[发明专利]电感耦合线圈及应用该线圈的电感耦合等离子体装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体晶片加工设备用配件，尤其涉及一种电感耦合线圈及应用该线圈的电感耦合等离子体装置。

背景技术

目前，随着电子技术的高速发展，人们对集成电路的集成度要求越来越高，这就要求生产集成电路的企业不断地提高半导体晶片的加工能力。等离子体装置广泛地应用于制造IC(集成电路)或MEMS(微电子机械系统)器件的制造工艺中。其中ICP(电感耦合等离子体装置)被广泛应用于刻蚀等工艺中。在低压下，反应气体在射频功率的激发下，产生电离形成等离子体，等离子体中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子，这些活性反应基团和被刻蚀物质表面发生各种物理和化学反应并形成挥发性的生成物，从而使材料表面性能发生变化。

如图1所示的电感耦合等离子体装置，是目前半导体刻蚀设备中大多数采用的结构。在半导体加工过程中，从介电窗1中央的进气口2进入反应腔室3的工艺气体被上方的电感耦合线圈4电离形成等离子体，生成的等离子体刻蚀晶片5表面的材质。系统中分子泵从出气口6抽出反应腔室3的气体排出。在这一过程中，使气体产生电离形成等离子体的射频功率来自于电感耦合线圈4，目前施加在电感耦合线圈4上的激励方式是加13.56MHz射频，使得电感耦合线圈4内有射频电流从而会产生变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律，该变化的磁场会感应出电场，从而在反应腔室3内将反应气体电离成等离子体，被激发的等离子体在腔室内与工件相互作用，对工件进行刻蚀或在工件上沉积材料。工件一般是具有圆形平面的半导体晶片。

如图2所示，是现有技术一的电感耦合线圈的结构，为平面螺旋结构，线圈为单绕组。

现有技术一的缺点是，电感耦合线圈所激发的等离子体非常不均匀，该电感耦合线圈在反应室中央部分所激发的电磁场较强，因此在中央所产生的等离子体密度较高，使得刻蚀速率很不均匀。

如图3所示，是现有技术二的电感耦合线圈的结构，线圈为双绕组，包括内绕组2、外绕组1，内绕组2与外绕组1的相对位置是固定的。虽然内绕组2与外绕组1可以分别调节电流，但由于内绕组2与外绕组1的相对位置是固定的，不能进行调节，使得工艺可调的窗口较小，不能有效的调节刻蚀速率的均匀性。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效调节刻蚀速率均匀性的电感耦合线圈及应用该线圈的电感耦合等离子体装置。

本发明的目的是通过以下技术方案加以解决的：

本发明的电感耦合线圈，包括内绕组、外绕组，其特征在于，所述内绕组与外绕组之间的相对位置可以调节。

本发明的应用上述电感耦合线圈的电感耦合等离子体装置，包括反应室，反应室上部设有介电窗，所述的介电窗的上部设有所述的电感耦合线圈，所述电感耦合线圈的内绕组与外绕组之间的相对位置可以调节。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的电感耦合线圈及应用该线圈的电感耦合等离子体装置，由于内绕组与外绕组之间的相对位置可以调节，可以通过调节内绕组与外绕组之间的相对位置来调节反应室内等离子体的密度，使等离子体在反应室的晶片上方分布均匀，能有效调节刻蚀速率的均匀性，提高刻蚀晶片的质量。主要用于半导体晶片加工设备。

附图说明

图1为现有技术的电感耦合等离子体装置的结构示意图；

图2为现有技术一的电感耦合线圈结构示意图；

图3为现有技术二的电感耦合线圈结构示意图；

图4为本发明的电感耦合线圈的结构示意图；

图5为本发明的电感耦合等离子体装置的结构示意图；

图6为本发明的电感耦合线圈的内绕组与外绕组并联连接，并与双输出匹配器连接的电路原理图；

图7为本发明的电感耦合线圈的内绕组与外绕组串联连接，并与单输出匹配器连接的电路原理图。

具体实施方式

本发明的电感耦合线圈较佳的具体实施方式是，如图4所示，包括内绕组7、外绕组9，所述内绕组7与外绕组9之间的相对位置可以调节。可以将内绕组7和外绕组9分别固定在内绕组支架10和外绕组支架15上，内绕组支架10和外绕组支架15至少一个为活动支架，可以将其中一个支架固定，另一个支架可以活动，也可以将两个支架10、15都设计成可以活动的形式，这样，支架的活动就可以带动内绕组7与外绕组9之间的相对位置发生变动。

内绕组7和外绕组9可以为平面结构，也可以为立体结构，也可以其中一个为平面结构，另一个为立体结构。