B7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社即製 五、發明説明（1 ) 發明背長 1 .發明領域 本發明關於利用R F感應技術的電漿處理裝置。 2 .相關技藝說明 半導髏晶園處理步驟中，進行.乾蝕刻以隔離電容器和 元件並形成接觸孔。平行板型電漿處理裝置代表進行乾触 刻的傳統裝置，如日本專利公開公告6 1 — 1 1 9 6 8 6 號。 此處理裝置中，也做爲下電極的休止台或基座位於氣 密室，也做爲供氣區的上電極位於休止台上方而正對。 此電漿處理裝B中，首先，做爲要處理之物髏的晶園 置於休止台上，處理氣體供自供氣茧。同時，RF功率由 R Fm源施於二憊極，以在電極間產生電漿，由電漿中的 反應離子來蝕刻晶園。 近來，半導體裝置的圓型線宽愈來愈小。當電漿產生 在上述裝置時，室中的壓力爲1 0 OmTo r r至1 To r r。在此髙壓下，由於離子的平坦自由時間短，故 難以進行微定型。雖然晶園直徑也增加，但當離子的平均 自由時間短時，無法確保在寬表面上之電漿分布的髙均匀 性，因此難以均勻處理具有大直徑的晶圆。 因此，近來，硏究I^F感應法的應用。依據此方法， 如歐洲專利公開公告3 7 9 8 2 8號和日本專利公開公告 3 — 7 9 0 2 5號所述，正對休止台之室的上壁由例如石 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ...............< -裝................訂..............h線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 285813 五、發明説明（2 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 英玻璃構件的絕緣構件所構成，平坦線圈裝在絕緣構件外 表面上。R F電流送到此線圈，在室中形成電磁場。使得 «磁場中流動的電子碰撞處理氣體中的中性粒子，藉以產 生電漿。 依據此方法，依據線圈形狀感應同心電場，藉以提供 m漿限制效果。與傳統平行板型電漿處理裝b比較時，能 以比較低壓力產生電壓。所以，產生電漿中的離子平均自 由時間長。因此，在平行於晶圓平坦表面之平面上的電漿 均勻性高，藉以增加具有大直徑之晶園之《漿處理平面內 的均勻性。 依此方式，R F感應方式吸引注目，成爲適於具有大 直徑之晶園之微定型和處理的方法。但此方法仍有許多未 知因素。需要硏究如何產生具有較髙澳度的電漿而不大爲 增加R F功率。關於產生髙澳度電漿的方式，絕緣體可設 在晶園旁，藉以澳縮電漿。在此情形，需要硏究如何調整 «漿濃縮度及如何確保在晶圓周邊部的電漿下表面平坦。 上述R F感應法只在這幾點充分硏究後才可實現。 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 發明概要 因此本發明的目银是提供電漿處理裝置，當以將R F 功率施於線圈製成之天線所得的電漿來處理物雔時，可澳 縮電漿並可在電漿下表面得到高平坦性。 本發明的其它目檩和優點在下文中提出，部分從文中 可知，或可由實施本發明而得知。由申請專利範園所特別 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) A7 B7 ^85823 五、發明説明（3 ) 指出的組合可實現及得到本發明的目標和傻點 圔式簡述 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 併入且構成說明害一部分的附圚顯示本發明較佳實施 例，配合上文及以下的較佳實施例詳述，用來解釋發明原 理。 圖1是剖面圖，顯示本發明第一實施例之電漿處理裝 置的整個配置： 圖2是透視圚，顯示本發明第一實施例的整個配置綱 要； 圖3是分解透視圖，顯示晶園支持結樽： 圇4是分解透視圖，顯示休止台和聚焦環； 圓5解釋休止台與聚焦環的位ρ關係： 圚6解釋電漿形狀； 圖7 A至7 C是剖面圓，顯示聚焦環其它配置； 圇8是剖面圖，顯示本發明另一配匿的主部： 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 圖9顯示用來防止要處理的物體受電場破壞的配置： 圚1 0是剖面圖，顯示第二實施例的電漿處理裝置： 園1 1顯示將晶園送到第二實施例之電漿處理裝置的 系統； 圖1 2 A是流程圔，解釋蝕刻開始前的步驟； 圖1 2 B是流程圔，;解釋從蝕刻結束到晶圓抽出的歩 蹀： 圖1 3顯示圖1 0之裝置的修改，具有不同1^?糠_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) A7
五、發明説明（4 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 國14顯示圖1〇之裝置的修改，加入偏壓鼇極； 圔1 5顯示圖1 〇之裝置的修改，加入控制電極； 圖1 6顯示圖1 0之裝置的修改，另—rf天線設於 處理室外表面； 圖17顯示圖10之裝置的修改，另一rf天線設在 休止台； 圖1 8顯示圖1 〇之裝置的修改，另_*RF天線設在 聚焦環旁： 圖1 9是透視圖，顯示適於要處理之大型物體之電號 處理的電漿處理裝置； 圖2 0是剖面圖，顯示電漿處理空間形成於要處理之 物體下的電漿處理裝置； 圖2 1是剖面圖，顯示電漿處理空間形成於要處理之 物體之側的電漿處理裝置： 圖2 2是剖面圖，顯示休止台可垂直移動的電漿處理 裝置； 圖2 3顯示實驗設備： 圖24顯示計算所得的電漿擴散狀態； 圖2 5顯示實驗所得之電子濃度和電子溫度的壓力相 依性： ‘ 圖2 6顯示實驗所择之霭子澳度和電子溫度的功率相 依性； 圇2 7顯示在晶圓徑向之離子飽和電流的分布，得自 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) ................< -裝----------------訂..............^ % (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 285813 五、發明説明（5 ) 實驗； 圖2 8顯示實驗所得之氬發射光譜的壓力相依性； 圚2 9顯示實驗所得之發射强度的壓力相依性； (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖3 0是部分切除透視圖，顯示排出系統的修改： 圖3 1 A顯示用於實施例之螺旋線圈的配線； 圚3 1 B顯示螺旋線圈配線的修改。 較佳啻施例詳沭 圖1是剖面圖，顯示本發明之實施例之電漿處理裝置 的整個配置，例如蝕刻處理，圖2是部分切除透視圖。參 照圚1和2，參考數字2代表例如鋁之導電材料所構成的 圃柱形氣密室或處理室，不含部分上壁，亦即中心部。例 如鋁之導電材料製成之做爲基座的休止台3設在室2的中 心底部。 經濟部中央標準局員工消費合作社即製 以螺栓3 3分別耦合做爲上部的休止區3 1和支撑休 止區3 1之做爲下部的支持區3 2，構成休止台3。絕綠 慨3 4介於支持區3 2的底表面與室2的底壁之間，電性 分離支持® 3 2和室2。靜電卡盤4設在休止區3 1的上 表面上，覆羞不含周邊部之休止區31的上表面。以例如 絕緣聚合物（諸如聚亞胺膜、陶瓷、或石英，對反應離子 具有高阻力）之材料製成的絕緣膜4 2從二側覆蓋例如銅 箔製成之做爲靜電卡盤，極的導電膜41，構成靜電卡盤 4。導電膜4 1經由開關4 4而在室2之外電連接DC電 源4 3 。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4规格(210X297公釐) 經濟部中央標準局員工消费合作社即製 A7 B7 五、發明説明（6 ) 反側氣懺（導熱氣體）的許多垂直通孔5 1均匀分布 在休止面3 1，上端開在休止1S3 1的上表面。孔5 1的 下端連通水平延伸的通風室5 2。通風室5 2經由反側氣 髏的供氣路徑5 3接到例如He氣的供氣源6 9，路徑 5 3經由支持區3 2、絕緣體3 4、室2的底壁而延伸到 室2之外。例如碟形閥的壓力調整單元5 4設在供氣路徑 5 3的中途。在對應於各孔5 1的位置，垂直通孔4 5 ( 圚3 )同樣形成於靜電卡盤4。供自通孔5 1的反側氣嫌 經由靜電卡盤4的孔4 5送到靜電卡盤4的上表面，吹著 位於靜電卡盤4上之做爲要處理之物體的晶圃W的下表面 。供氣路徑5 3接到供氣源6 9。 通風室5 2設有壓力偵測器5 5，偵測通風室5 2的 反側氣壓，產生對應於偵測壓力的m信號。包含在本發明 之裝e之控制系統的控制器5 6接到壓力偵測器5 5的輸 出。根據壓力偵測器5 5所偵測的壓力，控制器5 6調整 壓力調整單元5 4 (蝶形閥）的打開程度，使得從孔5 1 吹向晶園W之下表面的反側氣體的壓力保持在預定値，例 如約 lOTorr。 電漿聚焦環或引導環6設在休止台3的上表面以包圍 晶圓界°聚焦環6由例如陶瓷或石英的絕緣體製成，或包 括上述絕緣體製成的外環形構件6 a和例如碳之導電材料 製成的內環形構件6 b v如圖5所詳示。聚焦環6的內周 表面類似晶園W的外周表面，因此園周表面之間的間隙在 各點均勻保持，傾向於從內周緣向外周緣上升。當聚焦環 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐） -9 - .................{ ·裝................訂..............J-V4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 6只由絕緣髏製成時，假設要處理8时晶園，則聚焦環6 的環宽度設爲3 0咖，聚焦環6相對於晶_”之表面的外 周綠髙度設爲2mm，晶園W與聚焦環6的內緣之間的間隙 設爲0 . 5mm，聚焦環6相對於晶圓w之表面的內周緣髙 度設爲1 · 5㈣。當聚焦環6由外環形構件6 a和內環形 構件6 b製成時，最好彼此稍微分離。聚焦環6的絕緣構 件使室2中的電子線被室2的中心部吸引而大致平行於晶 圆W。此實施例中，聚焦環6由絕緣體製成。但聚焦環6 不限於絕緣馥，而可由高電阻器（包含導霄高電阻器和具 有對應於半導髋之電阻的材料）構成。 當聚焦環6由外和內環形構件6 a和6 b構成時，外 環形構件6 a使電漿朝上。但由於放置內環形構件6 b之 處的電力線向外展開，故電漿下表两區横向展開。因此， 增進晶圓W之周邊部的平坦，藉以增加氰漿處理的同平面 均勻性（稍後參照圇8來詳述）。 冷卻劑容器3 5形成於支持區3 2來循環冷媒，藉以 經由休止台3來冷卻晶圓W。冷卻劑容器3 5設有接到冷 卻劑供應源7 0的入口管3 6 A，和經由未圖示之冷卻機 檐接到源7 0的排出管3 6 B。經由入口管3 6 A送入冷 卻劑容器3 5的冷卻劑（例如具有一1 9 〇°C溫度的液態 氮）將休止台3冷卻到一5 0至一1 5 0°C，經由排出管 3 6B排到裝置之外，却圖1的箭號所示。 正對休止台3之室2的上壁中心部由絕緣構件構成’ 例如石英玻璃或陶瓷製成的絕緣板2 1 ，例如螺旋線圈（ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐） -10 _ ...................{-裝................訂..............S.% (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7
285S1S 五、發明説明（8 ) 由銅、鋁、不銹鋼等製成）之平坦線圈製成的RF天線7 固定於絕緣板2 1的上表面。具有1 3 . 5 6MHz和1 KW的RF電壓從電漿產生RF«源71經由匹配電路 7 2施於二端子（內外端子）。因此，RF電流流經RF 天線7，電漿產生在RF電線7下之室2的空間。 RF電源2 2接在休止台3與地之間，以將頻率低於 要送到RF天線7之RF«壓之頻率（例如1至3MHz ，2至3MHz更好）的偏壓施於休止台3。室2接地。 因此，《場產生在休止台3與室2之間。結果，室中之電 漿之反應離子相對於晶圓W的入射垂直性增加。 供氣管2 3設在室2的側壁上部。要經由供氣管2 3 送入室2的處理氣髅依處理類型而不同。例如，要蝕刻時 ，供應蝕刻氣體，例如CHF3或、CF4 。圖1中，只顯 示一供氣管2 3。但設成預定間隔之適當數目的供氣管可 接到室2，以均匀供應處理氣镫。 各排出管81的一端在排出管81於室2之圓周方向 等距的位置接到室2的底表面。圚1中，連接各排出管 8 1的一端，使得二排出管8 1對室2的軸對稱。各排出 管8 1的另一端接到具有壓力調整單元8 2 (例如碟形閥 )的共同排出管8 4和眞空泵8 3，如圖2。機械閘板（ 未圖示）最好設於排出管8 4，使得外部作業調整壓力調 整單元8 2的打開程度。此實施例中，根據設在室2之壓 力偵測器8 5所得的偵測壓力値，排出控制器8 6調整壓 力調整單元8 2，因而排出系統在抽空的起始狀態緩慢排 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐） _ 11 一 -------------------{ ‘裝................訂..............产終 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社邱製 A7 B7 五 '發明説明（9 ) 出而不使粒子散開，在抽空到某一程度後快速排出。 說明此裝置的作業。首先，要處理的物體（例如半導 値晶園W)由输送臂（未圖示）裝入室2並置於靜電卡盤 4上。室2之內被眞空泵8 3經由排出管8 1抽空到預定 眞空氣氛。經由排出管81抽空室2的內部，同時將例如 CF4的蝕刻氣體從供氣管2 3送入室2，以保持室內部 在幾mTo r r至幾十mTo r r的眞空程度。同時， RF電壓由RF電源7 1施於RF天線7。當RF電流在 施加RF電壓時流經RF天線7，則交變磁場產生在天線 導體周園，大部分磁通在垂直方向通過RF天線7的中心 部，藉以形成閉環。在R F天線下此交變磁場感應交變電 場，在圆周方向幾乎同心。在圓周方向被交變電場加速的 電子碰撞處理氣髏的中性粒子，使第髗游離，藉以產生電 漿。依此方式產生之電漿的反應離子蝕刻晶圓W的表面。 由於具有絕緣體或高電阻器的聚焦環6設在晶圖W周 園，故電力線脫離聚焦環6，因而電漿集中於晶園W的中 心。由於聚焦環6的上表面傾向於向外側上升，故可達成 髙電漿濃度，如圖6的虛線所示。同時，由於電漿下表面 不被內側突然吸引，而是漸進吸引，故可確保在晶園W之 周邊部的電壓下表面平坦。結果，可進行具有高同平面均 匀性的高效率電漿處理。當調整聚焦環6的上表面高度和 傾斜表面的角度時，可拜整電漿澳度和電漿下表面形狀。 當蝕刻例如二氧化矽或多晶矽製成的矽基膜時，鹵素 與矽的化合物做爲反應產物附在排出系統，例如排出管內 ..................< ·裝................訂............-Γ冰 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) _ 12 ' Α7 Β7 285δΐ3 五、發明説明（10 ) 部。此蝕刻中，在處理預定數目的晶圃W後，CHF3氣 髏以1 0至5 0 0 0 s ccm流率和0 . 1至1 0 0
To r r壓力從供氣管2 3送入室2，其後可抽空室2的 內部。然後，能以CHF3氣髄清潔附在排出系統的反應 產物。 此實施例中，聚焦環或引導機構6的絕緣體部具有傾 斜表面。但即使形成多個階梯部朝聚焦環6的內側下降如 圖7A，形成L形聚焦環6如圚7B，或聚焦環6的外部 傾斜而內部平坦如圖7 C，也可得到相同效果。聚焦環6 的內部可低於晶圓W的表面或齊平。依據電漿濃度等等來 適當設定引導環6的高度，可確保晶園W之周邊部的平坦 Ο 若形成聚焦環6的絕緣髏部，$得其外側高於內側， 則因電漿下表面周邊部的平坦性增進，故較佳。但本發明 不必然限制聚焦環6之上表面之內外側間的高度關係如上 述。就得到高電漿濰度效果的觀點，聚焦環6的上表面可 爲平行於晶圓W的平坦表面，只要髙於晶園W的表面。 圖8顯示聚焦環配置，其中絕緣體之內環形構件6 b 的上表面形成階梯部，導體的外環形構件6 a低於晶園表 面。利用此配置，內環形構件6 b引導電漿向上。但在放 置外環形構件6 a的部分，由於電力線向外展開，故電漿 下表面横向展開，如實_所示（爲了比較，虛線代表當外 環形構件6 a由絕緣《ί構成時所得的電漿形狀），因而增 進晶圓W之周邊部的平坦。結果，可增進電漿處理的同平 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝 經濟部中央標準局員工消費合作社即製 經濟部中央標準局員工消费合作社卻製 A7 B7 五、發明説明（11 ) 面均句性。 利用R F感應法時，說明防止晶圓W被電場破壞的較 佳實施例。當電漿直立時，RF天線7所產生的電場因集 虜效應而不會到達晶園W。但當電漿不直立時，此電場到 達晶圖W，在垂直方向的電場分置會破壞晶園W的表面。 因此，如圖9，尺寸等於或大於晶圓W的機械閘板8可往 復。休止台3可垂直活動。當電場產生時，休止台3向下 撤退，使得電場未達晶圆W。只有在室2中的處理氣髏氣 氛到達預定壓力後，RF功率才可送到RF天線。 參照圖1 0至2 3依序說明不同實施例的電漿處理裝 置。這些實施例中，與上述實施例大致相同的構件由相同 ，參考數字代表，省略其詳述。 圖1 0的裝置中，供氣管2 3穿過絕緣體2 1，以將 氣送入室2。供氣管2 3連結設在休止台3上方的供氣機 構6 0。供氣機構6 0包含具有與休止台3之上表面幾乎 相同面稹的碟，和從碟之外周部向上凸出且上端裝在絕緣 板2 1的周邊板。碟和周邊板的內表面及絕緣板2 1的內 表面界定氣镫緩衝室。供氣管2 3穿過絕緣板2 1而對應 於碟中心部，在緩衝室打開。許多小通孔6 3形成於供氣 構件6 0而具有預定分布。直徑稍小於上述碟的緩衝碟 6 6同軸位於緩衝室，以在緩衝室的上、下、圆周表面與 內表面之間保持間隙。_狀凸部6 5形成於緩衝碟6 6的 上表面中心部上，正^供氣管2 3。 供氣管2 3經由質量流量控制器6 8接到設在室2之 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐） · 14 · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝- ，ΤΓ 線· 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A 7 B7 五、發明説明（l2 ) 外的氣體源（此實施例爲蝕刻氣髓源6 7 a和6 7 b °供 自氣《源的氣髏進入緩衝室，質置流置控制器6 8調整其 流率。在緩街室促進氣《混合，氣髗以相等流率經由小通 孔6 3送入室環形凸起6 9形成於供氣機構6 0的下 表面周邊部上而向下凸出。環形凸起6 9將經由小通孔 6 3送入室2的氣體引向晶園。 將在加熱器固定盒9 1的調溫加熱器9 2設在休止BE 3 1與支持區3 2之間，接到電源7 3。控制電源7 3來 調整加熱器9 2的供電，由冷卻劑容器3 5控制休止台3 的冷卻，藉以調溫晶JBW要處理的表面。 說明具有上述配置之處理裝置的控制系統。 例如石英玻璃之透明材料製成的透射窗7 4附在形成 於室2之側壁的開口。發自處理室之電漿的光通過窗，經 由光學系統7 5入射在光感測器7 6上。光感測器7 6將 關於入射光發射光譜的信號送到控制器77。 偵測處理室之壓力的壓力感測器7 8將在室2的側壁 上。壓力感測器7 8將關於壓力的信號送到控制器7 7。 結果，蝕刻時，根據感測器7 8和7 8的输出信號及預設 參考信號，控制器7 7恆定將控制信號送到質置流量控制 器6 8、RF電源2 2和7 1、供氣源6 9、電源7 3、 冷卻劑供應源7 0，藉以控制它們來進行最佳蝕刻。 參照圖1 1來說明將晶圃送到電漿處理裝置的系統。 I, 負荷鎖室9 6經i可自由開/關的第一閘控閥接到處 理室2的一側壁。負荷鎖室9 6設有输送單元9 7，例如 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 ,ΤΓ % 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐） _ 15 _ A7 B7 285813 五、發明説明（l3 ) 將靜電屛蔽之導電嫌氟龍塗在鋁臂所得的输送臂。输送臂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 可被已知機構伸長及樞轉。排出管1 〇 1經由形成於負荷 鏔室9 6之底壁的排出口接到負荷鎖室9 6，排出管 1 0 1經由眞空排出閥1 0 2接到眞空泵8 3。結果，負 荷鎖室9 6的內部可被眞空泵8 3抽空成眞空狀態。 卡匣室9 9經由可自由開/關的第二閘控閥9 8接到 負荷鎖室9 6的側壁，與設有第一閘控閥9 5的側壁相反 。放β卡匣1 0 0的休止台1 0 4設在卡匣室9 9。卡匣 1 0 0可容納一批例如2 5個晶圆W。排出管1 0 5經由 形成於底壁的排出口接到卡匣9 9。排出管1 0 5經由眞 空排出閥1 0 6接到眞空泵8 3。結果，卡匣室9 9的內 部可被眞空泵8 3抽空成眞空狀態。卡匣室9 9的另一側 壁可經由可自由開/關的第三閘控网1 0 7而連通外部。 說明具有上述配置之输送系統的作業。 首先，第三閘控閥1 0 7打開，容納晶園W的卡匣 1 0 0由輸送機械人（未圖示）置於休止台1 〇 4上，第 三閘控制閥1 0 7關閉。隨後，眞空排出閥1 〇 6打開， 卡匣室9 9的內部被眞空泵8 3抽空到1 0—iTo r r。 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 第二閘控閥9 8打開，输送臂9 7伸入卡匣室9 9以 從卡匣1 0 0接到一晶園W並送入負荷鎖室9 6。其後， 第二閘控閥9 8關閉。同時，眞空排出閥1 〇 2打開，負 荷鎖室9 6的內部被眞幸泵8 3抽空到1 0·3Τ〇 r r。 第一閘控閥9 5ίί開，输送臂9 7伸長將晶圓W送到 處理室2的休止台上方，以轉移到多個（例如三個）推動 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4规格(210 X 297公釐） · 16 - 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（14 ) 銷（未圖示）的末端。其後，输送臂9 7回到負荷鎖室 9 6，第一閘控閥9 5關閉來密封處理室2。隨後，如圖 12A，RF電壓施於靜電卡盤4 (步騍1)。推動銷下 移將晶圃放在靜®卡盤4上，晶圓靜電式卡在靜電卡盤4 上（步驟2 )。這些推動銷可垂直穿過休止台，可被設在 處理室下的驅動源以同步方式在垂直方向移動，移動由已 知技術達成。在晶圃固定作業，壓力調整閥8 2打開，處 理室2的內部被眞空泵8 3抽空到1 0_5T〇 r r。 當壓力感測器7 8測到到達獏得最佳蝕刻率（使用假 晶園而預先得到）的最佳壓力氣氛時，RF能量從RF電 源7 1送到RF天線7，藉以在處理室2產生锾漿（步驟 3〉。其後，在晶圃下表面與靜氰卡盤4之間供應反側氣 髄，因而晶園設定預定溫度（步驟、4)。最後，RF偏壓 施於休止台3來開始蝕刻（步驟5)。以這些步騄開始蝕 刻時，在處理室降壓中，不會從靜電卡盤4意外除去晶圆 Ο 當預定蝕刻完成時，如圚1 2B，先停止RF«源 12的作業來切斷偏壓電位（步騄10)，停止供應反側 氣體（步驟1 1 )。然後，關閉RF電源7 1，在處理室 停止產生電漿（步驟12)。隨後，爲更換處理室2的處 理氣體和反應產物，例如氮的惰氣經由口 6 5送入室2， 打開壓力調整單元8 2，以眞空泵8 3抽空處理室2的內 部。在室中的殘餘處理氣體和反應產物充分排出後，關閉 DC電源4 3的開關，藉以消除晶圓被靜電卡盤4卡住（ 本紙張尺度適用中困國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐） · 17 - ................-,{ ·裝-...............訂..............-(4 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（15 ) 步驟13) °推動銷上移，從靜m卡盤4升起晶圃。第一 閘控閥9 5打開，输送臂9 7插入處理室2以從推動銷接 收晶園並送入負荷鎖室9 6。其後，關閉第一閘控閥9 5 來密封負荷鎖室9 6。晶圃被負荷鎖室9 6的加熱器（未 圖示）加熱到室溫，例如1 8 °C。然後，第二閘控閥9 8 打開，晶圓送入卡匣室9 9的卡匣1 0 0。在預定數目的 晶圓以此方式容納於卡匣1 0 0後，第二閘控閥1 0 7打 開，卡E1 0 0移到裝置外。參照表1來說明以具有圖 1 0和1 1之配置的蝕刻裝置來蝕刻形成於多晶矽基底上 的二氧化矽膜所得之測量選擇性的實驗結果。 實驗條件如下。1 0 0W偏壓由RF電源2 2施於休 止台3，其上放置要處理的主髏W，以從處理主體W之表 面的電漿吸引離子。1 0 0 0W 、RF波由RF電源7 1 施於RF天線7。在此條件下，測置由供氣機構6 0以 3 0 s c cm/2 6 s c cm流率供應CF4氣體和CH4 氣體時所得的選擇性。結果顯示於表1。 ...................< 裝................π...............(4 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央楳準局員工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210Χ 297公釐) -18 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（l6 ) 表 1
R F i ： 1 0 0 0 W 偏壓：1 0 0 W C F 4 ： 3 0 s c c m C Η 4 ： 2 6 s c c m :5 0 s c c m ：3 3 s c c m D —Poly 3 8.2 2 3.4 N D —Poly 4 0.9 3 0.2 硏究代表磷摻雜多晶矽基底之P — P.Qiy和代表未摻雜 多晶矽基底之N D — Poly的選擇性差異。如表1 ， Si〇2/P〇ly— Si 的選擇性爲 23 . 4 至 40 · 9， 因此得到高選擇性。 如表1所示，選擇性取決於CF4對CH4的流率比 且大爲改變，同時保持髙選擇性。因此，考慮其它條件， 例如蝕刻形狀、要處理之表面之物體的均勻性等等，可選 擇最佳髙選擇性。 〇2氣體以小於流率比約1 〇%的1：加入CF4氣嫌 和CH4氣體，可改善鞋刻所得的側壁形狀。Ar氣體以 小於流率比5 0 %的量加入，可得到相同效果。混合 NF3氣饅和CH4被體所得到的氣镫系統可在底下矽層 本紙張尺度適用中國8家標準(CNS)A4规格(210 X 297公釐） · 19 · ...................< 裝................tr............../%- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 2858!3 五、發明説明（17 ) 或抗蝕劑膜的氧化物膜蝕刻中提供足夠髙選擇性。在此情 形，以上述的相同方式將〇2或八r氣髏加入此氣體系統 ，可改善蝕刻所得的側壁形狀。 至於防止CF4氣體和CH4氣體蝕刻二氧化矽膜時 所形成之反應產物附在進行蝕刻之反應室內壁的技術，內 壁可被例如加熱線的加熱機構加熱到5 0至1 0 0 °C溫度 ，最好到6 0至8 0°C的適當溫度。若可依此方式防止反 應產物附在反應室內壁，則可防止附著產物剝落所造成之 要處理之基底的污染。 圖1 3與圖1 0之實施例之處理裝置的差異在於RF 天線7裝在絕緣構件5的外壁表面上。此實施例中，螺旋 線圈所構成之RF天線7的部分7 c繞成二層，部分7 b 和7 c所梅成的所得重叠部可產生p電磁場。當螺旋線圈 的圈數依此方式部分改變時，可調整在處理室2激勵之電 漿的澳度分布。圚1 3的實施例中，RF天線7的重叠部 只由二層構成。但依據所需電漿濃度分布，重叠部可具有 任意數目的層。 圓1 4之實施例的電漿處理裝置中，鋁製成的多個（ 此實施例是二個，但可多於二個）第二電極1 1 0 a和 1 1 0 b徑向設在處理室2，以等角間隔包圍休止台3。 電極1 1 0 a和1 1 〇 b分別經由匹配氰路1 1 1 a和 1 1 1 b接到R F電源1; 1 2 a和1 1 2 b。控制器7 7 I. 可驅動控制RF電源11 2 a和1 1 2 b。利用此配置， 除了施於休止台3的R F偏壓能量，R F偏壓能置也施於 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐） -20 - ....................{ 裝................訂..............-S冰 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 經濟部中央標準局員工消费合作社邙製 A7 B7 五、發明説明（18 ) 以等角間隔徑向包園主體w要處理之表面的第二電極 1 1 0 a和1 1 0 b。因此，調整各RF能量的强度、振 幅、相位、頻率等，激勵在處理室2的電漿控制到最佳狀 態。 圇1 5之實施例的電漿處理裝置中，矽或鋁製成的網 型電極1 2 0水平設在供氣機構6 0的吹氣表面下方和處 理室2的休止台3上方。電極1 2 0接到输出《壓受控制 器7 7控制的可變電源1 2 1。當適當«流送到電極 1 2 0時，可控制RF天線7之作業產生在處理室2的電 場分布，藉以在處理室2激勵具有所需澳度分布的氰漿。 上述實施例的任何電漿處理裝置中，只藉著經由例如 石英玻璃之絕緣構件21設在處理室2之上表面的RF天 線7來進行RF感應。但本發明不膊於這些資施例，可具 有例如圖1 6的結構。此裝置中，環形絕緣構件1 2 4或 在園周方向以預定間隔分開的多個絕緣構件1 2 4構成處 理室2的部份側壁。石英玻璃或陶瓷可做爲絕緣構件21 。多個第二RF天線1 2 5裝在絕緣構件1 2 4的外表面 上。第二RF天線1 2 5最好在園周方向以等角間隔徑向 設《，分別經由匹配電路1 2 6連接。RF能置從控制器 7 7所控制的RFM源1 2 7施於第二RF天線1 2 5。 利用此配置，也可從處理室2的側壁部激勵電漿。因此， 調整施於各天線的R F能置，髙澳度均勻電漿可產生在處 理室2，具有所需濃度分布。結果，造成較高準確度的電 漿處理。 --------------------< -裝................訂..............i- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4规格(210X297公釐） -21 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（l9 ) 圊1 7之實施例的電漿處理裝置中，休止台3的上部 由例如石英玻瑪的絕嫌構件1 3 〇製成。平坦線圈型RF 天線1 3 1設在絕緣構件1 3 〇的下表面上。在控制器 7 7的控制下，RF能量經由匹配電路1 3 2被RF電源 1 3 3施於RF天線1 3 1。利用此配®，也可從處理室 2之休止台3的下表面激勵電漿。因此，調整施於各天線 的RF能置，髙濃度均匀電漿可產生在處理室2，具有所 需漉度分布。結果，造成較高準確度的氰漿處理。 圖1 8之實施例的裝置中，例如石英玻瑰或陶瓷的絕. 緣材料構成設在休止台3之上表面周園的聚焦環6。RF 天線1 3 5設在聚焦環6周園。RF能置經由匹配電路 ,1 3 6被RF電源1 3 7施於RF天線1 3 5。利用此配 置，也可從處理室2之休止台3旁的位置激勵電漿。因此 ，調整施於各天線的R F能量，高澳度均匀電漿可產生在 處理室2，具有所需澳度分布。結果，造成較髙準確度的 電漿處理。 要以電漿處理具有比較大面稹之例如L C D的物«時 ，如圚1 9，多個（此實施例爲四個）RF天線7可裝在 設於處理室2之上表面的絕緣構件2 1的外壁部上，RF 能量可經由匹配電路7 2被RF電源7 1施於各RF天線 7。利用此配置，即使處理室2具有大尺寸以處理具有比 較大面稹的物體，也可赛勵高澳度均勻R FM漿。 上述實施例中，^處理的主髖或晶圆W放在休止台3 的上表面上，放在處理室2之上表面上的R F天線7激勵 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4规格(210X297公釐） · 22 _ ...................< -裝................，玎...............(4 (請先閲讀背面之注意事項再墦寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社即製 A7 B7 五、發明説明（2〇 ) «漿。但本發明不限於此配置。例如，可利用圖2 0的面 向下方法。此裝置中，與圔10之處理裝»各構成元件相 同的元件幾乎都倒置。此面向下型裝置中，最好提供從下 面支撑要處理之主體W的垂直活動支持機構1 4 0，和從 靜電卡盤4除去要處理之主髏W的垂直活動推動銷機構 1 4 1。當採用此配置時，可防止主髏W要處理的表面被 微粒等所污染。結果，可進一步增進產量。 也可採用圖2 1的配置。依據此配置，垂直設置園柱 形處理室2。二個絕緣碟板2 1設在處理室2的二個開口 。RF天線7裝在各絕緣構件2 1的外壁表面上。要處理 的二個主體W經由靜電卡盤4卡在位於處理室2中央之休 ，止台3的二表面上。當採用此配置時，要處理的二個主髓 W可同時處理。由於要處理之主體y的表面垂直，故防止 要處理的表面被微粒等所污染，藉以進一步增進產量。 圖2 2顯示本發明另一實施例的氰漿處理裝置。此實 施例中，休止台3不固定在處理室2的壁面上，而置於垂 直活動的上升機構1 5 0上。供應冷或熱源及熱轉移氣體 到休止台3的各種管和電路設在上升機構1 5 0。當採用 此配置時，可調整休止台3上之晶圓W要處理的表面，相 對於做爲《漿產生源的R F天線7垂直移動。因此，要處 理的表面可移到具有最佳電漿澳度分布的空間並處理。 說明進行各種實驗以證實利用R F感應法之電漿處理 I, 裝β的特性。圖2 設備用於實驗。參照圖2 3，參考 數字2 0 1代表室。放晶圆W的休止台或電極2 0 3位於 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐） _ 23 - A7 B7 285813 五、發明説明（2l ) 室2 0 1中。進氣口 2 0 2形成於室2 0 1的側壁。上下 圓柱部構成室2 0 1。上圓柱部的直徑小於下園柱部。參 考數字2 0 4代表形成室2 0 1之上壁的玻璃板：2 0 5 是平坦線圈製成的RF天線。參考數字2 0 6和2 0 7分 別代表分別接到天線2 0 5和電極2 0 3的RF竃源。室 2 0 1的上下部直徑分別是3 3 0咖和3 6 0咖。玻璃板 2 0 4的厚度是3 2_。玻瑰板2 0 4之下表面與晶園W 之上表面之間的間隙設爲2 Omm。 此設備中，假設此設備產生澳度正比於感應電場强度 分布的電漿，則採用以下擴散公式計算亀漿擴散： dN/dt— DAN = Q (r » θ » ζ) ...... ( 1 ) 其中內流率假設爲0，Ν (r，β，ζ)是電漿澳度，Q (r，ζ，6»)是產生的電漿置，D (r，（？，ζ)是擴 散係數。 計算結果顯示於圖2 4。圖2 4中，縱座標代表垂直 方向的檩稱電漿澳度，横座標代表晶園徑向的位置。參照 圚2 4，〇代表z = 5cni時所得的擴散狀態，△和□分 別代表z = 6 cm和z = 7 cm時所得的擴散狀態，其中 ζ代表在ζ方向從室上表面的位置。從圖2 4證實當z = 7 c m時，電漿在晶園徑向大致均勻鐮散，可預期具有適 當擴散距離和良好均勻性的電漿。 隨後，將1 3 . 5 6MHz RF電壓施於天線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 線 經濟部中央標準局員工消費合作社邙製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) -24 - A7 B7 經濟部中央標準局員工消费合作社即製 五、發明説明（22 ) 2 0 5和4 Ο OKHz電壓施於休止台2 0 3，以3 0 s c cm至4 0 0 s c cm流率經由一進氣口 2 0 2供應 A r氣體，來測量電子澳度和電子溫度的應力相依性。將 Langmuir探針2 0 8插入另一進氣口 2 0 2來測量。 此測量結果顯示於圖2 5。圖2 5中，縱座檩代表電 子澳度和電子溫度，横座槺代表室中的壓力。參照圚2 5 ，0代表電子濃度的壓力相依性，△代表電子溫度的壓力 相依性。從圖2 5證實電子澳度隨壓力增加而增加，電子 溢度正比於壓力增加而減低。 利用相同方法測量電子濃度和電子溫度的功率相依性 。所得結果顯示於圖2 6。參照圚2 6，0代表電子澳度 的功率相依性，△代表氰子溫度的功率相依性。從圖2 6 證實電子澳度正比於功率增加而增如，《子溫度正比於功 率增加而稍減，但幾乎恆定。 改變A r氣髏的壓力和流率來測量徑向的離子飽和電 流分布。所得結果顯示於圓2 7。圚2 7中，縱座標代表 離子飽和電流，横座標代表晶圓徑向的位置。參照圚2 7 ，0代表Ar氣體流率是3 0 s c cm而壓力是3 . 5 mT 〇 r r的情形，△代表Ar氣儀I流率是1 〇 〇 s c cm而壓力是1 〇 . 5mTo r r的情形，□代表 Ar氣體流率是1 8 0 s c cm而壓力是1 8mTo r r 應隨 對性 流匀 m均 和區 飽心 子中 離實 〇 證 W 7 ο 2 ο 圖 ο 從 1X 〇 是性 率/勻 功均 F 的。 R 刻進 意蝕增 注和而 0 D 少 形 V 減 情 C 力 的於應 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 訂 % 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公》) 抑 5813 a7 B7 五、發明説明（23 ) 發自產生在休止台2 0 3上方1至2 cm位置之Μ號 的光經由設在室2 0 1之側壁的窗和透銳來會聚及測量， 藉以決定以發射波長爲單位之A r發射光譜的壓力相依性 0 以發射波長爲單元之各最大强度來檫稱化的所得結果 顯示於圖2 8。圖2 8中，縱座檫代表發射强度，横座標 代表室中的壓力。參照圇2 8，代表8 1 0 nm和 8 1 1 nm波長的Ar基發射，□代表7 2 2至7 5 1 nm波長的Ar基發射，♦代表3 9 4至4 3 Onm波長 的Ar基發射，◊代表4 6 Onm和4 6 5 nm波長的 A r離子發射。 從這些結果證實A r基的發射遠比A r離子强。A r 基的發射强度在1 OmTo r r壓力具有峰値，隨壓力從 1 OmTo r r減小而減小。Ar離子發射强度鼸壓力減 小而增加，在約lmTo r r壓力具有峰値。從這些結果 估計由於當壓力增加時，產生具有大波長的A r基，故電 子溫度會減低，亦即壓力愈低，則電子溫度愈高。圇2 4 證實此估計正確。 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) CHF3氣體送入室2 0 1，以發射種類爲單位來測 Μ發射强度的壓力相依性。所得結果顯示於圔2 9。圖 2 9中，縱座檩代表發射强度，横座檩代表室2 0 1中的 壓力。參照圖2 9，◊忭表C (碳）；Χ是Η (氫）；□ 是F (氟）；0是CF : △是CF2 〇CF和CF2是反 應產物。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（24 ) 從圚2 9證實當壓力減小時，CF2基發射强度單調 減小，而CF發射强度在約1 lmTo r r壓力具有峰値 。也證實當壓力減小時，C、Η、F基的發射强度大爲增 加0 參照圚3 0來說明不用多個排出管8 1 (異於上述實 施例）之排出系統的修改。 環形空般體8 7設在休止台3的外周表面與室2的內 周表面之間的空間以界定緩衝室。穿過處理室2之底壁的 一排出管（未圖示）的上端接到殻體8 7的下表面，以連 通緩衝室。多個排出孔8 9在園周方式以預定間隔形成於 般懺8 7的上壁，以連通緩衝室和室2的內部。各排出孔 ,8 9設有可打開和關閉的機械閘板8 8。機械閘板8 8接 到控制機構（未圖示），因而可能、以已知方法在外部且隨 意調整排出孔8 9的打開程度。結果，調整排出孔8 9的 打開程度，能以任意流率排出室中的氣髏。不同環形殼體 8 7，可提供形成有許多排出孔的環形板，水平延伸在休 止台3的外周表面與室2的內周表面之間，此環形板、休 止台3的外周表面、室2的內周表面和底表面可界定緩衝 室。 上述實施例的任何處理裝置中，RF電源7 1和匹配 電路7 2接在螺旋線圈天線7的內端7 a和外端7 b之間 ，如圖31A。但本發两不限於此配線。例如，如圖 3 1 B，RF電源7 1和匹配電路7 2可只接到螺旋線圈 的外端7 b。利用此接線，即使處理室內部設在低壓氣氛 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ，11 線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -27 - A7 B7 285813 五、發明説明（25 ) ，也可產生良好R F感應電漿。 以上參照蝕刻來說明電漿處理。但本發明同樣可用於 其它電漿處理裝置，特別電漿CVD裝置、電漿成灰裝置 、電槳濺射裝置等。注意R F天線可藉由表面進行防蝕處 理而設在室中。要處理的物體不限於半導髏晶園，可爲 L C D基底。 熟習此道者易於思及其它優點和修改。因此，本發明 廣義上不限於特定細節和本文所示及所述的代表性裝®。 所以，可做各種修改而不悖離申請專利範園所界定之一般 發明概念的精神或範賻。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 線 經濟部中央標準局員工消费合作社邱製 -28 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X 297公釐)