TW534928B - Apparatus and methods for actively controlling RF peak-to-peak voltage in an inductively coupled plasma etching system - Google Patents

Apparatus and methods for actively controlling RF peak-to-peak voltage in an inductively coupled plasma etching system Download PDF

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Description

534928 五、發明說明（1) 【相關申請案交互參考資料】 本申請案為2000/06/30提出也 之部份延續申請案，該申請案以：：號0 資料。 路内各於此列入作為參考 【發明領域】 種電一種半導體電槳钱刻製程，尤有關於-種㈣腔室中控制電聚動作狀況的設備與方法 【習知技術之描述】 在半導體的製造程序中，曹游 > + 積及擴散等單元製程。精於本項邑緣膜沉 蝕刻製裎：濕蝕刻與乾蝕刻， 士所t知的兩種 電感式輕合之電漿㈣設備，如圖典型方式為使用 設備，氣體經 未示）施加於線圈所激發；半導體晶 圓11固疋於設置在腔官^ 製成之間隙壁13支撐於心；19上；線圈17以絕緣材料 過線圈17時，感雇生成^磁t方，操作時，射頻RF電流通 反應氣體上而形：電ί "進入腔室2°’電磁流作用於 電漿含有多種類的自由 化學反應以編im或離子：這ΐ粒子形成 過程中，線圈1 7的作用相a於已/儿積之絶緣薄膜。蝕刻 勺作用相虽於變壓器的第一線圈，而腔室 534928 五、發明說明（2) _ 20中電漿的作用相當於變壓器 之反應產物經由排氣埠丨5排出。一堞圈，蝕刻製程產生 蝕刻近日發展之裝置鉍 產物可能是非揮發性物質（例如戈釘：）時，反應 此非揮發性反應產物可能附著上Tcp ’ 一些情況下， 果此反應產物具導電性，則矣 固孔1 0的表面1 0a，如 會屏蔽腔室中的電磁流，因：發生： 電漿即無法順利點燃使得韻刻過程中斷T數片晶圓後， 為防止此問題發生，發展一 附著在TCPf孔10表面10a的反 I法*由電漿濺擊出 電感式•合之電漿w、統中：由射頻;;：流^ ί : ί ί τ』ρ窗孔10附近產生駐波型態的電屢;7 成反應產物的沉積與濺擊反應不均句的問題布將 圖1Β與1C說明圖1Α之電感式麵合 、韻
Ur面Λ ,圈17穿入紙面’“標示框表示線圈 ’而其他區域受到過量沉積，過量錢擊發 生於相對呵旎量施予電漿中離子的區域，乃因此 = 加速電壓振幅為極大值’即圖lc下方所示，駐波二的加速 1壓振幅在點24a及24b為極大值，相當於圖lc上方，線圈 17:::點17am7b ;過量沉積發生於相對低能量施予= 中雒子的區域，乃因此處駐波的加速電壓振幅為極小值’， 即圖ic下方所*，駐波24的加速電壓振幅在點22為極小 534928 發明說明（3) 值’即駐波的節點位置.
Jcp固孔上不均勻的沉積與濺擊反應是不希域 二’ 因如τ :如上所述’過量沉積使得TCP窗孔王^ 導電薄膜存在’而屏蔽腔室中的電磁 匕上所附 順利點燃而中斷蝕刻過程； 電漿無法 =染晶圓的問題，因此必須增 ^而犧牲機台的作業時間，讀低量能:、、：= 二子撞擊而侵繼窗孔，“孔的典型二擊 石央或紹合金所劁杰，卢i A 何料為 也產生微粒問題：污用不但減少TCP窗孔的壽命 製程環境中，:製及引進不必要的化學物種於 τ I柱條件的再現性極差。 鑒於上述情形，有必要發展一 刻設備’以避免TCP窗》丨#^ a ^ a之電漿飿 日士亦不合導電性產物過量的沉積，同 才/、 a k成*孔過度侵蝕的一種電漿蝕刻設備。 【發明概要】 大體說來 漿蝕刻設備， 離子。 本發明的目的為提供一種電感式耦合之電 夠均勻地供給能量予腔室壁附近電漿中的 本發明提供之一種實絲样能 從、七咕 耦A之雷將铂W π # 、樣心，係為第一類型之電感式 t含：一腔室；-窗孔，以密封腔 第二的内面露出於腔室…-金屬板， : 於腔室頂部且隔開於窗孔；-線 圈，配置於腔室頂部且隔開於金屬板，線圈上設一連接位
置連接線圈至金屬板， 可理想地降低窗孔 … 孟屬板上峰至峰電壓，如此 副產物沉積在窗孔 的濺鍍現象，實質上同時避免蝕刻 實施樣態之一面。 備，更包含：一線圈C::丄電感式耦合之電漿蝕刻設 一線圈輪出端子。」a而 用以接收射頻RF功率，及 端子與線圈輸出端子二施例中丄連接位置定義在線圈輸入 線圈輸出端子；一杂間。一貫施例中，連接位置較接近 備，更包含：一RF】：：中’電感式耦合之電漿蝕刻設 端子之間的匹配電路、纟連接於RF產生器與線圈輸入 子之間的可變電容。、'’同路，及一連接於接地與線圈輸出端 貫施樣態之一滁每^ / t _ 備，更包含一連拉^⑪$ ，電感式耦合之電漿蝕刻設 Γ以調;4::r至以:τ電 包含一可#雷究，％ ^ 只軛例中，震盪電 峰電壓。另一無# γ I丄 了控制諧波點上峰 包含-連接至金屬板的分壓器電上蝕亥“又備， 變電貫施例中，分壓器電路包含-電备，调1此可變電容以控制峰至 為：峰至峰電壓的電壓值隨著 二二二“圖 低。 百」义电奋的電容值增加而 禋貫施例
貫施樣態之 借，勹人 -A W … U 、《貧之電漿蝕刻設 方义已=玉至盍，此腔至盍裝設至金屬板與線圈的建構 工，精由絞鏈裝設’可開啟與關閉腔室蓋。當處於關閉
第9頁 534928 五、發明說明（5) :μ下I至蓋放置金屬板於貼近窗孔處，準備進行操 本發明提供之另一種實施樣態，係為第二類型之電感 ’耦口之電漿蝕刻設備，包含··一腔室；—窗孔，以密封 腔室頂部開口，&窗孔的内面露出於腔室内部；一金屬 板，作用為法拉第屏，配置於腔室頂部且隔開於窗孔’· 一 線圈二配置於腔室頂部且隔開於金屬才反。本設備亦包含一 ?制器’用以外部施加峰至峰電壓至金屬才反，此控制器包 έ -震盛電路、、-匹配電路、_射賴產生器，及一回饋 控制，用以是:視所施加的峰至峰電壓。 ^施樣態之一種實施例，可調整外部施 壓，俾能降低窗孔内面的濺鍍現象，實質上同時避二 侧設備，更包含：繞二例中，電感式輕合之電 人匕3 ·線圈輸入端子，以接收射頻RF汾 率，及-線圈輸出端子；—會純射頻KF功 飿j 3 —RF產生器、一連接於RF產4哭你綠 圈輸入端子之間的匹配電路網路，及一捲 Y 2、、、 輸出端子之間的可變電容。 連接於接地與線圈 貫施樣悲之一種實施例， 連接。一實施例中，t βi t屬板以、、、巴緣間隙壁與窗孔 腔室蓋’此二室蓋裳設至金屬板與線圈 絞鏈裝設，可開啟與關閉腔室莫。 冓方式，耩由 室蓋放置金屬板於貼近窗m _I田处於關閉狀態下，腔 处_孔處，阜備谁；4-仏 屬板與線®的建構方式，設於金 您衣又可開啟與關閉腔 534928 五、發明說明（6) 室蓋，關閉狀態時， 進行操作；開啟狀態 以目視檢查窗孔與修 根據本發明之另 電感式耦合之電漿蝕 的腔室；腔室頂部開 面與露出於腔室内部 金屬板放置於窗孔外 表面之隔開空間，並 位置位於線圈輸入端 俾能在貼近窗孔内面 為均勻入射離子能量 上同時避免姓刻副產 根據本發明之又 以電感式耦合之電漿 圓的腔室；腔室頂部 表面與露出於腔室内 一金屬板放置於窗孔 側表面之隔開空間； 板’俾能在貼近窗孔 形成為均勻入射離子 實質上同時避免I虫刻 本發明之設備與 本發明之設備與方法 腔室蓋放 下，腔室 理腔室。 置金屬板於窗孔近處，準備 盖放置金屬板运離窗孔，用 一種實施樣態， 刻設備最佳化操 口裝設一窗孔， 提供第一種方法予以 的内面； 侧表面上 電性連接 子與輸出 產生實質 ，以降低 物沉積在 另一種實 餘刻設備 開口裝設 部的内面 外侧表面 施加一可 内面產生厶h 曰月匕S，以 副產物沉 方法提供 可均勻地 一線圈 ，並放 至線圈 端子間 上均勻 窗孔内 窗孔内 施樣態 最佳化 一窗孔 ;一線 上，並 控制的 實質上 降低窗 積在窗 許多優 避免電 作：提供 此窗孔具 放置於窗 置於線圈 上的連接 ，選擇最 入射離子 面的濺鍍 表面。 ，提供第 操作：提 ，此窗孔 圈放置於 放置於線 峰至峰電 均勻入射 孔内面的 孔内表面 勢，值得 感式耦合 一蝕刻晶圓 有一外側表 孔上方 ；_ 與窗孔外侧 位置；連接 佳連接位置 能量，形成 現象，實質 二種方法予 供一蝕刻晶 具有一外侧 窗孔上方； 圈與窗孔外 壓至金屬 離子能量， 濺鍍現象， 〇 注意的是， 之電漿I虫刻 五、發明說明（7) 系統中，導電 (如TCP窗孔） 料’例如釕， 行數片晶圓的 室内壁。又， 耦合之電漿蝕 濺鍍現象，藉 程環境，此方 吾人應理 範例與解說之 明不限於前述 性反應產物，例如氧化 的内®。&θ釕，沉積於腔室上壁 1電二二V 近曰發展的裝置材 /、寬漿I虫刻製程的產能 雷將砧方丨剎i Μ 此*曰加，因為不需在進 本發明之設備盘方法ίΐ;吊製程而清理腔 Μ V ν、万套亦可均勻地避免電感式 刻糸統中，腔室上壁（士 " 由防止粒子產生盘非=cp"孔）内面的 4 〃、非要化學物種的引進製 式了 Θ加製程條件的再現性。 :到，前述一般性敘述與下段詳細說明僅為 用，在不脫離下列專利申請之範嘴内，本發 0 【較佳實施例之詳細說明】 本發明數個實施例將參照附圖加以詳細說明，圖 1 A - 1 c已於習知技術之描述一段說明之。
圖2A為根據本發明一個實施例所示電感式耦合之電漿 蝕刻設備的簡化概略剖視圖。如圖2A所示，半導體晶圓】1 固定在配置於腔室1〇〇的夾頭19之上，腔室由機體的内壁 所界定，半導體晶圓接近機體較低内壁；線圈丨丨7以絕緣 材料製成之間隙壁1 3支撐於腔室丨〇 〇的TCP窗孔丨〇上方； TCP窗孔1 〇最好是由石英所製成，然而，其他材料，例如 氧化鋁（A1 203 )、氮化矽（Si3N4 )、氮化鋁（A1N )、 碳化矽（SiC )，及矽（Si )等，也可被使用，TCP窗孔1〇 的主要角色是提供腔室1 〇 〇作為真空密封之用。一實施例
534928 五、發明說明（8) 中，TCP窗孔10與晶圓1 1的分隔距離約2-8英吋，最好是在 4-5英吋之間。操作過程中，反應氣體經由氣體引進埠 (圖中未示）引進於腔室1 〇 〇中，高頻功率由電源供應器 (圖中未示）施加於線圈11 7，射頻RF電流通過線圈1 1 7 後’感應生成電磁流進入腔室1 〇 〇，電磁流激發反應氣體 而形成電漿。 電漿含有多種類的自由基與正負離子，這些粒子形成 化學反應以姓刻晶圓1丨或晶圓上已沉積之絕緣薄膜。蝕刻 過程中，線圈1 1 7的作用相當於變壓器的第一線圈，而腔 室1 0 0中電滎的作用相當於變壓器的第二線圈，若蝕刻製 程產生之反應產物聚揮發性，則經由排氣埠丨5排出。 — 金屬板2 1 7，其作用為法拉第屏，設置於線圈1 1 7與腔 f 1 〇〇+之間，為容易參照，金屬板2 1 7於本文亦指為「法拉 第屏敝板」。一實施例中，金屬板2丨7放置於線圈丨丨7與 γρ ®孔ίο之間，與其隔開，且實質上平行於Tcp窗孔，金 = 217的厚度〜最好是介於2〇um_l〇mm之間，而5〇⑽—5㈣間 捲ΐ 2 0 7常kt /施例中，金屬板2 1 7的厚度接近1 · 5 mm。連 ¥i % &接巫屬板2 1 7至線圈11 7上預先決定的位 為均勺肤能^ f她加於金屬板21 7的平面内射頻RF電壓 下因；屬板⑴的平面内射顯電壓 «，因此反應ί:: 布地加入TCP窗孔10附近的 使TCP窗孔1 〇上'^ 、'儿積與錢鑛反應均句地發生，俾能 質上消除之。/王之反應產物聚積現象不會發生或實
534928 五、發明說明（9) 一實施例中，連接器207電性連接金屬板217至線圈 1 7上某位置，俾能使適當的峰至峰電壓施加於金屬板 ^。藉由均勻施加峰至峰電壓於金屬板上，電漿中的加 離子均勻地轟擊電感式耗合之電裝钱刻設備的真空腔 f ’以避免反應產物沉積於其上。一實施例中，電感式耦 a之電漿蝕刻設備為蘭姆研究公司（Um Corpaation 〇f Fremont，Calif〇rnia)所生產之商用 940 0PTX，f t中的加速離子均勻地轟擊丁cp窗孔的 二、工=壁，以避免反應產物沉積於其上。另一實施例中， 連接器2 0 7電性連接金屬板至阻抗匹配盒所延伸出的導 再連接至線圈上。 根據本發明一個實施例，圖2B與2(：說 之電聚亀備所獲得均句的窗孔繼象。口 不，經由連接器2〇7施加適當峰至峰電壓於金屬板217上， 以產生腔室100内均勻橫過金屬板217表面的磁 殊製程時，該連接器20 7也可連接至線圈117上最佳位=特 1亥：勾磁場在腔室100中依次感應生成均勾的電磁流，此 用9於反應氣體而產生電漿。因為該感應電流均 板7表面’入射離子轟擊TCP窗孔10表面10a 的此S也疋均勻的，如圖2C所示。 圖3為根據本發明一個實施例所示之法拉 的金屬板與其固定元件的分解透視圖。如圖3:;= if二固13接於安裝框架2〇1底部，該安裝框架頂部設有安裝 間隙土 3，以螺釘2〇5扣接之。安裝框架2〇1、安裝間隙壁
苐14頁 534928 五、發明說明（10) 13與：釘2立05可由任意適合之絕緣材料組成。 任思適合之絕緣材料組成之外環】、内環Μ 3盥中 二固接於安裝框架2〇1上，以螺釘219扣接之。； 環刻設備的操作過程中，外環211、内 狀Μ 9 1二員廑21 5保有金屬板21 7的形狀。複數個放射 金屬板217上，放射狀狹縫221橫向延伸 a至認二圖4)’以阻止電流產生之内部感應功率 丨· 為必要，因為金屬板217上的電流 象k 、、’ 7茶見圖2A與圖4)與腔室100的屏蔽現 繼失續參照圖3 ’連接器2G7電性連接金屬板217 1Π(參見圖2A與圖4) ’卩兩金屬螺針2〇9形成連接：f 金屬螺釘連接金屬板217與連接器2 0 7，另一金 線圈11 7與連接器2 〇 7。 ”、’連接 圖4為根據本發明一個實施例所示之線圈與其固6 _ 件的分解透視圖。如圖4所示，安裝框架201與y'門< a 13設置於金屬板217與線圈117之間，十字形線圈板 30 5的四端由支撐彈簧蓋3〇1與金屬螺釘3〇3所固定，'^以保 有線圈11 7的形狀。如圖4所示線圈丨i 7具有三圈，線圈丨^ 必須至少有一圈，其適宜圈數可由應用需求而定。 以上結合圖3說明，連接器20 7電性連接金屬板217至 線圈117，如圖4所示，一υ形間隙壁30 9安置線圈安装板 30 5、線圈117與金屬板217，該U形間隙壁30 9以金屬螺針 3 0 7連接至線圈1 1 7 ;金屬螺釘2 0 9經由U形間隙壁3 〇 9電性
第15頁 534928 五、發明說明（11) 連接連接器2 0 7至線圈11 7 ;及另一金屬螺釘2 〇 9電性連接 連接器207至金屬板217(參見圖3)。如圖4所示，線圈 11 7設成為線圈輸入端子丨丨7a與線圈輸出端子〗丨几皆適當 接近於線圈11 7的中心位置。尤其，線圈丨丨7包含線圈端 1與線圈輸出端子1171)，線圈延伸段n7a —2連接線圈 端117a-1與線圈延伸段117a — 4的延伸端U7a — 3，線圈輸入 端子117a即位於線圈延伸段117a — 4的另一端。精於本項技 術之人士將清楚，圖4所示線圈構造可以改變為不需將線 圈輸入端子與線圈輸出端子皆適當接近於線圈1 1 7的中2 位置。 的夢=5查為#釘蝕刻設備中，決定法拉第屏蔽板連接至線圈 U連接位置的測試用設備與連接位置之簡化示 = aVV/?RF產生器40 0、匹酉己電路網路402與菜 H 〃 圈117的線圈輸入端子117a ;接地可變電 測試時，金屬板217 線圈輸出端子im。 412h、p丨丨旦娩接位置為A、B、C，分別以VI探針412a與 連線：輸出端子im上，每- 217 ^ ^ ^ ^ # ^ A't r 1 n?12c ^ 與4以皆為電容式探412a、 一金屬二= % ^ ^H7b ^ 嗶至峰電壓測1值與TCP功率的關係圖， 第16頁 534928 五、發明說明（12) 圖中的連接位置A、B、Γ 4面r 一 " 接位置Α (接近線圈輪出二：所匕。⑹圖6Α所示，對於連 …遺著TCP功率增加心著降：：對3 至峰 泛，金屬板2Π的峰至峰電 、 置B與c而 圖6B所示，對於連接位 1 "力率增加而略增。如
⑽的峰至峰電壓隨著κρ功率=輸入端子 所示，對於連接位置Α而十 曰 "’、者曰加。如圖6C =著TCP功率增加而：減' = = :力嶋端子117b的峰至峰電壓隨著TCP功率增二著 +王巧电&為b 7 6伙特，測試過裎中办 維持清潔狀態，但有過量濺鍍發生，#製程：> 雖 ::英窗，將石英窗置換為拋光式窗孔即可：：：門j毀 =位置B在TCP功率8〇。瓦特時，峰：J; 、壬後 TCP囪孔並沒有I虫刻副產物沉_ ^C；TCP ,,300 ,,, , 窗孔上右測试過程中，數片晶圓經過舒蝕刻製程後，TCP 前过、|丨1^、許蝕刻副產物沉積。因此，對於釕蝕刻製程， 刖述測试結果證明連接位置6優於連接位置A與C。 u拉第屏蔽板相當適合單一步驟韻刻方法， 頻=特定姓刻方法做最佳化射頻㈣至峰電壓與射 獅匹配 '然而’許多蚀刻方法’包含多重餘刻步 第17頁 534928 五、發明說明（13) 如：突破步驟、本體蝕刻步驟與過度蝕刻步驟，盆 RF功率、氣壓與氣體組成可實質上不同。因此，’ ；；、中^頻 蔽板上（例如連接位置）對於某既定蝕刻步驟的^ ^ ^屏 峰電壓的設定值，對於其他蝕刻步驟未必是最^ 至 因為姓刻腔室的阻抗值隨不同蝕刻步驟而改變^ $敕又’ 滿足不同阻抗值也很困難。對於包含多重敍刻步二= 方法而言，每一個別步驟的最佳化可藉由選擇正碹=刻 點’以實質上減少石英窗上的沉積’舉例來說，此 可以類似前述參照圖5選擇連接位置B的方十 取佳化 :中:接點例 25關、80_、14〇關。當然，精於本項技術之人士 Γ根=一特定材料的方法與匹配網路組件的：合方 式’這些連接位置將可以做修正。 口石 將J7A i根據本發明一個實施例所示之電感式耦合之電 4=壓測量值之簡化示意，。二 接地可變的輸入端子117a; 717、έ拉電401連接至線圈117的輸出端子117b ;金屬板 Γ電容 與屏蔽盒406，該屏蔽盒定義-包含可 ^409 ^ ^ € ^4〇8 ^ 1 變電容冓& 可糟由调整震盪電路内可 示控制金屬板217的峰至峰電麼，如啊 峰至峰電壓的極大值位於諧波點上。 圖8A為根據本發明一個實施例所示之電感式耦合之電 第18頁 534928 五、發明說明（14) 漿餘刻設備，包含以分壓琴雷 峰至峰電壓測量值之簡化；意：外：控制法拉第屏蔽” 400與匹配電路網路4〇2連接& γ圖8A所不，RF產生斋 接地可變電容4。i連接至線圈1 二的輸人端子1 2 "經由分壓器電路4 i 6連接圈至=?出端子11 7 b ;金屬板
^ 6a I，^ t t ^4t6b , V；V ^ I 置於線圈117與金屬板之間，及 耦口電谷416a ,又 板與接地之間。以此構造可7由 雷交你罢w以止丨人® 了精由调整分壓器電路的可變 電谷位置以控制金屬板217的峰至峰電壓。， 峰至峰電壓正比於分壓器電路的除值比率。w不’ 一方面，如圖7 A、8 A所示以外部押制 峰至峰電壓的構造為期望方# “ ：的 優勢；另-方®，這此"構、“。;J有間化與低成本的 去旦丁 mr?A 二卜邛構k部可能影響TCP匹配，此 ^置下，圖7A的構造影響TCP匹配的程度較陳的構造 電將rr:據本發明另一個實施例所示之電感式轉合之 ΐ:Γ::，以不同頻率獨立驅動法拉第屏蔽板之簡化 不思圖。如圖9 Α所示，RF產峰哭4 η η你ΓΤΓ 1 1匕 # $ H η 7 ^ 產生郎400轉匹配電路網路402連 端子117a;接地可變電容仙連接至後 圈117的輸出端子117b ;金屬板m連至線 器45 0於連接點462，兮氺如筮屏朴拉弟屏敝驅動 ^ ,, 5, _ ^ 以法拉弟屏敝驅動器45 0本質上為_ ^ 不^㈣率設^下所施加的峰至峰電 i及不依賴線圈11 7的匹配電路下，以高速旋轉 式達到最佳化表現。因本實施例中線圈與金屬板^間並無 第19頁 534928
上接勺，人故該」清形為真。如圖^所示，法拉第屏蔽驅動器 n H =匹配電路452、包含電感454與可變電容456的 13· 56MHz震盪線路、RF產生器458，及峰至 路460。 干包/土口爾i 操作過程中，由接地的射頻評產生器458產生射頻評 功率，施加於金屬板217上，該射頻心功率在5〇KHz至 - 50MHz範圍内是較佳的，最好在1〇〇KHzs13 56mHz範圍 内’ 一實施例巾，射㈣功率約2MHz ;連接至金屬板217 的13·56ΜΗζ震盪線路，作用為使金屬板「接地」，換言 之，射頻RF產生器4〇〇施加於金屬板217的射頻RF功率造成⑩ =干擾，由13· 5 6MHz震盪線路將之隔絕在法拉第屏蔽驅動 峰至峰電壓回饋迴路46〇最好是設置於μ產生器Ms」 後，用以比較外部峰至峰電壓值。基於此比較，可1調整肩 頻RF產生器458俾使法拉第屏蔽板有最佳化峰至峰電壓。
車乂佳貫施例中，監視所施加峰至峰電壓可由電腦控制专 所L制，5亥電月自控制台可由顯示本文、圖形使用介面 (⑶IJ)或列印方式，提供使用者統計操作數據。基於此 統計資料，操作者可更進一步調整以達成最佳化性能，e 而減少腔室内壁，如TCP窗孔内面的反應副產物的沉積。 因此，以圖9A所示構造，可藉由調整施加於金屬板上的^ 頻射頻RF功率，控制金屬板217的峰至峰電壓。如圖9B所 示峰至峰電壓卩边著低頻RF功率增加而增加，因此，本j 靶例說明，不需要加入固定連接點於線圈丨丨7上，亦可控
534928 發明說明（16) 制金屬板2 1 7的峰至峰電壓 圖1 0為習知電感式耦合 屏蔽板之本發明之電感式輕 率與已蝕刻製程晶圓數目的 感式麵合之電漿姓刻設備中 程之後降低約5 〇 % ，相對下 圈之本發明所示之電感式孝馬 片晶圓製程之後的釕I虫刻速 同，因此，本發明之法拉第 的釕钱刻速率。 之電漿蝕刻設備與具有法拉第 合電漿I虫刻設備中’ ί了钱刻速 關係圖。如圖1 0所不，習知電 ，釕蝕刻速率在1 5 0片晶圓製 ’具有法拉第屏蔽板連接至線 合之電漿蝕刻設備中，在1 5 0 率實質上仍與最初银刻率相 屏蔽板提供一高度製程再現性
本發明亦提供一種 電浆的腔室 與線圈相接 及產生於腔 其間，該狹 述。於電感 ’位於金屬 賤鍍反應實 會累積至足 於金屬板與 以控制產生 '金屬板不 率的線圈， 個狹縫形成 觸，如上所 I虫刻製程中 產物沉積與 室内壁上不 施例中，位 如TCP窗孔{ 内壁表 觸下， 室的電 縫橫向 式耗合 板與電 質上為 以停止 電漿之 耦合之電 面狀態的 設置於一 漿之間， 延伸至線 之電漿蝕 漿之間的 均勻，俾 電漿蝕刻 間的内壁 漿蝕刻 方法。 接收南 該金屬 圈並與 刻設備 腔室内 能使反 製程之 為腔室 設備中，用 本方法中， 頻（RF )功 板具有複數 其電性接 中進行電漿 壁上的反應 應產物在腔 總量 實
的上壁，例 本發明進一步提供 操作方法，這些方法中、· ^式耦合之電漿蝕刻設備的最佳 孔裝設於腔室頂部開口严提：：腔室用以蝕刻晶圓；-窗 ^ _孔具有外侧表面與露出於
第21頁 五、發明說明（17) 腔室内部的内 於窗孔外表面 間，且與之分 至線圈上的連 輸出端子之間 產生實質上均 量形成為降低 刻副產物沉積 金屬板上施加 内壁處實質上 入射離子能量 同時避免蝕刻 本發明之 展的裝置材料 產生非揮發性 本項技術之人 備也可使用於 程。金屬與多 實現窗孔内壁 晶圓數（MWBC 精於本項 法精確控制峰 反應平衡的結 子與污染的問 ，面；一線圈放置於窗孔上，一金屬板放置 ，此金屬板放置於線圈與窗孔外表面之 :::據第-個最佳化方法，將金屬板連接 置，該連接位置位於線圈的輸入 ;並選擇最佳位置，俾能在貼近窗孔内：處 =離子能*’該實質上均句入射離子能 壁的濺鍍現象，巾實質上同時避免蝕 =匈孔内壁上。依據第二個最佳化方法， 均：控制的峰至峰電壓’以產生在貼近窗孔 形U射離子能量’同樣地，該實質上均勻 _^為降低窗孔内壁的濺鍍 副產物沉積於窗孔内壁上。 員貝上 電f式耦合之電漿蝕刻設備相當適合近曰發 心ί w釕等）的電漿蝕刻製程’該製程將 :將的反應產物（例如氧化釕），精於 輕準二本^明之電感式耦合之電漿蝕刻設 ^放Μ二，例如金屬、多晶矽的電漿蝕刻製 々^水蝕刻製程中，調整峰至峰電壓以 )且窗最孔少：严積’以此方式’平均清洗 二 Ρ固孔的哥命將可改善。 Ϊ Ϊ Ϊ ί t I清楚以本發明提供之設備與方 要，所造成TCP窗孔上丨賤鍍與沉積 韻、4 ^ ί多其他優勢，包含··降低關於粒 、 J *摩控制（藉由電漿與TCP窗孔控 Φ
第22頁 534928
制li刻側壁的沉積）、蝕刻選擇性控制，及選擇性餘刻副 產物 >儿積。在選擇性餘刻副產物沉積的情況下，可由巧整 峰至峰電壓達成，使得具有特定黏滯係數與濺擊產額°的材 料可被留置T C P窗孔上以控制钱刻現象，使得γ c p窗孔表面 維持在相對恆定溫度下。 & 總結上述，本發明提供 與方法，使電感式麵合電漿 本發明已以數個較佳實施例 可由本發明之說明書與採行 例，例如，法拉第屏蔽板連 中所述範例的位置，而使某 述實施例與較佳特點應該被 疇以下列附加的專利申請範 一種電感式輕合電漿餘刻設備 餘刻設備的操作方式最佳化。 說明之，精於本項技術之人士 方式清楚本發明的其他實施 接至線圈的位置可能不同於文 特定餘刻製程最佳化。以上所 視為範例性說明，本發明的範 圍與其相等項所定義之。
第23頁 534928 圖式簡單說明 以說明本發明的實施例 附圖併入構成部分說g月t 並連同本文解釋本發明的；g胃 圖1Α為習知電感式輕人 視圖。 °之電漿钱刻設備的簡化概略剖 圖1 Β為說明圖1 Α所示Φ成、 TCP窗孔上固有的不均勻性、感式耦合之電漿蝕刻設備的 圖。 〉几積與濺鍍現象的簡化示意 圖1C為圖1A所示電感斗、士 峰至峰電壓與線圈長度的以之電漿蝕刻設備之線圈的 圖2 A為根據本發明一 ^ ° 漿㈣設備的簡化概略剖：；知例所示之電感式輕合之電 圖2 Β為根據本發明一摘♦ 一 襞蝕刻設備，說明電赞產^二^；例所示之電感式耦合之電 ，為根據本發明= :化概略剖視圖。 漿蝕刻設備，說明里所π κ例所不之電感式耦合之電 略剖視圖。 料勾性窗孔錢現象的簡化概 的金本明；個實施例所示之作用為法拉第屏 萄板/、具固疋凡件的分解透視圖。 π ^為根據本發明一個實施例所示之線圈與复目定开 件的分解透視圖。 固/、>、固疋兀 的最Γ連為接釕位？：備中，決定法拉第屏蔽板連接至線圈 圖6A fiP X*的測試用設備與連接位置之簡化示意圖。 、峰至峰電壓測量值與TCP功率的關係圖，圖中
第24頁 534928 圖式簡單說明 的連接位置A、B、C如圖5所示。 圖7A為根據本發明一個實施例所示之電感式耦 水蝕刻設備’包含以震盪電路外 1 至峰電麼測量值之簡化示意目。卜則法拉弟屏蔽板的峰 至漆Γ「Β為ϊ7Α所示之電感式耦合之電漿蝕刻設備*，峰 至峰電壓測量值與可變電容位置的關係圖。 ^ 圖8 Α為根據本發明一個會# Α ^ 一 裝餘刻設備，&含以：壓=電感式轉合之電 峰至峰電壓測量值之簡化；=外部控制法拉第屏蔽板的 =為，所示之電感式轉合電漿 至峰電壓測量值與可變電容位置的關係圖。 峄 據本發明另一個實施例所示之 钱刻s又備，以不同頻率驅動法拉W蔽板之簡化示意 圖9B為圖9A所示之電感式—人 至峰，，與低頻射頻刻設備中 屏蔽板之本發明：ΐ i ί二口：刻設備與具有法拉第 率與已蝕刻製程晶圓數目的蝕刻設備中，釘蝕創速 【圖式之符號說明】 1 0〜窗孔 10a〜窗孔内面 11〜晶圓
534928 圖式簡單說明 1 3〜安裝間隙壁 1 5〜排氣埠 1 7，11 7〜線圈 17a，117a〜線圈輸入端子 17b，117b〜線圈輸出端子 1 9〜夾頭 2 0，1 0 0〜腔室 2 2〜駐波節點 2 4〜駐波 2 4 a / 2 4 b〜駐波振幅極大值 11 7 a -1〜線圈端 117a-2〜線圈延伸段 117a-3〜線圈延伸段的延伸端 117a-4〜線圈延伸段 2 0 1〜安裝框架 2 0 5，2 1 9〜絕緣性螺釘 2 0 9，3 0 3，3 0 7〜金屬螺釘 20 7〜連接器 2 11〜安裝外環 2 1 3〜安裝内環 2 1 5〜安裝中心圓盤 2 1 7〜金屬板 2 2 1〜金屬板狹缝 3 (H〜彈簧蓋
第26頁 534928 圖式簡單說明 3 0 5〜十字形線圈安裝板 3 0 9〜U形間隙壁 400，458〜射頻RF產生器 401 ， 408 ， 416b ， 456〜可變電容 4 0 2〜匹配電路網路 4 0 6〜屏蔽盒 409 ， 454〜電感 412a-c〜VI探針 4 1 6〜分壓器電路 416a〜分壓器電路内耦合電容 4 5 0〜法拉第屏蔽驅動器 4 5 2〜法拉第屏蔽驅動器内匹配電路 4 6 0〜法拉第屏蔽驅動器内回饋迴路 4 6 2〜法拉第屏蔽驅動器與金屬板之連接點
第27頁

Claims (1)

  1. 534928 六、申請專利範圍 L __ ___ 1. 一種電感式|馬合之電漿餘刻設備’包含·· 一腔室； 一窗孔，用以密封該腔室上開口 ，該窗孔具有一露出 於腔室内部的内表面； 一金屬板’配置於窗孔上方且與其隔開；及 一線圈’配置於金屬板上方且與其隔開，此線圈於一 連接位置電連接於金屬板，此連接位置設定成可於金屬板 上產生一峰至峰電壓，使窗孔内表面的濺鍍現象之降低達 於最佳化，且實質上同時避免蝕刻副產物沉積於窗孔内表 面。 2 ·如申請專利範圍第1項之電感式耦合之電漿蝕刻設備， 其中該線圈更包含： 一線圈輸入端子，用以接受射頻評功率；及 一線圈輸出端子，在線圈輸入端子與線圈輸出 間設有連接位置。 3並中如月拉專利範圍第2項之電感式趣合之電漿颠刻設備， 接位置較接近線圈輸出端子。 更包含··明專利靶圍第2項之電感式耦合之電漿蝕刻設備， —射頻RF產生器； 〜匹配電路網 扣與線圈輪入 以匹配電路網路連接於射頻RF產生 之間7可變電容’該可 __ ㈣卞之間；及 、交電谷連接於接地與線圈輸出端子 第28頁 534928 六、申請專利範圍 5 ·如申請專利範圍第】 更包含·· 、 電感式輕合之電漿餘刻設備， 一震盪電路，逑接 -步調整金屬板上的；ίί屬板’控制該震I電路以更進 双上的峰至峰電壓。 •如申睛專利範圍第5頊之^> # ，、士 其中該震盈電路包含術之電漿餘刻設備， 諧和點上的峰至峰電壓y ‘交電谷，調整該可變電容以控制 7更包如含申請專利範圍第’項之電感編之電漿钱刻設備， 更谁一ίί:電路，連接至金屬&，控制該分壓界電路以 更進一步調整金屬板上的峰至峰電壓。 土时电路 制峰“ 電容，調整該可變電容以控 增加而降低。 係圖為岭至峰電壓隨著可變電容值的 9J： 如/ β專利輕1圍第1項之電感式耦合之電漿钱刻設備， 其中該腔室更包含： “又物 <1 —^ ^盍，该腔室蓋裝設至金屬板與線圈的建構方 式，猎由絞鏈裝設，可開啟與關閉腔室蓋。 10.如申請專利範圍第9項之電感式耦合之電漿蝕 Ϊ供ΐ /中關閉狀態下的腔室蓋放置金屬板於貼近窗孔處’ 率備進行操作。 11 _ 一種電感式耦合之電漿蝕刻設備，包含： 一腔室； 1 第29頁 /、、申請專利範圍 ___ 於腔室内部的：：：封5亥腔室上開口，該窗孔具有-露出 —金屬板，配置於窗孔上方且 一線圈，配置於今屬祐μ 士 、& ’ 一批細哭、|於至屬板上方且與其隔開；及 ^ ^ ’用以外部施加一峰黾硌雷颅认人阳 ;控制器包含，電路、一…：電金屬板上， 為，及一回饋控制，用以辦配电路、一射頻Μ產生 12·如 」用以^視所施加的峰至峰電壓。 備，其Κί :圍第11項之電感式叙合之電聚㈣設 面的幾鑛現象，俾能降低窗孔内表 表面。 、、冋守避免蝕刻副產物沉積在窗孔内 1 3 如申清專利範圍第1 2項之電减式耦人夕φ將 傷，其中該線圈更包含·· 4③式麵口之電襞姓刻設 二Ϊ圈輸人端子，用以接受射頻RF功率；及 j ^ 線圈輸出端子。 備，更包^專利範圍第1 3項之電感式麵合之電襞钱刻設 二射頻RF產生器； ^ 匹酉己電路维I牧 扣輿線圈輪入端子 該匹配電路網路連接於射頻RF產生 〜可變電容，，間；及 之間。 谷，該可變電容連接於接地與線圈輸出端子 1 5 · 如申兮 傷，其中言i ^ H，第13項之電感式輕合之電聚姓刻設 -反藉由絕緣性間隙壁與窗孔連接。 第30頁 534928 /、、申請專利範圍 | 0 備，範圍第11項之電感式柄合之電聚餘刻設 /、τ該腔室更包含·· .至益’該腔室蓋裝設至金屬板與線圈的建構方 ^，猎由絞鏈裝設，構卞 J. ί!請專利範圍第16項之電感式耦合之電漿蝕刻設 備，，、中關閉狀態下的腔室蓋將金屬板置於贴 準備進行操作。 ^ 18·如申請專利範圍第1 6項之電感式耦合之電漿蝕刻設 備，其中開啟狀態下的腔室蓋放置金屬板遠離窗孔，用以 目視檢查窗孔與修理腔室。 19· 一種電感式麵合之電漿蝕刻設備最佳化操作的方法， 包含： 提供一腔室，用以韻刻晶圓； 裝設一窗孔至該腔室上開口’該窗孔具有一外表面與 露出於腔室内部的内表面； 置放一線圈於窗孔上方； 置放一金屬板於窗孔外表面上方，該金屬板位於線圈 與窗孔外表面之間且與其隔開；及 連接該金屬板至該線圈的一連接位置，該連接位置位 於線圈輸入端子與線圈輸出端子之間，且經最佳化選擇俾 能產生/實質上均勻的入射離子能量於貼近窗孔内表面， 該實質上均勻的入射離子能量設置目的為降低窗孔内表面 的濺鍍現象，實質上同吋避免蝕刻副產物沉積在窗孔内表 面0 第31頁 534928 六、申請專利範圍 2 0. 一種電感式搞合之電漿餘刻設備最佳化操作的方法， 包含： 提供一腔室，用以蝕刻晶圓； 裝設一窗孔至該腔室上開口，該窗孔具有一外表面與 露出於腔室内部的内表面； 置放一線圈於窗孔上方； 置放一金屬板於窗孔外表面上方，該金屬板位於線圈 與窗孔外表面之間且與其隔開；及 施加一經控制的峰至峰電壓至金屬板俾能產生一實質 上均勻的入射離子能量於貼近窗孔内表面，該實質上均勻 的入射離子能量設置目的為降低窗孔内表面的濺鍍現象， 實質上同時避免蝕刻副產物沉積在窗孔内表面。
    第32頁
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