CN113851366A - 感应耦合电浆设备及其操作方法 - Google Patents

感应耦合电浆设备及其操作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113851366A
CN113851366A CN202011229741.9A CN202011229741A CN113851366A CN 113851366 A CN113851366 A CN 113851366A CN 202011229741 A CN202011229741 A CN 202011229741A CN 113851366 A CN113851366 A CN 113851366A
Authority
CN
China
Prior art keywords
dielectric plate
coil
space
reaction chamber
wafer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011229741.9A
Other languages
English (en)
Inventor
廖耕颍
董怀仁
林子平
陈柏仁
邱兆村
吴泰进
林玉珠
任啟中
周俊伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Original Assignee
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd filed Critical Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority to CN202011229741.9A priority Critical patent/CN113851366A/zh
Publication of CN113851366A publication Critical patent/CN113851366A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32467—Material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32477—Vessel characterised by the means for protecting vessels or internal parts, e.g. coatings
    • H01J37/32495—Means for protecting the vessel against plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H01J2237/3343—Problems associated with etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32853—Hygiene

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

一种感应耦合电浆设备及其操作方法，感应耦合电浆设备包含反应室、线圈以及晶圆基座。反应室具有本体以及介电板体，其中本体以及介电板体定义一空间，其中介电板体具有凹槽，凹槽朝向该空间。线圈设置于该介电板体背向该空间的表面。晶圆基座设置于该空间中。

Description

感应耦合电浆设备及其操作方法
技术领域
本揭露是关于一种感应耦合电浆设备及其操作方法。
背景技术
近年来，半导体集成电路(semiconductor integR1ted circuits)经历了指数级的成长。在集成电路材料以及设计上的技术进步下，产生了多个世代的集成电路，其中每一世代较前一世代具有更小更复杂的电路。在集成电路发展的过程中，当几何尺寸(亦即，制程中所能产出的最小元件或者线)缩小时，功能密度(亦即，每一晶片区域所具有的内连接装置的数目)通常会增加。
一般而言，此种尺寸缩小的制程可以提供增加生产效率以及降低制造成本的好处，然而，此种尺寸缩小的制程亦会增加制造与生产集成电路的复杂度。为了实现这些进步，需要在集成电路制程和制造设备中进行相应的研发。在一例子中，利用电浆制造***来实施晶圆的电浆蚀刻制程。于电浆蚀刻制程中，电浆通过从晶圆表面蚀刻的材料的元素与由电浆产生的反应性物质之间的化学反应产生挥发性蚀刻产物。
发明内容
本揭露的部分实施方式提供了一种感应耦合电浆设备，包含反应室、线圈以及晶圆基座。反应室具有本体以及介电板体，其中本体以及介电板体定义一空间，其中介电板体具有凹槽，凹槽朝向该空间。线圈设置于该介电板体背向该空间的表面。晶圆基座设置于该空间中。
本揭露的部分实施方式提供了一种感应耦合电浆设备，包含反应室、线圈以及晶圆基座。反应室具有本体以及介电板体，其中该本体以及该介电板体定义一空间，该介电板体包含第一凸部、第二凸部以及至少一凹部，该凹部位于该第一凸部与该第二凸部之间，该第一凸部以及该第二凸部的厚度大于该凹部的厚度。线圈设置于该介电板体背向该空间的表面，其中在垂直于该介电板体的该表面的方向上，该线圈与该第二凸部重叠。晶圆基座设置于该空间中。
本揭露的部分实施方式提供了一种操作一感应耦合电浆设备的方法。该方法包含：将一第一保护气体引入一反应室的一空间中，其中该反应室具有一本体以及一介电板体，该本体以及该介电板体定义该空间，其中该介电板体具有一凹槽，该凹槽朝向该空间；在将该第一保护气体引入该反应室的该空间中后，进行一第一电浆制程，以在该反应室的一内表面上，形成一第一保护层；在形成该第一保护层后，将一晶圆放置于一晶圆基座上；将一制程气体引入该反应室的该空间中；在将该制程气体引入该反应室的该空间中后，对该晶圆进行一第二电浆制程；从该晶圆基座上，移除该晶圆；以及进行一清洁制程，以移除该第一保护层。
附图说明
从以下详细叙述并搭配附图检阅，可理解本揭露的态样。应注意到，多种特征并未以产业上实务标准的比例绘制。事实上，为了清楚讨论，多种特征的尺寸可以任意地增加或减少。
图1A为根据本揭露的部分实施方式中的感应耦合电浆设备的示意图；
图1B为图1A的感应耦合电浆设备的介电板体及线圈的剖面示意图；
图1C为图1A的感应耦合电浆设备的介电板体的上视示意图；
图1D为图1A的感应耦合电浆设备的线圈的上视示意图；
图2为根据本揭露的部分实施方式中的介电板体及线圈的剖面示意图；
图3为根据本揭露的部分实施方式中的介电板体及线圈的剖面示意图；
图4A为根据本揭露的部分实施方式中的介电板体及线圈的剖面示意图；
图4B为图4A的介电板体的上视示意图；
图4C为图4A的线圈的上视示意图；
图5A为根据本揭露的部分实施方式中的介电板体及线圈的剖面示意图；
图5B为图5A的介电板体的上视示意图；
图5C为图5A的线圈的上视示意图；
图6A至图6D为根据本揭露的部分实施方式中的操作感应耦合电浆设备方法于各个阶段的示意图。
【符号说明】
100:感应耦合电浆设备
110:反应室
110S:密闭空间
112:本体
112GO:气体出口
114:介电板体
114O:气体进入口
114R:凹槽
114D:深度
114T:厚度
114A:上表面
114B:下表面
114BA:部分下表面
114BB:部分下表面
114BC:部分下表面
116:电浆档板
120:晶圆基座
130:线圈
130A:第一线圈
130B:第二线圈
140:气体输送器
180:支撑座
W:晶圆
ES:电浆电源
R1～R5:区域
GS:气体供应源
PG:气体
FG:制程气体
CG:气体
PL:保护膜
FL:副产物膜
WLA:导线
WLB:导线
WL:导线
PIA:输入端
PIB:输入端
PI:输入端
POA:输出端
POB:输出端
PO:输出端
具体实施方式
以下本揭露将提供许多个不同的实施方式或实施例以实现所提供的专利标的的不同特征。许多元件与设置将以特定实施例在以下说明，以简化本揭露。当然这些实施例仅用以示例而不应用以限制本揭露。举例而言，叙述“第一特征形成于第二特征上”包含多种实施方式，其中涵盖第一特征与第二特征直接接触，以及额外的特征形成于第一特征与第二特征之间而使两者不直接接触。此外，于各式各样的实施例中，本揭露可能会重复标号以及/或标注字母。此重复是为了简化并清楚说明，而非意图表明这些讨论的各种实施方式以及/或配置之间的关系。
更甚者，空间相对的词汇，例如“下层的”、“低于”、“下方”、“之下”、“上层的”、“上方”等相关词汇，于此用以简单描述元件或特征与另一元件或特征的关系，如图所示。在使用或操作时，除了图中所绘示的转向之外，这些空间相对的词汇涵盖装置的不同的转向。或者，这些装置可旋转(旋转90度或其他角度)，且在此使用的空间相对的描述语可作对应的解读。
在感应耦合电浆设备中，介电板体设置于感应线圈与电浆之间，例如设置于腔体***或顶端。使用射频源将一射频电流输入线圈产生感应射频磁场，再由射频磁场于腔体内感应产生与射频电流反向的一射频电场。借此，射频源可负责感应耦合产生电浆并控制电浆密度。选用石英或陶瓷材料等作为介电板体，能有效地将射频源提供的能量导入腔体中的电子。
图1A为根据本揭露的部分实施方式中的感应耦合电浆设备100的示意图。于部分实施方式中，感应耦合电浆设备100可操作以实施一电浆蚀刻制程，例如从晶圆W的表面以电浆蚀刻金属、介电质、半导体及/或遮罩材料(mask materials)。于部分实施方式中，感应耦合电浆设备100可操作以实施一沉积制程，例如以电浆沉积金属、介电质、半导体及/或遮罩材料于晶圆W的表面上。于部分实施方式中，感应耦合电浆设备100可操作以执行一电浆处理(treatment)，例如以电浆处理晶圆W的表面上的金属、介电质、半导体及/或遮罩材料。
于部分实施方式中，感应耦合电浆设备100包括反应室110、晶圆基座120、线圈130以及气体输送器140。于部分实施方式中，反应室110包含本体112以及介电板体(dielectric window)114。本体112以及介电板体114定义该反应室110的一密闭空间110S。于部分实施方式中，反应室110的密闭空间110S绝缘于外侧环境且可维持于一适当的状态，例如真空或是具有低于大气压力的压力。
于部分实施方式中，晶圆基座120设置于反应室110内，并用以支撑晶圆W。晶圆基座120可包括静电吸座(electrostatic chuck)及/或夹环(clamp ring)(图未示)，以于制程期间固定晶圆W。晶圆基座120可亦包括冷却及/或加热元件(图未示)用以控制晶圆基座120的温度。晶圆基座120亦可提供背侧气体至晶圆W以增加晶圆W以及晶圆基座120之间的热传导。于部分实施方式中，晶圆基座120的材料可以是铝或其他适当材料，升降销可穿过晶圆基座120以固定晶圆W。
于部分实施方式中，晶圆基座120还可包括耦合(coupled)至射频产生器(RFgenerator)的电极。于电浆处理制程中，射频产生器可施加于此电极，进而向制程气体提供偏压并帮助将其激发成电浆。此外，此晶圆基座120中的电极可于电浆处理制程中维持电浆。
于部分实施方式中，晶圆W可为一硅晶圆。于其他实施例中，晶圆W可包括其他元素(elemental)半导体材料、化合物半导体材料、合金半导体材料或其他半导体晶片以及其他合适的基板。举例而言，化合物半导体材料包括，但不限于，碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟及/或锑化铟。举例而言，合金半导体材料包括，但不限于，SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP、及/或GaInAsP。
于部分实施方式中，线圈130设置于介电板体114背向密闭空间110S的上表面114A上。线圈130电性耦接一电浆电源ES。电浆电源ES为一射频电源，其能提供电流至线圈130而产生射频能量。介电板体114允许电浆电源ES所提供的射频能量由线圈130传送至反应室110的密闭空间110S。
于部分实施方式中，气体输送器140设置于介电板体114上。举例而言，介电板体114具有一气体进入口114O与气体输送器140连接。气体输送器140连接于一气体供应源GS，且用以提供制程气体或其他适当气体(例如清洁气体、保护气体等)至反应室110的密闭空间110S。于各种实施方式中，制程气体可为蚀刻气体、沉积气体、处理(treatment)气体、载体气体(carrier gas)(如氮气、氩气等)、其他合适的气体及其组合。气体输送器140的数量可为一或多个。于部分实施方式中，气体输送器140的注入口以及气体进入口114O可大致位于于线圈130的中心位置。于部分其他实施方式中，气体输送器140的注入口以及气体进入口114O可偏离线圈130中心设置。
借此，透过使用线圈130将射频能量经介电板体114传送至反应室110的密闭空间110S，可使反应室110的密闭空间110S内的制程气体形成感应耦合电浆，进而进行晶圆W的蚀刻、沉积、及/或其他电浆制程。
在电浆蚀刻制程中，由于线圈130并非采均匀配置，致使能量强度分布差异，产生的电浆可能会有不均匀的问题，进而导致晶圆W的蚀刻、沉积、及/或其他电浆制程的处理不均。再者，在部分步骤中，使用电浆在反应室110的密闭空间110S的内表面(包含本体112的侧壁、介电板体114的下表面、晶圆基座120的表面等)上形成保护膜(例如SiClxOy或高分子聚合物等)时，由于能量强度分布差异，不均匀的电浆可能导致介电板体114的下表面上累积的保护膜厚度不均。举例而言，电流可能由线圈130的内圈输入、外圈输出，致使介电板体114的下表面邻近线圈130的内圈所在的区域及其附近(例如内圈与外圈之间的区域)可能较其他地方累积更厚的保护膜。在清洁制程中，此保护膜的厚度差异可能会造成薄膜残留，而易于后续制程剥落而造成缺陷。或者，在清洁制程中，此保护膜的厚度差异可能会造成介电板体114被清洁气体蚀刻而损伤。
于本揭露的部分实施方式中，介电板体114具有凸出的区域R1、R3以及凹陷的区域R2，区域R1、R3与线圈130在垂直方向(例如垂直于介电板体114的上表面114A的方向)上重叠，区域R2与线圈130在垂直方向上不重叠。换句话说，介电板体114具有凹槽114R，且凹槽114R与线圈130在垂直方向不重叠。如此一来，设有线圈130的区域R1、R3面临较厚的介电板体114，而能降低此区域的能量强度；不设有线圈130的区域R2面临较薄的介电板体114，而能提升此区域的能量强度。借此，在电浆制程中，区域R1～R3的能量强度分布均匀，产生的电浆也较为均匀。如此一来，可以提升晶圆W的蚀刻、沉积、及/或其他电浆制程的均匀度。此外，在使用电浆在反应室110的密闭空间110S的内表面形成保护膜时，也能获得厚度较为均匀的保护膜，而避免清洁制程造成薄膜残留或介电板体114损伤。
于部分实施方式中，介电板体114可由石英、陶瓷、及/或介电材料等电磁信号可穿透的材质所制成。上述电磁信号可为可见光、红外线、紫外线、X射线光、及/或其他电磁信号。通过介电板体114的电磁信号可用以监测密闭空间110S的制程情况，例如电浆的存在、制程气体种类的存在、及/或蚀刻/沉积残余材料的存在。介电板体114可包括合适的形状，例如圆板(round plate)、方板或其他适当形状。于部分实施方式中，介电板体114可为透明的。于部分实施方式中，介电板体114也可以称为介电窗体(dielectric window)。
于部分实施方式中，线圈130可为一平面多匝螺旋线圈(planar multi-turnspiral coil)、非平面多匝螺旋线圈(non-planar multi-turn spiral coil)或具有其他合适形状的线圈。于部分实施方式中，线圈130可构成一电浆天线。于其他实施例中，电浆天线可包括适用于电容耦合电浆(capacitively coupled plasma)的多个板件。于其他实施例中，电浆可经由其他电浆天线维持，例如电子回旋共振(electron cyclotronresonance；ECR)、平行板、螺旋(helicon)、螺旋谐振器(helical resonator)、或其他电浆天线。电浆电源ES可例如为射频(RF)电源。
于部分实施方式中，感应耦合电浆设备100还可包含支撑座180，用以支撑线圈130的内线圈及外线圈。支撑座180的材料可为陶瓷或其他适当材料。举例而言，线圈130可以透过适当手段(例如螺丝，未绘示)而固定于支撑座180的下方。于部分实施方式中，支撑座180可以透过适当方式固定于介电板体114上，借此使线圈130以及介电板体114两者相对位置固定。举例而言，于本实施方式中，通过支撑座180的固定线圈130以及介电板体114两者的相对位置，线圈130可不接触介电板体114。或者，于部分其他实施方式中，通过支撑座180的固定线圈130以及介电板体114两者的相对位置，线圈130可接触介电板体114的上表面114A。于部分实施方式中，支撑座180亦可具有开口以供气体输送器140穿过。
于部分实施方式中，本体112可含多个元件，其可由铝、铁、不锈钢(例如铬铁镍)、氧化铝或其他适当材料形成。本体112两侧的侧墙可采用对称设计，以提升电浆均匀度。于部分实施方式中，本体112可包含气体出口112GO，其可连接一抽气帮浦(未绘示)，而于适当时间点从密闭空间110S中抽除空气。于部分实施方式中，感应耦合电浆设备100还可包含电浆档板116，以限定电浆对称地围绕晶圆W。于部分实施方式中，气体以及副产物能经由电浆档板116传送至气体出口112GO而排出。电浆档板116上可镀有可替代的腔体材料评估(alternate chamber material evaluation；ACME)膜，其中该膜可包含铝材料，例如经阳极处理的铝，该膜的配置可以降低缺陷。
于部分实施方式中，气体输送器140可以包含部分的塑胶、不锈钢(例如铬铁镍)以及介电板体114的材料(例如石英或陶瓷)。气体输送器140可以调整输入气体的速度，以提升电浆均匀度，进而可改善关键尺寸均匀度以及蚀刻均匀度。
图1B为图1A的感应耦合电浆设备100的介电板体114及线圈130的剖面示意图。图1C为图1A的介电板体114的上视示意图。图1D为图1A的线圈130的上视示意图。
于部分实施方式中，介电板体114的区域R1、R3的厚度大于介电板体114的区域R2的厚度。具体而言，介电板体114具有平坦的上表面114A以及不平坦的下表面114B，其中依据区域R1、R2、R3，下表面114B可分为部分下表面114BA、114BB、114BC。于部分实施方式中，介电板体114的区域R1、R3的部分下表面114BA、114BC较低，介电板体114的区域R2的部分下表面114BB较高。于部分实施方式中，介电板体114的区域R1、R3的部分下表面114BA、114BC可以实质齐平。
于部分实施方式中，凹槽114R的底表面(例如部分下表面114BB)与凹槽114R的侧壁可以形成适当夹角；凹槽114R的侧壁与区域R1、R3的部分下表面114BA、114BC可以形成适当夹角。这些夹角可以为直角、锐角或钝角。如此一来，凹槽114R的横截面可为长方形、正梯形、倒梯形或其他适当形状。于本实施方式中，凹槽114R的横截面可为长方形，其中于横截面中，凹槽114R沿着上表面114A方向的宽度可以大于或等于深度114D，或者凹槽114R沿着上表面114A方向的宽度可以小于深度114D。于部分其他实施方式中，凹槽114R的横截面可以为其他适当形状。
本实施方式中，凹槽114R的深度114D可为介电板体114整体厚度114T的大约1/4倍至大约1/2倍。如果凹槽114R的深度114D小于介电板体114厚度114T的1/4倍，可能难以达到促进电浆均匀度的目的。如果凹槽114R的深度114D大于介电板体114厚度114T的1/2倍，可能难以维持介电板体114的机械强度。
于部分实施方式中，线圈130包含第一线圈130A以及第二线圈130B，两者可以互相围绕设置。在相同或不同时间点，第一线圈130A以及第二线圈130B可分别施加不同方向及/或不同大小的电流，以控制感应电浆的分布或其他特性等。于本实施方式中，第一线圈130A采用分段式的螺旋形设计，其中还设有导线WLA以连接第一线圈130A的多个不相连接的片段。类似地，第二线圈130B采用分段式的螺旋形设计，其中还设有导线WLB以连接第二线圈130B的多个不相连接的片段。导线WLA以及WLB可以设置于线圈130上方，而不干扰线圈130对于下方电浆的作用。于部分实施方式中，一电流可以由线圈130A的输入端PIA进入由输出端POA离开，另一电流可以由线圈130B的输入端PIB进入由输出端POB离开，其中输入端PIA、PIB可以设置于区域R1，输出端POA、POB可以设置于区域R3。
于本揭露的部分实施方式中，介电板体114可具有相应于线圈130的凸部(例如区域R1、R3)与不相应于线圈的凹部(例如区域R2)，以提升线圈130穿过介电板体114提供的能量均匀度，进而提升电浆的均匀度。举例而言，于本实施方式中，第一线圈130A以及第二线圈130B采用内外圈分离的螺旋形设计，并透过导线WLA连接第一线圈130A的内外圈，导线WLB连接第二线圈130B的内外圈。
于本实施方式中，第一线圈130A以及第二线圈130B的内圈设置于区域R1上，第一线圈130A以及第二线圈130B的外圈设置于区域R3上，其中区域R1以及R3被凹槽114R分隔开来。换句话说，介电板体114的凹槽114R以封闭环形的方式设置，而使区域R1以及R3不相连。导线WLA跨过凹槽114R而连接第一线圈130A的内圈至外圈；导线WLB跨过凹槽114R而连接第二线圈130B的内圈至外圈。于其他实施方式中，根据线圈130的配置，介电板体114可以采用其他的设计，而不以本文中所例示为限。
图2为根据本揭露的部分实施方式中的介电板体及线圈的剖面示意图。本实施方式与图1A至图1D的实施方式相似，差别在于：本实施方式中，凸出的区域R3的厚度小于凸出的区域R1的厚度。换句话说，介电板体114的区域R1的部分下表面114BA可以低于介电板体114的区域R3的部分下表面114BC。此配置使凹槽114R周围高度不同。借此，可以使输入端PIA、PIB(参考图1D)面临较厚的介电板体114的区域R1，使输出端POA、POB(参考图1D)面临较薄的介电板体114的区域R3，而有益于提升电浆的均匀度。本实施方式的其他细节大致如前所述，在此不再赘言。
图3为根据本揭露的部分实施方式中的介电板体及线圈的剖面示意图。本实施方式与图1A至图1D的实施方式相似，差别在于：本实施方式中，凹槽114R的横截面可为圆形或椭圆形。举例而言，凹槽114R的部分下表面114BB可以是半圆或弧形的。于其他实施方式中，根据需求可以设计凹槽114R的横截面为其他适当形状。本实施方式的其他细节大致如前所述，在此不再赘言。
图4A为根据本揭露的部分实施方式中的介电板体114及线圈130的剖面示意图。图4B为图4A的介电板体114的上视示意图。图4C为图4A的线圈130的上视示意图。本实施方式与图1A至图1D的实施方式相似，差别在于：本实施方式中，线圈130大致以连续螺旋形为例设计，介电板体114的凹槽114R以非封闭环形的方式设置，以配合线圈130的设计。
举例而言，于本实施方式中，线圈130连续地从区域R1延伸至区域R3。为了配合线圈130的形状，线圈130的内圈所在的凸出区域R1与线圈130的外圈所在的凸出区域R3相连。换句话说，区域R1与R3未被凹槽114R分隔开来，区域R1以及R3之间凹陷的区域R2是采非封闭环形的方式设置。通过此设计，介电板体114可具有相应于线圈130的凸部(例如区域R1、R3)与不相应于线圈的凹部(例如区域R2)，以提升线圈130穿过介电板体114提供的能量均匀度，进而提升电浆的均匀度。
于本实施方式中，一电流可以由线圈130的输入端PI进入由输出端PO离开，其中输入端PI与输出端PO可以设置于区域R1。于部分实施方式中，线圈130的外圈可以透过导线WL而连接内圈的输出端PO。导线WL可以设置于线圈130上方，而不干扰线圈130对于下方电浆的作用。本实施方式的其他细节大致如前所述，在此不再赘述。
图5A为根据本揭露的部分实施方式中的介电板体114及线圈130的剖面示意图。图5B为图5A的介电板体114的上视示意图。图5C为图5A的线圈130的上视示意图。本实施方式与图1A至图1D的实施方式相似，差别在于：本实施方式中，第一线圈130A以及第二线圈130B分别包含三个分离的螺旋形片段，例如内圈、中圈、外圈，其中透过导线WLA连接第一线圈130A的内圈、中圈、外圈，透过导线WLB连接第二线圈130B的内圈、中圈、外圈。
于本实施方式中，第一线圈130A以及第二线圈130B的内圈、中圈、外圈分别设置于介电板体114凸出的区域R1、R3、R5。介电板体114还具有凹陷的区域R2、R4以分隔区域R1、R3、R5。换句话说，介电板体114包含二个环状凹槽114R。通过此设计，介电板体114可具有相应于线圈130的凸部(例如区域R1、R3、R5)与不相应于线圈的凹部(例如区域R2、R4)，以提升线圈130穿过介电板体114提供的能量均匀度，进而提升电浆的均匀度。
于部分实施方式中，一电流可以由第一线圈130A的输入端PIA进入由输出端POA离开，另一电流可以由第二线圈130B的输入端PIB进入由输出端POB离开，其中输入端PIA、PIB可以设置于区域R1，输出端POA、POB可以设置于区域R5。于本实施方式中，一导线WLA跨过一凹槽114R而连接第一线圈130A的内圈至中圈，另一导线WLA跨过另一凹槽114R而连接第一线圈130A的中圈至外圈。类似地，一导线WLB跨过一凹槽114R而连接第二线圈130B的内圈至中圈，另一导线WLB跨过另一凹槽114R而连接第二线圈130B的中圈至外圈。导线WLA以及WLB可以设置于线圈130上方(可参考图4A的导线WL的配置)，而不干扰线圈130对于下方电浆的作用。本实施方式的其他细节大致如前所述，在此不再赘述。
图6A至图6D为根据本揭露的部分实施方式中的操作感应耦合电浆设备100的方法于各个阶段的示意图。此描述仅为例示，而不意图进一步限制权利要求书中所载的内容。应了解到，可以在图6A至图6D步骤之前、之中以及之后加入额外的步骤，且对于该方法的另一部分实施方式，以下提到的部分步骤可以被取代或取消。于部分实施方式中，步骤/程序的顺序可以被改变。
首先，参照图6A，提供一感应耦合电浆设备100。感应耦合电浆设备100包括反应室110(包含本体112以及介电板体114)、晶圆基座120、线圈130以及气体输送器140。感应耦合电浆设备100的详细配置可如前述任一实施方式所述，在此不赘述。
接着，参照图6B，使用该感应耦合电浆设备100，进行电浆沉积制程，以在反应室110的密闭空间110S的内表面上(例如介电板体114的下表面、本体112的侧墙或晶圆基座120的上表面等上)，镀上保护膜PL。举例而言，气体输送器140可以引入适当气体PG至密闭空间110S中，其后控制线圈130进行感应耦合电浆制程产生电浆，而形成保护膜PL。于部分实施方式中，这些气体PG可以是SiCl4或其他适当气体，而保护膜PL的材料可以是SiClxOy。在部分实施方式中，此电浆沉积制程中，提供电流至线圈130，以使线圈130传送能量至密闭空间110S，进而提升制程气体FG的能量而产生及/或维持电浆。在部分实施方式中，可以通过控制线圈130来控制电浆的均匀度及其他特性，而使此电浆沉积制程是实质等向性的。于本揭露的部分实施方式中，根据线圈130的配置而设计介电板体114的形状，通过此设计，介电板体114的形状有利于提升电浆的均匀度，而使保护膜PL的厚度均匀。
于此，在此镀保护膜PL的制程中，反应室110的密闭空间110S中，晶圆基座120上不设置有晶圆。此镀保护膜PL的制程仅用以对反应室110的内表面进行镀膜。
然后，参照图6C，将晶圆W置入反应室110的密闭空间110S中的晶圆基座120上，然后使用该感应耦合电浆设备100，对晶圆W进行适当电浆制程，例如电浆蚀刻制程。于本实施方式中，此电浆蚀刻制程包含使用气体输送器140运送制程气体FG至密闭空间110S中，并提供电流至线圈130，以使线圈130传送能量至密闭空间110S，进而提升制程气体FG的能量而产生及/或维持电浆。在部分实施方式中，线圈130以及晶圆基座120中的电极可以控制电浆的均匀度及其他特性，而使此对晶圆W的电浆蚀刻制程是非等向性或等向性的。在对此晶圆W进行完一次电浆蚀刻制程后，可移除晶圆W，将下个晶圆置入反应室110的密闭空间110S中，对下个晶圆进行此电浆蚀刻制程。于其他实施方式中，此对晶圆W进行的电浆制程可以是电浆沉积制程或电浆处理制程等，而不以电浆蚀刻制程为限。
在对多个晶圆W(例如同一梯次的多个晶圆)进行这些电浆制程后，制程副产物可能会形成于反应室110的密闭空间110S的内表面(例如介电板体114的下表面、本体112的侧墙或晶圆基座120的上表面等)上。举例而言，在保护膜PL上，形成副产物膜FL。
接着，参照图6D，从反应室110的密闭空间110S中晶圆基座120上移除晶圆W，其后使用该感应耦合电浆设备100，进行一副产物清洁制程。举例而言，可以引入适当清洁气体CG至密闭空间110S中，使这些清洁气体CG与副产物膜FL以及保护膜PL(参考图6D)反应，而移除副产物膜FL以及保护膜PL。举例而言，这些清洁气体CG可以是含氟气体或其他适当气体。于部分实施方式中，也可以说，使用清洁气体CG蚀刻副产物膜FL以及保护膜PL，而移除副产物膜FL以及保护膜PL。在部分实施方式中，这些气体CG可以由气体输送器140输入至反应室110的密闭空间110S。或者，于其他实施方式中，可以由其他的气体进入口将气体CG输入至反应室110的密闭空间110S。于部分实施方式中，此副产物清洁制程并非是电浆制程。换句话说，在此副产物清洁制程中，此清洁气体CG并未用以产生电浆。举例而言，在此副产物清洁制程中，并未提供电流至线圈130。于部分实施方式中，此副产物清洁制程可以是实质等向性的。
于部分实施方式中，在进行完此副产物清洁制程后，副产物膜FL以及保护膜PL被移除，而露出反应室110的内表面，例如露出介电板体114的下表面、本体112的侧墙或晶圆基座120的上表面等。于本揭露的多个实施方式中，根据线圈130的配置而设计介电板体114的形状，通过此设计，可改善电浆均匀度，进而提升保护膜PL的厚度均匀度。如此一来，可避免此副产物清洁制程造成薄膜残留或介电板体114损伤。
在进行完副产物清洁制程之后，可经由气体出口112GO(参考图1A)，抽除密闭空间110S内的气体CG，以使反应室110的密闭空间110S的恢复清洁。此时，感应耦合电浆设备100的状态大致如同图6A。
接着，可以再次进行图6B至图6D的步骤。举例而言，再次参考图6B，在反应室110的密闭空间110S的内表面(例如介电板体114的下表面)上，镀上保护膜PL。其后，再次参考图6C，将下一晶圆(例如下一梯次的晶圆)置入反应室110的密闭空间110S中，其后对下一晶圆(例如下一梯次的晶圆)进行电浆制程。接着，从反应室110的密闭空间110S中移除该下一晶圆(例如下一梯次的晶圆)，再次参考图6D进行副产物清洁制程，以清除保护膜PL以及制程副产物。
基于以上讨论，可以看出本揭露提供了的多个优点。然而，应该理解，其他实施方式可以提供额外的优点，并且并非所有优点都必须在此公开，并且并非所有实施方式都需要特定优点。本案的优点之一是设计介电板体的具有相应于线圈的凸部与不相应于线圈的凹部，能促进电浆的均匀度，而提升晶圆上进行的电浆蚀刻、沉积或其他处理的均匀度。借此，举例而言，在电浆蚀刻能有较高的均匀度效能。本案的另一优点是通过设计介电板体具有相应于线圈的凸部与不相应于线圈的凹部，能促进电浆的均匀度，而提升介电板体上保护膜沉积的均匀度，进而避免清洁制程造成薄膜残留或介电板体损伤。
本揭露的部分实施方式提供了一种感应耦合电浆设备，包含反应室、线圈以及晶圆基座。反应室具有本体以及介电板体，其中本体以及介电板体定义一空间，其中介电板体具有凹槽，凹槽朝向该空间。线圈设置于该介电板体背向该空间的表面。晶圆基座设置于该空间中。
本揭露的部分实施方式提供了一种感应耦合电浆设备，包含反应室、线圈以及晶圆基座。反应室具有本体以及介电板体，其中该本体以及该介电板体定义一空间，该介电板体包含第一凸部、第二凸部以及至少一凹部，该凹部位于该第一凸部与该第二凸部之间，该第一凸部以及该第二凸部的厚度大于该凹部的厚度。线圈设置于该介电板体背向该空间的表面，其中在垂直于该介电板体的该表面的方向上，该线圈与该第二凸部重叠。晶圆基座设置于该空间中。
本揭露的部分实施方式提供了一种操作一感应耦合电浆设备的方法。该方法包含：将一第一保护气体引入一反应室的一空间中，其中该反应室具有一本体以及一介电板体，该本体以及该介电板体定义该空间，其中该介电板体具有一凹槽，该凹槽朝向该空间；在将该第一保护气体引入该反应室的该空间中后，进行一第一电浆制程，以在该反应室的一内表面上，形成一第一保护层；在形成该第一保护层后，将一晶圆放置于一晶圆基座上；将一制程气体引入该反应室的该空间中；在将该制程气体引入该反应室的该空间中后，对该晶圆进行一第二电浆制程；从该晶圆基座上，移除该晶圆；以及进行一清洁制程，以移除该第一保护层。
以上概述多个实施方式的特征，该技术领域具有通常知识者可较佳地了解本揭露的多个态样。该技术领域具有通常知识者应了解，可将本揭露作为设计或修饰其他制程或结构的基础，以实行实施方式中提到的相同的目的以及/或达到相同的好处。该技术领域具有通常知识者也应了解，这些相等的结构并未超出本揭露的精神与范围，且可以进行各种改变、替换、转化，在此，本揭露精神与范围涵盖这些改变、替换、转化。

Claims (10)

1.一种感应耦合电浆设备，其特征在于，包含：
一反应室，具有一本体以及一介电板体，其中该本体以及该介电板体定义一空间，其中该介电板体具有一凹槽，该凹槽朝向该空间；
一线圈，设置于该介电板体背向该空间的一表面；以及
一晶圆基座，设置于该空间中。
2.根据权利要求1所述的感应耦合电浆设备，其特征在于，其中在垂直于该介电板体的该表面的一方向上，至少部分该线圈不与该凹槽重叠。
3.根据权利要求1所述的感应耦合电浆设备，其特征在于，其中该凹槽为一环型沟槽。
4.根据权利要求1所述的感应耦合电浆设备，其特征在于，其中该介电板体具有一气体进入口，该介电板体的该凹槽环绕该气体进入口。
5.根据权利要求1所述的感应耦合电浆设备，其特征在于，其中该凹槽的深度等于或小于该介电板体的厚度的一半。
6.一种感应耦合电浆设备，其特征在于，包含：
一反应室，具有一本体以及一介电板体，其中该本体以及该介电板体定义一空间，该介电板体包含一第一凸部、一第二凸部以及至少一凹部，该凹部位于该第一凸部与该第二凸部之间，该第一凸部以及该第二凸部的厚度大于该凹部的厚度；
一线圈，设置于该介电板体背向该空间的一表面，其中在垂直于该介电板体的该表面的一方向上，该线圈与该第二凸部重叠；以及
一晶圆基座，设置于该空间中。
7.根据权利要求6所述的感应耦合电浆设备，其特征在于，其中该介电板体背向该空间的该表面为一平坦表面。
8.根据权利要求6所述的感应耦合电浆设备，其特征在于，其中在垂直于该介电板体的该表面的该方向上，该线圈不与该凹部重叠。
9.一种操作一感应耦合电浆设备的方法，其特征在于，包含：
将一第一保护气体引入一反应室的一空间中，其中该反应室具有一本体以及一介电板体，该本体以及该介电板体定义该空间，其中该介电板体具有一凹槽，该凹槽朝向该空间；
在将该第一保护气体引入该反应室的该空间中后，进行一第一电浆制程，以在该反应室的一内表面上，形成一第一保护层；
在形成该第一保护层后，将一晶圆放置于一晶圆基座上；
将一制程气体引入该反应室的该空间中；
在将该制程气体引入该反应室的该空间中后，对该晶圆进行一第二电浆制程；
从该晶圆基座上，移除该晶圆；以及
进行一清洁制程，以移除该第一保护层。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包含：
在进行该清洁制程之后，将一第二保护气体引入该反应室的该空间中；以及
在将该第二保护气体引入该反应室的该空间中后，进行一第三电浆制程，以在该反应室的该内表面上，形成一第二保护层。
CN202011229741.9A 2020-11-06 2020-11-06 感应耦合电浆设备及其操作方法 Pending CN113851366A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011229741.9A CN113851366A (zh) 2020-11-06 2020-11-06 感应耦合电浆设备及其操作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011229741.9A CN113851366A (zh) 2020-11-06 2020-11-06 感应耦合电浆设备及其操作方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113851366A true CN113851366A (zh) 2021-12-28

Family

ID=78972931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011229741.9A Pending CN113851366A (zh) 2020-11-06 2020-11-06 感应耦合电浆设备及其操作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113851366A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3482904B2 (ja) プラズマ処理方法及び装置
KR0159178B1 (ko) 플라즈마처리 장치와 플라즈마처리 방법
CN106057616B (zh) 用于斜面聚合物减少的边缘环
KR101446358B1 (ko) 챔버 구성품, 도관 제조 방법, 및 처리 시스템
JP5970268B2 (ja) プラズマ処理装置および処理方法
US20020066536A1 (en) Plasma processing apparatus
US20210272838A1 (en) Substrate processing apparatus and method of processing a substrate
US7604709B2 (en) Plasma processing apparatus
US20220351948A1 (en) Method for treating semiconductor wafer
TWI758939B (zh) 感應耦合電漿設備及其操作方法
CN113851366A (zh) 感应耦合电浆设备及其操作方法
CN110770880B (zh) 等离子处理装置
US7481904B2 (en) Plasma device
CN109036817B (zh) 电感耦合线圈和工艺腔室
JP5893260B2 (ja) プラズマ処理装置および処理方法
KR102679639B1 (ko) 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법
KR101553997B1 (ko) 플라즈마 식각 장치 및 이에 사용되는 트레이
US20230420222A1 (en) Gas distribution ring for process chamber
TWI843988B (zh) 電漿處理裝置及電漿處理方法
JPH0794480A (ja) プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
CN114664621A (zh) 感应耦合电浆设备及其操作方法
TW202226895A (zh) 感應耦合電漿設備及其操作方法
CN117063617A (zh) 等离子处理装置
CN114695046A (zh) 一种等离子体处理装置和处理方法
KR20220063520A (ko) 기판 처리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination