TW200937520A - Silicon carbide focus ring for plasma etching system - Google Patents

Description

200937520 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明係關於在電^統巾使肖之聚焦環，尤有關 * 於在電漿蝕刻系統中使用之高電阻係數礙化矽聚焦環。 【先前技術】 [0002] 半導體產業中的積體電路(扣，砬聊㈣咖製造， 二般採用電絲建立並辅助真空處理系統㈣表面化學劑，以自 j移除㈣及沉積材料至基板上。通f，賴係藉由加敎電子 Ο 。再者，受熱電子可具有 吾ΐ選擇麵定條細如錢、氣體流速 白：乳體β又疋，以產生適合在系統内施行之特殊製程(例如 電程或將材料添加至基板的沉積製程的帶 電物種及化學反應性物種族群。 谓衣孩 帶Λ物種(離子等)及化學反應性物種族群為在 所必須者，但在=室内刻、材料沉積等） ❹ _導致電‘2;:==二曝露組件 石夕、石路ϊΐ程電毁導致的損傷，吾人可將例如 件置入處理ϊ中以二所製成的可消耗或可替代的組 儘里避免招致不必要污毕、 力汁口人竑好選擇可 板上之裳置的表面材料了這^以及可能形成於基 程套件之—部分，盆須^1；斤或可替代的組件常被視為製 【發明内容】 吊於錢清理期間進行維修。 尤有關 200937520 • 的高電；;系數夕具有電阻係數高於或等於約⑽ 【實施方式】 ο 方法、材料細節、主或具有其他替代及/或額外 實施。在1他情、、兄下兀 以上炀況下，不同的實施例可被 操作，以避免或ϊ細說明熟知的結構、材料、或 了說明的目的4=同：：：樣 然二本r可在沒有特定== 例^ 的不同實施綱描述㈣有必要照比 個說明書中所論及之「―個實施例」或「-實施例」 m 個實施例中，而不表示其係存在於每一 〇 Γ 料^理法巾’隨侧包含：賴如絲之輻射敏 ί板的上表面，此触敏感材料的薄層隨後 的遮覃。在綱_用以將此特徵随轉印至下伏薄膜 將微与材料的圖型化通常包含：使用例如微影系統， 荽:路；電磁㈤^，electromagnetic)韓射的幾何圖案，接 的μ、劑移除輪射敏感材料經過照射的區域(例如正型光阻 的情形）、或未經照射的區域⑽如負型光_情形）。 200937520 ^〇17]在電漿處理中，聚焦環可用以例如圍繞基板支座上之基 ，^可用於調整及/或控制基板周圍邊緣局部之處理化學品的性 就習用的電漿處理系統而言，聚焦環包含例如用於氧化物姓 • jif環，其係位於基板支座頂部上且圍繞基板周圍。就其他習 ，電漿處理綠而言，雜環包含例如用於雜朗石英環， =位於基板支朗部上且醜基板觸。然而，本案發明人已 到製作自制材料的聚焦環造成了基板的不均勻賴處理。 ’關鍵尺寸(CD ’ critical dimension)偏差已被觀察到橫跨基板 嫒化，其可因為元件良率的損失而不能被接受。 反 ❹ [^018|因此，根據一實施例，茲說明電漿蝕刻系統中用之一高 電，係數碳化矽聚焦環。該聚焦環包含一上表面、一下表面、一 邊緣’以及—外徑向邊緣，並在賴處理系統中用以圍繞 反座上的基板。5亥聚焦環包含具有電阻係數高於或等於約100 〇hm-cm的高電阻係數碳化矽。 、、、 ❹ ^019[根據一實施例，電漿處理系統1列於圖1，其包含電漿 至10、上部組件20、電極板組件24、用以支撐基板35的基 1支座30、以及耦合至在處理室10中提供減壓環境11之真办赢 圖示)的泵抽f 40。電聚處理室1〇可以幫助在鄰近基板 的處理空間12中之處理電聚的形成。電漿處理系統1可用於處理 Ϊ基板’如2GGmm、3GGmm或更大的基板。例如，該電 氷處理糸統1可包含一電漿蝕刻系統。 [00^0] 在例示實施例中，電極板組件24包含電極板26(圖〇 及電極28(圖1)。在另一實施例中，上部組件2〇可包含罩蓋、氣 體注射組件、以及上部電極阻抗匹配網路至少其中之_。極& ί件24可耦合至射頻(RF，radio frequency)能量源，如射頻產生 ^二在^ 一實施例中，上部組件20包含耦合至電極板組件24的 旱盍，，、中電極板組件24係維持與電漿處理室1〇相同之 t。 ，如’可將電聚處理室1〇、上部組件2〇、以及電極板組 ^ 性連接至地面電位。 [〇〇21]電漿處理室⑴可更包含耦合至沉積護屏14之光學觀察 200937520 觀Si二包，合至光學視窗沉積護屏18背面之 九干視ή Γ7 U及先學視窗凸緣^可用來 〈 光學視窗沉積護屏18。密封構件如〇报九千視囪17耦合至 緣19血光學視窗17夕S f形衣可以設置於光學視窗凸 之間：以及光學視，17與光學視窗沉積護屏18 =间以及尤子現囪/儿積瘦屏18與電漿處理室 =6可容許吾人監測來自於處理空間12中之處理^的= 置50 β亥伸喊52係被輕合至基板支座3〇及電 f ❹

G 用以將垂直移絲置50與在f漿處理室1()中 ’ 絕。此外，伸缩壹嗜显q -X* a *王υ γ的減^壤境11隔 】此外伸_β蔓屏54可麵合至基板支座3 囊52不受處理電漿的影響。基板支座30更包含聚 ^意3ίΪ〇Τΐ62。此外’魏64可板支ϋ的周圍延 電阻係數碳化矽。 才』〇Hm-Cm的兩 =023]基；^35可透過機胃人基板傳輸纟、纟級過狹長 及至餽通(未圖示)而傳輸進出電聚處理室1〇，基板35=(=) 板傳輸系統中被位於基板支座3G内部的^ 收:並由位於基板支座30内部之裝置作機械移動降 ，系統接收基板35後，其即下降至餘支座3()的上^自。土板傳 〇24j基板35可透過機械挾縣統或電子挾持系統 挾持系統而m定於基板支座3。。再者，絲支座3。可更一 △ =ί 可自基板支座3g接收熱量並傳送敎“ 流1外，紐可透過背織餘ί未圖ί 體-間隙熱傳導。此系統可用於基板的溫度需被 ^ = ，程中。在其他實施例中，亦可包含加熱元件， 件，或熱電加熱器/冷卻器。 』如耐加熱兀 [〇〇25]在如圖i所示之例示實施例中，基板支座％可包含一 200937520 功率魏魏_合至處理空間12巾之歧電敷。例 -圖-^ϋ〇可透過阻抗匹配網路(未圖示），藉由肝產生器(未 ί riff的即功率而在即電壓下產生電碰。該即偏歷可 ’性^献維持妓。在此喊巾，緖可視為一反應 作為接地t處理室及上氣體注射電極係 λ/Γυ η 八^的即偏壓頻率範圍係自約1 MHz至約100 去二Γ如約13.56MHz。電漿處理用的处系統已為熟習此技藝 有所熟知。 處理空間12中的處理電m可利用平行板、電容 ❹ is；， capacitively _led P1讓a)源、電感式耦合電 二;eQUPled PlaSma)源、上述兩者的組合、以及利 或不利用磁性系統來形成。或者，處理空間12中的處 Itf ^^^iLM(ECR , electron cyclotron resonance)^ 开^。又在另-實施例中，處理空間12中的處理電漿係由螺旋波 〇^麵丽，)的發射來形成。又在另一實施例中，處理空間12中 的處理電漿係由表面波的傳遞來形成。 ΐ參照圖2A(頂視平面圖)及圖2B(橫截面圖)所示之例 不貝施例，錄說明一聚焦環600。聚焦環600可形成包 ^ 下表面_、—_向邊緣謝、以及―賴向邊緣602 Q 之圈壤。 [0028] 〜聚焦環_包含具有電阻係數高於或等於約觸 阻傭碳錄。同時，碳切的雜健可高於或 f於1000 〇hm-cm。又同時，碳化石夕的電阻係數範圍可自約1〇〇 ohm-cm 至約 10° 〇hm-cm 〇 [0029] 聚：|、環6GG &含在溫度範圍自約5叱 電阻係數高於或等於約獅〇hm_cm的高電阻係數碳切。例如， Ξ 度圍自約 5Gt_ 2G_ 狐度了、，、勺50 C)之下’其電阻係數可高於或等於麵 -〇hm-Cm。又此外，碳化矽在溫度範圍自約5〇t至約2〇〇亡 -溫度可、約15〇。〇之下，其電阻係數範圍可自約100 owm至約 200937520 106 ohm-cm。可將低電阻係數的碳化石夕視 約15CTC下小於肖1〇 ohm-cm的碳化石夕。 讓係數在孤度 -[0030]聚焦環_可包含高電阻係數之碳化石夕。或者 • _ 1實質上由高電阻係數之碳化销組成。又或者' %焦環、二 可由咼電阻係數之碳化石夕所組成。· … 聚焦環_可包含氣相沉積的高電阻係數碳化石夕。例 =隹U 600可包含化學氣相沉積的高電阻係數 ❹ ^ ° 600 ^ 割坦化、研磨、磨光、塗佈、雷射切 ^032!聚焦環600可包含複數層，複數層其申至少-層包含高 碳化梦。此外，聚焦環_可包含塗佈在上表面_、 下表面604、内徑向邊緣601、以及外徑向邊緣6〇2至 層可包含含奴塗層或喊之塗層。例如^塗層 族層或喷錢之塗層。此外’塗層可包含例如111 ί ft其中之—。例如，塗層可包含他、氧化

Se2(V Se2F3 ' γρ3 ' La2〇3 ' Ce〇3、Eu2〇3 及 Dy〇3 至 戶°至於施加喷濺塗層的方法已為熟習表面材料處理技 [^033]聚焦環600可具有厚度範圍自約0.5至約10 mm。， 厚度範圍！Γ自約1至約5mm，或其厚度可為約1麵。， 心於L Λ餘_可包含—私特徵部，用以將聽環600、 602'ififf。例如’定心特徵部可包含-形成在外徑向邊、， 似板或凹° ’此平板或凹°顧與軸在基板支座中_ 相配對。此外，如圖2Β所例示，聚焦環_可包含一子 向邊緣謝中且用以接近配合基板仍之階差部_。 卜矣i聚焦環_可更包含一個或更多磨損指示部，其耦合j 指下表面6〇4至少其中之一。例如，一個或更多射 3可包含—形成在上表面_中且自上表面_延伸一制 的隱敝孔。魏度可包含上絲6G3及下表面_間之距離的一 ❹ 200937520 部分。此外，例如，一個或更多磨損指示部可 ，604中且自上表面604延伸一深度的隱蔽孔。該深度$二 表面603及下表面604間之距離的一部分。各磨指’ ^ 3上 •固定的長度及寬度。或者，各賴麵部可料不 不同的寬度。又4者，各磨損指示部可包含沿著其長 度。當聚焦環600腐蝕時，隱蔽孔的大小改變。又變的寬 視= 則可用於判定聚焦環600的腐钕程度。例如， ;2母一回合中進行此種觀測’同時透過例如圖1中的光風 視窗Π而制聚轉_。 si 1 Τ的九學 ❹ [〇〇37]此外’各磨損指示部可置於聚焦環_ ±之 置處，以便觀察聚焦環600之磨耗上的徑向變化 :二 ^示部可置於聚焦環_上之不同方位角位t 之長度軌圍。或者’其長度範圍可自約025至約i咖 =約0.5 mm。或者’磨損指示部可為聚焦環_ =， 在自約10%至約90%之部分範圍内。或者，聚又刀 示苦严啊自約25%至約75%，或聚焦環匕的磨= ;ί 多磨損指示部可利用例如機械加工、^刻77、 〇 雷射銑切、及聲波銑切至少其中之—種方式製造。 [=1今㈣、圖4 ’細述—施行随轉印處理的示範方法。 该方法包含流程圖500，直開於於. a甘上 該薄膜堆4可包含j ,在基板上軸薄膜堆疊。 f ϊΐί ί遮罩層上的抗反射塗層 。娜，闕膜堆叠 中’使用微影處理在輕射敏感遮罩層中形成圖 ^ /包含阻抗劑。例如，阻抗劑可包含 ^ (奈 . 1、^日圆^·光阻、157啦光阻、極紫外線(EUV，extreme 及^^子敏感阻抗劑。輕射敏感層可使用光阻塗佈 及‘4枝统來形成。例如，光阻塗佈及顯影系統可包含cieanTrack 200937520 ，板的系統或方法已為熟習旋轉塗佈光阻技阻薄膜於基 .磁輻射的曝露可於乾式或濕式光者所熟知。電 中實施。 倣〜糸統、或電子束微影系統 [〇_]在530巾，輻射敏感遮罩 整。修整處理可包含―_處理被選擇性地修 處理。乾式_處理可包含钱刻處理或濕式钱刻 處理。例如，修整處理可包含^ 或乾式非電漿钱刻 ❹ 含氧氣體作為起始組成之處理裔;2包!碳氟化合物氣體及 曝露基板於電漿中以修整圖案。、 处理氣體形成電漿、以及 2〇1在第5二:整 乾式姓刻處理可包含乾式電漿射^理或働]處理。 例如，第-敍刻處理可包含 電漿钱刻處理。 氧氣體作為起始組成之處。化合物氣體及含 露基板於電漿中以轉印圖\ 成電聚、以及曝 處理可與圖案修整同時進行。此外 ^二C層之第-綱 H可選擇性地進行鞭層的侧fU。修整圖案於arc 刻處理之結或濕式韻 非電 漿餘亥ί處理。例如，第23 起始組成之處』』進:碳氟化合物氣體作為 漿中。 ⑪體开少成電漿、以及曝露基板於電 三而’iiim用!ΐί式㈣或澡式爛處 if=處理或乾式非電衆钱刻處▲。3钱ϊ處含乾式 次更夕钱刻步驟可包含第—主姓刻步驟、第二= 200937520 餘刻步驟、以及過钱刻步驟。 [〇〇44]在電聚處理系統中可進行修整處理、第一 '二_處理、第三_處理、以及—次以上舰刻處理處電號^ .理系統可包含各式元件，如圖}所描述。 〜理電装處 [〇〇45]在-實施例中，提供一個進行基板上圖 ί理的?理賴化。例如，-系列處:步ΐ的 itS t3 =約1 至約1 _mtorr(1 torr)_約 10 mton:至’ 15G mtorr)，處理氣體的流速範圍自約 seem ’上電極RF偏壓的範圍自約〇至約2〇〇〇 w、以 ，壓的範圍自約10至約2000 W。且上電極偏壓頻率電木 _，例如6_Z。此外，下 的靶圍可自約0.1 MHz至約1〇〇ΜΗζ，例如2ΜΗζ。 差變化的方法。表1提供具 之 f047]表1及表2提供圖案轉印處理之處理條件 效 ARC圖案轉印步驟(例如圖8之53〇及 ^ ❹ 罩的圖案轉印步驟(例如圖8之夠、以及多圖步宰驟轉 圖8之56g)。多晶賴圖案轉印步驟包含第一多^石夕 主if驟、^一多晶石夕姓刻步驟、以及過侧步驟。對於各步驟， =提供了壓力(p，毫托耳）、处功率(轉合至上電極uel以及下 t極lel，以瓦_ ’w)、各處理成分之流速(每分鐘標準立方公 为’ seem)、中心(C)及邊緣(E)基板背侧壓力(BR)(托耳 及 —L(T)、處理室牆(W)、基板支座中心⑼及邊緣(Edge)的溫度設 疋0 11 200937520 [0048]表 1 石英 (QTZ) 聚焦環 SCCM 處理步驟 壓力 (托耳） 功率 UEL/LEL (瓦） HBr 〇1 cf4 c4f8 ch2f2 He n2 B.P. (C/E) (托耳） 溫度T/W/B (Edge) (°C) 修整/ 抗反射塗 層圖案轉 印 12 300/0 12 48 r. 10/50 80/60/68(53) 抗反射塗 層過姓刻 20 300/65 3 70 8 10/50 80/60/68(53) 硬式遮罩 圖案轉印 15 500/160 75 20 50 10/50 80/60/68(53) 多晶石夕蚀 刻步驟1 20 600/100 550 4 10/10 80/60/68(53) 多晶秒_名虫 刻步驟2 10 300/30 250 4 60 10/10 80/60/68(53) 多晶矽過 #刻 40 135/45 500 9 440 10/10 80/60/68(53) 02沖洗 150 375/0 200 3/3 80/60/68(53) [0049] 表 2 高電阻係 數碳化矽 (SiC)聚焦 環 SCCM 處理步驟 壓力 (托耳) 功率 UEL/LEL (瓦） HBr 〇2 cf4 c4f8 CH2F2 He n2 B.P. 驟 溫度T/W/B (Edge) (°C) 修整/抗 反射查層 圖藥轉印 12 300/0 12 48 10/50 80/60/70(65) 抗反射'金 層過#刻 20 300/65 2.5 70 8 10/50 80/60/70(65) 硬式遮罩 圖案韓印 15 500/160 75 20 50 10/50 80/60/70(65) 多晶石虫 刻步驟1 20 600/100 550 4 10/10 80/60/70(65) 多晶石夕餘 刻步森2 10 300/30 250 4 60 10/10 80/60/70(65) 多晶矽過 钱刻 40 135/45 500 9 440 10/10 80/60/70(65) 02沖洗 150 375/0 200 3/3 80/60/70(65) [0050] 例示於表1及表2中之圖案轉印處理分別以石英聚焦 環及高電阻係數碳化矽聚焦環加以實施。兩種聚焦環的關鍵尺寸 12 200937520 偏差(即初始關鍵尺寸與最終關鍅 英聚焦環，密集結構(即緊密間p 差值)幾乎相同。例如以石 (3σ = 3.5腿），而孤立、i構(即的關鍵尺寸偏差為25.6mn 25.5nm(3CT=3.2nm)。此外Ϊ 的結構)的關鍵尺寸偏差為 集結構(即緊密間隔的結構=南電=數石化石夕聚焦環，密 =2.6mn)，而孤立結構（即寬、寸偏差為26.9nm (3σ 26.4nm (3σ =3.〇nm；)。 巧隔的、、、吉構）的關鍵尺寸偏差為 橫跨基板之關鍵尺寸偏差

造分別提供作為自基板中3β，一對於密集構造及孤立構 差(Α，埃）。明_在米)函數的_尺寸偏 寸偏差變化制在接近絲邊 〃發明人已觀制關鍵尺 電阻值卿聚^可相較於石娜環，使用高 明睁雖羊述本發明之某些實施例，但熟習此技藝者 於實=進教示及優勢下，吾人可 明之範疇内。 周整。因此，所有此種調整均應包含於本發 【圖式簡單說明】 ϋΓ]在隨附圖式中： [〇〇〇9] = 1提供根據實施例之電漿處理系統之概要圖示。 [00101 圖2Α顯示根據實施例之聚焦環的頂視圖。 [00111 圖2Β顯示圖2Α所示聚焦環之橫截面圖。 [〇〇121 圖3Α顯示基板處理的示範資料。 [00131 圖3Β顯示基板處理的額外示範資料；以及 圖4說明根據實施例之基板處理的方法。 【主要元件符號說明】 電漿處理系統 13 200937520 ίο 電漿處理室 11 減壓環境 - 12 14 16 17 18 19 20 24 © 26 28 30 35 40 50 52 54 60 〇 62 64 500 510 520 530 540 550 ， 560 600 處理空間 沉積護屏 光學觀察孔 光學視窗 光學視窗沉積護屏 光學視窗凸緣 上部組件 電極板組件 電極板 ' 電極 基板支座 基板 泵抽管 垂直移動裝置 伸縮囊 伸縮囊護屏 聚焦環 護屏環 擋板 施行圖案轉印處理之示範方法的流程圖 在基板上形成薄膜堆積的步驟，該薄膜堆積包含輻射敏 感層、抗反射塗層、硬式遮罩層、以及多晶石夕層 在輻射敏感層形成圖案的步驟 在圖案中修整侧向尺寸的步驟 轉印修整圖案至抗反射塗層的步驟 轉印修整圖案至硬式遮罩層的步驟 轉印修整圖案至多晶矽層的步驟 聚焦環 14 200937520 601 内徑向邊緣 602 外徑向邊緣 ， 603 上表面 604 下表面 610 階差部 625 基板

Claims (1)

1. 200937520 ， 七、申請專利範圍： 1. 一種聚焦環，用以在一電漿處理系统中圍繞於一基板支座上之 ^ 一基板，該聚焦環包含： ' 〔聚焦環’具有一上表面、一下表面、-内徑向邊緣、以及 一外栏向邊緣’其中S亥聚焦環包含具有電阻係數高於或等於約 ohm-cm的高電阻係數碳化；ε夕。 2. 如申請專利範圍第1項之聚焦環，其中該電阻係數係高於或 於約 1000 ohm-cm。 ❹ 3. 如申凊專利範圍f 1項之聚焦環’其中該電阻係數範圍自約刚 ohm-cm 至約 1〇6 〇hm-cm。 項之聚焦環，其中該聚焦環實質上由高電 麵1項之獅，其中_環由高電阻係數 ^===。丨狀糕環，射娜錄包含氣相沉積 之聚焦環’財嫩環包含化學氣相 圍第1項之聚焦環’其中該聚焦環包含燒結之高 聚焦環包含-定心特 16 200937520 10.如申請專利範圍第！項 ， •多麵絲部，絲合至該上表面固或更 • 11·如申凊專利範圍第ίο項之奄隹产_ . 示部包含位於該上表面中並面j t個或更多磨損指 該深度包含該上表面與該下表面間之距度的一孔洞， ❹ 該深度包含处表面触下表^妨細一孔洞， 。 層包含㈣阻餘的碳化石夕 該粒軌含一塗佈在 中之-之塗層。 向邊緣、以及該外徑向邊緣至少其 ❹ 該内徑向邊緣中之階差部 八、圖式： 17