TWI752028B - 電漿處理裝置之分離網格及其相關裝置 - Google Patents

電漿處理裝置之分離網格及其相關裝置 Download PDF

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Abstract

本案提出電漿處理裝置之分離網格。某些實施例中，一電漿處理裝置包括一電漿室。該電漿處理裝置包括一處理室。該處理室可與該電漿室分離開來。該裝置可包括一分離網格。該分離網格可分離該電漿室與該處理室。該裝置可包括一溫度控制系統。該溫度控制系統可經配置用以調節分離網格的溫度以影響一電漿對於一基板的處理均勻性。某些實施例中，該分離網格可具有跨該分離網格橫剖面變化的一厚度輪廓，以影響中性物種穿過該分離網格的流動。

Description

電漿處理裝置之分離網格及其相關裝置
本申請案主張依2016年8月16日申請之美國臨時專利申請案號62/376,594的優先權，其案名為「電漿室之分離網格」(Separation Grid for Plasma Chamber)，該文件納入本文列為參考。
本案一般而言係有關用於使用一電漿源處理一基板的裝置、系統及方法。
電漿處理廣泛使用在半導體工業，用於半導體晶圓和其他基板的沉積、蝕刻、抗蝕劑移除以及相關處理。電漿源(例如，微波、ECR、感應式等等)常用於電漿處理，以產生用於處理基板的高密度電漿及活性物種。
對於一光阻清理(例如，乾式清洗)移除程序，會不希望與一基板有直接電漿交互作用。反而，電漿主要可用來當做是用於修改一氣體組成物的一中間物，並生成用於處理該等基板的化學活性自由基。因此，用於光阻應用的電漿處理裝置可包括一處理該基板的處理室，其與產生電漿的一電漿室分開。
某些應用例中，一網格可用來將一處理室與一電 漿室隔開。該網格可對中性物種具通透性，但對於來自該電漿的帶電粒子並不具通透性。該網格可包括帶有開孔的一片狀材料。依據加工程序，該網格可由一導電材料(例如，鋁、矽、碳化矽，等等)或非導電材料(例如，石英等等)製成。
更換網格會是個昂貴且長時間的程序，並且會需要(舉例來說)開啟該處理室。開啟處理室會破壞該處理室中的真空，並會讓處理室曝露於大氣。該處理室被曝露至大氣之後，通常需要再次重設。重設會需要使用一電漿處理許多晶圓，直到所有空氣汙染物被移除並且電漿室和處理室兩者的壁面皆達到適當處理條件。此外，用於處理晶圓的處理流程可能必需被中斷，導致昂貴的停機時間。
因為此困難，許多製造商藉由指定處理室專屬特定處理程序，各自具有其特別定製的分離網格，以避免更換網格。若一晶圓需要接受一不同製程，該晶圓可被送至一不同的處理室。如此做法可能會產生不便並複雜化製造程序的流程。然而，這做法會比開啟處理室以更換該分離網格更受偏愛。
本案之具體實施例的觀點及優點將有部分在以下描述中闡明，或可從該敘述習得，或可經由實行該等具體實施例而學會。
本發明一示例觀點是關於一電漿處理裝置。該電漿處理裝置可包括一電漿室，以及與該電漿室分開的一處理室。該電漿處理裝置可包括一分離網格，將電漿室與處理室分開。該電漿處理裝置可進一步包括一溫度控制系統，其係經配置以調節該分離網格的溫度，以影響一基板上的電漿處理的均勻性。
本發明另一示例觀點是關於一電漿處理裝置。該電漿處理裝置可包括一電漿室，以及與該電漿室分開的一處理室。該電漿處理裝置可包括一分離網格，將電漿室與處理室分開。該分離網格可具有一跨該分離網格橫剖面的厚度變化曲線，以影響中性物種穿過該分離網格的流動。
本案的其他示例觀點是關於使用一電漿處理裝置電漿來處理一半導體基板的系統、方法、裝置及程序。
參照以下描述以及隨附申請專利範圍，將能更加瞭解各種具體實施例的這些以及其他特徵、觀點及優勢。本說明書所附圖式納入本文並構成本說明書的一部分，說明本揭示的具體實施例，並與詳細描述共同用來解釋相關的原理。
50‧‧‧分離網格
52‧‧‧開孔
100‧‧‧電漿處理裝置
110‧‧‧處理室
112‧‧‧托架
114‧‧‧基板
120‧‧‧電漿室
122‧‧‧側壁
124‧‧‧天花板
125‧‧‧電漿室內部
130‧‧‧感應線圈
132‧‧‧匹配網路
134‧‧‧射頻能量產生器
150‧‧‧氣體供應器
151‧‧‧氣體分配通道
200‧‧‧分離網格
201‧‧‧中央部分
202‧‧‧頂面
203‧‧‧周緣部分
204‧‧‧底面
205‧‧‧溫度控制系統
207‧‧‧開孔
208‧‧‧頂板
209‧‧‧底板
210‧‧‧電源
215‧‧‧導線
220‧‧‧加熱元件
220‧‧‧加熱元件
225‧‧‧導線
230‧‧‧加熱元件
240‧‧‧流體源
242‧‧‧閥門
250‧‧‧流體通道
255‧‧‧入口
257‧‧‧出口
260‧‧‧流體通道
265‧‧‧入口
267‧‧‧出口
300‧‧‧控制器
310‧‧‧電源
310‧‧‧溫度感測器
T1‧‧‧第一厚度
T2‧‧‧第二厚度
針對本技藝中具一般能力者的具體實施例之詳細討論將在本說明書中提出，其係參照附屬圖式如下：第一圖繪出可被用在一電漿處理裝置中的一分離網格；第二圖顯示的是依據本案一示例具體實施例的一電漿處理裝置；第三圖繪出依據本案之示例具體實施例的一示例 分離網格；第四圖繪出依據本案之示例具體實施例的一示例分離網格；第五圖顯示的是依據本案一示例具體實施例的一電漿處理裝置；第六圖繪出依據本案之示例具體實施例的一示例分離網格；第七圖繪出依據本案之示例具體實施例的一示例分離網格；第八圖繪出依據本案之示例具體實施例的一示例分離網格；第九圖繪出依據本案之示例具體實施例的一示例分離網格；第十圖繪出依據本案之示例具體實施例的一示例分離網格；第十一圖繪出依據本案之示例具體實施例的一示例分離網格；第十二圖繪出依據本案之示例具體實施例的一示例分離網格；第十三圖繪出依據本案之示例具體實施例的一示例分離網格；第十四圖繪出依據本案之示例具體實施例的一示 例分離網格；以及第十五圖繪出依據本案之示例具體實施例的一示例分離網格。
現在將詳細參照具體實施例，其一或多個示範例已在圖式中繪出。所提出各示範例是要解釋該等具體實施例，並非要做為本案的限制。事實上，熟習此項技術者應能輕易看出，該等具體實施例可有各種修改及變異而不會偏離本案的範疇及精神。舉例來說，繪出或描述為一具體實施例之某部分的特徵，可配合另一具體實施使用以產出又更進一步的具體實施例。因此，本案的觀點是要涵括此等修改及變異。
本案的示例觀點是關於在一電漿處理裝置中用於控制處理輪廓的一分離網格。第一圖繪出用在一電漿處理室中的一示例分離網格(50)。如圖中所示，該分離網格(50)可包括一片具有開孔(52)的材質。帶電粒子可在壁面上以及其穿過該等開孔的路徑上再結合，而中性物種自由流動穿過該等開孔。電漿中生成的某些中性自由基也可在與壁面碰撞時「死亡」，但通常該網格的材料係經選取以致對於電漿中所用氣體的這種程序(再結合或轉換)之或然率很低。帶電及中性粒子兩者的穿透度，會受到該等開孔尺寸以及該網格的厚度的影響，但對於帶電粒子的影響要強得多。
某些應用例中，來自電漿的紫外線(UV)輻射可 能需要被屏蔽，以減低對於基板上特徵的損害。在這些應用例中，可使用一雙重網格。該雙重網格包括兩單獨網格(例如，上方及下方)，各自帶有以特定模式分布的開孔，以致於電漿室與處理室之間無法直視。
電漿處理性能的一重要特性會是橫跨該基板的處理均勻性(光阻剝除、表面清理或修改等等)。基板上的處理輪廓係依據氣流、氣壓以及氣體組成而定。舉例來說，還原化學(H2/N2或任何含H2的混合物，但不含氧)，其係用於具高劑量布植的光阻，可有一強烈中央快速處理的傾向，配上任何合理的氣流及氣壓，或來源構造。這是因為電漿中生成的高反應性氫原子具有極高機動性，並傾向於在中央形成一「高含氫」氣體混合體、並在靠近壁面處形成「低含氫」氣體混合體。當氣體流經網格並與基板反應時，中央的處理速率要比邊緣處大得多。
電漿處理室中所用分離網格的網格圖案，可以是在一電漿處理中控制橫跨一晶圓之輪廓的有效方法。舉例來說，為改正中央快速處理輪廓，可使用具有邊緣密而中央疏之開孔圖案的一分離網格。另一方面，大多數一般光阻薄膜所用的氧氣基礎化學，生成或多或少地較平坦的處理輪廓，因此該分離網格的開孔圖案可幾乎均勻，或甚至中央密集。
其他處理參數(例如，氣流、壓力等等)主要可用於精細調協該處理輪廓。由於處理化學對橫跨晶圓之處理輪 廓有大影響，分離網格可僅與該分離網格為之設計的處理化學相容。若需要實行一不同處理，該電漿處理室的分離網格可能需要被更換。
依據本案的示例觀點，提出一分離網格，可容許在一電漿處理期間控制中性物種通過該分離網格，而不需開啟該處理室並取出更換該分離網格。某些具體實施例中，該分離網格的一溫度可依據一期望溫度分布主動受到控制，以控制中性物種穿過該分離網格的流動。某些具體實施例中，中性物種的控制可藉由該分離網格剖面的形狀及厚度達成。
更明確地說，分離網格的溫度可調節晶圓處理性能，主要係依據光阻灰分比及表面氧化。當晶圓或基板被放置在加熱塊上的時候，加熱塊的溫度可決定處理性能。然而，當該基板在一頂起模式當中被抬起的時候(例如，被支架銷撐著)，基板可比該加熱塊更靠近該網格得多。因此網格的溫度會影響該處理性能。更進一步，網格的溫度可進一步控制可穿過該網格的中性物種，提供用於處理性能的另外控制參數像是均勻性、表面氧化及灰分比等。
依據本案具體觀點，分離網格可包括一主動調節的溫度控制系統以依據一期望溫度分布控制分離網格的溫度。溫度分布可以是在一電漿處理期間固定的某個溫度，或可以是在電漿處理期間變化的一可變溫度。除了單一分區溫度控制，溫度控制系統可針對多重分區溫度控制加以配置，以補償 來自源頭之不均勻的電漿加熱本性。多重分區溫度控制系統可經組態以調節該分離網格之不同分區的溫度(例如，一中央區及一邊緣區)以達成一期望的溫度分布。
某些具體實施例中，溫度控制系統可包括一或多個加熱元件內嵌於該分離網格之中。一或多個加熱元件可經由一或多個導線被耦合至一電源(例如，位在電漿處理室內腔外)。該等加熱元件可受控制以調節該分離網格的溫度。例如說，控制器可控制被提供至該等一或多個加熱元件的電流，以達成分離網格的一期望溫度。舉例來說，當分離網格的溫度係低於一期望溫度設定點時，控制器可控制一電源，提供或增加通至該加熱元件的電流以加熱該分離網格，直到期望溫度設定點已達到。當網格溫度大於一期望溫度設定點時，控制器可關閉或減少提供至該加熱元件的電流以容許該分離網格冷卻。某些具體實施例中，加熱元件可充作一散熱器以傳輸熱量離開該分離網格，舉例來說，透過該等一或多個導線。
某些具體實施例中，溫度控制系統可包括通道以循環一流體(例如，一或多個氣體、水、冷卻劑，等等)通過該分離網格以控制該分離網格的溫度。舉例來說，冷卻流體可循環穿過在該網格中的該等通道以減低該網格的溫度。一加熱流體可循環穿過在該網格中的該等通道，以增加該網格的溫度。
某些具體實施例中，一溫度感測器(例如，一熱 偶)可和該分離網格通熱，以便測量該分離網格的溫度。指出該分離網格之溫度的信號可被提供至一控制器，其可控制與該分離網格相關聯的該溫度控制系統，以主動調節該分離網格的溫度。如此一來，分離網格的溫度可作為一處理參數而受控，以在電漿處理期間達成橫跨該基板的一期望處理輪廓。
依據本案其他示例觀點，分離網格可包括橫跨該分離網格一橫剖面不同的厚度，以進一步控制處理輪廓。橫剖面輪廓的厚度可為了單獨網格或雙重網格而變化。舉例來說，橫剖面的厚度可變化以提供一連續內凹形狀、一連續外凸形狀、一傾斜形狀、一階梯形狀，或其他合適形狀。
為圖解及討論目的，本案之觀點的討論是參照一「晶圓」或半導體晶圓。本技術領中具一般能力者，使用本文所提供的揭示，應能理解本案的示例觀點可與任何半導體基板或其他適當基板配合使用。此外，「大約」一詞與一數值合用指的是在所提出數值的10%之內。
本發明一示例觀點是關於一電漿處理裝置。該電漿處理裝置包括一電漿室。該電漿處理裝置包括一處理室。該處理室可與該電漿室分離開來。該裝置可包括一分離網格。該分離網格可分離該電漿室與該處理室。該裝置可包括一溫度控制系統。該溫度控制系統可經組態用以調節分離網格的溫度以影響一基板上的電漿處理均勻性。
某些具體實施例中，溫度控制系統可包括一或多 個溫度控制器內嵌於該分離網格之中。舉例來說，溫度控制器可包括一或多個加熱元件。該溫度控制系統可包括一或多個控制器。該溫度控制系統可包括一或多個溫度感測器。該等一或多個溫度感測器可經組態用以生成一信號指出該分離網格的溫度。該等一或多個控制器可經組態，以部分地依據指出該分離網格之溫度的該信號，控制提供至該等一或多個加熱元件的電流。
某些具體實施例中，溫度控制單元可包括一或多個第一加熱元件置於該分離網格的第一分區內。某些具體實施例中，溫度控制單元可包括一或多個第二加熱元件置於該分離網格的第二分區內。該溫度控制系統可經組態，以相對於該等一或多個第二加熱元件，獨立地控制該等一或多個第一加熱元件。該第一分區可以是該分離網格的一中央分區，該第二分區可以是該分離網格的邊緣分區。
某些具體實施例中，該等溫度控制單元可包括一或多個流體通道。該溫度控制系統可包括一或多個控制器。該溫度控制系統可包括一或多個溫度感測器。該等溫度感測器可經組態用以生成一信號指出該分離網格的溫度。該等一或多個控制器可經組態，以部分地依據指出該分離網格之溫度的該信號，控制提供至該等一或多個流體通道的流體。
某些具體實施例中，溫度控制單元可包括一或多個第一流體通道置於該分離網格的第一分區內。某些具體實施 例中，溫度控制單元可包括一或多個第二流體通道置於該分離網格的第二分區內。該溫度控制系統可組態，以相對於該等一或多個第二流體通道，獨立地控制穿過該等一或多個第一流體通道的液流。該第一分區可以是該分離網格的一中央分區，該第二分區可以是該分離網格的邊緣分區。
本案另一示例觀點是關於一分離網格。該分離網格可包括一頂面。該分離網格可包括一底面。該分離網格可包括一或多個開孔以容許中性物種通過。該分離網格可包括一或多個溫度控制單元內嵌於該分離網格之中。
某些具體實施例中，該等一或多個控制單元可包括一或多個加熱元件。舉例來說，該等一或多個溫度控制單元可包括一或多個第一加熱元件置於該分離網格的第一分區內。該等一或多個溫度控制單元可包括一或多個第二加熱元件置於該分離網格的第二分區內。該第一分區可以是該分離網格的一中央分區，且該第二分區可以是該分離網格的邊緣分區。
某些具體實施例中，該等一或多個控制單元可包括一或多個流體通道。舉例來說，該等一或多個溫度控制單元可包括一或多個第一流體通道置於該分離網格的第一分區內。該等一或多個溫度控制單元可包括一或多個第二流體通道置於該分離網格的第二分區內。該第一分區可以是該分離網格的一中央分區，且該第二分區可以是該分離網格的邊緣分區。
本發明另一示例觀點是關於一電漿處理裝置。該 電漿處理裝置包括一電漿室。該電漿處理裝置包括一處理室。該處理室可與該電漿室分離開來。該裝置可包括一分離網格。該分離網格可分離該電漿室與該處理室。該分離網格可具有跨該分離網格橫剖面的一不同的厚度輪廓，以影響中性物種穿過該分離網格的流動。
某些具體實施例中，該分離網格可有一頂面，具有一連續凸出輪廓，以及一底面，具有一般而言平坦的輪廓。某些具體實施例中，該分離網格可有一頂面，具有一般而言平坦的輪廓，以及一底面，具有一般而言連續凸出輪廓。某些具體實施例中，該分離網格可有一頂面，具有一連續凹入輪廓，以及一底面，具有一般而言平坦的輪廓。某些具體實施例中，該分離網格可有一頂面，具有一般而言平坦的輪廓，以及一底面，具有一連續凹入輪廓。某些具體實施例中，該分離網格可有一頂面，具有一傾斜周緣，以及一底面具有，一般而言平坦的輪廓。某些具體實施例中，該分離網格，可有一階梯形頂面，以及一底面，具有一般而言平坦的輪廓。
某些具體實施例中，該分離網格的一中央部分有一第一厚度，且該分離網格具有一邊緣部分有一第二厚度。該第一厚度與第二厚度不同。舉例來說，第一厚度係大於第二厚度。
某些具體實施例中，分離網格係一雙重網格。至少一片的雙重網格具有橫跨該板橫剖面的不同的厚度輪廓。某 些具體實施例中，該分離網格具有一頂板以及一底板。該頂板具有一不同的厚度輪廓，其映射該底板的不同的厚度輪廓。
本案另一示例觀點是關於一分離網格。該分離網格可包括一頂面。該分離網格可包括一底面。該分離網格可包括一或多個開孔以容許中性物種通過。該分離網格可具有跨該分離網格橫剖面的一不同的厚度輪廓，以影響中性物種穿過該分離網格的流動。
某些具體實施例中，該分離網格可有一頂面，具有一連續凸出輪廓，以及一底面，具有一般而言平坦的輪廓。某些具體實施例中，該分離網格可有一頂面具有一般而言平坦的輪廓，以及一底面具有一般而言連續凸出輪廓。某些具體實施例中，該分離網格可有一頂面，具有一連續凹入輪廓，以及一底面，具有一般而言平坦的輪廓。某些具體實施例中，該分離網格可有一頂面，具有一般而言平坦的輪廓，以及一底面，具有一連續凹入輪廓。某些具體實施例中，該分離網格可有一頂面，具有一傾斜周緣，以及一底面，具有一般而言平坦的輪廓。某些具體實施例中，該分離網格，可有一階梯形頂面，以及一底面，具有一般而言平坦的輪廓。
某些具體實施例中，該分離網格的一中央部分有一第一厚度，且該分離網格的一邊緣部分有一第二厚度。該第一厚度與第二厚度不同。舉例來說，第一厚度係大於第二厚度。
某些具體實施例中，分離網格係一雙重網格。至 少一片的雙重網格具有橫跨該板橫剖面的不同的厚度輪廓。某些具體實施例中，該分離網格具有一頂板以及一底板。該頂板具有一不同的厚度輪廓，其映射該底板的不同的厚度輪廓。
本案的這些示例具體實施例可有變異以及修改。
現在將參照圖示，詳加討論本案的示例具體實施例。第二圖顯示的是依據本案一示例具體實施例的一電漿處理裝置。如圖中所示，電漿處理裝置(100)包括一處理室(110)，以及與該處理室(110)分開的一電漿室(120)。處理室(110)包括一基板托架或支架(112)可用於固定要被處理的一基板(114)，例如像是一半導體晶圓。在此示例圖解中，一電漿是在電漿室(120)(即，電漿生成區域)中藉由一感應式電漿源生成，且期望的粒子被從該電漿室(120)引至基板(114)的表面，穿過依據本案之具體實施例的一分離網格(200)。某些具體實施例中，分離網格(200)可接地。
電漿室(120)包括一介電質側壁(122)以及一天花板(124)。介電質側壁(122)、天花板(124)以及網格(200)定義一電漿室內部(125)。介電質側壁(122)可由任何介電材料形成，例如像是石英。一感應線圈(130)係緊鄰圍繞該電漿室(120)的介電質側壁(122)放置。該感應線圈(130)係透過一合適的匹配網路(132)耦合至一射頻能量產生器(134)。反應物及承載氣體可從氣體供應器(150)以及環狀氣體分配通道(151)或其他合適的氣體引入機構，而被提供至該處理室內部。若感應線圈(130)係以 從該射頻(RF)能量產生器(134)而來的射頻電力供電，在該電漿室(120)內生成一電漿。一特定具體實施例中，電漿反應器(100)可包括一可選的法拉第屏蔽，以減低感應線圈(130)至電漿的電容式耦合。
如第二圖所示，分離網格(200)可包括一溫度控制系統(205)，係經組態以調節或控制該分離網格(200)的溫度。該溫度控制系統(205)可包括一或多個溫度控制單元內嵌於該分離網格內，以控制該分離網格(200)的溫度。舉例來說，第二圖的實施例中，該溫度控制系統(205)可包括複數個加熱元件內嵌於該分離網格(200)之內，以調節分離網格的溫度。
溫度控制系統(205)可包括或可被耦合至一控制器(300)。控制器(300)可以是任何適當控制裝置，其可傳送控制信號以調節溫度控制系統的諸層面，及(或)該電漿處理裝置的其他層面。一具體實施例中，控制器(300)可包括一或多個處理器以及一或多個記憶裝置。該等一或多個處理器可執行儲存在該等一或多個記憶裝置內的電腦可讀取指令，以實行本文所揭示的控制功能。
一範例中，控制器(300)可經組態以傳送一或多個控制信號至與分離網格中一或多個加熱元件通電的一電源(210)。控制器(300)可控制電源以提供電流至分離網格(200)中的一或多個加熱元件，此係依據，舉例來說，一用於電漿處理的溫度設定點或期望溫度分布。
如第二圖所示，溫度控制系統(205)可包括至少一溫度感測器(310)(例如，熱電偶、熱阻器、高溫計或其他溫度感測器)與該分離網格(200)。從溫度感測器(310)而來指出該分離網格之溫度的信號，可被提供至該控制器(300)。控制器(300)可控制該電源(210)，以依據從該溫度感測器(310)而來指出溫度的信號，提供電流至該等一或多個加熱元件。試舉一例，當分離網格的溫度係低於一期望溫度設定點時，控制器(300)可控制該電源(310)以提供或增加通至該加熱元件的電流，進而加熱該分離網格(200)，直到期望溫度設定點已達到。當分離網格溫度大於一期望溫度設定點時，控制器(300)可控制電源(310)以關閉或減少提供至該等一或多個加熱元件的電流，以容許該分離網格(200)冷卻。如此一來，溫度控制系統(205)可依據一己編程溫度效應圖或設定點，供該分離網格(200)溫度的封閉迴路控制。
第三圖繪出依據本案之示例的具體實施例的一示例分離網格(200)，其具有一或多個加熱元件。該分離網格(200)可由一導電材料(例如，鋁、矽、碳化矽，等等)或非導電材料(例如，石英等等)形成。分離網格(200)可包括複數個開孔(207)以容許中性物種貫穿該分離網格(200)通過。如圖中所示，該分離網格(200)可包括複數個加熱元件(220)。加熱元件(220)可由一導電材料形成，並可經組態，以便當一電流從一電源經由導線(215)流過該等加熱元件(220)的時候升溫。某些實施例中，加熱元件(220)也可充作一散熱器，以在分離網格冷卻期間經由該等導線(215)傳送熱量離開該分離網格(200)。
某些具體實施例中，分離網格(200)可包括加熱元件，係置於多個分區以提供該分離網格(200)各分區的獨立溫度控制。第四圖繪出一示例分離網格(200)，其具有一或多個加熱元件置於多個分區中，以依據本案之具體實施例，提供該分離網格(200)各分區的獨立溫度控制。更明確地說，分離網格(200)包括第一組加熱元件(230)，置於分離網格(200)的一中央分區Z1。第一組加熱元件(230)可經由導線(225)被耦合至一電源。分離網格(200)進一步包括一第二組加熱元件(220)置於該分離網格(200)的一邊緣分區Z2之中。第二組加熱元件(220)可經由導線(215)被耦合至一電源。
為圖解及討論目的，本案係參照至包括一中央分區以及一邊緣分區的多個分區討論。本技藝中具一般能力者，使用本文所提供揭示，將會明白分離網格(200)可採任何適當方式被細分任何數目的分區，而不會偏離本案的範疇。
第四圖的多重分區具體實施例中，溫度控制系統(205)可包括一獨立電源(310)，用於各分區及(或)一獨立溫度感測器(310)。如此一來，溫度控制系統(205)可依據期望溫度分布獨立地控制多個分區。舉例來說，中央分區Z1可受控制在一和邊緣分區Z2不同的溫度，以影響該橫跨該基板的處理輪廓均勻性。
第五圖顯示的是依據本案另一示例具體實施例的一電漿處理裝置。與第二圖類似，第五圖的電漿處理裝置(100)包括一處理室(110)，以及與該處理室(110)分開的一電漿室(120)。處理室(110)包括一基板托架或支架(112)可用於固定要被處理的一基板(114)，例如像是一半導體晶圓。在此示例圖解中，一電漿是在電漿室(120)(即，電漿生成區域)中藉由一感應式電漿源生成，且期望的粒子被從該電漿室(120)引至基板(114)的表面，穿過依據本案之具體實施例的一分離隔板(200)。
電漿室(120)包括一介電質側壁(122)以及一天花板(124)。介電質側壁(122)、天花板(124)以及網格(200)定義一電漿室內部(125)。介電質側壁(122)可由任何介電材料形成，例如像是石英。一感應線圈(130)係緊鄰圍繞該電漿室(120)的介電質側壁(122)放置。該感應線圈(130)係透過一合適的匹配網路(132)耦合至一射頻能量產生器(134)。反應物性及承載氣體可從氣體供應器(150)以及環狀氣體分配通道(151)或其他合適的氣體引入機構，而被提供至該處理室內部。若感應線圈(130)係以從該射頻能量產生器(134)而來的射頻電力供電，在該電漿室(120)內生成一電漿。一特定具體實施例中，電漿反應器(100)可包括一可選的法拉第屏蔽，以減低感應線圈(130)至電漿的電容式耦合。
如第五圖所示，分離網格(200)可包括一溫度控制系統(205)，係經組態以調節或控制該分離網格(200)的溫度。該溫度控制系統(205)可包括一或多個溫度控制單元內嵌於該分離網格內，以控制該分離網格(200)的溫度。舉例來說，第二圖的實施例中，該溫度控制系統(205)可包括複數個流體通道內嵌於該分離網格(200)之內，以調節分離網格的溫度。
更明確地說，在一示例實施例中，該溫度控制系統(205)可包括或可被耦合至一控制器(300)。控制器(300)可以是任何適當控制裝置，其可傳送控制信號以調節溫度控制系統的諸層面，及(或)該電漿處理裝置的其他層面。一具體實施例中，控制器(300)可包括一或多個處理器以及一或多個記憶裝置。該等一或多個處理器可執行儲存在該等一或多個記憶裝置內的電腦可讀取指令，以實行本文所揭示的控制功能。
一示範例中，控制器(300)可經組態以傳送一或多個控制信號至一控制閥門(242)，其調節一流體(例如，氣體、水、冷卻劑、已加熱液體)等等的流動，從一流體源(240)至該分離網格(200)中的一或多個通道。控制器(300)可控制閥門(242)以提供流體至分離網格(200)中的一或多個流體通道，此係依據，舉例來說，一溫度設定點或用於一電漿處理的期望溫度分布。
如第五圖所示，溫度控制系統(205)可包括至少一溫度感測器(310)(例如，熱電偶、熱阻器、高溫計或其他溫度感測器)與該分離網格(200)通熱。從溫度感測器(310)而來 指出該分離網格之溫度的信號可被提供至該控制器(300)。控制器(300)可控制該控制閥門(242)，以根據從溫度感測器(310)而來指出溫度的信號，提供流體至該分離網格內的一或多個流體通道。如此一來，溫度控制系統(205)可依據一已編程溫度效應圖或設定點，供該分離網格(200)溫度的封閉迴路控制。
第六圖繪出依據本案之示例具體實施例，包括一或多個流體通道的一示例分離網格(200)。該分離網格(200)可由一導電材料(例如，鋁、矽、碳化矽，等等)或非導電材料(例如，石英等等)形成。分離網格(200)可包括複數個開孔(207)以容許中性物種貫穿該分離網格(200)通過。如圖所示，分離網格(200)可包括一流體通道(250)，以容許冷卻流體或加熱流體貫穿通過該分離網格。流體通道(250)可經由入口(255)從一流體源接收流體，並可經由出口(257)循環流體回到該流體源。
某些具體實施例中，分離網格(200)可包括流體通道置於多個分區，以提供該分離網格(200)各分區的獨立溫度控制。第七圖繪出一示例分離網格(200)，其具有一或多個加熱元件置於多個分區中，以依據本案之具體實施例提供該分離網格(200)各分區的獨立溫度控制。更明確地說，分離網格(200)包括第一流體通道(260)置於分離網格(200)的一中央分區Z1。流體通道(260)可經由入口(265)從一流體源接收流體，並可經由出口(267)循環流體回到該流體源。分離網格(200)進一步包括一第二流體通道(250)置於該分離網格(200)的一邊緣分區Z2之中。該第二流體通道(250)可經由入口(255)從一流體源接收流體，並可經由出口(257)再循環流體回到該流體源。
依據本案的其他示例具體實施例，分離網格(200)可有一形狀具橫跨該分離網格(200)橫剖面的不同的厚度輪廓，以提供中性物種流經該分離網格的控制。第八至第十五圖繪出具不同厚度輪廓之分離網格(200)的示例形狀。具不同厚度輪廓的其他合適組態及形狀可用於此而不會偏離本案的範疇。
第八圖繪出依據本案示例具體實施例的一示例分離網格(200)，其具有橫跨分離網格(200)橫剖面變化的厚度。第八圖之示例具體實施例中，該分離網格有一頂面(202)，具有一連續凸出輪廓，以及一底面(204)，具有一般而言平坦的輪廓。本文中關於分離網格的一表面所用「一般而言平坦的輪廓」，意思是指一表面在該表面上兩點之間的高差不大多50mm。
第九圖繪出依據本案示例具體實施例的一示例分離網格(200)，其具有橫跨分離網格(200)橫剖面變化的厚度。第九圖之示例具體實施例中，該分離網格有一頂面(202)，具有一般而言平坦的輪廓，以及一底面(204)具有，一連續凸出輪廓。
第十圖繪出依據本案示例具體實施例的一示例分 離網格(200)，其具有橫跨分離網格(200)橫剖面的不同的厚度輪廓。第十圖之示例具體實施例中，該分離網格有一頂面(202)，具有一連續凹入輪廓，以及一底面(204)，具有一般而言平坦的輪廓。
第十一圖繪出依據本案示例具體實施例的一示例分離網格(200)，其具有橫跨分離網格(200)橫剖面變化的厚度。第九圖之示例具體實施例中，該分離網格有一頂面(202)，具有一般而言平坦的輪廓，以及一底面(204)，具有一連續凹入輪廓。
第十二圖繪出依據本案示例具體實施例的一示例分離網格(200)，其具有橫跨分離網格(200)橫剖面變化的厚度。第八圖之示例具體實施例中，該分離網格有一頂面(202)，具有一傾斜周緣(203)，以及一底面(204)，具有一般而言平坦的輪廓。
第十三圖繪出依據本案示例具體實施例的一示例分離網格(200)，其具有橫跨分離網格(200)橫剖面的不同的厚度輪廓。第九圖之示例具體實施例中，該分離網格有一階梯形頂面(202)，以及一底面(204)，其具有一般而言平坦的輪廓。更明確地說，分離網格(200)的一中央部分(201)具有一第一厚度T1。分離網格的一周緣部分(203)具有一第二厚度T2。該第一厚度T1與第二厚度T2不同。舉例來說，第一厚度T1係大於第二厚度T2。
為解說示範目的，以上示例具體實施例係參照一單獨網格討論。本技術領中具一般能力者，使用本文所提供的揭示，應能理解本案的示例觀點也配合一雙重網格或其他多片分離網格實行。
舉例來說，第十四圖繪出依據本案示例具體實施例的一示例雙重分離網格(200)，其具有橫跨分離網格(200)橫剖面變化的厚度。第十四圖的示例具體實施例中，分離網格(200)有一頂板(208)，具有持續凸出頂面，以及一底板(209)，具有一連續凸出底面。如此一來，頂板(208)具有一形狀，其鏡像映射該底板(209)。
第十五圖繪出依據本案示例具體實施例的一示例雙重分離網格(200)，其具有橫跨分離網格(200)橫剖面變化的厚度。第十四圖的示例具體實施例中，分離網格(200)有一頂板(208)，具有連續凹入頂面，以及一底板(209)，具有一連續凹入底面。如此一來，頂板(208)具有一形狀，其鏡像映射該底板(209)。
雖然本技術主題是相對於其特定示範性具體實施例詳細描述，可想而知熟悉此項技術者一旦瞭解前文的解說，可輕易領會這些具體實施例的替換型、變化型以及物效物。因此，本說明書的範疇係舉例而非設限，且主題揭示並不排除納入對於本技術主題的此等修改、變異型及/或增添，正如本技術領域內具一般能力者應可輕易看出。
100:電漿處理裝置
110:處理室
112:托架
114:基板
122:側壁
125:電漿室內部
130:感應線圈
132:匹配網路
134:射頻能量產生器
150:氣體供應器
151:氣體分配通道
200:分離網格
205:溫度控制系統
210:電源
300:控制器
310:溫度感測器

Claims (14)

  1. 一種電漿處理裝置，包含：一電漿室；一感應式電漿源，其鄰近一介電質側壁置放，該感應式電漿源包含一感應線圈，當以射頻(RF)能量供電時，該感應線圈可操作用以在該電漿室內誘發一電漿一處理室，其與該電漿室分開；一分離網格，其分開該電漿室與該處理室，該分離網格具有複數個開孔，該分離網格係接地，如此使得帶電粒子在其穿過該等開孔的沿途路徑中再結合至壁面上；及一溫度控制系統，其經配置以調節分離網格的溫度，進而影響通過該分離網格的中性物種的流動。
  2. 如申請專利範圍第1項的電漿處理裝置，其中該溫度控制系統包含一或多個溫度控制器，內嵌於分離網格中。
  3. 如申請專利範圍第2項的電漿處理裝置，其中該溫度控制器包含一或多個加熱元件。
  4. 如申請專利範圍第3項的電漿處理裝置，其中該溫度控制系統包含：一或多個控制器；以及一或多個溫度感測器，其經配置用以生成一信號指出該分離網格的一溫度；其中該等一或多個控制器係經配置，以便至少部分地 依據指出該分離網格之溫度的該信號，控制被提供至該等一或多個加熱元件的一電流。
  5. 如申請專利範圍第2項的電漿處理裝置，其中該等溫度控制器包含：一或多個第一加熱元件，其置於該分離網格的一第一分區中；一或多個第二加熱元件，其置於該分離網格的一第二分區中。
  6. 如申請專利範圍第5項的電漿處理裝置，其中該溫度控制系統經配置以相對於該等一或多個第二加熱元件，獨立地控制該等一或多個第一加熱元件。
  7. 如申請專利範圍第2項的電漿處理裝置，其中該溫度控制器包含一或多個流體通道。
  8. 如申請專利範圍第7項的電漿處理裝置，其中該溫度控制系統包含：一或多個控制器；以及一或多個溫度感測器，其經配置用以生成一信號指出該分離網格的一溫度；其中該等一或多個控制器係經配置，以便至少部分地依據指出該分離網格之溫度的該信號，控制被提供至該等一或多個流體通道的流體流動。
  9. 如申請專利範圍第8項的電漿處理裝置，其中該等溫 度控制器包含：一或多個第一流體通道，其置於該分離網格的一第一分區中；一或多個第二流體通道，其置於該分離網格的一第二分區中。
  10. 如申請專利範圍第9項的電漿處理裝置，其中該溫度控制系統經配置以相對於該等一或多個第二流體通道，獨立地控制通過該等一或多個第一流體通道的液體流動。
  11. 一種用於一電漿處理裝置的分離網格，該分離網格包含：一第一網格板，具有一或多個第一開孔貫穿其中，容許與一電漿相關聯的中性物種通過；一第二網格板，具有一或多個第二開孔貫穿其中，容許與該電漿相關聯的該中性物種通過；以及一或多個溫度控制器，內嵌於該分離網格中，其中該一或多個溫度控制器包含一或多個加熱元件，每一加熱元件係由一導電材料形成，並可經組態以便當一電流流過該加熱元件時得以升溫，其中分布該一或多個第一開孔與該一或多個第二開孔使其無法直視貫穿該分離網格。
  12. 如申請專利範圍第11項的分離網格，其中該等溫度控制器包含： 一或多個第一加熱元件，其置於該分離網格的一第一分區中；一或多個第二加熱元件，其置於該分離網格的一第二分區中。
  13. 一種用於在一電漿處理裝置中將一電漿室與一處理室分開的分離網格，該分離網格包含：一第一網格板，具有一或多個第一開孔貫穿其中，容許與一電漿相關聯的中性物種通過；以及一第二網格板，具有一或多個第二開孔貫穿其中，容許與該電漿相關聯的該中性物種通過；其中該第一網格板或該第二網格板的至少其中一者具有一具不同厚度輪廓的橫剖面，如此使得該分離網格具有一跨該分離網格橫剖面的不同厚度輪廓，以影響中性物種穿過該分離網格的流動，其中該第一網格板或該第二網格板的至少其中一者具有一實質平坦輪廓的第一表面，以及一連續凹入輪廓的第二表面。
  14. 如申請專利範圍第13項的分離網格，其中該第一網格板為一頂板，且該第二網格板為一底板，該頂板具有一不同厚度輪廓，其鏡射該底板的該不同厚度輪廓。
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