TWI452624B - 具有脈衝反應氣體補充以用於蝕刻半導體結構之脈衝電漿系統 - Google Patents

具有脈衝反應氣體補充以用於蝕刻半導體結構之脈衝電漿系統 Download PDF

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Description

具有脈衝反應氣體補充以用於蝕刻半導體結構之脈衝電漿系統
本發明涉及半導體結構及半導體設備。
過去幾年來，已藉由將半導體結構之特徵結構(feature)經微縮化(scaling)為極小之尺寸而大幅增進積體電路(ICs)(例如：用於計算之邏輯電路，及用於資訊儲存之記憶體電路)的效能及性能。然而，用於製造積體電路微縮化的設備及製程幾乎都存在有問題。半導體製程技術以及用於進行此種製程之設備的持續進步已確保半導體產業對於微縮化之持續追求的倖存。
為了使半導體堆疊圖案化成有意義之結構，通常係使用微影/蝕刻處理。目前之蝕刻處理包括：以一包括離子化氣體(例如：電漿)之系統來蝕刻半導體堆疊。電漿蝕刻處理對於具有細微特徵結構之多個相鄰結構的蝕刻是特別有用的。然而，隨著對特徵結構尺寸及間隔之更嚴苛的要求，電漿蝕刻處理自身的限制也顯現出。
電漿蝕刻之一可能限制係有關於在單一樣品中之多個半導體結構之間存在有多種間隔之IC的製造。舉例來說，蝕刻速率係視圖案密度而定，這現象稱為「微負載(micro－loading)」。在非常小的尺寸中，特別是在高深寬比(aspect ratio)態樣中，經圖案化而具有高密度(即，特徵結構之間的間隔較小)之材料的蝕刻速率會較經圖案 化而具有低密度(即，特徵結構之間的間隔較大)之相同材料的蝕刻速率還來的低。因此，可能需要「過蝕刻(over－etch)」才能完全將單一樣品中的各種結構蝕刻掉，也就是說，當未完全蝕刻之區域繼續進行蝕刻處理時，首先完成蝕刻之區域也會繼續暴露於蝕刻處理。在此種實例中，過蝕刻對於最終之半導體結構具有不利之影響。
參照「第1圖」，係繪示特定半導體結構之蝕刻速率與單一樣品(其中發生有微負載現象)中之各種半導體結構的密度(即，特徵結構之間的間隔)兩者之間的關聯性之圖表。如圖所示，隨著關聯線之斜率降低，則蝕刻速率隨著密度之增加而降低。參照「第2A圖」，半導體堆疊200包括一基板202、一半導體層204及一光罩206。參照「第2B圖」，利用電漿蝕刻處理而將光罩206之圖案蝕刻進入半導體層204。半導體堆疊200之蝕刻過程中會發生微負載現象，因此使得半導體層204在低密度區域208之蝕刻速率高於中密度區域210及高密度區域212，如「第2B圖」所示。參照「第2C圖」，半導體堆疊200上所進行之蝕刻處理係在低密度區域208先完成，其早於中密度區域210及高密度區域212。因此，當較高密度區域之蝕刻完成之時，低密度區域208中的結構會暴露於過蝕刻。參照「第2D圖」，在過蝕刻之過程中，較低密度區域中的結構上可能會發生有害之底切214。如「第2D圖」所示，底切214可隨著密度而改變，其取決於特定區域所承受之過蝕刻程度。
因此，此處描述一種用於蝕刻半導體結構之方法，以及在其內部執行該方法之一系統。
本發明提供一種用於蝕刻一樣品的方法，包括：藉由應用一脈衝電漿處理而移除樣品的一部分，其中，該脈衝電漿處理包括複數個工作週期(duty cycle)，其中各個工作週期代表一電漿之一開啟(ON)狀態及一關閉(OFF)狀態的組合，其中電漿係由一反應氣體產生，且其中反應氣體在電漿之關閉狀態過程中補充，而不在電漿之開啟狀態過程中補充。
本發明提供一種用於蝕刻一樣品的方法，包括：藉由應用一連續電漿處理而移除樣品的一第一部分；結束連續電漿處理；以及藉由應用一脈衝電漿處理而移除樣品的一第二部分，其中，脈衝電漿處理包括複數個工作週期，其中各個工作週期代表一電漿之一開啟(ON)狀態及一關閉(OFF)狀態的組合，其中電漿係由一反應氣體產生，且其中反應氣體在電漿之關閉狀態過程中補充，而不在電漿之開啟狀態過程中補充。
本發明提供一種用於蝕刻一樣品的系統，其中該系統包括：一腔室，係裝配有一樣品承接器；一抽氣裝置，係耦接至腔室，其中抽氣裝置係用於降低腔室之壓力；一氣體入口裝置，係與腔室耦接，其中氣體入口裝置係用於將一反應氣體注入腔室中；一電漿點燃裝置，係與腔室耦接， 其中電漿點燃裝置係用於將源自反應氣體的一電漿點燃；以及一計算裝置，係與電漿點燃裝置以及氣體入口裝置耦接，其中計算裝置包括一處理器及一記憶體，其中記憶體包括一用於在一脈衝電漿處理中以控制電漿點燃裝置而切換一電漿於一開啟狀態及一關閉狀態之間的指令組，其中脈衝電漿處理包括複數個工作週期，其中各個工作週期代表該電漿之一開啟狀態及一關閉狀態的組合，其中記憶體亦包括一用於控制該氣體入口裝置以切換於一開啟狀態及一關閉狀態之間的指令組，其中電漿係由反應氣體產生，且其中當氣體入口裝置處於開啟狀態下則補充反應氣體，以及其中反應氣體在電漿之關閉狀態過程中補充，而不在電漿之開啟狀態過程中補充。
此處係描述一種用於蝕刻半導體基板之方法及系統。在下方說明中，係提出數種特定細節(例如特定之尺寸及化學配置)以對本發明提供貫穿了解。明顯的是，對於熟悉該技術領域之人士來說，本發明在無該些特定細節下亦可實行。在其他實例中，並未詳細描述已知之處理步驟，例如圖案化步驟及濕式化學清洗，以避免對本發明產生不必要之混淆。再者，繪示在圖式中的多種實施例僅為概要表示，而並無按比例繪製。
此處所揭露的是用於蝕刻半導體結構之脈衝電漿方法及其相應系統。藉由採用脈衝電漿處理而可蝕刻樣品之一部分。脈衝電漿處理包括複數個工作週期(duty cycle)， 其中：各個工作週期代表一電漿之一開啟狀態及一關閉狀態的組合。根據本發明之實施例，電漿係由反應氣體產生，其中，在脈衝電漿處理的電漿之關閉狀態過程中，會補充反應氣體，但是在開啟狀態之過程中不會補充反應氣體。在另一實施例中，係藉由應用連續電漿處理而將樣品之第一部分移除，接著，連續電漿處理結束，再藉由具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿處理而移除樣品的第二部分。
藉由在蝕刻處理過程中重複脈衝一電漿，則可以緩和蝕刻速率取決於結構密度之程度。在電漿之開啟狀態過程中(即，當電漿為離子化氣體的形式時)，且因此在電漿蝕刻處理中之半導體材料的初級蝕刻階段中，係形成蝕刻副產物。隨著在較高密度區域中進行蝕刻處理，這些副產物以較慢之速率離開樣品(相對於在樣品之較低密度區域)。因此，在持續之開啟狀態下，蝕刻副產物會阻礙蝕刻處理而朝向微負載發展。然而，在關閉狀態下，這些副產物會自所有區域移除而不競爭進行蝕刻處理。進行複數個工作週期(即，開啟/關閉狀態之週期)以在整個樣品上用實質相同之蝕刻速率來蝕刻半導體材料，而不用顧及結構密度。「第3圖」繪示根據本發明之實施例而在脈衝電漿蝕刻處理過程中之蝕刻速率與結構密度之間的關聯圖式。如圖所示為關聯線之可忽略的斜率，隨著密度之增加，蝕刻速率係實質相同。以此方式所蝕刻之半導體材料可承受過蝕刻之較少傷害，此乃因為樣品之所有部分的蝕刻處理係在實質相同之時間下完成。
用於產生電漿之反應氣體可能會在脈衝電漿蝕刻處理 的工作週期之開啟狀態過程中耗盡，其可能導致電漿改質(plasma modification)。在部分實例中，電漿改質可能實質足以改變電漿的蝕刻特性。此效應對於試圖進行一受控蝕刻處理是不利的。藉由在蝕刻處理之過程中補充反應氣體，則可緩和電漿改質之情形。另一方面，在脈衝電漿蝕刻處理的電漿開啟狀態過程中補充反應氣體可能會導致形成電漿物種梯度，因而造成樣品之不一致蝕刻。藉由僅在工作週期之關閉狀態過程中補充反應氣體，則可達到在工作週期之開啟狀態過程中之實質均質電漿。因此，根據本發明之一實施例，脈衝反應氣體補充處理係與脈衝電漿處理平行進行。也就是說，反應氣體的補充僅在脈衝電漿蝕刻處理之工作週期的關閉狀態過程中進行，而不在開啟狀態過程中進行。
半導體堆疊之蝕刻可藉由具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理來進行。「第4A~4C圖」係繪示根據本發明之實施例而在半導體堆疊上進行具有脈衝反應氣體補充之脈衝蝕刻處理對於微負載現象之大幅降低的效應之剖面視圖。
參照「第4A圖」，半導體堆疊400包括一基板402、一蝕刻層404及一光罩406。光罩406係圖案化而包括低密度區域408、中密度區域410以及高密度區域412。半導體堆疊400可包括較大複雜性之材料層及/或圖案類型的堆疊，但圖中所示僅作為說明之目的。
基板402可以包括任何可耐受製程且半導體層可適當 地設置於其上之材料。在一實施例中，基板402包括以第IV元素為基礎之材料，例如結晶矽、鍺或矽/鍺。在一實施例中，基板402中之矽原子的原子濃度大於99%。在另一實施例中，基板402包括第III－V族的材料，例如但不限於為氮化鎵、磷化鎵、砷化鎵、磷化銦、銻化銦、砷化銦鎵、砷化鋁鎵、磷化銦鎵或其混合物。在一選擇性實施例中，基板402包括在一清楚結晶狀基板上生長出一磊晶層，例如：在硼摻雜塊體矽單結晶基板上生長出矽磊晶層。基板402亦可包括一位於塊體結晶基板與磊晶層之間的絕緣層，以例如形成一絕緣層上覆矽(SOI)基板。在一實施例中，絕緣層係包括一材料，該材料係選自由二氧化矽、氮化矽、氮氧化矽及高介電常數(k)之介電層所組成之群組。在另一實施例中，基板402包括一直接鄰近蝕刻層404所設置之上絕緣層。
基板402亦可額外包括電荷載子摻質不純物原子(charge－carrier dopant impurity atom)。舉例來說，根據本發明之一實施例，基板402包括矽及/或鍺，且電荷載子摻質不純物原子係選自由硼、砷、銦、銻或磷所組成之群組。在另一實施例中，基板402包括第III－V族材料，且電荷載子摻質不純物原子係選自由碳、矽、鍺、氧、硫、硒或碲所組成之群組。
蝕刻層404包括任何可適當地圖案化成為清楚界定之半導體結構的陣列之材料。根據本發明之一實施例，蝕刻層404可以包括以第IV族為基礎之材料，或是第III－V族 材料，例如上方所討論與基板402相關之材料。另外，蝕刻層404包括任何可適當地圖案化成為清楚界定之半導體結構的陣列之形態結構。在一實施例中，蝕刻層404之形態結構係選自由非晶、單晶及多晶所組成之群組。在一實施例中，蝕刻層404包括電荷載子摻質不純物原子，其例如上方所討論與基板402相關之材料。
就其本身而言，蝕刻層404之組成不需限制為半導體材料。根據本發明之一選擇性實施例，蝕刻層404包括金屬層，例如但不限於為銅、鋁、鎢、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬矽化物、鉿、鋯、鈦、鉭、鋁、釕、鈀、鉑、鈷、鎳或傳導性金屬氧化物，例如氧化釕。在本發明之又一實施例中，蝕刻層404包括一絕緣層。在一實施例中，蝕刻層404包括選自由二氧化矽、氮氧化矽及氮化矽所組成之群組的絕緣材料。在另一實施例中，蝕刻層404包括高k介電層，其選自由氧化鉿、矽酸鉿、氧化鑭、氧化鋯、矽酸鋯、氧化鉭、鈦酸鋇鍶、鈦酸鋇、鈦酸鍶、氧化釔、氧化鋁、氧化鉛鈧鉭及鈮酸鉛鋅所組成之群組。
光罩406可包括任何適於藉由微影術或直寫(direct－write)處理而圖案化之材料。在一實施例中，光罩406包括光阻材料。在一特定實施例中，光阻材料係用於微影處理，並選自由正型光阻及負型光阻所組成之群組。光罩406可更包括一適於阻擋電漿蝕刻處理(例如用於圖案化蝕刻層404之電漿蝕刻處理)之材料。因此，根據本發明之另一實施例，光罩406亦包括一硬質光罩層， 該硬質光罩層係選自由二氧化矽、氮氧化矽、氮化矽及金屬薄膜所組成之群組。
參照「第4B圖」，光罩406的圖案係藉由具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理而蝕刻入蝕刻層404中，以形成部分圖案化之蝕刻層414。在適當條件下，當使用具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿處理時，根據本發明之一實施例，所有密度區域408、410、412之蝕刻速率係實質相近，如「第4B圖」所示。具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿處理包含複數個工作週期，其中各個工作週期代表蝕刻電漿之一開啟狀態及一關閉狀態的組合。反應氣體補充步驟係在工作週期之關閉狀態過程中進行，而不在工作週期之開啟狀態過程中進行。一個工作週期包括一個開啟狀態及一個關閉狀態，其中開啟狀態及關閉狀態之持續時間係適於針對密度區域408、410、412以實質相近之蝕刻速率而將光罩406之圖案轉移至蝕刻層404。根據本發明之一實施例，各個工作週期之開啟狀態部分為工作週期之5~95%，在一特定實施例中，各個工作週期之開啟狀態部分為工作週期之65~75%。在另一實施例中，複數個工作週期之頻率為介於1 Hz~200kHz，意即各個工作週期之持續時間為5微秒~1秒。在一特定實施例中，複數個工作週期之頻率為50kHz，且各個工作週期之開啟狀態部分為70%。根據本發明之一實施例，在電漿之關閉狀態過程中進行的反應氣體補充之持續時間及量係使得(在關閉狀態過程中補充反應氣體的結果)在脈衝電漿處理之結束時的 電漿之氣體物種組成係在脈衝電漿處理之起始時的電漿之氣體物種組成的±1%範圍內。在一實施例中，於脈衝電漿處理之結束時的電漿壓力係在脈衝電漿處理之起始時的電漿壓力之±1毫托(mTorr)範圍內。
可產生一用於具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿處理中以蝕刻一蝕刻層404的電漿之方法包括任何適於在足以符合工作週期之開啟狀態的持續時間以點燃並維持電漿之方法。舉例來說，根據本發明之一實施例，產生電漿的方法包括產生一電漿，該電漿係選自由電子迴旋共振(ECS)電漿、螺旋波電漿、感應耦合電漿(ICP)及表面波電漿所組成之群組。在一特定實施例中，用於產生電漿之方法包括在Applied Materia lTM AdvantEdge G3 etcher中產生一感應耦合電漿。
所產生之用於具有脈衝反應氣體補充的脈衝電漿蝕刻處理的電漿包括任何反應氣體，該些反應氣體係適於產生離子及反應性自由基以移除部分之蝕刻層404而不會對光罩406之圖案造成不利影響。舉例來說，根據本發明之一實施例，反應氣體包括鹵化物物種，其係用於蝕刻矽系(silicon－based)材料。在一特定實施例中，反應氣體包括約略比例為300：50：12之HBr、He物種及70%/30%He/O2 混合物，且脈衝電漿係用於蝕刻非晶矽、多晶矽或單晶矽。在另一實施例中，反應氣體包括氟碳化合物，並用於蝕刻介電層。在一特定實施例中，反應氣體包括物種CF4 ，且脈衝電漿係用於蝕刻二氧化矽或碳摻雜氧化矽。反應氣體 可包括一適於提供受控蝕刻速率之壓力。在一實施例中，壓力係介於1~100毫托(mTorr)。在另一實施例中，壓力係介於3~100毫托。在一特定實施例中，反應氣體包括HBr、He及O2 ，反應氣體之壓力係介於30~50毫托，多晶矽之蝕刻速率則介於500~6000埃/分(Angstroms/minute)。
參照「第4C圖」，上述之具有脈衝反應氣體補充的脈衝電漿處理係持續直到部分圖案化之蝕刻層414變成圖案化之蝕刻層424為止。藉由使用上述具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理直到蝕刻層404之蝕刻完成，且在密度區域408、410、412之蝕刻處理係在實質相同之時間完成。因此，僅需要微不足道之過蝕刻來形成圖案化之蝕刻層424。因此，圖案化之蝕刻層424的各種結構之不利底切現象會大幅緩和，如「第4C圖」所示之底切現象的不存在。
具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理的工作週期中之開啟狀態及關閉狀態的持續時間係以相應於蝕刻副產物之形成及移除為目標。「第5A圖」為流程圖，「第5B圖」為波形，該些圖式皆代表根據本發明之一實施例的具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理之此種一系列目標步驟。「第6A~6D圖」係繪示在半導體堆疊上執行「第5A圖」之流程圖的步驟之剖面視圖。
參照流程圖500之步驟502，且相符於「第6A圖」，在具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理的開始之時，半導體堆疊600包括一基板602、一蝕刻層604及一 光罩606。光罩606係經圖案化而具有低密度區域608、中密度區域610及高密度區域612。基板602、蝕刻層604及光罩606可以包括參照「第4A圖」描述關於基板402、蝕刻層404及光罩406之任何材料。半導體堆疊600可包括較大複雜度之材料層及/或圖案類型的堆疊，但此處所示之方式僅作為示例性。
參照流程圖500之步驟504，且相符於「第6B圖」，在具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理中的工作週期之開啟狀態過程中，光罩606之圖案係部分蝕刻至蝕刻層604中，以形成部分圖案化之蝕刻層614A。電漿蝕刻物種620可接近蝕刻層604之未遮罩部分，而由光罩606所遮蔽住的蝕刻層604之遮罩區域則受到保護而免受電漿蝕刻物種620作用，如「第6B圖」所示。蝕刻副產物616則在半導體堆疊600之反應區域618中產生。
蝕刻物種620可包括任何帶電物種及由用於脈衝電漿蝕刻處理之電漿所釋出的反應性中性物質。舉例來說，根據本發明一實施例，蝕刻物種620包括帶正電離子及自由基。在一實施例中，反應氣體包括HBr、He及O2 ，且蝕刻物種620係選自由H＋ 、Br＋ 、He＋ 、O＋ 、H、Br及O所組成之群組。在另一實施例中，反應氣體包括氟碳化合物，且蝕刻物種620係選自由F＋ 、CF＋ 及CF2 ＋ ，以及CF3 ＋ 、F、CF、CF2 以及CF3 所組成之群組。蝕刻副產物616可包括來自半導體層604及蝕刻物種620的原子之任意組合。在一特定實施例中，蝕刻物種620包括鹵化物陽離子X＋ 及/ 或鹵化物自由基X(X＝F、Cl、Br)，蝕刻層604包括矽原子，蝕刻副產物616包括選自由中性物種SiXn所組成之群組的副產物，其中n為1、2、3或4。
工作週期之開啟狀態的持續時間係經選擇以使得蝕刻效率最大化，並能夠使部分圖案化之蝕刻層614A的所有密度區域608、610及612之蝕刻速率維持實質相近。如「第6B圖」所示，蝕刻副產物616至少一段時間係形成並存在於部分圖案化之蝕刻層614A的部分蝕刻特徵結構中(即，反應區域618內)。反應區域618係為半導體堆疊600中鄰近蝕刻副產物616形成之區域，而蝕刻副產物616之形成會干涉電漿蝕刻物種620。也就是說，在開啟循環之使用期間，隨著蝕刻副產物616在反應區域618中之增加，電漿蝕刻物種620會被妨礙而無法接近部分圖案化之蝕刻層614A的未遮罩部分。此種電漿蝕刻物種620的妨礙在高結構密度區域較為嚴重(相較於低結構密度區域)，因而降低高結構密度區域之蝕刻速率(相較於低結構密度區域之蝕刻速率)。因此，根據本發明之一實施例，具有脈衝反應氣體補充的脈衝電漿蝕刻處理的工作週期之開啟狀態係經選擇以小於或至多符合一時間，在該時間下係產生足夠量的蝕刻副產物以降低高密度區域之蝕刻速率(相對於低密度區域)。在一實施例中，開啟狀態之持續時間係經選擇以實質符合一時間，而在該時間下，部分圖案化之蝕刻層614A的蝕刻速率係取決於光罩606的圖案密度。在一實施例中，開啟狀態之持續時間係足夠短，以實質抑制反應區域 618中之微負載現象。在一實施例中，開啟狀態之持續時間係處於參照「第4B圖」之工作週期的開啟狀態的時間範圍內。根據本發明之一實施例，反應氣體補充步驟係在工作週期之關閉狀態過程中進行，而不在開啟狀態過程中進行。。
參照流程圖500之步驟506，且相符於「第6C圖」，電漿處於關閉狀態，因此，蝕刻物種620不再存在於半導體堆疊600之反應區域618。如「第6C圖」所示，蝕刻副產物616係自反應區域618移除。
工作週期之關閉狀態的持續時間係經選擇以允許有足夠的時間來將蝕刻副產物616自反應區域618移除(即，消除或排除)。在開啟狀態過程中，如上所述，蝕刻副產物616係形成在反應區域618中。此外，在電漿之開啟狀態轉移至關閉狀態的過渡時期，當電漿氣體中和時，其帶負電之離子會自電漿氣體釋出，因而產生新的蝕刻物種。這些新的蝕刻物種會更進一步促成反應區域618中之蝕刻副產物的量。
在工作週期之關閉狀態初期，反應區域618內的蝕刻副產物616之濃度係實質大於反應區域618外的蝕刻副產物616之濃度。因此，會形成一自然擴散梯度，則蝕刻副產物616會擴散至反應區域618外。此過程可以藉由額外的壓力梯度來增進之。也就是說，伴隨著在開啟狀態過程中之蝕刻副產物616的增長，反應區域618內的壓力可變成大於反應區域618外的壓力，因而促進蝕刻副產物616 的排出。因此，根據本發明之實施例，具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理中的工作週期之關閉狀態係經選擇而具有足夠長的持續時間，以實質促使蝕刻副產物616自反應區域618移除。在另一實施例中，蝕刻副產物616之移除量係為足夠，藉此，仍存在於反應區域618中的任何蝕刻副產物616不會實質干涉在接續工作週期之開啟狀態過程中的蝕刻物種。在此種實施例中，關閉狀態之持續時間係經選擇以實質符合一時間，在該時間之時，超過50%之蝕刻副產物616已自反應區域618移除。在另一實施例中，關閉狀態之持續時間係經選擇以實質符合一時間，在該時間之時，超過75%之蝕刻副產物616已自反應區域618移除。在一選擇性實施例中，關閉狀態之持續時間係處於參照「第4B圖」討論之工作週期的關閉狀態之時間範圍。在一實施例中，惰性氣體(例如氬氣或氦氣)係在電漿之關閉狀態過程中注入以增進副產物的移除。
工作週期之關閉狀態的持續時間可更經過選擇以允許執行足夠之反應氣體補充步驟。因此，反應氣體補充步驟可以在工作週期之關閉狀態過程中進行，而不需要在工作週期之開啟狀態過程中進行。根據本發明之一實施例，在電漿之關閉狀態過程中所進行之反應氣體補充的量及持續時間係使得(在關閉狀態過程中補充反應氣體的結果)在脈衝電漿處理之結束時的電漿之氣體物種組成係在脈衝電漿處理之起始時的電漿之氣體物種組成的±1%範圍內。在一實施例中，於脈衝電漿處理之結束時的電漿壓力係在脈 衝電漿處理之起始時的電漿壓力之±1毫托範圍內。
參照流程圖500之步驟508，且相符於「第6D－E圖」在接續之具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理的工作週期過程中，光罩606的圖案係持續蝕刻入蝕刻層604中，以形成更為廣泛蝕刻的部分蝕刻之蝕刻層614B。重複工作週期(即，步驟508)直到已蝕刻期望量之蝕刻層604。因此，根據本發明之一實施例，一部分之蝕刻層604係藉由包括複數個工作週期之脈衝電漿蝕刻處理而移除。在工作週期之關閉狀態過程中，執行反應氣體補充步驟，但在工作週期之開啟狀態過程中，不執行反應氣體補充步驟。「第5B圖」係以波形繪示工作週期之時間線。
參照流程圖500之步驟510，且相符於「第6F圖」，在移除期望量之蝕刻層604之後，具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理係結束。藉由使用具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理以完成蝕刻層604之蝕刻，則密度區域608、610及612之蝕刻處理可在相同時間下完成。因此，僅需要可忽略量之過蝕刻以形成圖案化之蝕刻層624。藉此，可大幅緩和圖案化之蝕刻層624之各種結構的不利底切現象，其可由「第6F圖」之缺乏底切現象可見。可藉由任一適當因素來決定何時結束具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理。舉例來說，根據本發明之一實施例，藉由在預定之時間結束工作週期之重複，以決定具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理的結束。在一選擇性實施例中，可藉由偵測在蝕刻層604之蝕刻完成時的蝕 刻副產物616之改變以及基板602之頂表面的相應暴露來決定具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理的結束。在另一實施例中，可利用干涉術以量測溝槽(trench)之深度來決定具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理的結束。
具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理可結合連續電漿蝕刻處理。舉例來說，直到半導體堆疊之一部分已被蝕刻之前，半導體堆疊之不同密度區域的蝕刻速率差別可能並不顯著，此乃因為蝕刻處理在高深寬比之圖案中可能遭受更為嚴重的微負載。因此，較為有效的是，先施加一連續電漿以蝕刻半導體堆疊的第一部分，直到達到特定之深度，再接著施加具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理以移除半導體堆疊之第二部分。根據本發明之一實施例，以連續電漿蝕刻處理來蝕刻半導體堆疊直到達到期望深度，接著，半導體堆疊之蝕刻藉由具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理來完成。在一實施例中，連續電漿蝕刻處理/具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理係用於增加單一晶圓處理工具中的晶圓產率。根據本發明之一實施例的此種連續電漿蝕刻處理/具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理係繪示於「第7A~C圖」。以光罩712圖案化之蝕刻層704(「第7A圖」)係藉由連續電漿蝕刻處理而部分圖案化(「第7B圖」)。接著利用具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理以完成蝕刻層704之蝕刻，也就是說，直到蝕刻結束於蝕刻終止層706為止，如 「第7C圖」所示。在一實施例中，電漿蝕刻處理由連續轉變為脈衝之深度為最高結構密度之區域的間隔寬度之0.5~4倍。在一實施例中，深度係經選擇以實質等於最高結構密度之區域的間隔寬度，也就是說，當最高密度結構已達到深寬比1。
「第8圖」係為一流程圖，顯示根據本發明之一實施例的一系列步驟，其結合連續電漿蝕刻處理以及具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理。「第9A~D圖」係繪示「第8圖」之流程步驟執行在較為複雜之半導體堆疊上的剖面視圖。
參照流程圖800之步驟802，且相符於「第9A圖」，在一連續/脈衝電漿蝕刻處理起始之時，半導體堆疊900包括一基板902、二蝕刻層904、908、二介電層906、910及一光罩912。基板902、蝕刻層904、908及光罩912包括任何參照「第4A圖」所描述之基板402、蝕刻層404及光罩406的材料。半導體堆疊900可包括較為複雜或較不複雜之材料層的堆疊，此處所示之方式僅作為說明之用。在一實施例中，半導體堆疊900包括多晶矽/SiON/多晶矽/SiO2 ，如典型之快閃記憶體堆疊中可見者。
介電層906、910可包括任何適於絕緣半導體堆疊之導電部分的材料。在一實施例中，介電層906、910可包括選自由二氧化矽、氮氧化矽及氮化矽所組成之群組的絕緣材料。在另一實施例中，介電層906、910可包括選自由氧化鉿、矽酸鉿、氧化鑭、氧化鋯、矽酸鋯、氧化鉭、鈦酸鋇 鍶、鈦酸鋇、鈦酸鍶、氧化釔、氧化鋁、氧化鉛鈧鉭及鈮酸鉛鋅所組成之群組的高k介電層。
參照流程圖800之步驟804，且相符於「第9B圖」，利用連續電漿處理以將光罩912的圖案蝕刻入蝕刻層904中，而形成部分圖案化之蝕刻層914。在半導體堆疊900之第一部分的各個密度區域中之蝕刻速率差異並不顯著的情況下，連續電漿蝕刻處理則足以蝕刻該蝕刻層904。產生用於連續電漿處理中以形成部分圖案化之蝕刻層914的電漿之方法可包括任何適於在足以符合連續蝕刻處理的持續時間以點燃並維持電漿之方法。舉例來說，根據本發明之一實施例，產生連續電漿的方法包括產生一電漿，該電漿係選自由電子迴旋共振(ECS)電漿、螺旋波電漿、感應耦合電漿(ICP)及表面波電漿所組成之群組。在一特定實施例中，用於產生連續電漿之方法包括在Applied MaterialTM AdvantEdge G3 etcher中產生一感應耦合電漿。
參照流程圖800之步驟806，且相符於「第9B圖」，其藉由任何適當之因素來決定何時可結束連續電漿處理。舉例來說，根據本發明之一實施例，基於待蝕刻之材料的特質而在一預定時間結束以決定連續電漿蝕刻處理之結束。在一選擇性實施例中，藉由偵測在蝕刻層904之蝕刻完成時的蝕刻副產物改變以及介電層906之頂表面的相應暴露(即，藉由偵測蝕刻終點)而決定連續電漿蝕刻處理之結束。在一實施例中，可藉由在連續蝕刻處理過程中所產生之化學物種組的即時組成(real－time composition)來 決定連續電漿蝕刻處理之結束。參照「第9C圖」，在蝕刻層904之蝕刻之後，介電層906的暴露部分被移除以形成圖案化之介電層916。根據本發明之一實施例，介電層906之暴露部分的移除係藉由一蝕刻處理來進行，該蝕刻處理係選自由濕式蝕刻處理、連續電漿蝕刻處理及脈衝電漿蝕刻處理所組成之群組。
參照流程圖800之步驟808、810及812，且相符於「第9C~D圖」，光罩912的圖案係持續蝕刻入半導體堆疊900中。在此時，由於半導體堆疊900的第一部分已被蝕刻，蝕刻層908之不同密度區域的蝕刻速率差異為顯著的，故需要應用脈衝電漿蝕刻處理。因此根據本發明之一實施例，具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理係用於圖案化蝕刻層908以形成圖案化之蝕刻層918。可重複工作週期(即，步驟812)直到期望量之蝕刻層908已被蝕刻。因此，根據本發明之一實施例，利用連續蝕刻電漿處理以對半導體堆疊900之第一部分進行圖案化，並利用包括複數個工作週期之脈衝電漿蝕刻處理來對半導體堆疊900之第二部分進行圖案化。反應氣體補充步驟係在各個工作週期之關閉狀態過程中進行，而不在各個工作週期之開啟步驟過程中進行。
參照流程圖800之步驟814，且相符於「第9D圖」，在移除期望量之蝕刻層908之後，具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理係結束。藉由使用具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理以完成蝕刻層908之蝕刻，則各 個密度區域之蝕刻處理可在實質相同時間下完成。因此，僅需要可忽略量之過蝕刻以形成圖案化之蝕刻層918。藉此，可大幅緩和圖案化之蝕刻層918之各種結構的不利底切現象，其可由「第9D圖」之缺乏底切現象可見。可藉由任一適當因素來決定何時結束具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理。舉例來說，根據本發明之一實施例，藉由在預定之時間結束工作週期之重複，以決定具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理的結束。在一選擇性實施例中，可藉由偵測在蝕刻層908之蝕刻完成時的蝕刻副產物之改變以及介電層910之頂表面的相應暴露來決定具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理的結束。
可藉由循環式之連續/脈衝電漿蝕刻處理以將上述之連續及脈衝電漿蝕刻處理之組合方法應用至更為複雜的材料堆疊。舉例來說，根據本發明之一實施例，半導體堆疊之第一部分係藉由第一連續電漿蝕刻處理而圖案化；半導體堆疊之第二部分係藉由具有脈衝反應氣體補充之第一脈衝電漿蝕刻處理而圖案化；半導體堆疊之第三部分係藉由第二連續電漿蝕刻處理而圖案化；半導體堆疊之第四部分係藉由具有脈衝反應氣體補充之第二脈衝電漿蝕刻處理而圖案化。在一特定實施例中，半導體堆疊900之蝕刻層904亦藉由第一連續電漿蝕刻處理以圖案化，接著再進行具有脈衝反應氣體補充之第一脈衝電漿蝕刻處理。之後，蝕刻層908藉由第二連續電漿蝕刻處理以圖案化，並接著再進行具有脈衝反應氣體補充之第二脈衝電漿蝕刻處理。
具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理可以在任何適於在接近樣品處提供蝕刻電漿以進行蝕刻之處理設備中進行。「第10圖」係繪示根據本發明之一實施例而進行具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理的系統。
參照「第10圖」，用於進行脈衝電漿蝕刻處理之系統1000包括一腔室1002，該腔室1002配備有樣品承接器1004。一抽氣裝置1006、一氣體入口裝置1008及一電漿點燃裝置1010係耦接至腔室1002。計算裝置1012係與電漿點燃裝置1010及氣體入口裝置1008耦接。系統1000可額外包括耦接至腔室1002的偵測器1016以及與樣品承接器1004耦接之電壓源1014。計算裝置1012亦可以與抽氣裝置1006、電壓源1014及偵測器1016耦接，如「第10圖」所示。
腔室1002及樣品承接器1004可包括任何適於含有一離子化氣體(即，電漿)的反應室及樣品定位裝置，並使樣品靠近離子化氣體或自其釋出之帶電物種。抽氣裝置1006可以為任何對腔室1002進行抽氣及使其壓力降低之裝置。氣體入口裝置1008可以為任何適於將反應氣體注入腔室1002中的裝置。電漿點燃裝置1010可以為任何適於將源自氣體入口裝置1008所注入腔室1002之反應氣體的電漿點燃的裝置。偵測器1016可以為任何適於偵測處理步驟終點的裝置。在一實施例中，系統1000包括一腔室1002、一樣品承接器1004、一抽氣裝置1006、一氣體入口裝置1008、一電漿點燃裝置1010及一偵測器1016，其係 類似或相同於AppliewMaterialTM AdvantEdge G3 etcher中所包括者。
計算裝置1012包括處理器及記憶體。根據本發明之一實施例，計算裝置1012之記憶體包括用於控制電漿點燃裝置1010以在具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理中切換電漿於開啟狀態及關閉狀態之間的一指令組。在一實施例中，該指令組包括機器可操作之程式碼，並對複數個工作週期產生作用，其中各個工作週期代表電漿之一開啟狀態及一關閉狀態的組合。計算裝置1012之記憶體亦包括用於控制氣體入口裝置1008於開啟狀態及關閉狀態之間切換的一指令組。當氣體入口裝置1008處於開啟狀態以及電漿之關閉狀態過程中，會補充反應氣體，但是在電漿之開啟狀態過程中，不會進行補充。在一特定實施例中，用於控制電漿點燃裝置1010之指令組包括針對各個工作週期之時序指令，以使得開啟狀態佔工作週期之持續時間的5~95%。在一實施例中，用於控制電漿點燃裝置1010之指令組包括針對各個工作週期之時序指令，以使得開啟狀態佔工作週期之持續時間的65~75%。在另一實施例中，用於控制電漿點燃裝置1010之指令組包括時序指令，因而使得複數個工作週期之頻率介於1Hz~200kHz之間，即，各個工作週期之持續時間係介於5微秒~1秒。在一特定實施例中，用於控制電漿點燃裝置1010之指令組包括時序指令，因而使得複數個工作週期之頻率為50kHz，且各個工作週期包括開啟狀態的部分為70%。
「第11A~B圖」係繪示根據本發明之一實施例的「第10圖」之系統的腔室分別處於電漿開啟狀態及電漿關閉狀態。參照「第11A圖」，系統1000之腔室1002包括一處於開啟狀態下之電漿1100，且該電漿1100接近樣品承接器1004上的一樣品1102。反應區域1104係直接鄰近於樣品1102。在蝕刻處理期間，至少在一段時間內，蝕刻副產物係形成在並存在於反應區域1102中。因此，根據本發明之一實施例，用於控制電漿點燃裝置1010之指令組包括時序指令，因而使得開啟狀態之持續時間為足夠短以實質抑制反應區域1104內的微負載現象。參照「第11B圖」，系統1000之腔室1002包括處於關閉狀態下之電漿(即，中性反應氣體)。根據本發明之一實施例，用於控制電漿點燃裝置1010之指令組包括時序指令，因而使得脈衝電漿蝕刻處理之工作週期的關閉狀態係經選擇而具有足夠長的持續時間，以實質將蝕刻副產物自反應區域1104移除。
用於產生電漿之反應氣體物種可能會在脈衝電漿蝕刻處理的工作週期之開啟狀態過程中耗盡，其可能導致電漿改質(plasma modification)。在部分實例中，電漿改質可能實質足以改變電漿的蝕刻特性。此效應對於試圖進行一受控蝕刻處理是不利的。藉由在蝕刻處理之過程中補充反應氣體，則可緩和電漿改質之情形。另一方面，在脈衝電漿蝕刻處理的電漿開啟狀態過程中補充反應氣體可能會導致形成電漿物種梯度，因而造成樣品之不一致蝕刻。
「第12A~B圖」繪示根據本發明之一實施例的「第 10圖」之系統的腔室分別處於電漿開啟/氣體入口裝置關閉狀態以及電漿關閉/氣體入口裝置開啟狀態。參照「第12A圖」，藉由僅在工作週期之關閉狀態過程中補充反應氣體，則可在工作週期之開啟狀態下達到實質均質之電漿。參照「第12B圖」，作為「第12A圖」電漿之基礎的反應氣體係在電漿關閉狀態過程中做一補充。因此，根據本發明之一實施例，脈衝反應氣體補充處理係與脈衝電漿處理為平行進行。也就是說，反應氣體補充係在脈衝電漿蝕刻處理之關閉狀態過程中執行，而不在開啟狀態過程中執行。
在具有脈衝反應氣體補充的脈衝電漿蝕刻處理之工作週期的開啟狀態過程中，正電荷會分給正在進行蝕刻之樣品。在部分實例中，樣品之正電荷會實質足以使得自電漿釋出之帶正電蝕刻物種產生部分地偏向。此種蝕刻物種的偏向可能會導致蝕刻入特定樣品中之特徵結構出現不利之底切現象。藉由在蝕刻處理過程中，以負電荷來偏壓樣品，則可緩和帶正電粒子之偏向。另一方面，在具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理的工作週期由開啟狀態至關閉狀態的過渡期間，若樣品為負偏壓，則可抑制帶負電粒子自電漿之釋出。藉由在工作週期之關閉狀態過程中對樣品產生零偏壓，且因此不對電漿放電時釋出的帶負電粒子產生排斥，則可達到電漿放電之較短時間。另外，帶負電物種會促成蝕刻處理，因而增進之。因此，根據本發明之實施例，脈衝樣品偏壓處理係與具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿處理平行進行。也就是說，在具有脈衝反應氣體 補充之脈衝電漿蝕刻處理中，於工作週期之開啟狀態下，樣品為負偏壓，於關閉狀態下，樣品則為零偏壓。
「第13A~D圖」繪示根據本發明之一實施例的「第10圖」之系統1000的腔室1002分別處於電漿開啟/偏壓關閉狀態、電漿開啟/偏壓開啟狀態、電漿關閉/偏壓開啟狀態及電漿關閉/偏壓關閉狀態。電壓源1014係與樣品承接器1004耦接，並用於在工作週期之開啟狀態過程中，對樣品承接器1004且因而對樣品1102產生偏壓。參照「第13A圖」，電壓源1014係處於關閉狀態，由電漿1100釋出之帶正電蝕刻物種在接近樣品1102之表面處呈部分偏向。然而，參照「第13B圖」，電壓源1014係處於開啟狀態(即，負偏壓樣品承接器1004)，因此，由電漿1100釋出之帶正電蝕刻物種在接近樣品1102之表面處維持垂直軌道(即，非等方性軌道)。根據本發明之一實施例，電壓源1014係用於在工作週期之開啟狀態過程中施加一介於100~200瓦的負偏壓至樣品承接器1004。脈衝電漿蝕刻處理(相較於連續電漿蝕刻處理)可降低蝕刻處理過程中正電荷積聚在樣品1102上的程度。然而，以電壓源1014對樣品承接器1004產生偏壓之額外步驟可用作為具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理的一部分，以使得對蝕刻處理過程中之結構的底切現象的緩和達到最佳化。因此根據本發明之另一實施例，以電壓源1014對樣品承接器1004產生偏壓之額外步驟可用作於延長具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理的工作週期中之開啟狀態的持 續時間。
參照「第13C圖」，電壓源1014處於開啟狀態，由電漿開啟狀態切換至電漿關閉狀態的過渡期間所釋出的帶負電粒子係受到抑制而無法到達樣品1102之表面，因而延緩電漿關閉狀態步驟。然而，參照「第13D圖」，電壓源1014處於關閉狀態(即，零偏壓樣品承接器1004)，因此，由電漿開啟狀態切換至電漿關閉狀態的過渡期間所釋出的帶負電粒子不會受到抑制而可到達樣品1102之表面。根據本發明之一實施例，在工作週期之關閉狀態過程中，電壓源1014係關閉以施加零偏壓至樣品承接器1004。因此，根據本發明之一實施例，電壓源1014係使樣品承接器1004為負偏壓以延長在具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理之工作週期的開啟狀態之持續時間，而電壓源1014係使樣品承接器1004為零偏壓以減少工作週期的關閉狀態之持續時間。
因此，本發明係揭露一種具有脈衝反應氣體補充以蝕刻半導體結構之脈衝電漿系統。在一實施例中，藉由應用一脈衝電漿蝕刻處理而移除一部分的樣品。脈衝電漿蝕刻處理包括複數個工作週期，其中各個工作週期代表一電漿之開啟狀態及關閉狀態之組合。電漿係由反應氣體產生，其中反應氣體係在電漿之關閉狀態過程中補充，而不在開啟狀態過程中補充。在其他實施例中，樣品的第一部分係藉由連續電漿蝕刻處理來移除。接著，連續電漿處理結束，再藉由具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理以移除 樣品之第二部分。應了解脈衝反應氣體補充處理不需要與脈衝電漿處理綁在一起。因此，根據本發明之另一實施例，脈衝電漿工作週期之開啟狀態以及脈衝反應氣體補充之關閉狀態係彼此獨立。在另一實施例中，脈衝電漿工作週期之關閉狀態以及脈衝反應氣體補充之開啟狀態係彼此獨立。
惟本發明雖以較佳實施例說明如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內所作的更動與潤飾，仍應屬本發明的技術範疇。
200‧‧‧半導體堆疊
202‧‧‧基板
204‧‧‧半導體層
206‧‧‧光罩
208‧‧‧低密度區域
210‧‧‧中密度區域
212‧‧‧高密度區域
214‧‧‧底切
400‧‧‧半導體堆疊
402‧‧‧基板
404‧‧‧蝕刻層
406‧‧‧光罩
408‧‧‧(低)密度區域
410‧‧‧(中)密度區域
412‧‧‧(高)密度區域
414‧‧‧部分圖案化之蝕刻層
424‧‧‧圖案化之蝕刻層
500‧‧‧流程圖
502,504,506,508,510‧‧‧步驟
600‧‧‧半導體堆疊
602‧‧‧基板
604‧‧‧蝕刻層/半導體層
606‧‧‧光罩
608‧‧‧(低)密度區域
610‧‧‧(中)密度區域
612‧‧‧(高)密度區域
614A‧‧‧部分圖案化之蝕刻層
614B‧‧‧部分圖案化之蝕刻層
616‧‧‧蝕刻副產物
618‧‧‧反應區域
620‧‧‧(電漿)蝕刻物種
624‧‧‧圖案化之蝕刻層
704‧‧‧蝕刻層
706‧‧‧蝕刻終止層
712‧‧‧光罩
800‧‧‧流程圖
802,804,806,808,810,812,
900‧‧‧半導體堆疊
814‧‧‧步驟
902‧‧‧基板
904,908‧‧‧蝕刻層
906,910‧‧‧介電層
912‧‧‧光罩
914‧‧‧部分圖案化之蝕刻層
916‧‧‧圖案化之介電層
918‧‧‧圖案化之蝕刻層
1000‧‧‧系統
1002‧‧‧腔室
1004‧‧‧樣品承接器
1006‧‧‧抽氣裝置
1008‧‧‧氣體入口裝置
1010‧‧‧電漿點燃裝置
1012‧‧‧計算裝置
1014‧‧‧電壓源
1016‧‧‧偵測器
1100‧‧‧電漿
1102‧‧‧樣品
1104‧‧‧反應區域
第1圖，繪示根據習知技術之蝕刻速率相對於結構密度之關聯圖式。
第2A~D圖，繪示根據習知技術而在半導體堆疊上進行蝕刻處理的微負載效應之剖面視圖。
第3圖，繪示根據本發明之一實施例之蝕刻速率相對於結構密度的關聯圖式。
第4A~C圖，繪示根據本發明之一實施例而在半導體堆疊上進行具有脈衝反應氣體補充之脈衝蝕刻處理的微負載效應大幅降低之剖面視圖。
第5A圖為流程圖，第5B圖為波形，兩者皆表示根據本發明之一實施例的具有脈衝反應氣體補充之脈衝蝕刻處理的一系列步驟。
第6A~F圖，繪示根據本發明之一實施例的第5A圖之 流程圖的步驟執行在半導體堆疊上的剖面視圖。
第7A~C圖，繪示根據本發明之一實施例的連續電漿蝕刻處理/具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理執行在半導體堆疊上的剖面視圖。
第8圖，繪示根據本發明之一實施例的具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理的一系列步驟之流程圖。
第9A~D圖，繪示根據本發明之一實施例的第8圖之流程圖的步驟執行在半導體堆疊上的剖面視圖。
第10圖，繪示根據本發明之一實施例而在其中進行具有脈衝反應氣體補充之脈衝電漿蝕刻處理的一系統。
第11A~B圖，繪示根據本發明之一實施例的第10圖之系統的腔室分別處於電漿開啟狀態及電漿關閉狀態。
第12A~B圖，繪示根據本發明之一實施例的第10圖之系統的腔室分別處於電漿開啟/氣體入口裝置關閉狀態以及電漿關閉/氣體入口裝置開啟狀態。
第13A~D圖，繪示根據本發明之一實施例的第10圖之系統的腔室分別處於電漿開啟/偏壓關閉狀態、電漿開啟/偏壓開啟狀態、電漿關閉/偏壓開啟狀態及電漿關閉/偏壓關閉狀態。
500‧‧‧流程圖
502,504,506,508,510‧‧‧步驟

Claims (23)

  1. 一種用於蝕刻一樣品的方法，包括：藉由應用一脈衝電漿處理而移除該樣品的一部分，其中，該脈衝電漿處理包括複數個工作週期(duty cycle)，其中各個該些工作週期代表一電漿之一開啟(ON)狀態及一關閉(OFF)狀態的組合，其中該電漿係由一或多種反應氣體產生，且其中該一或多種反應氣體在該電漿之該關閉狀態過程中補充，但是該一或多種反應氣體不在該電漿之該開啟狀態過程中補充，以提供一均質電漿。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中由於該一或多種反應氣體在該電漿之該關閉狀態過程中補充，使得在該脈衝電漿處理結束時該電漿之氣體物種組成係在該脈衝電漿處理起始時該電漿之氣體物種組成的±1%範圍內。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中於該脈衝電漿處理結束時該電漿壓力係在該脈衝電漿處理起始時該電漿壓力的±1毫托(mTorr)範圍內。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該開啟狀態之持續時間係足夠短以實質抑制鄰近該樣品之一反應區域中的微負載(micro-loading)，且其中該關閉狀態之持續時間係足夠長以實質使得一組蝕刻副產物能夠自鄰近該樣品之 該反應區域中移除。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在該開啟狀態之過程中，係施加一負偏壓至該樣品，且在該關閉狀態之過程中，施加一零偏壓至該樣品。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中各個該些工作週期由該開啟狀態所構成之部分係佔5~95%。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該電漿之該關閉狀態的持續時間係經選擇以實質符合一時間，在該時間下，大於50%的該些蝕刻副產物已自該反應區域移除。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中在該電漿之該關閉狀態過程中，係使用一惰性氣體以促進該組蝕刻副產物的移除。
  9. 一種用於蝕刻一樣品的方法，包括：藉由應用一連續電漿處理而移除該樣品的一第一部分；結束該連續電漿處理；以及藉由應用一脈衝電漿處理而移除該樣品的一第二部分，其中，該脈衝電漿處理包括複數個工作週期，其中各 個該些工作週期代表一電漿之一開啟(ON)狀態及一關閉(OFF)狀態的組合，其中該電漿係由一或多種反應氣體產生，且其中該一或多種反應氣體在該電漿之該關閉狀態過程中補充，但是該一或多種反應氣體不在該電漿之該開啟狀態過程中補充，以提供一均質電漿。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中由於該一或多種反應氣體在該電漿之該關閉狀態過程中補充，使得在該脈衝電漿處理結束時該電漿之氣體物種組成係在該脈衝電漿處理起始時該電漿之氣體物種組成的±1%範圍內。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中於該脈衝電漿處理結束時該電漿壓力係在該脈衝電漿處理起始時該電漿壓力的±1毫托範圍內。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該開啟狀態之持續時間係足夠短以實質抑制鄰近該樣品之一反應區域中的微負載，且其中該關閉狀態之持續時間係足夠長以實質使得一組蝕刻副產物能夠自鄰近該樣品之該反應區域中移除。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中在該開啟狀態之過程中，係施加一負偏壓至該樣品，且在該關閉狀態之 過程中，施加一零偏壓至該樣品。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中各個該些工作週期由該開啟狀態所構成之部分係佔5~95%。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中上述之結束該連續電漿處理的步驟包括偵測一終點。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中藉由在該連續電漿處理過程中所產生的一組化學物種之即時組成(real-time composition)來決定該終點。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中藉由干涉術(interferometry)來量測即時薄膜厚度以決定該終點。
  18. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其更包括：藉由應用一第二連續電漿處理而移除該樣品的一第三部分；結束該第二連續電漿處理；以及藉由應用一第二脈衝電漿處理而移除該樣品的一第四部分，其中，該第二脈衝電漿處理包括複數個工作週期，其中各個該些工作週期代表一電漿之一開啟(ON)狀態及一關閉(OFF)狀態的組合，其中該電漿係由一反應氣體 產生，且其中該反應氣體在該電漿之該關閉狀態過程中補充，而不在該電漿之該開啟狀態過程中補充。
  19. 一種用於蝕刻一樣品的系統，其中該系統包括：一腔室，係裝配有一樣品承接器；一抽氣裝置，係耦接至該腔室，其中該抽氣裝置係用於降低該腔室之壓力；一氣體入口裝置，係與該腔室耦接，其中該氣體入口裝置係用於將一反應氣體注入該腔室中；一電漿點燃裝置，係與該腔室耦接，其中該電漿點燃裝置係用於將源自該反應氣體的一電漿點燃；以及一計算裝置，係與該電漿點燃裝置以及該氣體入口裝置耦接，其中該計算裝置包括一處理器及一記憶體，其中該記憶體包括一用於在一脈衝電漿處理中以控制該電漿點燃裝置而切換一電漿於一開啟狀態及一關閉狀態之間的指令組，其中該脈衝電漿處理包括複數個工作週期，其中各個該些工作週期代表該電漿之一開啟狀態及一關閉狀態的組合，其中該記憶體亦包括一用於控制該氣體入口裝置以切換於一開啟狀態及一關閉狀態之間的指令組，其中該電漿係由該反應氣體產生，且其中當該氣體入口裝置處於該開啟狀態下則補充該反應氣體，以及其中該反應氣體在該電漿之該關閉狀態過程中補充，而不在該電漿之該開啟狀態過程中補充。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之系統，其更包括：一電壓源，係與該樣品承接器耦接，其中該電壓源係用於偏壓該樣品。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之系統，其更包括：一偵測裝置，係與該腔室耦接，其中該偵測裝置係用於偵測一處理步驟的一終點。
  22. 如申請專利範圍第19項所述之系統，其中該開啟狀態之持續時間係足夠短以實質抑制鄰近該樣品之一反應區域中的微負載，且其中該關閉狀態之持續時間係足夠長以實質使得一組蝕刻副產物能夠自鄰近該樣品之該反應區域中移除。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之系統，其中各個該些工作週期由該開啟狀態所構成之部分係佔5~95%。
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