等离子体反应器线圈磁体系统技术方案

一种用于处理工件的方法，利用等离子体处理操作期间得自于存在于等离子体处置装置等离子体室内的处理气体的等离子体执行。该装置包括周向围绕等离子体室安装的电磁体阵列。该方法包括由室内的处理气体产生等离子体并使等离子体粒子撞击工件，为电磁体选择电流信号分布，和将每个所选择的分布提供给电磁体从而在等离子体处理操作期间在等离子体上施加多于一种的磁场布局。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及等离子体处理系统，更特别地，涉及用于使用施加在等离子体上的磁场控制等离子体的特性(characteristic)以改良工件的等离子体处理的方法和装置。
技术介绍
等离子体是带电粒子的集合，其可以用于从工件上去除材料或在工件上沉积材料。在集成电路(IC)制造期间，等离子体可以用于，例如，从半导体衬底上腐蚀(也就是，去除)材料或在半导体衬底上溅射(也就是，沉积)材料。等离子体可以通过向保留在等离子体室内的处理气体施加射频(RF)电源信号使气体粒子离子化而形成。RF源可以通过电容、通过电感或者同时通过电容和电感与等离子体耦合。在工件的等离子体处理期间，可以在等离子体上施加磁场以改良等离子体的特性，并借此增加对工件等离子体处理的控制。有时在工件的等离子体处理期间使用磁场将等离子体保留在室内，或者改变等离子体处理期间等离子体的性质(properties)。磁场可以用于，例如，将等离子体保留在室内，借此减少室壁的等离子体损失，和增加等离子体密度。等离子体密度的增加了撞击工件的等离子体粒子的数目，其通过，例如，减少腐蚀工件所需的处理时间改良工件的处理。使用磁场保留等离子体还防止等离子体粒子沉积在室内的表面上，如室壁表面和电极表面。磁场还用于增加室内等离子体分布的均匀性。等离子体室内等离子体的不均匀分布是不理想的，因为不均匀分布会导致不均匀的工件处理。不均匀分布的等离子体会，在某些情况下，导致对正在室内进行处理的工件产生由等离子体诱导的损伤。有时使用永磁体或电磁体阵列在等离子体上施加磁场。例如可以布置(arrange)永磁体阵列从而使它们在室内部的等离子体上施加磁场，或者选择地，可以对它们加以布置和移动(例如，相对于室旋转)从而使它们在等离子体上施加旋转磁场，其能够改良等离子体的均匀性。专利技术概述本专利技术包括用于利用磁场控制使用等离子体处理工件的方法和装置。附图简述附图说明图1是用于图解本专利技术实例等离子体处理系统的示意图，该等离子体处理系统显示了位于等离子体处理装置等离子体室内的工件和等离子体，并显示了外部通量传导结构(outer flux conducting structure)和围绕处理室的电磁体阵列；图2是图1中装置一部分的示意性顶视图，图2显示了处理室、下电极(lower electrode)、外部通量传导结构和围绕室的电磁体阵列，并显示了施加在室内部上的磁交叉场布局(magnetic cross fieldtopology)；图3与图2相同，除显示了施加在室内部上的磁桶场布局(magnetic bucket field topology)以外；图4是用于向磁体阵列提供电功率的实例电源电路的图示；图5是用于向磁体阵列提供电功率的第二实例电源电路的图示；图6是与图3相似的图示，除显示了由两个电磁体系统施加在处理室上的桶场布局(bucket field topology)以外；和图7是显示在图6中装置的四个相邻电磁体内流动的电流的简图。专利技术详述图1显示了等离子体处理系统12等离子体处理装置(或反应器)10的实例的图示。该等离子体处理装置10包括等离子体室14，其提供用于保留和支持等离子体的内部区域16。多个电极可以彼此并与室14内的处理气体按等离子体发生的关系安装在室14内。给电极通电从而由室14内的处理气体产生等离子体。为了便于本专利技术的说明，装置10内仅包括两个电极组件。特别地，第一电极组件18安装在室14的第一侧面上(位于实例装置10内室14的内部16的上部分)。处于卡盘(chuck)电极组件形式的第二电极组件20安装在与室14的第一侧面相对的室14的第二侧面上(位于实例装置10内室内部16的下部分)，位于与第一电极组件18相间隔的位置处。第一电极组件18可以包括多个电极段(segment)，每个段都与其它的段电绝缘，且每个段都独立地由相关RF电源供电，并被独立地提供所选择的处理气体用于以预先确定的速度向等离子体室的内部进行传输。然而为了便于本专利技术的说明，第一电极组件18处于单莲蓬头型(showerhead-type)电极的形式。第一电极组件18包括内室22(由图1中的虚线示意性地表示)，其通过气体供应线(gas supply line)与气体供应系统24气体地或液体地联系。一种(或多种)所选择的气体可以供应到电极组件18以便，例如，净化室14或者作为在室内部16形成等离子体的处理气体(或源气体)。处理气体通过多个气体端口(ports)(未示出)从室22发送到等离子体室14的内部16内。通过第一电极端口的气流如方向箭头G系列所示。第一和第二电极18、20通过相关匹配网络30、32与各自的RF电源34、36电联系，RF电源分别向相关电极18、20提供电压信号VB1、VB2。匹配网络30、32可以安插在各自的RF电源34、36之间，从而使通过各自的电极组件18、20传递给等离子体的功率最大化。选择地，匹配网络30、32可以与控制系统60耦合。每个电极组件18、20都可以独立地被液体冷却，液体从冷却系统38分别通过每个电极组件18、20内的液体室39、41(如虚线所示)进行循环，然后返回冷却系统。该等离子体处理装置10进一步包括真空系统40，其通过真空线(vacuum line)与等离子体室16气体地或液体地联系。等离子体处理装置10选择地(optionally)包括电压探头44、46，其处于一对电极的形式并电容性地与各个相关RF电源34、36和相应的各个相关电极组件18、20之间的传输线(transmissionlines)耦合。(一种实例电压探头在共同转让待批准美国专利申请60/259,862(于2001年1月8日提出申请)中有详细的说明，且在这里引用其全部作为参考。)该等离子体处理装置10选择地包括光学探头48，用于根据等离子体的光谱和光学性质确定等离子体的特性和条件。电磁体系统或阵列51周向围绕等离子体室14地加以安装。该电磁体51是可操作的，用于在工件上进行等离子体处理操作期间在等离子体上施加一种或多种磁场。磁场的施加(imposition)改良了等离子体的条件，借此改良了工件的处理。图2显示了多个电磁体51关于等离子体室14的布置的实例。该实例装置12包括12个电磁体，指定为51A-L。所显示的每个电磁体51处于线圈磁体的形式，其包括导电材料的线圈。每个线圈都与电源53电联系(在图1中有示意性的显示)。具体阵列的每个线圈磁体51都可以在空气芯(air core)(未示出)上安装传导材料缠绕的线圈，或者选择地，可以在例如导磁材料(magnetically permeable material)芯55(在图1中部分可见)周围安装导电材料缠绕的线圈。每个磁芯55都可以有一圆柱形交叉部分(cylindrical cross section)(如图所示)，或者选择地，可以有一任意延长的交叉部分(在实例装置10中沿垂直方向具有更长的尺寸)。每个线圈磁体51的轴线放射状地与等离子体室14对准(align with)。也就是说，每个线圈磁体51的轴线从假想轴线放射状地延伸，该假想轴线在电极组件18、20之间(在实例反应器10内为垂直地)延伸通过等离子体室14的中心。外部通量传导结构57可以与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用等离子体处理工件的方法，该等离子体在等离子体处理操作期间得自于等离子体处理装置的等离子体室内的处理气体，该装置包括周向围绕等离子体室安装的电磁体阵列，该方法包括：由室内的处理气体产生等离子体并使等离子体粒子撞击工件；为 所述电磁体选择电流信号分布；和在等离子体处理操作期间将每个所述选择分布施加到所述电磁体从而在等离子体上施加多于一种的磁场布局。

【技术特征摘要】
US 2001-9-14 60/318,8901.一种用等离子体处理工件的方法，该等离子体在等离子体处理操作期间得自于等离子体处理装置的等离子体室内的处理气体，该装置包括周向围绕等离子体室安装的电磁体阵列，该方法包括由室内的处理气体产生等离子体并使等离子体粒子撞击工件；为所述电磁体选择电流信号分布；和在等离子体处理操作期间将每个所述选择分布施加到所述电磁体从而在等离子体上施加多于一种的磁场布局。2.权利要求1的方法，其中至少一种磁场布局是非旋转磁场布局。3.权利要求1的方法，其中至少一种磁场布局是旋转磁场布局。4.权利要求3的方法，其中当所述至少一种旋转磁场布局施加在所述等离子体上时，该至少一种旋转磁场布局修正所述等离子体的等离子体密度的不均匀性。5.权利要求4的方法，其中至少一种旋转磁场布局是交叉场布局。6.权利要求5的方法，其中交叉场布局的磁场线是非线性的。7.权利要求2的方法，其中至少一种非旋转磁场布局是桶场布局。8.权利要求1的方法，其中该多于一种的磁场布局包括交叉场布局和桶场布局。9.权利要求1的方法，其中所述施加包括提供电流信号，从而在等离子体处理操作的第一部分期间在等离子体上施加桶场布局，在等离子体处理操作的第二部分期间在等离子体上施加交叉场布局。10.权利要求9的方法，其中在等离子体处理操作的第一部分期间在等离子体上施加多种桶场布局以便以预先确定的速率增加等离子体的密度。11.权利要求10的方法，其中交叉场布局的磁场线是非线性的。12.权利要求11的方法，其中交叉场布局修正所述等离子体的非均匀性。13.权利要求1的方法，其中在处理期间至少一种磁场布局改变角度方位。14.权利要求13的方法，其中在处理期间改变角度方位的所述至少一种磁场布局通过旋转改变角度方位。15.一种用等离子体处理工件的方法，该等离子体在等离子体处理操作期间得自于等离子体处理装置的等离子体室内的处理气体，该装置包括周向围绕等离子体室安装的电磁体阵列，...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德列S米特洛维奇，
申请(专利权)人：东京电子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]