TWI664673B - 在電漿處理室中控制蝕刻製程的方位角均勻度 - Google Patents

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Abstract

本案提出用於控制一電漿處理室中一蝕刻程序之方位角均勻性的裝置、系統及方法。一具體實施例中，一電漿處理裝置可包括一電漿處理室以及一射頻籠放置於該電漿處理室之上。一介電質窗口可將該電漿處理室與該射頻籠分開；該裝置可包括一電漿生成線圈放置在該介電質窗口上方。該電漿生成線圈可操作以便當它被通電時在該電漿處理室內產生一感應耦合電漿。該裝置進一步包括一導電表面放置於該射頻籠之中靠近至少一部分的該電漿生成線圈；該導電表面係經安排以當該電漿生成線圈被通電時在該導電表面與該電漿生成線圈之間生成一方位角上可變感應式耦合。

Description

在電漿處理室中控制蝕刻製程的方位角均勻度
本申請案依美國專利臨時申請案號62/135,437享優先權，此文件納入本文列為通盤參考。
本發明係關於使用一電漿源加工處理一基板。
電漿處理廣泛使用在半導體工業，用於沉積、蝕刻、抗蝕劑移除以及半導體晶圓和其他基板的相關處理。電漿源(例如，微波、ECR、感應式，等等)常用於電漿處理，以產生用於處理基板的高密度電漿及活性物種。射頻電漿源可被用在現代的電漿蝕刻應用例中，因為射頻電漿源能夠由饋入氣體產生一處理化學品，並提供一高蝕刻率或低蝕刻率的等向或高度不等向蝕刻。電漿處理工具能夠在十分不同的氣體並在十分不同的條件(氣流、氣壓，等等)下維持一穩定電漿，並可提供電漿密度、電漿輪廓及離子能量的獨立控制。
譬如說，跨一整個半導體晶圓、一蝕刻室(及(或)蝕刻頭)內晶圓與晶圓之間、跨一工具的蝕刻室與蝕刻室之間、跨一製造設備的蝕刻工具與蝕刻工具之間、或世界各地每個製造設備的加工，對其加工處理等效性的要求會導致對於在處理半導體晶圓及其他基板時電漿處理均勻性 的嚴格要求。因此，許多電漿處理工具擁有程序控制以補償氣流、電漿密度，以及其他電漿處理參數的不均。為符合對徑向加工均勻性的嚴格要求，有些製造商運用多種方法及系統，例如像是用於電漿徑向輪廓控制的多線圈感應耦合電漿(ICP)或多區電容式耦合電漿(CCP)源、具多重徑向溫度分區的靜電夾具、多重氣體噴射，等等。
為達成方位角方向上的均勻性，有些製造商會盡可能把電漿室、電漿生成部件(例如，線圈、電極)、靜電夾具(ESCs)、進氣口及排氣口、對焦環以及其他元件設計並建造得越對稱越好，以匹配半導體晶圓或其他基板的對稱性。為此理由，有些通了電的元件(例如，電容器)係藉由將它們放置在主射頻籠(主RF籠)之外的額外包殼中而與天線及電漿屏蔽隔開。晶圓的放置也受到高度精確控制。此外，依據工具所在位置，地球磁場也會影響方位角均勻性。例如說，在某些例子當中，若工具面向不同方向，地球磁場會影響在相同房間內不同工具的方位角加工均勻性。有些製造商以磁性遮罩包覆電漿室以減少這些效應。
許多例子中，較高均勻性需求導致較高的電漿處理工具成本。舉例來說，比起一3%的非均勻性要求，一1%的非均勻性要求會需要高得多的設計努力、額外的控制元件、更精確的零件製作及其組裝，等等。然而，加工工具的設計、製造及(或)組裝當中會發生不完美的狀況。設計的不完美會導致系統性的不均勻。製造零件時的不完美會導致系統性及隨機性(例如、這工具或那工具)的不均勻。組裝的不完美會導致隨機性的不均勻。若一工具被組裝起來且所有零件被放在它們的位置上，這些不均勻被加總起來而在最糟糕的情況下會彼此累加而不會互相補償。
所造成徑向不均勻性大多可藉由使用可取得的控制「旋紐」(功率、ESC區的溫度，處理時間，等等)調諧該處理程序而得到補償，但並沒有控制「旋鈕」用於在方位角方向調諧該程序。因此若方位角不均勻性或方位角對不準超過一可接受極限，那麼要解決的唯一方法就是識別出對方位角不均勻性貢獻度最大的零件並予以更換。此程序會很昂貴並且費時，導致最終生產成本的增加以及工具價格的增加。某些例子當中，被更換的零件可能根本就不是壞零件而且和不同的其他零件組合起來該工具的總體不均勻性會低於那極限。
一電漿處理室內及附近影響到電漿和處理均勻性的零件數目相當龐大。譬如說，這些零件包括：一氣體噴嘴及氣體排氣口、線圈、具有偏壓電極的一支架，以及一靜電夾具(ESC)、一射頻籠(RF籠)、腔室壁以及用於晶圓傳輸的門、ESC饋入構造、從地球來的磁場、以及從結構元件-框架、螺絲、強力幫浦、冷卻扇，以及其他元件而來的磁場。從某些零件而來對於不對稱的貢獻可能會被弄得很小。然而像是ESC和線圈的元件沒法做得絕對對稱。譬如說，ESC可具有一複雜結構具有多個電極、加熱元件以及冷卻通道、不同層次之間的焊接，等等。線圈會有引線以及從一匝至另一匝之間的過渡。我們可以減少與線圈引線相關不均勻性的強度，此係藉由增加導線數目並將導線四處散開(例如，3個單匝線圈彼此呈120度定向而不是一個三匝線圈、或引線在相對兩側的兩個1.5匝線圈，等等)。然而，這樣做會導致額外的支出而且可能並不提供改善的方向角均勻性。
解決方向角不均勻性的一個取向就是要相對於晶圓(及(或)支架)提供整個線圈的傾斜。然而，此解決方案可能並不實用，因為它會 導致相當強的作用，而且當方向角非均勻性已經很小的時候沒法用於微調。
本案之具體實施例的觀點及優點將在以下描述中提出，或可從該敘述習得，或可經由實行該等具體實施例而學會。
本發明一示例觀點是關於一電漿處理裝置。該電漿處理裝置可包括一電漿處理室、一射頻籠置於該電漿處理室之上、以及分隔該電漿處理室與該射頻籠的介電質窗口。該電漿處理裝置可進一步包括一電漿生成線圈放置在該介電質窗口上方。該電漿生成線圈可操作以至於當它被通電時在該電漿處理室內產生一感應耦合電漿。該電漿處理裝置可包括一導電表面放置於該射頻籠之內靠近至少一部分的該電漿生成線圈。該導電表面可如此放置以至於當該電漿生成線圈被通電時在該導電表面與該電漿生成線圈之間生成一方位角上可變感應式耦合。
本案另一示例具體實施例是關於一種用於在一電漿處理裝置中調整方向角加工均勻性的方法。該方法可包括在使用一電漿蝕刻製程的一電漿處理裝置中處理一半導體基板。該電漿處理裝置可包括一電漿處理室、一射頻籠置於該電漿處理室之上、分隔該電漿處理室與該射頻籠的一介電質窗口、以及一電漿生成線圈放置於該介電質窗口之上。該方法可進一步包括分析與該電漿蝕刻處理關連的與一方位角輪廓關連的數據。該方法可包括調整放置於該RF籠當中靠近至少一部分該電漿生成線圈的一導電表面，以在該導電表面與該電漿生成線圈之間生成一方位角上可變感應式耦合。
本案又一示例實施例是關於一電漿處理裝置。該電漿處理裝 置可包括一電漿處理室具有一內部可操作以定義一處理氣體、一射頻籠置於該電漿處理室之上，以及一介電質窗口。該電漿處理裝置可進一步包括一或多個感應式元件可操作以至於當它是以射頻能量供能的時候在該電漿處理室中生成一感應耦合電漿。該電漿處理裝置可包括一或多個導電表面放置於該RF籠之內靠近至少一部分的該等一或多個感應式元件。至少一部分的該等一或多個導電表面可相對於該等一或多個感應元件移動，以致於當該等一或多個感應式元件被以射頻能量供能時在該等一或多個導電表面與該等一或多個感應式元件之間生成一或多個方位角上可變感應式耦合。
本案的其他示例觀點是關於用於在一電漿蝕刻處理中控制方位角均勻性的系統、方法、裝置及程序。
參照以下所附詳細描述以及隨附申請專利範圍，將能更加了解各種具體實施例的這些以及其他特徵、觀點及優勢。本說明書所附圖示納入本文並構成本說明書的一部分，說明本揭示的具體實施例，並與詳細描述共同用來解釋相關的原理。
100‧‧‧電漿處理裝置
102‧‧‧內部空間
104‧‧‧射頻籠
106‧‧‧介電質窗口
108‧‧‧感應式元件
110‧‧‧導電表面
112‧‧‧內部空間
114‧‧‧基板托架
120‧‧‧進氣導管
121‧‧‧射頻產生器
116‧‧‧基板
118‧‧‧進氣孔
122‧‧‧匹配網路
124‧‧‧電漿
126‧‧‧凹槽
128‧‧‧側壁
130‧‧‧栓
132‧‧‧第一方位角部分
134‧‧‧第二方位角部分
136‧‧‧第一距離
138‧‧‧第二距離
200‧‧‧導電遮罩
201‧‧‧環狀遮罩部分
202‧‧‧中央部分
206‧‧‧周緣
208‧‧‧可撓曲區段
210‧‧‧調整機構
300‧‧‧導電表面
301‧‧‧部分環狀遮罩
304‧‧‧導線
400‧‧‧電漿處理裝置
402‧‧‧距離
408‧‧‧導線
500‧‧‧電漿處理室
504‧‧‧電漿室
512‧‧‧介電質窗口
516‧‧‧處理室內部
518‧‧‧電漿供能線圈
518‧‧‧感應式元件
524‧‧‧法拉第遮罩
526‧‧‧導電表面
528‧‧‧第一方位角部分
530‧‧‧調整機構
532‧‧‧第二方位角部分
534‧‧‧第一距離
536‧‧‧第二距離
538‧‧‧射頻籠
600‧‧‧電漿處理裝置
602‧‧‧電漿處理室
604‧‧‧內部空間
606‧‧‧基板托架
608‧‧‧基板
610‧‧‧介電質窗口
612‧‧‧中央部分
614‧‧‧邊緣部分
616‧‧‧噴灑頭
618‧‧‧第一感應式元件
620‧‧‧第二感應式元件
624‧‧‧法拉第遮罩
626‧‧‧射頻籠
628‧‧‧第一導電表面
630‧‧‧第二導電表面
700‧‧‧電漿處理裝置
702‧‧‧第一感應式元件
704‧‧‧第二感應式元件
706‧‧‧導電表面
800‧‧‧方法
802‧‧‧步驟
804‧‧‧步驟
806‧‧‧步驟
808‧‧‧步驟
810‧‧‧步驟
900‧‧‧方位角輪廓
902‧‧‧極大值
針對本技藝中具一般能力者的具體實施例之詳細討論將在本說明書中提出，其係參照附屬圖示如下：第一圖繪出依據本案之示例具體實施例一示例電漿處理裝置的觀點；第二圖繪出依據本案之示例具體實施例一示例導電表面的觀點；第三圖繪出依據本案之示例具體實施例一示例部分導電表 面的觀點；第四圖繪出依據本案之示例具體實施例的一示例電漿處理裝置的觀點，其包括一導電表面具有一或多個導線；第五圖繪出依據本案一示例導電元件放置並以一圓柱狀電漿供電線圈操作的觀點；第六圖繪出依據本案之示例具體實施例一示例電漿處理裝置的觀點；第七圖繪出依據本案之示例具體實施例一示例電漿處理裝置的觀點；第八圖繪出依據本案之示例具體實施例一電漿處理裝置中用於調整方位角處理均勻性的一示例方法；以及第九圖繪出依據本案之示例具體實施例一示例方位角輪廓的觀點。
任何控制的一個關鍵要求就是一可預期、單調的反應，並且對於輸入的變異輸出並不過度敏感。那就意味可預測性和可重覆性。舉例來說，若蝕刻率對偏壓電力的依賴太強，那麼處理結果會無法重覆-偏壓電力的任何小波動會改變該速率，使得偏壓難以使用。
控制方位角不均勻性的常見困難是所有元件在設計上為對稱的，但通常非對稱的元件會影響方位角輪廓。依據本案的示例觀點，可引入一新元件其可輕易從對稱改變成一受控不對稱，以至於若需要校正動作，在此元件中可輕易做出一期望的改變。
現在將詳細參照具體實施例，其一或多個示範例在圖示中繪出。所提出各示範例是要解釋該等具體實施例，並非要做為本案的限制。事實上，熟習此項技術者應能看出該等具體實施例可有各種修改及變異而不會偏離本案的範疇及精神。舉例來說，繪出或描述為一具體實施例之某部分的特徵，可用於其他具體實施例以產出又更進一步的具體實施例。因此，本案的觀點是要涵括此等修改及變異。
更明確地說，本案的示例觀點係關於一導電表面/射頻遮罩(RF遮罩)放置於一電漿處理室的線圈上方距離該線圈若干距離，將該線圈與射頻籠內的其他元件(例如，電容器等等)分開。該線圈可以是天線，其不僅與電漿「通訊」，還和靠近該線圈的任何其他東西通訊。放置該遮罩並將線圈與射頻籠內的所有其他元件分開，可切斷線圈與那些元件之間所有不想要的「通訊」，並以對該遮罩的一單獨「通訊」取代那些通訊。某些實施例中，此遮罩的接地可有助益，因為它可移除雜散電容及/或線圈與/或電漿與該射頻籠內其他元件可能會有的其他耦合。
若遮罩係以如此方法放置以致該線圈相較於對電漿的強耦合僅稍微耦合(例如，感應式地)至該遮罩，那麼遮罩從線圈取得的電力會很小且遮罩對處理程序的作用會很小。控制線圈不同部位與遮罩的距離會產生小的不對稱，干擾線圈與電漿之間的耦合，並干擾加工程序，後著係依靠於此耦合。
本案的示例觀點是針對用於在電漿處理室中控制方位角均勻性的裝置、系統及方法。如本文所指示，導電表面與線圈不同方向角部分之間的距離之調整，可提供一有效率的控制參數用於控制方位角加工均 勻性。舉例來說，一具體實施例中，導電表面可包括一環狀遮罩。在一特定方位角區域把遮罩朝向線圈彎曲或傾斜，可減低在該方位角區域的線圈對電漿之電力傳送。在一特定方位角區域把遮罩遠離線圈彎曲或傾斜，可減低線圈對電漿耦合，並因而改善該方位角區域的線圈對電漿的電力傳送。
由於耦合至遮罩的電力很小，由於此動作對電漿加工的修正也會很小。譬如說，並不受限於特定操作理論，若遮罩的一面較靠近或較遠離該線圈，會影響線圈中每處的電流。換句話說，對線圈中的電流並沒有方位角作用。然而，遮罩中由線圈誘發的電流在距電漿不同距離處流動，並對電漿中的場造成不同影響。此效應是次級的。因此，它在電漿中產生的此次級效應也很小，就使它適用於控制。不彎曲或傾斜該遮罩會生成從線圈至電漿之電力傳送一很小但一致的減少。因此，此動作的結果可被預測、單調且小，因而這類方位角加工控制可滿足此等需求。
若設計還是元件製造或者工具組裝皆沒產生系統性方位角不均勻性，反而是最終不均勻性係由數個隨機因素造成且難以預測，這個用於控制方位角均勻性程序會特別有效。在這些情況下，每個處理室可能需要個別修正，且所需修正可能很小。
依據本案之示例具體實施例控制方位角均勻性，可減低加工造成半導體晶圓或其他基板的方位角不均勻性，例如像是由約1.5%至小於約0.5%，並使用簡單程序很快地由一噴灑頭至另一噴灑頭。本文中所用，若「約(about)」這個詞是和一數值合併使用，指的是所稱數量的大概35%以內。某些實施例中，本案示例觀點可被用來減低方位角不均勻性從約1.5%至約0.2-0.5%，並使用簡單程序很快地匹配處理頭及處理室。有些程序會導 致處理頭具有相同方位角均勻性。
此外，依據本案示例觀點減低方位角不均勻性的程序會相對地直接。首先，在處理半導體晶圓並達成一期望徑向輪廓之後，該方位角輪廓可被分析以識別最大值及最小值。許多情況下最大值及最小值可在靠近電漿處理輪廓的邊緣處被識別，在那最大值及最小值比較突出。此時射頻遮罩相對於線圈的距離可被調整以改變該加工的方位角輪廓。舉例來說，在ICP電力對電漿需要被增加處的方位角位置，一遮罩緣可被抬升遠離一線圈。在ICP電力至電漿需要被減低之方位角位置處，一遮罩邊緣可被移下較靠近該線圈。只需一或兩次迭代就可以達成一期望均勻性/輪廓。
調整一射頻遮罩之一邊緣相對於一線圈的距離，可在解決隨機及系統性方位角兩種不均勻性時均提供彈性。用於調整導電表面相對於一線圈距離以解決方位角不均勻性的其他方法而不偏離本案的範疇。譬如說，某些具體實施例中，僅靠近該線圈一選取方位角部位放置的部分遮罩可被用來解決更為系統性的方位角不均勻性。某些具體實施例中，若一電漿源有複數個線圈，那麼複數個遮罩可相對於該等複數個遮罩放置，以解決方位角不均勻性。某些具體實施例中，並不往下彎折，遮罩可包括附著至該遮罩的一可撓曲區段(例如，一纜線)。該可撓曲區段可鬆弛往下朝向該線圈造成一效果類似於往下彎折該遮罩。
現在將參照圖示，詳加討論本案的示例具體實施例。第一圖繪出依據本案之示例具體實施例一示例電漿處理裝置(100)的觀點。第一圖繪出電漿處理裝置(100)的剖面圖。電漿處理裝置(100)可包括一電漿處理室(102)、一射頻籠(104)、一介電質窗口(106)、一感應式元件(108)，以及一導 電表面或遮罩(110)。
處理室(102)可定義一內部空間(112)。一支架或基板托架(114)可被用來支撐一基板(116)，例如像是一半導體晶圓，在該內部空間(112)當中。某些實施例中，饋入氣體可經由一牆上的一或多個進氣孔(118)被引入該處理室(102)。進氣孔(118)可經由管線，舉例來說，例如像是一或多個進氣導管(120)接收處理氣體。第一圖中所示進氣孔(118)及(或)進氣導管(120)的位置及定向並不是要設限。電漿處理裝置(100)可經組態以在其他位置及定向(例如，介電質窗口(106))包括進氣孔(118)及(或)進氣導管(120)並仍然適當提供饋入氣體至電漿處理裝置(100)。舉例來說，某些實施例中，饋入氣體可經由在介電質窗口中或貫穿一噴灑頭的進氣孔提供。
各個進氣導管(120)及(或)饋氣孔(118)可經組態以容許一預先選定流速的饋入氣體進到內部空間(112)。這些流速可依據所需處理參數調整。例如，由不同饋入氣體導管進入內部空間(112)之饋入氣體的不同流速控制，可用於有效率且分別微調電漿處理期間在處理氣體內所生成帶電及中性物種的空間分布。
射頻籠(104)可被放置在電漿處理室(102)上方。射頻籠(104)可由導電材料或由此材料的一網格形成，並可被接地以減少進入周圍環境的電磁干擾輻射，並遮蔽其內部(及/或包圍於其內的元件)不受外部電磁輻射影響。舉例來說，射頻籠(104)可經組態以包圍感應式元件(108)，以及導電表面(110)。導電表面(110)以及導電元件(108)放入射頻籠(104)可減少感應元件(108)與放在射頻籠(104)內導電表面(110)上方其他元件的不想要的干擾，因而當該感應元件(108)被供能時進一步促進感應元件(108)與導電 表面(110)之間的感應耦合。
某些實施例中，介電質窗口(106)可分開電漿處理室(102)與射頻籠(104)。譬如說，介電質窗口(106)可被放置在基板托架(114)之上。介電質窗口(106)可以是靠近該感應式元件(108)放置的一窗口，從感應式元件(108)而來的磁通線有顯著部分透過它進入及/或從電漿處理室(102)返回。介電質窗口(106)可包括例如像是石英、陶瓷等等的材料。可想而知，介電質窗口(106)可採各種不同方式配置。舉例來說，如第一圖所示，介電質窗口(106)可橫跨一處理室的整個上部表面並藉由機械性附著支撐。
感應式元件(108)可被放置在該介電質窗口(106)之上。譬如說，感應式元件(108)可包括一電漿生成線圈(及/或一天線元件)當供以射頻電力時，在電漿處理裝置(100)的內部空間(120)內的該處理氣體中誘發一電漿。譬如說，一射頻產生器(121)可經組態以經由一匹配網路(122)提供電磁能量至該感應式元件(108)。該感應式元件(108)(例如，電漿生成線圈)可操作以至於當它被供能時在該電漿處理室(102)內產生一感應耦合電漿(124)。
導電表面(110)可被放置在射頻籠(104)之內靠近至少一部分的感應式元件(108)。舉例來說，導電表面(110)可以是一射頻遮罩。某些實施例中，至少一部分該導電表面(110)的一周緣可被留滯在位於該射頻籠(104)一側壁(128)上的一或多個凹槽(126)中。此外，及/或另外，至少一部分該導電表面(110)的周緣可藉由位於該射頻籠(104)一側壁上的一或多個栓(130)而被留滯。
該導電表面(110)可經組態以將該感應式元件(例如，線圈) 與射頻籠(104)內的其他元件(例如，電容器，等等)分開。舉例來說，感應式元件(108)可發揮如一天線的作用，不僅與電漿(124)，還與靠近該感應式元件(108)的其他組件電磁式耦合(例如，「通訊」)。導電表面(110)可經組態以減低感應式元件(108)與那些其他元件之間的不想要的電磁耦合，並以導電表面(110)與感應式元件(108)之間的電磁耦合取代此耦合。如前文指示，某些實施例中，導電表面(110)可被接地以減低該感應式元件(108)可能會與射頻籠(104)內其他組件有的電容式耦合。此外，相較於對該電漿(124)的一較強耦合，導電表面(110)可採如此方法安排以致感應式元件(108)僅係稍微耦合(例如，感應地)至該導電表面(110)。導電表面(110)從該感應式元件(108)取得的電力可相對地小，且該導電表面(110)對電漿處理的一般作用也會小。
導電表面(110)可被配置為各種形狀及/或尺寸。第二圖繪出依據本案之示例具體實施例一示例導電表面(110)的若干觀點。某些實施例中，導電表面(110)可具有導電遮罩(200)。如圖中所示，導電遮罩(200)可包括一環狀遮罩部分(201)並可被接地。導電遮罩(200)可包括一中央部分(202)(例如，屬於該環狀遮罩部分(201))其可經組態用以相對於至少一部分感應式元件(108)(例如，電漿生成線圈)以及一周緣(206)固定。如下文進一步描述，某些實施例中導電遮罩(200)可包括一可撓曲區段(208)被納入成為該環狀遮罩(201)的一部分及(或)附著至其上。如此一來，此外及(或)除了移動導電表面(110)的周緣(206)之外，可撓曲區段(208)可朝向感應式元件(108)滑下，因而造成一效果類似於彎折導電表面(110)，如本文所描述。
至少一部分的導電遮罩(200)相對於該感應式元件(108)(例 如，電漿生成線圈)為可動式。舉例來說，至少一部分的導電遮罩(200)可被附加至一調整機構(210)(例如，桿與凹槽、伸縮式機構)。調整機構(210)可經組態用以相對於該感應式元件(108)傾斜並(或)彎曲至少一部分的導電遮罩(200)。
舉例來說，環狀遮罩(201)至少一部分的周緣(206)可移動朝向並(或)遠離感應式元件(108)。調整機構(210)可經組態用以造成至少周緣(206)的部分可移動朝向及(或)遠離該感應式元件(108)。調整機構(210)可經組態用以藉由一控制器(未顯示)控制。控制器可經組態用以依據從一使用者及/或自動，至少部分，依據處理及/或導電表面與感應式元件(108)之間感應式耦合的特性，調整該調整機構(210)(以及至少一部分導電表面(108)的位置)。
導電遮罩(200)的形狀並不是要設限。導電表面(110)可包括與第二圖所示者不同的形狀(例如，方形、矩形、三角形、多邊形)。此外，導電表面(110)可包括不規則形狀。舉例來說，第三圖繪出依據本案之示例具體實施例一示例導電表面(300)的觀點。導電表面(300)可包括一部分環狀遮罩(301)。某些實施例中，部分環狀遮罩(301)可被接地並/或可包括一或多個導線(304)可經組態用以關閉該部分環狀遮罩(301)的環線，以便在該部分環狀遮罩(301)當中造成一電流。某些實施例中，導電表面(300)可被放置靠近僅該感應式元件(108)(例如，電漿生成線圈)的一選取方位角部分。如此一來，僅靠近該線圈一選取方位角部分放置的部分遮罩可被用來解決更為系統性的方位角不均勻性。
回顧第一圖，導電表面(110)(例如，其可包括導電遮罩 (200)、(300)等等)可被放置得以致於當感應式元件(108)被供能時在導電表面(110)與感應式元件(108)之間生成一方位角上可變感應式耦合。導電表面(110)與感應式元件(108)(例如，電漿生成線圈)之間的方位角上可變感應式耦合可操作以對該感應式元件(108)與該感應耦合電漿(124)之間的應應式耦合生成一不對稱擾動。
譬如說，藉由傾斜、彎折、移動，等等，控制感應式元件(108)與導電表面(110)之間不同方位角部分的距離，導電表面(110)可對感應式元件(108)與電漿(124)之間的耦合產生小的不對稱擾動(以及對依賴該耦合的電漿處理的擾動)。舉例來說，至少導電表面(110)的一第一方位角部分可被彎折、傾斜、移動，等等(例如，藉由調整機構(210))相對於該導電表面(110)的一第二方位角部分(134)更靠近感應式元件(108)。該導電表面(110)的第一方位角部分(132)可放置於距感應式元件(108)(例如，電漿生成線圈)一第一距離(136)，且導電表面(110)的第二方位角部分(134)可放置於距感應式元件(108)一第二距離(138)。第二距離(138)可與第一距離(136)不同。
不同導電表面(110)方位角部分與感應式元件(108)不同方位角部分之間的第一及第二距離(136,138)，可提供一有效控制參數用於方位角處理均勻性的控制。舉例來說，一特定方位角區域中(例如，第一方位角部分(132))彎折或傾斜該導電表面(110)朝向感應式元件(108)，可減少那方位角區域內感應式元件對電漿的電力傳送。一特定方位角區域中(例如，第二方位角部分(134))彎折或傾斜該導電表面(110)遠離感應式元件(108)，可減少那方位角區域內感應式元件對導電表面的耦合，並因此改善感應式元件對電漿的電力傳送。
由於耦合至導電表面(110)的電力會很小，由於此動作對電漿加工的修正也會小。舉例來說，若導電表面(110)的第一及(或)第二方位角部分(132,134)變得更接近或更遠離感應式元件(108)，它會影響該感應式元件(108)其他地方的電流。某些實施例中，它可能對感應式元件(108)內的電流沒有方位角影響。然而，導電表面(110)當中由感應式元件(108)誘發的電流可在距電漿(124)不同距離的位置流動，並可在電漿(124)中有不同影響。因此，電漿(124)中生成的影響也會小，使其適用於控制。不彎折或傾斜該導電表面(110)會生成從感應式元件(108)至電漿(124)之電力傳送一很小但一致的減少。
某些實施例中，電漿處理裝置可包括一或多個導線其可經組態用以生成一效應類似於調整該導電表面(110)。第四圖繪出一示例電漿處理裝置(400)的觀點，其包括具有一或多個導線(408)的導電表面(110)。導線(408)可被連結至導電表面(110)。至少一部分的導線(408)可以是調整式(例如，藉由未顯示的一調整機構)以增加及(或)減少導線(408)與感應式元件(108)(例如，電漿生成線圈)之間的距離(402)。如此一來，此外及(或)除了移動導電表面(110)的周緣(206)之外，導線(408)可朝向感應式元件(108)滑下，因而造成一效果類似於彎折導電表面(110)，如前文所描述。
第五圖繪出的是配合依據本案示例實施例之圓柱狀電漿處理室(500)及圓柱狀電漿供能線圈(518)的示例導電元件放置及操作的觀點。如圖中所繪，此剖面圖中，電漿處理裝置(500)可包括一電漿室(504)。一感應式電漿可在電漿室(504)(即，電漿生成區)中生成。
電漿室(504)可包括一介電質窗口(512)。介電質窗口(512)可 由任何介電材料形成，例如像是石英、陶瓷，等等。一感應式元件(518)(例如，電漿生成線圈)可緊鄰該介電質窗口(512)放置。該感應式元件(518)可經由一適當匹配網路(未顯示)被耦合至一射頻能量產生器。反應氣體及載送氣體可由一氣體供應(未顯示)提供至該處理室內部(516)。當感應式元件(518)係以從該射頻能量產生器而來的射頻能量供能的時候，可在該電漿室(504)內引發一感應式的電漿。某些具體實施例中，該電漿反應器(500)可包括一法拉第遮罩(524)其可經組態用以減少該感應式元件(518)對該電漿的電容式耦合。電漿室(504)可包括一導電表面(526)靠近至少一部分的感應式元件(518)放置。該導電表面(526)以及該感應式元件(518)被放置在一射頻籠(538)當中。射頻籠(538)可經組態用以減少進入周圍環境的電磁干擾輻射。
導電表面(526)可經組態用以提供一類似如前文關於第一圖之導電表面(110)所描述的效應。譬如說，某些實施例中，導電表面(526)可圍繞該感應式元件(518)包裹。藉由控制感應式元件(518)與導電表面(526)的不同方位角部分之間的距離，對感應式元件(518)與電漿之間的耦合(以及對依靠該耦合之電漿處理程序)的小不對稱、干擾可被生成。舉例來說，至少導電表面(518)的一第一方位角部分(528)可被彎折、傾斜、移動，等等(例如，藉由調整機構(530))相對於該導電表面(526)的一第二方位角部分(532)更靠近感應式元件(518)。該感應式元件(518)的第一方位角部分(528)可距感應式元件(518)(例如，電漿生成線圈)的一第一距離(534)放置，且導電表面(518)的第二方位角部分(532)可距感應式元件(518)一第二距離(536)放置。第二距離(536)可與第一距離(534)不同。
第六圖顯示的是依據本案一示例具體實施例的一電漿處理 裝置(600)。該電漿處理裝置(600)可包括一電漿處理室(602)定義一內部空間(604)。一支架或基板托架(606)可被用來在該內部空間(604)當中支撐一基板(608)。一介電質窗口(610)可被放置在基板托架(606)之上。介電質窗口(610)可包括一相對平坦的中央部分(612)以及一有角度的周邊部分(614)。該介電質窗口(610)可在該中央部分(612)包括一空間供一噴灑頭(616)將處理氣體饋入該內部空間(604)。
電漿處理裝置(600)可包括複數個感應式元件，例如像是複數個電漿生成線圈。譬如說，電漿處理裝置(600)可包括一第一感應式元件(618)以及一第二感應式元件(620)，用於在該內部空間(604)中生成一感應式電漿(可操作以侷限一處理氣體)。該等感應式元件(618)、(620)可包括一電漿生成線圈及(或)天線元件，當供以射頻電力時，在電漿處理裝置(600)的內部空間(604)內的該處理氣體中誘發一電漿。譬如說，一第一射頻產生器(未顯示)可經組態以經由一匹配網路提供電磁能量至該第一感應式元件(618)。一第二射頻產生器(未顯示)可經組態以經由一匹配網路提供電磁能量至該第二感應式元件(620)。該第一感應式元件(610)及(或)第二感應式元件(620)可操作以在當用射頻能量供能時在該電漿處理室(602)當中生成一感應耦合電漿。
某些實施例中，該電漿處理裝置(600)可進一步包括一法拉第遮罩(624)放置於該感應式元件(618)與該介電質窗口(612)之間。法拉第遮罩(624)可以是一開縫金屬遮罩，減少第一感應式元件(618)與內部空間(604)之間的電容式耦合。
電漿處理裝置(600)可包括一射頻籠(626)放置於該電漿處理 室(602)之上。射頻籠(626)可由導電金屬或由一此類金屬的網格形成。射頻籠(626)可經組態用以減少進入周圍環境的電磁干擾輻射。
電漿處理裝置(600)可包括複數個導電表面。導電表面(110)可被放置在射頻籠(626)之內靠近至少一部分的感應式元件(618)。各導電表面可與該等複數個感應式元件(618,620)的至少其中一個關連。此外，及(或)另外，各導電表面可被放置以至於當該感應式元件被供能時在導電表面與其關連感應式元件之間生成一方位角上可變感應式耦合。
舉例來說，電漿處理裝置可包括一第一導電表面(628)以及一第二導電表面(630)。第一導電表面(628)可與第一感應式元件(618)關連。至少一部分的第一導電表面(628)可相關於第一感應式元件(618)以致於當第一感應式元件(618)是以射頻能量供能時在第一導電表面(628)與第一感應式元件(618)之間生成一第一方位角可變感應式耦合。第二導電表面(630)可與第二感應式元件(620)關連。至少一部分的第二導電表面(630)可移動地關連至第二感應式元件(620)以致於當第二感應式元件(620)是以射頻能量供能時在第二導電表面(630)與第二感應式元件(620)之間生成一第二方位角可變感應式耦合。如此一來，第一及第二導電表面(628,630)可經組態用以生成如上述第一圖中關於導電表面(110)所描述的一類似效應。
某些實施例中，一導電表面可與一或多個感應式元件關連。舉例來說，第七圖繪出依據本案之示例具體實施例一示例電漿處理裝置的(700)觀點。如圖中所繪出，電漿處理裝置(700)可包括一第一感應式元件(702)以及一第二感應式元件(704)。一導電表面(706)(例如，一環狀遮罩)可靠近至少一部分的第一感應式元件(702)放置。至少一部分的導電表面 (706)可相對於第一感應式元件(702)移動(例如，藉由調整機構(708))。如此一來，當第一感應式元件(702)是以射頻能量供能的時候，可在導電表面(706)與第一感應式元件(702)之間製造一或多個方位角可變感應式耦合。此程序係與前文參照第一圖的描述類似。
第八圖繪出依據本案之示例具體實施例的一電漿處理裝置中用於調整方位角處理均勻性的一示例方法(800)。第八圖可藉由一電漿處理裝置及(或)操控元件和與其相關的計算裝置實現。雖然以下所描述的方法(800)係以電漿處理裝置(100)實現，方法(800)可藉由本文所描述電漿處理裝置(100,400,500,600,700)其中任何一個加以實現。此外，第八圖繪出以一特殊順序實施的步驟是為了圖解及討論的目的。本技術領中具一般能力者，使用本文所提供的揭示，應能理解本文所揭示任何方法的步驟可採各種方式被修飾、改編、擴張、重排並/或省略而不會偏離本案的範疇。
步驟(802)，該方法(800)可包括在使用一電漿蝕刻製程的一電漿處理裝置(100)中處理一半導體基板(例如，晶圓)。舉例來說，該電漿處理裝置(100)可包括一電漿處理室(102)、一射頻籠(104)置於該電漿處理室(104)之上、分隔該電漿處理室(102)與該射頻籠(104)的一介電質窗口(106)、以及一感應式元件(180)(例如，電漿生成線圈)放置於該介電質窗口(106)之上。當被供能的時候，感應式元件(108)可藉由與電漿處理裝置(100)的一處理氣體(例如，在內部空間(120)之中)的相互作用而包括一電漿。
步驟(804)，方法(800)可包括分析與一電漿蝕刻程序關連之方位角輪廓關連的資料。舉例來說，第九圖繪出依據本案之示例具體實施例一示例方位角輪廓(900)在某些半徑處的觀點。方位角輪廓(900)可以做為 一或多個處理特性(例如，蝕刻率)的指示，相對於一電漿蝕刻處理在某些固定半徑的方位角。方位角輪廓可包括一或多個最小值及(或)最大值。最大值及(或)最小值可在靠近電漿處理輪廓的邊緣處被認出，在那最大值及(或)最小值比較突出。舉例來說，如第九圖所示，方位角輪廓(900)可包括第一方位角θ 1與一第二方位角θ 2之間的一極大值(902)。方位角輪廓(900)可經分析(手動及(或)藉由一計算系統)以識別，舉例來說，一最小值及(或)一最大值，例如像是第一方位角θ 1與第二方位角θ 2之間的極大值(902)。
步驟(806)，方法(800)可包括判定滿足所期望方位角輪廓的條件。譬如說，一使用者及(或)與該電漿處理裝置關連的一或多個計算裝置可判定期望的方位角輪廓條件是否已被滿足，此係至少部分依據與該方位角輪廓關連的數據。若條件並未滿足，導電表面可在步驟(808)調整，如後文詳述。若條件被滿足，在步驟(810)該方法(800)可完成。若條件未被滿足，在步驟(810)該方法(800)可重覆。如此一來，該程序可在一或多次迭代當中實施以達成一期望的均勻性/輪廓。
步驟(808)，方法(800)可包括調整一導電表面。譬如說，方法(800)可包括調整放置於射頻籠(104)之中的導電表面(100)靠近，至少一部分，感應式元件(例如，電漿生成線圈)以在該導電表面(110)與感應式元件(108)之間產生一方位角上可變感應式耦合。導電表面(110)可依據，至少部分，與電漿蝕刻程序關連數據中所識別的一或多個最小值或最大值而被調整。
譬如說，導電表面(110)相對於感應式元件(108)的距離可經 調整以改變處理的方位角輪廓。譬如說，在給電漿之ICP電力需要被減少的方位角θ 1與θ 2之間的方位角位置，導電表面(110)的一周緣可被移動更接近感應式元件(108)。此外，及(或)另外，在給電漿之ICP電力需要被增加的方位角θ 1與θ 2以外的方位角位置，導電表面(110)的一周緣可被抬起(移離)感應式元件(108)。
舉例來說，導電表面(110)可依據，至少部分，方位角輪廓(900)當中所識別出的極大值(902)而被調整。調整導電表面(110)可包括移動導電表面(110)的一周緣(例如，導電表面(200)的周緣(206))第一方位角部位(132)相對於該導電表面(110)周緣的第二方位角部位(134)更靠近該感應式元件(108)(例如，電漿生成線圈)。導電表面(110)一周緣的第一方位角部位(132)可相對於該導電表面(110)周緣的第二方位角部位(134)被移動得更遠離該感應式元件(108)。此調整可引發一效應，如前文參照第一圖所描述。
某些實施例中，該導電表面的一或多個可撓曲區段及(或)導線可依據，至少部分地，與電漿蝕刻程序關連數據中所識別出的一或多個極小值或極大值。舉例來說，為解決方位角輪廓(900)中所識別出的極大值(902)，至少一部分導線(408)(以及/或可撓曲區段(208))可被調整(例如，藉由一調整機構)以增加且/或減少導線(480)(以及/或可撓曲區段(208))與該感應式元件(108)之間的距離(402)。如此一來，此外且(或)除了移動該導電表面(110)的周緣之外，導線(408)(以及/或可撓曲區段(208))可相對於感應式元件(108)移動，因而造成一類似效果。某些實施例中，步驟(802)至(806)可反覆嘗試以達成一預期的均勻性以及(或)方位角輪廓。
雖然本技術主題是相對於其特定示例具體實施例詳細描 述，可想而知熟習此項技術者一旦了解前文的解說，可輕易領會這些具體實施例的替換型、變化型以及同等物。因此，本案的範疇係舉例而非設限，且主題揭示並不排除帶有對於本技術主題的此等修改、變異型及/或增添，正如本技術領域內具一般能力者應可輕易看出。

Claims (19)

  1. 一種電漿處理裝置，其包含：一電漿處理室；一置於該電漿處理室之上的射頻籠(RF籠)；一將該電漿處理室與該射頻籠分開的介電質窗口；一置於該介電質窗口之上的電漿生成線圈，當被致能時，該電漿生成線圈可操作於該電漿處理室中生成一感應式耦合電漿；以及一導電表面，其置於該射頻籠中靠近至少一部分的該電漿生成線圈；其中該導電表面係接地；其中該導電表面為一射頻遮罩(RF遮罩)，用以降低該電漿生成線圈與位於該射頻籠中至少一其他元件間的通訊，該導電表面如此放置以至於當該電漿生成線圈被致能時，在該導電表面與該電漿生成線圈間生成一方位角可變感應式耦合。
  2. 如申請專利範圍第1項的電漿處理裝置，其中該導電表面與該電漿生成線圈間的該方位角可變感應式耦合可操作而對該電漿生成線圈與該感應式耦合電漿間的一感應式耦合生成一不對稱擾動。
  3. 如申請專利範圍第1項的電漿處理裝置，其中該導電表面的一第一方位角部分係置於與該電漿生成線圈相距的一第一距離，且一第二方位角部分係置於與該電漿生成線圈相距的一第二距離，該第二距離係不同於該第一距離。
  4. 如申請專利範圍第1項的電漿處理裝置，其中該導電表面的至少一部分係可相對於該電漿生成線圈移動。
  5. 如申請專例範圍第1項的電漿處理裝置，其中該導電表面包含一環狀遮罩。
  6. 如申請專利範圍第5項的電漿處理裝置，其中該環狀遮罩的至少一第一方位角部分係相對於該環狀遮罩的一第二方位角部分彎折接近該電漿生成線圈。
  7. 如申請專利範圍第5項的電漿處理裝置，其中該環狀遮罩的中央部分係相對於該電漿生成線圈固定。
  8. 如申請專利範圍第7項的電漿處理裝置，其中該環狀遮罩的一周緣係至少一部分可朝向及遠離該電漿生成線圈移動。
  9. 如申請專利範圍第8項的電漿處理裝置，其中該周緣的至少一部分是由置於該射頻籠之一側壁中的一或多個栓留滯。
  10. 如申請專利範圍第1項的電漿處理裝置，其中該導電表面包含一部分環狀遮罩，該部分環狀遮罩經放置靠近該電漿生成線圈的僅一選取方位角部位。
  11. 如申請專利範圍第1項的電漿處理裝置，其中該裝置包含複數個電漿生成線圈。
  12. 如申請專利範圍第11項的電漿處理裝置，其中該裝置包含複數個導電表面，各導電表面與該等複數個電漿生成線圈的至少一者關連，各導電表面如此放置以至於當該電漿生成線圈被致能時在該導電表面與其關連的電漿生成線圈間生成一方位角上可變感應式耦合。
  13. 如申請專利範圍第1項的電漿處理裝置，其進一步包含一連接至該導電表面的導線，該導線的至少一部分係可調整以增加或減少該導線與該電漿生成線間的距離。
  14. 一種用於在一電漿處理裝置中調整方位角處理均勻性的方法，該方法包含：在一電漿處理裝置中使用一電漿蝕刻程序處理一半導體基板，該電漿處理裝置包含一電漿處理室、一置於該電漿處理室之上的射頻籠、一分隔該電漿處理室與該射頻籠的介電質窗口、以及一置於該介電質窗口之上的電漿生成線圈；分析與該電漿蝕刻程序關連的一方位角輪廓有關的數據；並且調整置於該RF籠內靠近該電漿生成線圈之至少一部分的一導電表面，以在該導電表面與該電漿生成線圈間生成一方位角上可變感應式耦合。
  15. 如申請專利範圍第14項的方法，其中該導電表面至少部分係基於與電漿蝕刻程序有關的數據中所識別的一或多個最小值或最大值而被調整。
  16. 如申請專利範圍第14項的方法，其中調整一導電表面包含移動一環狀遮罩一周緣的一第一方位角部分，相對於該環狀遮罩周緣的一第二方位角部分更靠近該電漿生成線圈。
  17. 如申請專利範圍第14項的方法，其中調整一導電表面包含移動一環狀遮罩一周緣的一第一方位角部分，相對於該環狀遮罩周緣的一第二方位角部分更遠離該電漿生成線圈。
  18. 一種電漿處理裝置，其包含：一電漿處理室，其具有一內部空間可操作以定義一處理氣體；一射頻籠，其放置於該電漿處理室之上；一介電質窗口；一或多個感應式元件可操作而當以射頻能量(RF能量)致能時在該電漿處理室中生成一感應耦合電漿；以及一或多個導電表面放置於該射頻籠之中靠近該等一或多個感應式元件的至少一部分，該等一或多個導電表面的至少一部分係相對於該等一或多個導電元件移動，以致於當該等一或多個感應式元件被以射頻能量致能時在該等一或多個導電表面與該等一或多個感應式元件之間生成一或多個方位角上可變感應式耦合；其中該一或多個導電表面的至少其中之一係接地；其中該一或多個導電表面的至少其中之一為射頻遮罩，其係配置用以降低該電漿生成線圈與位於該射頻籠中至少一其他元件間的通訊。
  19. 如申請專利範圍第18項的電漿處理裝置，其中該等一或多個感應式元件包含一第一感應式元件以及一第二感應式元件，且其中該等一或多個導電表面包含一第一導電表面以及一第二導電表面，該第一導電表面的至少一部分相對於該第一感應式元件係可移動，以致於當該第一感應式元件是以射頻能量致能時在該第一導電表面與該第一感應式元件之間生成一第一方位角可變感應式耦合；且該第二導電表面的至少一部分相對於該第二感應式元件係可移動，以致於當該第二感應式元件是以射頻能量致能時在該第二導電表面與該第二感應式元件之間生成一第二方位角可變感應式耦合。
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