TWI750521B - 磁力線遮蔽控制反應腔室磁場之蝕刻機結構 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種磁力線遮蔽控制反應腔室磁場之蝕刻機結構，其包括：第一電漿反應腔體，具有第一反應腔室；第一線圈模組，環繞設置於第一反應腔室之外圍；以及第一磁力線遮蔽模組，環繞設置於第一線圈模組之外圍。藉由本發明之實施，可以阻擋及/或反射第一線圈模組之磁力線及/或電磁波向外擴散且控制磁力線的形狀，以有效創造更多製程參數，以便更精密的生產各類產品。

Description

磁力線遮蔽控制反應腔室磁場之蝕刻機結構

本發明為一種磁力線遮蔽控制反應腔室磁場之蝕刻機結構，特別係用於例如化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition,CVD)、物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition,PVD)、蝕刻、離子佈植、光阻剝除、或製程反應室的乾式清洗…等電漿反應控制之磁力線遮蔽控制反應腔室磁場之蝕刻機結構。

在半導體積體電路製造方面，舉凡不同材料薄膜的成長、化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、蝕刻、離子佈植、光阻剝除、或製程反應室的乾式清洗…等，皆普遍可由電漿技術達成。

在真空鍍膜的領域中，適當運用高密度電漿除了能獲得緻密的鍍膜品質外，也能在低溫狀態下完成鍍膜，避免高溫對於鍍膜品質產生不良之影響，因此如何獲致高密度之電漿是各家設備商極力開發之關鍵製程技術。

又在蝕刻製程中，電漿密度的分佈與控制，更是影響蝕刻速率及蝕刻均勻性的關鍵，因此不論在真空鍍膜或蝕刻製程，如何有效控制磁場，已成為製程中的重要參數。

本發明為一種磁力線遮蔽控制反應腔室磁場之蝕刻機結構，其主要係要解決，如何能創造更多可以控制電電漿的參數，以便能更精密的生產各類產品的問題。

本發明提供一種磁力線遮蔽控制反應腔室磁場之蝕刻機結構，其包括：一第一電漿反應腔體，其具有一第一反應腔室；一第一線圈模組，其係環繞設置於第一反應腔室之外圍；以及一第一磁力線遮蔽模組，其係環繞設置於第一線圈模組之外圍，用以阻擋及/或反射第一線圈模組之磁力線及/或電磁波向外擴散且控制磁力線的形狀。

本發明又提供一種磁力線遮蔽控制反應腔室磁場之蝕刻機結構，其包括：一第一電漿反應腔體，其具有一第一反應腔室；一第一線圈模組，其係環繞設置於第一反應腔室之外圍；一第二電漿反應腔體，其具有與第一反應腔室相連通之一第二反應腔室；一第二線圈模組，其係環繞設置於第二反應腔室之外圍；以及一第二磁力線遮蔽模組，其係環繞設置於第二線圈模組之外圍，用以阻擋及/或反射第二線圈模組之磁力線及/或電磁波向外擴散且控制磁力線的形狀。

藉由本發明之實施，至少可以達成下列之進步功效：

一、可以有效控制電漿密度。

二、可以產生多種變化或組合的磁場。以及

三、可以使製程變得更多樣化。

為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易的理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。

100:磁力線遮蔽控制反應腔室磁場之蝕刻機結構第一實施例

200:磁力線遮蔽控制反應腔室磁場之蝕刻機結構第二實施例

300:磁力線遮蔽控制反應腔室磁場之蝕刻機結構第三實施例

110:第一電漿反應腔體

111:第一反應腔室

120:第一線圈模組

130:第一磁力線遮蔽模組

131:遮蔽百葉

131a,131b:2個群組單元

131a,131b,131c,131d:4個群組單元

132:百葉齒輪

140:齒盤

141:齒排

142:滑軌

151:馬達

152:馬達齒輪

210:第二電漿反應腔體

220:第二線圈模組

230:第二磁力線遮蔽模組

211:第二反應腔室

30:控制單元

310:全區域控制

320:2等分區域控制

330:4等分區域控制

d1:遮蔽百葉之長度

d2:第一線圈模組之垂直高度

d3:第二線圈模組之垂直高度

L1:特性曲線

L2:特性曲線

A:區域

B:區域

[圖1]為磁力線遮蔽控制反應腔室磁場之蝕刻機結構第一剖視實施例圖；[圖2]為磁力線遮蔽控制反應腔室磁場之蝕刻機結構第二剖視實施例圖；[圖3A]為磁力線遮蔽控制反應腔室磁場之蝕刻機結構第三剖視實施例圖；[圖3B]為磁力線遮蔽控制反應腔室磁場之蝕刻機結構第三立體實施例圖；[圖4]為遮蔽百葉及其驅動機構件實施例圖；[圖5]為第一或第二遮蔽模組之全區域合度變化實施例圖；[圖6]為第一或第二遮蔽模組之2等分區域合度變化實施例圖；[圖7]為第一或第二遮蔽模組之4等分區域合度變化實施例圖；[圖8]為使用遮蔽模組前後之電漿能量吸收特性曲線對照圖；[圖9]為半邊腔室模擬之不同直徑遮蔽模組之電漿密度變化對照圖；[圖10]為不同功率下，未使用及使用遮蔽模組之電漿密度對照表；[圖11]為一電場強度及磁通密度對照實施例圖一；以及[圖12]為一電場強度及磁通密度對照實施例圖二。

如圖1所示，為一種磁力線遮蔽控制反應腔室磁場之蝕刻機結構之第一實施例100，其包括：一第一電漿反應腔體110；一第一線圈模組120；以及一第一磁力線遮蔽模組130。

如圖2所示，為一種磁力線遮蔽控制反應腔室磁場之蝕刻機結構之第二實施例200，其係將第一實施例100進一步具有：一第二電漿反應腔體210；一第二線圈模組220；以及一第二磁力線遮蔽模組230。

如圖3所示，為一種磁力線遮蔽控制反應腔室磁場之蝕刻機結構第三實施例300，其包括：一第一電漿反應腔體110；一第一線圈模組120；一第二電漿反應腔體210；一第二線圈模組220；以及一第二磁力線遮蔽模組230。

以上各實施例之元件，其詳細說明如下：

如圖1至圖3B所示，第一電漿反應腔體110，其具有一第一反應腔室111；又一第二電漿反應腔體210，其係設置於第一電漿反應腔體110之上方處，且第二電漿反應腔體210其具有與第一反應腔室111相連通之一第二反應腔室211。

第一反應腔室111及第二反應腔室211，其係用以進行例如化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、蝕刻、離子佈植、光阻剝除、或製程反應室的乾式清洗…等電漿反應之電漿反應腔室。

第一線圈模組120，其係環繞設置於第一反應腔室111之外圍，用以提供第一反應腔室111，其電漿反應所需之高頻電磁波能量。同樣的，第二線圈模組220，其係環繞設置於第二反應腔室211之外圍，用以提供第二反應腔室211，其電漿反應所需之高頻電磁波能量。

第一磁力線遮蔽模組130，其可具有複數個遮蔽百葉131，且每一遮蔽百葉之長度d1，係大於或等於第一線圈模組之垂直高度d2，藉此，可有效遮蔽或反射第一線圈模組120之磁力線及/或電磁波能量。

同樣的，第二磁力線遮蔽模組230，具有複數個遮蔽百葉131，且每一遮蔽百葉之長度d1，係大於或等於第二線圈模組之垂直高度d3，藉此，可有效遮蔽或反射第二線圈模組220之磁力線及/或電磁波能量。

如圖4A及圖4B所示，第一磁力線遮蔽模組130或第二磁力線遮蔽模組230之遮蔽百葉131，其底部具有百葉齒輪132，又每一百葉齒輪132係與一齒盤140之齒排141相滑動結合，且齒盤140係滑動結合於一滑軌142上，又齒排141透過例如是馬達151之馬達齒輪152的帶動，最後在控制單元30控制馬達151正、逆轉的情況下，即可達成遮蔽百葉131之開啟或閉合。

藉由第一磁力線遮蔽模組130及第二磁力線遮蔽模組230，分別環繞設置於第一線圈模組120及第二線圈模組220之外圍，因此可分別用以阻擋及/或反射第一線圈模組120及第二線圈模組220之磁力線及/或電磁波向外擴散，且可控制磁力線的形狀，因此可以分別改變第一反應腔室111及第二反應腔室211電漿能量、增加操作範圍。

如圖5至圖7所示，上述各實施例之第一磁力線遮蔽模組130或第二磁力線遮蔽模組230，其遮蔽百葉131之開啟或關閉，可藉由一控制單元30加以控制。又依照控制的模式，可以區分為全區域控制310、2等分區域控制320、4等分區域控制330…等。

如圖5所示，全區域控制310，係將所有遮蔽百葉131，以同步方式，在同一時間，使所有遮蔽百葉131均同步調整至同一特定角度。

如圖6所示，2等分區域控制320，係將所有遮蔽百葉131劃分成2個群組單元131a,131b，使每一群組單元內所有遮蔽百葉131，均分別同步調整至各自的同一特定角度。

如圖7所示，4等分區域控制330，係將所有遮蔽百葉131劃分成4個群組單元131a,131b,131c,131d，使每一群組單元內所有遮蔽百葉131，均分別同步調整至各自的同一特定角度。

為了有效證明上述實施例之進步功效，因此以第二電漿反應腔體210搭配第二磁力線遮蔽模組230為例，就相關模擬，說明如下：

如圖8所示，當未使用第二磁力線遮蔽模組230時，由特性曲線L1得知，在區域A：當第二線圈模組220輸入較低之功率能量，將會產生低功率吸收效應，因而使電漿無法獲得有效的維持；又在區域B：當第二線圈模組220輸入較高之功率能量，將會容易引起部分的損害。

當使用第二磁力線遮蔽模組230時，由特性曲線L2得知，在區域A：當第二線圈模組220即使輸入較低之功率能量，電漿也能有效的維持；又在區域B：當第二線圈模組220輸入較高之功率能量，也較不容易引起部分的損害。

如圖9所示，以高氖在第二電漿反應腔體210內進行模擬，模擬顯示，使用第二磁力線遮蔽模組230是重要的，而且必須善加設計去優化磁場，當未使用第二磁力線遮蔽模組230時(圖9a)，磁力線向外發散且電漿 密度會較低；但如果使用第二磁力線遮蔽模組230時(圖9b)，磁力線向第二反應腔室211收斂且電漿密度會變高，也就是紅色強度區域增加。

如圖10所示，由相關模擬結果得知，當第二反應腔室211的尺寸都是70mm的條件下，比較未使用及使用第二磁力線遮蔽模組230，其第二反應腔室211的電漿密度，當第二線圈模組220輸出功率為較低之300W或400W時，未使用第二磁力線遮蔽模組230者，會出現低電漿密度(NG,No Good；不佳)的問題，但使用第二磁力線遮蔽模組230者，並沒有出現低電漿密度的問題。

如圖11所示，圖11(a)為左側區a1之遮蔽百葉為開啟，又右側區a2之遮蔽百葉為關閉狀態下之電場強度上視圖，又圖11(b)為左側區及右側區a2之遮蔽百葉均為開啟狀態下之電場強度上視圖。

如圖12所示，圖11(a)左側區a1所產生之第一磁場強度曲線11(a)，因為左側區a1之遮蔽百葉為開啟，因此其磁場強度為較低的18T，相較於

惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本創作之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。

100:磁力線遮蔽控制反應腔室磁場之蝕刻機結構第一實施例

110:第一電漿反應腔體

111:第一反應腔室

120:第一線圈模組

130:第一磁力線遮蔽模組

d1:遮蔽百葉之長度

d2:第一線圈模組之垂直高度

Claims (13)

1. 一種磁力線遮蔽控制反應腔室磁場之蝕刻機結構，其包括：一第一電漿反應腔體，其具有一第一反應腔室；一第一線圈模組，其係環繞設置於該第一反應腔室之外圍；以及一第一磁力線遮蔽模組，其係環繞設置於該第一線圈模組之外圍，用以阻擋及/或反射該第一線圈模組之磁力線及/或電磁波向外擴散且控制該磁力線的形狀。
2. 如申請專利範圍第1項所述之蝕刻機結構，其中該第一磁力線遮蔽模組具有複數個遮蔽百葉，且每一該遮蔽百葉之長度，大於或等於該第一線圈模組之垂直高度。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之蝕刻機結構，其進一步具有：一第二電漿反應腔體，其具有與該第一反應腔室相連通之一第二反應腔室；一第二線圈模組，其係環繞設置於該第二反應腔室之外圍；以及一第二磁力線遮蔽模組，其係環繞設置於該第二線圈模組之外圍，用以阻擋及/或反射該第二線圈模組之磁力線及/或電磁波向外擴散且控制該磁力線的形狀。
4. 一種磁力線遮蔽控制反應腔室磁場之蝕刻機結構，其包括：一第一電漿反應腔體，其具有一第一反應腔室；一第一線圈模組，其係環繞設置於該第一反應腔室之外圍； 一第二電漿反應腔體，其具有與該第一反應腔室相連通之一第二反應腔室；一第二線圈模組，其係環繞設置於該第二反應腔室之外圍；以及一第二磁力線遮蔽模組，其係環繞設置於該第二線圈模組之外圍，用以阻擋及/或反射該第二線圈模組之磁力線及/或電磁波向外擴散且控制該磁力線的形狀。
5. 如申請專利範圍第3項所述之蝕刻機結構，其中該第二磁力線遮蔽模組具有複數個遮蔽百葉，且每一該遮蔽百葉之長度，大於或等於該第二線圈模組之垂直高度。
6. 如申請專利範圍第4項所述之蝕刻機結構，其中該第二磁力線遮蔽模組具有複數個遮蔽百葉，且每一該遮蔽百葉之長度，大於或等於該第二線圈模組之垂直高度。
7. 如申請專利範圍第2項或第5項或第6項所述之蝕刻機結構，其中該些遮蔽百葉之開啟或關閉係藉由一控制單元所控制。
8. 如申請專利範圍第7項所述之蝕刻機結構，其中該控制單元係對該些遮蔽百葉進行一全區域控制。
9. 如申請專利範圍第7項所述之蝕刻機結構，其中該控制單元係對該些遮蔽百葉進行一2等分區域控制。
10. 如申請專利範圍第7項所述之蝕刻機結構，其中該控制單元係對該些遮蔽百葉進行一4等分區域控制。
11. 如申請專利範圍第8項所述之蝕刻機結構，其中任一該區域控制之該些遮蔽百葉，其底部具有一百葉齒輪與一齒盤之齒排相滑動結合，且該齒盤係滑動結合於一滑軌上，又該齒盤之齒排透過一馬達之馬達齒輪的帶動，且在該控制單元控制該馬達正、逆轉的情況下，達成該些遮 蔽百葉之開啟或閉合。
12. 如申請專利範圍第9項所述之蝕刻機結構，其中任一該區域控制之該些遮蔽百葉，其底部具有一百葉齒輪與一齒盤之齒排相滑動結合，且該齒盤係滑動結合於一滑軌上，又該齒盤之齒排透過一馬達之馬達齒輪的帶動，且在該控制單元控制該馬達正、逆轉的情況下，達成該些遮蔽百葉之開啟或閉合。
13. 如申請專利範圍第10項所述之蝕刻機結構，其中任一該區域控制之該些遮蔽百葉，其底部具有一百葉齒輪與一齒盤之齒排相滑動結合，且該齒盤係滑動結合於一滑軌上，又該齒盤之齒排透過一馬達之馬達齒輪的帶動，且在該控制單元控制該馬達正、逆轉的情況下，達成該些遮蔽百葉之開啟或閉合。

Images