TW464924B - Plasma processing reactor - Google Patents

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TW464924B
TW464924B TW089112121A TW89112121A TW464924B TW 464924 B TW464924 B TW 464924B TW 089112121 A TW089112121 A TW 089112121A TW 89112121 A TW89112121 A TW 89112121A TW 464924 B TW464924 B TW 464924B
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TW089112121A
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Tuqiang Ni
Wenli Collison
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Lam Res Corp
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Description

附件1:第 89112121 號專利i申請案 4 6 4 9 2 4 中文說明書修正頁 民國9〇年7月呈 五.、發明説明（1) Γ—-膝 1 發明背景 (MV曰—充 本發明與製造半導體積體電路（ I c s I有關。更明 確地說，本發明與處理基底期間控制輸送到基底之中性作 用物之量的增進方法與裝置有關^ 在製造以半導體爲基礎的產品期間，例如平面顯示器 或積體電路，會使用到多次的沈積及/或蝕刻步驟。例如 ，蝕刻的方法之一是電漿鈾刻。在電漿蝕刻中，電漿是形 成自處理氣體的離子化及解離。.正離子朝向基底加速，與 中性作用物結合，驅使蝕刻反應。按此方法，可在基底的 層中成形各.種蝕刻特徵，如孔、接點或溝等。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 電漿蝕刻的方法之一是使用一電感源產生電漿。圖1 顯示習知技術的電感式電漿處理反應器1 0 0，用它來進 .行電漿蝕刻。一典型的電感式電漿處理反應器包括一處理 室1 0 2，具有天線或感應線圈1 0 4，配置在一介電窗 口 1 0 6之上。典型上，天線1 0 4耦合到第一 _R F電源 108。此外，在處理室102內提供一氣口11〇，用 以將氣體源材料（例如蝕劑源氣體）釋放到介電窗口 1 06與基底1 1 2間的RF —感應電漿區。基底1 1 2. 被送入處理室1 0 2並放置在卡盤1 1 4上，卡盤的作用 通常是底電極，並鍋合到第二R F電源1 1 6。 爲產生電漿，處理氣體經由氣口 1 1 〇送入處理室 1 ◦ 2。接著使用RF電源1 0 8供應電力給感應線圈 1 0 4，在處理室1 〇 2內產生大電場。電場加速出現在 處理室內的少量電子，使其與處理氣體的氣體分子發生碰 本紙張尺度適用中.國闺家標準（CNS ) A4規格_( 2I0X297公釐.) 了4 - ' 464924 A7 ____B7______ 五、發明說明（2 ) 撞。這些碰撞造成離子化，並引發放電或電漿1 1 8。如 習知技術，處理氣體的中性氣體分子當受到強大電場時失 去電子，因此留下帶正電荷的離子。結果是，在電獎 1 1 8內包含帶正電荷的離子1 2 0與帶負電荷的電子 1 2 2。此外，中性氣體分子1 2 4 (及/或原子）也包 含在電漿1 1 8內充滿整個處理室1 0 2。 電漿一旦形成，電漿內的中性氣體分子1 2 4即被導 引朝向基底表面擴散1即，分子在處理室內隨機移動。按 此方法，典型上，沿著基底1 1 2的表面形成一層中性的 作用物1 2 6 (例如中性的氣體分子）。當供電給底部電 極1 1 4，離子1 2 0更加速朝向基底，它們與中性的作 用物1 2 6結合，活化蝕刻反應。如習知技術，有很多不 同類型的蝕刻處理使用變化的離子及中性作用物量。例如 ，在驅使中性作用物的製程中，電漿需要包含較高濃度的 中性作用物以加速反應。另一方面，在驅使離子的製程中 ，電漿需要包含較高濃度的離子以加速反應。 在中性作用物驅使製程及離子驅使製程中都遭遇蝕刻 速率不一致的問題。例如，基底上某一區域的蝕刻速率要 比其它區域快。在中性作用物驅使期間，雖然不希望受理 論限制，但相信在基底邊緣之中性作用物的濃度較大，因 此，邊緣是以較快的速率蝕刻。現請回頭參閱圖1，在區 域1 3 0中之中性作用物1 2 6的密度較大，這是因爲它 們是分布在底電極的上方，因此，它們無法像分布在基底 上方的中性作用物般地容易被消耗掉。 (績先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ---- - -- 訂----- r 線、 經濟部智慧財產局員工消費合作：ΐί印：^ 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS) Α4規格（210 X 297公釐） -5 - 4 6 4 9 2 4 A7 — B7 經濟部智慧財產局員工消費^阼^中贽 五、發明說明（3 ) 此外，不一致的蝕刻速率也會導致半導體電路中的元 件故障。例如，不一致的蝕刻可能造成溝之側壁的下部被 切除。典型上，下部被切除將使得導線的厚度變薄，且在 某些情況會造成漏電’因而導致元件故障。此外，不一致 的蝕刻通常會增加蝕刻處理的時間，因而降低了基底的產 量。 達到蝕刻一致的方法之一是在電漿反應室內提供一均 勻環。廣義言之，均勻環的設計是以壁來圍住基底，它阻 擋部分的中性作用物，特別是位於高密度中性作用物區域 內的中性作用物，擴散進入基底。按此方法，可以做到更 均勻的蝕刻，因爲阻止了基底邊緣的中性作用物與基底的 交互作用。此外，爲允許基底進出，均勻環被架構成可升 降。 現請參閱圖2 A及2 B，可移動的均勻環2 0 2出現 在圖1的電漿處理室1 0 0中。圖2A顯示可移動的均句 環2 0 2的位置在下。圖2 B顯示可移動的均勻環2 0 2 的位置在上。一般來說，當可移動的均勻環2 0 2的位置 在下時，基底2 0 6邊緣附近的中性作用物2. 〇 4被實質 地阻擋以防擴散到基底2 0 6的邊緣，當可移動的均勻環 2 0 2的位置在上時，均勻環2 0 2與底電極2 0 8間的 空間2 1 0容許基底2 0 6進出。 不過’可移動的均勻環2 0 2具有一缺點。典型上， 在處理期間’位於基底2 0 6上的活動結構易導致基底被 污染。這是因爲在這些結構表面上沈積的蝕刻副產物（如 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---- - 訂·ίι — f*» 線、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐） -6- 464924 A7 ____ B7 五、發明說明（4 ) 聚合物），會因均勻環的移動而剝落到基底上，造成顆粒 的污染。顆粒的污染會產生不欲見及/或無法預測的結果 。例如’基底表面上的顆粒會遮擋基底中需要蝕刻的部分 。按此方法，溝可能無法正確地形成，此可能導致元件故 障’因而導致生產力降低。此外，將底電極架構成可上下 移動也會造成相同的結果。 另一種獲致均勻蝕刻的方法是提供一具有狹纏也固定一 _零。此狹縫典型上是供基底進出。不過，狹縫也有 缺點。一般來說，狹縫只開在均勻環的一側，或僅開在均 勻環的某一部分，因此，在處理期間，基底四周之作用物 的分布不平均。亦即，基底某一區域與作用物揆觸的量要 多於另一區域。此易產生不均勻的蝕刻速率。此外，狹縫 產生更多的轉角與表面積，傾向提供材料沈積的表面。通 常此造成淸洗困難，且使污染增加。此外，在均勻環上開 孔相當困難，特別是用來成形均勻環的材料。 由於上述種種，吾人需要一種能得到更均勻之蝕刻速 率的增進方法及裝置，使用均勻環控制輸送到基底的作用 物量，同時提供基底的進出，且不使用活動的均勻環，或 是會在均勻環附近產生不對稱的氣流模型。 發明槪述 在一實施例中，本發明與用以處理半導體基底的電漿 處理反應器有關。該裝置包括一處理室。此外，處理室包 括一底電極，被架構成用以固定基底。該裝置進—步包括 —-----,1袭 i - ' --... (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線、 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -7- 464924 A7 - ---—.__B7 _ 五、發明說明（5 ) 一固定式均勻環，被架構成包繞在基底的四周。此外，固 定式均勻環被耦合到處理室的某部位，並以一間隔欄係配 置在底電極的上方，以在底電極上方形成一垂直空間。此 外’垂直空間被.架構成提供基底進出的空間。此外，固定 式均勻環具有一厚度，它實質地減少第—作用物從均勻環 外側朝基底邊緣的擴散。 在另一實施例中，垂直空間被架構成可以排除處理期 間所產生的蝕刻副產物。此外，固定式均勻環的內周緣表 面與基底的周緣間隔開。此外，該均勻環的外周緣表面漸 尖，其中的漸尖提供一擴散壁障，在處理期間，藉導引部 分的第一作用物離開基底邊緣‘，以減少輸送到基底邊緣之 第一作用物的量*此外，固定式均勻環被支撐構件定位在 該間隔關係，亦即，配置在該處理期間所形成之副產物的 排放路徑之外。 圖式簡單說明 以圖式中的實例說明本發明，但並非對本發明加以限 制，相同的參考編號代表相同的單元，其中： 圖1是習知技塒之電感式電漿處理反應器的槪圖。 圖2 A是具有一可移動均勻環的習知技術電感式電漿 處理反應器的槪圖，其中環的位置在下。 圖2 B是具有一可移動均勻環的習知技術電感式電漿 處理反應器的槪圖，其中環的位置在上。 圖3是按照本發明之實施例’具有固定式均勻環的電 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} '裝 ----訂---------線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -8-
ITT, 感式電漿處理反應器’環與底電極間分開一空間。 圖4是按照本發明之實施例，具有固定式均勻環的電 感式電漿處理反應器’環具有一漸尖的外周緣表面。 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 圖5是按照本發明之實施例，具有較佳構造之均勻環 視圖 0 表 1 0 0 電感式電漿處理反.應器 1 0 2 處理室 1 0 4 . 電感線圈 1 0 6 介電窗口 1 0 8 R F電源 1 1 0 氣口 1 1 2 基底 1 1 4 卡盤 1 1 6 R F電源 1 1 8 電漿 1 2 0 .帶正電荷的離子 1 2 2 帶負電荷的電子 _ 1 2 4 中性氣體分子 1 2 6 .中性作用物 2 0 2 均句環 2 0 6 基底 2 0 4 中性作用物 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本耳} :裝· -訂 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐.） -9- 經濟部智慧財產局員X消費合阼;£中故 4 6 4 S 2 4 A7 ___B7五、發明說明（7 ) 208 底電極 2 10 空間 300 電漿反應器 3 0 2 電漿處理室 303 處理室壁 3 0 4 天線 3 0 6 R F電源 3 0 8 介電窗口 310 氣體注射器 3 14 卡盤 3 12 基底 3 16 R F電源 318 排氣口 322 帶正電荷的離子 324 帶負電荷的電子 350 均勻環 352 支撐構成 3 5 4 垂直空間 3 5 6 中性作用物 358 副產物 3 6 0 開口 320 電漿區 3 7 0 間隙 3 8 0 厚度 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '裝--------訂---------線f I. 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -10 - 46492
五、發明說明（8) 3 9 0 距離 4 0 〇 電漿 處 理 反應器 4 〇 3 漸尖 4 0 2 均勻 環 4 0 4 室壁 4 0 6 底電 極 4 0 8 排氣 □ 4 0 9 電漿 4 1 1 中性 作 用 物 4 1 3 離子 4 1 0 基底 4 2 〇 區域 5 0 0 漸尖 均 .勻 環 5 0 2 開口 5 0 4 內周 緣 表 面 5 0 6 漸尖 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 發明詳細說明 以下將參考數個較佳實施例及配合附圖詳細描述本發 明。在以下的描述中，爲提供對本發明的徹底瞭解，將說 明諸多特定細節。不過，熟悉此方面技術之人士應瞭解> 不使用部分或所有這些特定細節，可也實施本發明。在其 它例中，熟知的製程步驟就不再詳細描述，以避免對本發 明造成不必要的干擾。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公釐） -11 - 4 6 4 9 2 4 A7 _ B7 經濟部智慧"肖 五、發明說明（9 ) 本發明提供一均勻環，用以在製程期間控制分配於基 底之作用物的量。均勻環相對於電漿處理室固定，且是配 置在底電極的上方，兩者間具有一間隔關係。間隔關係提 供傳送基底（例如進出）的空間，以及排除蝕刻期間所形 成之副產物的間隙。均勻環也包括一開口，以將作用物導 引到底電極。此外，均勻環被架構成具有一實質的壁厚及 /或漸尖，以有助於在製程期間控制分配給基底的作用物 量。 按照本發明的態樣，在蝕刻期間，在基底上以均勻的 蝕刻速率蝕刻特徵，是靠在電漿處理反應室中使用一均勻 環來達成。”蝕刻特徵”這個名詞在本文中包括例如溝、 接點 '孔道等。當基底放置在電漿處理室的卡盤上時發生 蝕刻。處理氣體輸入電漿處理室，被供應給電極的R F電 源激勵，其中，RF能量解離氣體藉以產生電漿。在電漿 產生後，處理室內的中性作用物經由擴散（或對流）移動 到基底表面。接著供應電力給底電極，離子被加速朝向基 底。被加速的離子及基底表面上的中性作用物與沈積在基 底表面上的材料反應，並因此而蝕刻基底。一般來說，當 在基底邊緣之中性作用物的密度高時，即會產生基底之中 央與邊緣不一致的蝕刻。經由在底電極上方及基底四周包 繞一個均勻環，實質地阻擋基底邊緣的中性作用物與基底 邊緣反應。基底邊緣附近的中性作用物密度降低，有助於 產生更均勻的蝕刻。 按照本發明的另一態樣，均勻環相對於電漿處理室的 ....._i,. t : :一^ ；-------------訂---------線：'〕 (請先閱讀背面之Ji咅？事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 x 297公釐） -12- 46 4924 A7 _B7__五、發明說明（1〇) 配置是固定的。由於固定，因均勻環移動所產生的顆粒污 染因而減少。按照本發明的另一態樣，均勻環是平均地配 置在底電極的上方，兩者間有一間隔關係。在一實施例中 ，間隔關係提供一空間供基底進出。在另一實施例中，該 空間更進一步被架構成可將處理期間所產生的蝕刻副產物 排出。此外，經由在底電極上方放置一均勻橫過底電極的 均勻環，可形成一對稱的空間，因此，可做到更均勻的蝕 刻（例如，基底中央與邊緣的蝕刻速率實質上相同）。 按照本發明的另一態樣，均勻環的尺寸可實質地防止 基底邊緣附近的中性作用物擴散。經由減少基底邊緣附近 之作用物的量，可以獲致更均勻的蝕刻。在一實施例中， 均勻環被架構成具有一厚度，實質地防止中性作用物通過 間隔關係所提供的空間朝基底邊緣擴散。在另一實施例中 ，均勻環的外圍表面是漸尖形。漸尖的形狀提供一擴散壁 障，經由導引部分作用物離開基底邊緣，可以減少輸送到 基底邊緣之作用物的量。 在較佳實施例中，本發明是在一高密度的電漿反應室 中實施，如根據T C P ™ 9 6 0 0電漿反應器技術的電感竊 合電漿反應器，可從加州的Lam Research Corporation of Fremont獲得。圖3即是電感耦合電漿反應器的簡圖。電漿 反應器3 0 0包括一由室壁3 0 3所定義的電漿處理室 3 0 2。室壁3 0 3的材料以能抵抗處理期間出現在室中 之電漿的腐蝕爲佳。爲提供接地的電氣路徑，典型上，處 理室3 0 2的室壁接地。在處理室3 0 2上方配置一天線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,2^ _ 訂---------線、J, 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2]0 X 297公釐） -13- 4 6 4 S 2 4 A7 _ B7_____五、發明說明（11) 3 Ο 4 (以線圏表示）。第一 R F電源3 Ο 6經由一匹配 網絡（爲簡化說明在圖中未顯示）供應天線3 0 4所需電 力。一介電窗口 3 0 8配置在感應電極3 0 4的下方。 典型上，在處理室3 0 2內配置一氣體注射器3 1 0 。氣體注射器3 1 0以配置在處理室3 0 2內圍的四周爲 佳，用以將氣體源材料（例如蝕劑源氣體）釋出到介電窗 口 308與基底3 1 2間的RF —感應電漿區。另者，氣 體源材料也可從構建在室壁本身上的釋氣口或配置在介電 窗口的蓮蓬頭釋出。基底3 1 2被送入處理室3 0 2，並 放置在卡盤3 1 4上，它做爲一底電極，且以由第二RF 電源3 1 6 (典型上也是經由一匹配網絡）供電爲佳。卡 盤3 1 4例如是靜電卡盤，它以靜電力將基底3 1 2固定 在卡盤表面。 仍請參閱圖3，典型上，排氣口 3 1 8配置在處理室 3 0 2的四周。排氣口 3 1 8耦合到渦輪分子邦浦（未顯 示），典型上，邦浦是位在處理室302的外部。一般來 說，渦輪分子邦浦可保時處理室3 0 2內適當的壓力。雖 然用來成形導線的裝置以高密度的電感耦合反應器爲佳， 且證實可獲得特佳的結果，但只要是能形成電漿的任何電 漿反應器，如電容耦合或E C R反應器，都可使用。 爲產生電漿，經由氣體注射器3 1 0將處理氣體注入 處理室3 0 2。接著使用第一 RF電源3 0 6供電給天線 304，在處理室302內部產生一強電場。電場加速出 現在室內的少量電子，使其與處理氣體的氣體分子發生碰 - ^-----1.^--------訂---------線. 」 - ' ,.丨_、 ...V (請先閲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（210x 297公釐） -14- 4 6 4 9 ：Λ Α7 ___Β7____五、發明說明（12) 撞。這些碰撞造成離子化，並引發放電或電漿3 2 0。如 習知技術，處理氣體的中性氣體分子當受到強大電場時失 去電子，因此留下帶正電荷的離子。結果是，在電漿 3 2 0內包含帶正電荷的離子3 2 2與帶負電荷的電子 3 2 4。此外，中性氣體分子3 2 6 (及/或原子）也包 含在電漿3 2 0內充滿整個處理室3 0 2。 爲進一步討論本發明的特性以及優於習知技術的優點 ，按照本發明的一態樣，圖3所示的電漿處理反應器 3 〇 〇具有一均勻環3 5 0，配置在底電極（或卡盤） 3 1 4的上方。均勻環3 5 0以相對於電漿處理反應器固 定爲佳，並耦合到處理室的某部位（例如處理室壁3 0 3 、介電窗口308、及/或底電極314)。在圖3中， 均勻環3 5 0以一支撐構件3 5 2耦合到處理室壁3 0 3 。此外，均勻環3 5 0最好是架構成能實質阻擋基底 3 1 2邊緣附近之區域3 5 3的作用物與基底邊緣接觸的 量。 支撐構件3 5 2以一間隔關係將均勻環3 5 0架構在 底電極3 1 4的上方。間隔關係提供一供基底3 1 2進出 的垂直空間3 5 4。例如，基底可以由一操縱器（例如有 叉的機械臂）傳送，它在水平方向通過垂直空間3 5 4運 送基底。一旦基底到達底電極的上方，配置在底電極內的 一銷（未顯示）垂直上升，將基底從操縱器上取下。接著 ’操縱器縮回，銷下降，將基底留在底電極上要進行處理 的位置。典型上，卡盤被起動將基底固定在定位。優點是 -1-------^------------I ---------線^'y (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) m i_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -15- 464924 A7 ___B7__五、發明說明（U) ，基底幾乎可以從任何方向通過空間，因此，可以使用本 發明的均勻環改良現有的電漿處理系統。 此外，均勻環3 5 0的底表面與底電極3 1 4頂表面 間的空間平均（例如平行）。按此，中性作用物3 5 6可 以均勻地分布在基底四周，因此，可以得到更均勻的蝕刻 速率。不過，須注意，支撐構件可能會干擾到基底四周之 氣體的流動，因此，支撐構件的位置最好是遠離排氣路徑 ，或如果在排氣路徑之內，也要儘量遠離基底，以確保基 底表面的氣體分布均勻=易言之，支撐構件不能在基底四 周形成氣障。氣障可能阻止氣體的流動，導致不一致的蝕 刻速率以及沿著基底周邊的顆粒污染。因此，支撐構件要 儘量小，但仍必須要有足夠的強度支撐均勻環。在較佳實 施例中，支撐構件的寬度（即直徑）大約1/8到1/4 吋。此外，支撐構件的位置不能干擾到基底的進出。 在一實施例中，使兩3個支撐構件以一間隔關係固定 均勻環。不過，須注意，本發明並不限於3個支撐構件， 任何數量的支撐構件均可1只要能提供均勻環足夠的支撐 。在較佳實施例中，支撐構件耦合到處理室的側壁。在此 實施例中，間隔關係所形成的空間不會阻礙到氣體的流動 。在另一實施例中，支撐構件耦合到底電極。在又一實施 例中，支撐構件耦合到均勻環上方的介電窗口。 此外，均勻環的設計最好是能從支撐構件上取下。在 —實施例中，均勻環包括一孔或一 v形缺口（或狹縫）以 與支撐構件配合（未顯示）。所架構的孔要保持均'勻環的 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線ο. Ξι. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -16- A7 464924 B7^____ 五、發明說明（14) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 間隔關係。因此；均勻環很容易從處理室中取出。均勻環 能從處理室中取出‘，可使電漿反應器的停機時間減至最少 ，因爲當均勻環髒時可將其取出淸潔，並立刻將淸潔的均 勻環放入處理室。 除了提供基底進出的空間，空間3 5 4還可用來排放 蝕刻期間從基底3 1 2表面所產生的飩刻副產物3 5 8。 典型上，如果不提供空間，部分的蝕刻副產物會沈積在均 勻環靠近基底3 1 2四周的側壁。如前所述，側壁上的沈 積將會導致顆粒污染。經由提供空間，沈積在均勻環上的 材料會減少，結果，與顆粒污染有關的產量問題將可減少 。此外’基底的產量可以增加，因爲均勻環不須經常淸潔 〇 雖然不希望受理論的束縛，但相信，蝕刻速率是由作 用物多快到達基底，以及合成的氣體多快被排放來決定。 經由在基底邊緣附近提供空間，副產物可較快且有效率地 從基底表面去除，結果是加快蝕刻速率》 在較佳實施例中，間隔關係提供基底進出的垂直空間 ’以及排放副產物氣體及顆粒的空間，同時實質地阻隔基 底邊緣與高密度的中性作用物，這些高密度的作用物被拒 於均勻環的外圍。垂直空間的距離大約1/2到3/8吋 之間爲佳。 此外’均勻環3 5 0被架構成包繞於基底3 1 2的四 周。.因此，均勻環具有一開口 3 6 0提供一通道供作用物 從基底3 1 2表面的電漿區3 2 0向下擴散。典型上，開 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規柊（210 X 297公釐） -17 - 4 6 4 9 2 4 Α7 ______ _ ^___ Β7
五、發明說明（坤 口 3 6 0定義均勻環的內圍表面。開口 3 6 0以架構成能 均句地將作用物導引到基底表面爲佳。當電獎的密度被控 制且被限制通過開口 3 6 0時，將有助於蝕刻更均句。一 般來說，直接垂直的壁有助於得到較佳的蝕刻結果，因爲 直立的壁有助於產生更均勻的電漿流（例如離子）到達基 底表面。因此，均勻環的內周緣表面以垂直於底電極爲佳 。不過’須注意，如有需要，內周緣表面也可以是漸尖的 ，以導引較多或較少量的電漿（例如離子）到達基底表面 。例如，正斜率的漸尖將導引較多的離子濃度到達基底邊 緣，負斜率的漸尖將導引較少的離子濃度到達基底邊綠。 此外，均勻環開口的形狀與基底的形狀相符。典型上 ，基底的圓形，因此，均勻環最好也是圓形截面的開口。 此有助於產生更均勻的蝕刻。在一實施例中，對大約1 2 吋的基底而言，開口的直徑大於或等於大約1 2吋。不過 ，須注意，本發明並不限於某特定尺寸的基底，任何尺寸 的基底都可使用。因此，開口的尺寸以大於或等於基底的 尺寸爲佳。一般來說，相對於基底周緣愈對稱的均勻環， 也蝕刻的愈均勻。因此，在一實施例中，均勻環是一圓形 的環。 此外，在均勻環3 5 0的內周緣表面與基底3 1 2的 外周緣間最好提供一間隙3 7 0。在較佳實施例中’此間 隙大約1 / 2吋。雖然不希望受理論的束縛，但相信，具 有此間隙有助於使消耗於基底的離子最少（有利於調整離 子流）。此外，須注意，間隙大’對阻擋基底邊緣之中性 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線. rfcl. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 χ 297公釐） -18- 4 6 4 3 2 4 A7 ___B7____ 五、發明說明（π) .作用物的效果較差，較小的間隙有助於阻擋基底邊緣的中 性作用物。因此，視所使闱的處理方法而定，間隙可視需 要增或減。 均勻環之內周緣表面的高度同樣會影響輸送到基底的 作用物。例如，當均勻環的高度增加，在基底邊緣之中性 作用物的密度就降低。因此，當均勻環的高度增加，到達 基底邊緣的離子密度會受到不良影響。因此，要使用離子 密度與中性作用物密度平衡的高度。在較佳實施例中，均 勻環的高度大約1 / 2到大約1 ~ 1 / 2吋。 此外’均勻環3 5 0具有一厚度3 8 0，用以實質上 防止作用物從空間3 5 4擴散。經由增加厚度，將有助於 減少流過空間3 5 4之中性作用物的量，並因此降低中性 作用物擴散進入基底邊緣的量。此厚度以儘量厚爲佳。在 一實施例中，厚度大於或等於大約1 / 2吋。在較佳實施 例中，此厚度大約1吋。 不過，因爲需要留下一些開放的區域供抽氣，因此， 均勻環的厚度受到限制。一般來說，必須要架構開放的區 ι 域以允許渦輪分子邦浦有效地淸除耗用後的副產氣體，並 ί 保持所要的處理室壓力。室壁與均勻環間的距離3 9 〇提 f 供此開放區域。架構距離3 9 0以形成一排氣區域（例如 | ’均勻環之外周緣與室壁之內周綠間的區域），此距離要 大於或等於所配置之邦浦的開口面積。在較佳實施例中， 此距離大約2 . 5吋。此外，須注意，如果配置開口供排 放副產氣體及保持所要的處理室壓力，均勻環可能被成架 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - I I----訂！ -線. _.一1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -19- 46 43^ Λ α7 _Β7 ______五、發明說明（17) 構要擴大處理室的側壁。 .在另一實施例中，均勻環包括沿著外周綠漸尖的表面 。在本實施例中，漸尖會產生離開均勻環內部方向的氣流 。此氣流有助於致使更多的作用物轉向到均勻環的外側， 藉以減少處理期間輸送到基底邊緣之作用物的量。爲便於 討論本發明的此態樣，圖4顯示在電漿處理反應器4 〇 〇 內一具有漸尖4 0 3的均勻環4 0 2 °電獎處理反應器 4 0 0包括室壁4 0 4、底電極4 0 6及排氣口 4 0 8， 它們分別對應於圖3中的室壁3 0 3、底電極3 1 4及排 氣口 3 1 8。漸尖403以架構在均勻環402的外周緣 表面爲佳，且斜率是朝室壁4 0 4向外延伸。 當處理氣體進入到處理室且形成電漿4 0 9，室內的 作用物（例如離子、電子及中性作用物）以不同的方式直 接朝向基底。例如，中性作用物4 1 1傾向以擴散或對流 等方式移向基底表面，離子4 1 3傾向被吸引力（例如電 位）移向基底表面。一般來說，當這些作用物遇到漸尖的 均勻環4 0 2時，這些作用物中的第一部分經由均勻環 402中的開口 412被導引到基底410，第二部分沿 | 著漸尖4 0 3被導引到排氣口 4 0 8。按此，部分的作用 ? | 物被驅使離開基底，因此，基底邊緣的中性作用物密度被 ； 降低，特別是區域4 2 0。此外，漸尖的側形有助於經由 : 排氣口408的抽氣最大化。 此外’漸尖的表面有利於減少轉角的數量及表面積。 典型上，副產物（例如聚合物）會沈積在轉角及表面上。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） -20 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) i — 訂-------線. _:li
五、發明說明（18) 如吾人所熟知，沈積物增加今升高®粒污染的危險，並降 低基底的產量，因爲需要經常淸理均勻環。 爲進〜步詳細說明，圖5是按照本發明之實施例的漸 去均勺環5 0 〇較佳結構的斜視圖。漸尖均勻環g 〇 〇可 以是圖4的均勻環4 〇 2。漸尖均勻環5 0 〇包括開口 502 ’它定義均勻環500的內周緣表面5〇4。內周 緣表面5 〇 4的壁以垂直爲佳。此外，開口 5 〇 2被架構 成包繞於基底的周緣。雖然未顯示，但均勻環的底表面被 架構成水平。此外，漸尖均勻環5 0 0包括一漸尖5〇6 i! — ir----i - - ' C {請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 在另一較佳實施 抵抗出現於室內之電 均勻環的材料要能忍 在一實施例中，以使 如碳化矽 以使用。 表上被覆 料製造。 本發 鋁層（例 蝕刻。遮 氯氣）。 導電層， 定的電漿 、氧化、 此外，均勻 上述的材料 例中’製造均勻環的材料要能實質上 漿的腐蝕（例如，對作用物鈍感）。 受電漿環境，不會不當地污染基底β 屈陶瓷材料爲佳。在另一實施例中， 石英或杜邦公司的V e s p e 1 ®都可 環也可由完全不同的材料製成，在外 。此外，支谭構件也是使用相同的、.材 明的特定應用之一是1 2吋的基底，其上具有一 如導電層） 罩材料是 不過，本發 特定的混合 處理室。 ’要在上述的電漿處理反應器系統中 光阻層，蝕劑包括含氯的氣體（例如 明並不限於特定尺寸的基底，特定的 氣體’特定的處理參數組，及/或特 --訂---------線「' 一一 本紙張尺度_巾關家標準（CNS)A4麟（2】G X 29?公g ) -21 - 4 6 4 9 2 4 A7 _________ . _____ B7 五、發明說明（19) 前述電漿處理反應器系統內的壓力以保持在大約7毫 托（m T )到大約2 0毫托爲佳，在蝕刻期間以大約1 〇 毫托更佳。上方R F天線的功率以保持在大約5 0 0瓦到 大約2 0 0 0瓦爲佳，蝕刻期間以大約1 〇 〇 〇瓦更佳。 底電極在蝕刻期間以大約2 5 0瓦最佳。此外，天線與底 電極間的距離大約6 . 5吋。此外，流入處理室的氯氣流 率大約1 20 s c cm，BC 13的流率大約80 s c ci ’氮氣的流率大約3 0 s c cm。 不過，須注意，當所要處理的基底較小或較大時，上 述各源氣體的流率要等比調整。因此，各成分之氣體間的 相對流率（以某特定氣體的流率的百分比表示）很重要， 每一種氣體的絕對流率需按不同的基底尺寸修改。此外， 上、下R F電源的位準也要最佳化以獲致最適的整體蝕刻 速率’光阻的選擇，以及在某系統中保持所要的触刻側形 及/或特定的基底堆疊。 在另一實施例中，均勻環被加熱以在整個蝕刻處理中 提供一均勻的溫度’以及減少聚合物累積在均勻環表面上 的量。一般來說’在較冷的區域較有可能產生較多的沈積 。因此，最好能將均勻環加熱到聚合物不會沈積到均句環 的側壁。此外’一組處理變數一旦決定，最好每次餘刻都 保持此一參數組。一般來說，處理的漂移會對蝕刻的結果 造成不良影響。因此’在處理期間最好能保持均勻環的溫 度固定，以得到最佳的控制。 爲進一步詳細說明’可以使用傳導或轄射等方法來加 ^ _ i i--------_-----,Λ)^--------訂 ------ , · ' 、'c (請先閱讃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（210 X 297公釐〉 -22- 464924 a? r______ - B? _五、發明說明（2〇) 熱均勻環=此可經由均勻環內部或外部的加熱線圏（例如 使用電力）、加熱燈、通過流體等。在一種實施中，支撐 構件被架構成供應熱給均勻環。在此實施例中，加熱器經 由支撐構件將熱傳導給均勻環。此外，由於疲勞的問題， 均勻環應具有可曲性，以容許熱膨脹。在其它實施例中， 均勻環的溫度是自動控制。例如，當電漿被充電時，處理 室內的熱會上升’因此 > 控制器要能降低加熱器的功率， 以保持適當的溫度。當沒有電漿時，熱則由加熱器產生a 從前文中可瞭解，本發明提供許多優於習知技術的優 點。經由例示，本發明提供一固定式均勻環，它被架構成 可供基底進出。處理期間，固定式均勻環實質地防止基底 周緣之中性作用物的擴散，因此可獲得均勻的蝕刻速率。 此外’本發明在基底表面上方提供一空間，用以排除蝕刻 期間所產生之不欲見的副產物。結果，可減少顆粒污染， 且使蝕刻反應更有效率。 此外’本發明提供—設計簡單.，容易製準及淸潔的均、 勻環。例如，均勻環是一環形的環，側壁上沒有.貫穿的狹 t 縫或開孔（例如更多的表面積及更多&轉角此外，由 f 於均句環的側壁沒有狹縫或開孔，與基底間的間隔更平均 f ’因此’能在基底表面的四周產生對稱的氣流，也使蝕刻 L ? 速率更一致。還有—點，本發明很容易取出，因此，淸潔 ; 均勻環不會影響到基底的產量。 ' 雖然本發明是以數個較佳實施例描述，但有很多的替 代、變化及相等物，都不脫本發明的範圍。須瞭解，本發 -----..—-----i - - , '-/-V (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--------線0 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 2耵公釐） -23- 464924 A7 B7 五、發明說明（21) 月的方法及裝置有很多替代的實施方式。因此以下所附 申請專利範圍要被解釋成包括所 ,^ ^ 的替代、變化及相等物 郡在本發明之真正的精神與範圍 本紙張尺度適用申國國家標準（CNS)A4规格（210 χ 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -in 訂---------線. iF.il"

Claims (1)

  1. Αϋ Β8 C8 D8 464924 申請專利範圍 種電漿處理反應器，用以處理一半導體基底， 包括 ~處理室，該處理室包括一底電極、該底電極被架構 成用以固定該基底；以及 —固定式均勻環，被架構成包繞在該基底四周，該固 定式均句環被耦合到該處理室的某部位，且以一間隔關係 配置在該底電極的上方，在該底電極上方形成—垂直空間 ’該垂直空間被架構成提供該基底進出的空間，該固定式 均句環具有一厚度，它實質地減少第一作用物從固定式均 句環外側向該基底之邊緣的擴散。 2 .如申請專利範圍第1項的電漿處理反應器，其中 KM®空間進一步被架構成可以排放該處理期間所產生的 副產物。 3 如申請專利範圍第1項的電漿處理反應器，其中 該均句環耦合到該室的該壁。 4 ·如申請專利範圍第1項的電漿處理反應器，其中 該均句環耦合到該底電極的某部位。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 .如申請專利範圍第1項的電漿處理反應器，其中 該均句環耦合到該室的頂壁。 6 .如申請專利範圍第1項的電漿處理反應器，其中 該垂直空間大約1 / 2吋到大約3 / 8吋。 7 .如申請專利範圍第χ項的電漿處理反應器，其中 製造該固定式均勻環的材料可實質地抵抗蝕刻期間出現於 該室內之電漿的腐蝕。 度適用？) Α4· (2似297公 -25- A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 .如申請專利範圍第7項的電漿處理反應器，其中 該固定式均勻環是由陶瓷材料製成。 9 ’如申請專利範圍第7項的電漿處理反應器，其中 該固定式均勻環是的材料選用自碳化矽、氧化鋁、石英或 Vespel®。 1 0 .如申請專利範圍第1項的電漿處理反應器，其 中該均句環以能實質抵抗蝕刻期間出現於該室內之電漿腐 蝕的材料被覆。 1 1 如申請專利範圍第1項的電漿處理反應器，其 中該固定式均勻環的內周緣具有與該基底形狀相符形狀。 1 2 如申請專利範圍第1項的電漿處理反應器，其 中該固定式均勻環的內周緣是圓形。 1 3 .如申請專利範圍第1項的電漿處理反應器，其 中該固定式均勻環內周緣的直徑等於或大於12吋。 1 4 ·如申請專利範圍第X項的電漿處理反應器，其 中該固定式均勻環的內周緣與該底電極垂直。 1 5 .如申請專利範圍第1項的電漿處理反應器，其 中該固定式均勻環與該底電極平行。 1 6 .如申請專利範圍第1項的電漿處理反應器，其 中該固定式均勻環的內周緣表面與該基底的周綠分開一間 隔。 1 7 .如申請專利範圍第1項的電漿處理反應器，其 中該固定式均勻環具有一高度，以平衡一部分的該第一作 用物。 本紙張尺度適用中國國家標準（+CNS ) A4規格（210X297公釐） 請 先 m 讀 背 1¾ 之 意 事 項 再 寫 本 頁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 464924 μ C8 ___ D8 六、申請專利範圍 1 8 .如申請專利範圔第1?項的電漿處理反應器，其 中該固定式均勻環具有一高度，其高度在大約1/2吋到 大約1 一 1 / 2吋之間。 1 9 .如申請專利範圍第1項的電漿處理反應器，其 中該厚度大於或等於1/2吋。 2 0 如申請專利範圍第1項的電漿處理反應器，其 中該固定式均勻環是環形。 2 1 .如申請專利範圔第1項的電漿處理反應器，其 中該均勻環的外周緣表面是漸尖形*其中該漸尖提供一擴 散壁障，在該處理期間，藉將部分的該第一作用物導引離 開該基底邊綠，以減少輸送到該基底邊緣的該第一作用物 的量。 2 2 .如申請專利範圍第7項的電漿處理反應器，其 中該均勻環被支撐構件定位在該間隔關係，亦即，配置在 該處理期間所形成之副產物的排放路徑之外。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210χ297公釐） -27-
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