TW201426897A - 用於電漿增強基板處理之沉積遮罩 - Google Patents

Abstract

本文提供用於電漿處理基板的方法及設備。在一些實施例中，用於處理具有給定寬度的基板的沉積遮罩可以包括具有第一複數個孔的第一板，該第一複數個孔經設置而通過該第一板之厚度；以及位於該第一板下方並具有第二複數個孔的第二板，該第二複數個孔經設置而通過該第二板之厚度，其中該第一複數個孔和該第二複數個孔中的個別孔並未對齊。

Description

用於電漿增強基板處理之沉積遮罩

本發明之實施例大體而言係關於電漿增強基板處理設備。

在某些基板處理的過程中，基板處理的副產物會不理想地沉積在腔室部件上，諸如腔室蓋上。在使用設置在腔室蓋上方的感應耦合電漿源的電漿處理過程中，在處理室中副產物(特別是導電性副產物)的累積會不理想地影響射頻(RF)功率至處理氣體的耦合。如此不良的功率耦合會導致電漿損失、維持電漿的功率要求提高以及處理室內不均勻的電漿形成。

因此，本發明人已經提供了一種改良的設備，用於在處理室中電漿處理基板。

本文提供用於電漿處理基板的方法及設備。在一些實施例中，用於處理具有給定寬度的基板的沉積遮罩可以包括具有第一複數個孔的第一板，該第一複數個孔經設置而通 過該第一板之厚度；以及位於該第一板下方並具有第二複數個孔的第二板，該第二複數個孔經設置而通過該第二板之厚度，其中該第一複數個孔和該第二複數個孔中的個別孔並未對齊。

在一些實施例中，一種用於處理基板的處理室可以包括具有內部空間和介電質蓋的腔室主體；用以提供氣體到該內部空間的氣體入口；位於該介電質蓋上方的射頻(RF)電源，以在使用過程中將RF功率耦合至該氣體；位於該內部空間中與該介電質蓋相對並具有支撐表面的基板支座，以支撐具有給定寬度的基板；以及包含一或更多個介電質材料板的沉積遮罩，該一或更多個介電質材料板被支撐在該內部空間中，並阻擋該基板支座之該支撐表面和該介電質蓋之間的任何視線。

在一些實施例中，一種處理基板的方法可以包括以下步驟：使用從電極感應耦合到電漿的RF功率在處理室中形成該電漿，該電極位在該處理室之介電質蓋鄰近處；在保持該電漿的同時處理基板，該基板位在該處理室中的基板支座上；以及在處理該基板的同時將沉積遮罩設置在該基板和該介電質蓋之間，其中該沉積遮罩阻擋了該基板和該介電質蓋之間的任何視線。

以下描述本發明之其他與進一步的實施例。

100‧‧‧處理室

102‧‧‧腔室主體

104‧‧‧介電質蓋

106‧‧‧RF電源

108‧‧‧RF電源

110‧‧‧匹配網路

112‧‧‧線圈電極

114‧‧‧線圈電極

116‧‧‧基板支座

118‧‧‧靜電夾具

120‧‧‧基板

122‧‧‧沉積遮罩

124‧‧‧第一介電質板

126‧‧‧第二介電質板

128‧‧‧孔

130‧‧‧孔

132‧‧‧支座

134‧‧‧底環

136‧‧‧支腳

138‧‧‧間隔物

139‧‧‧電漿

140‧‧‧入口

142‧‧‧氣體供應器

144‧‧‧支援設備

146‧‧‧控制器

148‧‧‧中央處理單元

150‧‧‧記憶體

152‧‧‧支援電路

202‧‧‧特徵

300‧‧‧方法

302‧‧‧步驟

304‧‧‧步驟

306‧‧‧步驟

402‧‧‧介電質板

藉由參照本發明繪示於附圖中的說明性實施例，可以瞭解本發明於以上概述並於以下更加詳細討論的實施例。 然而，應注意的是，附圖僅說明本發明之典型實施例，因此不應將該等附圖視為限制本發明之範圍，因本發明可認可其他等同有效的實施例。

第1圖為依據本發明之一些實施例具有沉積遮罩的處理腔器之示意性側視圖。

第2圖為依據本發明之一些實施例的沉積遮罩之等角視圖。

第3圖為依據本發明之一些實施例用於在具有沉積遮罩的處理室中處理基板的方法之流程圖。

第4圖為依據本發明之一些實施例具有沉積遮罩的處理腔器之示意性側視圖。

為了便於理解，已在可能處使用相同的元件符號來指稱對於圖式為相同的元件。這些圖式不按比例繪製，並且為了清楚起見可以被簡化。構思的是，可以將一個實施例的元件與特徵有益地合併於其他實施例中而無需進一步詳述。

本發明之實施例提供一種沉積遮罩，該沉積遮罩基本上可以防止基板處理的副產物(例如在蝕刻製程過程中)被沉積在腔室蓋上。這種處理副產物的沉積會不理想地導致腔室蓋成為接地的表面，從而減低射頻電源通過介電質腔室蓋耦合射頻功率的能力。因此，本發明的實施例藉由防止通過介電質蓋的射頻功率耦合減弱來有利地保持處理室的有效操作。

在一些實施例中，為了減少介電質蓋上的沉積積 累，將具有一或更多個介電質板的沉積遮罩定位在該介電質蓋和基板之間。該一或更多個板擋住從基板到該介電質蓋的視線，以大致上防止處理的副產物沉積在介電質蓋上。處理的副產物將會優先沉積在板上而不是在介電質蓋上。處理室將使用電漿操作，即使會沉積在沉積遮罩上。以下揭示沉積遮罩和具有這種沉積遮罩的處理室之各種實施例。

第1圖係依據本發明的一些實施例具有沉積遮罩122的處理室100之示意性側視圖。處理室100可配置成用以執行任何電漿輔助的基板處理，其中RF功率通過介電質蓋被耦合進入腔室，諸如蝕刻製程，例如說明性地在MRAM製造製程中蝕刻導電性材料(例如處理室可以是蝕刻腔室)。還構思其他的製程，包括非蝕刻製程。

處理室100通常包括腔室主體102和介電質蓋104。感應耦合RF電源106被設置在介電質蓋104上方，以感應耦合RF功率到設置在處理室100內的一或更多種氣體，以在其中形成和保持電漿。感應耦合RF電源106通常包括經由匹配網路110被耦接到一或更多個電極(例如一或更多個線圈電極112、114)的RF電源108。

基板支座116位在處理室100的內部空間中，通常與介電質蓋104相對。基板支座116通常包括在處理過程中用於支撐基板120的基板支撐表面，基板120具有給定的寬度(例如200mm、300mm、450mm或其他直徑的半導體晶圓或其他待處理的基板)。基板支座116的上部可以包括靜電夾具118以及其他的組件，例如用於耦接直流或射頻偏壓功 率到基板120的電極。

沉積遮罩122位在處理室中的基板支座116之支撐表面和介電質蓋104之間。可以以任何適當的方式將沉積遮罩122保持在所需的位置，例如藉由被支撐在基板支座116或其他腔室部件上，例如處理室100的側壁或襯墊。

沉積遮罩122包括一或更多個對處理室100內的電磁場為透明的介電質板。介電質板可以由製程相容的材料製成，例如石英或陶瓷或類似物。該一或更多個介電質板的直徑大於基板的直徑。

該一或更多個介電質板阻擋基板支座116的支撐表面(或基板120的表面)和介電質蓋104之間的任何直接視線。本文所使用的片語直接視線係指視線的方向垂直於基板120和介電質蓋104。例如，在一些實施例中，該一或更多個介電質板可以包括兩個或更多個具有複數個孔的介電質板，該複數個孔穿過該介電質板而形成，其中在每個介電質板中的該複數個孔未對齊。在與第1圖一致的實施例中，第一介電質板124和第二介電質板126被圖示為各自具有形成通過的各別複數個孔128、130。可以選擇介電質板中的複數個孔之數量大小和分佈用於處理室內的所需氣體分配，該氣體分配可能受氣體引導腔室的位置影響(例如從腔室頂部通過蓋、從腔室側邊或類似者)。或者，在一些實施例中，沉積遮罩122可以包括其中沒有形成孔的單一介電質板402，如第4圖中所繪示。單一介電質板402的直徑足以阻擋基板支座116的支撐表面或基板120的表面和介電質蓋104之間的任何直 接視線。

在一些實施例中，可以設置支座132來固持沉積遮罩122和所需的位置。在一些實施例中，支座可以包括複數個支腳136來將沉積遮罩122支撐在所需的位置。在設置一個以上的介電質板的實施例中，可以設置複數個間隔物138來將各個介電質板保持在相對於其他的介電質板為隔開的關係中。在一些實施例中，可以通過第二介電質板126設置細長的構件(或複數個細長的構件)，並且可以將該細長的構件耦接到第一介電質板124，使得在第一介電質板和第二介電質板之間的細長構件部分形成了間隔物138，並且從第二介電質板延伸遠離第一介電質板的細長構件部分形成了支腳。

在一些實施例中，在基板支座116上設置底環134。底環134可以具有大致上平坦的表面，以便利放在基板支座116上或與基板支座116相配合。底環134的直徑比基板120的直徑長。例如，在一些實施例中，基板支座116可以包括靜電夾具118和設置在靜電夾具118外週的支撐凸緣。底環134可以被設置在該支撐凸緣上及/或被耦接到該支撐凸緣。複數個支腳136從底環134延伸。在一些實施例中，複數個支腳136可以被耦接到底環134。底環134和複數個支腳136形成了支撐結構，以支撐沉積遮罩122的一或更多個介電質板。

在一些實施例中，底環可以包括複數個特徵，以方便將底環對齊保持在基板支座上。例如，第2圖為依據本發明的一些實施例的沉積遮罩122之等角視圖。具體來說，第2 圖繪示沉積遮罩122具有第一介電質板124和第二介電質板126的實施例。如第2圖所圖示，在一些實施例中，底環134可以包括複數個特徵202，以方便將底環134對齊並保持在基板支座116上。在一些實施例中，可以提供3個等距離間隔開的特徵。在一些實施例中，每個特徵202可以是凸出塊，例如圓柱形凸出塊，該凸出塊可以與形成於基板支座116中的相應凹部接合，例如與支撐凸緣上的凹部接合。

回到第1圖，可以在處理室100設置一或更多個入口140，以方便提供一或多種氣體到處理室100的內部空間。可以將一或更多個入口140設置在任何適當的位置，用於提供氣體到處理室100的內部空間。例如，如第1圖中所圖示，入口140可以被設置在腔室主體102的側壁上或通過介電質蓋104。入口140的數目和位置是說明性的，而且可以依據氣體在處理室100的內部空間內的所需位置和分佈來選擇入口140的數目和位置。例如，在一些實施例中，可以將處理氣體提供到沉積遮罩122和介電質蓋104之間的處理室區域。替代地或組合地，可以將處理氣體提供到沉積遮罩122和基板120之間的處理室區域。可以將一或更多個氣體供應器142耦接到一或更多個入口140，以提供所需的或更多的氣體。

還可以將支援設備144耦接到處理室100，支援設備144例如真空幫浦、另外的RF或DC電源、熱傳流體供應器或類似者。可以設置控制器146來控制處理室的多個方面，並且控制器146通常包括中央處理單元或CPU 148、記憶體150及支援電路152，可以將軟體控制演算法儲存在記憶體 150中，以控制處理室100的操作，例如用以實現本文所述的任何發明方法。

在操作中，一或多種氣體被提供到處理室100，同時RF功率由RF電源108提供到設置在介電質蓋104上方的一或更多個電極，以在處理室100中形成電漿139。雖然圖示為在沉積遮罩122和基板120之間的位置，但可以替代地或組合地將電漿形成在沉積遮罩122和介電質蓋104之間及/或在沉積遮罩122的相鄰板之間的區域中。可以使用電漿139對基板120進行處理，例如進行蝕刻，同時任何的處理副產物可以被從腔室排出或是可以沉積在沉積遮罩122或腔室主體102的側壁上。極少的或沒有處理副產物會沉積在介電質蓋104上。

第3圖為依據本發明的一些實施例用於在具有沉積遮罩的處理室中處理基板的方法300之流程圖。方法300可以在具有依據本文所提供教示的沉積遮罩的任何適當處理室中進行。例如，處理室可以是如上關於第1圖所述的腔室。沉積遮罩可以如本文所述的任何實施例中所述。

該方法通常開始於步驟302，其中可以使用從電極感應耦合到電漿的RF功率在處理室中形成電漿，該電極位在處理室的介電質蓋鄰近處。

在步驟304，可以在保持電漿的同時對位在處理室中、基板支座上的基板進行處理。在步驟306，在處理基板的同時將沉積遮罩設置在基板和介電質蓋之間，其中沉積遮罩阻擋了基板和介電質蓋之間的任何視線。

與介電質蓋相比，任何來自處理基板的副產物之沉積將較傾向於沉積在沉積遮罩上。因此，沉積遮罩將防止或減少介電質蓋上的沉積，這有利地保持了來自RF電源的有效功率耦合，以允許腔室蓋作為到蓋上方的RF功率的介電質窗來正常操作，而使用感應耦合電漿源產生電漿。

雖然前述係針對本發明的實施例，但在不偏離本發明的基本範圍下仍可以設計本發明的其他與進一步的實施例。

100‧‧‧處理室

102‧‧‧腔室主體

104‧‧‧介電質蓋

106‧‧‧RF電源

108‧‧‧RF電源

110‧‧‧匹配網路

112‧‧‧線圈電極

114‧‧‧線圈電極

116‧‧‧基板支座

118‧‧‧靜電夾具

120‧‧‧基板

122‧‧‧沉積遮罩

124‧‧‧第一介電質板

126‧‧‧第二介電質板

128‧‧‧孔

130‧‧‧孔

132‧‧‧支座

134‧‧‧底環

136‧‧‧支腳

138‧‧‧間隔物

139‧‧‧電漿

140‧‧‧入口

142‧‧‧氣體供應器

144‧‧‧支援設備

146‧‧‧控制器

148‧‧‧中央處理單元

150‧‧‧記憶體

152‧‧‧支援電路

Claims (20)

1. 一種用於處理一具有一給定寬度的基板的沉積遮罩，包含：一第一板，具有第一複數個孔，該第一複數個孔經設置而通過該第一板之一厚度；以及一第二板，位於該第一板下方並具有第二複數個孔，該第二複數個孔經設置而通過該第二板之一厚度，其中該第一複數個孔和該第二複數個孔中的個別孔並未對齊。
2. 如請求項1所述之沉積遮罩，其中該第一板和該第二板係由介電質材料製成。
3. 如請求項1所述之沉積遮罩，其中該第一板和該第二板係由石英或陶瓷製成。
4. 如請求項1所述之沉積遮罩，其中該第一板和該第二板具有一直徑，該直徑大於該基板之該給定寬度。
5. 如請求項1至4中任一項所述之沉積遮罩，進一步包含：複數個間隔物，設置於該第一板和該第二板之間，以將該第一板和該第二板保持在一間隔開的關係中；以及複數個支腳，用以將該第二板支撐在一所需的位置。
6. 如請求項5所述之沉積遮罩，進一步包含： 複數個細長的構件，通過該第二板並耦接到該第一板，其中位於該第一板和該第二板之間的一部分細長的構件形成該複數個間隔物，以及其中位於該第二板下方的一部分細長的構件形成該複數個支腳。
7. 如請求項5所述之沉積遮罩，進一步包含：一底環，位於該複數個支腳相對於該第二板的一端，其中該底環和該複數個支腳一起形成一支撐結構，用以將該第二板支撐在一所需位置。
8. 如請求項7所述之沉積遮罩，其中該底環包括一與該第二板相對且大致上平坦的表面及複數個特徵，以將該底環對齊及/或便於保持在一放置該底環的表面上。
9. 一種用於處理一基板的處理室，包含：一腔室主體，具有一內部空間和一介電質蓋；一氣體入口，用以提供一氣體到該內部空間；一射頻(RF)電源，位於該介電質蓋上方，以在使用過程中將RF功率耦合至該氣體；一基板支座，位於該內部空間中與該介電質蓋相對並具有一支撐表面，以支撐一具有一給定寬度的基板；以及一沉積遮罩，包含一或更多個介電質材料板，該一或更多個介電質材料板被支撐在該內部空間中，並阻擋該基板支座之該支撐表面和該介電質蓋之間的任何視線。
10. 如請求項9所述之處理室，其中該處理室為一蝕刻腔室。
11. 如請求項9所述之處理室，其中該氣體入口經配置成用以提供該氣體至一位於該沉積遮罩和該支撐表面之間的區域，以及其中該沉積遮罩僅具有一單一介電質板，該單一介電質板不具有任何穿過該單一介電質板的孔。
12. 如請求項9所述之處理室，其中該沉積遮罩包含：一第一板，具有第一複數個孔，該第一複數個孔經設置而通過該第一板之一厚度；以及一第二板，位於該第一板下方並具有一第二複數個孔，該第二複數個孔經設置而通過該第二板之一厚度，其中該第一複數個孔和該第二複數個孔中的個別孔並未對齊。
13. 如請求項12所述之處理室，進一步包含：複數個間隔物，位於該第一板和該第二板之間，以將該第一板和該第二板保持在一間隔開的關係中；以及複數個支腳，位於該基板支座上，以將該第二板支撐在一所需的位置。
14. 如請求項13所述之處理室，進一步包含：複數個細長的構件，通過該第二板並耦接到該第一板， 其中位於該第一板和該第二板之間的一部分細長的構件形成該複數個間隔物，以及其中位於該第二板下方的一部分細長的構件形成該複數個支腳。
15. 如請求項9至12中任一項所述之處理室，進一步包含：複數個支腳，位於該基板支座和該沉積遮罩之間，以將該沉積遮罩支撐在一所需的位置。
16. 如請求項15所述之處理室，進一步包含：一底環，位於該基板支座上面，並使該複數個支腳從該底環延伸出。
17. 如請求項16所述之處理室，其中該底環包括複數個特徵，以將該底環對齊及/或便於保持在該基板支座上。
18. 一種處理一基板的方法，該方法包含以下步驟：使用從一電極感應耦合到一電漿的RF功率在一處理室中形成該電漿，該電極位在該處理室之一介電質蓋鄰近處；在保持該電漿的同時處理一基板，該基板位在該處理室中的一基板支座上；以及在處理該基板的同時將一沉積遮罩設置在該基板和該介電質蓋之間，其中該沉積遮罩阻擋了該基板和該介電質蓋之間的任何視線。
19. 如請求項18所述之方法，其中處理該基板之步驟包含以下步驟：形成處理副產物，其中該處理副產物大多數從該腔室被排出或沉積在該沉積遮罩或該處理室之側壁上。
20. 如請求項19所述之方法，其中處理該基板之步驟進一步包含以下步驟：蝕刻該基板。