一种功率分配电感耦合线圈及具有其的等离子体处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种功率分配电感耦合线圈及具有其的等离子体处理装置。功率分配电感耦合线圈包括多个定值电容、多个可调电容和三组电感线圈，其中，第一线圈绕组和第二线圈绕组相互嵌套，为外圈绕组部分，第三线圈绕组为内圈绕组部分；第一可调电容、第一线圈绕组、第一定值电容串联组成第一支路，第一定值电容末端接地；第二可调电容、第二线圈绕组、第二定值电容、第三线圈绕组、第三定值电容的次序串联组成第二支路，第三定值电容末端接地；第一可调电容和第二可调电容的空闲端相连，使第一支路与第二支路形成并联。通过调节第一可调电容和第二可调电容的比值，使不同线圈绕组中的功率分配不同，改变反应腔内等离子体分布，从而提高工艺的均匀性。

A power distribution inductively coupled coil and its plasma treatment device

【技术实现步骤摘要】
一种功率分配电感耦合线圈及具有其的等离子体处理装置
本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种功率分配电感耦合线圈及具有其的等离子体处理装置。
技术介绍
随着电子技术发展，芯片集成度不断提高，半导体器件的特征尺寸不断缩小，对半导体器件加工/处理设备的性能、稳定性以及工艺的要求愈发严苛。在对半导体器件加工/处理时，常用到等离子体刻蚀、沉积或其他等离子体处理技术，因此等离子体处理装置的工作性能至关重要。近年来晶圆尺寸已从200mm增大到300mm，针对大衬底，提高等离子体处理装置的工作性能、稳定性以及工艺均匀性，不仅能提高半导体器件制造的集成度，也能提高产品的良品率。目前用于半导体器件加工/处理的等离子体处理装置主要有电容耦合等离子体(CCP)装置、电感耦合等离子体(ICP)装置和电子回旋共振等离子体(ECR)装置等。其中ICP装置具有独立的激励射频电源和偏压射频电源，可通过激励射频电源决定反应腔室内的等离子体密度，通过偏压射频电源决定入射到晶圆表面的粒子能量和入射角度。并且，ICP装置可以在较低的工作气压下产生高密度和高均匀性的等离子体，因此可以对各种金属或非金属膜层结构进行刻蚀等加工/处理，尤其适合加工/处理300mm的大尺寸晶圆。此外，由于ICP的结构简单、造价低，在其他尺寸的晶圆加工/处理领域也有广泛应用。ICP装置通常由反应腔室、介质窗、静电卡盘和电感耦合线圈构成。其中，介质窗位于反应腔室上方，电感耦合线圈位于介质窗上方，电感耦合线圈与激励射频电源相连；静电卡盘位于反应腔室内，待加工/处理的晶圆置于静电卡盘上，静电卡盘与偏压射频电源相连。射频电流流入电感耦合线圈，使线圈周围产生随时间变化的磁场，变化的磁场在反应腔室内感应产生电场。进入反应腔室的工艺气体在感应电场作用下生成等离子体，等离子体与晶圆表面发生物理化学反应，从而达到对晶圆加工/处理的目的。现有的电感耦合线圈通常由偶数个并联且相互嵌套的螺旋形线组构成。然而这种结构的电感耦合线圈产生的电磁场和射频功率分布是不均匀的。在腔室中心一定半径范围内的感应电磁场和射频功率较强，导致该区域内的等离子体密度较大，具有比外圈更快的刻蚀等加工/处理速率，这种差异在300mm的大尺寸晶圆加工/处理过程中尤其明显。此外，受限于腔体结构、腔体进气与出气结构等，仅通过气体扩散作用难以在晶圆表面获得均匀分布的等离子体，导致晶圆表面不同区域的刻蚀速度不同，加工/处理结果均匀性差。另外，待处理晶圆表面的膜层结构在不同区域内的厚度也会有差异，也导致结果难以达到预期。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术公开一种功率分配电感耦合线圈，包括多个定值电容、多个可调电容和三组电感线圈，其中，第一线圈绕组和第二线圈绕组相互嵌套，为外圈绕组部分，第三线圈绕组为内圈绕组部分；第一可调电容、第一线圈绕组、第一定值电容串联组成第一支路，第一定值电容末端接地；第二可调电容、第二线圈绕组、第二定值电容、第三线圈绕组、第三定值电容的次序串联组成第二支路，第三定值电容末端接地；第一可调电容和第二可调电容的空闲端相连，使第一支路与第二支路形成并联。本专利技术的功率分配电感耦合线圈中，优选为，所述第一线圈绕组、所述第二线圈绕组和所述第三线圈绕组可以由单个线圈绕组构成，也可以由多个线圈绕组串联而成，或由多个线圈绕组并联而成，或由多个线圈绕组混联而成。本专利技术的功率分配电感耦合线圈中，优选为，所述内圈绕组部分和/或外圈绕组部分是平面结构。本专利技术的功率分配电感耦合线圈中，优选为，所述平面结构可以是平面螺旋线形，也可以是圆弧线形，其中平面螺旋线形包括阿基米德螺旋线、渐开线或涡状线的形式。本专利技术的功率分配电感耦合线圈中，优选为，内圈绕组部分和/或外圈绕组部分是立体结构。本专利技术的功率分配电感耦合线圈中，优选为，所述立体结构是立体螺旋形状，并且沿上升方向其螺旋线的直径相同或直径渐小或直径渐大。本专利技术的功率分配电感耦合线圈中，优选为，所述第一定值电容的电容值满足以下公式：本专利技术的功率分配电感耦合线圈中，优选为，所述第二定值电容的电容值满足以下公式：本专利技术的功率分配电感耦合线圈中，优选为，所述第三定值电容的电容值满足以下公式：本专利技术还公开一种等离子体处理装置，设置有权利要求1～9中任一项所述的功率分配电感耦合线圈，功率分配电感耦合线圈的一端通过射频匹配器与射频电源连接，功率分配电感耦合线圈的另一端接地。本专利技术通过调节第一可调电容VC1和第二可调电容VC2的比值，调节不同线圈绕组中的阻抗，使不同电感线圈中的功率分配不同，改变反应腔室内的等离子体分布，从而调节等离子体进行刻蚀等加工/处理速率，提高工艺均匀性。附图说明图1是本专利技术的功率分配电感耦合线圈的一个实施例的示意图。图2是本专利技术的功率分配电感耦合线圈的电路原理图。图3是具有本专利技术的电感耦合线圈的等离子处理装置的一个实施例的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“垂直”“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在下文中描述了本专利技术的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本专利技术。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本专利技术。除非在下文中特别指出，器件中的各个部分可以由本领域的技术人员公知的材料构成，或者可以采用将来开发的具有类似功能的材料。图1是本专利技术的功率分配电感耦合线圈的一个实施例的示意图。如图1所示，功率分配电感耦合线圈呈平面结构。其中，第一线圈L1和第二线圈L2为两根相互嵌套的单根螺旋形线圈，并且第一线圈L1和第二线圈L2的形状、尺寸、圈数相同，第一线圈L1和第二线圈L2的相对位置关系为中心对称。第三线圈L3形状、圈数与第一线圈L1相同，螺旋形的直径以第一线圈L1为参照等比例缩小。第一线圈L1、第二线圈L2、第三线圈L3的圆心相同，第三线圈L3位于中央区域，为内圈绕组部分，第一线圈L1和第二线圈L2位于外侧，为外圈绕组部分。按第一可调电容VC1、第一线圈绕组L1、第一定值电容C1的次序串联组成第一支路，第一定值电容C1末端接地。按第二可调电容VC2、第二线圈绕组L2、第二定值电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率分配电感耦合线圈，其特征在于，/n包括多个定值电容、多个可调电容和三组电感线圈，其中，第一线圈绕组和第二线圈绕组相互嵌套，为外圈绕组部分，第三线圈绕组为内圈绕组部分；/n第一可调电容、第一线圈绕组、第一定值电容串联组成第一支路，第一定值电容末端接地；/n第二可调电容、第二线圈绕组、第二定值电容、第三线圈绕组、第三定值电容的次序串联组成第二支路，第三定值电容末端接地；/n第一可调电容和第二可调电容的空闲端相连，使第一支路与第二支路形成并联。/n

【技术特征摘要】
1.一种功率分配电感耦合线圈，其特征在于，
包括多个定值电容、多个可调电容和三组电感线圈，其中，第一线圈绕组和第二线圈绕组相互嵌套，为外圈绕组部分，第三线圈绕组为内圈绕组部分；
第一可调电容、第一线圈绕组、第一定值电容串联组成第一支路，第一定值电容末端接地；
第二可调电容、第二线圈绕组、第二定值电容、第三线圈绕组、第三定值电容的次序串联组成第二支路，第三定值电容末端接地；
第一可调电容和第二可调电容的空闲端相连，使第一支路与第二支路形成并联。


2.根据权利要求1所述的功率分配电感耦合线圈，其特征在于，
所述第一线圈绕组、所述第二线圈绕组和所述第三线圈绕组可以由单个线圈绕组构成，也可以由多个线圈绕组串联而成，或由多个线圈绕组并联而成，或由多个线圈绕组混联而成。


3.根据权利要求1所述的功率分配电感耦合线圈，其特征在于，
所述内圈绕组部分和/或外圈绕组部分是平面结构。


4.根据权利要求3所述的功率分配电感耦合线圈，其特征在于，
所述平面结构可以是平面螺旋线形，也可以是圆弧线形，其中平面螺旋线形...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雪冬，刘小波，胡冬冬，车东晨，李娜，陈兆超，陈璐，许开东，
申请(专利权)人：江苏鲁汶仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32