使用等离子体处理基材的设备和方法

专利名称：使用等离子体处理基材的设备和方法
技术领域：
本发明涉及处理基材的设备和方法。更具体而言，本发明涉及使用 等离子体处理基材的设备和方法。
背景技术：
需要各种处理来制造半导体器件。在包括沉积处理、蚀刻处理和清 洁处理的众多处理中，从气体产生等离子体并将其供应到诸如晶片等半 导体基材上，以在晶片上沉积薄膜或从晶片上除去诸如氧化物或污染物
等薄膜。
使用等离子体进行处理面临着以下问题
(1) 因为难于使所供应的等离子体密度均匀，所以晶片各区域的蚀 刻均匀性或沉积均匀性较低。
(2) 尽管所供应的等离子体密度均匀，但是由于各种原因如处理室 结构，使蚀刻均匀性或沉积均匀性下降。
(3) 在将高电力施加到电极上以增大所供应的等离子体密度的情况
下，晶片表面上的电子能量增大并且电子的电荷密度也增大。因此，当 借助于蚀刻处理形成图案如接触孔时，形成的图案的形状与所需形状不匹配。

发明内容
本发明的示例性实施例涉及基材处理方法。在示例性实施例中，所
述基材处理方法可以包括在壳体内部提供基材；以及从供应进所述壳体中的气体产生等离子体，以处理所述基材，其中在处理过程中以脉冲 形式施加用于产生等离子体的电力，并将磁场提供至在所述壳体内部产 生等离子体的区域。
在另一个示例性实施例中，所述基材处理方法可以包括使用等离 子体处理基材，其中在连续施加用于产生等离子体的电力时，测量所述 基材各区域的蚀刻速率，其中基于测量结果，设置在进行处理的壳体外 部配置的磁体提供的磁场方向，以及其中在设置的方向提供磁场的同时， 在处理过程中以脉冲形式施加用于产生等离子体的电力。
本发明的示例性实施例涉及一种基材处理设备。在示例性实施例中， 所述基材处理设备可以包括壳体，其中设置有用于容纳基材的空间； 支撑件，置于所述壳体内用于支撑所述基材；气体供应件，用于将气体 供应进所述壳体中；等离子体源，用于从供应进所述壳体中的气体产生 等离子体；以及磁场形成件，用于在所述壳体内产生等离子体的区域中 形成磁场，其中所述等离子体源包括置于所述壳体内上部的第一电极； 置于所述壳体内下部的第二电极；用于将电力供应到所述第一电极的电 源单元；以及源控制器，用于控制所述电源单元，在处理过程中以脉冲 形式将供应的电力提供到所述第一电极。


图1是基材处理设备的例子的俯视平面图。
图2是图1示出的等离子体处理设备的结构剖视图。
图3是图2示出的等离子体处理设备的立体图。
图4是图3示出的磁体单元的立体图。
图5是图4示出的磁体单元布置的俯视平面图。
图6 图IO分别示出图3的等离子体处理设备的变化例子。
图11A 图12B示出随晶片直径变化，磁场大小和等离子体密度之间
的关系。
图13A 图14C示出当使用图IO的等离子体处理设备时和当使用图 3的等离子体处理设备时，随晶片直径变化的磁场大小和等离子体密度。图15示出借助于通过连续供应高电力产生等离子体而进行的蚀刻 处理所形成的接触孔的形状。
图16示出以脉冲形式施加的功率的例子。
图17示出以脉冲形式施加的功率的另一个例子。
图18示出蚀刻速率随晶片直径变化的例子。 图19示出磁场提供方向的例子。
图20和图21分别示出在供应电力和中止电力的情况下并以图19所 示方式提供磁场时，施加到壳体内粒子上的力的方向。
图22示出蚀刻速率随晶片直径变化的另一个例子。
图23示出磁场提供方向的另一个例子。
图24和图25分别示出在供应电力和中止电力的情况下并以图23所 示方式提供磁场时，施加到壳体内粒子上的力的方向。
具体实施例方式
下面参考显示本发明优选实施例的附图，将更完整地描述本发明。 然而，可以以许多不同的形式体现本发明，并且不应当认为本发明限制 于在此描述的实施例。相反，提供这些实施例将使本发明内容清楚、完 整，并向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为清楚起 见，各元件或各部件的形状被放大显示。
在这一实施例中，以晶片作为等离子体处理目标进行示例性说明， 并且对使用电容耦合的等离子体作为等离子体源的等离子体处理设备进 行说明。然而，本发明的实施例不限于上述这些，等离子体处理目标可 以是诸如玻璃基材等另一种基材，并且等离子体源可以是电感耦合的等
离子体。
图1是本发明实施例的基材处理设备1的例子的俯视平面图。基材 处理设备1包括设备前端模块10和处理设备20。
设备前端模块10安装在处理设备20前部，用于在处理设备20和容 纳晶片W的容器16之间运送晶片W。设备前端模块IO包括多个加载口12和架体14。容器16通过诸如顶置式转移装置、顶置式传送器或自动
导引车等输送装置(图未示)置于加载口 12上。容器16可以是封闭的容器， 例如前开式晶片盒(FOUP)。架体机械手18安装在架体14内，用于在处 理设备20和置于加载口 12上的容器16之间运送晶片W。开门装置(图 未示)安装在架体14内部，用于自动打开和关闭容器16的门。风机过滤 器单元(图未示)可以设于架体14处。该风机过滤器单元将清洁空气供应 进架体14中，从架体14中的上部流到下部。
处理设备20包括加载互锁真空室(loadlock chamber) 22、转移室24
和处理室26。当从上侧观察时，转移室24呈多边形形状。加载互锁真空 室22或处理室26置于转移室24侧面。
加载互锁真空室22置于在转移室24的侧部中与设备前端模块10相 邻的那一侧部处，处理室26置于另一侧部。设置一个或至少两个加载互 锁真空室22。在示例性实施例中，设置两个加载互锁真空室22。将要置 于处理设备20中进行处理的晶片W可以包含在一个加载互锁真空室22 中，从处理设备20中取出的经处理的晶片W可以包含在另一个加载互 锁真空室22中。可选择的是，可以设置一个或至少两个加载互锁真空室 22，晶片可以在各加载互锁真空室22处装载或卸载。
在加载互锁真空室22内部，晶片垂直隔开，相互面对。多个狭槽 22a可以设置在加载互锁真空室22中，用于支撑晶片边缘部分的一部分。
转移室24和处理室26的内部保持密封，加载互锁真空室22的内部 转换成真空和大气压。加载互锁真空室22防止外部污染物进入转移室24 和处理室26。门阀(图未示)安装在加载互锁真空室22和转移室24之间 以及安装在加载互锁真空室22和设备前端模块10之间。当在设备前端 模块10和加载互锁真空室22之间运送晶片W的情况下，安装在加载互 锁真空室22和转移室24之间的门阀关闭。当在加载互锁真空室22和转 移室24之间运送晶片W的情况下，安装在加载互锁真空室22和设备前 端模块IO之间的门阀关闭。
设置处理室26用于对晶片W进行预定处理。预定处理包括使用等 离子体的处理，例如灰化处理、沉积处理、蚀刻处理或清洁处理。在设置多个处理室26的情况下，每个处理室26可以对晶片W进行相同处理。 任选地，在设置多个处理室26的情况下，它们可以对晶片W进行一系 列处理。下面，将使用等离子体进行处理的处理室26称作等离子体处理设备。
图2是用于蚀刻晶片W的等离子体处理设备26的结构剖视图。等 离子体处理设备26包括壳体200、支撑件220、气体供应件240、喷头 260、等离子体源360和磁场形成件400。壳体200呈圆柱形状，其中限 定了进行处理的空间202。排放管292与壳体200的底壁连接，用于排出 处理过程中产生的副产物。泵294安装在排放管292上，用于保持壳体 200内部在处理压力下，阀292a安装在排放管292上，用于打开或关闭 排放管292内的内部通道。
支撑件220包括用于在处理过程中支撑晶片W的支撑板222。支撑 板222大致呈圆盘形状。借助于电动机(图未示)旋转的支撑轴224与支撑 板222的底面固定连接。晶片W可以在处理过程中旋转。支撑板222可 以利用静电力或机械夹持来固持晶片。
设置气体供应件240用于将处理气体供应到壳体200中。气体供应 件240包括用于连接气体供应源244与壳体200的气体供应管242。阀 242a安装在气体供应管242上，用于打开和关闭内部通道。
设置喷头260用于将流进壳体200中的处理气体均匀分配到支撑件 220的上方区域。喷头260设置在壳体200上部，面对支撑板222。喷头 260包括环形侧壁262和圆形喷射板264。喷头260的侧壁262与壳体200 固定连接，从壳体200的上壁向下突出。多个喷射孔264a形成在喷射板 264的整个区域。处理气体在流进由壳体200和喷头260限定的空间266 中之后，通过喷射孔264a喷射到晶片W上。
设置升降销组件300用于将晶片W装载到支撑板222上，或从支撑 板222卸载晶片W。升降销组件300包括升降销322、基板324和驱动 器326。所设置的升降销322的数量是三个。这三个升降销322固定安装 在基板324上，随基板324 —起移动。基板324呈圆盘形状，位于支撑 板222下方的壳体200内部或壳体200外部。基板324借助于诸如液压缸或电动机等驱动器326上下移动。在支撑板222中形成沿上下方向垂 直穿过的通孔。各升降销322分别插进各通孔中，经由通孔向下移动。 每个升降销322呈长棒形状，其上端呈向上凹陷的形状。
设置等离子体源360用于从供应到支撑板222上方区域的处理气体 产生等离子体。等离子体源360使用电容耦合的等离子体。等离子体源 360包括上电极362、下电极364、电源单元366和源控制器368。喷头 260的喷射板264由金属材料制成并可以用作上电极362。下电极364设 置在支撑板222的内部空间中。电源单元366将电力施加到上电极362 或下电极364上。电源单元366可以将电力施加给上电极362和下电极 364。可选择的是，可以向上电极362和下电极364之一供电，而另一电 极可以接地。此外，可以将偏置电压施加到下电极364上。
磁场形成件400配置在壳体200周围，用于将磁场提供到产生等离 子体的区域。图3是图2的立体图，图4是图3示出的磁体单元的立体 图。图5是图4示出的磁体单元布置的俯视平面图。在图5中，置于上 方区域的第一磁体单元420由实线表示，置于下方区域的第二磁体单元 440由虚线表示。参照图3-5，磁场形成件400包括第一磁体单元420、 第二磁体单元440、电源450和磁场控制器452。配置第一磁体单元420 和第二磁体单元440，形成层。第一磁体单元420配置成包围壳体200 侧部的上方区域，第二磁体单元440配置成包围壳体200侧部的下方区 域。第一磁体单元420包括多个第一磁体422，第二磁体单元440包括多 个第二磁体442。
使用电磁体作为各个第一磁体422和各个第二磁体442，以控制磁 场的方向和大小。因此，每个第一磁体422和第二磁体442包括线圈。 在这一实施例中，所提供的第一磁体422的数量为8个，所提供的第二 磁体442的数量也为8个。磁体422和磁体442具有相同形状。每个磁 体422和磁体442大致呈矩形环形状，并竖立配置。磁体422和磁体442 面对壳体200的内侧面是平面的。电源450与第一磁体422和第二磁体 442中的各线圈连接。
围绕壳体200设置呈八面体形状的上框架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。第一磁体422固定安装在上框架462的内侧面，第二磁体442固定安装在下框架464的内侧面。 第一磁体422配置成以固定间隔分开，第二磁体442也配置成以固定间 隔分开。由于上述结构，当从上侧观察时，每个第一磁体单元420和第 二磁体单元440大致呈八边形形状。
第一磁体单元420和第二磁体单元440相对于其间的水平面不对称 地设置。在一个实施例中，第二磁体单元440配置成从第一磁体单元420 和第二磁体单元440彼此垂直对齐的位置旋转预定角度的状态。预定角 度是除了呈多边形形状的第一磁体单元420内角倍数之外的角度。预定 角度可以是例如内角的一半。如上所述，在第一磁体单元420呈八边形 形状的情况下，第二磁体单元440可以配置成从第一磁体单元420和第 二磁体单元440彼此对齐的位置旋转67.5°角的状态。因此，第二磁体442 没有与第一磁体422对齐，第二磁体442配置在两个第一磁体422之间 的垂直下部处。
电源450将电流施加到第一磁体422和第二磁体442的线圈上，磁 场控制器452控制所施加的电流的强度和方向。
在等离子体处理设备26中还可以设有旋转件500以旋转磁体单元 420和440。图6示出具有旋转件500的等离子体处理设备26a的例子。 壳体200、等离子体源360和磁场形成件400与图2所述的相同，不再详 细说明。旋转盖600安装在壳体200的外侧，在旋转盖600中垂直形成 有通孔。因此，旋转盖600配置成包围壳体200。旋转盖600呈管状形状。 第一磁体单元420和第二磁体单元440固定安装在旋转盖600内侧。
旋转件500同时旋转第一磁体单元420和第二磁体单元440。在一 个实施例中，旋转件500包括第一滑轮502、第二滑轮504、传送带506 和电动机508。电动机508的旋转轴固定安装在第一滑轮502上，第二滑 轮504固定安装在旋转盖600的圆周上。传送带506配置成环绕第一滑 轮502和第二滑轮504。电动机508的旋转力通过第一滑轮502、传送带 506和第二滑轮504传递到旋转盖600。旋转件500用于在处理过程中改 进壳体200内部的等离子体密度的均匀性。如上面实施例所述，旋转件 500以包括传送带506、滑轮502和504以及电动机508的组件形式设置。 然而，旋转件500可以是具有各种结构的任一种组件。图7示出具有旋转件500'的等离子体处理设备26b的另一例子。第 一旋转盖620和第二旋转盖640安装在壳体200的外侧，在第一旋转盖 620和第二旋转盖640中垂直形成有通孔。因此，第一旋转盖620和第二 旋转盖640配置成包围壳体200。第一旋转盖620和第二旋转盖640具有 相同形状。第二旋转盖640配置在第一旋转盖620下方。第一磁体单元 420固定安装在第一旋转盖620上，第二磁体单元440固定安装在第二旋 转盖640上。
旋转件500'包括第一旋转单元520和第二旋转单元540。第一旋转 单元520使第一旋转盖620绕其轴线旋转，第二旋转单元540使第二旋 转盖640绕其轴线旋转。第一旋转盖620和第二旋转盖640的旋转方向 可以彼此相同，它们的旋转速度可以彼此不同。可选择的是，第一旋转 盖620和第二旋转盖640的旋转方向可以彼此不同。
在上面实施例中，旋转盖620和640配置成与框架462和464分离。 可选择的是，可以在不使用旋转盖620和640的情况下，利用旋转盖620 和640代替框架462和464。
尽管在上面实施例中描述为"第一磁体单元420和第二磁体单元440 都旋转"，但是可以仅使旋转盖620和640之一旋转。
常规设备使用各种参数来增强等离子体密度的均匀性。在各参数中， 与磁场形成相关的参数是电磁体的数量、施加到各电磁体上的电流强度 和所施加的电流的方向。然而，本实施例不仅使用这些公知的参数，而 且使用额外的参数，从而使等离子体密度更均匀。这些额外的参数是第 二磁体单元440相对于第一磁体单元420 (它们被配置成分层隔开)的未 对准度(旋转角)以及第一磁体单元420和第二磁体单元440之间的相对旋 转速度。
尽管在上面实施例中描述为"磁场形成单元400包括分层隔开的两 个磁体单元420和440"，但是如图8所示，磁场形成件400可以包括至 少三个磁体单元420， 440和460。在这种情况下，如上面实施例所述， 相邻磁体单元可以配置成从它们的对齐位置旋转预定角度的状态。尽管在上面实施例中描述为"磁体单元420和440分别包括8个磁体 422和442"，但是各磁体单元420和440可以包括与上述数量不同数量 的磁体422和442。例如，如图9所示，磁体单元420和440可以分别包 括4个磁体422和442。
尽管在上面实施例中描述为"配置磁体单元，形成层"，但是如图10 所示，磁场形成件可以仅包括用于仅形成一层的一个磁体单元480。磁体 单元480包括以固定间隔隔开并包围壳体200的多个磁体482。
尽管在上面实施例中描述为"每个磁体是电磁体"，但是每个磁体可 以是永磁体。
尽管在上面实施例中描述为"当从上侧观察时，每个磁体单元420和 440配置成呈正多边形形状"，但是每个磁体单元420和440可以配置成 呈多边形或圆形形状。
下面详细说明使用上述设备控制等离子体密度的各种方法。
在第一实施例中，说明将等离子体密度均匀提供到晶片W整个上方 区域的方法。尽管所述方法主要结合图3示出的设备进行说明，但是第 一实施例可以适用于图6 图IO示出的各种设备。
可以假设，以图3示出的任一个第一磁体422为基础，将它们顺序 称作1-1磁体422a、 1-2磁体422b、 1-3磁体422c、 1-4磁体422d、 1-5 磁体422e、 1-6磁体422f、 1-7磁体422g和1-8磁体422h。相对于在1-1 磁体422a和1-8磁体422h之间并且在1-4磁体422d和1-5磁体422e之 间的连线708，它们对称地配置成磁体组。沿相反方向将相同强度的电流 供应到相同磁体组的线圈中。施加到1-1至l-4磁体422a， 422b， 422c 和422d上的电流方向彼此相同，施加到1-5至1-8磁体422e， 422f， 422g 和422h上的电流方向彼此相同。电流强度可以设置成随着电流从1-1磁 体422a流向1-4磁体422d而逐渐下降。
图11A 图14C示出当与第一实施例相似将电流供应到磁体单元时， 在情况1和2下的等离子体密度均匀性之间的差异。情况1是磁体单元
14420和440配置成彼此未对准的多层的情况，情况2是磁体单元460配置 成仅一层的情况。
图11A 图12B示出在壳体200内部的晶片W上方区域形成的磁场 的均匀性对等离子体密度(g卩，蚀刻速率)的均匀性的影响。如图IIA和 图IIB所示，在沿晶片W的直径形成均匀大小磁场的情况下，等离子体 密度逐渐增大。然而，如图12A和图12B所示，在沿晶片W的直径形 成不同强度磁场的情况下，等离子体密度大致均匀。从图11A 图12B可 见，基于晶片W各区域的磁场强度之差是用于均匀提供等离子体密度的 参数。
根据将晶片W直径的两端区域和晶片W的中心区域分别称作A区、 B区和C区的测试，当磁场大小沿A区、B区和C区逐渐下降时，在A 区的磁场大小与B区的磁场大小之比在1.4 1.7的范围内时的情况下，等 离子体密度均匀性优异。
图13A 图13C示出使用图IO设备时的磁场大小和等离子体密度， 图14A 图14C示出使用图3设备时的磁场和等离子体密度。参照图13A~ 图14C，当使用图10的设备时，A区的磁场大小与B区的磁场大小之比 为约2.0，等离子体密度(蚀刻速率)的均匀性略低。尽管影响磁场的各参 数有各种变化，但是难于将比值和均匀性控制在上述范围内。然而，当 使用图3的设备时，A区的磁场大小与B区的磁场大小之比为约1.6，如 图14C所示，等离子体密度(蚀刻速率)的均匀性明显改进。
在将高电力施加到上电极362上以增大等离子体密度的情况下，晶 片W表面上电子的电荷密度增大。这使得当进行蚀刻处理形成图案如接 触孔C时，形成的接触孔C具有图15所示的不需要形状。在降低所施 加的电力以防止上述缺点的情况下，等离子体密度下降，从而降低蚀刻 速率。图15示出在晶片上的氧化物层中形成的接触孔。在图15中，虚 线表示所需的接触孔形状，实线表示由于高电荷密度在蚀刻处理中实际 形成的接触孔C形状的例子。本发明的第二实施例提供一种保持高等离子体密度以防止蚀刻速率 下降并使电子能量下降以降低电荷密度从而在晶片W上形成具有所需形
状图案的方法。可以使用图3和图6~图10示出的各种设备实施第二实施例。
源控制器368以脉冲形式提供供应到上电极362上的电力，以抑制 晶片W表面上的电子能量增大并降低电子电荷密度。然而，如上所述， 在等离子体产生区提供磁场，从而防止施加到上电极362上的全部电力 被降低而使等离子体密度下降的缺点。磁场控制器452控制电源450，以 在处理过程中连续将电流施加到电磁体的线圈中。
图16示出以脉冲形式施加到上电极362上的功率强度的例子。在第 一强度功率p,施加第一时间T,之后，中止电源第二时间T2。重复这两 个步骤作为一次循环。第一时间等于第二时间，可以是例如10—6~10—4秒。
可选择的是，如图17所示，在第一强度功率P,施加第一时间T,之 后，将低于第一强度功率的第二强度功率施加到上电极362上第二时间 T2。
尽管在上面实施例中描述为"使用电磁体提供磁场"，但是可以使用 永磁体提供磁场。
尽管在上面实施例中描述为"电力施加到上电极362上"，但是电力 接收目标可以随用于产生等离子体的等离子体源种类变化。
尽管在晶片W的整个区域上均匀提供等离子体密度，但是由于各种 原因如壳体200的形状或内部部件，晶片W各区域的蚀刻速率可以变化。 在第三实施例中，提供一种向晶片W上的各区域提供不同的等离子体密 度以改进蚀刻均匀性的方法。尽管举例使用图IO示出的设备说明该实施 例，但是也适用各种设备，包括图3和图6 图9示出的设备。
根据该实施例，在壳体200内部均匀提供等离子体密度，以测量在 处理过程中相对于晶片W各区域的蚀刻速率。基于测量结果，设置从电 磁体482提供的磁场方向。在晶片W中心区域的蚀刻速率低于晶片W边缘部分的情况下(参见，图18)，在处理过程中提供的等离子体密度在 中心区域比其他区域更高。
如图19所示，磁场控制器452控制供应到各磁体482的电流方向， 以使各磁体482提供的磁场指向壳体200内部。因此，各电磁体482提 供的磁场从晶片W的边缘部分指向中心区域。源控制器368控制电源单 元366，以脉冲形式将电力供应到上电极362上。如图16所示，在第一 强度功率P,施加第一时间T,之后，中止电源第二时间丁2。重复这两个 步骤作为一次循环。
图20和图21示出在朝向壳体200内部的方向形成磁场并以脉冲形 式将电力施加到上电极362上的情况下，施加到壳体内粒子上的力的方 向。具体而言，图20示出在电力施加到上电极362上的情况下，施加到 电场和磁场内粒子上的力的方向，图21示出在中止施加到上电极362上 的电力的情况下，施加到粒子上的力的方向。在图20和图21中，虚线 箭头代表磁场方向，实线箭头代表施加到粒子上的力的方向。
当电力施加到上电极362上时，在壳体200内部在上电极362和下 电极364之间形成电场，如图20所示，粒子沿垂直于电场和磁场的方向 在电场和磁场中受力。因此，粒子移动，同时在壳体200的中心旋转。 然而，在中止施加到上电极362上的电力时，在壳体200内仅存在磁场， 如图21所示，粒子沿朝着壳体200内部的方向受力，即与磁场方向相同 的方向。因此，在中止电源时，粒子在壳体200内部从边缘部分移到内 部区域。晶片W中心区域的等离子体密度比晶片W边缘部分的更高。 因此，可以进一步提高晶片W中心区域的蚀刻速率。
在晶片W边缘部分的蚀刻速率低于晶片W中心区域的情况下，如 图22所示，在处理过程中提供的等离子体密度在边缘部分比其他区域更咼。
如图23所示，磁场控制器452控制供应到各磁体482的电流方向， 以使各磁体482提供的磁场指向壳体200外部。因此，各电磁体482提 供的磁场从晶片W的中心区域指向边缘部分。源控制器368以脉冲形式将电力供应到上电极362上。如图16所示，在第一强度功率P,施加第 一时间T,之后，中止电源第二时间丁2。重复这两个步骤作为一次循环。
图24和图25示出在朝向壳体200外部形成磁场并将脉冲电力施加 到上电极362上的情况下，施加到壳体内粒子上的力的方向。具体而言， 图24示出在电力施加到上电极362上的情况下，施加到电场和磁场内粒 子上的力的方向，图25示出在中止施加到上电极362上的电力的情况下， 施加到粒子上的力的方向。在图24和图25中，虚线箭头代表磁场方向， 实线箭头代表施加到粒子上的力的方向。
当电力施加到上电极362上时，在壳体200内部在上电极362和下 电极364之间形成电场，如图24所示，粒子沿垂直于电场和磁场的方向 在电场和磁场中受力。因此，粒子移动，同时在壳体200的中心旋转。 然而，在中止施加到上电极362上的电力时，在壳体200内仅存在磁场， 如图25所示，粒子沿朝着壳体200外部的方向受力，即与磁场方向相同 的方向。因此，在中止电源时，粒子在壳体200内部从内部区域移到边 缘部分。晶片W边缘部分的等离子体密度比晶片W中心区域的更高。 因此，可以进一步提高晶片W边缘部分的蚀刻速率。
尽管在上面实施例中描述为"使用电磁体作为磁体"，但是可以使用 永磁体作为磁体。
根据本发明，在壳体内部均匀提供等离子体密度，并且晶片整个区 域的蚀刻均匀性得以改进。此外，可以沿壳体内部的各区域控制等离子
体密度。
尽管己经结合附图中所示的本发明实施例描述了本发明，但是本发 明不限于此。显然，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本领域技 术人员可以做出各种替换、修改和变化。
权利要求
1.一种使用等离子体的基材处理方法，包括在壳体内部提供基材；以及从供应进所述壳体中的气体产生等离子体，以处理所述基材，其中在处理过程中以脉冲形式施加用于产生等离子体的电力，并将磁场提供至在所述壳体内部产生等离子体的区域。
2. 如权利要求1所述的基材处理方法，其中所述产生等离子体通过 电容耦合的等离子体进行。
3. 如权利要求1所述的基材处理方法，其中被以脉冲形式施加电力 的电极置于所述壳体内的基材上方。
4. 如权利要求3所述的基材处理方法，其中被施加偏置电压的电极 置于所述壳体内的基材下方。
5. 如权利要求1所述的基材处理方法，其中施加电力包括将第一强 度功率施加第一时间的第一步骤和将低于所述第一强度功率的第二强度 功率施加第二时间的第二步骤，并且重复所述第一步骤和所述第二步骤 作为一次循环。
6. 如权利要求5所述的基材处理方法，其中所述第一时间和所述第 二时间相等。
7. 如权利要求5所述的基材处理方法，其中所述第二强度为0。
8. 如权利要求1所述的基材处理方法，其中处理所述基材是蚀刻晶 片上的氧化物层的过程。
9. 如权利要求1所述的基材处理方法，其中通过配置多个磁体包围所述壳体的圆周来提供磁场，并且所述磁体提供的磁场指向所述壳体内部。
10. 如权利要求1所述的基材处理方法，其中通过配置多个磁体包围所述壳体的圆周来提供磁场，并且所述磁体提供的磁场指向所述壳体外部。
11. 如权利要求1所述的基材处理方法，其中通过配置多个磁体包 围所述壳体的圆周来提供磁场，并且所述磁体提供的磁场从所述壳体的 边缘部分指向中心区域。
12. 如权利要求1所述的基材处理方法，其中通过配置多个磁体包 围所述壳体的圆周来提供磁场，并且所述磁体提供的磁场从所述壳体的 中心区域指向边缘部分。
13. 如权利要求1所述的基材处理方法，其中每个所述磁体是电磁体。
14. 一种基材处理方法，包括 使用等离子体处理基材，其中在连续施加用于产生等离子体的电力时，测量所述基材各区域 的蚀刻速率，其中基于测量结果，设置在进行处理的壳体外部配置的磁体提供的 磁场方向，以及其中在设置的方向提供磁场的同时，在处理过程中以脉冲形式施加 用于产生等离子体的电力。
15. 如权利要求14所述的基材处理方法，其中通过电容耦合的等离 子体源产生等离子体。
16. 如权利要求14所述的基材处理方法，其中以脉冲形式供应电力包括将第-一强度功率施加第一时间的第一步骤和将中止电源第二时间的 第二步骤，并且重复所述第一步骤和所述第二步骤作为一次循环。
17. 如权利要求14所述的基材处理方法，其中在所述基材中心区域 的蚀刻速率低于所述基材边缘部分的情况下，所述各磁体提供的磁场指 向所述壳体内部。
18. 如权利要求14所述的基材处理方法，其中在所述基材中心区域 的蚀刻速率高于所述基材边缘部分的情况下，所述各磁体提供的磁场指 向所述壳体外部。
19. 一种基材处理设备，其包括壳体，其中设置有用于容纳基材的空间； 支撑件，置于所述壳体内用于支撑所述基材； 气体供应件，用于将气体供应进所述壳体中；等离子体源，用于从供应进所述壳体中的气体产生等离子体；以及 磁场形成件，用于在所述壳体内产生等离子体的区域中形成磁场， 其中所述等离子体源包括-置于所述壳体内上部的第一电极； 置于所述壳体内下部的第二电极； 用于将电力供应到所述第一电极的电源单元；以及 源控制器，用于控制所述电源单元，在处理过程中以脉冲形式将供 应的电力提供到所述第一电极。
20. 如权利要求19所述的基材处理设备，其中所述源控制器控制所 述电源单元，重复将第一强度功率施加到所述第一电极上第一时间的第 一步骤和中止施加到所述第一电极上的功率第二时间的第二步骤。
21. 如权利要求19所述的基材处理设备，其中所述磁场形成件包括 配置成包围所述壳体圆周的多个磁体，并且所述磁体配置成将所述各磁 体提供的磁场的方向指向所述壳体内部。
22. 如权利要求19所述的基材处理设备，其中所述磁场形成件包括 配置成包围所述壳体圆周的多个磁体，并且所述磁体配置成将所述各磁 体提供的磁场的方向指向所述壳体外部。
23. 如权利要求i9所述的基材处理设备，其中所述磁场形成件包括 配置成包围所述壳体圆周的多个电磁体；电源，与所述各电磁体连接以将电流施加到所述电磁体的线圈上；以及磁场控制器，用于控制所述电源，其中所述磁场控制器控制所述电源施加电流，使得所述电磁体提供 的磁场指向所述壳体内部。
24. 如权利要求19所述的基材处理设备，其中所述磁场形成件包括 配置成包围所述壳体圆周的多个电磁体；电源，与所述各电磁体连接以将电流施加到所述电磁体的线圈上；以及磁场控制器，用于控制所述电源，其中所述磁场控制器控制所述电源施加电流，使得所述电磁体提供 的磁场指向所述壳体外部。
全文摘要
本发明提供使用等离子体处理基材的方法。在等离子体处理过程中，以脉冲形式供应用于产生等离子体的电力，以防止晶片表面的电荷密度随电子能量的增大而增大。在产生等离子体的区域提供磁场，以防止当以脉冲形式供应电力时等离子体密度下降。形成的磁场指向壳体的内部或外部。此外，以脉冲形式供应的用于产生等离子体的电力可以选择性地提高晶片中心区域或晶片边缘部分的蚀刻速率。
文档编号H01L21/00GK101316473SQ20071014341
公开日2008年12月3日 申请日期2007年7月31日 优先权日2007年5月31日
发明者申泰浩 申请人:细美事有限公司