电感耦合装置和半导体处理设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电感耦合装置和半导体处理设备。所述电感耦合装置包括射频电源、介质筒以及环绕在所述介质筒的周向侧壁且沿其轴向依次并列设置的至少两组射频线圈及直流电源，每组所述射频线圈的输入端均与所述射频电源和所述直流电源的第一极电连接，每组所述射频线圈的输出端均与所述直流电源的第二极电连接并接地设置，以在介质筒内形成对应每组所述射频线圈的电离区。借助所设计的多组射频线圈的结构，在同样射频功率条件下，通过每组射频线圈的电流降低，从而有效减小了高功率密度导致的趋肤效应问题，并且，工艺气体可以依次经过两个电离区，实现多次电离，可以有效提高感应耦合功率利用效率，最终可以提高等离子体密度。

Inductive coupling device and semiconductor processing equipment

【技术实现步骤摘要】
电感耦合装置和半导体处理设备
本专利技术涉及半导体制造
，具体涉及一种电感耦合装置和一种包括该电感耦合装置的半导体处理设备。
技术介绍
随着三维叠层封装、微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)封装、垂直集成传感器阵列以及台面金属氧化物半导体(MetalOxideSemiconductor，MOS)功率器件倒装焊接技术的开发，硅通孔(ThroughSiliconVia，TSV)互连技术正在受到越来越广泛的重视和研究。为了实现较高的刻蚀选择比及刻蚀速率，往往采用远程高密度等离子体(RemoteHighDensityPlasma，RemoteHDP)，此时基片位于等离子体下游，自由基浓度高，离子密度低，可以减少离子轰击导致的掩膜层的损失，因此可以兼顾实现高刻蚀速率及选择比。在远程等离子体中，通常采用螺线管线圈感应耦合等离子体源，其中，等离子体通过螺线管天线产生，并在下电极偏压的作用下，实现等离子体密度与能量的独立控制。对螺线管感应耦合等离子体源，线圈与等离子体之间存在容性耦合和感性耦合，其中容性耦合部分所占的功率约为感性耦合功率的50％，因此为了获得电感耦合等离子体(InductivelyCoupledPlasma，ICP)模式下较高的等离子体密度，往往需要对等离子体源施加高功率密度。对电感耦合等离子体，功率密度的提高会导致两个方面的问题：一是趋肤效应产生的感应电流方向与线圈电流方向相反，限制了有效功率的吸收；二是高功率密度导致介质窗产生热效应，发生破裂现象，对平面感应耦合等离子体源，介质窗承受的最大功率密度约为1.5W/cm2；对螺线管感应耦合等离子体源，介质窗承受的最大功率密度约为4W/cm2。此外，随着功率密度的提高，活性粒子表面附合、离子轰击、光辐射等作用增强，导致介质窗材料的热效应更加严重。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种电感耦合装置和一种半导体处理设备。为了实现上述目的，本专利技术的第一方面，提供了一种电感耦合装置，用于半导体设备中电离工艺气体形成等离子体，所述电感耦合装置包括射频电源以及介质筒，所述电感耦合装置还包括环绕在所述介质筒的周向侧壁且沿其轴向依次并列设置的至少两组射频线圈以及直流电源；其中，每组所述射频线圈的输入端均与所述射频电源和所述直流电源的第一极电连接，每组所述射频线圈的输出端均与所述直流电源的第二极电连接并接地设置，以在所述介质筒内形成对应每组所述射频线圈的电离区。可选地，所述电感耦合装置还包括第一滤波器和第二滤波器，其中，各所述射频线圈的输入端经由所述第一滤波器与所述直流电源的第一极电连接，各所述射频线圈的输出端经由所述第二滤波器与所述直流电源的第二极电连接。可选地，所述第一滤波器和所述第二滤波器均为低通滤波器。可选地，所述第一滤波器包括第一电感和第一电容，所述第二滤波器包括第二电感和第二电容；其中，所述第一电感的第一端分别与所述直流电源的第一极以及所述第一电容的第一端电连接，所述第一电感的第二端分别与各所述射频线圈的输入端电连接，所述第一电容的第二端接地；所述第二电感的第一端分别与各所述射频线圈的输出端电连接，所述第二电感的第二端分别与所述直流电源的第二极以及所述第二电容的第一端电连接，所述第二电容的第二端接地。可选地，所述电感耦合装置还包括隔直电容、匹配器和接地电容；其中，所述隔直电容的第一端通过所述匹配器与所述射频电源电连接，所述隔直电容的第二端分别与各所述射频线圈的输入端以及所述第一电感的第二端电连接：所述接地电容的第一端分别与各所述射频线圈的输出端以及所述第二电感的第一端电连接，所述接地电容的第二端接地。可选地，每组所述射频线圈包括多匝射频线圈，每匝所述射频线圈均包括第一导电层、包裹所述第一导电层绝缘层，以及包裹所述绝缘层的第二导电层；每个所述射频线圈的输入端均包括直流输入部和射频输入部，每个所述射频线圈的输出端均包括直流输出部和射频输出部；其中，每个所述直流输入部分别与所述第一导电层和所述直流电源的第一极电连接，每个所述直流输出部分别与所述第一导电层和所述直流电源的第二极电连接；每个所述射频输入部分别与所述第二导电层和所述射频电源电连接，每个所述射频输出部均接地。可选地，所述电感耦合装置还包括至少一个第一导电连接件和至少一个第二导电连接件；其中，所述第一导电连接件分别电连接相邻两个所述射频线圈的两个射频输入部处的第二导电层；所述第二导电连接件分别电连接该相邻两个所述射频线圈的两个射频输出部处的第二导电层。可选地，相邻两个所述射频线圈中的线圈缠绕方向彼此相反，以保证相邻两个所述射频线圈所输出的电流方向的一致性。可选地，所述射频线圈为立体线圈或平面线圈，并且，所述射频线圈的横截面呈带状、环状或柱状。本专利技术的第二方面，提供了一种半导体处理设备，所述半导体处理设备包括前文记载的所述的电感耦合装置。本专利技术的电感耦合装置和半导体处理设备，包括射频电源以及介质筒，所述电感耦合装置还包括环绕在所述介质筒的周向侧壁且沿其轴向依次并列设置的至少两个射频线圈及直流电源，每组所述射频线圈的输入端均与所述射频电源以及所述直流电源的第一极电连接，每组所述射频线圈的输出端均与所述直流电源的第二极电连接并接地设置，以在介质筒内形成对应每组所述射频线圈的电离区。借助所设计的多组射频线圈的结构，在同样射频功率条件下，通过降低每组射频线圈的电流，从而有效减小了高功率密度导致的趋肤效应问题，并且，工艺气体可以依次经过两个电离区，实现多次电离，可以有效提高感应耦合功率利用效率，最终可以提高等离子体密度。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术第一实施例中电感耦合装置的结构示意图；图2为本专利技术第二实施例中电子在磁场中的拉摩尔运动的示意图；图3为本专利技术第三实施例中静磁场对等离子体位型约束的影响对比图；图4为本专利技术第四实施例中电感耦合装置的等效电路图；图5为本专利技术第五实施例中相邻两个射频线圈的结构示意图；图6为本专利技术第六实施例中射频线圈中直流输出部与射频输出部处的剖视图；图7为本专利技术第七实施例中射频线圈中直流及交流隔离的馈入方式电气示意图；图8为本专利技术第八实施例中射频线圈中直流及交流隔离的输出方式电气示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。如图1所示，本专利技术的第一方面，涉及一种电感耦合装置100，该电感耦合装置100用于半导体处理设备200中，半导体处理设备200一般包括工艺腔室210、放置在工艺腔室210上方的本专利技术所提出的电感耦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电感耦合装置，用于半导体处理设备中电离工艺气体形成等离子体，所述电感耦合装置包括射频电源以及介质筒，其特征在于，所述电感耦合装置还包括环绕在所述介质筒的周向侧壁且沿其轴向依次并列设置的至少两组射频线圈以及直流电源；其中，/n每组所述射频线圈的输入端均与所述射频电源和所述直流电源的第一极电连接，每组所述射频线圈的输出端均与所述直流电源的第二极电连接并接地设置，以在所述介质筒内形成对应每组所述射频线圈的电离区。/n

【技术特征摘要】
1.一种电感耦合装置，用于半导体处理设备中电离工艺气体形成等离子体，所述电感耦合装置包括射频电源以及介质筒，其特征在于，所述电感耦合装置还包括环绕在所述介质筒的周向侧壁且沿其轴向依次并列设置的至少两组射频线圈以及直流电源；其中，
每组所述射频线圈的输入端均与所述射频电源和所述直流电源的第一极电连接，每组所述射频线圈的输出端均与所述直流电源的第二极电连接并接地设置，以在所述介质筒内形成对应每组所述射频线圈的电离区。


2.根据权利要求1所述的电感耦合装置，其特征在于，所述电感耦合装置还包括第一滤波器和第二滤波器，其中，
各所述射频线圈的输入端经由所述第一滤波器与所述直流电源的第一极电连接，各所述射频线圈的输出端经由所述第二滤波器与所述直流电源的第二极电连接。


3.根据权利要求2所述的电感耦合装置，其特征在于，所述第一滤波器和所述第二滤波器均为低通滤波器。


4.根据权利要求2所述的电感耦合装置，其特征在于，所述第一滤波器包括第一电感和第一电容，所述第二滤波器包括第二电感和第二电容；其中，
所述第一电感的第一端分别与所述直流电源的第一极以及所述第一电容的第一端电连接，所述第一电感的第二端分别与各所述射频线圈的输入端电连接，所述第一电容的第二端接地；
所述第二电感的第一端分别与各所述射频线圈的输出端电连接，所述第二电感的第二端分别与所述直流电源的第二极以及所述第二电容的第一端电连接，所述第二电容的第二端接地。


5.根据权利要求4所述的电感耦合装置，其特征在于，所述电感耦合装置还包括隔直电容、匹配器和接地电容；其中，
所述隔直电容的第一端通过所述匹配器与所述射频电源电连接，所述隔直电容的第二端分别与各所述射...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兴存，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11