TWI773738B - 具複數氣體注入區的電漿剝離器具 - Google Patents
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Abstract
提供一種用於處理一工件的電漿處理設備。在一示範實施例中,用於處理工件的一電漿處理設備包含一處理室、藉由一隔離格柵而與處理室分離的一電漿室、及配置以在電漿室內產生一電漿的一感應耦合電漿源。設備包含安置於處理室內的一基座,其配置以支持一工件。設備包含配置以在一第一平表面處將一處理氣體注入至電漿室中的一第一氣體注入區、及配置以在一第二平表面處將一處理氣體注入至電漿室中的一第二氣體注入區。隔離格柵具有多個孔,其係配置而允許在電漿內所產生的中性微粒通過到達處理室。
Description
本申請案請求2017年十二月二十七日提申之發明名稱「Plasma Strip Tool With Multiple Gas Injection Zones」之美國專利臨時申請案第62/610,582號的優先權,該案併入本文以供參考。本申請案請求2017年六月九日提申之發明名稱「Plasma Strip Tool with Uniformity Control」之美國專利臨時申請案第62/517,365號的優先權,該案併入本文以供參考。本申請案請求2018年二月九日提申之發明名稱「Plasma Strip Tool with Multiple Gas Injection Zones」之美國專利申請案第15/892,723的優先權,該案合併至本文以供全面參考。
本案一般關於使用一電漿源來處理一基板的設備、系統及方法。
電漿處理係廣泛地使用於半導體工業,用於沈積、蝕刻、光阻移除、及相關的半導體晶圓及其他基板的處理。電漿源(如微波、ECR、電感等等)經常用於電漿處理,以產生高密度電漿及反應性物種來加工基板。電漿剝離器具能夠使用於剝離處理,例如光阻移除。電漿剝離器具可包含產生電漿的
一電漿室及處理基板的一隔離處理室。處理室能在電漿室的「下游」,以致基板並未直接曝露於電漿。一隔離格柵係能用以使處理室與電漿室分離。隔離格柵對於中性物種能係透明的,但對於來自電漿的帶電粒子係非透明的。隔離格柵可包含設有孔的一材料薄片。
電漿剝離器具的均勻性控制對於改良性能(如改良灰分比性能)而言係重要的。在未操控處理參數(如氣壓及氣流)及提供至用以產生電漿的感應線圈的RF電力之下,可能難以調協電漿剝離器具的均勻性。
本發明的態樣及優點將部份地描述於下文、或可從該描述而自明、或可經由本發明之實行而習得。
本案一示範態樣係指向一電漿處理設備。電漿處理設備包含一處理室、由一隔離格柵而與處理室分離的一電漿室、配置而在電漿室內產生一電漿的一感應耦合電漿源、及安排在電漿室內的一氣體注入嵌件。氣體注入嵌件具有一周圍部及一中央部,中央部以一垂直距離來延伸通過周圍部。設備包含安置於處理室內的一基座,其配置來支持一半導體晶圓。設備包含一第一氣體注入區,其配置以在第一平表面處注入一處理氣體進入電漿室。設備包含一第二氣體注入區,其配置以在第二平表面處注入一處理氣體進入電漿室。隔離格柵具有多個孔,其配置以允許在電漿中所產生的中性微粒通過到達處理
室。
揭示技術的這些及其他特色、態樣及優點在參照下文描述及後附權利請求項之下將會較佳地受到瞭解。合併至本說明書而構成其一部分的附圖係圖解說明本發明的實施例,及其連同本說明書係用於解釋本發明原理。
符號 英文 中文
100:Plasma strip tool 電漿剝離器具
110:Processing chamber 處理室
112:Pedestal 基座
114:Substrate 基板
116:Grid 格柵
120:Plasma chamber 電漿室
122:Dielectric side wall 介電側壁
124:Ceiling 頂板
125:Plasma chamber interior 電漿室內部
128:Grounded Faraday shield 接地法拉第屏蔽
130:Induction coil 感應線圈
132:Matching network 匹配網路
134:RF power generator RF電力產生器
140:Gas injection insert 氣體注入嵌件
150:Gas supply 氣體供應器
152:Center gas injection zone 中央氣體注入區
154:Edge gas injection zone 邊緣氣體注入區
155:Gas splitter 氣體分配器
156:Independent gas source 獨立氣體源
157:Independent gas source 獨立氣體源
158:Independent gas source 獨立氣體源
162:Center gas injection aperture 中央氣體注入口
164:Edge gas injection aperture 邊緣氣體注入口
說明書陳述了針對本項技藝具一般知識者的實施例的詳細討論,其係參照附圖,其中:第一圖係一示範電漿剝離器具的示意圖;第二圖係依照本案示範實施例之一示範電漿剝離器具之一部份的示意圖;第三圖係依照本案示範實施例之一示範電漿剝離器具之一部份的示意圖;第四圖係依照本案示範實施例之一示範電漿剝離器具之一部份的示意圖;第五圖係依照本案示範實施例之一示範電漿剝離器具之一部份的示意圖;第六圖係依照本案示範實施例之一示範電漿剝離器具之一部份的示意圖;第七圖係依照本案示範實施例之一示範隔離格柵之一部份的示意圖;及第八圖係依照本案示範實施例之一示範隔離格柵
之一部份的示意圖。
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加以圖解。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,對本項技藝具一般能力者應能輕易看出,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色,可配合另一具體實施例使用,以產出又更進一步的具體實施例。因此,本發明各態樣企圖涵蓋此等修飾及變異。
本案的示範態樣係指向電漿剝離器具及電漿處理設備的均勻度控制。要注意的是,語詞「電漿剝離器具」及「電漿處理設備」(含其複數形式),在本文中係交換地使用。利用能提供徑向可調性的特色,本案的示範實施例能用來提供一電漿剝離器具的均勻度可調性。
徑向可調性可指在電漿剝離器具內所處理的工件的中央部及電漿剝離器具內所處理的基板的周圍部之間延伸的一徑向方向上的可調性。依照本案示範態樣,(例如)使用在一電漿室及/或一處理室內部的多區氣體注入,可實現徑向可調性。
例如在某些實施例中,一電漿剝離器具可包含一電漿室,其提供多區氣體注入,其中每一區係位在電漿室內部
之不同的平表面上。例如,可在電漿室內部靠近電漿室的徑向中央部的第一平表面處提供一中央氣體區,及可在電漿室內部的電漿室的徑向邊緣部的第二平表面處提供一邊緣氣體區。中央氣體區及邊緣氣體區之間可提供相同的氣體或不同的氣體。在電漿室內部的不同平表面上可提供具有氣體注入的更多區域,而不偏離本案範圍,例如三區、四區、五區、六區等等。
依照一示範實施例,提供用於處理一工件的一電漿處理設備。電漿處理設備包含一處理室、藉由一隔離格柵而與處理室分離的一電漿室、及配置以在電漿室產生一電漿的一感應耦合電漿源。電漿處理設備能進一步包含安置在處理室內的一基座,該基座係加以配置而支持一工件。進一步地,電漿處理設備可包含配置以在第一平表面處將處理氣體注入電漿室的一第一氣體注入區、及配置以在第二平表面處將處理氣體注入電漿室的一第二氣體注入區。依照本示範實施例,隔離格柵具有複數孔,其配置而允許電漿內所產生的中性微粒通過到達處理室。
在某些實施例中,第一平表面係相關聯於電漿室的頂板,及第二平表面係相關聯於一氣體注入嵌件的中央部。在某些實施例中,氣體注入嵌件可安排在電漿室內。氣體注入嵌件能具有一周圍部及一中央部。中央部能以一垂直距離延伸通過周圍部。
在某些實施例中,氣體注入嵌件界定一氣體注入
通道,其靠近電漿室的一側壁。在本例中,氣體注入通道能可操作以饋入氣體進入由平表面、氣體注入嵌件及側壁來界定的一主動區。在某些實施例中,氣體注入通道可操作以避免電漿散佈在電漿室內。
在某些實施例中,電漿處理設備也可包含一共有氣體源,其耦合至第一氣體注入區及第二氣體注入區。在某些實施例中,一第一氣體源可耦合至第一氣體注入區及一第二氣體源可耦合至第二氣體注入區。在本例中,第一及第二氣體源可為兩個不同的獨立氣體源。此外,第一及第二氣體注入區也可配置以提供不同氣體至電漿室。
在某些實施例中,隔離格柵具有一氣體注入口,其形成在隔離格柵之中央部。氣體注入口係配置以允許氣體注入到工件。在本例中,氣體注入口能同軸地對齊氣體注入嵌件的中央部。在某些實施例中,氣體注入口也能直接地耦合至一氣體通道,其通過氣體注入嵌件的中央部。在某些實施例中,氣體注入口也能耦合至一獨立的氣體源。
在某些實施例中,隔離格柵具有一氣體注入口,其形成於隔離格柵的一周圍區。氣體注入口可配置以允許氣體注入到工件。在本例中,氣體注入口能耦合到一獨立的氣體源。
在某些實施例中,隔離格柵具有形成於隔離格柵的中央部的一第一氣體注入口及形成於隔離格柵的周圍部的一第二氣體注入口。第一氣體注入口及第二氣體注入口能配置
以允許氣體注入到工件。在某些實施例中,第一氣體注入口及第二氣體注入口係能耦合至單一氣體源。在某些實施例中,第一氣體注入口及第二氣體注入口也能被耦合到獨立氣體源。
另一示範實施例係指向一電漿處理設備,其用於處理一工件。電漿處理設備可包含一處理室、藉由一隔離格柵而與處理室分離的一電漿室、及配置而在電漿室內產生一電漿的一感應耦合電漿源。電漿處理設備也可包含安置在處理室內的一基座。基座係加以配置而支持一工件。隔離格柵具有形成於隔離格柵的中央部的一第一氣體注入口、及形成於隔離格柵的周圍部的一第二氣體注入口。第一氣體注入口及第二氣體注入口係配置以允許氣體注入到工件。
在某些實施例中,第一氣體注入口及第二氣注入口能耦合到單一氣體源。在某些實施例中,第一氣體注入口及第二氣體注入口也能耦合至獨立氣體源。
為了說明及討論的目的,本案的態樣係參照一「晶圓」或半導體晶圓來討論。於本技藝中具通常知識者,在利用本文所提供的揭示內容之下,將會瞭解的是,本案的示範態樣係能夠連同任何半導體基板或其他合適基板來使用。此外,結合數值來使用的語詞「約」意欲指稱該被陳述數值的10%之內。語詞「基座」可指在處理期間可操作來支持一工件的任何結構。
現在參照圖式,本案示範實施例即將加以陳述。
第一圖描繪的是一示範電漿剝離器具100。剝離器具100包含一處理室110及與處理室110隔離的一電漿室120。處理室110包含一基板支架或基座112,其係可操作地持住一基板114。一感應電漿能在電漿室120中(即電漿生產區)產生,然後,吾人想要的微粒係從電漿室120經由格柵116上所設置的孔而引導到基板114的表面,其中格柵116隔離電漿室120與處理室110(即下游區)。
隔離格柵可包含多個孔、穿孔、通道或其他開口,允許微粒從電漿室120流到處理室110。如本文所述,微粒係用於處理半導體基板。例如,隔離格柵116可將帶電離子與電漿分離,並允許其他微粒通過到達半導體基板。隔離格柵能由任何合適的材料形成。
電漿室120也可包含一介電側壁122及一頂板124。介電側壁122及頂板124界定一電漿室內部125。介電側壁122能由任何電介質材料形成,例如石英。頂板124也能以語詞「頂板(top plate)」表示。
一感應線圈130能圍繞電漿室120設置在介電側壁122的附近。感應線圈130能透過一合適的匹配網路132而耦合至一RF電力產生器134。感應線圈130係能由任何合適的材料形成,其包含適合在電漿室120內感應電漿的傳導材料。例如,反應性及承載氣體係能從氣體供應器150提供到室內部。當感應線圈130以來自RF電力產生器134之RF電力通電時,在電漿
室120中感應一實質感應電漿。在一具體實施例中,電漿剝離器具100可包含一接地法拉第屏蔽128,以降低感應線圈130對於電漿的電容耦合。接地法拉第屏蔽128係能由任何合適的材料或導體形成,其包含與感應線圈130相似於或實質相似的材料。
為了增加效率,電漿剝離器具100可包含一氣體注入嵌件140,其係安置在室內部125之內。氣體注入嵌件140可為可移除式插入室內部125,或可為電漿室120的固定零件。氣體注入嵌件140也可包含或界定一或更多氣體注入通道,其如下文所述。
在某些實施例中,氣體注入嵌件140係能界定一氣體注入通道,其鄰近電漿室的側壁。氣體注入通道可饋入一處理氣體進入靠近感應線圈130的室內部,及進入由氣體注入嵌件140及側壁122所界定的一主動區。主動區在電漿室內部提供一受限的區域,用於電子的主動加熱。
依照一實例,氣體注入通道係相對較窄的。窄氣體注入通道避免電漿從室內部散佈進入氣體通道。氣體注入嵌件140也能強迫處理氣體通過主動區,在這裡,電子係主動地被加熱。將參照第二~六圖來陳述許多用於改良剝離器具或電漿處理設備(如剝離器具100)的均勻度的特色。
第二圖係依照本案示範實施例之一示範電漿剝離器具之一部份的示意圖。如所示者,剝離器具包含位在電漿室
120內不同平坦部位(如平表面)上的多個氣體注入區。
例如,在第二圖中,一中央氣體注入區152係位在嵌件140的一平表面。一邊緣氣體注入區154係位在頂板124的一平表面。一氣體分配器155可用以在中央氣體注入區152及邊緣氣體注入區154之間分配來自一共有氣體源的一處理氣體(例如相同的氣體組合)。在某些示範實施例中,可使用獨立氣體源以請入多個氣體注入區。
第三圖係依照本案示範實施例之一示範電漿剝離器具的一部份之示意圖。如所示者,剝離器具包含位在電漿室120內之不同平坦部位(如平表面)上的多個氣體注入區。例如,一中央氣體注入區152係位在嵌件140的一平表面。一邊緣氣體注入區154係位在頂板124的一平表面。中央氣體注入區152能有一獨立氣體源156。邊緣氣體注入區154能有一獨立氣體源157。可提供相同的或不同的氣體或氣體組合到中央氣體注入區152及邊緣氣體注入區154。雖然圖解成讓單一氣體注入開口與不同氣體注入區關聯,但依照某些示範實施例,多個氣體注入開口可與一或更多氣體注入區關聯。
第四圖係依照本案示範實施例之一示範電漿剝離器具的一部份之示意圖。如所示者,剝離器具包含位在電漿室120內之不同平坦部位(如平表面)上的多個氣體注入區。例如,一中央氣體注入區152係位在嵌件140的一平表面。一邊緣氣體注入區154係位在頂板124的一平表面。一氣體分配器155
可用以在中央氣體注入區152及邊緣氣體注入區154之間分配一處理氣體(例如相同的氣體組合)。可提供多個氣體注入開口於中央氣體注入區152。在某些實施例中,中性氣體注入區可與隔離格柵116關聯,以提供氣體至處理室110及/或基板114。
第五圖係依照本案示範實施例之一示範電漿剝離器具之一部份的示意圖。如所示者,電漿剝離器具包含位在隔離格柵116之中央部上的一中央氣體注入口162。電漿剝離器具包含位在隔離格柵116之邊緣部上的一邊緣氣體注入口164。中央氣體注入口162能具有一獨立的氣體源157。邊緣氣體注入口164能具有一獨立的氣體源158。可提供相同或不同的氣體或氣體組合至中央氣體注入口162及邊緣氣體注入口164。一中性氣體(如氮、氦、氬)能經由開口162及/或164注入到工件。
第六圖係依照本案示範實施例之一額外示範電漿剝離器具之一部份的示意圖。電漿剝離器具包含位在隔離格柵116之中央部內的一中央氣體注入口162。電漿剝離器具包含位在隔離格柵116之邊緣部上的一邊緣氣體注入口164。一氣體分配器155可用以在中央氣體注入區162及邊緣氣體注入區164之間分配來自一共有氣體源的一氣體(例如相同的氣體組合)。
如前文所述,已詳細描述電漿處理設備的數個示範實施例。電漿處理設備可包含多個氣體注入區,其配置來增加基板(如半導體晶圓)電漿處理的均勻度。多個氣體注入區的每一氣體注入區可包含一獨立氣體源、可共享一氣體源、或可
包含氣體源的多個組合。例如,兩個氣體注入區可共享一第一氣體源,同時,第三個氣體區係耦合至不同的氣體源。又,複數個不同的氣體及相關聯的源頭係可如本文所述及所圖示者加以組合。
電漿處理設備也可包含在一隔離格柵上的氣體注入區/口,其係配置來提供氣體(如中性氣體)至一工件。可由氣體源饋入氣體注入區。進一步地,每一氣體注入區可包含不同的氣體源,或可共享一共有氣體源。這些及其他實例係認為在示範實施例之範圍內。
為了示範的目的,本案的態樣係參照兩個不同的氣體注入區(為了控制徑向均勻度)來討論。可使用多個氣體注入區,例如三個氣體注入區、四個氣體注入區、五個氣體注入區等,而不偏離本案的範圍。
該等區域也能用以提供其他的均勻度控制,例如方位角均勻度。例如在某些實施例中,電漿處理設備可包含多個氣體注入區,其係排列以在電漿室內不同方位角位置上將氣體注入電漿室中的平表面處。在某些實施例中,電漿處理設備可包含多個氣體注入區,其排列以從隔離格柵的不同方位角部位注入氣體到一工件。
為了說明及討論的目的,氣體注入區係圖解成在垂直方向上注入氣體。在本項技藝具有通常知識者將瞭解的是,氣體注入區能以任何方向來注入氣體。例如,氣體注入區
能以垂直、平行或歪斜方向來注入氣體。
例如,第七圖圖示一隔離格柵116,在隔離格柵116的中央部內有一中央氣體注入口162。隔離格柵116包含位在隔離格柵116之邊緣部上的一邊緣氣體注入口164。中央氣體注入口162能以相異於邊緣氣體注入口164之方向來注入氣體。例如,中央氣體注入口162能以第一歪斜方向來注入氣體。邊緣氣體注入口164能以第二歪斜方向來注入氣體。
例如,第八圖圖示一隔離格柵116,在隔離格柵116的中央部內有一中央氣體注入口162。隔離格柵116包含位在隔離格柵116之邊緣部上的一邊緣氣體注入口164。中央氣體注入口162能以相異於邊緣氣體注入口164之方向來注入氣體。例如,中央氣體注入口162能以第一水平方向來注入氣體。邊緣氣體注入口164能以第二水平方向來注入氣體。
雖然本案主題係詳細地相關於其具體實施例來描述,但本項技藝具有通常知識之人士在瞭解前文之下,將會贊同的是,這類實施例的許多替換型、變異型及等價者係能夠輕易完成。因此,本揭示內容的範圍僅係作為示範,而非作為限制,及該主要揭示內容並未排除而包含;對於具有本項技藝通常知識人士而言係可輕易完成的本發明主題的這類修飾型、變異型及/或添加。
符號 英文 中文
120:Plasma chamber 電漿室
122:Dielectric side wall 介電側壁
124:Ceiling 頂板
128:Grounded Faraday shield 接地法拉第屏蔽
130:Induction coil 感應線圈
140:Gas injection insert 氣體注入嵌件
152:Center gas injection zone 中央氣體注入區
154:Edge gas injection zone 邊緣氣體注入區
155:Gas splitter 氣體分配器
Claims (15)
- 一種用於處理一工件的電漿處理設備,該電漿處理設備包括:一處理室;一電漿室,係藉由一隔離格柵而與該處理室分離;一感應耦合電漿源,係配置以在該電漿室內產生一電漿;一基座,係安置於該處理室內,該基座係配置以支持一工件;一第一氣體注入區,係配置成在一第一平表面注入一處理氣體進入該電漿室;及一第二氣體注入區,係配置成在一第二平表面注入一處理氣體進入該電漿室;其中該隔離格柵具有多個孔,其係配置成允許在該電漿內所產生的中性微粒通過到達該處理室;其中該隔離格柵具有形成於該隔離格柵的一中央部中的一第一氣體注入口,以及形成於該隔離格柵的一周圍部中的一第二氣體注入口,該第一氣體注入口及該第二氣體注入口係配置以允許氣體注入到該工件上。
- 如申請專利範圍第1項的電漿處理設備,其中該第一平表面係與該電漿室的一頂板關聯,及該第二表面係與安置在該電漿室內的一氣體注入嵌件關聯。
- 如申請專利範圍第2項的電漿處理設備,其中該氣體注入嵌 件具有一周圍部及一中央部,該中央部延伸一垂直距離超過該周圍部。
- 如申請專利範圍第1項的電漿處理設備,進一步包括一共有氣體源,其係耦合至該第一氣體注入區及該第二氣體注入區。
- 如申請專利範圍第1項的電漿處理設備,進一步包括耦合至該第一氣體注入區的一第一氣體源,及耦合至該第二氣體注入區的一第二氣體源。
- 如申請專利範圍第1項的電漿處理設備,其中該第一及該第二氣體注入區係可操作以提供不同氣體至該電漿室。
- 如申請專利範圍第3項的電漿處理設備,其中該氣體注入嵌件界定一氣體注入通道,其鄰近該電漿室的一側壁。
- 如申請專利範圍第1項的電漿處理設備,其中該隔離格柵具有一氣體注入口,其形成於該隔離格柵的一中央部,該氣體注入口係配置以允許氣體注入到該工件。
- 如申請專利範圍第8項的電漿處理設備,其中該氣體注入口與該氣體注入嵌件的該中央部同軸地對齊。
- 如申請專利範圍第8項的電漿處理設備,其中該氣體注入口係耦合至一氣體通道,其通過一氣體注入嵌件的一中央部。
- 如申請專利範圍第8項的電漿處理設備,其中該氣體注入口係耦合至一獨立氣體源。
- 如申請專利範圍第1項的電漿處理設備,其中該隔離格柵具有一氣體注入口,其形成於該隔離格柵的一周圍部,該氣體注 入口係配置以允許氣體注入到該工件。
- 如申請專利範圍第12項的電漿處理設備,其中該氣體注入口係耦合至一獨立的氣體源。
- 如申請專利範圍第1項的電漿處理設備,其中該第一氣體注入口及該第二氣體注入口係耦合至一共有氣體源。
- 如申請專利範圍第1項的電漿處理設備,其中該第一氣體注入口及該第二氣體注入口係耦合至獨立氣體源。
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