TWI746999B - 電漿產生系統及溫度調節方法 - Google Patents

電漿產生系統及溫度調節方法 Download PDF

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Abstract

本案係關於一種電漿產生系統，該電漿產生系統具有：介電質窗、設置於該介電質窗上的感應線圈、設置於該介電質窗上的氣體分配元件，及耦接至該氣體分配元件之氣體調節系統。氣體分配元件經配置以在介電質窗上排放熱調節氣體，並且調節橫跨介電質窗之溫度。氣體調節系統經配置以供應熱調節氣體至氣體分配元件。

Description

電漿產生系統及溫度調節方法
本揭示案有關於一種電漿產生系統及溫度調節方法。
隨著半導體技術之進步，已存在對於更高儲存容量、更快處理系統、更高效能及更低成本的需求。為了滿足該等需求，半導體工業持續縮小半導體元件之尺寸。此縮小已增加了半導體製造製程之複雜性，以及對半導體製造系統中的溫度調節的要求。
本揭示案提供一種電漿產生系統，其包括介電質窗、設置於該介電質窗上的感應線圈、設置於該介電質窗上的氣體分配元件，及耦接至該氣體分配元件之氣體調節系統。氣體分配元件經配置以在介電質窗上排放熱調節氣體，並且調節橫跨介電質窗之溫度。氣體調節系統經配置以供應熱調節氣體至氣體分配元件。
本揭示案提供一種電漿產生系統，其包括介電質窗、耦接至該介電質窗之氣體注入器、第一及第二感應線圈、第一及第二氣體分配元件，及耦接至該第一及第二氣體分配元件之氣體調節系統。第一及第二感應線圈經徑向設置於氣體注入器周圍且設置於介電質窗上。第一及第二氣體分配元件經徑向設置於第一及第二感應線圈周圍且設置於介電質窗上。第一及第二氣體分配元件之每一者經配置以在介電質窗上排放熱調節氣體。氣體調節系統經配置以供應熱調節氣體至第一及第二氣體分配元件。
本揭示案提供一種用於調節橫跨電漿產生系統之介電質窗之溫度調節方法，其包括熱調節供應至電漿產生系統之氣體，並且將熱調節之氣體排放於介電質窗上。溫度調節方法進一步包含決定橫跨介電質窗之溫度與設定溫度值之間的差異，並且回應於該差異大於基線位準來調整電漿產生系統之參數。
100:半導體電漿處理系統
102:電漿處理腔室
102A:腔室側壁
102B:底座
104:溫度控制電漿產生系統
106:晶圓保持器系統
107:晶圓
108:控制系統
108a:控制信號
110:介電質窗
110a、114At、114Bt:頂表面
110b、114Ab、114Bb:底表面
110t:垂直尺寸
112A:感應線圈
112B:感應線圈
114A、114B:氣體分配元件
114Aw、114Bw:水平尺寸
115A、115B:氣體入口管
116A、116B:氣體調節系統
117:縫隙
118A、118B、119:感測器
120:氣體注入器
122、124:射頻電源
126:氣體入口埠
128:夾盤
132:射頻電源
134:匹配網路
236、238:曲線
304:溫度控制電漿產生系統
314A、314B:氣體分配元件
314Aw、314Bw:水平尺寸
315A、315B:氣體入口管
316A、316B:氣體調節系統
340:橫向距離
404:溫度控制電漿產生系統
442:腔室
442A、442B:側壁
444A:氣體入口埠
444B:氣體出口埠
546:外殼
548A、548B:開口
550A、550B:氣體管
552:熱調節裝置
554:氣體循環系統
556、558:氣體入口埠
560A、560B:氣體管開口
614:氣體分配元件
614A:蓋板
614At、614Bt、614Bw:尺寸
614B:底板
614IC:內圓周
614OC:外圓周
662:氣體入口埠
662d:直徑線
664:氣體分配孔
668A、668B:延伸區域
670A、670B:內部側壁
671A、671B:外側壁
672A、672B:下凹緣部
674A、674B:突出緣部
814B:底板
814Bw:水平尺寸
864:氣體分配孔
880A、880B、880C、880D:氣體分配孔組
914B:底板
914Bw:水平尺寸
964:氣體分配孔
980A、980B、980C、980D:氣體分配孔組
1000:方法
1005、1010、1015、1020、1025、1030、1035、1040、1045:操作
本案之各態樣當與附圖一起閱讀時將從以下實施方式中最佳地理解。應注意，根據行業中的共用實踐，各個特徵並未按比例繪製。實際上，為了論述清晰起見，各個特徵之尺寸可以任意地增加或減小。
第1圖繪示根據一些實施例的，具有溫度控制電漿產生系統的半導體電漿處理系統的橫截面圖。
第2圖為繪示根據一些實施例的，溫度控制電漿產生系統的介電質窗的溫度均勻性的視圖。
第3A圖至第3B圖分別繪示根據一些實施例的，溫度控制電漿產生系統的俯視圖及橫截面圖。
第4圖繪示根據一些實施例的，溫度控制電漿產生系統的等角視圖。
第5A圖至第5B圖繪示根據一些實施例的，溫度控制電漿產生系統的氣體調節系統的等角視圖。
第6圖繪示根據一些實施例的，溫度控制電漿產生系統的氣體分配元件的分解等角視圖。
第7A圖至第7B圖分別繪示根據一些實施例的，溫度控制電漿產生系統的氣體分配元件之蓋板的背側視圖及橫截面圖。
第8圖至第9圖繪示根據一些實施例的，溫度控制電漿產生系統的氣體分配元件之底板的背側視圖。
第10圖為根據一些實施例的，用於調節與控制橫跨溫度控制電漿產生系統之介電質窗之溫度的方法的流程圖。
現將參考附圖來描述說明性實施例。在附圖中，相同的元件符號通常指示相同的功能類似，及/或結構類似之元件。
以下揭示內容提供了用於實施所提供之標的之不同特徵的許多不同實施例，或實例。下文描述了元件和設置之特定實例以簡化本案。當然，該等實例僅為實例且並不 意欲作為限制。例如，在以下描述中之第一特徵在第二特徵之上之形式可包括其中第一特徵與第二特徵直接接觸形成之實施例，且亦可包括其中可在第一特徵與第二特徵之間形成額外特徵，以使得第一特徵與第二特徵可不直接接觸之實施例。如本文中所使用，第一特徵在第二特徵上之形式意謂第一特徵與第二特徵直接接觸形成。另外，本案可在各種實例中重複元件符號及/或字母。此重複本身不指定所論述之各種實施例及/或配置之間的關係。
諸如「在...下方」、「在...之下」、「下部」、「在...之上」、「上部」等等空間相對術語可在本文中為了便於描述之目的而使用，以描述如附圖中所示之一個元件或特徵與另一元件或特徵之關係。空間相對術語意欲涵蓋除了附圖中所示之定向之外的在使用或操作中之裝置的不同定向。裝置可經其他方式定向(旋轉90度或以其他定向)並且本文所使用之空間相對描述詞可同樣相應地解釋。
應注意，在本說明書中對「一實施例」、「實施例」、「示例性實施例」、「示例性」等的引用指示所描述之實施例可包括特定特徵、結構或特性，但每一實施例可不必包括該特定特徵、結構或特性。此外，該等用語不必指代相同實施例。此外，當結合一實施例描述特定特徵、結構或特性時，該實施例將在結合其他實施例實現該等特徵、結構或特性之熟習該項技術者的知識範圍內，無論該實施例是否得以明確地描述。
應將理解，本文之措辭及術語係用於描述而非具有限制之目的，以使得本說明書之術語或措辭得以由熟習該項技術者根據本文之教示來解釋。
在一些實施例中，術語「約」及「大體上」可指示在值的5%(值的±1%、±2%、±3%、±4%、±5%)內變化之給定量的值。
半導體晶圓在半導體元件之製造期間於不同電漿處理系統中經歷不同電漿製程(例如，電漿蝕刻及/或電漿增強沉積)。電漿處理系統提供溫度控制之電漿處理腔室以防止在晶圓電漿處理期間的溫度依賴之製程偏移，以達成用於半導體元件的低製造成本及高生產量的晶圓對晶圓複製性。
在電漿處理系統中，溫度依賴之製程偏移可歸因於電漿產生系統中之溫度變化而發生。因為電漿產生系統經定位於電漿處理腔室上，所以電漿產生系統中之溫度變化可引起電漿處理腔室中產生的電漿之性質發生變化，因此引起與經處理之晶圓相關聯之電漿製程參數(例如，蝕刻速率及/或沉積速率)的變化。例如，電漿產生系統之介電質窗之溫度可隨著經電漿處理的晶圓之數目增加而增加。由於介電質窗之底表面形成電漿處理腔室之頂表面，所以介電質窗中的溫度變化可引起電漿處理腔室中產生的電漿之化學成分之變化。結果，電漿製程參數(例如，蝕刻速率及/或沉積速率)可在電漿處理腔室中處理之晶圓與不良的晶圓對晶圓複製性之間變化。
本案提供了用於電漿處理系統之示例性溫度控制之電漿產生系統以防止及/或減輕在晶圓電漿處理期間的溫度依賴之製程偏移，以達成晶圓電漿製程重複性。在一些實施例中，溫度控制之電漿產生系統可包括介電質窗及定位於該介電質窗上的一或多個氣體分配元件。一或多個氣體分配元件可經配置以在介電質窗上分配熱調節氣體，並且調節橫跨介電質窗的溫度在晶圓電漿處理期間得以大體上均勻且恆定。
在一些實施例中，一或多個氣體分配元件可具有經配置以將熱調節氣體排放至介電質窗之頂表面的環形管狀結構及複數個氣體分配孔。在一些實施例中，一或多個氣體分配元件之不同區域可具有不同組的氣體分配孔。每一組氣體分配孔之尺寸及密度可彼此不同。各組氣體分配孔可經設計且設置以控制橫跨介電質窗排放的熱調節氣體量，以橫跨介電質窗施加大體上均勻量之熱能並且調節介電質窗之溫度在晶圓電漿處理期間大體上均勻。
在一些實施例中，具有一或多個氣體分配元件之介電質窗可在晶圓電漿處理期間具有小於約6℃(例如，約0.5℃、約1℃、約3℃或約5℃)之溫度變化。在一些實施例中，在晶圓電漿處理期間，與不具有一或多個氣體分配元件之介電質窗中的溫度變化相比，具有一或多個氣體分配元件之介電質窗之溫度變化可減少約80%至約95%(例如，約80%、約85%、約90%或約95%)之範圍。結果，經電漿處理之晶圓之間的電漿製程參數(例如，蝕刻速率及/ 或沉積速率)中的溫度依賴之變化可減少且電漿製程重複性及晶圓對晶圓複製性可得以達成。
第1圖繪示根據一些實施例的半導體電漿處理系統100的橫截面圖。在一些實施例中，半導體電漿處理系統100可包括電漿處理腔室102；溫度控制電漿產生系統104(亦稱為「電漿產生系統104」)，定位於電漿處理腔室102上；晶圓保持器系統106，經配置以在電漿處理腔室102之內於電漿處理期間保持晶圓107；及控制系統108，經配置以控制電漿產生系統104及晶圓保持系統106之一或多個操作。電漿產生系統104可經配置以在電漿處理腔室102之內產生用於各種電漿製程(諸如蝕刻或沉積)之電漿(未繪示)。
在一些實施例中，電漿產生系統104可包括介電質窗110，在該介電質窗110上的感應線圈112A、112B及氣體分配元件114A、114B、與相應的氣體分配元件114A、114B耦接之氣體調節系統116A、116B、在相應的氣體分配元件114A、114B之下且位於介電質窗110上的感測器118A、118B、通過介電質窗110耦接至電漿處理腔室102之氣體注入器120，及耦接至感應線圈112A、112B之射頻(radio frequency；RF)電源122及匹配網路124。
電漿處理腔室102可藉由腔室側壁102A、底座102B及介電質窗110結構化界定。介電質窗110之底表面110b可形成電漿處理腔室102之頂表面。腔室側壁102A及底座102B可包括不鏽鋼或鋁，且可塗佈有氧化釔(Y2O3)、 氟化釔(YF)、二氧化鈰(CeO2)，及/或其他適當抗電漿塗層。在一些實施例中，電漿處理腔室102可包括氣體入口埠126，該氣體入口埠經配置以從用於電漿製程之製程氣體源(未繪示)接收一或多種製程氣體(例如，蝕刻氣體或前驅物沉積氣體)。一或多種處理氣體及副產物可通過泵(未示出)及電漿處理腔室102之底座102B中的出口埠(未示出)從電漿處理腔室102移除，該泵亦可用於維持電漿處理腔室102中的特定壓力。在一些實施例中，可在電漿處理期間藉由耦接至出口埠之適當真空泵裝置(未示出)於電漿處理腔室102中保持真空。
介電質窗110可包括介電質材料，諸如陶瓷、石英、氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)、碳化鋁(AlC)、矽(Si)、碳化矽(SiC)、氮化矽(SiN)、或其組合。在一些實施例中，介電質窗110可具有沿著Z軸的範圍從約2cm至約6cm(例如，約2cm、約3cm、約4cm、約5cm或約6cm)的垂直尺寸110t(例如，厚度)。
感應線圈112A、112B各自可螺旋定位在介電質窗110上的氣體注入器120周圍。即使在第1圖中繪示兩個感應線圈，電漿產生系統104可具有任何數目的感應線圈。感應線圈112A、112B可包括彼此相同或不同的導電材料。即使第1圖繪示感應線圈112A、112B中之每一者具有三個線匝，每一感應線圈可具有任意數目之線匝。感應線圈112A、112B中之每一者可經由匹配網路124耦合至射頻電源122。射頻電源122可經配置以供應射頻電流至感應線圈 112A、112B，以在電漿處理腔室102中產生感應耦合之射頻電漿。流經感應線圈112A、112B之射頻電流可圍繞感應線圈112A、112B產生電磁場。電磁場可在電漿處理腔室102之內產生感應電流。感應電流可作用於通過氣體注入器120引入至電漿處理腔室102中的電漿產生氣體，以產生感應耦合之射頻電漿。射頻電源124可經配置以供應在約50W至約5000W之範圍中的射頻功率。在一些實施例中，控制系統108可經配置以基於氣體供應系統(未示出)之操作來檢測電漿產生模式，該氣體供應系統通過氣體注入器120提供電漿產生氣體。當氣體供應系統在操作中時，電漿產生可被視為是有效的；且當氣體供應關閉時，電漿產生可被視為終止。在一些實施例中，回應於控制系統108指示電漿產生終止，晶圓107可經傳送出電漿處理腔室102。
在一些實施例中，匹配網路124可經配置以調諧供應至感應線圈112A、112B之射頻功率。供應至內感應線圈112A之射頻功率可等於或不同於供應至外感應線圈112B之射頻功率。供應至感應線圈112A、112B之射頻功率可經調諧以控制在電漿處理腔室102中處理之晶圓上徑向分佈的電漿密度。在一些實施例中，供應至感應線圈112A、112B之射頻功率可基於在電漿製程期間定義之處理參數(例如，蝕刻速率或沉積速率)來調諧。在一些實施例中，匹配網路124可經耦接至控制系統108且可經配置以基於接收自控制系統108的控制信號108a而操作。
氣體分配元件114A、114B可經配置以分別從氣體調節系統116A、116B接收熱調節氣體(例如，空氣、惰性氣體，或其組合)，並且經配置以將熱調節氣體排放於介電質窗110上。熱調節氣體可幫助調節橫跨介電質窗110的一或多個表面(例如，頂表面110a及/或底表面110b)之溫度大體上均勻，並且將該溫度在電漿處理腔室102中之晶圓電漿處理期間保持在範圍從約80℃至約110℃中的值(例如，約80℃、約90℃，或約100℃)。在一些實施例中，介電質窗110可在晶圓電漿處理期間具有小於約6℃(例如，約0.5℃、約1℃、約3℃或約5℃)之溫度變化。結果，與無氣體分配元件之電漿產生系統相比，歸因於介電質窗溫度變化之電漿處理腔室102中所產生電漿之化學成分中引起的變化可大體上緩解，且該等變化可在晶圓電漿處理期間達成大體上恆定之電漿製程參數(例如，蝕刻速率及/或沉積速率)。
與在介電質窗上無氣體分配元件114A、114B之電漿產生系統相比，介電質窗110中的溫度變化可在晶圓電漿處理期間減少約80%至約95%(例如，約80%，約85%，約90%或約95%)的範圍。第2圖繪示類似於介電質窗上的氣體分配元件114A、114B之具有及不具有氣體分配元件的電漿處理系統之間的該比較之實例。第2圖繪示相對應一系列晶圓之晶圓數目的該系列晶圓之順序電漿處理期間的介電質窗溫度之曲線236、238。曲線236、238分別表示具有及不具有氣體分配元件之電漿處理系統之介電質窗。曲線 236、238之比較繪示對於具有氣體分配元件之系統的大體上恆定之介電質窗溫度，而介電質窗溫度隨著不具有氣體分配元件之系統的晶圓數目增加而增加。
參看回至第1圖，在一些實施例中，氣體分配元件114A、114B可為環狀管且可與感應線圈112A、112B一起圍繞氣體注入器120以交替配置定位於介電質窗110上，如第1圖中所示。氣體分配元件114A、114B可具有沿著其直徑的任何幾何形狀(例如，矩形、圓形、橢圓形或多邊形)之橫截面。
氣體分配元件114A、114B可經側向地與彼此、與感應線圈112A、112B，且與氣體注入器120間隔開。在一些實施例中，氣體分配元件114A、114B之底表面114Ab、114Bb可與介電質窗110垂直間隔開以產生縫隙117，並且允許熱調節氣體得以從底表面114Ab、114Bb中之氣體排放孔(未繪示於第1圖中；繪示於第4圖、第6圖，及第7A圖至第9圖中)排放。縫隙117可各自具有沿著Z軸的範圍從約1mm至約100mm(例如，約1.5mm、約5mm、約10mm、約20mm或約50mm)的垂直尺寸。
在一些實施例中，代替第1圖中之替代配置，氣體分配元件114A、114B兩者可經定位於感應線圈112A、112B之間，定位於氣體注入120與內部感應線圈112A之間，或定位於外感應線圈112B周圍。在一些實施例中，分別沿著X軸之氣體分配元件114A、114B之水平尺寸114Aw、114Bw可彼此相同或不同。在一些實施例中，水平 尺寸114Aw、114Bw之範圍可從約10mm至約40mm(例如，約10mm、約20mm、約30mm或約40mm)。
氣體分配系統116A、116B可分別通過氣體入口管115A、115B經耦接至氣體分配元件114A、114B。氣體入口管115A、115B可分別通過頂表面114At、114Bt上的開口，經耦接至氣體分配元件114A、114B之頂表面114At、114Bt。氣體調節系統116A、116B可經配置以接收氣體(例如，空氣或惰性氣體)、熱調節(例如，加熱或冷卻)氣體，及將熱調節氣體分別通過氣體入口管115A、115B供應至氣體分配元件114A、114B。在一些實施例中，氣體調節系統116A、116B可經配置以控制供應至氣體分配元件114A、114B之熱調節氣體之流動速率。
在一些實施例中，氣體調節系統116A、116B可於晶圓電漿處理期間在範圍從約70℃至約120℃(例如，約70℃、約80℃、約90℃、約100℃、約110℃，或約120℃)之大體上恆定的溫度下供應熱調節氣體。在一些實施例中，氣體調節系統116A、116B可於晶圓電漿處理期間在範圍從約70℃至約120℃(例如，約70℃、約80℃、約90℃、約100℃、約110℃，或約120℃)之不同溫度下供應熱調節氣體。氣體調節系統116A、116B可經配置以在電漿處理期間動態地調整供應至氣體分配元件114A、114B之熱調節氣體之溫度。動態調整可基於由氣體調節系統116A、116B從控制系統108接收之控制信號(未示出)來執行。控制信號可基於介電質窗110之溫度及/或來自氣體 分配元件114A、114B之排放氣體而由控制系統108產生。來自氣體分配元件114A、114B之排放氣體之溫度可分別使用感測器118A、118B量測。感測器118A、118B可經置放於縫隙117之內的介電質窗110上。即使在第1圖中繪示了兩個感測器，可在縫隙117之內的介電質窗110上置放類似於感測器118A、118B之任何數目之感測器。介電質窗110之溫度可使用感測器118A、118B及/或119量測。類似於感測器119之任何數目之感測器可經置放於介電質窗110上。
晶圓保持器系統106可包括夾盤128，該夾盤128可定位於電漿處理腔室102中且經配置以在電漿處理期間保持晶圓107。夾盤128可包括靜電夾盤。在一些實施例中，夾盤128可包括靜電電極(未示出)，該靜電電極經配置以施加夾緊電壓至夾盤128，以用於靜電夾緊晶圓107至夾盤128。夾盤128可使用經由匹配網路134耦接至夾盤128之射頻電源132充電。射頻電源132可藉由匹配網路134調諧以供應功率至靜電電極。在一些實施例中，射頻電源132之操作可藉由控制系統108控制。
此外，半導體電漿處理系統100可包括其他結構及功能元件，諸如射頻產生器、匹配電路、腔室內襯、控制電路、致動器、電源、排氣系統等，上述元件為了簡化起見並未示出。
第3A圖繪示溫度控制電漿產生系統304(亦稱為「電漿產生系統304」)之俯視圖，且第3B圖繪示根據一些實施例的沿著第3A圖之線A-A的電漿產生系統304之橫 截面圖。在上文中描述了具有與第1圖中之元件相同注釋之第3A圖至第3B圖中之元件。除非另有說明，否則電漿產生系統104之以上論述適用於電漿產生系統304。
電漿產生系統304可經定位於電漿處理腔室102上(部分結構繪示於第3B圖中)。電漿產生系統304可包括介電質窗110、在介電質窗110上的感應線圈112A、112B及氣體分配元件314A、314B、各自耦接至氣體分配元件314A、314B之氣體調節系統316A、316B、耦接至氣體分配元件314A、314B及氣體調節系統316A、316B之氣體入口管315A、315B，及通過介電質窗110耦接至電漿處理腔室102之氣體注入器120。
除非另有說明，否則氣體分配元件114A、114B、氣體調節系統116A、116B，及氣體入口管115A、115B之以上論述分別適用於氣體分配元件314A、314B、氣體調節系統316A、316B，及氣體入口管315A、315B。電漿產生系統304可進一步包括類似於電漿產生系統104之其他結構及功能元件，諸如感測器118A、118B、射頻電源122及匹配網路124，為了簡化起見，上述元件並未在第3A圖至第3B圖中示出。
在一些實施例中，介電質窗110可為圓形形狀且具有範圍從約45cm至約60cm之直徑(例如，約45cm、約50cm，或約55cm)。氣體分配元件314A、314B可為在介電質窗上與感應線圈112A、112B一起以交替配置置放於氣體注入器120周圍的環狀管。在一些實施例中，內部氣 體分配元件314A可具有範圍從約240mm至270mm之外徑(例如，約250mm、約256mm、約265mm或約270mm)，且外部氣體分配元件314B可具有範圍從約440mm至約470mm之外徑(例如，約450mm、約456mm、約465mm，或約470mm)。在一些實施例中，外部氣體分配元件314B之直徑可小於介電質窗110之直徑。
在一些實施例中，分別沿著X軸或Y軸之氣體分配元件314A、314B之水平尺寸314Aw、314Bw可彼此相同或不同。在一些實施例中，水平尺寸314Aw、314Bw之範圍可從約10mm至約40mm(例如，約10mm、約20mm、約30mm或約40mm)。在一些實施例中，氣體分配元件314A、314B可沿著X軸或Y軸彼此以範圍從約60mm至約90mm之橫向距離340(例如，約60mm、約70mm，或約90mm)間隔開，以防止彼此接觸及/或與外感應線圈114B接觸。橫向距離340可取決於水平尺寸314Aw、314Bw及外感應線圈114B之大小。
氣體分配元件314A、314B中之每一者可經配置以分別通過氣體入口管315A、315B從氣體調節系統316A、316B接收熱調節氣體。氣體調節系統316A可經配置以通過氣體入口管315A向氣體分配元件314A、314B供應熱調節氣體，且氣體調節元件316B可經配置以通過氣體入口管315A向氣體分配元件314A、314B供應熱調節氣體。因此，氣體分配元件314A、314B中之每一者可在兩個不同的入口埠(未示出)處接收熱調節氣體，該等入口埠為 氣體入口管315A、315B經耦接至氣體分配元件314A、314B中之每一者的入口埠。每一氣體分配元件314A、314B中之兩個入口埠可彼此徑向間隔約180度，且可有助於利用氣體分配元件314A、314B提供熱調節氣體之大體上均勻分配。
圍繞Z軸徑向移動之氣體分配元件314A、314B的箭頭指示在熱調節氣體通過氣體入口管315A、315B供應之後的該氣體通過氣體分配元件314A、314B之流動。離開氣體分配元件314A、314B延伸之箭頭指示在經由其底板上之其氣體分配孔從氣體分配元件314A、314B排放之後的熱調節氣體之流動。(第1圖中未示出；繪示於第6圖及第8圖至第9圖中)。
第4圖繪示根據一些實施例的，溫度控制電漿產生系統404(亦稱為「電漿產生系統404」)之等角視圖。在上文中描述了具有與第1圖中之元件相同注釋之第4圖中之元件。除非另有說明，否則電漿產生系統104之以上論述適用於電漿產生系統404。電漿產生系統404可包括腔室442，在腔室442之內的介電質窗110及氣體分配元件114A、114B、耦接至相應氣體分配元件114A、114B之氣體調節系統116A、116B，及耦接至氣體分配元件114A、114B及氣體調節系統116A、116B之氣體入口管115A、115B。電漿產生系統404可進一步包括類似於電漿產生系統104之其他結構及功能元件，諸如感應線圈112A、 112B、氣體注入器120、感測器118A、118B、射頻電源122及匹配網路124，上述元件為了簡化起見未在第4圖中示出。
腔室442可包括在其側壁442A、442B上之氣體入口埠及氣體出口埠444A、444B(在第4圖中，側壁442A上的氣體入口埠及氣體出口埠444A、444B不可見)。氣體入口埠444A可用於分別將氣體入口管115A、115B耦接至氣體調節系統116A、116B。氣體出口埠444B可用於提取由腔室442之內的介電質窗110上的氣體分配元件114A、114B所排放之氣體之全部或部分。氣體調節系統116A、116B可經配置以通過氣體出口埠444B接收腔室442之內排放之氣體的全部或部分，熱調節該氣體，並且通過氣體分配元件114A、114B在介電質窗110上重新分配氣體。
進一步參考第5A圖至第5B圖描述氣體調節系統116B，第5A圖至第5B圖繪示根據一些實施例之分別具有或不具有外殼546之氣體調節系統116B的等角視圖。氣體調節系統116B可包括具有開口548A、548B及氣體入口埠556之外殼546。外殼546可經耦接至腔室442之側壁442B(第4圖)，其中開口548A、548B分別與氣體入口埠及氣體出口埠444A、444B對準。
再次參看第5A圖至第5B圖，氣體調節系統116B可進一步包括在外殼546之內的氣體管550A、550B、熱調節裝置552、氣體循環系統554及氣體入口埠558。氣體管550A、550B可在開口548A、548B分別對準氣體管開口560A、560B，且氣體入口埠556對準氣體入口 埠557之情況下耦接至外殼546。氣體調節系統116A亦可包括類似於氣體調節系統116B之元件。
待在氣體調節系統116B中熱調節之氣體可經由氣體入口埠556、558及/或經由氣體管開口560B由氣體管550B接收。經由氣體管開口560B接收之氣體可為經由氣體出口埠444B從腔室442提取之氣體之全部或部分，該氣體出口埠可對準於開口548B、560B。耦接至氣體管550A、550B之氣體循環系統554可經配置以從氣體管550B抽取氣體，將氣體引導通過氣體管550A用於熱調節，且通過開口560A、548A排放經熱調節之氣體。在一些實施例中，氣體循環系統554可包括經配置以抽取氣體之抽風機及/或用於引導氣體之吹風機。設置於氣體管550A中之熱調節裝置552可經配置以熱調節(例如，加熱或冷卻)從氣體管550B接收之氣體。在一些實施例中，熱調節裝置552可包括經配置以加熱氣體管550A中之氣體之加熱線圈及/或經配置以冷卻該氣體之風扇。在一些實施例中，氣體調節系統116A、116B可分別表示氣體調節系統316A、316B。
第6圖繪示根據一些實施例的氣體分配元件614之分解視圖。氣體分配元件614可表示上文關於第1圖、第3A圖及第4圖論述之氣體分配元件114A、114B、314A及/或314B。在一些實施例中，氣體分配元件614可為環狀且可包括具有氣體入口埠662之蓋板614A及具有氣體分配孔664之底板614B。氣體入口埠662可經耦接至氣體入口管115A、115B、315A及/或315B(第6圖中未示出；繪示於 第1圖、第3A圖及第4圖中)。蓋板614A可具有多於一個氣體入口埠。氣體分配孔664可允許氣體分配元件614中之熱調節氣體得以排放並且分配於介電質窗110上(第6圖中未示出；繪示於第1圖、第3A圖及第4圖中)。在一些實施例中，氣體分配孔664可具有彼此相同或不同之尺寸。在一些實施例中，氣體分配孔可具有如第6圖中所示之圓形或可具有任何幾何形狀(例如，矩形、橢圓形或多邊形)。
在氣體分配元件614之組裝形式中，底板614B可沿著蓋板614A之內部側壁670A、670B經設置於延伸區域668A、668B上。在一些實施例中，在組裝形式中，蓋板614A之下凹緣部672A、672B之頂表面可與底板614B之背表面614Bs大體上共面，且蓋板614A之突出緣部674A、674B之頂表面可沿著負Z軸方向在背表面614Bs之上延伸。突出緣部可674經配置以支撐介電質窗(例如，介電質窗110)上的氣體分配元件614，以使得可在底板614B與介電質窗110之間產生縫隙(例如，縫隙117)以允許熱調節氣體得以從參考第1圖所述之氣體分配孔664排放。
在一些實施例中，蓋板614A之外側壁671A、671B可具有沿著其Z軸的範圍從約15mm至約25mm(例如，約15mm、約20mm或約25mm)之尺寸614At(例如，厚度)。在一些實施例中，底板614B可具有沿著X軸的範圍從約10mm至約50mm(例如，約10cm、約20mm、約30mm，或約40mm)的尺寸614Bw(例如，寬度)。第6圖之X軸及Y軸可沿著蓋板614A、底板614B之直徑。在 一些實施例中，底板614B可具有沿著Z軸的範圍從約1mm至約5mm(例如，約1mm、約2mm、約3mm，或約4mm)的尺寸614Bt(例如，厚度)。
進一步用第7A圖至第7B圖描述蓋板614A，第7A圖至第7B圖繪示蓋板614A之背側視圖及沿著第7A圖之線A-A的蓋板614A之橫截面圖。在上文中描述了具有與第6圖中之元件相同注釋之第7A圖至第7B圖中之元件。為了說明目的，蓋板614A之不同區域已用不同陰影提供。例如，帶點的區域表示下凹緣部672A、672B，且相鄰於帶點區域之暗灰色區域表示上文參考第6圖論述之突出緣部674A、674B。下凹緣部672A、674A可具有沿著蓋板614之外圓周614OC的弧形，且緣部674A、674B可具有沿著蓋板614之內圓周614IC之弧形。
在一些實施例中，範圍從約20度至約30度之角度A(例如，約20度、約24度或約28度)可在外圓周614OC及內圓周614IC之中心C處由弧形突出緣部674A、674B之每一者對向。在一些實施例中，氣體入口埠662可具有圓形，且圓形氣體入口埠662之直徑線662d可與沿著Y軸之蓋板614的直徑線形成範圍從約20度至約40度之角度B(例如，約2度、約30度或約40度)。
第8圖繪示根據一些實施例的，具有氣體分配孔864之氣體分配元件之底板814B的背側視圖。除非另有說明，否則底板614B及氣體分配孔664之以上論述分別適用於底板814B及氣體分配孔864。底板814B可具有含有不同 尺寸的氣體分配孔864之不同區域。在一些實施例中，底板814B可具有含有四組氣體分配孔864(氣體分配孔組880A至880D)之四個區域。在一些實施例中，四氣體分配孔組880A至880D中之每一組可具有含有與其他組不同尺寸之氣體分配孔864。在一些實施例中，氣體分配孔864可各自具有在氣體分配孔組880A、880B、880C及/或880D之相同組中彼此大體上相同或不同之尺寸。在一些實施例中，氣體分配孔組880A之氣體分配孔864可具有與氣體分配孔組880B至880D相比最小的尺寸，且氣體分配孔組880C之氣體分配孔864可具有與氣體分配孔組880A至880B及880D相比最大的尺寸。
在一些實施例中，氣體分配孔組880A之氣體分配孔864可各自具有範圍從約1mm至約5mm之直徑(例如，約1mm、約2mm、約3mm或約4mm)。在一些實施例中，氣體分配孔組880C之氣體分配孔864可各自具有範圍從約8mm至約15mm之直徑(例如，約8mm、約10mm、約12mm或約15mm)。在一些實施例中，氣體分配孔組880B、880D之氣體分配孔864可各自具有範圍從約4mm至約8mm之直徑(例如，約4mm、約6mm或約8mm)。在一些實施例中，氣體分配孔組880B、880D之氣體分配孔864可具有彼此相同或不同之尺寸。在一些實施例中，氣體分配孔組880A、880D之每一者中的氣體分配孔864之數目可彼此相同或不同。在一些實施例中，底板814B可具有沿著X軸的範圍從約30mm至約50mm(例如，約30mm、 約35mm、約40mm，或約45mm)的水平尺寸814Bw(例如，寬度)。
底板814B中之氣體分配孔864之設置及尺寸可經配置以控制從氣體分配元件(例如，氣體分配元件114A、114B)之不同區域排放的熱調節氣體之量。從不同區域排放的量可經改變以補償氣體分配元件之內的熱調節氣體之溫度變化，並且因此從橫跨介電質窗(例如，介電質窗110)之經排放量中提供大體上均勻量的熱能(熱或冷)。在靠近氣體入口埠(例如，氣體入口埠662)之氣體分配元件的區域中之熱調節氣體之溫度可高於(加熱氣體)或低於(冷卻氣體)遠離氣體入口埠之氣體分配元件的區域中之溫度。溫度變化可歸因於當熱調節氣體在氣體分配元件之內循環時所產生的熱損失或熱增益。
為了補償溫度變化且橫跨介電質窗提供大體上均勻量的熱能，熱調節氣體之排放量可隨著排放區域距氣體入口埠的距離增加而增加。排放區域可為熱調節氣體自其排放的氣體分配元件之區域。當與較大氣體分配孔864(例如，氣體分配孔組880B至880D)相比，氣體分配元件可具有含有定位於氣體入口埠下方或接近於氣體入口埠之最小尺寸的氣體分配孔864(例如，氣體分配孔組880A)時，溫度變化可得以補償。在相對於氣體入口埠之底板814B之此位置中，具有較大尺寸之氣體分配孔組880B至880D之氣體分配孔864可遠離氣體入口埠，且具有最大尺寸之氣體分配孔組880C之氣體分配孔864可最遠離氣體入口埠。結 果，最小體積量的熱調節氣體可從靠近氣體入口埠的氣體分配元件排放，較大體積量的熱調節氣體可從遠離氣體入口埠之區域排放，且最大體積量的熱調節氣體可從最遠離氣體入口埠處的區域排放。氣體排放孔864之尺寸變化可取決於氣體排放元件之內的熱調節氣體之變化。
第9圖繪示根據一些實施例的，具有氣體分配孔964之氣體分配元件之底板914B的背側視圖。除非另有說明，否則底板614B及氣體分配孔664之以上論述分別適用於底板914B及氣體分配孔964。類似於底板814B，底板914B可具有含有不同尺寸之氣體分配孔964之不同區域，但是底板914B可具有沿著X軸之比底板814的水平尺寸814Bw(例如，寬度)小的水平尺寸914Bw(例如，寬度)。此外，與底板814B相比，底板914B可具有氣體分配孔964之不同設置。
在一些實施例中，底板914B可具有含有四組氣體分配孔964(氣體分配孔組980A至980D)之四個區域。在一些實施例中，四氣體分配孔組980A至980D中之每一組可具有含有與其他組不同尺寸之氣體分配孔964。在一些實施例中，氣體分配孔964可各自具有在氣體分配孔組980A、980B、980C及/或980D之相同組中彼此大體上相同或不同之尺寸。在一些實施例中，氣體分配孔組980A之氣體分配孔964可具有與氣體分配孔組980B至980D相比最小的尺寸，且氣體分配孔組980C之氣體分配孔864可具有與氣體分配孔組980A至980B及980D相比最大的尺寸。
在一些實施例中，氣體分配孔組980A之氣體分配孔964可各自具有範圍從約1mm至約5mm之直徑(例如，約1mm、約2mm、約3mm或約4mm)。在一些實施例中，氣體分配孔組980C之氣體分配孔964可各自具有範圍從約8mm至約15mm之直徑(例如，約8mm、約10mm、約12mm或約15mm)。在一些實施例中，氣體分配孔組980B、980D之氣體分配孔964可各自具有範圍從約4mm至約8mm之直徑(例如，約4mm、約6mm或約8mm)。在一些實施例中，氣體分配孔組980B、980D之氣體分配孔964可具有彼此相同或不同之尺寸。在一些實施例中，氣體分配孔組980A、980D之每一者中的氣體分配孔964之數目可彼此相同或不同。在一些實施例中，底板914B可具有沿著X軸的範圍從約10mm至約30mm(例如，約10cm、約15mm、約20mm，或約25mm)的水平尺寸914Bw(例如，寬度)。
類似於底板814B，氣體分配孔964之設置及尺寸可經配置以控制從氣體分配元件(例如，氣體分配元件114A、114B)之不同區域排放之熱調節氣體的量，以補償氣體分配元件之內的熱調節氣體中的溫度變化。當與較大氣體分配孔964(例如，氣體分配孔組980B至980D)相比，氣體分配元件可具有含有定位於氣體入口埠下方或接近於氣體入口埠之最小尺寸的氣體分配孔964(例如，氣體分配孔組980A)時，溫度變化可得以補償。在相對於氣體入口埠之底板914B之此位置中，具有較大尺寸之氣體分配孔 組980B至980D之氣體分配孔964可遠離氣體入口埠，且具有最大尺寸之氣體分配孔組980C之氣體分配孔964可最遠離氣體入口埠。氣體排放孔964之尺寸變化可取決於氣體排放元件之內的熱調節氣體之變化。
再次參看第8圖至第9圖，在一些實施例中，底板814B及底板914B可分別為用於第1圖及第4圖中之電漿產生系統104、404中之內部氣體分配元件114A及外部氣體分配元件114B的底板。
第10圖為根據一些實施例的，用於調節與維持橫跨溫度控制電漿產生系統之介電質窗的溫度之示例性方法1000之流程圖。本案不限於此操作描述。確切而言，其他操作亦在本案之精神及範疇之內。應將瞭解，可以執行額外操作。此外，並不需要所有操作來執行本文提供之揭示內容。此外，一些操作可同時地進行，或者以與第10圖中所示之不同次序進行。在一些實施例中，除了當前描述之操作之外或取代該等操作，可執行一或多個其他操作。為了說明目的，可參考第1圖、第3A圖至第3B圖、第5A圖至第5B圖、第6圖、第7A圖至第7B圖，及第8圖至第9圖之實施例描述方法1000。然而，方法1000並不限於該等實施例。
在第10圖之操作1005中，使用溫度控制電漿產生系統產生用於晶圓電漿處理之電漿。例如，如參考第1圖所示且論述，溫度控制電漿產生系統104可用於在電漿處理腔室102中產生用於各種電漿製程之電漿，該製程諸如晶圓107上之蝕刻或沉積。
在第10圖至操作1010中，由溫度控制電漿產生系統接收之氣體經熱調節。例如，如參考第4圖所示且所論述，熱調節由溫度控制電漿產生系統404接收之氣體(例如，空氣或惰性氣體)可包括由氣體調節系統116B之氣體管550B接收氣體，使用氣體循環系統554引導氣體通過氣體管550A，使用熱調節系統552加熱或冷卻氣體。在一些實施例中，加熱或冷卻可包括將氣體分別流動通過氣體管550A之內的加熱線圈或風扇。氣體可經熱調節至範圍從約70℃至約120℃之溫度(例如，約70℃、約80℃、約90℃、約100℃、約110℃，或約120℃)。
在第10圖之操作1015中，熱調節氣體是在介電質窗上排放。例如，如參考第4圖所示且所論述，排放介電質窗110上的熱調節氣體可包括使用氣體循環系統554經由氣體入口管115B將熱調節氣體引導至氣體分配元件114B。排放可進一步包括經由氣體排放孔(例如，第6圖之孔664、第8圖之孔864，或第9圖之孔964)排放熱調節氣體至介電質窗110上，同時在氣體分配元件114B之內循環熱調節氣體。在一些實施例中，氣體循環系統554可包括用於引導且循環熱調節氣體之吹風機。
在第10圖之操作1020中，確定電漿產生之狀態。例如，如參考第1圖所示且所論述，基於經由氣體注入器120供應至電漿處理腔室102中的電漿產生氣體，控制系統108可輸出指示電漿處理腔室102中之電漿產生是否終止之控制信號(未示出)。若輸出控制信號指示電漿產生之終 止，則方法1000可進行至操作1025，否則方法1000可進行至操作1030。
在第10圖之操作1025中，回應於電漿產生終止，從電漿處理腔室移除經電漿處理之晶圓。例如，如參考第1圖所示且所論述，回應於指示電漿處理腔室102中之電漿產生之終止的來自控制系統108之控制信號，晶圓107可從處理腔室102移除。
在第10圖之操作1030中，確定橫跨介電質窗之溫度。例如，如參考第4圖所示且所論述，確定橫跨介電質窗之溫度可包括基於來自控制系統108之控制信號(未示出)激活感測器118A、118B及/或119，使用感測器118A、118B及/或119量測溫度，且由控制系統108從感測器118A、118B及/或119接收經量測溫度。
在第10圖之操作1035中，確定經決定之溫度與橫跨介電質窗之所需溫度之間的差異，且將該差異與基線位準相比較。例如，如參考第1圖所示且所論述，控制系統108之處理器(未示出)可將處理器中設定之所需溫度與從感測器118A、118B及/或119接收的橫跨介電質窗110之溫度相比較，並且輸出差異。處理器可將該差異與基線位準相比較並且輸出指示該差異是大於、等於或小於基線位準之信號。如本文所使用之術語「基線位準」可指代已經認為對晶圓電漿處理具有最小影響或對晶圓產量損失具有任何顯著影響之溫度變化。在一些實施例中，基線位準可以是資料庫、伺 服器，或處理器640c中之本端儲存媒體上的一或多個儲存值。
若處理器輸出指示差異大於基線位準之信號，則方法100可進行至操作1040，之後至操作1045。在一些實施例中，若處理器輸出指示差異大於基線位準之信號，則操作1040及1045可同時發生。否則，若處理器輸出指示差異等於或小於基線位準之信號，則方法1000可進行至操作1045。
在第10圖之操作1040中，回應於經確定之溫度與橫跨介電質窗之所需溫度大於基線位準，調整熱調節系統之參數。例如，如參考第1圖、第4圖及第5A圖至第5B圖所示且所論述，控制系統108可動態地調整熱調節系統552之參數以調整供應至氣體分配元件114A、114B的熱調節氣體之溫度。動態調整可基於橫跨介電質窗之所確定溫度。
在第10圖之操作1045中，提取經排放熱調節氣體之一部分。例如，如參考第4圖所示且所論述，提取經排放熱調節氣體之一部分可包括使用氣體循環系統554經由氣體出口埠444B抽取腔室442之內的經排放熱調節氣體之全部或部分。在一些實施例中，氣體循環系統554可包括經配置以抽取經排放熱調節氣體之全部或部分的抽風機。在提取之後，方法1000可進行至操作1010以經由氣體分配元件114A、114B重新熱調節與重新分配介電質窗110上的提取部分。
本案提供電漿處理系統(例如，電漿產生系統100)中之示例性溫度控制電漿產生系統(例如，電漿產生系統104、304或404)，以防止及/或減輕在一系列晶圓之電漿處理期間的溫度依賴之製程偏移，以達成電漿製程重複性及晶圓對晶圓複製性。在一些實施例中，溫度控制之電漿產生系統可包括介電質窗(例如，介電質窗110)及定位於該介電質窗上的一或多個氣體分配元件(例如，氣體分配元件114A、114B、314A或314B)。一或多個氣體分配元件可經配置以在介電質窗上分配熱調節氣體，並且調節橫跨介電質窗的溫度在晶圓電漿處理期間得以大體上均勻。
在一些實施例中，一或多個氣體分配元件可具有經配置以將熱調節氣體排放至介電質窗之頂表面的環形管狀結構及複數個氣體分配孔(例如，氣體分配孔664、864或964)。在一些實施例中，一或多個氣體分配元件之不同區域可具有不同組的氣體分配孔(例如，氣體分配孔組880A至880D或氣體分配孔組980A至980D)。每一組氣體分配孔之尺寸及密度可彼此不同。各組氣體分配孔可經策略地設計且設置以控制橫跨介電質窗排放的熱調節氣體量，以橫跨介電質窗提供大體上均勻量之熱能(熱或冷)並且調節介電質窗之溫度在晶圓電漿處理期間大體上均勻。
在一些實施例中，電漿產生系統包括介電質窗、設置於該介電質窗上的感應線圈、設置於該介電質窗上的氣體分配元件，及耦接至該氣體分配元件之氣體調節系統。氣體分配元件經配置以在介電質窗上排放熱調節氣體， 並且調節橫跨介電質窗之溫度。氣體調節系統經配置以供應熱調節氣體至氣體分配元件。
在一些實施例中，氣體分配元件包含圍繞感應線圈徑向設置之環形管狀結構。在一些實施例中，氣體分配元件包含具有氣體分配孔之基座。基座與介電質窗之頂表面垂直間隔開。在一些實施例中，電漿產生系統進一步包含設置在氣體分配元件之基座與介電質窗之頂表面之間的縫隙之內的感測器。感測器經配置以量測從氣體分配元件排放之熱調節氣體之溫度。在一些實施例中，氣體分配元件經配置以將橫跨介電質窗之溫度調節為大體上均勻，且將溫度保持在範圍從約80℃至約110℃之間的值。在一些實施例中，氣體分配元件包含具有第一組氣體分配孔及第二組氣體分配孔之基座。第一組氣體分配孔之尺寸小於第二組氣體分配孔之尺寸。在一些實施例中，氣體分配元件經配置以分別在介電質窗的第一區域及第二區域上排放第一體積及第二體積之熱調節氣體。第一體積與第二體積彼此不同且第一區域及第二區域彼此間隔。在一些實施例中，氣體調節系統經配置以接收氣體並且熱調節氣體以形成熱調節氣體。在一些實施例中，氣體調節系統經配置以動態地調整在電漿產生系統之操作期間，供應至氣體分配元件之熱調節系統之溫度。在一些實施例中，氣體調節系統經配置以提取從氣體分配元件排放之熱調節氣體之一部分，且重新熱調節熱調節系統之該部分。
在一些實施例中，電漿產生系統包括介電質窗、耦接至該介電質窗之氣體注入器、第一及第二感應線圈、第一及第二氣體分配元件，及耦接至該第一及第二氣體分配元件之氣體調節系統。第一及第二感應線圈經徑向設置於氣體注入器周圍且設置於介電質窗上。第一及第二氣體分配元件經徑向設置於第一及第二感應線圈周圍且設置於介電質窗上。第一及第二氣體分配元件之每一者經配置以在介電質窗上排放熱調節氣體。氣體調節系統經配置以供應熱調節氣體至第一及第二氣體分配元件。
在一些實施例中，第一及第二感應線圈與第一及第二氣體分配元件一起以交替配置設置於介電質窗上。在一些實施例中，氣體調節系統包含第一及第二氣體調節系統。第一及第二氣體分配元件之每一者經配置以從第一及第二氣體調節系統接收熱調節氣體。在一些實施例中，第一氣體分配元件包含彼此徑向間隔約180度之兩個氣體入口埠。第一氣體分配元件在兩個氣體入口埠處耦接至氣體調節系統。在一些實施例中，氣體調節系統包含第一及第二氣體管及氣體循環系統。氣體循環系統耦接至第一及第二氣體管。氣體循環系統經配置以經由第一氣體管供應熱調節氣體，並且經由第二氣體管提取由第一及第二氣體分配系統排放之熱調節系統之一部分。
在一些實施例中，用於調節橫跨電漿產生系統之介電質窗之溫度調節方法包括熱調節供應至電漿產生系統之氣體，並且將熱調節之氣體排放於介電質窗上。溫度調 節方法進一步包含決定橫跨介電質窗之溫度與設定溫度值之間的差異，並且回應於該差異大於基線位準來調整電漿產生系統之參數。
在一些實施例中，熱調節該氣體包含：經由氣體調節系統之氣體管接收氣體；使用氣體循環系統引導氣體通過氣體管；及使用熱調節系統加熱或冷卻氣體。在一些實施例中，排放熱調節氣體包含：使用氣體循環系統引導熱調節氣體至氣體分配元件；及經由氣體分配元件之氣體分配孔排放熱調節氣體。在一些實施例中，調整電漿產生系統之參數包括動態地調整熱調節系統之加熱線圈或冷卻風扇之參數。在一些實施例中，溫度調節方法進一步包含回應於差異等於或小於基線位準來提取排放於介電質窗上的熱調節氣體之一部分。
前述揭示內容概括了若干實施例之特徵，以便熟習該項技術者可較佳地理解本案之態樣。熟習該項技術者應理解，其可輕易地使用本揭示內容作為用於設計或修改其他製程及結構之基礎，該等其他製程及結構用於實現本文介紹之實施例的相同目的及/或達成相同優點。熟習該項技術者亦應瞭解，該等同等構造不背離本案之精神及範疇，且在不背離本案之精神及範疇之情況下，該等同等構造可以進行各種改變、替代及更改。
100:半導體電漿處理系統
102:電漿處理腔室
102A:腔室側壁
102B:底座
104:溫度控制電漿產生系統
106:晶圓保持器系統
107:晶圓
108:控制系統
110:介電質窗
110a、114At、114Bt:頂表面
110b、114Ab、114Bb:底表面
110t:垂直尺寸
112A、112B:感應線圈
114A、114B:氣體分配元件
114Aw:水平尺寸
114Bw:水平尺寸
115A、115B:氣體入口管
116A、116B:氣體調節系統
117:縫隙
118A、118B、119:感測器
120:氣體注入器
122、124:射頻電源
126:氣體入口埠
128:夾盤
132:射頻電源
134:匹配網路

Claims (10)

  1. 一種電漿產生系統，包含：一介電質窗；一感應線圈，設置於該介電質窗上；一氣體分配元件，設置於該介電質窗上，並具有一氣體入口埠以及複數個氣體分配孔，該氣體分配元件配置以將一熱調節氣體經由該些氣體分配孔排放於該介電質窗上，以及調節該介電質窗之一溫度；及一氣體調節系統，耦接至該氣體分配元件之該氣體入口埠且配置以供應該熱調節氣體至該氣體分配元件，其中該些氣體分配孔包含具有一第一直徑的一第一氣體分配孔組以及具有大於該第一直徑之一第二直徑的一第二氣體分配孔組，且其中該第一氣體分配孔組比該第二氣體分配孔組靠近該氣體入口埠。
  2. 如請求項1所述之電漿產生系統，其中該氣體分配元件包含圍繞該感應線圈徑向設置之一環形管狀結構。
  3. 如請求項1所述之電漿產生系統，其中該氣體分配元件包含具有該些氣體分配孔之一基座，並且其中該基座與該介電質窗之一頂表面垂直間隔開。
  4. 如請求項1所述之電漿產生系統，進一步包含設置在該氣體分配元件之一基座與該介電質窗之一頂 表面之間的一縫隙之內的一感測器，其中該感測器經配置以量測從該氣體分配元件排放之該熱調節氣體之溫度。
  5. 一種電漿產生系統，包含：一介電質窗；一氣體注入器，耦接至該介電質窗；第一及第二感應線圈，徑向設置於該氣體注入器周圍且設置於該介電質窗上；第一及第二氣體分配元件，徑向設置於該第一及第二感應線圈周圍且設置於介電質窗上，其中該第一及第二氣體分配元件中之一者具有一氣體入口埠以及複數個氣體分配孔，其中該些氣體分配孔包含具有一第一直徑的一第一氣體分配孔組以及具有大於該第一直徑之一第二直徑的一第二氣體分配孔組，且其中該第一氣體分配孔組比該第二氣體分配孔組靠近該氣體入口埠，其中該第一及第二氣體分配元件之每一者經配置以在該介電質窗上排放一熱調節氣體，其中該第一及第二氣體分配元件中之該者配置以經由該些氣體分配孔排放該熱調節氣體；及一氣體調節系統，耦合至該第一及第二氣體分配元件，其中該氣體調節系統經配置以供應該熱調節氣體至該第一及第二氣體分配元件，其中該氣體調節系統耦接至該第一及第二氣體分配元件中之該者的該氣體入口埠。
  6. 如請求項5所述之電漿產生系統，其中該第一及第二感應線圈與該第一及第二氣體分配元件一起以一交替配置設置於該介電質窗上。
  7. 如請求項5所述之電漿產生系統，其中該氣體調節系統包含：第一及第二氣體管；及一氣體循環系統，耦接至該第一及第二氣體管，其中該氣體循環系統經配置以經由該第一氣體管供應該熱調節氣體，並且經由該第二氣體管提取由該第一及第二氣體分配元件排放之該熱調節氣體之一部分。
  8. 一種溫度調節方法，用於調節橫跨一電漿產生系統之一介電質窗之一溫度，該溫度調節方法包含：熱調節供應至該電漿產生系統之一氣體；將經熱調節之該氣體經由一氣體分配元件之複數個氣體分配孔排放於該介電質窗上，其中該些氣體分配孔包含具有一第一直徑的一第一氣體分配孔組以及具有大於該第一直徑之一第二直徑的一第二氣體分配孔組，且其中該第一氣體分配孔組比該第二氣體分配孔組靠近該氣體分配元件之一氣體入口埠；確定橫跨該介電質窗之一溫度與一預定溫度值之間的一差異；及回應於該差異大於一基線位準來調整該電漿產生系統之一參數。
  9. 如請求項8所述之溫度調節方法，其中該熱調節該氣體的步驟包含：經由一氣體調節系統之一氣體管接收該氣體；使用一氣體循環系統引導該氣體通過該氣體管；及使用一熱調節系統加熱或冷卻該氣體。
  10. 如請求項8所述之溫度調節方法，其中該排放經熱調節之該氣體的步驟包含：使用一氣體循環系統引導經熱調節之該氣體至該氣體分配元件之一氣體入口埠；及經由該氣體分配元件之該些氣體分配孔排放經熱調節之該氣體。
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