TW202232553A - 蝕刻系統 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種用於均勻地蝕刻工件的系統及方法。系統包括：半導體處理系統，生成帶狀離子束；及工件固持器，使工件接受帶狀離子束的掃描。工件固持器包括延伸超出工件的一部分，所述部分被稱為環圈。可獨立地對環圈進行加熱以補償蝕刻速率不均勻性。在一些實施例中，可獨立地對環圈加偏壓以使得其電勢不同於施加到工件的電勢。在某些實施例中，環圈可被劃分成可被單獨控制的多個熱區帶。如此一來，可通過控制環圈的所述多個熱區帶中的各個熱區帶的電勢和/或溫度來解決各種蝕刻速率不均勻性。

Description

溫度控制電性偏壓晶圓環繞

本公開的實施例涉及提高蝕刻速率均勻性且更確切來說提高通過帶狀離子束掃描的工件的蝕刻速率均勻性的系統及方法。 本申請主張2021年2月4日提出申請的序列號為17/167,416的美國專利申請的優先權，所述美國專利申請的全部公開內容併入本案供參考。

離子束可用於植入摻雜物、蝕刻材料或將工件（例如，矽襯底）非晶化。這些離子束可使用半導體處理系統來形成，所述半導體處理系統包括生成所期望物種的離子的離子源。在某些實施例中，通過選擇所期望物種的多個組件來提取並操控這些離子且朝向工件引導所述離子。在其他實施例中，離子源被定位成靠近工件且從離子源朝向工件吸引離子。

在一些實施方案中，可需要嚴密地控制各種參數的均勻性。舉例來說，在某些應用中，可期望晶圓寬度（Width in Wafer，WiW）蝕刻速率在3%到5%（3σ值）內或更好。然而，由於束流在其整個寬度上的變化且由於其他現象，可能難以達成所述蝕刻速率。

舉例來說，就帶狀離子束來說，這些帶狀束通常在X方向上具有不均勻束流，尤其是在帶狀束的末端處。

此外，可將工件設置在穿過帶狀離子束的工件固持器上。此工件固持器可包括延伸超出工件的一部分。此部分可被稱為環繞件或環圈。工件與環圈之間的任何電不連續性或熱不連續性均可能會導致蝕刻速率均勻性發生變化。

因此，如果存在使用掃描帶狀離子束達成所期望的蝕刻速率均勻性的系統及方法，則將是有益的。此外，如果所述系統可容易適應不同的蝕刻物種，則將是有益的。

公開一種用於均勻地蝕刻工件的系統及方法。所述系統包括：半導體處理系統，生成帶狀離子束；及工件固持器，使所述工件接受帶狀離子束的掃描。所述工件固持器包括延伸超出工件的一部分，所述部分被稱為環圈。可獨立地對所述環圈進行加熱以補償蝕刻速率不均勻性。在一些實施例中，可獨立地對所述環圈加偏壓以使得其電勢不同於施加到工件的電勢。在某些實施例中，所述環圈可被劃分成可被單獨控制的多個熱區帶。如此一來，可通過控制所述環圈的各個熱區帶的電勢和/或溫度來解決各種蝕刻速率不均勻性。

根據一個實施例，公開一種蝕刻系統。所述蝕刻系統包括：半導體處理系統，用於生成帶狀離子束；工件固持器；環圈，設置在所述工件固持器周圍；以及掃描電動機，用於使所述工件固持器移動穿過所述帶狀離子束，其中所述環圈包括電阻加熱器以修改所述環圈的溫度。在某些實施例中，所述環圈包括導電框架及設置在所述導電框架上的保護覆蓋層，且所述電阻加熱器設置在所述保護覆蓋層中或設置在所述保護覆蓋層上。在某些實施例中，所述電阻加熱器設置在所述保護覆蓋層的面向所述導電框架的外表面上。在一些實施例中，所述蝕刻系統包括溫度傳感器，所述溫度傳感器設置在所述環圈上以監測所述環圈的溫度。在某些實施例中，所述環圈包括導電框架及設置在所述導電框架上的保護覆蓋層以及環圈偏壓電力供應器，所述環圈偏壓電力供應器用於以與施加到所述工件固持器的電壓不同的電壓對所述導電框架加偏壓。在一些實施例中，所述環圈偏壓電力供應器以所述工件固持器為參考，使得所述環圈維持與所述工件固持器的恒定電壓偏移。在一些實施例中，使用絕緣材料將所述環圈與所述工件固持器電隔離。

根據另一實施例，公開一種蝕刻系統。所述蝕刻系統包括：半導體處理系統，用於生成帶狀離子束；工件固持器；環圈，設置在所述工件固持器周圍；以及掃描電動機，用於使所述工件固持器移動穿過所述帶狀離子束，其中所述環圈包括多個熱區帶以補償徑向蝕刻速率不均勻性及線性蝕刻速率不均勻性兩者。在一些實施例中，所述環圈包括框架及設置在所述框架上的保護覆蓋層，且在所述保護覆蓋層中或在所述保護覆蓋層上設置有電阻加熱器。在某些實施例中，所述電阻加熱器設置在所述保護覆蓋層的面向所述框架的外表面上。在一些實施例中，所述環圈被劃分成多個熱區帶。在一些其他實施例中，所述多個熱區帶可被獨立地控制。在一些實施例中，所述蝕刻系統包括熱控制器及與所述熱控制器連接的控制器，所述熱控制器包括與所述多個熱區帶連接的多個電力供應器，其中將工件類型及蝕刻物種輸入到所述控制器且所述熱控制器將電力供應到所述多個熱區帶以達成所期望的溫度輪廓（profile）。在某些實施例中，所述蝕刻系統包括溫度傳感器，所述溫度傳感器設置在至少一個熱區帶中以監測所述至少一個熱區帶的溫度。

根據另一實施例，公開一種蝕刻系統。所述蝕刻系統包括：半導體處理系統，用於生成帶狀離子束；工件固持器；環圈，設置在所述工件固持器周圍，其中所述環圈包括導電框架及設置在導電框架上的保護覆蓋層；掃描電動機，用於使所述工件固持器移動穿過所述帶狀離子束；以及環圈偏壓電力供應器，用於以與施加到所述工件固持器的電壓不同的電壓對所述導電框架加偏壓。在一些實施例中，所述環圈偏壓電力供應器以所述工件固持器為參考，使得所述環圈維持與所述工件固持器的恒定電壓偏移。在一些實施例中，使用絕緣材料將所述環圈與所述工件固持器電隔離。在某些實施例中，所述導電框架被劃分成多個導電區，其中施加到每一導電區的電壓被獨立地控制。在某些實施例中，所述蝕刻系統包括與所述環圈偏壓電力供應器連接的控制器，其中將工件類型及蝕刻物種輸入到所述控制器且所述環圈偏壓電力供應器將電力供應到所述導電框架以達成邊緣蝕刻速率的所期望改變。

如上文所述，可使用本發明系統來提高採用工件的系統的蝕刻速率均勻性，所述工件是由帶狀離子束掃描。

半導體處理系統1包括離子源，所述離子源包括由多個腔室壁101構成的離子源腔室100。在某些實施例中，這些腔室壁101中的一者或多者可由例如石英等介電材料構造而成。第一介電壁102的外部表面上可設置有射頻（radio frequency，RF）天線110。射頻天線110可由射頻電力供應器120供電。在離子源腔室100內輻射遞送到射頻天線110的能量以將經由氣體入口130引入的進氣離子化。

在其他實施例中，離子源可以是間接加熱式陰極（indirectly heated cathode，IHC）離子源、電容耦合等離子體源或另一類型的源。

被稱為提取板104的一個腔室壁包括提取孔105，離子束106可通過所述提取孔105離開離子源腔室100。離子束106在水平方向上可比在高度方向上寬，所述水平方向也被稱為X方向。具有這些特性的離子束可被稱為帶狀離子束。提取板104可由導電材料（例如鈦、鉭或另一金屬）構造而成。提取板104的寬度可超過300毫米。此外，提取孔105在X方向上可比工件10的直徑寬。可以提取電壓對此提取板104加偏壓。在其他實施例中，提取板104可接地。

除半導體處理系統1之外，還存在工件固持器155。工件固持器155可被設置成靠近提取孔105。舉例來說，工件固持器155可與提取孔105相距0釐米（cm）與25 cm之間。在某些實施例中，工件固持器155可位於提取孔105的約1 cm內。

可將工件10設置在工件固持器155上。使用在垂直方向171上移動的掃描電動機160來使工件固持器155接受掃描。此方向也被稱為Y方向。因此，工件固持器155被配置成使得在離子束106與工件固持器155之間存在相對的垂直移動。

工件固持器155包括固持工件10的靜電夾。靜電夾使用靜電力將工件保持到工件固持器155。所述靜電夾可包括基座、介電頂表面和多個電極，所述多個電極設置在所述基座與所述介電頂表面之間。可將不同的電壓施加到電極以生成所期望的靜電力。

環圈165環繞靜電夾及工件10且在其中心中具有開口，所述開口對應於工件固持器155的位置。環圈165包括框架168，框架168可由例如金屬等導電材料構造而成。框架168可由鈦、鋁或另一材料製成。在某些實施例中，框架168可以是鍍鎳的鋁、經陽極處理的鋁、或鎳。在某些實施例中，框架168的形狀可以是矩形的，具有用於容納工件固持器155的圓形開孔。舉例來說，框架168可以是約600毫米（mm）寬且1000 mm長，圓形開口具有約300 mm的直徑。在其他實施例中，框架168可以是圓形的或另一形狀。

另外，環圈165可包括保護覆蓋層166，所述保護覆蓋層166可設置在框架168的前表面上。保護覆蓋層166保護框架168不暴露於離子，從而延長框架168的壽命且將對工件10的污染最小化。保護覆蓋層166可以是貼附到框架168的前表面的介電材料或矽襯底。在一個特定實施例中，多個矽貼片設置在框架168上且用作保護覆蓋層166。保護覆蓋層166可以是任何所期望的厚度，例如約3 mm。保護覆蓋層166的尺寸可定為覆蓋整個框架168。

可使用工件偏壓電力供應器170對工件固持器155加偏壓。在某些實施例中，來自工件偏壓電力供應器170的輸出是頻率在5 kHz與50 kHz之間且振幅為100伏特到5,000伏特的脈衝式直流（direct current，DC）電壓。

可使用環圈偏壓電力供應器175獨立地對環圈165加偏壓。舉例來說，框架168可與環圈偏壓電力供應器175連接。來自環圈偏壓電力供應器175的輸出也可以是頻率在5 kHz與50 kHz之間且振幅為100伏特到5,000伏特的脈衝式DC電壓。

在某些實施例中，環圈偏壓電力供應器175以工件偏壓電力供應器170為參考，以使得環圈165與工件固持器155存在恒定的電壓偏移。舉例來說，在此實施例中，可將環圈偏壓電力供應器175的輸出設定為恒定的DC電壓。

舉例來說，圖2A到圖2C示出三個不同的實施例。圖2A示出其中環圈165始終處於與工件固持器155相同的電壓處的實施例。此可通過將以工件偏壓電力供應器170為參考的環圈偏壓電力供應器175設定到0伏特來達成。在圖2B中，環圈165相對於工件固持器155始終具有正偏移。此可通過將以工件偏壓電力供應器170為參考的環圈偏壓電力供應器175設定到正電壓來達成。在圖2C中，環圈165相對於工件固持器155始終具有負偏移。此可通過將以工件偏壓電力供應器170為參考的環圈偏壓電力供應器175設定到負電壓來達成。環圈偏壓電力供應器175可能夠相對於工件固持器155供應在-500 V與+500 V之間的電壓。如此一來，在一些實施例中，環圈165相對於離子源腔室100的偏壓是由環圈偏壓電力供應器175供應的電壓與由工件偏壓電力供應器170供應的電壓的和。

在其他實施例中，環圈偏壓電力供應器175可以接地為參考且環圈偏壓電力供應器175的輸出可與工件偏壓電力供應器170同相，以使得來自兩個電力供應器的脈衝是同步的。此外，在某些實施例中，只有在這些脈衝期間，環圈偏壓電力供應器175的輸出才不同於工件偏壓電力供應器170。

雖然以上公開內容闡述了來自工件偏壓電力供應器170的輸出是脈衝式DC電壓，但應理解，工件偏壓電力供應器170可以是恒定的，而對提取板104加偏壓的提取電壓電力供應器提供脈衝式DC輸出。在此實施例中，環圈偏壓電力供應器175可維持恒定的電壓。

為了對工件固持器155與環圈165施加不同的電壓，可在這兩個組件之間設置電絕緣材料167以將工件固持器155與框架168電隔離。可使用例如聚醚醚酮（PEEK）等材料來提供此電絕緣。

注意，如果框架168與工件固持器155始終維持在相同的電壓處，則可不利用電絕緣材料167。

當進行脈衝發射時，施加到工件固持器155的電壓是比施加到提取板104的電壓更負的值。換句話說，如果將提取板104接地，則工件偏壓電力供應器170生成負脈衝。在這些負脈衝期間，正離子被從離子源腔室100的內部吸引到工件10。如果對提取板104加正偏壓，則工件偏壓電力供應器170生成正性較小的脈衝或負脈衝，以使得在這些脈衝期間將正離子從離子源腔室100的內部吸引到工件10。

此外，雖然圖1示出單個環圈偏壓電力供應器175，但在某些實施例中，環圈165可被劃分成幾個導電區，其中可獨立地控制每一導電區。舉例來說，框架168可以是彼此使用電絕緣材料167分離的多個導電結構。因此，在此實施例中，環圈165的某些部分可處於大於工件固持器155的電壓處，而環圈165的其他部分可處於與工件固持器155相同的電壓處或比工件固持器155低的電壓處。另外，在此實施例中，環圈165的某些部分可處於低於工件固持器155的電壓處，而環圈165的其他部分可處於與工件固持器155相同的電壓處或比工件固持器155高的電壓處。如下文所述，施加到環圈165的每一區段的電壓的選擇可基於所採用的蝕刻物種來進行。

熱控制器190也可與環圈165連接。熱控制器190可包括多個電力供應器，所述多個電力供應器將電壓或電流供應到環圈165中的所述多個熱區帶中的每一者，如下文更詳細地闡述。

控制器180可與工件偏壓電力供應器170、環圈偏壓電力供應器175、工件固持器155、熱控制器190及其他組件進行連接。控制器180可包括處理單元181，例如微控制器、個人計算機、專用控制器或另一適合的處理單元。控制器180還可包括非暫時性存儲元件182，例如半導體存儲器、磁性存儲器或另一適合的存儲器。此非暫時性存儲元件182可含有允許控制器180執行本文中所述的功能的指令183及其他數據。控制器180可能夠經由掃描電動機160控制工件固持器155的移動。控制器180可能夠分別經由熱控制器190及環圈偏壓電力供應器175控制環圈165的溫度及電壓。

可存在兩種類型的蝕刻速率不均勻性。第一種被稱為徑向不均勻性，是工件的邊緣處的不連續性所致。這些不連續性可以是化學不連續性、熱不連續性或電不連續性。舉例來說，如關於圖1所述，在工件10周圍可存在環圈165，環圈165包括框架168及保護覆蓋層166。如果用於構造環圈165的材料比工件更能抵抗化學蝕刻，則此界面處可存在可用蝕刻物種的過剩，此可使得工件的外邊緣被更快地蝕刻。反之，如果用於構造環圈165的材料不如工件能抵抗化學蝕刻，則環圈165可用作凹槽（sink）且此界面處可存在可用蝕刻物種的不足，此可使得工件的外邊緣被更慢地蝕刻。如果環圈165的介電常數不同於工件，則在工件的邊緣處可發生電場的畸變。當提取偏壓是脈衝式的時，此畸變可吸引或拒斥來自工件10的邊緣的離子。另外，如果環圈165比工件涼，則環圈165可以更快的速率從聚合氣體化學品聚集沉積，此也可影響工件的邊緣處的蝕刻速率。

第二類型的不均勻性被稱為線性不均勻性。如上文所述，通過帶狀離子束在Y方向上對工件10進行掃描。通常，帶在X方向上的束流輪廓並不恒定。相反，通常，接近帶狀離子束的末端的電流輪廓可低於或大於接近帶狀離子束的中心的電流輪廓。

如圖3中所示，可通過將電阻加熱器335放置在環圈165的表面上或嵌置在環圈165內來控制環圈165的溫度。當設置在表面上時，電阻加熱器335可設置在保護覆蓋層166的面向框架168的後表面上，以不暴露於離子束106。

在某些實施例中，電阻加熱器335可包括沉積在環圈165的表面上的圖案。舉例來說，電阻加熱器335可以是沉積在保護覆蓋層166的後表面上的鎳鉻（NiCr）圖案。然後可使用絕緣材料（例如聚醯亞胺噴塗塗層或卡普頓膠帶（Kapton tape））來塗布此圖案，以將所述圖案與框架168絕緣。當然，可以其他方式實施電阻加熱器。在此實施例中，所述圖案設置在保護覆蓋層166與框架168之間。此外，在某些實施例中，電阻加熱器335可設置或嵌置在保護覆蓋層166中。

在其他實施例中，電阻加熱器335可設置在框架168的後表面上，且與框架168電絕緣。在這些實施例中的每一實施例中，電阻加熱器335可設置在允許對環圈165進行加熱但不會將電阻加熱器335暴露於離子束106的位置中。

在某些實施例中，電阻加熱器335的末端與電力供應器連接，所述電力供應器（例如，DC電力供應器或交流（Alternating Current，AC）電力供應器）是熱控制器190的一部分。舉例來說，可針對每一電阻加熱器335使用能夠產生高達10 A的208V的AC電力供應器。當然，還可使用其他電力供應器，例如120V的AC電力供應器或DC電力供應器。在一些實施例中，電阻加熱器335被設置成盡可能鄰近內徑，以影響接近工件10的環圈165的溫度。

還可在環圈165的後表面上設置溫度傳感器336，例如熱電偶或熱敏電阻器。溫度傳感器336可與熱控制器190連接，所述熱控制器190基於溫度傳感器336測量的溫度來調節供應到電阻加熱器335的電壓和/或電流。在另一實施例中，可採用開環控制以使得不使用溫度傳感器336。

圖3示出兩個電阻加熱器335；一個位於左側上，產生第一熱區帶且另一個位於右側上，產生第二熱區帶。然而，本公開並不僅限於此實施例。此外，雖然圖3示出電阻加熱器335呈蜿蜒圖案，但還可使用其他圖案。環圈165可被分段成任何數目個熱區帶。在某些實施例中，電阻加熱器335可能夠將熱區帶的溫度提高到高達100℃。

舉例來說，如圖4中所示，環圈165可被劃分成四個熱區帶302、303、304、305。每一熱區帶包括獨立受控的電阻加熱器335。可選地，每一熱區帶可包括專用溫度傳感器336以獨立地控制每一熱區帶的溫度。通過利用四個熱區帶，徑向不均勻性及線性不均勻性兩者均可得到解決，如下文所述。

舉例來說，圖4中的熱區帶之間的邊界呈45°、135°、225°及315°。然而，其他大小也是可能的。舉例來說，兩個熱區帶302、304可大於或小於另外兩個熱區帶303、305。舉例來說，如果兩個熱區帶302、304將大於另外兩個熱區帶，則熱區帶之間的邊界可呈60°、120°、240°及300°。類似地，如果兩個熱區帶302、304將小於另外兩個熱區帶，則熱區帶之間的邊界可呈30°、150°、210°及330°。

在某些實施例中，可獨立地控制這些熱區帶302到305中的每一者。在其他實施例中，可共同地控制兩個或更多個熱區帶。舉例來說，可共同地控制與帶狀離子束的末端轟擊工件的位置對應的兩個熱區帶303、305。類似地，可共同地控制另外兩個熱區帶302、304。

圖5A到圖5E示出蝕刻物種與工件類型的五種不同組合的蝕刻速率圖。這些蝕刻速率圖是通過在蝕刻操作之前在多個位置處測量工件的厚度且在蝕刻操作之後在所述相同的位置處測量厚度來形成。區580被蝕刻的程度比其他區大。區582被蝕刻的程度比其他區小。區581是蝕刻速率介於這兩個極端之間的那些區域。

注意，這些蝕刻速率圖中的每一者顯示徑向不均勻性、線性不均勻性或所述兩種類型的不均勻性的疊加。具體來說，圖5A及圖5C示出主要呈線性的不均勻性。圖5B及圖5D示出主要呈徑向的不均勻性。圖5E示出兩種類型的不均勻性。具體來說，在圖5E中，存在致使工件的外邊緣受到的蝕刻比工件的中心多的徑向不均勻性。另外，存在致使帶狀離子束的末端進行的蝕刻小於離子束的中心的線性不均勻性。當這兩種不均勻性組合時，僅工件的頂部邊緣及底部邊緣受到比工件的其餘部分多的蝕刻。

圖6A到圖6E示出可用於補償分別與圖5A到圖5E對應的蝕刻速率圖的溫度輪廓。注意，在圖5A及圖5C中，沿著左邊緣及右邊緣的蝕刻速率小於工件上的其他位置。因此，在此情況中，如圖6A及圖6C中所示，熱區帶303、305被設定到與其他熱區帶不同的溫度。對於諸多工件及蝕刻物種來說，蝕刻速率與溫度成正比。因此，為了增大沿著工件的左邊緣及右邊緣的蝕刻速率，將熱區帶303、305設定到比其他熱區帶高的溫度。當然，對於一些蝕刻化學品來說，可能蝕刻速率與溫度具有反關係。在此種情形中，為了增大沿著工件的左邊緣及右邊緣的蝕刻速率，將熱區帶303、305設定到比其他熱區帶低的溫度。

圖5B及圖5D示出其中外邊緣具有比工件的其餘部分低的蝕刻速率的徑向不均勻性。在這些情形中，如圖6B及圖6D中所示，所有的熱區帶302到305皆維持在不同的溫度。如果蝕刻速率與溫度成正比，則將熱區帶302到305設定到比工件高的溫度。如果蝕刻速率與溫度成反比，則將熱區帶302到305設定到比工件低的溫度。

圖5E示出其中工件的頂部邊緣及底部邊緣具有比工件的其餘部分高的蝕刻速率的實例。因此，如圖6E中所示，如果蝕刻速率與溫度成正比，則將熱區帶302、304設定到比所述熱區帶的其餘部分低的溫度。如果蝕刻速率與溫度成反比，則將熱區帶302、304設定到比所述熱區帶的其餘部分高的溫度。

因此，圖4的環圈165可用於補償徑向不均勻性及線性不均勻性兩者。

因此，在一個實施例中，控制器180接收關於正在使用的蝕刻物種以及工件類型的信息。此信息可經由輸入裝置（例如，鍵盤或觸摸屏）來鍵入。基於此信息，控制器180向熱控制器190指示環圈165中的熱區帶中的每一者的所期望溫度。然後，熱控制器190將電力供應到每一熱區帶以達成所期望的溫度輪廓。

熱控制器190可以若干種方式來實施。在一個實施例中，工件固持器中的每一熱區帶具有對應的專用電力供應器。在其他實施例中，某些熱區帶可被始終設定到相同的溫度。在這些實施例中，可使用單個電力供應器將電力供應到一個以上熱區帶。

在另一實施例中，熱控制器190可具有達到每一功率電平的一個電力供應器。這些電力供應器的輸出用作多個開關或多路複用器的輸入，其中每一開關用於選擇將哪一輸出施加到每一熱區帶。

此外，由於環圈165也與環圈偏壓電力供應器175連接，因此可通過操控施加到環圈165的電壓來修改蝕刻圖案。舉例來說，如上文所述，圖5B及圖5D的蝕刻速率圖案示出徑向不均勻性。此可通過將與施加到工件固持器155的電壓不同的電壓施加到環圈165來校正。

在這些實施例中，控制器180接收關於正在使用的蝕刻物種以及工件類型的信息。此信息可經由輸入裝置（例如，鍵盤或觸摸屏）來鍵入。基於此信息，控制器180向環圈偏壓電力供應器175指示將被施加以達成邊緣蝕刻速率的所期望改變的電壓。

最後，在某些實施例中，可對環圈利用電壓操控及溫度操控來解決不均勻性。舉例來說，控制器180可更改施加到環圈165的電壓以補償徑向不均勻性，而控制器180可利用不同的熱區帶來補償線性不均勻性。

本申請中在上文所述的實施例可具有諸多優點。如上文所述，某些工藝對整個工件利用非常嚴格的蝕刻速率容差，例如3%或小於3%的3σ值。

通過操控環圈165的電壓，可使沿著工件的邊緣的蝕刻速率發生變化。舉例來說，在一項測試中，環圈偏壓電力供應器175輸出100V的電壓。與使環圈保持與工件固持器155相同的電壓的蝕刻工藝相比，沿著工件的邊緣的蝕刻速率改變了2%。來自環圈偏壓電力供應器175的較高輸出電壓可使得沿著工件的邊緣的蝕刻速率發生較大的改變。

類似地，通過操控工件的各個區的溫度，可更改與每一區相關聯的蝕刻速率以在整個工件上達成更均勻的結果。

本公開的範圍不受本文中所述的具體實施例限制。實際上，除本文中所述的實施例及修改之外，所屬領域的技術人員從前述說明及附圖將明白本公開的其他各種實施例及修改。因此，這些其他實施例及修改旨在處於本公開的範圍內。此外，儘管本文中已在特定實施方案的上下文中在特定環境中出於特定的目的闡述了本公開，但所屬領域的技術人員將認識到其有用性並不僅限於此且可在任何數目個環境中出於任何數目個目的有益地實施本公開。因此，應鑒於本文中所述的本公開的全範疇及精神來解釋隨附的發明申請專利範圍。

1:半導體處理系統 10:工件 100:離子源腔室 101:腔室壁 102:第一介電壁 104:提取板 105:提取孔 106:離子束 110:射頻天線 120:射頻電力供應器 130:氣體入口 155:工件固持器 160:掃描電動機 165:環圈 166:保護覆蓋層 167:電絕緣材料 168:框架 170:工件偏壓電力供應器 171:垂直方向 175:環圈偏壓電力供應器 180:控制器 181:處理單元 182:非暫時性存儲元件 183:指令 190:熱控制器 302、303、304、305:熱區帶 335:電阻加熱器 336:溫度傳感器 580、581、582:區 X、Y、Z:方向

參考附圖以更好地理解本公開，附圖併入本案供參考且在附圖中： 圖1是根據一個實施例的半導體處理系統。 圖2A到圖2C示出使用環圈偏壓電力供應器的三個實施例。 圖3示出根據一個實施例的電阻加熱器。 圖4是具有多個熱區帶的環圈的第一實施例。 圖5A到圖5E示出各種蝕刻物種及工件類型的蝕刻速率圖。 圖6A到圖6E說明用於圖4的環圈的針對各種蝕刻速率圖的加熱圖案。

1:半導體處理系統

10:工件

100:離子源腔室

101:腔室壁

102:第一介電壁

104:提取板

105:提取孔

106:離子束

110:射頻天線

120:射頻電力供應器

130:氣體入口

155:工件固持器

160:掃描電動機

165:環圈

166:保護覆蓋層

167:電絕緣材料

168:框架

170:工件偏壓電力供應器

171:垂直方向

175:環圈偏壓電力供應器

180:控制器

181:處理單元

182:非暫時性存儲元件

183:指令

190:熱控制器

X、Y、Z:方向

Claims (19)

1. 一種蝕刻系統，包括： 半導體處理系統，用於生成帶狀離子束； 工件固持器； 環圈，設置在所述工件固持器周圍；以及 掃描電動機，用於使所述工件固持器移動穿過所述帶狀離子束， 其中所述環圈包括電阻加熱器以修改所述環圈的溫度。
2. 如請求項1所述的蝕刻系統，其中所述環圈包括導電框架及設置在所述導電框架上的保護覆蓋層，且其中所述電阻加熱器設置在所述保護覆蓋層中或設置在所述保護覆蓋層上。
3. 如請求項2所述的蝕刻系統，其中所述電阻加熱器設置在所述保護覆蓋層的面向所述導電框架的外表面上。
4. 如請求項1所述的蝕刻系統，包括溫度傳感器，所述溫度傳感器設置在所述環圈上以監測所述環圈的溫度。
5. 如請求項1所述的蝕刻系統，其中所述環圈包括導電框架及設置在所述導電框架上的保護覆蓋層且包括環圈偏壓電力供應器，所述環圈偏壓電力供應器用於以與施加到所述工件固持器的電壓不同的電壓對所述導電框架加偏壓。
6. 如請求項5所述的蝕刻系統，其中所述環圈偏壓電力供應器以所述工件固持器為參考，使得所述環圈維持與所述工件固持器的恒定電壓偏移。
7. 如請求項5所述的蝕刻系統，其中使用絕緣材料將所述環圈與所述工件固持器電隔離。
8. 一種蝕刻系統，包括： 半導體處理系統，用於生成帶狀離子束； 工件固持器； 環圈，設置在所述工件固持器周圍；以及 掃描電動機，用於使所述工件固持器移動穿過所述帶狀離子束， 其中所述環圈包括多個熱區帶以補償徑向蝕刻速率不均勻性及線性蝕刻速率不均勻性兩者。
9. 如請求項8所述的蝕刻系統，其中所述環圈包括框架及設置在所述框架上的保護覆蓋層，且其中在所述保護覆蓋層中或在所述保護覆蓋層上設置有電阻加熱器。
10. 如請求項9所述的蝕刻系統，其中所述電阻加熱器設置在所述保護覆蓋層的面向所述框架的外表面上。
11. 如請求項8所述的蝕刻系統，其中所述環圈被劃分成多個熱區帶。
12. 如請求項11所述的蝕刻系統，其中所述多個熱區帶能夠被獨立地控制。
13. 如請求項11所述的蝕刻系統，還包括熱控制器及與所述熱控制器連接的控制器，所述熱控制器包括與所述多個熱區帶連接的多個電力供應器，其中將工件類型及蝕刻物種輸入到所述控制器且所述熱控制器將電力供應到所述多個熱區帶以達成所期望的溫度輪廓。
14. 如請求項13所述的蝕刻系統，還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器設置在所述多個熱區帶中的至少一個熱區帶中以監測所述至少一個熱區帶的溫度。
15. 一種蝕刻系統，包括： 半導體處理系統，用於生成帶狀離子束； 工件固持器； 環圈，設置在所述工件固持器周圍，其中所述環圈包括導電框架及設置在所述導電框架上的保護覆蓋層； 掃描電動機，用於使所述工件固持器移動穿過所述帶狀離子束；以及 環圈偏壓電力供應器，用於以與施加到所述工件固持器的電壓不同的電壓對所述導電框架加偏壓。
16. 如請求項15所述的蝕刻系統，其中所述環圈偏壓電力供應器以所述工件固持器為參考，使得所述環圈維持與所述工件固持器的恒定電壓偏移。
17. 如請求項15所述的蝕刻系統，其中使用絕緣材料將所述環圈與所述工件固持器電隔離。
18. 如請求項15所述的蝕刻系統，其中所述導電框架被劃分成多個導電區，其中施加到所述多個導電區中的每一導電區的電壓被獨立地控制。
19. 如請求項15所述的蝕刻系統，還包括與所述環圈偏壓電力供應器連接的控制器，其中將工件類型及蝕刻物種輸入到所述控制器且所述環圈偏壓電力供應器將電力供應到所述導電框架以達成邊緣蝕刻速率的所期望改變。

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