TWI679676B - 處理微電子工件的系統與方法 - Google Patents

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傑生 馬里昂
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吉田祐介
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榎本隆
Takashi Enomoto
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Abstract

揭露關於用以減少表面粒子並進而減少電漿處理期間所引入之缺陷的電漿放電點燃之系統與方法。將一微電子工件安置在一處理腔室內的一支架上，該處理腔室包含用以將RF功率耦合至該處理腔室之頂部的一第一射頻(RF，radio frequency)電源、用以將RF功率耦合至該支架的一第二RF電源、以及一直流(DC，direct current)電源。起初，使電漿處理用的一處理氣體流入該處理腔室。藉由啟動該第二RF電源而將RF功率施加至該支架，以點燃該處理氣體而形成電漿。接著，藉由以該DC電源將正電壓施加至該支架，以將該微電子工件箝制於該支架，以及啟動該第一RF電源，以維持該處理腔室內的電漿。

Description

處理微電子工件的系統與方法
相關申請案之交互參照
本申請案係主張下列共同申請中之臨時申請案的優先權：美國臨時專利申請案第62/424,791號，申請於2016年11月21日，以及發明名稱為『METHOD OF PLASMA DISCHARGE IGNITION TO REDUCE SURFACE PARTICLES』，其整體內容乃藉由參考文獻方式合併於此。
本揭露內容係與電漿處理有關，尤其係與用於半導體加工的電漿處理系統有關。
例如半導體晶圓之微電子工件(microelectronic workpiece)的電漿處理係有利於蝕刻材料、沉積膜、以及調節表面。一般係將微電子工件安置在真空腔室內，然後使用各種電源之其中一者來激發或點燃處理氣體以產生電漿。之後將電漿用於既定的處理(例如沉積、移除、蝕刻等等)，然後微電子工件可繼續進行額外的加工步驟。
伴隨操作電漿系統的一種挑戰為粒子污染。在積體電路(IC，integrated circuit)的大規模製造中，此種粒子污染可能會引起關於良率損失的問 題。由於此種良率損失，所以在IC製造工業中存在著確保電漿蝕刻器與其他電漿處理系統不貢獻粒子的大量需求，這些粒子可能會在電漿蝕刻處理或其他電漿處理期間對微電子工件的表面造成粒子缺陷。
揭露關於用以減少表面粒子並進而減少微電子工件之電漿處理期間所引入之缺陷的電漿放電點燃之系統與相關方法。可實現種種的特徵與變化。
在此所述的技術係使用降低所處理之既定微電子工件(例如晶圓)上之表面粒子污染的放電點燃順序。對許多電漿處理系統而言，此種技術的實施例不需要硬體的修改。針對所製造之積體電路(IC)的改善良率，技術可減少晶圓表面粒子。實施例係與各種電源的系統一起運作，這些系統包含使用微波表面波技術來產生電漿的系統。在此所述的程序提供電源的彈性並且可與各式各樣的電源一起被使用。
作為一實施例，揭露一種處理微電子工件的方法，包含：安置步驟，將一微電子工件安置在一處理腔室內的一支架上，於此處，該處理腔室包含用以將RF功率耦合至該處理腔室的一第一射頻(RF，radio frequency)電源、用以將RF功率耦合至該支架的一第二RF電源、以及用以將一正電壓耦合至該支架的一直流(DC，direct current)電源。該方法更包含：流動步驟，使電漿處理用的一處理氣體流入該處理腔室；以及點燃步驟，藉由啟動該第二RF電源，使足夠的RF功率耦合至該支架，以點燃該處理氣體而形成電漿，以進行電漿點燃。在點燃該處理氣體以形成電漿之後，該方法更包含：箝制步驟，藉由以該DC電源 將該正電壓施加至該支架，以將該微電子工件箝制於該支架；以及啟動步驟，啟動該第一RF電源，使足夠的RF功率耦合至該處理腔室，以維持該電漿。
在額外的實施例中，在該啟動步驟之前執行該箝制步驟。在其他實施例中，在該箝制步驟之前執行該啟動步驟。
在額外的實施例中，該第一RF電源係位於該處理腔室的頂部，以及該第二RF電源係位於該處理腔室的底部。在另外的實施例中，該第二RF電源比該第一RF電源提供更低的RF功率至該處理腔室。在又另外的實施例中，該點燃步驟包含從該第二RF電源將RF功率施加至該支架用的一底座。
在額外的實施例中，按照階梯式電壓變化或斜線上升電壓之其中至少一種方式，將該正電壓施加至該支架。在另外的實施例中，該方法更包含使用該電漿來執行下列其中至少一者：從該微電子工件的表面蝕刻材料、或將材料沉積在該微電子工件的表面上。
在額外的實施例中，該支架包含一靜電夾頭。在另外的實施例中，該微電子工件為一半導體晶圓。
作為一實施例，揭露一種處理微電子工件的系統，包含：一處理腔室；一支架，用於一微電子工件，於此處，該支架係安置在該處理腔室內；一第一射頻(RF)電源，用以將足以維持電漿的RF功率施加至該處理腔室；一第二RF電源，用以將足以在該處理腔室內點燃一處理氣體而形成電漿的RF功率耦合至該支架；一直流(DC)電源，用以將一正電壓施加至該支架，以利用靜電方式將該微電子工件吸引至該支架；以及一控制器，設成藉由以該第二RF電源來施加RF功率，以點燃該處理氣體。在點燃該處理氣體之後，該控制器進一步設 成藉由以該DC電源來施加該正電壓，以箝制該微電子工件，並且設成啟動該第一RF電源而將足夠的RF功率耦合至該處理腔室，以維持該電漿。
在額外的實施例中，該控制器設成在啟動該第一RF電源之前，箝制該微電子工件。在其他實施例中，該控制器設成在箝制該微電子工件之前，啟動該第一RF電源。
在額外的實施例中，該第一RF電源係位於該處理腔室的頂部，以及該第二RF電源係位於該處理腔室的底部。在另外的實施例中，該第二RF電源係設置成比該第一RF電源提供更低的RF功率至該處理腔室。在又另外的實施例中，該系統更包含耦合至該支架的一底座，以及該第二RF電源用以將RF功率施加至該底座。
在額外的實施例中，該DC電源係設置成按照階梯式電壓變化或斜線上升電壓之其中至少一種方式來施加該正電壓。在另外的實施例中，該電漿用以執行下列其中至少一者：從該微電子工件的表面蝕刻材料、或將材料沉積在該微電子工件的表面上。
在額外的實施例中，該支架包含一靜電夾頭。在另外的實施例中，該微電子工件為一半導體晶圓。
當然，已為了清楚之目的而呈現如在此所述之不同步驟的說明順序。一般而言，可以任何適當的順序來執行這些步驟。此外，雖然在此的不同特徵、技術、構造等等之每一者可在本揭露內容的不同地方被說明，但此意指每一個觀念可以互相獨立的方式被執行或以互相結合的方式被執行。因此，吾人可以許多不同的方式來體現與看待本發明。
吾人注意到，此總結段落並未詳細說明本揭露內容或所請發明的每一個實施例及/或漸增之新穎觀點。相反地，此總結內容僅提供不同實施例與相對應之優於習知技術之新穎性特點的初步說明。關於本發明與實施例的額外細節及/或可能觀點，閱讀者可將注意力放在如進一步於下文中所述之本揭露內容的實施方式段落與相對應之圖式。
100‧‧‧示範實施例
102‧‧‧處理氣體
104‧‧‧處理腔室
106‧‧‧第一RF電源
108‧‧‧微電子工件
110‧‧‧處理空間
112‧‧‧支架
114‧‧‧粒子
115‧‧‧電極
116‧‧‧電子
118‧‧‧電漿
120‧‧‧底座
200‧‧‧示範實施例
202‧‧‧DC電源
204‧‧‧正電壓
206‧‧‧電流
208‧‧‧電流尖波
210‧‧‧電阻
212‧‧‧表
300‧‧‧示範實施例
400‧‧‧示範實施例
402‧‧‧方塊
404‧‧‧方塊
406‧‧‧方塊
408‧‧‧方塊
500‧‧‧示範實施例
502‧‧‧第二RF電源
504‧‧‧表
506‧‧‧控制器
600‧‧‧示範實施例
602‧‧‧表
700‧‧‧示範實施例
714‧‧‧聚焦環組件
720‧‧‧下電極組件
733‧‧‧排放路徑
765‧‧‧電源饋電線
766‧‧‧匹配單元
770‧‧‧上電極組件
771‧‧‧內上電極
780‧‧‧處理氣體供給系統
781A‧‧‧氣體供給線路
781B‧‧‧氣體供給線路
781C‧‧‧氣體供給線路
782‧‧‧氣體注入口
789A‧‧‧緩衝腔室
789B‧‧‧緩衝腔室
789C‧‧‧緩衝腔室
吾人可藉由參考下列與隨附圖式配合的說明內容而獲得本發明實施例的更完整瞭解與其優點，在隨附圖式中，相同的參考符號係表示相同的特徵。然而，吾人應注意隨附圖式僅係例示所揭露觀念的示範實施例，因此不被認為係所揭露觀念之範圍的限制，其可承認其他等效實施例。
圖1係一示範實施例的圖，於此處，藉由運用與處理腔室之頂部耦合的射頻電源，在處理腔室內點燃處理氣體以形成電漿。
圖2係一示範實施例的圖，於此處，使用直流電源將正電壓施加至支架，以將微電子工件箝制於支架。
圖3係一示範實施例的圖，於此處，被電漿處理系統引入到電漿中的粒子已撞擊微電子工件的表面，並藉以代表降低製程良率的潛在缺陷。
圖4係一示範實施例的製程流程圖，該示範實施例係使用第二射頻電源來提供處理氣體的初始偏壓功率點燃，以減少釋放到電漿中之粒子的數量並且改善製程良率。
圖5係一示範實施例的圖，於此處，使用第二射頻電源來點燃處理氣體以形成電漿，第二射頻電源被耦合以透過處理腔室內之支架，將RF功率提供至處理氣體。
圖6係一示範實施例的圖，於此處，將正電壓施加至支架以箝制微電子工件，且於此處，已透過第二射頻電源的使用來減少來自粒子的污染。
圖7係電漿處理設備之一示範實施例的方塊圖，該電漿處理設備可用於在此所述之實施例。
揭露關於用以減少表面粒子並進而減少微電子工件之電漿處理期間所引入之缺陷的電漿放電點燃之系統與相關方法。除了在此所述的特徵以外，可實現額外的特徵與變化，並且亦可使用相關的系統與方法，而同時仍利用在此所述的電漿點燃技術。
如在此所述，包含以天線為基(antenna-based)之微波電漿蝕刻系統的電漿處理系統，可能會在電漿點燃順序期間產生相對大量的粒子。依照在此所述之實施例，確定當微電子工件(例如，半導體晶圓或基板)被以靜電方式箝制或夾持於基板支架時，於箝制週期之期間，粒子產生尤其顯著。起初，這些粒子係位在處理腔室的壁上以及位在安置於主要電漿能量來源(例如微波系統的天線)附近的介電板上。就電漿點燃而言，係將強電磁場施加至天線，以造成在事先注入於處理腔室內之處理氣體中的電崩潰(electrical breakdown)。在電漿能量來源及介電板附近之快速的電磁、壓力與溫度擾動會增進粒子從處理腔室的表面移動到處理氣體與所產生的電漿中。由於這些粒子相較於電漿中之其他離子 的高電子遷移率，所以這些粒子接收負電荷。帶負電粒子之後可能會在靜電平衡過程中受困於電漿鞘的邊緣。當供給正電壓以將微電子工件(例如半導體晶圓)箝制於支架(例如靜電夾頭(ESC))時，因為朝向微電子工件之表面的帶負電粒子與電子兩者的流動而產生正電流尖波。因此，大量的粒子係傾向於降落在晶圓上並且潛在地引起降低製程良率的缺陷。
為了減少引入到電漿中之粒子的數量，在此所述之實施例與技術係在箝制微電子工件(例如透過ESC夾持)之前使用輔助射頻(RF)來提供電漿點燃。尤其，透過RF電壓將RF功率施加至支架(例如靜電夾頭)，以在介電板表面及/或處理腔室內之其他表面附近產生較小的電場與物理擾動。相較於使用主要RF電源作為電漿點燃用之高功率、高頻率電源的先前解決方案，此種在電漿點燃期間的電場與物理擾動之降低會使引入到電漿中之粒子的密度降低，並進而使微電子工件或晶圓上之所產生的缺陷之數量降至最少。
以下所述之圖1-3係顯示就使用設置在處理腔室104之頂部的射頻(RF)電源106的電漿118之源功率點燃而言所認知到的挑戰。此種電漿點燃程序係傾向於在處理腔室之頂板附近引起大的擾動與電場，此進而造成粒子114的高密度，這些粒子代表在事先導入到處理腔室104內之處理氣體102中的非必要雜質。
首先參見圖1，提供示範實施例100的圖，於此處，以耦合至處理腔室104之頂部的RF電源106來點燃電漿118。例如半導體晶圓的微電子工件108係安置在處理腔室104內之例如靜電夾頭(ESC)的支架112上，該支架包含一或多個電極115。作為一實施例，支架112係另外安置在支架112用的底座120(例如導電基座)上。藉由施加RF功率於處理腔室104之內部中的處理空間110內，利用RF電源106點燃處理氣體102，以形成電漿118。處理氣體102係例如透過處理腔室 104之頂部內的一或多個孔口而事先被導入到處理腔室104內。因為以RF電源106來點燃電漿118，所以粒子114被釋放到處理腔室104內並且進入電漿118。尤其，雖然某些粒子114係從腔室壁被釋放出來(例如殘留粒子)，但因為傾向於引起頂板材料之物理濺射而造成大量釋放粒子114產生的高電擾動，所以粒子114主要係從頂腔室壁被釋放出來。確切而言，由於腔室壁附近的大擾動與電場，所以電漿118中之粒子114的密度可為相對的高。如下所述，這些粒子114因為電漿118中之電子116的高電子遷移率而變成帶負電，並且導致微電子工件108的粒子污染。
圖2係示範實施例200的圖，於此處，使用直流(DC，direct current)電源202將正電壓204施加至支架112，以將微電子工件108箝制於支架112。例如，將來自DC電源202的正電壓204施加至支架112(例如ESC)內的電極115，以使微電子工件108被以靜電方式箝制於支架112。藉由DC電源202將正電壓204施加至支架112亦會在供給至支架112內之電極115的電流(I)206中引起電流尖波208。電流尖波208的等級主要係被電阻(R)210所限制，以及電流(I)206係由製程冷卻水(PCW，process cooling water)電導度或系統內之電路電流洩漏的其他來源所定義。之後，如實施例200所示，電流(I)206於一標稱等級穩定下來。與電流尖波208一起的正電壓(V)204之施加係傾向於將粒子114從電漿118拉向微電子工件108的表面。吾人注意到，表212提供在箝制與電漿點燃操作期間之第一RF電源106與DC電源202的示範狀態條件。
圖3係示範實施例300的圖，於此處，粒子114已撞擊微電子工件108的表面。這些粒子114代表與使用電漿118的微電子工件108之處理有關的非期望雜質。電漿處理可為例如：電漿沉積處理，其係將材料沉積在微電子工件 108的表面上；電漿蝕刻處理，其係從微電子工件108的表面蝕刻材料；及/或某些其他電漿處理。因撞擊微電子工件108之表面的粒子114所引起的缺陷密度可能會導致在處理腔室104內使用該電漿處理所製造之積體電路(IC)的非期望良率損失。
吾人已發現，在將電壓(V)204施加至支架112時，藉由使其斜線上升可達到下列情況之改善：減少到達表面而成為雜質之粒子114的數量。然而，即使施加斜線上升的電壓，因釋放到電漿118中的這些粒子114所引起的缺陷密度仍然可能會導致不被接受的良率損失。
下述之圖4-6係顯示使用第二RF電源502之偏壓功率點燃的益處，第二RF電源在頂板表面及/或處理腔室104內之其他表面附近引起相對小的擾動與電場，進而產生引入到電漿118中之粒子114的較低密度以及較高的製程良率。
首先參見圖4，提供示範實施例400的製程流程圖，其係使用第二RF電源502來提供電漿118的偏壓功率點燃，此會減少釋放到電漿118中之粒子114的數量並進而改善製程良率。在方塊402中，將微電子工件108安置在處理腔室104內之例如ESC的支架112上。在方塊404中，以第二RF電源502(如圖5-6所示)來執行電漿點燃，第二RF電源係例如耦合至位在處理腔室104之底部的底座120。在方塊406中，將直流(DC)正電壓204施加至支架112內的電極115，以箝制微電子工件108。在方塊408中，藉由啟動第一RF電源106來維持電漿118，第一RF電源將RF功率耦合至處理腔室104。藉由以耦合在處理腔室104之底部的第二RF電源502來執行電漿點燃，使進入電漿118之粒子114的數量明顯減少，進而降低因粒子114所引起的缺陷密度。
吾人注意到，圖4的製程步驟可由如圖5-6所繪示及如下文所述的控制器506加以控制。吾人亦注意到，可使用被程式化以提供在此所述之功能性的一或多個可程式化積體電路來實現控制器506。舉例而言，可以軟體或其他程式化指令來對一或多個處理器(例如微處理器、微控制器、中央處理單元等等)、可程式化邏輯裝置(例如複雜可程式化邏輯裝置(CPLD，complex programmable logic device)、現場可程式化閘陣列(FPGA，field programmable gate array)等等)、及/或其他可程式化積體電路進行程式化，以實現在此所述之功能性。進一步注意到，可將該軟體或其他程式化指令儲存在一或多個非暫態電腦可讀取媒體(例如記憶體儲存裝置、FLASH記憶體、DRAM記憶體、可再程式化儲存裝置、硬碟、軟碟、DVD、CD-ROM等等)中，以及該軟體或其他程式化指令在藉由可程式化積體電路執行時係使可程式化積體電路執行在此所述之處理、功能、及/或性能。亦可實現其他的變化。
圖5係示範實施例500的圖，於此處，使用第二RF電源502來點燃處理氣體102以形成電漿118，第二RF電源被耦合以透過處理腔室104內之支架112來提供偏壓功率點燃。起初，將例如半導體晶圓的微電子工件108安置在處理腔室內之例如靜電夾頭(ESC)的支架112上。作為一實施例，支架112包含一或多個電極115，以及DC電源202係耦合至電極115。作為一實施例，支架112係另外安置在底座120上，以及第二RF電源係耦合至底座120，以透過支架112將RF功率耦合至處理腔室104。在處理氣體102流入處理腔室104之後，第二RF電源502係例如藉由透過支架112將RF功率施加到處理腔室104的底部中而用以點燃處理氣體102，以形成電漿118。第一RF電源106仍被耦合以將RF功率引導至處理腔室104的頂部，但在由第二RF電源502所提供的此種偏壓功率點燃期間，第一RF 電源係被關閉。在此種偏壓功率點燃期間，DC電源202亦被關閉。因為以第二RF電源502來點燃電漿118，所以某些粒子114仍可能被釋放到處理腔室104中並且進入電漿118。無論如何，由於在腔室壁附近因使用第二RF電源502所引起的較小擾動與電場，所以相較於以第一RF電源106的點燃程序，電漿118中之粒子114的密度係相對的低。在一實施例中，控制器506係耦合至第一RF電源106、DC電源202、第二RF電源502、及/或其他元件，以控制處理操作。
吾人注意到，表504提供在此種初始電漿點燃程序期間之第一RF電源106、DC電源202、以及第二RF電源502的示範狀態條件。就此種初始電漿點燃階段而言，由RF電源502透過支架112而施加至處理腔室104的RF功率為足以點燃處理氣體102以形成電漿118的RF功率。在後續操作期間，第二RF電源502可被關閉，或者第二RF電源502可用以控制電漿118中的離子能量，而第一RF電源106則係用以控制離子密度(例如離子通量)。就一般操作而言，第一RF電源106的輸出頻率係高於第二RF電源502的輸出頻率，但可實現變化，而同時仍利用在此所述的技術。作為一示範實施例，第一RF電源106之輸出頻率的範圍係從約2MHz(百萬赫)到約5GHz(千兆赫)而最大輸出功率小於約5000W(瓦特)，以及第二RF電源502之輸出頻率的範圍係從約400kHz(千赫)到約40MHz(百萬赫)而最大輸出功率小於約3000W。進一步注意到，所使用的操作頻率一般將取決於電漿源，例如感應耦合式電漿(ICP，inductively coupled plasma)源、電容耦合式電漿(CCP，capacitively coupled plasma)源、微波電漿源、及/或其他電漿源。舉例而言，若使用ICP源或CCP源的話，最大操作頻率可保持在約60-100MHz以下。相較之下，若使用微波電漿源的話，操作頻率範圍可保持在300MHz至5GHz之間。 亦可實現其他的頻率範圍、輸出功率、以及相關參數，而同時仍利用在此所述的技術。
圖6係示範實施例600的圖，其係類似於圖2之實施例200，於此處，使用DC電源202將正電壓(V)204施加至支架112。此種正電壓204的施加係起到了將微電子工件108箝制於支架112的作用。舉例來說，可將來自DC電源202的正電壓204施加至例如ESC之支架112內的電極，以使微電子工件108被以靜電方式箝制於支架112。在一實施例中，可按照從初始零電壓到所施加之偏壓電壓等級(足夠大以引起靜電箝制)的階梯式電壓變化方式來施加正電壓204。在一實施例中，使正電壓204從初始零電壓斜線上升至所施加之偏壓電壓等級。亦可使用其他用以施加正電壓204的技術。RF電源106亦可用以將RF功率施加至電漿118，以在處理腔室104內維持電漿118。作為一實施例，在啟動第一RF電源106之前，執行藉由施加正電壓204所執行的箝制操作。作為另一實施例，在藉由施加正電壓204以執行箝制操作之前，啟動第一RF電源106。作為某些實施例，在此種電漿維持操作期間不啟動第二RF電源502。然而，作為其他實施例，第二RF電源502係用以控制電漿118中的離子能量，而第一RF電源106則係用以控制電漿118中的離子密度(例如離子通量)。亦可實現其他的變化，而同時仍利用在此所述的技術。
由於已透過如在此所述使用第二RF電源502的偏壓點燃程序來降低粒子114的數量與密度，所以亦降低因粒子114撞擊微電子工件108之表面所引起的缺陷密度，因而產生改善的製程良率。吾人注意到，表602提供在這些箝制與電漿維持過程期間之第一RF電源106、DC電源202、以及第二RF電源502的示 範狀態條件。在一實施例中，控制器506係耦合至第一RF電源106、DC電源202、第二RF電源502、及/或其他元件，以控制處理操作。
吾人注意到，藉由DC電源202所施加的正電壓204係足以引起足夠的靜電荷，以將微電子工件108箝制於支架112。亦注意到，藉由第一RF電源106施加至處理腔室104的RF功率係足以在處理腔室104內所執行的電漿處理(例如沉積、蝕刻等等)之期間維持電漿118。作為一實施例，根據例如靜電夾頭之支架112的設計與所需箝制條件，用以箝制微電子工件108的正電壓204係在從約100V(伏特)到約5000V的範圍內。作為一實施例，藉由第一RF電源106施加至處理氣體102的RF功率係用以維持電漿118，並且根據RF電源106的設計與在處理腔室104內所執行之電漿處理的操作條件(例如處理氣體組成、壓力等等)，其係落在從約100W到約5000W的範圍內。
吾人注意到，對微電子工件108的總電荷轉移(I)係與電漿118中之粒子114的數量有關。尤其，總負電荷轉移(I)可由下列方程式加以表示：I=e(N+n)/τ，於此處：e-電子電荷；N-於渡越時間τ內所轉移之粒子的數量；以及n-於渡越時間τ內所轉移之電子的數量。
吾人注意到，粒子的數量(N)係取決於在電漿118中可渡越到微電子工件108之粒子114的初始濃度。在上述方程式中可看出，於既定之電流(I)下，降低電漿118中之粒子密度將可造成較少的帶電荷粒子之數量(N)。此種降低係藉由實現在此所述之技術而達成，該技術係在使用由DC電源202所施加之正電壓204來箝制 微電子工件108之前以及在使用第一RF電源106進行電漿維持之前，透過第二RF電源502來實施相對溫和之點燃條件。
圖7係電漿處理設備之示範實施例700的方塊圖，該電漿處理設備係用於在此所述之實施例。更具體而言，圖7係顯示僅為例示目的之電漿處理設備的一示範實施例，該電漿處理設備可用以實現在此所述之電漿處理技術。吾人將可認識到，其他的電漿處理系統同樣可實現在此所述之技術。就圖7之示範實施例700而言，提供電容耦合式電漿處理設備的概略橫剖面圖，該設備包含用於微電子工件108之處理腔室104之內部中的處理空間110。亦可根據希望而利用替代的電漿處理設備與系統。
電漿處理設備700可用於多種操作，包含灰化、蝕刻、沉積、清理、電漿聚合、電漿增強化學氣相沉積(PECVD，plasma-enhanced chemical vapor deposition)、原子層沉積(ALD，atomic layer deposition)等等。電漿處理設備700的結構係為人所熟知，以及在此所提供之特定結構僅為示範。電漿蝕刻處理可在處理腔室104內執行，該處理腔室可為由例如鋁或不銹鋼之金屬所製造的真空腔室。處理腔室104界定將處理空間110提供用於電漿產生的一處理容器。可以氧化鋁、氧化釔、或其他保護劑來塗佈該處理容器的內壁。該處理容器可為圓柱形或具有其他的幾何構造。
在處理腔室104的下端中央處，底座120(就實施例700而言，其為盤狀基座)可作為安裝台，於其上可安裝例如半導體晶圓的微電子工件108。可透過裝載/卸載口以及閘閥，將微電子工件108移入到處理腔室104內。底座120形成下電極組件720的部分，該下電極組件係作為第二電極的一範例，其充當用以將微電子工件108安裝於其上的安裝台。底座120可由例如鋁合金所構成。底座120 於其上設有靜電夾頭(作為該下電極組件的部分)112，以支撐微電子工件108。靜電夾頭(ESC)112設有電極115。電極115係電連接至直流(DC)電源202。靜電夾頭112係經由當來自DC電源202的正電壓204被施加至電極115時所產生的靜電力，將微電子工件108往其吸引。底座120可經由匹配單元而與第二RF電源502電連接。就其他的實施例與處理腔室而言，兩個以上的電源可被使用，並且可被連接至底座120及/或處理腔室104內的其他導電元件。此種第二RF電源502可輸出在例如從400kHz到40MHz之範圍內的高頻率電壓。聚焦環組件714亦設置在底座120的上表面上，以圍繞靜電夾頭112。
排放路徑733可形成穿過與氣體排放單元連接的一或多個排放口(未顯示)。該氣體排放單元可包含例如渦輪分子幫浦的真空幫浦，其用以將處理腔室104內的電漿處理空間抽真空至期望的真空狀態。該氣體排放單元抽空處理腔室104的內部，藉以使其內壓減壓下降至期望的真空度。
上電極組件770為第一電極的一範例，並且垂直地安置在下電極組件720的上方，同時面向下電極組件720。電漿產生空間或處理空間110係界定在下電極組件720與上電極組件770之間。上電極組件770包含具有盤形的內上電極771、以及可為環形並且圍繞內上電極771之周邊的外上電極。內上電極771亦作為處理氣體入口之功能，其用以將特定量的處理氣體注入到位於安裝在下電極組件720上之微電子工件108上方的處理空間110內。上電極組件770因此形成噴淋頭。更具體來說，內上電極771包含氣體注入口782。
上電極組件770可包含一或多個緩衝腔室789A、789B、以及789C。這些緩衝腔室用於擴散處理氣體，並且可界定盤狀空間。處理氣體供給系統780將處理氣體供給至上電極組件770。處理氣體供給系統780可設置成將用 以執行特定處理(例如膜形成、蝕刻等等)的處理氣體供給在微電子工件108上。處理氣體供給系統780係連接至形成處理氣體供給路徑的氣體供給線路781A、781B、以及781C。這些氣體供給線路係連接至內上電極771的緩衝腔室。接著，處理氣體可從緩衝腔室移動到位於其下表面的氣體注入口782。導入到緩衝腔室789A-C內之處理氣體的流率可例如藉由使用質量流量控制器加以調整。又，所導入的處理氣體係從電極板(噴淋頭電極)的氣體注入口782排放到處理空間110。內上電極771在某種程度上具有提供噴淋頭電極組件的功能。
如圖7所示，將三個緩衝腔室789A、789B、以及789C設置對應於邊緣緩衝腔室789A、中介緩衝腔室789B、以及中心緩衝腔室789C。同樣地，可將氣體供給線路781A、781B、以及781C設置成邊緣氣體供給線路781A、中介氣體供給線路781B以及中心氣體供給線路781C。這些緩衝腔室係以對應於基板之不同局部區域(在此例中為邊緣、中介以及中心)的方式被加以設置。這些區域可對應於針對微電子工件108之局部區域的特定電漿處理條件。吾人將可認識到，三個局部區域的使用僅為示範。因此，該電漿處理設備可用以在基板之任何數量的區域上提供局部之電漿處理條件。又，吾人再次注意到，可利用種種構造中的任何一者。
上電極組件770係經由電源饋電線765及匹配單元766而與高頻率電源(未顯示)(第一高頻率電源)電連接。該高頻率電源可輸出具有40MHz(百萬赫)或更高(例如60MHz)之頻率的高頻率電壓，及/或可輸出具有30MHz到5GHz或更大之頻率的極高頻率(VHF，very high frequency)電壓。相較於偏壓電源，此種電源可被稱為主要電源。注意到，對於某些實施例而言，不存在用於上電極的電源，而兩個電源係連接至底部電極。亦可實現其他的變化。
該電漿處理設備的元件可連接至控制單元並受其所控制，該控制單元可進而連接至對應的記憶體儲存單元與使用者介面(皆未顯示)。各種電漿處理操作可經由使用者介面執行，以及各種電漿處理配方與演算法可儲存於儲存單元中。因此，可在電漿處理腔室內，以各種微加工技術來處理既定之基板。在操作時，該電漿處理設備係使用上與下電極在處理腔室104之內部中的處理空間110內產生電漿。所產生的此種電漿之後可用於處理在例如電漿蝕刻、化學氣相沉積、半導體材料、玻璃材料及大型面板(例如薄膜太陽能電池、其他光伏電池、以及平面顯示器用之有機/無機板)之處理等等的各種類型處理中的目標基板(例如微電子工件108或任何待處理之材料)。
在先前的說明中，已提出具體細節，例如處理系統的特定幾何以及其中所使用之各種元件與處理的描述。然而，吾人應瞭解在此之技術可於背離這些具體細節的其他實施例中被實施，並且瞭解到此種細節係為了解釋而非限制之目的。在此所揭露之實施例已參考隨附圖式進行說明。同樣地，為了解釋之目的，已提出具體的數量、材料、以及構造，以提供徹底的瞭解。然而，實施例可在不具有此種具體細節的情況下被實施。具有實質相同功能結構的元件係藉由相同的參考符號所表示，故可省略任何累贅的說明內容。
已將各種技術描述成多個分離的操作，以助於瞭解各種實施例。描述的順序不應被理解為暗示這些操作必須係順序相依。更確切地，不需依照呈現的順序來執行這些操作。可依照與所述之實施例不同的順序來執行所述之操作。在額外的實施例中，可執行各種額外的操作及/或可省略所述的操作。
如在此所使用的『基板』以及『目標基板』一般係關於依照本發明所處理的物體。該基板可包含裝置(尤其係半導體或其他電子裝置)的任何材料 部分或結構，以及可例如為基底基板結構(例如半導體晶圓、光罩(reticle))、或基底基板結構上或上覆於基底基板結構的層(例如薄膜)。因此，並不將基板限制於已圖案化或未圖案化之任何特定基底結構、下伏層或上覆層，而係意圖使其包含任何此種層或基底結構、以及層及/或基底結構的任何組合。說明內容可參照特定類型的基板，但此僅係為了例示目的。
吾人注意到，在整篇本說明書中所提及的『一實施例』係意指與實施例結合說明的特定特徵、結構、材料、或特性被包含在本發明之至少一實施例中，但不表示其存在於每一實施例中。因此，在整篇本說明書中之許多地方所出現的『在一實施例中』詞語不一定係關於本發明的同一個實施例。再者，該等特定特徵、結構、材料、或特性可在一或多個實施例中以任何適當方式結合。在其他實施例中，可包含各種額外的層及/或結構，及/或可省略所述的特徵。
如在此所使用的『微電子工件』一般係關於依照本發明所處理的物體。該微電子工件可包含裝置(尤其係半導體或其他電子裝置)的任何材料部分或結構，以及可例如為基底基板結構(例如半導體基板)、或基底基板結構上或上覆於基底基板結構的層(例如薄膜)。因此，並非意指將工件限制於已圖案化或未圖案化之任何特定基底結構、下伏層或上覆層，而係意圖使其包含任何此種層或基底結構、以及層及/或基底結構的任何組合。以下說明內容可參照特定類型的基板，但此僅係為了例示目的而非限制。
熟習本項技藝者亦將瞭解到，可存在有對上述技術之操作所做出的許多變化，而同時仍達成本發明之相同目的。並非意指此種變化係被本揭露內容的範圍所涵蓋。確切而言，上述本發明之實施例的說明內容並非意指限制。更確切地說，對於本發明之實施例的任何限制係描述於下列請求項中。
進一步注意到，用以處理微電子工件的系統與方法係描述於各種實施例中。熟習相關技藝者將可認識到，在不具有其中一或多個具體細節的情況下或者在具有其他替代及/或額外方法、材料、或元件的情況下，可實施各種實施例。在其他情況下，不詳細顯示或說明為人所熟知的結構、材料、或操作，以避免混淆本發明之各種實施例的觀點。同樣地，為了解釋之目的，提出具體的數量、材料、以及構造，以提供對本發明的徹底瞭解。然而，本發明可在不具有具體細節的情況下被實施。再者，吾人瞭解到，圖式中所顯示的各種實施例為例示性的圖像並且不一定要按照尺寸繪製。
熟習本項技藝者將可鑒於本說明內容而明白所述之系統與方法的進一步修改與替代實施例。因此，吾人將可認識到，所述之系統與方法不受這些示範配置所限制。應瞭解到，將在此所示與所述之系統與方法的形態作為示範實施例。在實現過程中可做出各種變更。因此，雖然本發明在此係參考具體實施例來進行說明，但在不背離本發明之範圍的情況下可做出各種修改與變更。因此，認為說明書與圖式係具有例示性意義而非限制性意義，並且意指此種修改係被包含在本發明的範圍內。又，並非意指將在此所述之關於具體實施例的任何益處、優點、或問題解決方案理解為任何或所有請求項之關鍵的、所需要的、或必要的特徵或要素。

Claims (20)

  1. 一種處理微電子工件的方法，包含：安置步驟，將一微電子工件安置在一處理腔室內的一支架上，該處理腔室包含一第一射頻(RF，radio frequency)電源、一第二RF電源、以及一直流(DC，direct current)電源，其中該第一RF電源用以將RF功率耦合至該處理腔室，該第二RF電源用以將RF功率耦合至該支架，以及該直流電源用以將一正電壓耦合至該支架；流動步驟，使電漿處理用的一處理氣體流入該處理腔室；點燃步驟，藉由啟動該第二RF電源，使足夠的RF功率耦合至該支架，以點燃該處理氣體而形成電漿，以進行電漿點燃，且其中在該點燃步驟期間，該第一RF電源不施加功率至該處理腔室；及在點燃該處理氣體以形成電漿之後：箝制步驟，藉由以該DC電源將該正電壓施加至該支架，以將該微電子工件箝制於該支架；及啟動步驟，啟動該第一RF電源，使足夠的RF功率耦合至該處理腔室，以維持該電漿。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之處理微電子工件的方法，其中在該啟動步驟之前執行該箝制步驟。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之處理微電子工件的方法，其中在該箝制步驟之前執行該啟動步驟。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之處理微電子工件的方法，其中該第一RF電源施加功率至該處理腔室的頂部中之一位置，以及該第二RF電源施加功率至該處理腔室的底部中之一位置。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之處理微電子工件的方法，其中該第二RF電源比該第一RF電源提供更低頻率的RF功率至該處理腔室。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之處理微電子工件的方法，其中該點燃步驟包含從該第二RF電源將RF功率施加至該支架用的一底座。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之處理微電子工件的方法，其中按照階梯式電壓變化或斜線上升電壓之其中至少一種方式，將該正電壓施加至該支架，且其中在該點燃步驟期間，該DC電源不施加電壓至該支架。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之處理微電子工件的方法，更包含使用該電漿來執行下列其中至少一者：從該微電子工件的表面蝕刻材料、或將材料沉積在該微電子工件的表面上，且其中在蝕刻或沉積期間，以該第一RF電源維持該電漿，其中在該蝕刻或沉積的至少一部分期間，該第二RF電源不供給功率至該處理腔室，且其中在該點燃步驟期間，該DC電源不施加該正電壓至該支架。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之處理微電子工件的方法，其中該支架包含一靜電夾頭，其中該第二RF電源施加功率至該支架，且該第一RF電源施加功率至該處理腔室的頂部中之一位置。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之處理微電子工件的方法，其中該微電子工件為一半導體晶圓。
  11. 一種處理微電子工件的系統，包含：一處理腔室；一支架，用於一微電子工件，該支架係安置在該處理腔室內；一第一射頻(RF，radio frequency)電源，用以將足以維持電漿的RF功率施加至該處理腔室；一第二RF電源，用以將足以在該處理腔室內點燃一處理氣體而形成電漿的RF功率耦合至該支架；一直流(DC，direct current)電源，用以將一正電壓施加至該支架，以利用靜電方式將該微電子工件吸引至該支架；及一控制器，設成藉由以該第二RF電源來施加RF功率，以點燃該處理氣體，且其中該控制器設成在利用該第二RF電源之點燃期間，不以該第一RF電源施加功率；其中，在點燃該處理氣體之後，該控制器進一步設成藉由以該DC電源來施加該正電壓，以箝制該微電子工件，並且設成啟動該第一RF電源而將足夠的RF功率耦合至該處理腔室，以維持該電漿。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之處理微電子工件的系統，其中該控制器設成在啟動該第一RF電源之前，箝制該微電子工件。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之處理微電子工件的系統，其中該控制器設成在箝制該微電子工件之前，啟動該第一RF電源。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之處理微電子工件的系統，其中該第一RF電源施加功率至該處理腔室的頂部中之一位置，以及該第二RF電源施加功率至該處理腔室的底部中之一位置。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之處理微電子工件的系統，其中該第二RF電源係設置成比該第一RF電源提供更低頻率的RF功率至該處理腔室。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之處理微電子工件的系統，更包含耦合至該支架的一底座，以及其中該第二RF電源用以將RF功率施加至該底座。
  17. 如申請專利範圍第11項所述之處理微電子工件的系統，其中該DC電源係設置成按照階梯式電壓變化或斜線上升電壓之其中至少一種方式來施加該正電壓，且其中該控制器設成在利用該第二RF電源之點燃期間，不以該DC電源施加電壓至該支架。
  18. 如申請專利範圍第11項所述之處理微電子工件的系統，其中該電漿用以執行下列其中至少一者：從該微電子工件的表面蝕刻材料、或將材料沉積在該微電子工件的表面上，其中該控制器設成在蝕刻或沉積期間以該第一RF電源維持該電漿，其中該控制器設成在該蝕刻或沉積的至少一部分期間，不以該第二RF電源施加功率，且其中該控制器設成在利用該第二RF電源之點燃期間，不以該DC電源施加該正電壓。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之處理微電子工件的系統，其中該支架包含一靜電夾頭，其中該第二RF電源施加功率至該支架，且該第一RF電源施加功率至該處理腔室的頂部中之一位置。
  20. 如申請專利範圍第11項所述之處理微電子工件的系統，其中該微電子工件為一半導體晶圓。
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