[发明专利]新型多线圈靶设计

说明书

技术领域

本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地来说，涉及半导体制造装置和方法。

背景技术

集成芯片通过复杂的制造工艺形成，在制造过程中，工件经过不同的步骤以形成一个或多个半导体装置。一些处理步骤可以包括在半导体衬底上方形成薄膜。可以使用物理汽相沉积在低压处理室中的半导体衬底上方沉积薄膜。

通常通过作用于靶材料以将靶转化为蒸汽来实施物理汽相沉积。通常，通过包括多个高能量离子的等离子体作用于靶材料。高能量离子与靶材料碰撞，从而将粒子移动到蒸汽中。将蒸汽传输到半导体衬底，蒸汽在半导体衬底上方积累以形成薄膜。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种等离子体处理系统，包括：处理室，被配置成容纳半导体工件；多个线圈，对称设置在所述半导体工件的中心的周围；以及电源，被配置成向所述多个线圈提供一个或多个控制信号，所述一个或多个控制信号使所述线圈独立地形成独立电场或磁场，所述独立电场或磁场沿着所述半导体工件的圆周连续延伸并且在所述处理室内形成等离子体。

在该等离子体处理系统中，所述线圈被配置成从所述半导体工件的圆周向内部延伸至靶和所述半导体工件之间的位置。

在该等离子体处理系统中，所述线圈被配置成在所述线圈内部和相邻线圈之间形成所述等离子体。

在该等离子体处理系统中，向所述多个线圈中的至少两个提供不同的控制信号，以能够调节总电场或磁场的分布。

在该等离子体处理系统中，所述不同的控制信号包括不同的线圈通电时间或不同的功率等级。

在该等离子体处理系统中，所述线圈被配置成具有导致所述独立电场或磁场沿着线圈的轴线延伸的定向；以及其中，所述独立电场或磁场作用于离子化的靶原子，以控制所述离子化的靶原子与所述半导体工件接触的位置。

在该等离子体处理系统中，所述多个线圈中的至少两个彼此垂直堆叠。

在该等离子体处理系统中，所述多个线圈包括相干电磁体，所述相干电磁体被配置成产生具有相同极性的独立磁场。

根据本发明的另一方面，提供了一种物理汽相沉积系统，包括：处理室，被配置成容纳半导体工件；靶，被配置成向所述处理室提供靶原子；以及多个线圈，被配置成产生独立电场或磁场，所述独立电场或磁场作用于所述靶原子以在所述多个线圈内部形成等离子体，所述独立电场或磁场相互叠加以在所述多个线圈外部形成等离子体，在所述多个线圈外部形成的等离子体与在所述线圈内部形成的等离子体基本均匀。

在该物理汽相沉积系统中，所述多个线圈被配置成从所述半导体工件的圆周向内部延伸至靶和所述半导体工件之间的位置。

在该物理汽相沉积系统中，所述多个线圈对称设置在所述半导体工件的中心的周围。

该物理汽相沉积系统进一步包括：控制单元，被配置成向控制产生所述独立电场或磁场的所述多个线圈提供一个或多个控制信号。

在该物理汽相沉积系统中，所述控制单元被配置成向所述多个线圈中的每一个都提供共同的控制信号。

在该物理汽相沉积系统中，所述控制单元被配置成向所述多个线圈中的至少两个提供不同控制信号，以能够调节总电场或磁场的分布。

在该物理汽相沉积系统中，所述多个线圈中的一个或多个被设置在第一水平面上，所述第一水平面与所述半导体工件平行，以及其中，所述多个线圈中的一个或多个被设置在所述第二水平面上，所述第二水平面位于所述第一水平面正上方并且与所述第一水平面平行。

在该物理汽相沉积系统中，所述线圈被配置成具有产生磁场的定向，所述磁场沿着所述线圈的轴线延伸；以及其中，所述磁场作用于离子化的靶原子，以控制所述离子化的靶原子与所述半导体工件接触的位置。

根据本发明的又一方面，提供了一种形成沿着所述等离子体处理系统中的所述半导体工件的圆周连续延伸的电场或磁场的方法，包括：将半导体工件设置在所述等离子体处理系统中，所述等离子体处理系统具有对称设置在所述半导体工件的中心的周围的多个线圈；以及向所述多个线圈提供控制信号，其中，所述控制信号导致线圈产生独立电场或磁场，从所述半导体工件的周围的不同位置发射所述独立电场或磁场，并且所述独立电场或磁场沿着所述半导体工件的圆周连续延伸；其中，所述独立电场或磁场将功率传送给所述处理室内的粒子，以形成等离子体。

在该方法中，所述线圈被配置成从所述工件的周围上方的位置延伸至所述靶和所述工件之间的位置。

在该方法中，所述线圈被配置成在线圈内和线圈外形成所述等离子体。