[发明专利]等离子体处理设备、其射频装置以及射频输送方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种用于等离子体处理设备的射频装置。本发明还涉及一种包括上述射频装置的等离子体处理设备，以及一种向等离子体处理设备的反应腔室中输入射频能量的射频输送方法。

背景技术

等离子体处理设备广泛应用于微电子技术领域。

请参考图1，图1为一种典型的等离子体处理设备的结构示意图。

等离子体处理设备1内部具有反应腔室11，反应腔室11的顶部具有上盖12，上盖12通常为石英盖。上盖12的中部设有气体入口13，以便经由该气体入口13向反应腔室11中输入气体。上盖12的顶部还设有电感耦合线圈14，其中可以通过射频电流。

等离子体处理设备1工作时，通过真空获得装置(图中未示出)在反应腔室11中制造并维持接近真空的状态。在此状态下，在电感耦合线圈14中通过适当的射频电流，射频能量透过上盖12进入反应腔室11中，从而激发其中的气体，进而在反应腔室中产生并维持等离子体环境。由于具有强烈的刻蚀以及淀积能力，所述等离子体可以与加工件15发生刻蚀或者淀积等物理化学反应，以获得所需要的刻蚀图形或者淀积层。上述物理化学反应的副产物由所述真空获得装置从抽气口16中抽出。

请参考图2，图2为一种典型的电感耦合线圈的结构示意图。

电感耦合线圈14通常由渐开线形成且大体为盘状，电感耦合线圈14大体分布于上盖12的整个顶面，其整体直径与反应腔室11的直径相适应，从而可以向反应腔室11的各个部分输入射频能量。

众所周知，在反应腔室11的径向上，电感耦合线圈14所产生的电磁场是不均匀的，这将导致其所激发的等离子体的浓度在反应腔室11的径向上出现不均匀现象，等离子体处理设备的具体结构等其他一些因素也可能导致等离子体在反应腔室11径向上不能均匀分布。等离子体密度的不均匀将导致加工件15不同部分加工速率存在差异，这显然会对工艺过程产生显著的不利影响。

在反应腔室11尺寸较小且加工件15的工艺线条较大的情况下，尚能够通过扩散在一定程度上减轻反应腔室11径向上等离子体浓度的差异，并满足工艺要求；但是，随着反应腔室11尺寸的不断加大，通过扩散效果使等离子体密度均匀已经越来越困难，而且随着加工件15的工艺线条逐渐变小，等离子体浓度的差异对工艺过程所产生不利影响越来越显著。

因此，如何改善等离子体处理设备反应腔室径向上等离子体的均匀性是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于等离子体处理设备的射频装置，可以显著改善等离子体处理设备反应腔室径向上等离子体的均匀性。本发明的另一目的是提供一种包括上述射频装置的等离子体处理设备，以及提供一种向等离子体处理设备的反应腔室中输入射频能量的射频输送方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种射频装置，用于等离子体处理设备，包括依次连接的射频电源、射频匹配器以及电感耦合线圈，所述电感耦合线圈包括位于所述等离子体处理设备反应腔室顶部中心位置的中心线圈，以及围绕所述中心线圈并沿所述反应腔室顶部径向分布的至少一组外周线圈；所述中心线圈以及各所述外周线圈均相互独立，且各线圈中射频电流的比例能够调整。

进一步，所述中心线圈以及各外周线圈均有一端接地，且其另一端均连接射频匹配器主体部的输出端；所述射频匹配器进一步包括设于其主体部的输出端与所述中心线圈以及外周线圈之间的可变元件，以改变各线圈之间的电流比例。

进一步，所述外周线圈的数目为一组，所述中心线圈以及外周线圈中至少一者与所述射频匹配器主体部的输出端之间串接第一可变电容。

进一步，所述射频匹配器进一步包括第二可变电容，由所述第二可变电容与所述第一可变电容串接而成的支路连接于地线和所述射频匹配器主体部的输出端之间。

进一步，所述外周线圈的数目为一组，所述中心线圈以及外周线圈中至少一者与所述射频匹配器主体部的输出端之间串接恒值电容；所述的射频装置进一步包括第二可变电容，由所述第二可变电容与所述恒值电容串接而成的支路连接于地线和所述射频匹配器主体部的输出端之间。

进一步，所述外周线圈与所述中心线圈在所述反应腔室顶部的径向上具有适当间距。

进一步，所述外周线圈和所述中心线圈为平面线圈或者立体线圈。

本发明还提供一种等离子体处理设备，包括上述任一项所述的射频装置。