專利名稱：使用等離子體處理基材的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理基材的設(shè)備和方法。更具體而言，本發(fā)明涉及使用 等離子體處理基材的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
需要各種處理來制造半導(dǎo)體器件。在包括沉積處理、蝕刻處理和清 潔處理的眾多處理中，從氣體產(chǎn)生等離子體并將其供應(yīng)到諸如晶片等半 導(dǎo)體基材上，以在晶片上沉積薄膜或從晶片上除去諸如氧化物或污染物
等薄膜。
使用等離子體進(jìn)行處理面臨著以下問題
(1) 因為難于使所供應(yīng)的等離子體密度均勻，所以晶片各區(qū)域的蝕 刻均勻性或沉積均勻性較低。
(2) 盡管所供應(yīng)的等離子體密度均勻，但是由于各種原因如處理室 結(jié)構(gòu)，使蝕刻均勻性或沉積均勻性下降。
(3) 在將高電力施加到電極上以增大所供應(yīng)的等離子體密度的情況
下，晶片表面上的電子能量增大并且電子的電荷密度也增大。因此，當(dāng) 借助于蝕刻處理形成圖案如接觸孔時，形成的圖案的形狀與所需形狀不匹配。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性實施例涉及基材處理方法。在示例性實施例中，所
述基材處理方法可以包括在殼體內(nèi)部提供基材；以及從供應(yīng)進(jìn)所述殼體中的氣體產(chǎn)生等離子體，以處理所述基材，其中在處理過程中以脈沖 形式施加用于產(chǎn)生等離子體的電力，并將磁場提供至在所述殼體內(nèi)部產(chǎn) 生等離子體的區(qū)域。
在另一個示例性實施例中，所述基材處理方法可以包括使用等離 子體處理基材，其中在連續(xù)施加用于產(chǎn)生等離子體的電力時，測量所述 基材各區(qū)域的蝕刻速率，其中基于測量結(jié)果，設(shè)置在進(jìn)行處理的殼體外 部配置的磁體提供的磁場方向，以及其中在設(shè)置的方向提供磁場的同時， 在處理過程中以脈沖形式施加用于產(chǎn)生等離子體的電力。
本發(fā)明的示例性實施例涉及一種基材處理設(shè)備。在示例性實施例中， 所述基材處理設(shè)備可以包括殼體，其中設(shè)置有用于容納基材的空間； 支撐件，置于所述殼體內(nèi)用于支撐所述基材；氣體供應(yīng)件，用于將氣體 供應(yīng)進(jìn)所述殼體中；等離子體源，用于從供應(yīng)進(jìn)所述殼體中的氣體產(chǎn)生 等離子體；以及磁場形成件，用于在所述殼體內(nèi)產(chǎn)生等離子體的區(qū)域中 形成磁場，其中所述等離子體源包括置于所述殼體內(nèi)上部的第一電極； 置于所述殼體內(nèi)下部的第二電極；用于將電力供應(yīng)到所述第一電極的電 源單元；以及源控制器，用于控制所述電源單元，在處理過程中以脈沖 形式將供應(yīng)的電力提供到所述第一電極。
圖1是基材處理設(shè)備的例子的俯視平面圖。
圖2是圖1示出的等離子體處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖3是圖2示出的等離子體處理設(shè)備的立體圖。
圖4是圖3示出的磁體單元的立體圖。
圖5是圖4示出的磁體單元布置的俯視平面圖。
圖6 圖IO分別示出圖3的等離子體處理設(shè)備的變化例子。
圖11A 圖12B示出隨晶片直徑變化，磁場大小和等離子體密度之間
的關(guān)系。
圖13A 圖14C示出當(dāng)使用圖IO的等離子體處理設(shè)備時和當(dāng)使用圖 3的等離子體處理設(shè)備時，隨晶片直徑變化的磁場大小和等離子體密度。圖15示出借助于通過連續(xù)供應(yīng)高電力產(chǎn)生等離子體而進(jìn)行的蝕刻 處理所形成的接觸孔的形狀。
圖16示出以脈沖形式施加的功率的例子。
圖17示出以脈沖形式施加的功率的另一個例子。
圖18示出蝕刻速率隨晶片直徑變化的例子。 圖19示出磁場提供方向的例子。
圖20和圖21分別示出在供應(yīng)電力和中止電力的情況下并以圖19所 示方式提供磁場時，施加到殼體內(nèi)粒子上的力的方向。
圖22示出蝕刻速率隨晶片直徑變化的另一個例子。
圖23示出磁場提供方向的另一個例子。
圖24和圖25分別示出在供應(yīng)電力和中止電力的情況下并以圖23所 示方式提供磁場時，施加到殼體內(nèi)粒子上的力的方向。
具體實施例方式
下面參考顯示本發(fā)明優(yōu)選實施例的附圖，將更完整地描述本發(fā)明。 然而，可以以許多不同的形式體現(xiàn)本發(fā)明，并且不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本發(fā)明限制 于在此描述的實施例。相反，提供這些實施例將使本發(fā)明內(nèi)容清楚、完 整，并向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分表達(dá)本發(fā)明的范圍。在附圖中，為清楚起 見，各元件或各部件的形狀被放大顯示。
在這一實施例中，以晶片作為等離子體處理目標(biāo)進(jìn)行示例性說明， 并且對使用電容耦合的等離子體作為等離子體源的等離子體處理設(shè)備進(jìn) 行說明。然而，本發(fā)明的實施例不限于上述這些，等離子體處理目標(biāo)可 以是諸如玻璃基材等另一種基材，并且等離子體源可以是電感耦合的等
離子體。
圖1是本發(fā)明實施例的基材處理設(shè)備1的例子的俯視平面圖?；?處理設(shè)備1包括設(shè)備前端模塊10和處理設(shè)備20。
設(shè)備前端模塊10安裝在處理設(shè)備20前部，用于在處理設(shè)備20和容 納晶片W的容器16之間運送晶片W。設(shè)備前端模塊IO包括多個加載口12和架體14。容器16通過諸如頂置式轉(zhuǎn)移裝置、頂置式傳送器或自動
導(dǎo)引車等輸送裝置(圖未示)置于加載口 12上。容器16可以是封閉的容器， 例如前開式晶片盒(FOUP)。架體機(jī)械手18安裝在架體14內(nèi)，用于在處 理設(shè)備20和置于加載口 12上的容器16之間運送晶片W。開門裝置(圖 未示)安裝在架體14內(nèi)部，用于自動打開和關(guān)閉容器16的門。風(fēng)機(jī)過濾 器單元(圖未示)可以設(shè)于架體14處。該風(fēng)機(jī)過濾器單元將清潔空氣供應(yīng) 進(jìn)架體14中，從架體14中的上部流到下部。
處理設(shè)備20包括加載互鎖真空室(loadlock chamber) 22、轉(zhuǎn)移室24
和處理室26。當(dāng)從上側(cè)觀察時，轉(zhuǎn)移室24呈多邊形形狀。加載互鎖真空 室22或處理室26置于轉(zhuǎn)移室24側(cè)面。
加載互鎖真空室22置于在轉(zhuǎn)移室24的側(cè)部中與設(shè)備前端模塊10相 鄰的那一側(cè)部處，處理室26置于另一側(cè)部。設(shè)置一個或至少兩個加載互 鎖真空室22。在示例性實施例中，設(shè)置兩個加載互鎖真空室22。將要置 于處理設(shè)備20中進(jìn)行處理的晶片W可以包含在一個加載互鎖真空室22 中，從處理設(shè)備20中取出的經(jīng)處理的晶片W可以包含在另一個加載互 鎖真空室22中?？蛇x擇的是，可以設(shè)置一個或至少兩個加載互鎖真空室 22，晶片可以在各加載互鎖真空室22處裝載或卸載。
在加載互鎖真空室22內(nèi)部，晶片垂直隔開，相互面對。多個狹槽 22a可以設(shè)置在加載互鎖真空室22中，用于支撐晶片邊緣部分的一部分。
轉(zhuǎn)移室24和處理室26的內(nèi)部保持密封，加載互鎖真空室22的內(nèi)部 轉(zhuǎn)換成真空和大氣壓。加載互鎖真空室22防止外部污染物進(jìn)入轉(zhuǎn)移室24 和處理室26。門閥(圖未示)安裝在加載互鎖真空室22和轉(zhuǎn)移室24之間 以及安裝在加載互鎖真空室22和設(shè)備前端模塊10之間。當(dāng)在設(shè)備前端 模塊10和加載互鎖真空室22之間運送晶片W的情況下，安裝在加載互 鎖真空室22和轉(zhuǎn)移室24之間的門閥關(guān)閉。當(dāng)在加載互鎖真空室22和轉(zhuǎn) 移室24之間運送晶片W的情況下，安裝在加載互鎖真空室22和設(shè)備前 端模塊IO之間的門閥關(guān)閉。
設(shè)置處理室26用于對晶片W進(jìn)行預(yù)定處理。預(yù)定處理包括使用等 離子體的處理，例如灰化處理、沉積處理、蝕刻處理或清潔處理。在設(shè)置多個處理室26的情況下，每個處理室26可以對晶片W進(jìn)行相同處理。 任選地，在設(shè)置多個處理室26的情況下，它們可以對晶片W進(jìn)行一系 列處理。下面，將使用等離子體進(jìn)行處理的處理室26稱作等離子體處理設(shè)備。
圖2是用于蝕刻晶片W的等離子體處理設(shè)備26的結(jié)構(gòu)剖視圖。等 離子體處理設(shè)備26包括殼體200、支撐件220、氣體供應(yīng)件240、噴頭 260、等離子體源360和磁場形成件400。殼體200呈圓柱形狀，其中限 定了進(jìn)行處理的空間202。排放管292與殼體200的底壁連接，用于排出 處理過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物。泵294安裝在排放管292上，用于保持殼體 200內(nèi)部在處理壓力下，閥292a安裝在排放管292上，用于打開或關(guān)閉 排放管292內(nèi)的內(nèi)部通道。
支撐件220包括用于在處理過程中支撐晶片W的支撐板222。支撐 板222大致呈圓盤形狀。借助于電動機(jī)(圖未示)旋轉(zhuǎn)的支撐軸224與支撐 板222的底面固定連接。晶片W可以在處理過程中旋轉(zhuǎn)。支撐板222可 以利用靜電力或機(jī)械夾持來固持晶片。
設(shè)置氣體供應(yīng)件240用于將處理氣體供應(yīng)到殼體200中。氣體供應(yīng) 件240包括用于連接氣體供應(yīng)源244與殼體200的氣體供應(yīng)管242。閥 242a安裝在氣體供應(yīng)管242上，用于打開和關(guān)閉內(nèi)部通道。
設(shè)置噴頭260用于將流進(jìn)殼體200中的處理氣體均勻分配到支撐件 220的上方區(qū)域。噴頭260設(shè)置在殼體200上部，面對支撐板222。噴頭 260包括環(huán)形側(cè)壁262和圓形噴射板264。噴頭260的側(cè)壁262與殼體200 固定連接，從殼體200的上壁向下突出。多個噴射孔264a形成在噴射板 264的整個區(qū)域。處理氣體在流進(jìn)由殼體200和噴頭260限定的空間266 中之后，通過噴射孔264a噴射到晶片W上。
設(shè)置升降銷組件300用于將晶片W裝載到支撐板222上，或從支撐 板222卸載晶片W。升降銷組件300包括升降銷322、基板324和驅(qū)動 器326。所設(shè)置的升降銷322的數(shù)量是三個。這三個升降銷322固定安裝 在基板324上，隨基板324 —起移動?；?24呈圓盤形狀，位于支撐 板222下方的殼體200內(nèi)部或殼體200外部?；?24借助于諸如液壓缸或電動機(jī)等驅(qū)動器326上下移動。在支撐板222中形成沿上下方向垂 直穿過的通孔。各升降銷322分別插進(jìn)各通孔中，經(jīng)由通孔向下移動。 每個升降銷322呈長棒形狀，其上端呈向上凹陷的形狀。
設(shè)置等離子體源360用于從供應(yīng)到支撐板222上方區(qū)域的處理氣體 產(chǎn)生等離子體。等離子體源360使用電容耦合的等離子體。等離子體源 360包括上電極362、下電極364、電源單元366和源控制器368。噴頭 260的噴射板264由金屬材料制成并可以用作上電極362。下電極364設(shè) 置在支撐板222的內(nèi)部空間中。電源單元366將電力施加到上電極362 或下電極364上。電源單元366可以將電力施加給上電極362和下電極 364。可選擇的是，可以向上電極362和下電極364之一供電，而另一電 極可以接地。此外，可以將偏置電壓施加到下電極364上。
磁場形成件400配置在殼體200周圍，用于將磁場提供到產(chǎn)生等離 子體的區(qū)域。圖3是圖2的立體圖，圖4是圖3示出的磁體單元的立體 圖。圖5是圖4示出的磁體單元布置的俯視平面圖。在圖5中，置于上 方區(qū)域的第一磁體單元420由實線表示，置于下方區(qū)域的第二磁體單元 440由虛線表示。參照圖3-5，磁場形成件400包括第一磁體單元420、 第二磁體單元440、電源450和磁場控制器452。配置第一磁體單元420 和第二磁體單元440，形成層。第一磁體單元420配置成包圍殼體200 側(cè)部的上方區(qū)域，第二磁體單元440配置成包圍殼體200側(cè)部的下方區(qū) 域。第一磁體單元420包括多個第一磁體422，第二磁體單元440包括多 個第二磁體442。
使用電磁體作為各個第一磁體422和各個第二磁體442，以控制磁 場的方向和大小。因此，每個第一磁體422和第二磁體442包括線圈。 在這一實施例中，所提供的第一磁體422的數(shù)量為8個，所提供的第二 磁體442的數(shù)量也為8個。磁體422和磁體442具有相同形狀。每個磁 體422和磁體442大致呈矩形環(huán)形狀，并豎立配置。磁體422和磁體442 面對殼體200的內(nèi)側(cè)面是平面的。電源450與第一磁體422和第二磁體 442中的各線圈連接。
圍繞殼體200設(shè)置呈八面體形狀的上框架462和下框架464。在上 框架462和下框架464的中心垂直形成通孔。第一磁體422固定安裝在上框架462的內(nèi)側(cè)面，第二磁體442固定安裝在下框架464的內(nèi)側(cè)面。 第一磁體422配置成以固定間隔分開，第二磁體442也配置成以固定間 隔分開。由于上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)從上側(cè)觀察時，每個第一磁體單元420和第 二磁體單元440大致呈八邊形形狀。
第一磁體單元420和第二磁體單元440相對于其間的水平面不對稱 地設(shè)置。在一個實施例中，第二磁體單元440配置成從第一磁體單元420 和第二磁體單元440彼此垂直對齊的位置旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度的狀態(tài)。預(yù)定角 度是除了呈多邊形形狀的第一磁體單元420內(nèi)角倍數(shù)之外的角度。預(yù)定 角度可以是例如內(nèi)角的一半。如上所述，在第一磁體單元420呈八邊形 形狀的情況下，第二磁體單元440可以配置成從第一磁體單元420和第 二磁體單元440彼此對齊的位置旋轉(zhuǎn)67.5°角的狀態(tài)。因此，第二磁體442 沒有與第一磁體422對齊，第二磁體442配置在兩個第一磁體422之間 的垂直下部處。
電源450將電流施加到第一磁體422和第二磁體442的線圈上，磁 場控制器452控制所施加的電流的強度和方向。
在等離子體處理設(shè)備26中還可以設(shè)有旋轉(zhuǎn)件500以旋轉(zhuǎn)磁體單元 420和440。圖6示出具有旋轉(zhuǎn)件500的等離子體處理設(shè)備26a的例子。 殼體200、等離子體源360和磁場形成件400與圖2所述的相同，不再詳 細(xì)說明。旋轉(zhuǎn)蓋600安裝在殼體200的外側(cè)，在旋轉(zhuǎn)蓋600中垂直形成 有通孔。因此，旋轉(zhuǎn)蓋600配置成包圍殼體200。旋轉(zhuǎn)蓋600呈管狀形狀。 第一磁體單元420和第二磁體單元440固定安裝在旋轉(zhuǎn)蓋600內(nèi)側(cè)。
旋轉(zhuǎn)件500同時旋轉(zhuǎn)第一磁體單元420和第二磁體單元440。在一 個實施例中，旋轉(zhuǎn)件500包括第一滑輪502、第二滑輪504、傳送帶506 和電動機(jī)508。電動機(jī)508的旋轉(zhuǎn)軸固定安裝在第一滑輪502上，第二滑 輪504固定安裝在旋轉(zhuǎn)蓋600的圓周上。傳送帶506配置成環(huán)繞第一滑 輪502和第二滑輪504。電動機(jī)508的旋轉(zhuǎn)力通過第一滑輪502、傳送帶 506和第二滑輪504傳遞到旋轉(zhuǎn)蓋600。旋轉(zhuǎn)件500用于在處理過程中改 進(jìn)殼體200內(nèi)部的等離子體密度的均勻性。如上面實施例所述，旋轉(zhuǎn)件 500以包括傳送帶506、滑輪502和504以及電動機(jī)508的組件形式設(shè)置。 然而，旋轉(zhuǎn)件500可以是具有各種結(jié)構(gòu)的任一種組件。圖7示出具有旋轉(zhuǎn)件500'的等離子體處理設(shè)備26b的另一例子。第 一旋轉(zhuǎn)蓋620和第二旋轉(zhuǎn)蓋640安裝在殼體200的外側(cè)，在第一旋轉(zhuǎn)蓋 620和第二旋轉(zhuǎn)蓋640中垂直形成有通孔。因此，第一旋轉(zhuǎn)蓋620和第二 旋轉(zhuǎn)蓋640配置成包圍殼體200。第一旋轉(zhuǎn)蓋620和第二旋轉(zhuǎn)蓋640具有 相同形狀。第二旋轉(zhuǎn)蓋640配置在第一旋轉(zhuǎn)蓋620下方。第一磁體單元 420固定安裝在第一旋轉(zhuǎn)蓋620上，第二磁體單元440固定安裝在第二旋 轉(zhuǎn)蓋640上。
旋轉(zhuǎn)件500'包括第一旋轉(zhuǎn)單元520和第二旋轉(zhuǎn)單元540。第一旋轉(zhuǎn) 單元520使第一旋轉(zhuǎn)蓋620繞其軸線旋轉(zhuǎn)，第二旋轉(zhuǎn)單元540使第二旋 轉(zhuǎn)蓋640繞其軸線旋轉(zhuǎn)。第一旋轉(zhuǎn)蓋620和第二旋轉(zhuǎn)蓋640的旋轉(zhuǎn)方向 可以彼此相同，它們的旋轉(zhuǎn)速度可以彼此不同?？蛇x擇的是，第一旋轉(zhuǎn) 蓋620和第二旋轉(zhuǎn)蓋640的旋轉(zhuǎn)方向可以彼此不同。
在上面實施例中，旋轉(zhuǎn)蓋620和640配置成與框架462和464分離。 可選擇的是，可以在不使用旋轉(zhuǎn)蓋620和640的情況下，利用旋轉(zhuǎn)蓋620 和640代替框架462和464。
盡管在上面實施例中描述為"第一磁體單元420和第二磁體單元440 都旋轉(zhuǎn)"，但是可以僅使旋轉(zhuǎn)蓋620和640之一旋轉(zhuǎn)。
常規(guī)設(shè)備使用各種參數(shù)來增強等離子體密度的均勻性。在各參數(shù)中， 與磁場形成相關(guān)的參數(shù)是電磁體的數(shù)量、施加到各電磁體上的電流強度 和所施加的電流的方向。然而，本實施例不僅使用這些公知的參數(shù)，而 且使用額外的參數(shù)，從而使等離子體密度更均勻。這些額外的參數(shù)是第 二磁體單元440相對于第一磁體單元420 (它們被配置成分層隔開)的未 對準(zhǔn)度(旋轉(zhuǎn)角)以及第一磁體單元420和第二磁體單元440之間的相對旋 轉(zhuǎn)速度。
盡管在上面實施例中描述為"磁場形成單元400包括分層隔開的兩 個磁體單元420和440"，但是如圖8所示，磁場形成件400可以包括至 少三個磁體單元420， 440和460。在這種情況下，如上面實施例所述， 相鄰磁體單元可以配置成從它們的對齊位置旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度的狀態(tài)。盡管在上面實施例中描述為"磁體單元420和440分別包括8個磁體 422和442"，但是各磁體單元420和440可以包括與上述數(shù)量不同數(shù)量 的磁體422和442。例如，如圖9所示，磁體單元420和440可以分別包 括4個磁體422和442。
盡管在上面實施例中描述為"配置磁體單元，形成層"，但是如圖10 所示，磁場形成件可以僅包括用于僅形成一層的一個磁體單元480。磁體 單元480包括以固定間隔隔開并包圍殼體200的多個磁體482。
盡管在上面實施例中描述為"每個磁體是電磁體"，但是每個磁體可 以是永磁體。
盡管在上面實施例中描述為"當(dāng)從上側(cè)觀察時，每個磁體單元420和 440配置成呈正多邊形形狀"，但是每個磁體單元420和440可以配置成 呈多邊形或圓形形狀。
下面詳細(xì)說明使用上述設(shè)備控制等離子體密度的各種方法。
在第一實施例中，說明將等離子體密度均勻提供到晶片W整個上方 區(qū)域的方法。盡管所述方法主要結(jié)合圖3示出的設(shè)備進(jìn)行說明，但是第 一實施例可以適用于圖6 圖IO示出的各種設(shè)備。
可以假設(shè)，以圖3示出的任一個第一磁體422為基礎(chǔ)，將它們順序 稱作1-1磁體422a、 1-2磁體422b、 1-3磁體422c、 1-4磁體422d、 1-5 磁體422e、 1-6磁體422f、 1-7磁體422g和1-8磁體422h。相對于在1-1 磁體422a和1-8磁體422h之間并且在1-4磁體422d和1-5磁體422e之 間的連線708，它們對稱地配置成磁體組。沿相反方向?qū)⑾嗤瑥姸鹊碾娏?供應(yīng)到相同磁體組的線圈中。施加到1-1至l-4磁體422a， 422b， 422c 和422d上的電流方向彼此相同，施加到1-5至1-8磁體422e， 422f， 422g 和422h上的電流方向彼此相同。電流強度可以設(shè)置成隨著電流從1-1磁 體422a流向1-4磁體422d而逐漸下降。
圖11A 圖14C示出當(dāng)與第一實施例相似將電流供應(yīng)到磁體單元時， 在情況1和2下的等離子體密度均勻性之間的差異。情況1是磁體單元
14420和440配置成彼此未對準(zhǔn)的多層的情況，情況2是磁體單元460配置 成僅一層的情況。
圖11A 圖12B示出在殼體200內(nèi)部的晶片W上方區(qū)域形成的磁場 的均勻性對等離子體密度(g卩，蝕刻速率)的均勻性的影響。如圖IIA和 圖IIB所示，在沿晶片W的直徑形成均勻大小磁場的情況下，等離子體 密度逐漸增大。然而，如圖12A和圖12B所示，在沿晶片W的直徑形 成不同強度磁場的情況下，等離子體密度大致均勻。從圖11A 圖12B可 見，基于晶片W各區(qū)域的磁場強度之差是用于均勻提供等離子體密度的 參數(shù)。
根據(jù)將晶片W直徑的兩端區(qū)域和晶片W的中心區(qū)域分別稱作A區(qū)、 B區(qū)和C區(qū)的測試，當(dāng)磁場大小沿A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)逐漸下降時，在A 區(qū)的磁場大小與B區(qū)的磁場大小之比在1.4 1.7的范圍內(nèi)時的情況下，等 離子體密度均勻性優(yōu)異。
圖13A 圖13C示出使用圖IO設(shè)備時的磁場大小和等離子體密度， 圖14A 圖14C示出使用圖3設(shè)備時的磁場和等離子體密度。參照圖13A~ 圖14C，當(dāng)使用圖10的設(shè)備時，A區(qū)的磁場大小與B區(qū)的磁場大小之比 為約2.0，等離子體密度(蝕刻速率)的均勻性略低。盡管影響磁場的各參 數(shù)有各種變化，但是難于將比值和均勻性控制在上述范圍內(nèi)。然而，當(dāng) 使用圖3的設(shè)備時，A區(qū)的磁場大小與B區(qū)的磁場大小之比為約1.6，如 圖14C所示，等離子體密度(蝕刻速率)的均勻性明顯改進(jìn)。
在將高電力施加到上電極362上以增大等離子體密度的情況下，晶 片W表面上電子的電荷密度增大。這使得當(dāng)進(jìn)行蝕刻處理形成圖案如接 觸孔C時，形成的接觸孔C具有圖15所示的不需要形狀。在降低所施 加的電力以防止上述缺點的情況下，等離子體密度下降，從而降低蝕刻 速率。圖15示出在晶片上的氧化物層中形成的接觸孔。在圖15中，虛 線表示所需的接觸孔形狀，實線表示由于高電荷密度在蝕刻處理中實際 形成的接觸孔C形狀的例子。本發(fā)明的第二實施例提供一種保持高等離子體密度以防止蝕刻速率 下降并使電子能量下降以降低電荷密度從而在晶片W上形成具有所需形
狀圖案的方法?？梢允褂脠D3和圖6~圖10示出的各種設(shè)備實施第二實施例。
源控制器368以脈沖形式提供供應(yīng)到上電極362上的電力，以抑制 晶片W表面上的電子能量增大并降低電子電荷密度。然而，如上所述， 在等離子體產(chǎn)生區(qū)提供磁場，從而防止施加到上電極362上的全部電力 被降低而使等離子體密度下降的缺點。磁場控制器452控制電源450，以 在處理過程中連續(xù)將電流施加到電磁體的線圈中。
圖16示出以脈沖形式施加到上電極362上的功率強度的例子。在第 一強度功率p,施加第一時間T,之后，中止電源第二時間T2。重復(fù)這兩 個步驟作為一次循環(huán)。第一時間等于第二時間，可以是例如10—6~10—4秒。
可選擇的是，如圖17所示，在第一強度功率P,施加第一時間T,之 后，將低于第一強度功率的第二強度功率施加到上電極362上第二時間 T2。
盡管在上面實施例中描述為"使用電磁體提供磁場"，但是可以使用 永磁體提供磁場。
盡管在上面實施例中描述為"電力施加到上電極362上"，但是電力 接收目標(biāo)可以隨用于產(chǎn)生等離子體的等離子體源種類變化。
盡管在晶片W的整個區(qū)域上均勻提供等離子體密度，但是由于各種 原因如殼體200的形狀或內(nèi)部部件，晶片W各區(qū)域的蝕刻速率可以變化。 在第三實施例中，提供一種向晶片W上的各區(qū)域提供不同的等離子體密 度以改進(jìn)蝕刻均勻性的方法。盡管舉例使用圖IO示出的設(shè)備說明該實施 例，但是也適用各種設(shè)備，包括圖3和圖6 圖9示出的設(shè)備。
根據(jù)該實施例，在殼體200內(nèi)部均勻提供等離子體密度，以測量在 處理過程中相對于晶片W各區(qū)域的蝕刻速率。基于測量結(jié)果，設(shè)置從電 磁體482提供的磁場方向。在晶片W中心區(qū)域的蝕刻速率低于晶片W邊緣部分的情況下(參見，圖18)，在處理過程中提供的等離子體密度在 中心區(qū)域比其他區(qū)域更高。
如圖19所示，磁場控制器452控制供應(yīng)到各磁體482的電流方向， 以使各磁體482提供的磁場指向殼體200內(nèi)部。因此，各電磁體482提 供的磁場從晶片W的邊緣部分指向中心區(qū)域。源控制器368控制電源單 元366，以脈沖形式將電力供應(yīng)到上電極362上。如圖16所示，在第一 強度功率P,施加第一時間T,之后，中止電源第二時間丁2。重復(fù)這兩個 步驟作為一次循環(huán)。
圖20和圖21示出在朝向殼體200內(nèi)部的方向形成磁場并以脈沖形 式將電力施加到上電極362上的情況下，施加到殼體內(nèi)粒子上的力的方 向。具體而言，圖20示出在電力施加到上電極362上的情況下，施加到 電場和磁場內(nèi)粒子上的力的方向，圖21示出在中止施加到上電極362上 的電力的情況下，施加到粒子上的力的方向。在圖20和圖21中，虛線 箭頭代表磁場方向，實線箭頭代表施加到粒子上的力的方向。
當(dāng)電力施加到上電極362上時，在殼體200內(nèi)部在上電極362和下 電極364之間形成電場，如圖20所示，粒子沿垂直于電場和磁場的方向 在電場和磁場中受力。因此，粒子移動，同時在殼體200的中心旋轉(zhuǎn)。 然而，在中止施加到上電極362上的電力時，在殼體200內(nèi)僅存在磁場， 如圖21所示，粒子沿朝著殼體200內(nèi)部的方向受力，即與磁場方向相同 的方向。因此，在中止電源時，粒子在殼體200內(nèi)部從邊緣部分移到內(nèi) 部區(qū)域。晶片W中心區(qū)域的等離子體密度比晶片W邊緣部分的更高。 因此，可以進(jìn)一步提高晶片W中心區(qū)域的蝕刻速率。
在晶片W邊緣部分的蝕刻速率低于晶片W中心區(qū)域的情況下，如 圖22所示，在處理過程中提供的等離子體密度在邊緣部分比其他區(qū)域更咼。
如圖23所示，磁場控制器452控制供應(yīng)到各磁體482的電流方向， 以使各磁體482提供的磁場指向殼體200外部。因此，各電磁體482提 供的磁場從晶片W的中心區(qū)域指向邊緣部分。源控制器368以脈沖形式將電力供應(yīng)到上電極362上。如圖16所示，在第一強度功率P,施加第 一時間T,之后，中止電源第二時間丁2。重復(fù)這兩個步驟作為一次循環(huán)。
圖24和圖25示出在朝向殼體200外部形成磁場并將脈沖電力施加 到上電極362上的情況下，施加到殼體內(nèi)粒子上的力的方向。具體而言， 圖24示出在電力施加到上電極362上的情況下，施加到電場和磁場內(nèi)粒 子上的力的方向，圖25示出在中止施加到上電極362上的電力的情況下， 施加到粒子上的力的方向。在圖24和圖25中，虛線箭頭代表磁場方向， 實線箭頭代表施加到粒子上的力的方向。
當(dāng)電力施加到上電極362上時，在殼體200內(nèi)部在上電極362和下 電極364之間形成電場，如圖24所示，粒子沿垂直于電場和磁場的方向 在電場和磁場中受力。因此，粒子移動，同時在殼體200的中心旋轉(zhuǎn)。 然而，在中止施加到上電極362上的電力時，在殼體200內(nèi)僅存在磁場， 如圖25所示，粒子沿朝著殼體200外部的方向受力，即與磁場方向相同 的方向。因此，在中止電源時，粒子在殼體200內(nèi)部從內(nèi)部區(qū)域移到邊 緣部分。晶片W邊緣部分的等離子體密度比晶片W中心區(qū)域的更高。 因此，可以進(jìn)一步提高晶片W邊緣部分的蝕刻速率。
盡管在上面實施例中描述為"使用電磁體作為磁體"，但是可以使用 永磁體作為磁體。
根據(jù)本發(fā)明，在殼體內(nèi)部均勻提供等離子體密度，并且晶片整個區(qū) 域的蝕刻均勻性得以改進(jìn)。此外，可以沿殼體內(nèi)部的各區(qū)域控制等離子
體密度。
盡管己經(jīng)結(jié)合附圖中所示的本發(fā)明實施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā) 明不限于此。顯然，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，本領(lǐng)域技 術(shù)人員可以做出各種替換、修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種使用等離子體的基材處理方法，包括在殼體內(nèi)部提供基材；以及從供應(yīng)進(jìn)所述殼體中的氣體產(chǎn)生等離子體，以處理所述基材，其中在處理過程中以脈沖形式施加用于產(chǎn)生等離子體的電力，并將磁場提供至在所述殼體內(nèi)部產(chǎn)生等離子體的區(qū)域。
2. 如權(quán)利要求1所述的基材處理方法，其中所述產(chǎn)生等離子體通過 電容耦合的等離子體進(jìn)行。
3. 如權(quán)利要求1所述的基材處理方法，其中被以脈沖形式施加電力 的電極置于所述殼體內(nèi)的基材上方。
4. 如權(quán)利要求3所述的基材處理方法，其中被施加偏置電壓的電極 置于所述殼體內(nèi)的基材下方。
5. 如權(quán)利要求1所述的基材處理方法，其中施加電力包括將第一強 度功率施加第一時間的第一步驟和將低于所述第一強度功率的第二強度 功率施加第二時間的第二步驟，并且重復(fù)所述第一步驟和所述第二步驟 作為一次循環(huán)。
6. 如權(quán)利要求5所述的基材處理方法，其中所述第一時間和所述第 二時間相等。
7. 如權(quán)利要求5所述的基材處理方法，其中所述第二強度為0。
8. 如權(quán)利要求1所述的基材處理方法，其中處理所述基材是蝕刻晶 片上的氧化物層的過程。
9. 如權(quán)利要求1所述的基材處理方法，其中通過配置多個磁體包圍所述殼體的圓周來提供磁場，并且所述磁體提供的磁場指向所述殼體內(nèi)部。
10. 如權(quán)利要求1所述的基材處理方法，其中通過配置多個磁體包圍所述殼體的圓周來提供磁場，并且所述磁體提供的磁場指向所述殼體外部。
11. 如權(quán)利要求1所述的基材處理方法，其中通過配置多個磁體包 圍所述殼體的圓周來提供磁場，并且所述磁體提供的磁場從所述殼體的 邊緣部分指向中心區(qū)域。
12. 如權(quán)利要求1所述的基材處理方法，其中通過配置多個磁體包 圍所述殼體的圓周來提供磁場，并且所述磁體提供的磁場從所述殼體的 中心區(qū)域指向邊緣部分。
13. 如權(quán)利要求1所述的基材處理方法，其中每個所述磁體是電磁體。
14. 一種基材處理方法，包括 使用等離子體處理基材，其中在連續(xù)施加用于產(chǎn)生等離子體的電力時，測量所述基材各區(qū)域 的蝕刻速率，其中基于測量結(jié)果，設(shè)置在進(jìn)行處理的殼體外部配置的磁體提供的 磁場方向，以及其中在設(shè)置的方向提供磁場的同時，在處理過程中以脈沖形式施加 用于產(chǎn)生等離子體的電力。
15. 如權(quán)利要求14所述的基材處理方法，其中通過電容耦合的等離 子體源產(chǎn)生等離子體。
16. 如權(quán)利要求14所述的基材處理方法，其中以脈沖形式供應(yīng)電力包括將第-一強度功率施加第一時間的第一步驟和將中止電源第二時間的 第二步驟，并且重復(fù)所述第一步驟和所述第二步驟作為一次循環(huán)。
17. 如權(quán)利要求14所述的基材處理方法，其中在所述基材中心區(qū)域 的蝕刻速率低于所述基材邊緣部分的情況下，所述各磁體提供的磁場指 向所述殼體內(nèi)部。
18. 如權(quán)利要求14所述的基材處理方法，其中在所述基材中心區(qū)域 的蝕刻速率高于所述基材邊緣部分的情況下，所述各磁體提供的磁場指 向所述殼體外部。
19. 一種基材處理設(shè)備，其包括殼體，其中設(shè)置有用于容納基材的空間； 支撐件，置于所述殼體內(nèi)用于支撐所述基材； 氣體供應(yīng)件，用于將氣體供應(yīng)進(jìn)所述殼體中；等離子體源，用于從供應(yīng)進(jìn)所述殼體中的氣體產(chǎn)生等離子體；以及 磁場形成件，用于在所述殼體內(nèi)產(chǎn)生等離子體的區(qū)域中形成磁場， 其中所述等離子體源包括-置于所述殼體內(nèi)上部的第一電極； 置于所述殼體內(nèi)下部的第二電極； 用于將電力供應(yīng)到所述第一電極的電源單元；以及 源控制器，用于控制所述電源單元，在處理過程中以脈沖形式將供 應(yīng)的電力提供到所述第一電極。
20. 如權(quán)利要求19所述的基材處理設(shè)備，其中所述源控制器控制所 述電源單元，重復(fù)將第一強度功率施加到所述第一電極上第一時間的第 一步驟和中止施加到所述第一電極上的功率第二時間的第二步驟。
21. 如權(quán)利要求19所述的基材處理設(shè)備，其中所述磁場形成件包括 配置成包圍所述殼體圓周的多個磁體，并且所述磁體配置成將所述各磁 體提供的磁場的方向指向所述殼體內(nèi)部。
22. 如權(quán)利要求19所述的基材處理設(shè)備，其中所述磁場形成件包括 配置成包圍所述殼體圓周的多個磁體，并且所述磁體配置成將所述各磁 體提供的磁場的方向指向所述殼體外部。
23. 如權(quán)利要求i9所述的基材處理設(shè)備，其中所述磁場形成件包括 配置成包圍所述殼體圓周的多個電磁體；電源，與所述各電磁體連接以將電流施加到所述電磁體的線圈上；以及磁場控制器，用于控制所述電源，其中所述磁場控制器控制所述電源施加電流，使得所述電磁體提供 的磁場指向所述殼體內(nèi)部。
24. 如權(quán)利要求19所述的基材處理設(shè)備，其中所述磁場形成件包括 配置成包圍所述殼體圓周的多個電磁體；電源，與所述各電磁體連接以將電流施加到所述電磁體的線圈上；以及磁場控制器，用于控制所述電源，其中所述磁場控制器控制所述電源施加電流，使得所述電磁體提供 的磁場指向所述殼體外部。
全文摘要
本發(fā)明提供使用等離子體處理基材的方法。在等離子體處理過程中，以脈沖形式供應(yīng)用于產(chǎn)生等離子體的電力，以防止晶片表面的電荷密度隨電子能量的增大而增大。在產(chǎn)生等離子體的區(qū)域提供磁場，以防止當(dāng)以脈沖形式供應(yīng)電力時等離子體密度下降。形成的磁場指向殼體的內(nèi)部或外部。此外，以脈沖形式供應(yīng)的用于產(chǎn)生等離子體的電力可以選擇性地提高晶片中心區(qū)域或晶片邊緣部分的蝕刻速率。
文檔編號H01L21/00GK101316473SQ20071014341
公開日2008年12月3日 申請日期2007年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月31日
發(fā)明者申泰浩 申請人:細(xì)美事有限公司