TWI451468B - 處理基板之方法 - Google Patents

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Description

處理基板之方法
本發明係關於一種在電漿處理室中處理基板的方法，以及一種電漿處理系統。
電漿處理的發展已促進半導體工業的成長。半導體產業係一個高度競爭的市場。製造商能夠在不同處理條件下處理基板的能力可給予製造商一個超越競爭者的優勢。因此，製造商已奉獻時間與資源以確認用以改善基板處理的方法及/或裝置。
一種典型用以進行基板處理的處理系統，可為不對稱多頻率電容耦合式處理系統。此處理系統被建立以進行處理一系列的處理參數。然而，近年來，被處理之裝置的型式已變得更為複雜並且被要求更多的處理控制。在一範例中，被處理的裝置正逐漸小型化並且被要求更精確的處理。
考量到持續在半導體工業中競爭的需求，吾人亟需增強電容耦合式電漿處理系統的能力。
在一實施例中，本發明係關於一種在電漿處理室中處理基板的方法。此方法包含將基板支撐在設有上部電極以及下部電極的電漿處理室中。此方法亦包含設置至少一射頻(RF)電源，以在上部電極與下部電極之間激發電漿。此方法更包含設置電導耦合環。此電導耦合環與下部電極耦合，以提供導電通路。此方法亦又包含設置電漿面向基板周緣(PFSP)環，此電漿面向基板周緣環被配置在電導耦合環的上方。此方法又更包含以下列至少其中一種方式耦合電漿面向基板周緣環，以控制電漿處理參數：透過射頻濾波器耦合至直流(DC)接地，透過射頻濾波器以及可變電阻耦合至直流接地，透過射頻濾波器耦合至正直流電源，以及透過射 頻濾波器耦合至負直流電源。
上述概要係關於在此所揭露之本發明之許多實施例的僅其中之一，並且不意謂著限制在此提出為申請專利範圍的本發明範圍。本發明的這些以及其他特徵將在以下的本發明詳細說明中並且結合下列圖式而詳加說明。
以下將參考如隨附圖式所示的一些實施例而詳細說明本發明。在以下說明中，將提出許多特定細節以提供本發明的整體瞭解。然而，熟習本項技藝者可明白在沒有某些或所有這些特定細節的情況下可實施本發明。在其他情況下，熟知的處理步驟及/或構造將不加以詳述，以免對本發明造成不必要的混淆。
以下將說明各種實施例，其包含方法與技術。吾人應明白本發明亦可涵蓋包含電腦可讀取記錄媒體的製造技術，用以實現發明技術之實施例的電腦可讀取指令可儲存在此電腦可讀取記錄媒體上。此電腦可讀取記錄媒體可包含例如半導體、磁性、光學磁性、光學、或用以儲存電腦可讀取碼的其他電腦可讀取記錄媒體形式。又，本發明亦可涵蓋用以實施本發明之實施例的設備。此種設備可包含專用及/或可程式化的電路，以實現關於本發明之實施例的工作。此種設備的範例包含泛用型電腦及/或專用計算裝置，當經過適當撰寫之後，並可包含用於與本發明實施例之各種工作有關的電腦/計算裝置與專用/可程式化電路的組合。
依照本發明之實施例，提供用以設置電漿處理系統以增強電漿處理參數控制的方法與裝置。本發明之實施例包含利用耦合至直流控制模組之電漿面向基板周緣(PFSP，plasma facing substrate periphery)環，以便能夠對參數進行更多控制。利用更精密的控制，吾人可擴展電漿處理系統的處理體系，以容許超出傳統處理參數的基板處理。
在一實施例中，電漿處理系統可設置成包含電導耦合環，以 在電漿面向基板周緣環與直流控制模組之間提供導電通路。在一實施例中，直流控制模組可包含開關、正直流電源、負直流電源、以及連接至直流接地的可變電阻。藉由提供導電通路，電漿處理參數(例如平均離子能量及/或電漿密度)可由直流控制模組加以控制。
在一範例中，吾人可藉由透過射頻濾波器將電漿面向基板周緣環耦合至接地，而控制電漿處理參數。在另一範例中，吾人亦可藉由透過射頻濾波器以及可變電阻將電漿面向基板周緣環耦合至接地，而控制電漿處理參數。在又另一範例中，吾人可藉由透過射頻濾波器將電漿面向基板周緣環耦合至正直流電壓源，而控制電漿處理參數。在又另一範例中，吾人可藉由透過射頻濾波器將電漿面向基板周緣環耦合至負直流電壓源，而控制電漿處理參數。
在另一實施例中，電漿處理系統可設置成包含直流電導耦合環，以在電漿面向基板周緣環(但不限於熱邊緣環)與直流控制模組之間提供直流導電通路，而不會使電漿處理系統與熱邊緣環產生射頻電導耦合的能力消失。
在另一實施例中，電漿處理系統可用以提供直流導電通路，而維持產生射頻電導耦合的能力。吾人可藉由利用將靜電吸盤耦合至熱邊緣環的射頻耦合環而提供射頻電導耦合。為了在不消除射頻電導耦合的情況下達到直流電導耦合，例如直流電導耦合環以及電漿面向基板周緣環的附加環可用以提供直流導電通路。在一實施例中，電漿面向基板周緣環可為位於基板周圍上之任何類型的電漿面向環。
參考下列圖式與說明可使本發明的特徵與優點更為明瞭。
依照本發明之一實施例，圖1顯示設有設計用以增強電漿處理系統控制之元件之電容耦合式電漿處理系統100的簡化略圖。電漿處理系統100可為單、雙、或三頻電容放電系統。在一範例中，射頻(RFs，radio frequencies)可包含但不限於2、27以及 60MHz。
電漿處理系統100可為不對稱，因為接地上部電極104可能具有不同於(例如大於)基板106及/或靜電吸盤108的直徑。因此，在電漿處理期間，以直流電壓(Vdc )計量之接地上部電極104的電位可不同於基板106。在一範例中，接地上部電極104的Vdc 可為零，而基板106的Vdc 傾向負值。
電漿處理系統100亦可設置成包含接地上部電極104以及例如靜電吸盤108的下部電極，通常為鋁的此下部電極係配置在下部本體110的上方。靜電吸盤108可由在鋁板表面上具有陶瓷介電層的鋁所構成。
電漿處理系統100亦可設置成包含射頻(RF)產生器112，以透過下部本體110將射頻偏壓功率供應至靜電吸盤108。通常，射頻電源112可與氣體(沒有顯示在簡化略圖中)作用而在上部電極104與靜電吸盤108之間激發電漿102。電漿102可蝕刻及/或沉積材料在基板106上，以製造電子裝置。
電漿處理系統100亦可包含耦合環114。在一實施例中，配置在耦合環114上方者為電漿面向基板周緣(PFSP)環116，此電漿面向基板周緣環可配置在基板面向電漿102的周圍上。電漿面向基板周緣環116可包含但不限於熱邊緣環。電漿面向基板周緣環116可用以提供對於例如耦合環114之下層元件的保護，而使其免於因電漿102之離子所引起的損壞。電漿面向基板周緣環116亦可用以集中在基板邊緣處之電漿的離子，以在電容耦合式電漿處理系統中進行電漿處理的期間維持處理均勻性。
在習知技術中，此耦合環可由例如石英的射頻電導材料所構成，以在靜電吸盤108與電漿面向基板周緣環116之間進行射頻耦合。相較於習知技術，耦合環114可由例如鋁的直流電導材料所構成，以在電漿面向基板周緣環116與下部本體110之間提供直流耦合。在一範例中，耦合環114可提供導電通路，此通路可使電流從上部電極104通過電漿102、通過電漿面向基板周緣環 116、通過下部本體110、通過射頻濾波器128而到達直流控制模組160。藉由進行直流耦合，吾人可以外部直流控制模組160建立直流電流通路。
在一實施例中，直流控制模組160可包含開關130、正直流偏壓136、負直流偏壓134、以及直流接地132。可變電阻131可設置成與直流接地132連接，以改變直流電流通路的電阻。
透過不同的實施方式，吾人可達成沿著上述導電通路的電流驅動。
直流控制模組160可用以控制複數的電漿處理參數。在一實施例中，吾人可藉由將具有射頻濾波器128的下部本體110耦合至直流控制模組160的開關130以連接直流接地132，而沿著上述通過電漿面向基板周緣環116之導電通路來驅動電流。射頻濾波器128一般用以在不損耗直流電源的情況下，提供不必要的諧波射頻能量之衰減。不必要的諧波射頻能量通常在電漿放電時產生，並且可藉由射頻濾波器128而免於回到直流電源。
開關130一般用以選擇不同的直流外部電源。在一範例中，當開關130被開啟時，不存在通往外部直流控制模組160之電流通路。因此，由於不對稱板，如上述的基板直流偏壓(Vdc )會相對於電漿而傾向負值。然而，當開關130被關閉且電路被接地時，基板直流偏壓會傾向從負值到零。
在關閉開關130之後，在電漿面向基板周緣環116上驅動電壓朝向接地，可改變電漿電壓電位(Vpl )以及基板直流偏壓(Vdc )。雖然不希望受到理論束縛，但本案發明人相信可藉由方程式1將通往基板的平均離子能量(E平均 )與Vpl 及Vdc 加以關聯：E平均 =Vpl -Vdc 方程式1
一般而言，在電容耦合式電漿處理系統中，通往基板的平均離子能量可藉由在電漿處理室中所建立的電位差加以判定。於一範例中，在關閉具有通往直流接地之通路的電路之後，根據Vpl 與Vdc 值的特定改變，通往基板106的平均離子能量會傾向於改變。
再者，當開關130被關閉且接地的直流電流通路因電漿面向基板周緣環116而建立時，電漿密度會傾向增加。整體電漿密度會以有利的方式漸趨增加。關於此處所採用之名詞，整體係指電漿密度均勻增加，不僅遍佈基板並且亦超出基板邊緣。因此，在基板邊緣的電漿密度並不會呈現下降之趨勢。一般而言，吾人期望電漿密度可在整個基板的表面上方保持實質上固定，以維持處理均勻性以及縱向蝕刻輪廓。
在又另一實施例中，藉由將具有射頻濾波器128之下部本體110耦合至可變電阻131以連接直流接地132，可利用直流控制模組160而透過電漿面向基板周緣環116來驅動電流。在關閉開關130之後，吾人可藉由改變可變電阻131的值而調整流過電路通路的電流，以影響基板與電漿的電壓電位。因此，在浮動(floating)與接地之間的平均離子能量與電漿密度值亦可被調整，即微調。
考量例如開關130被關閉並且與正直流偏壓136接觸的情況。在一實施例中，吾人可藉由將具有射頻濾波器128的下部本體110耦合至正直流偏壓136，而透過電漿面向基板周緣環116來驅動電流。正直流偏壓136的極限可為電漿電位。藉由增加正直流偏壓136，吾人可增加基板與電漿的電壓電位、可增加電漿密度、以及平均離子能量可降低至基態之外。
考量例如開關130被關閉並且與負直流偏壓134接觸的情況。在一實施例中，吾人可藉由將具有射頻濾波器128的下部本體110耦合至負直流偏壓134，而透過電漿面向基板周緣環116來驅動電流。負直流偏壓值的極限可基於基板直流偏壓。藉由控制負直流偏壓134，吾人可降低基板與電漿的電壓電位。藉由降低電漿電位，維持限制電漿的能力可被改善。此外，藉由控制負直流偏壓134，吾人可降低電漿密度並且可增加平均離子能量。
如圖1所示，吾人可藉由操縱直流控制模組而達到增強的電漿處理參數控制。因此，具有不對稱板的電容耦合式電漿處理系統現在可進行傳統電漿處理體系外之更為複雜的基板處理。此 外，由於實施例的實施方式相當簡易並且價廉，所以製造商的所有權成本可降至最低。
依照本發明之一實施例，圖2顯示設有設計用以增強電漿處理系統控制之元件之電容耦合式電漿處理系統200的簡化略圖。吾人可注意到圖2顯示實施圖1之電漿處理系統100以及位於圖1之線150右邊的附加元件。
電漿處理系統200可包含典型上由石英所製成的底部絕緣體218。配置在底部絕緣體218之頂端上者為亦可由石英所製成的底部絕緣體蓋220。耦合至底部絕緣體蓋220者為底部接地延伸部222。底部接地延伸部222典型上係由鋁所製成並且接地。配置在底部接地延伸部222上方者為典型上由石英所製成的覆蓋環224。
多頻率電容耦合式電漿處理系統200亦包含複數的圍束環(226A、226B、226C、以及226D)。圍束環226A-226D用以在電漿處理期間將電漿限制在電漿室內。
電漿處理系統200亦可得利於圖1所述的實施例。藉由設置具有通往直流控制模組之導電通路的電漿處理系統200，電容耦合式電漿處理系統現在可進行傳統電漿處理體系外之更為複雜的基板處理。
如上所述，吾人可藉由在電漿處理室中所建立的電位，判定電容耦合式電漿處理系統中通往基板的平均離子能量。這些電位可包含但不限於電漿電位、浮動電位、及/或供電或外部偏壓電極的電位。依照一實施例，圖3顯示圖表300，此圖表呈現用以顯示作為電漿面向基板周緣環(例如熱周緣環)上之直流偏壓函數之量測電位的資料。將圖1與圖3加以關聯而討論圖3以促進瞭解。
縱軸顯示量測的電壓電位(V)，而橫軸顯示電漿面向基板周緣環的不同直流偏壓(V)設定。沿著橫軸，顯示電漿面向基板周緣環直流偏壓的四個不同狀態(302、304、306、以及308)。
繪製在圖表300上者為三條描繪線(310、312、以及314)。描繪線310顯示基板直流偏壓Vdc 的範例。描繪線312顯示電漿電 位Vpl 的範例。描繪線314顯示通往基板之平均離子能量E平均 的範例。
考量例如可藉由射頻產生器112施加例如2以及27MHz之雙頻率射頻功率的情況。在處理期間，開關130被開啟。在圖表300上，開關130的開啟狀態顯示為狀態線302。當開關130被開啟時，如描繪線310所示，基板106可具有負直流偏壓(Vdc )。此外，如描繪線312所示，電漿102的電壓電位(Vpl )可高於基板直流偏壓(Vdc )。由於電容耦合式電漿處理系統的不對稱性，在狀態線302上分別如描繪線312以及310所示，電漿電壓電位(Vpl )會傾向高於基板直流偏壓(Vdc )。
例如，當開關130被關閉時，電漿面向基板周緣環116在通往外部直流控制模組160的導電通路被建立在電導耦合環114與下部本體110之間時會變成接地。在圖表300上，電漿面向基板周緣環116的接地狀態可顯示為狀態線304。由於基板106與電漿102兩者係沿著電導電流通路，所以當直流電流通路與接地連接時，可增加基板直流偏壓(Vdc )以及電漿電位(Vpl )。在一範例中，基板直流偏壓(Vdc )可從負電位增加至大約為零的電位。如同可被觀察到者，描繪線310顯示如基板直流偏壓(Vdc )從負電位增加至大約為零的增加。同樣地，描繪線312亦顯示增加，然而由於電漿電位的變化係小於基板直流偏壓，所以此增加並不陡峭。
如上所述，吾人可藉由在處理室中所建立的電位，判定電容耦合式電漿處理系統中的平均離子能量。在一範例中，當開關130被開啟時，Vdc 傾向於負值。然而，當開關130被關閉且電路被接地時，基板直流偏壓傾向於從負到零。由於電漿電壓電位的增加係小於基板直流偏壓的增加，所以通往基板的平均離子能量E平均 傾向於降低。此可被觀察到，描繪線314顯示通往基板106之平均離子能量的降低。
如描繪線310以及312所示，基板及/或電漿的電壓電位值可分別被調整(例如微調)。在一實施例中，吾人可沿著電導電流通 路放置可變電阻131，以控制電阻值，藉以控制電壓電位。因此，如描繪線314所示，通往基板的平均離子能量亦可被控制。
在一範例中，狀態線306以及308分別顯示正120伏特以及正200伏特之電漿面向基板周緣環116的直流偏壓。描繪線310顯示從狀態線304至狀態線306之基板直流偏壓的輕微增加，此處通往電漿面向基板周緣環116的直流偏壓大約為120V。當描繪線310接近狀態線308時，此處直流偏壓大約為200V，描繪線310開始趨於平穩而沒有進一步的直流偏壓增加。在電漿面向基板周緣環116上的直流偏壓上限可為電漿電位。
類似地，描繪線312分別在狀態線306以及狀態線308顯示電漿電位的輕微增加以及電漿電位值的持續平穩。相同地，如圖3之描繪線314所示，通往基板的平均離子能量顯示數值的最小降低以及持續趨於平穩。
此可從圖3觀察到，圖表300顯示直流控制模組的實施可增強處理環境參數的控制，例如基板的直流偏壓、電漿電位、以及通往基板的平均離子能量。在一範例中，藉由控制通往電漿面向基板周緣環的直流電壓，可影響基板及/或電漿的電壓電位。同樣地，吾人可藉由透過設置在電流通路上的可變電阻微調浮動與接地之間的電位，而控制通往基板的平均離子能量。再者，當通往電漿面向基板周緣環的正直流偏壓接近極限(即電漿電位)時，直流效果可持續並且可趨於平穩。
依照本發明之一實施例，圖4顯示圖表400，此圖表呈現用以顯示沿著基板半徑之離子飽和電流密度的資料。縱軸顯示離子飽和電流密度Jsat ，以每平方公分毫安培(mA/cm2 )計量。橫軸顯示離基板中心的距離，以毫米(mm)表示。沿著橫軸，基板的中心即為半徑大約為零之處。在一範例中，對300mm直徑的基板而言，基板的邊緣即為半徑大約為150mm之處。
圖表400可包含描繪線402以及404。描繪線402顯示遍佈基板而於其中開關被開啟(即沒有通往直流控制模組的電流通路) 的離子通量(即電漿密度)範例。描繪線404顯示遍佈基板而於其中開關被關閉且存在通往直流控制模組之電流通路的離子通量範例。
考量例如在電漿處理期間開關被關閉的情況。因此，如描繪線402以及404所示，遍佈基板的電漿密度可均勻地遍佈基板而增加。如上所述，此增加可以係隨著均勻遍佈基板並且超出基板邊緣之電漿密度增加的整體增加。
依照本發明之一實施例，圖5顯示圖表500，此圖表呈現顯示作為基板直流偏壓函數之離子飽和電流密度的資料。縱軸顯示離子飽和電流密度Jsat ，以每平方公分毫安培(mA/cm2 )計量。橫軸顯示基板直流偏壓，以電壓(V)計量。
在一實施例中，當通往直流控制模組的電流通路從浮動到接地時，描繪線502顯示電漿密度的增加。吾人可以設置在直流接地之電流通路上的可變電阻，控制浮動到接地之間的電漿密度值。此外，描繪線502顯示隨著例如+120V、+200V、以及+250V之正直流偏壓增加的離子飽和電流密度增加，以及由於電漿電位極限所引起之逐漸趨於平穩的效果。
一般而言，當直流電位增加超過浮動電位時，直流鞘層(DC sheath)有在接地電極逐漸形成的傾向。關於此處所使用之名詞，浮動電位係指由位於無外部偏壓或接地之不對稱電容耦合式電漿處理系統內之表面所呈現的電位。存在於基板對向之直流鞘層有捕集高能二次電子的傾向。由於高能電子具有相當高的游離截面，高能二次電子的捕集會傾向引起電漿密度的增加。因此，吾人可藉由控制通往基板的直流偏壓而調整遍佈基板的電漿密度。
圖6顯示依照本發明之一實施例之圖表600，其代表為關於2MHz基線電路之電漿面向基板周緣環直流電位之函數的模型化直流電位結果的資料。
縱軸顯示以電壓(V)表示的模擬直流電位。橫軸顯示電漿面向基板周緣環的不同直流偏壓(V)設定。顯示三條描繪線610、612、 以及614以作為範例。描繪線610顯示基板直流偏壓Vdc 的範例。描繪線612顯示電漿電位Vpl 的範例。描繪線614顯示通往基板之平均離子能量E平均 的範例。
描繪線614顯示來自電路模型的分析結果，該電路模型以從浮動至接地並且上至200V之2MHz激發頻率的直流電位預測通往基板之平均離子能量之直接控制。在極限值以上，此模型可預測出平均離子能量的調平效果(leveling effect)。影響平均離子能量之直流電位的極限可能由電漿電位所引起。再者，此模型預測出：在全部範圍內，基板直流偏壓(即描繪線610)以及電漿電位(即描繪線612)結果，係沿著電漿面向基板周緣直流電位之軌跡而行。這些模型預測顯示圖6的結果，而這些結果實質上與圖3所量測的結果一致。
圖7顯示依照本發明之一實施例之圖表700，其代表為關於27MHz基線電路之電漿面向基板周緣直流電位之函數的模型化直流電位結果的資料。
縱軸顯示以電壓(V)表示的模擬直流電位。橫軸顯示電漿面向基板周緣環的不同直流偏壓(V)設定。描繪線710顯示基板直流偏壓Vdc 的範例。描繪線712顯示電漿電位Vpl 的範例。描繪線714顯示通往基板之平均離子能量E平均 的範例。
描繪線714顯示來自電路模型的分析結果，該電路模型以對於全部範圍內之27MHz激發頻率的直流電位預測在基板處之平均離子能量之非直接控制。然而，此模型預測出：在全部範圍內，基板直流偏壓(即描繪線710)以及電漿電位(即描繪線712)結果，係沿著電漿面向基板周緣直流電位之軌跡而行。
在一實施例中，電路模型預測顯示：就低射頻頻率及高射頻頻率兩者而言，在全部範圍內，基板直流偏壓以及電漿電位結果係沿著電漿面向基板周緣直流電位之軌跡而行。然而，作為電漿面向基板周緣直流電位之函數之基板處的平均離子能量的降低，主要係由於例如2MHz之低頻率激發的貢獻。因此，從圖3顯示以 雙頻率射頻功率(即2與27MHz)控制平均離子能量的量測結果，主要係由於低頻率(例如2MHz)的貢獻。
除了上述如圖1及圖2所說明的方法與設備之外，其他實施例可被提供，於其中電漿面向基板周緣環(不限於熱周緣環)可用以產生從上部電極到直流控制模組的直流通路。以本發明之一實施例中，圖8顯示設有設計用以增強電漿處理系統控制之元件的多頻率電容耦合式電漿處理系統800。電漿處理系統800可設置成包含：接地上部電極804、基板806、靜電吸盤808、下部本體810、射頻電源812、石英耦合環814、熱周緣環816、底部絕緣體蓋820、底部絕緣體818、底部接地延伸部822、覆蓋環824、複數的圍束環(826A、826B、826C、以及826D)、射頻濾波器828、直流控制模組860、開關830、可變電阻831、外部直流接地832、外部負直流偏壓834、以及外部正直流偏壓836。
考量例如製造者想要增強電漿處理參數(例如電壓電位、電漿密度等等)控制而不排除習知電容耦合式電漿處理系統之元件(例如熱周緣環816以及石英耦合環814)的情況。在一實施例中，吾人可加入電導耦合環842以及電漿面向基板周緣環844，以設置直流導電通路。在一範例中，耦合環842可設置導電通路，此導電通路可使電流從上部電極804通過電漿802、通過電漿面向基板周緣環844、通過下部本體810、通過射頻濾波器828而到達直流控制模組860。直流電導耦合環842可由鋁所製成，而電漿面向基板周緣環844可由矽所製成。因此，加入電導耦合環842以及電漿面向基板周緣環844可提供製造者一個替代的實施方式，以在不犧牲基板周緣附近之處理均勻性的情況下藉由使用外部直流電源而控制離子能量及/或電漿密度。
此可從上述實施例得知，電漿處理系統可被改造以提供增強的電漿處理參數控制。因此，製造商可藉由擴展在以機械方式限制並且具高度不對稱性之電容耦合式電漿處理系統之傳統電漿處理體系以外的基板處理，而位居高度競爭市場的較佳地位。此外， 由於新元件的實施方式頗為簡易並價廉，所以製造商的所有權成本可降至最低。
雖然本發明已就數個較佳實施例加以說明，但可存在有落入本發明範圍的替代、變更、等效設計。同樣地，在此為了方便所提供的發明名稱、發明概要、以及發明摘要不應用以解釋在此的申請專利範圍。吾人亦應注意到存在有許多用以實施本發明之方法及裝置的替代方式。雖然在此提供各種不同的範例，但此意謂著這些範例係顯示本發明而非限制。因此，此意謂著以下所隨附之申請專利範圍被解釋為包含所有這些落入本發明之真實精神與範圍的替代、變更、以及等效設計。
100‧‧‧電漿處理系統
102‧‧‧電漿
104‧‧‧接地上部電極
106‧‧‧基板
108‧‧‧靜電吸盤
110‧‧‧下部本體
112‧‧‧射頻產生器
114‧‧‧耦合環
116‧‧‧電漿面向基板周緣環
128‧‧‧射頻濾波器
130‧‧‧開關
131‧‧‧可變電阻
132‧‧‧直流接地
134‧‧‧負直流偏壓
136‧‧‧正直流偏壓
150‧‧‧線
160‧‧‧直流控制模組
200‧‧‧電漿處理系統
218‧‧‧底部絕緣體
220‧‧‧底部絕緣體蓋
222‧‧‧底部接地延伸部
224‧‧‧覆蓋環
226A‧‧‧圍束環
226B‧‧‧圍束環
226C‧‧‧圍束環
226D‧‧‧圍束環
300‧‧‧圖表
302‧‧‧狀態線
304‧‧‧狀態線
306‧‧‧狀態線
308‧‧‧狀態線
310‧‧‧描繪線
312‧‧‧描繪線
314‧‧‧描繪線
400‧‧‧圖表
402‧‧‧描繪線
404‧‧‧描繪線
500‧‧‧圖表
502‧‧‧描繪線
600‧‧‧圖表
610‧‧‧描繪線
612‧‧‧描繪線
614‧‧‧描繪線
700‧‧‧圖表
710‧‧‧描繪線
712‧‧‧描繪線
714‧‧‧描繪線
800‧‧‧電漿處理系統
802‧‧‧電漿
804‧‧‧接地上部電極
806‧‧‧基板
808‧‧‧靜電吸盤
810‧‧‧下部本體
812‧‧‧射頻電源
814‧‧‧石英耦合環
816‧‧‧熱周緣環
818‧‧‧底部絕緣體
820‧‧‧底部絕緣體蓋
822‧‧‧底部接地延伸部
824‧‧‧覆蓋環
826A‧‧‧圍束環
826B‧‧‧圍束環
826C‧‧‧圍束環
826D‧‧‧圍束環
828‧‧‧射頻濾波器
830‧‧‧開關
831‧‧‧可變電阻
832‧‧‧外部直流接地
834‧‧‧外部負直流偏壓
836‧‧‧外部正直流偏壓
842‧‧‧電導耦合環
844‧‧‧電漿面向基板周緣環
860‧‧‧直流控制模組
本發明經由隨附圖式示範說明，而不被其所限制，以及於其中相同的參考符號參照相似的元件，並且於其中：依照本發明之一實施例，圖1顯示設有設計用以增強電漿處理系統控制之元件之電容耦合式電漿處理系統的簡化略圖；依照本發明之一實施例，圖2顯示設有設計用以增強電漿處理系統控制之元件之電容耦合式電漿處理系統的簡化略圖；依照一實施例，圖3顯示呈現用以顯示作為電漿面向基板周緣環(例如熱周緣環)直流偏壓函數之量測電位資料的圖表；依照本發明之一實施例，圖4顯示呈現用以顯示沿著基板半徑之離子飽和電流密度資料的圖表；依照本發明之一實施例，圖5顯示呈現用以顯示作為基板直流偏壓函數之離子飽和電流密度資料的圖表；依照本發明之一實施例，圖6顯示呈現作為關於2MHz基線電路之電漿面向基板周緣環直流電位之模擬直流電位資料的圖表；依照本發明之一實施例，圖7顯示呈現作為關於27MHz基線電路之電漿面向基板周緣環直流電位之模擬直流電位資料的圖表；及 以本發明之一實施例，圖8顯示設有設計用以增強電漿處理系統控制之元件的多頻率電容耦合式電漿處理系統。
102‧‧‧電漿
104‧‧‧接地上部電極
106‧‧‧基板
108‧‧‧靜電吸盤
110‧‧‧下部本體
112‧‧‧射頻產生器
114‧‧‧耦合環
116‧‧‧電漿面向基板周緣環
130‧‧‧開關
131‧‧‧可變電阻
132‧‧‧直流接地
134‧‧‧負直流偏壓
136‧‧‧正直流偏壓
160‧‧‧直流控制模組
200‧‧‧電漿處理系統
218‧‧‧底部絕緣體
220‧‧‧底部絕緣體蓋
222‧‧‧底部接地延伸部
224‧‧‧覆蓋環
226A‧‧‧圍束環
226B‧‧‧圍束環
226C‧‧‧圍束環
226D‧‧‧圍束環

Claims (24)

  1. 一種在電漿處理室中處理基板的方法，該方法包含：設置至少一上部電極；一下部電極；一邊緣環，共心地圍繞該下部電極的至少一部分；一射頻(RF)耦合環，由射頻電導材料所形成且位於該邊緣環下方；一周緣環，共心地圍繞該邊緣環的至少一部分；以及一電導耦合環，由直流(DC)電導材料所形成且位於該周緣環下方；設置至少一射頻電源，以在該上部電極與該下部電極之間激發電漿，以當該基板位於該下部電極上方時用以處理該基板；利用該電導耦合環及該周緣環以提供一導電通路，該導電通路至少與該電漿耦合，其中該周緣環實質上覆蓋該電導耦合環並保護該電導耦合環不受該電漿影響；以及將該周緣環電性耦合至下列其中至少一者以控制電漿處理參數：透過一射頻濾波器耦合至一直流接地，透過該射頻濾波器以及一可變電阻耦合至該直流接地，透過該射頻濾波器耦合至一正直流電源，及透過該射頻濾波器耦合至一負直流電源。
  2. 如申請專利範圍第1項之在電漿處理室中處理基板的方法，其中該電導耦合環係由鋁所製造。
  3. 如申請專利範圍第1項之在電漿處理室中處理基板的方法，其中該周緣環係由矽所製造。
  4. 如申請專利範圍第1項之在電漿處理室中處理基板的方法，其中該射頻電源具有約2MHz的一射頻頻率。
  5. 如申請專利範圍第1項之在電漿處理室中處理基板的方法，其 中該射頻電源具有約27MHz的一射頻頻率。
  6. 如申請專利範圍第1項之在電漿處理室中處理基板的方法，其中該射頻電源具有約60MHz的一射頻頻率。
  7. 如申請專利範圍第1項之在電漿處理室中處理基板的方法，其中該電漿處理室為一電容耦合式電漿處理系統。
  8. 如申請專利範圍第1項之在電漿處理室中處理基板的方法，更包含：於該處理該基板期間，開啟介於該射頻濾波器與該直流接地之間的開關，以使該基板具有負直流偏壓。
  9. 如申請專利範圍第1項之在電漿處理室中處理基板的方法，更包含：關閉介於該射頻濾波器與該直流接地之間的開關，以增加該基板的直流偏壓。
  10. 如申請專利範圍第1項之在電漿處理室中處理基板的方法，更包含：關閉介於該射頻濾波器與該直流接地之間的開關，以增加該電漿的電壓電位。
  11. 如申請專利範圍第1項之在電漿處理室中處理基板的方法，更包含：關閉介於該射頻濾波器與該直流接地之間的開關，以降低在該基板處之該電漿的平均離子能量。
  12. 如申請專利範圍第1項之在電漿處理室中處理基板的方法，更 包含：增加該周緣環上的直流偏壓，以降低在該基板處之該電漿的平均離子能量。
  13. 如申請專利範圍第1項之在電漿處理室中處理基板的方法，更包含：利用該可變電阻來控制該周緣環上的直流偏壓，從而控制在該基板處之該電漿的平均離子能量。
  14. 如申請專利範圍第1項之在電漿處理室中處理基板的方法，更包含：於該處理該基板期間，關閉介於該射頻濾波器與該直流接地之間的開關，以提高在該基板各處之該電漿的密度。
  15. 如申請專利範圍第1項之在電漿處理室中處理基板的方法，更包含：設置一第一絕緣體，使該第一絕緣體圍繞該周緣環；以及設置一第二絕緣體，使該第二絕緣體圍繞該電導耦合環。
  16. 如申請專利範圍第1項之在電漿處理室中處理基板的方法，更包含：設置一接地延伸部，該接地延伸部共心地圍繞該周緣環的至少一部分。
  17. 一種在電漿處理室中處理基板的方法，該方法包含：設置至少一上部電極；一下部電極；一邊緣環，共心地圍繞該下部電極的至少一部分；一射頻(RF)耦合環，由射頻電導材料所形成且位於該邊緣環下方；一周緣環，共心地圍繞該邊緣環的至少一部分；以及一電導耦合環，由直流(DC)電導材料所形 成且位於該周緣環下方；設置至少一射頻電源，以在該上部電極與該下部電極之間激發電漿，以當該基板位於該下部電極上方時用以處理該基板；利用該電導耦合環及該周緣環以提供一導電通路，該導電通路至少與該電漿耦合，其中該周緣環實質上覆蓋該電導耦合環並保護該電導耦合環不受該電漿影響；以及將該周緣環電性耦合至下列其中至少一者：透過一射頻濾波器耦合至一直流接地，以將該周緣環的直流電位帶至接地；以及透過該射頻濾波器耦合至一負直流電源。
  18. 如申請專利範圍第17項之在電漿處理室中處理基板的方法，其中該周緣環係由矽所製造。
  19. 如申請專利範圍第17項之在電漿處理室中處理基板的方法，其中該射頻電源具有約2MHz的一射頻頻率。
  20. 如申請專利範圍第17項之在電漿處理室中處理基板的方法，其中該射頻電源具有約27MHz的一射頻頻率。
  21. 如申請專利範圍第17項之在電漿處理室中處理基板的方法，其中該射頻電源具有約60MHz的一射頻頻率。
  22. 如申請專利範圍第17項之在電漿處理室中處理基板的方法，其中該電漿處理室為一電容耦合式電漿處理系統。
  23. 一種在電漿處理室中處理基板的方法，該方法包含：設置至少一上部電極；一下部電極；一邊緣環，共心地圍繞該下部電極的至少一部分；一射頻(RF)耦合環，由射頻電導材料 所形成且位於該邊緣環下方；一周緣環，共心地圍繞該邊緣環的至少一部分；以及一電導耦合環，由直流(DC)電導材料所形成且位於該周緣環下方；設置至少一射頻電源，以在該上部電極與該下部電極之間激發電漿，以當該基板位於該下部電極上方時用以處理該基板；利用該電導耦合環及該周緣環以提供一導電通路，該導電通路至少與該電漿耦合，利用該電導耦合環及該周緣環以提供至少從該電漿通過該周緣環並通過該電導耦合環之該導電通路，其中該周緣環實質上覆蓋該電導耦合環並保護該電導耦合環不受該電漿影響；以及將該周緣環電性耦合至下列其中至少一者以控制電漿處理參數：透過一射頻濾波器耦合至一直流接地，透過該射頻濾波器以及一可變電阻耦合至該直流接地，透過該射頻濾波器耦合至一正直流電源，及透過該射頻濾波器耦合至一負直流電源。
  24. 一種在電漿處理室中處理基板的方法，該方法包含：設置至少一上部電極；一下部電極，具有一下部本體；一邊緣環，共心地圍繞該下部電極的至少一部分；一覆蓋環，設置成至少共心地圍繞該邊緣環；一射頻(RF)電導石英環，位於該覆蓋環及該邊緣環二者下方；一周緣環，設置成至少共心地圍繞該覆蓋環；一射頻耦合環，由射頻電導材料所形成且位於該周緣環下方；以及一電導耦合環，由直流(DC)電導材料所形成且位於該周緣環下方，該電導耦合環亦與該下部本體耦合；設置至少一射頻電源，以在該上部電極與該下部電極之間激發電漿，以當該基板位於該下部電極上方時用以處理該基板，其中該周緣環實質上覆蓋該電導耦合環並保護該電導耦合環不受該電漿影響；以及 利用該電導耦合環及該周緣環以提供一導電通路，該導電通路至少從該電漿通過該周緣環、並通過該電導耦合環、並通過該下部本體、並通過一射頻濾波器而至一直流電源，其中該直流電源具有一直流接地端、一正直流電源端、及一負直流電源端，該直流電源係可控制成透過一可變電阻而將該直流接地端耦合至該射頻濾波器、或將該正直流電源端耦合至該射頻濾波器、或將該負直流電源端耦合至該射頻濾波器。
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