[发明专利]电感耦合线圈和工艺腔室

说明书

本发明公开了一种电感耦合线圈和工艺腔室。所述电感耦合线圈用于将射频能量通过介质窗耦合到工艺腔室内，所述线圈包括至少一个线圈绕组，所述线圈绕组包括至少两个线圈分支，所述至少两个线圈分支分别位于具有预设高度差的不同的水平面内，且通过线圈过渡段相连；其中，所述电感耦合线圈的输入端和输出端位于与所述介质窗距离较远的所述线圈分支上。该结构的电感耦合线圈通入射频源时，能够改善耦合到工艺腔室内的电场强度的分布，从而能够改善等离子体分布的均匀性，提高等离子体刻蚀晶片良率，提高产品良率。

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，具体涉及一种电感耦合线圈和一种包括该电感耦合线圈的工艺腔室。

背景技术

一般的，微电子器件的制造包含许多不同的阶段，每一阶段又包含各种不同的制程，刻蚀是其中重要的制程之一。刻蚀过程主要包扩：将等离子体引到基材(待刻蚀材料，如硅)表面，通过物理和化学作用腐蚀基材表面，进而形成该微电子器件所需要的各种线条、孔洞、沟槽或其他形状。

等离子体刻蚀设备通常用于实现上述刻蚀过程。如图1所示，该等离子体刻蚀设备200包括工艺腔室210和设置于工艺腔室210顶部的介质窗220，介质窗220的上方放置有电感耦合线圈100，电感耦合线圈100通过匹配器(未示出)与射频源230电性连接。工艺腔室210的内部设置有静电卡盘240，静电卡盘240上设置有待处理的晶片300，与该晶片300相对应位置处的工艺腔室210的顶部设置有进气喷嘴250，与该晶片300相对应位置处的反应腔室210的底部设置有抽气口260。

在利用上述结构的等离子体刻蚀设备200进行刻蚀过程中，通过进气喷嘴250向工艺腔室210中喷入加工工艺气体，通过抽气口260外接真空泵和阀门在工艺腔室210中产生真空和所需要的工艺气压，由射频源230、匹配器和电感耦合线圈100将射频能量通过介质窗220耦合到工艺腔室210，使得工艺腔室210中的工艺气体激发产生等离子体，静电卡盘240支撑晶片300，并通入偏压射频能量以产生偏置电压，使得所产生的等离子体轰击晶片300表面，形成一系列物理和化学过程，使晶片300刻蚀出所需的图形。

在上述等离子体刻蚀过程中，射频源230的输入功率和偏压功率、气体的种类和流量、工艺腔室210内的压强、晶片温度等参数的变化会通过改变工艺腔室210内的等离子体成分、能量来最终影响刻蚀的结果。这其中，等离子体成分和能量分布影响最大，而电感耦合线圈100的结构是其中最关键的技术之一。

具体地，如图2a、图2b和图2c所示，为现有电感耦合线圈100的基本结构。该电感耦合线圈100包括线圈绕组110、与线圈绕组110两端连接的输入端120和输出端130。另外对于不同的等离子体需求，线圈绕组110的投影尺寸和形状会有所不同，例如，如图3所示，线圈绕组110可以呈螺旋线结构。

但是，上述结构的电感耦合线圈100，沿着输入端120至输出端130，线圈绕组110不同位置处的电压强度并不是均匀分布的，如图4所示，其中，纵坐标轴代表电感耦合线圈100上的电压强度，横坐标轴代表线圈绕组110不同的位置，其中虚线框A为输入端120所在的位置，虚线框B为输出端130所在的位置，其余位置C为该线圈绕组110的位于输入端120和输出端130之间的位置。由图4可以看出，靠近输入端120、输出端130的电压强度会较高，而远离输入端120、输出端130的电压强度较低。因此，这就造成输入端120和输出端130下方对应位置的电场强度较大，等离子体密度相对其他位置也较高，整体上表现为等离子体分布的不均匀性，造成刻蚀缺陷。

因此，如何使得电感耦合线圈上不同位置处所形成的电压强度能够均匀分布成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种电感耦合线圈和一种包括该电感耦合线圈的工艺腔室。