一种线圈结构及等离子体加工设备制造技术

本发明专利技术涉及半导体技术领域，尤其涉及一种线圈结构，包括至少一组线圈组；线圈组包括第一线圈和第二线圈，第一线圈和第二线圈缠绕形成环形区域，第一线圈的第一端和第二线圈的第一端均逐渐靠近环形区域的内环，第一线圈的第二端和第二线圈的第二端均逐渐靠近环形区域的外环；第一线圈的第一端与第二线圈的第一端电连接；第一线圈在垂直于线圈结构的轴向的平面形成第一投影，第二线圈在垂直于线圈结构的轴向的平面形成第二投影，且第一投影与第二投影镜像对称。该线圈结构能够产生左右对称分布的电磁场，进而实现形成分布均匀的等离子体，有效提高半导体的刻蚀质量和刻蚀效率。有效提高半导体的刻蚀质量和刻蚀效率。有效提高半导体的刻蚀质量和刻蚀效率。

【技术实现步骤摘要】
一种线圈结构及等离子体加工设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年6月23日提交中国专利局的申请号为202010578805.X、名称为“一种线圈结构及半导体加工设备”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。


[0003]本专利技术涉及半导体
，具体而言，涉及一种线圈结构及等离子体加工设备。

技术介绍

[0004]随着集成电路制造技术的发展，对于刻蚀环境的均匀性要求越来越高。在刻蚀工艺中，上电极通常用来激发、产生等离子体，而等离子体分布的均匀性决定了刻蚀均匀性，因此，用于生成等离子体的上电极结构，诸如线圈结构，对于刻蚀工艺的均匀性十分重要。
[0005]现有技术中，通常采用如图1、图2所示的线圈。其中，图1中，线圈分为两组并联的内线圈组和外线圈组，且内、外线圈组都为平面结构，内、外线圈组均由两个线圈并联形成，单个线圈采用渐开线或同心圆绕制。如图2所示，单个线圈为1.5匝绕成渐开线。由图2中所展示的，线圈绕制的几何分布是不均匀的，这样就会造成电磁场左、右分布不对称，导致线圈左、右电流不同，在工艺处理过程中，会引起自由基及离子密度分布的不对称，即导致等离子体分布不均匀，从而导致对晶圆刻蚀不均匀，对刻蚀质量或效率产生不良影响。

技术实现思路

[0006]本专利技术解决的问题包括现有技术中线圈结构电磁场左、右分布不对称进而导致产生等离子体不均匀对刻蚀质量或效率产生不良影响。
[0007]为解决上述问题，本专利技术提供了一种线圈结构，用于等离子体加工设备，所述线圈结构包括至少一组线圈组；
[0008]所述线圈组包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈缠绕形成环形区域，所述第一线圈的第一端和所述第二线圈的第一端均靠近所述环形区域的内环，所述第一线圈的第二端和所述第二线圈的第二端均靠近所述环形区域的外环；
[0009]所述第一线圈的第一端与所述第二线圈的第一端电连接；
[0010]所述第一线圈在垂直于所述线圈结构的轴向的平面形成第一投影，所述第二线圈在垂直于所述线圈结构的轴向的平面形成第二投影，且所述第一投影与所述第二投影镜像对称。
[0011]进一步地，沿所述线圈结构的轴向，所述第一线圈的第一端与所述第二线圈的第一端上下间隔设置，所述第一线圈的第二端与所述第二线圈的第二端上下间隔设置，且所述第一线圈的第一端与所述第二线圈的第一端的连线与所述线圈结构的轴线相平行，所述第一线圈的第二端与所述第二线圈的第二端的连线与所述线圈结构的轴线相平行。
[0012]进一步地，所述线圈结构包括至少两组线圈组，且所述至少两组线圈组中的所述
第一线圈的第一端均在第一平面上，所述至少两组线圈组中的所述第二线圈的第一端均在第二平面上，且所述至少两组线圈组中的所述第一线圈的第二端均在第三平面上，所述至少两组线圈组中的所述第二线圈的第二端均在第四平面上，且所述第一平面与所述第二平面之间、所述第三平面与所述第四平面之间均具有预设距离。
[0013]进一步地，所述预设距离为10mm。
[0014]进一步地，所述至少两组线圈组中的所述第一线圈的第一端均沿所述线圈结构的周向均匀排布，所述至少两组线圈组中的所述第一线圈的第二端均沿所述线圈结构的周向均匀排布。
[0015]进一步地，所述第一线圈和所述第二线圈的绕制轨迹均为渐开线形。
[0016]进一步地，所述第一线圈和/或所述第二线圈每匝线圈的径向半径改变量a＝60mm。
[0017]进一步地，所述第一线圈和所述第二线圈的绕制匝数均为0.5匝的整数倍。
[0018]进一步地，所述线圈结构包括偶数组所述线圈组。
[0019]本专利技术所采用的线圈结构，以垂直于线圈结构轴向的平面为投影面，以单组线圈组为例，线圈组通过相互电连接的第一线圈和第二线圈缠绕而成，其中，第一线圈的第一投影与第二线圈的第二投影在该投影面镜像对称，则包括该线圈组的线圈结构所形成的磁场及电场分布镜像对称，例如，磁场和电场均左、右对称分布，即，使得左、右磁场相同，左、右电场反向互相抵消，从而生成均匀的等离子体，有效提高半导体工艺的刻蚀质量、刻蚀效率。
[0020]另外，本专利技术还提供了一种等离子体加工设备，该等离子体加工设备包括射频源、反应腔室、设置在反应腔室顶部的介质部和上述线圈结构，该线圈结构设置于所述介质部上，所述射频源配置成向所述线圈结构提供射频功率。
[0021]进一步地，所述的等离子体加工设备还包括连接结构，所述连接结构包括第一连接件和第二连接件；
[0022]每组所述线圈组中的所述第一线圈的第二端均与所述第一连接件电连接，每组所述线圈组中的所述第二线圈的第二端均与所述第二连接件电连接；
[0023]所述第一连接件和所述第二连接件中的一者配置成输入射频功率，另一者配置成接地。
[0024]进一步地，所述第一连接件和所述第二连接件均为环状结构，且所述第一连接件和所述第二连接件沿所述线圈结构轴向间隔设置。
[0025]进一步地，所述连接结构包括第三连接件和第四连接件；
[0026]所述第三连接件与第一连接件通过第一连接条电连接，所述第四连接件与第二连接件通过第二连接条电连接；
[0027]所述第三连接件和所述第四连接件中的一者配置成输入射频功率，另一者配置成接地。
[0028]进一步地，所述第三连接件和所述第四连接件均为环状结构，两者沿所述线圈结构的轴向间隔设置。
[0029]进一步地，所述第一连接条和所述第二连接条均有多个，多个所述第一连接条以及多个所述第二连接条均沿所述线圈结构的周向均匀排布。
[0030]进一步地，每组所述线圈组中的所述第一线圈的第二端作为输入端，每组所述线圈组中的所述第二线圈的第二端作为输出端，所述第一连接件包括第一连接段，所述第一连接段与所述输入端连接，且每段所述第一连接段连接所述输入端的数目至少为一个；
[0031]和/或，所述第二连接件包括第二连接段，所述第二连接段与所述输出端连接，且每段所述第二连接段连接所述输出端的数目至少为一个。
[0032]进一步地，所述线圈结构包括多组线圈组，所述第一连接件包含至少两段所述第一连接段，且所述至少两段第一连接段沿周向间隔排布围成第一轮廓，所述线圈组组数为所述第一连接段的段数的二倍，与每段所述第一连接段连接的所述输入端的数目为两个；所述第二连接件包含至少两段所述第二连接段，且所述至少两段第二连接段沿周向间隔排布围成第二轮廓，所述线圈组组数为所述第二连接段的段数的二倍，每段所述第二连接段连接所述输出端的数目为两个。
[0033]进一步地，所述第一轮廓为环形，所述第二轮廓为环形，所述第一轮廓与所述第二轮廓共轴线。
[0034]进一步地，所述至少两段第一连接段中任一相邻两段所述第一连接段之间的间隔相等；和/或，所述至少两段第二连接段中任一相邻两段所述第二连接段之间的间隔相等。
[0035]进一步地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线圈结构，用于等离子体加工设备，其特征在于，所述线圈结构(10)包括至少一组线圈组(100)；所述线圈组(100)包括第一线圈(110)和第二线圈(120)，所述第一线圈(110)和所述第二线圈(120)缠绕形成环形区域，所述第一线圈(110)的第一端和所述第二线圈(120)的第一端均靠近所述环形区域的内环，所述第一线圈(110)的第二端和所述第二线圈(120)的第二端均靠近所述环形区域的外环；所述第一线圈(110)的第一端与所述第二线圈(120)的第一端电连接；所述第一线圈(110)在垂直于所述线圈结构(10)的轴向的平面形成第一投影，所述第二线圈(120)在垂直于所述线圈结构(10)的轴向的平面形成第二投影，且所述第一投影与所述第二投影镜像对称。2.根据权利要求1所述的线圈结构，其特征在于，沿所述线圈结构(10)的轴向，所述第一线圈(110)的第一端与所述第二线圈(120)的第一端上下间隔设置，所述第一线圈(110)的第二端与所述第二线圈(120)的第二端上下间隔设置，且所述第一线圈(110)的第一端与所述第二线圈(120)的第一端的连线与所述线圈结构(10)的轴线相平行，所述第一线圈(110)的第二端与所述第二线圈(120)的第二端的连线与所述线圈结构(10)的轴线相平行。3.根据权利要求2所述的线圈结构，其特征在于，所述线圈结构(10)包括至少两组线圈组(100)，且所述至少两组线圈组中的所述第一线圈(110)的第一端均在第一平面上，所述至少两组线圈组(100)中的所述第二线圈(120)的第一端均在第二平面上，且所述至少两组线圈组中的所述第一线圈(110)的第二端均在第三平面上，所述至少两组线圈组(100)中的所述第二线圈(120)的第二端均在第四平面上，且所述第一平面与所述第二平面之间、所述第三平面与所述第四平面之间均具有预设距离。4.根据权利要求3所述的线圈结构，其特征在于，所述预设距离为10mm。5.根据权利要求3所述的线圈结构，其特征在于，所述至少两组线圈组(100)中的所述第一线圈(110)的第一端均沿所述线圈结构(10)的周向均匀排布，所述至少两组线圈组(100)中的所述第一线圈(110)的第二端均沿所述线圈结构(10)的周向均匀排布。6.根据权利要求1所述的线圈结构，其特征在于，所述第一线圈(110)和所述第二线圈(120)的绕制轨迹均为渐开线形。7.根据权利要求6所述的线圈结构，其特征在于，所述第一线圈(110)和/或所述第二线圈(120)每匝线圈的径向半径改变量a＝60mm。8.根据权利要求1所述的线圈结构，其特征在于，所述第一线圈(110)和所述第二线圈(120)的绕制匝数均为0.5匝的整数倍。9.根据权利要求1所述的线圈结构，其特征在于，所述线圈结构(10)包括偶数组所述线圈组(100)。10.一种等离子体加工设备，其特征在于，包括射频源(700)、反应腔室(300)、设置在所述反应腔室(300)顶部的介质部(400)和权利要求1
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9任一项所述的线圈结构(10)，所述线圈结构设置于所述介质部(400)上，所述射频源(700)配置成向所述线圈结构(10)提供射频功率。11.根据权利要求10所述的等离子体加工设备，其特征在于，所述等离子体加工设备还包括连接结构(200)，所述连接结构(200)包括第一连接件(210)和第二连接件(220)；
每组所述线圈组(100)中的所述第一线圈(110)的第二端均与所述第一连接件(210)电连接，每组所述线圈组(100)中的所述第二线圈(120)的第二端均与所述第二连接件(220)电连接；所述第一连接件(210)和所述第二连接件(220)中的一者配置成输入射频功率，另一者配置成接地。12.根据权利要求11所述的等离子体加工设备，其特征在于，所述第一连接件(210)和所述第二连接件(220)均为环状结构，且所述第一连接件(210)和所述第二连接件(220)沿所述线圈结构(10)轴向间隔设置。13.根据权利要求11所述的等离子体加工设备，其特征在于，所述连接结构还包括第三连接件(230)和第四连接件(240)；所述第三连接件(230)与第一连接件(210)通过第一连接条(250)电连接，所述第四连接件(240)与第二连...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晋荣，张郢，陈星，韦刚，牛晨，许金基，王松，
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：