TWI811578B - 等離子體系統 - Google Patents

Abstract

一種等離子體系統，包括一腔室及一下電極組件。該腔室包括一第一進氣通路與一抽氣通路，該第一進氣通路通入一第一氣體，該抽氣通路排出該第一氣體。該下電極組件設置於該腔室中並且位於該第一進氣通路下方以承載一待加工工件。該下電極組件的一側壁上設置有一第二進氣通路，該第二進氣通路通入一第二氣體，其中該第二進氣通路的一出口的朝向與垂直方向呈預設角度。本發明公開的等離子體系統，通過設置於下電極組件中的氣體通路來改變流經工件邊緣區域的氣體流速，進而改變待加工工件邊緣區域的蝕刻速率，以提高待加工工件蝕刻的均勻性。

Description

等離子體系統

本發明涉及半導體加工技術領域，詳細來說，是有關一種對晶圓進行加工的等離子體系統。

當使用等離子體對工件(如晶圓)進行加工時，舉例來說，對工件進行蝕刻加工時，工件置於等離子體系統的下部電極上，反應氣體自工件上方通入腔室中並被激發為等離子體，然後與工件表面進行反應以蝕刻工件。在加工過程中，反應氣體以朝向工件的上表面的方向被通入腔室，對工件進行蝕刻後從工件的另一側(例如下表面下方)被抽出腔室。但在腔室內的氣體被抽出腔室的過程中，工件邊緣區域由於較工件中心區域更靠近抽氣通路，工件邊緣區域的氣體流速相較於與工件中心區域的氣體流速快，導致工件邊緣區域的蝕刻速率較中心區域的蝕刻速率快，造成工件蝕刻的均勻性不佳。

本發明公開了一種等離子體系統，以提高等離子體對於工件(如晶圓)蝕刻的均勻性。

依據本發明的一實施例，揭露一種等離子體系統，用於通過等離子體對一工件進行加工。該等離子體系統包括一腔室及一下電極組件。該腔室包括一第一進氣通路與一抽氣通路，該第一進氣通路用於通入一第一氣體，該抽氣通路用於排出該第一氣體。該下電極組件設置於該腔室中用於承載一待加 工工件，且該下電極組件位於該第一進氣通路下方。該下電極組件的一側壁上設置有一第二進氣通路，該第二進氣通路用於通入一第二氣體，其中，該第二進氣通路的一出口的朝向與垂直方向呈一預設角度。

依據本發明的一實施例，該預設角度為45-135度。

依據本發明的一實施例，該第二進氣通路的該出口的朝向與該垂直方向垂直。

依據本發明的一實施例，該第二進氣通路的該出口與該下電極組件上表面的距離為5-100毫米(mm)。

依據本發明的一實施例，該第二進氣通路包括：相對該下電極組件的中心呈現對稱分佈的多個進氣孔。

依據本發明的一實施例，該第二進氣通路包括：沿該下電極組件周向設置的一進氣槽。

依據本發明的一實施例，該等離子體系統還包括一進氣管道，該進氣管道設置於該下電極組件中，具有一放射狀結構，其進氣端與該第二氣體的氣源連通，其出氣端與該第二進氣通路連通。

依據本發明的一實施例，該下電極組件包括：沿垂直方向自上向下依次設置的一聚焦環、一基環及一絕緣環，該聚焦環、該基環、該絕緣環的側壁至少形成該下電極組件的部分該側壁。

依據本發明的一實施例，該第二進氣通路設置於該聚焦環、該基環、該絕緣環中的一個或多個上。

依據本發明的一實施例，該第二進氣通路設置於該聚焦環和該基環之間，包括開設在該基環上表面上相對該基環的中心呈現放射狀且對稱分佈的多個線型進氣槽，或開設在該基環上表面邊緣處沿基環周向開設的環型進氣槽，該聚焦環覆蓋在該基環上，從而形成該第二進氣通路。

依據本發明的一實施例，該下電極組件還包括：一靜電盤及一接口盤；該靜電盤被該聚焦環與該基環環繞，該靜電盤的上表面用於承載該待加工工件；該接口盤設置於該靜電盤下方，該接口盤中設置有一冷卻管道，該冷卻管道與該進氣管道或該第二氣體的氣源連通，用於向該待加工工件的一下表面通入該第二氣體，以對加工中的該待加工工件進行降溫。

依據本發明的一實施例，該下電極組件還包括：一靜電盤及一接口盤；該靜電盤被該聚焦環與該基環圍繞，該靜電盤的一上表面用於承載該待加工工件；該接口盤設置於該靜電盤下方，該接口盤中設置有一冷卻管道，該冷卻管道用於向該待加工工件的一下表面通入第三氣體，以對加工中的待加工工件進行降溫。

依據本發明的一實施例，該第一氣體是用於對該待加工工件進行蝕刻的蝕刻氣體，該第二氣體包括一或多種惰性氣體。

本發明所公開的等離子體系統，通過設置於下電極組件中的氣體通路來改變流經工件邊緣區域的氣體流速，進而改變工件邊緣區域的蝕刻速率，以提高工件蝕刻的均勻性。

10、20:系統

11:腔室

12:下電極組件

13:支撐件

14:進氣元件

15:抽氣元件

16:第一泵

17:第二泵

111:第一進氣通路

112:抽氣通路

O1:第二進氣通路

SB:待加工工件

O1a:進氣孔

C12:下電極組件中心

O1b:環型進氣槽

O21、O22、O23:次管道

121:隔離環

122:隔熱環

123:絕緣環

124:基環

125:聚焦環

126:靜電盤

127:接口盤

S12a:下電極組件上表面

S12b:下電極組件下表面

S12c:下電極組件側壁

C124:基環中心

當結合附圖閱讀時，從以下詳細描述最佳理解本揭露之態樣。應注意，根據產業中之標準實踐，各種構件未按比例繪製。事實上，為了論述的清楚起見可任意增大或減小各種構件之尺寸。

圖1是依據本發明實施例的等離子體系統的示意圖。

圖2是依據本發明實施例的等離子體系統對工件進行加工時的氣體流向示意圖。

圖3是依據本發明實施例的等離子體系統的下電極組件的示意圖。

圖4是依據本發明實施例的下電極組件與第二進氣通路的俯視示意圖。

圖5是依據本發明另一實施例的等離子體系統的下電極組件的示意圖。

圖6是依據本發明另一實施例的下電極組件與第二進氣通路的俯視示意圖。

圖7是依據本發明實施例的等離子體系統的下電極組件的剖面示意圖。

圖8是依據本發明實施例的進氣管道的俯視示意圖。

圖9、圖10、圖11是依據本發明實施例的下電極組件的剖面示意圖。

圖12、圖13是依據本發明實施例的基環與第二進氣通路的俯視示意圖。

圖14是依據本發明實施例的第二進氣通路與進氣管道的俯視示意圖。

圖15是依據本發明實施例的等離子體系統的示意圖。

圖16是依據本發明實施例的等離子體系統的下電極組件的剖面示意圖。

以下揭露提供用於實施本揭露之不同構件之許多不同實施例或實例。下文描述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且非意欲限制。舉例而言，在以下描述中之一第一構件形成於一第二構件上方或上可包含其中該第一構件及該第二構件經形成為直接接觸之實施例，且亦可包含其中額外構件可形成在該第一構件與該第二構件之間，使得該第一構件及該第二構件可不直接接觸之實施例。另外，本揭露可在各個實例中重複參考數字及/或字母。此重複出於簡化及清楚之目的且本身不指示所論述之各個實施例及/或組態之間的關係。

此外，為便於描述，諸如「下面」、「下方」、「下」、「上方」、「上」及類似者之空間相對術語可在本文中用於描述一個元件或構件與另一(些)元件或構件之關係，如圖中圖解說明。空間相對術語意 欲涵蓋除在圖中描繪之定向以外之使用或操作中之裝置之不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或按其他定向)且因此可同樣解釋本文中使用之空間相對描述詞。

儘管陳述本揭露之寬泛範疇之數值範圍及參數係近似值，然儘可能精確地報告特定實例中陳述之數值。然而，任何數值固有地含有必然由於見於各自測試量測中之標準偏差所致之某些誤差。再者，如本文中使用，術語「大約」通常意謂在一給定值或範圍之10%、5%、1%或0.5%內。替代地，術語「大約」意謂在由此項技術之一般技術者考量時處於平均值之一可接受標準誤差內。除在操作/工作實例中以外，或除非以其他方式明確指定，否則諸如針對本文中揭露之材料之數量、時間之持續時間、溫度、操作條件、數量之比率及其類似者之全部數值範圍、數量、值及百分比應被理解為在全部例項中由術語「大約」修飾。相應地，除非相反地指示，否則本揭露及隨附發明申請專利範圍中陳述之數值參數係可根據需要變化之近似值。至少，應至少鑑於所報告有效數位之數目且藉由應用普通捨入技術解釋各數值參數。範圍可在本文中表達為從一個端點至另一端點或在兩個端點之間。本文中揭露之全部範圍包含端點，除非另有指定。

當使用等離子體對工件(如晶圓)進行加工時，舉例來說，對工件進行蝕刻加工時，工件置於等離子體系統的下部電極上，等離子體自工件上方通入腔室中與工件表面進行反應以蝕刻工件。經過發明人長時間的觀察與研究，發現腔室中等離子體的流動方向與流速會對蝕刻的均勻性造成很大的影響。例如，為了能有效蝕刻工件上表面，等離子體需要接觸工件的上表面，因此設置將等離子體以朝向工件的上表面的方向被通入腔室，且從工件的另一側(例如下表面下方)被抽出腔室，以使等離子體 流暢地流動於腔室中以提高蝕刻效率。但在等離子體被抽出腔室的過程中，工件邊緣區域的等離子體由於較工件中心區域的等離子體更靠近抽氣通路，等離子體於工件邊緣區域的流速相較於與工件中心區域的流速快，導致工件邊緣區域的蝕刻速率較中心區域的蝕刻速率快，造成工件蝕刻的均勻性不佳。即使改變等離子體進入腔室的方向與速度，仍無法有效改善工件不同區域的蝕刻速度的差異問題。因此，本發明公開一種等離子體系統用以改善上述技術問題。

圖1是依據本發明實施例的系統10的示意圖。在本實施例中，系統10是一種等離子體系統，用於通過等離子體對待加工工件SB(如晶圓或是半導體基板)進行加工。舉例來說，系統10可以是一種蝕刻裝置，採用反應氣體電離後產生的等離子體對待加工工件SB進行蝕刻製程。如圖1所示，系統10至少包括腔室11以及下電極組件12。腔室11包括第一進氣通路111與抽氣通路112，第一進氣通路111用於通入第一氣體(如反應氣體)，抽氣通路112用於排出腔室11內的氣體。第一氣體經由第一進氣通路111被通入腔室11中，在進行了製程後經由抽氣通路112被抽離腔室11。在一些實施例中，第一氣體包括Cl₂、SF₆、C₄F₈、O₂、及/或其他可適合用於蝕刻待加工工件SB表面材料的氣體。

下電極組件12設置於腔室11中、第一進氣通路111下方、抽氣通路112上方，用以承載待加工工件SB。詳細來說，下電極組件12設置於第一進氣通路111與抽氣通路112之間，使第一氣體經由第一進氣通路111朝向待加工工件SB上表面進入腔室11，在進行了製程後流經下電極組件12側壁由下電極組件12下方的抽氣通路112排出。下電極組件12的側壁上設置有第二進氣通路O1，用於通入第二氣體，以自下電極組件12側壁向腔室11內排出第二氣體。

在一些實施例中，第二氣體包括惰性氣體(如He)或是其他不影響蝕刻待加工工件SB表面材料的氣體。在一些實施例中，第二氣體與第一氣體相同，例如包括Cl₂、SF₆、C₄F₈、O₂、及/或其他可適合用於蝕刻待加工工件SB表面材料的氣體。第二進氣通路O1的出口朝向與垂直方向呈預設角度，因此，當待加工工件SB進行加工時，第二氣體會以與第一氣體不同的流向通入腔室11中，用以調整或改變腔室11中至少部分第一氣體的流速與流向，進而達到改善待加工工件SB中心區域與邊緣區域蝕刻均勻性的功效。下電極組件12的詳細結構將於後續搭配附圖進行說明。

在圖1所示的實施例中，系統10還包括支撐件13、進氣元件14及抽氣元件15。支撐件13與下電極組件12連接以支撐下電極組件12於腔室11中，同時提供通路使電路線、管線等可自腔室11外連接至下電極組件12。進氣元件14連接於腔室11的第一進氣通路111，用以使第一氣體自下電極組件12的上方通入腔室11中。抽氣元件15連接於腔室11的抽氣通路112，用以將腔室內的氣體自下電極組件12的下方將自腔室11抽出。

在圖1所示的實施例中，系統10還包括第一泵16及第二泵17。第一泵16連接下電極組件12的第二進氣通路O1，用以將第二氣體通入下電極組件12，使第二氣體經由第二進氣通路O1自下電極組件12的側壁進入腔室11。第二泵17連接下電極組件12的冷卻管道，用以將冷卻氣體通入下電極組件12中、待加工工件SB下方，用以於加工過程中對待加工工件SB進行降溫。在圖1所示的實施例中，第一泵16及第二泵17皆通過支撐件13與第二進氣通路O1以及冷卻管道連通，但本發明不限於此。再者，雖然圖1所示的系統10包括第一泵16及第二泵17，但本發明其他實施例中可以包括更多或更少的泵，並不限於第一泵16及第二泵17。

本技術領域具有通常知識者應能輕易理解，系統10還可包括其他用於對待加工工件SB(如晶圓)進行加工所需的裝置或元件。舉例來說，系統10包括射頻源、匹配電路及感應線圈，其中射頻源通過匹配電路於感應線圈之上載入射頻功率，感應線圈將射頻功率耦合至腔室11中將第一氣體電離成等離子體，使得系統10通過等離子體對待加工工件SB(如晶圓)進行加工。為求圖示簡潔，圖1僅描述與本發明精神相關的裝置或元件。

圖2是依據本發明一實施例，當圖1所示的系統10對待加工工件SB進行加工時的氣體流向示意圖。為容易理解，圖2中僅繪示出部分系統10的部分元件及以及標號，用以簡化附圖的複雜度。且為方便區別，在圖2中第一氣體以實線箭頭表示，且第二氣體以空心箭頭表示，需要注意的是，圖2中的實線箭頭、空心箭頭僅為示意之用，箭頭的粗細、大小、長度不代表氣體的流速或流量的相對關係；另外，箭頭的方向也僅為說明方便之用，並未繪示出所有在第一氣體與第二氣體的交互作用下所產生其他氣體流向或是紊流流向。

如圖2所示，當待加工工件SB於系統10中進行加工處理時，第一氣體自待加工工件SB正上方的第一進氣通路111進入腔室11，並且在抽氣元件15的工作下，第一氣體在朝向待加工工件SB流動的過程中同時朝向待加工工件SB的邊緣區域擴散，在進行了製程之後沿垂直方向流經下電極組件12的側壁至下電極組件12的下方，朝向抽氣通路112的方向集中並被抽出腔室11。如圖2所示，靠近待加工工件SB邊緣區域的部分的氣體相較於靠近工件SB中心區域的部分的氣體更容易被抽走，因此靠近待加工工件SB邊緣區域的氣體流場速度高於靠近待加工工件SB中心區域的氣體流場速度，導致待加工工件SB邊緣區域的蝕刻速率高於待加工工件 SB中心區域的蝕刻速率。

本發明的第二進氣通路O1設置在下電極組件12的側壁，且其出口的朝向與垂直方向成預設角度，使第二氣體進入腔室11時具有與朝向抽氣通路112流動的第一氣體不同的流向，因此改變靠近待加工工件SB邊緣區域的氣體原本的流向與流速。在第二氣體的影響下，第一氣體靠近待加工工件SB邊緣區域的氣體流場速度改變或是減緩，因而改變待加工工件SB邊緣區域的蝕刻速率，達到提高待加工工件SB中心區域與邊緣區域蝕刻速率均勻性的目的。在圖2所示的實施例中，第二進氣通路O1的出口的朝向與垂直方向垂直，但本發明不限於此。需注意的是，此處第二進氣通路O1的出口指的是氣體離開第二進氣通路O1進入腔室11時的開口，換言之，第二進氣通路O1的出口相對於腔室11而言即為進氣口。後續的段落中，在提及第二進氣通路O1的元部件時，若以「進氣」(例如進氣孔O1a、進氣槽O1b、進氣槽O1c)描述，本技術領域具有通常知識者應能理解此處的「進氣」應是相對於腔室11而言。

為能達到良好的蝕刻均勻性，第二進氣通路O1較佳是平均分佈地或是延續地沿下電極組件12的周向或是側壁設置。圖3、圖4所示分別是依據本發明一實施例所繪製的下電極組件12的側視示意圖及俯視示意圖，第二氣體通路O1包括相對下電極組件12中心C12呈對稱分佈的多個進氣孔O1a。進氣孔O1a的數量可以依據實際狀況與需求進行增減，只要能使待加工工件SB邊緣區域的蝕刻速率平均即可。圖5、圖6所示分別是依據本發明另一實施例所繪製的下電極組件12的側視示意圖及俯視示意圖，第二氣體通路O1包括沿下電極組件12周向設置的開放式環形進氣槽O1b，環形進氣槽O1b的開口連續地延伸於下電極組件12的側壁且環繞下電極組件12。因此，第二氣體可以均勻地沿下電極組件12的周圍通入腔 室11中，藉此改變待加工工件SB邊緣區域的蝕刻速率。

為能使本發明更容易理解，以下提供多個實施例，以對下電極組件12以及第二進氣通路O1進行詳細說明。且為方便說明與理解，不同實施例之間具有類似或相同功能或是作用的元件沿用相同名稱與標號，但此並非用以限制本發明之發明概念。需要注意的是，不同實施例所揭示的不同元件、不同配置，在不互相衝突的前提下進行組合或置換而形成的其他實施例，仍然在本發明的保護範圍內。

圖7所示為依據本發明一些實施例所繪製的下電極組件12的剖面結構示意圖。下電極組件12主要包括射頻系統和承載、吸附待加工工件SB的靜電盤系統。下電極組件12具有上表面S12a、下表面S12b以及側壁S12c。上表面S12a朝向第一進氣通路111，用來承載待加工工件SB。下表面S12b與上表面S12a相對設置，且朝向抽氣通路112。側壁S12c沿垂直方向(例如Y方向)延伸，以連接上表面S12a與下表面S12b。第二進氣通路O1開口於下電極組件12的側壁S12c，且第二進氣通路O1出口的朝向與垂直方向呈預設角度θ，其中預設角度θ可以依需求進行調整，將於下文中搭配附圖進行說明。

如圖7所示，下電極組件12包括隔離環121(也可以稱為基座)、隔熱環122、絕緣環123、基環124、聚焦環125、靜電盤126及接口盤127。隔離環121連接於支撐件13，其內容空間可以容置電路線、射頻系統線路、氣體管線等，可以依據需求進行調整與規劃，在此不做限制。隔熱環122、絕緣環123、基環124、聚焦環125設置在隔離環121上方，沿垂直方向自下向上依次設置。聚焦環125、基環124、絕緣環123及隔熱環122皆為環形，並且聚焦環125、基環124、絕緣環123及隔熱環122的側壁至少形成(或組成)下電極組件12的部分側壁S12c。接口盤127及靜電盤 126沿垂直方向自上向下依次設置於隔離環121上方，且被聚焦環125、基環124及絕緣環123所環繞。

在一些實施例中，聚焦環125的材料採用陶瓷，通過真空螺釘固定在基環124上。在一些實施例中，基環124安裝於絕緣環123上，且並未固定。在一些實施例中，聚焦環125及基環124均浮擱安裝。在一些實施例中，基環124用真空釘固定於絕緣環123上，使元件之間緊密接觸，以保證第二進氣通路O1的完整性。

靜電盤126的上表面用於承載待加工工件SB。靜電盤126的上表面與聚焦環125的上表面共同形成(或組成)下電極組件12的至少部分上表面S12a。在不同實施例中，靜電盤126的上表面與聚焦環125的上表面可以共平面、靜電盤126的上表面高於聚焦環125的上表面，或者靜電盤126的上表面低於與聚焦環125的上表面。靜電盤126被用於使用靜電力來對位於下電極組件12上的待加工工件SB進行定位，而在一些實施例中，聚焦環125的上表面高於靜電盤126，有助於提高工件SB於下電極組件12上的定位精度。在一些實施例中，靜電盤126至少被聚焦環125及基環124所環繞且與絕緣環123物理接觸。

接口盤127安裝在絕緣環123上，設置於靜電盤126下方，用以為靜電盤126通入射頻、電源等。接口盤127、靜電盤126中還設置有冷卻管道，用來流通冷卻氣體(例如氦氣或是其他適合的氣體)，以於加工過程中對靜電盤126上的待加工工件SB進行降溫。冷卻氣體可以是第二氣體，或是與第二氣體不同的第三氣體。在一些實施例中，冷卻氣體包括一或多種惰性氣體。在一些實施例中，接口盤127至少被絕緣環123所環繞且與靜電盤126物理接觸。在一些實施例中，接口盤127中的電線與管線通過支撐件13與腔室11外連接，用以為靜電盤126通入射頻、電源，或是 提供冷卻氣體通入冷卻管道。

在圖7所示的實施例中，第二進氣通路O1開口於部分基環124與部分聚焦環125，且系統10還可以包括進氣管道O2，設置於下電極組件12中、聚焦環125下方。在一些實施例中，進氣管道O2設置於基環124及絕緣環123中，且經過接口盤127下方之後，通過支撐件13與第二氣體的氣源連通。如圖7所示，進氣管道O2的進氣端與第二氣體的氣源連通(例如是與第一泵16連通，圖7中以虛線表示連通，但並非表示相對位置關係)，且進氣管道O2的出氣端(例如是相對於進氣端的埠)與第二進氣通路O1連通。進氣管道O2可以由多個次管道相互連通組成，例如圖7所示的實施例，進氣管道O2可以包括設置靠近側壁S12c的部分下電極組件12中且沿側壁S12c或是沿垂直方向(例如是Y方向)延伸的次管道O21、平行於下電極組件12上表面S12a或是沿水平方向(例如是X方向)延伸的次管道O22，以及與第二氣體的氣源連通的次管道O23。

次管道O21設置於基環124及絕緣環123中，用以連通第二進氣通路O1與次管道O22。次管道O22設置於絕緣環123中，且延伸於接口盤127下方，用以連通次管道O21與次管道O23。次管道O23的部分設置於接口盤127的部分下電極組件12中，其餘部分設置於支撐件13中，用於連通次管道O22與第二氣體的氣源(例如是與第一泵16連通)。

在本發明的一些實施例中，進氣管道O2的俯視結構圖如圖8所示，進氣管道O2包括多個線型次管道O22，分別連接設置於靠近側壁S12c的多個線型次管道O21，由下電極組件12的中心C12朝向側壁S12c的方向延伸，形成相對於下電極組件12的中心C12呈現對稱分佈的放射狀結構。圖7、圖8僅是依據本發明一些實施例所繪製的示意圖，並非用以限制本發明。在本發明其他實施例中，進氣管道O2可以有其他的配置或是結 構，只要能使第二氣體均勻地影響位於待加工工件SB邊緣區域的氣體流向，達到提高蝕刻速率均勻性的功效即可。

為了使第二氣體能有效影響位於工件SB邊緣區域的氣體流向與流速，以達到良好的蝕刻均勻性，第二進氣通路O1於下電極組件12側壁S12c上的開口與下電極組件上表面S12a的距離D介於5-100毫米(mm)之間，其中距離D是沿垂直方向(例如是Y方向)測量。再者，為使第二氣體能以不同的流向進入腔室11中，第二進氣通路O1的出口朝向與垂直方向呈現的預設角度θ介於45-135度(換句話說，以水平方向(例如是X方向)為基準，向上為正向下為負，預設角度介於±45度之間)。預設角度θ是沿垂直方向依順時針往第二進氣通路O1的出口朝向所測得的夾角的角度。在一些實施例中，下電極組件12側壁S12c沿垂直方向延伸，因此預設角度θ實質上等於第二氣體的出口朝向與側壁S12c的夾角。例如在圖7所示的實施例中，第二進氣通路O1的出口朝向與垂直方向垂直(即預設角度θ為90度)。

為能更清楚說明本發明的技術特徵以及功效，下文中將提供不同實施例搭配附圖進行說明。圖9、圖10、圖11是依據本發明不同實施例所繪製下電極組件12的剖面結構示意圖。為避免重複性說明，以下針對圖9、圖10、圖11所示的實施例的說明著重在與圖7所示實施例不同之處，與圖7所示實施例相同或類似的地方可以參考上述對於圖7所示實施例的說明，將不重複贅述於下文中。

在圖9所示的實施例中，第二進氣通路O1開口於基環124靠近聚焦環125的部分。在此實施例中，第二進氣通路O1沿水平方向延伸，因此第二進氣通路O1沿的出口朝向與垂直方向垂直(即90度夾角)。第二進氣通路O1於下電極組件12側壁S12c上的開口與下電極組件上表面 S12a的距離D，以及第二進氣通路O1的出口朝向與垂直方向呈現的預設角度θ，兩者皆符合上述說明的範圍內，因此能使第二氣體有效影響位於工件SB邊緣區域的氣體流向與流速。

在圖10所示的實施例中，類似於圖7所示的實施例，第二進氣通路O1開口於基環124與聚焦環125之間，但不同的地方在於，第二進氣通路O1的出口朝向與垂直方向形成的夾角為銳角(即預設角度θ小於90度)。當預設角度θ小於90度時，代表第二氣體向上通入腔室11中，因此第二氣體進入腔室11時具有向上的分力，可以有效影響位於第二進氣通路O1上方待加工工件SB邊緣區域的氣體流向。

在圖11所示的實施例中，類似於圖9所示的實施例，第二進氣通路O1開口於基環124靠近聚焦環125的部分，但不同的地方在於，第二進氣通路O1的出口朝向與垂直方向形成的夾角為鈍角(即預設角度θ大於90度)。當預設角度θ大於90度時，代表第二氣體向下通入腔室11中，因此第二氣體進入腔室11時具有向下的分力。當預設角度θ的範圍介於上述說明的數值範圍時，第二氣體還是可以有效影響待加工工件SB邊緣區域的蝕刻速率。

圖12、圖13是依據本發明不同實施例所繪製，第二進氣通路O1於下電極組件12中的俯視結構示意圖。

在不同的實施例中，第二進氣通路O1的俯視結構可以不同。例如在圖12所示的實施例中，第二進氣通路O1至少部分設置於基環124中，並且第二進氣通路O1包括開設在基環124側壁、相對基環124的中心C124(或圓心，中心或圓心不需要物理上位於基環124上)呈現對稱分佈的多個線型進氣槽O1c，個別開口於基環124側壁，形成如圖3、圖4所示的多個進氣孔O1a。又例如在圖13所示的實施例中，第二進氣通路O1包 括開設在基環124上表面邊緣處、沿基環124周向設置的環型進氣槽O1b。需注意的是，環型進氣槽O1b與線型進氣槽O1c都可以是圖9、圖10、圖11個別所示的進氣槽O11，元件標號O1b、O1c只是為了方便區別進氣槽O11於不同實施例中的俯視結構。在一些實施例中，圖12、圖13所示的線型進氣槽O1c、環型進氣槽O1b可以是設置於基環124上表面的開放式凹槽結構，聚焦環125覆蓋在基環124上從而形成第二進氣通路O1。

另外，次管道O21的結構也可以依據不同實施例進行調整成類於圖12所示的多個線型進氣槽或是類似於或圖13所示的環型進氣槽。圖14所示是依據本發明一些實施例所繪製的次管道O21、次管道O22與第二進氣通路O1的俯視結構示意圖。不同於圖8所示的實施例，在圖14所示的實施例中，次管道O21具有類似於環型進氣槽O1b的環形結構，且多個線型次管道O22連通於次管道O21上，對應多個線型進氣槽O1c。圖14僅為示意之用，並非用以限制本發明。本領域技術人員可以理解，上述說明提供的各種不同質性的次管道O21可以與不同質性的第二進氣通路O1進行搭配或是置換以產生新的實施例。

由上述說明以及圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14可以理解，第二進氣通路O1設置於聚焦環125、基環124的一個或多個，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第二進氣通路O1設置於可以聚焦環125、基環124、絕緣環123中的一個或多個上。再者只要符合上述說明的條件，第二進氣通路O1的出口位置、朝向以及結構可以依據不同實施例中聚焦環125、基環124、絕緣環123的厚度、第一氣體的流向與流速、待加工工件SB的材質等進行調整，在此不做限制。

在前述說明的系統10的相關實施例中，第二氣體(用以調節蝕刻均勻性)以及第三氣體(用以於加工過程中對待加工工件SB進行降 溫)的動力分別由第一泵16與第二泵17來提供，可以對冷卻以及蝕刻速率分別進行調整，以對加工中的待加工工件SB進行良好的控制。但在本發明其他實施例中，第二氣體與第三氣體可以為相同氣體，且第二氣體及第三氣體的動力可以由單一泵來提供，除了減少機台的成本，也有利於與現有機台進行整合。

圖15所示是依據本發明一些實施例所繪製的系統20，系統20類似於前述系統10，不同的之處在於，系統20的進氣管道O2連通第二進氣通路O1與接口盤127中的冷卻管道(未繪示於圖中)。冷卻管道可以均勻地分佈於靜電盤126及待加工工件SB下方，在此不對冷卻管道的結構做限制。因此，當冷卻氣體經由第三泵18進入接口盤127的冷卻管道後，冷卻氣體會流入第二進氣通路O1中並進入腔室11。因此，冷卻氣體可以作為第二氣體均勻地沿下電極組件12周向且以與第一氣體不同的流向進入腔室11中。

圖16所示為依據本發明一些實施例所繪製的系統20的下電極組件12的剖面結構示意圖。圖16所示的下電極組件12類似圖7所示的下電極組件12，不同的地方在於，圖16所示的進氣管道O2連通第二進氣通路O1與接口盤127中的冷卻管道，而不是設置於接口盤127下方。並且進氣管道O2不會直接連通第三泵18，而是經由冷卻管道與第三泵18連通。

在圖16所示的實施例中，進氣管道O2包括設置於靠近側壁S12c的部分下電極組件12中、沿側壁S12c或是垂直方向(例如是Y方向)延伸的次管道O21，以及平行於下電極組件12上表面S12a或是沿水平方向(例如是X方向)延伸的次管道O22。次管道O21設置於基環124及絕緣環123的一或多個中，用以連通第二進氣通路O1與次管道O22。詳細來說，次管道O21的出氣端與第二進氣通路O1連通，其進氣端則位於絕緣環123 中，與次管道O22連通。次管道O22的部分設置於絕緣環123中，其餘部分設置於接口盤127中，用於連通接口盤127中的冷卻管道與次管道O21。因此，在此實施例中，調控第三泵18可以對加工中的待加工工件SB進行溫度的控制，還可以同時對蝕刻速率進行調整，藉此提高蝕刻均勻性。進氣管道O2的結構在此不做限制，例如可以是類似圖8所示的放射狀結構，本領域技術人員可以依據需求進行調整。

本發明的等離子體系統因具有設置於下電極組件的側壁的第二進氣通路，因此能對待加工工件SB的邊緣區域的蝕刻速率進行調整，達到良好的蝕刻均勻性。蝕刻均勻性的重要性尤其可以體現在深蝕刻制程。為能清楚說明本發明的功效，以Bosch製程為例說明，Bosch製程藉由蝕刻與沉積步驟迴圈切換，並且蝕刻步驟和沉積步驟單步驟的執行時間非常短。由於短時間、高重複性的蝕刻與沉積步驟，Bosch製程對於蝕刻速率、均勻性的要求極高，否則蝕刻後的形貌、側壁褶皺(Scallop)、不一致性等將對導致產品量率下降。待加工工件SB邊緣區域與中心區域的蝕刻均勻度不佳，相對於單次的蝕刻或是沉積步驟，在片間重複性的蝕刻與沉積步驟迴圈的Bosch製程中將造成巨大的影響。

本發明提供的系統包括第二進氣通路，用於通入第二氣體，可以有效的控制第一氣體或是製程氣體對工件的蝕刻速率，尤其是能改善工件邊緣區域因靠近氣體通路所導致的氣體流速較快、工件邊緣區域蝕刻速率較中心區域高的問題。第二氣體可以是一或多種惰性氣體(如氦氣)或是其他不會與製程氣體或是工件表面發生反應的氣體。第二氣體還可以選擇使用與製程氣體相同的氣體，由於本發明的第二進氣通路實質上設置於待加工工件下方，在抽氣元件的工作下，即使第二進氣通路的出口朝向向上，第二氣體進入腔室後不容易逆向流動到工件邊緣區域，但仍可以影 響製程氣體於工件邊緣區域的流速。因此，本發明提供的系統，尤其是當應用於Bosch製程時，可以提供良好的蝕刻均勻性以及產品良率。

簡單歸納本發明，本發明一種等離子體系統，利用第二進氣通路，可以有效地調整待加工工件邊緣區域的蝕刻速率，達到良好的蝕刻均勻性。本發明雖然揭露上述實施例，但並非用以限制本發明的概念與用途。本發明的概念可以套用於任何可以經由調整氣體流速或流向從而影響結果的製程中，例如沉積製程，第二進氣通路可以使第二氣體以與沉積氣體不同的方向進入腔室中，藉此調整沉積的的均勻度。

前述內容概括數項實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更佳地理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，其等可容易地使用本揭露作為用於設計或修改用於實行本文中介紹之實施例之相同目的及/或達成相同優點之其他製程及結構之一基礎。熟習此項技術者亦應瞭解，此等等效構造不背離本揭露之精神及範疇，且其等可在不背離本揭露之精神及範疇之情況下在本文中作出各種改變、置換及更改。

10:系統

11:腔室

12:下電極組件

13:支撐件

14:進氣元件

15:抽氣元件

16:第一泵

17:第二泵

111:第一進氣通路

112:抽氣通路

O1:第二進氣通路

SB:待加工工件

Claims (13)

1. 一種等離子體系統，包括：一腔室，包括一第一進氣通路與一抽氣通路，該第一進氣通路用於通入一第一氣體，該抽氣通路用於排出該第一氣體；以及一下電極組件，設置於該腔室中用於承載一待加工工件，且位於該第一進氣通路下方，該下電極組件包括一第二進氣通路，該第二進氣通路用於從該下電極組件的外側壁上向該下電極組件和該腔室內壁之間的空間內以遠離該下電極組件的中心軸的方向通入一第二氣體以改變該第一氣體的排出速率，其中該第二進氣通路的一出口的朝向與垂直方向呈一預設角度。
2. 如請求項1所述的等離子體系統，其中該預設角度為45-135度。
3. 如請求項2所述的等離子體系統，其中該第二進氣通路的該出口的朝向與該垂直方向垂直。
4. 如請求項2或3所述的等離子體系統，其中該第二進氣通路的該出口與該下電極組件的一上表面的距離為5-100毫米(mm)。
5. 如請求項1所述的等離子體系統，其中該第二進氣通路包括：相對該下電極組件的一中心呈現對稱分佈的多個進氣孔。
6. 如請求項1所述的等離子體系統，其中該第二進氣通路包括：沿該下電極 組件周向設置的一進氣槽。
7. 如請求項5或6所述的等離子體系統，另包括：一進氣管道，設置於該下電極組件中，具有一放射狀結構，其中該進氣管道的一進氣端與該第二氣體的一氣源連通，該進氣管道的一出氣端與該第二進氣通路連通。
8. 如請求項7所述的等離子體系統，其中該下電極組件包括：沿垂直方向自上向下依次設置的一聚焦環、一基環及一絕緣環，該聚焦環、該基環、該絕緣環的側壁至少形成該下電極組件的部分該側壁。
9. 如請求項8所述的等離子體系統，其中該第二進氣通路設置於該聚焦環、該基環、該絕緣環中的一個或多個上。
10. 如請求項9所述的等離子體系統，其中該第二進氣通路設置於該聚焦環和該基環之間，包括開設在該基環的一上表面上並相對該基環的一中心呈現放射狀且對稱分佈的多個線型進氣槽，或著，開設在該基環的一上表面邊緣處沿該基環周向開設的一環型進氣槽，該聚焦環覆蓋在該基環上，從而形成該第二進氣通路。
11. 如請求項8所述的等離子體系統，其中該下電極組件另包括：一靜電盤，被該聚焦環與該基環環繞，該靜電盤的一上表面用於承載該待加工工件；以及一接口盤，設置於該靜電盤下方，該接口盤中設置有一冷卻管道，該冷 卻管道與該進氣管道或該第二氣體的一氣源連通，用於向該待加工工件的一下表面通入該第二氣體，以對加工中的該待加工工件進行降溫。
12. 如請求項8所述的等離子體系統，其中該下電極組件另包括：一靜電盤，被該聚焦環與該基環圍繞，該靜電盤的一上表面用於承載該待加工工件；以及一接口盤，設置於該靜電盤下方，該接口盤中設置有一冷卻管道，該冷卻管道用於向該待加工工件的一下表面通入一第三氣體，以對加工中的待加工工件進行降溫。
13. 如請求項1-3任一項所述的等離子體系統，其中該第一氣體是用於對該待加工工件進行蝕刻的一蝕刻氣體，該第二氣體包括一或多種惰性氣體。

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