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TWI763793B - 電漿處理裝置 - Google Patents

電漿處理裝置

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Publication number
TWI763793B
TWI763793B TW107107704A TW107107704A TWI763793B TW I763793 B TWI763793 B TW I763793B TW 107107704 A TW107107704 A TW 107107704A TW 107107704 A TW107107704 A TW 107107704A TW I763793 B TWI763793 B TW I763793B
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TW
Taiwan
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plasma
induction coil
chamber
faraday shield
sidewalls
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TW107107704A
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English (en)
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TW201904357A (zh
Inventor
紹銘 馬
弗拉基米爾 納戈爾尼
狄克西特Ｖ 戴桑
雷恩Ｍ 帕庫斯基
Original Assignee
美商得昇科技股份有限公司
大陸商北京屹唐半導體科技有限公司
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Abstract

本文提出一種電漿處理裝置。在一示例實施中，一電漿處理裝置包括一處理室。該裝置包括一支架，可操作以在該處理室內支撐一工件。該裝置包括一電漿室。該電漿室沿該電漿室之介電質側壁的一垂直面界定一主動電漿生成區域。該裝置包括一分離網格，沿一垂直方向置於處理室與電漿室之間。該裝置包括複數個感應線圈圍繞該電漿室延伸。該等複數個感應線圈可各自沿該垂直方向置於不同位置。該等複數個感應線圈的各者可操作以在該主動電漿生成區域內沿該電漿室之介電質側壁的垂直面生成一電漿。

Description

電漿處理裝置
本申請案主張依2017年12月27列案美國臨時專利申請案號62/610,601的優先權，其案名為「具電漿源可調性的電漿處理裝置」(Plasma Processing Apparatus With Plasma Source Tunability)，該文件納入本文列為參考。本申請案主張依2017年6月9列案之美國臨時專利申請案號62/517,365的優先權，其案名為「具均一控制的電漿剝離器具」(Plasma Strip Tool with Uniformity Control)，該文件納入本文列為參考。本申請案主張依2018年2月5列案之美國專利申請案號15/888,283的優先權，其案名為「電漿處理裝置」(Plasma Processing Apparatus)，該文件全盤納入本文列為參考。
本案一般而言關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反應性物種。電漿剝離 器具可用於剝離處理，例如像是光阻劑移除。電漿剝除器具可包括電漿在其中生成的一電漿室，以及基板在其中處理的一分離處理室。處理室可以是電漿室的「下游」，以致基板並未直接暴露於電漿。一分離網格可被用來將處理室與電漿室分開。該分離網格可對中性物種透明，但對於來自該電漿的帶電粒子並不透明。該分離網格可包括帶有開孔的一片狀材料。
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，或可從該描述習得，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。該裝置包括一處理室。該裝置包括一支架，可操作以在該處理室內支撐一工件。該裝置包括一電漿室。該電漿室可沿該電漿室之介電質側壁一垂直面界定一主動電漿生成區域。該裝置包括一分離網格，沿一垂直方向置於處理室與電漿室之間。該裝置包括複數個感應線圈圍繞該電漿室。該等複數個感應線圈各自沿該垂直方向置於不同位置。該等複數個感應線圈各自可操作，以在沿該電漿室之介電質側壁之一垂直面的該主動電漿生成區域內生成一電漿。
本發明另一示例觀點是關於一電漿處理裝置。該裝置包括一處理室。該裝置包括一電漿室。該電漿室包括一 介電質側壁。該裝置包括一分離網格，沿一垂直方向安放於處理室與電漿室之間。該介電質側壁包括一第一部分以及一第二部分。該介電質側壁的第二部分由該介電質側壁的第一部分往外延伸。該裝置包括一第一感應線圈，圍繞該介電質側壁的第一部分放置。該裝置包括一第二感應線圈，圍繞該介電質側壁的第二部分放置。
本案的其他示例觀點關於可供工件電漿處理的器具、方法、程序、分離網格以及裝置。
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。納入本文並構成本說明書一部分的附圖，描繪出本揭示內容的具體實施例，並與詳細描述共同用來解釋相關的原理。
H‧‧‧Horizontal direction 水平方向
W1‧‧‧First width 第一寬度
W2‧‧‧Second width 第二寬度
V‧‧‧Vertical direction 垂直方向
100‧‧‧Plasma processing tool 電漿處理器具
110‧‧‧Processing chamber 處理室
112‧‧‧pedestal 支架
114‧‧‧Substrate 基板
116‧‧‧Separation grid 分離網格
120‧‧‧Plasma chamber 電漿室
122‧‧‧Sidewall 側壁
124‧‧‧Top plate 頂板
125‧‧‧Interior 內部
128‧‧‧Faraday shield 法拉第屏蔽
130‧‧‧Induction coil 感應線圈
132‧‧‧Matching network 匹配電路
134‧‧‧RF power generator 射頻功率產生器
140‧‧‧Gas injection insert 氣體注入插件
150‧‧‧Gas supply 氣體供應器
151‧‧‧Gas injection channel 氣體注入通道
200‧‧‧Plasma processing tool 電漿處理器具
210‧‧‧Separation grid assembly 分離網格組合件
220‧‧‧Processing chamber 處理室
230‧‧‧Plasma chamber 電漿室
232‧‧‧Dielectric Sidewall 介電質側壁
234‧‧‧Faraday shield 法拉第屏蔽
240‧‧‧Gas injection insert 氣體注入插件
250‧‧‧Induction coil 感應線圈
252‧‧‧First Induction coil 第一感應線圈
254‧‧‧Second Induction coil 第二感應線圈
260‧‧‧Radio frequencyPower generator 射頻功率產生器
262‧‧‧First RF Power generator 第一射頻功率產 生器
264‧‧‧Second RF Power generator 第二射頻功率產 生器
270‧‧‧Gas injection port 氣體注入埠
272‧‧‧Region 區域
275‧‧‧Region 區域
300‧‧‧Plasma processing tool 電漿處理器具
310‧‧‧Dielectric sidewall 介電質側壁
312‧‧‧First portion 第一部分
314‧‧‧Second portion 第二部分
320‧‧‧Faraday shield 法拉第屏蔽
330‧‧‧RF power generator 射頻功率產生器
針對本技藝中具一般能力者的具體實施例之詳細討論，將在本說明書中參照附屬圖示提出，其中：第一圖繪出的是一示例電漿處理器具；第二圖繪出的是依據本案一示例具體實施例的一示例電漿處理器具的一部分；第三圖繪出的是依據本發明一示例具體實施例的一示例電漿處理器具的一部分；第四圖繪出的是依據本案另一示例具體實施例的一示例電漿處理器具的一部分；以及 第五圖繪出的是依據本案一示例具體實施例用於處理一工件的一示例方法的一流程圖。
現在將詳細參照具體實施例，其一或多個示範例已在圖示中繪出。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，本項技藝中具通常知識者應能輕易看出，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，本案的觀點企圖涵括此等修改及變異。
本發明的示例觀點是關於電漿處理裝置，例如像是電漿剝離器具。示範具體實施例，使用可提供電漿源可調性的特色，可用來提供在電漿處理器具中的均勻性可調性。電漿源可調性可指的是：調整在一電漿室中生成一電漿之感應電漿源線圈的能力(例如，源線圈功率)，以影響在一下游處理室內一工件上實施一剝離製程的均勻性。
舉例來說，在某些具體實施例中，複數個源線圈可被置於圍繞一電漿處理器具中一電漿室不同垂直位置，以提供該電漿室內的上下電漿密度可調性。舉例來說，一第一源線圈可被置於一第一垂直位置，以及一第二源線圈可被置於一第二垂直位置。一或多個接地的法拉第屏蔽可被置於該 等複數個源線圈與該電漿室之間。
一示範具體實施例中，電漿室可具有一第一部分，其帶有垂直側壁，以及一第二部分，其帶有傾斜側壁。該等垂直側壁和傾斜側壁可由一介電材料形成。該等側壁的表面可被一接地的法拉第屏蔽覆蓋。第一源線圈可圍繞具有垂直側壁的第一部分放置。第二源線圈可圍繞具有傾斜側壁的第二部分放置。如此可提供(例如像是)電漿室在不同位置上(例如，中央部位相對邊緣部位)的電漿密度調節。
一示範具體實施例中，一電漿處理裝置包括一處理室。該裝置包括一支架，可操作以在該處理室內支撐一工件。該裝置包括一電漿室。該電漿室沿該電漿室之介電質側壁一垂直面界定一主動電漿生成區域。該裝置包括一分離網格，沿一垂直方向置於處理室與電漿室之間。該裝置包括複數個感應線圈，圍繞該電漿室延伸。該等複數個感應線圈可各自沿該垂直方向置於不同位置。各個該等複數個感應線圈可操作以在沿該電漿室之介電質側壁一垂直面的該主動電漿生成區域內生成一電漿。
在某些具體實施例中，該裝置可包括一射頻功率產生器，其耦合至各個該等複數個感應線圈。該射頻功率產生器可操作以使一或多個該等複數個感應線圈通電，以生成該電漿。
在某些具體實施例中，複數個感應線圈包括第一 感應線圈，放置於該介電質側壁垂直面的第一垂直位置旁。該裝置包括一第二感應線圈，放置於該介電質側壁之垂直面旁的第二垂直位置。第一感應線圈可耦合至一第一射頻功率產生器。第二感應線圈可耦合至一第二射頻功率產生器。
在某些具體實施例中，該裝置可包括一氣體注入插件，置入該電漿室之內。至少一部分電漿室內的主動電漿生成區，可由氣體注入插件界定。在某些具體實施例中，氣體注入插件包括一週邊部分以及一中央部分。該中央部分以一垂直距離延伸越過該週邊部分(例如，用來提供一階梯形氣體注入插件)。
在某些具體實施例中，分離網格可包括複數個孔洞，可操作以容許一電漿中生成的中性粒子通過而到達處理室。該分離網格可操作以過濾電漿中生成的一或多個離子。
在某些具體實施例中，該裝置可包括一氣體注入插件埠，可操作以於該介電質插件的垂直面旁注入一處理氣體。例如，該氣體注入埠可將一處理氣體注入該電漿室內，進入一氣體插件與該介電質側壁的一垂直部分之間所界定的一氣體注入通道。
另一示範具體實施例是關於一電漿處理裝置。該裝置包括一處理室。該裝置可包括一電漿室。該電漿室包括一介電質側壁。該裝置可包括一分離網格，沿一垂直方向置於處理室與電漿室之間。該介電質側壁包括一第一部分以及 一第二部分。該介電質側壁的第二部分可接鄰該分離網格。該第二部分可從介電質側壁的第一部分往外擴展。該裝置包括一第一感應線圈，圍繞該介電質側壁的第一部分放置。該裝置包括一第二感應線圈，圍繞該介電質側壁的第二部分放置。
在某些具體實施例中，電漿室具有沿一水平方向的寬度。電漿室在介電質側壁之第二部分的寬度大於電漿室在介電質側壁之第一部分的寬度。
在某些具體實施例中，該裝置包括一接地法拉第屏蔽，其置於第一感應線圈與介電質側壁第一部分之間，以及第二感應線圈與介電質側壁第二部分之間。在某些具體實施例中，接地的法拉第屏蔽係一單件結構。在某些具體實施例中，在該介電質側壁第一部分旁的接地法拉第屏蔽內的空間密度相異於在該介電質側壁第二部分旁的接地法拉第屏蔽內的空間密度。
在某些具體實施例中，該裝置可包括一氣體注入插件，其置入該電漿室之內。至少一部分電漿室內的的主動電漿生成區，可由氣體注入插件界定。在某些具體實施例中，氣體注入插件包括一週邊部分以及一中央部分。該中央部分延伸一垂直距離越過該週邊部分(例如，用來提供一階梯形氣體注入插件)。
在某些具體實施例中，分離網格可包括複數個孔 洞，其可操作以容許一電漿中生成的中性粒子通過到達該處理室。該分離網格可操作以過濾電漿中生成的一或多個離子。
在某些具體實施例中，該裝置可包括一氣體注入插件埠，其可操作以在該介電質插件的垂直面旁注入一處理氣體。例如，該氣體注入埠可將一處理氣體注入該電漿室內，進入一被界定於一氣體插件與該介電質側壁一垂直部分之間的氣體注入通道。
本發明的另一示範實施例係關於一種用來處理一工件的方法。該方法可包括將該工件置入一處理室。該處理室係藉由沿一垂直方向的一分離網格，與一電漿室分開。該方法可包括經由鄰近一介電質側壁一垂直面的一氣體注入埠，提供一處理氣體進入該電漿室。該方法可包括以射頻能量使鄰近該介電質側壁垂直面的一第一感應線圈通電。該方法可包括以射頻能量使鄰近該分離網格的一第二感應線圈通電。該方法可包括將一電漿中的中性粒子流過該分離網格，到達處理室之內的工件。
在某些具體實施例中，第二感應線圈位在介電質側壁的垂直面附近。例如，第二感應線圈位在該介電質側壁的垂直面附近該分離網格旁的垂直位置。
在某些具體實施例中，該介電質側壁可包括一第一部分以及一第二部分。該介電質側壁的第二部分係從該介電質側壁的第一部分位置往外擴展。第二感應線圈位在介電 質側壁的第二部分附近。
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。本技術領域中具一般能力者，使用本文所提供的揭示內容，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。「支架」一詞指的是用來支撐一工件的任何構造。
現在將參照圖示，提出本案的示例具體實施例。第一圖繪出的是一示例電漿處理器具(100)。處理器具(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)包括一基板支架或支架(112)，其可操作以支持一基板(114)。一感應式電漿可在電漿室(120)中(即電漿生成區)生成，且所需粒子接著係從該電漿室(120)，穿過分隔電漿室(120)與處理室(110)的一分離網格(116)上所提供的孔洞，傳送至該基板(114)表面。
該電漿室(120)包括一介電質側壁(122)。電漿室(120)包括一頂板(124)。介電質側壁(122)和天花板(124)界定一電漿室內部(125)。介電質側壁(122)可由任何介電質材料形成，例如像是石英。一感應線圈(130)可圍繞該電漿室(120)設置於介電質側壁(122)旁。該感應線圈(130)可透過一合適的匹配網路(132)耦合至一射頻功率產生器(134)。反應物及承載氣體可從一氣體供應器(150)被提供至處理室內部。若以從該射 頻功率產生器(134)而來的射頻能量使感應線圈(130)通電，則在該電漿室(120)內引發一實質感應式電漿。一特定具體實施例中，電漿處理器具(100)可包括一接地的法拉第屏蔽(128)，以減低感應線圈(130)至電漿的電容式耦合。
為增加效率，電漿處理器具(100)可包括一氣體注入插件(140)，其置於該處理室內部(125)當中。氣體注入插件(140)可以是可拆卸地插入處理室內部(125)，或可以是該電漿室(120)的一固定部件。在某些具體實施例中，氣體注入插件可界定一鄰近該電漿室側壁的氣體注入通道(151)。氣體注入通道可將處理氣體送入感應線圈旁的處理室內部，並進到由該氣體注入插件與側壁所界定的一主動區。主動區提供一位在電漿處理室內部的拘限區，用於電子的主動加熱。狹窄的氣體射出通道避免電漿從該處理室內部漫延進入該氣體通道。氣體注入插件強迫處理氣體通過電子主動被加熱的主動區。接下來參照第二圖和第三圖，說明用於改進一處理器具，例如像是處理器具(100)，之均勻性的各種特徵。
第二圖繪出的是依據本發明一示例具體實施例的一示例電漿處理器具(200)的部件。電漿處理器具(200)可採與處理器具(100)(第一圖)相似的方法構成，並以上述關於處理器具(100)相同的方法操作。可想而知，第二圖所示電漿處理器具(200)的部件，也可併入可替換示範實施例中任何其他適合的電漿處理器具。如後文更詳述，電漿處理器具(200) 包括用於改善相對於已知電漿處理器具之源可調性的特徵。
電漿處理器具(200)包括一分離網格組合件(210)，其沿一垂直方向V置於一處理室(220)與一電漿室(230)之間。一工件可被放置在該處理室(220)內，且從電漿室(230)內一感應電漿而來的中性粒子，可流經分離網格組合件(210)(例如，沿該垂直方向V往下)。在剝離製程中(例如要將一光阻層剝離該工件，或實施其他表面處理程序)，於處理室(220)內，中性粒子可衝擊一工件。某些示範實施例中，電漿處理器具(200)也可包括一氣體注入插件(240)。
複數個感應線圈(250)繞該電漿室(230)延伸，且各個感應線圈(250)係沿著在電漿室(230)上該垂直方向V的不同位置安放，例如，以致感應線圈(250)係沿著電漿室(230)上的垂直方向V彼此間隔分開。舉例來說，感應線圈(250)可包括一第一感應線圈(252)以及一第二感應線圈(254)。第一感應線圈(252)可置於沿一介電質側壁(232)一垂直面的一第一垂直位置。反過來，第二感應線圈(254)可置於沿該介電質側壁(232)一垂直面的一第二垂直位置。第一垂直位置與第二垂直位置不同。舉例來說，第一垂直位置可在第二垂直位置之上方。
可想而知，雖然第二圖所顯示的示範具體實施例中顯示為具有兩感應線圈(250)，也可使用在不同垂直位置上的一或多個額外感應線圈(250)而不會偏離本發明的範疇。藉 由提供一或更多感應線圈(250)，在某些示範實施例中電漿處理器具(200)不需包括氣體注入插件(240)。
特定具體實施例中，各感應線圈(250)沿該垂直方向V的個別位置是固定的。因此，沿垂直方向V相鄰的感應線圈(250)彼此之間的間隔也可能是固定的。可替換的示範具體實施例中，一或多個感應線圈(250)可能是沿該垂直方向V相對於電漿室(230)為活動式的。因此，譬如說，沿該垂直方向V相鄰感應線圈(250)之間的間隔可能是可調整的。調整一感應線圈(250)沿垂直方向V的相對位置，可協助改善相對於已知電漿處理器具的源可調節性。
感應線圈(250)可操作以在該電漿室(230)內生成一感應電漿。舉例來說，電漿處理器具(200)可包括一射頻功率產生器(260)(例如，射頻功率產生器與匹配電路)。射頻功率產生器(260)係耦合至感應線圈(250)，且射頻功率產生器(260)可操作以使感應線圈(250)通電，以生成該電漿室(230)內的感應電漿。更明確地說，射頻功率產生器(260)可以一射頻(RF)的交流電(AC)使感應線圈(250)通電，以致該交流電流在該等感應線圈(250)當中感應一交流磁場，其加熱一氣流以生成該感應電漿。在某些具體實施例中，感應線圈(250)可耦合至單一的射頻功率產生器(260)。因此，例如說，第一及第二感應線圈(252)、(254)皆可耦合至相同射頻功率產生器(260)，以致射頻能量係由第一及第二感應線圈(252)、(254) 分用。可想而知，在可替換的示範具體實施例中，各個感應線圈(250)可耦合至一個別射頻功率產生器，如後文參照第三圖更詳加討論。
一介電質側壁(232)可被置於感應線圈(250)與電漿室(230)之間。介電質側壁(232)可具有一大致圓柱形狀。一接地法拉第屏蔽(234)也可被置於感應線圈(250)與電漿室(230)之間。舉例來說，接地法拉第屏蔽(234)可被放置於感應線圈(250)與介電質側壁(232)之間。介電質側壁(232)可將該感應電漿包含於電漿室(230)之中，同時容許來自感應線圈(250)的交流磁場通過達到電漿室(230)，且接地法拉第屏蔽(234)可減少感應線圈(250)對於電漿室(250)中該感應電漿的電容式耦合。某些示範具體實施例中，接地法拉第屏蔽(234)中的空間密度(例如，屏蔽材料相對於孔洞或間隔的密度)會沿該垂直方向變化。舉例來說，接地法拉第屏蔽(234)在第一感應線圈(252)或緊鄰之處的空間密度可和接地法拉第屏蔽(234)在第二感應線圈(252)或緊鄰之處的空間密度不同。更明確地說，某些示範具體實施例中，接地法拉第屏蔽(234)在第一感應線圈(252)或緊鄰之處的空間密度可大於或小於接地法拉第屏蔽(234)在第二感應線圈(254)或緊鄰之處的空間密度。
如前文指出，各感應線圈(250)係在鄰接電漿室(230)介電質側壁垂直部分之電漿室(230)上，沿垂直方向V，以不同位置安放。如此一來，各感應線圈(250)可操作以在沿 該電漿室之介電質側壁(232)一垂直面的一主動電漿生成區域內生成一電漿。
更明確地說，電漿處理器具(200)可包括一氣體注入埠(270)，其可操作以在該電漿室(230)週邊沿介電質側壁(232)的一垂直面注入處理氣體。如此可在該介電質側壁(232)的垂直面旁界定一主動電漿生成區。舉例來說，第一感應線圈(252)可操作以在接鄰該介電質側壁(232)一垂直面的區域(272)內生成一電漿。第二感應線圈(254)可操作以在該介電質側壁(232)一垂直面附近的區域(275)內生成一電漿。在某些具體實施例中，氣體注入插件(240)可進一步界定一主動區，用於在電漿室(230)內該介電質側壁(232)的垂直面旁生成一電漿。
相對於已知電漿處理器具，電漿處理器具(200)可具有改進的電漿源可調節性。舉例來說，沿該電漿室(230)內主動電漿生成區附近的介電質側壁(232)垂直面來提供兩個或更多感應線圈(250)，容許電漿處理器具(200)具有改進的電漿源可調節性。更明確地說，提供複數個感應線圈(250)並配合調節接地法拉第屏蔽(234)沿垂直方向的密度，可促進感應電漿在沿該垂直方向V各種位置的調節。如此一來，以電漿處理器具(200)在一工件上實施的處理程序可更加均勻。
在某些具體實施例中，感應線圈(252)和感應線圈(254)可被耦合至獨立射頻功率產生器。如此一來，施加至感 應線圈(252)及感應線圈(254)的射頻能量可各自獨立受控，以調節電漿室(230)內垂直方向上的電漿密度。第三圖繪出的是電漿處理裝置(200)，其係相似於第二圖者，但以下係除外：感應線圈(252)被耦合至第一射頻功率產生器(262)(例如，射頻功率產生器以及匹配電路)，且感應線圈(254)被耦合至第二射頻功率產生器(264)(例如，射頻功率產生器以及匹配電路)。由第一射頻功率產生器(262)和第二射頻功率產生器(264)施加至第一感應線圈(252)和第二感應線圈(254)的頻率及/或電力，各自可經調整為相同或不同，以控制一表面處理製程的製程參數。
第四圖繪出的是依據本發明一示例具體實施例的另一示例電漿處理器具(300)的部件。電漿處理器具(300)包括許多與電漿處理器具(200)(第二及第三圖)共同組件。舉例來說，電漿處理器具(300)包括分離網格組件(210)、處理室(220)、電漿室(230)以及感應線圈(250)。因此，電漿處理器具(300)也可以類似前文描述用於電漿處理器具(200)的方法操作。可想而知，第三圖所示電漿處理器具(300)的部件，也可併入可替換示範實施例中任何其他適合的電漿處理器具。如後文詳述，電漿處理器具(300)包括用於改善相對於已知電漿處理器具之源可調性的特徵。
電漿處理器具(300)中，一介電質側壁(310)係安放於感應線圈(250)與電漿室(230)之間。介電質側壁(310)可將 感應電漿包括在電漿室之內，同時容許來自感應線圈(250)的交流磁場穿過抵達電漿室(230)。介電質側壁(310)的尺寸和/及形狀可經設計以促進源可調節性。
介電質側壁(310)包括一第一部分(312)以及一第二部分(314)。介電質側壁(310)的第二部分(314)從介電質側壁(310)的第一部分(312)往外擴展。某些示範具體實施例中，介電質側壁(310)的第一部分(312)可垂直定向並具有一大致圓柱狀內面朝向電漿室(230)，且介電質側壁(310)的第二部分(314)可傾斜(例如，並不垂直或水平)並可具有一大致截錐形內面朝向電漿室(230)。因此，例如電漿室(230)在介電質側壁(310)之第二部分(314)沿一水平方向H的一寬度可大於在介電質側壁(310)之第一部分(312)的寬度。
更明確地說，電漿室(230)沿介電質側壁(310)第一部分(312)的水平方向H具有一第一寬度W1，且電漿室(230)沿介電質側壁(310)之第二部分(314)的水平方向H具有一第一寬度W2。第二寬度W2大於第一寬度W1。如此一來，電漿室(230)在或鄰近分離網格組合件(210)上的水平方向H的寬度，可大於電漿室(230)在面對垂直方向V的分離網格組合件(210)之沿水平方向H的寬度。介電質側壁(310)的第一和第二部分(312)、(314)上可各自安放一個感應線圈(250)。更明確地說，第一感應線圈(252)可安放於介電質側壁(310)的第一部分(312)，且第二感應線圈(254)可安放於介電質側壁(310)的第二 部分(314)鄰近分離網格(210)。
一接地法拉第屏蔽(320)也可被置於感應線圈(250)與電漿室(230)之間。舉例來說，接地法拉第屏蔽(320)可被放置於感應線圈(250)與介電質側壁(310)之間。接地法拉第屏蔽(320)可減低感應線圈(250)至電漿室(230)內感應電漿的電容耦合。接地法拉第屏蔽(320)可以是一單件結構。接地法拉第屏蔽(320)可經配置(例如，尺寸和/或形狀經設計)以促進電漿源可調性。舉例來說，接地法拉第屏蔽(320)在介電質側壁(310)之第一部分(312)的空間密度可和接地法拉第屏蔽(320)在介電質側壁(310)之第二部分(314)的空間密度不同。某些示範具體實施例中，接地法拉第屏蔽(320)在介電質側壁(310)之第一部分(312)的空間密度可大於或小於接地法拉第屏蔽(320)在介電質側壁(310)第二部分(314)的空間密度。因此，接地法拉第屏蔽(320)的密度可沿垂直方向V變化。
如前文討論，感應線圈(250)可操作以在該電漿室(230)內生成一感應電漿。電漿處理器具(300)中，複數個射頻功率產生器(330)(例如射頻功率產生器及匹配電路)係耦合至感應線圈(250)，且射頻功率產生器(330)能夠使感應線圈(250)通電以在電漿室(230)內生成感應電漿。更明確地說，射頻功率產生器(330)可以一射頻(RF)的交流電(AC)各自使其中一個感應線圈(250)通電，以致該交流電流在該等感應線圈(250)當中感應一交流磁場，加熱一氣流以生成該感應電漿。 因此，各射頻功率產生器(330)可被耦合至一獨立射頻功率產生器(330)，以提供射頻能量至感應線圈(250)的獨立控制。使用該等獨立電源(330)施加之射頻能量的頻率和/或功率可經調整為相同或不同，以控制一表面處理製程的製程參數。
電漿處理器具(300)可具有改進的電漿源可調性。舉例來說，提供複數個感應線圈(250)配合介電質側壁(310)上的垂直和傾斜部分，容許電漿處理器具(300)的一使用者擁有改進的電漿源可調性。另一示範例，調整接地法拉第屏蔽(320)沿垂直方向V的密度，配合提供兩個或更多感應線圈(250)，容許電漿處理器具(300)的一使用者有改進的電漿源可調性。又一示範例，提供複數個感應線圈(250)配合複數個射頻功率產生器(330)，容許一使用者調整感應線圈(250)之射頻能量的頻率、電壓、功率其中一或多項，以藉此擁有相對於已知電漿處理器具的改善的電漿源可調性。如此一來，以電漿處理器具(300)在一工件上執行的電漿處理製程，可被控制得更均勻。
以下來描述一種以電漿處理器具(200)(第二圖)或電漿處理器具(300)(第四圖)用於電漿處理一工件的一種方法。電漿處理製程一開始，一工件可被放入處理室(220)。使用者可啟動射頻功率產生器，以在電漿室(230)內生成一感應電漿。從該電漿室(230)，感應電漿的中性粒子流經分離網格(210)至該處理室(230)內的工件。如此一來，處理室(220) 內的工件可被暴露於感應電漿內生成穿過分離網格(210)的中性粒子。舉例來說，中性粒子可用來做為一表面處理製程的一部分(例如，光阻剝離)。
一特定示範例，第五圖繪出依據本案之示例具體實施例的一示範方法(400)的一流程圖。例如，方法(400)可使用本文所揭示任何電漿處理裝置或其他合適電漿處理裝置實施。第四圖繪出的步驟以一特殊順序實施是為了圖解及討論的目的。本技術領中具一般能力者，使用本文所提供的揭示，應能理解本文所描述任何方法的各種步驟或操作可採各種方式被改編、擴張，包括未繪出的步驟、同步實施、重新編排、省略並(或)修改，而不會偏離本案的範疇。
步驟(402)，方法(400)可包括將一晶圓放在處理室內的支架上。半導體晶圓可接著受熱用於表面處理製程，如步驟(404)所示。舉例來說，可使用支架中的一或多個熱源以加熱該半導體晶圓。
步驟(406)，該方法可包括在一電漿室內生成一電漿。該電漿室可遠離該處理室。該電漿室可藉由一分離網格與該處理室分開。電漿可藉由用射頻能量使鄰近該處理室一或多個感應線圈通電，以使用引入該電漿室的一處理氣體生成電漿。舉例來說，處理氣體可從一氣源進入該電漿室。來自射頻源的射頻能量可施加至感應線圈，以在該電漿室內生成電漿。
步驟(408)，該方法可包括使用一分離網格過濾電漿內的離子。如前文討論，分離網格可包括複數個孔洞。該等孔洞可避免電漿內生成的離子從電漿室通至處理室。分離網格也可用來減低從電漿室而來的紫外光進入處理室。
步驟(410)，該方法可包括提供活性自由基通過分離網格。舉例來說，分離網格可包括孔洞，其容許電漿中生成的活性自由基(例如，中性粒子)穿越該分離網格通過。 步驟(412)，該方法可包括使用一或多種穿透該分離網格的中性粒子，在一工件的表面上實施一表面處理製程(例如，剝除製程)。
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、變化型以及同等物。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‧‧‧Plasma processing tool 電漿處理器具
110‧‧‧Processing chamber 處理室
112‧‧‧pedestal 支架
114‧‧‧Substrate 基板
116‧‧‧Separation grid 分離網格
120‧‧‧Plasma chamber 電漿室
122‧‧‧Sidewall 側壁
124‧‧‧Top plate 頂板
125‧‧‧Interior 內部
128‧‧‧Faraday shield 法拉第屏蔽
130‧‧‧Induction coil 感應線圈
132‧‧‧Matching network 匹配電路
134‧‧‧RF power generator 射頻功率產生器
140‧‧‧Gas injection insert 氣體注入插件
150‧‧‧Gas supply 氣體供應器
151‧‧‧Gas injection channel 氣體注入通道

Claims (9)

  1. 一種電漿處理裝置，包含：一處理室；一支架，可操作以在該處理室內支撐一工件；一電漿室，該電漿室沿該電漿室之一介電質側壁的一垂直面界定一主動電漿生成區域；一分離網格，沿一垂直方向置於該處理室與該電漿室之間；以及複數個感應線圈，圍繞該電漿室延伸，該等複數個感應線圈各自沿該介電質側壁的垂直面安放於不同位置，該等複數個感應線圈各自可操作以在沿該介電質側壁的該垂直面的該主動電漿生成區域內生成一感應電漿；其中該電漿室含有一具垂直側壁的第一部分，以及一具傾斜側壁的第二部分，且其中該等垂直側壁和傾斜側壁可由一介電材料形成，該第二部分自該第一部分擴展延伸至該分離網格，且該等側壁的表面被一接地的法拉第屏蔽覆蓋；其中該等複數個感應線圈包含一第一感應線圈以及一第二感應線圈，且其中該第一感應線圈沿著該等具垂直側壁的該第一部分的該法拉第屏蔽置放，且該第二感應線圈沿著該等具傾斜側壁且鄰近該分離網格的該第二部分的該法拉第屏蔽置放，其中該第二感應線圈係配置用以在鄰近該分離網格處產生一電漿；其中該接地的法拉第屏蔽係設置於該第一感應線圈與該介電質側壁的第一部分之間，以及該第二感應線圈與該介 電質側壁的第二部分之間；其中該接地的法拉第屏蔽可以是一單件結構，其中該法拉第屏蔽含有一具垂直側壁的第一部分，以及一具傾斜側壁的第二部分；其中該接地的法拉第屏蔽在鄰近該介電質側壁之該第一部分的空間密度，不同於該接地的法拉第屏蔽在鄰近該介電質側壁之該第二部分的空間密度；且其中該接地的法拉第屏蔽的該密度可沿著垂直方向變化。
  2. 如申請專利範圍第1項的電漿處理裝置，進一步包含一射頻功率產生器，其耦合至該等複數個感應線圈之各者，該射頻功率產生器可操作以使該等複數個感應線圈的一或多個通電以生成該電漿。
  3. 如申請專利範圍第1項的電漿處理裝置，其中該第一感應線圈耦合至一第一射頻功率產生器，且該第二感應線圈耦合至一第二射頻功率產生器。
  4. 如申請專利範圍第1項的電漿處理裝置，其中該電漿室內的該主動電漿生成區域之至少一部分是由一氣體注入插件界定。
  5. 如申請專利範圍第4項的電漿處理裝置，其中該氣體注入插件包含一週邊部分以及一中央部分，該中央部分延伸超越該週邊部分一垂直距離。
  6. 如申請專利範圍第1項的電漿處理裝置，其中該分離網格包含複數個孔洞，其可操作以容許電漿中所生成的中性粒 子通過到達該處理室。
  7. 如申請專利範圍第6項的電漿處理裝置，其中該分離網格可操作以過濾該電漿內生成的一或多個離子。
  8. 如申請專利範圍第1項的電漿處理裝置，其中該裝置包含一氣體注入埠，其可操作以在該介電質側壁的該垂直面旁注入一處理氣體。
  9. 一種用於處理一工件的方法，包含：將該工件放置在一處理室內，該處理室係藉由一分離網格沿一垂直方向與一電漿室分開；經由鄰近一介電質側壁之一垂直面的一氣體注入埠提供一處理氣體進入該電漿室；以射頻能量使鄰近該介電質側壁之該垂直面的一第一感應線圈通電；以射頻能量使鄰近該分離網格的一第二感應線圈通電；以及使一電漿中生成的中性粒子流通經過該分離網格，至該處理室內的該工件；其中該電漿室含有一具垂直側壁的第一部分，以及一具傾斜側壁的第二部分，且其中該等垂直側壁和傾斜側壁可由一介電材料形成，該第二部分由該第一部分往外擴展延伸至該分離網格，且該等側壁的表面被一接地的法拉第屏蔽覆蓋；其中該接地的法拉第屏蔽係設置於該第一感應線圈與該介電質側壁的第一部分之間，以及該第二感應線圈與該介 電質側壁的第二部分之間；其中該接地的法拉第屏蔽可以是一單件結構；其中該法拉第屏蔽含有一具垂直側壁的第一部分，以及一具傾斜側壁的第二部分；其中該接地的法拉第屏蔽在鄰近該介電質側壁的該第一部分的空間密度，不同於該接地的法拉第屏蔽在鄰近該介電質側壁的該第二部分的空間密度；其中該接地的法拉第屏蔽的該密度可沿著垂直方向變化；且其中該第一感應線圈沿著該等具垂直側壁的該法拉第屏蔽的第一部分置放，且該第二感應線圈沿著該等具傾斜側壁且鄰近該分離網格的該法拉第屏蔽的第二部分置放，其中該第二感應線圈係配置用以在鄰近該分離網格處產生一電漿。
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