用于等離子體反應(yīng)器的增強(qiáng)等離子體源的制作方法
【專利說明】
歷技術(shù)領(lǐng)域
[0001]實(shí)施例一般涉及半導(dǎo)體基板處理系統(tǒng)的裝置。更具體地，實(shí)施例涉及用于等離子體處理系統(tǒng)的增強(qiáng)等離子體生成組件。
【背景技術(shù)】
[0002]在集成電路的制造中，需要精確控制各種工藝參數(shù)以用于實(shí)現(xiàn)基板內(nèi)的一致的結(jié)果，以及從基板至基板是可再現(xiàn)的結(jié)果。由于用于形成半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的幾何限制推擠技術(shù)限制，因而更嚴(yán)格的公差和精確的工藝控制對制造成功來說很關(guān)鍵。然而，隨著幾何尺寸收縮，精確的臨界尺寸與蝕刻工藝控制已變得日益困難。
[0003]許多半導(dǎo)體器件是在等離子體存在的情況下進(jìn)行處理的。可在利用電容耦合功率來激勵形成等離子體的氣體的處理腔室中容易地點(diǎn)燃等離子體。然而，其他類型的處理腔室中的等離子體點(diǎn)燃可能并非那么容易啟動，而經(jīng)常需要尖峰功率來點(diǎn)燃腔室內(nèi)的氣體。不幸的是，這樣的功率尖峰經(jīng)常造成腔室部件的電弧放電與濺射，這減少腔室部件的使用壽命且不受期望地在處理腔室內(nèi)生成顆粒，這不受期望地貢獻(xiàn)于缺陷率。
[0004]因此，需要用于改善處理腔室內(nèi)的等離子體點(diǎn)火的裝置與方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]實(shí)施例一般提供一種改良的線圈天線組件，該改良的線圈天線組件可提供處理腔室內(nèi)的增強(qiáng)的等離子體點(diǎn)火。該改良的線圈天線組件增強(qiáng)等離子體點(diǎn)火而基本上沒有功率增加或腔室部件的濺射，并且該改良的線圈天線組件可被用于蝕刻、沉積、植入(implant)、與熱處理系統(tǒng)，以及期望具有減少的腔室部件濺射的等離子體生成的其它應(yīng)用。
[0006]在一個實(shí)施例中，提供一種線圈天線組件，該線圈天線組件增強(qiáng)處理腔室內(nèi)的等離子體點(diǎn)火，該處理腔室具有一蓋，該線圈天線組件被設(shè)置在該蓋上。該線圈天線組件包括線圈，該線圈具有電極組件，該電極組件電連接至該線圈的第一端附近。該電極組件從該線圈的第一端朝向該線圈的第二端延伸。在操作中，該電極組件取得該線圈的第一端的電壓，并將較高的電壓提供在該處理腔室的蓋附近。
[0007]在一個實(shí)施例中，配置成用于半導(dǎo)體處理裝置中的電極組件包括RF導(dǎo)電連接器與導(dǎo)電構(gòu)件，該導(dǎo)電構(gòu)件具有第一端，該第一端電連接至該RF導(dǎo)電連接器，其中該導(dǎo)電構(gòu)件從該RF導(dǎo)電連接器向外并垂直地延伸。
[0008]在另一實(shí)施例中，等離子體處理腔室包括:腔室主體；蓋，封圍該腔室主體的內(nèi)部空間；基板支撐件，設(shè)置在該內(nèi)部空間中；線圈天線組件，定位成毗鄰該蓋，以用于將RF功率耦接至該腔室主體；以及電極組件，電連接至該線圈天線組件。
[0009]在又一實(shí)施例中，等離子體處理腔室包括:腔室主體；蓋，封圍該腔室主體的內(nèi)部空間；基板支撐件，設(shè)置在該內(nèi)部空間中；線圈天線組件，具有數(shù)個繞組，該數(shù)個繞組被定位成毗鄰該蓋，以用于將RF功率耦接至該腔室主體；以及電極組件，電連接至設(shè)置在該線圈天線組件中的每一個繞組。
【附圖說明】
[0010]為了可詳細(xì)理解所提供的實(shí)施例的上述特征的方式，可通過參照實(shí)施例對簡要概述于上的實(shí)施例進(jìn)行更加具體的描述，在附圖中示出這些實(shí)施例中的一些。然而，要注意這些附圖僅示出本文中所述的典型實(shí)施例，并因此不被視為限制本發(fā)明的范圍，可容許其他等效實(shí)施例。
[0011]圖1是根據(jù)一個實(shí)施例的包括改良的線圈天線組件的示例性半導(dǎo)體基板處理裝置的示意圖；
[0012]圖2是圖1的改良的線圈天線組件的一個實(shí)施例的俯視圖；
[0013]圖3是圖2的改良的線圈天線組件的內(nèi)線圈的俯視圖；以及
[0014]圖4是延伸至圖1的半導(dǎo)體基板處理裝置的蓋的線圈天線組件的一部分的部分剖面。
[0015]為便于理解，已經(jīng)在可能的地方使用相同的附圖標(biāo)記來指定各圖所共有的相同元件。還構(gòu)想，一個實(shí)施例的元件與特征可有利地并入其他實(shí)施例，而無需進(jìn)一步詳述。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例一般提供一種改良的線圈天線組件，該改良的線圈天線組件可提供處理腔室內(nèi)的增強(qiáng)的等離子體分布。該改良的線圈天線組件增強(qiáng)對等離子體處理腔室內(nèi)的等離子體位置的位置控制，并且可被用于蝕刻、沉積、植入、與熱處理系統(tǒng)，以及期望控制等離子體位置的其它應(yīng)用。
[0017]圖1是示例性半導(dǎo)體基板處理裝置100的示意圖，該裝置100包括改良的線圈天線組件104。在一個實(shí)施例中，圖1的半導(dǎo)體基板處理裝置100可被配置成使用RF電感耦合等離子體來執(zhí)行反應(yīng)離子蝕刻工藝，該RF電感耦合等離子體由設(shè)置在半導(dǎo)體基板處理裝置100中的線圈天線組件104所生成。還構(gòu)想的是，改良的線圈天線組件104可有益地用于其他類型的等離子體處理腔室，包括化學(xué)氣相沉積腔室、物理氣相沉積腔室、植入(implantat1n)腔室、氮化腔室、等離子體退火腔室、等離子體處理腔室、與灰化腔室以及其它。因此，圖1的示例性半導(dǎo)體基板處理裝置100的實(shí)施例被提供用于說明目的，而不應(yīng)被用于限制實(shí)施例的范圍。
[0018]半導(dǎo)體基板處理裝置100包括腔室主體10，該腔室主體10包括限定處理腔室16的蓋12與圓柱形側(cè)壁14。蓋12對于RF功率而言是穿透式的且允許由電感耦合等離子體源功率施加器71所提供的RF功率的耦合，以對處理腔室16內(nèi)的氣體進(jìn)行處理，該施加器71被定位在蓋12上方。蓋12可由任何合適的材料制成，且在圖1中所描繪的實(shí)施例中，蓋12由介電材料(諸如石英)制成。
[0019]蓋加熱器62被設(shè)置在蓋12上且位于處理腔室16外。盡管在圖1中僅示出蓋加熱器62的一部分，但該蓋加熱器62實(shí)質(zhì)上橫跨整個蓋12而延伸并基本上覆蓋整個蓋12。蓋加熱器62控制蓋12的溫度，以便控制副產(chǎn)物至蓋12的沉積與粘附，這增強(qiáng)了顆?？刂?。蓋加熱器62可以是電阻式或其他類型的加熱器，并且在圖1中所描繪的實(shí)施例中，蓋加熱器62包括耦接至加熱器電源66的電阻式加熱元件64。
[0020]在處理腔室16里面的是包括偏壓電極20的基板支撐底座18。等離子體偏壓功率生成器22通過RF偏壓阻抗匹配24被耦接至偏壓電極20。工藝氣體供應(yīng)51通過工藝氣體分配裝置52將工藝氣體提供至處理腔室16中，該工藝氣體分配裝置52可例如被設(shè)置在側(cè)壁14中(如所示)或被設(shè)置在蓋12中。真空栗53通過栗送口 54排空處理腔室16。
[0021]由金屬所形成的線圈天線封圍30被設(shè)置在蓋12上方，并且包括金屬接地基座(grounded base)圓柱形側(cè)壁35與導(dǎo)電頂部圓柱形側(cè)壁45，該金屬接地基座圓柱形側(cè)壁35具有支撐軸肩擋圈(shoulder ring) 40的頂部邊緣35a，該導(dǎo)電頂部圓柱形側(cè)壁45從軸肩擋圈40延伸并支撐上覆的導(dǎo)電蓋50。導(dǎo)電蓋50與頂部圓柱形側(cè)壁45可一體形成在一起，并且可被耦接至地。浮置支撐板55位于軸肩擋圈40上或位于軸肩擋圈40稍微上方處，且以下文要描述的方式受到支撐。
[0022]電感耦合等離子體源功率施加器71被設(shè)置于半導(dǎo)體基板處理裝置100中，并被配置成生成電感耦合等離子體。電感耦合等離子體源功率施加器71包括改良的線圈天線組件104。線圈天線組件104通過兩組托架60、65被支撐在支撐板55下方，該兩組托架60、65從支撐板55向下延伸。線圈天線組件104包括至少一個線圈天線，且在圖1中所描繪的實(shí)施例中，線圈天線組件104包括一個或多個內(nèi)線圈天線70與一個或多個外線圈天線75。外線圈天線75可與內(nèi)線圈天線70同心。托架60支撐內(nèi)線圈天線70，而托架65將外線圈天線75支撐在腔室蓋12的上方。線圈天線70、75可具有螺旋配置。每一個線圈天線75、70的第一端190、192通過RF阻抗匹配箱76被耦接至一個或多個RF功率生成器77、78，而每一個線圈天線75、70的第二端194、196被耦接至地。這在線圈天線75、70上創(chuàng)建了電壓降，以使得第一端190、192相對于線圈天線75、70的第二端194、196具有更大的電勢。
[0023]線圈天線組件104進(jìn)一步包括電極組件202，該電極組件202放置電勢且延伸至蓋12，所述電勢是被施加至線圈天線組件104的高電壓區(qū)域(S卩，圖1中所示的外線圈天線75的第一端190)(例如，更靠近支撐板55)，該蓋12接近于線圈天線組件104的低電壓區(qū)域(即，外線圈天線75的第二端194)。通過將處于與線圈天線組件104的第一端190相同的電勢下的電極組件202放置成延伸接近于腔室蓋12或觸摸腔室蓋12，高電壓(相對于線圈天線組件104的第二端194)被定位成更靠近腔室主體10的內(nèi)部空間內(nèi)的工藝氣體，以便允許在較低的線圈天線組件電壓下的更有效的等離子體點(diǎn)火。使用較低的等離子體點(diǎn)火電壓的能力減少了腔室部件的濺射，這進(jìn)而貢獻(xiàn)于增加的設(shè)備產(chǎn)率。
[0024]在一個實(shí)施例中，電極組件202包括RF導(dǎo)電連接器204與拉長的導(dǎo)電構(gòu)件206，該拉長的導(dǎo)電構(gòu)件206附連至該RF導(dǎo)電連接器204。導(dǎo)電構(gòu)件206可具有第一端203與第二端208，該第一端203電連接至RF導(dǎo)電連接器204，該第二端208延伸成接近于，或接觸腔室蓋12。下文將參照圖2-4討論關(guān)于電極組件202的更多細(xì)節(jié)。
[0025]RF阻抗匹配箱76安置于支撐板55上。第一 RF功率生成器77通過阻抗匹配箱76中的阻抗匹配元件(未示出)耦接至內(nèi)線圈天線70。第二 RF功率生成器78通過阻抗匹配箱76中的其他阻抗匹配元件(未示出)耦接至外線圈天線75。
[0026]在等離子體處理期間，利用由功率生成器77，78所提供的RF功率來激勵線圈天線組件104，以將由工藝氣體形成的等離子體維持在腔室主體10的內(nèi)部空間內(nèi)。
[0027]柔性RF墊片57提供軸肩擋圈40與浮置支撐板55之間的RF屏蔽以及電連續(xù)性。RF墊片57可以是環(huán)形銅網(wǎng)格，且可被中斷以容納下文描述的支撐伺服機(jī)構(gòu)(supportservo)。支撐板55由三個支撐伺服機(jī)構(gòu)80、85、90所支撐，這些支撐伺服機(jī)構(gòu)80、85,90以相等的(120度)間隔被置于軸肩擋圈40上。在一個實(shí)施例中，這些支撐伺服機(jī)構(gòu)80、85、90是相同的。
[0028]控制信號電纜170供應(yīng)來自圖1的半導(dǎo)體基板處理裝置100的中央控制器175的電控制信號與功率。中央控制器175控制三個支撐伺服機(jī)構(gòu)80、85、90中的每一者。以相等間隔圍繞軸肩擋圈40布置三個支撐伺服機(jī)構(gòu)80、85、90使得控制器175能夠使浮置支