TW521298B - Method and apparatus for plasma forming inner magnetic bucket to control a volume of a plasma - Google Patents

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521298 A7 ____B7 五、發明説明（1 ) 發明背景 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係有關用以處理基底之裝置及方法，基底爲諸 如用於I C製造之半導體基底，或用於平板顯示應用中之 玻璃面板。更明確言之，本發明係有關控制電漿處理室內 之電漿。 電漿處理系統已存在一些時間。多年來，已引進及使 用利用電感交連電漿源，電子迴旋諧掁（E C R )源，電 容性源等之電漿處理系統至不同程度，以處理半導體基底 及玻璃面板。 於處理之期間，典型地使用多個沉積及/或蝕刻步驟 。於沉積期間，材料沉積於基底表面（諸如玻璃面板或晶 圓之表面）上。例如，沉積層諸如S i〇2可形成於基底之 表面上。反之，可使用蝕刻來選擇性地移去基底表面上預 定區域中之材料。例如，蝕刻特色諸如通道、接觸點或溝 可構製於基底之各層中。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 電漿處理之一特定方法使用電感源以產生電漿。圖1 指出先行技藝之電感電漿處理反應器1 〇 0，用於電漿處 理。典型的電感電漿處理反應器包含一室1 0 2，具有天 線或電感線圈1 0 4，置於一介質窗1 0 6上方。典型地 天線被操作地耦合至第一 R F電源1 0 8。此外，一氣體 埠1 1 0設置於室1 0 2內，其被擺設用於釋放氣體源材 料，例如蝕刻劑源氣體，進入介質窗1 0 6及基底1 1 2 間之R F感應電漿區中。基底1 1 2引進於室1 〇 2中’ 並置於夾頭1 1 4上，其大體作用爲底電極，且被操作地 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -4 - 521298 A7 _B7_ 五、發明説明（2 ) 耦合至第二RF電源1 1 6。氣體然後可經由室1 〇 2之 底端之排放埠1 2 2放出。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲產生電漿，處理氣體經由氣體埠1 1 〇輸進室 1 0 2中。然後使用第一 RF電源1 〇 8電力被供應至電 感線圏1 0 4。所供應之R F能量通過介質窗1 〇 6，且 一大電場感應產生於室1 0 2內。電場加速室內所存在之 少數電子，使其與處理氣體之氣體分子碰撞。此碰撞導致 電離及激發放電或電漿1 1 8。如此技藝中所熟知，處理 氣體之中性氣體分子受到此強電場時會喪失電子，且留下 正電荷離子。結果，電漿1 1 8內包含正電荷離子、負電 荷離子、負電荷電子及中性氣體分子（及/或原子）。 一旦形成電漿，電漿內之中性氣體分子容易被引導至 基底之表面。藉由例子，有助於出現中性氣體分子於基底 上之機構可以爲擴散（亦即分子在室內隨機移動）。如此 ，在基底1 1 2之表面上可見一層中性族群（例如中性氣 體分子）。對應地，當底電極1 1 4受電力時，離子容易 朝向基底加速，離子在此與中性族群結合而激發蝕刻反應 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 電漿1 1 8主要停留於室之上區域（例如作用區）中 ，然而，電漿之部份容易充滿於整個室中。電漿典型地進 行至其可持續之處，幾乎是在室中之任何地方。藉由例子 ，電漿可接觸室壁1 2 0上之區域及任何地方，如果在限 制電漿之磁場中有節點。電漿亦可接觸無需電漿來達成處 理目的之處（例如，在基底1 1 2下方之區域1 2 3，及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5 - 521298 A7 ___B7_ 五、發明説明（3 ) 氣體排放埠1 2 2非作用區）。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 如電漿到達室壁之非作用區，則會引起該區之蝕刻、 沉積、及腐蝕，此導致微粒污染於處理室內，亦即藉由蝕 刻該區或沉積材料之碎屑所引起。故此，需要在處理期間 中之不同時刻淸潔該室，以防止沉積物（例如，由聚合物 沉積於室壁上所造成）及蝕刻副產物之過度積聚。淸潔工 作降低基底產出，且典型地增加由於生產損失所引起之成 本。此外，室部份之壽命會典型地減少。 此外，電漿與室壁之相互作用會導致電漿中之離子與 壁再結合，於是在處理期間會降低室中電漿之密度。在使 用基底及R F源間的較大空隙之系統中，甚至會發生更大 之電漿與壁之相互作用及微粒之喪失。爲補償此等增加之 損失，需要更大之電力密度以點燃及維持電漿。此增加之 電力導致增加電漿中之電子溫度，因而導致基底及室壁之 可能受損。 最後，在使用源氣之非對稱泵動之室中，磁性電漿限 制配置之較佳控制會有助於電漿整形，及補償此非對稱泵 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 動。 鑒於上述，需要改良之技術及裝置，用以控制處理室 內之電漿。 發明槪要 在一實施例中，本發明係有關一種電漿處理裝置，用 以處理基底。該裝置包含一大致圓筒形處理室，供處理用 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（21〇χ 297公釐)7〇Ζ ' — 521298 A7 _____ B7__ 五、發明説明（4 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 之電漿在其內點燃及維持。該室至少部份由一壁界定。該 裝置另包含一電漿限制配置。該電漿限制配置包含一磁性 陣列置於室內。磁性陣列具有多個磁性元件，沿徑向對稱 地設置於處理室之軸線周圍。多個磁性兀件建構成用以產 生磁場。 磁場建立一拘束磁場（一種”磁壁”）於室內。拘束 磁場可依預定之方式轉移，以改善基底處理系統之操作， 並減少由電漿與處理系統之其他元件相互作用所引起之損 害及/或淸潔問題，拘束磁場之轉移由移動磁性陣列達成 。移動可爲連續（亦即一或更多磁性元件之旋轉或位移） 或遞增（即週期性移動一或更多磁性元件之位置）。 在另一實施例中，本發明係有關一種使用電漿加強方 法，用以處理處理室中之基底之方法。該方法包括由亦放 置於室壁內之磁性陣列，產生一拘束磁場於處理室之壁內 。該方法亦包括製造電漿於處理室內，並限制電漿於由產 生之拘束磁場之至少一部份所界定之體積內。該方法亦包 括移動構成該磁性陣列之一或更多磁性元件。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 附圖簡述 本發明以實例，而非由限制圖解於附圖中，在附圖中 ’相同之參考編號指相似元件，且其中： 圖1顯示用於電漿處理之先行技藝之電感電漿處理反 應器。 圖2顯示本發明之一實施例之使用磁性元件之電感電 本紙張尺度適用中國^家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）一 521298 A7 __ —___B7_ 五、發明説明（5 ) 漿處理反應器。 圖3爲沿著切割線3 — 3之圖2之部份斷面圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖4爲圖3所示之裝置之圖形，具有旋轉之磁性元件 〇 圖5爲可使用於本發明之實施例中之電磁系統之槪要 圖。 圖6爲使用於本發明之另一實施例中之電感電漿處理 反應器。 符號說明 100 電感電漿處理反應器 10 2 室 .1 0 4 電感線圈 106 介質窗 10 8 R F電源 110 氣體埠 112 基底 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 114 夾頭 118 電漿 122 排放埠 300 電漿處理系統 302 電漿處理室 3 0 3 室壁 3 0 4 天線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8 - 521298 A7 ____B7 五、發明説明（6 ) 3 〇 7 匹 配網路 3 0 8 交 連窗 7 0 2 磁 性元件 7 0 4 磁 場 7 0 6 磁 力線 7 0 8 極 尖 3 1 0 氣 注入器 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 較佳實施例之詳細說明 現參考附圖所示之幾個較佳實施例，詳細說明本發明 。在以下說明中，列出許多特定細節，以便澈底瞭解本發 明。然而，精於此技藝之人士顯然知道可實施本發明，而 .無需一些或全部此等特定細節。在其他情形，並不詳細說 明熟悉之方法步驟，以免模糊本發明。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在一實施例中，本發明提供一種電漿處理裝置，用以 處理基底。電漿處理裝置包含一大致圓筒形處理室，至少 部份由一壁界定，在室中點燃並維持電漿，用以處理基底 。電漿處理裝置另包含一電漿限制配置，構造成具有一磁 性陣列在該室內，以產生一磁場。磁場建立一磁壁於室壁 內。由維持一磁壁於室壁內，本發明改善處理裝置之性能 ，減少壁受損並降低由電漿及壁之相互作用所引起之淸潔 問題。磁壁亦可由連續或遞增移動所有或部份磁性陣列而 均勻化。 在基底置於電漿處理室內之一夾頭上之期間進行電漿 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -9 - 521298 A 7 __B7_ 五、發明説明（7 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 處理。激勵輸入於電漿處理室中之處理氣體，並產生電獎 。電漿容易充滿整個處理室，移動至作用區及非作用區。 在作用區中與電漿接觸，電漿之離子及電子朝該區加速， 在此與區表面處之中性反應劑結合，而與處於表面上之材 料反應。此等相互作用常由施加R F電力於基底支座上加 以進一步控制、提升或修改，以處理基底。在非作用區， 甚少或不提供控制來最佳化可能之電漿提升反應，會產生 不利之處理情況（例如，與室之未保護區，諸如會發生不 需要之沉積或蝕刻之壁區域反應）。離子、電子及中性族 撞擊於反應器中與電漿接觸之作用及非作用區。在表面處 ，這些通量與表面反應，引起蝕刻、沉積或更典型地二者 之複雜平衡，取決於許多參數，包括表面上分通量之成份 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 .、溫度、能量。在用以處理基底之許多化學物中，沉積中 性族群提高與電漿轟擊接觸之表面上之沉積率。爲討論及 淸楚起見，吾人視此等情形爲本發明之典型例子，亦即與 電漿接觸之作用區容易具有電漿提升沉積，同時具有較低 或無電發曝露之非作用區則容易具有較低沉積。此並非對 本發明之限制，因爲有其他化學物之情形相反，且電漿曝 露導致表面腐蝕，及較少電漿導致沉積。 電漿之存在於非作用區會降低處理裝置之效率，導致 室受損及/或引起室壁之淸潔問題。使用本發明的結果， 處理裝置更有效地作用，且壁之頻繁淸潔及受損可減少。 不希望受到理論拘束’相信磁場可建造成影饗充電微 粒之方向，微粒爲例如電漿中之負電荷電子或離子及正電 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） I 1〇 . "~~一- 521298 A7 ___B7_ 五、發明説明（8 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 荷離子。可擺設磁場之區域以作用爲一鏡磁場，在此處磁 力線大致平行於充電微粒之移行路線之分部份，且在此處 磁力線密度及磁場強度增加，並暫時捕捉電漿中之充電微 粒（繞磁力線成螺旋移動），及最後改變其方向於離開較 強磁場之方向上。而且，如果充電微粒欲橫過磁場，橫向 磁場強迫改變微粒運動方向，並容易使充電微粒轉動，或 禁止擴散橫過磁場。以此方式，磁場禁止電漿移動橫過由 磁場所界定之區域。一般言之，橫向磁場禁止在拘束電漿 上較鏡磁場更爲有效。 爲便於討論本發明之此觀點，圖2顯示一示範之電漿 處理系統3 0 0，其使用上述內部磁性陣列之一。該示範 之電漿處理系統3 0 0顯示爲一電感交連之電漿反應器。 然而，應注意本發明可實施於適合產生電漿之任何電漿反 應器，諸如電容交連或E CR反應器。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 電漿處理系統3 0 0包含一電漿處理室3 0 2，其一 部份由室壁3 0 3界定。爲易於製造及簡單操作起見，處 理室3 0 2最好構造成大致圓筒形，具有大致垂直之室壁 3 0 3。然而，應注意本發明並不限於此，且可使用各種 構造之處理室。 在室3 0 2外，設置一天線配置3 0 4 (由線圈代表 )，此經由匹配之網路3 0 7連接至第一 R F電源3 0 6 。第一 R F電源3 0 6構造成用以供應具有頻率在約 〇 · 4 Μ Η z至約5 0 Μ Η z範圍之R F能量給天線配置 3 04。而且，一交連窗308置於天線304及基底 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) Α4規格(210Χ297公釐） :11 - ' 521298 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（9 ) 3 1 2之間。基底3 1 2代表欲被處理之工作件，其可表 示例如欲被蝕刻、沉積或其他處理之半導體基底，或欲被 處理成爲平板顯示器之玻璃面板。藉由例子，可用於示範 之電漿處理系統中之天線/介質窗配置更詳細說明於同待 核定之專利申請書〇 9 / 4 4 0，4 1 8號，標題爲”產 生均勻處理率之方法及裝置”（案號LAM1P125/ P0560)，在這裡作爲參考。 一氣體注入器3 1 0典型地設置於室3 0 2內。氣體 注入器3 1 0最好置於室3 0 2之周邊周圍，且擺設成用 以釋放氣體源材料例如蝕刻劑源氣體，進入交連窗3 0 8 與基底3 1 2間之RF感應電漿區中。另一種方式，氣體 源材料亦可自室本身之壁中所建造之埠釋放，或經由介質 .窗中所擺設之蓮蓬頭釋放。藉由例子，可用於示範之電漿 處理系統中之氣體分配系統更詳細說明於同待核定之專利 申請書0 9 / 4 7 0，2 3 6號，標題爲”具有動態氣體 分配控制之電漿處理系統”（案號L Α Μ 1 P 1 2 3 / Ρ0557)，在這裡作爲參考。 對於大部份，基底3 1 2被引進於室3 0 2中，並置 於夾頭3 1 4上，其構造成用以在室3 0 2中處理之期間 保持基底。夾頭3 1 4可代表例如E S C (靜電）夾頭， 其藉由靜電力固定基底3 1 2於夾頭表面上。典型地夾頭 3 1 4作用爲底電極，且最好由一第二RF電源3 1 6偏 壓。第二RF電316構造成用以供應具有約 0·4MHz至約50MHz頻率範圍之RF能量。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 521298 Α7 Β7 五、發明説明（10 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 此外，夾頭3 1 4最好擺設成大致圓筒形，且軸向對 齊處理室302，俾與處理室及夾頭同軸對齊。然而，應 注意此並非一種限制，且夾頭位置可依每一電漿處理系統 之特定設計而改變。夾頭3 1 4亦可構造成移動於用以裝 上及卸下基底3 1 4之第一位置（未顯示）與用以處理基 底之第二位置（未顯示）之間。一排放埠3 2 2置於室壁 3 0 3及夾頭3 1 4之間，且連接至典型地置於室3 0 2 外之渦輪分子泵（未顯示）。如精於此技藝之人士所熟悉 ，渦輪分子泵維持適當之壓力於室3 0 2內。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此外，在半導體處理諸如蝕刻處理之情形中，處理室 內之若干參數需嚴密控制，以維持高容差結果。處理室之 溫度爲此一參數。由於蝕刻容差（及所得到的半導體基礎 之裝置性能）可對系統中之組成件之溫度波動高度敏感， 故需要精確控制。可用於示範之電漿處理系統中以達成溫 度控制之溫度管理系統的一個例子，詳細地說明於同待核 定之專利申請書09/439，675號，標題爲”電漿 處理裝置之溫度控制系統”（案號L Α Μ 1 P 1 2 4 / Ρ0558)，在這裡作爲參考。 此外，在達成電漿處理嚴密控制上之另一重要考慮爲 使用作爲電漿處理室之材料，例如室壁之內表面。另一重 要考慮爲用以處理基底之氣體化學物。可用於示範之電漿 處理系統中之材料及氣體化學物二者的一個例子，更詳細 地說明於同待核定之專利申請書〇 9 / 4 4 〇，7 9 4號 ’標題爲”電漿處理系統用之材料及氣體化學物”（案號 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）-13 - 521298 A7 _ B7_ 五、發明説明（彳1 ) LAM1P128/P0561-1)，在這裡作爲參考 〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲產生電漿，一處理氣體經由氣體注入器3 1 0輸進 室3 0 2中。然後使用第一 RF電源3 0 6供應電力至天 線3 0 4，並產生一大電場於室3 0 2內。電場加速室內 所存在之少數電子，使其與處理氣體之氣體分子碰撞。此 碰撞導致點燃及發動放電或電漿3 2 0。如此技藝中所熟 知，處理氣體之中性氣體分子當接受此等強力電場時會喪 失電子，並留下正電荷離子。結果，電漿3 2 0內包含正 電荷離子、負電荷電子及中性氣體分子。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一旦電漿形成，電漿內之中性氣體分子容易受引導至 基底表面。藉由例子，有助於中性氣體分子之存在於基底 上之機構爲擴散（亦即室內之分子之隨機移動）。於是， 基底3 1 2之表面上典型地可發現一層中性族群（例如中 性氣體分子）。對應地，當底電極3 1 4接受電力時，離 子容易向基底加速，在此處與中性族群結合以啓動基底處 理，亦即蝕刻、沉積等等。夾頭3 1 4與交連窗3 0 8分 開，其形成處理室3 0 2之第一端。電漿大致上被點燃並 維持於窗3 0 8及夾頭3 1 4間之區域中。 圖2顯示電漿處理系統3 0 0具有依據本發明之磁性 陣列7 0 0。圖3爲沿著切割線3 — 3之圖2之部份斷面 圖。磁性陣列7 0 0包含多個垂直磁性元件7 0 2，其大 致自處理室3 0 2之頂端跨越至處理室3 0 2之底端，故 大部份或所有磁性元件置於基底3 1 2上方，如圖所示。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~\71 521298 A7 _____B7 五、發明説明（12 ) 壁3 0 3之徑向內側爲磁性陣列7 0 0，由多個磁性元件 7 0 2組成’其產生磁場7 0 4。磁性兀件7 0 2係垂直 設置於處理室3 0 2的頂端與夾頭3 1 4之間，如圖所示 。磁性元件7 0 2沿徑向且對稱地置於處理室3 0 2之垂 直室軸線3 0 2 A周圍，且最好在處理室3 0 2之周邊內 軸向地朝向。在較佳實施例中，每一磁性元件7 0 2大致 爲方形橫斷面且爲一細長桿，具有若干物理縱軸線。一重 要之軸線在圖中顯示爲7 0 2 ρ。每一磁性元件具有一磁 性朝向，由磁軸線7 0 2 m所連接之北極（N )及南極（ S )界定。在較佳實施例中，磁軸線7 0 2 m在方形橫斷 面之長軸上。在較佳實施例中，沿細長桿7 0 2 ρ上之物 理軸線及磁軸線7 0 2 m在每一磁性元件7 0 2中垂直。 磁性元件7 0 2在處理室之周邊周圍軸向地朝向，俾使其 任一磁極（例如N或S )指向處理室3 0 2之室軸 3 0 2 A，如圖3所示，亦即磁軸7 0 2 m大致在室的徑 向上。每一磁性元件7 0 2之物理軸線7 0 2 ρ最好大致 平行於處理室3 0 2之室軸線3 0 2 A。極尖7 0 8形成 於與磁性元件相鄰，在磁力線群集一起之處，亦即磁性元 件之北或南端。此外，磁性元件7 0 2沿處理室之周邊在 空間上被偏置，以在每一磁性元件7 0 2之間提供一空間 約等於方形斷面之長度。應明瞭空間之大小可依每一電漿 處理系統之特定設計而改變。磁性元件7 0 2最好置於一 區域中，電漿在此處大致被點燃及維持於夾頭3 1 4及窗 3 0 8之間，在此處磁性元件7 0 2及物理軸線7 0 2 ρ 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15 - ~ ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 f 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521298 A7 B7_ 五、發明説明（13 ) 沿電漿區延伸，此電漿區爲大致從夾頭3 1 4至窗3 0 8 ，如顯示於圖2及3。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 磁限制配置（有時稱爲”磁桶”）之性能可藉由設置 用以產生拘束磁場（”磁壁”）之磁鐵於處理室3 0 2內 而提高。界定磁場7 0 4之磁力線7 0 6之收歛及所得到 的集中會產生若干節點或極尖7 0 8。 經濟部智慧財產局R工消費合作社印製 在室大到足以處理3 0 0 m m基底之情形，磁性元件 7 0 2之總數最好等於3 2。然而，每室之磁性元件之實 際數目可依每一電漿處理室之特定設計而不同。一般言之 ，磁性元件之數目應夠高，以確保有足夠強之電漿拘束磁 場，以有效拘束電漿。磁性元件太少會在電漿拘束磁場中 產生低點，結果會使電漿進一步接達不需要之區域。然而 ，磁性元件太多會降低密度的提升，因爲典型地在磁力線 上之極尖處的損失爲最高。如精於此技藝之人士所熟知， 極尖形成於與磁性元件相鄰，磁力線在此處群集一起，亦 即在磁性元件之北或南極端。每一磁性元件7 0 2最好具 有1 / 2至1吋之較小橫斷面且爲強而有力，在極尖處具 有1 0 0至1 0 0 0高斯之磁通量。如以下更詳細地說明 ，磁性元件7 2 0 (及所用之任何塗層或護套）之橫斷面 減小會降低電漿拘束系統中可受電漿在處理期間中影響之 表面面積。 磁性元件7 0 2最好但非必需構造成永久磁鐵，其各 約爲相同大小，並產生約相同的磁通量。然而，具有相同 大小及磁通量並非一項限制，且在某些構造中，可能需要 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公釐） 「16- -一 521298 A7 B7 五、發明説明（Η ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 具有不同的磁通量及大小之磁性元件。例如，磁通量約 5 0至約1 5 0 0高斯適用以產生夠強的電漿拘束磁場， 以禁止電漿移動。會影響所需磁鐵之磁通量及大小的一些 因素爲氣體化學物、功率、電漿密度等等。永久磁鐵由夠 強的永久磁鐵材料製成，例如由N d F e Β (鈮鐵硼）或 S m C 〇 (釤鈷）族磁性材料所製成。在某些小室中， A 1 N i C 〇 (鋁、鎳、鈷及鐵）或陶瓷亦可良好地運作 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 除了選擇做成磁性元件7 0 2的材料之外，每一磁性 元件7 0 2最好塗以或包含於適當材料中，以使磁材料與 電漿本身隔離。保護性材料應使磁性元件7 0 2絕緣，且 視需要可非常容易淸潔及更換。在較佳實施例中，使用 S i C之套筒7 0 3以容納磁性元件7 0 2。每一磁性元 件7 0 2亦可塗以S i C，或可黏附S i C板於磁鐵上。 然而，使用S i C套筒7 0 3可允許接達至磁性材料，且 亦允許磁性元件7 0 2如果需要時可在套筒7 0 3內移動 。此外，套筒7 0 3之使用允許磁性元件7 0 2可藉由冷 卻流體或其他裝置視需要而控制溫度。 雖然使用永久磁鐵來實施電漿限制配置，但亦可使用 電磁鐵來實施電漿限制配置。電磁鐵具有控制磁通量之優 點，故可達成較佳之處理控制。然而，電磁鐵會使系統之 製造複雜，所以可能不適用。如以下更詳細地說明，電磁 鐵如果需要時亦可方便轉移磁場。 而且，對於大部份，磁性元件7 0 2之磁通強度必需 本紙張尺度適用中國國家標準rCNS )^\4規格（210X297公釐） -17 - 521298 A7 ____B7_ 五、發明説明（15 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 是高的，以在遠離磁鐵處具有大的磁場強度。如果選用太 低的磁通，則電漿拘束磁場中之低磁場的區域會較大，於 是降低磁場之拘束效能。故此，最好使磁場最大化。電漿 拘束磁場最好具有一磁場強度，可有效地防止電漿通過電 漿拘束磁場。更明確言之，電漿拘束磁場應具有磁通量在 約1 5至約1 5 0 0高斯，最好自約5 0至約1 2 5 0高 斯，且最好是在約7 5 0至約1 0 0 0高斯之範圍。 在較佳實施例中，材料之沉積於室壁3 0 3上典型地 微不足道。然而，爲減少受損或所需之淸潔頻率，亦可使 用可用後丟棄之襯套於壁3 0 3及陣列7 0 0之間。此襯 套可使用預先選擇的處理循環數目，且其後可丟棄並換以 新襯套，如此可省去淸潔室壁3 0 3。套筒（或塗覆之磁 性元件7 0 2 )在處理期間中呈現如護套，且可使用習知 的室淸潔技術淸潔。而且，在習知的處理室中，由於磁性 元件7 0 2之受影響之表面面積大致小於室壁，故需要較 少的淸潔工作。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 至於所用之磁場，通常在接近基底處最好具有零或近 於零之磁場。基底表面附近之磁通對處理均勻性有不利影 響。故此，拘束磁場最好構造成可產生大致零的磁場於基 底上方。而且，與排放埠3 2 2相鄰，可使用一或更多的 額外磁性拘束陣列，以進一步加強室3 0 2內的電漿之拘 束。排放璋拘束陣列配置的一個例子，更詳細地說明於同 待核定之專利申請書〇 9 / 4 3 9，7 5 9號’標題爲” 控制電漿體積之方法及裝置”（案號L Α Μ 1 P 1 2 9 / 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -18 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521298 A7 ___B7_ 五、發明説明（16 ) P0561)，在這裡作爲參考。 依據本發明的另一觀點，亦可設置多個磁通板，以控 制由電漿限制配置之磁性元件所產生的任何逸散磁場。磁 通板被構造成使在無需磁場的區域內之磁場短路，磁場例 如爲在磁性元件之不使用側上典型地凸出之磁場。此外， 磁通板改變某些磁場之方向，所以可引導更強之磁場於所 需之區域中。最好磁通板減小在基底區域中之磁場強度至 最低程度，結果磁性元件可置於更接近基底處。因此，可 達成靠近基底之表面的零或接近零之磁場。 注意雖然較佳實施例設想到所產生之磁場應夠強以拘 束電漿，而無需引進電漿屏幕於室中，但可使用本發明連 同一或更多的電漿屏幕，以增強電漿拘束。例如，可使用 磁場作爲用以拘束電漿之第一裝置，且可使用電漿屏幕（ 典型地爲在泵埠3 2 2中之穿孔網）作爲拘束電漿之第二 裝置。 室壁3 0 3最好由非磁性材料製成，其大致可抵抗電 漿環境。例如，壁303可由S i C、S iN、石英、陽 極化A 1、氮化硼、碳化硼等製成。 磁性陣列7 0 0及磁性元件7 0 2被構造成藉由產生 磁場7 0 4形態之磁壁於室壁3 0 3內，強迫許多電漿密 度梯度集中遠離基底。以此方式，由於基底3 1 2上之電 漿密度梯度變化被最小化，故進一步提高均勻性。處理均 勻性在改良之電漿處理系統中被提高至遠較許多電漿處理 系統所可能更高之程度。接近交連窗及天線處之磁性陣列 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐) -19 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

521298 A7 B7 五、發明説明（17 ) 配置的一個例子，更詳細地說明於同待核定之專利申請書 〇 9 / 4 3 9 ，6 6 1號，標題爲，，改良之電漿處理系統 及其方法”（案號LAM1P122/P0527)，在 這裡作爲參考。 由於磁場禁止充電微粒橫過磁場擴散之傾向，故磁場 大致禁止充電微粒之離子穿過場7 0 4之部份7 1 0A ( 大致垂直於電漿移行至壁3 0 3之路線）。橫過磁場擴散 的禁止有助於拘束電漿在點7 1 0A處移向室壁3 0 3。 在大致平行於電漿移行至壁3 0 3之移行路線之磁場處爲 極尖7 0 8 A，在此處磁力線較密。磁力線密度之增加會 產生磁性鏡效應，其亦反射電漿，但其並不如拘束電漿橫 過磁場禁止有效。雖由磁性陣列7 0 0所產生之磁場 7 0 4顯示覆蓋室3 0 2之特定面積及深度，但應明瞭電 漿拘束磁場7 0 4之位置可改變。例如，磁場強度可由精 於此技藝之人士選擇，以滿足有關基底處理之其他性能標 準。 極尖7 0 8之存在會導致更明顯地沉積不需要之材料 於套筒7 0 3上。然而，電漿與套筒之相互作用會導致電 漿中之離子再結合，因而降低在處理期間室3 0 2中電漿 之密度。在使用本發明之系統中，轉移拘束磁場可能有幫 助。非靜態磁拘束配置的一個例子，更詳細地說明於同待 核定之.專利申請書，標題爲”用以改變磁場來控制電漿體 積之方法及裝置”，與美國專利申請案09/ 536 ，〇〇〇同時提出（案號LAMlp130/ 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）-20 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521298 A7 B7 五、發明説明（18 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) p 〇 5 6 6 )，在這裡作爲參考。在本發明中，個別磁性 元件7 0 2可在其各別套筒7 0 3內轉動，以減輕靜態拘 束磁場之負面觀點。如箭頭7 1 2所示，每隔個磁性元件 7 0 2繞其物理軸線7 0 2 p以順時針方向轉動。其餘磁 性元件7 0 2反時針方向轉動，亦由箭頭7 1 2所示。圖 4指出在磁性元件7 0 2已轉動9 0。之後的改變磁場 7 〇 4 B。在磁性元件自圖3位置轉動至圖4位置時，磁 場7 0 4 B之極尖7 0 8自接近磁性元件7 0 2之中心轉 移至接近磁性元件7 0 2之側邊。此導致大部份電漿沉積 自接近磁性元件7 0 2中心之位置轉移至接近磁性元件 7 〇 2側邊之位置。在另一轉動9 0。之後，磁性元件 7 〇 2再度在類似圖3所示之位置，其中磁性元件7 0 2 重新建立磁場7 0 4於有效地等於其開始構造之位置，雖 然每一磁性元件7 0 2已轉動1 8 0 ° 。磁場之極尖 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7 〇 8自接近磁性元件7 0 2之側邊之位置轉移至磁性元 件7 0 2之中心，如此導致大部份在室壁3 0 3上之電漿 沉積自接近磁性元件7 0 2之側邊之位置轉移至接近磁性 元件7 0 2之中心之位置。磁性元件7 0 2繼續轉動，直 到其回至圖3所示之原始位置爲止，完成一循環。磁性元 件7 0 2繼續經過另一循環，直到電漿熄滅爲止。磁性元 件7 0 2之循環轉動導致極尖循環轉動，其提供更均勻之 拘束。另一種方式，套筒7 0 3可被轉動，以均勻地分佈 電漿沉積於套筒之整個表面上。 一第二”磁桶”可被定位（與內磁性陣列7 0 0同圓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -21- 521298 A7 __ B7 五、發明説明（19 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 心）於室3 0 2外，以協助拘束電漿。第二磁桶之磁性元 件可置於壁3 0 3之外周邊周圍，以進一步減少電漿之沉 積於室壁3 0 3上。 如顯示於圖3，在較佳實施例中，磁性元件亦是在交 替的磁極朝向上。亦即，每一連續磁性元件7 〇 2之向內 磁極交替於N— S — N - S — N— S — N— S，以產生磁 場7 0 4。可使用圖3及4所示之造形以外的磁性元件之 其他朝向’只要所得到的磁場具有方位對稱之徑向梯度即 可，在此所有磁性元件之N - S磁軸線7 0 2 m並非全對 齊於相同方向，而是產生多個極尖形狀及一最小磁場於基 底。在磁性元件轉動期間之時刻，所有磁軸線7 0 2 m最 好平行於其所躺之半徑上。例如，亦可使用一致的徑向磁 極對齊（N — N — N — N — N 或 S — S — S — S — S)， 以產生不同的初始靜態磁場。此等磁場朝向各產生不同的 拘束磁場，且一般精於此技藝之人士可選擇最適當之造形 ，用於所遭遇之特定應用上，而不脫離本發明之精神及範 圍。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 由上述可見，本發明具有過於習知技術之許多優點。 例如，本發明提供更密切拘束之拘束磁場，其構造成用以 拘束電漿。此外，本發明提出電漿之幾乎全磁力拘束，從 而節省室壁之磨損及頻繁淸潔室壁。結果，磁場更爲有效 ，大致可防止電漿移至處理室之非作用區。更重要者，可 更佳地控制電漿至特定體積及處理室內之特定位置，同時 增加氣體泵動傳導，因此提高系統可對特定源氣體流操作 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -22 - 521298 A7 B7 五、發明説明（2〇 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 之壓力範圍。由於在室中之中性分佈大部份不受磁場影響 ，故可選擇外壁3 0 3，以產生最佳中性均勻度，同時可 獨立地選擇控制電漿均勻性之磁桶。以此方式，可獲得更 均勻的電漿密度及中性密度，結果容易產生更均勻的處理 ，亦即基底之中心及邊緣在蝕刻期間具有大致相同之蝕亥!1 率，同時減少處理室之需要頻繁淸潔工作及/或其他維護 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖5顯示一電磁系統9 0 4，其可使用作爲圖2 - 4 之磁性元件7 0 2。該電磁系統9 0 4包含一第一電磁鐵 9 0 8、一第二電磁鐵9 1 2及一電控制器9 1 6。第一 及第二電磁鐵908，912各包含至少一電流環，爲淸 楚起見，僅顯示一電流環。在操作時，電控制器9 1 6提 供一第一電流8 0 0於第一電磁鐵9 0 8中，以產生一第 一磁場8 0 6，且提供一第二電流8 0 2於第二電磁鐵 9 1 2中，以產生第二磁場8 0 4。藉由使電控制器 9 1 6隨時間改變第一及第二電流800，802之幅度 及方向，第一及第二磁場806，804之和導致產生與 圖2 - 4之磁性元件7 0 2所提供相同之轉動磁場。此實 施例顯示可由使用電磁鐵之磁性元件7 0 2控制磁場之移 動。電磁鐵提供控制磁通量之優點，故可達成更佳之處理 控制。然而，電磁鐵容易使系統之製造更複雜。在本發明 之實施例中，供應至磁性陣列7 〇 〇之電流可控制磁場之 強度及朝向。當然，電磁磁性元件7 〇 2亦可物理地操縱 ，其方式與永久磁鐵正相同，以達成所需之磁場調變。 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -23 - 521298 A7 __ B7___ 五、發明説明（21 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖6顯示本發明之另一實施例。在圖6中，處理室 5 0 2之室壁5 0 3包圍環形之多個磁鐵元件5 5 0，其 中每一環形磁鐵元件5 5 0圍繞室壁5 0 3之周邊。環形 磁鐵元件5 5 0交替，使得某些環形磁鐵元件5 5 1具有 磁北極在環的內部及磁南極在環的外部，且某些環形磁鐵 元件5 5 2具有磁北極在環的外部及南極在環的內部。磁 通板5 5 6形成節段，放置於環形磁鐵元件5 5 0之周邊 周圍。基底512置於夾頭514上。一RF電源506 供應電力至天線配置5 0 4，其激勵蝕刻氣體以形成電漿 5 2 0。沿夾頭與室的第一端間之電漿區所放置之磁性元 件5 5 0產生具有極尖之磁場5 6 0，如圖所示。此實施 例之極尖圖案並非主要平行於室軸線，而是大致垂直於室 之軸線。在本發明之此實施例中，磁通板5 5 6被徑向地 移動’如箭頭5 8 0所示。磁通板5 5 6之移動導致磁場 5 6 0轉移。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 雖然已以若干較佳實施例說明本發明，但在本發明之 範圍內可有更改、變化及等效替代。應注意有許多其他方 式可實施本發明之方法及裝置。因此以下所附之申請專利 範圍應解釋爲包含在本發明之精神及範圍內之所有這些更 改、變化及等效替代。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -24 -

Claims (1)

1. 521298 A8 B8 C8 D8 ΐ ktxn ^ 修正據充 申請專利乾圍 附件1(A): 第901 0647 1號專利申請案 中交申請專利範圍修正本 民國91年12月2日呈 1 . 一種用以處理基底之電漿處理裝置，包含： 一處理室，包含： 一壁，界定處理室之部份；及 一處理裝置，用以點燃及維持處理用之電漿於處理室 內；及 件 場 電漿限制配置，包含一磁性陣列，具有多個磁性元 產生磁 漿區延 置於該處理室內，該多個磁元件係構造成用以 且其中該多個磁元件係置於電漿區周圍並沿電 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 伸，且其中該磁元件係在該電漿區內。 2 .如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該處理 室另包含一夾頭，用以支持基底於處理室中所拘束之電漿 內，其中該夾頭與該處理室之第一端分開，其中該電漿點 燃並維持於該處理室之該第一端與該夾頭間之電漿區中， 且其中該多個磁性元件係置於該電漿區周圍並沿電漿區延 伸。 3 .如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該多個 磁性元件大致自該處理室之該第一端延伸至該夾頭。 4 .如申請專利範圍第3項所述之裝置，其中該磁場 具有方位對稱徑向梯度。 5 .如申請專利範圍第4項所述之裝置，其中磁性元 件各具有物理軸線，沿著電漿區延伸。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 、1T 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521298 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 6 .如申請專利範圍第5項所述之裝置，其中磁性元 件各具有一磁軸線，大致垂直於物埋軸，線。 7 ·如申請專利範圍第5項所述之裝置，其中該磁性 元件爲永久磁鐵。 8 ·如申請專利範圍第5項所述之裝置，其中該磁性 元件爲電磁鐵。 9 ·如申請專利範圍第5項所述之裝置，其中該磁性 元件個別地置於套筒內。 1 0 ·如申請專利範圍第5項所述之裝置，其中該磁 性兀件的至少其中之一被移動，使得磁場隨時間轉移。 1 1 .如申請專利範圍第5項所述之裝置，其中該磁 性元件被轉動。 1 2 ·如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該磁 性元件爲永久磁鐵。 1 3 ·如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該磁 性元件爲電磁鐵。 1 4 ·如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該磁 性元件個別地置於套筒內。 1 5 .如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該磁 性元件的至少其中之一被移動，使得磁場隨時間轉移。 1 6 ·如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該磁 性元件被轉動。 1 7 . —種於處理室中處理基底時用以控制電漿的體 積之方法，該室至少部份是由一壁界定，使用電漿加強處 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 2 - ^-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521298 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8々、申請專利範圍 理，該方法包含： 由置於該室內之磁性陣列產生一磁場於該處理室內； 產生該電漿於該處理室內；及 由該磁場拘束該電漿於至少部份界定的體積內。 1 8 ·如申請專利範圍第1 7項所述之方法，另包含 支持基底於室中之夾頭上之步驟，其中基底是與該處理室 之第一端分開，且其中電漿大致受拘束於該處理室的該第 一端與該基底間之電漿區中，且其中該磁性陣列包含多個 磁性元件，置於該處理室的該第一端與該基間之電漿區周 圍，並沿該電漿區延伸。 1 9 ·如申請專利範圍第1 8項所述之方法，其中該 多個磁性元件大致自該處理室的該第一端延伸至夾頭。 2 〇 .如申請專利範圍第1 9項所述之方法，其中該· 第一磁場具有方位對稱徑向梯度。 2 1 .如申請專利範圍第2 0項所述之方法，其中磁 性元件各具有一物理軸線，沿著電漿區延伸。 2 2 .如申請專利範圍第2 1項所述之方法，其中該 磁性元件爲永久磁鐵。 2 3 ·如申請專利範圍第2 1項所述之方法，其中該 磁性元件爲電磁鐵。 . ‘ 2 4 ·如申請專利範圍第2 1項所述之方法，其中該 磁性元件個別地置於套筒內。 2 5 ·如申請專利範圍第2 1項所述之方法.，另包含 循環改變磁場之步驟。 本矣&尺度適用中國國家標準（ CNS ) A4規格（210X 297公釐) ~ ---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、1T 線