TWI517764B - 多頻電容耦合電漿蝕刻腔室 - Google Patents

多頻電容耦合電漿蝕刻腔室 Download PDF

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Description

多頻電容耦合電漿蝕刻腔室 【相關申請案之交互參照】
根據35 U.S.C. §119(e)之規定，本申請案主張美國臨時專利申請案第61/166,994號的優先權，該優先權案申請於2009年4月6日，其整體揭露內容合併於此以供參照。
本發明係關於一種偕同氣體使用的電漿處理系統。
電漿處理的進步促進了半導體產業的發展。電漿處理可涉及不同的電漿產生技術，例如，感應耦合式電漿處理系統、電容耦合式電漿處理系統、微波產生電漿處理系統等等。製造者經常在涉及蝕刻及/或沉積材料的製程中使用電容耦合式電漿處理系統以製造半導體裝置。
以新穎先進之材料、不同材料之複合堆疊體、更薄之層、更小之特徵部、以及更嚴格之公差所製造的下世代半導體裝置，可能需要對電漿處理參數具有更精確控制以及更寬操作範圍的電漿處理系統。因此，對於基板之電漿處理的一個重要考量係涉及用以控制多個電漿相關處理參數之電容耦合式電漿處理系統處理能力。用以控制電漿相關處理參數的習知方法可包含被動無線射頻(RF，radio frequency)耦合電路、無線射頻(RF)產生器或DC電源。
圖1A顯示在電漿蝕刻處理期間之習知電漿處理系統100的簡化示意圖。電漿處理系統100包含約束腔室102、上部電極104、下部電極106以及RF驅動器108。設置約束腔室102、上部電極104以及下部電極106，以提供電漿形成空間110。RF驅動器108電性連接至下部電極106，而上部電極104則電性連接至接地。
在操作時，基板112經由靜電力而固定在下部電極106上。氣體源(未顯示)可將蝕刻氣體供應至電漿形成空間110。RF驅動器108可將驅動信號提供至下部電極106，因此可在下部電極106與上部電極104之間提供電壓差。此電壓差可在電漿形成空間110內產生電磁場，其中在電漿形成空間110內的氣體被離子化而形成電漿。電漿114可蝕刻基板112的表面。
圖1B顯示在習知蝕刻處理期間之電漿處理系統100之底部部分的放大視圖。如此圖式所示，電漿鞘116形成在電漿114與基板112的表面之間。電漿鞘116可承受電漿114的電位與下部電極106的電位之間的電位降。來自電漿114的電漿離子118經由整體電漿鞘116的電位降而朝向基板112的表面加速。以電漿離子118來轟擊基板112可使基板112之表面上的材料被蝕刻。在蝕刻處理期間，伴隨來自電漿之離子的中性物質的通量亦可使聚合物層沉積在基板112上。以此方式，電漿114可用以蝕刻及/或沉積材料到基板112上，以製造電子裝置。
實際上，為了可精確控制電漿處理參數以及蝕刻/沉積行為，所需之電漿處理系統比圖1A與1B之電漿處理系統100更為複雜。
圖2顯示習知電漿處理系統200的簡化示意圖。如圖2所示，電漿處理系統200包含：上部電極204、下部電極206、接地上部延伸環210、上部絕緣體212、接地底部延伸環214、底部絕緣體216、RF匹配電路218、RF產生器220、RF匹配電路222以及RF產生器224。
圖2之電漿處理系統200的基本配置係相似於上述圖1A之電漿處理系統100，但其差異在於不將上部電極204接地，其經由RF匹配電路222而連接至RF產生器224。以此方式，上部電極204的RF偏壓可被獨立控制。又，電漿處理系統200可包含接地上部與底部延伸環，其可汲取來自電漿邊界的RF電流。在電漿處理系統200的範例中，下部電極206係藉由底部絕緣體216而與接地底部延伸環214電性絕緣。同樣地，上部電極204係藉由上部絕緣體212而與接地上部延伸環210電性絕緣。
電漿處理系統200可為單頻、雙頻(DFC)、或三頻RF電容放電系統。由RF產生器224所提供之無線射頻的非限制範例包含2、27、以及60 MHz。在電漿處理系統200中，為了進行處理，基板208可配置在下部電極206的上方。
此處考慮例如基板208進行處理的情況。在電漿處理期間，具有接地之路徑的RF產生器220可透過RF匹配電路218，將低功率的RF偏壓供應至下部電極206。如同一範例，RF匹配電路218可用以將通往電漿處理系統200的功率輸送增至最大。從RF產生器220提供到下部電極206的驅動信號可在下部電極206與上部電極204之間提供電壓差。此電壓差可產生電磁場，此電磁場可使氣體離子化，因此可在上部電極204與下部電極206之間產生電漿(為了簡化示意，並未顯示此氣體以及此電漿)。此電漿可用以蝕刻及/或沉積材料到基板208上，以製造電子裝置。
此處則考慮例如製造者欲在蝕刻處理期間調整上部電極204之電壓以提供電漿處理參數之額外控制的情況。上部電極204的電壓可藉由RF產生器224利用一通往接地路徑而透過RF匹配電路222進行調整。在圖2的範例中，RF產生器224可為高供電。
以下將參考圖3來說明另一種習知電漿處理系統。
圖3顯示習知電漿處理系統300的簡化示意圖。如圖3所示，電漿處理系統300包含：上部電極204、下部電極206、接地上部延伸環210、上部絕緣體212、接地底部延伸環214、底部絕緣體216、RF匹配電路218、RF產生器220、RF濾波器322以及DC電源324。在電漿處理系統300中，為了進行處理，基板208可配置在下部電極206的上方。
此處考慮例如基板208進行處理的情況。在電漿處理期間，具有接地之路徑的RF產生器220可透過RF匹配電路218，將低功率的RF偏壓供應至下部電極206。如同一範例，RF匹配電路218可用以將通往電漿處理系統200的功率輸送增至最大。從RF產生器220提供到下部電極206的驅動信號可在下部電極206與上部電極204之間提供電壓差。此電壓差可產生電磁場，此電磁場可使氣體離子化，因此可在上部電極204與下部電極206之間產生電漿(為了簡化示意，並未顯示此氣體以及此電漿)。此電漿可用以蝕刻及/或沉積材料到基板208上，以製造電子裝置。
此處則考慮例如製造者欲在蝕刻處理期間調整上部電極204之電壓以提供電漿處理參數之額外控制的情況。上部電極204的電壓可藉由RF產生器224利用一通往接地路徑而透過RF匹配電路222進行調整。在圖2的範例中，RF產生器224可為高供電。
以下將參考圖3來說明另一種習知電漿處理系統。
圖3顯示習知電漿處理系統300的簡化示意圖。如圖3所示，電漿處理系統300包含：上部電極204、下部電極206、接地上部延伸環210、上部絕緣體212、接地底部延伸環214、底部絕緣體216、RF匹配電路218、RF產生器220、RF濾波器322以及DC電源324。在電漿處理系統300中，為了進行處理，基板208可配置在下部電極206的上方。
圖3之電漿處理系統300係相似於上述圖2之多頻電容耦合式電漿處理系統200，但其差異在於，在圖3的範例中，DC電源324係利用一通往接地的路徑而透過RF濾波器322耦合至上部電極204。RF濾波器322一般用以在不損及DC電源324的情況下使有害的諧波RF能量衰減。有害的諧波RF能量係在電漿放電時產生，並且可藉由RF濾波器322而被阻止返回DC電源。
此處考慮例如製造者欲在電漿處理期間調整上部電極204之DC電位以提供電漿處理參數之額外控制的情況。在圖3之範例中，上部電極204的DC電位可藉由使用DC電源324而調整。一 般而言，在上部電極204上施加DC偏壓之目的在於防止電子移動到上部電極204，因而可使其維持留在電漿內。以此方式，可增加電漿密度，因此可增加基板208之材料的蝕刻速率。
上述電漿處理系統需要使用外部RF及/或DC電源來調整上部電極的電壓，以獲得對電漿相關參數的額外控制。由於實現外部電源的需求很昂貴，所以已發展出使用具有通往接地之DC電流路徑之RF耦合電路以達到RF耦合以及DC偏壓的電漿處理系統。以下將參考圖4與5來說明此種習知電漿處理系統。
圖4顯示習知電漿處理系統400的簡化示意圖。如圖4所示，電漿處理系統400包含：上部電極204、下部電極206、接地上部延伸環404、上部絕緣體212、接地底部延伸環412、底部絕緣體216、RF匹配電路218、RF產生器220、導電耦合部410以及RF耦合電路402。在電漿處理系統400中，為了進行處理，基板208可配置在下部電極206的上方。
圖4之電漿處理系統400係相似於上述圖2與圖3之多頻電容耦合式電漿處理系統200與300，但其差異在於，在圖4之範例中，上部電極204連接至被動電路(RF耦合電路402)，以替代外部RF或DC源。具體而言，RF耦合電路402係以通往DC接地的路徑而耦合至上部電極204。替代如在圖2與圖3之範例中所實現的外部電源，在圖4中，對上部電極204的RF耦合以及DC偏壓可藉由提供返回接地的DC電流以及RF耦合電路402而達到。
圖4之電漿處理系統400亦不同於圖2與圖3之範例：在電漿處理系統400中，各種延伸環為不同，以下將對其作進一步討論。
在電漿處理系統400中，上部電極204係藉由上部絕緣體212而與接地上部延伸環404電性絕緣。接地上部延伸環404可由導電鋁材料所構成，並於其表面上覆蓋一石英層414。同樣地，下部電極206係藉由底部絕緣體216而與DC接地底部延伸環412電性絕緣。接地底部延伸環412可由導電鋁材料所構成，此材料於表面上覆蓋一石英層416。其他導電材料亦可被使用於接地底部延 伸環412的製造。
導電耦合部410被配置在接地底部延伸環412的鋁部分上方，以提供DC電流返回接地的路徑。導電耦合部410可由矽所構成。或者，導電耦合部410亦可由其他導電材料所構成。在電漿處理系統400中，導電耦合部410為環狀。此環狀有助於在電漿處理腔室的底部對返回接地的DC電流提供徑向均勻性。然而，導電耦合部410可被形成任何適當的形狀，例如圓盤狀、甜甜圈狀等等，此可對返回接地的DC電流提供均勻性。
上部電極204設有RF耦合電路402，其可控制通往接地的RF耦合。RF耦合電路402不需要電源，即，RF耦合電路402為被動電路。RF耦合電路402可設有用以改變阻抗及/或電阻而分別改變上部電極204上之RF電壓及/或DC偏壓電位的電路。以下將參考圖5來說明習知示範RF耦合電路402。
圖5為示範RF耦合電路402的分解圖。如圖5所示，RF耦合電路402包含：感應器502、可變電容器504、RF濾波器506、可變電阻508以及開關510。RF耦合電路402設有與具有通往接地之路徑的可變電容器504串聯的感應器502，以產生可變的阻抗輸出。當操作頻率約為2MHz時，可變電容器504的非限制示範電容值包含約20pF到約4,000pF之間。感應器502之電感值的非限制範例約為14nH。
RF濾波器506連接至可變電阻508以及開關510，以產生可變的電阻輸出。當開關510開啟時，圖4的上部電極204為浮動並且不存在DC電流路徑。當開關510關閉時，電流路徑傾向於從上部電極204流過電漿(未顯示)，而經由圖4之導電耦合部410到達DC接地底部延伸環412。
可變電容器504以及感應器502被配置在電流路徑中，因此可對電流提供阻抗。RF耦合電路402的阻抗可藉由改變可變電容器504的值而調整。圖4之上部電極204的RF電壓可藉由改變通過RF耦合電路402之感應器502以及可變電容器504的阻抗而受到控制。如上所述，RF耦合電路402為被動電路，因此不需要電 源。
再者，可變電阻508被配置在電流路徑中，以對電流提供電阻。RF耦合電路402的電阻可藉由改變可變電阻508的值而調整。因此，圖4之上部電極204的DC電位可被控制，以提供DC浮動(於其中圖5之開關510被開啟)與DC接地(於其中圖5之開關510被關閉)間之DC電位值的漸變。
RF耦合電路402可提供藉由使用具有通往接地之DC電流路徑的RF耦合來調整上部電極204上之RF阻抗及/或DC偏壓電位，而控制電漿處理參數(例如電漿密度、離子能量、以及化學性質)的方法以及裝置。控制可在不使用任何外部電源的情況下達到。
對於大基板直徑，未來世代的電漿蝕刻器將需要現有製程的硬體幾何尺寸的比例化(scaling)以及良好可轉移性(transferability)。不幸地，對於大基板直徑，上述電漿處理系統無法提供對現有製程之充分的比例化以及可轉移性。因此，亟需一種針對大基板直徑提供對現有製程之比例化以及可轉移性並同時允許控制電漿相關參數的電漿處理系統。
本發明之一目的在於提供一種電容耦合式電漿處理系統，其可對於大基板直徑提供對現有製程的比例化以及可轉移性、電漿均勻性、密度、以及徑向分佈的控制。
本發明之一實施樣態為一種偕同氣體使用的電漿處理系統。此電漿處理系統包含：第一電極、第二電極、氣體輸入口、電源以及被動電路。此氣體輸入口用以在第一電極與第二電極之間提供氣體。此電源用以從第一電極與第二電極之間的氣體激起電漿。此被動電路被耦合至第二電極，並且用以調整第二電極之阻抗、電壓、以及DC偏壓電位的其中一或多者。此被動電路包含與感應器並聯設置的電容器。
本發明之額外目的、優點、以及新穎特徵被部分提及在下列說明中，並且部分可在熟習本項技藝者審視以下內容時明白，或 者藉由實現本發明而習得。本發明之目的與優點可藉由在隨附申請專利範圍中所特別指出的手段以及組合而瞭解與獲得。
圖6顯示依照本發明之一示範實施例的電漿處理系統600。如圖6所示，電漿處理系統600包含：上部電極204、下部電極206、RF匹配電路218、RF產生器220、上部絕緣體212、底部絕緣體216、接地底部延伸環214、接地上部延伸環210、約束環組602、RF接地裝置604以及共振濾波器606。共振濾波器606包含感應器608、可變電容器610以及雜散電容612。在電漿處理系統600中，為了進行處理，基板208可被配置在下部電極206的上方。
RF產生器220可透過RF匹配電路218將RF功率提供至下部電極206。由RF產生器220所供應之無線射頻的非限制範例包含2、27以及60MHz。
上部電極204係相對於下部電極206，並且電容耦合至下部電極206。上部電極204額外耦合至接地，並且藉由上部絕緣體212而與接地上部延伸環210電性絕緣。
下部電極206被耦合至接地，並且藉由底部絕緣部216而與接地底部延伸環214電性絕緣。
上部電極204能夠耦合至共振濾波器606。上部電極204亦能夠經由RF接地裝置604而接地。雜散電容612被定義為電極204到接地的寄生電容(parasitic capacitance)。感應器608以及可變電容器610相互並聯設置並且各自連接至接地。
在操作時，藉由氣體源(未顯示)，將氣體614提供到電漿形成空間618內。藉由RF產生器220透過RF匹配電路218，而將驅動信號提供至下部電極206。此驅動信號可在上部電極204與下部電極206之間產生電磁場，此電磁場可使電漿形成空間618內的氣體614轉變成電漿622。然後，為了製造電子裝置，電漿622可用以蝕刻基板208。
共振濾波器606的阻抗可藉由改變可變電容器610的電容而 受到控制。藉由調整共振濾波器606的阻抗，吾人可控制位於上部電極204與接地上部延伸環210之間的低頻RF電流路徑。又，修改共振濾波器606的阻抗可修改上部電極204的RF電壓以及電漿622之上部與下部鞘的相位關係。以此方式，例如電漿622之形狀與密度的電漿處理參數可僅藉由調整共振濾波器606的阻抗而受到控制。
舉例而言，若共振濾波器606的阻抗為高，低頻RF電流會被阻止進到上部電極204內，而形成大的電極DC自偏壓。在設置通過上部電極204與接地上部(210)及下部(214)延伸環間之電漿的DC電流路徑之情況下，電漿鞘於RF循環期間不會在上部電極204崩潰。因此，靠近電極204的電子可被反射回到電漿內，並且維持留在電漿內，而產生更多的離子化，並因此增加電漿密度。又，藉由調整共振濾波器，頂部與底部電漿鞘兩者可在近同相(nearly in-phase)狀態下運作，而造成電子困在電漿體(plasma bulk)內，並因此增加電漿密度。局部增加電漿密度可使基板208的蝕刻速率局部增加。因此，以此方式，適當調整共振濾波器606可得到將DC偏壓施加至上部電極204的相同效果，如圖3之習知電漿處理系統300所實現。
以此方式，僅需藉由調整共振濾波器606的阻抗，可控制基板208上方之電漿622的徑向分佈，因而控制例如蝕刻速率之電漿處理參數的徑向分佈。以下，此將進一步參考圖7進行討論。
圖7比較了具有浮動上部電極204之電漿處理系統以及依照本發明之示範電漿處理系統(其中，上部電極204係耦合至共振濾波器606)兩者之蝕刻速率(也就是基板半徑的函數)。此圖包含圖表700，其中x-軸為基板半徑(mm)，而y-軸為基板208的蝕刻速率(Å/min)。圖表700包含點線函數702以及虛線函數704。點線函數702係表示作為電漿處理系統之基板半徑的函數之蝕刻速率，其中，上部電極204為浮動。虛線函數704係表示作為依照本發明之一實施樣態之晶圓半徑的函數之蝕刻速率，其中，上部電極204耦合至共振濾波器606。
點線函數702係以大約3950 /min之最大蝕刻速率為特色，此最大蝕刻速率係以點706標示，並位在基板的中心，即，0 mm的基板半徑。隨著半徑增加，點線函數702會在距離基板中心±147 mm處減少至大約3750 /min之最小蝕刻速率，並以點712與714標示。
虛線函數704係以大約4750 /min之最大蝕刻速率為特色，此最大蝕刻速率係以點708標示，並位在基板的中心，即，0 mm的晶圓半徑。隨著半徑增加，虛線函數704會在距離基板中心±147 mm處減少至大約3850 /min之最小蝕刻速率，並以點710與716標示。
從圖表700可清楚得知，具有浮動上部電極之電漿處理系統以及依照本發明之示範電漿處理系統的最大蝕刻速率可在基板的中心達到。從圖表700可更清楚得知，當離基板之中心的距離增加時，具有浮動上部電極204之電漿處理系統以及依照本發明之示範電漿處理系統的蝕刻速率會減少。然而，於此之關鍵點為蝕刻速率的徑向分佈會因為對上部電極204使用共振濾波器606而發生了何種的改變。
依照本發明之示範電漿處理系統，其在基板中心(即，點708)的蝕刻速率係比具有浮動上部電極204之電漿處理系統中之在其基板中心(即，點706)的蝕刻速率高約20%。依照本發明之示範電漿處理系統之在基板邊緣(±147 mm之半徑，即，點716與710)的蝕刻速率係比具有浮動上部電極204之電漿處理系統的蝕刻速率(在±147 mm之基板半徑，即，點712與714)高約2.7%。因此，可清楚得知，於此，耦合至上部電極204之共振濾波器606的效果主要係增加基板之中心的蝕刻速率。
雖然一般來說維持蝕刻速率的徑向均勻性係大多數電漿處理應用的目標，但在許多情況下具有優先在基板中心增加蝕刻速率的能力係有用的。例如，在電漿處理系統600於名義上提供一種蝕刻速率而會在中心處產生較低蝕刻速率的情況下，藉由實現適當調整之共振濾波器606，可補償此種結果，並因此產生在整個基板上具有均勻蝕刻速率的最終結果。
在本質上，於電漿處理系統600中，吾人具有僅需調整共振濾波器606便可修改蝕刻速率對半徑之圖表形狀的能力。此種能力可允許蝕刻速率被調整或與電漿處理系統600的剩餘部分相匹配，以對處理之基板提供增加的蝕刻速率以及遍及整個直徑的均勻蝕刻輪廓。
圖8顯示一圖表800，說明可變電容器610之電容函數的共振濾波器606之阻抗。如圖8所示，此圖表的x-軸係表示可變電容器610的電容(0 pF、1450 pF)，而此圖表的y-軸係表示共振濾波器606的阻抗(-2000 Ω、2500 Ω)。在此情況下的RF頻率約為2 MHz。
如此圖式所示，共振濾波器606的阻抗會從點802(此處的可變電容器610幾乎不具電容)到點804(此處的可變電容器610具有約800 pF的電容)逐漸增加。然後，共振濾波器606的阻抗會從點804到點806(此處的可變電容器610具有約1000 pF的電容)大幅增加。之後，共振濾波器606的阻抗會從點806到點808(此處的可變電容器610具有約1200 pF的電容)漸近地增加。
如先前所討論，共振濾波器606之高阻抗的結果會增加主要在基板中心的電漿密度以及基板蝕刻速率。因此，為了能夠優先在此中心增加蝕刻速率(如在圖7之虛線函數704的情況下所實現)，可設置可變電容器610以產生最大阻抗，此可維持穩定的電漿。在圖8中，可清楚得知，點808(對應於1200 pF的電容值)可提供共振濾波器606的最大可能阻抗；然而，由於其為極不穩定的點，故難以在此條件下維持電漿622。一種較適當的選擇為產生較小的阻抗值，但仍可維持電漿622。在此，適當選擇的一範例可為點806，其對應於約1000 pF的電容值。
圖9係電位作為可變電容器610之電容之函數的圖表900。如圖9所示，此圖表的x-軸係表示可變電容器610的電容(0 pF、1450 pF)，而此圖表的y-軸係表示電位(-1000 V、1500 V)。
如圖9所示，虛線902係表示下部電極206的DC偏壓(其作為可變電容610之電容的函數)，而點線904係表示上部電極204的峰至峰(peak-to-peak)RF電壓(其作為可變電容器之電容的函數)。此圖表顯示下部電極206之DC電壓以及上部電極204之峰至峰電壓如何僅需藉由改變可變電容器610的值而可進行修改。其亦顯示對應於圖8之點806(此處的可變電容器610=1000 pF)的電容值如何在上部電極204上產生最大峰至峰電壓，而同時又在下部電極206上維持相當高值的DC偏壓。
從上述內容明白，本發明之實施例可提供控制電漿參數(例如電漿密度、離子能量、以及化學性質)的方法以及裝置，其係使用共振濾波器606電路(其具有經由感應器608而通往接地之DC電流路徑)以調整上部電極204上之RF阻抗而達成。共振濾波器606電路以及DC接地路徑係相當易於實現。又，控制可在不使用DC電源的情況下達到。藉由消除電源的需求，吾人可節省成本，並同時維持電容耦合式電漿處理腔室中的電漿處理控制。
上述本發明之各種較佳實施例的說明已為了例示以及說明之目的而提出。此並非意指詳盡或將本發明限制於所揭露之精確形式，並且根據上述教示，許多修改以及變化係可行的。如上所述，示範實施例被選擇與說明，以最佳地解釋本發明的原理及其實際應用，因而能夠使熟習本項技藝者以各種實施例以及與所預期之特定用途配合的各種修改最佳地利用本發明，此意指本發明之範圍係藉由隨附之申請專利範圍所界定。
100．．．電漿處理系統
102．．．約束腔室
104．．．上部電極
106．．．下部電極
108．．．RF驅動器
110．．．電漿形成空間
112．．．基板
114．．．電漿
116．．．電漿鞘
118．．．電漿離子
200．．．電漿處理系統
204．．．上部電極
206．．．下部電極
208．．．基板
210．．．接地上部延伸環
212．．．上部絕緣體
214．．．接地底部延伸環
216．．．底部絕緣體
218．．．RF匹配電路
220．．．RF產生器
222．．．RF匹配電路
224．．．RF產生器
300．．．電漿處理系統
322．．．RF濾波器
324．．．DC電源
400．．．電漿處理系統
402．．．RF耦合電路
404．．．接地上部延伸環
410．．．導電耦合部
412．．．接地底部延伸環
414．．．石英層
416．．．石英層
502．．．感應器
504．．．可變電容器
506．．．RF濾波器
508．．．可變電阻
510．．．開關
600．．．電漿處理系統
602．．．約束環組
604．．．RF接地裝置
606．．．共振濾波器
608．．．感應器
610．．．可變電容器
612．．．雜散電容
614．．．氣體
618．．．電漿形成空間
622．．．電漿
700．．．圖表
702．．．點線函數
704．．．虛線函數
706．．．點
708．．．點
710．．．點
712．．．點
714．．．點
716．．．點
800．．．圖表
802．．．點
804．．．點
806．．．點
808．．．點
900．．．圖表
902．．．虛線
904．．．點線
合併或形成說明書之一部分的隨附圖式，可顯示本發明之示範實施例，並且與說明內容一同用以解釋本發明之原理。在這些圖式中：
圖1A顯示在電漿蝕刻處理期間之習知電漿處理系統的簡化示意圖；
圖1B顯示在習知蝕刻處理期間，圖1A之電漿處理系統之底部部分的放大視圖；
圖2顯示具有耦合至上部電極之RF產生器之習知電漿處理系統的簡化示意圖；
圖3顯示具有連接至上部電極之DC電源的習知電漿處理系統；
圖4顯示具有RF電路裝置的習知電漿處理系統，此RF電路裝置係以通往DC接地的路徑耦合至上部電極；
圖5顯示RF電路裝置的簡化示意圖；
圖6顯示依照本發明之一實施例之電漿處理系統的簡化示意圖，此電漿處理系統包含上部電極，此上部電極係耦合至共振濾波器電路裝置，該裝置係透過感應器而具有通往DC接地之路徑；
圖7顯示依照本發明之一實施例用以呈現資料的圖表，這些資料顯示基板上之蝕刻速率對離基板中心之半徑或距離的量測結果，並與具有相似構成之系統(除了具有浮動上部電極以外)的蝕刻速率相較；
圖8顯示依照本發明之一實施例用以呈現資料的圖表，這些資料顯示具有通往DC接地之路徑之共振濾波器電路的阻抗對可變電容器(共振濾波器的一構件)的電容值；
圖9顯示依照本發明之一實施例用以呈現資料的圖表，這些資料顯示下部電極的DC電壓與上部電極的RF電壓對可變電容器(共振RF電路的一構件)的電容值。
204‧‧‧上部電極
206‧‧‧下部電極
208‧‧‧基板
210‧‧‧接地上部延伸環
212‧‧‧上部絕緣體
214‧‧‧接地底部延伸環
216‧‧‧底部絕緣體
218‧‧‧RF匹配電路
220‧‧‧RF產生器
600‧‧‧電漿處理系統
602‧‧‧約束環組
604‧‧‧RF接地裝置
606‧‧‧共振濾波器
608‧‧‧感應器
610‧‧‧可變電容器
612‧‧‧雜散電容
614‧‧‧氣體
618‧‧‧電漿形成空間
622‧‧‧電漿

Claims (13)

  1. 一種電漿處理系統，用以對半導體基板進行電漿處理，該電漿處理系統包含：一下部電極，能夠於電漿處理期間內支撐一半導體基板；一下部接地延伸環，環繞著該下部電極；一上部電極；一上部接地延伸環，環繞著該上部電極；一氣體輸入口，用以在該下部電極與該上部電極之間提供一氣體；一電源，連接至該下部電極，該電源係用以從該下部電極與該上部電極之間的該氣體激起電漿；及一被動射頻電路，耦合至該上部電極，該被動射頻電路包含與一感應器並聯設置的一可變電容器，其中該被動射頻電路係用以：調整該上部電極之阻抗、電壓電位、以及DC偏壓電位的其中一或多者，藉由改變該可變電容器之電容而控制電漿的形狀與密度，及藉由改變該可變電容器之電容而優先使在該半導體基板之中心附近的基板蝕刻速率增加。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理系統，其中該可變電容器以及該感應器各自連接至接地。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理系統，更包含一開關，該開關用以使該上部電極與該被動射頻電路斷接，並且使該上部電極接地。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之電漿處理系統，更包含一開關，該開關用以使該上部電極與該被動射頻電路斷接，並且使該上部電極接地。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理系統，其中該被動射頻電路更用以於該可變電容器係用以產生一最大阻抗時優先使在該半導體基板之中心的基板蝕刻速率增加，該最大阻抗使得穩定的電漿得以維持。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理系統，其中一操作頻率約為2MHz。
  7. 一種電漿處理方法，用以對半導體基板進行電漿處理，該方法包含下列步驟：在一下部電極與一上部電極之間提供一氣體，其中該下部電極支撐著一半導體基板；經由一電源，從該下部電極與該上部電極之間的該氣體激起電漿；經由一被動射頻電路，調整該上部電極之阻抗、電壓電位、以及DC偏壓電位的其中一或多者，該被動射頻電路耦合至該上部電極且包含一可變電容器，該可變電容器與一感應器並聯設置；經由該被動射頻電路，藉由改變該可變電容器之電容而控制該電漿的形狀與密度；及經由該被動射頻電路，優先使在該半導體基板之中心附近的基板蝕刻速率增加。
  8. 一種電漿處理系統，用以對半導體基板進行電漿處理，該電漿處理系統包含：一下部電極，於電漿處理期間內將一半導體基板支撐於其上；一下部接地延伸環，環繞著該下部電極；一上部電極；一上部接地延伸環，環繞著該上部電極；一氣體輸入口，用以在該下部電極與該上部電極之間提供一 氣體；一射頻電源，連接至該下部電極，該射頻電源係用以從該下部電極與該上部電極之間的該氣體激起電漿；及一被動射頻電路，耦合至該上部電極，該被動射頻電路包含與一感應器並聯設置的一可變電容器，其中該被動射頻電路係用以：藉由改變該可變電容器之電容來調整該上部電極之阻抗、電壓電位、以及DC偏壓電位的其中一或多者以優先使在該半導體基板之中心的基板蝕刻速率增加，及藉由改變該可變電容器之電容而控制一第一射頻電流路徑及一第二射頻電流路徑，該第一射頻電流路徑將該下部電極與該下部接地延伸環連接，該第二射頻電流路徑將該上部電極與該上部接地延伸環連接。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電漿處理系統，其中該可變電容器及該感應器各自連接至接地。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之電漿處理系統，更包含一開關，該開關用以使該上部電極與該被動射頻電路斷接，並且使該上部電極接地。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之電漿處理系統，更包含一開關，該開關用以使該上部電極與該被動射頻電路斷接，並且使該上部電極接地。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之電漿處理系統，其中一操作頻率約為2MHz。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之電漿處理系統，其中該被動射頻電路更用以於該可變電容器係用以產生一最大阻抗時優先使在該 半導體基板之中心的基板蝕刻速率增加，該最大阻抗使得穩定的電漿得以維持。
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