一种在射频磁化容性耦合放电装置中增强放电的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种在射频磁化容性耦合放电装置中增强放电的方法，涉及半导体芯片刻蚀技术领域，包括：构建射频磁化容性耦合放电装置；调节所述射频磁化容性耦合放电装置的磁感应强度，使所述磁感应强度满足关系式B＝(π

【技术实现步骤摘要】
一种在射频磁化容性耦合放电装置中增强放电的方法


[0001]本专利技术涉及半导体芯片刻蚀
，特别是涉及一种在射频磁化容性耦合放电装置中增强放电的方法。

技术介绍

[0002]随着半导体芯片特征尺寸持续减小，导致刻蚀纵深比在不断增加，为产生高能定向运动的离子，减小其与背景气体碰撞几率，要求等离子体刻蚀工艺的气压很低(<10mTorr)，如此低的气压下，等离子体的功率耦合效率一般很低，较难维持放电。
[0003]目前，射频磁化容性耦合放电装置主要用于半导体芯片刻蚀，射频磁化容性耦合放电装置工作在<10mTorr的低气压下，等离子体的功率耦合效率很低，较难维持放电。因此，本领域亟需一种在射频磁化容性耦合放电装置中增强放电的方法，以极大增强功率耦合效率，大幅度提高等离子体密度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种在射频磁化容性耦合放电装置中增强放电的方法，从而极大增强功率耦合效率，大幅度提高等离子体密度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种在射频磁化容性耦合放电装置中增强放电的方法，所述方法包括：
[0007]构建射频磁化容性耦合放电装置；
[0008]调节所述射频磁化容性耦合放电装置的磁感应强度，使所述磁感应强度满足关系式B＝(π
·
m
e
)/e
·
f
rf
；式中，B表示所述射频磁化容性耦合放电装置的磁感应强度，π表示圆周率，m
e
表示电子质量，e表示元电荷，f
rf
表示射频频率。
[0009]可选地，所述射频磁化容性耦合放电装置具体包括射频电源、第一电感线圈、第二电感线圈、第三电感线圈、第四电感线圈、功率电极、对面电极和等离子体放电腔室；
[0010]所述功率电极和所述对面电极相互平行设置在所述等离子体放电腔室内；所述射频电源的一端连接至所述功率电极；所述射频电源的另一端接地；所述对面电极和所述等离子体放电腔室均接地；所述射频电源用于为所述功率电极提供射频电压和所述射频频率，所述射频电压和所述射频频率用于在所述功率电极和所述对面电极之间产生射频交变的电场；所述射频交变的电场用于击穿所述等离子体放电腔室中的气体，形成辉光放电，产生等离子体；
[0011]所述第一电感线圈和所述第二电感线圈分别放置在所述等离子体放电腔室外部的两侧；所述第一电感线圈和所述第二电感线圈用于产生平行于所述功率电极的第一磁感应强度分布；
[0012]所述第三电感线圈和所述第四电感线圈分别放置在所述等离子体放电腔室外部的两侧；所述第三电感线圈和所述第四电感线圈用于产生平行于所述对面电极的第二磁感应强度分布；所述第一磁感应强度分布和所述第二磁感应强度分布共同所述射频磁化容性
耦合放电装置的磁感应强度。
[0013]可选地，所述射频磁化容性耦合放电装置还包括匹配网络；
[0014]所述匹配网络分别与所述射频电源和所述功率电极连接；所述射频电压通过所述匹配网络加载在所述功率电极上。
[0015]可选地，所述功率电极和所述对面电极之间的间距在1cm～5cm之间。
[0016]可选地，所述等离子体腔室的内部为密闭空间。
[0017]可选地，所述射频磁化容性耦合放电装置还包括外部供气系统；
[0018]所述外部供气系统用于为所述等离子体腔室的内部提供所述气体。
[0019]可选地，所述调节所述射频磁化容性耦合放电装置的磁感应强度，使所述磁感应强度满足关系式B＝(π
·
m
e
)/e
·
f
rf
，具体包括：
[0020]调节所述第一电感线圈、所述第二电感线圈、所述第三电感线圈和所述第四电感线圈的电流大小，使所述射频磁化容性耦合放电装置的磁感应强度满足关系式B＝(π
·
m
e
)/e
·
f
rf
。
[0021]可选地，所述射频频率在10MHz～60MHz范围内。
[0022]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0023]本专利技术公开的在射频磁化容性耦合放电装置中增强放电的方法，通过调节射频磁化容性耦合放电装置的磁感应强度，使磁感应强度满足关系式B＝(π
·
m
e
)/e
·
f
rf
，当磁感应强度和射频频率之间满足匹配关系B＝(π
·
m
e
)/e
·
f
rf
时，在磁场的约束下做周期性圆周运动的电子会与同样周期性振荡的射频鞘层产生相互作用，回旋电子会持续从中获得鞘层加速，这将有效增强射频鞘层振荡所激励的随机加热效率，进而大幅提高功率耦合效率和等离子体密度，以实现在射频磁化容性耦合放电装置中增强放电。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术在射频磁化容性耦合放电装置中增强放电的方法实施例的流程图；
[0026]图2为本专利技术射频磁化容性耦合放电装置的结构示意图；
[0027]图3为本专利技术射频磁化容性耦合放电装置简要示意图；
[0028]图4为本专利技术等离子体密度随磁场强度变化示意图。
具体实施方式
[0029]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，显然，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他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]本专利技术的目的是提供一种在射频磁化容性耦合放电装置中增强放电的方法，从而极大增强功率耦合效率，大幅度提高等离子体密度。
[0031]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0032]图1为本专利技术在射频磁化容性耦合放电装置中增强放电的方法实施例的流程图。参见图1，该在射频磁化容性耦合放电装置中增强放电的方法包括：
[0033]步骤101：构建射频磁化容性耦合放电装置。
[0034]步骤102：调节射频磁化容性耦合放电装置的磁感应强度，使磁感应强度满足关系式B＝(π
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e
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f
rf
；式中，B表示射频磁化容性耦合放电装置的磁感应强度，π表示圆周率，m
e
表示电子质量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在射频磁化容性耦合放电装置中增强放电的方法，其特征在于，所述方法包括：构建射频磁化容性耦合放电装置；调节所述射频磁化容性耦合放电装置的磁感应强度，使所述磁感应强度满足关系式B＝(π
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m
e
)/e
·
f
rf
；式中，B表示所述射频磁化容性耦合放电装置的磁感应强度，π表示圆周率，m
e
表示电子质量，e表示元电荷，f
rf
表示射频频率。2.根据权利要求1所述的在射频磁化容性耦合放电装置中增强放电的方法，其特征在于，所述射频磁化容性耦合放电装置具体包括射频电源、第一电感线圈、第二电感线圈、第三电感线圈、第四电感线圈、功率电极、对面电极和等离子体放电腔室；所述功率电极和所述对面电极相互平行设置在所述等离子体放电腔室内；所述射频电源的一端连接至所述功率电极；所述射频电源的另一端接地；所述对面电极和所述等离子体放电腔室均接地；所述射频电源用于为所述功率电极提供射频电压和所述射频频率，所述射频电压和所述射频频率用于在所述功率电极和所述对面电极之间产生射频交变的电场；所述射频交变的电场用于击穿所述等离子体放电腔室中的气体，形成辉光放电，产生等离子体；所述第一电感线圈和所述第二电感线圈分别放置在所述等离子体放电腔室外部的两侧；所述第一电感线圈和所述第二电感线圈用于产生平行于所述功率电极的第一磁感应强度分布；所述第三电感线圈和所述第四电感线圈分别放置在所述等离子体放电腔室外部的两侧；所述第三电感线圈和所述第四电感线圈用于产生平行于所述对面电极的第二磁感应强度分布；所述第一磁感应强度分布和所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：张权治，孙景毓，郭宇晴，王友年，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：