CN1694228A - 电浆腔室及在此电浆腔室中处理基底的方法 - Google Patents

电浆腔室及在此电浆腔室中处理基底的方法 Download PDF

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Abstract

本发明是有关于一种电浆腔室及在此电浆腔室中处理基底的方法。其提供一种蚀刻或化学气相沉积电浆制程和装置，其可藉由传送至电浆制程腔室中的多个电浆控制器件的电源的脉冲调变，而在基底的表面上产生均匀的电浆。在电浆制程腔室中所产生及/或维持的电浆的形成方法是使用传送至射频电源的能量在进行电浆制程步骤期间，藉由一个或多个电浆控制器件来控制、产生、增强及/或塑型电浆。电浆控制器件可包括例如是一个或多个线圈(电感耦合电浆)、一个或多个电极(电容耦合电浆)、及/或任何其他的能量输入器件如微波电源。

Description

电浆腔室及在此电浆腔室中处理基底的方法
技术领域
本发明是有关于一种电浆制程系统、材料以及用于控制电浆制程系统中的电浆均匀性的装置。
背景技术
电浆腔室一般使用于多种电性器件制造制程中，例如是蚀刻制程、化学气相沉积制程以及其他有关于在基底上制造电性器件的制程。有许多方法被应用以在制程腔室中产生以及/或是控制电浆密度、形状以及的电性特性，其中制程腔室例如是电容或是电感耦合电浆腔室。一电感耦合射频电浆腔室典型具有缠绕腔室与连接一电浆源射频电源供应的一电感线圈天线。一电容耦合电浆腔室典型具有两平行平板电极，亦即是喷头以及基底支撑，而在平行平板电极之间产生电浆。
电感耦合与电容耦合电浆腔室典型具有跨越欲被处理的基底表面的一电浆离子密度分布，此电浆离子密度分布大大地依据制程参数的变化而变化。这些制程参数，例如包括制程气体型式或是导入腔室的气体混合物的型式、气体压力，以及/或是传送至腔室以激发气体或是气体混合物的能量(例如射频电源等)。就一制程气体，电浆离子密度例如在基底中心处为高，且在基底周边处为低，尽管在另一制程气体时，电浆离子密度在基底中心处为低，而在基底周边处为高。由于这些制程特性型态，传统电浆腔室射频线圈设计或是电极设计是就每一制程或是制程气体来客制化，以提供在腔室中跨越一基底表面的一特定电浆均匀性。多重射频线圈或是电极设计，典型的是两线圈或是电极，亦被使用以改善腔室中的电浆均匀性。在这些配置中，当第二射频线圈或是电极经由一第二匹配网络/电路电性连接至一第二射频电源供应时，第一射频线圈或是电极则例如经由一第一匹配网络/电路电性连接至一第一电源供应。因此，个别的射频电源供应以及伴随之匹配网络运作以个别的控制供应至个别的线圈或是电极的电源。
在传统电性器件制造制程方法中，在一基底制程系列中射频电源是保持固定的。对于某些制程系列这是不恰当的，因为在一特定制程腔室中基底表面上方产生的电浆均匀性可以被此系列的一部分所接受，但是于此系列的另一部分则会造成基底损害。传统制程腔室可能经由改变腔室中的压力(制程气体在腔室中的密度或是流动)或是施于线圈或是电极的电源来变更电子密度以及均匀性。然而，改变气体流动也是不恰当的，因为气体流动影响电浆组成以及由于压力改变造成瞬间效应而较难控制。在一电浆制程腔室中的均匀性的达成，可能受到在两个或是多个电浆控制器件(例如线圈、电极等)中产生的电以及/或是磁场的互相作用的影响。上述这些场的互相作用是腔室设计的一固有部份，而且这些场可能根据腔室硬体配置以及制程变数设定而互相作用至较高等级或是较低等级。重叠场则建设性干涉，因此在场互相作用处增加离子密度且降低均匀性与控制制程均匀性的能力。
当制程环境改变(例如电源、压力、气体混合物等)、电浆控制器件的数量以及形状改变、电浆控制器件的设置方式以及/或是电浆控制器件的内在物理特性以及其与基底表面的相对位置改变时，所产生的电浆的均匀性可能随之改变。为了补偿每一电浆非均匀性，通常调整电浆控制硬体的配置以及/或是电浆制程变数，例如传送至每一电浆控制器件的持续电源、腔室压力或是基底在电浆中的位置。一旦最佳化各种硬体与制程相关变数，由于当电源传送至多个电浆控制器件上而产生场(亦即是磁或电场)相互作用，或是由于以电浆控制器件产生的电浆的互相作用所造成的其他影响，制程均匀性可能仍旧超过一期望值。在制程结中的此非均匀性可能在基底的中心处与边缘处产生一变化或是一边对边形式变化(例如右边/左边变化、鞍型变化等)。
因此，需要一改良的装置以及方法已控制电浆均匀性，其中装置与方法容许电浆均匀性调整，而毋须调整传统制程参数与改变硬体配置。
发明内容
本发明的实施例提出一种可用来电浆处理基底的装置，此装置包括连通电浆腔室制程区的第一和第二电浆控制器件和控制器。第一电浆控制器件和第二电浆控制器件分别连接第一射频电源和第二射频电源。控制器与前述第一射频电源和前述第二射频电源连接，可控制传送至前述第一电浆控制器件的射频电源以及传送至前述第二电浆控制器件的射频电源的调幅，以控制传送至前述第一电浆控制器件的射频电源以及传送至前述第二电浆控制器件的射频电源在时间上的重叠，提升在前述制程区中的基底上所完成的电浆制程的均匀度。
本发明的实施例再提出一种可用来电浆处理基底的装置，此装置包括连通电浆腔室制程区的第一和第二电浆控制器件和控制器。第一电浆控制器件和第二电浆控制器件分别连接第一射频电源和第二射频电源。控制器与前述第一射频电源和前述第二射频电源连接，并且可同步化并控制传送至前述第一电浆控制器件的射频电源以及传送至前述第二电浆控制器件的射频电源的调幅，使得前述第一和第二电浆控制器件的电源、调变脉冲频率、调变脉冲周期、调变脉冲间的重置时间以及重叠随着时间而改变。
本发明的实施例又提出一种可用来电浆处理基底的装置，此装置包括连通电浆腔室制程区的第一、第二和第三电浆控制器件和控制器。第一电浆控制器件、第二电浆控制器件和第三电浆控制器件分别连接第一射频电源、第二射频电源和第三射频电源。控制器与前述第一射频电源、前述第二射频电源和前述第三射频电源连接，可控制传送至前述第一电浆控制器件的射频电源、传送至前述第二电浆控制器件的射频电源以及传送至前述第三电浆控制器件的射频电源的调幅，以控制传送至前述第一、第二和第三电浆控制器件的射频电源在时间上的重叠，提升在前述制程区中的基底上所完成的电浆制程的均匀度。
本发明的实施例又提出一种电浆腔室中的基底的制程方法，此方法包括对传送至第一电浆控制器件以及传送至第二电浆控制器件的射频电源调幅。此法通常包括调变传送至各个电浆控制器件的脉冲频率及功率准位，并使得前述第一电浆控制器件和前述第二电浆控制器件的射频电源的调幅同步化，以及控制前述射频电源的调幅，以控制传送至前述第一和前述第二电浆控制器件的调幅射频电源的重叠，提升基底上所完成的制程的均匀度。
本发明的实施例又再提出一种电浆腔室中的基底的制程方法，此方法包括在基底产生一个经过和越过其表面的电浆的第一环形路径及电浆的第二环形路径，其二者并非同时产生。此方法通常包括随着时间对第一调变脉冲频率及第一射频电源的电浆的前述第一环形路径进行调幅并对第二调变脉冲频率及第二射频电源的电浆的前述第二环形路径进行脉冲调变，以改变基底附近的电浆密度。
本发明的实施例更提出一种电浆腔室中的基底的制程方法，此方法包括在基底的表面的第一区域和第二区域上产生电浆，其中第一电浆控制器件是在接近基底的第一区域中产生电浆，且第二电浆控制器件是在接近基底的第二区域中产生电浆，并且前述第一区域和前述第二区域重叠。此方法通常包括对传送至前述第一电浆控制器件和前述第二电浆控制器件的射频功率调幅，以改变在前述第一区域、前述第二区域以及前述第一和第二区域之间的区域的电浆密度。
本发明的实施例又提出一种电浆腔室中的基底的制程方法，此方法包括对第一电浆控制器件以及第二电浆控制器件的射频电源调幅。此方法还包括改变传送至各个电浆控制器件的脉冲频率及功率准位以及使得前述第一电浆控制器件和前述第二电浆控制器件的射频电源的调幅同步化，以调整电浆腔室中的电浆密度，补偿基底表面上不均匀的区域。
本发明的实施例再提出一种电浆腔室中的基底的制程方法，此方法包括对第一电浆控制器件以及第二电浆控制器件的射频电源调幅。此方法还包括对传送至各个电浆控制器件射频电源调幅，并使得前述第一电浆控制器件和前述第二电浆控制器件的射频电源的调幅同步化，并控制调幅射频电源的形状，其中前述调幅射频电源的形状为矩形、梯形、三角形、正弦曲线。
本发明的实施例又再提出一种电浆腔室中的基底的制程方法，此方法包括对第一电浆控制器件以及第二电浆控制器件的射频电源调幅。此方法还包括对传送至各个电浆控制器件射频电源调幅，并使得前述第一电浆控制器件和前述第二电浆控制器件的射频电源的调幅同步化，并控制前述第一电浆控制器件和前述第二电浆控制器件的调幅射频电源间的重叠及/或间隙。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1A是一环形电浆源腔室的一等量截面简图。
图1B是一环形电浆源腔室的一截面简图。
图2A是具有两正交电浆导线管的一环形电浆源腔室的一上视简图。
图2B是一环形电浆源的制程区域的一截面上视图，在环形电浆源中一电浆电流仅在第一导线管150A中产生。
图2C是一环形电浆源的制程区域的一截面上视图，在环形电浆源中一电浆电流仅在第二导线管150B中产生。
图2D是一环形电浆源的制程区域的一截面上视图，在环形电浆源中一电浆电流在第一导线管150A中予第二导线管150B中产生。
图2E是一环形电浆源的制程区域的一截面上视图，在环形电浆源中一电浆电流在第一导线管150A中与第二导线管150B中产生且一偏压则施于基底基座115上。
图2F是一环形电浆源的制程区域的一截面上视图，在环形电浆源中在第一导线管150A中与第二导线管150B中产生的电浆电流分别被调幅且同步化。
图3A是一电感耦合电浆制程腔室的一截面图。
图3B是适用于电浆制程的一电感耦合以及环形电浆源配置的截面图。
图4A是电容耦合电浆制程腔室的一截面图。
图4B是电容耦合电浆制程腔室的一截面图。
图5是电容耦合电浆制程腔室的一截面图。
图6A是传送至一第一与一第二电浆控制器件如同图6B与图6C中所显示的一时间函数的一射频电源的一矩形形状调幅的复合量变曲线。
图6B是传送至一第一电浆控制器件为一时间函数的射频电源的一矩形形状调幅。
图6C是传送至一第二电浆控制器件为一时间函数的射频电源的一矩形形状调幅。
图7A是传送至一第一与一第二电浆控制器件如同图7B与图7C中所显示的一时间函数的射频电源的一矩形形状调幅的复合量变曲线。
图7B是传送至一第一电浆控制器件为一时间函数的射频电源的一矩形形状调幅。
图7C是传送至一第二电浆控制器件为一时间函数的射频电源的一矩形形状调幅。
图8A是传送至一第一与一第二电浆控制器件如同图8B与图8C中所显示的一时间函数的射频电源的一矩形形状调幅的复合量变曲线。
图8B是传送至一第一电浆控制器件为一时间函数的射频电源的一矩形形状调幅。
图8C是传送至一第二电浆控制器件为一时间函数的射频电源的一矩形形状调幅。
图9A是传送至一第一与一第二电浆控制器件如同图9B与图9C中所显示的一时间函数的射频电源的一矩形形状调幅的复合量变曲线。
图9B是传送至一第一电浆控制器件为一时间函数的射频电源的一矩形形状调幅。
图9C是传送至一第二电浆控制器件为一时间函数的射频电源的一矩形形状调幅。
图10A是传送至一第一与一第二电浆控制器件如同图10B与图10C中所显示的一时间函数的射频电源的一矩形形状调幅的复合量变曲线。
图10B是传送至一第一电浆控制器件为一时间函数的射频电源的一矩形形状调幅。
图10C是传送至一第二电浆控制器件为一时间函数的射频电源的一矩形形状调幅。
图11A是传送至一第一与一第二电浆控制器件如同图11B与图11C中所显示的一时间函数的射频电源的一矩形形状调幅的复合量变曲线。
图11B是传送至一第一电浆控制器件为一时间函数的射频电源的一矩形形状调幅。
图11C是传送至一第二电浆控制器件为一时间函数的射频电源的一矩形形状调幅。
图12A是以显示的射频电源波形，传送至一电浆控制器件的射频电源的一矩形形状调幅。
图12B是以显示的射频电源波形，传送至一电浆控制器件的射频电源的一矩形形状调幅。
图12C是以显示的射频电源波形，传送至一第一电浆控制器件的射频电源的一正弦曲线形状调幅。
图13A是于1000赫兹调变脉冲频率，使用一正交环形源电浆控制器件的电浆蚀刻后，测量一氧化硅层厚度变化量的一49点等高线图。
图13B是于2000赫兹调变脉冲频率，使用一正交环形源电浆控制器件的电浆蚀刻后，测量一氧化硅层厚度变化量的一49点等高线图。
图13C是于15000赫兹调变脉冲频率，使用一正交环形源电浆控制器件的电浆蚀刻后，测量一氧化硅层厚度变化量的一49点等高线图。
图13D是于25000赫兹调变脉冲频率，使用一正交环形源电浆控制器件的电浆蚀刻后，测量一氧化硅层厚度变化量的一49点等高线图。
图13E是于两电浆控制器件施一固定射频电源，使用一正交环形源电浆控制器件的电浆蚀刻后，测量一氧化硅层厚度变化量的一49点等高线图。
图14A是具有一第一与一第二基座射频电源与连接至基底基座的一第一与一第二基座阻抗匹配元件的一环形电浆源腔室的一等量截面简图。
图14B是具有一第一与一第二基座射频电源与连接至基底基座的一第一与一第二基座阻抗匹配元件的一电感耦合电浆制程腔室的一截面图。
图14C是具有一第一与一第二基座射频电源与连接至基底基座的一第一与一第二基座阻抗匹配元件的一电容耦合电浆制程腔室的一截面图。
图14D是具有一第一与一第二基座射频电源与连接至基底基座的一第一与一第二基座阻抗匹配元件的一电感耦合电浆制程腔室的一截面图。
图15是包含埋置有可能分别射频偏压的两电极的一基底基座的一环形电浆源腔室的一等量截面简图。
具体实施方式
本发明的实施例大致而言提供蚀刻或化学气相沉积电浆制程方法以及用于在一基底的表面上，以调变传送至有关于一电浆制程腔室的多数个电浆控制器件的射频电源的振幅而产生一均匀蚀刻或沉积量变曲线的装置。传送至电浆控制器件的调幅的射频电源产生一均匀电浆，此电浆因此形成均匀的蚀刻或是沉积量变曲线。在电浆制程腔室中产生以及/或是维持的电浆是由一或多个电浆控制器件所产生，而电浆控制器件则在利用由一射频电源传送能量进行电浆制程阶段中用于控制、产生、提高以及/或是使电浆成形。一电浆控制器件可能包括一或多个线圈(电感耦合电浆)、一或多个电极(电容耦合电浆)、一基底基座以及/或是任何其他能量输入器件，例如一微波源。
发明的实施例用来校准制程非均匀性，其以同步化传送至每一电浆控制器件的射频电源调幅，以减少由电浆控制器件产生的场的互相作用、解决固有腔室设计缺点，以及/或是硬体设置问题。经由改变由电浆控制器件产生的场的互相作用与所产生的电浆的性质以及程度，可以控制在电浆密度中的一暂时且空间性变化量，并且因此在电浆制程时间期间平均此变化量以产生一理想制程结果。“空间性变化量”一词在电浆密度中是意指在基底的一区域面积上方的电浆密度(或组成)的变化量以及/或是所产生的跨越基底表面的电浆的一移动量、或是转变量。“暂时变化量”一词在电浆密度中意指于基底的区域面积上方，在电浆密度(或组成)中的任何为时间函数的变化量。
在操作中，本发明的实施例大致而言提供一电浆为基础的电性器件制造制程系列，其中在制程系列过程中，改变电浆均匀性或是一基底表面上的离子以及中性介子通量以在基底的表面上达到更均匀制程结果。因此，发明的实施例容许在一制程系列中以及制程系列的方法步骤中的电浆以及/或是蚀刻均匀性中有无限的变化性，且大致上不需要为了实现电浆均匀性变化而进行任何电浆控制器件的拆卸或是重配置。发明的实施例大致而言由于电浆均匀性以及电浆离子密度直接受到腔室中的电浆区域中的磁场强度或是电场强度的影响，因而提供藉由调变传送至每一电浆控制器件为一时间函数的射频电源振幅以变更电浆均匀性。调幅的射频电源波形或是调变脉冲的一单一循环构成要素可以具有无限的形状数量。图12A至C是三种调幅的射频电源波形或是调变脉冲4(或是调变波形)，以及下方的调幅的射频电源3(或是载波)的范例。在包含多于两个地将控制器件的配置中，有可能改变传送至每一电浆控制器件，为时间函数型态的调变脉冲的顺序(例如传送致电将控制器件的调变脉冲顺序不需要是连续的)、改变调变脉冲的长度以及改变用以达成跨越基底的理想均匀性所需的功率准位。在发明的各种实施例中，调变脉冲的频率可能在约0.1赫兹与约100000赫兹之间变化，但是较佳的变化介于约0.1赫兹与约10000赫兹之间。于一射频频率约为13.56兆赫兹下，传送至每一电浆控制器件的电源可能在约0瓦特至约5000瓦特之间变化。以射频电源传送的电源的频率并不受限于在频率大约为13.56兆赫兹，且可能在频率介于约0.4兆赫兹至大于10千兆赫兹。
利用一控制器300(参照图3)，例如一微处理为基础的控制器，同步化并控制传送至每一电浆控制器件的调幅的射频电源。控制器300被配置以接收由使用者以及/或是各种感应器所输入的输入讯号至电浆制程腔室，并且适当地控制电浆制程腔室组成要件，以与各种输入讯号以及保留在控制器的记忆体中的软体指令一致。控制器300大致而言包括记忆体以及依中央处理器(未是)，此中央处理器则被控制器所使用以保留各种程式、处理程式以及在必要时候执行程式。记忆体(未是)则连接至中央处理器，并且可能被一或是多个可读可利用记忆体，例如是依随机存取记忆体(RAM)、唯读记忆体(ROM)、软磁片、硬碟或任何其他形式不论区域或是远程的数位储存体。软体指令与资料可以被编码并且储存在记忆体中以命令中央处理器。支援电路(未是)则连接至中央处理器以以传统方式支持处理器。支持电路可能包括快速缓冲储存器、电源供应器、时钟电路、输入/输出电路系统、辅助系统以及其他元件如同所熟知的习知技艺。可被控制器300所读取的程式(或是电脑指令)决定哪一件工作在电浆制程腔室中是可以执行的。较佳的是，此程式是可被控制器300读取的软体，且此程式包括指令，其根据所定义的规则与所输入的资料以监控并控制电浆制程。
适配结合一射频电源的控制器300，此射频电源例如是射频电源180(参照图1A)，以使的控制传送至每一电浆控制器件的射频电源的调幅。控制器300与射频电源180的结合则大致配置以控制调变脉冲特性，例如调变脉冲功率准位、调变脉冲宽度、调变脉冲重叠、调变脉冲之间的重置时间或是间隔、调变脉冲频率，其中改变调变脉冲频率以达到一理想制程结果。在一实施例中，适配控制器300以同步化传送至每一电浆控制器件的调幅射频电源。在一实施例中，控制器300的调幅控制元件包含于两个或是多个射频电源中。在此实施例中，射频电源则相互连接以同步化传送至每一电浆控制器件的调变脉冲。
硬体配置
图1A是有益于实行于此所述的发明的一环形电浆腔室的一截面简图。一示范环形电浆腔室则更进一步的在于2000年8月11日申请的具有美国专利申请专利案号6,410,449的“利用依外部环形电浆源处理一工件的方法”中描述，而此专利则在此涉及范围并不相悖在此所主张的观点与揭露。参照图1A，由圆柱状侧壁105以及顶盖110所包围的电浆腔室100据有一环状电浆源172与一基底基座115以支持一或一基底120。后方气体供应器(未是)供应一气体，例如氦气，至基底120之后方与基底基座115之间之间隔以改善基底基座115与基底120之间的热传导。在一实施例中，以嵌入式热转换流体线(未是)或是嵌入式热电器件(未是)加热以及/或是冷却基底基座115以改善在基底120表面上的电浆制程结果。一制程气体供应器125经由一或多个由侧壁105延伸出的气体入口喷嘴130供应制程气体至腔室100中。一真空泵135控制腔室100中的压力，典型的维持压力低于0.5毫陶尔。
环状电浆源12或是电浆控制器件的环状型态大致而言包括一导线管150、一磁性穿透核心1015、天线170、一阻抗匹配元件175以及一射频电源180。包括一缠绕或是线圈片段的天线170则缠绕一封闭磁性穿透核心1015，而磁性穿透心1015则围绕导线管150。这封闭磁性穿透核心1015作为与利用天线170、阻抗匹配元件175与射频电源180在中空导线管150内部产生的电浆电感耦合。在一实施例中，动态阻抗匹配可能经由频率调谐、阻抗匹配调谐或是频率随着正向功率伺服调谐，以提供至天线170。在另一实施例中，可能藉由在连接穿越一调谐电容器的核心1015的附近的一第二缠绕(未是)作为替代而无需一阻抗匹配元件175来达到一阻抗匹配。挑选调谐电容器的电容以使第二缠绕(未是)可在射频电源180的频率共振。对于一固定的调谐电容器，可能提供动态阻抗匹配。
半环状中空管围圈或是导线管150延伸到顶盖110上方成一半圆圈。导线管150虽然由顶盖110极度向外延伸，但仍是腔室的一部份且导线管150形成腔室的一腔室壁。就内部而言，导线管150与腔室的其他地方分享相同的所清空的气体。导线管150具有一开启端157在腔室顶盖110中的一第一开口，也就是接口155，附近密封，且另一端158在腔室顶盖110中的一第二开口，也就是接口160，附近密封。两开口，也就是接口155与接口160，大致位于基底基座115的相对边。中空导线管150是凹角的以提供一流动路径，此流动路径由一开口离开腔室的主要部分，并由另一开口再进入。在此所描述的导线管150是半环状，在其中导线管为中空且提供一封闭路径的一部分，在此部分由导线管150所产生的电浆可能流过位于基底基座115上方的制程区域。尽管使用“环状”一词，如同路径或是导线管150的截面形状的封闭路径的轨道可以是环形或是非环形，且可以是正方形、矩形或是任何其他规则或不规则形状。
为了防止在基底周边的边缘效应，使接口155与160分开一距离，此距离超过基底的直径。例如，对于一12英吋直径的基底，接口155与160约分开16至22英吋。对于一8英吋直径的基底，接口155与160则分开约10至16英吋。外部导线管150可以由一相对薄导体例如金属薄片所形成，且包括一第一绝缘间隔152与一第二绝缘间隔153，其中以陶瓷材质形成的一绝缘环154填满第一绝缘间隔152与第二绝缘间隔153。延长越过且通过导线管150的绝缘间隔压制在中空导线管150的金属薄片中的涡流，且因此促进一射频电感应场的耦合进入导线管150的内部。一射频电源162经由一阻抗匹配元件164，施加射频偏压电源至基底基座115与基底120。在一实施例中，动态组抗匹配可能以频率调谐、阻抗匹配网络调谐或是如同众所皆知的习知技艺随着正向功率伺服的频率调谐，来提供至基底基座。
来自腔室100的制程气体填满中空导线管150。此外，一分隔的制程气体供应器190可能提供制程气体，经由一气体入口195直接进入中空导线管150。在外中空导线管150中的射频场则离子化管中的气体以产生一电浆。由磁性穿透核心1015感应的射频场，以在导线管150中形成的电浆达到穿过基底120与顶盖110之间的区域以完成包括半环状中空导线管150的一环状路径。如同在此的利用，“环状”一词涉及路径的封闭以及实心本质，但是并不有关于或是限制其截面形状或是路径，是环形或是非环形或是正方形或是其他形状。电浆经完整环状路径或是可视为一封闭电浆电路或是电浆电流路径的区域环行。藉由封闭磁性穿透核心1015，如同所有的磁场，而在导线管150中生成的射频电感应场则封闭，因此，沿着该封闭半环状路径感应一电浆电流。该电流通常系均匀的沿着该封闭路径长度，且在以射频电源180施于封闭磁性穿透核心1015的射频讯号的频率处交替，尽管天线170呈多样变化。此环状区域延长穿过基底120的直径且于某种实施例中，在基底的平面中具有足够的宽度以致于其压着整个基底表面。
图1B是图1A所示的一环形电浆源腔室的一截面简图。气体分布喷头210由气体分布充气室220所组成，气体分布充气室220连接至气体供应器125以及经由数个气体喷嘴开口230通联至基底120上方的制程区121。在一实施例中，因为导体喷头有助于压缩位于基底表面上方的电浆路径，因而在邻近区域增加电浆电流的密度，而且可以在接近以及越过整个基底表面的处提供一均匀的电位参照或是接地平面，所以可以使用接地的一导体喷头210。
图2A是一对两正交环形电浆源的一上视简图，以下是以一第一环形电浆源(项目172A)以及一第二环形电浆源(项目172B)作为描述。一第一导线管150A与一第二导线管150B延伸穿越其在顶盖110的个别的接口(亦即是155A与160A、150B与160B)，而经由其个别的电磁穿透核心1015A与1015B激发第一导线管150A与第二导线管150B，其中电磁穿透核心1015A与1015B分别与其各别的线圈天线170A与170B连接。实施例在基底120上方创造两互相正交环形电浆电流路径以提高均匀性。如同所述，两环形源是分离且独立的供给电力，但是在压住基底(未是)的制程区域121中相交叉。在另一包含两个或是更多的环形电浆源的实施例中，环形电浆源可以不像图2A所显示，亦即可不互相正交，而可以以有助于改善制程均匀性或是制造方便性而言，以一角度放置或是其他相互的相对应位置放置，例如互相平行放置、端点对端点放置等。在本实施例中，除了不以一重合方位或是重叠方位放置外，两个或更多环形电浆源可以以任何方位放置，此是由于使传送至电浆控制器件射频电源调变脉冲所得到的好处极微，因而一般不愿意以这种重合方位放置。“重合”一词意指场与两个或是多个电浆产生源的电浆路径为直接同轴且完全互相重叠的一种个案。
图2B至2F是在基底表面上方以及喷头210下方的制程区域121的截面上视图。图2B至2F同时也显示具有矩形形状导线管接口(亦即是155A、155B、160A以及160B)的一对正交导线管的一实施例。图2B是当施加射频电源以在第一导线管中产生一电浆时，制程区域的一上视图，其中第一导线管连接至接口155A与接口160A。利用一第一导线管产生的一电浆的环形路径的部分是以项目“C”显示。
图2C是当施加射频电源以在第二导线管中产生一电浆时，制程区域的一上视图，其中第二导线管连接至接口155B与接口160B。利用一第二导线管产生的一电浆的环形路径的部分是以项目“D”显示。
图2D是当施加射频电源在第一导线管以及第二导线管时，制程区域的一上视图，其中第一导线管连接至接口155A与接口160A，而第二导线管连接至接口155B与接口160B。图2D描绘当在第一导线管与第二导线管中产生以及/或是维持一电浆时，产生一典型环状电浆路径“E”。由于电浆路径“E”不是在了解图2B与2C所显示的电浆路径之后所预期的重叠图案，因此环形路径“E”显示所产生的电浆的相交叉以及/或是所产生的场如何会影响电浆均匀性。
图2E是当施加射频电源在第一导线管以及第二导线管以及施加一偏压至基底基座115时，制程区域的一上视图，其中第一导线管连接至接口155A与接口160A，而第二导线管连接至接口155B与接口160B。图2E显示在典型制程状态下，由于场以及/或是所产生的电浆的相交叉在所显示的接近环形路径“E”的深色区域的一环形区域中保留绝大部分的电浆，因而外加偏压至基底基座115如何在散布在电浆制成腔室所产生的电浆方面上只有有限的影响力。
图2F是当射频电源被调变脉冲至第一导线管以及第二导线管以至于使在所产生的场之间的相交叉减少时，制程区域的一上视图，其中第一导线管连接至接口155A与接口160A，而第二导线管连接至接口155B与接口160B。图2F显示调变脉冲射频电源如何以平均在一系列的调变脉冲期间的电浆密度于一时间区间或是更广泛的在电浆制程时间中，产生跨越制程区域并且至基底表面的一均匀电浆密度。一系列调变脉冲可以被定义为一依序的调变脉冲，其可以在基底上达到一均匀制程的结果，而且一系列的调变脉冲可以被定义为在此一系列调变脉冲重复之前，此一系列调变脉冲中，一最少数量的调变脉冲。图6至11是具有各种相交叉的形状与等级的各种调变脉冲系列的实施例。以两电浆控制器件电浆制程腔室而言，最短系列可以是两条便脉冲系列，例如传送至第一电极的一射频电源的调变脉冲以及传送至第二电极的一射频电源的调变脉冲。以三个电浆控制器件电浆制程腔室而言，最短的系列可以是一三阶段系列，例如传送至第一电极的一射频电源的调变脉冲、传送至第二电极的一射频电源的调变脉冲以及传送至第三电极的一射频电源的调变脉冲。
以调变脉冲传送至电浆控制器件(也就是第一导线管与第二导线管)的射频电源，被发现可以改善电浆制程的均匀性。以适配硬体与制程步骤，可以利用各种电浆调变脉冲方法以改善制程均匀性。例如在一电浆制程腔室方法中的方法步骤之间的过渡期间、在一电浆制程腔室方法的个别方法步骤内的一或多次或是电浆制程过程从头至尾持续期间，可以改变射频电源调变脉冲特性。在一实施例中，使用者可以输入所期望的调变脉冲特性(如同上述)以及其他制程变数，例如腔室压力、气体种类、气体流速等，至一方法，由此方法控制器300可以监控以及控制电浆腔室制程的每一面。
图3A是具有放置于一腔室的盖子上的两射频线圈的一典型个别耦合电浆制程腔室的截面图，此电浆制程腔室可以用于完成本发明的|实施例。个别偶合电浆制程腔室大致而言包括具有一般圆柱状侧壁15与半球形状顶盖20的一电浆腔室10。一个别耦合电浆制程腔室的另一实施例可以包括具有另一形状，例如圆柱状带有一平坦顶部(线圈存在于顶部上)，的一腔室盖子。一气体入口25供应制程气体进入电浆腔室10。在电浆腔室10内，一基底支撑物或是基底基座115的撑一基底120。一后方气体供应器128(未是)提供一气体，例如氦气，至基底120之后方与基底基座115之间的一间隔以改善基底基座115与基底120之间的热传导。在一实施例中，利用嵌入式热转换流体线(未是)或是嵌入式热电器件(未是)加热以及/或是冷却基底基座115以改善在基底120表面的电浆制程结果。一射频电源162可以经由一传统的射频阻抗匹配元件164连接至基底基座115。在电浆腔室10中的基底基座115上，以射频电源激发并维持一电浆，其中由一对天线圈或是射频线圈52、54所组成的一线圈天线50来缠绕半球状顶盖的不同部分，从而电感耦合成射频电源。在图3A所显示的实施例中，两圈一同缠绕同一对称轴，此对称轴与半球状顶盖20的对称轴以及基底基座115与基底120的对称轴重合。当第二射频线圈54设置于顶盖20中央上方时，第一射频线圈52则缠绕半球状顶盖20的外在部份。如同图3A所数，第一与第二射频线圈52、54则经由第一与第二射频阻抗匹配网络70、75，分别连接至个别的第一与第二射频电源60、65。在射频线圈52、54中的射频电源则分别被控制着。当施加至第二射频线圈(内部天线圈)52的射频电源讯号一般影响基底120中心处附近的电浆离子密度时，施加至第一射频线圈(外部天线圈)52的射频电源讯号一般影响在基底120周边处附近的电浆离子密度。调整或是配置传送至每一射频线圈的射频电源成为相关互相以达到在放置于一基底支撑物上的一基底上方的电浆离子分布的实质均匀性。
在操作中，电浆制程系统接收一在基底基座115上的基底120以在电浆腔室10中进行制程。电浆腔室10则之后以一真空泵系统(未是)引至一预定的压力/真空。一旦达成预定压力，则将一制程气体经由气体入口25导入电浆腔室10，同时真空泵系统持续对电浆腔室10作用因此获得一平衡制程压力。经由，例如节流真空系统至电浆腔室10的交流或是调整经由气体入口25将被导入电浆腔室10制程气体流速，而可调整的制程压力。一旦建立压力与气体流速，个别电源供应则随之达成。可以独立供应电源至第一射频线圈52以及第二射频线圈54以及基底基座115。电源供应至第一射频线圈52与第二射频线元54的应用有助于基底基座115直接上方的区域中的一电浆的触发。经由调整供应至第一射频线圈52与第二射频线圈54的电源，或是经由调整电浆腔室10中的制程压力，亦即是提高/降低制程气体流速或是增加/降低腔室抽气速度，可以增加或是降低电浆离子密度。
如图3A所示的电感耦合电浆制程腔室描绘具有内部(中心处)与外部(边缘)线圈配置的一实施例。内部与外部线圈产生一般而言变化快速的一电浆，此变化快速电浆一般而言会制造改变蚀刻速度或是沉积速度的辐射频带，这些辐射频带约在将要进行制程的基底中心同中心。在这些环状频带上的磁场强度是以激发位于将要进行制程的基底上方的一或多个线圈所传统产生。以激发位于基底上方的线圈而产生的磁场穿透腔室且直接影响电浆均匀性。所产生的电浆的均匀性可以随着制程环境的改变(例如电源、压力、气体混合物等)、电浆控制器件的放置方式、基底在电浆中的放置位置以及/或是电浆控制器件的本质的物理性质的改变而变化。利用发明的观点，可以以调变脉冲传送至电浆控制器件(例如外部线圈52、内部线圈54、基底基座等)的射频电源，以及因此减少磁场与经由激发电浆控制器件所产生的电浆的相互作用来最佳化电浆均匀性。利用控制器300，在电浆制程过程中，使用者可以定义与控制制程与调变脉冲特性。在一实施例中，改变传送至每一电浆控制器件的调变脉冲射频电源以及电浆制程变数，例如腔室压力、气体混合物以及/或是在电浆中基底的位置，可以达到一期望的电浆均匀性以及/或是电浆密度。
图3B是包含一环形电浆源172以及一电感线圈(例如项目152)的一电感耦合电浆制程腔室10A的截面图，其中环形电浆源172以及一电感线圈则适配以进行一电浆制程。当图3B显示位于环形电浆源172外侧的一单一电感线圈时，此配置并非意图用于限制本发明的范围，由于电浆控制器件的数量、型态以及/或是电浆控制器件的位置并非意图用于限制在此所述的发明的多样面。在一观点中，一射频电源162可以经由依传统射频阻抗匹配元件164连接至基底基座115，以生成或是控制电浆制程腔室10A中的电浆。如同上述，环形电浆源172则适配以生成一电浆，此电浆则在基底120表面上方维持着。如同图3B所述，射频线圈57经由第一射频阻抗匹配网络70分别连接至第一射频电源60。传送至环形电浆源172、基底基座以及/或是射频线圈57的射频电源则分别被控制以产生且控制形成于制程区域121中的电浆。可以调整或是配置传送至每一电浆控制器件的射频电源成为互相相关以达到在位于一基底支撑物上的基底上方的电浆离子分布的实质均匀性。藉由利用发明的|观点，可以以调变脉冲传送至电浆控制器件(例如线圈57、环形电浆源172、基底基座115等)的射频电源，以及因此减少磁场与经由激发电浆控制器件所产生的电浆的相互作用来最佳化在电浆制程腔室10A中产生的电浆的均匀性。利用控制器300，在电浆制程过程中，使用者可以定义与控制制程与调变脉冲特性。在一实施例中，改变传送至每一电浆控制器件的调变脉冲射频电源以及电浆制程变数，例如腔室压力、气体混合物以及/或是在电浆中基底的位置，可以达到一期望的电浆均匀性以及/或是电浆密度。
图4A是一电容耦合电浆腔室305。一侧壁405、一顶盖406与一底座407包为电容耦合电浆腔室305。的撑一基底120的一基底基座115设置于电容耦合电浆腔室305的底座407。一后方气体供应器128(未是)提供一气体，沥儒是氦气，至基底120后方与基底基座115之间的一间隔以改善基底基座115与基底120之间的热传导。在一实施例中，利用嵌入式热转换流体线(未是)或是嵌入式热电器件(未是)加热以及/或是冷却基底基座115以改善在基底120表面的电浆制程结果。一真空泵135控制电容耦合电浆腔室305中的压力，典型的维持压力低于0.5毫陶尔。一气体分布喷头410由气体分布充气室420所组成，气体分布充气室420连接至气体供应器125以及经由数个气体喷嘴开口430通联至基底120上方的制程区121。以导体材质制成的喷头410作用为利用附属于一第一阻抗匹配元件175A与第一射频电源180A的一电浆控制器件。以一第二阻抗匹配元件175B与一第二射频电源180B偏压一与基底120的表面同中心的第二电极415。一射频电源162施加射频偏压源经由一阻抗匹配元件164至基底基座115与基底120。适配控制器300以控制阻抗匹配元件(亦即是175A、175B与164)、射频电源(例如180A、180B与162)以及电浆制程的所有方面。在一实施例中，动态阻抗匹配可能经由频率调谐、阻抗匹配网络调谐或是频率随着正向功率伺服调谐，以提供至基底基座115、喷头410与第二电极415。
图4B是一电容耦合电浆腔室320。电容耦合电浆腔室320包含相同于在图4A中，除了第二电极415、第二阻抗匹配元件175B与第二射频电源180B外，所显示的所有组成零件。适配控制器300以控制阻抗匹配元件(亦即是175A与164)、射频电源(例如180A与162)以及电浆制程的所有方面。
图5显示另一包含在图4B中的所有组成零件以及四侧电极450A至D的电容耦合电浆制程腔室400的一截面图，其中四侧电极450A至D各别连接至其个别的阻抗匹配于元件428A至D，而阻抗匹配于元件428A至D则分别连接至其个别的射频电源429A至D。在一实施例中，电浆制程腔室400可以包含超过四个侧电极450，阻抗匹配元件428与射频电源429。在另一实施例中，电浆制程腔室400可以包括少于四侧电极450、阻抗匹配元件428与射频电源429。
在电浆制程腔室400的一实施例中，气体分布喷头410(未是)并未被射频偏压。在此实施例中，只传送射频电源至一侧电极450与一基底基座115(未是)。配适一控制器300以控制阻抗匹配元件(亦即是428、164与175A(如果有偏压))、射频电源(例如429、162与180A(如果有偏压))以及电浆制程的所有方面。
在电容耦合电浆制程腔室305、320与400中所产生的电浆的均匀性会依制程环境(例如电源、压力、气体混合物等)的改变，、电浆控制器件的放置方式、基底在电浆中的放置位置以及/或是电浆控制器件的本质的物理性质的改变而变化。利用在此所述的观点，可以以调变脉冲传送至电浆控制器件(例如喷头410、第二电极415(只在图4A中)、基底基座115、侧电极450等)的射频电源以减少电场与由电浆控制器所产生的电浆之间的相互作用，来最佳化电浆均匀性。利用控制器300，使用者可以定义与控制制程变数与在电浆制程过程中调变脉冲特性。在一实施例中，改变传送至每一电浆控制器件的调变脉冲射频电源以及电浆制程变数，例如腔室压力、气体混合物以及/或是在电浆中基底的位置，可以达到一期望的电浆均匀性以及/或是电浆密度。
除了调幅传送至线圈、电极、彼此相关的环形源的射频电源的外，如同上述，在本发明的某些实施例中，传送至基底基座的射频电源被调变脉冲以相关于腔室中一或多个电浆控制器件，例如一环形电浆源、一射频线圈52、一射频线圈54、一喷头210等。传送至基底基座射频电源被调变脉冲以使的相关于其他电浆控制器件可以减少基底基座与电浆控制器件之间的射频场相互作用、使电浆成形、控制基底表面的电浆撞击以及/或是改变电浆鞘层厚度以及/或是电压。
在发明的另一观点，两个或是多个射频电源是附着于置于环形电浆制程腔室中的基底基座115上，环形电浆制程腔室例如是一电感耦合电浆制程腔室或是一电容耦合电浆制程腔室。图14A是电浆腔室100的一实施例，在电浆腔室100中阻抗匹配元件164与基座射频电源162被连接至基底基座115的一第一阻抗匹配元件164A、一第一基座射频电源162A、以及连接至基底基座115的一第二阻抗匹配元件164B、以及一第二基座射频电源162B所取代。图14B是一电浆腔室10的一实施例，此电浆腔室10中阻抗匹配元件164与基座射频电源162被连接至基底基座115的一第一阻抗匹配元件164A、一第一基座射频电源162A、以及连接至基底基座115的一第二阻抗匹配元件164B、以及一第二基座射频电源162B所取代。图14C是电浆腔室305的一实施例，在此电浆腔室305中，阻抗匹配元件164与基座射频电源162被连接至基底基座115的一第一阻抗匹配元件164A、一第一基座射频电源162A、以及连接至基底基座115的一第二阻抗匹配元件164B、以及一第二基座射频电源162B所取代。图14D是电浆腔室320的一实施例，在此电浆腔室320中，阻抗匹配元件164与基座射频电源162被连接至基底基座115的一第一阻抗匹配元件164A、一第一基座射频电源162A、以及连接至基底基座115的一第二阻抗匹配元件164B、以及一第二基座射频电源162B所取代。在一实施例中，第一阻抗匹配元件164A与第一基座射频电源162A以一第一射频频率传送射频电源至基底基座，同时第二阻抗匹配元件164B与第二基座射频电源162B以一第二射频频率传送射频电源至基底基座，其中第二射频频率高于第一射频频率。例如第一射频频率可能是13.56兆赫兹而第二射频频率能是1360兆赫兹。大致而言，可由第一基座射频电源162A与第二基座射频电源所制造的射频频率的范围可由约0.4兆赫兹至约10千兆赫兹。藉由利用传送射频能量于不同的能量与频率，提供电力至基底基座115，而可以控制电浆鞘层与基底偏压。在一实施例中，由第一射频电源162A、第二射频电源162B或是第一与第二射频电源(亦即是162A与162B)传送至基底基座的射频电源被调变脉冲成相关于腔室中的另一电浆控制器件，例如是一环形电浆源、一射频线圈52、一射频线圈54、一喷头210等，以助于减少不同射频场之间的射频场相互作用、以改变电浆鞘层厚度以及/或是电压、以使电浆成形以及以控制基底表面的电浆撞击。在另一实施例中，由第一基座射频电源162A与第二基座射频电源162B传送至基底基座115的射频电源被调变脉冲成互相相关，以助于减少不同射频场之间的射频场相互作用、以改变电浆鞘层厚度以及/或是电压、以使电浆成形以及以控制基底表面的电浆撞击。
在发明的另一观点中，基底基座115包括两个或是多个分割的区域，这些分割区域可以如同图15所示的射频偏压。可偏压区域一般两个或是多个电极附着或是嵌入基底基座115中，其经由调幅射频电源于不同的射频能量以及/或是频率至每一可偏压区域，而可以控制或是使所产生的电浆成形。经由利用传送射频能量于不同能量与频率，提供每一可偏压区域能量，可以在制程过程中，控制电浆鞘层与基底偏压于基底的不同区域上方。图15是电浆腔室100的一实施例，此电浆腔室100包括：连接至一第一可偏压区域115A的一第一阻抗匹配元件164A与一第一基座射频电源162A；连接至第一可偏压区域115A的一第二阻抗匹配元件164B与一第二基座射频电源162B；连接至一第二可偏压区域115B的一第三阻抗匹配元件164C与一第三基座射频电源162C；连接至一第二可偏压区域115B的一第四阻抗匹配元件164D与一第四基座射频电源162D。在图15显示一同中心两可偏压区域配置(例如偏压区域115A与115B)的同时，其他实施例可能以非同中心方式的方向，例如四分的|圆、分成一半或是其他几何方位以及/或是所需达成其期望的制程结果的可偏压区域数目。再者，在图15显示在电浆腔室100中利用一分割基底基座115(也就是环形电浆源)的同时，此实施例也可以被使用于其他形式的电浆制程腔室，例如那些曾经描述过的腔室。在一实施例中，第一阻抗匹配元件164A与第一基座射频电源162A可以以一第一频率传送射频电源至第一可偏压区域115A，在此同时第二阻抗匹配元件164B与第二基座射频电源162B可以以一第二频率传送射频电源至第一可偏压区域115A，其中第二频率高于第一频率。在此实施例中，第三阻抗匹配元件164C与第三基座射频电源162C可以以一第三频率传送射频电源至第二可偏压区域115B，在此同时第四阻抗匹配元件164D与第四基座射频电源162D可以以一第四频率传送射频电源至第二可偏压区域115B，其中第四频率高于第三频率。例如，第一与第三射频频率可以是13.56兆赫兹，而第二与第四射频频率可以是1360兆赫兹。一般而言，所使用的第一、第二、第三与第四射频频率可以在约0.4兆赫兹至约10千兆赫兹之间改变。所传送的射频功率准位可以由0至5000瓦特。经由利用传送射频能量于不同的射频功率准位与频率，提供每一可偏压区域能量，则可在制程过程中，控制基底的不同区域上方的电浆鞘层与基底偏压。
调幅控制
图6至11是本发明的各种实施例，其中传送至两电浆控制器件的电源量是随着一函数而改变。在图6至11显示施加至两个电浆控制器件的射频电源调幅的不同方法的同时，其他发明的实施例可包括超过两个电浆控制器件。为清晰的目的，下方调幅的射频电源波形并未在图6至11中显示，也就是如同图12A至C中的项目3的下方调幅的射频电源波形并未于图6至11中显示。
图6A是随着时间传送至第一和第二电浆控制器件的矩形调变脉冲的复合轮廓。传送至第一和第二电浆控制器件的矩形调变脉冲分别如图6B和6C所示。图6B中，调变脉冲波形1是随着时间对传送至第一电浆控制器件的射频电源调幅的实施例。图6C中，调变脉冲波形2是随着时间对传送至第二电浆控制器件的射频电源调幅的实施例。图6A-C是制程腔室中的总电源随着时间保持在恒定值，但在任何时间，各个电浆控制器件的电源为开或关，除了可能从射频功率准位的峰顶或向射频功率准位的峰顶的过渡期间的外。在一实施例中，峰顶的射频准位、脉冲宽度(例如t1-t4)和各个调变脉冲的调变频率可以从一种脉冲改变成下一个脉冲。
图7A是随着时间传送至第一和第二电浆控制器件的矩形调变脉冲的复合轮廓。传送至第一和第二电浆控制器件的矩形调变脉冲分别如图7B和7C所示。图7B中，调变脉冲波形1是随着时间对传送至第一电浆控制器件的射频电源调幅的实施例。图7C中，调变脉冲波形2是随着时间对传送至第二电浆控制器件的射频电源调幅的实施例。在此实施例中，矩形调变脉冲重叠量为“A”，由于仅有一部分的总调变脉冲宽度，因此各个电浆控制器件会因为交互作用而产生场。为得到更均匀的结果，在整个电浆制程期间，从一个调变脉冲改变成另一个调变脉冲，重叠“A”的大小是可以改变的，或是随着制程条件的不同而改变，例如当气体的浓度和腔室的压力改变时。
图8A是随着时间传送至第一和第二电浆控制器件的矩形调变脉冲的复合轮廓。传送至第一和第二电浆控制器件的矩形调变脉冲分别如图8B和8C所示。图8B中，调变脉冲波形1是随着时间对传送至第一电浆控制器件的射频电源调幅的实施例。图8C中，调变脉冲波形2是随着时间对传送至第二电浆控制器件的射频电源调幅的实施例。在此实施例中，在调变脉冲之间加入一个重置时间“B”。重置时间的时间期间约为100微秒或更少，并且并没有电源传送至任何的电浆控制器件。较佳的是将重置时间维持在短的足以使得制程腔室中所产生的电浆不会熄灭，因此，将各个后续的脉冲提供在电浆控制器件后，并不需要再点燃电浆。在一实施例中，在整个电浆制程期间，从一个调变脉冲改变成另一个调变脉冲，重置时间是可以改变的，或是随着制程条件的不同而改变，例如气体的浓度和腔室的压力。
图9A是随着时间传送至第一和第二电浆控制器件矩形调变脉冲的复合轮廓。传送至第一和第二电浆控制器件的矩形调变脉冲分别如图9B和9C所示。图9B中，调变脉冲的波形1和1A是随着时间对传送至第一电浆控制器件的射频电源调幅的实施例。图9C中，调变脉冲波形2和2A是随着时间对传送至第二电浆控制器件的射频电源调幅的实施例。在此实施例中，在各个后续的调变脉冲之后，传送至各个电浆控制器件的矩形调变脉冲的重叠和大小，可以和传送至其他电浆控制器件的电源成比例(例如，波形1比2A和波形2比1A)。在此实施例中，虽然各个电浆控制器件产生场(field)会交互作用，但是，藉由改变一个电浆控制器件相对于其他的电浆控制器件的电源，连续电源传送例的交互作用量可达到最小化。在任何时间传送至各个电浆控制器件的电源比例可以在一个范围内，例如其比例为约为1∶1至约为100∶1，但较佳的是在约为1∶1至约为10∶1之间
当图6-9所示的实施例具有实质上相同的振幅、调变脉冲宽度和调变脉冲频率(或周期)时，这一些实施例并不会限制此处所述的本发明的范围。通常，调变脉冲宽度定义为调变脉冲的期间(duration)，如电源是在其峰顶的功率准位的时间(例如图6B的t1和t3)，电源是关闭的时间长度(例如图6B的t2和t4)、或是电源是在一些中间准位的时间长度(例如图9的1A和2A)。在另一个实施例中，在整个电浆制程期间，传送至两个或多个电浆控制器件的调变脉冲的期间是可以改变的，从一个调变脉冲改变成另一个调变脉冲，或是随着制程条件的不同而改变。在其他的实施例中，整个电浆制程期间，从一个调变脉冲改变成另一个调变脉冲时，各个传送之后续的调变脉冲的电源大小可以相同，或是随着制程条件的不同而改变。在其他的实施例中，调变脉冲的形状可以不是矩形，其可以是梯形、三角形等。
图10和11分别是其他两个具有矩形和正弦取线调变脉冲。图10和11的线条1和2分别表示随着时间传送至第一电浆控制器件的射频电源的调幅以及随着时间传送至第二电浆控制器件的射频电源的调幅。图10和11表示传送至电浆控制器件的电源具有实质上相同的振幅、调变脉冲宽度和频率(或周期)的实施例。在其他的实施例中，传送至两个或多个电浆控制器件的调变脉冲宽度及/或调变脉冲频率，可以随着时间从一个调变脉冲改变成另一个调变脉冲，或是从一个制程步骤改变成另一个制程步骤。在其他的实施例中，在任何时间，传送至蚀刻电浆控制器件的电源的大小可以不相同，并且可以依照需要而改变。在其他的实施例中，各个调变脉冲之间具有调变脉冲重叠及/或具有重置时间。在其他的实施例中，可以采用多段调变脉冲，具有多段的调变脉冲的电源是随着时间而改变的。
在不脱离本发明的基本范围内，本发明亦可采取具有不同调变脉冲形式的其他实施例。在一实施例中，上升至峰顶的电源及/或从峰顶下降的电源的线条，如图6-11所示，可以不是直线，其可以例如是二次、三次或是指数曲线。在另一实施例中，在进行制程期间，较佳的是采用具有不同形状的调变脉冲序列(例如，矩形和三角形调变脉冲、正弦曲线和矩形调变脉冲、矩形和三角形以及正弦曲线调变脉冲等)，以得到所需的均匀度。在另一实施例中，当电源是要传送到各个电浆控制器件时，可以采用无规则的调变脉冲产生器来控制传送至器件的电源比例、调变脉冲的形状、调变脉冲的宽度及/或各个调变脉冲的频率，以减少任何因为以有系统的方式传送调变脉冲所造成的不均匀。
实例：
以下的实例用以进一步说明本发明，而非限制的。然而，这一些实例并未涵盖或限制在此处所述的本发明的范围。
例1
以下是以不同的电浆制程配方来进行二氧化硅蚀刻制程的实例，其是对传送到正交的两个电浆控制器件环形电源的射频电源调幅。通常，用于蚀刻具有厚20000埃氧化硅的基底表面的制程参数如下：腔室的制程压力为30毫托，六氟-1，3-二丁烯(C4F6)的流率为60sccm、氧气(O2)的流率为60sccm，氩气的流率为500sccm，基底基座的温度为摄氏20度，基底背面的氦气压力为25托，在射频为13.56百万赫兹下基底基座的偏压固定在2000瓦特，并且电浆制程的时间为60秒。所有传送至其他电浆控制器件的射频电源，是以射频频率约为13.56百万赫兹+/-1百万赫兹的动态阻抗匹配来传送的。1σ或1个标准偏差，以下所述的均匀度值是以TencorPrometrix UV 1050测量3公厘的基底边缘外的49点等高线图而得到的。Tencor Prometrix UV 1050的49点等高线图是测量、收集基底在进行电浆蚀刻前、后表面的轮廓的变化而得到的均匀度数据。
例1A
在电浆控制器件提供恒定在1000瓦特的射频功率准位，得到平均蚀刻率为3400埃/分钟，均匀度约为8.4％。
例1B
以如图6A所示的矩形调幅射频电源脉冲序列，得到平均蚀刻率为4930埃/分钟，均匀度约为1.6％，其任何时间传送至其中一个电浆控制器件的射频电源为2000瓦特；而传送至另一个电浆控制器件的射频电源为0瓦特，且调变脉冲频率为0.1赫兹。调变脉冲宽度为周期的一半。
例1C
以如图6A所示的矩形调幅射频电源脉冲序列，得到平均蚀刻率为5027埃/分钟，均匀度约为1.5％，其任何时间传送至其中一个电浆控制器件的射频电源为2000瓦特；而传送至另一个电浆控制器件的射频电源为0瓦特，且调变脉冲频率为0.5赫兹。调变脉冲宽度为周期的一半。
例1D
以如图9A所示的矩形调幅射频电源脉冲序列，得到平均蚀刻率为4602埃/分钟，均匀度约为1.2％，其任何时间传送至其中一个电浆控制器件的射频电源为1800瓦特；而传送至另一个电浆控制器件的射频电源为200瓦特，且调变脉冲频率为0.1赫兹。调变脉冲宽度为周期的一半。
例1E
以如图9A所示的矩形调幅射频电源脉冲序列，得到平均蚀刻率为4170埃/分钟，均匀度约为2.7％，其任何时间传送至其中一个电浆控制器件的射频电源为1600瓦特；而传送至另一个电浆控制器件的射频电源为400瓦特，且调变脉冲频率为0.1赫兹。调变脉冲宽度为周期的一半。
例1F
以如图9A所示的矩形调幅射频电源脉冲序列，得到平均蚀刻率为3522埃/分钟，均匀度约为8.7％，其任何时间传送至其中一个电浆控制器件的射频电源为1200瓦特；而传送至另一个电浆控制器件的射频电源为800瓦特，且调变脉冲频率为0.1赫兹。调变脉冲宽度为周期的一半。
在一方面，改变射频电源的调幅的频率或调变脉冲的频率，可能可以改变基底表面上的电浆密度。在一实施例中，在制程期间，随着时间改变射频电源的调幅的频率，以调整电浆的密度，使得基底表面上的蚀刻或沉积轮廓符合所需。若是在电浆腔室中进行制程之前知道基底表面的轮廓，则在进行电浆制程期间改变调变脉冲的频率，可以调整蚀刻或沉积的轮廓，补偿初始不均匀的现象。例如，若是初始基底的轮廓是基底的边缘处较厚于基底的中心处，可改变调变脉冲频率，以使得接近基底边缘处的电浆密度较高，而基底中心处的电浆密度较低，确保电浆制程后的均匀度。由于蚀刻电浆制程腔室的构造、制程的顺序以及制程的配方会使得蚀刻或沉积的电浆密度随着腔室、顺序及/或配方而改变，因此，可藉由实验以将频率最佳化，以得到所需的电浆密度轮廓。这一些实例的结果如下例2所示。
例2
图13A-E是如何改变电浆制程腔室中调幅脉冲特性可以改变基底表面上的电浆密度的实例。以正交的两个电浆控制器件环形电源并以矩形的射频电源调幅来进行氧化硅蚀刻制程的结果如下所示。一般用于蚀刻具有厚20000埃氧化硅的基底表面的制程参数如下：腔室的制程压力为30毫托，六氟-1，3-二丁烯(C4F6)的流率为60sccm、氧气(O2)的流率为60sccm，氩气的流率为500sccm，基底基座的温度为摄氏20度，基底背面的氦气压力为25托，在射频为13.56百万赫兹下基底基座的偏压固定在2000瓦特，并且电浆制程的时间为60秒。所有传送至其他电浆控制器件的射频电源，是以射频频率约为13.56百万赫兹+/-1百万赫兹的动态阻抗匹配来传送的。此例中全部采用相同的制程结构硬体构造。1σ或1个标准偏差，此处所述的均匀度值是以Tencor Prometrix UV 1050测量3公厘的基底边缘外的49点等高线图而得到的。Tencor Prometrix UV 1050的49点等高线图是测量、收集基底在进行电浆蚀刻前、后表面的轮廓的变化而得到的均匀度数据。
图13A-D是以矩形调幅的射频电源以及和图6相似的射频电源调变轮廓来蚀刻基底上的氧化硅层之后，其表面的Tencor Prometrix UV 1050的49点等高线图。在图13A-D的例示中，任何时间传送至其中一个电浆控制器件的调变脉冲的大小为2000瓦特；而传送至另一个电浆控制器件的调变脉冲为0瓦特。在此例中，调变脉冲宽度为周期的一半。图13A是在调变脉冲频率为1000赫兹的实例，其得到的平均蚀刻率为5159埃/分钟，49点1σ均匀度约为1.8％。图13B是在调变脉冲频率为2000赫兹的实例，其可得到的平均蚀刻率为4971埃/分钟，49点1σ均匀度约为2.58％。图13C是在调变脉冲频率为15000赫兹的实例，其可得到的平均蚀刻率为4666埃/分钟，49点1σ均匀度约为4.78％。图13D是在调变脉冲频率为25000赫兹的实例，其得到的平均蚀刻率为3524埃/分钟，49点1σ均匀度约为9.49％。
图13E是以恒定在1000瓦特的射频功率准位来蚀刻基底上的氧化硅层的Tencor Prometrix UV 1050的49点等高线图，亦即在未传送调幅脉冲至各个电浆控制器件，其得到的平均蚀刻率为3648埃/分钟，均匀度约为10.9％。请参照图13A-E，可注意到在此种正交环形源的结构下，借着增加调变脉冲频率的方式，基底边缘的蚀刻率可随着调变脉冲频率的增加而增加。其结果以49点等高线图是，基底边缘上的“+”的环形表示大量蚀刻；而基底中心上的“-”的环形表示较少量蚀刻，并且均匀度值随着频率的增加而增加。值得注意的是，其他型态和构造的电浆控制器件，其所产生和塑型的电浆，与此处的环形电源实例不同的话，其在各种不同的频率下的蚀刻或沉积率的轮廓会有所不同。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，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申请专利范围所界定者为准。

Claims (42)

1、一种电浆腔室，用以电浆处理基底，包括：
第一电浆控制器件，连通电浆腔室的制程区，其中前述第一电浆控器件与第一射频电源连接；
第二电浆控制器件，连通前述电浆腔室的前述制程区，其中前述第一电浆控器件与前述第一射频电源连接；以及
控制器，适于使传送至前述第一电浆控制器件的射频电源以及传送至前述第二电浆控制器件的射频电源的调幅同步化，以控制提供至前述第一和前述第二电浆控制器件的射频电源的调幅波形的形状以及其在时间上的重叠，提升在前述制程区中的基底上所完成的电浆制程的均匀度。
2、根据权利要求1所述的电浆腔室，其中前述控制器、前述第一射频电源以及前述第二射频电源可调变前述射频电源的振幅，并且其中调变前述射频电源的振幅包括：
同步化传送至前述第一电浆控制器件以及前述第二电浆控制器件的射频电源；
控制传送至前述第一电浆控制器件以及前述第二电浆控制器件的前述射频电源的比例：以及
控制前述调幅电源的形状和周期。
3、根据权利要求1所述的电浆腔室，其中提供至前述第一和前述第二电浆控制器件的前述调幅射频电源的形状为矩形、梯形、三角形或正弦曲线。
4、根据权利要求1所述的电浆腔室，其中前述调幅射频电源为矩形波，且当前述第一电浆控制器件的功率准位大于0瓦特时，提供至前述第二电浆控制器件的调幅射频电源为0瓦特；当提供至前述第二电浆控制器件的调幅射频电源的功率准位大于0瓦特时，提供至前述第一电浆控制器件的调幅射频电源为0瓦特。
5、根据权利要求1所述的电浆腔室，其中前述调幅射频电源为矩形波，且提供至前述第一电浆控制器件以及前述第二电浆控制器件的前述调幅射频电源的重叠量小于前述全脉冲宽度。
6、根据权利要求1所述的电浆腔室，其中借着改变前述射频电源的调幅频率，前述控制器、前述第一射频电源以及前述第二射频电源可控制前述第一和前述第二电浆控制器件所产生的电浆的交互作用。
7、根据权利要求1所述的电浆腔室，其中前述在时间上的重叠是前述射频电源的调幅之间的重置时间(rest time)。
8、根据权利要求1所述的电浆腔室，其中前述第一电浆控制器件为电感线圈、电极或环形电源(torroidal source)。
9、根据权利要求1所述的电浆腔室，其中前述第二电浆控制器件为电感线圈、电极或环形电源。
10、根据权利要求1所述的电浆腔室，更包括适于承载基底的基座，且前述基座与第三射频电源连接，前述第三射频电源可对传送至前述基座的前述射频电源调幅。
11、根据权利要求10所述的电浆腔室，更包括与前述基座连接的第四射频电源，其可对传送至前述基座的前述射频电源调幅，且前述第四射频电源的射频频率大于前述第三射频电源的射频频率。
12、一种电浆腔室，用以处理基底，包括：
第一电浆控制器件，与第一射频电源连接，可对传送至前述第一电浆控制器件的射频电源调幅；
第二电浆控制器件，与第二射频电源连接，可对传送至前述第二电浆控制器件的射频电源调幅；
第三电浆控制器件，与第三射频电源连接，可对传送至前述第三电浆控制器件的射频电源调幅；以及
控制器，适于使传送至前述第一电浆控制器件的射频电源、传送至前述第二电浆控制器件以及传送至前述第三电浆控制器件的射频电源的调幅同步化，以控制提供至前述第一、前述第二和前述第三电浆控制器件的前述射频电源的调幅波形的形状以及其在时间上的重叠，以提升在前述制程区中的基底上所完成的电浆制程的均匀度。
13、根据权利要求12所述的电浆腔室，其中前述第一电浆控制器件为电感线圈、电极或环形电源。
14、根据权利要求12所述的电浆腔室，其中前述第二电浆控制器件为电感线圈、电极或环形电源。
15、根据权利要求12所述的电浆腔室，其中前述第三电浆控制器件为电感线圈、电极或环形电源。
16、根据权利要求12所述的电浆腔室，更包括适于承载基底的基座，前述基座与第四射频电源连接，前述第四射频电源可对传送至前述基座的前述射频电源调幅。
17、根据权利要求16所述的电浆腔室，更包括与前述基座连接的第五射频电源，其可对传送至前述基座的前述射频电源调幅，其中前述五射频电源的射频频率大于前述第四射频电源的射频频率。
18、根据权利要求12所述的电浆腔室，其中前述在时间上的重叠是前述射频电源的调幅之间的重置时间。
19、一种电浆腔室中的基底的制程方法，包括：
将传送至第一电浆控制器件的射频电源调幅为第一调变脉冲频率及第一功率准位；
将传送至第二电浆控制器件的射频电源调幅为第二调变脉冲频率及第二功率准位；
使前述第一电浆控制器件和前述第二电浆控制器件的射频电源的调幅同步化；以及
控制前述射频电源的调幅，以控制传送至前述第一和前述第二电浆控制器件的调幅射频电源在时间上的重叠及形状，提升基底上所完成的制程的均匀度。
20、根据权利要求19所述的电浆腔室中的基底的制程方法，其中前述第一调变脉冲的频率和前述第二调变脉冲的频率在约为0.1赫兹至约为100000赫兹之间。
21、根据权利要求19所述的电浆腔室中的基底的制程方法，其中前述第一射频功率准位和前述第二射频功率准位在约为0瓦特至约为5000瓦特之间。
22、根据权利要求19所述的电浆腔室中的基底的制程方法，其中前述第一射频功率准位对前述第二射频功率准位的比值或前述第二射频功率准位对前述第一射频功率准位的比值在约为1∶1至约为100∶1之间。
23、根据权利要求19所述的电浆腔室中的基底的制程方法，其中前述第一电浆控制器件为电感线圈、电极或环形电源。
24、根据权利要求19所述的电浆腔室中的基底的制程方法，其中前述第二电浆控制器件为电感线圈、电极或环形电源。
25、根据权利要求19所述的电浆腔室中的基底的制程方法，其中在第一时间，传送至前述第二电浆控制器件的射频调幅小于前述第一电浆控制器件；在第二时间，传送至前述第一电浆控制器件的射频调幅小于前述第二电浆控制器件。
26、根据权利要求19所述的电浆腔室中的基底的制程方法，其中前述调幅射频电源的形状为矩形、梯形、三角形或正弦曲线。
27、根据权利要求19所述的电浆腔室中的基底的制程方法，更包括：
将传送至第三电浆控制器件的射频电源调幅为第三调变脉冲频率及第三功率准位；
使前述第一、前述第二和前述第三电浆控制器件的射频电源的调幅同步化；以及
控制前述射频电源的调幅，以控制传送至前述第一、前述第二和前述第三电浆控制器件的调幅射频电源的重叠，提升基底上所完成的制程的均匀度。
28、一种电浆腔室中的基底的制程方法，包括：
以第一环形电浆控制器件产生一个经过和越过基底表面的电浆的第一环形路径；
以第二环形电浆控制器件产生一个经过和越过基底表面的电浆的第二环形路径，其中前述第一环形路径和第二环形路径并非同时产生；以及
随着时间对第一调变脉冲频率及第一射频电源的电浆的前述第一环形路径进行调幅并对第二调变脉冲频率及第二射频电源的电浆的前述第二环形路径进行脉冲调变，以改变基底附近的电浆密度。
29、根据权利要求28所述的电浆腔室中的基底的制程方法，其中前述第一调变脉冲频率和前述第二调变脉冲频率在约为0.1赫兹至约为100000赫兹之间。
30、根据权利要求28所述的电浆腔室中的基底的制程方法，其中前述第一射频功率准位和前述第二射频功率准位在约为0瓦特至约为5000瓦特之间。
31、根据权利要求28所述的电浆腔室中的基底的制程方法，其中前述第一射频功率准位和前述第二射频功率准位的比值在约为1∶1至100∶1之间。
32、一种电浆腔室中的基底的制程方法，包括：
以第一电浆控制器件在基底的表面上产生电浆；
以第二电浆控制器件在基底的表面上产生电浆，其中前述第一电浆控制器件是在接近基底的第一区域中产生电浆，且前述第二电浆控制器件是在接近基底的第二区域中产生电浆，并且前述第一区域和前述第二区域重叠；以及
对传送至前述第一电浆控制器件和前述第二电浆控制器件的射频功率调幅，以改变在前述第一区域、前述第二区域以及前述第一和第二区域之间的区域的电浆密度。
33、根据权利要求32所述的电浆腔室中的基底的制程方法，其中前述第一调变脉冲频率和前述第二调变脉冲频率在约为0.1赫兹至约为100000赫兹之间。
34、根据权利要求32所述的电浆腔室中的基底的制程方法，其中前述第一射频功率准位和前述第二射频功率准位在约为0瓦特至约为5000瓦特之间。
35、根据权利要求32所述的电浆腔室中的基底的制程方法，其中前述第一射频电源对前述第二射频电源的比值在约为1∶1至100∶1之间。
36、根据权利要求32所述的电浆腔室中的基底的制程方法，其中前述第一电浆控制器件为第一电感线圈，且前述第二电浆控制器件为第二电感线圈。
37、根据权利要求32所述的电浆腔室中的基底的制程方法，其中前述第一电浆控制器件为第一电极，且前述第二电浆控制器件为第二电极。
38、根据权利要求32所述的电浆腔室中的基底的制程方法，其中前述第一电浆控制器件为第一环形电源，且前述第二电浆控制器件为第二环形电源。
39、一种电浆腔室中的基底的制程方法，包括：
将第一电浆控制器件的射频电源调幅为第一调变脉冲频率及第一功率准位；
将第二电浆控制器件的射频电源调幅为第二调变脉冲频率及第二功率准位；
使前述第一电浆控制器件和前述第二电浆控制器件的射频电源的调幅同步化；以及
改变前述第一和前述第二调变脉冲频率，以调整电浆腔室中的电浆密度，补偿基底表面上不均匀的区域。
40、一种电浆腔室中的基底的制程方法，包括：
将第一电浆控制器件的射频电源调幅为第一调变脉冲频率及第一功率准位；
将第二电浆控制器件的射频电源调幅为第二调变脉冲频率及第二功率准位；
使前述第一电浆控制器件和前述第二电浆控制器件的射频电源的调幅同步化；以及
控制前述第一和前述第二电浆控制器件的调幅射频电源的形状，其中前述调幅射频电源的形状为矩形、梯形、三角形、正弦曲线。
41、一种电浆腔室中的基底的制程方法，包括：
将第一电浆控制器件的射频电源调幅为第一调变脉冲频率及第一功率准位；
将第二电浆控制器件的射频电源调幅为第二调变脉冲频率及第二功率准位；
使前述第一电浆控制器件和前述第二电浆控制器件的射频电源的调幅同步化；
控制前述第一和前述第二电浆控制器件的调幅射频电源的形状；以及
控制前述第一电浆控制器件和前述第二电浆控制器件的调幅射频电源间的重叠及/或间隙。
42、一种电浆腔室中的基底的制程方法，包括：
将第一电浆控制器件的射频电源调幅为第一调变脉冲频率及第一功率准位；
将第二电浆控制器件的射频电源调幅为第二调变脉冲频率及第二功率准位；
使前述第一电浆控制器件和前述第二电浆控制器件的射频电源的调幅同步化；以及
控制前述第一电浆控制器件的射频电源调幅和前述第二电浆控制器件的射频电源调幅，以使前述第一及/或第二电浆控制器件的电源、调变脉冲频率、调变脉冲周期、调变脉冲的重置时间以及调变脉冲的重叠随着时间而改变。
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