CN117476425A - 等离子体处理装置 - Google Patents

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Abstract

一种等离子体处理装置包括：晶片支撑固定件，在腔室中，并且被配置为支撑晶片；上电极，在腔室中，并且与晶片支撑固定件间隔开；磁体组件，被配置为将磁场施加到腔室中，磁体组件包括布置为环形形状的多个第一磁体和多个第二磁体，以及从腔室的中心轴到多个第一磁体中的每个第一磁体和到多个第二磁体中的每个第二磁体的水平距离小于晶片的半径。

Description

等离子体处理装置
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求于2022年7月29日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2022-0095007的优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明构思涉及一种等离子体处理装置。
背景技术
制造半导体器件的工艺包括诸如等离子体诱导沉积、等离子体蚀刻和等离子体清洁之类的等离子体工艺。随着最近半导体器件的小型化和高度集成，等离子体工艺中的微小误差对半导体产品的质量和产量的影响增大。
在包括等离子体工艺的半导体器件制造中，确定产量的关键因素包括晶片的中心区和边缘区之间的工艺均匀性。例如，根据工艺评估因素中的半径的变化(例如，等离子体蚀刻轮廓的正交性)对于确定总产量与评估因素本身一样重要。
也就是说，用于提高等离子体装置的可靠性的关键参数是等离子体的密度-半径分布。因此，已经进行了各种研究来提高等离子体的密度-半径分布的均匀性。
发明内容
本发明构思提供了一种具有提高的可靠性的等离子体处理装置。
根据本发明构思的一方面，提供了一种等离子体处理装置。该等离子体处理装置包括：晶片支撑固定件，在腔室中，并且被配置为支撑晶片；上电极，在腔室中，并且与晶片支撑固定件间隔开；以及磁体组件，被配置为将磁场施加到腔室中，其中，磁体组件包括布置为环形形状的多个第一磁体和多个第二磁体，以及从腔室的中心轴到多个第一磁体中的每个第一磁体和到多个第二磁体中的每个第二磁体的水平距离小于晶片的半径。
根据本发明构思的另一方面，提供了一种等离子体处理装置。该等离子体处理装置包括：腔室，被配置为提供等离子体区域，在该等离子体区域中生成等离子体；晶片支撑固定件，被配置为接收偏置功率，该偏置功率用于使等离子体中包括的正离子加速；控制器；以及第一磁体组件，被配置为调节腔室中的等离子体的密度-半径分布，其中，第一磁体组件包括布置为环形形状的多个第一磁体和多个第二磁体，控制器被配置为旋转多个第一磁体和多个第二磁体，使得远离多个第一磁体和多个第二磁体中的每一个的N极延伸的方向可以具有相对于竖直方向的任意角度，以及控制器被配置为与多个第二磁体分开地旋转多个第一磁体。
根据本发明构思的另一方面，提供了一种等离子体处理装置。该等离子体处理装置包括：腔室，被配置为提供等离子体区域，在该等离子体区域中生成等离子体；以及磁体组件，被配置为通过将磁场施加到等离子区域来调节腔室中的等离子体的密度-半径分布，其中，磁体组件包括布置为环形的多个第一磁体和多个第二磁体，多个第一磁体和多个第二磁体被配置为绕环形的周边旋转，磁体组件被配置为在第一方向上旋转多个第一磁体和多个第二磁体，以将在腔室的中心部分处的磁场强度设置为大于在腔室的边缘部分中的磁场强度，以及磁体组件被配置为在与第一方向相反的第二方向上旋转多个第一磁体和多个第二磁体，以将在腔室的中心部分处的磁场强度设置为小于在腔室的边缘部分中的磁场强度。
根据本发明构思的另一方面，提供了一种制造半导体器件的方法。该方法包括：在腔室的等离子体区域中生成等离子体；将磁场施加到等离子体区域；以及改变施加到等离子体区域的磁场，其中，磁场由磁体组件施加，该磁体组件包括多个第一磁体和多个第二磁体，该多个第一磁体和多个第二磁体相对于腔室的中心轴布置为环形形状，改变施加到等离子体区域的磁场是通过旋转多个第一磁体和多个第二磁体来执行的，以及多个第一磁体与多个第二磁体分开地旋转。
附图说明
根据以下结合附图进行的详细描述，将更清楚地理解本发明构思的实施例，在附图中：
图1示出了根据示例实施例的等离子体处理装置；
图2示出了等离子体处理装置的磁体组件；
图3是示出了根据示例实施例的多个第一磁体和多个第二磁体的方向的图；
图4示出了根据示例实施例的等离子体区域的Z方向磁场-半径分布根据磁体组件的操作的变化；
图5A至图5C是示出了磁体组件的操作的图；
图6是示出了根据磁体组件的操作的效果的图；
图7是示出了根据示例实施例的磁体组件的图；
图8是示出了根据示例实施例的磁体组件的图；
图9是示出了根据其他示例实施例的等离子体处理装置的图；
图10是示出了根据其他示例实施例的等离子体处理装置的图；以及
图11是示出了根据其他示例实施例的等离子体处理装置的图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明构思的实施例。相同的附图标记用于附图中的相同组件，并且省略其冗余描述。
图1示出了根据示例实施例的等离子体处理装置100。
图2示出了等离子体处理装置100的磁体组件150。
参考图1和图2，等离子体处理装置100包括腔室110、晶片支撑固定件120、上电极130、第一功率发生器141、第二功率发生器143、磁体组件150和控制器160。
等离子体处理装置100可以执行使用等离子体的工艺。等离子体处理装置100可以执行半导体器件制造工艺。等离子体处理装置100可以执行例如使用等离子体的蚀刻工艺。在另一示例中，等离子体处理装置100还可以执行晶片处理工艺，例如，等离子体退火、蚀刻、等离子体增强化学气相沉积、等离子体增强原子层沉积、物理气相沉积和等离子体清洁。
当等离子体处理装置100执行使用等离子体的蚀刻工艺时，可以通过晶片支撑固定件120和上电极130之间的高频放电来生成等离子体。可以通过激活的等离子体的化学物质、电子和/或离子以所设定图案对要在晶片W上处理的膜进行蚀刻。根据本实施例，可以通过精确控制等离子体的化学物质、电子和离子的密度-半径分布而使蚀刻性能(例如，根据距晶片中心的距离的蚀刻速率、纵横比、蚀刻图案的临界尺寸、蚀刻图案的轮廓和选择性)均匀化。
晶片W可以包括硅(Si)。晶片W可以包括诸如锗(Ge)等半导体元素或诸如碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、砷化铟(InAs)和磷化铟(InP)等化合物半导体。根据一些实施例，晶片W可以具有绝缘体上硅(Silicon On Insulator，SOI)结构。晶片W可以包括掩埋氧化物层。根据一些实施例，晶片W可以包括导电区域，例如，掺杂有杂质的阱。根据一些实施例，晶片W可以具有用于将掺杂的阱彼此分离的各种器件隔离结构，例如，浅沟槽隔离(STI)。晶片W可以具有作为有源表面的第一表面和与第一表面相对的作为无源表面的第二表面。晶片W的第二表面可以面向晶片支撑固定件120。
这里，平行于晶片W的第一表面且彼此垂直的两个方向分别被定义为X方向和Y方向，而垂直于晶片W的第一表面的方向被定义为Z方向。除非另有说明，否则对方向的定义在下面以相同的方式应用于各图。可以参考晶片支撑固定件120的上表面以基本上相同的方式来定义针对晶片W的第一表面所限定的方向。
腔室110可以包括金属，例如，铝。腔室110可以具有基本上圆柱形的形状。腔室110可以提供用于处理晶片W的处理空间。腔室110可以将处理空间与外部隔离，因此，可以精确控制诸如压力、温度、处理气体的分压和等离子体密度等工艺参数。腔室110(腔室110的内部空间)可以具有圆柱对称性。
在示例实施例中，腔室110可以提供等离子体区域PR。等离子体区域PR共同地指代在晶片W的处理期间生成等离子体的空间和受等离子体影响的空间(例如，鞘区域)。等离子体区域PR可以简单地是晶片支撑固定件120和上电极130之间的空间。
腔室110可以连接到用于向腔室110供应处理气体的气体源，并且还可以包括用于在处理晶片W之后排放反应物、碎屑、处理气体和等离子体的排放设备。
晶片支撑固定件120可以支撑晶片W。晶片支撑固定件120可以包括陶瓷材料(例如，氮化铝(AlN))或金属材料(例如，铝基或镍基合金)。晶片支撑固定件120可以包括用于对晶片W进行温度控制的加热器。加热器可以内置在晶片支撑固定件120的支撑板中。晶片支撑固定件120可以上下移动晶片W或旋转晶片W。
多个(例如，三个)支撑销可以埋入晶片支撑固定件120中。支撑销可以从晶片支撑固定件120的上表面(即，支撑晶片W的表面)突出，以将晶片W与晶片支撑固定件120分开。可以通过支撑销的操作使晶片W抬起和放下(升高和降低)。
晶片支撑固定件120可以固定晶片W。晶片支撑固定件120可以通过使用静电力来固定晶片W。可以将偏置功率施加到晶片支撑固定件120。偏置功率可以使等离子体中包括的正离子加速。加速的正离子可以对要在晶片W上蚀刻的材料进行蚀刻。
上电极130可以包括例如金属材料。上电极130可以面向晶片支撑固定件120。上电极130可以固定到腔室110的顶板。
上电极130可以以从喷头喷水的形式将处理气体供应到腔室110中。上电极130可以提供用于使通过管道引入腔室110中的处理气体均匀散布的空间。因此，上电极130使得能够向等离子体区域PR均匀地供应处理气体。
用于生成等离子体的源功率可以施加到上电极130。
第二功率发生器143可以生成源功率。第二功率发生器143可以向上电极130提供第一输出电压。在非限制性示例中，第二功率发生器143可以包括射频(RF)功率发生器，并且源功率可以包括RF正弦电压。由第二功率发生器143生成的源功率也可以是非正弦的。
第一功率发生器141可以生成偏置功率。晶片支撑固定件120可以包括被配置为接收偏置功率的下电极。例如，晶片支撑固定件120的上板可以包括下电极。第一功率发生器141可以向晶片支撑固定件120提供偏置功率。偏置功率可以控制等离子体的离子能量。当向晶片支撑固定件120提供偏置功率时，可以在晶片支撑固定件120上的晶片W中感应出电压。可以通过调节偏置功率来控制晶片W的电压，并因此，可以控制腔室110中生成的等离子体的离子能量。
如上所述，描述了其中源功率被施加到上电极130并且偏置功率被施加到晶片支撑固定件120的实施例，但是该实施例是为了便于描述而不在任何意义上限制本发明构思的技术构思。例如，可以向等离子体处理装置100提供具有不同频率的源功率，其中一些源功率可以施加到上电极130，而其他源功率可以施加到晶片支撑固定件120。在另一示例中，地电位可以施加到上电极130，而源功率和偏置功率可以均施加到晶片支撑固定件120。基于本文中的描述，本领域技术人员将能够容易地实现具有上述功率传输结构的等离子体处理装置的示例。
磁体组件150可以将磁场施加到腔室110中的等离子体区域PR。磁体组件150可以根据磁场的半径来调节分布(在下文中，磁场-半径分布)。施加到等离子体的磁场影响等离子体的密度。因此，磁体组件150可以调节等离子体区域PR的磁场-半径分布，以调节等离子体的密度-半径分布。
可以如将在下面描述的由控制器160控制对磁体组件150的磁场-半径分布的调节，并且控制器160可以基于等离子体的密度-半径分布与等离子体区域PR的磁场-半径分布之间的先前已知信息来生成用于控制磁体组件150的信号。
磁体组件150可以通过向等离子体区域PR施加磁场来使等离子体区域PR中的半径-等离子体密度分布均匀化。因此，可以根据使用等离子体的处理的半径来提高均匀性。
此外，由磁体组件150施加的磁场可以抵消等离子体的正离子的水平加速度。因此，可以提高通过等离子体处理装置100进行的蚀刻工艺的蚀刻轮廓的正交性。
磁体组件150可以布置在腔室110上方(即，腔室110的顶板上方)。磁体组件150可以与晶片支撑固定件120分开或间隔开，并且上电极130介于它们之间。
磁体组件150可以包括多个第一磁体M1和多个第二磁体M2。在非限制性示例中，多个第一磁体M1和多个第二磁体M2可以包括永磁体。多个第一磁体M1和多个第二磁体M2也可以包括电磁体。
多个第一磁体M1和多个第二磁体M2可以布置成环形或圆环形状。多个第一磁体M1和多个第二磁体M2可以在距腔室110的中心轴110CX相同的距离D处。也就是说，从多个第一磁体M1中的每一个到腔室110的中心轴110CX的距离(例如，水平距离)可以被称为距离D，并且从多个第二磁体M2中的每一个到腔室110的中心轴110CX的距离(例如，水平距离)可以被称为距离D。磁体组件150中包括的磁体可以布置在设置于腔室110外部的参考平面上，并且磁体组件150中包括的磁体可以沿着中心与腔室110的中心轴110CX相交的圆环形状的布置线以等间隔布置。
多个第一磁体M1可以与多个第二磁体M2交替地布置。例如，多个第二磁体M2中的任一个可以在多个第一磁体M1中的相邻两个第一磁体之间，并且多个第一磁体M1中的任一个可以在多个第二磁体M2中的相邻两个第二磁体之间。
多个第一磁体M1可以与多个第二磁体M2旋转地对称。也就是说，通过在径向方向上旋转多个第一磁体M1，多个第一磁体M1可以与多个第二磁体M2重叠，反之亦然。
根据示例实施例，距离D可以小于晶片W的半径。例如，当晶片W具有300mm的直径时，距离D可以小于150mm。
多个第一磁体M1和多个第二磁体M2中的每一个可以耦接到具有可调取向的磁体保持件。根据示例实施例，可以通过由磁体保持件调节多个第一磁体M1和多个第二磁体M2的方向来改变等离子体区域PR内的磁场-半径分布。
根据示例实施例，多个第一磁体M1中的每一个可以旋转，使得多个第一磁体M1中的每一个的方向具有特定的空间角。根据示例实施例，多个第二磁体M2中的每一个可以旋转，使得多个第二磁体M2中的每一个的方向具有特定的空间角。多个第一磁体M1中的每一个的方向和多个第二磁体M2中的每一个的方向可以表征为由多个第一磁体M1中的每一个的N极和多个第二磁体M2中的每一个的N极指示的方向。换言之，多个第一磁体M1中的每一个的方向和多个第二磁体M2中的每一个的方向可以与由多个第一磁体M1中的每一个的N极和多个第二磁体M2中的每一个的N极指示的方向基本上相同。例如，多个第一磁体M1中的每一个的方向和空间角可以分别被定义为由多个第一磁体M1的每一个的N极指示的方向和多个第一磁体M1的每一个的N极与腔室110的中心轴110CX之间的角度，并且多个第二磁体M2中的每一个的方向和空间角可以分别被定义为由多个第二磁体M2的每一个的N极指示的方向和多个第二磁体M2的每一个的N极与腔室110的中心轴110CX之间的角度。
根据示例实施例，控制器160可以控制磁体组件150的操作。根据示例实施例，控制器160可以控制多个第一磁体M1中的每一个的方向和多个第二磁体M2中的每一个的方向，以调节等离子体区域PR的磁场。
根据示例实施例，控制器160可以包括存储器和用于处理存储器中存储的命令或外部控制信号的处理器。控制器160可以包括硬件、固件、软件或其任何组合。例如，控制器160可以包括计算设备，例如，工作站计算机、台式计算机、膝上型计算机或平板计算机。控制器160也可以包括简单控制器、复杂处理器(例如，微处理器、中央处理单元(CPU)或图形处理单元(GPU))、配置有软件的处理器、以及专用硬件或固件。控制器160可以通过例如通用计算机、数字信号处理器(DSP)、专用硬件(例如，现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC))等来实现。
根据一些实施例，控制器160的操作可以通过存储在机器可读介质上的指令来实现，该指令可以被一个或多个处理器读取和执行。这里，机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算设备)可读的形式存储和/或传输信息的任何机制。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存设备、电、光、声或另一形式的传播信号(例如，载波信号、红外信号、数字信号等)以及任何其他信号。
固件、软件、例程和指令也可以被配置为执行针对控制器160描述的操作或下面描述的任何处理。然而，这是为了便于描述，并且上述存储器和处理器的操作也可以由执行固件、软件、例程、指令等的计算设备、处理器、控制器或其他设备引起。
图3是示出了根据示例实施例的多个第一磁体M1和多个第二磁体M2的方向的图。
图4示出了根据示例实施例的等离子体区域PR的Z方向磁场-半径分布根据磁体组件150的操作的变化。
参考图1至图3，当多个第一磁体M1的N极和多个第二磁体M2的N极在Z方向上时，多个第一磁体M1的角度和多个第二磁体M2的角度被定义为0度(deg)。
在非限制性示例中，下面将描述多个第一磁体M1和多个第二磁体M2中的每一个在包括径向方向的平面上从腔室110的中心轴110CX旋转的情况。也就是说，在本示例中，多个第一磁体M1中的每一个和多个第二磁体M2中的每一个可以绕如下轴旋转，该轴平行于相对于腔室110的中心轴110CX的方位角方向。在一些实施例中，多个第一磁体M1中的每一个和多个第二磁体M2中的每一个可以绕由磁体的环形限定的弯曲圆周轴(或绕环形的周边)旋转。
多个第一磁体M1可以被磁体保持件驱动以相对于Z方向以第一角度θ1倾斜，并且多个第二磁体M2可以被磁体保持件驱动以相对于Z方向以第二角度θ2倾斜。
参考图1至图4，可以通过调节多个第一磁体M1中的每一个的第一角度θ1和多个第二磁体M2中的每一个的第二角度θ2来改变腔室110中的磁场-半径分布。
在本示例中，可以以基本上相同的方式来驱动多个第一磁体M1和多个第二磁体M2。更具体地，多个第一磁体M1中的每一个的第一角度θ1可以基本上等于多个第二磁体M2中的每一个的第二角度θ2。也就是说，控制器160可以通过控制磁体组件150来控制多个第一磁体M1的旋转和多个第二磁体M2的旋转，使得多个第一磁体M1中的每一个的第一角度θ1等于多个第二磁体M2中的每一个的第二角度θ2。
当第一角度θ1和第二角度θ2为40度时，等离子体区域PR中的Z方向磁场可以具有钟形分布，该钟形分布在等离子体区域PR的中心处具有峰值。当第一角度θ1和第二角度θ2从40度改变为20度和0度时，等离子体区域PR中的Z方向磁场-半径分布的中心的峰值可以逐渐平坦化。当第一角度θ1和第二角度θ2为-20度时，Z方向上的磁场强度可以在等离子体区域PR的边缘处比在等离子体区域PR的中心处更大。在这种情况下，Z方向磁场-半径分布可以在等离子体区域PR的边缘处具有局部峰值。边缘的局部峰值可以在小于晶片W的半径的位置处。例如，当处理直径为300mm的晶片W时，边缘的局部峰值的位置可以在距等离子体区域PR的中心约50mm至约150mm的范围内。
换言之，控制器160可以基于工艺配方来生成用于调节第一角度θ1和第二角度θ2的信号，以将晶片W的中心附近的Z方向磁场强度设置为大于在晶片W的边缘处的Z方向磁场强度，或将晶片W的中心附近的Z方向磁场强度设置为小于在晶片W的边缘处的Z方向磁场强度。
例如，多个第一磁体M1和多个第二磁体M2可以在与图4的实施例中的正角度相对应的第一旋转方向上旋转，并因此，等离子体区域PR的中心部分的磁场强度可以相对增强。此外，例如，多个第一磁体M1和多个第二磁体M2可以在与图4的实施例中的负角度相对应的第二旋转方向上旋转，并因此，等离子体区域PR的边缘部分的磁场强度可以相对增强。第一旋转方向可以与第二旋转方向相反。
因此，等离子体处理装置100可以使等离子体密度-半径分布均匀化。例如，当等离子体区域PR的中心部分的等离子体密度高于等离子体区域PR的边缘部分的等离子体密度时，可以驱动磁体组件150以减小等离子体区域PR的中心部分的等离子体密度。在另一示例中，当等离子体区域PR的中心部分的等离子体密度低于等离子体区域PR的边缘部分的等离子体密度时，可以驱动磁体组件150以增大等离子体区域PR的中心部分的等离子体密度。磁体组件150的操作目的可以是使等离子体的密度和半径均匀化，如上所述。此外，可以基于控制器160的信号来执行磁体组件150的操作，以用于调节多个第一磁体M1中的每一个的第一角度θ1和多个第二磁体M2中的每一个的第二角度θ2。
图5A至图5C是示出了磁体组件150的操作的图。
参考图1、图3和图5A，多个第一磁体M1可以与多个第二磁体M2分开地操作。根据示例实施例，多个第一磁体M1中的每一个的第一角度θ1可以不同于多个第二磁体M2中的每一个的第二角度θ2。
也即是说，多个第一磁体M1构成第一子组，并且多个第二磁体M2构成第二子组。第一子组(即，多个第一磁体M1)可以独立于第二子组(多个第二磁体M2)而被驱动。
多个第一磁体M1可以被一起驱动(即，旋转)。多个第一磁体M1的角度可以基本上彼此相等。多个第二磁体M2可以被一起驱动(即，旋转)。多个第二磁体M2的角度可以基本上彼此相等。
参考图1、图3、图5B和图5C，多个第一磁体M1可以与多个第二磁体M2相对地操作。根据示例实施例，多个第一磁体M1中的每一个的第一角度θ1与多个第二磁体M2中的每一个的第二角度θ2之间的差可以是180度。因此，腔室110中的磁场可以为零。
更具体地，图5B示出了第一角度θ1为0度且第二角度θ2为180度，并且图5C示出了第一角度θ1为90度且第二角度θ2为270度(或-90度)。
图6是示出了磁体组件150的操作的图。图6所示的磁体组件150的操作可以包括在例如半导体器件制造工艺中。
参考图1、图3和图6，在关闭时段D0处，第一子组(即，多个第一磁体M1)可以处于与第二子组(即，多个第二磁体M2)相反的状态。也就是说，多个第一磁体M1中的每一个的第一角度θ1与多个第二磁体M2中的每一个的第二角度θ2之间的差可以是180度。这里，关闭时段D0可以是准备等离子体处理的时期或区间与执行等离子体处理的时期或区间之间的时期或区间。也就是说，在关闭时段D0期间，在等离子体区域PR中可以不生成等离子体。也就是说，在关闭时段D0期间，源功率可以不施加到上电极130和晶片支撑固定件120。
第一开启时段至第三开启时段D1、D2和D3可以跟随关闭时段D0。第一开启时段至第三开启时段D1、D2和D3可以对应于执行等离子体处理的时期或区间。在第一开启时段至第三开启时段D1、D2和D3期间，可以在等离子体区域PR中生成等离子体。
在第一开启时段至第三开启时段D1、D2和D3期间，第一子组(即，多个第一磁体M1)和第二子组(即，多个第二磁体M2)可以处于相同的状态或不同的状态。
例如，在第一开启时段D1期间，第一子组(即，多个第一磁体M1)和第二子组(即，多个第二磁体M2)可以处于相同的状态。也就是说，多个第一磁体M1中的每一个的第一角度θ1和多个第二磁体M2中的每一个的第二角度θ2可以被设置为彼此相等，如角度θa。
例如，在第二开启时段D2期间，第一子组(即，多个第一磁体M1)和第二子组(即，多个第二磁体M2)可以处于相同的状态。也就是说，多个第一磁体M1中的每一个的第一角度θ1和多个第二磁体M2中的每一个的第二角度θ2可以被设置为彼此相等，如角度θb。角度θa可以不同于角度θb。
例如，第一开启时段D1可以是蚀刻工艺的前面部分，而第二开启时段D2可以是同一蚀刻工艺的后续部分。在这种情况下，随着蚀刻进行，由于反应物的增加、碎屑的增加和晶片W的充电，在第一开启时段D1期间等离子体密度的半径分布可以不同于在第二开启时段D2期间等离子体密度的半径分布。根据示例实施例，多个第一磁体M1中的每一个的第一角度θ1和多个第二磁体M2中的每一个的第二角度θ2可以根据工艺的进度基于腔室110中的环境变化来调节，因此，可以提高等离子体处理的均匀性和可靠性。
在另一示例中，可以在第一开启时段D1期间执行第一蚀刻工艺，并且可以在第二开启时段D2期间执行不同于第一蚀刻工艺的第二蚀刻工艺。例如，第一开启时段D1的第一蚀刻工艺可以基于第一处理气体，而第二开启时段D2的第二蚀刻工艺可以基于不同于第一处理气体的第二处理气体。也就是说，在第一蚀刻工艺和第二蚀刻工艺中生成的等离子体的正离子和至少一种化学物质可以彼此不同。第一开启时段D1的第一蚀刻工艺可以是各向异性蚀刻，正离子可以在基本上垂直于晶片W的上表面的方向上加速，而第二开启时段D2的第二蚀刻工艺可以是各向同性蚀刻，并且正离子可以在倾斜于晶片W的上表面的方向上加速。
例如，在第三开启时段D3期间，第一子组(即，多个第一磁体M1)可以处于与第二子组(即，多个第二磁体M2)不同的状态。也就是说，多个第一磁体M1中的每一个的第一角度θ1可以被设置为角度θc，并且多个第二磁体M2中的每一个的第二角度θ2可以被设置为角度θd。第三开启时段D3可以是与第一开启时段D1和第二开启时段D2中相同的蚀刻工艺的后续部分，或者可以是与第一开启时段D1和第二开启时段D2不同的蚀刻工艺。
随后，在第三开启时段D3结束之后，关闭时段D0可以开始，并且第一子组(即，多个第一磁体M1)可以处于与第二子组(即，多个第二磁体M2)相反的状态。
图7是示出了根据示例实施例的磁体组件151的图。图7的磁体组件151可以替换图1的磁体组件150。
根据示例实施例，磁体组件151可以包括多个第一磁体M1、多个第二磁体M2和多个第三磁体M3。多个第一磁体M1、多个第二磁体M2和多个第三磁体M3可以顺序且交替地布置在圆周方向上。
例如，在顺时针方向上，第二磁体M2可以跟随第一磁体M1，第三磁体M3可以跟随第二磁体M2，并且第一磁体M1可以跟随第三磁体M3。例如，第二磁体M2可以在第一磁体M1与第三磁体M3之间，第一磁体M1可以在第三磁体M3与第二磁体M2之间，并且第三磁体M3可以在第二磁体M2与第一磁体M1之间。
多个第一磁体M1可以构成第一子组。多个第二磁体M2可以构成第二子组。多个第三磁体M3可以构成第三子组。
多个第一磁体M1、多个第二磁体M2和多个第三磁体M3可以彼此旋转地对称。也就是说，通过在径向方向上旋转多个第一磁体M1，多个第一磁体M1可以与多个第二磁体M2重叠，反之亦然。此外，通过在径向方向上旋转多个第二磁体M2，多个第二磁体M2可以与多个第三磁体M3重叠，反之亦然。此外，通过在径向方向上旋转多个第三磁体M3，多个第三磁体M3可以与多个第一磁体M1重叠，反之亦然。
基于本文中的描述，本领域技术人员将能够容易地实现包括N个子组(N为大于或等于4的整数)的磁体组件。
图8是示出了根据示例实施例的磁体组件152的图。图8的磁体组件152可以替换图1的磁体组件150。
参考图8，磁体组件152可以包括多个第一磁体M1和多个第二磁体M2。多个第一磁体M1和多个第二磁体M2可以交替地成对布置(例如，以三个为一对)。例如，在圆周方向上，三个第二磁体M2可以跟随三个第一磁体M1，并且三个第一磁体M1可以跟随三个第二磁体M2。
多个第一磁体M1可以与多个第二磁体M2旋转地对称。基于本文中的描述，本领域技术人员将能够容易地实现多个(即，两个或更多个)第一磁体M1和多个第二磁体M2交替地成对布置的实施例。
图9是示出了根据其他示例实施例的等离子体处理装置101的图。
参考图9，等离子体处理装置101可以包括腔室110、晶片支撑固定件120、上电极130、第一功率发生器141、第二功率发生器143、磁体组件150、控制器160和磁体组件170。
腔室110、晶片支撑固定件120、上电极130、第一功率发生器141、第二功率发生器143和磁体组件150与参考图1和图2所描述的基本上相同，因此，为了简洁起见省略对其的冗余描述。除了控制器160在控制磁体组件150之外还控制磁体组件170的操作以外，控制器160与参考图1和图2所描述的基本上相同。
参考图9，磁体组件170可以类似于磁体组件150。磁体组件170可以将磁场施加到腔室110中的等离子体区域PR。磁体组件170可以调节腔室110中的磁场-半径分布。施加到等离子体的磁场影响等离子体的密度。
磁体组件170可以通过向等离子体区域PR施加磁场来使等离子体区域PR中的半径-等离子体密度分布均匀化。因此，可以根据使用等离子体的处理的半径来提高均匀性。
此外，由磁体组件170施加的磁场可以抵消等离子体的正离子的水平加速度。因此，可以提高通过等离子体处理装置101进行的蚀刻工艺的蚀刻轮廓的正交性。
磁体组件170可以包括多个第一磁体M1和多个第二磁体M2。磁体组件170的多个第一磁体M1和多个第二磁体M2可以布置成环形或圆环形状。磁体组件170的多个第一磁体M1和多个第二磁体M2可以在距腔室110的中心轴110CX相同的半径处。
从腔室110的中心轴110CX到磁体组件170的多个第一磁体M1和多个第二磁体M2的距离(例如，水平距离)可以不同于从腔室110的中心轴110CX到磁体组件150的多个第一磁体M1和多个第二磁体M2的距离。从腔室110的中心轴110CX到磁体组件170的多个第一磁体M1和多个第二磁体M2的距离(例如，水平距离)可以小于从腔室110的中心轴110CX到磁体组件150的多个第一磁体M1和多个第二磁体M2的距离。磁体组件150可以围绕磁体组件170。
在一些情况下，为了便于描述，磁体组件150可以被称为第一磁体组件，而磁体组件170可以被称为第二磁体组件。此外，为了与磁体组件150的多个第一磁体M1和多个第二磁体M2区分开，磁体组件170的多个第一磁体M1和多个第二磁体M2可以分别被称为多个第三磁体和多个第四磁体。
图10是示出了根据其他示例实施例的等离子体处理装置102的图。
参考图10，等离子体处理装置102可以包括腔室110、晶片支撑固定件120、上电极130、第一功率发生器141、第二功率发生器143、控制器160和磁体组件180。
腔室110、晶片支撑固定件120、上电极130、第一功率发生器141和第二功率发生器143与参考图1和图2所描述的基本上相同，因此，为了简洁起见省略对其的冗余描述。除了还控制磁体组件180的操作之外，控制器160与参考图1和图2所描述的基本上相同。
磁体组件180可以类似于图1的磁体组件150。磁体组件180可以包括多个第一磁体M1和多个第二磁体M2。除了磁体组件180在腔室110下方(即，在腔室110的底表面下方)之外，磁体组件180与磁体组件150基本上相同。磁体组件180可以与上电极130分开或间隔开，并且晶片支撑固定件120介于它们之间。
图11是示出了根据其他示例实施例的等离子体处理装置103的图。
参考图11，等离子体处理装置103可以包括腔室110、晶片支撑固定件120、上电极130、第一功率发生器141、第二功率发生器143、控制器160和磁体组件190。
腔室110、晶片支撑固定件120、上电极130、第一功率发生器141和第二功率发生器143与参考图1和图2所描述的基本上相同，因此，为了简洁起见省略对其的冗余描述。除了还控制磁体组件190的操作之外，控制器160与参考图1和图2所描述的基本上相同。
磁体组件190可以类似于图1的磁体组件150。磁体组件190可以包括多个第一磁体M1和多个第二磁体M2。除了磁体组件190在腔室11 0的侧面上之外，磁体组件190与磁体组件150基本上相同。也就是说，磁体组件190可以在Z方向上在腔室110的底板或底部与顶板或顶部之间。
尽管已经参考本发明构思的实施例具体示出和描述了本发明构思，但是将理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (20)

1.一种等离子体处理装置，包括：
晶片支撑固定件，在腔室中，并且被配置为支撑晶片；
上电极，在所述腔室中，并且与所述晶片支撑固定件间隔开；以及
磁体组件，被配置为将磁场施加到所述腔室中，
其中，所述磁体组件包括布置为环形形状的多个第一磁体和多个第二磁体，以及
从所述腔室的中心轴到所述多个第一磁体中的每个第一磁体和到所述多个第二磁体中的每个第二磁体的水平距离小于所述晶片的半径。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，所述多个第一磁体和所述多个第二磁体中的每一个被配置为旋转，使得所述多个第一磁体中的每个第一磁体的N极面向的方向和所述多个第二磁体中的每个第二磁体的N极面向的方向相对于所述腔室的中心轴成角度。
3.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，所述多个第一磁体被配置为与所述多个第二磁体分开地旋转。
4.根据权利要求3所述的等离子体处理装置，其中，
所述多个第一磁体被配置为一起旋转，以及
所述多个第二磁体被配置为一起旋转。
5.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，当所述腔室中未生成等离子体时，所述多个第一磁体中的每个第一磁体的N极面向与所述多个第二磁体中的每个第二磁体的N极相反的方向。
6.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，所述多个第一磁体与所述多个第二磁体旋转地对称。
7.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，所述多个第一磁体和所述多个第二磁体交替地布置。
8.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，所述多个第一磁体和所述多个第二磁体以两个或更多个为一组而交替地布置。
9.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，
所述磁体组件还包括多个第三磁体，所述多个第三磁体与所述多个第一磁体和所述多个第二磁体一起布置为所述环形形状，以及
所述多个第一磁体、所述多个第二磁体和所述多个第三磁体交替地布置在圆周方向上。
10.根据权利要求9所述的等离子体处理装置，其中，
所述多个第一磁体限定第一磁体子组，
所述多个第二磁体限定第二磁体子组，
所述多个第三磁体限定第三磁体子组，以及
所述第一磁体子组、所述第二磁体子组和所述第三磁体子组被配置为彼此独立地旋转。
11.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，
所述多个第一磁体和所述多个第二磁体被配置为在第一方向上旋转，使得施加到所述腔室中的磁场在所述腔室的边缘部分中具有比在所述腔室的中心部分中更大的强度，以及
所述多个第一磁体和所述多个第二磁体被配置为在与所述第一方向相反的第二方向上旋转，使得所述磁场在所述腔室的中心部分中具有比在所述腔室的边缘部分中更大的强度。
12.一种等离子体处理装置，包括：
腔室，被配置为提供等离子体区域，在所述等离子体区域中生成等离子体；
晶片支撑固定件，被配置为接收偏置功率，所述偏置功率用于使等离子体中包括的正离子加速；
控制器；以及
第一磁体组件，被配置为调节所述腔室中的等离子体的密度-半径分布，
其中，所述第一磁体组件包括布置为环形形状的多个第一磁体和多个第二磁体，
所述控制器被配置为旋转所述多个第一磁体和所述多个第二磁体，使得远离所述多个第一磁体和所述多个第二磁体中的每一个的N极延伸的方向能够具有相对于竖直方向的任意角度，以及
所述控制器被配置为与所述多个第二磁体分开地旋转所述多个第一磁体。
13.根据权利要求12所述的等离子体处理装置，其中，所述第一磁体组件在所述腔室上方。
14.根据权利要求12所述的等离子体处理装置，其中，所述第一磁体组件在所述腔室下方。
15.根据权利要求12所述的等离子体处理装置，其中，所述第一磁体组件围绕所述腔室的侧表面。
16.根据权利要求12所述的等离子体处理装置，其中，
所述晶片支撑固定件被配置为支撑由等离子体处理的晶片，以及
从所述腔室的中心轴到所述多个第一磁体中的每个第一磁体的水平距离和从所述腔室的中心轴到所述多个第二磁体中的每个第二磁体的水平距离小于所述晶片的半径。
17.根据权利要求16所述的等离子体处理装置，还包括：
第二磁体组件，被配置为调节所述腔室中的等离子体的密度-半径分布，
其中，所述第二磁体组件包括布置为环形形状的多个第三磁体和多个第四磁体，以及
从所述腔室的中心轴到所述多个第三磁体中的每个第三磁体的水平距离和从所述腔室的中心轴到所述多个第四磁体中的每个第四磁体的水平距离小于从所述腔室的中心轴到所述多个第一磁体中的每个第一磁体的水平距离和从所述腔室的中心轴到所述多个第二磁体中的每个第二磁体的水平距离。
18.一种等离子体处理装置，包括：
腔室，被配置为提供等离子体区域，在所述等离子体区域中生成等离子体；以及
磁体组件，被配置为通过将磁场施加到所述等离子区域来调节所述腔室中的等离子体的密度-半径分布，
其中，所述磁体组件包括布置为环形的多个第一磁体和多个第二磁体，
所述多个第一磁体和所述多个第二磁体被配置为绕所述环形的周边旋转，
所述磁体组件被配置为在第一方向上旋转所述多个第一磁体和所述多个第二磁体，以将在所述腔室的中心部分处的磁场强度设置为大于在所述腔室的边缘部分中的磁场强度，以及
所述磁体组件被配置为在与所述第一方向相反的第二方向上旋转所述多个第一磁体和所述多个第二磁体，以将在所述腔室的中心部分处的磁场强度设置为小于在所述腔室的边缘部分中的磁场强度。
19.根据权利要求18所述的等离子体处理装置，其中，所述多个第一磁体被配置为与所述多个第二磁体分开地旋转。
20.根据权利要求18所述的等离子体处理装置，其中，
所述多个第一磁体被配置为一起旋转，以及
所述多个第二磁体被配置为一起旋转。
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