TWI747998B - 離子過濾器 - Google Patents

Abstract

本發明提供了一種使用離子過濾來調整輸送到基板的離子數量的方法。所述方法包括提供可操作地連接到電漿源的處理腔室。所述基板係設置在所述處理腔室內所設置的基板支撐件上。提供電偏壓源，其可操作地連接到被設置在所述處理腔室中的孔板。使用所述電漿源產生的電漿處理所述基板支撐件上的所述基板。在所述基板的電漿處理期間，來自電偏壓源的可變偏壓電壓被施加到所述孔板。所述基板的電漿處理可以進一步包括將所述基板暴露於在所述基板上的沉積和蝕刻之間交替的電漿分時多工處理。

Description

離子過濾器

本發明涉及帶電粒子源領域，包括用於直接蝕刻和沉積的電漿源、用於離子束沉積和蝕刻的寬束離子源以及用於表面調整的電子源。

相關申請案的交叉參考

本申請案主張於2016年11月18日提交的名稱為“離子過濾器”的共同擁有的美國臨時專利申請案第62/424,360號的優先權並且相關於所述臨時專利申請案，所述臨時專利申請案藉由引用方式而併入於此。

用於蝕刻矽晶圓和其它基板或將各種材料沉積到各種基板上的電漿處理設備對於生產半導體裝置和其它相關系統是非常有效的。在其基本形式中，電漿在源區中由適當的前驅物氣體產生，形成氣體的正離子、電子和中性自由基。在晶圓上，對於蝕刻製程，可能需要主要利用所述中性自由基的更多化學蝕刻或使用加速離子的更多物理蝕刻。在許多情況下，蝕刻需要離子和中性自由基的組合。

電漿可以透過例如電感耦合電漿源(ICP)、電容耦合電漿源(CCP)、微波電漿源或電子迴旋共振源(ECR)的各種手段中產生。通常情況下，為了達到所需目的而產生的電漿不具有理想的離子數量與化學反應性自由基數量的比率，以實現晶圓的最有效的電漿處理。特別是在要求變得更加強 以更快的速率蝕刻材料情況下，僅僅增加流向電漿源的氣體流量和用於使氣體離解和電離的功率層級，導致電漿中相對於中性自由基的數量存在太多離子，並且隨著蝕刻製程的進行，過量的離子可能對正被蝕刻的結構造成損害。

上述問題在過去二十多年來已經被一些個人和團體在一定程度上解決了，通常是以相當簡單的方式，為其目的提供了足夠的離子數目減少，但是不具有在電漿處理設備中以不同時間執行不同處理的使用靈活性。現有技術方法已經描述了使用由永久磁體或電磁體產生的磁場將離子引導到電漿源和晶圓之間的損耗表面。這些技術依賴於之後與損耗表面相交的磁場線上的電子俘獲。局部產生的電場確保離子也丟失到表面。電磁體的使用增加了該技術的靈活性，因為可以對離子損失的程度進行一些調整。基於磁體的技術在可以使用的壓力範圍內受到限制，因為隨著壓力的增加，電子不會保持被困在磁場線上的可能性增加，因為它們與中性氣體原子或分子碰撞，並且隨機地穿過場線。在10至20毫托(mTorr)的壓力下，該技術變得不那麼有效。參見例如Lea等人的美國專利公開案(美國專利公開案第2002/0185226號)。

在現有技術中更廣泛地描述了使用通常由與電漿製程相容的金屬(例如鋁或陽極氧化鋁)製成的多孔板或網格。該柵格或多孔板被放置在跨越電漿源和晶圓之間的處理腔室。它依賴於離子和電子對損失到板的表面和接點上孔的側邊的高機率。一些中性的自由基會損失到多孔板上，但損失的可能性通常比離子/電子對的損失機率要小得多，所以具有多孔板在適當位置的離子對中性自由基的比例與沒有板的比例相比係減少的。一些現有技術的例子是Savas等人(美國專利案第5,811,022號)；Lea等人(美國專利公開案第2002/0185226號)；Antonelli等人(美國專利案第8,084,339號)；和Martinez等人(美國專利案第8,980,764號)。

如果網格的透明度降低，則離子損失會更大。也就是與板的整 個面積相比孔的面積減小了。如果孔縱橫比(深度除以直徑)增加(例如，板較厚和/或孔直徑較小)，離子損失也將增加。隨著孔縱橫比的增加，穿過孔的帶電物質增加了與孔的側壁接觸而丟失的可能性。Antonelli等人(美國專利第8,084,339號)顯示了隨著板厚與孔直徑的增加，預期典型的離子損失。

當電漿源產生隨離子源位置變化的離子與自由基數量比率時，需要在整個晶圓上改變離子與自由基數量的比率，或者反過來在整個晶圓上獲得相同或相似的離子與自由基數量之比率，其中該製程需要根據時間調整離子與自由基數量比率，或者兩者兼而有之。

現有技術沒有提供與本發明相伴隨的益處。

因此，本發明的目的是提供一種改良，其克服了現有技術裝置的不足之處，並且對於使用帶電粒子源的進步作出了重大貢獻。

本發明的另一個目的是提供一種使用離子過濾來調節輸送到基板的離子數量的方法，該方法包括：提供處理腔室；提供可操作地連接到所述處理腔室的電漿源；在所述處理腔室內提供基板支撐件；將所述基板提供到所述基板支撐件上；提供多個電偏壓源；在所述處理腔室中提供孔板，所述孔板具有多個孔板區域，其中所述多個孔板區域中的至少兩個孔板區域可操作地連接到所述多個電偏壓源的個別偏壓(separate bias)；使用所述電漿源產生電漿；使用產生的所述電漿處理所述基板支撐件上的所述基板；以及在所述基板的所述電漿處理期間，將來自所述多個電偏壓源的個別偏壓電壓施加到所述多個孔區域中的至少兩個孔區域。

本發明的另一個目的是提供一種使用離子過濾來調節輸送到基板的離子數量的方法，該方法包括：提供處理腔室；提供可操作地連接到所述處理腔室的電漿源；在所述處理腔室內提供基板支撐件；將所述基板提供到所述基板支撐件上；提供多個電偏壓源；在所述處理腔室中提供多個孔板，所述 多個孔板中的至少一個孔板具有多個孔板區域，其中所述多個孔板區域中的至少兩個孔板區域可操作地連接到多個電偏壓源的個別偏壓；使用所述電漿源產生電漿；使用產生的所述電漿處理所述基板支撐件上的所述基板；以及在所述基板的電漿處理期間，將來自所述多個電偏壓源的個別偏壓電壓施加到所述多個孔板區域中的至少兩個孔板區域。

本發明的又一個目的是提供一種使用離子過濾來調節輸送到基板的離子的數量的方法，該方法包括：提供處理腔室；提供可操作地連接到所述處理腔室的電漿源；在所述處理腔室內提供基板支撐件；將所述基板提供到所述基板支撐件上；提供電偏壓源；在所述處理腔室中提供孔板，所述孔板可操作地連接到所述電偏壓源；使用所述電漿源產生電漿；使用產生的所述電漿處理所述基板支撐件上的所述基板；以及將來自所述電偏壓源的可變偏壓電壓施加到所述孔板，在所述基板的所述電漿處理期間，所述偏壓電壓隨時間變化。

本發明的另一個目的是提供一種使用離子過濾來調節輸送到基板的離子數量的方法，該方法包括：提供處理腔室；提供可操作地連接到所述處理腔室的電漿源；在所述處理腔室內提供基板支撐件；將所述基板提供到所述基板支撐件上；提供電偏壓源；在所述處理腔室中提供多個孔板，所述多個孔板中的至少一個可操作地連接到所述電偏壓源；使用所述電漿源產生電漿；使用產生的所述電漿處理所述基板支撐件上的所述基板；以及將來自所述電偏壓源的可變偏壓電壓施加到所述多個孔板中的至少一個孔板，所述偏壓電壓在所述基板的所述電漿處理期間隨時間變化。

本發明的另一個目的是提供一種使用離子過濾來調節輸送到基板的離子數量的方法，該方法包括：提供處理腔室；提供可操作地連接到所述處理腔室的電漿源；在所述處理腔室內提供基板支撐件；將所述基板提供到所 述基板支撐件上；提供多個電偏壓源；在所述處理腔室中提供孔板，所述孔板具有多個孔板區域，其中所述多個孔板區域中的至少兩個孔板區域可操作地連接到所述多個電偏壓源的個別偏壓；使用所述電漿源產生電漿；使用產生的所述電漿處理所述基板支撐件上的所述基板；以及在所述基板的所述電漿處理期間，將來自所述多個電偏壓源的個別偏壓電壓施加到所述多個孔板區域中的至少兩個孔板區域，至少一個偏壓電壓在所述基板的所述電漿處理期間隨著時間變化。

本發明的又一個目的是提供一種使用離子過濾來調節輸送到基板的離子的數量的方法，該方法包括：提供處理腔室；提供可操作地連接到所述處理腔室的電漿源；在所述處理腔室內提供基板支撐件；將所述基板提供到所述基板支撐件上；提供多個電偏壓源；在所述處理腔室中提供多個孔板，所述多個孔板中的至少一個孔板具有多個孔板區域，其中所述多個孔板區域中的至少兩個孔板區域可操作地連接到所述多個電偏壓源的個別偏壓；使用所述電漿源產生電漿；使用產生的所述電漿處理所述基板支撐件上的所述基板；以及在所述基板的所述電漿處理期間，將來自所述多個電偏壓源的個別偏壓電壓施加到所述多個孔板區域中的至少兩個孔板區域，至少一個偏壓電壓在所述基板的所述電漿處理期間隨著時間變化。

本發明的另一個目的是提供一種離子過濾系統，包括：處理腔室；電漿源，可操作地連接到所述處理腔室；基板支撐件，位於所述處理腔室內；多個電偏壓源；以及所述處理腔室中的孔板，所述孔板具有多個孔板區域，其中所述多個孔板區域中的至少兩個孔板區域可操作地連接到所述多個電偏壓源的個別偏壓。

以上概述了本發明的一些相關目的。這些目的應被解釋為僅僅是說明本發明的一些更突出的特徵和應用。透過以不同的方式應用所公開的發 明或者在本發明公開的範圍內修改本發明，可以獲得許多其他的有益結果。因此，除了結合附圖的申請專利範圍所限定的本發明範圍外，透過參考本發明的概述和優選實施例的詳細描述，可以獲得本發明的其他目的和更全面的理解。

這裡描述的本發明提供了比現有技術的基本設計更大的到達晶圓的離子數量的控制。這裡描述的本發明特別適用於深反應離子蝕刻(DRIE)，正如通常應用於由德國的羅伯特．博世員工發明的“博世製程”，Laermer和Schilp的美國專利第5,498,312號中所述，以排除其用於其他蝕刻或沉積應用。

在博世DRIE製程中，透過多次重複蝕刻和沉積製程循環，對由矽表面上的遮罩定義的特徵進行各向異性蝕刻。隨著該製程進行一個循環，在沉積步驟中，在所有表面上沉積鈍化層。在隨後的蝕刻步驟(或者通常被定義為第一蝕刻子步驟)開始時，來自電漿的離子被加速到晶圓並且從將被蝕刻的特徵的基底去除鈍化材料。在剩餘的蝕刻步驟(或第二蝕刻子步驟)中，使用電漿中產生的中性自由基各向同性地蝕刻矽。隨著周期的重複，由遮罩定義的特徵被進一步蝕刻到矽晶圓中。對於該製程的有效操作特別重要的是，在第一蝕刻子步驟中，根據多個參數來很好地定義離子通量，而在第二蝕刻子步驟和沉積步驟中，離子數量應該是少的，因為它們對這些步驟的任何一個步驟都沒有顯著的貢獻，並且如果數量太多，會降低對遮罩的蝕刻選擇性，從而使遮罩被侵蝕得太快，並且該特徵在其已經達到足夠的深度之前會橫向地被定義。

關於博世DRIE製程，期望增加孔板上或者孔板或孔板部分之間的孔板偏壓，使得在沉積步驟和第二蝕刻子步驟期間減少到達晶圓的離子的數量並且因此減少遮罩腐蝕，從而增加遮罩整個製程的選擇性。在第一蝕刻子步 驟期間孔板偏壓的層級將被降低，使得足夠數量的離子可被加速到晶圓以實現所需的指向性鈍化去除。對於被劃分成環形孔區域或其他孔區域幾何形狀的離子過濾器，施加到每個扇形區域中的驅動孔板的偏壓可以適當地改變，以在第一蝕刻子步驟期間實現遍布晶圓的高度均勻離子密度，並且在第二蝕刻子步驟和沉積步驟期間晶圓的離子數量也非常少。如果離子過濾器未被分成多個環形孔區域，則仍然可以本發明中描述的方式施加隨時間變化的偏壓，以用於關於博世DRIE製程或需要到達晶圓的離子數量上的時間變化的任何其它製程。

本發明的另一個特徵是提供一種使用離子過濾來調整輸送到基板的離子數量的方法。該方法包括提供可操作地連接到電漿源的處理腔室。基板設置在處理腔室內提供的基板支撐件上。基板可以進一步包括在框架上的膠帶上的半導體晶圓。提供多個電偏壓源。具有多個孔板區域的孔板設置在處理腔室中，其中多個孔板區域中的至少兩個孔板區域可操作地連接到多個電偏壓源的個別偏壓。孔板可以進一步包括多個孔。多個孔板區域中的至少一個可以進一步包括環形幾何形狀。使用電漿源產生的電漿處理基板支撐件上的基板。在基板的電漿處理期間，將來自多個偏壓源的個別偏壓電壓施加到多個孔板區域中的至少兩個孔板區域。在基板的電漿處理期間，孔板可被主動地冷卻一段時間。在基板的電漿處理期間，多個孔板區域中的至少一個孔板區域可以接地一段時間。

本發明的另一個特徵是提供一種使用離子過濾來調整輸送到基板的離子數量的方法。該方法包括提供可操作地連接到電漿源的處理腔室。基板設置在處理腔室內提供的基板支撐件上。基板可以進一步包括在框架上的膠帶上的半導體晶圓。提供多個電偏壓源。在處理腔室中提供多個孔板，其中多個孔板中的至少一個具有多個孔板區域，其中多個孔板區域中的至少兩個孔板區域可操作地連接到多個電偏壓源中的個別偏壓。多個孔板中的至少一個可以 進一步包括多個孔。多個孔板區域中的至少一個可以進一步包括環形幾何形狀。使用電漿源產生的電漿處理基板支撐件上的基板。在基板的電漿處理期間，將來自多個電偏壓源的個別偏壓電壓施加到多個孔板區域中的至少兩個孔板區域。在基板的電漿處理期間，多個孔板區域中的至少一個孔板區域可以主動冷卻一段時間。在基板的電漿處理期間，多個孔板區域中的至少一個孔板區域可以接地一段時間。在基板的電漿處理期間，多個孔板中的至少一個孔板可以定位成與多個孔板中的至少一個不平坦。在基板的電漿處理期間，多個孔板中的至少一個可以被定位成與多個孔板中的至少一個不平行。

本發明的又一個特徵是提供一種使用離子過濾來調整輸送到基板的離子的數量的方法。該方法包括提供可操作地連接到電漿源的處理腔室。基板設置在處理腔室內提供的基板支撐件上。基板可以進一步包括在框架上的膠帶上的半導體晶圓。提供電偏壓源，該電偏壓源可操作地連接到設置在處理腔室中的孔板。孔板可以進一步包括多個孔。使用電漿源產生的電漿處理基板支撐件上的基板。在基板的電漿處理期間，來自電偏壓源的可變偏壓電壓被施加到孔板。在基板的電漿處理期間，孔板可被主動地冷卻一段時間。在基板的電漿處理期間，孔板可以接地一段時間。基板的電漿處理還可以包括將基板暴露於在基板上的沉積和蝕刻之間交替的電漿分時多工處理。

本發明的另一個特徵是提供一種使用離子過濾來調整輸送到基板的離子數量的方法。該方法包括提供可操作地連接到電漿源的處理腔室。基板設置在處理腔室內提供的基板支撐件上。基板可以進一步包括在框架上的膠帶上的半導體晶圓。提供電孔板偏壓源。在處理腔室中設置多個可操作地連接到電孔板偏壓源的孔板。多個孔板中的至少一個可以進一步包括多個孔。使用電漿源產生的電漿處理基板支撐件上的基板。在基板的電漿處理期間，來自電孔板偏壓源的可變偏壓電壓被施加到多個孔板中的至少一個，其中偏壓電壓隨 時間而變化。在基板的電漿處理期間，多個孔板中的至少一個可以主動冷卻一段時間。在基板的電漿處理期間，多個孔板中的至少一個可以接地一段時間。在基板的電漿處理期間，多個孔板中的至少一個孔板可以定位成與多個孔板中的至少一個不平坦。在基板的電漿處理期間，多個孔板中的至少一個可以被定位成與多個孔板中的至少一個不平行。基板的電漿處理還可以包括將基板暴露於在基板上的沉積和蝕刻之間交替的電漿分時多工處理。

本發明的另一個特徵是提供一種使用離子過濾來調整輸送到基板的離子數量的方法。該方法包括提供可操作地連接到電漿源的處理腔室。基板設置在處理腔室內提供的基板支撐件上。基板可以進一步包括在框架上的膠帶上的半導體晶圓。提供多個電孔板偏壓源。具有多個孔板區域的孔板設置在處理腔室中，其中多個孔板區域中的至少兩個孔板區域可操作地連接到多個電孔板偏壓源的個別偏壓。多個孔板區域中的至少一個可以進一步包括環形幾何形狀。孔板可以進一步包括多個孔。使用電漿源產生的電漿處理基板支撐件上的基板。在基板的電漿處理期間，來自多個電孔板偏壓源的個別偏壓電壓被施加到多個孔板區域的至少兩個孔板區域。在基板的電漿處理期間，孔板的至少一個孔板區域可以主動冷卻一段時間。在基板的電漿處理期間，孔板的至少一個孔板區域可以接地一段時間。基板的電漿處理還可以包括將基板暴露於在基板上的沉積和蝕刻之間交替的電漿分時多工處理。

本發明的又一個特徵是提供一種使用離子過濾來調整輸送到基板的離子的數量的方法。該方法包括提供可操作地連接到電漿源的處理腔室。基板設置在處理腔室內提供的基板支撐件上。基板可以進一步包括在框架上的膠帶上的半導體晶圓。提供多個電孔板偏壓源。具有多個孔板區域的多個孔板設置在處理腔室中，其中多個孔板區域中的至少兩個孔板區域可操作地連接到多個電孔板偏壓源的個別偏壓。多個孔板區域中的至少一個可以進一步包括環 形幾何形狀。多個孔板中的至少一個可以進一步包括多個孔。使用電漿源產生的電漿處理基板支撐件上的基板。在基板的電漿處理期間，來自多個電孔板偏壓源的個別偏壓電壓被施加到多個孔板區域的至少兩個孔板區域。在基板的電漿處理期間，多個孔板區域中的至少一個孔板區域可以主動冷卻一段時間。在基板的電漿處理期間，多個孔板區域中的至少一個孔板區域可以接地一段時間。在基板的電漿處理期間，多個孔板中的至少一個孔板可以定位成與多個孔板中的至少一個不平坦。在基板的電漿處理期間，多個孔板中的至少一個可以被定位成與多個孔板中的至少一個不平行。基板的電漿處理還可以包括將基板暴露於在基板上的沉積和蝕刻之間交替的電漿分時多工處理。

本發明的另一特徵是提供一種離子過濾系統，其包括可操作地連接到電漿源的處理腔室。基板支撐件與具有多個孔板區域的孔板一起定位在處理腔室內。多個電孔板偏壓源的個別偏壓可操作地連接到孔板的多個孔板區域中的至少兩個孔板區域。孔板的多個孔板區域中的至少一個可進一步包括環形幾何形狀。孔板可以進一步包括多個孔。

前面已經相當廣泛地概述了本發明的更相關和重要的特徵，以便可以更好地理解隨後的本發明詳細描述，從而可以更充分地理解對本領域的貢獻。下面將描述構成本發明申請專利範圍的所請標的之本發明的附加特徵。本領域技術人士應該理解的是，所公開的概念和具體實施例可以容易地使用以作為用於實現本發明的相同目的之修改或設計其他結構的基礎。本領域技術人士還應認識到，這樣的等效構造不脫離如所附申請專利範圍中闡述的本發明的精神和範圍。

100‧‧‧處理腔室

110‧‧‧氣體供應器

120‧‧‧電漿源

130‧‧‧基板支撐件

140‧‧‧基板偏壓源

150‧‧‧排氣口

170‧‧‧基板

190‧‧‧孔板

191‧‧‧孔板

192‧‧‧孔板

195‧‧‧孔

202‧‧‧孔板區域

203‧‧‧孔板區域

204‧‧‧孔板區域

206‧‧‧電孔板偏壓源

207‧‧‧電孔板偏壓源

208‧‧‧電孔板偏壓源

209‧‧‧電絕緣部件

210‧‧‧電絕緣部件

220‧‧‧孔板

221‧‧‧孔板

222‧‧‧孔板

225‧‧‧孔板偏壓

226‧‧‧孔板偏壓

圖1是現有技術離子過濾系統的示意圖；圖2是根據現有技術的具有孔幾何形狀的放大插圖的孔板的視圖；圖3是根據本發明的一個實施例的離子過濾系統的示意圖；圖4是根據本發明的一個實施例的離子過濾系統的示意圖；圖5示出根據本發明的一個實施例的孔板和孔板結構幾何形狀的選項的放大視圖；圖6示出根據本發明的一個實施例的孔板和用於孔板結構幾何形狀的選項的放大視圖；圖7示出根據本發明的一個實施例的孔板和用於孔板結構幾何形狀的選項的放大圖；圖8示出根據本發明的一個實施例的孔板和用於孔板結構幾何形狀的選項的放大圖；圖9示出了根據本發明的一個實施例的被偏壓的孔板的三個區域；圖10示出了根據本發明的一個實施例的被偏壓的孔板的三個區域；圖11是根據本發明的一個實施例的參考製程變數的電壓對時間的曲線圖；圖12是根據本發明的一個實施例的參考製程變數的電壓對時間的曲線圖；圖13是根據本發明的一個實施例的參考製程變數的電壓對時間的曲線圖；圖14是根據本發明的一個實施例的參考製程變數的電壓對時間的曲線圖；和圖15是根據本發明的一個實施例的參考製程變數的電壓對時間的曲線圖。

在附圖的多個視圖中，相似的附圖標記代表相似的特徵。

本發明提供了幾種使用離子過濾來調整輸送到基板的離子數量的方法實施例。本發明的所有方法實施例都具有可操作地連接到電漿源的處理 腔室，其中基板放置在處理腔室內提供的基板支撐件上。本發明的所有方法實施例都可以使基板還包括在框架上的膠帶上的半導體晶圓。本發明的所有方法實施例使用電漿源來生成電漿，該電漿源用於在處理腔室中處理基板。

在這裡描述的所有方法實施例中，當孔板被分成兩個或更多個可以分開偏壓的物理上分離區域時，可以通過將兩個或更多個孔板區域中的偏壓電壓調整到不同位準來使在不同區域中離子過濾的程度調整成較多或較少，從而分別調節每個物理上分離區域中通過過濾器的離子的數量。物理上分離區域可以被描述為在適當的坐標系統中具有不同的位置，例如笛卡兒x、y、z坐標系統或者圓柱形r、θ、z圓柱坐標系統。當在不同孔板區域中選擇了不同程度的離子過濾時，遞送到基板的離子的數量可被描述為“經空間調整”。作為隨時間改變的到達基板的離子數量的變化可以通過調整隨時間改變的一個或多個孔板或孔板區域上的偏壓電壓來實現，以便穿過孔板、孔板組裝件或孔板區域的離子數量隨時間而變化。這稱為遞送到基板的離子數量之“時間調整”。

在根據本發明的一個實施例中，提供了多個電孔板偏壓源。具有多個孔板區域的孔板設置在處理腔室中，其中多個孔板區域中的至少兩個孔板區域可操作地連接到多個電孔板偏壓源的個別偏壓。孔板可以進一步包括多個孔。多個孔板區域中的至少一個可以進一步包括環形幾何形狀。在基板的電漿處理期間，藉由將來自多個電孔板偏壓源的個別偏壓電壓施加到多個孔板區域中的至少兩個孔板區域，可以在空間和/或時間上調節輸送到基板的離子數量以實現最佳性能。此外，孔板可在基板的電漿處理期間被主動冷卻一段時間，及/或多個孔板區域中的至少一個孔板區域可在基板的電漿處理期間接地一段時間。

在根據本發明的一個實施例中，提供了多個電孔板偏壓源。在處理腔室中提供多個孔板，其中多個孔板中的至少一個具有多個孔板區域，其 中多個孔板區域中的至少兩個孔板區域可操作地連接到多個電孔板偏壓源中的個別偏壓。多個孔板中的至少一個可以進一步包括多個孔。多個孔板區域中的至少一個可以進一步包括環形幾何形狀。在基板的電漿處理期間，藉由將來自多個電孔板偏壓源的個別偏壓施加至多個孔板區域中的至少兩個孔板區域，可以在空間和/或時間上調節輸送到基板的離子數量以實現最佳性能。此外，多個孔板區域中的至少一個孔板區域可以在基板的電漿處理期間被主動地冷卻一段時間，及/或多個孔板區域中的至少一個孔板區域可以在基板的電漿處理期間被接地一段時間。而且，在基板的電漿處理期間，多個孔板中的至少一個孔板可以定位成與多個孔板中的至少一個為非平面，及/或在基板的電漿處理期間，多個孔板中的至少一個可以定位成與多個孔板中的至少一個為非平行。

在根據本發明的一個實施例中，提供了可操作地連接到設置在處理腔室中的孔板的電孔板偏壓源。孔板可以進一步包括多個孔。在基板的電漿處理期間，藉由將來自電孔板偏壓源的時間變數的偏壓電壓施加到孔板，遞送到基板的離子數量可以在時間上被調節以獲得最佳性能。“時間變數”偏壓是在基板的電漿處理期間隨時間變化的偏壓電壓。偏壓可以在電漿處理的持續時間內線性地變化或者非線性地增加或減少。極性可以保持不變或者可以顛倒一次或多次。根據交流波形的瞬時電壓，它的極性可能會改變，或者只能跟隨大小。它可以包括疊加在DC背景上的AC波形。如果交流波形，頻率可能保持不變或可能隨時間而變化。當製程條件在製程的不同階段隨著時間推進而變化，或者各個參數值變化時，孔板偏壓可隨著變化而逐步調節、隨變化的更複雜函數來調節或與變化反相地調節。孔板偏壓可以保持恆定一段時間，但是在此製程中的其他時間可以被改變。此外，在基板的電漿處理期間，孔板可被主動地冷卻一段時間，及/或在基板的電漿處理期間，孔板可接地一段時間。此外，基板的電漿處理還可以包括將基板暴露於在基板上的沉積和蝕刻之間交替 的電漿分時多工處理。

在根據本發明的一個實施例中，提供了一種電孔板偏壓源。一個或多個孔板可操作地連接到電孔板偏壓源。多個孔板中的至少一個可以進一步包括多個孔。在基板的電漿處理期間，藉由將來自電孔板偏壓源的可變偏壓電壓施加到多個孔板中的至少一個孔板，遞送到基板的離子數量可以時間上調整以獲得最佳性能，其中偏壓電壓是隨時間而變化。此外，在基板的電漿處理期間，多個孔板中的至少一個可被主動地冷卻一段時間，及/或在基板的電漿處理期間，多個孔板中的至少一個可接地一段時間。而且，在基板的電漿處理期間，多個孔板中的至少一個孔板可以定位成與多個孔板中的至少一個為非平面，及/或在基板的電漿處理期間，多個孔板中的至少一個孔板可以定位成與多個孔板中的至少一個為非平行。而且，基板的電漿處理還可以包括將基板暴露於在基板上的沉積和蝕刻之間交替的電漿分時多工處理。

在根據本發明的一個實施例中，提供了多個電孔板偏壓源。具有多個孔板區域的孔板設置在處理腔室中，其中多個孔板區域中的至少兩個孔板區域可操作地連接到多個電孔板偏壓源的個別偏壓。多個孔板區域中的至少一個可以進一步包括環形幾何形狀。多個孔板中的至少一個可以進一步包括多個孔。在基板的電漿處理期間，藉由將來自多個電孔板偏壓源的個別偏壓電壓施加至多個孔板區域中的至少兩個孔板區域，可以在空間和/或時間上調節輸送到基板的離子數量以實現最佳性能。此外，在基板的電漿處理期間，多個孔板區域中的至少一個孔板區域可以被主動地冷卻一段時間，及/或在基板的電漿處理期間，多個孔板區域中的至少一個孔板區域可以被接地一段時間。而且，在基板的電漿處理期間，多個孔板中的至少一個孔板可以定位與多個孔板中的至少一個為非平面的，及/或在基板的電漿處理期間，多個孔板中的至少一個可以定位成與多個孔板中的至少一個為非平行。而且，基板的電漿處理還可以包括 將基板暴露於在基板上的沉積和蝕刻之間交替的電漿分時多工處理。

在根據本發明的一個實施例中，提供了多個電孔板偏壓源。具有多個孔板區域的多個孔板設置在處理腔室中，其中多個孔板區域中的至少兩個孔板區域可操作地連接到多個電孔板偏壓源的個別偏壓。多個孔板區域中的至少一個可以進一步包括環形幾何形狀。多個孔板中的至少一個可以進一步包括多個孔。在基板的電漿處理期間，藉由將來自多個電孔板偏壓源的個別偏壓電壓施加至多個孔板區域中的至少兩個孔板區域，可以在空間和/或時間上調節輸送到基板的離子數量以實現最佳性能。此外，在基板的電漿處理期間，多個孔板區域中的至少一個孔板區域可以被主動地冷卻一段時間，及/或在基板的電漿處理期間，多個孔板區域中的至少一個孔板區域可以被接地一段時間。而且，在基板的電漿處理期間，多個孔板中的至少一個孔板可以定位成與多個孔板中的至少一個為非平面，和/或在基板的電漿處理期間，多個孔板中的至少一個孔板可以定位成與多個孔板中的至少一個為非平行。而且，基板的電漿處理還可以包括將基板暴露於在基板上的沉積和蝕刻之間交替的電漿分時多工處理。

如圖1所示，現有技術教導了處理腔室100，該處理腔室100可操作地連接到電漿源120，基板支撐件130位於處理腔室100內用於支撐基板170。具有多個孔195的孔板190定位在處理腔室100內。基板偏壓源140可以可操作地連接到基板支撐件130。氣體供應器110可操作地連接到處理腔室100，並且排氣口150可操作地連接到處理腔室100。

在圖2中示出了現有技術的孔板，其插入有孔幾何形狀的放大視圖。

如圖3所示，在根據本發明的一個實施例中，處理腔室100可以可操作地連接到電漿源120，基板支撐件130可以定位在處理腔室100內以支撐 基板170。另外，示出了具有彼此對齊的多個孔之多個孔板190。基板偏壓源140可以可操作地連接到基板支撐件130。氣體供應器110可以可操作地連接到處理腔室100，並且排氣口150可以可操作地連接到處理腔室100。

如圖4所示，在根據本發明的一個實施例中，處理腔室100可以可操作地連接到電漿源120，基板支撐件130可定位在處理腔室100內以支撐基板170。另外，示出了具有多個孔的多個孔板190、191、192。孔板可以相互偏移。孔板190、192可以重疊。在孔板190、191、192重疊的區域中，重疊區域中的一些孔可以與其他孔重疊。重疊區域中的一些孔可能不與另一個孔重疊。基板偏壓源140可以可操作地連接到基板支撐件130。氣體供應器110可以可操作地連接到處理腔室100，排氣口150可以可操作地連接到處理腔室100。

圖5示出孔板220和用於孔板區域幾何形狀的選項的放大圖。根據本發明的一個實施例的孔板220具有多個孔板區域。

圖6示出孔板221和用於孔板區域幾何形狀的選項的放大圖。根據本發明的一個實施例的孔板221具有多個孔板區域。

圖7示出孔板222和用於孔板區域幾何形狀的選項的放大圖。根據本發明的一個實施例的孔板222具有多個孔板區域。另外，圖7示出一個孔板偏壓225可操作地連接到多個孔板區域中的一個，另一個孔板偏壓226可操作地連接到多個孔板區域中的另一個。

圖8示出孔板222和用於孔板區域幾何形狀的選項的放大圖。根據本發明的一個實施例的孔板222具有多個孔板區域。另外，圖8示出一個孔板偏壓225可操作地連接到多個孔板區域中的超過一個孔板區域，並且另一個孔板偏壓226可操作地連接到多個孔板區域中的另一個。

如圖9所示，多個電孔板偏壓源分別可操作地連接到個別的孔板區域。圖9示出了多個電孔板偏壓源206、207、208，其根據本發明的一個實施 例可操作地連接到孔板的多個孔區域的個別的孔板區域202、203、204。示出了代表性的電絕緣部件209，其可以用於支撐和保持孔板之間的間隔，同時允許在孔板之間或孔板區域之間待施加的電位差。

如圖10所示，一組孔板，其中至少一個孔板具有多個孔板區域202、203、204。多個電孔板偏壓源206、207、208各自可操作地連接到根據本發明的一個實施例的具有多個孔區域的孔板的至少一個孔板區域。圖10還顯示了接地孔板。示出了代表性電絕緣部件209、210，其可用於支撐和保持孔板之間的間隔，同時允許在孔板之間或孔板區域之間待施加的電位差。

圖11至15顯示了參考製程變數的變化之孔板偏壓電壓對時間的圖。具體而言，施加到孔板或施加到多個孔板中的一個孔板或孔板中的孔板區域的偏壓可以及時施加，以便與處理參數的變化同步或者相對於處理參數中的變化及時偏移或只反應處理參數的一些變化。圖11至15的每個圖示出了根據本發明的實施例。製程變數可以包括製程設定點及/或系統響應。製程設定點可以包括RF功率、製程壓力、氣體流量和/或氣體組成。製程設定點可以是配方定義的。系統響應可以是來自系統的可測量響應。系統響應可以包括節流閥位置、匹配網絡可變電容位置、RF反射功率等。系統響應還可以包括諸如電漿密度、電漿強度、電漿組成(例如通過發射光譜法)的製程測量和/或基板特性(例如膜厚度、蝕刻深度等)的測量。製程測量可以在製程期間現場進行。孔板偏壓電壓可以與製程變數同步或非同步。孔板偏壓電壓可以與製程變數同相或反相。雖然附圖顯示了與製程變數類似頻率的電壓曲線，但是電壓曲線可以處於與任何或所有製程變數不同的頻率。

在本發明的任何實施例中，至少一個孔板可以是平面或非平面的。孔板可以平行於基板，或者孔板可以不平行於基板。孔板可以是圓頂的。孔板可以由單一材料或多種材料組成。孔板可以是部分或完全傳導的；部分或 完全為介電質；及/或部分或完全半導體。

在本發明的任何實施例中，所有的孔板可以是相同的尺寸，或者至少一個孔板可以是與其他孔板不同的尺寸。所有孔板可以是相同的形狀，或者至少一個板可以是與其他孔板不同的形狀。兩個孔板的至少一部分可以是非共面的，或者所有孔板可以是非共面的。兩個孔板的至少一部分可以共面或者所有的板可以共面。兩個孔板的至少一部分可以是平行的，或者兩個孔板的至少一部分可以是不平行的。沒有孔板可以重疊或者兩個孔板的至少一部分可以重疊。板內的至少一個孔可以與第二板中的孔重疊，或者超過一個的孔可以重疊或者所有的孔可以彼此重疊。板內的至少一個孔不能與第二板中的孔重疊，或者超過一個孔不能重疊或孔不能彼此重疊。至少一個孔板可以被第二孔板完全重疊，或者所有孔板可以重疊。

在本發明的任何實施例中，至少一個孔板可以與第二板電隔離，或者超過兩個孔板可以彼此電隔離或者所有孔板彼此電隔離。至少一個孔板可以電連接到第二板，或者超過兩個孔板可以彼此電連接，或者所有孔板可以彼此電連接。至少一個孔板可以與接地隔離，或者多於一個孔板可以與接地隔離，或者所有孔板都可以與接地隔離。至少有一個孔板可以接地，或者多個孔板可以接地，或者所有孔板都可以接地。至少一個孔板可以被分成超過一個孔板區域，或者超過一個孔板可以具有多個區域，或者所有孔板可以具有多個區域。

在本發明的任何實施例中，不同孔板中、孔板內、不同孔板區域之間和/或孔板區域內的孔可以具有相同的尺寸、形狀和/或長寬比或各種尺寸、形狀和/或長寬比。

在本發明的任何實施例中，可以將電壓施加到至少一個孔板。電壓可以是AC或DC或兩者的組合。施加到不同孔板、在一孔板內、在不同孔 板區域之間和/或在一孔板區域內的電壓可以相同或者可以相對於在製程的某個部分期間的振幅、頻率和/或相位而變化。對於製程的某些部分，任何孔板或孔板區域都可以接地。

在本發明的任何實施例中，超過一個孔可以與基板重疊。孔板可以分成超過一個孔板區域或至少兩個彼此電隔離的孔板區域，或者可以彼此電隔離的所有孔板區域。至少兩個孔板區域可以彼此電連接，或者所有孔板區域可以彼此電連接。至少兩個孔板區域可以是相同的形狀，或者所有的孔板區域可以是相同的形狀。至少兩個孔板區域可以是不同的形狀，或者所有孔板區域可以是不同的形狀。所有的孔板區域可以是相同的尺寸，或者至少兩個孔板區域可以是不同的尺寸。至少一個孔板區域可以電接地。電壓可以被施加到至少一個孔板區域，或者電壓可以被施加到超過一個孔板區域，或者電壓可以被施加到所有孔板區域。相同的電壓可以施加到所有孔板區域，或者至少兩個孔板區域可以具有不同的電壓抑或針對電漿製程的至少一部分可以具有不同的電壓，或者針對整個電漿製程可以具有不同的電壓。

本發明揭露內容包括所附申請專利範圍中包含的以及前述描述的內容。儘管已經用一定程度的特定性以優選形式描述了本發明，但是應當理解的是，優選形式的本發明揭露內容僅以示例的方式進行，並且構造的細節和組合和組件的佈置上的各種變化在不脫離本發明的精神和範圍的情況下可以採用。

現在已經描述了本發明，請查閱本發明的申請專利範圍書。

100‧‧‧處理腔室

110‧‧‧氣體供應器

120‧‧‧電漿源

130‧‧‧基板支撐件

140‧‧‧基板偏壓源

150‧‧‧排氣口

170‧‧‧基板

190‧‧‧孔板

Claims (40)

1. 一種使用離子過濾來調整輸送到基板的離子的數量的方法，所述方法包括：提供處理腔室；提供可操作地連接到所述處理腔室的電漿源；在所述處理腔室內提供基板支撐件；將所述基板提供到所述基板支撐件上；提供多個電偏壓源；在所述處理腔室中提供孔板，所述孔板具有多個孔板區域，其中所述多個孔板區域中的至少兩個孔板區域可操作地連接到所述多個電偏壓源的個別偏壓；使用所述電漿源產生電漿；使用產生的所述電漿處理所述基板支撐件上的所述基板；以及在所述基板的所述電漿處理期間，將來自所述多個電偏壓源的個別偏壓電壓施加到所述多個孔板區域中的至少兩個孔板區域。
2. 如請求項1所述之方法，其中，所述多個孔板區域中的至少一個還包括環形幾何形狀。
3. 如請求項1所述之方法，其中所述基板還包括在框架上的膠帶上的半導體晶片。
4. 如請求項1所述之方法，其中所述孔板還包括多個孔。
5. 如請求項1所述之方法，其中所述孔板在所述基板的所述電漿處理期間被主動地冷卻一段時間。
6. 如請求項1所述之方法，其中所述多個孔板區域中的至少一個區域在所述基板的所述電漿處理期間接地一段時間。
7. 一種使用離子過濾來調整輸送到基板的離子的數量的方法，所述方法包括：提供處理腔室；提供可操作地連接到所述處理腔室的電漿源；在所述處理腔室內提供基板支撐件；將所述基板提供到所述基板支撐件上；提供多個電偏壓源；在所述處理腔室中提供多個孔板，所述多個孔板中的至少一個孔板具有多個孔板區域，其中所述多個孔板區域中的至少兩個孔板區域可操作地連接到所述多個電偏壓源的個別偏壓；使用所述電漿源產生電漿；使用產生的所述電漿處理所述基板支撐件上的所述基板；以及在所述基板的所述電漿處理期間，將來自所述多個電偏壓源的個別偏壓電壓施加到所述多個孔板區域中的至少兩個孔板區域，其中所述多個孔板區域中的至少一個孔板區域在所述基板的所述電漿處理期間被主動地冷卻一段時間。
8. 如請求項7所述的方法，其中所述多個孔板區域中的至少一個孔板區域在所述基板的所述電漿處理期間接地一段時間。
9. 如請求項7所述之方法，其中在所述基板的所述電漿處理期間，所述多個孔板中的至少一個孔板被定位成與所述多個孔板中的至少一個孔板不平坦。
10. 如請求項7所述之方法，其中在所述基板的所述電漿處理期間，所述多個孔板中的至少一個孔板被定位成與所述多個孔板中的至少一個孔板不平行。
11. 一種使用離子過濾來調整輸送到基板的離子的數量的方法，所述方法包括：提供處理腔室；提供可操作地連接到所述處理腔室的電漿源；在所述處理腔室內提供基板支撐件；將所述基板提供到所述基板支撐件上；提供電偏壓源；在所述處理腔室中提供孔板，所述孔板可操作地連接到所述電偏壓源；使用所述電漿源產生電漿；使用產生的所述電漿處理所述基板支撐件上的所述基板；以及將來自所述電偏壓源的可變偏壓電壓施加到所述孔板，在所述基板的所述電漿處理期間，所述偏壓電壓隨時間變化。
12. 如請求項11所述之方法，其中所述基板還包括在框架上的膠帶上的半導體晶圓。
13. 如請求項11所述之方法，其中所述孔板還包括多個孔。
14. 如請求項11所述之方法，其中所述孔板在所述基板的所述電漿處理期間被主動地冷卻一段時間。
15. 如請求項11所述之方法，其中所述孔板在所述基板的所述電漿處理期間接地一段時間。
16. 如請求項11所述之方法，其中所述基板的所述電漿處理還包括將所述基板暴露於在所述基板上的沉積和蝕刻之間交替的電漿分時多工處理。
17. 一種使用離子過濾來調整輸送到基板的離子的數量的方法，所述方法包括：提供處理腔室； 提供可操作地連接到所述處理腔室的電漿源；在所述處理腔室內提供基板支撐件；將所述基板提供到所述基板支撐件上；提供電偏壓源；在所述處理腔室中提供多個孔板，所述多個孔板中的至少一個可操作地連接到所述電偏壓源；使用所述電漿源產生電漿；使用產生的所述電漿處理所述基板支撐件上的所述基板；以及將來自所述電偏壓源的可變偏壓電壓施加到所述多個孔板中的至少一個孔板，所述偏壓電壓在所述基板的所述電漿處理期間隨時間變化。
18. 如請求項17所述之方法，其中所述基板還包括在框架上的膠帶上的半導體晶圓。
19. 如請求項17所述之方法，其中所述多個孔板中的至少一個還包括多個孔。
20. 如請求項17所述之方法，其中所述多個孔板中的至少一個在所述基板的所述電漿處理期間被主動地冷卻一段時間。
21. 如請求項17所述之方法，其中所述多個孔板中的至少一個在所述基板的所述電漿處理期間接地一段時間。
22. 如請求項17所述之方法，其中在所述基板的所述電漿處理期間，所述多個孔板中的至少一個孔板被定位成與所述多個孔板中的至少一個孔板不平坦。
23. 如請求項17所述之方法，其中，在所述基板的所述電漿處理期間，所述多個孔板中的至少一個孔板被定位為與所述多個孔板中的至少一個孔板不平行。
24. 如請求項17所述之方法，其中所述基板的所述電漿處理還包括將所述基板暴露於在所述基板上的沉積和蝕刻之間交替的電漿分時多工處理。
25. 一種使用離子過濾來調整輸送到基板的離子的數量的方法，所述方法包括：提供處理腔室；提供可操作地連接到所述處理腔室的電漿源；在所述處理腔室內提供基板支撐件；將所述基板提供到所述基板支撐件上；提供多個電偏壓源；在所述處理腔室中提供孔板，所述孔板具有多個孔板區域，其中所述多個孔板區域中的至少兩個孔板區域可操作地連接到所述多個電偏壓源的個別偏壓；使用所述電漿源產生電漿；使用產生的所述電漿處理所述基板支撐件上的所述基板；以及在所述基板的所述電漿處理期間，將來自所述多個電偏壓源的個別偏壓電壓施加到所述多個孔板區域中的至少兩個孔板區域，至少一個偏壓電壓在所述基板的所述電漿處理期間隨時間變化。
26. 如請求項25所述之方法，其中所述多個孔板區域中的至少一個還包括環形幾何形狀。
27. 如請求項25所述之方法，其中所述基板還包括在框架上的膠帶上的半導體晶圓。
28. 如請求項25所述之方法，其中所述孔板還包括多個孔。
29. 如請求項25所述之方法，其中在所述基板的所述電漿處理期間，所述孔板的至少一個孔板區域被主動地冷卻一段時間。
30. 如請求項25所述之方法，其中在所述基板的所述電漿處理期間，所述孔板的至少一個孔板區域接地一段時間。
31. 如請求項25所述之方法，其中所述基板的所述電漿處理還包括使所述基板暴露於在所述基板上的沉積和蝕刻之間交替的電漿分時多工處理。
32. 一種使用離子過濾來調整輸送到基板的離子的數量的方法，所述方法包括：提供處理腔室；提供可操作地連接到所述處理腔室的電漿源；在所述處理腔室內提供基板支撐件；將所述基板提供到所述基板支撐件上；提供多個電偏壓源；在所述處理腔室中提供多個孔板，所述多個孔板中的至少一個孔板具有多個孔板區域，其中所述多個孔板區域中的至少兩個孔板區域可操作地連接到多個電偏壓源的個別偏壓；使用所述電漿源產生電漿；使用產生的所述電漿處理所述基板支撐件上的所述基板；以及在所述基板的所述電漿處理期間，將來自所述多個電偏壓源的個別偏壓電壓施加到所述多個孔板區域中的至少兩個孔板區域，至少一個偏壓電壓在所述基板的所述電漿處理期間隨時間變化。
33. 如請求項32所述之方法，其中所述多個孔板區域中的至少一個還包括環形幾何形狀。
34. 如請求項32所述之方法，其中所述基板進一步包括在框架上的膠帶上的半導體晶圓。
35. 如請求項32所述之方法，其中所述多個孔板中的至少一個還包 括多個孔。
36. 如請求項32所述之方法，其中在所述基板的所述電漿處理期間，所述多個孔板區域中的至少一個孔板區域被主動地冷卻一段時間。
37. 如請求項32所述之方法，其中在所述基板的所述電漿處理期間，所述多個孔板區域中的至少一個孔板區域接地一段時間。
38. 如請求項32所述之方法，其中，在所述基板的所述電漿處理期間，所述多個孔板中的至少一個孔板被定位成與所述多個孔板中的至少一個孔板不平坦。
39. 如請求項32所述之方法，其中在所述基板的所述電漿處理期間，所述多個孔板中的至少一個孔板被定位成與所述多個孔板中的至少一個孔板不平行。
40. 如請求項32所述之方法，其中所述基板的所述電漿處理還包括將所述基板暴露於在所述基板上的沉積和蝕刻之間交替的電漿分時多工處理。

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