專利名稱：具有動(dòng)態(tài)可調(diào)整等離子源功率施加器的等離子反應(yīng)器的制作方法
具有動(dòng)態(tài)可調(diào)整等離子源功率施加器的等離子反應(yīng)器
背景技術(shù)：
在包含等離子處理以于大型工件(workpiece)上形成納米級(jí)特征結(jié)構(gòu) (feature)尺寸的半導(dǎo)體元件制造中，主要的問(wèn)題為等離子的均一性。舉 例來(lái)說(shuō)，工件可以為300 mm的半導(dǎo)體晶片或是矩形的石英光罩(例如 152.4 mm乘以152.4 mm )，因此，相對(duì)于(舉例)在300 mm直徑晶片 的整體面積上的納米尺寸特征結(jié)構(gòu)維持均一的蝕刻速率是相當(dāng)困難，而此 困難性至少部分源自制程的復(fù)雜度。等離子輔助(plasma-enhanced )蝕 刻制程通常包含沉積及蝕刻的同步竟?fàn)幹瞥蹋@些制程是受到制程氣體組 成、腔室壓力、等離子源功率層級(jí)(其主要決定等離子離子密度及解離)、 等離子偏壓功率層級(jí)(其主要決定在工件表面的離子轟擊能量)、晶片溫 度以及跨越工件表面的制程氣流模式的影響。會(huì)影響制程均 一性及蝕刻速 率分布的等離子離子密度分布本身是受到反應(yīng)器腔室的RF特性影響，例 如導(dǎo)電元件的分布、遍及腔室的電抗(reactance )(特別是接地的電容) 分布，以及氣流至真空泵的均一性。后者是存在特殊的挑戰(zhàn)，此因?yàn)檎婵?泵一般是設(shè)置于抽氣環(huán)的底部的一特殊位置，而此位置并非對(duì)稱于工件或 腔室任一者。所有的該些元件包含相對(duì)于工件及圓柱形對(duì)稱腔室的不對(duì)稱 性，因此例如等離子離子分布及/或蝕刻速率分布的關(guān)鍵因素則傾向高度不 對(duì)稱。
具有此種不對(duì)稱性的問(wèn)題為習(xí)知用于調(diào)整工件表面的等離子蝕刻速率 (或沉積速率)的控制特征僅能夠進(jìn)行相對(duì)于圓柱形腔室、工件或工件支 撐物為對(duì)稱的調(diào)整或校正(此種習(xí)知特征例如包括徑向設(shè)置且獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的 內(nèi)部及外部源動(dòng)力驅(qū)動(dòng)線圈、天花板內(nèi)的徑向設(shè)置且獨(dú)立供應(yīng)的內(nèi)部及外 部氣體注入孔口陣列等)。此種特征通常無(wú)法完全校正(例如)等離子離 子密度的非均一分布或是校正工件上蝕刻速率的非均一分布。原因?yàn)樵趯?shí) 際應(yīng)用中，此種非均一性是相對(duì)于工件或反應(yīng)器腔室為不對(duì)稱的。
因此，需要使習(xí)知的用于調(diào)整等離子制程參數(shù)(例如工件上的蝕刻
速率或蝕刻微負(fù)載或等離子離子密度等的分布)的控制特征來(lái)校正在真實(shí) 等離子制程環(huán)境中所遭遇的非對(duì)稱型的非均 一 性。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于處理一工件(workpiece)的等離子反應(yīng)器，包括一制程室， 其是包括一具有一頂壁的外殼，并且包括一大致垂直于頂壁的對(duì)稱垂直軸、 一位于制程室內(nèi)且大致面向頂壁的工件支撐座、 一耦接至制程室的制程氣 體注入裝置，以及一耦接至制程室的真空泵。反應(yīng)器更包括 一等離子源 功率施加器，其位于頂壁上方，并且包括一徑向內(nèi)部施加器部分、 一徑向 外部施加器部分，以及耦接至內(nèi)部及外部施加器部分的一射頻(RF)功率 裝置；以及一傾斜裝置，是支撐至少該外部施加器部分，并且能夠使至少 該外部施加器部分沿著垂直于對(duì)稱垂直軸的 一 徑向軸而傾斜，并且能夠使 至少該外部施加器部分沿著對(duì)稱垂直軸而旋轉(zhuǎn)。反應(yīng)器可更包括一升舉裝 置，其是用于改變內(nèi)部及外部施加器部分沿著對(duì)稱垂直軸而相對(duì)于彼此的 位置。于一較佳實(shí)施例中，升舉裝置包括一升舉致動(dòng)器，其是用以使內(nèi)部 施加器部分沿著對(duì)稱垂直軸而上升或下降。


圖1,繪示第一較佳實(shí)施例的反應(yīng)器。
圖2A及2B,繪示圖1的實(shí)施例中的傾斜調(diào)整構(gòu)件的操作。 圖3A、 3B及3C，繪示圖1的實(shí)施例操作的連續(xù)步驟。 圖4A、 4B及4C,繪示分別在圖3A、 3B及3C的個(gè)別步驟中所獲得 的工件表面的蝕刻速率分布。
圖5，繪示第二較佳實(shí)施例的反應(yīng)器。
圖6,繪示根據(jù)另一實(shí)施例的反應(yīng)器。
圖7，繪示本發(fā)明的第一方法的方塊流程圖。
圖8，繪示本發(fā)明的第二方法的方塊流程圖。
主要元件符號(hào)說(shuō)明100真空室105側(cè)壁
110頂壁115地板
120工件支撐座125工件
130,131制程氣體供應(yīng)源130a，130b氣體入口
135氣體注入裝置140抽氣環(huán)
145真空泵150節(jié)流閥
160功率施加器162,164線圈/功率施辦
166,168功率產(chǎn)生器170,172阻抗匹配
/RF產(chǎn)生器
175導(dǎo)電網(wǎng)格180功率產(chǎn)生器
/RF產(chǎn)生器
185阻:阮匹配190對(duì)稱性/軸
200偏心環(huán)202頂環(huán)
204底環(huán)206平面
210致動(dòng)器215致動(dòng)器
220致動(dòng)器222套件
223螺桿224馬達(dá)
250控制器255支撐件
260線圈262功率產(chǎn)生器
264阻:阮匹配360偏心環(huán)
362頂環(huán)364底環(huán)
366,368致動(dòng)器A角度
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是基于發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)，即等離子制程參數(shù)(例如蝕刻速率)于 工件表面的空間分布可由非對(duì)稱分布(相對(duì)于工件或腔室)轉(zhuǎn)變?yōu)楦訉?duì) 稱的分布。在此種轉(zhuǎn)變之后，藉由利用相對(duì)于工件或腔室為對(duì)稱操作的調(diào) 整特征，則可將分布(例如蝕刻速率分布)立即校正為均勻的分布(或幾 近均勻)。在較佳實(shí)施例中，工件上的(例如)蝕刻速率的空間分布是由
非對(duì)稱分布轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)稱分布，其是藉由使置頂?shù)牡入x子源功率施加器相對(duì) 于工件傾斜一角度，則蝕刻速率分布(相對(duì)于腔室或工件的圓柱型對(duì)稱性) 轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)稱。舉例來(lái)說(shuō)，初始是以非對(duì)稱形式而分布的蝕刻速率可轉(zhuǎn)變?yōu)?br> 在工件上「中間高(center-high)」或r中間低」的蝕刻速率分布。最后 藉由使置頂?shù)入x子源功率施加器的內(nèi)部相對(duì)于置頂?shù)入x子源功率施加器的 外部作一調(diào)整，則上述所得的「中間高」或「中間低」的蝕刻速率分布可 接著呈現(xiàn)絕佳均一 (或幾近均一)。于較佳實(shí)施例中，等離子源功率施加 器為感應(yīng)耦合源等離子施加器，其(至少)包括一內(nèi)部徑向?qū)ΨQ纏繞的導(dǎo) 體線圈以及外部徑向?qū)ΨQ纏繞的導(dǎo)體線圈(與內(nèi)部線圏為同中心設(shè)置)。 于實(shí)施時(shí)，內(nèi)部線圈相對(duì)于外部線圈的調(diào)整是藉由調(diào)整內(nèi)、外部線圈相對(duì) 于工件的不同高度而執(zhí)行。
參照「圖1」，用于處理工件的等離子反應(yīng)器包括真空室100,其是 由圓柱形側(cè)壁105、頂壁110及地板115所界定的。于地板115上的工件 支撐座120可支托住工件125，且工件125可以為(舉例而言)半導(dǎo)體晶 片或石英光罩。制程氣體供應(yīng)源130是通過(guò)氣體注入裝置135而提供預(yù)定 流速的制程氣體至真空室100,而氣體注入裝置135可設(shè)置于如圖示的側(cè) 壁105上，或是頂壁110內(nèi)。抽氣環(huán)140界定于工件支撐座120與側(cè)壁 105之間，而氣體則藉由真空泵145,并在節(jié)流閥150的控制下而由真空 室100排放通過(guò)抽氣環(huán)140。等離子RF源功率是藉由設(shè)置于頂壁110上 方的RF等離子源功率施加器160而耦合至真空室100中的氣體。于「圖 1 J所繪示的較佳實(shí)施例中，等離子源功率施加器160是包括內(nèi)部RF線圈 或是螺旋狀導(dǎo)體線圈162,以及外部RF線圈或是螺旋狀導(dǎo)體線圈164，其 各自通過(guò)阻抗匹配170、 172而由各自的RF源功率產(chǎn)生器166、 168驅(qū)動(dòng)。 RF偏壓功率是藉由電極或?qū)щ娋W(wǎng)格175而耦合至等離子，其中導(dǎo)電網(wǎng)格 175是設(shè)置于工件支撐座120內(nèi)，偏壓功率則通過(guò)阻抗匹配185而由RF 偏壓功率產(chǎn)生器180所施加。
為了調(diào)整在工件125表面上的等離子制程非均一性的分布，外部線圈 164可沿著任何選定的徑向軸(即，延伸穿過(guò)并垂直于腔室的對(duì)稱性190 的圓柱形或垂直軸)旋轉(zhuǎn)(傾斜)。所發(fā)現(xiàn)此特征的優(yōu)點(diǎn)在于，若沿著最
佳化的徑向軸而使上述外部線圈164進(jìn)行最佳化的角度的旋轉(zhuǎn)(或傾斜)， 則可將等離子制程參數(shù)(例如蝕刻速率)的非對(duì)稱的非均一空間分布轉(zhuǎn)變
為對(duì)稱的非均一分布(即，對(duì)稱于對(duì)稱性190的垂直或圓柱形軸)。此針
對(duì)傾斜旋轉(zhuǎn)的「最佳化」徑向軸以及「最佳化」角度是取決于特定反應(yīng)器
腔室的各自特質(zhì)，并在進(jìn)行工件生產(chǎn)之前，憑經(jīng)驗(yàn)地決定該些值，例如 藉由嘗試4昔誤測(cè)試法。
一旦蝕刻速率以此方式呈現(xiàn)了對(duì)稱性，則其非均一性立即藉由調(diào)整內(nèi) 部線圈162相對(duì)于外部線圏164的效力來(lái)校正的。于最佳實(shí)施例中，此調(diào) 整可藉由改變線圈162、 164相對(duì)于彼此而在頂壁110上的高度來(lái)達(dá)成。 基于此目的，內(nèi)部線圈162可沿著對(duì)稱性190的圓柱形軸而相對(duì)于外部線 圏164移動(dòng)(且相對(duì)于工件125及整個(gè)真空室100)。舉例而言，若蝕刻 速率由一般的非對(duì)稱分布轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)稱的「中間高」分布，則接著藉由使內(nèi) 部線圏162垂直向上移動(dòng)(遠(yuǎn)離頂壁110 )以降低在工件125中央的等離 子離子密度而使非均一性降低(或消除)。相反的，若蝕刻速率分布由一 般的非對(duì)稱性分布轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)稱的「中間低」分布，則接著藉由使內(nèi)部線圈 162垂直向下移動(dòng)(朝向頂壁110)以增加在工件125中央的等離子離子 密度而使非均一性降低(或消除)。
于選擇性的實(shí)施例中，可藉由調(diào)整施加至不同線圈162、 164的相對(duì) RF功率層級(jí)而來(lái)調(diào)整內(nèi)部線圈162相對(duì)于外部線圈164的效力。此可在 內(nèi)部線圈162的垂直移動(dòng)而額外進(jìn)行，或是取代的。
于較佳實(shí)施例中，外部線圏164的傾斜旋轉(zhuǎn)可藉由一對(duì)偏心環(huán)200在 極小旋轉(zhuǎn)角度的非常細(xì)微的控制來(lái)進(jìn)行，該對(duì)偏心環(huán)200也就是頂環(huán)202 及底環(huán)204,其較佳示于「圖2A、 2B」。外部線圈164是由頂環(huán)202所 支撐，并且(較佳)與頂環(huán)202 —同旋轉(zhuǎn)。頂環(huán)202與底環(huán)204可為單一 環(huán)狀物所形成，且其由平面206所切割，該平面206相對(duì)于水平而傾斜角 度A。當(dāng)頂環(huán)202與底環(huán)204其中 一者相對(duì)于另 一者而沿著圓柱形軸190 旋轉(zhuǎn)時(shí)，頂環(huán)202的頂表面由「圖2A」的初始水平定位傾斜為「圖2B J 的最大旋轉(zhuǎn)?；诖四康模敪h(huán)202與底環(huán)204藉由各自的頂部及底部旋 轉(zhuǎn)致動(dòng)器210、 215而沿著圓柱形軸190相對(duì)于彼此獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。頂環(huán)202與底環(huán)204的任一者可沿著軸190而于不同方向(順時(shí)鐘、逆時(shí)鐘)旋轉(zhuǎn)，
另一者則保持不動(dòng)?；蚴?，兩個(gè)環(huán)同時(shí)于相反旋轉(zhuǎn)方向而旋轉(zhuǎn)，以在傾斜 角度上產(chǎn)生最快的變化。另外，為了調(diào)整傾斜角度的定位，則在所期望的
傾斜角度達(dá)到之前或之后，頂環(huán)202與底環(huán)204可藉由致動(dòng)器210、 215 同時(shí)一致產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。因此， 一般達(dá)到所期望的傾斜角度的順序?yàn)榻逵墒鬼?環(huán)202與底環(huán)204在相反方向旋轉(zhuǎn)，并接著藉由同時(shí)一致或非同時(shí)地以相 同旋轉(zhuǎn)方向來(lái)旋轉(zhuǎn)頂環(huán)202與底環(huán)204直到傾斜方向的定位為所期望時(shí)， 則可建立傾斜角度的方位角的方向(例如兩者之間為北、南、東或西或 任何方向)。
在「圖1」的較佳實(shí)施例中，僅有外部線圈164耦接至頂環(huán)202,在 另一較佳實(shí)施例中，內(nèi)部及外部線圈162、 164皆耦接至頂環(huán)202,以藉 由傾斜致動(dòng)器210、 215而傾斜。
內(nèi)部線圈162的軸向(垂直)位移是由機(jī)械致動(dòng)器來(lái)進(jìn)行，例如「圖 1 J中所示的螺桿驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器220。螺桿驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器220可由非導(dǎo)電性物質(zhì) 形成，且可由耦接至內(nèi)部線圈162的內(nèi)螺紋套件222以及螺接至套件222 的可旋轉(zhuǎn)且具螺紋的螺桿223所構(gòu)成。螺桿223是藉由垂直位移馬達(dá)224 而順時(shí)鐘及/或逆時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)?？蛇x擇地，致動(dòng)器220可裝設(shè)在內(nèi)部線圈162 下方的支撐構(gòu)造(圖中未示)上。
在選擇性(但非為較佳)的實(shí)施例中，頂環(huán)202可支撐內(nèi)部及外部線 圈162、 164兩者，因此內(nèi)部及外部線圈162、 164可同時(shí)一起傾斜。
r圖3A 3C」以及「圖4A 4C」是繪示本發(fā)明的基本流程。首先， 外部線圈164相對(duì)于頂壁110及工件支撐座120的平面基本為同高度，如 r圖3A」所示。蝕刻速率分布是傾向具有非均一性的非對(duì)稱型態(tài)，如「圖 4A」所示。外部線圈164接著沿著一特定徑向軸而傾斜一特定角度(「圖 3B」)，且此特定角度是足以將「圖4A」的蝕刻速率非均一性的非對(duì)稱 型態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤笀D4B」的非均一性的對(duì)稱分布。此種軸向?qū)ΨQ分布(「圖 4B J )是表現(xiàn)出(舉例而言)「中間高」或「中間低」的蝕刻速率分布。 接著如「圖3C」所示，再藉由將內(nèi)部線圈162沿著垂直軸190而往上或 往下移動(dòng)，則可使非均一性降低或消除，以產(chǎn)生較佳的均一分布。較佳地，
內(nèi)部線圈162并不與外部線圈164—同傾斜。然而，若線圈162、 164是
一同傾斜，則接續(xù)的內(nèi)部線圈162的上/下移動(dòng)是沿著一相對(duì)于圓柱形軸 190呈些微角度的軌道。
為了使頂環(huán)及底環(huán)162、 164的所有可能旋轉(zhuǎn)(即，用于沿著外部線 圈164的圓柱軸傾斜及/或旋轉(zhuǎn))以及內(nèi)部線圈162的垂直位移兩者的所有 形式及組合呈現(xiàn)多變的選擇，是利用 一制程控制器250來(lái)獨(dú)立控制各個(gè)旋 轉(zhuǎn)致動(dòng)器210、 215、位移致動(dòng)器220以及RF產(chǎn)生器166、 168、 180。
r圖5」是繪示另一選擇性實(shí)施例，其中外部線圈164是懸掛在支撐 件255的底部，而支撐件255是耦接至頂環(huán)202 (并非如r圖1」而設(shè)置 在頂環(huán)202上)。
「圖6」是繪示另一實(shí)施例，其中是采用一位于內(nèi)部及外部線圈162、 164之間的中間線圈260,且中間線圈260是通過(guò)阻抗匹配264而由RF 源功率產(chǎn)生器262獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。此實(shí)施例是用于進(jìn)行本發(fā)明的制程的部分步 驟，其中在該些步驟中，各個(gè)線圈162、 164、 260是被驅(qū)動(dòng)而具有不同 RF相(以及相同RF頻率)，以在等離子產(chǎn)生區(qū)域中的RF功率密度分布 中建立不同的最大值及最小值。此接著會(huì)反映于在工件125表面上的蝕刻 速率分布的不同型態(tài)。舉例而言，中間線圈260是驅(qū)動(dòng)而與內(nèi)部及外部線 圏162、 164呈180度的反相。
往回參照「圖1」，當(dāng)已參照上述的設(shè)備及方法而描述較佳的實(shí)施例， 也就是外部線圈164是沿著徑向軸而相對(duì)于工件125及整個(gè)真空室100而 旋轉(zhuǎn)(傾斜)，則相反的操作亦可達(dá)到相似的結(jié)果。更特定的說(shuō)，并非使 外部線圈164傾斜(或是除了使外部線圈164傾斜以外)，工件125及工 件支撐座120可相對(duì)于功率施加器160 (以及相對(duì)于整個(gè)真空室100)而 傾斜?；诖四康模?一對(duì)同中心的偏心環(huán)360 (相同于「圖1」中的環(huán)162、 164 )是設(shè)置于工件支撐座120下方并支撐的，且包括頂環(huán)362及底環(huán)364， 因此工件支撐座120可如同參照先前描述的外部線圈164的方式而傾斜。 個(gè)別的頂部及底部致動(dòng)器366、 368是分別控制頂環(huán)362及底環(huán)364沿著 圓柱形軸190的旋轉(zhuǎn)。
r圖7」為說(shuō)明本發(fā)明的第一方法的方塊流程圖。第一步驟(方塊400)
是使RF源功率施加器160(或至少其外部部分或線圈164)相對(duì)于真空室 100或相對(duì)于工件125而傾斜，以將等離子制程參數(shù)(例如蝕刻速率)的 非均一分布由非對(duì)稱的非均一分布(「圖4A」)轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向?qū)ΨQ的非均一 分布(r圖4B」)。第二步驟(方塊402)是使內(nèi)部RF源功率施加器(例 如內(nèi)部線圈162)相對(duì)于外部RF源功率施加器(例如外部線圈164 )或者 是相對(duì)于頂壁110或工件125而垂直移動(dòng)，藉以將制程參數(shù)(例如蝕刻速 率)的軸向?qū)ΨQ的非均一分布(「圖4B」)轉(zhuǎn)變?yōu)榫环植?「圖4C」)。 「圖8」是繪示本發(fā)明的另一實(shí)施例的方塊流程圖，其可包括數(shù)個(gè)變 化形式。第一步驟(方塊404)是使RF源功率施加器160 (或至少其外部 線圏164)沿著徑向軸旋轉(zhuǎn)(或傾斜)。于一實(shí)施態(tài)樣中，此步驟是于最 初即進(jìn)行，也就是說(shuō)，在處理生產(chǎn)工件之前進(jìn)行(方塊404a)。而此步驟 亦可相對(duì)于真空室100的基準(zhǔn)平面而使RF源功率施加器160 (或外部線 圈164)與其同水平(方塊404a-1)?；蚴牵缤八黾?，此步驟是進(jìn) 行而使蝕刻速率分布對(duì)稱于(或至少幾近對(duì)稱于)圓柱形軸190 (方塊 404a-2)。或是，此步驟是可進(jìn)行而使線圈164的平面相對(duì)于工件125的 平面定位(方塊404a-3)。在另一實(shí)施態(tài)樣中，此步驟是在處理過(guò)程中連 續(xù)進(jìn)行(方塊404b)?？蛇x擇地，此步驟可非連續(xù)地或偶發(fā)地進(jìn)行(方塊 404c)。
在另一選擇性實(shí)施例中，方塊404的步驟的目的是將功率施加器160 (或至少其外部線圈164)的平面相對(duì)于工件125的平面而傾斜，而其中 是使線圈164傾斜(利用「圖1」所示的致動(dòng)器210、 215)或是使工件支 撐座120傾斜(利用旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器366、 368)?；蚴?，可同時(shí)使外部線圈 164及工件支撐座120傾斜，直到達(dá)到兩者平面之間相對(duì)的期望定位。如 上所述，最佳化的定位為等離子參數(shù)(例如蝕刻速率)于工件125上的分 布是至少相對(duì)于對(duì)稱性190的垂直軸而幾近對(duì)稱。此使得等離子分布的對(duì) 稱調(diào)整能夠讓等離子制程參數(shù)的分布至少幾近均一，此種對(duì)稱調(diào)整可以為 內(nèi)部及外部線圈162、 164的相對(duì)高度的改變，或是施加至二線圈的相對(duì) RF功率的改變，或者例如是至工件125上方的制程區(qū)域的內(nèi)部及外部部 分的個(gè)別制程氣體流速改變。此種調(diào)整是于下述的部分步驟中進(jìn)行。
下一步驟是調(diào)整內(nèi)部及/或外部RF源功率施加器162、 164相對(duì)于另 一者或是相對(duì)于工件125的垂直高度(方塊406)。此步驟的進(jìn)行的目的 是將工件125上的圓柱形對(duì)稱的非均一蝕刻速率分布轉(zhuǎn)變?yōu)榫环植?或 幾近均一)，如同前所提及者。
下一步驟是使RF源功率施加器160(或至少其外部線圈164或部分) 于處理過(guò)程中沿著垂直軸旋轉(zhuǎn)(方塊408)。如同前所提及，此步驟可藉 由偏心環(huán)202、 204同時(shí)且一致的旋轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行。此步驟可在處理過(guò)程中連 續(xù)進(jìn)行(方塊408a);可選擇地，此步驟可非連續(xù)地或偶發(fā)地進(jìn)行(方塊 408b),其是視處理過(guò)程中所期望的效應(yīng)而定。此步驟是藉由在既定等離 子制程步驟中數(shù)次的旋轉(zhuǎn)而使得等離子源功率施加器160在工件125表面 的非均一效應(yīng)平均化。等離子源功率施加器160 (或至少其外部線圏164) 的旋轉(zhuǎn)可以在傾斜操作之前、過(guò)程中或者之后進(jìn)行。兩者的差異是在于傾 斜操作需要沿著頂環(huán)202、底環(huán)204的對(duì)稱性軸190的相對(duì)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，反 的，外部線圈164沿著對(duì)稱性軸的單純旋轉(zhuǎn)動(dòng)作需要頂環(huán)202、底環(huán)204 一致的旋轉(zhuǎn)，而不需要頂環(huán)202、底環(huán)204之間的相對(duì)動(dòng)作。此兩種動(dòng)作 模式是可藉由將兩種相對(duì)環(huán)動(dòng)作組合而同時(shí)進(jìn)行。雖然外部線圈164可能 已被傾斜而使得其對(duì)稱軸不與其垂直軸190—致，然而其旋轉(zhuǎn)動(dòng)作(當(dāng)頂 環(huán)202、底環(huán)204 —致旋轉(zhuǎn))在此說(shuō)明書(shū)中是定義為沿著垂直軸190而發(fā) 生。
下一步驟(方塊410)是用以獨(dú)立調(diào)整傳送至內(nèi)部及外部線圈162、 164的各自RF功率層級(jí)，藉以控制等離子處理參數(shù)(例如蝕刻速率) 的徑向分布，或是RF源功率施加器160的有效區(qū)域。如一可能實(shí)例，此 步驟是進(jìn)行以校正工件表面的對(duì)稱的非均 一蝕刻速率分布，就其本身而論， 此步驟是補(bǔ)充(或替代)上述的內(nèi)部線圈162的垂直移動(dòng)。
另一步驟(方塊412)是用以調(diào)整不同(內(nèi)部/外部)功率施加器部分 (例如「圖6J的多個(gè)同心線圈162、 164、 260)之間的RF相(RF phase) 差異，以控制等離子處理參數(shù)(例如蝕刻速率)的徑向分布?？山逵啥?個(gè)線圈不同的相關(guān)是達(dá)到不同的RF功率分布，而部分的RF功率分布對(duì)于 特殊實(shí)例的部分期望效應(yīng)為最佳。
在進(jìn)一步的選擇性步驟中(「圖8」中的方塊414),來(lái)自制程氣體 供應(yīng)源130、 131至內(nèi)部及外部氣體入口 130a、 130b (示于「圖6」)的 制程氣流流速可相對(duì)于彼此而調(diào)整，藉以調(diào)整等離子離子密度的徑向分布。 方塊406 (調(diào)整內(nèi)部及外部線圈162、 164的相對(duì)軸向位置)、方塊410 (調(diào)整施加至內(nèi)部及外部線圏162、 164的相對(duì)RF功率層級(jí))以及方塊 414 (調(diào)整至內(nèi)部及外部氣體入口 131a、 130a的相對(duì)氣體流速)的調(diào)整皆 相對(duì)于垂直軸190為對(duì)稱(「圖1」)，并可用以使在方塊404的傾斜步 驟轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)稱的蝕刻速率分布(舉例來(lái)說(shuō))成為均一。
惟本發(fā)明雖以較佳實(shí)施例說(shuō)明如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 熟習(xí)此技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)所作的更動(dòng)與潤(rùn)飾，仍 應(yīng)屬本發(fā)明的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求
1.一種用于處理一工件的等離子反應(yīng)器，包括:制程室，包括具有頂壁的外殼，并且包括:大致垂直于該頂壁的對(duì)稱垂直軸、位于該制程室內(nèi)且大致面向該頂壁的工件支撐座、耦接至該制程室的制程氣體注入裝置，以及耦接至該制程室的真空泵；等離子源功率施加器，位于該頂壁上方，并且包括徑向內(nèi)部施加器部分、徑向外部施加器部分，以及耦接至該內(nèi)部及外部施加器部分的射頻功率裝置；以及傾斜裝置，支撐至少該外部施加器部分，并且能夠使至少該外部施加器部分沿著垂直于該對(duì)稱垂直軸的徑向軸而傾斜，并且能夠使至少該外部施加器部分沿著該對(duì)稱垂直軸而旋轉(zhuǎn)。
2. 如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其更包括升舉裝置，用于改變?cè)搩?nèi)部及外部施加器部分沿著該對(duì)稱垂直軸而相 對(duì)于彼此的位置。
3. 如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其中該升舉裝置包括升舉致動(dòng)器，用 以使該內(nèi)部施加器部分沿著該對(duì)稱垂直軸而上升或下降。
4. 如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其中該傾斜裝置包括環(huán)，是位于該頂壁上方，且區(qū)分為一對(duì)環(huán)，該對(duì)環(huán)是沿著傾斜面而彼 此分隔開(kāi)，并且包括頂環(huán)及底環(huán)；以及環(huán)旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，是耦接以旋轉(zhuǎn)該頂環(huán)及該底環(huán)的至少其中之一。
5. 如權(quán)利要求4所述的反應(yīng)器，其中該環(huán)旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器包括第一環(huán)旋轉(zhuǎn) 致動(dòng)器及第二環(huán)旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，該第一環(huán)旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器是用以使該頂環(huán)沿著該 對(duì)稱垂直軸而旋轉(zhuǎn)，該第二環(huán)旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器則用以使該底環(huán)沿著該對(duì)稱垂直 軸且獨(dú)立于該頂環(huán)而旋轉(zhuǎn)。
6. 如權(quán)利要求5所述的反應(yīng)器，其更包括升舉致動(dòng)器，用以使該內(nèi)部施加器部分沿著該對(duì)稱垂直軸而上升或下降；以及控制處理器，其是管控(a)該升舉致動(dòng)器；(b)該第一環(huán)旋轉(zhuǎn)致 動(dòng)器及該第二環(huán)旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器；以及(c)該射頻功率裝置。
7. 如權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器，其中該射頻功率裝置包括可獨(dú)立控制 的射頻功率輸出，該些輸出是分別耦合至該內(nèi)部施加器部分及該外部施加器部分的 一個(gè)，且其中該控制處理器是可程控以改變施加至該內(nèi)部施加器 部分及該外部施加器部分的射頻功率的相對(duì)量。
8. 如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其中該等離子源功率施加器更包括一 中間施加器部分，其是位于該內(nèi)部施加器部分及該外部施加器部分之間， 該射頻功率裝置更包括一另外且獨(dú)立的射頻功率輸出，該輸出是耦合至該 中間施加器部分。
9. 如權(quán)利要求8所述的反應(yīng)器，其中該中間施加器部分是連接至該頂 環(huán)，故該中間施加器部分可與該外部施加器部分一同傾斜。
10. 如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其中該傾斜裝置是支撐該內(nèi)部施加 器部分及該外部施加器部分兩者，故該內(nèi)部施加器部分及該外部施加器部 分可藉由該傾斜裝置而 一 同傾斜。
11. 如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其更包括第二傾斜裝置，該第二傾 斜裝置是支撐該工件支撐座，并且能夠使該工件支撐座沿著徑向傾斜軸及 該對(duì)稱垂直軸而旋轉(zhuǎn)。
12. —種用于處理工件的等離子反應(yīng)器，包括 制程室，是包括具有頂壁的外殼，并且包括大致垂直于該頂壁的對(duì) 稱垂直軸、位于該制程室內(nèi)且大致面向該頂壁的工件支撐座、耦接至該制程室的制程氣體注入裝置，以及耦接至該制程室的真空泵；等離子源功率施加器，位于該頂壁上方，并且包括徑向內(nèi)部施加器部 分、徑向外部施加器部分，以及耦接至該內(nèi)部及外部施加器部分的射頻功率裝置；以及傾斜裝置，是支撐該工件支撐座，并且能夠使該工件支撐座沿著垂直 于該對(duì)稱垂直軸的徑向軸而傾斜，并且能夠使該工件支撐座沿著該對(duì)稱垂 直4由而3走壽爭(zhēng)。
13.如權(quán)利要求12所述的反應(yīng)器，其更包括升舉裝置，用于改變?cè)搩?nèi)部及外部施加器部分沿著該對(duì)稱垂直軸而相 對(duì)于彼此的位置。
14.如權(quán)利要求12所述的反應(yīng)器，其中該傾斜裝置包括 環(huán)，是區(qū)分為一對(duì)環(huán)，該對(duì)環(huán)是沿著一傾斜面而彼此分隔開(kāi)，并且包 括頂環(huán)及底環(huán)；以及環(huán)旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，是耦接以旋轉(zhuǎn)該頂環(huán)及該底環(huán)的至少其中之一。
15.如權(quán)利要求14所述的反應(yīng)器，其中該環(huán)旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器包括第一環(huán) 旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器及第二環(huán)旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，該第 一環(huán)旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器是用以使該頂環(huán)沿 著該對(duì)稱垂直軸而旋轉(zhuǎn)，該第二環(huán)旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器則用以使該底環(huán)沿著該對(duì)稱 垂直軸且獨(dú)立于該頂環(huán)而旋轉(zhuǎn)。
16.如權(quán)利要求15所述的反應(yīng)器，其更包括升舉致動(dòng)器，用以使該內(nèi)部施加器部分沿著該對(duì)稱垂直軸而上升或下 降；以及控制處理器，其是管控(a)該升舉致動(dòng)器；(b)該第一環(huán)旋轉(zhuǎn)致 動(dòng)器及該第二環(huán)旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器；以及(c)該射頻功率裝置。
17. 如權(quán)利要求16所述的反應(yīng)器，其中該射頻功率裝置包括可獨(dú)立控制的射頻功率輸出，該些輸出是分別耦合至該內(nèi)部施加器部分及該外部 施加器部分的一個(gè)，且其中該控制處理器是可程控以改變施加至該內(nèi)部施 加器部分及該外部施加器部分的射頻功率的相對(duì)量。
18. 如權(quán)利要求17所述的反應(yīng)器，其中該控制處理器是可程控以改 變?cè)搩?nèi)部施加器部分的垂直高度一所期望的量。
19. 如權(quán)利要求12所述的反應(yīng)器，其中該等離子源功率施加器更包 括中間施加器部分，其是位于該內(nèi)部施加器部分及該外部施加器部分之間， 該射頻功率裝置更包括另外且獨(dú)立的射頻功率輸出，該輸出是耦合至該中 間施加器部分。
20. 如權(quán)利要求19所述的反應(yīng)器，其中該中間施加器部分是耦接至 該傾斜裝置。
全文摘要
本發(fā)明為一種用于處理一工件(workpiece)的等離子反應(yīng)器，其包括一制程室，而該制程室包括一具有一頂壁的外殼，并且包括一大致垂直于頂壁的對(duì)稱垂直軸、一位于制程室內(nèi)且大致面向頂壁的工件支撐座、一耦接至制程室的制程氣體注入裝置，以及一耦接至制程室的真空泵。反應(yīng)器更包括一等離子源功率施加器，其位于頂壁上方，并且包括一徑向內(nèi)部施加器部分、一徑向外部施加器部分，以及耦接至內(nèi)部及外部施加器部分的一射頻(RF)功率裝置；以及一傾斜裝置，是支撐至少該外部施加器部分，并且能夠使至少該外部施加器部分沿著垂直于對(duì)稱垂直軸的一徑向軸而傾斜，并且能夠使至少該外部施加器部分沿著對(duì)稱垂直軸而旋轉(zhuǎn)。反應(yīng)器可更包括一升舉裝置，其是用于改變內(nèi)部及外部施加器部分沿著對(duì)稱垂直軸而相對(duì)于彼此的位置。于一較佳實(shí)施例中，升舉裝置包括一升舉致動(dòng)器，其是用以使內(nèi)部施加器部分沿著對(duì)稱垂直軸而上升或下降。
文檔編號(hào)C23C16/00GK101375377SQ200780000604
公開(kāi)日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2007年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月3日
發(fā)明者A·庫(kù)瑪, D·畢凡斯, I·M·易伯拉欣, M·N·格芮姆比戈安, M·R·錢(qián)德拉霍德, R·庫(kù)克, R·萊紋頓, S·J·帕那伊爾 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司