TW200845826A - A method of processing a workpiece in a plasma reactor with variable height ground return path - Google Patents

Description

200845826 九、發明說明： 【發明所屬之技術頜域】 本發明主要涉及一種用以處理工件（例如半導體晶圓） 之電容性耦合電漿源° 【先前技術】 、 電容性耦合電漿源包含在高於110MHz之甚高頻（very (、 highfrequency，VHF)頻率下驅動的頂電極，其能在相對 低電壓下産生高密度電漿。電容性耦合電漿源可進一步産 ‘ 生用於低電極侵蝕的低電極電勢，並且視需要，允許將在 晶圓表面的離子能量限制到低級別，同時在寬範圍的電裝 密度（甚低到甚高電漿離子密度）下進行操作。在該電聚 源中一個固有問題爲：由於電漿的有效介電常數，項電極 展現出徑向傳輸線效應和負载。例如，在1 50MHz，自由 空間四分之一波長大約爲20英寸，其與頂電極直徑（約 15英寸）類似。因此，射頻（RF )場在整個頂電極表 f \ 叫 顯著變化，引起晶圓表面的處理不均勻性。對於有致介電 吊數大於1的電漿，有效波長降低到小於頂電極直橙，加 劇了 RF場的不均勻性，使在整個晶圓表面上的處理不均 ^ 句性更嚴重。對於蝕刻製程，這將在整個晶圓表面上產生 不均勻之邊緣低的蝕刻速度分佈。 採用各種方法以降低該不期望的效應。在一個方法 中’採用磁導向（magnetic steering)以改變電漿離子分佈， 例如’用於降低其中心高的不均勻性，從而産生一定程度 200845826

面分佈。肖方法的一個問題在於源的中心高不均句 超過磁導向的校正能力。該方法的另一問題爲：如 量密度過高’則將產生對工件的電充電破壞。在另 中’通過將更高的電聚RF偏置功率施加到晶圓， 電漿鞘（pUsma sheath)(或偏置）電壓。這具有增 鞘厚度的效應，其進而通常降低整個頂電聚鞘上的 及降低整個晶圓·電漿鞘上的電容，從而形成串聯的 谷器，包括頂鞘電容、電漿電容和晶圓鞘電容。淨 降低電漿介電常數的效應，從而降低RF場的不均 在一些氧化姓刻電漿製程法中的高偏置電壓係與後 法相容。然而’高電漿偏置電壓在其他類型的電漿 是不期望的。最差的不均勻性出現在採用最低電漿 壓的製程中。

G 上的平 性可能 果磁通 一方法 以增加 加電漿 電容以 三個電 效應爲 勻性。 面的方 製程中 因製程方法所規定的其他製程條件，在對電漿分佈上具有 與磁導向或者偏置（鞘）電壓一樣大的影響，使前述方法 係複雜化。例如’增加腔室壓力産生較少的中心高和更多 中心低的電漿離子分佈，而降低腔室壓力産生較多中心高 的分佈。電漿分佈的其他變化乃由源功率（電漿密度）、氣 體化學組成、氣體混合物的陰電性、抽吸速度、氣流速度 和製程方法所規定的其他參數而引起。 [發明内容】 本發明提供一種在具有至少一頂電極和工件支撐電極 的電漿反應器腔至中處理工件的方法。該方法包括經由腔 8 200845826 室中多個電極之一，而將在第一 VHF頻率fl的rf功率耦 接到電漿，並爲頻率π在頂電極和工件支撐電極間直接經 過的RF電流，提供中心接地回路。該方法還包括提供= 變高度邊緣接地環形元件，並爲頻率η提供通過邊緣接地 環形元件的接地回路。該方法通過控制可變高度邊緣接地 環形元件和以下其中之一之間的距離：（0頂電極的高度；

或（b)工件支撐電極的高度，來控制電漿離子密度分佈"的 非均勻性。 在一個實施例中，該方法還包括調整對應於頻率fl 之中心接地回路的阻抗，以增加或減少RF功率在fl産生 電漿離子密度分佈中之中心高非均勻性的趨勢。 在相關的實施例中，該方法還包括經由腔室的至少一 個電極，將在第二VHF頻率f2的RF功率耦接到電漿，並 爲第二VHF頻率f2在頂電極和工件支撐電極間直接經過 的RF電流，提供中心接地回路。該實施例還包括爲第二 VHF頻率f2提供通過邊緣接地環形元件的接地回路。另一 個實施例還包括調整在fl頻率的RF參數與在f2頻率的 RF參數之比率，以控制電漿離子密度分佈，該RF參數是 以下其中之一 ：（a ) RF功率；（b ) RF電壓；（c ) RF電流。 在一個實施例中，fl大於約110 MHz，且f2小於約90 MHz。 在一個實施例中，該調整包括通過減小在fl頻率的 RF參數相對於在f2頻率的RF參數之比率，來減小中心高 的電漿離子密度分佈。在另一個實施例中，該調整還包栝 通過減小在f2頻率的RF參數相對於在f 1頻率的RF參數 200845826 之比率，來減小邊緣高的電漿離子密度分佈。 在又一個實施例中，該方法包括調整對應於頻率fl 之中心接地回路的阻抗，以增加或減少RF功率在fi 電漿離子密度分佈中之中心高非均勻性的趨勢。在相關： 實施例中，該方法還包括調整對應於頻率f2之中心接地回 路的阻抗，以增加或減少RF功率在£2産生電漿：子密： 分佈中的中心低或邊緣高非均勻性的趨勢。 又 【實施方式】 一 第1A圖是通過分配不同源功率頻率中的電容性耦合 電漿源功率，而能控制電漿離子密度之徑向分佈的電漿反 應器的簡化示意圖。反應器具有通過柱狀側壁2〇2和圓盤 狀頂部204圍繞的真空腔室2〇〇。頂部2〇4既爲導電頂電 極又爲氣體分佈喷頭或板，並且在此將引用爲頂電極 2〇4。頂電極可選地由導電、半導電或絕緣材料覆蓋❶頂電 ◎ 極204包括在耦接到各個内部和外部氣體歧管 之底表面204c上的氣體注射孔的内部和外部區域2〇6、 • 2〇8。内部和外部區域製程氣體供應器214、216將製程氣 • 體配送到内部和外部歧管21〇、212。晶圓支撐底座218可 支撐諸如半導體晶圓22〇的工件。底座218可具有靜電夾 的邛件，包括圍繞内部電極226的底層222和絕緣頂層 224。真空果228通過腔室200的底（fl〇〇r) 23〇耦接。底 /8被支撐在腿部件232上，該腿部件耦接到可提 升或降低底I 218高度的升降機構。纟一個實施例中，升 10 200845826 降機構234提供在大約〇·3英寸到大約6英寸範圍内的晶 圓-到-頂部間隙。晶圓通過從直流電供應器2 3 6施加到電 極226的直流電箝制電壓（D C ciamping Voltage),而夾持 到底座上。直流電供應器2 3 6典型地包括低通濾波器，以 將直流電供應器與存在於電極226上的RF電壓絕緣。rf 偏置功率可直接耦接到内部電極226，或者可通過導電底 層2 22間接耦接。底座218典型地包括導電接地外殼217, 其通常利用絕緣材料諸如石英、陶究或塑膠而與導電底層 222和内部電極226絕緣。可選地，導電底層218可接地。 在整個腔室200上的電漿離子徑向分佈均勻性通過提 供一對VHF電漿源功率產生器240、242來控制。在一個 方案中，RF產生器240具有在VHF範圍的上部分中的頻 率，在110和250MHz之間的大小，並且標稱約爲162MHz， 而其他RF產生器具有在VHF範圍較低部分中的頻率，在 大約40-9 0MHz的大小，並且標稱爲大約60MHz。我們已 經發現來自產生器24 0(如果僅應用該產生器）的較高VHF 頻率趨於産生中心高並且邊緣低的電漿離子密度徑向分 佈，而來自產生器242(如果僅應該該產生器）的較低VHF 頻率趨於産生中心低且邊緣高的電蒙離子密度徑向分佈。 在該方面，當同時使用時，這兩個產生器彼此互補。在一 個實施例中，產生器240、242其中之一的輸出功率彼此相 應地調整，以改變中心低圖案和中心高圖案之間的電漿離 子密度徑向分佈。選擇兩個產生器240、242的RF功率（或 電壓或電流）級別的比率’以最小化中心高和中心低的非 200845826 均勻性，並建立幾乎沒有這兩種非均勻性的更近乎均勻的 電漿離子分佈，並因此接近或基本上均勻。該均勻性可$ 過測量整個晶圓或工件上的蝕刻速度的徑向分佈而確定。 該分佈的變化隨著均勻性增加而降低。對於蝕刻速度的更 均勻徑向分佈的變化可以低至例如4%或更低。 在一個實施例中，較高VHF頻率產生器240通過阻抗 匹配網路244耦接到頂電極204，該阻抗匹配網路244可 以爲任一固定的或者爲動態的，並且可以由集總元件或者 分散元件形成。較低的VHF頻率產生器242通過阻抗匹配 網路246耦接到頂電極204，該阻抗匹配網路246由集總 元件或者分散的元件形成，並且可以爲固定的或者動態 的。高VHF匹配244的輸出通過陷頻濾波器248與低VHF 產生器242的輸出隔離，調整該陷頻濾波器248，以阻擋 圍繞以低VHF產生器242的頻率f2成中心的窄頻帶，或 者可選地通過高通濾波器調整，以阻抗低VHF產生器242 的頻率f2。低VHF匹配246的輸出通過陷頻濾波器250 與高VHF產生器240的輸出隔離，該陷頻濾波器250係經 調整，以阻擋圍繞高VHF產生器240的頻率fl呈中心的 窄頻帶，或者可選地通過低通濾波器調整，以阻檔高VHF 產生器240的頻率fl。根據傳統的實施並結合匹配網路設 計濾波器電路，從而實現具有所需頻率隔離的期望匹配範 圍。 對於每個VHF頻率fl、f2，提供兩個RF接地回路。 通過將側壁202接地，提供沿著腔室200側部的路徑，如 12 200845826 在附圖中所示。沿著該路徑的VHF電流促進邊緣高中心低 的電漿離子徑向分佈，或者至少相對於通過腔室中心的RF 接地回路，促進較低中心高電漿離子徑向分佈。通過將底 座電極226 (或底層222 )經過各個調諧（可變）帶通濾波 器25 2、254耦接到地面而可選地提供經過腔室200中心的 路徑，其中帶通濾波器252、254彼此獨立受控。可變帶通 濾波器252具有窄通帶，其包括（或至少大約在其上呈中 心）較高VHF產生器240的頻率fl。可變帶通濾波器254 具有窄通帶，其包括（或至少大約在其上呈中心）較低VHF 產生器242的頻率f2。帶通濾波器252、254兩者都提供 在各自的帶通頻率fl、f2下的各自接地的阻抗。通過控制 器270改變這些阻抗，以確定來自底座電極226和側壁202 間每個產生器240、242之RF電流的分配。該電流的分配 通過改變每個帶通濾波器252、254的電抗而控制。可採用 電容和電感元件的傳統RF濾波器電路，以實施可變的帶 通濾波器252、254。根據傳統的實行方式，這些濾波器可 以電容和電感元件的集總元件或以分散的元件實行，諸如 同轴的調諧元件或線腳（stub )。例如，第1 B圖爲可在第 1 A圖的反應器中採用的可變帶通濾波器類型的簡化示意 圖。第1B圖的可變帶通濾波器可包括並聯電容器256、感 應器258和負載電容器260、電容器256、260的任一個或 兩者都可變化。根據一個方案，濾波器2 5 2、2 5 4不必爲帶 通濾波器或具有帶通濾波器的頻率回應。例如，濾、波器 252、254的其中之一或兩者可以爲高通濾波器或低通濾波 13 200845826 器，或者可改變其回應以作爲任何類型的濾波器的反應性 元件。可選地，通過將底座電極226接地，可提供經過腔 室200中心的RF接地回路。這可經過高通濾波器以允許 RF偏置的有效絕緣。 RF偏置功率施加到ESC (靜電夾盤）電極226，包括 通過LF(低頻）阻抗匹配264來自低頻rf功率產生器262 的LF功率（例如，大約2MHz),和通過hf阻抗匹配268 〇 來自高頻RF功率產生器266的HF功率（例如，大約 13·5 6ΜΗζ)。典型地，選擇RF偏置頻率，使得LF功率級 別控制峰值離子能量，同時HF功率級別控制離子能量分 佈的中心寬度。對於施加到ESC電極226的每個RF偏置 源’長:供RF電流接地路徑。通過將頂部經過帶通或低通 濾、波益將頂部輕接到地面，可選地提供通過頂部204的路 徑。另外，可於路徑中插入可變的電抗，以相對於到其他 表面的偏置返回電流，即到壁202和環2 1 9的電流，對到 頂部的偏置返回電流進行控制。可增加插入電抗或阻抗， ϋ 以迫使更大的偏置返回電流到邊緣（環2 1 9或壁202 )，其 趨於促成邊緣高電漿離子密度均勻性條件。可選地，可降 低插入電抗或阻抗，以使較少的偏置返回電流到邊緣（環 ^ 219或壁202 )，其趨於促成中心高電漿離子密度均勻性條 件0 兩個 VHF源功率產生器240、242可於連續波 (continuous wave，CW )模式中操作’或它們可相對於彼 此而同步或不同步地脈衝。然而’偏置功率產生器262、 14 200845826 266的任一個或兩者可以CW檄々& 、式彳呆作或以脈衝模式择 作。在脈衝模式中，可控制它們的 ^ ]的工作周期，以控制晶圓 表面的時間平均RF偏置功率或雷厭， <電壓（並因此控制離子於 量）。偏壓產生器262、266的脈衛1 b 鳳衡可以相對於彼此和/ 對於源功率產生器240、242爲同弗认+ j步的或不同步的。在脈衝 模式中，相對於彼此同步脈衝之前述任一成對產生器，” 使它們的RF包絡（envelope)肖時間__致或者隨時： 移，以及可重疊或不重疊。 每 通過在底座218的晶圓支撲表面下方的高度處提供 從底座218側部徑向向外延伸之晶圓下方的接地回路 219,在整個晶圓220表面上的氣流均勻性和晶圓邊緣附近 之RF場的均句性可得到改善。晶圓下方的接地回路Zb 通常成形爲柱狀或朝向側壁202延伸的平面孔環，以^ 、 € 間隙203，其部分限制來自晶圓上方之製程區域的氣=成 進入到通過真空泵228抽空的晶圓下方的抽吸環面中二二 圓下方接地回路的雨度位於諸如晶圓狹口閥229或抽吸 的部件上方，由於氣流圖案或靜電或電磁場中的不口 在電聚分佈中産生不期望的不對稱。在側壁和晶圓下方、 接地回路219之外邊緣間的窄間隙部分地限制氣流， 1之传 晶圓2 2 0上方的區域相對地免受該不對稱性影響，從 而改 善製程均勻性。在一個實施例中，晶圓下方的接地 ^ 2 19 由導電材料形成並接地。這因此提供在晶圓邊緣處更加均 勻的接地參考，其使得磁場於該處更加均勻，並且更不易 受到腔室内部中導電表面分佈中不對稱性影響。環2丨9 15 200845826 可用作電漿邊界，以有助於將電漿空間限制到環219上方 的腔室區域。在可選的實施例中，環219不用作接地面， 並且其替代地由不導電材料形成。在另一可選實施例中， 接地返回環（或圓柱體）219位於工件處或晶圓高度處或 工件同度上方。其可以位於或接近頂部高度並同心式圍繞 頂電極204。在另一實施例中，可利用升降機構，相對於 工件高度而選擇性地調整接地返回環2丨9的高度。例如， 通過將環219黏結到底座218的外側，通過底座升降機構 而將環219升起並降低。接地返回環219可與腔室中的其 他接地表面（§#如ESC底層224)絕緣，從而不直接粞接 到地面’並且替代地通過可變的反應性元件（例如，可變 的濾、波器2 5 2 )而耦接到地面。在該情形下，對於v η F頻 率f 2 ’接地返回環2 1 9用作邊緣接地回路。因此，該邊緣 接地回路的高度是可變的，並用作反應器的可調參數的其 中一個。 均勻性控制器270控制兩個VHF產生器240、242的 相對功率輸出級別，並且可選地控制可變的帶通濾波器 252、254的阻抗。控制器270可設置高VHF頻率（fl )帶 通濾波器的阻抗，以提供通過晶圓220的較低阻抗接地回 路，其比在較高VHF頻率fl下通過側壁202接地回路的 阻抗低，使得來自fl產生器240的功率産生更加顯著的中 心高徑向分佈。另外，控制器270可設定低VHF頻率（f2 ) 帶通濾波器的阻抗，以提供通過晶圓220接地回路較高的 阻抗，其比在較低VHF頻率f2下通過側壁202接地回路 16

ϋ 200845826 的阻抗低，使得來自f2產生器242的功率産生更加 中心低和邊緣高徑向分佈。控制器270分配高和低 率產生器2 4 0、2 4 2的相對功率輸出級別，以抑制餘 分佈的中心高不均勻性（通過增加較低VHF頻率 242的功率輸出），或者抑制蝕刻速度分佈的邊緣高 性（通過增加較高VHF頻率產生器240的功率輸{ 制器270可進行這些調整，以回應通過下游或在線 器2 72在前述處理的晶圓上所測量的不均勻圖案。 的晶圓處理中，可採用標準的反饋控制校正技術， 器2 7 0中的程式化演算法實行，以通過均勻性控制 進行連續的校正，從而最小化通過測量儀器272所 餘刻速度分佈中的不均勻性。測量儀器272可程式 通知控制器270電漿離子密度分佈是否具有顯著地 非均勻性或顯著地邊緣南非均勻性。可選地，測量偉 可包含原位感測器，以提供到控制器2 7 〇的實施信 光光譜儀（optical emission spectroscopy，OES) 可放置在頂部204上不同半徑處，提供徑向電漿激 質密度的指示。電槳自身可用作光源，或可使用外告丨 可選地，干涉測量感測器可放置在頂部2〇4上不 處，提供工件薄膜厚度變化速度隨半徑的函數的指 選地，離子通量感測器可放置在頂部2〇4不同半經 供徑向電漿離子密度的指示。可選地，電壓感測器 在頂部204不同半徑處，提供徑向電極電壓的指示 地，絕緣的電壓感測器可放置在頂部2〇4不同半徑 顯著的 VHF頻 刻速度 產生器 非均勻 U ) 0控 測量儀 在連續 由控制 器270 感應之 化，以 中心高 i 器 272 號。發 感測器 發的物 $光源。 同半徑 示。可 處’提 可放置 。可選 處’提 17 200845826 供徑向電漿浮動電勢的指示。電漿均勻性的即時控制可通 過控制器270利用感測器輸入和傳統的技術來執行。 均勻性控制器還可控制升降機構234，以提供改善電 漿離子分佈均勻性（或蝕刻速度分佈均勻性）的另一控制 因素。通過將底座21 8朝向頂電極204提升，減小晶圓-到-頂部間隙’其抑制晶圓中心附近的電漿離子密度，並促 - 進晶圓邊緣附近的電漿離子密度。相反地，通過降低底座 ^ 218離開頂電極204，增加晶圓-到-頂部間隙，其提高晶圓 •" 中心上方的電漿離子密度，同時晶圓邊緣的電漿離子密度 降低。因而’電漿分佈將通過分別提升或降低底座2丨8而 表現出更加中心高或更加中心低的情形。如上所述，電漿 分佈可通過分別增加或降低較高VHF頻率功率與較低 VHF頻率功率的比率，而表現出更加中心高或更加中心低 的情形。因而，底座高度和VHF功率比率是影響電漿離子 分佈的兩個不同控制條件。均勻性控制器27〇可同時採用 這兩個控制條件以最佳化電漿離子分佈均勻性。例如，可 〇 通過增加較高VHF頻率產生器240的輸出功率而降低邊緣 高電漿非均勻性，其將傾向增加電漿離子分佈的中心高峰 • 值。通過提升底座2 1 8以降低晶圓-頂部間隙直到實現最佳 . 化的電漿分佈，可抑制中心高峰值的所述增加，而不需要 進一步改變VHF功率分配。這對於要求低RF偏置和低腔 室壓力的製程方法是有效的，其中在該情形下電漿離子分 佈的中心高峰值尤其顯著。VHF頻率分配的控制與晶圓· 頂部間隙的控制一起延伸控制器27〇能抵消之非均勻性的 18 200845826 ’例如，控制器270可 分配比率，且要求較窄 範圍。對於嚴重的中心高非均句性 要求增加較高與較低VHF頻率功率 的晶圓-頂部間隙。 可變的晶圓-到-頂部間隙影 e . L 警特疋VHF頻率（例如Π 或f2 )具有非均勻電漿離子密声八 又刀佈的峰的位置。因此， 控制器270可設定該間隙以最佳 ^ 丄 化f 1的選擇，從而産生顯 著的中心南非均勻性電漿離子瑢 ,^ ^ ^ 在度分佈，以及f2的選擇， 從而産生顯著的邊緣高非均勻

如’控制裔2 7 0設定晶圓-頂部間 _ _ 胃漿^離子密度分佈。例 隙以最佳化Π和f2的選 擇，從而産生不同的非均勻性圖 、 > f Π ΛΑ胳本η ^ 系’並且控制器270改變 在不同的頻率fl、f2下RF功率（ 以控制電漿離子分佈並降低其非均u"電壓）的比率’ 控制器270可回應來自測量儀器Μ的電裝離子密度 分佈中的顯著中心高或邊緣高非均句性指*，通過測量和 控制（改變）以下任一因素以降低該非均勻性：（a )在頻 率fl、f2下的RF電壓比率；（b)在頻率fl、门下的rf 電流比率；或（c )在頻率f丨、f2下的RF功率比率。可以 在例如各個電極處或者另一適當的位置處進行該測量。 在一個交替模式中，控制器270改變電漿離子密度分 佈’而不需改變較高（fl)和較低（f2)VHF產生器240、 242中的功率分配。替代地，通過改變由fl和f2可變帶 通濾波器2 5 2、2 5 4所表示之到中心接地回路的阻抗，電聚 離子密度分佈可由控制器27〇而變化。例如，較高頻率（fl) VHF功率在電漿密度分佈産生中心峰或抑制邊緣峰的趨 19 200845826 勢，可通過改變由可變帶通濾波器252纟 抗而增加或降低。類似地，較低頻率（ 漿離子密度分佈中産生邊緣峰或抑制t 過改變由可變帶通濾波器254對f2功$ 或降低。該變化影響在每個頻率f i、f2 路（頂部-到-晶圓）和側部接地回路（ 之VHF電流的分配。通過將更多的fl 地回路，增加較高VHF頻率（π )功率 趨勢。通過將更多的f2功率導引到側璧 低VHF功率（f2 )功率産生邊緣高分佈 形下，控制器可改變兩個頻率fl、f2的 回路分配。 在第1A圖的反應器的另一交替模 VHF產生器（例如，僅產生器240 )提 產生器（例如’產生器242)不使用或 控制器270通過改變fl帶通濾波器252 向分佈，從而控制通過ESC電極226的 這分配通過ESC電極226的中心路徑與 部路徑之間的接地返回電流。因此，控 改變電漿離子分佈（或等效地在蝕刻速 高和t心低的非均勻性，以最佳化均勻， 雖然在第1A圖中僅示出兩個VHF 但是可採用具有不同頻率的更多VHF產 用具有高於兩個VHF產生器240、242 汁Π功率提供的阻 f2 ) VHF功率在電 心峰的趨勢，可通 提供的阻抗而增加 下，在中心接地回 通過側壁 202 )間 功率導引到中心接 産生中心高分佈的 i接地回路，增加較 的趨勢。在一些情 僅其中之一的接地 式中，僅其中一個 供RF功率，其他 者被除去。均勻性 而改變電漿離子徑 t接地回路的阻抗。 通過側壁202的側 制器270的該特徵 度分佈中）之中心 It 〇 產生器240、242， 生器。例如，可採 任一個的頻率的第 20 200845826 三VHF產生器。如上所述，高VHF頻率產生 162MHz)產生電漿離子分佈中的中心峰，同時 器242 (60MHz)産生邊緣峰。可通過引入具 的第三VHF產生器而改善均勻性，其中第三 在中心和邊緣之間産生峰，該峰填充電漿離子 佈中的最小值。 • 第1A圖的反應器可用於再生電漿製程條 具有由單一 HF (高頻）（13.56MHz)頻率源常 f ) 甚低密度偏置的電漿，以産生電漿離子並控制 置電壓。該類比可通過僅施加來自產生器264* 2MHz)偏置功率而實現，並將兩個Vhf產生 的每一個的輸出功率設定到甚低級別（例如， 以建立所需的低電漿離子密度。其優點在於可 的極細微變化來調整兩個產生器240、242，以 HF( 13·56ΜΗζ)頻率源實現的更寬的變化製程 保持電漿均勻性。 (J 第2圖描述了第1A圖的反應器的變型，其 頻率（f2 )產生器242及其匹配246和陷頻濾 J 接到ESC電極226，而不是頂電極204。在該 ， 接地回路通過頂電極204。因此，f2可變帶ii 叙接到頂電極204,而不是ESC電極226。陷頻 其調諧以阻擋來自更高VHF頻率（Π )產生| 電流’可連接到f2帶通濾波器254。類似地， 253 ’其調譜以阻擋來自較低VHF頻率（f2 ) 器（例如， 低頻率產生 有更高頻率 VHF產生器 密度徑向分 件屬性，其 規産生的僅 晶圓上的偏 的L F (例如， 器 240 、 242 1 〇瓦特）， 以輸出功率 在比由單一 條件範圍下 中較低VHF 波器250耦 :情形下，f2 .濾波器254 濾波器255, 240 的 RF 陷頻濾波器 產生器242 21 200845826 的RF電流，可連接到fl帶通濾波器252。 在第2圖的反應器的一個可選模式中，分別應用 (頂電極204 )和底部（ESC電極226 )的VHF頻率 f2爲相同的頻率（fl==f2 )。在該情形下，控制器270 改變頂電極204的電壓（或電流）和ESC電極226的 (或電流）之間的相位而改變離子密度（或蝕刻速度 徑向分佈。例如，通過改變帶通濾波器2 5 2、2 5 4的電 控制在頂電極204的電流和ESC電極226的電流之間 位。例如，如果帶通濾波器252、254的電抗相同（並 果沒有其他差異），則頂電極204的RF電流和ESC 226的RF電流之間的相位角是零。在丨8 〇度相位處， 上頂電極204和ESC電極226之間的所有電流，産生 高分佈的電漿離子密度或蝕刻速度。在零度相位，本 從頂電極204或ESC電極226任一到侧壁202的所 机，産生中心低邊緣高分佈。因此，控制器可改 和1 80度之間的相位角度，以獲得寬範圍的結果。 在第2圖的反應器的另一交替模式中，只有其中 VHF產生器（即，僅f2產生器242 )提供功率， 產生器240不使用或者被去除。均勻性控制器通 變f2帶通濾波器254而改變電漿離子徑向分佈，從而 通過頂電極204的接地回路的阻抗，使得其相對於通 壁202的接地回路固定）阻抗而增加或降低。這 在通過頂電極204的中心路徑與通過側壁2〇2的側部 之間的接地返回電流。因此，控制器270的這個特徵 到頂 fl和 通過 電壓 )的 抗而 的相 且如 電極 本質 中心 質上 有電 .變0 一個 其他 過改 控制 過側 分配 路徑 改變 22 200845826 電漿離子分佈（或等效地蝕刻速度分佈）中的中心 心低的非均勻性，以最佳化均勻性。 在第2圖的反應器的又一交替模式中，僅有其 VHF產生器（即，僅fl產生器24〇 )提供rf功率 產生器242不使用或者被去除。均勻性控制器27〇 變f 2帶通濾波器2 5 2而改變電漿離子徑向分佈，從 . 通過E S C電極2 2 6的接地回路的阻抗，使得其相對 側壁202的接地回路的（固定）阻抗而增加或降低 * 配在通過ESC電極226的中心路徑與通過側壁202 路徑之間的接地返回電流。因此，控制器27〇的這 改變電聚離子分佈（或等效地蝕刻速度分佈）中的 和中心低的非均句性，以最佳化均勻性。

第3A圖和第3B圖描述了第1A圖的反應器的 其中頂電極204被分成彼此電絕緣的徑向内部和外 204a、204b’並且通過各自的產生器24〇、242單獨知 雖然可選擇任一產生器以驅動内部電極2〇4a，留下 〇 生器以驅動外部電極204b，但是較佳爲較高VHF 生器240輕接到内部電極2〇4a，而較低VHF頻率 ‘ 242麵接到外部電極204b，以增強形成中心高離子 較兩頻率趨勢’並增強形成中心低離子分佈的較低 勢。 第4圖描述了第1A圖的反應器的變型，其中 生器240、242驅動ESC電極226，同時接地返回帶 器252、254輕接到頂電極2〇4。 高和中 中一個 ，其他 通過改 而控制 於通過 。這分 的側部 個特徵 中心高 變型， 部區段 驅動。 其他產 頻率產 產生器 分佈的 頰率趨 VHF產 通濾波 23

Ο 200845826 第5圖描述了第2圖的反應器的變型，其 Π和f2都在VHF帶較低部分中。例如，禾 54MHz和60MHz。這表示遒過消除對具有接近 大於150MHz的輸出頻率的高VHF頻率產生器 約了大里成本。在第5圖的反應器中，缺失的f (例如，162MHz )，其提供中心高回應，是由 極2 04 (或可選地耦接到fl產生器240的輸 VHF頻率（例如，162MHz)譜振器274所產生 振器274調諧，以在fl的奇次諳波下共振，諸女 例如，如果fl = 54MHz，則在諧振器274中所 諧波將爲 162MHz。通過反應器腔室中電漿| 應，以促進較高諧波的産生，其中該反應器腔 2 72合作以作爲頻率倍增器。可變帶通濾波器 fl的第三諧波，使得來自產生器240的在Π Ί 功率被轉換爲fl的第三諳波。 在第5圖的反應器的另一交替模式中，僅 VHF產生器（即，僅產生器240 )提供RF功 生器242不使用或被去除。均勻性控制器270 帶通濾波器252而變化電漿離子徑向分佈，從 頂電極204的接地回路的阻抗，使得其相對於i| 的接地回路的（固定）阻抗而增加或降低。其 過頂電極204的中心路徑與通過側壁202的側 的接地返回電流。因此，控制器270的這個特 離子分佈（或等效地蝕刻速度分佈）中的中心 中兩個頻率 7 f2分別爲 200MHz 或 的需要，節 | VHF頻率 耦接到頂電 出端）的高 。較佳，譜 3第三諧波。 産生的第三 的非線性回 室與諧振器 252調諧至 F的部分RF 有其中一個 率，其他產 通過改變f 1 而控制通過 L過側壁202 分配了在通 部路徑之間 徵改變電漿 尚和中心低 24 200845826 的非均勻性，以最佳化均勻性。 $ 6圖描述了反應器的變型，該反應器同時採用高和 低VHF頻率，但是僅按 w 休用早一低VHF頻率產生器，以節 省較大的成本。低 產生器240爲可變頻率振蕩器 (VFO )，其頻率通過控制 列盗270而在基本頻率f和f：tAf 之間變化’其中Af爲f的 J偏差。諧振器274調諧到基本 頻率f的第三諧波，F==3 Ο Ο 。通過變化產生器240的頻率， 與產生器輸出頻率f±Af和笛一 乐二諧波爲諧振器274的共振頻 率的基本頻率f之間的差点 取久比，來增加或降低轉化爲第 三諳波F的產生器的輸出乂 早的比例。結果爲兩個頻率，

即產生器輸出頻率f 士 Af和A ^ ^ "振頻率F，耦接到電漿，並且 通過改變產生器240的輸出頻 頭率而控制它們的相對功率級 別。通過減小感測器輸出頻遂 )貝早和基本頻率間的差，在 第三諧波下耦接到電漿的功率描t二^ ^ +增加而在基本頻率f下的功 率降低，從而增加中心高非妁6+ 77 非均勻性或降低邊緣高非均勻 性。相反，通過增加產生器輪 淨手興基本頻率f之間的 差，在第三諧波下耦接到電漿 刃力半降低，而在基本頻率 f下的功率增加，從而增加邊缕古 烫緣同的非均勻性或降低中心 高的非均勻性。因此，由控制器27n 裔270通過變化VFO或產生 器240的頻率而調節電漿均勺w。^ ]勺性兩個可變帶通濾波器 252、254具有分別在基本頻率f和第三諧波f下呈中心的 帶通。 在一個方案中，内部腔室元件由金屬諸如鋁形成。爲 了防止或最小化電漿處理期間的金屬污染，暴露於電漿的 25 218 218

ϋ 200845826 金屬腔室元件表面，諸如側壁202的内部表面和底月 的暴露表面，由製程相容材料諸如例如氧化釔的薄 敷。該薄膜可以爲電漿旋塗氧化釔。可選地，塊狀陶 料諸如氧化釔可黏結到下面的金屬内部腔室元件。例 頂部204可具有在暴露於電漿的側壁上的黏結的陶究 側壁2 0 2可包括在暴露於電漿的側壁上的黏結的陶 體’或者環2 1 9可包括在暴露於電漿的側部上的黏結 究環。陶瓷材料可摻雜或者另外製造，使得它們的電 爲半導電範圍内（例如，在1 〇8到丨〇 12歐姆* cin的範 的電阻率），爲施加到Esc電極226的ESC箝制電壓 直流電電流回路。這些腔室表面可加熱，以最小化諸 合物的材料的不期望沈積或聚集，例如，或冷卻以最 或消除蝕刻，或採用加熱和冷卻的受控溫度。通過採 备的化學物質’可在電漿蝕刻製程中清洗腔室的内 面。例如，在乾式清洗步驟中，可將氧氣或含氧，或 或含氯氣體引入到腔室中，並且可使用VHF源功率產 240、242和/或偏置功率產生器262、266而産生電漿 第7圖示出了可使用第1A圖的反應器實施的製 在第7圖的方& 300中，RF電漿源功率通過電極（了負 晶圓）同時在兩個不同VHF頻率fl和f2下電容性泰 其中fl在VHF帶（例如，162MHz)的較高範圍中， f2在VHF帶（例如，5〇·6〇μΗζ)的較低區域中。在 3 02中，藉由將帶通渡波器⑸、254提供到地面，到 頻率f "口 f2提供經由相反電極（晶圓或頂部）的各 膜塗 瓷材 如， 板。 瓷柱 的陶 阻率 圍中 提供 如聚 小化 用適 部表 氯氣 生器 〇 程。 部或 接， 以及 方塊 每個 個中 26 200845826 心接地回路，如第1A圖所示。在第7圖的方塊3 04中’ 藉由將側壁202接地，對每個頻率fl和f2提供經由側璧 的邊緣回路，如第1A圖所示。在方塊3 06中，通過調節 帶通濾波器252，相對於Π邊緣回路的阻抗調節fl中心 回路的阻抗，以促進在fl頻率下到中心回路的電流。在方 塊308中，通過調節帶通濾波器254，相對於f2中心餌路 的阻抗而調節f2邊緣回路的阻抗，以促進在f2頻率T到 側壁的電流。在方塊310中，通過選擇在Π頻率下的VHF 功率與在f2頻率下的VHF功率之間的比率，均勻性控制 器270改善徑向電漿離子密度分佈的均勻性。通過降低在 Π頻率下的VHF功率相對於在f2頻率下的vhf功率之間 的比率，可實施方塊31〇的步驟，來降低中心高電漿離子 密度分佈（方塊312)。或者，可通過降低在f2頻率下的 VHF功率相對於在π頻率下的vhf功率之間的比率，可 實施方塊310的步驟，以降低邊緣高的電漿離子密度分佈 不均句性（方塊3 1 4 )。作爲影響或改善離子密度分佈的另 一方式，控制器270可調整fl和f2任一或兩者的中心和 邊緣回路的阻抗（通過調整各自的帶通濾波器252、254 )， 以達到以下任一 ·（ a )朝向邊緣引導更多的電流，以抑制 中心同的非均勻性；或（b )朝向中心引導更多的電流，以 抑制邊緣高的非均勻性（方塊3丨6 )。 在本說明書中’均句性可指關於徑向電漿離子密度分 佈。應該理解，該分佈是從餘刻速度徑向分佈推斷或等效 於蚀刻速度徑向分佈，其中蝕刻速度徑向分佈可以在反應 27 200845826 器中經電漿蝕刻製程處理的整個晶圓表面上進行測量。 第8圖示出了可使用第2圖的反應器實施的製程。在 第8圖的方塊3 1 8的步驟中，RF電漿源功率通過一個電極 (頂部或晶圓）在較高VHF頻率fl (例如，大約162MHz) 下電容性耦接，同時RF電漿源功率通過相反的電極（晶 圓或頂部）在較低VHF頻率f2 (例如，大約5〇·6〇ΜΗζ) 下電谷性輕接。在方塊320中’對於頻率fi，提供經過相 Γ) 反電極的中心回路。在方塊322中，對於頻率f2 ,提供經 過電極的中心回路。在方塊324的步驟中，對於每個頻率 "Pi 和f*2 ’則提供經過側壁的邊緣回路。在方塊3 2 6的步驟 中’通過調節可變帶通濾波器252，相對於Π邊緣回路的 阻抗調節fl中心回路的阻抗，以促進在fl頻率下到中心 回路的電流。在方塊328的步驟中，通過調節可變帶通濾、 波器254，f2侧部回路的阻抗相對於f2中心回路的阻抗進 订調節’以促進在f2頻率下流到侧壁的電流。在方塊33〇 的步驟中，通過選擇在fl頻率下的VHF功率與在f2頻率 ij 下的VHF功率之間的比率，控制器27〇改善徑向電漿離子 进度分佈的均勻性❶可通過降低在fl頻率下的VHF功率 與在f2頻率下的VHF功率之間的比率，而實施該步驟， ^ 從而降低中心高的電漿離子密度分佈（方塊332 )。通過降 低在f2頻率下的VHF功率與在£丨頻率下的VHF功率之間 的比率，實施該步驟，從而降低邊緣高的電漿離子密度分 佈的非均勻性（方塊334 )。可選地或除了方塊330的步驟 之外’通過調節fl和f2任一或兩者的中心和邊緣回路的 28 200845826 阻抗（通過調節各個帶通濾波器252、254 )，控制器270 可改善均勾性，以實現以下任一個：（a )朝向邊緣引導更 多的電流’以抑制中心高的非均勻性；或（b )朝向中心引 導更多的電流以抑制邊緣高的非均勻性（第8圖的方塊 336 )〇 第9圖示出了可使用第3A圖的反應器實施的製程。 在第9圖的製程中，在較高Vhf頻率π下經過内部頂電 極的RF電漿源功率，經過外部頂電極在較低vhf頻率f2 下電容性耦接（第9圖的方塊338)。在方塊340,藉由提 供耦接到地面的帶通濾波器252，為頻率Π提供經過晶圓 的中心回路。在方塊342，藉由提供耦接到地面的帶通濾 波器254，為頻率f2提供經過晶圓的中心回路。在第9圖 的方塊344中，通過將側壁202接地，對每個頻率fl和 f2提供經過側壁202的邊緣回路，如第3A圖中所示。在 方塊346的步驟中，通過調節帶通濾波器252的電抗，相 對於Π邊緣回路的阻抗調節fl中心回路的阻抗，以促進 在Π頻率下流到中心回路的電流。在方塊348的步驟中， 通過調節帶通滤波器254的電抗，相對於f2中心回路的阻 抗而調節f 2邊緣回路的阻抗，以促進在f 2頻率下流到側 壁的較大電流。在方塊350中，通過選擇在π頻率下的 VHF功率與在f2頻率下的VHF功率之間的比率，控制器 2 70改善徑向電漿離子密度分佈（或晶圓上的蝕刻速度分 佈）的均勻性。通過降低在fl頻率下的VHF功率與在f2 頻率下VHF功率之間的比率，可實施該步驟，以降低中心 29 200845826 高電漿離子密度分佈（方塊352)。或者，通過降低在f2 頻率下的VHF功率與在fl頻率下VHF功率之間的比率， 可實施該步驟，以降低邊緣高電漿離子密度分佈非均勻性 (方塊354)。可選地，或者除了方塊350的步驟之外，通 過調節Π和f2任一或兩者的中心和邊緣回路的阻抗，控 制器270可改善電漿離子密度分佈的均勻性（或者晶圓上 的蝕刻速度分佈）以實現以下任一 ··（ a )朝向邊緣$丨導更 多的電流，以抑制中心高的非均勻性；或（b )朝向中心引 導更多的電流以抑制邊緣高的非均勻性（第9圖的方塊 356 ) 〇 第10圖示出了可通過將兩個VHF頻率f 1和f2設定 成彼此相等（或者至少幾乎彼此相等），進而在第2圖的反 應器中實施的製程。帶通濾波器252、254在該情形下用作 可變電抗，其可控制或改變在頂部和晶圓處VHF電壓（或 電流）之間的相位。在第10圖的方塊358的步驟中，RF 電漿源功率經過一個電極（頂或晶圓）在VHF頻率下電容 / 性耦接，同時經過相反的電極（晶圓或頂部），在相同的

G VHF頻率下電容性耦接RF電漿源功率。在方塊360中， 在第2圖的相反電極226處，提供控制元件諸如可變電抗 (例如，可變帶通濾波器252 )，用於控制相位。在方塊362 中，在電極204處提供控制元件諸如可變阻抗（例如，可 變帶通濾波器254 )，用於控制相位。在方塊364的步驟中， 通過將側壁202接地以提供邊緣回路。在方塊366的步驟 中’通過控制在電極和相反電極處之VHF電流間的相位 30 200845826 差，控制器270改善徑向電漿離干密度分佈的均勻性。通 過將相位差移到1 80度，可實施該步驟，以降低中心高電 漿離子密度分佈（第10圖的方塊367)。或者，通過將相 位差移到〇度，可實施方塊368的步驟，以降低邊緣高電 漿離子密度分佈非均勻性。 第11圖示出了可使用第5圖的反應器實施的製程。在 第11圖的方塊370中，RF電漿源功率在兩個類似的VHF 頻率fl和f2下，兩者都在VHF帶的較低區域中，分別到 電極（第5圖的204 )以及到相反的電極（第5圖的226 )。 這表示通過去除高VHF頻率（例如，1 60-200MHz)產生 器的成本，而節約了極大成本。在第11圖的方塊372中， 電極204耦接到諧振器（第5圖的274 )，其具有fl的奇 次（例如，第三）諧波，並且位於VHF帶之較高區域中的 共振頻率，從而産生在奇次（例如，第三）諧波（例如， 163MHz)下的VHF功率。在方塊374，例如藉由提供帶通 濾波器252，對Π的第三諳波提供經過相反電極（第5圖 的2 66 )的獨立的中心回路。在方塊376，例如藉由提供帶 通濾波器254,對VHF頻率f2提供經過電極204的獨立的 中心回路。在方塊378，通過將側壁（第5圖的202 )接地， 對f2和對fl的奇次諧波提供經過側壁的邊緣回路。在方 塊3 80的步驟中，通過調節帶通濾波器252的電抗，控制 器270相對於fl諧波邊緣回路的阻抗，調節fl諧波中心 回路的阻抗，從而促進在Π諧波下流到中心回路的電流° 在方塊382的步驟中，通過調節帶通濾波器254的電抗’ 31 200845826 控制器2 7 0相對於f 2中心回路的阻抗，調節f 2邊緣回路 的阻抗，以促進在f2頻率下到側壁的電流。通過選擇Π 和f2產生器之間的VHF功率比率，控制器270改善徑向 電漿離子密度分佈的均勻性，以控制fl諧波功率與輕接到 電漿之f2功率間的比率（方塊384 )。通過降低在fl頻率 下所産生的VHF功率與在f2頻率下的VHF功率之間的比 率，可實施該步驟，以減小中心高電漿離子密度分佈（方 塊3 86 )。或者，通過降低在f2頻率下的VHF功率盥在Π 〇 頻率下所産生之VHF功率間的比率，可實施該步驟，以減 小邊緣高電漿離子密度分佈非均勻性（第1 1圖的方塊 388)。可選地或除了方塊384的步驟之外，通過調節f2 和Π的諧波之任一個或兩者的中心和邊緣回路的阻抗，控 制器270可改善電漿離子密度分佈均勻性，以實現以下任 一 ：（a )朝向邊緣引導更多的電流，以抑制中心高的非均 勻性；或（b )朝向中心引導更多的電流，以抑制邊緣高的 非均勻性（方塊390 )。 g\ 第1 2圖示出了可在第5圖反應器的變型中實施的製

U 程，其中f2帶通濾波器254和f2產生器的位置與匹配 > 242、246的位置互換，使得兩個頻率fl、f2驅動頂電極 204。在方塊392， RF電漿源功率在兩個類似的較低VHF 頻率fl和f2下同時被電容性耦接到電極（例如，第5圖 的頂電極204 )。在方塊394，諧振器（第5圖的274 )耦 接電極204，諧振器具有爲fl之奇次諧波的共振頻率，以 産生在奇次諧波下的VHF功率。通過提供倍頻效應 32 200845826 (frequency-multiplying effect)之電聚的非線性回應，有助 於升頻轉換（frequency upconversion)。在第12圖的方塊 396中，通過提供耦接到地面的帶通濾波器252，對於fl 的諧波，提供經過相反電極（第5圖的226 )的單獨的中 心回路。在第12圖的方塊398中，通過提供耦接到地面的 第5圖的帶通濾波器254，對於VHF頻率f2，提供經過相 反電極的單獨的中心接地回路。在方塊400中，通過將第 5圖的側壁202接地，對於fl的諧波和f2，提供經過側壁 Ο 的邊緣回路。在方塊402中，通過調節第5圖的帶通濾波 器252，控制器270相對於fl諧波邊緣回路的阻抗，調節 * fl諧波中心回路的阻抗，以促進在fl諧波下經過中心回 路的電流。在第12圖的方塊404中，通過調節第5圖的帶 通滤波器254的電抗，控制器270相對於f2中心回路的阻 抗’調節f2邊緣回路的阻抗，以促進在f2頻率下到測量 的電流。在方塊406，通過選擇在fl和f2產生器之間VHF 功率比率，控制器270改善徑向電漿離子密度分佈的均勻 I、 性’以控制fl諳波功率和耦接到電漿之f2功率間的比 率。通過降低在f 1諳波下的VHF功率與在f2功率下的 , VHF功率之間的比率，可實施該步驟，以降低中心高電漿 離子费度分佈（方塊408)。或者，通過降低在f2頻率下 ’ 的VHF功率與在fl諧波下的VHF功率之間的比率，可實 施該步驟，以降低邊緣高電漿離子密度分佈非均勻性（方 塊41〇)。可選地或除了在方塊4〇8的製程之外，通過調節 fl諳波和f2的任一個或兩者的中心和邊緣回路的阻抗， 33 200845826 控制器2 7 0可改善均勻性，以實現以下任一 ：（& )朝向邊 緣引導更多的電流’以抑制中心高的非均勻性；或（b )朝 向中心引導更多的電流以抑制邊緣高的非均勻性（第1 2 圖的方塊412)。 r rx· V^· —- .... . _ 第13圖示出了可在第6圖之反應器中實施的製程，僅 使用單一較低VHF頻率產生器（在大約50-60MHZ之間）， 以實現在上述反應器中需兩個產生器的功能性。在第13 圖的方塊414中，RF電漿源功率經過電極（例如，第6 圖的頂電極204)’從具有包括基本較低VHF頻率f之頻率 範園的可變頻率VHF產生器240電容性耦接。在方塊416 中，諸振器274糕接到電極204，該譜振器具有共振頻率 F，其爲基本頻率f的奇次諧波，從而使用在腔室中的電漿 作爲非線性混合元素，産生在奇次諧波下的V H F功率。在 方塊4 1 8中，通過提供耦接到地面的帶通濾波器252 ,對 於諧波頻率F，提供經過相反電極（例如，第6圖的ESC 電極226 )之單獨的中心回路。在方塊420中，通過提供 耦接到地面的帶通濾波器254，對於基本VHF頻率f，提 供經過相反電極（第6圖的226 )之單獨的中心回路。在 第13圖的方塊422中，通過將第6圖的側壁202接地，對 於兩個頻率f和F，提供經過側壁的邊緣回路。在第13圖 的方塊424中，通過調整可變帶通濾波器252，控制器270 相對於F邊緣回路的阻抗，調整F中心回路的阻抗，以促 進在F下流到中心回路的電流。在方塊426中，通過調整 可變帶通濾波器254，控制器270相對於f中心回路的阻 34 200845826 抗，調整f邊緣回路的阻抗，以促進在f頻率下流到側壁 的電流。在方塊428中，通過控制在（或臨近）基本頻率 f下的VHF功率與在諧波ρ下VHF功率之間的比率，控制 器2 70改善電漿離子密度分佈均勻性。這通過控制從f到 F功率向上轉換的比例而完成。該比例通過控制VHF產生 器的可變輸出頻率與基本頻率f之間的差而受到控制。隨 著產生器輸出頻率接近基本頻率，由可變頻率產生器240 所産生的VHF功率轉換爲例如（第三）諧波F的比例增加。 當產生器頻率等於基本頻率f時，獲得在F下的VHF功率 與在f下的VHF功率之間的最大比率。通過降低在F下的 VHF功率與在f下的VHF功率之間的比率，可實施方塊 428的步驟，以減小中心高的電漿離子密度分佈（第1 3圖 的方塊430 )。或者，通過降低在f下的VHF功率與在F 下的VHF功率之間的比率，可實施方塊428的步驟，以減 小邊緣高的電漿離子密度分佈不均勻性（第1 3圖的方塊 432 )。可選地或者除了方塊428的步驟之外，通過調整F 和f任一或者兩者的中心和邊緣回路的阻抗，控制器270 可改善均勻性’進而通過調節各個帶通濾波器2 5 2、2 5 4， 以實現以下任一 ：（a )朝向邊緣引導更多的電流，以抑制 中心高的非均勻性；或（b )朝向中心引導更多的電流，以 抑制邊緣高的非均勻性。 靜電夾盤218的使用有利於高的熱傳遞速率進出晶圓 220，甚至在甚低（mT)腔室壓力了 ’在該壓力下，若沒 有靜電夾盤下則熱傳遞比較差。該部件使真空泵228成爲 35 200845826 極有力的渦輪分子泵，以運行需要極低腔室壓力的腔室方 法。這些部件，與VHF功率源240、242 —起可以産生甚 低到甚高電漿離子密度（例如，1 〇9到1 〇 1 1離子/立方釐 米），提供低腔室壓力（在mT範圍内）的新容量，在高偏 壓或者高熱負載下的高電漿離子密度（在1〇1〇到1〇11離子 /立方釐米範圍内），同時保持對晶圓溫度和電漿離子密度 分佈均勻性的完全控制。這些包含於第1A-6圖之反應器 的部件中，滿足了特定製程諸如介電蝕刻電漿製程和電漿 此攻離子佈植製程的需求，其在需要低腔室壓力和高電漿 離子密度的同時，施加高熱負载。然而，這些反應器能在 寬範圍的腔室壓力（mT到T〇rr )、寬範圍的晶圓熱負载和 寬範圍的電漿離子密度（例如，1〇9到1〇11離子/立方釐米） 下執行。因此，第1A-6圖的反應器還可在高或低的腔室 壓力下’以及在高或低的電漿離子密度下，在其他製程中 被採用’諸如電漿增強化學氣相沈積（PECVd )、電漿增 強物理氣相沈積（PEPVD)、電漿摻雜和電漿增強材料改 性。 雖然前述針對本發明的實施例，但是在不脫離本發明 的基本範圍下，本發明還承認本發明的其他和進一步的實 施例，並且本發明的範圍由以下的申請專利範圍所確定。 【圖式簡單說明】 爲了能獲得並能詳細理解本發明的以上所述實施例， 將參照在附圖中示出的實施例斜以上的概述進行更加詳細 36 200845826 的描述。然而，應該注意到’附圖僅示出了本發明έ 實施例，並因此其不能被理解爲是對本發明範園的 因爲本發明可承認其他等效的實施例。 第1 A圖示出了具有施加到頂電極的多VHF源味 率的電漿反應器； 第1B圖描述了在第1A圖的反應器中控制rF接 路的阻抗的可變電抗或帶通濾波器的元件； 第2圖示出了具有施加到相對電極的不同vhf頻 電漿反應器； 第3A圖和第3B圖示出了具有施加到各個同心電 不同VHF頻率的電漿反應器； 第4圖示出了具有施加到陰極電極的不同vhf頻 電漿反應器； 第5圖示出了具有兩個VHF源功率頻率的電漿 器，其中高VHF源功率頻率爲利用低VHf頻率產生 第三諧波諧振器而産生； 第6圖示出了電漿反應器，其在具有第三諧波諧 的VHF頻段的低部分（例如，5〇·6〇ΜΗζ)中具有單一 可變頻率產生器，從而在通過改變產生器輸出頻率而 的功率級別下而産生在VHF帶的高部分（例如， 100MHz)中産生vHF頻率組分； 第7圖示出了可利用第1八圖的反應器實施的製程 第8圖示出了可利用第2圖的反應器實施的製程 々典型 i制， 『率頻 地回 率的 極的 率的 反應 器和 振器 VHF 確定 大於 37 200845826 第9圖示出了可利用第3A圖的反應器實施的製程； 第10圖示出了可通過將兩個VHF頻率Π和f2設置 成彼此相等而可以在第2圖的反應器中實施的製程； 第11圖示出了可利用第5圖的反應器實施的製程； 第12圖示出了第5圖的反應器的變型中可實施的製 程，其中f2帶通濾波器254和f2產生器以及匹配242、 246的位置互換； 第13圖示出了僅使用單一低VHF頻率產生器可在第 6圖的反應器中實施的製程。 爲了有助於理解，盡可能使用相似的附圖標記表示附圖中 共有的相似元件。在圖裏面的附圖僅是示意性的並且沒有 按比例繪製。 【主要元件符號說明 200腔室 203間隙 204a内部區段 204c底表面 208外部區域 212外部氣體歧管 2 1 6外部氣體供應器 220晶圓 224絕緣頂層 202側壁 204頂電極 204b外部區段 206外部區域 210内部氣體歧管 214内部氣體供應器 218底座 222底層 226内部電極 38 200845826 228真空泵 229狹口闊 230底 232腿部件 234升降機構 236直流電供應器 240功率產生器 242功率產生器 244阻抗匹配網路 246阻抗匹配網路 248陷頻濾波器 250陷頻濾波器 * 252帶通濾波器 253陷頻濾波器 254帶通濾波器 256電容器 255陷頻濾波器 258感應器 - 260電容器 262功率產生器 264阻抗匹配 266功率產生器 268阻抗匹配 270控制器 272線測量儀器 274諳振器 300步驟 302步驟 304步驟 306步驟 ^ j 308步驟 310步驟 312步驟 314步驟 _ 316步驟 3 1 8步驟 . 3 20步驟 322步驟 324步驟 326步驟 328步驟 3 3 0步驟 3 3 2步驟 334步驟 39 200845826 3 3 6步驟 340步驟 344步驟 348步驟 3 5 2步驟 3 5 6步驟 k 3 6 0步驟 3 64步驟 367步驟 370步驟 374步驟 3 7 8步驟 382步驟 3 8 6步驟 390步驟 (; 394步驟 398步驟 』 402步驟 • 406步驟 410步驟 414步驟 41 8步驟 33 8步驟 342步驟 346步驟 350步驟 354步驟 358步驟 362步驟 366步驟 368步驟 372步驟 376步驟 380步驟 384步驟 3 88步驟 392步驟 396步驟 400步驟 404步驟 408步驟 412步驟 416步驟 420步驟 40 200845826 422步驟 426步驟 430步驟 434步驟 424步驟 428步驟 432步驟

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Claims (1)

1. 200845826 十、申請專利範園： 1 一種在一電漿反應器腔室中處理一工件的方法，其 中該電漿反應器腔室具有至少一頂電極和一工件支撐電 極，該方法包括： 經由該腔室之該些電極的其中之一，將在一第一 頻率Π的RF功率耦接到一電漿； . 爲該頻率fl在該頂電極和該工件支撐電極間直接經 (、 過的RF電流，提供一中心接地回路； 提供一可變高度邊緣接地環形元件，並爲該頻率门， . 提供一通過該邊緣接地環形元件的接地回路；以及 控制該可變高度邊緣接地環形元件和以下其中之一間 的距離:(a)頂電極的高度；或（b)工件支撐電極的高度： 以控制徑向電漿離子密度分佈的非均勻性。 2如申請專利範圍第丨項所述的方法，更包括： =整對應於該頻率£1之該中心接地回路的阻抗，以增 ϋ 二’少該RF功率纟fi産生電衆離子密度分佈中之 心高非均勻性的趨勢。 經由該腔室之該些電極的至少其中之一，將在_ 卿頻率f2的RF功率耦接到該電漿； - 爲該頻率η纟該頂電極和該工件支律電極間直接經 42 200845826 過的RF電流，提供一中心接地回路；以及 爲該頻率 f2提供一通過該邊緣接地環形元件的接地 回路。 4如申請專利範圍第3項所述的方法，更包括： 調整在該f 1頻率的一 RF參數與在該f2頻率之該RF 參數的比率，以控制電漿離子密度分佈，該RF參數是以 下其中之一 ：（a ) RF功率；（b ) RF電壓；（c ) RF電流。 5如申請專利範圍第3項所述的方法，其中Π大於約 110 MHz，且 f2 小於約 90 MHz。 6如申請專利範圍第4項所述的方法，其中所述調整 包括： 通過減小在譎fl頻率之該RF參數相對於在該f2頻率 之該RF參數的比率，以減小一中心高的電漿離子密度分 U 佈。 7如申請專利範圍第4項所述的方法，其中所述調整 步驟包括： 通過減小在該f2頻率之該RF參數相對於在該Π頻率 之該RF參數的比率，以減小一邊緣高的電漿離子密度分 佈0 43 200845826 8如申請專利範圍第4項所述的方法，還包括： 調整對應於該頻率fl之該中心接地回路的阻抗，以增 加或減少該RF功率在fi産生電漿離子密度分佈中之一中 心高非均勻性的趨勢。 9如申請專利範圍第4項所述的方法，更包括·· 調整對應於該頻率f2之該中心接地回路的阻抗，以增 ί 加或減少該RF功率在f2産生電漿離子密度分佈中之一中 心低或邊緣高非均勻性的趨勢。 1 0如申請專利範圍第4項所述的方法，更包括： 調整該些中心接地回路之至少其中之一的阻抗，以控 制電漿離子密度分佈。 11如申請專利範圍第1 0項所述的方法，其中執行所 U 述調整阻抗步驟，使該邊緣接地回路中的電流增加，以抑 制一中心兩非均勻性。 f - 12如申請專利範圍第10項所述的方法，其中執行所 述調整阻抗步驟，使該中心接地回路中的電流增加，以抑 制一邊緣高非均句性。 44 200845826 13如申請專利範圍第3項所述的方法，其中所述RF 功率源是以下其中之一：“）連續的脈衝；（c)同 步的；（d)依序的》 1 Λ 種在一電漿反應器腔室中之一工件支架上處理 工件的方法，該電漿反應器腔室具有至少一頂電極、一 工件支撐電極和一在該頂電極和該工件支撐電極間的可控 縫隙，該方法包括： 經由該腔室之該些電極的其中之一，於該腔室中將在 一第一 VHF頻率f 1的rF功率耦接到一電漿； 爲該頻率fl提供一接地回路； 藉由大致圍繞該工件支架的週邊提供一環形限制元 件，將該電漿大體上限制在所述可控縫隙内之一軸向對稱 的電漿處理區域内’該環形限制元件包含以下其中之一： U)—環；（b)—圓柱體；以及 選擇該頂電極和該工件支撐電極間該縫隙的尺寸，以 控制該徑向電漿離子密度分佈的非均勻性。 1 5如申請專利範圍第14項所述的方法，更包括限定 —受限通道，該受限通道在所述環形限制元件的週邊和所 迷腔室之一側壁間。 45