TWI481316B - 使用重力誘發氣體擴散分離控制式(gigdsc)電漿處理次系統的基板處理方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於使用重力誘發氣體擴散分離(GIGDS)技術來控制的電漿生成系統。
吾人通常在半導體處理期間，利用電漿蝕刻處理，沿著在基板上圖形化之細線，或在基板上圖形化之通孔或接點內，進行材料的移除或蝕刻。電漿蝕刻處理，通常係有關於將具有用來覆蓋下層、經圖形化之保護層(如光阻層)的半導體基板設置在處理室中。此外，在半導體處理期間，吾人可用電漿強化化學氣相沉積(PECVD)處理來沉積材料，填充半導體基板上圖形化的溝槽、通孔及/或接點。
例如在電漿蝕刻處理中，一旦將基板設置在處理室中，便將可游離化、具分解性(dissociative)的氣體混合物以預定的流量通入處理室中，同時調節真空泵，來達成環境處理壓力。之後，處理室內的各種氣體，其中一部分在與高能電子碰撞後，會游離化而形成電漿。此外，加熱過後的電子，係用以在具有各種氣體的混合物中，將某些種類的氣體分解，進而產生適合做為曝露表面蝕刻化學品的一或多種反應物。電漿一旦形成之後，基板的任何曝露表面將會受到電漿蝕刻。這樣的處理，可接受調整而達到最佳條件，而最佳條件包括在蝕刻基板曝露區域中的各種特徵部(如溝槽、通孔、接點等)時，所欲反應物與離子數量的適當濃度。此類需要蝕刻的基板材料包括如二氧化矽(SiO2
)、多晶矽及氮化矽。
一般而言，在如上述般之半導體元件製造期間處理基板時，吾人已有利用各種技術來將氣體激發成電漿。詳言之，普遍用於電漿激發者，已有(「平行板」)電容耦合電漿(CCP)處理系統，或電感耦合電漿(ICP)處理系統。至於其他電漿源，則有微波電漿源(包括利用電子迴旋共振(ECR)者)、表面波電漿(SWP)源、螺旋式(helicon)電漿源。
一般認為，相較於CCP系統、ICP系統及共振加熱式系統而言，SWP源具有較佳的電漿處理效能，尤其是針對蝕刻處理。SWP源在相對較低的波茲曼(Boltzmann)電子溫度(Te
)下會產生高度的游離化作用。此外，SWP源通常產生有較多由電子激發之分子物種、較少分子分解的電漿。然而，SWP源的實際應用仍有數個缺點，包括如電漿穩定性及均勻性。
在目前的半導體處理中，為了蝕刻、沉積及清理，通常將負電性氣體(如O2
、NO、N2
O、Cl2
、HBr、F2
、Sx
Fy
、Cx
Fy
、Cx
Fy
Hz
或以上之混合物等)加入正電性氣體(如N2
或如Ar之惰性氣體)中。由於正電性游離化作用(產生正離子與電子)與負電性游離化作用(產生正離子、負離子及少量電子)之間的交互作用，電子附著(attachment)與電子剝離(detachment)之間的平衡可能不會繼續保持。再加上其他已知或未知的原因，利用負電性氣體與正電性氣體之混合物來生成電漿，便有各式各樣與處理控制及品質相關的問題。
電漿源可能會有不穩定的問題。舉例而言，電漿生成不穩定時，此不穩定性可能會藉由電漿「閃動」(“flickering”)反映出來，或電漿源在利用負電性氣體與正電性氣體的混合物時不能在特定處理條件下進行調整。此不穩定性的問題，因為造成了限縮處理窗(process window)、影響電漿均勻性、增加穩定化時間而降低產量，會影響處理效能；此不穩定性甚至會導致元件失效等。
電漿源可能會有電磁(EM)輻射的問題。舉例而言，電漿在加入有一或更多種負電性氣體時，電子密度會較低。因此，EM波不會被電漿(電漿電子)阻擋(吸收)，而是EM波會行進至晶圓區域，或附接在電漿室之敏感裝置的區域。此EM輻射會使晶圓損壞，導致元件與處理失效，或會負面地影響附接在電漿室的敏感裝置。因此，電漿處理必須被侷限在電子高濃度(over-dense)的條件下，如更高功率或特定範圍的壓力，但此會限制處理窗，並增加能量成本。
均勻性又是另一個電漿源可能會有的問題。在某些情況下，因為負電性放電(discharge)高度相依於電場強度，電子密度及離子密度可能不會是均勻的。舉例而言，取決於壓力、負電性氣體與正電性氣體的分壓(或流量比)、功率，可以有電子密度很低的高度負電性放電，或可以有負離子密度很低的完全正電性放電，或可以有介於前述二者極端狀態之間其他類型的放電。若在電漿生成區域中電場不是均勻分佈，非均勻分佈的負電性放電區域與正電性放電區域會導致不均勻的電子密度與離子密度。此非均勻性亦有可能會影響電漿穩定性。
當電漿在接近電漿-介電界面處產生時，電漿源可能亦會有侵蝕與污染的問題。藉由化學反應及/或藉由物理濺鍍與污染，具反應性與侵蝕性的負電性氣體或其他處理氣體會侵蝕介電板。此不但衍生出電漿生成、控制上的問題，更會縮短介電板的使用壽命，而需要額外的介電板清理處理及/或更換。此外，此侵蝕與污染會增加粒子密度而導致元件/晶圓失效。
上述僅是在電漿處理室中加入負電性氣體或其他處理氣體所衍生的幾個例子。但問題並不限於這些例子，也不限於微波電漿源，亦即可以有與任何電漿源與處理有關的問題。
本發明係關於藉由使用重力誘發氣體擴散分離(GIGDS)技術來控制的電漿生成系統。
本發明之基板概念為，藉由重力誘發氣體擴散分離技術來控制電漿的產生。藉由加入或使用包括不同重力(即氣態成分分子量與參照分子量的比例)之惰性與處理氣體的氣體，能形成雙區或多區電漿，其中，一種氣體能被高度局限於接近電漿生成區，而另一種氣體能因差異化之重力誘發擴散而絕大部分與其涮氣體分離，並被侷限而比前述氣體更接近晶圓處理區。在此，一種氣體不僅只指單一氣體，而亦可指數種氣體的混合物，且該混合物能包括正電性放電氣體或負電性放電氣體。此定義亦同樣地應用在另一種氣體。當混合產生時，能使用同樣的氣體，或使用不同的氣體。此外，不同種類的氣體之間，其邊界通常不甚明確，且一或更多不同的區域中能進行混合。在許多範例中，對於大部分應用而言，正電性氣體通常較佳地被侷限在接近電漿生成(電源)區，如此能有效率地阻絕(吸收)微波電漿源之正電性電漿中的高電子密度的EM輻射。
重力誘發氣體擴散分離控制控制式(GIGDSC)電漿處理系統，以及與其有關之重力誘發氣體擴散分離(GIGDS)技術，能應用在任何種類的電漿產生方法、任何種類的電漿源、任何種類的電漿處理。舉例而言，GIGDSC電漿處理系統能包括無線射頻(RF)源、CCP源、ICP源、微波輻射線槽孔天線(RLSA)電漿源、表面波電漿源、微波電子迴旋共振(ECR)源等。以下，採用一或更多種表面波電漿來說明本發明之新穎與概念。然而，本發明應涵蓋任何類型之電漿源、任何類型之電漿生成方法、電漿生成方法以及使用在此所述之方法、概念的電漿處理。
在此用來的說明的例示性半導體處理系統，係使用由重力誘發氣體擴散分離技術所控制之電漿生成的GIGDSC電漿處理系統。此外，GIGDS技術能應用在任何類型之電漿源、任何類型之種電漿生成方法、任何類型之種電漿處理(包括用於半導體處理的那些)，如RF CCP、ICP、微波RLSA電漿、表面波電漿、微波ECR電漿等僅舉數例。以下對表面波電漿之闡述，將用來說明本發明的新穎與概念。然而，本發明能涵蓋任何類型的電漿源、電漿生成方法、及使用在此所述之GIGDSC電漿處理系統與方法的電漿處理。本發明之基板概念在於藉由重力誘發氣體擴散分離技術來控制電漿生成。藉由加入或使用包括具不同重力之惰性及處理氣體的氣體，能形成雙區或多區電漿，其中，一種氣體能被高度侷限在接近電漿生成區，而另一種氣體能因差異化之重力誘發擴散而絕大部分與前述氣體分離，並受侷限而比前述氣體更接近晶圓處理區。在此，一種氣體不僅指單一氣體，其亦指數種氣體的混合物，且該混合物能包括正電性放電氣體或負電性放電氣體。此同樣的定義亦適用於另一種氣體。當發生混合時，能使用同樣的氣體，或使用不同的氣體。此外，不同種類之氣體之間通常沒有清楚的界線，且一或更多個區域中可以進行混合。在許多範例中，對於大部分應用而言，正電性氣體通常被侷限在接近電漿生成(電源)區，如此能有效率地阻絕(吸收)微波電漿源之正電性電漿中的高電子密度的EM輻射。
在某些實施例中，使用有表面波電漿(SWP)源。SWP電漿源包含電磁(EM)波發射器，該電磁波發射器係用以藉由在EM波發射器之電漿旁的面向電漿表面上產生表面波，將具有所欲EM波模式的EM能量耦合給電漿。EM波發射器包含具有複數個槽孔的槽孔天線。該複數個槽孔係用以將EM能量從槽孔天線上方的第一區域耦合至槽孔天線下方的第二區域。介電板或共振板位於第二區域中，其並具有包括EM波發射器之面向電漿表面的下表面。SWP源更包含形成於面向電漿表面中的第一凹部結構及形成於面向電漿表面中的第二凹部結構，其中第一凹部結構與複數個槽孔中的第一配置槽孔實質對準，且第二凹部結構與複數個槽孔中的第二配置槽孔部分對準或與複數個槽孔中的第二配置槽孔不對準。功率耦合系統耦合至EM波發射器，並用以將EM能量供應至EM波發射器來形成電漿。
根據其他實施例，使用有其他表面波電漿(SWP)源。SWP源包含電磁(EM)波發射器，該電磁波發射器係用以藉由在EM波發射器之位於該電漿旁的面向電漿表面上產生表面波，將具有所欲EM波模式之EM能量耦合給電漿。EM波發射器包含槽孔天線，該槽孔天線中形成有穿過其中的複數個槽孔，而槽孔係用以將EM能量從槽孔天線上方的第一區域耦合至槽孔天線下方的第二區域，且共振板設於第二區域並具有包括EM波發射器之面向電漿表面的下表面。第一凹部結構形成在面相電漿表面中，其中第一凹部結構與複數個槽孔中的第一配置槽孔實質對準。此外，設置有用以在處理空間中將電漿穩定在約10 mTorr到約1 Torr之範圍內之壓力的裝置，其中該穩定電漿的裝置係形成於共振板的面向電漿表面中。再者，SWP源包含功率耦合系統，該功率耦合系統耦合至EM波發射器並用以將EM能量供應給EM波發射器來形成電漿。
以下各實施例中，揭示了控制電漿生成用之重力誘發氣體擴散分離控制(Gravity-Induced Gas-Diffusion Separation-Controlled,GIGDSC)的電漿處理系統及技術。然而，本技術領域中具有通常知識者將會瞭解，實施各實施例時，並不需要利用一或更多的特定細節，或者，可用其他替代方式及/或額外的方法、材料或構件。在其他狀況下，對於熟知的結構、材料或操作，將不會描述或繪示，以避免混淆本發明的各實施態樣。
同樣地，為了說明，會以特定數字、材料及組態敘述，使本發明更容易讓人瞭解。儘管如此，本發明不需特定細節就可實施。又能瞭解的是，圖中各實施例僅為例示性的表示，並非一定是依比例繪製。
本文中所述之「一實施例」或「實施例」或其類似用語，意味著所描述與該實施例有關之特定技術特徵、結構、材料或特性，係至少被包括在本發明的其中一個實施例中，但不代表會出現在每一個實施例中。因此，說明書中「在一實施例中」、「在實施例中」等用語並非一定指本發明的同一個實施例。再者，特定技術特徵、結構、材料或特性可在一或更多實施例中以任何適當的方式組合。
儘管如此，應瞭解到在以下敘述中，除了所說明之具發明性質的整體概念之外，所提及的技術特徵亦具有發明性質。
茲參照圖式，各圖中相似的元件符號代表相同或對應的部分。圖1繪示本發明實施例之第一重力誘發氣體擴散分離控制(GIGDSC)電漿處理系統的簡圖。第一GIGDSC電漿處理系統100能包含乾式電漿蝕刻系統或電漿強化沉積系統或任何其他電漿處理系統。第一GIGDSC電漿處理系統100能包括第一GIGDSC電漿處理次系統105、耦合到GIGDSC電漿處理次系統105的第一氣體供應系統130、耦合到第一GIGDSC電漿處理次系統105的第二氣體供應系統140、耦合到第一GIGDSC電漿處理次系統105的第三氣體供應系統150、耦合到第一GIGDSC電漿處理次系統105的第四氣體供應系統160、耦合到第一GIGDSC電漿處理次系統105的第一泵抽系統180、以及耦合到第一GIGDSC電漿處理次系統105、第一氣體供應系統130、第二氣體供應系統140、第三氣體供應系統150、第一泵抽系統180、第一壓力控制系統181的第一控制系統190。例如，如圖1所示，控制匯流排191可用以將第一控制系統190耦合至第一GIGDSC電漿處理系統100中的所需元件。或者，可以不用一或更多氣體供應系統(130、140、150、160)。
第一GIGDSC電漿處理次系統105能包括用以界定複數個電漿/處理空間(125a、125b)的第一處理室110。或者，一或更多個電漿/處理空間(125a、125b)可用不同方式構成，或甚至不需要一或更多個電漿/處理空間(125a、125b)。第一處理室110能包括用以支撐第一基板121的第一基板支撐件120。當第一處理室包括複數個電漿/處理空間(125a、125b)時，第一基板121能曝露在電漿處理空間125b內的電漿或處理化學品中。
在某些實施例中，第一基板支撐件120可以接地。舉例而言，當第一基板121箝制(clamped)在基板支撐件120時，陶瓷靜電箝制(ESC)層可將第一基板121與接地的基板支撐件120絕緣。
第一GIGDSC電漿處理次系統105能包括基板溫度控制系統128，而基板溫度控制系統128耦合到第一基板支撐件120中的溫度控制元件129，並用以調整、控制第一基板121的溫度。或者，第一GIGDSC電漿處理次系統105能包括一或更多個溫度控制元件(未繪示)，該溫度控制元件可位於第一處理室110的腔室壁中及/或位於第一GIGDSC電漿處理次系統105中的任何其他構件。
為了改善第一基板121與第一基板支撐件120之間的熱傳，第一基板支撐件120能包括可以耦合至熱控制系統124的一或更多個熱傳元件122。舉例而言，熱傳元件122能包括靜電箝制(ESC)電極(未繪示)，該靜電箝制電極能耦合至熱控制系統124中的箝制供應源(clamping supply)，且能用以將第一基板121固定在第一基板支撐件120的上表面。在某些實施例中，當第一基板支撐件120接地時，一或更多個熱傳元件122能用來將第一基板121自第一基板支撐件120隔離。此外，熱傳元件122更能包括背側氣體元件(未繪示)，該背側氣體元件能耦合至熱控制系統124中的背側氣體遞送系統。一或更多個熱傳元件122能用以將氣體通入第一基板121的背側，以改善第一基板121與第一基板支撐件120之間的氣隙熱傳導，且在較高或較低的溫度下，需對第一基板121進行溫度上的控制。舉例而言，熱傳元件122能包括雙區(中心/邊緣)背側氣體元件，且氦氣的氣隙壓力能在第一基板121的中心與邊緣之間獨立地變化。
在某些實施例中，第一基板支撐件120能包含電極127，RF功率經由電極127耦合至電漿處理空間125b中的處理電漿。舉例而言，藉由將RF電壓從RF產生器126傳輸到第一基板支撐件120中的電極127，能將第一基板支撐件120電性偏壓在一RF電壓。當使用RF偏壓時，RF偏壓可用來加熱電子，以將處理電漿形成並維持在電漿處理空間125b中。RF產生器126的操作頻率，其可以是在約0.1 MHz到約100 MHz的範圍中。就用於電漿處理的RF系統而言，本技術領域中具有通常知識者是很熟悉的。或者，RF功率可以多重頻率施加於基板支撐件電極，或者，甚至不需要RF功率。在其他實施例中，可將DC功率供給到電極127。
此外，第一擋板構件123可環繞著第一基板支撐件120，第一擋板構件123並第一基板支撐件120的周圍邊緣之外延伸。擋板構件123可用來均勻分佈由壓力控制系統181輸送至第一處理室110內部的泵抽速度。擋板構件123可從如石英或氧化鋁之介電材料製成。對於第一處理室110內部的電漿而言，擋板構件123可提供高的RF接地阻抗。
在某些實施例中，可使用第一導電聚焦環106，且第一導電聚焦環106能包括含矽材料，並能設於第一基板支撐件120的上面。在某些範例中，第一導電聚焦環106能用以環繞電極127、熱傳元件122及第一基板121，以改善基板邊緣處的均勻性。在其他範例中，導電聚焦環106能包括可以用來修正第一基板121邊緣溫度的改正環部分(未繪示)。或者，可使用非導電聚焦環。
再者，第一GIGDSC電漿處理次系統105能包括耦合至第一處理室110的一或多個第一處理感測器132。或者，第一處理感測器132的數量與位置可以不同。在各實施例中，第一處理感測器132能包括一或多個光學裝置，該光學裝置用以監視第一處理室110中電漿發射出的光。舉例而言，可使用一或多個光學發射光譜(OES)感測器，且OES資料可作為點火資料、操作資料或終點資料來用。
第一處理感測器132能包括用以監視及/或控制輸入氣體、處理氣體及/或排出氣體的氣體感測裝置。此外，第一處理感測器132能包括壓力感測器、溫度感測器、電流及/或電壓探針、功率錶、光譜分析器、或RF阻抗分析器、或上述任何組合。再者，第一處理感測器132能包括關於下列各者的感測器：氦氣背側氣體壓力、氦氣背側流動(flow)、靜電箝制(ESC)電壓、ESC電流、基板支撐件溫度(或下電極(LEL)溫度)、冷卻劑溫度、DC導電偏壓電極溫度、順向RF功率、反射RF功率、電極DC偏壓、RF峰對峰(peak-to-peak)電壓、腔室壁溫度、處理氣體流量、處理氣體分壓、匹配網絡設定、聚焦環厚度、RF時間、聚焦環RF時間、及上述任一者的統計量。
此外，第一GIGDSC電漿處理次系統105能包括第一電漿源115，第一電漿源115耦合至第一處理室110，並用以在電漿生成空間125a中形成第一電漿，在電漿處理空間125b中形成第二電漿，或上述任何組合。第一電漿源115能包括面向電漿表面116，而面向電漿表面116的表面中具有複數個凹部117。第一電漿源115能包括表面波電漿(SWP)源，而該表面波電漿源具有如在此所示之輻射線槽孔天線(RLSA)。在替代性的實施例中，可使用ICP電漿源、CCP電漿源或任何其他電漿源。
在某些實施例中，第一GIGDSC電漿處理次系統105能包括一或多個第一氣體供應元件135，而一或多個第一氣體供應元件135可以藉由至少一條第一氣體供應線131耦合至第一氣體供應系統130。或者，第一氣體供應系統130、第一氣體供應線131及/或第一氣體供應元件135可用不同方式構成。第一氣體供應元件135能耦合至第一處理室110，並能具有環狀結構來將第一處理氣體以第一方向136、及/或第二方向137、及/或第三方向138、或以上任何組合通入第一處理室110。此外，第一氣體供應元件135能用以將第一處理氣體通入電漿生成空間125a及/或電漿處理空間125b。
在其他實施例中，第一GIGDSC電漿處理次系統105能包括一或多個第二氣體供應元件145，而一或多個第二氣體供應元件145可以藉由至少一條第二氣體供應線141耦合至第二氣體供應系統140。或者，第二氣體供應系統140、第二氣體供應線141及/或第二氣體供應元件145可用不同方式構成。第二氣體供應元件145能耦合至第一處理室110，並能有環狀結構來將第二處理氣體以第一方向146、及/或第二方向147、及/或第三方向148、或以上任何組合通入第一處理室110。此外，第二氣體供應元件145能用以將第二處理氣體通入電漿生成空間125a及/或電漿處理空間125b。
在其他實施例中，第一GIGDSC電漿處理次系統105能包括一或多個第三氣體供應元件155，而一或多個第三氣體供應元件155可以藉由至少一條第三氣體供應線151耦合至第三氣體供應系統150。或者，第三氣體供應系統150、第三氣體供應線151及/或第三氣體供應元件155可用不同方式構成。第三氣體供應元件155能耦合至第一處理室110，並能將第三處理氣體以第一方向156、第二方向157、或第三方向158、或以上任何組合通入第一處理室110。此外，第三氣體供應元件155能用以將第三處理氣體通入電漿生成空間125a及/或電漿處理空間125b。
又在其他實施例中，第一GIGDSC電漿處理次系統105能包括一或多個第四氣體供應元件165，而一或多個第二氣體供應元件145可以藉由至少一條第四氣體供應線161耦合至第四氣體供應系統160。或者，第四氣體供應系統160、第四氣體供應線161及/或第四氣體供應元件165可用不同方式構成。第四氣體供應元件165能耦合至第一處理室110的底部，並能將第四處理氣體以第一方向166、或其他任何方向通入第一處理室110。此外，第四氣體供應元件165能用以將第四處理氣體通入電漿生成空間125a、電漿處理空間125b、或其任何組合。
在乾式電漿蝕刻期間，第一及/或第二處理氣體可包含蝕刻劑、鈍化劑(passivant)、或惰性氣體、或以上二或更多者的組合。舉例而言，當以電漿蝕刻如氧化矽(SiOx
)或氮化矽(Six
Ny
)的介電膜時，電漿蝕刻氣體組成通常包括如C4
F8
、C5
F8
、C3
F6
、C4
F6
、CF4
等其中至少一者的氟碳(fluorocarbon)系化學品(Cx
Fy
)，及/或可包括如CH3
F、CHF3
、CH2
F2
等其中至少一者的氟碳氫(fluorohydrocarbon)系化學品(Cx
Hy
Fz
)，且其能具有惰性氣體、氧、CO或CO2
中至少一者。此外，舉例而言，當蝕刻多晶矽(複矽)時，電漿蝕刻氣體組成通常包括如HBr、Cl2
、NF3
、或SF6
或以上二或更多者的含鹵素氣體，且可包括如CHF3
、CH2
F2
等至少一者的氟碳氫系化學品(Cx
Hy
Fz
)，以及惰性氣體、氧、CO、或CO2
中至少一者或以上二或更多者。在電漿強化沉積期間，處理氣體可包含膜形成前驅物、還原氣體、或惰性氣體、或以上二或更多者的組合。
此外，第一壓力控制系統181能用來將第一泵抽系統180耦合至第一處理室110，並能用以自第一處理室110抽氣，以及控制第一處理室110內的壓力。再者，第一控制系統190能耦合至第一處理室110、第一基板支撐件120及第一電漿源115。第一控制系統190能用以執行GIGDSC相關處理配方，以利用一或多個GIGDSC相關程序或模型在GIGDSC電漿處理系統100中進行蝕刻處理與沉積處理之至少一者。
仍參照圖1；第一GIGDSC電漿處理系統100可用以處理200
mm基板、300mm基板或較大尺寸基板。事實上，如同本技術領域中具有通常知識者能瞭解的，能將GIGDSC電漿處理系統用以處理大小不計的基板、晶圓、太陽能板、視訊螢幕(video screens)、或LCD。因此，雖然本發明實施態樣在描述有關半導體基板的處理，本發明卻不單單限於該基板處理。
如上述，第一處理室110能用以促進電漿在電漿/處理空間(125a及125b)中的生成與穩定，並在鄰接第一基板121表面之電漿處理空間125b中產生穩定的處理化學品電漿。如在一蝕刻處理中，處理氣體能包括在分解後會與基板表面上正被蝕刻之材料起反應的分子成分。舉例而言，當一或更多電漿形成在一或多個電漿/處理空間(125a及/或125b)時，加熱的電子會與電漿形成氣體中的分子撞擊，導致分解而形成用來進行蝕刻處理的反應性自由基。
雖然圖1繪示第一氣體供應元件135是位於第一處理室110之上部分且在電漿生成空間125a內的第一位置上，本發明並不限於此配置。在其他配置中，第一氣體供應元件135可設於電漿生成空間125a的下方。舉例而言，第一氣體供應元件135能位在自第一電漿源115之面向電漿(外)表面116算起200mm的距離內，而較期望的設置為，第一氣體供應元件135能位在自第一電漿源115之面向電漿(外)表面116算起約10mm到約150mm之範圍的距離內。
雖然圖1繪示第二氣體供應元件145是位於第一處理室110之下部分且在電漿處理空間125b內的第二位置上，本發明並不限於此配置。舉例而言，第二氣體供應元件145能位在自第一處理室110的底部算起200mm的距離內，且較期望的設置為，第二氣體供應元件145能位在自第一處理室110的底部算起約10mm到約150mm之範圍的距離內。
相較於傳統電漿處理系統，當第一處理室110用來使用GIGDSC相關程序或技術時，如圖1所示第一GIGDSC電漿處理系統100中分開的(separate)電漿生成空間125a與電漿處理空間125b能提供較佳的處理控制及較佳的穩定性控制。在某些範例中，能利用一或多個氣體供應元件(135、145、155、165)供應一或多種氣體混合物，以控制具有數量眾多之高能電子的高密度電漿形成在電漿生成空間125a中，同時在電漿處理空間125b中產生密度較低、溫度較低的穩定電漿。當氣體混合物包括至少一種輕氣體(light gas)及至少一種重氣體(heavy gas)時，該至少一種輕氣體能自該至少一種重氣體分離，此係其個別之分子量之差異或重力上之差異(即一氣態成分之分子量與一參考分子量的比例)所致。在其他範例中，輕氣體與重氣體亦能採用分開注入的方案。在此描述之氣體分離的技術，其藉由將不同重力的氣體集中在不同區域，可對在電漿生成區域及基板表面區域兩者中進行的處理提供更佳的控制。利用此方式，便能控制電漿生成(包括穩定性、均勻性等)、氣體化學品及基板表面處的電漿化學品。
此外，圖1所示之例示性GIGDSC電漿處理系統100的配置，能藉由防止高能電漿物種穿過電漿處理空間(125b)，而減少對腔室構件(如第一基板支撐件120)的損壞。仍參照圖1，電漿生成空間125a能定義為「輕氣體」區域，其可包括高濃度之一或多種「輕氣體」；第二處理空間的一個部分能定義為「混合氣體」區域，其可包括一或多種「輕氣體」與一或多種「重氣體」之組合；而第二處理空間的一第二個部分能定義為「重氣體」區域，其可包括高濃度之一或多種「重氣體」。
在某些範例中，當用純O2
或Ar/O2
混合物在SWP源產生電漿時，穩定性控制可能會有問題。當穩定性控制有問題時，若電漿生成區域位在頂部，能將如H2
、He或Ne氣體之一或多種「輕氣體」加入SWP源之電漿中的純O2
或Ar/O2
混合物中。利用一或多個氣體供應元件(135、145、155、165)，能將「輕氣體」從第一處理室110的側部、底部或頂部注入至第一處理室110中。或者，可不需要一或多個氣體供應元件(135、145、155、165)。輕氣體及重氣體能分開注入，或以混合物方式注入，且輕氣體能從其他重氣體快速分離並集中在電漿生成區域(如電漿生成空間125a)的頂部附近。因此，電漿的生成便會主要由在電漿生成空間125a中、僅具正電性放電的輕氣體來維繫，且此電漿會比以正電性氣體與負電性氣體之混合物產生的電漿更為穩定。在非常低壓之下，因為交互擴散增加，輕氣體與重氣體的分離可能不會很明顯。在此階段，輕氣體因重力差異而仍會高度集中在接近電漿生成區域頂部之處，且輕氣體會與降低/稀釋濃度的處理氣體共存。依電子附著與電子剝離之間的平衡狀況，可加入易游離化的輕氣體(如H2
)或「不易游離化」的輕氣體(如He或Ne)，以平衡原本在如僅用一般處理氣體(如Ar/O2
混合物)的狀況下會被破壞的電子附著與電子剝離過程。在基板/晶圓位準上，能至少部分藉由在頂部電漿所產生的電漿電子來啟動處理氣體的游離化作用。依此方式能形成雙區電漿。頂部正電性電漿區(電漿生成空間125a)能控制穩定性，而底部負電性電漿區(電漿處理空間125b)能控制晶圓處理(處理化學品)。眾所皆知H2
、He、Ne具有不同的游離位能，而此特性可在處理期間加以利用。依處理條件及處理目的，能在處理期間使用、混合易放電之H2
或相對較難放電之He或Ne，以穩定電漿，並能有較寬廣之處理操作條件窗(process operating condition window)。輕氣體與重氣體的流量比或分壓能依處理而調整。舉例而言，當僅使用Ar/O2
混合物時，Ar/O2
混合物會導致穩定性問題；因為Ar與O2
的分子量相似，Ar與O2
會在如第一處理室110中均勻地混合。在此情況下，接近電漿生成區域之處有大量的負電性氣體，而此會導致穩定性問題。此外，電漿產生之後，額外的O2
分子會分解為比Ar原子輕的O原子或自由基，而O原子會更容易向上擴散到電漿生成區域中而可能導致更嚴重的穩定性問題。
在其他範例中，當用純O2
或Ar/O2
混合物在SWP源產生電漿時，依放電的狀況，EM輻射可能會是問題。當EM輻射變成問題時，若電漿生成區域(如電漿生成空間125a)位在頂部，能將如H2
、He或Ne氣體之一或多種「輕氣體」加入在SWP源電漿中的純O2
或Ar/O2
混合物。利用一或更多個氣體供應元件(135、145、155、165)，能將「輕氣體」從第一處理室110的側部、底部或頂部注入至第一處理室110中。或者，可以不用一或更多個氣體供應元件(135、145、155、165)。這些輕氣體會快速地與重氣體分離，而集中在電漿生成區域(如電漿生成空間125a)的頂部附近。因此，電漿生成便會主要由在電漿生成空間125a中、僅具正電性放電的輕氣體來維繫，且此電漿會比以正電性氣體與負電性氣體之混合物產生的電漿更為穩定。因為電漿生成區域(電漿生成空間125a)中所含有的主要是如He、H2
、Ne之正電性放電輕氣體，接近該區域的電子密度會比僅用如O2
或Ar/O2
混合物之情況下的電子密度高上許多。因此，EM輻射更容易在接近該區域(電漿生成空間125a)之處被電漿電子屏蔽，予以基板/晶圓區域一個更乾淨的處理空間(電漿處理空間125b)。隨附之實驗結果驗證此程序。又在其他範例中，當用純O2
或Ar/O2
混合物在SWP源中產生電漿時，處理窗的大小可能會產生問題。當處理窗大小成為問題時，若電漿生成區域(如電漿生成空間125a)位在頂部，能將如H2
、He或Ne氣體之一或多種「輕氣體」加入在SWP源電漿中的純O2
或Ar/O2
混合物中。利用一或更多個氣體供應元件(135、145、155)，能將「輕氣體」從第一處理室110的側部、底部或頂部注入至第一處理室110中。或者，可以不用一或更多個氣體供應元件(135、145、155)。這些輕氣體會快速地與重氣體分離，而集中在電漿生成區域(如電漿生成空間125a)的頂部附近。舉例而言，當用「輕氣體」來穩定電漿時，能用如功率、壓力般更多的處理條件。此外，藉由利用「輕氣體」在電漿生成區域附近之局部性(local)電漿中所產生的高電子密度來阻擋EM輻射，可避免或減輕電漿密度不足之問題。若不藉由輕氣體來阻擋EM輻射，一些如低功率高壓之特定低密度(under-dense)電漿條件就會對處理窗造成限制。然而，在有阻擋EM輻射的情況下，使用此低密度電漿條件時，便不用擔心EM輻射。依此方式，便能提升SWP源的功率效率。
在其他的範例中，當用純O2
或Ar/O2
混合物在SWP源產生電漿時，頂部介電板及/或腔室壁的污染量及/或侵蝕會產生問題。當頂部介電板及/或腔室壁的污染量及/或侵蝕產生問題時，若電漿生成區域(如電漿生成空間125a)位在頂部，能將如H2
、He或Ne氣體之一或多種「輕氣體」加入至SWP源電漿中的純O2
或Ar/O2
混合物中。利用一或更多個氣體供應元件(135、145、155、165)，能將「輕氣體」從第一處理室110的側部、底部或頂部注入至第一處理室110中。或者，可以不需要一或更多個氣體供應元件(135、145、155、165)。這些輕氣體會快速地與重氣體分離，而集中在電漿生成區域(如電漿生成空間125a)的頂部附近。舉例而言，當「輕氣體」集中在頂部附近時，對介電板的化學侵蝕及物理濺鍍會大幅度地減少。GIGDSC技術能夠增加介電板的使用壽命，減少對介電板的污染，進而減輕介電板在清潔上的負擔，並能夠降低電漿體積中以及基板/晶圓上的粒子密度。
在某些其他的範例中，當用純O2
或Ar/O2
混合物在SWP源產生電漿時，電漿均勻性可能會發生問題。當電漿均勻性有問題時，若電漿生成區域(如電漿生成空間125a)位在頂部，能將如H2
、He或Ne氣體之一或多種「輕氣體」加入至SWP源電漿中的純O2
或Ar/O2
混合物中。利用一或更多個氣體供應元件(135、145、155、165)，能將「輕氣體」從第一處理室110的側部、底部或頂部注入至第一處理室110中。或者，可以不需要一或更多個氣體供應元件(135、145、155、165)。這些輕氣體會快速地與重氣體分離，而集中在電漿生成區域(如電漿生成空間125a)的頂部附近。舉例而言，利用「輕氣體」於電漿中時，能夠改善電漿均勻性，因為實質上純的正電性放電氣體能集中在處理室110電漿生成空間125a的附近。此能簡化介電板的設計，因為對凹部(空腔)的設計與加工會更簡單；而利用較簡單的凹部(空腔)圖案，能得到較均勻的電漿，因為能減少與負電性氣體有關的問題。
在某些電漿均勻性控制的範例中，能將一或多個氣體供應元件(135、145、155、165)以脈衝方式注入(pulse)一或多種「輕氣體」，以控制電漿均勻性。舉例而言，如He之「輕氣體」能以第一頻率注入，第一頻率的範圍可以是約1 Hz到約100 Hz；第一頻率可根據給定壓力下之氣體擴散率而設定，而可利用一可變有荷比(duty cycle)(開/關(on/off))來控制靠近介電板的游離化與電漿均勻性。
在某些其他電漿均勻性控制的範例中，一或多個氣體供應元件(135、145、155、165)能將設在處理室110的頂部，並能用來將如He之至少一種「輕氣體」注入及/或以脈衝方式注入接近於第一電漿源115底部部分的靠外區域中，而此會接近於第一電漿源115中的介電板。依此方式，便能夠從邊緣至中心控制電漿均勻性。
在某些其他範例中，能將一或多個氣體供應元件(135、145、155、165)設在處理室110的頂部及/或底部，且能用一或多個氣體供應元件(135、145、155、165)來以脈衝方式注入如He及H2
之二或更多種「輕氣體」。舉例而言，當其中一種氣體的游離能較低時，如13.6eV的H2
，且另一種氣體的游離能較高時，如24.6eV的He，該兩種不同氣體能有有荷比。此外，注入能維持在恆流，但不同氣體可有不同有荷比。根據給定腔室壓力下的氣體擴散率，能計算出各氣體脈衝的期間。舉例而言，氣體供應元件(135、145、155及/或165)能具有不同脈衝率、不同流量、或不同方向、或以上任何組合。
在更多其他電漿均勻性控制的範例中，能以脈衝方式注入如He及H2
之二或更多種「輕氣體」，來控制第一處理室110頂部的電漿密度。舉例而言，氣體供應元件(135、145及/或155)能具不同脈衝率、不同流量、或不同方向、或以上任何組合。
在某些污染範例中，能將第一氣體供應元件135設在處理室110，且能用第一氣體供應元件135以第一(向下)方向136注入及/或以脈衝方式注入如He、H2
之一或多種低游離能的輕氣體，以在靠近第一處理室110之靠外區域處形成一道電漿保護牆。舉例而言，低游離能輕氣體電漿的保護牆，能用來減少第一處理室110之壁上的沉積污染量，並能減少自腔室壁移除污染物的所需清潔時間。
在某些均勻性範例中，第一氣體供應元件135及第二氣體供應元件145能設在第一處理室110內，且能利用該等氣體供應元件(135及145)將如He及H2
之二或更多種「輕氣體」以脈衝方式
注入，以在靠近第一處理室110之靠外區域處形成一道高度游離化電漿的牆。舉例而言，氣體供應元件(135及/或145)能用來以第一方向(136及/或146)及/或第二方向(137及/或147)通入一或多種「輕氣體」，以形成高度游離化電漿之牆，而用以平衡特定類型電漿腔室之接近第一基板支撐件120之中心區域與靠外區域的電漿密度。
在另一範例中，當第一處理室110使用GIGDSC技術時，正電性放電輕氣體會集中在電漿生成區域(如電漿生成空間125a)的附近，而負電性放電重氣體會較集中在電漿生成區域的下方。因為在負電性放電氣體集中的區域中，電子會相當少，負離子及分解自由基便能比一般電漿生成方法產生出得更多。
在某些替代性電漿控制範例中，電漿源可包括電容耦合式電漿源或電感耦合式電漿源，或其他任何類型之電漿源，如微波ECR電漿源。基本概念係利用重力誘發氣體擴散分離技術來控制電漿生成，而此亦可適用於該等電漿源。利用在此所說明之方法與技術，能夠控制電漿穩定性、電漿均勻性、電漿密度、處理窗、污染及侵蝕、EM輻射、氣體電漿化學品、晶圓電漿化學品。
圖2繪示本發明實施例之第二重力誘發氣體擴散(GIGDSC)電漿處理系統的簡化概略示意圖。第二GIGDSC電漿處理系統200能包含乾式電漿蝕刻系統或電漿強化沉積系統或任何電漿處理系統。第二GIGDSC電漿系統200能包括第二GIGDSC電漿處理次系統205、耦合至GIGDSC電漿處理次系統205的第一氣體供應系統230、耦合至第二GIGDSC電漿處理次系統205的第二氣體供應系統240、耦合至第二GIGDSC電漿處理次系統205的第三氣體供應系統250、耦合至第二GIGDSC電漿處理次系統205的第四氣體供應系統260、耦合至第二GIGDSC電漿處理次系統205的第二泵抽系統280、以及耦合至第二GIGDSC電漿處理次系統205、第一氣體供應系統230、第二氣體供應系統240、第三氣體供應系統250、第四氣體供應系統260、第二泵抽系統280、第二壓力控制系統281的第二控制器290。舉例而言，如圖2中所示，
第二控制匯流排291能用來將第二控制器290耦合至第二GIGDSC電漿處理系統200中的所需元件。
第二GIGDSC電漿處理次系統205能包括第二處理室210，而第二處理室210用以定義複數個電漿/處理空間(225a及225b)。第二處理室210能包括用以支撐第二基板221的第二基板支撐件220。當第二處理室210包括複數個電漿/處理空間(225a及225b)時，第二基板221能曝露在電漿處理空間225b的電漿或處理化學品中。此外，第二GIGDSC電漿處理次系統205能包括第二電漿源215，第二電漿源215耦合至第二處理室210，並用以在電漿生成空間225a中形成穩定電漿，及/或在電漿處理空間225b中形成處理電漿。第二電漿源215能包括面向電漿表面216，而面向電漿表面216在其表面上具有複數個凹部217。第二電漿源215能包括表面波電漿(SWP)源，此表面波電漿(SWP)源能包括輻射線槽孔天線(RLSA)，如下說明。在替代性的實施例中，可使用ICP電漿源、CCP電漿源或任何其他電漿源。
在某些實施例中，第二基板支撐件220能接地。或者，第二基板支撐件220能與接地隔離。舉例而言，當第二基板220箝制在基板支撐件220時，陶瓷靜電箝制(ESC)層可將第二基板221與接地的基板支撐件220絕緣。
第二GIGDSC電漿處理次系統205能包括基板溫度控制系統228，基板溫度控制系統228耦合至第二基板支撐件220中的溫度控制元件229，並用以調整、控制第二基板221的溫度。或者，第二電漿處理次系統205能包括溫度控制元件(未繪示)，而該溫度控制元件位在第二處理室210之一或多面壁中，及/或位在第二電漿處理次系統205內的任何其他構件中。
為了改善第二基板221與第二基板支撐件220之間的熱傳，第二基板支撐件220能包括可以耦合至熱控制系統224的一或多個熱傳元件222。舉例而言，熱傳元件222能包括靜電箝制(ESC)電極(未繪示)，該靜電箝制電極可以耦合至熱控制系統224中的箝制供應源，且可用以將第二基板221固定在第二基板支撐件220
的上表面。在某些實施例中，在第二基板支撐件220接地時，一或多個熱傳元件222能用來將第二基板221與第二基板支撐件220隔離。此外，熱傳元件222更能包括背側氣體元件(未繪示)，該背側氣體元件可以耦合至熱控制系統224中的背側氣體輸送系統。一或更多熱傳元件222能設來將氣體通入至第二基板221的背側，以改善第二基板221與第二基板支撐件220之間的氣隙熱傳導，且在較高或較低的溫度下，需對第二基板221進行溫度上的控制。舉例而言，熱傳元件222能包括雙區(中心/邊緣)背側氣體元件，且氦氣氣隙壓力能在第二基板221的中心與邊緣之間獨立地變化。
在某些實施例中，第二基板支撐件220能包含電極227，RF功率經電極227耦合至電漿處理空間225b中的處理電漿。舉例而言，經由自RF產生器226到第二基板支撐件220中之電極227的RF功率傳輸，第二基板支撐件220能電性偏壓在一RF電壓。使用RF偏壓時，RF偏壓能用來加熱電子，以將處理電漿形成並維持於電漿處理空間225b中。RF產生器226的操作頻率範圍可以在約0.1MHz與約100MHz之間。電漿處理之RF系統為本技術領域中具有通常知識者所熟知。或者，可將RF功率以多重頻率供應至基板支撐件電極，或可不需要RF功率。在其他實施例中，能供應DC功率至電極227。
此外，第二基板支撐件220可由第二擋板構件223所包圍，第二擋板構件223在第二基板支撐件220的周圍邊緣之外延伸。擋板構件223可用來均質性地分配由壓力控制系統281輸送至第二處理室210內部的泵抽速度。擋板構件223可從如石英或氧化鋁的介電材料製成。對於第二處理室210內部的電漿而言，擋板構件223可提供高的RF接地阻抗。
在某些實施例中，能使用第二導電聚焦環206，第二導電聚焦環206能包括含矽材料，且能設置於第二基板支撐件220的頂部。在某些範例中，第二導電聚焦環206能配置成圍繞著電極227、熱傳元件222、第二基板221，以改善基板邊緣上的均勻性。在其他
範例中，導電聚焦環206能包括可用來修正第二基板221之邊緣溫度的改正環部分(未繪示)。或者可使用非導電聚焦環。
再者，第二GIGDSC電漿處理次系統205能包括耦合至第二處理室210的一或多個第二處理感測器232。或者，可以有不同的數量與位置的第二處理感測器232。在各式實施例中，第二處理感測器232能包括一或多個光學元件，該光學元件用以監視自第二處理室210中之電漿發射的光。舉例而言，可使用一或多個光學發射光譜(OES)感測器，且OES資料可作為點火資料、操作資料或終點資料來用。
第二處理感測器232能包括用以監視及/或控制輸入氣體、處理氣體及/或排放氣體的氣體感測裝置。此外，第二處理感測器232能包括壓力感測器、溫度感測器、電流及/或電壓探針、功率錶、光譜分析器、或RF阻抗分析器、或上述任何組合。再者，第二處理感測器232能包括與下列各者有關的感測器：氦氣背側氣體壓力、氦氣背側流動、靜電箝制(ESC)電壓、ESC電流、基板支撐件溫度(或下電極(LEL)溫度)、冷卻劑溫度、DC導電偏壓電極溫度、順向RF功率、反射RF功率、電極DC偏壓、RF峰對峰電壓、腔室壁溫度、處理氣體流量、處理氣體分壓、匹配網絡設定、聚焦環厚度、RF時間、聚焦環RF時間、及上述任一者的統計量。
此外，第二GIGDSC電漿處理次系統205能包括第二電漿源215，第二電漿源215耦合至第二處理室210，並用以在電漿生成空間225a中形成穩定電漿及/或在電漿處理空間225b中形成處理電漿。如在此所示並說明，第二電漿源215能包括表面波電漿(SWP)源，該表面波電漿源能包括輻射線槽孔天線(RLSA)。或者，第二電漿源215可包括其他電漿源，如RF、CCP、ICP、微波ECR等。
在某些實施例中，第二GIGDSC電漿處理次系統205能包括第一氣體供應元件235，第一氣體供應元件235可用至少一條第一氣體供應線231耦合至第一氣體供應系統230。或者，第一氣體供應系統230、第一氣體供應線231及/或第一氣體供應元件235可以有不同配置。第一氣體供應元件235能耦合至第二處理室210，
並能用以將第一處理氣體以第一方向236及/或第二方向237及/或第三方向238或以上任何組合通入第二處理室210。此外，第一氣體供應元件235能用以將第一處理氣體通入電漿生成空間225a及/或電漿處理空間225b。
在其他實施例中，第二GIGDSC電漿處理次系統205能包括一或多個第二氣體供應元件245，一或多個第二氣體供應元件245可以利用至少一條第二氣體供應線241耦合至第二氣體供應系統240。或者，第二氣體供應系統240、第二氣體供應線241及/或第二氣體供應元件245可有不同配置。第二氣體供應元件245能耦合至第二處理室210，並能用以將第二處理氣體以第一方向246及/或第二方向247及/或第三方向248或以上任何組合通入第二處理室210。此外，第二氣體供應元件245能用以將第二處理氣體通入電漿生成空間225a及/或電漿處理空間255b。
又在其他實施例中，第二GIGDSC電漿處理次系統205能包括一或多個第三氣體供應元件255，一或多個第三氣體供應元件255可以利用至少一條第三氣體供應線251耦合至第三氣體供應系統250。或者，第三氣體供應系統250、第三氣體供應線251及/或第三氣體供應元件255可有不同配置。第三氣體供應元件255能耦合至第二處理室210，並能用以將第三處理氣體以第一方向256、第二方向257或第三方向258或以上任何組合通入第二處理室210。此外，第三氣體供應元件255能用以將第三處理氣體通入電漿生成空間225a及/或電漿處理空間225b。
在額外其他實施例中，第二GIGDSC電漿處理次系統205能包括一或多個第四氣體供應元件265，一或多個第四氣體供應元件265可以利用至少一條第四氣體供應線261耦合至第四氣體供應系統260。或者，第四氣體供應系統260、第四氣體供應線261及/或第四氣體供應元件265可有不同配置。第四氣體供應元件265能耦合至第二處理室210的頂部，並能用以將第四處理氣體以第一方向266或任何其他方向通入第二處理室210。此外，第四氣體供應元件265能用以將第四處理氣體通入電漿生成空間225a及/
或電漿處理空間225b。
在電漿蝕刻期間，第一及/或第二處理氣體可包含蝕刻劑、鈍化劑或惰性氣體或以上二或更多者的組合。舉例而言，當以電漿蝕刻如氧化矽(SiOx
)或氮化矽(Six
Ny
)之介電膜時，電漿蝕刻氣體組成通常包括如C4
F8
、C5
F8
、C3
F6
、C4
F6
、CF4
等之至少一者的氟碳系化學品(Cx
Fy
)，及/或可包括如CH3
F、CHF3
、CH2
F2
等之至少一者的氟碳氫系化學品(Cx
HyFz
)，且能具有惰性氣體、氧、CO或CO2
之至少一者。此外，如蝕刻多晶矽(複矽)時，電漿蝕刻氣體組成通常包括如HBr、Cl2
、NF3
、或SF6
或以上二或更多者的組合的含鹵素氣體，且可包括如CHF3
、CH2
F2
等之至少一者的氟碳氫系化學品(Cx
Hy
Fz
)，及惰性氣體、氧、CO、或CO2
之至少一者或以上二或更多者的組合。在電漿強化沉積期間，處理氣體可包含膜形成前驅物、還原氣體、或惰性氣體、或以上二或更多者的組合。
此外，第二壓力控制系統281能用來將第二泵抽系統280耦合至第二處理室210，並能用以自第二處理室210抽氣，以及控制第二處理室210內的壓力。再者，第二控制系統290能耦合至第二處理室210、第二基板支撐件220及第二電漿源215。第二控制系統290能用以執行用來在GIGDSC電漿處理系統200中進行蝕刻處理與沉積處理之至少一者的處理配方。
仍參照圖2，第二GIGDSC電漿處理系統200可用以處理200mm基板、300mm基板或更大尺寸基板。事實上，如同本技術領域中具有通常知識者能瞭解到的，可將GIGDSC電漿處理系統用以處理大小不計的基板、晶圓、太陽能板、視訊螢幕(video screens)、或LCD。因此，雖然本發明實施態樣在描述有關半導體基板的處理，本發明卻不單單限於該基板處理。
如上述，第二處理室210能用來促進在電漿生成空間225a中生成穩定電漿，並促進在緊臨第二基板221表面的電漿處理空間225b中產生處理化學品電漿。舉例而言，在蝕刻處理中，處理氣體能包括分解後會與基板表面上正被蝕刻之材料起反應的分子成分。舉例而言，當一或多電漿形成在一或多個電漿/處理空間(225a
及/或225b)時，加熱後的電子會與電漿形成氣體中的分子碰撞，造成分解並形成用來進行蝕刻處理的反應性自由基。
雖然圖2繪示第一氣體供應元件235位於第二處理室210之下部分中的第一位置上，本發明並不限於此配置。舉例而言，第一氣體供應元件235能位於自第二電漿源215之面向電漿(外)表面216算起200mm的距離內，且較期望的配置為，第一氣體供應元件235能位在自第二電漿源215之面向電漿(外)表面216算起約10mm到約150mm之範圍的距離內。
雖然圖2繪示第二氣體供應元件245位於第二處理室210之上部分的第二位置上，本發明並不限於此配置。舉例而言，第二氣體供應元件245能位於自第二基板221之上表面算起200mm的距離內，且較期望的配置為，第二氣體供應元件245能位在自第二基板221之上表面算起約10mm到約150mm之範圍的距離內。
當第二處理室210用以執行GIGDS相關程序或技術時，如圖2所示第二例示性電漿處理系統200中分開的電漿生成空間225a及電漿處理空間225b，能提供比一般電漿處理系統較佳的處理控制及較佳的穩定性控制。在某些範例中，一或多種氣體混合物能由一或多個氣體供應元件(235、245、255、265)供應，以控制在電漿生成空間225a中形成具大量高能電子的高密度電漿，同時在電漿處理空間225b中產生密度較低、溫度較低的電漿。當氣體混合物包括至少一種輕氣體及至少一種重氣體時，該至少一種輕氣體會因分子量或重力上的差異，而與該至少一種重氣體分離。在其他範例中，輕氣體與重氣體亦能用分開注入的方案。在此所述之氣體分離技術，藉由將不同重力的氣體集中在不同區域，更能控制在電漿生成區域與基板表面區域兩者的處理。使用此方法能控制電漿生成(包括穩定性、均勻性等)、氣體化學品及基板表面上的電漿化學品。
此外，圖2所示之第二例示性GIGDSC電漿處理系統200，能在執行GIGDSC相關程序時，藉由防止高能電漿物種穿過電漿處理空間(225b)，減少對如第二基板支撐件220之腔室構件的損
害。
仍參照圖2，電漿生成空間225a能定義為可以包括高濃度之一或多種「重氣體」的「重氣體」區域；電漿處理空間225b的第一部分能定義為可以包括一或多種「重氣體」與一或多種「輕氣體」之組合的「混合氣體」區域；以及電漿處理空間225b的第二部分能定義為可以包括高濃度之一或多種「輕氣體」的「輕氣體」區域。
當使用第二GIGDSC電漿處理系統200時，能夠執行附加的重力相依(gravity-dependent)程序。如第二處理室210中所示，當電漿生成空間225a位於電漿處理空間225b(晶圓處理區域)下方時，能使用比其他處理氣體更重的重氣體，如Xe。針對與前述第一GIGDSC電漿處理系統100相同的問題而言，能使用第二GIGDSC電漿處理系統200來解決。
在特定處理期間，能在第二GIGDSC電漿處理系統200中控制基板/晶圓處理化學品。當使用第二電漿處理系統200時，輕氣體會與在接近晶圓位準處的分解處理氣體起化學反應。舉例而言，當H2
與HBr一併使用時，分解出的Br原子可在晶圓位準與H原子結合，而再度形成HBr。
當第二GIGDSC電漿處理系統200用以利用GIGDS技術，並用以利用如Xe之「重氣體」時，能藉由在第二處理室210之靠近第二電漿源215外表面的底部部分處流動「重氣體」，而獲得較寬的處理窗(壓力、功率範圍)，此處理窗也比Ar處理窗大。舉例而言，上述處理窗之差異，可以是因為Xe的游離能較低，且其氣體裂解(breakdown)窗較Ar的寬所致，且在利用Xe的情況下，能在較大處理窗中產生及/或操作穩定的電漿。
在CVD範例中，當在GIGDS相關程序期間對電漿源215進行控制，且處理是以如圖2所示基板/晶圓呈上下顛倒的方式來進行時，Xe氣體能流至腔室的底部，並能在對CVD處理是相當大的處理窗之下，產生所運作之非常穩定電漿，且第二氣體供應元件245係用來將材料氣體注入至基板正下方之處。
第二電漿源215能用來產生電漿，且第二電漿源215能包括表面波電漿源、微波ECR電漿源、RF CCP源或ICP源或其他任何類型的電漿源。此技術能應用於任合使用電漿的處理。
在處理中，在其他處理氣體之前或之後，以及在電漿點火之前或之後，能將這些輕氣體或重氣體注入處理室。
在重力誘發氣體擴散分離控制電漿生成系統(100、200)中，輕氣體並不限於H2
、He、Ne，而重氣體並不限於Kr、Xe。輕氣體及重氣體可以是各種能被注入電漿處理室而呈現不同之氣態重力(即其相對分子量的差異)以促進氣體分離的氣體。亦即，輕重是相對的，是重力差異造成了氣體擴散分離。
以上已說明之由重力誘發氣體擴散分離所控制的處理系統，僅是用來闡明本發明新穎與方法的範例。此即指潛在的處理系統並不限於上述系統。此外，重力誘發氣體擴散分離的方法與技術，亦能用來控制任何類型之電漿生成、電漿源、電漿處理。也就是說，其不僅僅只是處理系統而已。
圖2中所說明由重力誘發氣體擴散分離來控制電漿生成，是能應用於任何類型之電漿生成方法、任何類型之電漿源、任何類型之電漿處理的概括性方法及概念，而該任何類型之電漿生成方法、電漿源及電漿處理包括那些用於半導體處理的RF CCP、ICP、微波RLSA電漿、表面波電漿、微波ECR電漿等。對於能用於表面波電漿的數種例示性共振板或介電板配置，尤其是能用於微波RLSA電漿者，將在以下說明。然而，本發明應涵蓋利用上述方法與概念之任何類型的電漿源、電漿生成方法、電漿處理。又，共振板或介電板配置並不限於以下範例。
茲參照圖3，其為根據一實施例繪示SWP源330的概略圖。SWP源330能包含電磁(EM)波發射器332，電磁(EM)波發射器332用以藉由在EM波發射器332之鄰接電漿的面向電漿表面360上產生表面波，將具所欲EM波模式的EM能量耦合至電漿。再者，SWP源330包含功率耦合系統390，功率耦合系統390耦合至EM波發射器332，並用以將EM能量供應至EM波發射器332，以形成電漿。
EM波發射器332包括用以將微波功率輻射至電漿生成空間(圖1中125a)或電漿生成空間(圖2中225a)中的微波發射器。EM波發射器332能經由共軸饋送器338耦合至功率耦合系統390，而微波能量的傳輸係經過共軸饋送器338。或者，可使用波導饋送器。功率耦合系統390能包括微波源392，如2.45 GHz微波功率源。微波源392所產生的微波能量，能被引導經過波導394而到達隔離器396，隔離器396用來吸收反射回至微波源392的微波能量。或者，可使用環路器。舉例而言，微波能量能經由共軸轉換器398轉換成共軸TEM(橫向電磁)模式。或者，可使用波導轉換器。可採用調諧器(未繪示)來做阻抗匹配，而改善功率傳輸。當微波能量經由共軸饋送器338耦合至EM波發射器332時，共軸饋送器338中會發生另一個模式轉換，即從TEM模式轉換到TM(橫向磁)模式。有關於共軸饋送器338與EM波發射器332在設計上的其他細節，請參照美國專利第5024716號，其發明名稱為「Plasma processing apparatus for etching,ashing,and film-formation」；其內容在此以參照方式整個併入。
圖4繪示本發明實施例之EM波發射器432的簡略橫剖面圖。EM波發射器432能包含共軸饋送器438及槽孔天線446，共軸饋送器438具有內導體部440、外導體部442、絕緣體441，而槽孔天線446具有如圖4所示在內導體部440與外導體部442之間耦合的複數個槽孔(448、449)。複數個槽孔(448、449)容許EM能量從槽孔天線446上方之第一區域耦合至槽孔天線446下方的第二區域。EM波發射器432更可包含慢波板444及共振板450。
槽孔(448、449)的數量、幾何、尺寸及分配，皆會影響在電漿生成空間(圖1之125a及/或圖2之225a)中所形成之電漿的空間均勻性與穩定性。因此，可利用槽孔天線446的設計，來控制電漿/處理空間(圖1之125a及/或125b)或電漿/處理空間(圖2之225a及/或225b)中電漿的空間均勻性與穩定性。
如圖4所示，EM波發射器432可包含流體通道443，流體通道443係用以流動用來控制EM波發射器432之溫度的溫度控制流體。或者，EM波發射器432更可用以將處理氣體經由面向電漿表面460通入至電漿。
仍參照圖4，EM波發射器432可耦合至電漿處理系統的上腔室部分，其中，利用密封裝置454，能在上腔室壁452與EM波發射器432之間形成真空密封。密封裝置454能包括彈性O形環；然而，亦可使用其他已知的密封機制。
一般而言，共軸饋送器438的內導體部440與外導體部442能包含如金屬之導電材料，而慢波板444及共振板450能包含一或多種介電材料。在某些實施例中，慢波板444及共振板450能包含相同的材料；然而，也可使用不同的材料。在製造慢波板444及共振板450所做的材料選擇中，所選的材料可用來相對於對應自由空間波長縮小行進電磁(EM)波的波長，而對慢波板444及共振板450的尺寸選擇，所選的尺寸可用來確保駐波效應的形成，而能將EM能量輻射入電漿生成空間(圖1之125a及/或圖2之225a)。
慢波板444及共振板450能從如石英(二氧化矽)之含矽材料或高介電常數(高k)材料製成。舉例而言，所用之高k材料的介電常數可以大於四。尤其當電漿處理系統用來進行蝕刻處理應用時，有鑒於石英與蝕刻處理相容，通常會選石英。
舉例而言，高k材料能包括本質結晶矽、氧化鋁(alumina)陶瓷、氮化鋁(aluminum nitride)及藍寶石。然而，亦可使用其他高k材料。再者，根據特定處理的參數，可選定特定高k材料。舉例而言，當共振板450以本質結晶矽製成時，電漿頻率在攝氏45度的溫度下會超過2.45 GHz。因此，本質結晶矽適用於低溫處理(即低於攝氏45度)。至於較高溫度的處理，共振板450能以氧化鋁(Al2
O3
)或藍寶石製成。
本發明人觀察到，要將如上述之SWP源據以實施時，仍會遭遇到電漿均勻性與電漿穩定性方面的挑戰。在後者中，當電漿參數變化時，共振板-電漿介面上(即面向電漿表面460上)的駐波可能會容易發生模式跳躍。
在各式實施例中，能將EM波發射器432製造成具有複數個第一凹部455及複數個第二凹部465，而複數個第一凹部455配置成形成在面向電漿表面460中的第一圖案，複數個第二凹部465配置成形成在面向電漿表面460中的第二圖案。
第一凹部455各者可包含形成在面向電漿表面460中之獨特的壓凹(indentation)或凹坑(dimple)。舉例而言，一或更多個第一凹部455可包含柱狀幾何、球形幾何、非球形幾何、矩形幾何或其他任意形狀。第一凹部455可包括特徵在於第一尺寸(如橫向尺寸(或寬度)及/或縱向尺寸(或深度))的凹部。
第二凹部465各者可包含形成在面向電漿表面460中之獨特的壓凹(indentation)或凹坑(dimple)。舉例而言，一或更多個第二凹部465可包含柱狀幾何、球形幾何、非球形幾何、矩形幾何或其他任意形狀。第二凹部465可包括特徵在於第二尺寸(如橫向尺寸(或寬度)及/或縱向尺寸(或深度))的凹部。第一尺寸不一定要與第二尺寸相同。例如，第二尺寸可以小於第一尺寸。
凹部(455、465)的數量、幾何、尺寸及分配，皆會影響在電漿生成空間(圖1之125a及/或圖2之225a)中所形成之電漿的空間均勻性與穩定性。因此，可利用凹部(455、465)的設計，來控制電漿/處理空間(圖1之125a及/或125b)或電漿/處理空間(圖2之225a及/或225b)中電漿的空間均勻性與穩定性。
如圖4所示，共振板450包含介電板，該介電板具有板厚度451及板半徑451a。此外，共振板450上的面向電漿表面460能包含平面表面459，平面表面459內形成有複數個第一凹部455及複數個第二凹部465。或者，共振板450可包含包括有凹(concave)面及/或凸(convex)面的任意幾何。
EM能量在共振板450內的行進，其特徵在於給定之EM能量頻率與共振板450介電常數下的有效波長(λ)。板厚度可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4)，其中n是大於零的整數；或板厚度可以是二分之一波長的整數倍(mλ/2)，其中m是大於零的整數。舉例而言，板厚度451可以是約為有效波長的一半(λ/2)，或是大於有效波長的一半(>λ/2)。或者，板厚度451可以有約25 mm(公厘)到約45 mm的範圍。
在一範例中，第一凹部455可包含一或更多個柱狀凹部，而第一凹部455各者之特徵能是第一深度456及第一直徑457。如圖4所示，一或更多個第二凹部465能位於面向電漿表面460內區域的附近。
第一直徑457可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)，或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。此外，板厚度451與第一深度456之間的第一差異453可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)，或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。舉例而言，第一直徑457可以是約為有效波長的一半(λ/2)，而板厚度451與第一深度456之間的第一差異453可以是約為有效波長的一半(λ/2)或約為有效波長的四分之一(λ/4)。板厚度451可以是約為有效波長的一半(λ/2)或大於有效波長的一半(>λ/2)。
或者，第一直徑457可以有約為25 mm到35 mm的範圍，而板厚度451與第一深度456之間的第一差異453可以有約為10 mm到35 mm的範圍。或者，第一直徑457可以有約為30 mm到35 mm的範圍，而第一差異453可以有約為10 mm到20 mm的範圍。
在第一凹部455中，可利用圓角(rounds)及/或填角(fillets)(即表面半徑/角半徑)來造成相鄰表面之間的平滑表面過渡(surface transitions)。在柱狀凹部中，可在凹部的柱狀側壁與底部之間的隅角上設置表面半徑。此外，在柱狀凹部中，可在柱狀側壁與面向電漿表面460之間的隅角上設置表面半徑。舉例而言，表面半徑的範圍可以是約1 mm到約3 mm。
此外，第二凹部465可包含第二複數個柱狀凹部，第二複數個柱狀凹部各者的特徵在於第二深度466及第二直徑467。如圖4所示，一或更多個第二凹部465能位於面向電漿表面460外區域的附近。
第二直徑467可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。此外，板厚度451與第二深度466之間的第二差異463可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。舉例而言，第二直徑467可以是約為有效波長的一半(λ/2)或有效波長的四分之一(λ/4)，而板厚度451與第二深度466之間的第二差異463可以是約為有效波長的一半(λ/2)或有效波長的四分之一(λ/4)。
或者，第二直徑467的範圍可以是約為25 mm(公厘)到35 mm，而板厚度與第二深度466之間的第二差異463可以有約為10 mm到35 mm的範圍。或者，第二直徑467可以有約為30 mm到35 mm的範圍，而第二差異可以有約為10 mm到20 mm的範圍。
在第二凹部465中，可利用圓角及/或填角(即表面半徑/角半徑)來造成相鄰表面之間的平滑表面過渡。在柱狀凹部中，可在凹部的柱狀側壁與底部之間的隅角上設置表面半徑。此外，在柱狀凹部中，可在柱狀側壁與面向電漿表面460之間的隅角上設置表面半徑。舉例而言，表面半徑的範圍可以是約1 mm到約3 mm。
圖5A繪示本發明實施例之EM波發射器的底視圖，圖5B繪示圖5A所示之EM波發射器的一部分的概略橫剖面圖。圖5A繪示例示性EM波發射器532的底視圖，而槽孔天線546中複數個槽孔(548、549)之繪示，恰如共振板550可被透視，而槽孔天線546可被看到般。如圖5A所示，複數個槽孔(548、549)能兩兩配對而設，每對槽孔包含第一槽孔及第二槽孔，第一槽孔與第二槽孔正交而定位。然而，複數個槽孔(548、549)的槽孔可任意定位。舉例而言，複數個槽孔(548、549)的槽孔能根據為達成電漿均勻性及/或電漿穩定性而設的預定圖案來定位。
在共振板550的平面表面561上，可形成有第一凹部555及第二凹部565。在某些實施例中，第一凹部555能與槽孔天線546中的第一槽孔548對準或部分對準，或能不與槽孔天線546中的第一槽孔548對準。舉例而言，一或更多個第一凹部555能與槽孔天線546中的一個第一槽孔548對準或部分對準。此外，一或更多個凹部565能與槽孔天線546中的一或更多個第二槽孔549對準。
本發明人觀察到，當一或更多個第一凹部555不與一或更多個第一槽孔548對準時，第二凹部565能用來控制電漿生成及電漿穩定性。舉例而言，使用光學監視時，在耦合至EM波發射器532之功率的一範圍內，以及在緊鄰面向電漿表面560而形成有電漿之空間中之壓力的一範圍內，電漿會呈現一相對「全亮度的」(“full bright”)輝光。再者，本發明觀察到，複數個第一凹部555可變地促進了電漿生成及電漿穩定，且依功率及/或壓力不同而呈現相對「暗的」(“dim”)至「亮的」(“bright”)之輝光變化。緊鄰平面表面561的區域，除非功率相對地高，否則其會接收較少功率，而保持相對「暗的」(“dark”)。
此外，本發明人觀察到，當一或更多個第二凹部565與槽孔天線546中的一或更多個第二槽孔549對準時，便能在低功率位準下產生穩定的電漿。電漿係經由在接近這些(較大)凹坑之處的游離化而形成，且電漿從第二凹部565流至第一凹部555(即不與複數個第一槽孔548對準或部分對準)。因此，在接近這些第二凹部565處所形成的電漿，在相當大的功率與壓力範圍之下會是穩定的，因為第一凹部555接收來自第二凹部565的電漿「溢流」(“overflow”)，而補償接近第二凹部565之電漿生成的起伏變動。
為了要改善對電漿均勻性的控制，本發明人深信，緊鄰平面表面561的區域應保持為相對「暗的」(“dark”)，俾使降低模式-圖案(mode-pattern)發展的風險。故如圖5A、5B所示，第一凹部555及第二凹部565的最佳設置可為，相對多數的第一凹部555不與槽孔天線546中的第一槽孔548對準，且相對多數的第二凹部565與複數個第二槽孔549對準。雖然凹部(555、565)的配置可用來達成電漿均勻的目的，其亦期望來達產生與其他處理參數配合的非均勻電漿，以達成在接受電漿處理之基板表面上所進行的均勻處理。
仍參照圖5A及5B，所繪示之例示性EM波發射器532能包括具有面向電漿表面560的共振板550。EM波發射器532更包含具有複數個第一槽孔548與複數個第二槽孔549的槽孔天線546。第一槽孔548及第二槽孔549容許EM能量從槽孔天線546上方之第一區域耦合至槽孔天線下方的第二區域，共振板550位於該第二區域中。
對於促進電漿生成空間(圖1之125a及/或圖2之225a)中所形成之電漿的空間均勻性與穩定性而言，第一槽孔548與第二槽孔549的數量、幾何、尺寸、分配能為影響因素。因此，槽孔天線546的設計可用來控制電漿/處理空間(圖1之125a及/或125b)或電漿/處理空間(圖2之225a及/或225b)中電漿的空間均勻性與穩定性。
在各式實施例中，第一凹部555能包含形成在面向電漿表面560中之獨特的壓凹或凹坑。舉例而言，第一凹部555能包含柱狀幾何、球形幾何、非球形幾何、矩形幾何或其他任意形狀。第一凹部555的特徵能在於第一深度556及第一直徑557。
此外，第二凹部565各者能包括形成在面向電漿表面560中之獨特的壓凹或凹坑。舉例而言，第二凹部565能包含柱狀幾何、球形幾何、非球形幾何、矩形幾何或其他任意形狀。第二凹部565的特徵能在於第二深度566及第二直徑567。第一凹部555的尺寸不一定要與第二凹部565的尺寸相同。例如，第一凹部555能比第二凹部565小。
仍參照圖5A及5B，共振板550包含介電板，該介電板具有板厚度551及板直徑552。舉例而言，共振板550上的面向電漿表面560能包含平面表面561，平面表面561中能形成有第一凹部555及第二凹部565。或者，共振板550可包含包括有凹面及/或凸面的任意幾何。
EM能量在共振板550內的行進，其特徵在於給定之EM能量頻率與共振板550介電常數下的有效波長(λ)。板厚度551可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4)，其中n是大於零的整數；或板厚度
551可以是二分之一波長的整數倍(mλ/2)，其中m是大於零的整數。舉例而言，板厚度551可以是約為二分之一波長厚(λ/2)，或是大於約有效波長的一半(>λ/2)。或者，板厚度551可以有約25mm(公厘)到約45mm的範圍。
在一範例中，第一凹部555能設置成柱狀凹部，其具有第一深度556及第一直徑557，且第一凹部能位於面向電漿表面560內區域附近處。
第一直徑557可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)，或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。此外，板厚度551與第一深度556之間的第一差異553可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)，或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。舉例而言，第一直徑557可以是約為有效波長的一半(λ/2)，而板厚度551與第一深度556之間的第一差異553可以是約為有效波長的一半(λ/2)或約為有效波長的四分之一(λ/4)。板厚度551可以是約為有效波長的一半(λ/2)或大於有效波長的一半(>λ/2)。
或者，第一直徑557可以有約為25mm到35mm的範圍，而板厚度551與第一深度556之間的第一差異553可以有約為10mm到35mm的範圍。或者，第一直徑可以有約為30mm到35mm的範圍，而第一差異可以有約為10mm到20mm的範圍。
在第一凹部555中，可利用圓角(rounds)及/或填角(fillets)(即表面半徑/角半徑)來造成相鄰表面之間的平滑表面過渡(surface transitions)。在柱狀凹部中，可在凹部的柱狀側壁與底部之間的隅角上設置表面半徑。此外，在柱狀凹部中，可在柱狀側壁與面向電漿表面560之間的隅角上設置表面半徑。舉例而言，表面半徑的範圍可以是約1mm到約3mm。
此外，第二凹部565亦可設為具有第二深度566及第二直徑567的柱狀凹部，且一或更多個第二凹部能位於面向電漿表面560外區域的附近。
第二直徑567可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。此外，板厚度551與第二深度566之間的第二差異563可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。舉例而言，第二直徑567可以是約為有效波長的一半(λ/2)，而板厚度551與第二深度566之間的第二差異563可以是約為有效波長的一半(λ/2)或有效波長的四分之一(λ/4)。
或者，第二直徑567的範圍可以是約為25 mm(公厘)到35 mm，而板厚度551與第二深度566之間的第二差異563可以有約為10 mm到35 mm的範圍。或者，第二直徑可以有約為30 mm到35 mm的範圍，而第二差異可以有約為10 mm到20 mm的範圍。
在第二凹部565中，可利用圓角及/或填角(即表面半徑/角半徑)來造成相鄰表面之間的平滑表面過渡。在柱狀凹部中，可在凹部的柱狀側壁與底部之間的隅角上設置表面半徑。此外，在柱狀凹部中，可在柱狀側壁與面向電漿表面560之間的隅角上設置表面半徑。舉例而言，表面半徑的範圍可以是約1 mm到約3 mm。
圖6A繪示本發明實施例之EM波發射器的底視圖，圖6B繪示圖6A所示之EM波發射器的一部分的概略橫剖面圖。圖6A繪示例示性EM波發射器632的底視圖，而槽孔天線646中複數個槽孔(648、649)之繪示，恰如共振板650可被透視，而槽孔天線646可被看到般。如圖6A所示，複數個槽孔(648、649)能兩兩配對而設，每對槽孔包含第一槽孔及第二槽孔，第一槽孔與第二槽孔正交而定位。然而，複數個槽孔(648、649)的槽孔可任意定位。舉例而言，複數個槽孔(648、649)的槽孔能根據為達成電漿均勻性及/或電漿穩定性而設的預定圖案來定位。
在某些實施例中，複數個第一凹部655能設於共振板650中，且一或更多個第一凹部655不與槽孔天線646中的一或更多個第一槽孔648對準。或者，一或更多個第一凹部655可不與槽孔天線646中的第一槽孔648對準。此外，共振板650中能設有架式凹部(shelf recess)665，架式凹部665能包含包括如柱狀幾何、球形幾何、非球形幾何、矩形幾何或其他任意形狀的任意幾何。架式凹部665能包括架式凹部深度666及架式凹部寬度667。
仍參照圖6A及6B，所繪示之例示性EM波發射器632能包括具有面向電漿表面660的共振板650。EM波發射器632更包含具有複數個第一槽孔648與複數個第二槽孔649的槽孔天線646。第一槽孔648與第二槽孔649容許EM能量從槽孔天線646上方的第一區域耦合至槽孔天線下方的第二區域，共振板650位於該第二區域中。
對於促進電漿生成空間(圖1之125a)或電漿生成空間(圖2之225a)中所形成之電漿的空間均勻性與穩定性而言，第一槽孔648與第二槽孔649的數量、幾何、尺寸、分配能為影響因素。因此，槽孔天線646的設計可用來控制電漿/處理空間(圖1之125a及/或125b)或電漿/處理空間(圖2之225a及/或225b)中電漿的空間均勻性與穩定性。
在各式實施例中，第一凹部655能包含形成在面向電漿表面660中之獨特的壓凹或凹坑。舉例而言，第一凹部655能包含柱狀幾何、球形幾何、非球形幾何、矩形幾何或其他任意形狀。第一凹部655的特徵能在於第一深度656及第一直徑657。
此外，架式凹部665能包括形成在面向電漿表面660中之獨特的壓凹或凹坑。舉例而言，架式凹部665能包含柱狀幾何、球形幾何、非球形幾何、矩形幾何或其他任意形狀。
仍參照圖6A及6B，共振板650包含具有板厚度651及板直徑652的介電板。舉例而言，共振板650上的面向電漿表面660能包含平面表面661，平面表面661中形成有第一凹部655及架式凹部665。或者，共振板650可包含包括有凹面及/或凸面的任意幾何。
EM能量在共振板650內的行進，其特徵在於給定之EM能量頻率與共振板650介電常數下的有效波長(λ)。板厚度651可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4)，其中n是大於零的整數；或板厚度651可以是二分之一波長的整數倍(mλ/2)，其中m是大於零的整數。舉例而言，板厚度651可以是約為有效波長的一半(λ/2)，或是大於有效波長的一半(>λ/2)。或者，板厚度651可以有約25mm(公厘)到約45mm的範圍。
在一範例中，第一凹部655能設為柱狀凹部，並具有第一深度656及第一直徑657。且第一凹部能位於面向電漿表面660內區域的附近。
第一直徑657可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)，或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。此外，板厚度651與第一深度656之間的第一差異653可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)，或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。舉例而言，第一直徑657可以是約為有效波長的一半(λ/2)，而板厚度651與第一深度656之間的第一差異653可以是約為有效波長的一半(λ/2)或約為有效波長的四分之一(λ/4)。板厚度651可以是約為有效波長的一半(λ/2)或大於有效波長的一半(>λ/2)。
或者，第一直徑657可以有約為25mm到35mm的範圍，而板厚度651與第一深度656之間的第一差異653可以有約為10mm到35mm的範圍。或者，第一直徑可以有約為30mm到35mm的範圍，而第一差異可以有約為10mm到20mm的範圍。
在第一凹部655中，可利用圓角及/或填角(即表面半徑/角半徑)來造成相鄰表面之間的平滑表面過渡。在柱狀凹部中，可在凹部的柱狀側壁與底部之間的隅角上設置表面半徑。此外，在柱狀凹部中，可在柱狀側壁與面向電漿表面660之間的隅角上設置表面半徑。舉例而言，表面半徑的範圍可以是約1mm到約3mm。
此外，架式凹部665能設為柱狀環部，並具有架式凹部深度666及架式凹部寬度667，且架式凹部能位於面向電漿表面660外區域的附近。
架式凹部寬度667可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於
零的整數)。此外，板厚度651與架式凹部深度666之間的第二差異663可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。舉例而言，架式凹部寬度667可以是約為有效波長的一半(λ/2)，而板厚度651與架式凹部深度666之間的第二差異663可以是約為有效波長的一半(λ/2)或有效波長的四分之一(λ/4)。
或者，架式凹部寬度667的範圍可以是約為25mm(公厘)到35mm，而板厚度651與架式凹部深度666之間的第二差異663可以有約為10mm到35mm的範圍。或者，架式凹部寬度可以有約為30mm到35mm的範圍，而第二差異可以有約為10mm到20mm的範圍。
在架式凹部665中，可利用圓角及/或填角(即表面半徑/角半徑)來造成相鄰表面之間的平滑表面過渡。在柱狀凹部中，可在凹部的柱狀側壁與底部之間的隅角上設置表面半徑。此外，在柱狀凹部中，可在柱狀側壁與面向電漿表面660之間的隅角上設置表面半徑。舉例而言，表面半徑的範圍可以是約1mm到約3mm。
圖7A繪示本發明實施例之EM波發射器的底視圖，圖7B繪示圖7A所示之EM波發射器的一部分的概略橫剖面圖。圖7A繪示例示性EM波發射器732的底視圖，槽孔天線746中複數個槽孔(748、749)之繪示，恰如共振板750可被透視，而槽孔天線746可被看到般。如圖7A所示，複數個槽孔(748、749)能兩兩配對而設，每對槽孔包含第一槽孔及第二槽孔，第一槽孔與第二槽孔正交而定位。然而，複數個槽孔(748、749)的槽孔可任意定位。舉例而言，複數個槽孔(748、749)的槽孔能根據為達成電漿均勻性及/或電漿穩定性而設的預定圖案來定位。
在某些實施例中，複數個第一凹部755能設在共振板750中，且一或更多個第一凹部755能與槽孔天線746中的第一槽孔748實質對準。或者，一或更多個第一凹部755可不與槽孔天線746中的一或更多個第一槽孔748對準。此外，架式凹部765能設在共振板750中，且架式凹部765包含包括有如柱狀幾何、球形幾
何、非球形幾何、矩形幾何或其他任意形狀的任意幾何。架式凹部765能包括架式凹部深度766及架式凹部寬度767。舉例而言，架式凹部765能與複數個第二凹部749實質對準。或者，架式凹部765可與複數個第二槽孔749對準或部分對準。
仍參照圖7A及圖7B，所繪示之例示性EM波發射器732能包括具有面向電漿表面760的共振板750。EM波發射器732更包含槽孔天線746，槽孔天線746具有複數個第一槽孔748及複數個第二槽孔749。第一槽孔748及第二槽孔749容許EM能量從槽孔天線746上方的第一區域耦合至槽孔天線下方的第二區域，共振板750位於該第二區域中。
對於促進電漿生成空間(圖1之125a)或電漿生成空間(圖2之225a)中所形成之電漿的空間均勻性與穩定性而言，第一槽孔748與第二槽孔749的數量、幾何、尺寸、分配能為影響因素。因此，槽孔天線746的設計可用來控制電漿/處理空間(圖1之125a及/或125b)或電漿/處理空間(圖2之225a及/或225b)中電漿的空間均勻性與穩定性。
在各式實施例中，第一凹部755能包含形成在面向電漿表面760中之獨特的壓凹或凹坑。舉例而言，第一凹部755能包含柱狀幾何、球形幾何、非球形幾何、矩形幾何或其他任意形狀。第一凹部755的特徵能在於第一深度756及第一直徑757。
此外，架式凹部765能包括形成在面向電漿表面760中之獨特的壓凹或凹坑。舉例而言，架式凹部765能包含柱狀幾何、球形幾何、非球形幾何、矩形幾何或其他任意形狀。
仍參照圖7A及7B，共振板750包含具有板厚度751及板直徑752的介電板。舉例而言，共振板750上的面向電漿表面760能包含平面表面761，平面表面761中能形成有第一凹部755及架式凹部765。或者，共振板750可包含包括有凹面及/或凸面的任意幾何。
EM能量在共振板750內的行進，其特徵在於給定之EM能量頻率與共振板750介電常數下的有效波長(λ)。板厚度751可以是
四分之一波長的整數倍(nλ/4)，其中n是大於零的整數；或可以是二分之一波長的整數倍(mλ/2)，其中m是大於零的整數。舉例而言，板厚度751可以是約為二分之一波長厚(λ/2)，或是大於約有效波長的二分之一(>λ/2)。或者，板厚度751可以有約25mm(公厘)到約45mm的範圍。
在一範例中，第一凹部755能設為柱狀凹部，並具有第一深度756及第一直徑757，且第一凹部能位於面向電漿表面760內區域的附近。
第一直徑757可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)，或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。此外，板厚度751與第一深度756之間的第一差異753可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)，或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。舉例而言，第一直徑757可以是約為有效波長的一半(λ/2)，而板厚度751與第一深度756之間的第一差異753可以是約為有效波長的一半(λ/2)或約為有效波長的四分之一(λ/4)。板厚度751可以是約為有效波長的一半(λ/2)或大於有效波長的一半(>λ/2)。
或者，第一直徑757可以有約為25mm到35mm的範圍，而板厚度751與第一深度756之間的第一差異753可以有約為10mm到35mm的範圍。或者，第一直徑可以有約為30mm到35mm的範圍，而第一差異可以有約為10mm到20mm的範圍。
在第一凹部755中，可利用圓角及/或填角(即表面半徑/角半徑)來造成相鄰表面之間的平滑表面過渡。在柱狀凹部中，可在凹部的柱狀側壁與底部之間的隅角上設置表面半徑。此外，在柱狀凹部中，可在柱狀側壁與面向電漿表面760之間的隅角上設置表面半徑。舉例而言，表面半徑的範圍可以是約1mm到約3mm。
此外，架式凹部765能設為柱狀環部，並具有架式凹部深度766及架式凹部寬度767，且架式凹部能位於面向電漿表面760外區域的附近。
架式凹部寬度767可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中
n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。此外，板厚度751與架式凹部深度766之間的第二差異763可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。舉例而言，架式凹部寬度767可以是約為有效波長的一半(λ/2)，而板厚度751與架式凹部深度766之間的第二差異763可以是約為有效波長的一半(λ/2)或有效波長的四分之一(λ/4)。
或者，架式凹部寬度767的範圍可以是約為25mm(公厘)到35mm，而板厚度751與架式凹部深度766之間的第二差異763可以有約為10mm到35mm的範圍。或者，架式凹部寬度可以有約為30mm到35mm的範圍，而第二差異可以有約為10mm到20mm的範圍。
在架式凹部765中，可利用圓角及/或填角(即表面半徑/角半徑)來造成相鄰表面之間的平滑表面過渡。在柱狀凹部中，可在凹部的柱狀側壁與底部之間的隅角上設置表面半徑。此外，在柱狀凹部中，可在柱狀側壁與面向電漿表面760之間的隅角上設置表面半徑。舉例而言，表面半徑的範圍可以是約1mm到約3mm。
圖8A繪示本發明實施例之EM波發射器的底視圖，圖8B繪示圖8A所示之EM波發射器的一部分的概略橫剖面圖。圖8A繪示例示性EM波發射器832的底視圖，而槽孔天線846中複數個槽孔(848、849)之繪示，恰如共振板850可被透視，而槽孔天線846可被看到般。如圖8A所示，複數個槽孔(848、849)能兩兩配對而設，每對槽孔包含第一槽孔及第二槽孔，第一槽孔與第二槽孔正交而定位。然而，複數個槽孔(848、849)的槽孔可任意定位。舉例而言，複數個槽孔(848、849)的槽孔能根據為達成電漿均勻性及/或電漿穩定性而設的預定圖案來定位。
在某些實施例中，複數個第一凹部855能設在共振板850中，且一或更多個第一凹部855能與槽孔天線846的第一槽孔848實質不對準。或者，一或更多個第一凹部855可與槽孔天線846中的一或更多個第一槽孔848對準或部分對準。此外，槽孔凹部865
能設在共振板850中，且槽孔凹部865能包含包括有如柱狀幾何、球形幾何、非球形幾何、矩形幾何或其他任何形狀的任意幾何。槽孔凹部865能包括槽孔凹部深度866及槽孔凹部寬度867。舉例而言，槽孔凹部865能與複數個第二槽孔849實質對準。或者，槽孔凹部865可與複數個第二槽孔849對準、部分對準或不對準。
仍參照圖8A及圖8B，所繪示之例示性EM波發射器832能包括具有面向電漿表面860的共振板850。EM波發射器832更包含具有複數個第一槽孔848及複數個第二槽孔849的槽孔天線846。第一槽孔848及第二槽孔849容許EM能量從槽孔天線846上方的第一區域耦合至槽孔天線下方的第二區域，共振板850位於該第二區域中。
對於促進電漿生成空間(圖1之125a)或電漿生成空間(圖2之225a)中所形成之電漿的空間均勻性與穩定性而言，第一槽孔848與第二槽孔849的數量、幾何、尺寸、分配能是影響因素。因此，槽孔天線846可設計來控制電漿/處理空間(圖1之125a及/或125b)或電漿/處理空間(圖2之225a及/或225b)中電漿的空間均勻性與穩定性。
在各式實施例中，第一凹部855能包含形成在面向電漿表面860內之獨特的壓凹或凹坑。舉例而言，第一凹部855能包含柱狀幾何、球形幾何、非球形幾何、矩形幾何或其他任何幾何。第一凹部855之特徵能在於第一深度856及第一直徑857。
此外，槽孔凹部865能包括形成於面向電漿表面860內之獨特的壓凹或凹坑。舉例而言，槽孔凹部865能包含柱狀幾何、球形幾何、非球形幾何、矩形幾何或其他任何形狀。
仍參照圖8A及圖8B，共振板850包含具有板厚度851及板直徑852的介電板。舉例而言，共振板850上的面向電漿表面860能包含平面表面861，平面表面861中形成有第一凹部855及槽孔凹部865。或者，共振板850可包含包括凹面及/或凸面的任意幾何。
EM能量在共振板850中的行進，其特徵可在於給定之EM能
量頻率與共振板850介電常數下的有效波長(λ)。板厚度851可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)，或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。舉例而言，板厚度851可以是約為二分之一波長厚(λ/2)或大於約有效波長的二分之一(>λ/2)。或者，板厚度851的範圍可為約25mm(公厘)至約45mm。
在一範例中，第一凹部855能設成柱狀凹部，其具有第一深度856及第一直徑857，且第一凹部能位於面向電漿表面860內區域的附近。
第一直徑857可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。此外，板厚度851與第一深度856之間的第一差異853可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。舉例而言，第一直徑857可以是約為有效波長的一半(λ/2)，而板厚度851與第一深度856之間的第一差異853可以是約為有效波長的一半(λ/2)或約為有效波長的四分之一(λ/4)。板厚度851可以是約為有效波長的一半(λ/2)或大於有效波長的一半(>λ/2)。
或者，第一直徑857的範圍可以是約25mm到約35mm，而板厚度851與第一深度856之間的第一差異853的範圍可以是約10mm到約35mm。或者，第一直徑的範圍可以是約30mm到約35mm，而第一差異的範圍可以是約10mm到約20mm。
在第一凹部855中，圓角及/或填角(即表面半徑/角半徑)能用來造成相鄰表面之間的平滑表面過渡。在柱狀凹部中，表面半徑可設在凹部之柱狀側壁與底部之間的隅角上。此外，在柱狀凹部中，表面半徑可設在柱狀側壁與面向電漿表面860之間的隅角上。舉例而言，表面半徑可以有約1mm到約3mm的範圍。
此外，槽孔凹部865能設成具有槽孔凹部深度866與槽孔凹部寬度867的柱狀環部，且槽孔凹部能位於面向電漿表面860外區域的附近。
槽孔凹部寬度867可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。此外，板厚度851與槽孔凹部深度866之間的第二差異863可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。舉例而言，槽孔凹部寬度867可以是約有效波長的一半(λ/2)，而板厚度851與槽孔凹部深度866之間的第二差異863可以是約有效波長的一半(λ/2)或約有效波長的四分之一(λ/4)。
或者，槽孔凹部寬度867的範圍可以是約25mm(公厘)到約35mm，而板厚度851與槽孔凹部深度866之間的第二差異863的範圍可以是約10mm到約35mm。或者，槽孔凹部寬度的範圍可以是約30mm到約35mm，而第二差異的範圍可以是約10mm到約20mm。
在槽孔凹部865中，可利用圓角及/或填角(即表面半徑/角半徑)來造成相鄰表面之間的平滑表面過渡。在柱狀凹部中，可在凹部的柱狀側壁與底部之間的隅角上設置表面半徑。此外，在柱狀凹部中，可在柱狀側壁與面向電漿表面860之間的隅角上設置表面半徑。舉例而言，表面半徑的範圍可以是約1mm到約3mm。
圖9A繪示本發明實施例之EM波發射器的底視圖，圖9B繪示圖9A所示之EM波發射器的一部分的概略橫剖面圖。圖9A繪示例示性EM波發射器932的底視圖，而槽孔天線946中複數個槽孔(948、949)之繪示，恰如共振板950可被透視，而槽孔天線946可被看到般。如圖9A所示，複數個槽孔(948、949)能兩兩配對而設，每對槽孔包含第一槽孔及第二槽孔，第一槽孔與第二槽孔正交而定位。然而，複數個槽孔(948、949)的槽孔可任意定位。舉例而言，複數個槽孔(948、949)的槽孔能根據為達成電漿均勻性及/或電漿穩定性而設的預定圖案來定位。
在某些實施例中，複數個第一凹部955能設在共振板950中，且一或更多個第一凹部955能與槽孔天線946的第一槽孔948實質不對準。或者，一或更多個第一凹部955可與槽孔天線946中的一或更多個第一槽孔948對準或部分對準。此外，槽孔凹部965能設在共振板950中，且槽孔凹部965能包含包括有如柱狀幾何、球形幾何、非球形幾何、矩形幾何或其他任何形狀的任意幾何。槽孔凹部965能包括槽孔凹部深度966及槽孔凹部寬度967。舉例而言，槽孔凹部965能與複數個第二槽孔949實質對準。或者，槽孔凹部965可與複數個第二槽孔949對準、部分對準或不對準。再者，複數個第二凹部975能設在槽孔凹部965中，且第二凹部975能包含包括如柱狀幾何、球形幾何、非球形幾何、矩形幾何或其他任何幾何的任意幾何。第二凹部975能包括第二深度976及第二寬度977。舉例而言，第二凹部975能與複數個第二槽孔949實質對準。或者，第二凹部975可與複數個第二槽孔949對準、部分對準或不對準。
仍參照圖9A及圖9B，所繪示之例示性EM波發射器932能包括具有面向電漿表面960的共振板950。EM波發射器932更包含具有複數個第一槽孔948及複數個第二槽孔949的槽孔天線946。第一槽孔948及第二槽孔949容許EM能量從槽孔天線946上方的第一區域耦合至槽孔天線下方的第二區域，共振板950位於該第二區域中。
對於促進電漿生成空間(圖1之125a)或電漿生成空間(圖2之225a)中所形成之電漿的空間均勻性與穩定性而言，第一槽孔948及第二槽孔949的數量、幾何、尺寸、分配能是影響因素。因此，槽孔天線946可設計來控制電漿/處理空間(圖1之125a及/或125b)或電漿/處理空間(圖2之225a及/或225b)中電漿的空間均勻性與穩定性。
在各式實施例中，第一凹部955及第二凹部975能包含形成在面向電漿表面960內之獨特的壓凹或凹坑。舉例而言，第一凹部955或第二凹部975能包含柱狀幾何、球形幾何、非球形幾何、矩形幾何或其他任何幾何。第一凹部955之特徵能在於第一深度956及第一直徑957。第二凹部975之特徵能在於第二深度976及第二直徑977。
此外，槽孔凹部965能包括形成在面向電漿表面960內之獨特的壓凹或凹坑。舉例而言，槽孔凹部965能包含柱狀幾何、球形幾何、非球形幾何、矩形幾何或其他任何形狀。
仍參照圖9A及圖9B，共振板950包含具有板厚度951及板直徑952的介電板。舉例而言，共振板950上的面向電漿表面960能包含平面表面961，平面表面961中形成有第一凹部955及槽孔凹部965。或者，共振板950可包含包括凹面及/或凸面的任意幾何。
EM能量在共振板950中的行進，其特徵可在於給定之EM能量頻率與共振板950介電常數下的有效波長(λ)。板厚度951可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)，或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。舉例而言，板厚度951可以是約為二分之一波長厚(λ/2)或大於約有效波長的二分之一(>λ/2)。或者，板厚度951的範圍可為約25 mm(公厘)至約45 mm。
在一範例中，第一凹部955能設成柱狀凹部，其具有第一深度956及第一直徑957，且第一凹部能位於面向電漿表面960內區域的附近。此外，第二凹部975能設為柱狀凹部，其具有第二深度976及第二直徑977，且第二凹部975能位於面向電漿表面960外區域的附近。
第一直徑957及第二直徑977可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。此外，板厚度951與第一深度956之間的第一差異953可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。舉例而言，第一直徑957及第二直徑977可以是約為有效波長的一半(λ/2)，而板厚度951與第一深度956之間的第一差異953可以是約為有效波長的一半(λ/2)或約為有效波長的四分之一(λ/4)。板厚度951可以是約為有效波長的一半(λ/2)或大於有效波長的一半(>λ/2)。
或者，第一直徑957的範圍可以是約25mm到約35mm，而板厚度951與第一深度956之間的第一差異953的範圍可以是約10mm到約35mm。或者，第一直徑的範圍可以是約30mm到約35mm，而第一差異的範圍可以是約10mm到約20mm。
在第一凹部955及第二凹部975中，圓角及/或填角(即表面半徑/角半徑)能用來造成相鄰表面之間的平滑表面過渡。在柱狀凹部中，表面半徑可設在凹部之柱狀側壁與底部之間的隅角上。此外，在柱狀凹部中，表面半徑可設在柱狀側壁與面向電漿表面960之間的隅角上。舉例而言，表面半徑可以有約1mm到約3mm的範圍。
此外，槽孔凹部965能設成具有槽孔凹部深度966與槽孔凹部寬度967的柱狀環部，且槽孔凹部能位於面向電漿表面960外區域的附近。
槽孔凹部寬度967可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。此外，板厚度951與槽孔凹部深度966之間的第二差異963可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。舉例而言，槽孔凹部寬度967可以是約有效波長的一半(λ/2)，而板厚度951與槽孔凹部深度966之間的第二差異963可以是約有效波長的一半(λ/2)或約有效波長的四分之一(λ/4)。
或者，槽孔凹部寬度967的範圍可以是約25mm(公厘)到約35mm，而板厚度951與槽孔凹部深度966之間的第二差異963的範圍可以是約10mm到約35mm。或者，槽孔凹部寬度的範圍可以是約30mm到約35mm，而第二差異的範圍可以是約10mm到約20mm。
在槽孔凹部965中，可利用圓角及/或填角(即表面半徑/角半徑)來造成相鄰表面之間的平滑表面過渡。在柱狀凹部中，可在凹部的柱狀側壁與底部之間的隅角上設置表面半徑。此外，在柱狀凹部中，可在柱狀側壁與面向電漿表面960之間的隅角上設置表
面半徑。舉例而言，表面半徑的範圍可以是約1mm到約3mm。
圖10A繪示本發明實施例之EM波發射器的底視圖，圖10B是圖10A所示之EM波發射器的一部分的概略橫剖面圖。圖10A繪示例示性EM波發射器1032的底視圖，槽孔天線1046中的複數個槽孔(1048、1049)的繪示，恰如共振板1050可被透視，而可看到槽孔天線1046般。如圖10A所示，複數個槽孔(1048、1049)能兩兩配對而設，每對槽孔包含第一槽孔及第二槽孔，第一槽孔與第二槽孔正交而定位。然而，複數個槽孔(1048、1049)的槽孔可任意定位。舉例而言，複數個槽孔(1048、1049)的槽孔能根據為達成電漿均勻性及/或電漿穩定性而設的預定圖案來定位。
在某些實施例中，複數個第一凹部1055能設在共振板1050中，且一或更多個第一凹部1055能與槽孔天線1046的第一槽孔1048實質不對準。或者，一或更多個第一凹部1055可與槽孔天線1046中的一或更多個第一槽孔1048對準或部分對準。此外，通道凹部1065能設在共振板1050中，且通道凹部1065能包含包括有如柱狀幾何、球形幾何、非球形幾何、矩形幾何或其他任何形狀的任意幾何。通道凹部1065能包括通道凹部深度1066及通道孔凹部寬度1067。舉例而言，通道凹部1065能與複數個第二槽孔1049實質對準。或者，通道凹部1065可與複數個第二槽孔1049對準、部分對準或不對準。
在某些實施例中，開孔1090能包括開孔深度1091及開孔寬度1092，而氣體通路1095能包括通路長度1096及通路寬度1097。舉例而言，開孔1090及氣體通路1095能與共振板1050的中心實質對準。或者，開孔1090及氣體通路1095可有不同對準方式。
仍參照圖10A及圖10B，所繪示之例示性EM波發射器1032能包括具有面向電漿表面1060的共振板1050。EM波發射器1032更包含具有複數個第一槽孔1048及複數個第二槽孔1049的槽孔天線1046。第一槽孔1048及第二槽孔1049容許EM能量從槽孔天線1046上方的第一區域耦合至槽孔天線下方的第二區域，共振板1050位於該第二區域中。
對於促進電漿生成空間(圖1之125a)或電漿生成空間(圖2之225a)中所形成之電漿的空間均勻性與穩定性而言，第一槽孔1048及第二槽孔1049的數量、幾何、尺寸、分配能是影響因素。因此，槽孔天線1046可設計來控制電漿/處理空間(圖1之125a及/或125b)或電漿/處理空間(圖2之225a及/或225b)中電漿的空間均勻性與穩定性。
在各式實施例中，第一凹部1055及第二凹部1065能包含形成在面向電漿表面1060內之獨特的壓凹或凹坑。舉例而言，第一凹部1055能包含柱狀幾何、球形幾何、非球形幾何、矩形幾何或其他任何幾何。第一凹部1055之特徵能在於第一深度1056及第一直徑1057。
此外，第二凹部1065能包含具有梯形或截頭三角形(frusto-triangular)剖面的通道。然而，第二凹部1065中的通道可包含包括有如柱狀幾何、圓錐形幾何、截頭圓錐形(frusto-conical)幾何、球形幾何、非球形幾何、矩形幾何、方錐形(pyramidal)幾何或其他任何形狀的任意幾何。第二凹部1065可包含通道深度1066、第一通道寬度1067及第二通道寬度1068。
仍參照圖10A及圖10B，共振板1050包含具有板厚度1051及板直徑1052的介電板。舉例而言，共振板1050上的面向電漿表面1060能包含平面表面1061，平面表面1061中形成有第一凹部1055及通道凹部1065。或者，共振板1050可包含包括凹面及/或凸面的任意幾何。
EM能量在共振板1050中的行進，其特徵可在於給定之EM能量頻率與共振板1050介電常數下的有效波長(λ)。板厚度1051可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)，或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。舉例而言，板厚度1051可以是約為二分之一波長厚(λ/2)或大於約有效波長的二分之一(>λ/2)。或者，板厚度1051的範圍可為約25mm(公厘)至約45mm。
在一範例中，第一凹部1055能設在面向電漿表面1060內區
域的附近。此外，通道凹部1065能設在面向電漿表面1060外區域的附近。
第一直徑1057、第一通道寬度1067、第二通道寬度1068、開孔寬度1092、通路寬度1097可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。此外，板厚度1051與第一深度1056之間的第一差異1053可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。舉例而言，第一直徑1057、第一通道寬度1067、第二通道寬度1068、開孔寬度1092、通路寬度1097可以是約為有效波長的一半(λ/2)，而板厚度1051與第一深度1056之間的第一差異1053可以是約為有效波長的一半(λ/2)或約為有效波長的四分之一(λ/4)。板厚度1051可以是約為有效波長的一半(λ/2)或大於有效波長的一半(>λ/2)。
或者，第一直徑1057、第一通道寬度1067、第二通道寬度1068、開孔寬度1092、通路寬度1097的範圍可以是約10mm到約35mm，而板厚度1051與深度(1056、1066、1091、1096)之間的第一差異1053的範圍可以是約10mm到約35mm。
在第一凹部1055、通道凹部1065、開孔1090及/或氣體通路1095中，圓角及/或填角(即表面半徑/角半徑)能用來造成相鄰表面之間的平滑表面過渡。在柱狀凹部中，表面半徑可設在凹部之柱狀側壁與底部之間的隅角上。此外，在柱狀凹部中，表面半徑可設在柱狀側壁與面向電漿表面1060之間的隅角上。舉例而言，表面半徑可以有約1mm到約3mm的範圍。
此外，如圖10所示，能將EM波發射器1032製成具有接合元件1062，接合元件1062具有第一接合長度1062a及第一接合寬度1062b。接合元件1062可包含位於或接近共振板1050周緣的邊緣壁延伸部，且能用以與處理室壁耦合。
再者，EM波發射器可包含開孔1090及氣體通路1095。開孔1090可用以接收扣件，其用以保障一氣體管線穿過天線1046內部
部分而達共振板1050的氣體通路1095。
雖然僅繪示一條氣體通路，共振板1050中可製有額外氣體通路。此外，雖然氣體通路的形狀為直的，且具柱狀剖面，其形狀可隨意制定，如具有任意剖面的螺旋狀。圖10所示之一或更多個特徵部之各者，可被實施於圖3至9所示之任何一實施例中。
通道寬度(1067、1068)可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。此外，板厚度1051與通道深度1066之間的第二差異1063可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。舉例而言，通道寬度(1067、1068)可以是約有效波長的一半(λ/2)，而板厚度1051與通道深度1066之間的第二差異1063可以是約有效波長的一半(λ/2)或約有效波長的四分之一(λ/4)。
或者，通道寬度(1067、1068)可以有約25mm(公厘)到約35mm的範圍，而板厚度1051與通道深度1066之間的第二差異1063可以有約10mm到約35mm的範圍。或者，通道寬度(1067、1068)可以有約30mm到約35mm的範圍，而第二差異可以有約10mm到約20mm的範圍。
在通道凹部1065中，圓角及/或填角(即表面半徑/角半徑)能用來造成相鄰表面之間的平滑表面過渡。在柱狀凹部中，表面半徑可設在凹部之柱狀側壁與底部之間的隅角上。此外，在柱狀凹部中，表面半徑可設在柱狀側壁與面向電漿表面1060之間的隅角上。舉例而言，表面半徑可以有約1mm到約3mm的範圍。
圖11A繪示本發明實施例之EM波發射器的底視圖，圖11B繪示圖11A所示之EM波發射器的一部分的概略橫剖面圖。圖11A繪示例示性EM波發射器1132的底視圖，而槽孔天線1146中複數個槽孔(1148、1149)的繪示，恰如共振板1150可被透視，而槽孔天線1146可被看到般。如圖11A所示，複數個槽孔(1148、1149)能兩兩配對而設，每對槽孔包含第一槽孔及第二槽孔，第一槽孔與第二槽孔正交而定位。然而，複數個槽孔(1148、1149)的槽孔可
任意定位。舉例而言，複數個槽孔(1148、1149)的槽孔能根據為達成電漿均勻性及/或電漿穩定性而設的預定圖案來定位。
在某些實施例中，第一凹部1155能設於共振板1150中，而第一凹部1155的外邊緣能與槽孔天線1146中的第二槽孔1149實質對準。或者，第一凹部1155可以較小，並可與槽孔天線1146中一或更多個第一槽孔1148對準或部分對準。此外，第一凹部1155可包含包括有如柱狀幾何、圓錐形幾何、截頭圓錐形幾何、球形幾何、非球形幾何、矩形幾何、方錐形幾何或其他任何形狀的任意幾何。第一凹部1155可包含凹部深度1156、第一凹部寬度1157、第二凹部寬度1158。
此外，如圖11B所示，能將EM波發射器1132製成具有接合元件1162，接合元件1162具有第一接合長度1162a及第一接合寬度1162b。接合元件1162可包含位於或接近共振板1150周緣的邊緣壁延伸部，且能用以與處理室壁耦合。再者，EM波發射器可包含開孔1190及氣體通路1195。開孔1190可用以接收扣件，其用以保障一氣體管線穿過天線1146內部部分而到達共振板1150的氣體通路1195。
雖然僅繪示一條氣體通路，共振板1150中可製有額外氣體通路。此外，雖然氣體通路的形狀為直的，且具柱狀剖面，其形狀可隨意制定，如具有任意剖面的螺旋狀。圖11A及11B所示之一或更多個特徵部之各者，可被實施於圖3至9所示之任何一實施例中。
在某些實施例中，開孔1190能包括開孔深度1191及開孔寬度1192，而氣體通路1195能包括通路長度1196通路寬度1197。舉例而言，開孔1190及氣體通路1195能與共振板1150的中心實質對準。或者，開孔1190及氣體通路1195可有不同對準方式。
仍參照圖11A及圖11B，所示之例示性EM波發射器1132能包括具有面向電漿表面1160的共振板1150。EM波發射器1132更包含具有複數個第一槽孔1148及複數個第二槽孔1149的槽孔天線1146。第一槽孔1148與第二槽孔1149容許EM能量從槽孔
天線1146上方的第一區域耦合至槽孔天線下方的第二區域，共振板1150位於該第二區域中。
對於促進電漿生成空間(圖1之125a)或電漿生成空間(圖2之225a)中所形成之電漿的空間均勻性與穩定性而言，第一槽孔1148及第二槽孔1149的數量、幾何、尺寸、分配能是影響因素。因此，槽孔天線1146可設計來控制電漿/處理空間(圖1之125a及/或125b)或電漿/處理空間(圖2之225a及/或225b)中電漿的空間均勻性與穩定性。
仍參照圖11A及圖11B，共振板1150包含具有板厚度1151及板直徑1152的介電板。舉例而言，共振板1150上的面向電漿表面1160能包含平面表面1161，平面表面1161內形成有第一凹部1155。或者，共振板1150可包含能包括凹面及/或凸面的任意幾何。
EM能量在共振板1150中的行進，其特徵可在於給定之EM能量頻率與共振板1150介電常數下的有效波長(λ)。板厚度1151可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)，或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。舉例而言，板厚度1151可以是約為二分之一波長厚(λ/2)或大於約有效波長的二分之一(>λ/2)。或者，板厚度1151的範圍可為約25mm(公厘)至約45mm。
第一凹部寬度1157、第二凹部寬度1158、開孔寬度1192、氣體通路寬度1197可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。此外，板厚度1151與第一深度1156之間的第一差異1153可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。舉例而言，第一凹部寬度1157、第二凹部寬度1158、開孔寬度1192、氣體通路寬度1197可以是約為有效波長的一半(λ/2)，而板厚度1151與第一深度1156之間的第一差異1153可以是約為有效波長的一半(λ/2)或約為有效波長的四分之一(λ/4)。板厚度1151可以是約為有
效波長的一半(λ/2)或大於有效波長的一半(>λ/2)。
或者，第一凹部寬度1157、第二凹部寬度1158、開孔寬度1192、氣體通路寬度1197的範圍可以是約2mm到約35mm，而板厚度1151與深度(1156、1166、1196)之間的第一差異1153的範圍可以是約2mm到約35mm。
在第一凹部1155、開孔1190及/或氣體通路1195中，圓角及/或填角(即表面半徑/角半徑)能用來造成相鄰表面之間的平滑表面過渡。在柱狀凹部中，表面半徑可設在凹部之柱狀側壁與底部之間的隅角上。此外，在柱狀凹部中，表面半徑可設在柱狀側壁與面向電漿表面1160之間的隅角上。舉例而言，表面半徑可以有約1mm到約3mm的範圍。
圖12A繪示本發明實施例之EM波發射器的底視圖，圖12B繪示圖12A所示之EM波發射器的一部分的概略橫剖面圖。圖12A繪示例示性EM波發射器1232的底視圖，而槽孔天線1246中複數個槽孔(1248、1249)的繪示，恰如共振板1250可被透視，而槽孔天線1246可被看到般。如圖12A所示，複數個槽孔(1248、1249)能兩兩配對而設，每對槽孔包含第一槽孔及第二槽孔，第一槽孔與第二槽孔正交而定位。然而，複數個槽孔(1248、1249)的槽孔可任意定位。舉例而言，複數個槽孔(1248、1249)的槽孔能根據為達成電漿均勻性及/或電漿穩定性而設的預定圖案來定位。
在某些實施例中，通道凹部1255能設於共振板1250中，而通道凹部1255能與槽孔天線1246中的第二槽孔1249實質對準。或者，通道凹部1255可以較小，並可與槽孔天線1246中一或更多個第一槽孔1248對準或部分對準。此外，通道凹部1255能包含包括有如柱狀幾何、圓錐形幾何、截頭圓錐形幾何、球形幾何、非球形幾何、矩形幾何、方錐形幾何或其他任何形狀的任意幾何。通道凹部1255可包含通道深度1256、第一通道寬度1257、第二通道寬度1258。
此外，如圖12B所示，能將EM波發射器1232製成開孔1290及氣體通路1295。開孔1290可用以接收扣件，其用以保障一氣體
管線穿過天線1246內部部分而達共振板1250的氣體通路1295。
雖然僅繪示一條氣體通路，共振板1250中可製有額外氣體通路。此外，雖然氣體通路的形狀為直的，且具柱狀剖面，其形狀可隨意制定，如具有任意剖面的螺旋狀。圖12A及12B所示之一或更多個特徵部之各者，可被實施於圖3至9所示之任何一實施例中。
在某些實施例中，開孔1290能包括開孔深度1291及開孔寬度1292，而氣體通路1295能包括通路長度1296通路寬度1297。舉例而言，開孔1290及氣體通路1295能與共振板1250的中心實質對準。或者，開孔1290及氣體通路1295可有不同對準方式。
仍參照圖12A及圖12B，所示之例示性EM波發射器1232能包括具有面向電漿表面1260的共振板1250。EM波發射器1232更包含具有複數個第一槽孔1248及複數個第二槽孔1249的槽孔天線1246。第一槽孔1248與第二槽孔1249容許EM能量從槽孔天線1246上方的第一區域耦合至槽孔天線下方的第二區域，共振板1250位於該第二區域中。
對於促進電漿生成空間(圖1之125a)或電漿生成空間(圖2之225a)中所形成之電漿的空間均勻性與穩定性而言，第一槽孔1248及第二槽孔1249的數量、幾何、尺寸、分配能是影響因素。因此，槽孔天線1246可設計來控制電漿/處理空間(圖1之125a及/或125b)或電漿/處理空間(圖2之225a及/或225b)中電漿的空間均勻性與穩定性。
仍參照圖12A及圖12B，共振板1250包含具有板厚度1251及板直徑1252的介電板。舉例而言，共振板1250上的面向電漿表面1260能包含平面表面1261，平面表面1261內形成有通道凹部1255。或者，共振板1250可包含能包括凹面及/或凸面的任意幾何。
EM能量在共振板1250中的行進，其特徵可在於給定之EM能量頻率與共振板1250介電常數下的有效波長(λ)。板厚度1251可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)，或
二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。舉例而言，板厚度1251可以是約為二分之一波長厚(λ/2)或大於約有效波長的二分之一(>λ/2)。或者，板厚度1251的範圍可為約25mm(公厘)至約45mm。
第一通道寬度1257、第二通道寬度1258、開孔寬度1292、氣體通路寬度1297可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。此外，板厚度1251與通道深度1256之間的第一差異1253可以是四分之一波長的整數倍(nλ/4，其中n是大於零的整數)或二分之一波長的整數倍(mλ/2，其中m是大於零的整數)。舉例而言，通道寬度、開孔寬度1292、氣體通路寬度1297可以是約為有效波長的一半(λ/2)。或者，開孔寬度1292、氣體通路寬度1297的範圍可以是約2mm到約15mm，而板厚度1251與深度(1256、1291、1296)之間的第一差異1253的範圍可以是約1mm到約35mm。
在通道凹部1255、開孔1290及/或氣體通路1295中，圓角及/或填角(即表面半徑/角半徑)能用來造成相鄰表面之間的平滑表面過渡。在柱狀凹部中，表面半徑可設在凹部之柱狀側壁與底部之間的隅角上。此外，在柱狀凹部中，表面半徑可設在柱狀側壁與面向電漿表面1160之間的隅角上。舉例而言，表面半徑可以有約1mm到約3mm的範圍。
一或更多個凹部可以互相連接，即使圖3到圖12所提供之實施例都沒有繪示。此外，一凹部組態(configuration)中的一或更多個凹部可與另一凹部組態中的一或更多個凹部相互連接。舉例而言，一或更多個凹部可由溝槽或通道來連結或相互連接。
至於圖13A、13B、14A、14B、15A、15B、16A、16B、17A、17B、18A、18B、19A、19B、20A、20B所示的資料，在這些實驗中所使用的通用條件如以下所述。利用輻射線槽孔天線(RLSA)來產生微波表面波電漿。總電漿室壓力約為150mT(毫托，mTorr)。用來產生電漿的微波功率約為2500W(瓦)。一例示性的標示為：He/Ar/O2
：100/100/600，其為對應注入電漿室之He、Ar、O2
氣體的氣體流量，單位為sccm(每分鐘標準立方公分；即100 sccm He、100 sccm Ar、600 sccm O2
)。此外，在這些實驗中，氣體在注入電漿室之前先預先混合，且氣體是從位於電漿室底部的二個注入器注入。此外，0.02 mW/cm2
(每平方公分毫瓦)是在電漿室底部測得的EM輻射強度。再者，「未調整」(“not tuned”)係指阻抗匹配器持續在變動。
圖13A繪示本發明實施例的例示性處理(process)資料，圖13B繪示與圖13A有關之一組處理條件與處理結果。舉例而言，當實驗在(150 mT，2500 W)下進行時，處理結果顯示能加入氦來調整、穩定電漿。此外，加入氦到Ar/O2
混合物中時，腔室底部的EM輻射會減少。
圖14A繪示本發明實施例之例示性閃動抑制(flicker suppression)資料，圖14B繪示與圖14A有關之一組處理條件與處理結果。舉例而言，當實驗在(80 mT，2500 W)下進行時，處理結果顯示能加入氦來抑制電漿閃動，並使電漿更對稱。
圖15A繪示本發明實施例之例示性穩定(stabilization)資料，圖15B繪示與圖15A有關之一組處理條件與處理結果。舉例而言，當實驗在(20 mT，3500 W)下進行時，處理結果顯示能加入氦來抑制低壓、高功率下的電漿閃動。
圖16A繪示本發明實施例之其他例示性穩定資料，圖16B繪示與圖16A有關之一組處理條件與處理結果。舉例而言，當實驗在(20 mT，2000 W)下進行時，處理結果顯示能加入氦來抑制低壓、中功率下的電漿閃動。
圖17A繪示本發明實施例之額外例示性穩定資料，圖17B繪示與圖17A有關之一組處理條件與處理結果。舉例而言，當實驗在(20 mT，1500 W)下進行時，處理結果顯示能加入氦來抑制低壓、低功率下的電漿閃動。
圖18A繪示本發明實施例之其他例示性閃動抑制資料，圖18B繪示與圖18A有關之一組處理條件與處理結果。舉例而言，當實驗在(10 mT，2500 W)下進行時，處理結果顯示能加入氦來抑制非常低壓、中功率下的電漿閃動。
圖19A繪示本發明實施例之例示性EM阻擋(EM blocking)資料，圖19B繪示與圖19A有關之一組處理條件與處理結果。舉例而言，當實驗在(150 mT，1000 W)下進行時，處理結果顯示加入氦至Ar/O2
混合物中時，腔室底部的EM輻射會減少。
雖然以上僅詳述本發明之某些實施例，習知此項技藝者能瞭解到，在不實質離開本發明之新穎教示及優點的情況下，可對實施例做出許多修改。據此，此類修改皆應落入本發明之範圍。
圖20A繪示本發明實施例之其他例示性處理資料，圖20B繪示與圖20A有關之一組處理條件與處理結果。
在各GIGDSC程序中，電漿源(圖1之115及圖2之215)能包含電磁(EM)波發射器(圖3之332)，或EM波發射器(圖4之432)，或EM波發射器(圖4之432)，或EM波發射器(圖4之432)，或EM波發射器(圖5之532)，或EM波發射器(圖6之632)，或EM波發射器(圖7之732)，或EM波發射器(圖8之832)，或EM波發射器(圖9之932)，或EM波發射器(圖10之1032)，或EM波發射器(圖11之1132)，或EM波發射器(圖12之1232)，或以上任何組合o此外，電漿源(圖1之115及圖2之215)的面向電漿表面(圖1之116及圖2之216)能包含面向電漿表面(圖3之360)，或面向電漿表面(圖4之460)，或面向電漿表面(圖5之560)，或面向電漿表面(圖6之660)，或面向電漿表面(圖7之760)，或面向電漿表面(圖8之860)，或面向電漿表面(圖9之960)，或面向電漿表面(圖10之1060)，或面向電漿表面(圖11之1160)，或面向電漿表面(圖12之1260)，或以上任何組合。再者，面向電漿表面(圖1之116及圖2之216)中的凹部(圖1之117及圖2之217)能包含凹部(圖4之455及/或465)，或凹部(圖5之555及/或565)，或凹部(圖6之655及/或665)，或凹部(圖7之755及/或765)，或凹部(圖8之855及/或865)，或凹部(圖9之955及/或965)，或凹部(圖10之1055及/或1065)，或凹部(圖11之1155及/或1165)，或凹部(圖12之1255及/或1265)，或以上任何組合。
圖21繪示本發明實施例中使用GIGDSC電漿處理系統之處理晶圓的方法的例示性流程圖。圖21繪示使用GIGDSC電漿處理次系統(圖1之105)的處理基板程序2100。程序2100能包括一數量的處理步驟。在某些GIGDSC程序中，利用第一泵抽系統(圖1之180)及第一壓力控制系統(圖1之181)，能產生不同的腔室壓力。舉例而言，利用基板溫度控制系統(圖1之128)及溫度控制元件(圖1之129)，能產生不同的基板溫度。又如基板溫度的變化範圍能在約-10℃至約250℃之間。
在步驟2110中，能將基板(圖1之121)設置在處理室(圖1之110)中的基板支撐件(圖1之120)上，而該處理室係用以在GIGDS程序期間產生GIGDSC電漿，GIGDSC程序的處理時間能具有約2秒至約2分鐘的範圍。能將電漿源(圖1之115)耦合至處理室(圖1之110)的頂部，且電漿源(圖1之115)能包含具有複數個凹部(圖1之117)的面向電漿表面(圖1之116)，而該面向電漿表面形成為處理室(圖1之110)的上壁。
在步驟2115中，在與GIGDSC程序有關之第一預處理時間的期間，能產生第一「輕氣體」穩定電漿。在某些實施例中，在與GIGDSC程序有關之第一預處理時間的期間，能將第一氣體混合器設置在處理室(圖1之110)的頂部部分及/或底部部分，且第一氣體混合器能包括輕電漿生成氣體及重處理氣體。在第一預處理時間的期間，能利用重力分離效應來容許輕電漿生成氣體移動(擴散)進入處理室(圖1之110)頂部的電漿生成空間(圖1之125a)。此外，一或更多個氣體供應元件(圖1之135、145、155及/或165)能耦合至處理室(圖1之110)，且一或更多個氣體供應元件(圖1之135、145、155及/或165)能用以供應第一氣體混合物，並能用以控制第一氣體混合物的成分、第一氣體混合物的流量及第一氣體混合物的流向。
在其他實施例中，在與GIGDSC程序有關之第一預處理時間的期間，輕電漿生成氣體能流入處理室(圖1之110)頂部的電漿生成空間(圖1之125a)。舉例而言，一或更多個氣體供應元件(圖1之135及/或155)能在接近處理室(圖1之110)頂部部分耦合至處理室，且一或更多個氣體供應元件(圖1之135及/或155)能用以在第一預處理時間的期間將輕電漿生成氣體供應至接近面向電漿表面(圖1之116)的電漿生成空間。
此外，電漿源(圖1之115)能用以在第一預處理時間的期間將第一預處理功率供應穿過面向電漿表面(圖1之116)而至輕電漿生成氣體，藉此在第一預處理時間的期間在接近面向電漿表面(圖1之116)的電漿生成空間內產生第一「輕氣體」穩定電漿。在各實施例中，第一預處理功率能由表面波電漿(SWP)源、微波源及/或無線射頻(RF)源來供應，且第一預處理功率能具有約100瓦到約1000瓦的範圍。
在步驟2120中，在第一預處理時間的期間，能判定第一「輕氣體」穩定電漿的第一「輕氣體」穩定值，且第一「輕氣體」穩定值能用來與第一「輕氣體」穩定限制值比較。能執行第一查詢(query)，來判定第一「輕氣體」穩定值是否超出第一「輕氣體」穩定限制值。當第一「輕氣體」穩定值超過一或多個第一「輕氣體」穩定限制值時，程序2100能如圖21所示分支到步驟2125後繼續進行。當第一「輕氣體」穩定值不超過至少一個第一「輕氣體」穩定限制值時，程序2100能如圖21所示分支到步驟2130後繼續進行。耦合至處理室的一或更多個處理感測器能用來判定第一「輕氣體」穩定值。電漿所發出光強度的強度與間歇性(intermittency)可用來評估電漿的穩定性。舉例而言，不穩定的電漿會產生間歇性的光學信號。
在步驟2125中，第二「輕氣體」穩定電漿能執行至少一修正行動(corrective action)來改善第一「輕氣體」穩定值。舉例而言，以下各者皆能在修正行動期間做出更新：第一氣體混合物成分、第一氣體混合物流量、第一氣體混合物方向、輕氣體種數、輕氣體流量、輕氣體流向、腔室壓力、腔室溫度、預處理功率或基板溫度或以上任何組合。
在步驟2130中，在與GIGDSC程序有關之第二預處理時間的期間，能產生第二「輕氣體」穩定電漿。在某些實施例中，在第二預處理時間的期間，能將第一氣體混合物供應至處理室(圖1之110)的頂部部分及/或底部部分，且在第二預處理時間的期間，能利用重力分離效應來使輕電漿生成氣體移動(擴散)進入處理室(圖1之110)頂部的電漿生成空間(圖1之125a)。
在其他實施例中，在與GIGDSC程序有關之第二預處理時間的期間，輕電漿生成氣體能繼續流動、擴散進入位於處理室(圖1之110)頂部的第一電漿生成空間(圖1之125a)。舉例而言，在第二預處理時間的期間，輕電漿生成氣體能擴散進入處理室(圖1之110)頂部之面向電漿表面(圖1之116)中的至少一凹部。
此外，電漿源(圖1之115)能用以在第二預處理時間的期間將第二預處理功率供應穿過面向電漿表面(圖1之116)而至接近面向電漿表面(圖1之116)的輕電漿生成氣體，藉此在第二預處理時間的期間在接近面向電漿表面的電漿生成空間中產生第二「輕氣體」穩定電漿。在其他實施例中，在第二預處理時間的期間，可以不供應第二預處理功率。舉例而言，這些GIGDSC電漿處理的第二預處理時間能具有約一毫秒至約10秒的範圍。在各實施例中，第二預處理功率可由表面波電漿(SWP)源、微波源及/或無線射頻(RF)源供應，且第二預處理功率能具有約100瓦到約10000瓦的範圍。
在步驟2135中，在與GIGDSC有關之第二預處理時間的期間，能產生初期「重處理氣體」預處理電漿。在某些實施例中，在第二預處理時間的期間，能將第二氣體混合物供應至處理室(圖1之110)的頂部部分及/或底部部分，且第二氣體混合物能包括第二輕電漿生成氣體及重處理氣體。舉例而言，在第二預處理時間的期間，能利用重力分離效應來使重處理氣體移動(擴散)進入處理室(圖1之110)底部的電漿處理空間(圖1之125b)。
在其他實施例中，在GIGDSC程序第二預處理時間的期間，重處理氣體能流動及/或擴散進入處理室(圖1之110)底部之電漿處理空間(圖1之125b)中至少一部分。舉例而言，一或更多個額外氣體供應元件(圖1之145及/或165)能在接近處理室(圖1之110)下部部分耦合至處理室，且一或更多個額外氣體供應元件(圖1之145及/或165)能用以在第二預處理時間的期間將重處理氣體供應至電漿處理空間(圖1之125)的至少一部分中。
此外，在第二預處理時間的期間，當重處理氣體流動及/或擴散進入電漿處理空間(圖1之125b)時，電漿源(圖1之115)能用以將額外預處理功率供應給重處理氣體，藉此在第二預處理時間的期間在接近基板之電漿處理空間(圖1之125b)中產生初期「重氣體」預處理電漿。在其他實施例中，在第二預處理時間的期間，可以不供應第二預處理功率。在各實施例中，額外預處理功率能藉由表面波電漿(SWP)源、微波源及/或無線射頻(RF)源來供應，且額外預處理功率能具有約100瓦到約10000瓦的範圍。
在步驟2140中，在第二預處理時間的期間，能判定第一「重處理氣體」預處理電漿的初期「重處理氣體」穩定值，且能將初期「重處理氣體」穩定值與初期「重處理氣體」限制值做比較。在第二預處理時間的期間，能執行第二查詢來判定初期「重處理氣體」穩定值是否超出初期「重處理氣體」穩定限制值。當初期「重處理氣體」穩定值超出初期「重處理氣體」穩定限制值時，程序2100能如圖21所示分支到步驟2145後繼續進行。當初期「重處理氣體」穩定值未超出初期「重處理氣體」穩定限制值時，程序2100能如圖21所示分支到步驟2150後繼續進行。舉例而言，一或更多個處理感測器能用來判定初期「重處理氣體」穩定值。電漿所發出光強度的強度與間歇性可用來評估電漿的穩定性。舉例而言，不穩定的電漿會產生間歇性的光學信號。
在其他GIGDSC程序中，在第二預處理時間的期間，能判定第二「輕氣體」穩定電漿的第二「輕氣體」穩定值，且能將第二「輕氣體」穩定值與第二「輕氣體」穩定限制值做比較。能執行額外查詢來判定第二「輕氣體」穩定值是否超出第二「輕氣體」穩定限制值。當第二「輕氣體」穩定值超出一或多個第二「輕氣體」穩定限制值時，程序2100能如圖21所示分支到步驟2145後繼續進行。當第二「輕氣體」穩定值未超出至少一第二「輕氣體」穩定限制值時，程序2100能如圖21所示分支到步驟2150後繼續進行。耦合至處理室的一或多個處理感測器能用來判定第二「輕氣體」穩定值。電漿所發出光強度的強度與間歇性可用來評估電漿的穩定性。舉例而言，不穩定的電漿會產生間歇性的光學信號。
在步驟2145中，在第二預處理時間的期間，能執行至少一修正行動來改善初期「重處理氣體」穩定值及/或第二「輕氣體」穩定值。舉例而言，以下各者皆能在修正行動期間做出更新：第一氣體混合物成分、第一氣體混合物流量、第一氣體混合物方向、「重處理氣體」種數、「重處理氣體」流量、「重處理氣體」流向、輕氣體種數、輕氣體流量、輕氣體流向、腔室壓力、腔室溫度、第一及/或第二預處理功率或基板溫度或以上任何組合。
在步驟2150中，在與GIGDSC程序有關的處理時間的期間，能產生新「輕氣體」穩定電漿及新重氣體處理電漿。
在某些實施例中，在處理時間期間，能將新氣體混合物供應至處理室(圖1之110)的頂部部分及/或底部部分，且新氣體混合物能包括新輕電漿生成氣體及新重處理氣體。舉例而言，在處理時間期間，能利用重力分離效應來使新輕電漿生成氣體移動(擴散)進入處理室(圖1之110)頂部的電漿生成空間(圖1之125a)中。此外，在處理時間期間，能利用重力分離效應來使新重處理氣體移動(擴散)進入處理室(圖1之110)底部的電漿處理空間(圖1之125b)中。
在其他實施例中，在處理時間期間，能將新輕電漿生成氣體供應至處理室(圖1之110)的頂部部分，且能將新重處理氣體供應至處理室(圖1之110)的底部部分。舉例而言，在處理時間期間，能利用重力分離效應來使新輕電漿生成氣體移動進入及/或移動接近處理室(圖1之110)頂部的電漿生成空間(圖1之125a)。此外，在處理時間期間，能利用重力分離效應來使新重處理氣體移動進入及/或移動接近處理室(圖1之110)底部的電漿處理空間(圖1之125b)。
在某些實施例中，在與所執行之GIGDSC程序有關的處理時間的期間，當新輕電漿生成氣體流入電漿生成空間時，能將第一處理功率施加至新輕電漿生成氣體，藉此在電漿生成空間(圖1之125a)中產生新輕氣體穩定電漿。在各實施例中，第一處理功率能由表面波電漿(SWP)源、微波源及/或無線射頻(RF)源來供應，且第一處理功率能具有約100瓦到約10000瓦的範圍。舉例而言，在處理時間期間，能將第一處理功率施加穿過面向電漿表面(圖1之116)，以在至少一凹部(圖1之117)及/或電漿生成空間(圖1之125a)中產生新輕氣體穩定電漿。此外，在處理時間期間，能產生高能電子及/或離子，並將其從電漿生成空間(圖1之125a)輸送到電漿處理空間(圖1之125b)。
在處理時間期間，能將新重電漿處理氣體流入處理室(圖1之110)之電漿處理空間(圖1之125b)的至少一部分中。舉例而言，在與所執行之GIGDSC程序相關的處理時間期間，一或更多個額外氣體供應元件(圖1之145及/或165)能在接近處理室(圖1之110)的下部部分耦合至處理室，且一或更多個額外氣體供應元件(圖1之145及/或165)能用以將重電漿處理氣體供應至電漿處理空間(圖1之125b)的至少一部分中。
舉例而言，在處理時間期間，能利用在電漿生成空間(圖1之125a)中所施加之微波及/或在電漿生成空間(圖1之125a)所產生的高能電子以及重處理氣體，在電漿處理空間(圖1之125b)的至少一部分中產生新重氣體處理電漿。此外，在處理時間期間，當重處理氣體流動及/或擴散進入電漿處理空間(圖1之115)時，電漿源(圖1之115)能用以將額外處理功率供應給重處理氣體，藉此在處理時間期間在接近基板(圖1之121)的電漿處理空間(圖1之125b)中產生新重氣體處理電漿。在各實施例中，額外處理功率能由表面波電漿(SWP)源、微波源及/或無線射頻(RF)源來供應，且額外處理功率能具有約100瓦到約10000瓦的範圍。
在步驟2155中，在處理時間期間，能判定新輕氣體穩定電將的新「輕氣體」穩定值，且能將新「輕氣體」穩定值與新「輕氣體」穩定限制值做比較。能執行新查詢來判定新「輕氣體」穩定值是否超出新「輕氣體」穩定限制值。當新「輕氣體」穩定值超出一或多個新「輕氣體」穩定限制值時，程序2100能如圖21所示分支到步驟2160後繼續進行。當新「輕氣體」穩定值不超出至少一新「輕氣體」穩定限制值時，程序2100能如圖21所示分支到步驟2165後繼續進行。耦合至處理室的一或更多個處理感測器能用來判定新「輕氣體」穩定值。電漿所發出光強度的強度與間歇性可用來評估電漿的穩定性。舉例而言，不穩定的電漿會產生間歇性的光學信號。
此外，在處理時間期間，能判定重氣體處理電漿的新「重處理氣體」穩定值，且能將新「重處理氣體」穩定值與新「重處理氣體」限制值做比較。在處理時間期間，能執行新額外查詢來判定新「重處理氣體」穩定值是否超出新「重處理氣體」穩定限制值。當新「重處理氣體」穩定值超出新「重處理氣體」穩定限制值時，程序2100能如圖21所示分支到步驟2160後繼續進行。當新「重處理氣體」穩定值未超出新「重處理氣體」穩定限制值時，程序2100能如圖21所示分支到步驟2165後繼續進行。舉例而言，一或更多個處理感測器能用來判定第一「重處理氣體」穩定值，而不穩定的電漿能夠產生間歇性光學信號。
在步驟2160中，能執行至少一新修正行動來改善新「重處理氣體」穩定值及/或新「輕氣體」穩定值。舉例而言，以下各者皆能在新修正行動期間做出更新：新氣體混合物成分、新氣體混合物流量、新氣體混合物流向、新「重處理氣體」氣體種數、新「重處理氣體」流量、新「重處理氣體」流向、新輕氣體種數、新輕氣體流量、新輕氣體流向、腔室壓力、腔室溫度、處理功率、額外處理功率或基板溫度或以上任何組合。
在步驟2165中，利用重氣體處理電漿，能在處理時間期間處理基板。
圖22繪示本發明實施例中使用GIGDSC電漿處理系統處理晶圓之方法的例示性流程圖。圖22繪示適用GIGDSC電漿處理次系統(圖2之205)來處理基板的程序2200。程序2200能包括一數量的處理步驟。在某些GIGDSC程序中，能利用第二泵抽系統(圖2之280)及第二壓力控制系統(圖2之281)來產生不同的腔室壓力。舉例而言，腔室壓力能在約1 mTorr至約1000 mTorr的範圍內變化。此外，能利用第二基板溫度控制系統(圖2之228)及第二溫度控制元件(圖2之229)來產生不同的基板溫度。舉例而言，基板溫度能在約-10℃至約250℃之間變化。
在步驟2210中，能將第二基板(圖2之221)設置在第二處理室(圖2之210)頂部的第二基板支撐件(圖2之220)上，而第二處理室係用以在第二GIGDSC程序(2200)期間產生第二GIGDSC電漿，且第二GIGDSC程序(2200)的處理時間能具有約2秒至約2分鐘的範圍。第二電漿源(圖之215)能耦合至第二處理室(圖2之210)的底部，且電漿源(圖2之215)能包含具有複數個凹部(圖2之217)並形成為處理室(圖2之210)頂部壁的面向電漿表面(圖2之216)。
在步驟2215中，在與第二GIGDSC程序(2200)有關的第一預處理時間期間，能產生第一「重氣體」穩定電漿。在某些實施例中，在與GIGDSC程序有關之第一預處理時間期間，能將第一氣體混合物設置在處理室(圖2之210)的頂部部分及/或底部部分，且第一氣體混合物能包括重電漿生成氣體及輕處理氣體。在第一預處理時間期間，能利用重力分離效應來使重電漿生成氣體移動(擴散)進入處理室(圖2之210)底部的電漿生成空間(圖2之225a)。此外，一或更多個氣體供應元件(圖2之235、245、255及/或265)能耦合至處理室(圖2之210)，且一或更多個氣體供應元件(圖2之235、245、255及/或265)能用以供應第一氣體混合物，並能用以控制第一氣體混合物成分、第一氣體混合物流量、第一氣體混合物流向。
在其他實施例中，在與第二GIGDSC程序有關之第一預處理時間期間，能將重電漿穩定氣體流入處理室(圖2之210)底部的電漿生成空間(圖2之225a)中。舉例而言，一或更多個氣體供應元件(圖2之235及/或255)能在接近處理室(圖2之210)的底部部分耦合至處理室，且一或更多個氣體供應元件(圖2之235及/或255)能在第一預處理時間期間將重電漿穩定氣體供應接近面向電漿表面(圖2之216)的電漿生成空間中。
在某些實施例中，電漿源(圖2之215)能用以在第一預處理時間期間將第一預處理功率供應穿過面向電漿表面(圖2之216)而至重電漿穩定氣體，藉此在第一預處理時間期間在接近面將電漿表面(圖2之216)的電漿生成空間中產生第一「重氣體」穩定電漿。在各實施例中，第一預處理功率能由表面波電漿(SWP)源、微波源及/或無線射頻(RF)源來供應，且第一預處理功率能在約100瓦至約10000瓦之間變化。
在步驟2220中，在第一預處理時間期間，能判定第一「重氣體」穩定電漿的第一「重氣體」穩定值，且能將第一「重氣體」穩定值與第一「重氣體」穩定限制值做比較。能執行第一查詢來判定第一「重氣體」穩定值是否超出第一「重氣體」穩定限制值。當第一「重氣體」穩定值超出一或更多個第一「重氣體」穩定限制值時，程序220能如圖22所示分支到步驟2225後繼續進行。當第一「重氣體」穩定值未超出至少一個第一「重氣體」穩定限制值時，程序220能如圖22所示分支到步驟2230後繼續進行。耦合至處理室的一或多個處理感測器能用來判定第一「重氣體」穩定值，且不穩定的電漿可能會產生間歇性光學信號。
在步驟2225中，能執行至少一個修正行動來改善第一「重氣體」穩定值。舉例而言，以下各者皆能在修正行動期間做出更新：第一氣體混合物成分、第一氣體混合物流量、第一氣體混合物流向、重氣體種數、重氣體流量、重氣體流向、腔室壓力、腔室溫度、預處理功率或基板溫度或以上任何組合。
在步驟2230中，在與第二GIGDSC程序(2200)有關之第二預處理時間期間，能產生第二「重氣體」預處理電漿。在某些實施例中，能在第二預處理時間期間將第二氣體混合物供應至處理室(圖2之210)的頂部部分及/或底部部分，且在第二預處理時間期間能利用重力分離效應使重電漿生成氣體移動(擴散)進入處理室(圖2之210)底部的電漿生成空間(圖2之225a)中。此外，一或更多個氣體供應元件(圖2之235、245、255及/或265)能耦合至處理室(圖2之210)，且一或更多個氣體供應元件(圖2之235、245、255及/或265)能用以供應第二氣體混合物，並能用以控制第二氣體混合物成分、第二氣體混合物流量、第二氣體混合物流向。
在其他實施例中，在與GIGDSC程序有關之第二預處理時間期間，能使重電漿生成氣體流動、擴散進入位於處理室(圖2之210)頂部部分的電漿生成空間(圖2之225a)中。
在某些範例中，在第二預處理時間期間，重電漿生成氣體能擴散進入處理室(圖2之210)頂部之面向電漿表面(圖2之216)中的至少一個凹部(圖2之217)。此外，電漿源(圖2之215)能用以在第二預處理時間將第二預處理功率供應穿過面向電漿表面(圖2之216)而至接近面向電漿表面(圖2之216)的重電漿生成氣體，藉此在第二預處理時間期間在接近面向電漿表面之電漿生成空間中產生第二「重氣體」預處理電漿。在其他範例中，在第二預處理時間期間，可以不供應第二預處理功率。舉例而言，GIGDSC電漿處理的第二預處理時間能在約一毫秒至約10秒之間變化。在各實施例中，第二預處理功率能由表面波電漿(SWP)源、微波源及/或無線射頻(RF)源來供應，且第二預處理功率能有約100瓦至約10000瓦的範圍。
在步驟2235中，在與GIGDSC程序(2200)有關之第二預處理時間期間，能產生初期「輕處理氣體」預處理電漿。在某些實施例中，在第二預處理時間期間，輕處理氣體能流動及/或擴散進入處理室(圖2之210)頂部之電漿處理空間(圖2之225b)的至少一部分中。舉例而言，一或更多個額外氣體供應元件(圖2之245及/或265)能在接近處理室(圖2之210)的上部部分耦合至處理室，且一或更多個額外氣體供應元件(圖2之245及/或265)能用以在第二預處理時間期間將輕處理氣體供應至電漿處理空間(圖2之225b)的至少一部分中。
此外，在第二預處理時間期間，當輕處理氣體流動及/或擴散進入電漿處理空間(圖2之225b)時，電漿源(圖2之215)能用以將額外預處理功率供應給輕處理氣體，藉此在第二預處理時間期間在接近基板(圖2之221)的電漿處理空間中產生初期「輕氣體」預處理電漿。在其他實施例中，在第二預處理時間期間，可以不供應第二預處理功率。在各實施例中，額外預處理功率能由表面波電漿(SWP)源、微波源及/或無線射頻(RF)源來供應，且額外預處理功率能在約100瓦至約10000瓦之間變化。
在步驟2240中，在第二預處理時間期間，能判定初期「輕處理氣體」預處理電漿的初期「輕處理氣體」穩定值，且能將初期「輕處理氣體」穩定值與初期「輕處理氣體」限制值做比較。在第二預處理時間期間，能執行第二查詢來判定初期「輕處理氣體」穩定值是否超出初期「輕處理氣體」穩定限制值。當初期「輕處理氣體」穩定值超出初期「輕處理氣體」穩定限制值時，程序2200能如圖22所示分支到步驟2245後繼續進行。當初期「輕處理氣體」穩定值不超出初期「輕處理氣體」穩定限制值時，程序2200能如圖22所示分支到步驟2250後繼續進行。舉例而言，一或更多個處理感測器能用來判定初期「輕處理氣體」穩定值。
在其他GIGDSC程序中，在第二預處理時間期間，能判定第二「重氣體」穩定電漿的第二「重氣體」穩定值，並能將第二「重氣體」穩定值與第二「重氣體」穩定限制值做比較。能執行額外查詢來判定第二「重氣體」穩定值是否超出第二「重氣體」穩定限制值。當第二「重氣體」穩定值超出一或更多個第二「重氣體」穩定限制值時，程序2200能如圖22分支到步驟2245後繼續進行。當第二「重氣體」穩定值未超出至少一個第二「重氣體」穩定限制值時，程序2200能如圖22分支到步驟2250後繼續進行。耦合至處理室的一或更多個處理感測器能用來判定第二「重氣體」穩定值。
在步驟2245中，能執行至少一個修正行動來改善第一「重處理氣體」穩定值及/或第二「輕氣體」穩定值。舉例而言，以下各者皆能在修正行動期間做出更新：第一氣體混合物成分、第一氣體混合物流量、第一氣體混合物流向、「重處理氣體」的氣體種數、「重處理氣體」流量、「重處理氣體」流向、輕氣體種數、輕氣體流量、輕氣體流向、腔室壓力、腔室溫度、預處理功率或基板溫度或以上任何組合。
在步驟2250中，在與GIGDSC程序有關之處理時間期間，能產生新「重氣體」穩定電漿及新輕氣體處理電漿。
在某些實施例中，在處理時間期間，能將新氣體混合物供應至處理室(圖2之210)的頂部部分及/或底部部分，且新氣體混合物能包括新重電漿生成氣體及新輕處理氣體。舉例而言，在處理時間期間，能利用重力分離效應來使新重電漿生成氣體移動(擴散)進入處理室(圖2之210)底部的電漿生成空間(圖2之225a)中。此外，在處理時間期間，能利用重力分離效應來使新輕處理氣體移動(擴散)進入處理室(圖2之210)頂部的電漿處理空間(圖2之225b)中。此外，一或多個氣體供應元件(圖2之235、245、255及/或265)能耦合至處理室(圖2之210)，且一或多個氣體供應元件(圖2之235、245、255及/或265)能用以供應新氣體混合物，並能用以控制新氣體混合物成分、新氣體混合物流量、新氣體混合物流向。
在其他實施例中，在處理時間期間，能將重電漿生成氣體供應至處理室(圖2之210)的底部部分，並能將輕處理氣體供應至處理室(圖2之210)的頂部部分。舉例而言，在處理時間期間，能利用重利分離效應來使重電漿生成氣體移動進入及/或接近處理室(圖2之210)底部的電漿生成空間(圖2之225a)中。此外，在處理時間期間，能利用重力分離效應來使輕處理氣體移動進入及/或接近處理室(圖2之210)頂部的電漿處理空間(圖2之225b)中。
在步驟2250中，在與所執行之GIGDSC程序有關的處理時間期間，利用所施加之微波功率及/或在電漿生成空間(圖2之225a)中產生的高能電子以及輕處理氣體，能在電漿處理空間(圖2之225b)的至少一部分中產生新輕氣體處理電漿。
在某些實施例中，在與所執行之GIGDSC程序有關的處理時間期間，在重電漿生成氣體流入電漿生成空間(圖2之225a)時，能將第一處理功率施加至重電漿生成氣體，藉此在電漿生成空間(圖2之225a)中生新重氣體穩定電漿。在各實施例中，第一處理功率能由表面波電漿(SWP)源、微波源及/或無線射頻(RF)源來供應，且第一處理功率能在約100瓦至約10000瓦之間變化。舉例而言，在處理時間期間，能將第一處理功率施加穿過面向電漿表面(圖2之216)，以在至少一凹部(圖2之217)及/或電漿生成空間(圖2之225a)中產生新輕氣體穩定電漿。此外，在處理時間期間，高能電子及/或離子能產在產生後從電漿生成空間(圖2之225a)輸送到電漿處理空間(圖2之225b)。
在處理時間期間，能將輕電漿處理氣體流入處理室(圖2之210)之電漿處理空間(圖2之225b)的至少一部分中。舉例而言，一或更多個額外氣體供應元件(圖2之245及/或265)能在接近處理室(圖2之210)的上部部分耦合至處理室，且一或更多個額外氣體供應元件(圖2之245及/或265)能用以在與所執行之GIGDSC程序有關的處理時間期間將重電漿處理氣體供應至電漿處理空間(圖2之225b)的至少一部分中。
舉例而言，在處理時間期間，利用所施加的微波功率及/或在電漿生成空間(圖2之225a)所產生的高能電子以及輕處理氣體，能在電漿處理空間(圖2之225b)的至少一部分中產生新輕氣體處理電漿。此外，電漿源(圖2之215)能用以在處理時間期間在重處理氣體流動及/或擴散進入電漿處理空間(圖2之225b)時將額外處理功率供應給重處理氣體，藉此在處理時間期間在接近基板(圖2之221)的電漿處理空間(圖2之225b)中產生重氣體處理電漿。在各實施例中，額外處理功率能由表面波電漿(SWP)源、微波源及/或無線射頻(RF)源來供應，且額外處理功率能在約100瓦至約10000瓦之間變化。
在步驟2255中，在處理時間期間，能判定新重氣體穩定電漿的新「重氣體」穩定值，且能將新「重氣體」穩定值與新「重氣體」穩定限制值做比較。能執行新查詢來判定新「重氣體」穩定值是否超出新「重氣體」穩定限制值。當新「重氣體」穩定值超出一或更多個新「重氣體」穩定限制值時，程序2200能如圖22所示分支到步驟2260後繼續進行。當新「重氣體」穩定值不超出至少一個新「重氣體」穩定限制值時，程序2200能如圖22所示分支到步驟2265後繼續進行。耦合至處理室的一或更多個處理感測器能用來判定新「重氣體」穩定值。
此外，在處理時間期間，能判定新輕氣體處理電漿的新「輕處理氣體」穩定值，且能將新「輕處理氣體」穩定值與新「輕處理氣體」限制值做比較。在處理時間期間，能執行額外查詢來判定新「輕處理氣體」穩定值是否超出新「輕處理氣體」穩定限制值。當新「輕處理氣體」穩定值超出新「輕處理氣體」穩定限制值時，程序2200能如圖22所示分支到步驟2260後繼續進行。當新「輕處理氣體」穩定值未超出新「輕處理氣體」穩定限制值時，程序2200能如圖22所示分支到步驟2265後繼續進行。舉例而言，一或更多個處理感測器能用來判定新「輕處理氣體」穩定值。
在步驟2260中，能執行至少一個新修正行動來改善新「輕處理氣體」穩定值及/或新「重氣體」穩定值。舉例而言，以下各者皆能在修正行動期間做出更新：新氣體混合物成分、新氣體混合物流量、新氣體混合物流向、新「輕處理氣體」的氣體種數、新「輕處理氣體」流量、新「輕處理氣體」流向、新重氣體種數、新重氣體流量、新重氣體流向、腔室壓力、腔室溫度、預處理功率或基板溫度或以上任何組合。
在步驟2265中，利用輕氣體處理電漿，能在處理時間期間處理基板(圖2之221)。
圖23繪示本發明實施例中利用GIGDSC電漿處理系統來處理晶圓之方法的例示性流程圖。圖23繪示利用GIGDSC電漿處理次系統(圖1之105)來處理基板的程序2300。程序2300能包括一數量的處理步驟。在某些GIGDSC程序期間，能利用第一泵抽系統(圖1之180)及第一壓力控制系統(圖1之181)來產生不同的腔室壓力。舉例而言，腔室壓力能在約1 mTorr至約1 Torr之間變化。此外，能利用基板溫度控制系統(圖1之128)及溫度控制元件(圖1之129)來產生不同的基板溫度。舉例而言，基板溫度能在約-10℃至約250℃之間變化。
在步驟2310中，能將基板設置在處理室(圖1之110)中的基板支撐件(圖1之120)上，該處理室系用以在GIGDSC程序(2300)期間產生GIGDSC電漿，且GIGDSC程序能在約2秒至約2分鐘之間變化。電漿源(圖1之115)能耦合至處理室(圖1之110)的頂部，且電漿源(圖1之115)能包含具有複數個凹部(圖1之117)並形成為處理室(圖1之110)頂部壁的面向電漿表面(圖1之116)。
在步驟2315中，在與GIGDSC程序有關之第一預處理時間期間，能產生初期「輕氣體」穩定電漿及初期「重氣體」預處理電漿。在某些實施例中，在與GIGDSC程序有關之第一預處理時間期間，能將第一氣體混合物供應至處理室(圖1之110)的頂部部分及/或底部部分，且第一氣體混合物能包括輕電漿生成氣體及重處理氣體。在第一預處理時間期間，能利用重力分離效應來使輕電漿生成氣體移動(擴散)進入處理室(圖1之110)頂部的電漿生成空間(圖1之125a)中。此外，一或更多個氣體供應元件(圖1之135、145、155及/或165)能耦合至處理室(圖1之110)，且一或更多個氣體供應元件(圖1之135、145、155及/或165)能用以供應第一氣體混合物，並能用以控制第一氣體混合物、第一氣體混合物流量、第一氣體混合物流向。
在其他實施例中，在與GIGDSC程序有關的第一預處理時間期間，一或更多種輕電漿生成氣體能流動及/或擴散進入處理室(圖1之110)頂部的電漿生成空間(圖1之125a)中，且一或更多種重處理氣體能流動及/或擴散進入處理室(圖1之110)底部的電漿處理空間(圖1之125b)中。舉例而言，一或更多個氣體供應元件(圖1之135及/或155)能在接近處理室(圖1之110)的頂部部分耦合至處理室，且一或更多個氣體供應元件(圖1之135及/或155)能用以在第一預處理時間期間將輕電漿生成氣體供應至接近面向電漿表面(圖1之116)的電漿生成空間(圖1之125a)中。一或更多個額外氣體供應元件(圖1之145及/或165)能在接近處理室(圖1之110)的底部部分耦合至處理室，且一或更多個額外氣體供應元件(圖1之145及/或165)能用以在第一預處，理時間期間將重電漿處理氣體供應至接近基板(圖1之121)表面的電漿處理空間(圖1之125b)中。
在某些GIGDSC程序期間，電漿源(圖1之115)能用以在第一預處理時間期間將第一預處理功率供應穿過面向電漿表面(圖1之116)給輕電漿生成氣體，藉此在第一預處理時間期間在接近面向電漿表面(圖1之116)的電漿生成空間中產生初期「輕氣體」穩定電漿。在各實施例中，第一預處理功率能由表面波電漿(SWP)源、微波源及/或無線射頻(RF)源來供應，且第一預處理功率能在約100瓦至約10000瓦之間變化。
此外，在第一預處理時間期間，當重處理氣體流動及/或擴散進入電漿處理空間(圖1之125b)時，電漿源(圖1之115)能用以將額外預處理功率供應給重處理氣體，藉此在第一預處理時間期間在接近基板(圖1之121)的電漿處理空間中產生初期「重氣體」預處理電漿。在其他實施例中，在第一預處理時間期間，可以不供應額外預處理功率。在各實施例中，額外預處理功率能由表面波電漿(SWP)源、微波源及/或無線射頻(RF)源來供應，且額外預處理功率能在約100瓦至約10000瓦之間變化。
在步驟2320中，在第一預處理時間期間，能判定初期「輕氣體」穩定電漿的初期「輕氣體」穩定值，且能將初期「輕氣體」穩定值與初期「輕氣體」穩定限制值做比較。能執行第一查詢來判定初期「輕氣體」穩定值是否超出初期「輕氣體」穩定限制值。當初期「輕氣體」穩定值超出一或更多個初期「輕氣體」穩定限制值時，程序2300能如圖23所示分支到步驟2325後繼續進行。當初期「輕氣體」穩定值未超出至少一個初期「輕氣體」穩定限制值時，程序2300能如圖23所示分支到步驟2330後繼續進行。耦合至處理室的一或更多個處理感測器能用來判定第一「輕氣體」穩定值。
在步驟2325中，能執行至少一個第一修正行動來改善初期「輕氣體」穩定值。舉例而言，以下各者皆能在第一修正行動期間做出更新：第一氣體混合物成分、第一氣體混合物流量、第一氣體混合物流向、輕氣體種數、輕氣體流量、輕氣體流向、腔室壓力、腔室溫度、玉處理功率或基板溫度或以上任何組合。
在步驟2330中，在第一預處理時間期間，能判定初期「重處理氣體」預處理電漿的初期「重處理氣體」穩定值，且能將初期「重處理氣體」穩定值與初期「重處理氣體」限制值做比較。在第一預處理時間期間，能執行第二查詢來判定初期「重處理氣體」穩定值是否超出初期「重處理氣體」穩定限制值。當初期「重處理氣體」穩定值超出初期「重處理氣體」穩定限制值時，程序2300能如圖23所示分支到步驟2335後繼續進行。當初期「重處理氣體」穩定值未超出初期「重處理氣體」穩定限制值時，程序2300能如圖23所示分支到步驟2340後繼續進行。舉例而言，能用一或更多個處理感測器來判定初期「重處理氣體」穩定值。
在步驟2335中，能執行至少一個第二修正行動來改善初期「重處理氣體」穩定值。舉例而言，以下各者皆能在第二修正行動期間做出修正：第一氣體混合物成分、第一氣體混合物流量、第一氣體混合物流向、「重處理氣體」的氣體種數、「重處理氣體」流量、「重處理氣體」流向、腔室壓力、腔室溫度、預處理功率或基板溫度或以上任何組合。
在步驟2340中，在與GIGDSC程序有關之處理時間期間，能產生新「輕氣體」穩定電漿及新重氣體處理電漿。
在某些實施例中，在處理時間期間，能將新氣體混合物供應至處理室(圖1之110)的頂部部分及/或底部部分，且新氣體混合物能包括新輕電漿生成氣體及新重處理氣體。此外，一或更多個氣體供應元件(圖1之135、145、155及/或165)能耦合至處理室(圖1之110)，一或更多個氣體供應元件(圖1之135、145、155及/或165)能用以供應第一氣體混合物，並能用以控制第一氣體混合物成分、第一氣體混合物流量、第一氣體混合物流向。舉例而言，在處理時間期間，能利用重力分離效應來使新輕電漿生成氣體移動(擴散)進入處理室(圖1之110)頂部的電漿生成空間(圖1之125a)。此外，在處理時間期間，能利用重力分離效應來使新重處理氣體移動(擴散)進入處理室(圖1之110)底部的電漿處理空間(圖1之125b)。
自某些實施例中，在處理時間期間，能將新輕電漿生成氣體供應至處理室(圖1之110)的頂部部分，且能將新重處理氣體供應至處理室(圖1之110)的底部部分。一或更多個氣體供應元件(圖1之135及/或155)能在接近處理室(圖1之110)頂部部分耦合至處理室，且一或更多個氣體供應元件(圖1之135及/或155)能用以在第一處理時間期間將輕電漿生成氣體供應至接近面向電漿表面(圖1之116)的電漿生成空間。舉例而言，在處理時間期間，能利用重力分離效應來使新輕電漿生成氣體維持在及/或維持接近處理室(圖1之110)頂部的電漿生成空間(圖1之125a)。一或更多個額外氣體供應元件(圖1之145及/或165)能在接近處理室(圖1之110)底部部分耦合至處理室，且一或更多個額外氣體供應元件(圖1之145及/或165)能用以在第一處理時間期間將重電漿處理氣體供應至接近基板(圖1之121)表面的電漿處理空間(圖1之125b)中。此外，在處理時間期間，能利用重力分離效應來使新重處理氣體移動進入及/或移動接近處理室(圖1之110)底部的電漿處理空間(圖1之125b)。
在某些GIGDSC程序期間，電漿源(圖1之115)能用以在第一處理時間期間將新處理功率供應穿過面向電漿表面(圖1之116)給輕電漿生成氣體，藉此在第一處理時間期間在接近面向電漿表面(圖1之116)的電漿生成空間中產生新「輕氣體」穩定電漿。在各實施例中，新處理功率能由表面波電漿(SWP)源、微波源及/或無線射頻(RF)源來供應，且新處理功率能在約100瓦至約10000瓦之間變化。
此外，在第一處理時間期間，當重處理氣體流動及/或擴散進入電漿處理空間(圖1之125b)時，電漿源(圖1之115)能用以將新處理功率供應給重處理氣體，藉此在第一處理時間期間在接近基板(圖1之121)的電漿處理空間(圖1之125b)中產生新「重氣體」處理電漿。在各實施例中，新處理功率能由表面波電漿(SWP)源、微波源及/或無線射頻(RF)源來供應，且新處理功率能在約100瓦至約10000瓦之間變化。
在處理時間期間，當新「輕氣體」穩定電漿產生時，高能電子及/或離子電漿能在生成空間(圖1之125a)中產生後輸送到電漿處理空間(圖1之125b)的新「重氣體」處理電漿。舉例而言，在預處理時間及/或處理時間的期間，「輕氣體」的流量能在約零sccnm至約400sccm之間變化，且「重處理氣體」的流量能在約0sccm至約400sccm之間變化。
在步驟2345中，在處理時間期間，能判定新輕氣體穩定電漿的新「輕氣體」穩定值，且能將新「輕氣體」穩定值與新「輕氣體」穩定限制值做比較。能執行新查詢來判定新「輕氣體」穩定值是否超出新「輕氣體」穩定限制值。當新「輕氣體」穩定值超出一或更多個新「輕氣體」穩定限制值時，程序2300能如圖23所示分支到步驟2350後繼續進行。當新「輕氣體」穩定值未超出至少一個新「輕氣體」穩定限制值時，程序2300能如圖23所示分支到步驟2355後繼續進行。耦合至處理室的一或更多個處理感測器能用來判定新「輕氣體」穩定值。
此外，能判定重氣體處理電漿的新「重處理氣體」穩定值，且能將新「重處理氣體」穩定值與新「重處理氣體」限制值做比較。在處理時間期間，能執行新額外查詢來判定新「重處理氣體」穩定值是否超出新「重處理氣體」穩定限制值。當新「重處理氣體」穩定值超出新「重處理氣體」穩定限制值時，程序2300能如圖23所示分支到步驟2350後繼續進行。當新「重處理氣體」穩定值未超出新「重處理氣體」穩定限制值時，程序2300能如圖23所示分支到步驟2355後繼續進行。舉例而言，一或更多個處理感測器能用來判定第一「重處理氣體」穩定值。
在步驟2350中，在處理時間期間，能執行至少一新修正行動來改善新「重處理氣體」穩定值及/或新「輕氣體」穩定值。舉例而言，以下各者皆能在新修正行動期間做出更新：新氣體混合物
成分、新氣體混合物流量、新氣體混合物流向、新「重處理氣體」的氣體種數、新「重處理氣體」流量、新「重處理氣體」流向、新輕氣體的種數、新輕氣體流量、新輕氣體流向、腔室壓力、腔室溫度、預處理功率或基板溫度或以上任何組合。
在步驟2355中，在與所執行之GIGDSC程序有關的處理時間期間，能利用第一「重氣體」處理電漿來處理基板。
圖24繪示本發明實施例之使用GIGDSC電漿處理系統來處理晶圓之方法的例示性流程圖。圖24繪示使用GIGDSC電漿處理次系統(圖2之205)來處理基板的程序2400。程序2400能包括一數量的處理步驟。在某些GIGDSC程序，能使用第二泵抽系統(圖2之280)及第二壓力控制系統(圖2之281)來產生不同的腔室壓力。舉例而言，腔室壓力能在約1mTorr至約1Torr之間變化。此外，能利用第二基板溫度控制系統(圖2之228)及第二溫度控制元件(圖2之229)來產生不同的基板溫度。舉例而言，基板溫度能在約-10℃至約250℃之間變化。
在步驟2410中，能將第二基板(圖2之221)設置在第二處理室(圖2之210)的第二基板支撐件(圖2之220)上，該第二處理室系用以在GIGDSC程序(2400)期間產生第二GIGDSC電漿，且該GIGDSC程序的處理時間能在約2秒至約2分鐘之間變化。能將第二電漿源(圖2之215)耦合至第二處理室(圖2之210)，且第二電漿源(圖2之215)能包含具有複數個凹部(圖2之217)並形成為第二處理室(圖2之210)頂部壁的面向電漿表面(圖2之216)。
在步驟2415中，在與GIGDSC程序有關之第一預處理時間期間，能產生初期「重氣體」穩定電漿及初期「輕氣體」預處理電漿。在某些實施例中，在與GIGDSC程序有關之第一預處理時間期間，能將第一氣體混合物供應至處理室(圖2之210)的頂部部分及/或底部部分，且第一氣體混合物能包括重電漿生成氣體及輕處理氣體。在第一預處理時間期間，能利用重力分離效應來使重電漿生成氣體移動(擴散)進入處理室(圖2之210)底部的電漿生成空間(圖2之225a)中。此外，一或更多個氣體供應元件(圖2之235、245、255及/或265)能耦合至處理室(圖2之210)，且一或更多個氣體供應元件(圖2之235、245、255及/或265)能用以供應第一氣體混合物，並能用以控制第一氣體混合物成分、第一氣體混合物流量、第一氣體混合物流向。
在其他實施例中，在與GIGDSC程序有關之第一預處理時間期間，一或更多種重電漿生成氣體能流動及/或擴散進入處理室(圖2之210)底部的電漿生成空間(圖2之225a)，且一或更多種輕處理氣體能流動及/或擴散進入處理室(圖2之210)頂部的電漿處理空間(圖2之225b)。舉例而言，一或更多個氣體供應元件(圖2之235及/或255)能在接近處理室(圖2之210)底部部分耦合至處理室，且一或更多個氣體供應元件(圖2之235及/或255)能用以在第一預處理時間期間將重電漿生成氣體供應至接近面向電漿表面(圖2之216)的電漿生成空間(圖2之225a)。一或更多個額外氣體供應元件(圖2之245及/或265)能在接近處理室(圖2之210)頂部部分耦合至處理室，且一或更多個額外氣體供應元件(圖2之245及/或265)能在第一預處理時間期間將輕電漿處理氣體供應至接近基板(圖2之221)表面的電漿處理空間(圖2之225b)。
在某些GIGDSC程序期間，電漿源(圖2之215)能用以在第一預處理時間期間將第一預處理功率供應穿過面向電漿表面(圖2之216)給重電漿生成氣體，藉此在第一預處理時間期間在接近面向電漿表面(圖2之216)的電漿生成空間中產生初期「重氣體」穩定電漿。在各實施例中，第一預處理功率能由表面波電漿(SWP)源、微波源及/或無線射頻(RF)源來供應，且第一預處理功率能在約100瓦至約10000瓦之間變化。
此外，在第一預處理時間期間，當輕處理氣體流動及/或擴散進入電漿處理空間(圖2之225b)時，電漿源(圖2之215)能將額外預處理功率供應給輕處理氣體，藉此在第一預處理時間期間在接近基板(圖2之221)的電漿處理空間(圖2之225b)中產生初期「輕氣體」預處理電漿。在其他實施例中，在第一預處理時間期間，可以不供應額外預處理功率。在各實施例中，額外預處理功率能由表面波電漿(SWP)源、微波源及/或無線射頻(RF)源來供應，且額外預處理功率能在約100瓦至約10000瓦之間變化。
在步驟2420中，在第一預處理時間期間，能判定初期「重氣體」穩定電漿的初期「重氣體」穩定值，且能將初期「重氣體」穩定值與初期「重氣體」穩定限制值做比較。能執行第一查詢來判定初期「重氣體」穩定值是否超出初期「重氣體」穩定限制值。當初期「重氣體」穩定值超出一或更多個初期「重氣體」穩定限制值時，程序2400能如圖24所示分支到步驟2425後繼續進行。當初期「重氣體」穩定值未超出至少一個初期「重氣體」穩定限制值時，程序2400能如圖24所示分支到步驟2430後繼續進行。耦合至處理室的一或更多個處理感測器能用來判定初期「重氣體」穩定值。
在步驟2425中，能執行至少一個第一修正行動來改善初期「重氣體」穩定值。舉例而言，以下各者皆能在修正行動期間做出更新：第一氣體混合物成分、第一氣體混合物流量、第一氣體混合物流向、重氣體種數、重氣體流量、重氣體流向、腔室壓力、腔室溫度、預處理功率或基板溫度或以上任何組合。
在步驟2430中，在第一預處理時間期間，能判定初期「輕處理氣體」預處理電漿的初期「輕處理氣體」穩定值，且能將初期「輕處理氣體」穩定值與初期「輕處理氣體」限制值做比較。在第一預處理時間期間，能執行第二查詢來判定初期「輕處理氣體」穩定值是否超出初期「輕處理氣體」穩定限制值。當初期「輕處理氣體」穩定值超出初期「輕處理氣體」穩定限制值時，程序2400能如圖24所示分支到步驟2435後繼續進行。當初期「輕處理氣體」穩定值未超出初期「輕處理氣體」穩定限制值時，程序2400能如圖24所示分支到步驟2440後繼續進行。舉例而言，一或更多個處理感測器能用來判定初期「輕處理氣體」穩定值。
在步驟2435中，能執行至少一個第二修正行動來改善初期「輕處理氣體」穩定值。舉例而言，以下各者皆能在第二修正行動期間做出更新：第一氣體混合物成分、第一氣體混合物流量、第一氣體混合物流向、「輕處理氣體」的氣體種數、「輕處理氣體」流量、「輕處理氣體」流向、腔室壓力、腔室溫度、預處理功率或基板溫度或以上任何組合。
在步驟2440中，在與GIGDSC程序有關的處理時間期間，能產生新「重氣體」穩定電漿及新輕氣體處理電漿。
在某些實施例中，在處理時間期間，能將新氣體混合物供應至處理室(圖2之210)的頂部部分及/或底部部分，且新氣體混合物能包括新重電漿生成氣體及新輕處理氣體。此外，一或更多個氣體供應元件(圖2之235、345、255及/或265)能耦合至處理腔室(圖2之210)，且一或更多個氣體供應元件(圖2之235、345、255及/或265)能用以供應新氣體混合物，並能用以控制新氣體混合物成分、新氣體混合物流量、新氣體混合物流向。舉例而言，在處理時間期間，能利用重力分離效應來使新重電漿生成氣體移動(擴散)進入處理室(圖2之210)底部的電漿生成空間(圖2之225a)。此外，在處理時間期間，能利用重力分離效應來使新輕處理氣體移動(擴散)進入處理室(圖2之210)頂部的電漿處理空間(圖2之225b)。
在其他實施例中，在處理時間期間，能將新重電漿生成氣體供應至處理室(圖2之210)的底部部分，且能將新輕處理氣體供應至處理室(圖2之210)的頂部部分。一或更多個氣體供應元件(圖2之235及/或255)能在接近處理室(圖2之210)頂部部分耦合至處理室，且一或更多個氣體供應元件(圖2之235及/或255)能在第一處理時間期間將輕處理氣體供應至接近基板(圖2之221)表面的電漿處理空間(圖2之225b)。舉例而言，在處理時間期間，能利用重力分離效應來使新輕處理氣體維持在及/或維持接近處理室(圖2之210)頂部的電漿處理空間(圖2之225b)。一或更多個額外氣體供應元件(圖2之245及/或265)能在接近處理室(圖2之210)底部部分耦合至處理室，且一或更多個額外氣體供應元件(圖2之245及/或265)能用以在第一處理時間將重電漿生成氣體供應至接近面向電漿表面(圖2之216)的電漿生成空間(圖2之225a)。此外，在處理時間期間，能利用重力分離效應來使新重電漿生成氣體移動進入及/或移動接近處理室(圖2之210)底部的電漿生成空間(圖2之225a)。
在某些GIGDSC程序期間，電漿源(圖2之215)能在第一處理時間期間將新處理功率供應穿過面向電漿表面(圖2之216)給重電漿生成氣體，藉此在第一處理時間在接近面向電漿表面(圖2之216)的電漿生成空間中產生新「重氣體」穩定電漿。在各實施例中，新處理功率能由表面波電漿(SWP)源、微波源及/或無線射頻(RF)源來供應，且新處理功率能在約100瓦至約10000瓦之間變化。
此外，在第一處理時間期間，當輕處理氣體流動及/或擴散進入電漿處理空間(圖2之225b)時，電漿源(圖2之215)能用以將新額外處理功率供應給新處理氣體，藉此在第一處理時間期間在接近基板(圖2之221)的電漿處理空間(圖2之225b)中產生新「輕氣體」處理電漿。在各實施例中，新額外處理功率能由表面波電漿(SWP)源、微波源及/或無線射頻(RF)源來供應，且新額外處理功率能在約100瓦至約10000瓦之間變化。
在處理時間期間，當新「重氣體」穩定電漿產生時，高能電子及/或離子能在電漿生成空間(圖2之225a)中產生後輸送給電漿處理空間(圖2之225b)中的新「輕氣體」處理電漿。舉例而言，在預處理時間及/或處理時間的期間，「輕氣體」的流量能在約零sccm至約400 sccm之間變化，且「重處理氣體」的流量能在約0 sccm至約400 sccm之間變化。
在步驟2445中，在處理時間期間，能判定新重氣體穩定電漿的新「重氣體」穩定值，並能將新「重氣體」穩定值與新「重氣體」穩定限制值做比較。能執行新查詢來判定新「重氣體」穩定值是否超出新「重氣體」穩定限制值。當新「重氣體」穩定值超出一或更多個新「重氣體」穩定限制值時，程序2400能如圖24所示分支到步驟2450後繼續進行。當新「重氣體」穩定值未超出至少一個新「重氣體」穩定限制值時，程序2400能如圖24所示分支到步驟2455後繼續進行。耦合至處理室的一或更多個處理感測器能用來判定新「重氣體」穩定值。
此外，在處理時間期間，能判定新輕氣體處理電漿的新「輕處理氣體」穩定值，且能將新「輕處理氣體」穩定值與新「輕處理氣體」限制值做比較。在處理時間期間，能執行新額外查詢來判定新「輕處理氣體」穩定值是否超出新「輕處理氣體」穩定限制值。當新「輕處理氣體」穩定值超出新「輕處理氣體」穩定限制值時，程序2400能如圖24所示分支到步驟2450後繼續進行。當新「輕處理氣體」穩定值未超出新「輕處理氣體」穩定限制值時，程序2400能如圖24所示分支到步驟2455後繼續進行。舉例而言，一或更多個處理感測器能用來判定第一「重處理氣體」穩定值。
在步驟2450中，在處理時間期間，能執行至少一個新修正行動來改善新「輕處理氣體」穩定值及/或新「輕氣體」穩定值。舉例而言，以下各者皆能在新修正行動期間做出更新：新氣體混合物成分、新氣體混合物流量、新氣體混合物流向、新「輕處理氣體」的氣體種數、新「輕處理氣體」流量、新「輕處理氣體」流向、新重氣體的種數、新重氣體流量、新重氣體流向、腔室壓力、腔室溫度、處理功率或基板溫度或以上任何組合。
在步驟2455中，在與所執行之GIGDSC程序有關的處理時間期間，能利用第一「輕氣體」處理電漿來處理基板。
在某些實施例中，GIGDSC電漿處理系統(100或200)能包含用以執行GIGDSC蝕刻程序、非GIGDSC蝕刻程序、GIGDSC沉積程序或非GIGDSC沉積程序或以上任何組合的GIGDSC電漿處理次系統(105或205)。
即使以上敘述已充分說明本發明的部分實施例，對於實質不超出本發明之新穎教示及優點的各種修正實施，本技術領域中具有通常知識者皆能了解到是可行的。據此，本發明的範圍應包括該等修改實施。
100‧‧‧第一GIGDSC電漿處理系統
105‧‧‧第一GIGDSC電漿處理次系統
106‧‧‧第一導電聚焦環
110‧‧‧第一處理室
115‧‧‧第一電漿源
116‧‧‧面向電漿表面
117‧‧‧凹部
120‧‧‧第一基板支撐件
121‧‧‧第一基板
122‧‧‧熱傳元件
123‧‧‧第一擋板構件
124‧‧‧熱控制系統
125a‧‧‧電漿生成空間
125b‧‧‧電漿處理空間
126‧‧‧RF產生器
127‧‧‧電極
128‧‧‧基板溫度控制系統
129‧‧‧溫度控制元件
130‧‧‧第一氣體供應系統
131‧‧‧第一氣體供應線
132‧‧‧第一處理感測器
135‧‧‧第一氣體供應元件
136‧‧‧第一方向
137‧‧‧第二方向
138‧‧‧第三方向
140‧‧‧第二氣體供應系統
141‧‧‧第二氣體供應線
145‧‧‧第二氣體供應元件
146‧‧‧第一方向
147‧‧‧第二方向
148‧‧‧第三方向
150‧‧‧第三氣體供應系統
151‧‧‧第三氣體供應線
155‧‧‧第三氣體供應元件
156‧‧‧第一方向
157‧‧‧第二方向
158‧‧‧第三方向
160‧‧‧第四氣體供應系統
161．．．第四氣體供應線
165．．．第四氣體供應元件
166．．．第一方向
180．．．第一泵抽系統
181．．．第一壓力控制系統
190．．．第一控制系統
191．．．控制匯流排
200．．．第二GIGDSC電漿處理系統
205．．．第二GIGDSC電漿處理次系統
206．．．第二導電聚焦環
210．．．第二處理室
215．．．第二電漿源
216．．．面向電漿表面
217．．．凹部
220．．．第二基板支撐件
221．．．第二基板
222．．．熱傳元件
223．．．第二擋板構件
224．．．熱控制系統
225a．．．電漿生成空間
225b．．．電漿處理空間
226．．．RF產生器
227．．．電極
228．．．基板溫度控制系統
229．．．溫度控制元件
230．．．第一氣體供應系統
231．．．第一氣體供應線
232．．．第二處理感測器
235．．．第一氣體供應元件
236．．．第一方向
237．．．第二方向
238．．．第三方向
240．．．第二氣體供應系統
241．．．第二氣體供應線
245．．．第二氣體供應元件
246．．．第一方向
247．．．第二方向
248．．．第三方向
250．．．第三氣體供應系統
251．．．第三氣體供應線
255．．．第三氣體供應元件
256．．．第一方向
257．．．第二方向
258．．．第三方向
260．．．第四氣體供應系統
261．．．第四氣體供應線
265．．．第四氣體供應元件
266．．．第一方向
280．．．第二泵抽系統
281．．．第二壓力控制系統
290．．．第二控制器
291．．．第二控制匯流排
330．．．SWP源
332．．．電磁波發射器
338．．．共軸饋送器
360．．．面向電漿表面
390．．．功率耦合系統
392．．．微波源
394．．．波導
396．．．隔離器
398．．．共軸轉換器
432．．．EM波發射器
438．．．共軸饋送器
440．．．內導體部
441．．．絕緣體
442．．．外導體部
443．．．流體通道
444．．．慢波板
446．．．槽孔天線
448．．．第一槽孔
449．．．第二槽孔
450．．．共振板
451．．．板厚度
451a．．．板半徑
452．．．上腔室壁
453．．．第一差異
454．．．密封裝置
455．．．第一凹部
456．．．第一深度
457．．．第一直徑
459．．．平面表面
460．．．面向電漿表面
463．．．第二差異
465．．．第二凹部
466．．．第二深度
467．．．第二直徑
532．．．EM波發射器
546．．．槽孔天線
548．．．第一槽孔
549．．．第二槽孔
550．．．共振板
551．．．板厚度
552．．．板直徑
553．．．第一差異
555．．．第一凹部
556．．．第一深度
557．．．第一直徑
560．．．面向電漿表面
561．．．平面表面
563．．．第二深度
565．．．第二凹部
566．．．第二深度
567．．．第二直徑
632．．．EM波發射器
646．．．槽孔天線
648．．．第一槽孔
649．．．第二槽孔
650．．．共振板
651．．．板厚度
652．．．板直徑
653．．．第一差異
655．．．第一凹部
656．．．第一深度
657．．．第一直徑
660．．．面向電漿表面
661．．．平面表面
663．．．第二差異
665．．．架式凹部
666．．．架式凹部深度
667．．．架式凹部寬度
732．．．EM波發射器
746．．．槽孔天線
748．．．第一槽孔
749．．．第二槽孔
751．．．板厚度
752．．．板直徑
753．．．第一差異
755．．．第一凹部
756．．．第一深度
757．．．第一直徑
760．．．面向電漿表面
761．．．平面表面
763．．．第二差異
765．．．架式凹部
766．．．架式凹部深度
767．．．架式凹部寬度
832．．．EM波發射器
846．．．槽孔天線
848．．．第一槽孔
849．．．第二槽孔
850．．．共振板
851．．．板厚度
852．．．板直徑
853．．．第一差異
855．．．第一凹部
856．．．第一深度
857．．．第一直徑
860．．．面向電漿表面
861．．．平面表面
863．．．第二差異
865．．．槽孔凹部
866．．．槽孔凹部深度
867．．．槽孔凹部寬度
932．．．EM波發射器
946．．．槽孔天線
948．．．第一槽孔
949．．．第二槽孔
950．．．共振板
951．．．板厚度
952．．．板直徑
953．．．第一差異
955．．．第一凹部
956．．．第一深度
957．．．第一直徑
960．．．面向電漿表面
961．．．平面表面
963．．．第二差異
965．．．槽孔凹部
966．．．槽孔凹部深度
967．．．槽孔凹部寬度
975．．．第二凹部
976．．．第二深度
977．．．第二寬度
1032．．．EM波發射器
1046．．．槽孔天線
1048．．．第一槽孔
1049．．．第二槽孔
1050．．．共振板
1051．．．板厚度
1052．．．板直徑
1053．．．第一差異
1055．．．第一凹部
1056．．．第一深度
1057．．．第一直徑
1060．．．面向電漿表面
1061．．．平面表面
1062．．．接合元件
1062a．．．第一接合長度
1062b．．．第一接合寬度
1063．．．第二差異
1065．．．第二/通道凹部
1066．．．通道深度
1067．．．第一通道寬度
1068．．．第二通道寬度
1090．．．開孔
1091．．．開孔深度
1092．．．開孔寬度
1095．．．氣體通路
1096．．．通路長度
1097．．．通路寬度
1132．．．EM波發射器
1146．．．槽孔天線
1148．．．第一槽孔
1149．．．第二槽孔
1150．．．共振板
1151．．．板厚度
1152．．．板直徑
1153．．．第一差異
1155．．．第一凹部
1156．．．凹部深度
1157．．．第一凹部寬度
1158．．．第二凹部寬度
1160．．．面向電漿表面
1161．．．平面表面
1162．．．接合元件
1162a．．．第一接合長度
1162b．．．第一接合寬度
1190．．．開孔
1191．．．開孔深度
1192．．．開孔寬度
1195．．．氣體通路
1196．．．通路長度
1197．．．通路寬度
1232．．．EM波發射器
1246．．．槽孔天線
1248．．．第一槽孔
1249．．．第二槽孔
1250．．．共振板
1251．．．板厚度
1252．．．板直徑
1253．．．第一差異
1255．．．通道凹部
1256．．．通道深度
1257．．．第一通道寬度
1258．．．第二通道寬度
1260．．．面向電漿表面
1261．．．平面表面
1290．．．開孔
1291．．．開孔深度
1292．．．開孔寬度
1295．．．氣體通路
1296．．．通路長度
1297．．．通路寬度
2100．．．程序
2110．．．步驟
2115．．．步驟
2120．．．步驟
2125．．．步驟
2130．．．步驟
2135．．．步驟
2140．．．步驟
2145．．．步驟
2150．．．步驟
2155．．．步驟
2160．．．步驟
2165．．．步驟
2200．．．程序
2210．．．步驟
2220．．．步驟
2225．．．步驟
2230．．．步驟
2235．．．步驟
2240．．．步驟
2245．．．步驟
2250．．．步驟
2255．．．步驟
2260．．．步驟
2265．．．步驟
2300．．．程序
2310．．．步驟
2315．．．步驟
2320．．．步驟
2325．．．步驟
2330．．．步驟
2335．．．步驟
2340．．．步驟
2345．．．步驟
2350．．．步驟
2355．．．步驟
2400．．．程序
2410．．．步驟
2415．．．步驟
2420．．．步驟
2425．．．步驟
2430．．．步驟
2435．．．步驟
2440．．．步驟
2445．．．步驟
2450．．．步驟
2455．．．步驟
在後附的圖式中：
圖1繪示本發明實施例之重力誘發氣體擴散分離控制(GIGDSC)電漿處理系統的簡圖；圖2繪示本發明實施例之另一個GIGDSC電漿處理系統的簡圖；圖3繪示本發明實施例之能用於GIGDSC電漿處理系統之表面波電漿(SWP)源的簡圖；圖4繪示本發明實施例之電磁(EM)波發射器的概略剖面圖；圖5A繪示本發明實施例之EM波發射器的底視圖；圖5B繪示圖5A所示之EM波發射器的一部分的概略剖面圖；圖6A繪示本發明實施例之EM波發射器的底視圖；圖6B繪示圖6A所示之EM波發射器的一部分的概略剖面圖；圖7A繪示本發明實施例之EM波發射器的底視圖；圖7B繪示圖7A所示之EM波發射器的一部分的概略剖面圖；圖8A繪示本發明實施例之EM波發射器的底視圖；圖8B繪示圖8A所示之EM波發射器的一部分的概略剖面圖；圖9A繪示本發明實施例之EM波發射器的底視圖；圖9B繪示圖9A所示之EM波發射器的一部分的概略剖面圖；圖10A繪示本發明額外實施例之EM波發射器的底視圖；圖10B繪示圖10A所示之EM波發射器的一部分的概略剖面圖；圖11A繪示本發明額外實施例之EM波發射器的底視圖；圖11B繪示圖11A所示之EM波發射器的一部分的概略剖面圖；圖12A繪示本發明額外實施例之EM波發射器的底視圖；圖12B繪示圖12A所示之EM波發射器的一部分的概略剖面圖；圖13A繪示本發明實施例之例示性處理資料，圖13B繪示與圖13A有關之一組處理條件及處理結果；圖14A繪示本發明實施例之例示性閃動抑制資料，圖14B繪示與圖14A有關之一組處理條件及處理結果；
圖15A繪示本發明實施例之例示性穩定資料，圖15B繪示與圖15A有關之一組處理條件及處理結果；圖16A繪示本發明實施例之額外例示性穩定資料，圖16B繪示與圖16A有關之一組處理條件及處理結果；圖17A繪示本發明實施例之額外例示性穩定資料，圖17B繪示與圖17A有關之一組處理條件及處理結果；圖18A繪示本發明實施例之額外例示性閃動抑制資料，圖18B繪示與圖18A有關之一組處理條件及處理結果；圖19A繪示本發明實施例之例示性阻擋資料，圖19B繪示與圖19A有關之一組處理條件及處理結果；圖20A繪示本發明實施例之額外均勻性資料，圖20B繪示與圖20A有關之一組處理條件及處理結果；圖21繪示本發明實施例之使用GIGDSC電漿處理系統來處理晶圓的方法的例示性流程圖；圖22繪示本發明實施例之使用GIGDSC電漿處理系統來處理晶圓的方法的另一例示性流程圖；圖23繪示本發明實施例之使用GIGDSC電漿處理系統來處理晶圓的方法的另一例示性流程圖；及圖24繪示本發明實施例之使用GIGDSC電漿處理系統來處理晶圓的方法的另一例示性流程圖。
2100‧‧‧程序
2110‧‧‧步驟
2115‧‧‧步驟
2120‧‧‧步驟
2125‧‧‧步驟
2130‧‧‧步驟
2135‧‧‧步驟
2140‧‧‧步驟
2145‧‧‧步驟
2150‧‧‧步驟
2155‧‧‧步驟
2160‧‧‧步驟
2165‧‧‧步驟
Claims (20)
- 一種使用重力誘發氣體擴散分離控制式(GIGDSC)電漿處理次系統的基板處理方法，該方法包含：將基板設置在處理室之下部部分中的基板支撐件上，該處理室係用以執行GIGDSC程序；藉由使用輕電漿生成氣體，在第一預處理時間期間，在該處理室之上部部分中的電漿生成空間中產生第一輕氣體穩定電漿；在該第一預處理時間期間，判定第一輕氣體穩定值；在該第一預處理時間期間，比較該第一輕氣體穩定值與第一輕氣體穩定限制值；當在該第一預處理時間期間，該第一輕氣體穩定值超出該第一輕氣體穩定限制值之一或更多者時，執行至少一個修正行動來改善該第一輕氣體穩定值；及當在該第一預處理時間期間，該第一輕氣體穩定值未超出該第一輕氣體穩定限制值之至少一者時，在第二預處理時間期間產生第二輕氣體穩定電漿及初期重氣體預處理電漿，其中，藉由使用至少一種重處理氣體，在接近該基板的電漿處理空間中產生該初期重氣體預處理電漿。
- 如申請專利範圍第1項之使用重力誘發氣體擴散分離控制式(GIGDSC)電漿處理次系統的基板處理方法，更包含：在該第二預處理時間期間，判定初期重氣體穩定值；在該第二預處理時間期間，比較該初期重氣體穩定值與初期重氣體穩定限制值；當在該第二預處理時間期間，該初期重氣體穩定值超出該初期重氣體穩定限制值之一或更多者時，執行至少一個第二修正行動來改善該初期重氣體穩定值；及當在該第二預處理時間期間，該初期重氣體穩定值未超出該初期重氣體穩定限制值之至少一者時，在處理時間期間產生新輕氣體穩定電漿及新重氣體處理電漿，其中，在該處理時間期間利用 該新重氣體處理電漿來處理該基板。
- 如申請專利範圍第1項之使用重力誘發氣體擴散分離控制式(GIGDSC)電漿處理次系統的基板處理方法，其中該輕電漿生成氣體包含氦氣(He)、氫氣(H2 )或氖氣(Ne)或以上任何組合，且其中該至少一種重處理氣體包含氬氣(Ar)、含氧氣體、氟碳系氣體、氫氟碳系氣體或含鹵素氣體或以上任何組合，該氟碳系氣體具有化學式Cx Fy ，其中x與y等於或大於1，而該氫氟碳系氣體具有化學式Cx Fy Hz ，其中x、y、z等於或大於1，且該含鹵素氣體具有一鹵素原子，該鹵素原子係選自於由Cl、Br、F所組成的群組。
- 如申請專利範圍第1項之使用重力誘發氣體擴散分離控制式(GIGDSC)電漿處理次系統的基板處理方法，其中藉由使用耦合至該處理室的至少一個氣體供應元件，將第一氣體混合物供應至該處理室，該第一氣體混合物包括擴散進入該電漿生成空間的一或更多種較輕氣態成分及擴散進入該電漿處理空間的一或更多種較重氣態成分，該較輕氣態成分包括該輕電漿生成氣體，而該較重氣態成分包括該至少一種重處理氣體。
- 如申請專利範圍第1項之使用重力誘發氣體擴散分離控制式(GIGDSC)電漿處理次系統的基板處理方法，其中藉由使用耦合至該處理室之上部部分的第一氣體供應元件，將該輕電漿生成氣體供應至該處理室，且藉由使用耦合至該處理室之下部部分的第二氣體供應元件，將該至少一種重處理氣體供應至該處理室。
- 如申請專利範圍第1項之使用重力誘發氣體擴散分離控制式(GIGDSC)電漿處理次系統的基板處理方法，其中將電漿源耦合至該電漿生成空間，且藉由使用該輕電漿生成氣體之擴散進入該電漿生成空間的至少一種較輕氣態成分，使該電漿源用以產生GIGDSC電漿，其中該電漿源包括面向電漿表面，該面向電漿表 面用以形成為該處理室的頂部壁，且該面向電漿表面在其表面中具有第一凹部。
- 一種使用重力誘發氣體擴散分離控制式(GIGDSC)電漿處理次系統的基板處理方法，該方法包含：將基板設置在處理室之下部部分中的基板支撐件上，該處理室係用以執行GIGDSC程序；藉由使用輕電漿生成氣體，在第一預處理時間期間，在該處理室之上部部分中的電漿生成空間中產生初期輕氣體穩定電漿；藉由使用至少一種重處理氣體，在該第一預處理時間期間，在該處理室之下部部分中的電漿處理空間中產生初期重氣體預處理電漿；在該第一預處理時間期間，判定初期重氣體穩定值；在該第一預處理時間期間，比較該初期重氣體穩定值與初期重氣體穩定限制值；當在該第一預處理時間期間，該初期重氣體穩定值超出該初期重氣體穩定限制值之一或更多者時，執行至少一個修正行動來改善該初期重氣體穩定值；及當在該第一預處理時間期間，該初期重氣體穩定值未超出該初期重氣體穩定限制值之至少一者時，在處理時間期間產生新輕氣體穩定電漿及新重氣體處理電漿，其中，在該處理時間期間，藉由使用至少一種新重處理氣體，在接近該基板的該電漿處理空間中產生該新重氣體處理電漿。
- 如申請專利範圍第7項之使用重力誘發氣體擴散分離控制式(GIGDSC)電漿處理次系統的基板處理方法，更包含：在該第一預處理時間期間，判定初期輕氣體穩定值；在該第一預處理時間期間，比較該初期輕氣體穩定值與初期輕氣體穩定限制值；及當在該第一預處理時間期間，該初期輕氣體穩定值超出該初期 輕氣體穩定限制值之一或更多者時，執行至少一個額外修正行動來改善該初期輕氣體穩定值。
- 如申請專利範圍第7項之使用重力誘發氣體擴散分離控制式(GIGDSC)電漿處理次系統的基板處理方法，更包含：在該處理時間期間，判定新重氣體穩定值；在該處理時間期間，比較該新重氣體穩定值與新重氣體穩定限制值；及當在該處理時間期間，該新重氣體穩定值超出該新重氣體穩定限制值之一或更多者時，執行至少一個新修正行動來改善該新重氣體穩定值。
- 如申請專利範圍第7項之使用重力誘發氣體擴散分離控制式(GIGDSC)電漿處理次系統的基板處理方法，更包含：在該處理時間期間，判定新輕氣體穩定值；在該處理時間期間，比較該新輕氣體穩定值與新輕氣體穩定限制值；及當在該處理時間期間，該新輕氣體穩定值超出該新輕氣體穩定限制值之一或更多者時，執行至少一個新修正行動來改善該新輕氣體穩定值。
- 如申請專利範圍第7項之使用重力誘發氣體擴散分離控制式(GIGDSC)電漿處理次系統的基板處理方法，其中該輕電漿生成氣體包含氦氣(He)、氫氣(H2 )或氖氣(Ne)或以上任何組合，且其中該至少一種重處理氣體包含氬氣(Ar)、含氧氣體、氟碳系氣體、氫氟碳系氣體或含鹵素氣體或以上任何組合，該氟碳系氣體具有化學式Cx Fy ，其中x與y等於或大於1，該氫氟碳系氣體具有化學式Cx Fy Hz ，其中x、y、z等於或大於1，且該含鹵素氣體具有一鹵素原子，該鹵素原子係選自於由Cl、Br、F所組成的群組。
- 如申請專利範圍第7項之使用重力誘發氣體擴散分離控制式(GIGDSC)電漿處理次系統的基板處理方法，其中藉由使用耦合至該處理室的至少一個氣體供應元件，將第一氣體混合物供應至該處理室，該第一氣體混合物包括擴散進入該電漿生成空間的一或更多種較輕氣態成分及擴散進入該電漿處理空間的一或更多種較重氣態成分，該較輕氣態成分包括該輕電漿生成氣體，而該較重氣態成分包括該至少一種重處理氣體。
- 如申請專利範圍第7項之使用重力誘發氣體擴散分離控制式(GIGDSC)電漿處理次系統的基板處理方法，其中藉由使用耦合至該處理室之上部部分的第一氣體供應元件，將該輕電漿生成氣體供應至該處理室，且藉由使用耦合至該處理室之下部部分的第二氣體供應元件，將該至少一種重處理氣體供應至該處理室。
- 如申請專利範圍第7項之使用重力誘發氣體擴散分離控制式(GIGDSC)電漿處理次系統的基板處理方法，其中將電漿源耦合至該電漿生成空間，且藉由使用該輕電漿生成氣體之擴散進入該電漿生成空間的至少一較輕氣態成分，使該電漿源用以產生GIGDSC電漿，其中該電漿源包括面向電漿表面，該面向電漿表面用以形成為該處理室的頂部壁，且該面向電漿表面在其表面中具有第一凹部。
- 一種使用重力誘發氣體擴散分離控制式(GIGDSC)電漿處理次系統的基板處理方法，該方法包含：將基板設置在處理室之上部部分中的基板支撐件上，該處理室係用以執行GIGDSC程序；藉由使用重電漿生成氣體，在第一預處理時間期間，在該處理室之下部部分中的電漿生成空間中產生初期重氣體穩定電漿；藉由使用至少一種輕處理氣體，在該第一預處理時間期間，在該處理室之上部部分中的電漿處理空間中產生初期輕氣體預處理 電漿；在該第一預處理時間期間，判定初期輕氣體穩定值；在該第一預處理時間期間，比較該初期輕氣體穩定值與初期輕氣體穩定限制值；當在該第一預處理時間期間，該初期輕氣體穩定值超出該初期輕氣體穩定限制值之一或更多者時，執行至少一個修正行動來改善該初期輕氣體穩定值；及當在該第一預處理時間期間，該初期輕氣體穩定值未超出該初期輕氣體穩定限制值之至少一者時，在處理時間期間產生新重氣體穩定電漿及新輕氣體處理電漿，其中在該處理時間期間，藉由使用至少一種新輕處理氣體，在接近該基板之該電漿處理空間中產生該新輕氣體處理電漿。
- 如申請專利範圍第15項之使用重力誘發氣體擴散分離控制式(GIGDSC)電漿處理次系統的基板處理方法，更包含：在該第一預處理時間期間，判定初期重氣體穩定值；在該第一預處理時間期間，比較該初期重氣體穩定值與初期重氣體穩定限制值；及當在該第一預處理時間期間，該初期重氣體穩定值超出該初期重氣體穩定限制值之一或更多者時，執行至少一個額外修正行動來改善該初期重氣體穩定值。
- 如申請專利範圍第15項之使用重力誘發氣體擴散分離控制式(GIGDSC)電漿處理次系統的基板處理方法，更包含：在該處理時間期間，判定新輕氣體穩定值；在該處理時間期間，比較該新輕氣體穩定值與新輕氣體穩定限制值；及當在該處理時間期間，該新輕氣體穩定值超出該新輕氣體穩定限制值之一或更多者時，執行至少一個新修正行動來改善該新輕氣體穩定值。
- 如申請專利範圍第15項之使用重力誘發氣體擴散分離控制式(GIGDSC)電漿處理次系統的基板處理方法，更包含：在該處理時間期間，判定新重氣體穩定值；在該處理時間期間，比較該新重氣體穩定值與新重氣體穩定限制值；及當在該處理時間期間，該新重氣體穩定值超出該新重氣體穩定限制值之一或更多者時，執行至少一個新修正行動來改善該新重氣體穩定值。
- 如申請專利範圍第15項之使用重力誘發氣體擴散分離控制式(GIGDSC)電漿處理次系統的基板處理方法，其中該重電漿生成氣體包含氙氣(Xe)或氪氣(Kr)或以上任何組合，且該至少一種輕處理氣體包含氬氣(Ar)、含氧氣體、氟碳系氣體、氫氟碳系氣體或含鹵素氣體或以上任何組合，該氟碳系氣體具有化學式Cx Fy ，其中x與y等於或大於1，該氫氟碳系氣體具有化學式Cx Fy Hz ，其中x、y、z等於或大於1，且該含鹵素氣體具有一鹵素原子，該鹵素原子係選自於由Cl、Br、F所組成的群組。
- 如申請專利範圍第15項之使用重力誘發氣體擴散分離控制式(GIGDSC)電漿處理次系統的基板處理方法，其中藉由使用耦合至該處理室的至少一個氣體供應元件，將第一氣體混合物供應至該處理室，該第一氣體混合物包括擴散進入該電漿處理空間的一或更多種較輕氣態成分及擴散進入該電漿生成空間的一或更多種較重氣態成分，該較輕氣態成分包括該新輕氣體處理氣體，而該較重氣態成分包括至少一種重電漿生成氣體。
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