TW531820B - Method of adjusting the thickness of an electrode in a plasma processing system - Google Patents

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531820 A7 B7 五、發明説明（彳） 本申請案主張2 0 0 0年5月1 2日申請之美國臨時 專利申請案第6 0 / 2 0 3，9 0 9號之權利。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ㈣月域 .本發明有關電漿處理系統中使用之電極，且尤其有關 具有复挂保護層之電極。 發_明之背景 電漿處理系統係使用於半導體製造中而在積體電路（ I C )裝置之製作過程中去除材料自或沈積材料於一工件 (例如半導體基板）之上，在獲得I C s之最高產能及全 面品質中之關鍵因素在於電漿蝕刻及沈積過程中之均勻性 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一直困擾習知技術電漿處理系統之問題在於獲得均勻 飩刻及沈積之電漿的控制。在電漿處理系統中，影響蝕刻 或沈積均勻性之程度的一因素係工件上方之電漿密度的空 間均勻性。後者係由整個系統之設計所指揮，且尤其是使 用於產生電漿之電極（或電漿源）之設計。 已使用一種分節電極之方式來改善蝕刻及沈積均勻性 ’該分節電極包含複數個金屬分節，藉絕緣體.所分開，或 更普遍地，包含多重電極（亦即，一個或更多個1電極）， 各電極分節電性連接於提供功率在各電極分節之k F (射 頻）電源供應器，傳送至各電.極分節之R F功率之頻率， 振幅及相位的控制可控制電漿之電漿密度分佈，且藉以控 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（21GX297公釐)~ ^ 531820 A7 B7 五、發明説明（2 ) 制系統之蝕刻及沈積特徴。 若干形式之分節電極具有固定於面向電漿之該等電極 分節之側的矽之板片，該等矽板片大致地係典型之矽晶圓 厚度的許多倍，例如約5至1 0毫米左右，該等矽板片係 使用以防止其所固定之金屬電極分節之腐蝕。在缺少矽板 片中，電漿中之高能量離子可蝕刻電極且沈積電極材料於 工件上而可影響由該工件所完成之裝置的性能；換言之， 該電極可隨著該工件沈積有電極材料而成爲一非故意之濃 鍍靶標。當工件亦由矽所製成時，保護性板片之使用將排 除由（高能量）蝕刻該電極所造成的污染。 一直困擾電漿處理系統之另一問題係電漿化學物之空 間分佈的控制以及其在蝕刻及沈積參數之均勻性上之隨後 效應，諸如在蝕刻過程之情況中，蝕刻-材料相射於另一 材料之選擇性及該選擇性之空間均勻性。當在氧化物（ S i〇2 )蝕刻中使用氟化碳化學物（c F 4，c 4 F 8，等 )時，需要聚合物種（C F X，亦即，C F 3，C F 2，等 )與活性基種（亦即，F )之適當平衡以獲得S i 〇 2對 Si (或S i N )之最大選擇性，而維持高蝕刻率及防止 蝕刻停止。 因此，利用保護性矽板片於電極上之另一優點係，所 蝕刻之矽可作用爲淸除電漿中之物種的來源，例如在若+ 涉及氟化碳化學物之氧化物蝕刻應用中，導入砂^基板上 之電漿可造成氟基之淸除，此依序地產生改良之蝕刻選擇 性於二氧化矽與矽（與氮化矽）之間，此效應尤其企望於 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工涓費合作社印製 531820 A7 ____ B7 ___ 五、發明説明（3 ) 當蝕刻該工件上形成的二氧化矽膜之時。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 大致地，在電漿反應器中之\'保護性〃，"淸除〃或 ''吸氣〃組件係分類爲可消耗物，因爲在蝕刻過程之中， 該等組件會腐蝕而視爲可置換之、、處理套件〃。 .在電漿處理中使用分節電極或更廣泛地使用多重電極 (亦即，一個或更多個電極）之目的在於允許局部地調整 電漿密度之空間分佈於工件上而獲得電漿蝕刻及沈積之空 間均勻性。如上述地，各電極分節係由頻率，振幅，及相 位分別地控制之R F功率源來加以驅動，因爲在各電極下 方之電場可改變，所以腐蝕自各矽板片之材料量可相異於 諸電極分節之間，例如當處理約5 0 0 0至1. 0 0 0 0片 晶圓（相對應於大約3 0 0小時之R F時間）時，此相異 .性之腐蝕可導致若干毫米的厚度變化於毗鄰之矽板片之間 ，由於電極與晶圓間之窄的間距（亦即，約2 0毫米）， 一般對於高縱橫比，窄間隙電容性耦合之電漿（C C P ) 源而言，僅數毫米之厚度變化將相對應於約5至1 0 %之 電極-工件間距，此變化可大大地影響處理條件，例如局 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 。 電 鐘矽 分如 \諸 埃中 ο 統 ο 系 ο 理 1 處 至漿 ο 電 ο 合 5 0 達·性 多感 變電 改及 可 P 率 C 刻 C 蝕多 片許 晶在 之於 部由 統告 系及 上υ ο 言 另 擾έ 困適 故之 ，.化 触劣 腐物 之耗 物消 耗可 消之 可修. 之維 中性 件防 套預 理係 處題 之問 片一 板另 極之 應功 反 F 的 R. \ 積合 .沈耦 之地 型性 )容 D 電 V 而 C 部 C 頂 積之 沈區 相漿 氣電 學於 化置 行配 執可 於極 用電 在.，. 〇 中 口 口¾ 矢 d^m 準 標 家 國 |國_ 中 一用. 一適‘ 尺 一張 紙 I本 |釐 公 531820 A7 B7 五、發明説明（4 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 率於電漿之內，產生於電漿中之若干數量的沈積材料可以 以一方式沈積於電極之上，即，將給予電極不同厚度之方 式，尤其若該電極爲分節電極且供應至各分節之r F功率 係分別地控制時，所生成之電極厚度的變化可不利地影響 電漿內之R F功率之分佈而影響該電漿之空間均勻性。 發明槪述 , 本發明有關電漿處理系統中使用的電極，且尤其有關 可在電漿處理操作期間經歷厚度上之不均勻改變的電極， 該等電極可具有犠牲保護層或板片，該等電極可進一步地 稱爲可消耗物而需要定期置換以用於預防性維修。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明’第一觀點係一種在電漿處理系統中能保持電 漿於反應室中之電極總成的相對厚度之調整方法·，該電極 總成係設置於該反應室之中且具有一厚度，該厚度係初始 地均勻’但由於設計蝕刻第二材料膜於第一工件上的第一 電漿之第一材料所製成之犠牲保護層的腐蝕，其中該工件 可由第一材料所製成，或由於電漿係使用爲用於沈積操作 之濺鍍靶標，或由於在諸如C V D之沈積操作期間其上之 材料層的形成，而呈不均勻。該方法包含下列步騾：形成 一設計來選擇性地蝕刻該電極表面或保護層之第二電漿； 以及接著以該第二電漿來蝕刻電極表面或保護層j而減少厚 度上的變化。 \ 該方法可包含首先移開第一工件自反應器室，及接著 以一犠牲之工件來置換該第一工作。在本發明中，該電極 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐 531820 A7 B7 五、發明説明（5 ) 總成可包含一分節電極或單一主電極，或該等電極之組合 〇 本發明之第二觀點係如上述之方法’進一步地包含下. 一步驟：在該第一步驟之前’進行實驗以獲得有關該至少 一保護性板片之腐飩率及腐蝕之空間分佈’以及該至少一 保護性板片之蝕刻率及蝕刻之空間蝕刻分佈。此資訊較佳 地係儲存在控制該等工件之電漿處理及該等保護性板片之 電漿蝕刻的控制系統中。 本發明之第三觀點係如上述之方法，進一步地包含利 用發出聲頻信號穿過該等板片之聲頻換能器在原處測量該 等保護性板片之厚度。所折返之信號將提供關.於該等板片 之厚度的資訊，此資訊轉遞至一控制系統，該控制系統會 評估何時應中斷工件之電漿處理以修復該等電極板片，或 告知使用者置換該犠牲電極板片，此外，在板片蝕刻期間 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 板 等 該 時. 何 估 評 以 度 厚\ 之 片度 板厚 等的 該圍 量範 測受 來.接 量可 測於 頻異 聲相 用有 使 具 可片. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 操‘預 該之 知程 告排 及..蝕 鈾腐 腐物 之耗 物消 耗定 消預 可 一 視每 監作 係 當 點來 觀件 四套 第理 之處 明該的 發換修 本置維 員性 作防 法 方 知維 告性 及防 長丨f' 成π 膜程 之排 上洗 物淸 耗定 消預 可..一 視每 監作 係當 點來 觀統 五系 第該 之洗 明淸。 發員法 本作方 操的 該修 明一 說 單 簡 式 圖 適 度 尺 一張 紙 I準 !標 U豕 國 一國· 一釐 公 7 9 2 ^1. 531820 A7 B7 五、發明説明（6 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第1圖係執行本發明方法之電漿處理系統的示意橫剖 面圖’顯示一電極總成，該電極總成包含分節電極及在處 理工件前之電極分節上之保護性板片； 丨 第2圖顯示第1圖之系統，但在已處理若干工件之後 ’使得在該等電極分節上之保護性板片由於當處理該等工 件時來自電漿之不同腐蝕的板片而具有不同的厚度； 第3圖顯示第1圖之系統，但現具有一犠牲工件及一 設計選擇性地蝕刻該等保護性板片之新形成的電漿以便減 少該等板片間的厚度差異； .第4圖係一工件及設置於其上方之電極分節的平面視 圖’描繪當加能於一單一電極分節時的蝕刻率分佈當作輪 廓’而具有表示高蝕刻率區域之地區Η，表示低蝕刻率區 域之地區L，及表示中間鈾刻率之地區Μ ; 第5圖顯示第2圖之電極總成，但具有一聲頻換能器 控制單元，用以在原處及實時間地測量該等保護性板片之 厚度，使得可監視該板片腐蝕及板片腐蝕過程； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第6圖係具有保護性板片，氧化物層及聲頻換能器之 電極分節的橫剖面視圖，顯示各厚度及穿過各_度之聲頻 能量（聲波）的傳播； 第7圖係用於該聲頻換能器所發射及所接收之信號的 信號振幅對時間之圖； ^ 第8圖係具有複數個電極分節及單一保護性te片之替 換性電極總成的示意橫剖面圖； 第9圖係另一替換性電極總成的示意橫剖面圖.，該電 本紙張尺度適用中國國象標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） _ ^ 531820 A7 B7 五、發明説明（7 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 極總成具有一上方電極與毗鄰該電漿之配裝一單一保護板 片之下方表面，以及一上方表面，相對於該下方表面，毗 鄰於其係設置複數個電極分節而電容地耦合於該止方電極 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 主要元件對照 6 電漿處理系統 10 電極總成 16 電獎反應器室 18 內部區 20 電漿 ~ 12 分節電極 30 電極分節 30U，100U 上方表面 30L,100L 下方表面 24 絕緣體 \ 40 R F (射頻）電源供應器 44 傳輸線 46 主控制系統 50 工件支撑構件（夾盤） 5 6 工件支撑物R F電源供應器i 60 氣體供應系統 62 氣體供應管線 70 真空系統 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） 531820 Α7 Β7 五、發明説明（8 ) 7 4 ' 真空管線 10〇,l〇〇A，100B,100C 保護板片 200 絕緣層 210 聲頻換能器 220 換能器控制單元 180 上方電極 F 膜 T 厚度 MN 匹配網路 MU . 記憶體單元 HD 硬碟 W 工件 WS 犠牲基板 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，1Τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明之詳細說明 本發明有關電漿處理系統中使用之電極，且將引用具 有一犠牲保護層及使用於一反應器中執行蝕刻操作於工件 上之電極。 參考第1圖，顯示有一種具有一電極總成1 0之電漿 處理系統6 ，該電極總成1 〇設置於一電漿反應器室1 6 之內，後者有一能保持電漿2 0具有一電漿密度命廓之內 部區1 8。電極總成1 〇可爲許多熟知電極總成k任一， 諸如分節電極，單一電極，或由一大的單元電極與一配置 在該單元電極上方且電容性地耦合於該處之分節電極所組 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ；297公釐） 531820 A7 B7 五、發明説明（9 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 成之多部件電極總成。分節電極之實例揭示於2 0 0 0年 2月2 5日申請之美國臨時專利申請案第60/1 85，069號， 命名爲 '、MULTI-ZONE RF ELECTRODE FOR FIELD/PLASMA UNIFORMITY CONTROL IN CAPACITIVE PLASMA SOURCES 〃中；多部件電極總成之實例揭示於2 0 0 0年1月1 0日 申請之美國專利申請案第6 0 / 1 7 5， 2 8 4號，命名 爲 、、 SEGMENTED ELECTRODE APPARATUS AND METHOD FOR PLASMA PROCESSING 中，該等專利申 請均將以引用方式倂入本文中。進一步地如下文所述，本 發明可應用於除了分節電極外之電極總成，然而，爲易於 描繪，本發明係相對於包含分節電極之電極總成予以描述 〇 因此，在本發明一實施例中，電極總成1 0包含一分 節電極1 2 ，該分節電極1 2具有複數個實質平面之金屬 電極分節3 0，各具有一上方表面3 0U及一下方表面 3 〇 L，後者表面最接近於電漿2 0，電極分節3 0可由 諸如鋁之若干金屬之一所製成，電極分節3 0藉絕緣體 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 4予以分開而防止電性連繫（例如，電性放電）於該等 分節之間，絕緣體2 4可爲一由諸如石英或陶質物之介電 材料所製成的剛性結構，各電極分節3 0經由連接於上方 表面3 0 U之傳輸線4 4而電性連接於一 RF電麵供應器 , ) 4 0 ’ R F電源供應器4 0依序地連接於一控制_送至電 極分節3 0之R F功率之頻率.，振幅及相位之主控制系統 4 6 ，例如如揭示於2 0 0 0年3月2 8日申請之美國臨 -12- 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 531820 A7 B7 五、發明説明（11 ) 與其相對應之電極分節3 0間之各電力線4 4中以協助阻 抗匹配。 系統6亦包含一工件支撑構件（例如，夾盤）5 0， 用以支撑工件W，例如工件係已在半導體之製造過程中製 作圖案之矽晶圓，工件W包含一上方表面S，該上方表面 S具有膜F及/或包含諸如形成於該處之上之溝渠，接點 等（未圖示）之不同幾何形狀之製作圖案的表面形態，形 成不同膜層於工件表面S上及半導體處理中所使用之不同 的表面形態中之該等材料包含矽，二氧化矽（S i〇2 )， 氮化矽（S i N )，鋁，銅，氮化鈦（T 1 N )等。 電性連接於工件支撑構件5 0及控制系統.4 6爲一用 以偏壓該工件支撑構件5 0之工件支撑物R F電源供應器 5 6。相似地，例如當具有R F電源供應器4 0時，匹配 網路Μ N係插置於R F電源供應器5 6與夾盤5 0間之傳 輸線中而使功率轉移最大化，所以，後者作用爲分節電極 1 2電容性地耦合於其之下方電極。'、 系統6進一步地包含一氣體供應系統6 0，以經由氣 體供應管線6 2而氣動連通於室2 0之內部區1 8之方式 用以供應氣體於該室內部區而純化該室以產生電漿及提供 適當之化學物供既定之過程用。包含於氣體供應系統6 ◦ 之特定氣體將依據應用而定，然而，用於電漿蝕應用， 氣體供應系統6 0包含諸如氯氣，溴化氫，八氟k 丁烷， 及種種其他的氟碳混合物，以及諸如氬及氦等之惰性氣體 ;以及用於化學氣相沈積應用，包含矽院，氨，四氯化鎢 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531820 A7 五、發明説明（13 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 之氟碳氣體所組成，且大致地，相較於F ’ c F及其他種 ’企望於具有高濃度之C F 2基。當工件W係由砷化鎵或鍺 (非矽）所製成之半導體基板時，該等化學物常相似於該 等以處理矽者。尤其，用於砷化鎵基板’一般使用二氧化 矽.（S i〇2 )爲氧化物而大致地使用氮化矽（S i N )爲 氮化物。事實上，半導體基板蝕刻一般受限於D R A Μ中 用於電容器之溝渠蝕刻以及用於源極/汲極接點之接點通 孔及用於3 D V L S I堆疊之基板通孔。 經濟，部智慧財產局員工消費合作社印製 然而，當蝕刻工作W之特定特徴時，電漿2 0亦腐蝕 材料自板片1 0 0之下方表面1 0 0 L以及在處理室中其 他可消耗的表面，縱然在比膜F之蝕刻更緩慢的蝕刻率之 時。不幸地，板片1 〇 〇之腐蝕率在X及Ύ方向中典型地 .並非空間均勻的，此係因爲不同的R F功率準位典型地供 應於不同的電極分節來調整蝕刻過程，例如中心電極分節 1 0〇Β可配置有較周圍電極分節1〇〇Α及1 〇〇C更 小的R F功率，所以，中心板片1 0 0 Β並不會像邊緣板 片1 0 0 Α或1 0 0 C腐蝕得一樣多，因此，各電極分節 1〇0之厚度T (亦即，T a，Τ β，T c )會在時間上改 變不同量而留下厚度差異ΔΤ (例如Ta — Tb，Τα —丁 c 及Τ Β - T c )於該等板片之間。 雖然該厚度差異ΛΤ在處理一單一工件W之&並非重 要，但此差異在數百個工件之後可呈數毫米，此數毫米有 如上述地係分節電極1 2與工件w間之分開距離D的實質 分數，當電極分節2 0與工件W間的電容爲分開距離D的 - 16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 531820 A7 B7 五、發明説明（14 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 函數時，D中之改變會造成電極分節與工作間之電場中的 改變’依序地改變電漿2 0之電漿密度分佈，當處理工件 W時在電漿密度分佈中之此改變將造成處理中（例如膜ρ 之蝕刻率及蝕刻均勻性）所不企望之改變。 板厚度調整渦程 現參閱第3圖，將描述板片1 0 0厚度之調整方法， 此包含以設計來選擇性地蝕刻該等板片之材料的第二電漿 而蝕刻板片1 0 0以減少其間之厚度差異，完成此之蝕刻 板片1 0 0之方法在本文中稱爲 ''板片蝕刻〃。 第3圖顯示第2圖之系統6 ，除了現在放置一犠牲工 件W S於工件支撑構件5 0之上以代替將處理的工作之外 。較佳地，該犠牲工件W S係由相同於板片1 〇 〇之材料 (或諸如用於矽處理之石英的可相容性材料）所製成且係 用於保護工件支撑構件5 0免於蝕刻之目的，因此，用於 其中板片1 0 0係由矽所製成之矽半導體過程，較佳地， 犠牲工件W S亦由矽所製成，例如該犠牲工件將有如欲處 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 理爲具有膜F之已製作圖案之裝置工件的工件W。 一旦置放犠牲工件W S於工件支撑構件5 0之上時， 控制系統4 6將傳送一電性信號至真空系統7 0而抽氣該 室1 6至適當的壓力，諸如氮氣之純化氣體亦可_應自氣

I 體供應系統6 0以純化該室1 6。 ' 接著，控制系統4 6傳送一電性信號到氣體供應系統 6 0而導入一蝕刻劑氣體於適用於蝕刻板片1 0 0之室內 本紙張尺度適用中.國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~17 531820 A7 __ B7 五、發明説明（15 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ’用於蝕刻矽板片1 0 〇之合適氣體包含C F 4，S F 6， C 1 2 ’及Η B r ，較佳地使用目前商售於特定過程之氣體 或氣體混合物以避免附加氣體管路，氣體等之額外成本， 例如若主要過程係利用C F 4或C 4 F 8 (例如常使用之氧 化物蝕刻法要求C 4 F 8，A r ，0 2 )之氧化物蝕刻劑時 ’則較佳地將使用該等、、商售〃氣體之子集來蝕刻矽板片 1〇0。然而，若有人將改變過程方法，亦即，壓力，氣 體混合物，R F功率等來增加矽蝕刻率時（該過程可要求 存在於淸洗/平坦化電漿中之氟基的增加），則特定過程 方法之一實例係如下：以5 0 0 s c c m之流率導入S F 6 氣體於該室之內而施加吸氣以維持2 5 0毫托之室壓力， 及供應2至3 K W之功率以形成電漿。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一旦導入適當的蝕刻氣體於內部區1 8之時，控制系 統4 6將啓動R F電源供應器4 0以提供R F功率於分節 之電極分節3 0而加能該氣體以形成新的設計來選擇性地 蝕刻板片1 0 0之電漿1 2 0以便減少該等板片間之厚度 差異，產生第3圖中所示之狀態。總言之，電漿1 2 0係 設計來蝕刻構成板片1 〇 〇之材料。在其中此材料爲矽或 鍺之例中，電漿1 2 0具有高濃度的氟（相對於電漿中所 存在之其他基）。 在形成電漿1 2 0之’優先地蝕刻板片1 〇 f成比例 於其厚度以便降低該等板片間之板片厚度T中的異，此 係藉適當地調整R F功率振幅’頻率’波形及/或相位來 造成板片1 0 0之不同的鈾刻率而達成’例如若中心板片 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210><297公釐）_ 18 - 531820 A7 B7 五、發明説明（ie ) 1〇0 B需蝕刻得比板片1 0 0 A及1 〇 〇 C更多時，則 提供於該中心板片之R F功率會比提供於邊緣板片之R F 功率更大。事實上’控制系統4 6可僅導通R F功率於將 執行蝕刻之電極分節，本發明人已觀察到加能於單一之電 極分節3 0可造成電漿2 0之密度局部地成峰値於個別電 極分節下方，此係描繪於第4圖圖中，該圖顯示當加能一 單一電極分節時之蝕刻率分佈。在此例中，加能於週邊電 極分節3 0 P而工件蝕刻率在分節3 0 P下方最高，如地 區Η中之分佈所不。事實上，可有利地使R F功率成順序 地到個別電極分節以用於 ''平坦化〃各電極分節3 0，該 R F功率之成順序可予以重疊以維持電漿2 0 (亦即，當 關閉功率於一分節及開啓功率於下一分節時，不會失去電 漿）。 . 可執行該板片蝕刻過程直到所有板片1 0 〇具有實質 相同的厚度Τ，亦即，直到板片1 0 0平坦化。替換性地 ’可執行該過程直到板片1 0 0間之厚度Τ中之差異在一 可.接受的範圍內（例如一預定之臨限値），一旦板片 1 0 0間之厚度中的差異係在可接受之範圍內時，則可評 估工件表面w S與電極板片1 0 〇 L之底部表面間之間距 ’然後可藉調整夾盤（或工件）之値來調整該間隔於標稱 特定値（以用於預定之最佳過程）。 ^ \ gJiA定板片厚度及蝕刻之實驗模型 本發明之關鍵性觀點係確定要多長時間來執行該板片 本紙張尺度^中國國家標準（〇奶）八4規格（210'乂297公釐） ~ ~一·一"' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 IP-· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531820 Α7 Β7 五、發明説明（17 ) 蝕刻使達成相關板片厚度中之合適調整。執行上述板片蝕 刻之一方法係根據實驗資料，獲得此等資料包含一第一組 之實驗，含蝕刻工件以用於不同的過程及記錄該等過程參 數而評估板片1 0 0隨著時間之腐蝕有多快以及評估該板 片腐蝕之空間分佈；接著一第二組之實驗係以犠牲工件來 運作以用於不同的過程而確定該板片蝕刻過程之鈾刻率及 空間分佈，該第二組之實驗將包含不同組合之電極分節功 率準位，該第二組之實驗將需要以使電極板片再平坦化蝕 刻）步驟最適化，該最適化之過程方法將考慮到總電極 R F功率，功率之次電極分佈，氣體流率，氣體種，壓力 ，等之效應，然後，儲存來自該第一及第二組實驗之資料 於控制系統4 6之記憶體單元M U中以當作資料庫或對照 表，該等資料可用來確定不同處理參數之設定（例如室壓 力，R F功率，R F頻率，R F振幅，氣體混合物，等） 以及應執行該板片蝕刻多長時間，該板片蝕刻可執行直到 厚度差異△ Τ降低至一預定値。 '、 聲頻板片厚度測量技術 用於測量執行該板片蝕刻多長時間之替換性技術包含 利用聲頻信號來測量板片1 0 〇的厚度，該替換性之技術 可進一步地監視板片之腐蝕及確定何時必須告知4桑作員置 換可消耗物之時間。 ' 參閱第5圖，在本發明之此實施例中’各電極分極 3 0包含一絕緣層200 ’在上方表面30U之頂部’及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消賢合作社印製 531820 Α7 Β7 五、發明説明（18 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 聲頻換能器2 1 0，在該絕緣層之頂部，較佳地該聲頻換 能器2 1 〇爲壓電的，而該絕緣層2 〇 0可爲氧化物或青 玉’各聲頻換能器2 1 〇電性地連接於一驅動該等換能器 之換能器控制單元2 2 0，該換能器控制單元2 2 0依序 地電性連接於控制系統4 6 ，如下文所述地，該控制系統 4 6控制換能器控制單元之啓動及操作，以及處理換能器 2 1 0所接收之信號。 現參閱第6及7圖，聲頻換能器2 1 0透過絕緣體 2〇0 ，電極30及板片1〇〇發出聲頻能量250之信 號S，信號S分別以V 2。。，V 3 〇及V i 〇 Q之速率行進穿 過絕緣體2 0 0，電極3 0及板片1 0 0，信號S會反射 自電極3 0之上方表面3 0 U以及板片10 〇之上方表面 10 0U及下方表面l〇〇L，.此產生聲頻換能器210 所接收之折返信號S i，S 2及S 3，相結合於信號S i， 5 2及S 3之行進時間爲t i，t 2及t 3，其係藉下列而獲 得·· 、' tl=2dl/V200， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 t2==2d2///V30, t3==2d3/Vl〇〇， 因此，信號S之總行進時間爲t T = t 1 + t 2 + t 3。 所以，較佳地，換能器2 1 0所發出之信號js之頻率 f s係比1 /t τ大而提供足夠的時間供各信號在v —個信 號發出之前完成一完整的往返行程自換能器2 1 〇至板片 1〇〇的下方表面1 0 0 L及折返。信號間之週期爲 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -21 - 531820 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（19 ) 1 / f s = t S，同時，信號S之脈波寬度爲△ t S，例如 該△ t s可爲大約t P的5 %。 依據上述，板片1 0 0之厚度T相對應於d 3,，該d 3 可從分析信號S i — S 3而予以演繹且從上述關係確定d 3 。較佳地用於確定板片1 0 0之厚度T的計算係執行於控 制系統4 6之中。 因此，藉由在工件W之電漿處理期間在原處測量該板 片1 0 0厚度，可立即評估何時須修復該等板片之時間點 。進一步地，藉由在板片蝕刻期間測量厚度，可立即評估 其中板片之厚度差異係在可接受範圍內之時間點。此外， 藉由在工件W之電漿處理期間在原處測量該板片1 〇 〇厚 度，可立即確定何時須置換該等電極板片以及其他可消耗 物的時間點。 回顧第1圖，一旦執行板片之蝕刻過程一足夠的時間 週期時，控制系統1 0 0會傳送電子信號於R F電源供應 器4 0 (在板片平坦化之期間，無需功率於工件支撑構件 1 5 0 )以停止傳送R F功率至電極分節3 0及工件支撑 構件5 0 ;接著，控制系統4 6傳送電子信號到氣體供應 系統6 0而流出一純化氣體至該室1 6之內部區1 8之內 以純化該蝕刻劑氣體之室。 一旦純化該室1 6時，移出犠牲基板W S且―著電漿 處理欲處理之額外（亦即，一個或更多個）工件W，只要 需要時可持續電漿處理若干工件W之循環且接著執行板片 蝕刻以修復板片1 0 0之厚度分佈。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 531820 A7 B7 五、發明説明（20 ) 可消耗物腐鈾之監視及置換之告__知 . (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 如上述地，藉由在工作W之電漿處理期間在原處測量 該板片1 0 0厚度’可立即確定何時需要可消耗物之置換 的時間點且可告知操作員以用於預防性維修排程。參閱第 5圖，可使用控制器2 2 0之命令下的聲頻換能器2 1〇 來監視板片1 0 0之厚度，其中如第6及7圖中之所述， 所傳輸及接收之信號可藉電腦處理器4 6記錄及分析以確 定瞬時之板片1 0 0厚度，當諸如板片1 0 0之任一可消 耗物之厚度在電漿腐蝕期間減退至一臨限準位之下，亦即 ，該板片1 0 0厚度腐蝕至其標稱厚度之5 0 %之內時， 則警示該操作員執行可消耗物之置換當作預防性維修程式 之部分；同樣地，當諸如板片1 0 0之任一可消耗物之厚 度在膜形成期間增至一臨限準位之上，亦即，該板片 1 0 0厚度已增至大於其標稱厚度1 %時，則警示該操作 員執行室之.淸洗當作預防性維修程式之部分。事實上，可 採用操作員告知之階層，例如在電漿腐蝕之例子的期間， 可消耗物之2 5 %腐蝕會產生一操作員警告，可消耗物之 5〇％腐蝕會產生用於預防性維修排程之操作員請求，以 及7 5 %腐蝕會產生用於立即可消耗物置換之緊急告知。 電腦處理器4 6可經由積體電路（I C )製造：廠之網內 網路連接於一中央化之工廠伺服器以用於告知製1造操作員 及/或可透過位於工廠中之設備供應商伺服器經由網際網 路傳送告知至廠外之設備供應商。 -23- 成1〇 531820 A7 _ B7 _^_ 五、發明説明) 曼1奐性之雷極總成 如上述地，爲描繪之緣故，本發明之方法係利用具有 分節電極1 2之電極總成1 0予以解說。事實上，本發明 可應用於其他形式之電極總成，例如參閱第8圖及電極總 單一之保護性板片1 0配裝於電極分節3 0之 下方表面3 0 L，而非使用定尺寸於各電極分節之個別板 片1 0 0。大致地，本發明之方法可應用於一個或更多個 板片1 0 0，其中由於來自電漿2 0之腐蝕，在該一個或 更多個板片中之厚度T上的變化係變化爲X及Z之函數， 亦即，丁（ X，Z )，在此例中，該厚度差異可測量爲厚 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

度中之最大差異，例如，△ T

T

T 參閱第9圖，另一可行之電極總成1 0包含一大的上 方表面1 8 0 ，該 上方電極1 8 0 U 1 8 0之電極分節 17 5，2 8 4 號 是，本發明可以以 極類似於該處之方 成，因爲不同的R 部分。 由於電極係使 積操作期間形成材 除在沈積操作期間 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上方電極1 8 0具有相反於電漿2 0之 ，以及毗鄰於電容性地耦合於上方電極 ，如上述美國臨時專利申請案第6 0 / 中所述。將呈明顯於熟習本項技術者的 上述連接於分節電極1 2之方式，或以 式應用於該等電極總成以及其他類似總 F功率準位可施加於板片1 〇 〇的不同 t \ 用爲濺鍍靶標或由於在諸如C D之沈 料層於該處.之上，本發明亦可使用以排 所發生之厚度變化。在前者例子中，該 表紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -24 - 531820 A7 B7 五、發明説明（22 ) 電極將由欲沈積之材料所製成，而在後者例子中，將沈積 之材料係衍生自分離及游離於電漿中之氣體且該電極之主 要目的在於電容性地耦合R F功率於該電漿之內或作用爲 氣體注入電極。 事實上’本發明之許多特性及優點係呈明顯於說明書 之細節，因而打算藉附錄之申請專利範圍來涵蓋緊隨著本 發明之真正精神及範疇之上述方法的所有該等特性及優點 。進一步地，因爲許多修正及改變將立即發生於該等熟習 於本項技術之一般人士，故並不企望限制本發明於所描繪 及所描述之確實架構及操作。此外，本發明之方法及裝置 ，類似於在本質複雜，之半導體技術中所使用之相關裝置及 方法，常最佳地藉實驗地確定操作參數之適當値或藉執行 電腦模擬予以實施而取得既定應用之最佳設計。因此，所 有適用之修正例及等效例應視爲包含在本發明之精神及範 疇之內。 (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 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（2丨〇><297公釐）

Claims (1)

1. 531820 A8 B8 C8 D8 秦 六、申請專利範園 附件二： 第901 1 0973號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國91年8月14日修正 1 · 一種在電漿處理系統中調整能保持電漿於反應器室 中之電極總成之相對厚度的方法，該電極總成設置於該反應 器中且包含至少一具有由工件上所執行之電漿處理操作所產 生之不均勻厚度，該方法包含： 形成一電漿，該電漿設計來選擇性地鈾刻第一材料 ;以及 b )以電漿來蝕刻該至少一電極而修復不均勻的厚度於 該至少一電極。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 .如申請專利範圍第1項之方法， 含至少一具有下方表面曝射於各電漿之第 板片，該電漿處理操作係使至少一犠牲保 蝕刻操作，以及各工件含第二材料之膜， 由該第一材料所製成之支撑物所承載，且 藉該鈾刻操作予以蝕刻。 3 .如申請專利範圍第2項之方法， 入至少一鈾刻氣體於該反應器室之.內。 4 .如申請專利範圍第3項之方法， 氣體係選擇自含有：HBr，Cl2，S F 8，C 5 F 8，A r及〇2之氣體的組群< 5 ·如申請專利範圍第2項之方法， 其中該電極總成包 一材料的犠牲保護 護板片遭受腐鈾之 該第二材料之膜係 該第二材料之膜係 其中該蝕刻包含導 其中該至少一蝕刻 F 6，C F 4，C 4 進一步地包含：在 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   531820 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 該形成之前，移開一第一工件自該反應器以及以一犠牲工件 來代替該第一工件。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 6 .如申請專利範圍第5項之方法，其中該犠牲工件係 由該第一材料所製成。 7 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中該至少一電極 包含複數個電極分節。 8 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中該至少一電極 具有一相反於該下方表面之上方表面；以及該電極總成進一 步地包含複數個電極分節，設置毗鄰該至少一電極之該上方 表面。 9 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中該第一材料爲 石夕。 1 〇 ·如申請專利範圍第2項之方法，進一步地包含： 在該形成之前，進行實驗以取得有關該至少一保護性板片之 腐蝕率及腐蝕之空間分佈，以及該至少一保護板片之鈾刻率 及蝕刻之空間蝕刻分佈。 1 1 ·如申請專利範圍第1 0項之方法，進一步地包含 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在該形成之前及在該等實驗之進行之後，儲存該實驗資 料於一資料庫之中；以及 根據該資料庫中所儲存之該實驗資料來執行該蝕刻一時 間量。 1 2 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中該鈾刻係執 行直到該至少一保護板片之厚度中的變化降低至一預定値爲 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -2 - 531820 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 止。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之方法’其中該厚度變 化係降低至其中至少一保護板片具有一實質恒常的厚度之點 〇 1 4 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中該蝕刻包含 測量該至少一保護板片之厚度。 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項之方法’進一步地包含 提供板片厚度之測量於一控制系統以用於控制該蝕刻中之該 蝕刻的操作。 1 6 ·如申請專利範圍第1 4項之方法’其中測量該至 少一保護板片之厚度係利用聲頻信號來執行。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項之方法’進一步地包含 提供膜厚度之測量於一控制系統以用於控制該蝕刻中之蝕刻 的操作。 1 8 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中該至少一電 極係由複數個電極分節所構成；以及該蝕刻包含使R F功率 依序到連續的電極分節。 1 9 .如申請專利範圍第2項之方法，其中該至少一電 極係由複數個電極分節所構成；以及該至少一犠牲保護板片 係由各配裝於一個別電極分節之下方表面之複數個保護板片 所構成。 20 . —種電漿處理室之監視方法，包含： 在電漿處理期間在原處測量該電漿處理室之可消耗部分 的厚度；以及 本^張尺度適用中國國家標準（匚奶）八4規格（210父297公嫠） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 、1T 綉 531820 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 當所測量之厚度降低至一臨限値之下時產生一指示。 2 1 ·如申請專利範圍第2 U項之方法，其.中該臨限値 係標稱厚度之百分之五十。 2 2 ·如申請專利範圍第2 0項之方法，其中該產生包 含產生一警告於一第一臨限値處，產生一請求於該第一臨限 値之下的一第二臨限値處，以及產生一緊急告知於該第二臨 限値之下的第三臨限値處。 2 3 ·如申請專利範圍第2 0項之方法，其中該產生包 含告知一操作員。 2 4 .如申請專利範圍第2 0項之方法，其中該產生包 含告知-裝備製造者。 2 5 · —種電漿處理室之監視方法，包含： 在電漿處理期間在原處測量該電漿處理室之可消耗部分 的厚度；以及 當所測量之厚度增至一臨限値之上時產生一指示。 2 6 ·如申請專利範圍第2 5項之方法，其中該臨限値 係標稱厚度之百分之一。 2 7 ·如申請專利範圍第2 5項之方法.，其中該產生包 含告知一操作員。 2 8 .如申請專利範圍第2 5項之方法，其中該產生包 含告知一裝備製造者。 2 9 · —種電漿處理室之維修方法，包含·· 在電漿處理期間在原處測量該電漿處理室之可消耗部分 的厚度； (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 11111 n ^ 11 ϋ 11 n

   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摞準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 4 531820 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 當所測量之厚度降低至一臨限値之下時產生一指示；以 及 因應該產生而置換該可消耗部分。 3 0 . —種電漿處理室之維修方法，包含： 在電漿處理期間在原處測量該電漿處理室之一部分之厚 度； 當所測量之厚度增至一臨限値之上時產生一指示；以及 因應該產生而淸洗該室。 (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 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）