本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種等離子體處理裝置及等離子體處理的方法。

背景技術(shù)：

等離子體處理裝置廣泛應(yīng)用于集成電路的制造工藝中，如沉積、刻蝕等，其中，電感耦合型等離子體（icp，inductivelycoupledplasma）裝置是等離子體處理裝置中的主流技術(shù)之一，其原理主要是使用射頻功率驅(qū)動電感耦合線圈產(chǎn)生較強(qiáng)的高頻交變磁場，使得低壓的反應(yīng)氣體被電離產(chǎn)生等離子體。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，上述活性粒子可以和待處理晶圓的表面發(fā)生多種物理和化學(xué)反應(yīng)，使得晶圓表面的形貌發(fā)生改變，即完成刻蝕過程；另外，上述活性離子比常規(guī)的氣態(tài)反應(yīng)物具有更高的活性，可以促進(jìn)反應(yīng)氣體間的化學(xué)反應(yīng)，即可以實(shí)現(xiàn)等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積（pecvd）。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種電感耦合等離子體處理裝置的截面結(jié)構(gòu)示意圖，包括：反應(yīng)腔10；位于所述反應(yīng)腔10內(nèi)的承片臺11，用于承載和固定晶圓14；設(shè)置于反應(yīng)腔10頂部的電感耦合線圈12；與電感耦合線圈12連接的電源13，用于向所述電感耦合線圈12提供射頻功率。

在所述電感耦合等離子體處理裝置工作時，所述電源13可在開啟（on）和關(guān)閉（off）之間切換，從而實(shí)現(xiàn)向電感耦合線圈12提供射頻功率，使得所述電感耦合線圈12能夠產(chǎn)生磁場。被輸入至反應(yīng)腔10的反應(yīng)氣體被所述電感耦合線圈12產(chǎn)生的磁場電離，能夠形成等離子體。以刻蝕工藝為例，在對所述承片臺11施加偏壓的情況下，所述等離子體受到所述承片臺11的偏壓影響而向晶圓14轟擊，以進(jìn)行刻蝕工藝。

然而，現(xiàn)有的電感耦合等離子體處理裝置中，等離子體的分布不均勻，導(dǎo)致等離子處理的結(jié)果不均勻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題是提供一種等離子體處理裝置及等離子體處理的方法，使所述等離子體處理裝置中的等離子體分布更均勻，等離子體處理的效果更好。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種等離子體處理裝置，其包括：

反應(yīng)腔；

位于所述反應(yīng)腔內(nèi)的承片臺，所述承片臺用于放置待處理基底；

設(shè)置于所述反應(yīng)腔頂部的呈同心分布的若干電感耦合線圈，所述電感耦合線圈與所述承片臺相對，用于將反應(yīng)腔內(nèi)的氣體等離子體化，所述若干電感耦合線圈至少包括第一電感耦合線圈、以及位于所述第一電感耦合線圈內(nèi)的第二電感耦合線圈，所述第一電感耦合線圈包圍所述第二電感耦合線圈；

射頻功率源；

功率分配器，連接在所述射頻功率源與所述若干電感耦合線圈之間，用于將射頻功率源的功率分配給各個電感耦合線圈，所述功率分配器至少具有兩種工作狀態(tài)——第一狀態(tài)與第二狀態(tài)，第一電感耦合線圈在第一狀態(tài)的功率小于其在第二狀態(tài)的功率，第二電感耦合線圈在第一狀態(tài)的功率大于其在第二狀態(tài)的功率；

控制器，與所述功率分配器連接，用于對功率分配器各工作狀態(tài)之間的切換進(jìn)行控制。

可選的，若干電感耦合線圈還包括第三電感耦合線圈，所述第三電感耦合線圈設(shè)置在所述第一電感耦合線圈與所述第二電感耦合線圈之間。

可選的，所述電感耦合線圈的結(jié)構(gòu)為平面螺旋結(jié)構(gòu)或螺旋管結(jié)構(gòu)。

可選的，所述若干電感耦合線圈可在豎直方向上移動。

可選的，各個電感耦合線圈的移動相互獨(dú)立。

本發(fā)明還提供一種采用如上所述的裝置進(jìn)行等離子體處理的方法，其包括：

將待處理基底設(shè)置于承片臺的表面；

向反應(yīng)腔內(nèi)通入氣體；

使功率分配器在第一狀態(tài)工作一段時間，而后將其切換至第二狀態(tài)工作，或者，使功率分配器在第二狀態(tài)工作一段時間，而后將其切換至第一狀態(tài)工作；與功率分配器相連的若干電感耦合線圈將反應(yīng)腔內(nèi)的氣體等離子體化，形成等離子體；

利用所述等離子體對待處理基底進(jìn)行處理。

可選的，若干電感耦合線圈還包括第三電感耦合線圈，所述第三電感耦合線圈設(shè)置在所述第一電感耦合線圈與所述第二電感耦合線圈之間。

可選的，所述電感耦合線圈的結(jié)構(gòu)為平面螺旋結(jié)構(gòu)或螺旋管結(jié)構(gòu)。

可選的，所述若干電感耦合線圈可在豎直方向上移動。

可選的，各個電感耦合線圈的移動相互獨(dú)立。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種電感耦合等離子體處理裝置的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明等離子體處理裝置一實(shí)施例的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是內(nèi)圈線圈的功率隨時間變化的示意圖。

具體實(shí)施方式

如背景技術(shù)所述，現(xiàn)有的電感耦合等離子體處理裝置中，等離子體的分布不均勻，導(dǎo)致等離子處理的結(jié)果不均勻。

經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，請繼續(xù)參考圖1，由于輸入反應(yīng)腔10的反應(yīng)氣體被所述電感耦合線圈12產(chǎn)生的磁場電離而形成等離子體，因此由所述電感耦合線圈12產(chǎn)生的磁場分布情況會影響等離子體的分布。其中，由于所述電感耦合線圈12通常為平面螺旋線圈（spiralcoils）或螺旋管（solenoidcoils），則越靠近所述電感耦合線圈12的圓心，所述電感耦合線圈12產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度越強(qiáng)。而所述電感耦合線圈12與所述承片臺11相對設(shè)置，使得所述反應(yīng)腔10內(nèi)，靠近所述電感耦合線圈12和承片臺11中心的區(qū)域等離子體密度較高，而靠近所述電感耦合線圈12和承片臺11邊緣的區(qū)域等離子體密度較低。

為了改善反應(yīng)腔內(nèi)的等離子體密度分布的均勻性，本發(fā)明提供一種等離子體處理裝置，如圖2所示，其包括反應(yīng)腔10、若干電感耦合線圈、射頻功率源、功率分配器與控制器等。其中，反應(yīng)腔10內(nèi)具有承片臺11，所述承片臺11的表面用于放置待處理基底（如晶圓）14。所述若干電感耦合線圈設(shè)置于反應(yīng)腔10的頂部，呈同心分布，且與所述承片臺11相對，用于將反應(yīng)腔內(nèi)的氣體等離子體化。本實(shí)施例中，共有兩個電感耦合線圈：外圈線圈（第一電感耦合線圈）17和內(nèi)圈線圈（第二電感耦合線圈）15，其中，外圈線圈17位于內(nèi)圈線圈15外圍、且包圍所述內(nèi)圈線圈15。

射頻功率源用于為所述若干電感耦合線圈提供射頻能量。功率分配器連接在所述射頻功率源與所述若干電感耦合線圈之間，用于將射頻功率源的功率分配給各個電感耦合線圈，所述功率分配器至少具有兩種工作狀態(tài)——第一狀態(tài)與第二狀態(tài)，外圈線圈（第一電感耦合線圈）17在第一狀態(tài)的功率小于其在第二狀態(tài)的功率，內(nèi)圈線圈（第二電感耦合線圈）15在第一狀態(tài)的功率大于其在第二狀態(tài)的功率?？刂破髋c所述功率分配器連接，用于對功率分配器各工作狀態(tài)之間的切換進(jìn)行控制。

圖3是內(nèi)圈線圈15的功率（功率分配）隨時間變化的示意圖。從0到時刻t1階段，功率分配器處于第一狀態(tài)。在該狀態(tài)，內(nèi)圈線圈的功率占總功率（上述射頻功率源的輸出功率）的75%，外圈線圈的功率僅占總功率的25%。這使得待處理基底中央?yún)^(qū)域的等離子體密度明顯大于待處理基底邊緣區(qū)域的等離子體密度，進(jìn)而使得中央?yún)^(qū)域的處理速度大于邊緣區(qū)域。從時刻t1到時刻t2階段，功率分配器處于第二狀態(tài)。在該狀態(tài)，內(nèi)圈線圈的功率占總功率的40%，外圈線圈的功率僅占總功率的60%。這使得待處理基底中央?yún)^(qū)域的等離子體密度明顯小于待處理基底邊緣區(qū)域的等離子體密度，進(jìn)而使得中央?yún)^(qū)域的處理速度小于邊緣區(qū)域。第一狀態(tài)與第二狀態(tài)的交替執(zhí)行使得中央?yún)^(qū)域與邊緣區(qū)域的處理速度趨于相等。

圖3中所示的功率分配方案只是可行方案中的一個示例。在其它實(shí)施例中，可采取另外的功率分配方法。比如，假如中央?yún)^(qū)域的處理速度過快（相對于邊緣區(qū)域而言），則可通過調(diào)低第一狀態(tài)和/或第二狀態(tài)中內(nèi)圈線圈的功率（功率所占的比例）來降低中央?yún)^(qū)域的處理速度，也可通過縮短第一狀態(tài)的時長和/或加長第二狀態(tài)的時長來降低中央?yún)^(qū)域的處理速度。對邊緣區(qū)域處理速度的調(diào)整，與其類似，不再贅述。

說明一點(diǎn)，電感耦合線圈的數(shù)目除了是以上所描述的兩個外，還可以是更多個，比如，3個。具體的，可在第一電感耦合線圈（最外的線圈）與第二電感耦合線圈（最內(nèi)的線圈）之間設(shè)置第三電感耦合線圈。另外，每一電感耦合線圈的結(jié)構(gòu)既可為平面螺旋結(jié)構(gòu)，也可為螺旋管結(jié)構(gòu)。

不僅如此，每一電感耦合線圈均可設(shè)置為可在豎直方向上移動（既可向上移動，也可向下移動）。并且，各個電感耦合線圈的移動最好是可相互獨(dú)立進(jìn)行的。由于電感耦合線圈距離反應(yīng)腔頂部的高度對等離子體分布的均勻性也有明顯影響，因而，將各電感耦合線圈設(shè)置為可上下移動的，也會有利于各區(qū)域處理速度的均勻性。

前面所描述的各裝置進(jìn)行等離子體處理的方法通常可包括以下步驟：

將待處理基底設(shè)置于承片臺的表面；

向反應(yīng)腔內(nèi)通入氣體；

使功率分配器在第一狀態(tài)工作一段時間，而后將其切換至第二狀態(tài)工作，或者，使功率分配器在第二狀態(tài)工作一段時間，而后將其切換至第一狀態(tài)工作；與功率分配器相連的若干電感耦合線圈將反應(yīng)腔內(nèi)的氣體等離子體化，形成等離子體；

利用所述等離子體對待處理基底進(jìn)行處理。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。