本发明专利技术涉及一种等离子体处理装置及其电感耦合线圈，将电感耦合等离子体处理装置中，原先使用的单匝螺旋线圈结构，改变为具有若干组包含多个1/2、1/4或1/6等圆环的环段，并对这些环段的连线方式做了改进，以使该线圈上径向相邻环段的射频电流方向相反，则反应腔室内产生的等离子体在晶圆上方沿径向的分布更为均匀，能够适应对更大直径的晶圆进行处理。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种等离子体处理装置及其电感耦合线圈，将电感耦合等离子体处理装置中，原先使用的单匝螺旋线圈结构，改变为具有若干组包含多个1/2、1/4或1/6等圆环的环段，并对这些环段的连线方式做了改进，以使该线圈上径向相邻环段的射频电流方向相反，则反应腔室内产生的等离子体在晶圆上方沿径向的分布更为均匀，能够适应对更大直径的晶圆进行处理。【专利说明】等离子体处理装置及其电感耦合线圈
本专利技术涉及半导体制造设备领域，特别涉及一种电感耦合线圈及设置有该电感耦合线圈的等离子体处理装置。
技术介绍
目前，电感耦合等离子体处理装置被广泛应用在半导体器件的生产制造过程中。如图1所示的一种等离子体处理装置中，在反应腔室4内的底部设置有静电卡盘6，等待处理的晶圆5即被放置在该静电卡盘6上。在反应腔室4顶板的外侧上方设置有电感耦合线圈(以下简称线圈3)。在半导体加工过程中，第一射频源I通过第一匹配器2与该线圈3连接，所提供的射频电流流入线圈3，并围绕该线圈3产生磁场，进而在反应腔室4内感生出电场，以此对通入到反应腔室4内的工艺气体进行电离并产生等离子体。通过所产生的等离子体，对晶圆5表面进行刻蚀等处理。同时，第二射频源11还通过第二匹配器10与静电卡盘6连接，接通射频电源后用于提供偏置电压，以便增加等离子体与晶圆5碰撞的离子的能量。如图2所示，是目前常用的一种电感耦合线圈，该线圈为平面螺旋结构，一般由单匝螺旋缠绕的导电线圈构成。由于当射频电流流过这种线圈时，在该线圈径向上相邻的两个环段的电流方向是相同的，容易使得在反应腔室内形成不均勻的环状(donut-shaped)磁场(参见图8中虚线所示)。即，在反应腔室内靠近线圈中心位置所感应的电磁场强度，要大于线圈边缘或其他位置的电磁场强度，因此，会造成晶圆上方的等离子体的密度在中心高边缘低的问题，而这种等离子体沿径向不均匀的分布很难通过扩散来消除，则会使得对晶圆表面的刻蚀处理不均匀分布，影响半导体器件的成品质量。另外，如果为了满足对更大直径晶圆的加工，就需要增加电感耦合线圈的长度和圈数。并且，对于更大直径的晶圆来说，上述等离子体沿径向不均匀分布的情况更加明显。因此，通过现有螺旋形的电感耦合线圈形成，难以满足对大面积、高密度等离子体均匀分布的要求，不能适用于对对于大尺寸晶圆的均匀蚀刻。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型结构的电感耦合线圈，使该线圈上相邻环段的电流方向相反，以使在反应腔室内产生的等离子体能够在晶圆上方沿径向的分布更为均匀，以此来适应对更大直径的晶圆进行处理。本专利技术还提供了设置该电感耦合线圈的等离子体处理装置。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种电感耦合线圈，以及使用该电感耦合线圈的等离子体处理装置。所述等离子体处理装置包含反应腔室，在所述反应腔室内的底部设置有静电卡盘，所述电感耦合线圈设置在所述反应腔室的顶板的外侧上方；一个第一射频源通过连接一个第一匹配器，向所述线圈提供射频电流来产生电磁场，从而将引入所述反应腔室内的工艺气体电离形成等离子体，通过所述等离子体对放置在所述静电卡盘上的晶圆进行处理。其中所述电感耦合线圈是平面结构的线圈，该线圈中设有多个沿线圈径向间隔布置的导电的环段，其中任意两个在径向上相邻的所述环段上流过的射频电流方向是相反的。所述线圈设有N个环段组，N是一个偶数； 每个环段组中包含开口方向相同、半径依次减小的若干个所述环段；每个所述环段是N分之一的圆环。每个所述环段组中任意一个具有第一半径的环段的第二端，与相邻的一个环段组中一个具有第二半径的环段的第一端，通过导电的连接段进行连接；所述第一半径与第二半径不相同，且在每个所述环段组中具有第一半径和第二半径的两个环段，在线圈的径向上相邻布置。所述第一半径或第二半径是该线圈的最小半径时，每两个所述环段组中，各自半径最小的所述环段的第二端，不再与其他环段的第一端连接，而是通过连接段直接连接这两个环段的第二端。所述第一半径或第二半径是该线圈的最大半径时，在所有环段组中各自半径最大的环段的第一端，不再与其他环段的第二端连接； 将其中任意两个环段组中，各自半径最大的环段的第一端，分别作为所述线圈的射频电流的输入端和输出端；并且，其他的每两个环段组中，各自半径最大的环段的第一端，则通过连接段直接连接。本专利技术还提供一种电感耦合线圈，以及使用该电感耦合线圈的等离子体处理装置。所述等离子体处理装置包含反应腔室，在所述反应腔室内的底部设置有静电卡盘，在所述反应腔室的顶板的外侧上方设置有所述电感耦合线圈；一个第一射频源通过连接一个第一匹配器，向所述电感耦合线圈提供射频电流来产生电磁场，从而将引入所述反应腔室内的工艺气体电离形成等离子体，通过所述等离子体对放置在所述静电卡盘上的晶圆进行处理； 其中，所述电感耦合线圈是平面结构的线圈，该线圈设有多个半圆环段，每两个所述半圆环段的半径一致且开口相对设置；所有半圆环段被分为两组，每组所述半圆环段的开口方向相同、半径依次减小，且沿径向间隔布置； 除了两组中半径最大的半圆环段的第一端，及两组中半径最小的半圆环段的第二端以夕卜，其他的任意一个具有第一半径的半圆环段的第二端，与开口相对的一个具有第二半径的半圆环段的第一端，通过连接段来连接；所述第一半径与第二半径不相同，且在同一组中具有第一半径和第二半径的两个半圆环段在线圈的径向上相邻设置； 两组中半径最小的半圆环段，各自的第二端通过连接段直接连接；而两组中半径最大的半圆环段，各自的第一端则分别作为射频电流的输入端及输出端，则所述线圈上任意两个在径向上相邻的所述环段上流过的射频电流方向是相反的。与现有技术相比，本专利技术所述等离子体处理装置及其电感耦合线圈，其优点在于:本专利技术中将电感耦合等离子体处理装置中，原先使用的单匝螺旋线圈结构，改变为具有若干组包含多个1/2、1/4或1/6圆环的环段，并对这些环段的连线方式做了改进，以使该线圈上径向相邻环段的射频电流方向相反，则反应腔室内产生的等离子体在晶圆上方沿径向的分布更为均匀，能够适应对更大直径的晶圆进行处理。【专利附图】【附图说明】图1是现有一种电感耦合等离子体处理装置的结构示意图； 图2是现有一种电感稱合线圈的结构不意图； 图3是本专利技术所述电感耦合线圈在实施例1中的结构示意图； 图4是本专利技术所述电感耦合线圈在实施例2中的结构示意图； 图5是本专利技术所述电感耦合线圈在实施例3中的结构示意图； 图6是本专利技术所述等离子体处理装置中电感耦合线圈的电流流向及磁场分布的示意图； 图7是图6中最左边两圈磁感线放大后的示意图，用以说明磁场强度叠加的原理； 图8是使用本专利技术所述电感耦合线圈和现有线圈相比，电磁场强度与反应腔室上径向位置的关系示意图。【具体实施方式】如图3所示，是本专利技术所述电感耦合线圈的一种具体实施结构，该线圈31是一个平面结构的反向双重螺旋线圈(reversed double spiral coils),即，该线圈31设有多个近似为半圆环的第一环段41，每两个第一环段41的半径一致且开口相对设置。将开口方向相同、半径依次减小的各个第一环段41编为一组，则每一组第一环段41是沿径向有间隔布置的。在本实施例中，假设各个环段在顺时针方向上在前的一端为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电感耦合线圈，用于等离子体处理装置，通过在该线圈上施加射频电流来产生电磁场，其特征在于，所述电感耦合线圈是平面结构的线圈，该线圈中设有多个沿线圈径向间隔布置的导电的环段，其中任意两个在径向上相邻的所述环段上流过的射频电流方向是相反的。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：叶如彬，倪图强，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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