TWI376429B - Plasma reactor with a dynamically adjustable plasma source power applicator - Google Patents

Plasma reactor with a dynamically adjustable plasma source power applicator Download PDF

Info

Publication number
TWI376429B
TWI376429B TW096115772A TW96115772A TWI376429B TW I376429 B TWI376429 B TW I376429B TW 096115772 A TW096115772 A TW 096115772A TW 96115772 A TW96115772 A TW 96115772A TW I376429 B TWI376429 B TW I376429B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
workpiece
source power
external source
internal
applicator
Prior art date
Application number
TW096115772A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200817532A (en
Inventor
Madhavi R Chandrachood
Richard Lewington
Darin Bivens
Ajay Kumar
Ibrahim M Ibrahim
Michael N Grimbergen
Renee Koch
Sheeba J Panayil
Original Assignee
Applied Materials Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Publication of TW200817532A publication Critical patent/TW200817532A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI376429B publication Critical patent/TWI376429B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065Plasma etching; Reactive-ion etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

T厶y 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明大致涉及一種具有動態可調式電漿源功率施加 器的電聚反應器。 【先前技術】 ,在包含電漿處理以於大型工件(workpiece)上形成奈 米級特徵結構(feature )尺寸的半導體元件製造中,主要 的問題係為電衆的均-性。舉例來說,工件可以為3〇〇 _ 的半導體晶圓或是矩形的石英光罩(例如:1 52 4随乘以 152.4mm)’因此,相對於(舉例)在30〇随直徑惠圓之 整體面積上的奈米0特徵結構維持肖一的㈣速率係相 當因難,而此困難性至少部分源自製程的複雜度。電漿輔 助(pUsma-enhanced)蝕刻製程通常包含沉積及蝕刻之同 步競爭製程,這些製程係受到製程氣體組成、腔室壓力、 電聚源功率層級決定f毁離子密度及解離)、電漿 偏壓功率層級(其主要決定在工件表面之離子森擊能量)、 晶圓溫度以及跨越工件表面之製程氣流模式的影響。會影
響製程均一性及钱刻速率分佈之電槳離不今A 电現離子密度分佈本身係 受到反應器腔室之RF特性影響,例如莲 _ J如睪電凡件之分佈、 遍及腔室之電抗(reactance)(特別β垃 疋接地之電容)分佈, 以及氣流至真空幫浦之均一性。後者係在 、 在特殊之挑戰,
此乃因為真空幫浦一般係設置於抽氣環之A 艰部的一特殊位 置,而此位置並非對稱於工件或腔室任_去 所有的該些 5 1376429
元件包含相對於工件及圓柱形對稱腔室之不對稱性,因 例如電漿離子分佈及/或蝕刻速率分佈之關鍵因素則傾 高度不對稱。 具有此種不對稱性之問題係為習知用於調整工件表 之電漿蝕刻速率(或沉積速率)的控制特徵僅能夠進行 對於圓枉形腔室、工件或工件支撐物為對稱之調整或校 (此種習知特徵例如包括徑向設置且獨立驅動之内部及 部源動力驅動線圈、天花板内之徑向設置且獨立供應之 部及外部氣體注入孔口陣列等)。此種特徵通常無法完全 正(例如)電漿離子密度之非均一分佈或是校正工件上 刻速率的非均一分佈。原因為在實際應用中,此種非均 性係相對於工件或反應器腔室係為不對稱的。 因此,需要使習知之用於調整電漿製程參數(例如 工件上之蝕刻速率或蝕刻微負載或電漿離子密度等之 佈)的控制特徵來校正在真實電漿製程環境中所遭遇的 對稱型之非均一性。 【發明内容】 一種用於處理一工件(workpiece )的電漿反應器, 括一製程室,其係包括一具有一頂壁的外殼,並且包括 大致垂直於頂壁之對稱垂直軸、一位於製程室内且大致 向頂壁的工件支撐座、一耦接至製程室的製程氣體注入 置,以及一耦接至製程室之真空幫浦。反應器更包括: 電漿源功率施加器,其位於頂壁上方,並且包括一徑向 此 向 面 相 正 外 内 校 敍 分 非 包 面 裝 内 6 1376429
部施加器部分、一徑向外部施加器部分,以及耦接至内部 及外部施加器部分之一射頻(RF)功率裝置;以及一傾斜 裝置,係支撐至少該外部施加器部分,並且能夠使至少該 外部施加器部分沿著垂直於對稱垂直軸之一徑向轴而傾 斜,並且能夠使至少該外部施加器部分沿著對稱垂直轴而 旋轉。反應器可更包括一升舉裝置,其係用於改變内部及 外部施加器部分沿著對稱垂直軸而相對於彼此之位置。於 一較佳實施例中,升舉裝置包括一升舉致動器,其係用以 使内部施加器部分沿著對稱垂直軸而上升或下降。 【實施方式】
本發明係基於發明人之發現,即電漿製程參數(例如 蝕刻速率)於工件表面之空間分佈可由非對稱分佈(相對 於工件或腔室)轉變為更加對稱之分佈。在此種轉變之後, 藉由利用相對於工件或腔室為對稱操作之調整特徵,則可 將分佈(例如蝕刻速率分佈)立即校正為均勻的分佈(或 幾近均勻)。在較佳實施例中,工件上之(例如)蝕刻速率 的空間分佈係由非對稱分佈轉變為對稱分佈,其係藉由使 置頂之電漿源功率施加器相對於工件傾斜一角度,則蝕刻 速率分佈(相對於腔室或工件之圓柱型對稱性)轉變為對 稱。舉例來說,初始係以非對稱形式而分佈之蝕刻速率可 轉變為在工件上「中間高(center-high )」或「中間低」之 蝕刻速率分佈。最後藉由使置頂電漿源功率施加器之内部 相對於置頂電漿源功率施加器之外部作一調整,則上述所 1376429
得之「中間高」或「中間低」之蝕刻速率 絕佳均一(或幾近均一)。於較佳實施例中 加器係為感應耦合源電漿施加器,其(至 徑向對稱纏繞之導體線圈以及外部徑向對 圈(與内部線圈為同中心設置)。於實施時 於外部線圈之調整係藉由調整内、外部線 不同高度而執行。 參照「第1圖」,用於處理工件之電漿 室100,其係由圓柱形側壁105、頂壁110 定之。於地板115上之工件支撐座120可 且工件12 5可以為(舉例而言)半導體晶 製程氣體供應源1 3 0係透過氣體注入裝置 流速之製程氣體至真空室100,而氣體注 置於如圖示之側壁105上,或是頂壁110 界定於工件支撐座1 20與側壁1 05之間, 空幫浦145,並在節流閥150之控制下而 放通過抽氣環1 40。電漿RF源功率係藉4 上方之RF電漿源功率施加器160而耦合 的氣體。於「第1圖」所繪示之較佳實施 率施加器 160係包括内部 RF線圈或是 1 62,以及外部RF線圈或是螺旋狀導體综 透過阻抗匹配170、172而由各自之RF源: 168驅動。RF偏壓功率係藉由電極或導電 至電漿,其中導電網格175係設置於工件 偏壓功率則透過阻抗匹配185而由RF偏歷 分佈可接著呈現 ,電漿源功率施 少)包括一内部 稱纏繞之導體線 1,内部線圈相對 圈相對於工件之 反應器包括真空 及地板1 1 5所界 支托住工件1 2 5, 圓或石英光罩。 135而提供預定 入裝置135可設 内。抽氣環1 4 0 而氣體則藉由真 由真空室100排 I設置於.頂壁11 0 至真空室100中 例中,電漿源功 螺旋狀導體線圈 .圈164,其各自 的率產生器166、 網格1 7 5而耦合 支撐座120内, ;功率產生器180 所施加 為 傅,外 過並垂 斜)。所 使上述 則可將 空間分 之垂直 以及「i 並在進 由嘗試 立即藉 校正之 164相 的,内 外部線 100 )。 對稱之 向上移 離子密 率分佈 佈,則 11 0 )以 了調整在工件12“ 部線圏164可、表面上之電漿製程非# 直於腔室之石者任何選定之徑向軸( 發現此特徵之:性190之圓柱形或垂直勒 外部線圈164推點在於,若沿著最佳化之 電聚製程來赵订取佳化之角度的旋轉( 佈轉變為對:(例如钱刻速率)的非尉稻 馮對稱之非均一分佈(即,對稱於望 或圓形軸)。此針對傾斜旋轉之「最佳A 艮佳化J角度係取決於特定反應器腔室之j 行工件生產之前,憑經驗地決定該些值, 錯誤測試法。 旦链刻速率以此方式呈現了對稱性,則其 由調整内部線圈162相對於外部線圈164 。於最佳實施例中,此調整可藉由改變線 對於彼此而在頂壁110上之高度來達成。 部線圈162可沿著對稱性190之圓柱形軸 圈164移動(且相對於工件125及整 舉例而言,若蝕刻速率由一般的非對稱分 「中間兩j分佈,則接著藉由使内部線圏 動(遠離頂壁110)以降低在工件125中 度而使非均一性降低(或消除)β相反的, 由一般的非對稱性分佈轉變為對稱之「中 接著藉由使内部線圈162垂直向下移動( 增加在工件125中央之電漿離子密度而使 〜性的分 ,延伸穿 >旋轉(傾 徑向軸而 或傾斜), 之非均— 稱性1 9 〇 J徑向轴 '自特質, 例如:藉 非均一性 之效力來 圈 162、 基於此目 而相對於 個真空室 佈轉變為 162垂直 央之電漿 若蝕刻速 間低」分 朝向頂壁 .非均一性 9 1376429 阼r月修正 降低(或消除)。 於選擇性之實施例中,可藉由調整施加至不同線圈 162、164之相對RF功率層級而來調整内部線圈162相對 於外部線圈164之效力。此可在内部線圈162之垂直移動 而額外.進行,或是取代之。 於較佳實施例中,外部線圈164之傾斜旋轉可藉由一 對偏心環200在極小旋轉角度之非常細微的控制來進行,
該對偏心環200也就是頂環202及底環204,其較佳示於 「第2A、2B圖」。外部線圈164係由頂環202所支撐,並 且(較佳)與頂環202 —同旋轉。頂環202與底環204可 為單一環狀物所形成,且其由平面206所切割,該平面206 相對於水平而傾斜角度A。當頂環202與底環204其中一 者相對於另一者而沿著圓柱形軸190旋轉時,頂環202之 頂表面由「第2A圖」之初始水平定位傾斜為「第2B圖」
之最大旋轉。基於此目的,頂環202與底環204藉由各自 之頂部及底部旋轉致動器 210、215而沿著圓柱形軸 190 相對於彼此獨立旋轉。頂環2 0 2與底環2 0 4之任一者可沿 著軸190而於不同方向(順時鐘、逆時鐘)旋轉,另一者 則保持不動《或是,兩個環同時於相反旋轉方向而旋轉, 以在傾斜角度上產生最快的變化。另外,為了調整傾斜角 度之定位,則在所期望之傾斜角度達到之前或之後,頂環 202與底環2 04可藉由致動器210、215同時一致產生旋 轉。因此,一般達到所期望之傾斜角度的順序為藉由使頂 環2 02與底環204在相反方向旋轉,並接著藉由同時一致 或非同時地以相同旋轉方向來旋轉頂環202與底環204直 10 1376429 期望時,則可建立傾斜角度之方位角的方向(例如:兩者 之間為北、南、東或西或任何方向)。 在「第1圖」之較佳實施例中,僅有外部線圈164耦 接至頂環 202,在另一較佳實施例中,内部及外部線圈 162、164皆耦接至頂環202,以藉由傾斜致動器210、215 而傾斜。
内部線圈162之轴向(垂直)位移係由機械致動器來 進_行,例如「第1圖」中所示之螺桿顆動致動器2.2 0。螺 桿驅動致動器22 0可由非導電性物質形成,且可由耦接至 内部線圈1 62之内螺紋套件222以及螺接至套件222的可 旋轉且具螺紋之螺-桿-2.23所構.成.。螺桿223係藉由垂直位 移馬達224而順時鐘及/或逆時鐘旋轉。可選擇地,致動器 220可裝設在内部線圈162下方之支撐構造(圖中未示) 上。 在選擇性(但非為較佳)之實施例中,頂環202可支 撐内部及外部線圈 162、164兩者,因此内部及外部線圈 1 62、1 64可同時一起傾斜。 氟 「第3A〜3C圖」以及「第4A〜4C圖」係繪示本發 明之基本流程。首先,外部線圈1 64相對於頂壁1 1 0及工 件支撐座120之平面係基本為同高度,如「第3A圖」所 示。蝕刻速率分佈係傾向具有非均一性之非對稱型態,如 「第4A圖」所示。外部線圈1 64接著沿著一特定徑向軸 而傾斜一特定角度(「第3B圖」),且此特定角度係足以將 「第4A圖」之蝕刻速率非均一性的非對稱型態轉變為「第 4B圖」之非均一性的對稱分佈。此種軸向對稱分佈(「第 π 13.76429
第私(ιπρ號專雨修正 4B圖」)係表現出(舉例而言)「中間高」或「中間低」之 蝕刻速率分佈。接著如「第3C圖j所示,再藉由將内部 線圈1 6 2沿著垂直軸1 9 0而往上或往下移動,則可使非均 一性降低或消除,以產生較佳之均一分佈。較佳地,内部 線圈 162並不與外部線圈 164 —同傾斜。然而,若線圈 1 62、1 64係一同傾斜,則接續之内部線圈1 62的上/下移 動係沿著一相對於圓柱形軸190呈些微角度之轨道。
為了使頂環及底環202、2 04之所有可能旋轉(即,用 於沿著外部線圈164之圓柱軸傾斜及/或旋轉)以及内部線 圈 162之垂直位移兩者的所有形式及組合呈現多變之選 擇,係利用一製程控制器2 5 0來獨立控制各個旋轉致動器 210、215、位移致動器220以及RF產生器166、168、180。 「第5圖」係繪示另一選擇性實施例,其中外部線圈 1 64係懸掛在支撐件25 5的底部,而支撐件25 5係耦接至 頂環202 (並非如「第1圖」而設置在頂環202上)。
「第6圖」係繪示另一實施例,其中係採用一位於内 部及外部線圈1 6 2、1 6 4之間的中間線圈2 6 0,且中間線圈 260係透過阻抗匹配264而由RF源功率產生器262獨立驅 動。此實施例係用於進行本發明之製程的部分步驟,其中 在該些步驟令,各個線圈162、164、260係被驅動而具有 不同RF相(以及相同RF頻率),以在電漿產生區域中之 RF功率密度分佈中建立不同的最大值及最小值。此接著會 反映於在工件125表面上之蝕刻速率分佈的不同型態。舉 例而言,中間線圈2 6 0係驅動而與内部及外部線圈1 6 2、 164呈180度之反相。 12 13.76429
往回參照「第1圖」,當已參照上述之設備及方法而描 述較佳之實施例,也就是外部線圈1 64係沿著徑向軸而相 對於工件125及整個真空室100而旋轉(傾斜),則相反之 操作亦可達到相似之結果。更特定的說,並非使外部線圈 1 64傾斜(或是除了使外部線圈1 64傾斜以外),工件1 25 及工件支撐座120可相對於功率施加器160 (以及相對於 整個真空室 100)而傾斜。基於此目的,一對同中心之偏 心環360(相同於「第1圖」中的環202、204)係設置於 工件支撐座120下方並支撐之,且包括頂環3 62及底環 364,因此工件支撐座120可如同參照先前描述之外部線圈 1 6 4的方式而傾斜。個別的頂部及底部致動器3 6 6、3 6 8係 分別控制頂環362及底環364沿著圓柱形軸1 90的旋轉。
「第 7圖」係為說明本發明之第一方法的方塊流程 圖。第一步驟(方塊400 )係使RF源功率施加器160 (或 至少其外部部分或線圈1 6 4 )相對於真空室1 0 0或相對於 工件12 5而傾斜,以將電漿製程參數(例如蝕刻速率)之 非均一分佈由非對稱之非均一分佈(「第4 A圖」)轉變為 軸向對稱之非均一分佈(「第4B圖」)。第二步驟(方塊402 ) 係使内部RF源功率施加器(例如内部線圈1 62 )相對於外 部RF源功率施加器(例如外部線圈1 64 )或者是相對於頂 壁11 0或工件1 2 5而垂直移動,藉以將製程參數(例如蝕 刻速率)之軸向對稱的非均一分佈(「第4B圖」)轉變為 均一分佈(「第4C圖」)。 「第 8圖」係繪示本發明之另一實施例的方塊流程 圖,其可包括複數個變化形式。第一步驟(方塊404 )係 13 1376429
使RF源功率施加器1 6Ο (或至少其外部線圈1 64 )沿著徑 向軸旋轉(或傾斜)。於一實施態樣中,此步驟係於最初即 進行,也就是說,在處理生產工件之前進行(方塊404a)。 而此步驟亦可相對於真空室100之基準平面而使RF源功 率施加器160(或外部線圈 164)與其同水平(方塊 404a-1)。或是,如同前所述及,此步驟係進行而使蝕刻速 率分佈對稱於(或至少幾近對稱於)圓柱形軸1 9 0 (方塊 404a-2 )。或是,此步驟係可進行而使線圈1 64的平面相對 於工件 125的平面定位(方塊404a-3 )。在另一實施態樣 t,此步驟係在處理過程中連續進行(方塊404b)。可選 擇地,此步驟可非連續地或偶發地進行(方塊404c)。 在另一選擇性實施例中,方塊4 04的步驟之目的係將 功率施加器1 6 0 (或至少其外部線圈1 6 4 )之平面相對於工 件1 2 5之平面而傾斜,而其中係使線圈1 64傾斜(利用「第 1圖」所示之致動器210、215)或是使工件支撐座120傾 斜(利用旋轉致動器 3 6 6、3 6 8 )。或是,可同時使外部線 圈1 6 4及工件支撐座1 2 0傾斜,直到達到兩者平面之間相
對的期望定位。如上所述,最佳化之定位係為電漿參數(例 如蝕刻速率)於工件1 25上之分佈係至少相對於對稱性1 90 之垂直軸而幾近對稱。此使得電漿分佈之對稱調整能夠讓 電漿製程參數之分佈至少幾近均一,此種對稱調整可以為 内部及外部線圈162、164之相對高度的改變,或是施加至 二線圈的相對RF功率之改變,或者例如是至工件1 25上 方之製程區域的内部及外部部分之個別製程氣體流速改 變。此種調整係於下述之部分步驟中進行。 14 1376429 塊406 )。此步驟之進行之 〈目的係將工件125上的圓柱形對 稱之非均一蝕刻速率分佈 师轉變為均一分佈(或幾近均一), 如同前所提及者。 下一步驟係使RF源沾士 原功率施加器1 60(或至少其外部線 圈164或部分)於處理過 w程中沿著垂直轴旋轉(方塊408 )。 如同前所提及,此步騍可茲丄 错由偏心環202'204同時且一致 之旋轉來進行〇此步驟死+上 』在處理過程中連續進行(方塊 408a);可選擇地,此步趣 郑可非連續地或偶發地進行(方塊 4〇8b )’其係視處理過程ψ τ所期望之效應而定。此步驟係藉 由在既定電漿製程步驟中 τ致次的旋轉而使得電漿源功率施 加器—J备0在工件.1;25表面之非〜 „ <非均一效應平均化。電.漿..源功 率施加器160(或至少其外 線圈1 64 )之旋轉可以在傾斜 操作之前、.過程中或者之接^ 设進行。兩者之差里俜在於傾斜 操作需要沿著頂環202、廂搭 傾對 履環204之對稱性軸190的相對 旋轉動作,反之,·外部绐_ ..^ ^ 圈164沿著對稱性軸之單純旋轉 動作需要頂環202、底環, 士 204 —致之旋轉, 要頂環 202、底環204之間的相對叙 勖作。此兩種動作槿六-係可藉由 將兩種相對環動作組合而η * . 作模式你 问時進行。雖然外 丨64町 能已被傾斜而使得其對稱鮎 * $ 部線圈 掷軸不與其垂直軸19〇 一致,然而 其旋轉動作(當頂環202、底# 204 站 L ^ m 低艰—致旋轉)在此說明 書中係定義為沿著垂直軸190而發生。 下一步驟(方塊410)係用以獨立調整傳送至内部及 外部線圈162、164之各自RF功率層級,藉以控制電衆處 理參數(例如:蝕刻速率)之徑向分佈,或是RF源功率 施加器1 6 0的有效區域。如一可能實例,此步驟係進行以 15 1376429
校正工件表面之對稱的非均一蝕刻速率分佈 論,此步称係補充(或替代)上述之+内部線 移動。 另一步驟(方塊412)係用以調整不同 功率施加器部分(例如「第6圖j之多個同 164、260)之間的 RF 相(rf phase)差異, 理參數(例如:蝕刻速率)之徑向分佈。可 不同的相關係達到不同的RF功率分佈,而剖 分佈對於特殊實例之部分期望效應係為最佳 在進一步的選擇性步驟_(「第8圖」中 ..來自製程氣·體供應源1 3 0、1 3 1至内部及: 130a、130b (示於「第6圖」)的製程氣流流 此而調整,藉以調整電漿離子密度的徑向分 (調整内部及外部線圈1 62、1 64之相對軸Η 410(調整施加至内部及外部線圈162、164 率層級)以及方塊414(調整至内部及外部氣 130b的相對氣體流速)之調整皆相對於垂直 稱(「第1圖」),並可用以使在方塊404之傾 對稱之蝕刻速率分佈(舉例來說)成為均一 惟本發明雖以較佳實施例說明如上,然 定本發明’任何熟習此技術人員,在不脫離 和範圍内所作的更動與潤飾,仍應屬本發明! 【圖式簡單說明] 第1圖’繪示第一較佳實施例的反應Is ,就其本身而 圈162的垂直 (内部/外部) 心線圈1 6 2、 以控制電漿處 藉由多個線圈 ;分的RF功率 〇 的方塊414 ) ’ 外部象_..雖入口 速可相對於彼 佈。方塊406 j位置)、方塊 的相對RF功 體入σ 1 30a、 轴190係為對 斜步驟轉變為 〇 其並非用以限 本發明的精神 约技術範疇。 16 1376429 第2A及2B圖,繪示第1圖之實施例中的傾斜調整構 件之操作’。 第3A、3B及3C圖,繪示第1圖之實施例操作的連續 步驟。 第4A、4B及4C圖,繪示分別在第3A、3B及3C圖 的個別步驟中所獲得之工件表面的蝕刻速率分佈。 第5圖,繪示第二較佳實施例的反應器。
第6圖,繪示根據另一實施例的反應器。. 第7圖,繪示本發明之第一方法的方塊流程圖。 第8圖,繪示本發明之第二方法的方塊流程圖。
【主要元件符號說明】 100 真空室 105 側壁 110 頂壁 115 地板 120 工件支撐座 125 工件 130,131 製程氣體供應源 130a,130b 氣體入口 135 氣體注入裝置 140 抽氣環 145 真空幫浦 150 節流閥 160 功率施加器 162,164 線圈/功率施加器 166,168 功率產生器 170,172 阻抗匹配 /RF產生器 175 導電網格 180 功率產生器 /RF產生器 185 阻抗匹配 190 對稱性/軸 17 1376429
200 偏心環 202 頂環 204 底環 206 平面 210 致動器 215 致動器 220 致動器 222 套件 223 螺桿 224 馬達 250 控制器 25 5 支撐件 260 線圈 262 功率產生器 264 阻抗匹配 360 偏心環 362 頂環 364 底環 366,368 致動器 A 角度
18

Claims (1)

13.76429
第秘11颂》罅專利萄小Γ:靡正 十、申請專利範圍: 1. 一種用於處理一工件(workpiece)的方法,該工件係 位於一電漿反應器腔室中,且該腔室包括徑向設置於該腔 室之一頂壁上而面向該工件的一内部源功率施加器及一外 部源功率施加器,該内部及外部源功率施加器與該工件共 有一對稱軸,該方法包括:
施加射頻(RF )源功率至該内部及外部源功率施加 器,並導入一製程氣體至該反應器腔室中,以在該工件上 進行一電漿製程,而該電漿製程之特徵為一電毁製程參 數,且該電漿製程參數具有跨越該工件之表面的一空間分 佈; 使至少該外部源功率施加器沿著一徑向傾斜轴而旋轉 至一位置,且在該位置之處,該電漿製程參數之該空間分 佈具有相對於該共有對稱轴之一至少幾近極小的非對稱 性;以及
使該内部源功率施加器相對於該外部源功率施加器而 沿著該對稱軸移動至一位置,且在該位置之處’該空間分 佈係具有跨越該工件之表面的至少一幾近極小的非均一 性。 2.如申請專利範圍第1項所述之方法,其中上述之旋轉及 移動步驟係在該施加步驟之前進行’且其中旋轉及移動之 一最佳量係預先決定的。 19 13.76429 3.如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該電漿製程參 數為蝕刻速率。
4. 一種用於處理一工件的方法,該工件係位於一電漿反應 器腔室中,且該腔室包括徑向設置於該腔室之一頂壁上而 面向該工件的一内部源功率施加器及一外部源功率施加 器,該内部及外部源功率施加器與該工件共有一對稱轴, 該方法包括: 施加射頻(RF )源功率至該内部及外部源功率施加 器,並導入一製程氣體至該反應器腔室中,以在該工件上 進行一電漿製程,而該電漿製程之特徵為一電漿製程參 數,且該電漿製程參數具有跨越該工件之表面的一空間分 佈;
使至少該外部源功率施加器沿著一徑向傾斜軸而旋轉 至一位置,且在該位置之處,該電漿製程參數之該空間分 佈具有相對於該共有對稱轴之一至少幾近極小的非對稱 性;以及 藉由該内部及外部源功率施加器而調整耦合至該工件 上方之一電装製程區域的一功率層級比率。 5.如申請專利範圍第4項所述之方法,其中上述之調整該 功率層級比率的步驟包括: 20 1376429 使該内部源功率施加器相對於該外部源功率施加器而 沿著該對稱軸移動至一位置,且在該位置之處,該空間分 ’ 佈係具有跨越該工件之表面的至少一幾近極小的非均一 性。 6.如申請專利範圍第4項所述之方法,其中上述之調整該 功率層級比率的步驟包括: # 調整施加至該内部及外部源功率施加器的一射頻哕率 層級比率。 7.如申請專利範圍第4項所述之方法,其中上述之旋轉及 調整步驟係在該施加步驟之前進行,且其中旋轉及調整之 一最佳量係預先決定的。
8.如申請專利範圍第4項所述之方法,其中該電漿製程參 數為触刻速率。 9. 一種用於處理一工件的方法,該工件係位於一電漿反應 器腔室中,且該腔室包括設置於該腔室之一頂壁上而面向 該工件的一源功率施加器,該源功率施加器與該工件共有 一對稱轴,該方法包括: 施加射頻(RF )源功率至該源功率施加器,並導入一 製程氣體至該反應器腔室中,以在該工件上進行一電漿製 21 1376429
程,而該電漿製程之特徵為一電漿製程參數,且該電 程參數具有跨越該工件之表面的一空間分佈; 藉由使該源功率施加器之至少一徑向外部部分沿 各自徑向傾斜軸而旋轉,以增加該空間分佈相對於該 軸之一對稱性; 藉由下列至少一步驟而改變相對於該對稱軸而為 之該空間分佈,以降低該空間分佈之一非均一性: (a)使該源功率施加器之一徑向内部部分相 該徑向外部部分而沿著該對稱軸移動; (b )調整分別施加至該源功率施加器之該徑 部及外部部分的功率層級比率;或是 (c )調整該製程氣體流至該腔室中徑向設置 内部區域及一外部區域的流速比率。 1 0 · —種用於處理一工件的方法,該工件係位於一電漿 器腔室中,且該腔室包括徑向設置於該腔室之一頂壁 面向該工件的一内部源功率施加器及一外部源功率 器,該内部及外部源功率施加器與該工件共有一對稱 該方法包括: .施加射頻(RF )源功率至該内部及外部源功率 器,並導入一製程氣體至該反應器腔室中,以在該工 進行一電漿製程,而該電漿製程之特徵為一電漿製 漿製 著一 對稱 對稱 對於 向内 的一 反應 上而 施加 轴, 施加 件上 程參 22 13.76429
數,且該電漿製程參數具有跨越該工件之表面的一 佈; 使(a )該工件;及(b )該外部源功率施加器 其中之一者沿著一徑向傾斜轴而旋轉至一位置,且 置之處,該電槳製程參數之該空間分佈具有相對於 對稱軸之一至少幾近極小的非對稱性;以及 使該内部源功率施加器相對於該外部源功率施 沿著該對稱軸移動至一位置,且在該位置之處,該 佈係具有跨越該工件之表面的至少一幾近極小的 性。 11.如申請專利範圍第10項所述之方法,其中上述 及移動步驟係在該施加步驟之前進行,且其中旋轉 之一最佳量係預先決定的。 12.如申請專利範圍第10項所述之方法,其中上述 步驟包括使該工件及該外部源功率施加器兩者皆沿 之傾斜轴而旋轉。 13.如申請專利範圍第10項所述之方法,其中該電 參數為蝕刻速率。 14.一種用於處理一工件的方法,該工件係位於一電 空間分 之至少 在該位 該共有 加器而 空間分 非均一 之旋轉 及移動 之旋轉 著各自 漿製程 漿反應 23 13.76429
器腔室中,且該腔室包括徑向設置於該腔室之一頂壁上 面向該工件的一内部源功率施加器及一外部源功率施 器,該内部及外部源功率施加器與該工件共有一對稱軸 該方法包括: 施加射頻(RF )源功率至該内部及外部源功率施 器,並導入一製程氣體至該反應器腔室中,以在該工件 進行一電漿製程,而該電漿製程之特徵為一電漿製程 數,且該電漿製程參數具有跨越該工件之表面的一空間 佈; 使(a )該外部源功率施加器;及(b )該工件之至 其中之一者沿著一徑向傾斜轴而旋轉至一位置,且在該 置之處,該電漿製程參數之該空間分佈具有相對於該共 對稱軸之一至少幾近極小的非對稱性;以及 藉由該内部及外部源功率施加器而調整耦合至該工 上方之一電漿製程區域的一功率層級比率。 15.如申請專利範圍第14項所述之方法,其中上述之調 該功率層級比率的步驟包括: 使該内部源功率施加器相對於該外部源功率施加器 沿著該對稱軸移動至一位置,且在該位置之處,該空間 佈係具有跨越該工件之表面的至少一幾近極小的非均 性。 而 加 * 加 上 參 分 少 位 有 件 整 而 分 24 13.76429 16.如申請專利範圍第14項所述之方法,其中上述之調整 該功率層級比率的步驟包括: 調整施加至該内部及外部源功率施加器的一射頻功率 層級比率。
17.如申請專利範圍第14項所述之方法,其中上述之旋轉 步驟係包括使該工件及該外部源功率施加器兩者皆沿著各 自之傾斜軸而旋轉。 18.如申請專利範圍第14項所述之方法,其中上述之旋轉 及調整步驟係在該施加步驟之前進行,且其中旋轉及調整 之一最佳量係預先決定的。 19.如申請專利範圍第14項所述之方法,其中該電漿製程 參數為蝕刻速率。
20. —種用於處理一工件的方法,該工件係位於一電漿反應 器腔室中,且該腔室包括徑向設置於該腔室之一頂壁上而 面向該工件的一内部源功率施加器及一外部源功率施加 器,該内部及外部源功率施加器與該工件共有一對稱軸, 該方法包括: 施加射頻(RF )源功率至該内部及外部源功率施加 器,並導入一製程氣體至該反應器腔室中,以在該工件上 25 13.76429
進行一電漿製程,而該電漿製程之特徵為一電 數,且該電槳製程參數具有跨越該工件之表面的 佈; 使該外部源功率施加器及該工件沿著各自之 轴而旋轉至一相對於彼此之定位,且在該定位之 漿製程參數之該空間分佈具有相對於該共有對稱 少幾近極小的非對稱性;以及 藉由該内部及外部源功率施加器而調整耦合 上方之一電漿製程區域的一功率層級比率。 製程參 空間分 向傾斜 ,該電 之一至 該工件
26
TW096115772A 2006-05-03 2007-05-03 Plasma reactor with a dynamically adjustable plasma source power applicator TWI376429B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/416,801 US7504041B2 (en) 2006-05-03 2006-05-03 Method of processing a workpiece in a plasma reactor employing a dynamically adjustable plasma source power applicator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200817532A TW200817532A (en) 2008-04-16
TWI376429B true TWI376429B (en) 2012-11-11

Family

ID=38660275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW096115772A TWI376429B (en) 2006-05-03 2007-05-03 Plasma reactor with a dynamically adjustable plasma source power applicator

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7504041B2 (zh)
EP (1) EP2027306B1 (zh)
JP (2) JP5389640B2 (zh)
KR (2) KR101501603B1 (zh)
TW (1) TWI376429B (zh)
WO (1) WO2007130489A2 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11495435B2 (en) 2019-05-17 2022-11-08 Kokusai Electric Corporation Substrate processing apparatus, non-transitory computer-readable recording medium, method of manufacturing semiconductor device, and a substrate processing method
TWI792163B (zh) * 2020-03-11 2023-02-11 日商國際電氣股份有限公司 基板處理裝置,半導體裝置的製造方法及程式

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7431797B2 (en) * 2006-05-03 2008-10-07 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with a dynamically adjustable plasma source power applicator
US7419551B2 (en) * 2006-05-03 2008-09-02 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with apparatus for dynamically adjusting the plasma source power applicator and the workpiece relative to one another
US7504041B2 (en) 2006-05-03 2009-03-17 Applied Materials, Inc. Method of processing a workpiece in a plasma reactor employing a dynamically adjustable plasma source power applicator
US8223470B2 (en) * 2006-10-10 2012-07-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Apparatus and method to improve uniformity and reduce local effect of process chamber
US20090162570A1 (en) * 2007-12-19 2009-06-25 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for processing a substrate using inductively coupled plasma technology
US8999106B2 (en) * 2007-12-19 2015-04-07 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for controlling edge performance in an inductively coupled plasma chamber
US8062472B2 (en) * 2007-12-19 2011-11-22 Applied Materials, Inc. Method of correcting baseline skew by a novel motorized source coil assembly
US8137463B2 (en) * 2007-12-19 2012-03-20 Applied Materials, Inc. Dual zone gas injection nozzle
JP5231308B2 (ja) * 2009-03-31 2013-07-10 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US8414736B2 (en) * 2009-09-03 2013-04-09 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with tiltable overhead RF inductive source
JP5487302B2 (ja) 2010-11-30 2014-05-07 キヤノンアネルバ株式会社 プラズマ処理装置
KR101256962B1 (ko) 2011-05-31 2013-04-26 세메스 주식회사 안테나 유닛 및 상기 유닛을 포함하는 기판 처리 장치, 그리고 상기 장치를 이용한 기판 처리 방법
JP5712889B2 (ja) * 2011-10-07 2015-05-07 東京エレクトロン株式会社 成膜装置及び基板処理装置
US20140175055A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Adjustable coil for inductively coupled plasma
CN111769032B (zh) * 2019-04-01 2024-02-27 北京北方华创微电子装备有限公司 射频线圈、工艺腔室和半导体处理设备
KR102041518B1 (ko) * 2019-07-18 2019-11-06 에이피티씨 주식회사 분리형 플라즈마 소스 코일 및 이의 제어 방법
CN117238744B (zh) * 2023-11-13 2024-03-01 无锡尚积半导体科技有限公司 晶圆刻蚀设备

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4512841A (en) * 1984-04-02 1985-04-23 International Business Machines Corporation RF Coupling techniques
JPH03257182A (ja) * 1990-03-07 1991-11-15 Hitachi Ltd 表面加工装置
JP3090877B2 (ja) * 1995-06-06 2000-09-25 松下電器産業株式会社 プラズマ処理方法および装置
US5888413A (en) * 1995-06-06 1999-03-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Plasma processing method and apparatus
US6054013A (en) * 1996-02-02 2000-04-25 Applied Materials, Inc. Parallel plate electrode plasma reactor having an inductive antenna and adjustable radial distribution of plasma ion density
JP3790291B2 (ja) * 1996-02-21 2006-06-28 サムコ株式会社 プラズマ処理装置
CA2207154A1 (en) * 1996-06-10 1997-12-10 Lam Research Corporation Inductively coupled source for deriving substantially uniform plasma flux
US5800619A (en) * 1996-06-10 1998-09-01 Lam Research Corporation Vacuum plasma processor having coil with minimum magnetic field in its center
JP2000012296A (ja) * 1998-06-18 2000-01-14 Plasma System Corp プラズマ処理装置
JP3247096B2 (ja) * 1998-09-04 2002-01-15 松下電器産業株式会社 プラズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法
US6217718B1 (en) * 1999-02-17 2001-04-17 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for reducing plasma nonuniformity across the surface of a substrate in apparatus for producing an ionized metal plasma
US6229264B1 (en) * 1999-03-31 2001-05-08 Lam Research Corporation Plasma processor with coil having variable rf coupling
US6507155B1 (en) * 2000-04-06 2003-01-14 Applied Materials Inc. Inductively coupled plasma source with controllable power deposition
JP4093704B2 (ja) * 2000-06-14 2008-06-04 松下電器産業株式会社 プラズマ処理装置
US6414648B1 (en) * 2000-07-06 2002-07-02 Applied Materials, Inc. Plasma reactor having a symmetric parallel conductor coil antenna
US7223676B2 (en) * 2002-06-05 2007-05-29 Applied Materials, Inc. Very low temperature CVD process with independently variable conformality, stress and composition of the CVD layer
JP3973855B2 (ja) * 2001-05-18 2007-09-12 松下電器産業株式会社 プラズマ処理方法及び装置
JP3462865B2 (ja) * 2001-07-10 2003-11-05 三菱重工業株式会社 給電アンテナ及び半導体製造装置
US20030044529A1 (en) * 2001-08-29 2003-03-06 Hsiao-Che Wu Method of depositing thin film
US6660177B2 (en) * 2001-11-07 2003-12-09 Rapt Industries Inc. Apparatus and method for reactive atom plasma processing for material deposition
JP2006073562A (ja) * 2004-08-31 2006-03-16 Seiko Epson Corp コンタクトホールの形成方法及びドライエッチング装置
US7713432B2 (en) * 2004-10-04 2010-05-11 David Johnson Method and apparatus to improve plasma etch uniformity
JP2007214262A (ja) * 2006-02-08 2007-08-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd プラズマ処理方法及び装置
US7504041B2 (en) 2006-05-03 2009-03-17 Applied Materials, Inc. Method of processing a workpiece in a plasma reactor employing a dynamically adjustable plasma source power applicator
US7520999B2 (en) * 2006-05-03 2009-04-21 Applied Materials, Inc. Method of processing a workpiece in a plasma reactor with dynamic adjustment of the plasma source power applicator and the workpiece relative to one another
US7419551B2 (en) 2006-05-03 2008-09-02 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with apparatus for dynamically adjusting the plasma source power applicator and the workpiece relative to one another
US7431797B2 (en) 2006-05-03 2008-10-07 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with a dynamically adjustable plasma source power applicator

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11495435B2 (en) 2019-05-17 2022-11-08 Kokusai Electric Corporation Substrate processing apparatus, non-transitory computer-readable recording medium, method of manufacturing semiconductor device, and a substrate processing method
TWI785317B (zh) * 2019-05-17 2022-12-01 日商國際電氣股份有限公司 基板處理裝置、半導體裝置的製造方法及程式
TWI792163B (zh) * 2020-03-11 2023-02-11 日商國際電氣股份有限公司 基板處理裝置,半導體裝置的製造方法及程式

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007130489A2 (en) 2007-11-15
US20070257009A1 (en) 2007-11-08
EP2027306A2 (en) 2009-02-25
US7504041B2 (en) 2009-03-17
EP2027306A4 (en) 2010-10-20
KR101564550B1 (ko) 2015-11-02
JP2009535852A (ja) 2009-10-01
EP2027306B1 (en) 2017-08-02
KR101501603B1 (ko) 2015-03-18
KR20090012289A (ko) 2009-02-03
WO2007130489A3 (en) 2008-01-03
KR20140136064A (ko) 2014-11-27
JP5389640B2 (ja) 2014-01-15
JP2013239727A (ja) 2013-11-28
TW200817532A (en) 2008-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI376429B (en) Plasma reactor with a dynamically adjustable plasma source power applicator
TWI398195B (zh) 具有動態可調式電漿源功率施加器的電漿反應器
US7419551B2 (en) Plasma reactor with apparatus for dynamically adjusting the plasma source power applicator and the workpiece relative to one another
US7520999B2 (en) Method of processing a workpiece in a plasma reactor with dynamic adjustment of the plasma source power applicator and the workpiece relative to one another
TWI500082B (zh) 具可傾斜頂置rf感應源之電漿反應器
JP5740304B2 (ja) フィールド強化型誘導結合プラズマ処理システムおよびプラズマ形成方法
US7183716B2 (en) Charged particle source and operation thereof
US7316199B2 (en) Method and apparatus for controlling the magnetic field intensity in a plasma enhanced semiconductor wafer processing chamber
JP2011119657A (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US20170330788A1 (en) Control Of The Incidence Angle Of An Ion Beam On A Substrate
KR20110046353A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
TWI443716B (zh) 執行高傾斜植入的方法、離子植入裝置與植入工件的方法
US20170069526A1 (en) Chuck assembly with tiltable chuck and semiconductor fabrication system including the same
CN112242288A (zh) 分离型等离子体源线圈及其控制方法
CN106298420B (zh) 下电极以及半导体加工设备
CN117476425A (zh) 等离子体处理装置
KR20160100281A (ko) 향상된 시디 균일도를 갖는 적응형 플라즈마 소스 및 이를 이용한 적응형 플라즈마 챔버