TW451346B - Process apparatus and method for improved plasma processing of a substrate - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 451346 、 Α7 —

五、發明說明（1 ) 發明領域 本發明概有關製造積體電路時利用電漿處理一基材，特 別有關包含一電漿蝕刻之電漿處理的改良。 發明背景 氣體電漿廣泛用於多種積體電路製程中，包括電衆蝕刻 及電漿沉積應用。一般係將一低壓力處理氣體導入室中， 然後將電能導入室中在其中生成一電場，而在—處理室中 產生電梁。該電場在室内產生一電子流，其經由各別電子 氣體分子碰撞來轉移動能，而使各別氣體分子離子化。電 子係在電場中加速而產生有效率之氣體分子的離子化，氣 體的離子化粒子及自由電子一起形成所謂氣體電漿。 氣體電漿可用於多種不同積體電路製程中，一種常用的 電漿程序爲電漿蝕刻程序，其中從一基材的一表面移除或 蚀刻一層材料，電漿的離子化氣體粒子一般爲正電荷。# 刻程序中，基材受到負偏壓使得正離子化的電漿粒子吸引 呈基材表面，以轟擊表面因而蝕刻基材表面，譬如，一基 材可能受蝕刻，以在一塗層或所需材料層沉積在基材上之 前移除一不良材料層，此預沉積铀刻程序時常稱爲基材之 蚀刻清洗。 一般係有多種在一處理室内製造一電漿之不同方式，誓 如，一對相對電極可能在室内定向而以電容方式將電能核 合至電漿。亦可採用一個使用超高頻微波場之微波共振室 。另一方面，電子迴旋共振（ECR)蓼置使用受控制的磁場 在一處理氣體内引發圓形電子流，以產生並維持一電聚β -4- 本紙張尺度適用令國闺家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐）

451346 Α7 — Β7 五、發明說明（2 ) 電感耦合程序亦很普遍’因爲其能夠產生一高密度電漿而 特別理想，電感耦合電漿（ICP，S)一般利用對於處理室定位 之一定型線圈或天線將能量以電感耦合入室中，因而產生 並維持一電漿。 各種習知技藝處理系統已經用於電漿處理一基材，譬如 電漿蚀刻基材以清潔基材。不論此系統對於電槳蚀刻與其 他電漿處理的適用性如何’這些習知技藝系統具有特定相 關缺點。 譬如，習知的電漿處理系統時常具有難以製造與組裝且 成本昴貴之極複雜設計，維修該等系統亦很困難且昂貴β 譬如，電漿處理系統採用必須與一處理室相整合之多種次 系統，電漿處理系統採用電能供源以使一基材偏壓，這些 電能供源經由適當線路或纜線操作性耦合至處理室内之一 基材支律部。並且，系統可能採用加熱及/或冷卻總成，以 在處理基材的同時加熱或冷卻基材。並且，採用各種夾固 結構以在處理期間將基材維持在一支撑部上，並採用提升 結構以在處理完後提高基材，使得基材可送出處理系統外 進入另一處理系統或模组中。可對於安裝在一基材支撑部 上的一基材後側提供氣體，以在基材處理期間強化加熱。 可瞭解，多種電、熱、氣體、及機械次系統必須與一處 理室内之一基材支撑部相整合或耦合。目前的系統具有複 雜的設計’在製造及維修方面很困難且筇貴，修理或更換 特定组件時，此系統的複雜度常需關閉系統一天或多天， 組件的拆解與再组裝亦很麻煩，並且，此長期的關閉減低 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） Ι5ΙΡΙ 裝 訂： 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 k 451346 A7 B7 五、發明說明（3 ) 整體電漿處理系統的效率，故進一步増加此系統的維護與 操作成本。 對於習知系統之另一型態，所用基材支撑部之設計常使 高電壓與高頻電線路及接點曝露於處理室内生成之電衆， 外露的線路與接點（其搞合至用以使基材偏壓之高頻或高電 壓電源）可能造成電漿内之電狐與短路及其他電漿不穩定現 象，此電漿不穩定將有害於整體電聚處理。 習知電漿處理系統内之另一缺點爲·此系統常未有效率 地加熱正處理中的基材。基材在處理室中所處之基材支撑 部通常主要由金屬製造，且耦合至處理系統内之其他金屬 結構及組件。金屬支撑部的導熱性質造成從基材支撑部至 所附接的結構與组件之顯著的傳導熱損失，因而造成支撑 部上的基材之不具效率的傳導加熱β過去雖已使用後側氣 想在金屬基材與基材之間提供更好的熱傳導，此後側氣體 未必一直足以克服整體基材支撑部與所附接组件之熱損失 特徵。並且，現有處理系統基材支撑部之不具效率的熱轉 移特徵難以精確地加熱基材。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 習知的電漿處理系統之另一不良特徵爲：電漿内的不均 勻性時常產生基材之蚀刻，因此，由於基材表面上之電衆 差距，一基材表面可能蚀刻不均。譬如，電漿在處理空間 中心及緊鄰基材中心處時常比緊鄰基材外緣處更加稍密， 因此’可在緊鄰基材中心處發生一較大的蚀刻速率。 爲此’本發明之一目的係改良習知之電漿處理系統，尤 其改良電漿蝕刻系統以提供—一種基材之更均勻蝕刻。 本紙張尺度適用中國0家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局具工消费合作社印製 451 346 A7 五、發明課明（4 ) 本發明之另-目的係藉由降低系統複雜度並降低系統修 理及維護成本而増加一系統之作業效率。 本發明之3 -目的係採用—種可容g且有效率地維修之 系統β 本發明的另一目的係改良一電漿處理系統之加熱特徵， 以有效率且均勻地加熱一基材。 由本發明之下列描述更易瞭解以上目的及其他目的。 發明概論 本發明針對上述目的並提供一種可容易且便宜地維修之 處理系統，同時提供基材之有效率的電漿處理（譬如電漿蝕 刻）。該系統均勻且有效率地加熱一基材，並在基材上提供 可變的DC電壓輪廊以提供一均勻的蚀刻。 因此，本發明的處理系統包含一處理室，其中具有一頂 部、底部、及一側壁以在其中界定一處理空間β處理室具 有側壁中之一開口以供接近處理空間。包含—中空充氣室 及一平台之一個基材支撑總成係經由側壁開口延伸入處理 空間中。基材支撑總成係密封側壁開口，並在與耦合至處 理室之一電漿產生總成相對之處理室内水平地支律一基材 。中空充氣室中形成有一導管，可供外部次系統（譬如氣體 供應器、RF及DC功率供應器、及一冷卻水供應器）通過耦 合至平台。以此方式’與平台之所有次系統接點係保持在 與處理室相隔離的充氣室導管内0可從處理室容易地移除 包括充氣室與平台之基材支撑總成進行修理及/或更換，可 藉由將充氣室導管内的外#次系統自平台脱離，以快速且 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

451346 A7 — 五、發明說明（' 容易地從充氣室移除平台並視需要更換， 降低了基材支撑總成之修理及/或更換時間 平台有一陶瓷材料形成且其中嵌設有— 栅極’電阻加熱器可操作提供電聚處理一 ’具有低熱傳導性及比平台顯著較小直徑 耗合至平台且轉合至充氣室所安裝之—安 制了從平台至凸緣與充氣室之傳導性熱損 表面上之一基材的更有效率且均勻的加熱 體系·輸通過充氣室的導管' 並通過小直控 以此方式，顯著 0 電阻加熱器及電 基材之所需加熱 之一個金屬管係 裝凸緣。該管限 失，故提供平台 。一後側加熱氣 管而前往平台内 先 閱 讀 背 面 之 注 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 之一開口，以將一後側加熱氣體導至平台上的—基材。電 漿處理系統之各種次系統皆經由充氣室導管及管而耦合至 平台，因而與電漿處理環境相隔離，此隔離係增加組件（包 括功率供應组件）之整體使用壽命，並顯著降低因外露的功 率供應组件所造成之電漿内的短路或電弧。 嵌設在平台内之栅極同時耦合至一 DC功率供應器及一 RF功率供應器，柵極包含以Dc功率供應器及rf功率供應 器所偏壓之兩極，該兩極呈電性絕緣，且DC偏壓供應器在 兩極之間產生一穩定的DC偏壓，以將一基材有效地靜電固 定或夾固至平台。RF功率供應器具有一可變輸出並在柵極 的電絕緣極上產生一 RF-感應DC偏壓，可變RF功率供應 器係可運作而在栅極的電絕緣極之間產生不同的RF感應 DC偏壓’以此方式，在夾固至平台的基材上產生一可變 DC電壓輪廓。藉由改變基材上之DC電恩輪廓，根據本發 明原理，可解決電漿内之木均勻性。譬如，本發明可用於 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標竿（CNS>A4規格<210 X 2耵公釐）

1〇!靈裝 頁I I 訂 5 4 烴濟部智慧財產局BK工消费合作社印製 1 346 Λ7 ' ______B7______五、發明說明（6 ) 增加基材周邊之蝕刻速率’以補償因爲電漿密度内的不均 勻性所造成基材中心處概呈較高之蝕刻速率。 本發明之一實施例中，電栅極的極部係爲一中心碟及與 碟呈同軸對準之一外環形式。平台柵極亦可使用其他極形 狀以在處理中的基材上產生所需的DC電壓輪廓。可由下列 "詳細描述"段落中暸解本發明之相關進—步細節。 圖式簡單説明 構成本説明書一部份且本説明書所用之圖式係顯示本發 明實施例，並與下述本發明一般描述共同説明本發明原理。 圖1爲根據本發明原理之電漿處理系統之側剖視圖； 囷2爲圖1的系統之一剖面之剖視圖； 圖3爲圖1中系統之另一剖面之剖.視圖； 圖4爲圖1的處理系統中所用之基材支撑部的一剖面之剖 視圖； 圈5爲圖4之基材支律部之俯視圖； 圖6爲本發明系統之基材支律部内適用之一電柵極之俯視 圖。 詳細描述 圖1顯示根據本發明原理之電漿處理系統之—實施例，電 漿處理系統10包覆在一殼雜12内，較佳由一適當金屬（如 不銹鋼）構成。系列10如下述包括一處理室14且耦合至處 理至14之一電衆產生總成16，一基材支律總成18位於處理 室14内且其構造可在其中支撑—基材進行處理。處理室14 具有一開放頂部2 0、一底# 2 2 '及一側壁2 4，室1 4的開 本紙張尺度適財國@家標準（CNS〉A4規格⑽χ撕公爱） (請先《讀背面之注意事填窝本頁)

Q -裝 訂. 451 3 46 A7 *— B7 五、發明說明（7 ) 放頂部與《產线成16互成介面，處理室14由—適當材 料（如不銹鋼）構成，處理室14中界定—處理空間26。 本發明-實施例中，系統1G可爲用於—隔離性電裝處理 之獨立式電漿處理系統。本發明另—實施例中，如圖所示 ’系統10的構造可用於具有多數其他處理系統及一未圓示 中央疋位基材轉移模組之多重處理系統中，中央定位基材 轉移模組將基材移動於多種系統之間。此基材轉移模组及 多重室、多重處理系統係爲本技藝所習知β基材轉移模組 通常利用機械臂（未圖示）以操縱基材，並依照一預定順序 使基材移動於多種處理系統之間。譬如，系統丨0可能作爲 較大整體系統内之一處理系統，該系統1 〇用以在將塗層施 加至已清潔的基材表面的後續處理步報之前進行一基材表 面之濺擊蝕刻清洗。因此，圖示的處理室14包括一機械臂 開孔2 8 »系統1 〇 (詳爲室1 4 )經由開孔2 8耦合至一基材轉 移模组（未圖示），而使一機械臂可接近處理空間26以插入 並移除系統1 0中所處理之基材，基材係置於基材轉移總成 1 8上並從其移除。 爲進行電漿處理，處理空間26必須處於眞空，因此室14 的底部22包括其中形成之一適當開口 30而與一眞空淳32互 爲介面，眞空埠耦合至一適當的眞空系統34，其中包括本 技藝熟知之適當眞空泵及閥，以提供處理空間26内所需的 眞空壓力。處理室14亦包括設置在室的侧壁24内之一開口 36，故如下述使該室可容易且方便地與基材支撑總成18互 爲介面並搞合0 - -10- 本紙張尺度適用t國困家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） 讀 背 面 之 注 寫 本 頁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 451346 A7 —— B7 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 五、發明說明（) 現參照圖2，電漿產生總成1 6在圖中耦合至處理室1 4的 開放頂部20 ’電聚產生總成16包含一個由一適當介電材料 (如石英）構成之包圍件40，包困件40在本技藝常稱爲一 “鐘瓶”型包園件，並形成概位於處理空間26上方及基材支 撑總成18上方之一電漿空間42(見圖1)。包園件40坐落在 一個包圍室1 4的開放頂部20之凸緣44上，室1 4的開放頂 部20包括包圍件40與凸緣44停靠之一個架表面46。詳述 之，如圖2所示’凸緣44爲包圍開放頂部20並停在表面46 上之一環狀凸緣’適當的〇環密封4 8 (如維頓（Viton)橡膠密 封）位於凸緣44之概呈環狀槽中》以此方式，凸緣適當 地密封使室14呈眞空，包圍件40底緣停在凸緣44頂表面 51中形成之一環狀槽50内。一平坦環密封52位於槽50内 且壓缩在包圍件40與凸緣之間，以密封包園件與凸緣之間 的介面，凸緣44由一適當材料（如不銹鋼）構成。 以一介電材料（如石英）構成之一板6〇將包圍件4〇穩固固 持在凸緣44内及槽50内。參照圖2，板60往下固定在包圍 件40頂部，板60由適當扣件（如未圈示的繫桿）固定至室14 ’迫使板往下抵住包圍件頂部而將包团件42固定至凸緣44 ’並同時將凸緣44固定抵住室14頂部20 »金屬片之一蓋 02位於包圍件40及電漿產生總成16的其他組件周圍，以遮 蔽電漿空間42不受電雜訊所影響，並防止人員使用系统1〇 不受電漿產生總成16相關電组件之電擊。 爲了在空間42内形成一電漿，一處理氣體導入空間42中 ，且電能係電性耦合入空間中，使氣體粒子離子化而形成 -11- (請先«讀背面之注意事t 填寫本頁) -裝 訂： 本紙張尺度適用t @圉家標準（CNS)A4規格(210 X 297公爱〉 451346 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（9 ) 一電漿。因此，凸緣44包括設於凸緣44内及周圍之一環狀 槽66,槽66及室表面46共同形成一環狀氣體通遒。多數徑 向定向氣體注射孔形成於凸緣44内，且與環狀槽66形成的 通道相耦合》—埠70耦合至環狀槽66且連接至一電漿氣體 供應器72(見圖1)將一適當電漿氣想（如氬）導入槽66中、 並最後進入電漿空間42，徑向氣體注射孔68從環狀槽66往 上斜，以將處理氣體往上導入空間42中。 爲了在空間42内啓動並維持一電漿，一螺旋線圈74形式 之電感元件捲繞在包圍件40上，如圖22所示，線圈74主要 爲形成一螺旋線圈狀之一長形導體，其尺寸配合在包圍件 40周圍並往上抵住包園件之一外壁表面41。線圈74經由一 適當RF線路78及RF匹配電路80耦合至一RF功率供應器 7 6 ° 導電線圈74所用之RF功率供應器76以適當的安裝硬體（ 包括柱82、框架83、及相對應的螺栓84、85)安裝在屛障 62上及包圍件40上，使用冷卻扇86以空氣對流冷卻園繞包 圍件40之屏障62内的空間。爲了繁助能量以電感耦合入電 漿空間42中，可能採用一法拉第屏障75且將其置於線圏74 與包圍件40上外壁表面41之間，本技藝習知對於電感搞合 電漿採用法拉第屏障’且此等屏障係降低線圈7 4與空間4 2 内的電漿之電感耦合，同時加強能量以電感耦合入電聚中 ，法拉第屏障7 5常爲電性接地。 現參照圖3，本發明採用具有一側壁開口 3 6及一基材支 撑總成18之室14 ’其構造寸與處理室14相耦合以將一基材 "12 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — — — — — — — — — · I I I I J I I fllllllllt o tcl (請先《讀背面之注意事填寫本頁) 451346 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明說明（1G ) 支律在處理空間2 6内。基材支撑總成經由側壁開口 3 6延伸 入處理空間中並密封側壁開口，以使處理空間與環境大致 隔離，基材支撑總成18的構造可支律—基材且包括各個線 路、連接器、及其他組件，以耦合至功率供應器、氣體供 應器、水供應器、及與一基材的電漿處理相關之其他次系 統，如下述。基材支撑總成][8的構造可從室14的側壁呈懸 臂狀，且連同所有的次系統線路及接點快速且容易地移除 ，故可易於修理及/或更換。本發明的系统J 〇因此比其他電 浆系統更容易及便宜地修理及維修。基材支撑總成18提供 一簡單的設計，其中在可易與處理室相耦合及脱離耦合之 單一結構中採用基材支撑部的所有組件。並且，基材支撑 總成1 8將各種次系統接點及線路與處理空間2 6相隔離，並 防止電漿内之不良電弧與短路6 譬如，RF功率供應器、DC功率供應器及用於將一部份 基材支撑總成偏壓之相關電線路及组件依照本發明原理係 由總成18與電衆相隔離，因而較不受電浆影響、或是影響 到處理室14内的電漿或使其短路。當一新基材支撑總成“ 插入取代一故障基材支撑總成時，各種次系統係與總成18 呈外部連接且從處理空間26及其中的電漿移除並在其外部 運作。該系統容易且有效率地維修，譬如，若基材支撑總 成内之一加熱器元件燒毁而需更換，總成丨8可從室丨4側邊 移除，並在一至兩小時内將—新加熱器組件安裝及連接至 適當外部次系統，現有電衆系統的此修理及/或更換通常需 要一到兩天。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公® )

I----— — — — — — * I---- — t -------I . <請先《讀背面之注意事填寫本頁) C 451346 Α7 Β7 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 五、發明說明（11 ) 現參照圖3顯示基材支撑總成18，基材支撑總成包括一 充氣室100 ’其側向延伸入處理空間26且從處理室〗4之一 側壁呈懸臂狀，充氣室1 〇〇包括—密封圈1 〇2，密封圈ϊ〇2與 充乱室的主體104概呈垂直延伸。當充氣室i 〇〇插入側壁2 4 内的開口 3 6中’圈1 〇 2係與緊鄰開口 3 6的處理室之一外側 壁表面103呈齊平狀，由一適當裝置（如未圖示的螺栓）將密 封圏102固持抵住室14表面103，以將懸臂狀的充氣室100支 撑在處理空間26内並密封該室14。一對準銷1〇5可用於適 當對準該圈102與表面1 〇3以使充氣室1 〇〇適當定位，對準销 105可從室表面1〇3或圈102延伸而位於一圈或室中之一相對 應的開孔内，對準銷105在圖中係從室1 4延伸以配合在圈 102内之一開孔（未圖示）内。圖示實施例中，需將對準銷 105坐落在圈102上以維持充氣室100，而使一晶圓支撑表面 106概呈水平，如圖3及4所示。 基材支撐總成18包括一基材座108，基材座108耦合至充 氣室且位於處理空間内以在其上支撑一基材》圖示實施例 中，基材座包括一平台110，平台上具有一晶圓支撑表面 106。根據下述本發明原理，平台110用以加熱基材、使基 材電性偏壓、並在處理期間概括支撑基材β平台由一陶瓷 材料（如氧化鋁）構成、且包括一加熱器及一電柵極。加熱 器用以將一基材加熱至一所需溫度以供處理，而柵極係用 以靜電固定基材、並在電漿處理期間將基材電性偏壓。本 發明實施例中，如圖4所示並如下詳述，加熱器及電柵極係 嵌設在陶瓷平台110内。 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐〉 — — — — — — III— — 1 * f I 11 I I I ^ * — — — — — — — ί · (請先《讀背面之注意事t填寫本頁) 4 513^6 Α7 Β7 五、發明說明（12 ) -ΙΓ — —— — — — — — — — — ^ * I I I ϋ0-* <请先Μΐι背面之注意事ϋ琪寫本頁) 當充氣至100耦合至處理室14時，在圈102與室表面1〇3之 間的介面使用適當密封，以確保處理空間26内的一適當眞 空環境且將空間26與環境相密封。因此，在圈/表面的介面 處採用一適當的眞空密封112，並且，亦在該介面採用一 RF墊片114以確使該充氣室100與室14作適當的電接觸，以 此方式’室與充氣室具有相同電位。 充氣室100由一適當材料（如不銹鋼）構成且具有形成於充 氣室主體104内之一導管116。根據本發明原理，電漿處理 一基材所用之與平台110的所有次系統接點係引導通過充氣 室導管116且搞合至平台11〇之一後側1〇7，故與處理空間26 及其中電漿相隔離。導管116對於處理空間26的内電漿環境 呈有效密封且可經由充氣室的開放端點耦合至環境β本發 明另一實施例中，充氣室的導管116可耦合至一沖洗眞空 部117以從導管116沖洗氣體（見囷1)。所有平台次系统接點 (包括對於平台之高電壓及高頻電接點）係與充氣室導管116 内的處理空間26及電漿相隔離。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印數 圖4顯示包括平台110之基材座之放大圖，基材ηΐ以一基 材轉移機構（如未圖示的機械臂）經由開口28移入處理室14 中，機械臂随基材移動通過開孔28前往概括位於·平台11〇表 面上方之一位置。機械臂將基材111降低到延伸通過平台 110内的適當開口 121之多數提升銷120上。如圖5所示，本 發明採用概呈三角型分佈之一系列的三個提升銷120以支律 基材111，但可能採用額外的提升銷，譬如一第四提升銷以 在平台110上形成一正方形，各提升銷120係耦合至可操作 -15 - 本紙張尺度適用4*國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） 451346 ' A7 _ B7 五、發明說明（13 ) 升降提升銷120因而升降基材1 1 1之一個步進馬達122，當基 材運送結構放置基材時，提升銷位於升高位置中，如圖4所 示。爲了進行處理，降低銷120，因此降低基材U1而接觸 表面106。基材處理之後（譬如以一電漿蝕刻清洗程序），提 升销再度升高而使基材轉移機構（未圖示）可再度接合基材 111 ’以將基材從處理室Μ移除並更換爲另—待處理的基材。 i—訂· 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 平台110在電漿處理期間加熱基材ΐη，因此，一 AC電阻 加熱器（譬如得自加州聖荷西的NGK-洛克公司之電阻加熱 器）124嵌設於陶瓷平台11〇内’電阻加熱器ι24如圖4所示可 爲一嵌設板形式或爲加熱在表面1〇6上的基材ηι適合之其 他形狀。譬如’一加熱器（譬如得自依利諾州巴特維亞的瓦 特羅巴特維亞之加熱器）可能僅附接至平台11()，熱量係從 加熱器124傳導輕合通過平台11〇因而前往平台表面1〇6上之 基材111，熱量124係耦合至一適當加熱器功率供應/控制單 元或次系統125，以在電漿處理期間控制加熱器並將基材加 熱至所需溫度（見圖1)。加熱器124經由一適當線路126核合 至加熱器功率供應/控制次系統125，適當線路〗26係延伸通 過充氣室導管116並向外前往外部次系統125，以此方式， 加熱器線路126與室14内之電漿處理環境相隔離έ此加熱器 功率供應及控制單元爲本技藝所習知，加熱器124較佳可 在室溫到550度C的範圍中作業。 爲了更有效率地加熱基材1丨1，採用一後側氣體且引導通 過線路128而前往緊鄰平台n〇中心形成之一開孔129(見圖 5) ’線路128耦合至一適當的後側氣體供應器13〇以將後側 -16- 本紙張尺度剌中國國家標準（CNS)A4規格(·21〇 X 297公» ) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 451346 Α7

軋體輸送至表面106並抵住基材ιη。譬如氬等氣體係提供 興空環境内之平台表面106與基材11〗之間更佳的熱量轉移 特徵，以提供如本技藝習知之更均勻及有效率的基材ϊη 加熱。 現有的電漿處理系統中，即使採用一後侧氣體，晶圓的 加熱有時仍不具效率且不精確β此等系統中，基材支撑部 及相關组件由金屬製造且具有顯著的熱損失特徵，亦即， 從一加熱的支撑表面將熱傳導至基材座之其他不需要部份 或组件、而非至加壓基材表面上之一基材。因此，熱能浪 費在系統中且不具故率地加熱基材β 本發明針對此缺點且提供一基材支撑總成，其可有效率 地加熱基材1 Π同時降低不良散熱損失，因此，參照圖4， 陶受平台110搞合至一短且較小直徑管134，管134相較於平 台110的整體直徑係具有一小直徑，管134由一具有低熱傳 導性材料構成，因此提供平台110與充氣室1〇4及基材支撐 總成18的其他金屬组件之熱隔離。爲此，管i34限制了從陶 瓷平台110至一基材支禕總成的其他部份之傳導性熱損失， 使得熱量可視需要有效率地傳導至基材ιηβ管IN進一步 提供導管116與平台110後側107之間的一空間，而與電漿及 處理空間2 6相隔離以產生與平台之適當次系統接點，譬如 對於加熱器124及對於後侧氣體開孔129之平台接點。中空 管134周圍以一眞空緊密硬焊136焊接至平台no後侧1〇7，

以使管内側與一電漿處理環境相隔離。管較佳由一具有低 熱傳導性之適當金屬材料（譬如得自加州亞樂迷托司的EFI -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公爱）

ί — ί — 裝 i ί ί · I 訂--I I--I-- (請先《讀背面之沒意事t填寫本頁) G 451346 Α7 Β7 五、發明說明（15 ) 之Kovar金屬）構成’ Kovar爲一種因熱傳導性及熱膨漲性質 而選用之金屬合金且爲約29 % Ni、17 % Co、其餘爲Fe的 合金’ Kovar的熱膨漲適合硬焊結合至陶瓷。將—金屬以硬 焊結合至一陶瓷時，該部份必須加熱以使硬焊金屬融化。 具有比陶瓷更大的熱膨漲係數之合金可在硬焊材料融化之 後冷卻時使硬焊接點失效，Kovar則具有接近陶瓷之熱膨羅 係數，Kovar管及硬焊接點可鍍上鎳或另一金屬以防止 Kovar中的元素污染該程序’硬焊接點與Kovar的電鍍亦防 止硬焊材料的氧化，該氧化可能導致接點在加熱器操作溫 度時失效β 基材座108進一步包括一個以管134耦合至平台110之安裝 凸緣140。安裝凸緣由一適當材料（如不銹鋼）構成，且其構 造可接合充氣室體104以將平台11〇耦合至充氣室。 參照圖3及4，充氣室體104中形成有一開口 105以供充氣 室的導管116接近。一架142形成於充氣室的開口 105周圍， 立安裝凸緣140構造適於停在並安裝在架142上以密封開口 105。一 Ο環眞空密封144位於安裝凸緣140與充氣室架142之 間，以進一步使處理空間與充氣室116相密封。位於凸緣 140外緣周固之適當扣件（如螺栓145)將凸緣固定至充氣室 。凸緣140包括一可供管134延伸通過之中心開口，管134熔 接至凸緣140，凸緣140爲水冷卻式，因此凸緣底部包括加 工削除的一段146以收納一含水的冷卻管148，冷卻管緊鄰 外緣且緊鄰密封144而在凸緣周圍延伸，以此方式，凸緣緊 鄰密封144而受冷卻使密封保持在適當作業之夠低溫度。管 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公爱） I.---^---------裝·一- (靖先閲讀背面之注填窝本頁) -SJ· 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 451346 A7 — 五、發明說明（ 148耦合至一適當冷卻水150供應器，如圖1所示。 根據本發明之一型態，僅需從充氣室螺鬆凸緣14〇即可從 充氣室快速移除及更換基材座1〇8(包括平台11()、管134、 凸緣140)，以此方式，可快速安裝一新的基材座而不需更 換整體充氣室’故使系統更容易且更便宜地維修並盡量減 少修理或更換之相關停工時間。外部次系統皆經由充氣室 導管116與基材座及平台相耦合，因此這些次系統可容易從 基材座脱離’特別是在平台修理或更換之前從平台脱離。 平台110亦作爲一靜電墊塊，因此，如圖4及6所示，一導 電栅極160嵌設在陶瓷平台11〇中，柵極由鉬等一適當金屬 構成，因爲類似於陶瓷板之高融點及熱膨漲係數而選用鉬 ，且因爲現有技術可用硬焊將鉬與其他材料（陶瓷及金屬） 相接合。本發明一實施例中，栅極包含一個對於平台110概 呈同軸定位之中央碟162，一外同軸環164係園繞碟162。碟 162及環164彼此不接觸且在平台中彼此電性絕緣，碟162及 環164係作爲雙極靜電墊塊栅極mo之相對極部，因此，碟 162及環164各耦合至一外部DC功率供應器，故以一DC電 壓使一元件正偏壓、而另一元件負偏壓，柵極W0之相反電 荷的極162、164由於兩極元件上的DC偏壓而將一基材靜電 夹固至平台110。除了將一基材U1靜電夾固至平台110之外 ，栅極160亦以一 DC偏壓使基材111偏壓，而吸引正電荷電 漿離子轟擊基材表面，因而蝕刻或清潔該表面。 如上述，一電漿内存在特定的不均勻性，譬如，電感耦 合的電漿容易在緊鄰處理堂中心及基材中心處比起基材周 -19· 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（21〇 X 297公釐〉 ο (請先Μ讀背面之注意»t填寫本頁) --裝 -^1 1« 經濟部智慧財產局員工消费合作杜印製 451346 A7 —

五、發明說明（17 ) 緣及侧壁周圍處更加稠密，電漿密度的不均勻性導致基材 上之不均勻蚀刻速率，譬如，基材中心可有比邊緣更大 之蝕刻速率。除了使靜電柵極偏壓之DC功率供應器以外， 本發明藉由將柵極160耦合至一 RF功率供應器以解決此不 均勻性。參照圖6 ’ 一 R]F功率供應器17〇經由充氣室導管耦 合至平台110的栅極160，圖中將端子172耦合至碟162，— 個具有一固定電容的電容174係耦合在端子172與碟162之間 ，端子176耦合至環164，而一可變電容178在其間呈電耦合 ，可調整可變電容以改變端子176處的有效阻抗，因而相較 於經由端子172輸送到碟162之功率係改變了經由端子176輸 送到環164之RF功率。固定及可變電容進一步將rf功率供 應器170與施加至柵極將基材靜電夹固至平台之dc電壓相 隔離。RF功率供應器170係產生柵極160上之一相關rF·感 應DC偏壓而與DC功率供應器166生成的偏壓無關。輸送到 栅極160的極部之RF功率之變異性係產生碟162與環164之 間的一可變及可控制DC偏壓。碟162與環164爲電隔離元件 ’如其間之間隙180所顯示。因爲柵極彼此呈有效電隔離， RF功率供應器可用以形成在碟162與環164之間不同的RF感 應DC偏壓，以此方式，平台表面1〇6上及基材ill上之一 DC電壓輪廓係產生於平台11〇上。 藉由改變基材111上之DC偏壓電壓輪廓，可解決電衆中 的不均勻性及蚀刻程序内之差距。譬如，以經由輸送至環 164的較高電壓之一較大DC偏壓使基材外緣偏壓，可能增 加基材外緣處之蝕刻速率d補償緊鄰基材中心處之較大電 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） (請先《讀背面之沒意事'^填寫本頁) 裝 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 45 1 3 46 A? ------ 五、發明說明（18 ) 漿密度及通常較高的蝕刻速率，可能依照本發明原理，藉 由改變柵極極部之間的RF感應DC偏壓及/或改變柵極對於 基材111之不同極部位置，來使用各種不同的DC偏壓輪廓 及蝕刻速率。 通常’ DC功率供應器166可操作提供-100伏特範園之一 負DC偏壓電壓，RF功率供應器在一實施例中可能以約 13.56百萬赫茲作業，且可依本發明而改變其輸出使dc電 壓輪廓在基材上變化。並且，雖顯示一種採用一圓碟及一 圓環之同軸栅極設計，但亦可用其他栅極設計，譬如，可 使用一個採用正方形组件（譬如一中心正方形及一外正方形 邊界環）之碟。 雖然已由實施例描述來顯示本發明，且雖已詳述實施例 ，申請人無意以此細節規範申請專利範園或造成任何限制 ，熟悉本技藝者瞭解可有另外的優點及修改，因此，本發 明的廣義型態並不限於特定細部代表性裝置及方法、及所 顯示描述之示範性範例，因此，可與此細節不同而不背離 申請人的一般發明性概念之精神與範固。 I. ----------裝··-- IIID 墣寫本頁) 訂： 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 適 度 尺 張 紙 本 準 標 家 國 固 釐 公 297 K 一(210 格 規 Μ S) 1 2

Claims (1)

1. Is 451346 六、申請專利範圍 1. 一種用以處理一基材之處理系統，該系統包含： 一處理室，其具有一頂部、一底部、及一侧壁以在其 中界定一處理空間，該處理室具有其侧壁中之一開口以 供接近該處理空間； 一電漿產生總成，係與該處理室相耦合以在該處理空 間内產生一電楽：； 一基材支禕總成，其構造與該處理室相耦合以將一基 材支律在該處理空間内，該基材支撑總成包含一充氣室 及一個耦合至該充氣室且位於該處理空間中之基材座； 一管，耦合於該充氣室與該基材座之間，該管由—具 有低熱傳導性之材料構成並限制了從該基材座至該充氣 室之熱損失。 2 .如申請專利範圍第1項之處理系統，其中該基材座由一 陶瓷材料構成。 3. 如申請專利範圍第1項之處理系統，其中該基材座包括 .一平台。 4. 如申請專利範園第1項之處理系統，其中： 該基材支撑總成經由該處理空間中的側壁開口延伸入 該處理空間中’並密封該側壁開口以概括隔離該處理空 間與環境。 · 5. 如申請專利範圍第4項之處理系統，其中在該充氣室中 形成與該處理空間相密封且可由處理室外接近之—導管 ，且其構造可供該基材座從該處理空間外部接近。 6 .·如申請專利範圍第5項之處理系統，其中該基材座包括 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------ο 裝-----r---訂---------MOI (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 461346 六、申請專利範圍 -加熱器，該系統進-步包含—個經由該充氣室導管轉 合至該加熱器之加熱器控制系統。 7·如申請專利範圍第5項之處理系統，其中該基材座包括 -電柵極，該電栅極可操作偏壓以將—基材以靜電固持 至該基材座’孩系統進一步包含_個經由該充氣室導管 耗合至該柵極之偏壓供應器。 8.如中請專利範圍第7項之處理系統，其中該錢供應器 爲一 RF功率供應器與—DC功率供應器中之一者。 9·如申請專㈣圍第7項之處理系统，其中該電栅極耗合 至一 RF功率供應器，該RF功率供應器可操作而在該電 栅極上感應產生一 DC偏壓，該rf功率供應器具有一可 變輸出以在該栅極上產生—可變DC偏壓輪廓。 10.如申請專利範圍第5项之處理系統，其中該基材座包括 —個具有可收納一基材構造之表面，該表面包括至少— 開孔以緊鄰置於該表面上的一基材而導入一氣體，該系 統進一步包含一氣體供應器，該氣體供應器經由該充氣 室導管耗合至該表面開孔以將氣體輸送至該開孔。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 1 ·如申請專利範園第5項之處理系統，進—步包含一個辖 合至該基材座之冷卻總成，該系統進一步包含經由該充 氧主導管與冷卻總成相耗合之一冷卻液體與冷卻氣體其 中一者之一供應器。 1 2.如申請專利範圍第5項之處理系統，其中該充氣室包含 一密封圈，該密封圈構造可緊鄰該侧壁開口而接合該處 理室，以密封該侧側壁蘭口而使該處理空間與環境相密 -23- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 A8B8C8D8 451346 六、申請專利範圍 封。 1 3 ,如申請專利範園第5項之處理系統’進一步包含一個耦 合在該充氣室與該基材座間之管，該管具有低熱傳導性 以限制從該基材座至該充氣室之熱損失。 14·如申請專利範圍第5項之處理系統，其中該基材座由一 陶瓷材料構成。 15. 如申請專利範圍第5項之處理系統，其中該基材座包括 一平台 16. 如申請專利範圍第5項之處理系統，其中該基材座包括 一個耦合至該平台之安裝凸緣，該安裝凸緣係接合該充 氣室，以將該平台耦合至該充氣室。 17. 如申請專利範圍第16項之處理系統，進一步包含一個糕 合在該平台與該安裝凸緣間之管，該管具有低熱傳導性 以限制從該平台至該凸緣之熱損失。 18. —種用於處理一基材之處理系統，該系統包含： 一處理室，其界定一處理空間； 一基材支撑總成，位於該室内以將一基材支撑在該處 理空間内，該基材支撑總成包含： 一平台，其上可供收納一基材； 一金屬栅極，實體耦合至該平台，該柵極包括至少兩 個元件； 一 D C功率系統’係電耗合至該柵極以—鉗位〇 c電壓 (clamping DC voltage)使該柵接偏壓，故該栅極可操作而 ‘將一基材靜電固定至該半台；及 -24 - 本趴谁夂沒迥用T囲國冢標準（CNS)A4規格（2〗〇χ297公笼） ο 裝---------訂---------^οτ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8B8C8D8 經濟邨智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 —RF功率供應器，係電耦合至該柵極，以在柵極上 除了該甜位DC電壓以外另形成一RF感應修整DC電壓 ’該系統可操作而提供輸送到柵極的一元件的RF功率 相對於輸送到栅極另一元件的r F功率之選擇性變化， 以調整栅極上之一 DC電壓輪廓。 19·如申請專利範圍第18項之處理系統，其中該柵極包含： —導電碟；及 一導電環，其固繞該導電碟。 2 0 .如申請專利範圍第1 9項之處理系統，其中該碟與環對於 該平台呈同軸定位。 21:如申請專利範圍第ι8項之處理系統，其中該平台由一陶 瓷材料構成。 22.如申請專利範圍第18項之處理系統，其中該栅極嵌設在 該平台内。 2 3 .如申請專利範圍第1 8項之處理系統，其中該基材支撑總 成進一步包含一充氣室，該充氣室中形成一導管，該平 台耦合至該充氣室以與該導管互爲介面，該DC功率供 應器與RF功率供應器各藉由延伸通過該充氣室導管之 相對應功率線路而與該柵極相耦合。 24. 如申請專利範圍第23項之處理系統，其中該充氣室導管 與該處理空間相密封，以降低該等功率線路對於該處理 空間中的一電漿之曝露。 25. —種用於處理一基材之方法，該方法包含以下步驟： • 在一處理室的一處理空間中將一基材支#在一平台上； -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） -----------ο裝-----r---訂----------^0] (靖先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A8B8C8D8

   其中該柵極嵌設在 451 346 六、申請專利範圍 將一具有至少兩元件的金屬栅極實體耦合至該平台； 將一 DC功率供應器電耦合至該金屬栅極，以一鉗位 DC電壓使該柵極偏壓，故該栅極可操作而將該基材靜 電固定至該平台； 將一RF功率供應器電耦合至該柵極，以一rf電壓使 該栅極偏壓並同時除了該鉗位DC電壓以外在該栅極上 產生一 RF感應修整DC電壓，·及 相對於該栅極的另一元件上之DC電壓，在該柵極一 元件上選擇性改變該RF感應修整DC電壓，以調整該柵 極上之一DC電壓輪廓。 26如申請專利範園第25項之方法，其中該柵極包含一導電 碟及圍繞該碟之一導電環。 27. 如申請專利範圍第25項之，其中該環對於該平台呈 同轴定位。 28. 如申請專利範園第25項之 - 該平台中。 11 I 息 ί 裝 i — — — — -訂----It— ^ι^γ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局具工消費合作社印S