CN105719928A - Icp刻蚀中对刻蚀速率非均匀性进行补偿的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种ICP刻蚀中对刻蚀速率非均匀性进行补偿的装置和方法，在ICP刻蚀器件中设置补偿装置，其包含至少一个补偿器以及连接该补偿器的驱动装置，所述的补偿器设置在感应线圈上方，补偿器产生的感应磁场抵消感应线圈产生的电磁场，根据检测到的等离子分布数据，通过驱动装置来驱动补偿器在感应线圈上方移动来调节电磁场的密度，从而调节刻蚀速率，使ICP刻蚀器件得到均匀的刻蚀速率。本发明对刻蚀速率非均匀性进行补偿，获得均匀的刻蚀速率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种ICP刻蚀中对刻蚀速率非均匀性进行补偿的装置和方法。
背景技术
ICP（电感耦合等离子体InductivelyCoupledPlasma）刻蚀器件对刻蚀结果的均匀性有很严格的要求，需要将不均匀性控制在1%以内。而目前使用的ICP器件由于硬件结构设置上的不对称，影响了刻蚀结果的对称性。
如图1所示，是ICP刻蚀器件1的结构示意图，该ICP刻蚀器件中包含平面螺旋感应线圈2，感应线圈2的两端通过引线201连接射频源3，陶瓷射频窗103将平面螺旋感应线圈2和真空腔101隔离开来，真空腔101内充满反应气体，在电磁场的作用下，气体放电产生等离子体102，对半导体基片5进行刻蚀，冷却系统4设置在陶瓷射频窗103上部中央位置，对感应线圈2进行冷却。
测试结果显示，引线201的位置会对刻蚀均匀性产生影响，距离引线201较近的和较远位置的刻蚀速率会不均匀分布，而且不均匀分布的情况受射频功率、反应气体、天线硬件设置等因素影响，无法简单的找到固定的刻蚀速率特别高（热点）或者特别低的点（冷点），所以也就无法用现有的其它手段有效的补偿这些导致不均一的因素。为了克服这种影响，可以将引线201的设置位置布置成对称结构，比如将引线201都布置在陶瓷射频窗103的中部位置。但是在实际应用中，要获得引线201的对称布置结构具有一定难度，如图2所示，是感应线圈2的简单俯视示意图，感应线圈2呈螺旋状盘绕设置，引线201设置在陶瓷射频窗103的一侧，如果要将引线201设置在陶瓷射频窗103的中部位置，那么就不能将冷却系统4同时设置在陶瓷射频窗103上部中央位置，一旦冷却系统4未设置在中部位置，又会因为冷却不均带来新的刻蚀不均匀性问题。
发明内容
本发明提供一种ICP刻蚀中对刻蚀速率非均匀性进行补偿的装置和方法，采用补偿装置对刻蚀速率非均匀性进行补偿，获得均匀的刻蚀速率。
为了达到上述目的，本发明提供一种ICP刻蚀中对刻蚀速率非均匀性进行补偿的装置，该补偿装置设置在ICP刻蚀器件中，所述的ICP刻蚀器件包含：
感应线圈，感应线圈的两端通过引线连接射频源；
真空腔，真空腔内的反应气体在感应线圈产生的电磁场的作用下产生等离子体，对半导体基片进行刻蚀；
陶瓷射频窗，其将感应线圈和真空腔隔离开来；
所述的补偿装置包含至少一个补偿器以及连接该补偿器的驱动装置，所述的补偿器设置在感应线圈上方，补偿器产生的感应磁场抵消感应线圈产生的电磁场；
根据检测到的等离子分布数据，通过驱动装置来驱动补偿器在感应线圈上方移动来调节电磁场的密度，从而调节刻蚀速率，使ICP刻蚀器件得到均匀的刻蚀速率；
所述的补偿器处于电势浮地状态，所述的补偿器可采用导体制成的天线，或者采用导体板。
所述的补偿器为任意形状。
所述的补偿器的设置位置呈不对称分布状态。
所述的驱动装置是可固定补偿器，并将该补偿器设置在预定位置处的器件，通过改变补偿器与感应线圈的距离来调节对真空腔内磁场能量分布的影响程度。
所述的驱动装置采用位于补偿器上方的机械固定装置，使补偿器固定在指定位置，或者，所述的驱动装置直接采用ICP刻蚀器件的顶部组件。
所述的ICP刻蚀器件还包含冷却系统，其设置在感应线圈上部并位于陶瓷射频窗上部中央位置，对感应线圈进行冷却。
本发明还提供一种利用补偿装置对ICP刻蚀器件中的刻蚀速率非均匀性进行补偿的方法，该补偿方法将补偿装置中的补偿器设置在感应线圈上方，补偿器产生的感应磁场抵消感应线圈产生的电磁场，补偿器连接驱动装置，根据检测到的等离子分布数据，通过驱动装置来驱动补偿器在感应线圈上方移动来调节电磁场的密度，从而调节刻蚀速率，使ICP刻蚀器件得到均匀的刻蚀速率。
本发明还提供一种ICP刻蚀器件，所述的ICP刻蚀器件包含：
感应线圈，感应线圈的两端通过引线连接射频源；
真空腔，真空腔内的反应气体在感应线圈产生的电磁场的作用下产生等离子体，对半导体基片进行刻蚀；
陶瓷射频窗，其将感应线圈和真空腔隔离开来；
补偿装置，其包含至少一个补偿器以及连接该补偿器的驱动装置，所述的补偿器设置在感应线圈上方，补偿器产生的感应磁场抵消感应线圈产生的电磁场；
根据检测到的等离子分布数据，通过驱动装置来驱动补偿器在感应线圈上方移动来调节电磁场的密度，从而调节刻蚀速率，使ICP刻蚀器件得到均匀的刻蚀速率；
所述的补偿器处于电势浮地状态，所述的补偿器可采用导体制成的天线，或者采用导体板。
所述的补偿器为任意形状。
所述的补偿器的设置位置呈不对称分布状态。
所述的驱动装置是可固定补偿器，并将该补偿器设置在预定位置处的器件，通过改变补偿器与感应线圈的距离来调节对真空腔内磁场能量分布的影响程度。
所述的驱动装置采用位于补偿器上方的机械固定装置，使补偿器固定在指定位置，或者，所述的驱动装置直接采用ICP刻蚀器件的顶部组件。
所述的ICP刻蚀器件还包含冷却系统，其设置在感应线圈上部并位于陶瓷射频窗上部中央位置，对感应线圈进行冷却。
本发明采用补偿装置对刻蚀速率非均匀性进行补偿，获得均匀的刻蚀速率。
附图说明
图1是背景技术中ICP刻蚀器件的结构示意图。
图2是感应线圈的俯视图。
图3是本发明提供的ICP刻蚀中对刻蚀速率非均匀性进行补偿的装置的结构示意图。
具体实施方式
以下根据图3具体说明本发明的较佳实施例。
如图3所示，所述的ICP刻蚀器件1包含感应线圈2，感应线圈2的两端通过引线201连接射频源3，真空腔101内的刻蚀气体在感应线圈2产生的电磁场的作用下产生等离子体102，对半导体基片5进行刻蚀，陶瓷射频窗103将感应线圈2和真空腔101隔离开来，冷却系统4设置在感应线圈2上部并位于陶瓷射频窗103上部中央位置，对感应线圈2进行冷却；连接射频源3的感应线圈2产生电磁场，下面以第一种热点分布情况为例说明本发明装置的技术特点和功效。部分情况下，距离引线201较近的位置处的电磁场密度较大，形成“热点”，真空腔101内距离引线201较近位置处的等离子体102的密度也较大，对半导体基片5的刻蚀速率就较高，反之，距离引线201较远的位置处的电磁场密度较小，形成“冷点”，真空腔101内距离引线201较远位置处的等离子体102的密度也较小，对半导体基片5的刻蚀速率就较低。
在感应线圈2附近设置补偿装置，补偿装置包含至少一个补偿器6以及连接该补偿器6的驱动装置（图中未示出），所述的补偿器6设置在感应线圈2上方，在感应线圈2附近刻蚀速率较高的“热点”位置处设置补偿器6，所述的补偿器6处于电势浮地状态（也就是没有连接到电源或者接地），通过驱动装置可以驱动补偿器6在感应线圈2上方的不同位置移动。补偿器6的移动可以是竖直方向的移动也可以是水平方向的移动。当感应线圈2产生的电磁场穿过补偿器6时，补偿器6内感应形成感应电流，这些感应电流又进一步产生感应磁场，这些补偿器6产生的感应磁场与感应线圈2产生并穿过补偿器6的电磁场方向相反，所以可以抵消一部分感应线圈2产生的本来会向下穿过陶瓷射频窗103进入真空腔101的电磁场，最终可以补偿由于导线接入端等因素导致的刻蚀速率分布不均。耦合到补偿器6上的能量可以抵消耦合到反应腔101中的能量，而补偿器6的设置位置，以及补偿器6与感应线圈2之间的距离均会对这部分抵消能量的大小形成影响。通过调节馈入到反应腔101内的能量的大小可以将刻蚀速率的不均匀性控制在1%以内。
通过观测真空腔内的等离子体密度分布或者检测刻蚀完成后基片的刻蚀情况都可以获得在半导体基片5上方的刻蚀速率分布图，根据检测到的等离子分布数据调整本发明的补偿装置中的补偿器6的设置位置，就可以最终获得较均一的基片刻蚀效果。
所有补偿器6的设置位置呈不对称分布状态，比如补偿器6可以是平板状导体薄片，其位置不是位于感应线圈中心位置，以实现对射频电磁场不均匀分布的补偿。
所述的补偿器6为金属材质，可采用导体制成的天线，或者采用导体板。
所述的补偿器6为任意形状。补偿器的形状可以是圆形也可以是其它非中心对称的形状，具体形状可以根据实际情况的需求自由选择
在感应线圈2或者刻蚀设备固定时，所述的驱动装置是可固定补偿器6，并将该补偿器6设置在预定位置处的器件，通过改变补偿器6与感应线圈2的距离来调节对真空腔101内磁场能量分布的影响程度。所述的驱动装置可以是位于补偿器6上方的机械固定装置，使补偿器6固定在指定位置，所述的驱动装置也可以直接采用ICP刻蚀器件的顶部组件，如陶瓷射频窗103，将补偿器6内固定到ICP刻蚀器件的顶部组件如陶瓷射频窗103上。
利用驱动装置调节补偿器6与感应线圈2的距离，来调节电磁场的密度，从而调节刻蚀速率，使ICP刻蚀器件得到均匀的刻蚀速率。
本发明还提供一种利用所述的补偿装置对ICP刻蚀器件中的刻蚀速率非均匀性进行补偿的方法，该补偿方法将补偿装置中的补偿器6设置在感应线圈2上方，补偿器6产生的感应磁场抵消感应线圈2产生的电磁场，补偿器6连接驱动装置，根据刻蚀速率分布图，通过驱动装置来驱动补偿器6在感应线圈2上方移动来调节电磁场的密度，从而调节刻蚀速率，使ICP刻蚀器件得到均匀的刻蚀速率；
通过观测真空腔101内的等离子体密度分布或者检测刻蚀完成后基片5的刻蚀情况都可以获得在半导体基片5上方的刻蚀速率分布图。
本发明还提供一种ICP刻蚀器件，所述的ICP刻蚀器件1包含：
感应线圈2，感应线圈2的两端通过引线201连接射频源3；
真空腔101，真空腔101内的反应气体在感应线圈2产生的电磁场的作用下产生等离子体102，对半导体基片5进行刻蚀；
陶瓷射频窗103，其将感应线圈2和真空腔101隔离开来；
冷却系统4，其设置在感应线圈2上部并位于陶瓷射频窗103上部中央位置，对感应线圈2进行冷却；
补偿装置，其包含至少一个补偿器6以及连接该补偿器6的驱动装置，所述的补偿器6设置在感应线圈2上方，补偿器6产生的感应磁场抵消感应线圈2产生的电磁场；
根据刻蚀速率分布图，通过驱动装置来驱动补偿器6在感应线圈2上方移动来调节电磁场的密度，从而调节刻蚀速率，使ICP刻蚀器件得到均匀的刻蚀速率；
通过观测真空腔101内的等离子体密度分布或者检测刻蚀完成后基片5的刻蚀情况都可以获得在半导体基片5上方的刻蚀速率分布图。
所述的补偿器6为金属材质，可采用导体制成的天线，或者采用导体板。
所述的补偿器6处于电势浮地状态。
所述的补偿器6为任意形状。
所述的补偿器6可以包含多个导体天线，这些导体天线的设置位置与垂直穿过线圈2中心的轴线呈不对称分布状态，不对称分布的多个导体天线能更加好的补偿多个等离子浓度分布不均匀点。
所述的驱动装置是可固定补偿器6，并将该补偿器6设置在预定位置处，通过改变补偿器6与感应线圈2的距离来调节对真空腔101内磁场能量分布的影响程度的器件。
所述的驱动装置采用位于补偿器6上方的机械固定装置，使补偿器6固定在指定位置，或者，所述的驱动装置直接采用ICP刻蚀器件的顶部组件。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (13)
1.一种ICP刻蚀中对刻蚀速率非均匀性进行补偿的装置，该补偿装置设置在ICP刻蚀器件中，所述的ICP刻蚀器件（1）包含：
感应线圈（2），感应线圈（2）的两端通过引线（201）连接射频源（3）；
真空腔（101），真空腔（101）内的反应气体在感应线圈（2）产生的电磁场的作用下产生等离子体（102），对半导体基片（5）进行刻蚀；
陶瓷射频窗（103），其将感应线圈（2）和真空腔（101）隔离开来；
其特征在于，所述的补偿装置包含至少一个补偿器（6）以及连接该补偿器（6）的驱动装置，所述的补偿器（6）设置在感应线圈（2）上方，补偿器（6）产生的感应磁场抵消感应线圈（2）产生的电磁场；
根据检测到的等离子分布数据，通过驱动装置来驱动补偿器（6）在感应线圈（2）上方移动来调节电磁场的密度，从而调节刻蚀速率，使ICP刻蚀器件得到均匀的刻蚀速率；
所述的补偿器（6）处于电势浮地状态，所述的补偿器（6）可采用导体制成的天线，或者采用导体板。
2.如权利要求1所述的ICP刻蚀中对刻蚀速率非均匀性进行补偿的装置，其特征在于，所述的补偿器（6）为任意形状。
3.如权利要求2所述的ICP刻蚀中对刻蚀速率非均匀性进行补偿的装置，其特征在于，所述的补偿器（6）的设置位置呈不对称分布状态。
4.如权利要求1-3中任意一个所述的ICP刻蚀中对刻蚀速率非均匀性进行补偿的装置，其特征在于，所述的驱动装置是可固定补偿器（6），并将该补偿器（6）设置在预定位置处的器件，通过改变补偿器（6）与感应线圈（2）的距离来调节对真空腔（101）内磁场能量分布的影响程度。
5.如权利要求4所述的ICP刻蚀中对刻蚀速率非均匀性进行补偿的装置，其特征在于，所述的驱动装置采用位于补偿器（6）上方的机械固定装置，使补偿器（6）固定在指定位置，或者，所述的驱动装置直接采用ICP刻蚀器件的顶部组件。
6.如权利要求5所述的ICP刻蚀中对刻蚀速率非均匀性进行补偿的装置，其特征在于，所述的ICP刻蚀器件（1）还包含冷却系统（4），其设置在感应线圈（2）上部并位于陶瓷射频窗（103）上部中央位置，对感应线圈（2）进行冷却。
7.一种利用如权利要求6所述的补偿装置对ICP刻蚀器件中的刻蚀速率非均匀性进行补偿的方法，其特征在于，该补偿方法将补偿装置中的补偿器（6）设置在感应线圈（2）上方，补偿器（6）产生的感应磁场抵消感应线圈（2）产生的电磁场，补偿器（6）连接驱动装置，根据检测到的等离子分布数据，通过驱动装置来驱动补偿器（6）在感应线圈（2）上方移动来调节电磁场的密度，从而调节刻蚀速率，使ICP刻蚀器件得到均匀的刻蚀速率。
8.一种ICP刻蚀器件，其特征在于，所述的ICP刻蚀器件（1）包含：
感应线圈（2），感应线圈（2）的两端通过引线（201）连接射频源（3）；
真空腔（101），真空腔（101）内的反应气体在感应线圈（2）产生的电磁场的作用下产生等离子体（102），对半导体基片（5）进行刻蚀；
陶瓷射频窗（103），其将感应线圈（2）和真空腔（101）隔离开来；
补偿装置，其包含至少一个补偿器（6）以及连接该补偿器（6）的驱动装置，所述的补偿器（6）设置在感应线圈（2）上方，补偿器（6）产生的感应磁场抵消感应线圈（2）产生的电磁场；
根据检测到的等离子分布数据，通过驱动装置来驱动补偿器（6）在感应线圈（2）上方移动来调节电磁场的密度，从而调节刻蚀速率，使ICP刻蚀器件得到均匀的刻蚀速率；
所述的补偿器（6）处于电势浮地状态，所述的补偿器（6）可采用导体制成的天线，或者采用导体板。
9.如权利要求8所述的ICP刻蚀器件，其特征在于，所述的补偿器（6）为任意形状。
10.如权利要求9所述的ICP刻蚀器件，其特征在于，所述的补偿器（6）的设置位置呈不对称分布状态。
11.如权利要求8-10中任意一个所述的ICP刻蚀器件，其特征在于，所述的驱动装置是可固定补偿器（6），并将该补偿器（6）设置在预定位置处的器件，通过改变补偿器（6）与感应线圈（2）的距离来调节对真空腔（101）内磁场能量分布的影响程度。
12.如权利要求11所述的ICP刻蚀器件，其特征在于，所述的驱动装置采用位于补偿器（6）上方的机械固定装置，使补偿器（6）固定在指定位置，或者，所述的驱动装置直接采用ICP刻蚀器件的顶部组件。
13.如权利要求12所述的ICP刻蚀中对刻蚀速率非均匀性进行补偿的装置，其特征在于，所述的ICP刻蚀器件（1）还包含冷却系统（4），其设置在感应线圈（2）上部并位于陶瓷射频窗（103）上部中央位置，对感应线圈（2）进行冷却。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160629 |