TWI749309B - 蝕刻裝置及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本揭露包括一種蝕刻裝置及其操作方法。蝕刻裝置包括一腔室、一晶圓座、一氣體源、一真空密封裝置與一感應線圈。晶圓座設置於腔室內，其中晶圓座具有一晶圓安裝表面，晶圓安裝表面平行於一重力方向。氣體源配置以產生氣體。真空密封裝置連接於氣體源與腔室之間。感應線圈纏繞真空密封裝置，以激發氣體成電漿。

Description

蝕刻裝置及其操作方法
本揭露是有關於一種用於執行一蝕刻製程的裝置及其操作方法。特別地，本揭露是關於一種用於執行例如光阻剝離(photoresist stripping)之乾式蝕刻製程的裝置及其操作方法。
在當前的半導體產業中，通常使用乾式蝕刻製程來執行光阻剝離。再者，當執行轉換(transfer)光阻圖案的操作時，乾式(例如電漿)蝕刻製程由於具有高精度的優點，因此電漿蝕刻製程可用於在半導體生產線上處理大量晶圓。
然而，電漿蝕刻製程經常產生大量的顆粒，例如因暴露在電漿下而基於化學機制產生並經電子附著的帶負電副產物。由於腔室中磁場與電場之間的相互作用，使帶負電副產物懸浮於晶圓上方，且不容易被移除。因此，在執行電漿蝕刻製程之後，懸浮的帶負電副產物(顆粒)即掉落在晶圓的頂表面上，而造成污染。
依據本揭露的一些實施方式，一種蝕刻裝置操作方法，包括以下步驟。設置一晶圓於一晶圓座的一晶圓安裝表面上，晶圓座係設置於一腔室中，其中晶圓安裝表面平行於一重力方向。流入氣體從一氣體源往一真空密封裝置，其中一感應線圈纏繞於真空密封裝置，將氣體激發成電漿。注入電漿於晶圓。
依據本揭露的一些實施方式，蝕刻裝置操作方法更包括當晶圓設置於晶圓座上時，通過連接於腔室的至少一排氣管執行一排氣操作。
依據本揭露的一些實施方式，蝕刻裝置操作方法更包括以下步驟。移除晶圓。在移除晶圓之後，執行一清洗操作。
依據本揭露的一些實施方式，其中執行清洗操作更包括以下步驟。通過連接到真空密封裝置的第一端與第二端的一排氣管，執行一排氣操作。設置一阻擋膜於真空密封裝置與腔室之間，以使真空密封裝置與腔室分離。
依據本揭露的一些實施方式，漸縮部分從頂部分往底部分漸縮。
依據本揭露的一些實施方式，排氣管與真空密封裝置由陶瓷材料製成。
依據本揭露的一些實施方式，一種蝕刻裝置包括一腔室、一晶圓座、一氣體源、一真空密封裝置與一感應線圈。晶圓座設置於腔室內，其中晶圓座具有一晶圓安裝表面，晶圓 安裝表面平行於一重力方向。氣體源配置以產生氣體。真空密封裝置連接於氣體源與腔室之間。感應線圈纏繞真空密封裝置，以激發氣體成電漿。
依據本揭露的一些實施方式，晶圓座具有一夾持銷，配置以固定一晶圓於晶圓座的晶圓安裝表面上。
依據本揭露的一些實施方式，晶圓座具有一靜電夾持，配置以固定一晶圓於晶圓座的晶圓安裝表面上。
依據本揭露的一些實施方式，蝕刻裝置更包括至少一排氣管，連接於腔室。
依據本揭露的一些實施方式，蝕刻裝置更包括一排氣管與一阻擋膜。排氣管連接於真空密封裝置的一第一端與一第二端。阻擋膜設置於真空密封裝置與腔室之間。
依據本揭露的一些實施方式，排氣管為Y字形。
依據本揭露的一些實施方式，排氣管由一陶瓷材料製成。
依據本揭露的一些實施方式，晶圓座包括一加熱器。
依據本揭露的一些實施方式，真空密封裝置由一陶瓷材料製成。
依據本揭露的一些實施方式，真空密封裝置為一菱形、一圓形或一半圓形。
綜上所述，本揭露提供一種用於執行一蝕刻製程的裝置及其方法。晶圓設置於晶圓座的晶圓安裝表面上，且晶圓座的晶圓安裝表面平行於重力方向，故顆粒會掉落於晶圓的 側表面上，而不會掉落於晶圓的頂表面上。因此，晶圓的頂表面之汙染問題可以被解決，且晶圓的效能可以被改善。
應當瞭解前面的一般說明和以下的詳細說明都僅是示例，並且旨在提供對本揭露的進一步解釋。
10、10a‧‧‧蝕刻裝置
100‧‧‧腔室
200‧‧‧晶圓座
202‧‧‧晶圓安裝表面
204‧‧‧晶圓
210‧‧‧夾持銷
212‧‧‧第一部分
214‧‧‧第二部分
220‧‧‧加熱器
300‧‧‧真空密封裝置
302‧‧‧第一端
304‧‧‧第二端
400‧‧‧氣體源
500‧‧‧感應線圈
600、610‧‧‧排氣管
612‧‧‧第一排氣管
614‧‧‧第二排氣管
616‧‧‧第三排氣管
700‧‧‧阻擋膜
800‧‧‧電力供應單元
810‧‧‧控制單元
D1、D2、D3、D4、D5‧‧‧方向
G‧‧‧重力方向
本揭露之態樣可從以下實施方式的詳細說明及隨附的圖式理解。
第1圖是根據本揭露的一實施方式於一操作階段之一蝕刻裝置的示意圖。
第2圖是根據本揭露的一實施方式於另一操作階段之蝕刻裝置的示意圖。
第3圖是根據本揭露的一實施方式於執行一清洗操作之蝕刻裝置的示意圖。
第4圖是根據本揭露的另一實施方式於一操作階段之蝕刻裝置的示意圖。
第5圖是根據本揭露的另一實施方式於另一操作階段之蝕刻裝置的示意圖。
現在將參照本揭露的實施方式，其示例被繪示在圖式中。本揭露在圖式及說明書中盡量使用相同的圖式元件號 碼，來表示相同或相似的部分。
第1圖是根據本揭露的一實施方式於一操作階段之一蝕刻裝置10的示意圖，而第2圖是根據本揭露的一實施方式於另一操作階段之蝕刻裝置10的示意圖。參閱第1圖，蝕刻裝置10包括一腔室100、一晶圓座200、一真空密封裝置300、一氣體源400，以及一感應線圈500。晶圓座200設置於腔室100內。晶圓座200具有一晶圓安裝表面202，晶圓安裝表面202平行於一重力方向G。
真空密封裝置300連接於腔室100與氣體源400之間。如第1圖所示，氣體源400可沿方向D1注入氣體於真空密封裝置300中，注入的氣體可例如是氧氣或其他氣體。感應線圈500纏繞在真空密封裝置300周圍，以將氣體激發成電漿。而後，沿方向D2將電漿注入腔室100中。在一些實施方式中，感應線圈500可以是一射頻感應線圈(radio frequency inductive coil；RF inductive coil)。感應線圈500可由一RF源供電，提供足夠的電能至真空密封裝置300中，以將其中的氣體激發成電漿。
在一些實施方式中，真空密封裝置300可由陶瓷材料製成，但是本揭露並不限於此。在其他的實施方式中，真空密封裝置300可以由其他適當的材料製成。舉例來說，真空密封裝置300可以至少提供以下兩種功能。陶瓷材料形成一真空壁，可用於將真空密封裝置300的內部保持在足夠低的壓力下，以形成電漿。再者，真空密封裝置300還可以用作介電窗(dielectric window)，以使RF感應電從外部放置的感應線圈 500進入真空密封裝置300的內部。在本實施方式中，真空密封裝置300是菱形。在其他的實施方式中，真空密封裝置300可以是圓形、半圓形或其他適當的形狀。
在一些實施方式中，晶圓座200具有夾持銷(chuck pin)210。夾持銷210被配置以固定晶圓204(如第2圖所示)於晶圓座200的晶圓安裝表面202上。如第1圖所示，夾持銷210安裝於晶圓安裝表面202上。每個夾持銷210具有第一部分212與第二部分214，用以夾住晶圓204(如第2圖所示)，且第二部分214係可樞接地連接於第一部分212。
參閱第2圖。第2圖繪示藉由使用夾持銷210以固定晶圓座200上的晶圓204之另一操作狀態，並且執行蝕刻製程。詳細來說，晶圓204直接設置在晶圓安裝表面202上，並且晶圓204的頂表面平行於重力方向G。如第2圖所示，第二部分214朝向晶圓204移動，以固定晶圓204於晶圓座200上。舉例來說，第一部分212與第二部分214之間的角度為小於90度的銳角，以有助於固定晶圓204。在一些實施方式中，夾持銷210的表面塗覆有一材料，以有助於夾持銷210與晶圓204之間的接觸，其中上述的材料可以是例如鉭(tantalum)、碳化矽(silicon carbide)或其他適當的材料。
在一些實施方式中，晶圓座200更包括一加熱器220。加熱器220係用於加熱晶圓204。舉例來說，電源(未繪示)可向加熱器220提供直流電力(DC power)，且加熱器220可向晶圓204提供輻射能量。
如第2圖所示，在諸如電漿乾式蝕刻製程的蝕刻 製程期間，氣體源400沿著方向D1注入氣體至真空密封裝置300中。在氣體流入真空密封裝置300之後，氣體被激發成電漿。電漿沿著方向D2被注入至腔室100中的晶圓204，其中在腔室100中會產生顆粒。由於晶圓204的頂表面平行於重力方向G，所以掉落在晶圓204頂表面的顆粒會再掉落於腔室100的側壁上，而使晶圓204的頂表面沒有顆粒，進而可改善晶圓204的性能。換句話說，由於晶圓安裝表面202平行於重力方向G，故顆粒會掉落於晶圓204的側表面上，隨後再掉落於腔室100的側壁上，則晶圓204頂表面的汙染問題可以被解決，進而可改善晶圓204的性能。
在本實施方式中，如第1圖與第2圖所示，蝕刻裝置10更包括連接於腔室100的至少一排氣管600。排氣管600連接於腔室100的側壁。在一些實施方式中，排氣管600的數量可以是兩個或兩個以上，但是至少一個排氣管600是設置在腔室100的底部附近。如第2圖所示，執行排氣操作(purging operation)以移除顆粒。詳細來說，當晶圓204是設置在晶圓座200上時，顆粒沿著方向D3與方向D4通過排氣管600而被移除。
第3圖是根據本揭露的一實施方式於執行一清洗操作之蝕刻裝置10的示意圖。如第3圖所示，在從晶圓座200移除第2圖的晶圓204之後，執行清洗操作(clean operation)以防止顆粒粘附在真空密封裝置300的表面上。清洗操作可包括以下步驟。通過連接到真空密封裝置300的第一端302與第二端304的排氣管610執行排氣操作。阻擋膜700設置在真空密 封裝置300與腔室100之間，以使真空密封裝置300與腔室100分離。換句話說，阻擋膜700可以限制顆粒的移動。例如，由於阻擋膜700的置放位置，顆粒無法從腔室100往真空密封裝置300移動，並且也無法從真空密封裝置300往腔室100移動。
在一些實施方式中，排氣管610為Y字形，但是本揭露並不限於此。舉例來說，排氣管610具有第一排氣管612、第二排氣管614與第三排氣管616。真空密封裝置300的第一端302連接於第一排氣管612，而真空密封裝置300的第二端304連接於第二排氣管614。如第3圖所示，在執行清洗操作時，氣體源400可提供氣體，此氣體可例如是氧氣，或用於從真空密封裝置300中移除顆粒的其他氣體。詳細來說，當執行蝕刻製程時，在腔室100中產生顆粒，並且一部分的顆粒可以從腔室100往真空密封裝置300流入，故執行清洗操作，以移除真空密封裝置300中的殘留顆粒。由於真空密封裝置300連接排氣管610，顆粒會通過第一排氣管612與第二排氣管614，而後通過第三排氣管616，並沿方向D5移除。
在一些實施方式中，排氣管610由陶瓷材料製成。在其他的實施方式中，真空密封裝置300與排氣管610是由相同的材料製成，但是本揭露並不限於此。舉例來說，真空密封裝置300與排氣管610由陶瓷材料製成，此有助於移除顆粒。在一些實施方式中，排氣管610連接於一負壓源(negative pressure source)，此有助於執行排氣操作。
第4圖是根據本揭露的另一實施方式於一操作階段之蝕刻裝置10a的示意圖，而第5圖是根據本揭露的另一實施 方式於另一操作階段之蝕刻裝置10的示意圖。參閱第4圖。蝕刻裝置10a包括腔室100、晶圓座200、真空密封裝置300、氣體源400以及感應線圈500。晶圓座200設置於腔室100內。晶圓座200具有晶圓安裝表面202，且晶圓安裝表面202平行於重力方向G。
參閱第5圖。第5圖繪示藉由使用靜電夾持(electrostatic chuck)230來固定晶圓204於晶圓座200上的另一操作狀態，並且執行蝕刻製程。詳細來說，晶圓204直接設置在晶圓安裝表面202上，並且晶圓204平行於重力方向G。在一些實施方式中，靜電夾持230可以是任何適當類型的靜電夾持230。舉例來說，靜電夾持230可以具有一個或多個區域(zones)。電力供應單元800可用於將電壓施加到靜電夾持230的相應區域。再者，控制單元810可執行某些控制功能。舉例來說，控制單元810可用於控制電力供應單元800，以開始或停止將電壓施加到靜電夾持230的相應區域。當控制單元810控制電力供應單元800，以開始將電壓施加到靜電夾持230的區域中時，晶圓204被固定於晶圓座200上。
換句話說，當靜電夾持230被控制，以持握晶圓204時，電力供應單元800向一電極(未繪示)提供一電壓，並且電極在晶圓204與電極之間產生庫侖力(Coulomb force)或Johnsen-Rahbek力，以使晶圓204可藉由使用靜電夾持230而被固定於晶圓座200上。
綜上所述，本揭露提供一種用於執行一蝕刻製程的裝置及其方法。晶圓設置於晶圓座的晶圓安裝表面上，且晶 圓座的晶圓安裝表面平行於重力方向，故顆粒會掉落於晶圓的側表面上，而不會掉落於晶圓的頂表面上。因此，晶圓的頂表面之汙染問題可以被解決，且晶圓的效能可以被改善。
雖然本揭露已經將實施方式詳細地揭露如上，然而其他的實施方式也是可能的，並非用以限定本揭露。因此，所附之權利要求的精神及其範圍不應限於本揭露實施方式之說明。
本領域任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之改變或替換，因此所有的這些改變或替換都應涵蓋於本揭露所附權利要求的保護範圍之內。
10‧‧‧蝕刻裝置
100‧‧‧腔室
200‧‧‧晶圓座
202‧‧‧晶圓安裝表面
210‧‧‧夾持銷
212‧‧‧第一部分
214‧‧‧第二部分
220‧‧‧加熱器
300‧‧‧真空密封裝置
400‧‧‧氣體源
500‧‧‧感應線圈
600‧‧‧排氣管
D1、D2、D3、D4‧‧‧方向
G‧‧‧重力方向

Claims (14)

  1. 一種蝕刻裝置操作方法，包含：設置一晶圓於一晶圓座的一晶圓安裝表面上，該晶圓座係設置於一腔室中，其中該晶圓的一頂表面平行於一重力方向；流入氣體從一氣體源往一真空密封裝置，其中一感應線圈纏繞該真空密封裝置，將該氣體激發成電漿；以及從該氣體源，沿一線性方向，注入該電漿於該晶圓，其中該線性方向實質垂直該晶圓的該頂表面。
  2. 如請求項1所述之蝕刻裝置操作方法，更包含：當該晶圓設置於該晶圓座上時，通過連接於該腔室的至少一排氣管執行一排氣操作。
  3. 如請求項1所述之蝕刻裝置操作方法，更包含：移除該晶圓；以及在移除該晶圓之後，執行一清洗操作。
  4. 如請求項3所述之蝕刻裝置操作方法，其中執行該清洗操作更包含：通過連接到該真空密封裝置的一第一端與一第二端的一排氣管，執行一排氣操作；以及設置一阻擋膜於該真空密封裝置與該腔室之間，以使該 真空密封裝置與該腔室分離。
  5. 如請求項4所述之蝕刻裝置操作方法，其中該排氣管與該真空密封裝置由陶瓷材料製成。
  6. 一種蝕刻裝置，包含：一腔室；一晶圓座，設置於該腔室內，其中該晶圓座具有一晶圓安裝表面以及包含一夾持銷，被配置以夾持一晶圓，其中該夾持銷包含一第一部分與一第二部分，該第一部分自該晶圓安裝表面沿一第一方向伸出，該第一方向垂直於一重力方向，且該第二部分可樞接地連接於該第一部分並被配置以夾持該晶圓的一頂表面；一氣體源，配置以產生氣體；一真空密封裝置，連接於該氣體源與該腔室之間；以及一感應線圈，纏繞於該真空密封裝置，以激發該氣體成電漿。
  7. 如請求項6所述之蝕刻裝置，其中該晶圓座更具有一靜電夾持，配置以固定該晶圓於該晶圓座的該晶圓安裝表面上。
  8. 如請求項6所述之蝕刻裝置，更包含：至少一排氣管，連接於該腔室。
  9. 如請求項6所述之蝕刻裝置，更包含：一排氣管，連接於該真空密封裝置的一第一端及一第二端；以及一阻擋膜，設置於該真空密封裝置與該腔室之間。
  10. 如請求項9所述之蝕刻裝置，其中該排氣管為Y字形。
  11. 如請求項9所述之蝕刻裝置，其中該排氣管由一陶瓷材料製成。
  12. 如請求項6所述之蝕刻裝置，其中該晶圓座包含一加熱器。
  13. 如請求項6所述之蝕刻裝置，其中該真空密封裝置由一陶瓷材料製成。
  14. 如請求項6所述之蝕刻裝置，其中該真空密封裝置為一菱形、一圓形或一半圓形。
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