[发明专利]具有均匀磁场分布的自适应耦合等离子体源和具有该等离子体源的等离子体室

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造设备，更具体地，涉及具有均匀磁场分布的自适应耦合等离子体(ACP)源和使用所述ACP源处理半导体晶片的方法。

背景技术

通常，蚀刻过程(更具体而言，干蚀刻过程)是基于光致抗蚀剂膜或硬掩模的图案，使用等离子体移除在半导体晶片上形成的膜的过程，其中，所述光致抗蚀剂膜或硬掩模同样在半导体晶片上形成，位于所述待移除的膜之上。为实施上述的干蚀刻过程，首先必须在反应室中产生等离子体。等离子体产生源可分为电感耦合等离子体(ICP)源和电容耦合等离子体(CCP)源。

使用CCP源的优点是具有高的工艺可再现性且相对于光致抗蚀剂膜具有高的蚀刻选择性，然而其受制于产生的等离子体的密度低，从而带来巨大的电力消耗。另一方面，尽管使用ICP源有利于获得高密度的等离子体从而减少电消耗，同时能够实现对等离子体密度和离子能量的独立控制，但其缺点在于相对于光致抗蚀剂膜的低选择性以及低的工艺可再现性。另外，当ICP源使用氧化铝圆顶时，可能会引起铝污染。因此，所述CCP源和ICP源有相抵触的优点和缺点。因此，存在的问题在于，为获得期望的选择性，应牺牲蚀刻率；相反，为获得期望的蚀刻率应牺牲选择性。因此，最近提出了能够仅提供CCP源和ICP两者的优点的自适应耦合等离子体(ACP)源。

图1为示出根据现有技术实施方式的ACP源和具有该ACP源的等离子体室的截面图。图2为图1中所示的ACP源的俯视图。图3示出图1中等离子体室内的磁场分布。

参照图1和图2，具有ACP源100的等离子体室200包括室外壳210，所述室外壳210限定室200的用于在其中产生等离子体400的内部空间。晶片支撑220设置于等离子体室200的内部空间的下部区域，适于在其上支撑晶片300。ACP源100设置在室外壳210的上表面。所述ACP源包括位于其中心的平板形衬套110和从所述衬套110伸出以螺旋状地围绕该衬套110的单元线圈120。所述平板形晶片支撑220连接于下射频(RF)电源230，而所述衬套110连接于上射频电源240。

具有上述结构的ACP源100通过下侧平板形晶片支撑220和上侧衬套110显示出CCP源的优点，且通过单元线圈120显示出ICP源的优点。

然而，上述传统的ACP源100所具有的问题在于：在等离子体室200中的磁场分布可能是不均匀的，如图3所示。具体地，等离子体室200中的磁场在晶片300的中心区域具有相对较高的强度，而在晶片300的边缘区域具有相对较低的强度。这种不均匀的磁场强度分布可能产生密度不均匀的等离子体400，从而产生不均匀的处理结果。

发明内容

技术问题

因此，鉴于上述问题作出了本发明。本发明的一个目的是提供能在室内获得均匀的磁场强度分布的ACP源。

本发明的另一个目的是提供具有ACP源的等离子体室，所述ACP源能在反应室内实现均匀的磁场强度分布。

技术方案

根据本发明的一个方面，可通过提供自适应耦合等离子体源达到上述和其他目的，所述自适应耦合等离子体源包括：平板形衬套，在反应室的中心区域设置于反应室上方；多个上部线圈，从衬套伸出以设置于反应室的上方，以便螺旋状地围绕该衬套；以及多个侧部线圈，围绕该反应室的侧壁部分周围设置以围绕该反应室的外周。

根据发明的另一方面，提供一种等离子体室，包括：室外壳，其限定在其中产生等离子体的反应空间；平板形晶片支撑，其设置于反应空间的下部区域，适于在其上支撑晶片；连接到所述平板形晶片支撑的下射频电源；自适应耦合等离子体(ACP)源，包括：在室外壳的中心区域设置于室外壳上方的平板形衬套；多个上部线圈，从所述衬套伸出以设置于所述室外壳的上方，以便螺旋状地围绕所述衬套；绕所述反应室的侧壁部分周围设置以围绕所述室外壳的多个侧部线圈；以及连接于所述衬套的上射频电源。

有益效果

在根据本发明的自适应耦合等离子体(ACP)源和具有该ACP源的等离子体室中，在反应室的侧壁部分的周围设置侧部线圈，以便在该反应室内获得均匀的磁场分布。这实现了均匀密度的等离子体分布的效果。此外，通过适当地选择要连接到ACP源的电源以及调节施加到侧部线圈中的电流的密度，可进一步提高反应室中等离子体的整体密度。

附图说明

从以下结合附图的详细描述可以更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征以及其他优点。在所述附图中：

图1为示出根据现有技术实施方式的自适应耦合等离子体(ACP)源和具有该ACP源的等离子体室的截面图；