TWI280621B - Gas diffusion plate for use in ICP etcher - Google Patents
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Description
1280621 五、發明說明α) "一~— 一、【發明所屬之技術領域】 元件的裝置，更明確 供應到一 I C Ρ钱刻裝 本發明係關於一種用來形成半 的說，係關於—種可使製程氣體均勻的 置中之氣體擴散板。 二、【先前技術】 路f it t ::件’如大型積體電路（Ls "、記憶體積體電 兹ϋΐ 他的邏輯元件，通常藉著反覆的沉積與钱刻$
w. u ^ ·果在餘刻波置中，一種高密度電漿（HDP ensity Plasma )被用來蝕刻半導體元件，舉例來 :兄’如Icp蝕刻裝置。在蝕刻裝置中，如丨cp蝕刻裝置，施 2程氣體的方法分為兩種：邊緣注入型與蓮蓬頭型。 ^ 圖1為依據習知技術之邊緣注入型丨cp蝕刻裝置的概 圖。 在如圖1所示之邊緣注入型ICP蝕刻裝置中，ICP天線12〔 配置於由陶瓷所構成的反應室頂蓋丨丨2之上。雖然反應室頂 盍11 2在圖1中為板狀，但其亦可為半球型。一連接到射頻 (RF，Radio Frequency)電源供應器150之夾頭支架16〇配 置於反應室1 0 0底部。夾頭支架1 6 0做為ICP蝕刻裝置中的陰 極。一靜電夾頭（ESC，ElectrostaticChuck) 140 配置於v 夾頭支架160上，如此在製程中，半導體晶圓（未顯示）藉 著靜電力固定於靜電夾頭140上。同時，製程氣體由反應室 側壁11 0上之邊緣注入器130注入反應室100中。邊緣注入器 1 3 〇連接到設置於反應室侧壁11 0中的氣體供應路徑（未顯示
第6頁 1280621 五、發明說明（2) )，如此製程氣體通過氣體供應路徑由邊緣注入器13〇注 入。 .在如上所述之邊緣注入型1盯蝕刻裝置中’在反應室頂 盖112與靜電夾頭丨40之間有足夠寬的空間，使得壓力在小來 1〇宅托耳（ιηΤ )之下仍可得到良好的蝕刻製程均勻性。缺 而，在最近的蝕刻製程中，尤其是蝕刻氧化層的製程中‘、，、、為 了要控制蝕刻氣體的解離過程，反應室頂蓋112與靜電 1 40之間的空間變得越來越小。 如果如圖1所示之邊緣注入型icp蝕刻裝置其反應室莫 112與靜電夾頭140之間的空間變得更小，所施加的製程氣磨 在製程中便很難到達半導體晶圓支中央部分，而且大部分 施加的製程氣體將會透過一連接到抽氣裝置（未顯示） 虱孔（未顯示）而排出。為了要改善這些缺點，蓮蓬 ICP蝕刻裝置被廣泛的使用。 土 圖2為依據習知技術之蓮蓬頭型lcp蝕刻裝置的概略 所有附圖中相同的符號代表相同或相似的元件。 ° 在如圖2所示之蓮蓬頭型ICP蝕刻裝置中，lcp天線12 置於由陶兗所構成的反應室頂蓋112之上。雖然反應室 / 112在圖2中為板狀，但其亦可為半球型。—連接到射 π 供應器150之夾頭支架16〇配置於反應室1〇〇底部。夾頭加原 160做為ICP飯刻裝置中的陰極。一靜電失頭14〇配置於木 支架1 6 0上，如此在製程中，半導體晶圓（未顯示）藉= 電力固定於靜電夾頭140上。一蓮蓬頭132配置於反廡"/ 112。 〜至了貝蓋
$ 7頁 1280621 五、發明說明（3) 不像圖1所示之邊緣注入型I CP蝕刻裝置，圖2之蓮蓬頭 型ICP蝕刻裝置透過該蓮蓬頭132供應製程氣體至反應室1〇〇 中。蓮蓬頭1 3 2位於半導體晶圓（未顧示）中央部分之正上 方，而且其中具有複數個氣體注入孔（未顯示），如此製程 氣體透過該氣體注入孔而由蓮蓬頭1 3 2注入。 近來，半導乘晶圓增大至直徑約〖為3 0〇 _，具反應室頂 蓋11 2與靜電夾頭1 40之間的空間％變得越來越小。因此，雖 然上述之蓮魏頭型ICP蝕刻裝置用來使製程氣體到達半導體 晶圓的中央部分，但因為夢蓬頭丨32之氣體注入孔視氣體注 入孔之配置處而提供不同氣體壓力， 刻 難達到良好的均句性。也就是蓮蓬頭132之氣體注入]孔各之知很 間’氣體的量與氣體注入速度會有所不同。 三、【發明内容】 板，ϊί太t發明ί一種可用在1㈣刻裝置令的氣體擴散 點所ϋ r i可以克服一或多個起因於習知技術之限制 點所引起的問題。 ^ ^ 本务明的一個優點為提供一種可達 氣體擴散板，♦使姐p㈣裝置中反良均勻性白 之間的空間报小與半導體晶圓之直徑报大時。 電夾頭
個本餐明的優點為提供一種可使供廡裔辦a 士 壓力之氣體擴散板，以在丨# $吏供應虱體具有相I 勻性。 在刻裝置中達到良好之製程均 其他本發明之特徵盥優 竹做，、彳炎點將會在接下來的描述中提出
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五、發明說明（4) 藉著下述說明本發明將可f ' 明而學習。本發明之元件與其優萨：：可f由實行本發 請專利範圍及：圖所指出之結構說明與申 為了達到這些優點與關於太 /、又于 說明性’本發明的原則提件了一^ 二的’做為例示性與 程氣體至ICP姓刻裝置之反 /、體擴散板’ &可供應製 多孔板，該多孔板具有u:;开合：複數小球而… 多孔板之上表面上的氣流=數：形ί於該 複數個進氣孔且其侧邊#分且#…叙刀政板，、底部具有 W您口卜刀具有複數個進 散板圍繞在該多孔板之底部與侧邊部分。 …、' 乃 根據本發明，該複數^純么始 r么一古八工# _n、球為陶瓷小球或工程用塑膠小球 (為一冋刀子材料）。該複數個進氣孔 分散板的底部。該複數個進氧ig、苜士刀月 I乱-播，ν描& e制， 通運相對應於該複數個氣流溝 ，，乂便於將1程乳體透過多孔板引人反應室中。數小 ^之直^圍約從〇· 5到5mm。特❸也，該複數小球之直徑約 二mm。乂有利的，該複數小球在其被擠壓與緊密接合之 則其表面含有黏著劑。較有利的，該複數個氣流溝槽具有 一對稱放射的形狀。 在另一個實施方式中，本發明提供了一種可供應製程氣 體，一ICP蝕刻裝置之反應室中的氣體擴散板之製造方法。 孩氣體擴散板之製造方法包含：準備複數個小球；藉由擠壓 並緊密接合該複數小球而形成一多孔板，該多孔板县有一圓 幵y平面之开》狀，形成複數個氣流溝槽於該多孔板之上表面
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上；形成一底=具有複數個進氣孔且側邊部分具有複數個進 氣通道之氣體分散板，·以該氣體分散板圍繞在該多孔板之底 部與側邊部分。 此處應了解丽述的一般說明與接下來的詳細說明皆為例… 示性與說明性，其係為了提供本發明更進一步之說明以主張/ 權利。 五、發明說明（5) 四、【實施万式』 接下來配合附圖，將詳細說明本發明之實施例。在本文 中，所有圖中相同的符號代表相同或相似的元件。 圖3A到3D說明依據本發明在一κρ蝕刻裝置中所利用之 擴散板的製造方法。 在圖3 A中’冷复數個呈右^11 用。除了陶竟小球3〇〇之外= ^小球3 00被使 料的工程用塑膠小球。在本上\使用Λ數個以高分子為材 Π 。在本發明中很重要的-點，當製程 :體=入ICP钱刻裝置時，氣體擴散板所 來 2 〇 〇到3。0 t高溫丄二：擴政板所：之材料應具有可承受約 取代陶竟或工程用塑f 玫且可承文電衆。假使金屬球用 場，所以金屬长m金屬球會擾亂產生1cp之磁 接下离衣不月匕用在氟體擴散板。 為-圓型；ΐ:3β:小球3°°被擠壓並緊密接合而成 接合陶竟小球30 0，而:二'圓形多孔板310。在擠壓與緊密 长300而形成圇形多孔板31〇之前，可在陶瓷小玉
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五、發明說明（6) 的表面塗上黏著南| 你陶& 板。 J以使陶是小球3〇〇互相黏著而更容易形成 圖3C為圓形 溝槽32〇的步驟。如干氧略平®圖且說明了形成氣流 多：FI柅卩1 η μ p + 士 礼",L溝槽320以對稱放射形狀形成於 m ik Μ ^ \ 面上。雖然氣流溝槽3 2 0在本發明中形成釗 孝冉放射狀，但其也可依繫藉 ^ ^ 乜J依I私特性被設計為不同形狀。 +，二，额外的程序下，與習知技術的蓮蓬頭型相 =V i程所形成之多孔板3 1 0中可具有大量的氣體 ’、μ路裣（即陶瓷小球3 〇 〇之間的間隙）。在本發明中，穿 過多孔板310而引入lcp姓刻裝置的製程氣體與多孔板31〇之 陶瓷小球3 0 0碰撞。因此’所供應之製程氣體可均勻的分散 而且氣壓也可平均分布。 、在圖3D =，一氣體分散板33〇圍繞在多孔板31〇的底部^ 侧邊部分’藉此完成用於Icp蝕刻裝置中的氣體擴散板35〇 氣體分散板3 30之底部具有複數個進氣孔H，而這些進氣孔η 均勻的分散在氣體分散板330的底端。此外，氣體分散板33 在其侧邊部分33 2具有進氣通道3 34，且每一個進氣通道334 相對應於每一個形成於多孔板31 〇上端部分之氣流溝槽32() (參看圖3 C )。氣體分散板3 3 0強化了多孔板31 0而且彌補Ί 多孔板3 1 0結構上的脆弱，因為多孔板3丨〇對於施加氣體或； 漿，所引起的外在壓力是很脆弱的。此外，氣體分散板3 3〇均 勻的分散等壓之製程氣體到半導體晶圓上。 圖4為採用依據本發明氣體擴散板35〇之ICP蝕刻裝置的 概略圖。
第11頁 1280621 五、發明說明（7) 參考圖4，本發明之I CP蝕刻裝置有一反應室1 〇 0及一位 於反應室100頂端之反應室頂蓋丨12。在反應室1〇〇中，一配 置於其底部，然後靜電夾頭14〇配置於夾頭支架160上。夾頭 支架1 6 0連接到一射頻電源供應器丨5 〇以供應電力到靜電夾頭 1 40。在I CP蝕刻裝置中的製程期間，半導體晶圓（未顯示） 被固定於靜電夾頭1 4 〇上。I CP天線1 2 0配置於反應室頂蓋1 12 之前表面上’而圖3A到3D所說明的氣體擴散板3 50配置於反 應室頂蓋112之後表面上。當Icp蝕刻裝置中的製程進行時， 氣體擴散板3 5 0以均勻壓力均勻的供應製程氣體，如此可得 到良好的餘刻製程均勻性。 當利用圖4所示之I CP蝕刻裝置來進行蝕刻製程時，製程 氣體會依照接下來的順序流動：（a )通過形成於反應室侧 壁110之氣體供應路徑（b )通過形成於氣體分散板3 3〇之側 邊部分3^32中的進氣通道334 (c )通過形成於多孔板31 〇上表 面上的氣流溝槽3 2 〇 ( d )通過多孔板31 0之陶瓷小’球3 0 0之間 的間隙（e )通過形成於氣體分散板33〇底部之進氣孔η。通 f本發明之氣體擴散板3 5 〇之製程氣體均勻的供應到半導體 晶圓。此外’因為製程氣體通過多孔板3丨〇之陶瓷小球3 〇 〇之 間，間隙’因此無論製程氣體由何處供應，其均能具有均勻 之壓力，舉例來說，由氣體擴散板3 50之中央或周圍部分所 供應。因此，所供應之製程氣體可以具有均勻的分散性與壓 力如此本發明之氣體擴散板3 5 0可使姓刻製程具有良好之 均勻性。 ^ 很月”、、員地’油悉本技藝者在不離開本發明之精神與範圍
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第13頁 1280621 圖式簡單說明 五、【圖式簡單說明】 . 為了能對本發明提供更進一步的了解，本發明將配合附 圖並結合用來闡述本發明之原則的說明來說明本發明之實施 例。在這些附圖中： 圖1為依據習知技術之邊緣注入型ICP蝕刻裝置的概略 圖； 圖2為依據習知技術之蓮蓬頭型ICP蝕刻裝置的概略圖； 圖3 A到3 D說明依據本發明在一 I CP蝕刻裝置中所利用之 擴散板的製造方法；及 圖4為採用依據本發明氣體擴散板之ICP蝕刻裝置的概略 圖。 元件符號說明： 100 反應室 110 反應室側壁 112 反應室頂蓋 120 I CP天線 130 邊緣注入 132 蓮蓬頭 140 靜電夾頭 150 射頻電源供應器 160 夾頭支架 300 陶瓷小球 310 多孔板
1280621 圖式簡單說明 320 氣流溝槽 330 氣體分散板 332 氣體分散板之側邊部分 334 進氣通道 350 氣體擴散板 Η 進氣孔
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Claims (1)
1280621 六、申請專利範圍 1. 一種氣體擴散板，其可供應製程氣體至一感應耦合 型電漿（ICP， Inductively Coupled Plasma) #刻裝置之 反應室中，該氣體擴散板包含： 一多孔板，包含複數個小球且藉由擠壓並緊密接合該複 數小球而形成，該多孔板具有一圓形平面之形狀； 複數個氣流溝槽，形成於該多孔板之上表面上； 一氣體分散板，其底部具有複數個進氣孔且其侧邊部分 具有複數個進氣通道，該氣體分散板圍繞在該多孔板之底部 與側邊部分。 ’ 2. 如申請專利範圍第1項之氣體擴散板，其中該複數小 球為陶瓷小球。 3. 如申請專利範圍第1項之氣體擴散板，其中該複數小 球為工程用塑膠小球。 4. 如申請專利範圍第3項之氣體擴散板，其中該工程用 塑膠小球為一高分子材料。 5. 如申請專利範圍第1項之氣體擴散板，其中該複數個 進氣孔均勻.的分散在該氣體分散板的底部。 6.如申請專利範圍第1項之氣體擴散板，其中該複數個 進氣通道相對應於該複數個氣流溝槽，以便於將製程氣體透
I ' 1280621 ----—_____________ 六、申請專利範圍 ~ :~—-— 過多孔板引入反應室中。 7·如申請專利範圍第i項之氣體擴散板，其中該複數小 球之直徑範圍約從〇· 5到^瓜。 、8·如申請專利範圍第7項之氣體擴散板，其中該複數小 球之直徑約為1 m。 、9·、如申請專利範圍第1項之氣體擴散板，其中該複數小 球在其被擠壓與緊密接合之前，其表面含有黏著劑。 10·如申請專利範圍第1項之氣體擴散板，其中 個氣流溝槽具有一對稱放射的形狀。 11· 種可供應製程氣體至一 ICP银刻裝置之 的氣體擴散板之製造方法，包含： 故應室中 準備複數個小球； 藉由擠壓並緊密接合該複數小球而形成_多 孔板具有一圓形平面之形狀； 反’該多 形成複數個氣流溝槽於該多孔板之上表面上·， 形成一底部具有複數個進氣孔且侧邊部分具 氣通道之氣體分散板； >、5復數個進 以該氣體分散板圍繞在該多孔板之底部與側邊邻八
第17頁 1280621 六、申請專利範圍 12. 如申請專利範圍第11項之可供應製程氣體至一 ICP 蝕刻裝置之反應室中的氣體擴散板之製造方法，其中該複數 小球為陶瓷小球。 13. 如申請專利範圍第11項之可供應製程氣體至一 I CP 蝕刻裝置之反應室中的氣體擴散板之製造方法，其中該複數 小球為工程用塑膠小球。 14. 如申請專利範圍第13項之可供應製程氣體至一10卩 蝕刻裝置之反應室中的氣體擴散板之製造方法，其中該工程 用塑膠小球為一高分子材料。 15. 如申請專利範圍第11項之可供應製程氣體至一 I CP 蝕刻裝置之反應室中的氣體擴散板之製造方法，其中該複數 個進氣孔均勻的分散在該氣體分散板的底部。 16. 如申請專利範圍第11項之可供應製程氣體至一 ICP 蝕刻裝置之反應室中的氣體擴散板之製造方法，其中該複數 個進氣通道相對應於該複數個氣流溝槽，以便於將製程氣體 透過多孔板引入反應室中。 17.如申請專利範圍第11項之可供應製程氣體至一 I CP 蝕刻裝置之反應室中的氣體擴散板之製造方法，其中該複數 小球之直徑範圍約從0. 5到5mm。
第18頁 1280621 六、申請專利範圍 1 8 .如申請專利範圍第1 7項之可供應製程氣體至一 ICP 蝕刻裝置之反應室中的氣體擴散板之製造方法，其中該複數 小球之直徑約為1 m m。 19.如申請專利範圍第11項之可供應製程氣體至一 I CP 蝕刻裝置之反應室中的氣體擴散板之製造方法，更包含在形 成該多孔板之前，於該複數小球之表面塗上黏著劑之步驟。
2 0.如申請專利範圍第11項之可供應製程氣體至一 ICP 蝕刻裝置之反應室中的氣體擴散板之製造方法，其中該複數 個氣流溝槽具有一對稱放射的形狀。
第19頁
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