專利名稱：電感耦合線圈及其電感耦合等離子體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體晶片加工設(shè)備用配件，尤其涉及一種電感耦合線圈及其電感耦合等離子體裝置。
背景技術(shù)：
目前，隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，人們對集成電路的集成度要求越來越高，這就要求生產(chǎn)集成電路的企業(yè)不斷地提高半導(dǎo)體晶片的加工能力。等離子體裝置廣泛地應(yīng)用于制造集成電路(IC)或MEMS器件的制造工藝中。其中電感耦合等離子體裝置(ICP)被廣泛應(yīng)用于刻蝕等工藝中。在低壓下，反應(yīng)氣體在射頻功率的激發(fā)下，產(chǎn)生電離形成等離子體，等離子體中含有大量的電子、離子、激發(fā)態(tài)的原子、分子和自由基等活性粒子，這些活性反應(yīng)基團(tuán)和被刻蝕物質(zhì)表面發(fā)生各種物理和化學(xué)反應(yīng)并形成揮發(fā)性的生成物，從而使材料表面性能發(fā)生變化。
圖1所示的電感耦合等離子體裝置是目前半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備中大多數(shù)采用的結(jié)構(gòu)。一般由反應(yīng)腔室4、靜電卡盤6與電感耦合線圈3組成，靜電卡盤6位于反應(yīng)腔室4與匹配器8和射頻源7連接，靜電卡盤6上安裝晶片5。電感耦合線圈3位于反應(yīng)腔室4上方與匹配器2和射頻源1連接。在半導(dǎo)體加工過程中，進(jìn)入反應(yīng)腔室4的工藝氣體被上方的電感耦合線圈3電離形成等離子體，生成的等離子體刻蝕晶片5表面的材質(zhì)。系統(tǒng)中分子泵抽出反應(yīng)腔室4中的氣體。在這一過程中，使氣體產(chǎn)生電離形成等離子體的射頻功率來自于電感耦合線圈3，圖2是目前半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備中大多數(shù)采用的電感耦合線圈3結(jié)構(gòu)，因電感耦合線圈3結(jié)構(gòu)為平面螺旋結(jié)構(gòu)。該電感耦合線圈3在反應(yīng)腔室4中央部分所激發(fā)的電磁場較強(qiáng)，而邊緣部份所激發(fā)的電磁場較弱，因此反應(yīng)腔室4中央部分的等離子體密度較高，邊緣部份的等離子體密度較低。可見，由平面電感耦合線圈3激發(fā)的等離子體密度存在很大的方位角的不對稱性只能依靠擴(kuò)散來彌補(bǔ)外圍密度低的區(qū)域。目前的晶片5的尺寸從100mm增加到300mm。反應(yīng)腔室4的體積也相應(yīng)的增大，依靠擴(kuò)散使等離子體密度達(dá)到均勻已經(jīng)非常的困難了，因此目前大多數(shù)的刻蝕設(shè)備都存在著刻蝕速率不均勻的問題，這對半導(dǎo)體制造工藝造成了很大的不利影響。
為了在被刻蝕物質(zhì)表面上得到比較均勻的刻蝕速率，就需要在反應(yīng)腔室4內(nèi)部晶片5上方獲得比較均勻的等離子體密度分布。這就需要發(fā)明一種電感耦合線圈3來解決上述問題，使晶片5上方獲得較為均勻的等離子體分布，提高刻蝕的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種電感耦合線圈及其電感耦合等離子體裝置，可以使工藝氣體在反應(yīng)腔室的晶片上方分布均勻，使晶片表面發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)速度差異較小，刻蝕速率均勻，提高刻蝕晶片的質(zhì)量。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種電感耦合線圈，由兩組漸開線線圈嵌套而成，漸開線線圈的兩對端點(diǎn)分別為輸入端或輸出端。
所述的漸開線線圈為一段漸開線。
所述的漸開線線圈由內(nèi)線圈與外線圈組成；內(nèi)線圈與外線圈為漸開線形狀；內(nèi)線圈與外線圈通過連接線圈串聯(lián)。
所述的漸開線線圈至少為一匝。
所述的內(nèi)線圈與外線圈至少為一匝。
所述的兩組漸開線線圈形狀相同，中心對稱布置。
所述的漸開線線圈可為兩匝半。
所述的內(nèi)線圈與外線圈可為一匝半。
所述的兩組漸開線線圈的內(nèi)圈兩端點(diǎn)為輸入端，外圈兩端點(diǎn)為輸出端。
所述的兩組漸開線線圈的內(nèi)圈兩端點(diǎn)為輸出端，外圈兩端點(diǎn)為輸入端。
一種使用上述電感耦合線圈的電感耦合等離子體裝置，包括反應(yīng)腔室、靜電卡盤、電感耦合線圈與電源部份組成；電源部份由匹配器和射頻源組成；靜電卡盤與電感耦合線圈分別依次連接匹配器和射頻源。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，所述的電感耦合線圈由兩組漸開線線圈嵌套而成，漸開線線圈可以為一段漸開線。還可以由漸開線形狀的內(nèi)線圈與外線圈串聯(lián)組成；且兩組漸開線線圈形狀相同，中心對稱布置。完全對稱的平面線圈結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得電磁場在反應(yīng)腔室內(nèi)部的分布很對稱，從而改善了等離子體在反應(yīng)腔室內(nèi)部的分布均勻性，從而使得在晶片表面上各點(diǎn)的刻蝕速率更加相近。采用了這種結(jié)構(gòu)的電感耦合等離子體裝置減小了電感耦合線圈的電感，從而可以很容易的獲得大面積的等離子體和改善大面積工藝中等離子體的均勻性。即使隨著晶片尺寸的增大，該技術(shù)方案也能很好的控制從晶片中央到邊緣的刻蝕速率和均勻性。從而使得在晶片表面上各點(diǎn)的刻蝕速率更加相近。提高刻蝕晶片的質(zhì)量。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的電感耦合等離子體裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的電感耦合線圈結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明所述的電感耦合線圈的結(jié)構(gòu)示意圖一；圖4為本發(fā)明所述的電感耦合線圈的結(jié)構(gòu)示意圖二；圖5為本發(fā)明所述的電感耦合線圈的結(jié)構(gòu)示意圖三。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所述的電感耦合線圈，由兩組漸開線線圈嵌套而成，漸開線線圈可以為一段漸開線。還可以由內(nèi)線圈7與外線圈8組成；內(nèi)線圈7與外線圈8為漸開線形狀；內(nèi)線圈7與外線圈8通過連接線圈9串聯(lián)。所述的漸開線線圈或內(nèi)線圈7與外線圈8至少為一匝。而且，所述的兩組漸開線線圈形狀相同，中心對稱布置。
本發(fā)明共有以下幾種具體實(shí)施例實(shí)施例1對于300mm的晶片5，采用如圖3所示的電感耦合線圈，電感耦合線圈的一組漸開線線圈由內(nèi)線圈7與外線圈8組成，內(nèi)線圈7為一匝半漸開線形狀的線圈，外線圈8為一匝半漸開線形狀的線圈；內(nèi)線圈7與外線圈8通過連接線圈9串聯(lián)成一組漸開線線圈。兩組漸開線線圈嵌套組成電感耦合線圈。兩組漸開線線圈的內(nèi)圈兩端點(diǎn)為輸出端11，外圈兩端點(diǎn)為輸入端10。當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的不同要求，內(nèi)線圈7與外線圈8也可以采用一匝半以下或以上的漸開線形狀的線圈。
實(shí)施例2如圖4所示，電感耦合線圈的一組漸開線線圈由內(nèi)線圈7與外線圈8組成，內(nèi)線圈7為兩匝漸開線形狀的線圈，外線圈8為兩匝漸開線形狀的線圈；內(nèi)線圈7與外線圈8通過連接線圈9串聯(lián)成一組漸開線線圈。兩組漸開線線圈嵌套組成電感耦合線圈。兩組漸開線線圈的內(nèi)圈兩端點(diǎn)為輸入端10，外圈兩端點(diǎn)為輸出端11。
實(shí)施例3對于200mm的晶片5，如圖5所示的電感耦合線圈，電感耦合線圈的一組漸開線線圈為一段兩匝半的漸開線形狀線圈，兩組漸開線線圈嵌套組成電感耦合線圈。兩組漸開線線圈的內(nèi)圈兩端點(diǎn)為輸出端11，外圈兩端點(diǎn)為輸入端10。當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的不同要求，漸開線線圈可以采用兩匝半以下或以上的漸開線形狀的線圈。
實(shí)施例4應(yīng)用上述電感耦合線圈3的電感耦合等離子體裝置，包括反應(yīng)腔室4、靜電卡盤6、電感耦合線圈3與電源部份組成；電源部份由匹配器2和射頻源1組成；靜電卡盤6與電感耦合線圈3分別依次連接匹配器2和射頻源1。
這種結(jié)構(gòu)的電感耦合等離子體裝置，因采用了完全對稱的平面線圈結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得電磁場在反應(yīng)腔室4內(nèi)部的分布很對稱，從而改善了等離子體在反應(yīng)腔室4內(nèi)部的分布均勻性，從而使得在晶片5表面上各點(diǎn)的刻蝕速率更加相近。采用了這種結(jié)構(gòu)的電感耦合等離子體裝置減小了電感耦合線圈3的電感，從而可以很容易的獲得大面積的等離子體和改善大面積工藝中等離子體的均勻性。即使隨著晶片5尺寸的增大，該技術(shù)方案也能很好的控制從晶片5中央到邊緣的刻蝕速率和均勻性。從而使得在晶片表面上各點(diǎn)的刻蝕速率更加相近。提高刻蝕晶片的質(zhì)量。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種電感耦合線圈，其特征在于由兩組漸開線線圈嵌套而成，漸開線線圈的兩對端點(diǎn)分別為輸入端或輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感耦合線圈，其特征在于，所述的漸開線線圈為一段漸開線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感耦合線圈，其特征在于，所述的漸開線線圈由內(nèi)線圈與外線圈組成；內(nèi)線圈與外線圈為漸開線形狀；內(nèi)線圈與外線圈通過連接線圈串聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電感耦合線圈，其特征在于，所述的漸開線線圈至少為一匝。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的電感耦合線圈，其特征在于，所述的內(nèi)線圈與外線圈至少為一匝。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的電感耦合線圈，其特征在于，所述的兩組漸開線線圈形狀相同，中心對稱布置。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電感耦合線圈，其特征在于，所述的漸開線線圈為兩匝半。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電感耦合線圈，其特征在于，所述的內(nèi)線圈與外線圈為一匝半。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感耦合線圈，其特征在于，所述的兩組漸開線線圈的內(nèi)圈兩端點(diǎn)為輸入端，外圈兩端點(diǎn)為輸出端；或者，所述的兩組漸開線線圈的內(nèi)圈兩端點(diǎn)為輸出端，外圈兩端點(diǎn)為輸入端。
10.一種使用上述電感耦合線圈的電感耦合等離子體裝置，其特征在于包括反應(yīng)腔室、靜電卡盤、電感耦合線圈與電源部份組成；電源部份由匹配器和射頻源組成；靜電卡盤與電感耦合線圈分別依次連接匹配器和射頻源。
全文摘要
本發(fā)明所述的電感耦合線圈由兩組漸開線線圈嵌套而成，漸開線線圈可以為一段漸開線。還可以由漸開線形狀的內(nèi)線圈與外線圈串聯(lián)組成；且兩組漸開線線圈形狀相同，中心對稱布置。完全對稱的平面線圈結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得電磁場在反應(yīng)腔室內(nèi)部的分布很對稱，從而改善了等離子體在反應(yīng)腔室內(nèi)部的分布均勻性，從而使得在晶片表面上各點(diǎn)的刻蝕速率更加相近。采用了這種結(jié)構(gòu)的電感耦合等離子體裝置減小了電感耦合線圈的電感，從而可以很容易的獲得大面積的等離子體和改善大面積工藝中等離子體的均勻性。即使隨著晶片尺寸的增大，該技術(shù)方案也能很好的控制從晶片中央到邊緣的刻蝕速率和均勻性。從而使得在晶片表面上各點(diǎn)的刻蝕速率更加相近。提高刻蝕晶片的質(zhì)量。
文檔編號H01L21/3065GK1825505SQ20051000877
公開日2006年8月30日 申請日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月25日
發(fā)明者宋巧麗, 李東三, 孫巖 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司