用于产生均匀处理速率的天线制造技术

一种用于通过窗口在处理腔室中产生电场的天线装置。一般地，天线装置包括外环，该外环包括围绕天线轴布置的第一外环圈；内环，其包括围绕天线轴布置的第一内环圈，其中内环在每个方位方向比起外环更靠近天线轴；以及径向连接器，其径向地将所述外环电连接到所述内环，其中径向连接器被安置成离窗口距离大。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于处理诸如在IC制造时使用的半导体基底或在平板显示应用中使用的玻璃板那样的基底的设备和方法。更具体地，本专利技术涉及一改进的等离子体处理系统，其能够在基底表面上以高度的处理均匀性处理基底。
技术介绍
等离子体处理系统存在已有一定的时间。这些年来，已经引入并且在不同程度上使用利用电感耦合的等离子体源、电子回旋共振(ECR)源、电容源等的等离子处理系统来处理半导体基底和玻璃板。在处理期间，典型地采用了多个沉积和/或蚀刻步骤。在沉积期间，材料被沉积在基底表面(诸如玻璃板或晶片的表面)上。例如，诸如硅、氧化硅、氮化硅、金属等的各种形式的沉积层可被形成在基底表面上。相反，蚀刻可被使用来选择地从基底表面上的预定区域去除材料。例如，在基底的层上可以形成诸如孔、触点、或沟槽那样的蚀刻的特征。等离子体处理的一个具体的方法使用了感应源来产生等离子体。图1显示现有技术的、用于等离子体处理的电感性等离子体处理反应器100。典型的电感性等离子体处理反应体包括腔室102，其具有被布置在电介质窗106上面的天线或电感线圈104。典型地，天线104被可操作地耦合到第一RF(射频)功率源108。而且，在腔室102内提供气体端口110，它被安排用来把气体源材料--例如蚀刻剂源气体--释放到在电介质窗106与基底112之间的RF感应等离子体区域。基底112被引入到腔室102中并且被放置在夹盘114上，该夹盘通常起到电极的作用以及被可操作地耦合到第二RF功率源116上。为了产生等离子体，把处理气体通过气体端口110输入到腔室102。然后通过使用第一RF功率源108把功率加到电感线圈104。供给的RF能量耦合到电介质窗106，以及把大的电场感应到腔室102中。更具体地，响应于电场，在腔室102中感应出环状的电流。电场将腔室中存在的少量电子加速，使得它们与处理气体的气体分子碰撞。这些碰撞导致电离以及启动放电或等离子体118。正如技术上熟知的，处理气体的中性气体分子在受到这些强电场时失去电子，以及留下带正电的离子。结果，在等离子体118中包含带正电的离子、带负电的电子和中性气体分子(和/或原子)。只要自由电子的产生速率超过它们的消失速率，那么等离子体就点火。一旦等离子体形成，在等离子体中的中性气体分子势必朝向基底的表面。作为例子，促成基底上中性气体分子的存在的一个机制可以是扩散(即，在腔室中分子的随机运动)。因此，典型地可以沿基底112的表面发现中性物质层(例如，中性气体分子)。相应地，当底部电极114被供电时，离子势必朝向基底加速，在基底上这些离子与中性物质相组合，激发蚀刻反应。诸如上述的那样的电感性等离子体系统遇到的一个问题是在基底上蚀刻性能的变化，例如，非均匀的蚀刻速率。也就是，基底的一个区域受到与另一个区域不同的蚀刻。结果，极难控制与集成电路有关的参数，即，临界尺寸、长宽比等。另外，非均匀蚀刻速率可能导致半导体电路中的器件故障，这典型地转换成制造商的更高的成本。而且，还存在其它关心的问题，诸如总的蚀刻速率、蚀刻剖面图、微装载、选择性等。近年来，发现这些非均匀蚀刻速率可能是在基底表面上等离子体密度变化的结果，即，具有或多或少的反应物质(例如，带正电的离子)的区域的等离子体。虽然不希望受理论束缚，但我们相信等离子体密度的变化是由于在功率耦合--例如天线、电介质窗、和/或等离子体--的功率传输特性中发现的非对称性造成的。如果功率耦合是非对称的，则显然，感应电场的环行电流将是非对称性的，所以，等离子体的电离和启动将是非对称的。结果，将发生等离子体密度的变化。例如，某些天线装置在线圈中心感应强的电流，在线圈的外径处感应弱的电流。相应地，等离子体势必朝着处理腔室的中心聚集(如图1的等离子体118所示)。用于克服非对称功率耦合的标准技术是补偿或平衡，以消除非对称性。例如，使用一对平面天线来提高在弱电流区域处的电流密度；在螺旋天线上连接上径向部件，以形成具有不同的半径的多个圆环；改变电介质窗的厚度以减小在强电流区域处的电流密度。然而，这些平衡技术往往不能提供方位上的对称功率耦合。也就是，它们势必仍旧造成方位上的变化，这导致等离子体的变化，使得很难得到蚀刻均匀性。而且，今天使用的大多数天线装置形成在天线与等离子体之间的某种类型的电容性耦合。电容耦合是由于在天线与等离子体之间的电压降造成的。电压降典型地在耦合窗处或其附近形成外壳电压。对于大多数部分，外壳电压势必起到底部电极(通上电的)的作用。也就是，等离子体中的离子趋于围绕外壳加速，所以，势必朝向带负电荷的耦合窗加速。结果，加速的离子势必轰击耦合窗的表面。这些轰击的离子对于耦合窗基本上具有与它们对于基底的相同的影响，即，它们在耦合窗表面上或者蚀刻或者沉积材料。这可产生不想要的和/或不可预期的结果。例如，沉积的材料可以积累在耦合窗上，以及特别是当材料从基底表面上剥落时，变为有害的粒子源。从耦合窗去除材料，将具有类似的影响。最终，厚度的增加或减小例如在功率耦合(例如，天线、电介质窗、等离子体)的功率传输特性中将造成处理变化。如上所述，处理变化可导致非均匀处理，这导致半导体电路中的器件故障。从上述的内容看来，希望有一种用于在基底表面上产生均匀处理的改进的方法和设备。
技术实现思路
本专利技术在一个实施例中涉及用于通过窗口产生在处理腔室中的电场的天线装置。一般地，该天线装置包括外环，其包括围绕天线轴布置的第一外环圈；内环，其包括围绕天线轴布置的第一内环圈，其中内环在每个方位方向比起外环更靠近天线轴；以及径向连接器，径向地电将所述外环连接到所述内环，其中径向连接器被安置成离窗口很大的距离。本专利技术在另一个实施例中涉及用于处理基底的等离子体处理设备。通常情况下，提供有一处理腔室，在该处理腔室中等离子体被点火和被维持以用于所述处理。一窗口形成所述处理腔室的一侧，它被配置成允许所述RF能量传送到所述处理腔室。一多层天线与所述窗口相邻以及被配置成经由RF能量在所述处理腔室中产生电场。多层天线包括外环，其包括围绕天线轴布置的第一外环圈；内环，其包括围绕天线轴布置的第一内环圈，其中内环在每个方位方向上比起外环更靠近天线轴；以及径向连接器，其径向地电将所述外环连接到所述内环，其中径向连接器被安置成离窗口很大的距离。附图说明在附图中，通过示例的方式，但不作为限制，对本专利技术进行说明，，其中图上相同的参考数字表示类似的单元，以及其中图1显示用于等离子体处理的电感性等离子体处理反应器。图2显示按照本专利技术的一个实施例的、包括天线装置和耦合窗装置的等离子体处理系统。图3是带有间隙的局部天线圈的示意图。图4是多圈天线装置的示意图。图5显示按照本专利技术的一个实施例的多圈天线装置。图6是多圈天线装置的截面侧视图。图7是按照本专利技术的一个实施例的多层耦合窗的截面侧视图。图8是本专利技术的实施例的多圈天线的透视图。图9是图8的多圈天线的放大部分。图10是第三圈的顶视图。图11是第四圈的顶视图。图12是在第四圈上面的上部连接器的顶视图。图13是第二圈的顶视图。图14是第一圈的顶视图。图15是在第一圈上面的第二上部连接器的顶视图。图16是带有被放置在各圈之间的绝缘体的圈的截面图。图17是在本专利技术的另一个实施例中使用的第三圈与第四圈的部分的截面图。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过窗口在处理腔室内产生电场的天线装置，所述天线装置包括：外环，其包括围绕天线轴放置的第一外环圈；内环，其包括围绕天线轴放置的第一内环圈，其中所述内环圈在每个方位方向上比起所述第一外环圈更靠近天线轴；以及径向连接器，其在径向上电连接外环和内环，其中径向连接器被安置成离窗口距离大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-2-24 10/374,8681.一种用于通过窗口在处理腔室内产生电场的天线装置，所述天线装置包括外环，其包括围绕天线轴放置的第一外环圈；内环，其包括围绕天线轴放置的第一内环圈，其中所述内环圈在每个方位方向上比起所述第一外环圈更靠近天线轴；以及径向连接器，其在径向上电连接外环和内环，其中径向连接器被安置成离窗口距离大。2.如权利要求1所述的天线装置，其中第一外环圈限定第一平面，以及第一内环圈限定第二平面，还包括从外环延伸的第一脚和从内环延伸的第二脚，其中径向连接器被连接在第一脚与第二脚之间。3.如权利要求2所述的天线装置，其中第一脚基本上垂直于与外环相邻的第一平面，第二脚基本上垂直于与内环相邻的第二平面。4.如权利要求3所述的天线装置，其中外环距离窗口的距离为第一距离，径向连接器距离窗口的距离为第二距离，其中第二距离至少是第一距离的三倍。5.如权利要求4所述的天线装置，其中内环是与外环同轴的和共面的。6.如权利要求5所述的天线装置，还包括电介质，其被放置在内环与外环之间，以消除在它们之间的电弧放电。7.如权利要求5所述的天线装置，其中内环和外环具有的组合长度小于通过天线装置发送的能量的波长。8.如权利要求5所述的天线装置，其中外环还包括围绕天线轴放置的第二外环圈，内环还包括围绕天线轴放置的第二内环圈。9.如权利要求8所述的天线装置，其中第二外环圈被放置在第一外环圈的上方，第二内环圈被放置在第一内环圈的上方，第一外环圈和第一内环圈有效地屏蔽第二外环圈和第二内环圈的端电压。10.如权利要求8所述的天线装置，还包括电介质，其被放置在第一外环圈、第二外环圈、第一内环圈和第二内环圈之间，以消除在它们之间的电弧放电。11.如权利要求5所述的天线装置，还包括射频功率源，其被耦合到内环和外环。12.如权利要求11所述的天线装置，其中内环和外环共同作用，以通过由射...

【专利技术属性】
技术研发人员：MH维尔科克森，AD拜利三世，
申请(专利权)人：兰姆研究有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]