TWI324804B - Apparatus for reducing polymer deposition on a substrate and substrate support - Google Patents

Description

1324804 玫、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關一種減少聚合物於基板及基板支撐上之沉積 的裝置及方法，本發明尤其有關一種介於基板支架與基板 之間的間隙之調整，用以減少聚合物於基板支架之曝露表 面及基板底面上的沉積。 【先前技術】 真空處理艙通常使用於化學氣相沉積（CVD)，藉著提供 處理氣體於該真空艙且施加RF場於該氣體而蝕刻基板上 之材料。平行板、感應耦合電漿（TCPTM，亦稱為ICP)、及 電子旋風器共振（ECR)反應器之實例係揭示於共擁有之美 國專利第4,340,462號、第4,948,458號及第5,200,232號中。 該基板係於真空搶内於處理期間藉基板支架保持定位。習 用基板支加係包括機械鉗及靜電鉗（ESC)。機械钳及ESC 基板支架之實例係提供於共擁有美國專利第5,262,〇29號 及共擁有美國專利第5,671，116號中。電極形式之基板支架 可於該艙内提供射頻（RF)電力，如美國專利第4,579,618號 所揭示。 於氧化物蝕刻方法中進行蝕刻之基板通常包括一底層、 —欲蝕刻之氧化物層、及一形成於氧化物層頂部之光阻層 。該氧化物層可為Si〇2、BPSG、PSG或其他氧化物材料中 之-。底層可為Si、TiN、矽化物或其他底層或基材。基板 加工期間’會於該艙表面上發生不需要之聚合物沉積。例 如，當該艙於氧化物蝕刻期間加熱至高達8〇£>c以上時，會 87832 -6 - 1324804 發生反應，其中cf3形成CFjHF〇CF2之形成導致該餘内位 於表面上之聚合物沉積增加。 基板諸如半導體晶圓於電聚反應器中蝕刻期間，聚合物 會累積於該#之冷卻、曝露表面上，包括基板支撐（諸如靜 電卡盤）之曝露表面及其他表面，諸如環繞該基板支撐之介 電環帽/聚焦環。此種累積可能導致若剝落則位於該靜電卡 盤頂面之問題。此等位於卡盤頂面上之污染會妨礙卡盤固 定支撐晶圓之正常操作。此外，該污染會使位於晶圓底部 用為冷卻介質之氦自晶圓下方洩漏，降低晶圓冷卻效果。 該污染物亦會沉積且負面地影響晶圓本身。 聚合物之累積可藉由在連續晶圓加工之間所進行之清洗 步驟清除。通常，可藉著將氧注射於該艙内，激發電漿， 使氧與所沉積之聚合物反應，以達到處理艙之侵襲式氧清 洗而進行。 該處理艙之侵襲式氧清洗因為增加該系統之晶圓循環時 間、降低通量而不受期望。此外，該侵襲式氧清洗會縮短 该處理艙内之元件壽命’因為離子撞擊此等元件。因此， 期望可進行基板處理而不需要侵襲式氧清洗步驟，以縮短 循環時間’且延長艙室組件之使用壽命。 真空處理艙10之一實例係說明於圖1中。真空處理艙丨0係 包括一基板支架12，此支架包括一電極，以於架於其上之 基板上提供RF偏壓。基板支架12係包括一靜電鉗14，以鉗 爽基板。放置於靜電鉗14上之基板以藉配置於該基板與該 靜電甜之間的氦回冷（未示）冷卻為佳。環16環繞靜電鉗。該 87832 1324804 合環40、及熱緣環42)之放大剖面圖。 如圖3工放大圖示所示，當半導體晶圓形式之基板s放置於 靜％卡盤14上且藉適當之靜電夾鉗力保持原位時，於基板s (懸掛邊緣與配置於該熱緣環42邊緣中之溝槽44之間配置一 垂直小間隙30’。此垂直間隙3〇’係設計以防止基板8之懸掛邊 緣升高，而避免藉靜電卡盤14’施加之鉗夾力降低。然而，此 附加之垂直間隙3 0，提供另一個聚合物累積的機會，而該聚合 物累積可能剝落而污染基板S或靜電卡盤14,。 因此，期望縮小介於熱緣環42或其他周圍環與懸掛邊緣 之間的垂直間隙3 0，。 【發明内容】 本發明有關一種用以調整介於環繞基板支撐之環與基板 之間的間隙之裝置。 根據本發明之一態樣，該電漿處理裝置係包括一處理艙 ;一電源，將處理艙内部之處理氣體激發成為電漿狀態， 以處理基板，一基板支撐，將基板支撐於該處理艙内部 ，孩基板支撐係具有一頂面；一環繞該基板支撐之頂環， 该頂％係具有於一當基板放置於該基板支撐上時延伸於基 板下方的部分；及一環繞該基板支撐之耦合環，該耦合環 係具有一第一環，可相對於—第二環旋轉，以調整該耦合 環之高度，且調整介於該頂環與該基板之間的間隙。 根據本發明另一態樣，該電漿處理裝置係包括一處理艙 ;一處理氣體，將處理艙内部之處理氣體激發成為電衆狀 態，以處理一基板；一基板支撐，將基板支撐於該處理艙 87832 -9- 1324804 内部，該基板支撐係具有一頂面；一環繞該基板支撐之頂 環，該頂環係具有於一當基板放置於該基板支撐上時延伸 於基板下方的部分；及一環繞該基板支撐之耦合環，該耦 合環係具有一第一環’可相對於一第二環旋轉，以調整該 耦合環之高度，且調整介於該頂環與該基板之間的間隙。 根據本發明另一態樣’減少電漿處理系統中位於一基板 支撐上之聚合物沉積的方法係包括於一電漿處理裝置中配 置一調節機構，用以調整介於一基板與一周圍環之間的間 隙’且藉由相對於該調整機構之第二環旋轉第一環而調整 介於該基板與該周圍環之間的間隙。 【實施方式】 本發明之一具體實例真空處理艙之基板支撐的一部分係 沉明於圖4中。圖1中所說明之基板支撐} 〇〇係包括一靜電卡 盤M2、一聚焦環104、一耦合環1〇6、及一熱緣環1〇8。 如熟習電漿處理技術者所熟知，環繞該靜電卡盤之環（包 括聚焦環104、耦合環106、及熱緣環1〇8)係幫助來自灯感 應包桌區之離子聚焦於基板表面上，以改善處理均勾性， 尤其是基板邊緣部分。此因當RF電力提供至基板支撐卡盤 102時人於基板及底部電極上設置等電位場線。此等電場線 並非靜怒、，而係於RF周期内呈現變動。時間平均電場導致 本體電聚係為i，而基板及靜電卡盤表面係為自。因為幾 ^因素，電場線在基板邊緣部分不均勾。該聚焦、搞合及 楮著於該電漿與該施加有電力之電極(例如具有rf 电〈卡盤）之間作為電容器，而幫助RF本體直接穿過基板 87832 •10, 2包括三組多個環繞該環之圓周的分級階度1丨6。第一環110 ，飞於第一 ％ 112順時針旋轉減少耦合環1 06之整體垂直高 ' °周整介於基板與熱緣環10 8之間的間隙。 /斤述之具體實例中’可調整之輕合環106較佳係包括分級 ^度116,其高度増量變化係約0.0001至0.01英吋，以約0.00i 英寸為佳。雖然所說明之具體實例係於三組階度中各包括 π個分級階度116，但亦可視調整量及所需調整之級度而使 用其他階數。根據另一具體實例’針對十二調整高度提供 十二個分級階度11 6。 所述具體實例中，可調整耦合環1〇6之頂環11〇係包括高 度約等於三組多個分級階度中之一的所有階度丨16之總高 度的突出部114。較佳具體實例中，突出部114具有約〇 〇12 英吋之高度。所述具體實例中，可調整耦合環1〇6可由石 英形成。 本發明可凋整RF耦合環1 〇 6可於多個個別階度中準確調 正介於基板S與熱緣環1 〇 8之間的間隙1 3 〇。竊合環1 〇 6使得 操作人員可於基板處理間或真空處理艙之配置期間的任何 時間下調整該耦合環。RF耦合環1〇6亦確定於基板之所有側 面皆均勻調整該熱緣環10 8，且該耦合環之頂面保持實質水 平0 可調整RF耦合環106可配置於新真空處理艙中或用以修 整現存之真玄處理餘’以提供熱緣環1 0 8之調整穩定性。 配置及調整可調整RF耦合環106之方法係如下輕易地進 行。搞合環之底環112係放置於靜電卡盤之階度上， 87832 工324804 有多個分級階度1 1 6面朝上。該頂環U 0隨乏讲哲、A、 见 < 玟置於甩環1 1 2 上，該三個突出部114各對準分級階度之最古 、、 〜取阿階。該熱緣環 108隨之放置於組合耦合環1〇6之頂部， J 1文用測I裝置測 定間隙。測量裝置之一實例係為垂直配置之盤式指示器， 放置於基板支撐卡盤102上，量測自卡盤頂部至熱緣環丄⑽ 邊緣頂部之垂直距離。該間隙130以於遠離靜電卡盤處&在 度下測定為佳。該測量係於接近靜電卡盤1〇2之熱緣環 上進行。因為該熱緣環之損壞或磨耗，基板邊緣外側該 熱緣環108最接近卡盤1〇2的區域應為該熱緣環槽之最高位 置。該測量通常表示該熱緣環108係高於靜電卡盤ι〇2，且 該熱緣環需向下調整。隨之移動該熱緣環1〇8。之後，藉著 順時針轉動頂環110調整耦合環106，以降低耦合環之高度。 該熱緣環18隨之復位，重複調整至達到最小間距d。 根據本發明之一較佳具體實例，耦合環ι〇6之環11〇及丨12 係包括鎖定特徵（未示），將該環鎖定於對準之徑向位置。鎖 定機構之-實例係包括位於頂環11〇上之轉@，與位於底 部棋合環Π 2之各階度上的溝槽連鎖。 成應明瞭在特定系統中，聚焦環1〇4、韓合環1〇6、及熱緣 環108之特定形狀可能視卡盤1〇2、基板及/或其他因素而定 因此，圖4至6中裱繞該卡盤之環的實際形狀係僅供說明 ，而不構成限制。雖已使用調整熱緣環之耦合環說明本發 明’但其他環亦可使用棋合環調整。 雖已參知、較佳具體實例詳述本發明，但熟習此項技術者 已知可在不偏離本發明的情況下進行各種改變及修飾及採 87832 1324804 用其同等型式。 【圖式簡單說明】 現在參照附圖所示之較佳具體實例更詳細地描述本發明 ’其中相同元件具有相同參考編號，其中： 圖1係為真空處理艙之剖面圖； 圖2係為圖1之一部分的放大剖面圖，出示靜電卡盤及周 圍環； 圖3係為圖2之A部分的放大剖面圖； 圖4係為本發明真空處理艙之一部分的放大剖面圖，包括 一可調整耦合環； 圖5係為圖4之可調整耦合環的分解示意透視圖；且 圖6係為靜電卡盤與聚焦環之一部分的放大剖面圖，出示 一介於聚焦環與基板之間的間隙。 【圖式代表符號說明】 S 基板 10 真空處理艙 12 基板支架 14 靜電紐 14’ 靜電卡盤 16 聚焦環 18 天線 20 介電窗 22 氣體分配板 30 狹窄間隙 87832 1324804 30’ 垂直小間隙 40 耦合環 42 熱緣環 44 溝槽 100 基板支撐 102 靜電卡盤 104 聚焦環 106 耦合環 108 熱緣環 110 第一環 114 突起部 112 第二環 116 分級階度 130 間隙 -15 - 87832

Claims (1)

1. 8U4 第0921^25085號專利申請案 中文申請專利||圍替換本(98年12月）^日 拾、申請專利範圍： 】· 一種電漿處理裝置，包括： —處理艙； —電源，將位於該處理艙内 ’以處理一基板； 基板支揮，將一基板支撑 支撐係具有一頂面； 態，丨、，杏m “ · 處理乳體激發成電漿 於該處理艙内部，該基板 於：:=板支標之頂環，該頂環係具有在該基板位 亥基板支撑上時延伸於基板下方之部分：及 —環繞該基板支撐之輕合環，_合環具有第一環， 介二：於第二環轉動，以調整該耦合環之高度，且調整 ^丨於該頂環與該基板之間的間隙。 2· ^申請專利範圍第1項之裝置，其中㈣合環係配置於 ^貝，之下及可操作使得藉著相對於該第二環旋轉該 紱，以調整介於該基板底面與該頂環延伸於基板下 方之部分的頂面之間的距離。 3. 如申請專利範圍第1項之裝置’其中該頂環係為熱緣環。 4. 如申請專利範圍第i項之裝置’其中該第二環係包括多 個分階表面。 5·如申請專利範圍第4項之裝置，其中該耗合環係包括： 、，:第一環，具有至少三個自該第一環往與該第一環軸 平行之方向延伸的突起部；及 :第二環，具有至少三組多個配置以各承接該至少三 大起。卩之階度，其中該第一及第二環之總厚度可藉由 87832-98l204.d〇c 叫4804 相對於該第二環旋轉該第一環而調整。 申π專利範圍第5項之裝置，其中該階度各真有約 0-001英吋之高度。 7. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該基板支播係包括 一靜電卡盤。 8. :種於電漿處理裝置中用以調整介於一基板與一邊緣 %之間的一間隙之調整機構，該調整機構係包括： —第環具有至少二個自肖第一環往與第一環軸平 行之方向延伸的突起部；及 —第二環’具有至少三組多個配置以各承接該至少三 個突起部之階度，盆中分梦 /、 ^第一及弟二環之總厚度可藉由 目’子於該第二環旋轉該第—環而調整。 9·如申請專利範圍第8項之調敕 心調整機構，其中該階度各具有 、力〇 · 0 0 1英时之高度。 〇.種於電襞處理系統中減少美;Θ U 战基板支撐上之聚合物沉積 的方法，包括： w 提供一如申請專利範圍第8 浙 巧心调正機構，以調整雪 ，裝置中;\介於—基板與一邊緣環之間的間隙；及 精著相對於該調整機構之該第二環旋轉該产 調整介於該基板與該邊緣環 衣，以 %衣之間的該間隙。 11. 如申請專利範圍第1〇 .緣環。 方法’其中該邊緣環係為-熱 12. 如申請專利範圍第u項之 於-聚焦環與該熱緣環之間其中該調整機構係放置 87832-981204.doc -2. Π.如申請專利範圍第 r„,.. 第1項之裝置，其中該第一環及該第二 孩係石英。 14. 如申請專利範圍第8 咕y 喝之調整機構，其中該第一環及該 第二環係石英。 15. 如申請專利範圍第1 a ^ 項之裝置，其中該基板支撐包括一 具有射頻（RF)電力夕上 # , ,卡盤，及當該基板位於該基板支 β上％ ’邊頂％和該紅人 祸σ %係調適以透過該裝置中產生 之電聚直接RF麵合至該基板。 I置甲座玍 16. 如申請專利範圍第5項 — 、裝置，其中該第二環之階度組 之母一個包括具有多個八 夕個分級高度之階度。 17·如申請專利範圍第5項 <裝置’其中s亥第一環係接觸該 第二環。 18.如申請專利範圍第8項之調整機構，其中該第一環具有 多個均句高度之突出部’及該第二環具有多個分級高度 之階度。 其中該第一環係接 其中該第一環係調 19.如申請專利範圍第8項之調整機構， 觸該第二環。 2 0 ·如申請專利範圍第8項之調整機構， 適成相關於該第二環手動旋轉。 87832-981204.doc