过滤器组件124被使用于图1中过滤器组件30的位置。如前所述，被等离子源20导入真空反应室14中的气体会被离子化成为等离子，其中利用射频天线22所提供进入真空反应室14的高频功率离子化气体。接着，电源供应器24及接地电极28之间的电压会将等离子往晶圆12传送。在电源供应器24及接地电极28之间的电位，在其他因素之外，会建立起使等离子粒子能够借以撞击晶圆12的表面的能阶(energy level)，其中这些粒子包括了正粒子(离子)140、负粒子(电子)142及中性电子(原子团)144。如一般所知，原子团主要的任务是用来引起发生在晶圆顶部表面的化学蚀刻现象，而离子则可被利用来轰击晶圆顶部表面以协助蚀刻工艺的进行。

请单独参阅图14，电极130及132会和电源供应器138一起对模板过滤器126建立起一局部纵向电位场，其中此电压电位场可在等离子蚀刻工艺启动之前或之中被调整，以在不影响原子团(中性)粒子144的情况之下降低离子(充电)粒子142的速度。如图14中的向量所示，粒子在抵达孔洞128之前大都具有相同的速度，但借由局部电位场所具有的优点，可使正粒子140及中性粒子144在通过等离子流动通道128之后都分别会具有较负粒子142快的移动速度。

现请参阅图15，当中绘示了另一示范性过滤器组件146，且此过滤器组件146为可进一步被选择做为图1所示的过滤器组件30的一实施例。过滤器组件146具有两个互相间隔的模板过滤器148及150，此二模板过滤器148及150定义出一对互相对齐的孔洞(未以参考数标标示)，并且此一对孔洞绘一同行程一等离子流动通道152。在模板过滤器148及150之间所定义出的内部空间158之中，会配置有两个环状电极154及156，就这方面而言，电极154配置在过滤器148的底部表面上，而电极156则配置于过滤器150的顶部表面上，因为电极154及156是互相间隔着的，所以在这两者之间会建立起一电压电位场。电极154及156都会连接至一电源供应器158，此电源供应器158能够借由控制电极154及156之间的电压来控制往晶圆移动的等离子粒子的速度。

如同在图14中所述的过滤器组件124一般，透过调节电压的手段能够控制等离子粒子(负粒子162、正粒子164及中性粒子166)的速度。如图15中所示，在电极154及156之间所产生的电压，能够使往晶圆(未绘示)移动的正粒子164及中性粒子166具有较负粒子162快的速度。

电极154及156是由金属或其他导电材料所制成，并且是不会与等离子产生反应的材料。同样的，虽然图中所绘示的电极154及156是环状的，但仍可思考将电极154及156设计成其他形状的作法。

图16为另一示范性等离子过滤器组件168的一部分的片段俯视图，其中过滤器组件168为可进一步被选择做为图1所示的过滤器组件30的一实施例。如图所示，等离子过滤器组件168包含了一模板过滤器170，其中此模板过滤器170具有配置在孔洞176中，成对且互相间隔的嵌入电极172及174。嵌入电极172及174每个皆具有弯拱的形状，并且其弯曲度会与孔洞176相符合。嵌入电极172及174互相横向式地相间隔，所以利用电源供应器179可以在该两者之间建立起一电压电位场，如此可以建立起横越过流过孔洞176的等离子流的电压电位场。

嵌入电极172及174是由金属或其他导电材料所制成，并且是不会与等离子产生反应的材料。另外，嵌入电极172及174是借由适当的粘着技术被固定在模板过滤器170上，然而其他种类的固定技术仍有可被运用于此。再进一步来说，嵌入电极172及174于图16中所示的形状仅仅是一种作法范例而已，嵌入电极172及174可以具有其他种的形状。

绘示于图中的模板过滤器170只具有单一的孔洞176，然而在其他作法中，模板过滤器170可以具有多于一个的孔洞，并且每个孔洞中都容纳有成对的嵌入电极。等离子过滤器组件168的作业过程将会于图17当中进行描述。

图17为图16所示的等离子过滤器组件168的侧边剖面图，当中包含了模板过滤器170，以及如以下所述，将会被用以阻挡偏斜的等离子粒子的另一模板过滤器178。模板过滤器170及178一般来说会互相对齐，并且在其上会分别定义出等离子流动通道的部分180及182。模板过滤器170包含了嵌入电极172及174，且电源供应器184会对电极172及174施加偏压，其中电源供应器184具有用以改变嵌入电极172及174之间电压的电路。如此，建立在跨越等离子流动通道的部分180上的电位会使负粒子186及正粒子188产生偏斜，而中性或原子团粒子190则不会受到电压电位的影响，亦即不会产生偏斜。

在过滤器178上并不具有构成模板过滤器170的一部分的嵌入电极，其中过滤器178的作用是阻挡产生偏斜的负粒子186及正粒子188。如此，利用改变嵌入电极172及174之间，用以强制产生偏斜力的电压可以控制原子团与正粒子及负粒子的比例，越大的电压会产生越大的偏斜力。另外可以思考经由控制在嵌入电极172及174之间停止产生电压的作法，如此等离子粒子便不会有偏斜的情况发生。

可以看出来的是，模板过滤器170及178可被互相相对固定设置，或者如图2至图11所示一般地被互相相对配置。

在图18中绘示了另一示范性过滤器组件192，其中此过滤器组件192亦为可被选择做为图1所示的过滤器组件30的另一实施例。在图18中，过滤器组件192具有三个模板过滤器194、196及198，其中模板过滤器194及196包含嵌入电极200、202、204及206，而模板过滤器198则无包含任何嵌入电极。从这方面来说，分别具有嵌入电极200、202、204及206的模板过滤器194及196能够一同提供一两阶式的粒子偏移机制，而模板过滤器198则能够阻挡产生偏移的粒子。当对嵌入电极200、202、204及206施加了适当的偏压之后，等离子流中的负粒子208会为嵌入电极200及204所排斥，以及为嵌入电极202及206所吸引，同样的，等离子流中的正粒子212会为嵌入电极202及206所排斥，以及为嵌入电极200及204所吸引。中性粒子210不会为电极之间的电压所影响，也因此不会产生偏斜。

嵌入电极204及206之间的电压是被设计用来当嵌入电极200及202之间的电压以使负粒子208及正粒子212产生不足量的偏斜时，使负粒子208及正粒子212产生偏斜(或再偏斜)。任何的电压都不会对中性粒子210产生影响，因此中性粒子210不会被过滤器196或198所阻挡。

在此可以思考使嵌入电极200及202之间的电压较嵌入电极204及206之间的电压高或低的作法，亦可以思考如图所示，利用电源供应器214及216分别对每一成对的嵌入电极施加偏压的作法，或者也可将每一成对的嵌入电极连接至一共用的电源供应器。

可以看出来的是，模板过滤器194、196及198可会被互相相对固定设置，或者如于图2至图11中所述的方法一般地被互相相对配置，以达到有效改变等离子流大小的目的。

图19为另一示范性等离子过滤器组件218的一部分的侧视图，其中过滤器组件218为可进一步被选择做为图1及图2所示的过滤器组件30的一实施例。过滤器组件218整合了图14及图17所示的过滤器组件，也就是说，过滤器组件218具有成对，互相间隔且分别具有孔洞128及180的模板过滤器126及170，其中的孔洞128及180一同定义出一等离子流动通道。模板过滤器170包含了在等离子粒子通过孔洞128时，用来提供能够偏移某些等离子粒子的偏移力的嵌入电极172及174。模板过滤器126包含了在等离子粒子通过孔洞180时，用来提供能够影响某些等离子粒子的速度的环状电极130及132。环状电极130及132分别具有与模板过滤器126的孔洞128对齐的孔洞134及136。因为电极130及132亦定义出了等离子流动通道的另一部分128，所以足以被嵌入电极172及174之间的电压所偏移的等离子粒子亦会被模板过滤器126所阻挡。嵌入电极172及174以及环状电极130及132分别接受来自不同的电源供应器(未绘示)的偏压，但嵌入电极172及174以及环状电极130及132亦可接受来自同一电源供应器的偏压。另外，如同于图2至图11中所述的方法一般，可以经由互相相对移动模板过滤器126及170以达到变化等离子流动通道的实体尺寸的目的。

利用异于在图19中所提到的方法，以将本发明揭露中所说明的各种过滤器加以整合使用是可以被理解。另外，虽然在过滤器组件218的片段图示中所绘示的孔洞128及180具有相同的剖面形状，但可以理解的是，这些孔洞128及180有可具有不同的三维形状。

图20为图16及图17所示的等离子过滤器组件168的俯视图，其中在图16及图17中绘示了模板过滤器170及178之间的相对运动。如图所示，模板过滤器178相对于模板过滤器170进行顺时针旋转，此顺时针旋转运动围绕等离子流动通道219中央的轴心进行，其中的等离子流动通道219是由分别位于模板过滤器170及178上的孔洞180及182所定义出。模板过滤器170包含了拱形的嵌入电极172及174。如上所述，嵌入电极172及174之间的电压会对通过模板过滤器170的孔洞180(绘示于图17中)的某些粒子产生强制性的偏移力。进一步来说，可以利用相对移动模板过滤器170及178的方式来改变由模板过滤器170及178所一同定义出的等离子流动通道219的大小。在另一种可供选择使用的实施例中，举例而言，就如同在图19中所说明的一般，模板过滤器170及178其中之一包含了用以改变粒子速度的电极平板，用以提供能够改变等离子流浓度、大小或速度的过滤器组件。

图21为一等离子过滤器控制系统的示意图，如图所示，等离子过滤器控制系统220包含一控制器222以及如于本发明揭露中所述的一过滤器组件224。在本例中，过滤器组件224包含着定义出四个等离子流动通道228的一模板过滤器226，每个等离子流动通道228为个别的电极组件230所控制。控制器222独立地控制了这些电极组件230以实行等离子流的变动作业，其中控制器222可对这些电极执行一预定的电压控制工艺，或者是即时性的执行改变电压的工艺以使等离子的特性能够(近乎)即时性地被改变。控制器222包含了电路及记忆体等等，用以控制电极间的电压。

同样可以理解的是，在本发明揭露中所述的过滤器组件亦可如图21所示一般接受电脑、控制器或处理器的控制。本发明揭露已针对利用机械或电性手段来改变一或多个等离子流动通道的方法进行说明，但可以想到的是，无论如何，本发明亦可以在等离子控制结构当中将机械及电性控制手段合并使用。可以理解的是，在特定的等离子蚀刻系统中可以装配有多个可互相相对移位的模板过滤器，其中这些模板过滤器中之一或多个模板过滤器具有嵌入电极以提供局部等离子蚀刻的控制。同样的，可以思考将过滤器成群配置的作法，举例而言，可将四个过滤器群分成两组并进行相对应的控制。另外，可以思考改变等离子流特性，如大小、速度及浓度的作法，并且改变的时机可以在等离子蚀刻工艺进行中及/或在等离子蚀刻工艺被中断(interruption)时，或在转换至相似或不相似的等离子蚀刻工艺的过程中。

据此，在一实施例中，一种装置包含了等离子控制结构，其中此种等离子控制结构定义出一等离子流动通道，并且该等离子流动通道的实体尺寸可被选择性地变动。

在另一实施例中，一种方法提供了一等离子控制结构，其中此种等离子控制方法定义出一等离子流动通道，并且该等离子流动通道的实体尺寸可被选择性地变动。

在又一实施例中，一种装置包含了等离子控制结构，其中此种等离子控制结构定义出一第一等离子流动通道及一第二等离子流动通道，并且通过该第一等离子流动通道及第二等离子流动通道的等离子的速度可被独立地变动。

根据另一实施例，一种方法提供了一等离子控制结构，其中此种等离子控制方法定义出一第一等离子流动通道及一第二等离子流动通道，并且通过该第一等离子流动通道及第二等离子流动通道至少其中之一的等离子的速度可被选择性地变动。

在另一实施例中，一种装置具有等离子控制结构，其中此种等离子控制结构定义出一等离子流动通道的一第一部分及一第二部分，并且流通等离子流动通道的第一部分的等离子会受到影响，使得离子与原子团的比例在流经等离子流动通道的第二部分时会与流经等离子流动通道的第一部分时不同。

依据另一实施例，一种方法提供了一等离子控制结构，其中此种等离子控制结构定义出一等离子流动通道的一第一部分及一第二部分，并且流通等离子流动通道的第一部分会被强加一偏斜力以使流通等离子流动通道的第一部分的粒子产生偏斜，使得等离子流中粒子的比例在流经等离子流动通道的第二部分时会与流经等离子流动通道的第一部分时不同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种等离子蚀刻工艺的控制装置，其特征在于包含一等离子控制结构，其中该等离子控制结构定义出一等离子流动通道，并且能够选择性地改变该等离子流动通道的尺寸。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于其中所述的装置包含具有该等离子控制结构的一等离子过滤器，其中该等离子控制结构包含能够支援相对运动的一第一等离子过滤器部件以及一第二等离子过滤器部件，该第一等离子过滤器部件具有定义出该等离子流动通道的一部分的一第一部分，以及该第二等离子过滤器部件具有定义出该等离子流动通道的另一部分的一第二部分，该第一等离子过滤器部件与该第二等离子过滤器部件的相对运动能够使该第一部分及与该第二部分使该等离子流动通道的实体尺寸产生变化。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于其中所述的第一部分为一第一孔洞以及第二部分为一第二孔洞。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于更包含一第三等离子过滤器部件，其中该第三等离子过滤器部件具有定义出该等离子流动通道的一又一部件的一第三部分，并且该第三部分为一第三孔洞。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于其中所述的第三孔洞具有与该第一孔洞及该第二孔洞至少其中之一不同的形状。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于其中所述的等离子控制结构被设定用以限制该第一等离子过滤器部件与该第二等离子过滤器部件的相对运动，以维持通过该第一孔洞及该第二孔洞的一视线。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于其中所述的第二等离子过滤器部件能够相对于该第一等离子过滤器部件进行旋转运动，以使该等离子流动通道的实体尺寸产生变化。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于其中所述的第二等离子过滤器部件能够相对于该第一等离子过滤器部件进行直线移位，以使该等离子流动通道的实体尺寸产生变化。

9.，根据权利要求2所述的装置，其特征在于更包含一致动器部分，被设定用以执行该第一等离子过滤器部件及该第二等离子过滤器部件的相对位置的变化，以动态地改变该等离子流动通道的实体尺寸。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于其中所述的等离子控制结构更包含能够支援该等离子流动通道的相对运动的一闸门，并且与该闸门耦接的一致动器被设定用以选择性地移动该闸门，以使该等离子流动通道的实体尺寸产生变化。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于其中所述的等离子控制结构定义出多个进一步等离子流动通道以及多个进一步闸门，每一该些进一步闸门分别能够支援各个进一步等离子流动通道的相对运动，并有多个进一步致动器会分别连接至该些进一步闸门其中之一，以使该些进一步闸门产生能够分别改变该些进一步等离子流动通道的实体尺寸的运动。

12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于其中所述的等离子控制结构能够改变流过该等离子流动通道的一等离子的一部分的速度。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于其中所述等离子包含多个带电物质及多个中性物质，而该等离子的该部分则包含该些带电物质，并且其中该等离子控制结构被设定用以在不影响该些中性物质的速度的情况下，改变该些带电物质的速度。

14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于其中所述的等离子控制结构定义出多个等离子流动通道，并且能够独立地改变流过该些等离子流动通道的等离子的一部分，在分别流过该些等离子流动通道时个别的速度。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于其中所述的等离子控制结构为每一该些等离子流动通道配置一第一电极、一第二电极以及一电压源，并有一控制器能够独立地控制每一该些电压源，以分别于每一成对的该第一电极及该第二电极之间产生电压。