專利名稱：具有可調(diào)相線圈組件的雙模電感耦合等離子體反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式大體涉及半導(dǎo)體處理設(shè)備，更具體而言，涉及電感耦合等離子 體處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電感耦合等離子體(ICP)工藝反應(yīng)器通常通過由在處理腔室外設(shè)置的一或多個(gè) 感應(yīng)線圈在處理腔室內(nèi)設(shè)置的工藝氣體中感應(yīng)電流來形成等離子體。這些感應(yīng)線圈可設(shè)置 在腔室外并且通過諸如介質(zhì)蓋(dielectric lid)而與腔室電性隔離。對(duì)于一些等離子體 處理，可在介質(zhì)蓋上方設(shè)置加熱器元件以在處理期間和處理之間幫助維持介質(zhì)蓋的恒定溫度。線圈，例如兩個(gè)線圈，是同軸布置的以構(gòu)成內(nèi)線圈和外線圈。每個(gè)線圈以逆時(shí)針或 順時(shí)針的相同方向繞線。兩個(gè)線圈都由共同的射頻(RF)源來驅(qū)動(dòng)。一般地，RF匹配電路 將來自RF源的RF功率與RF分配器相耦合。RF功率被同時(shí)施加給內(nèi)線圈和外線圈。在某些處理?xiàng)l件下，此種ICP處理反應(yīng)器可產(chǎn)生M型蝕刻速率，在晶片的中心和邊 緣處比在晶片的環(huán)狀中心部分處的蝕刻更加緩慢。對(duì)于一些處理，這樣的蝕刻速率分布曲 線(profile)不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。但是，例如，在淺槽隔離(STI)處理中，深度均勻性是 很重要的。像這樣，M型蝕刻速率分布曲線對(duì)于精確的集成電路形成可能是有害的。此外， 隨著該技術(shù)朝向更精細(xì)特征發(fā)展，在整個(gè)基板上的蝕刻速率均勻性變得更加重要。除了其 他不均勻的處理結(jié)果以外，M型限制這種精細(xì)控制并因此降低器件的整體電學(xué)性能。因此，本發(fā)明人提出了通過對(duì)電感耦合等離子體(ICP)源的增強(qiáng)的RF控制而具有 改善的蝕刻速率均勻性的ICP反應(yīng)器。

發(fā)明內(nèi)容
在此提供雙模電感耦合等離子體反應(yīng)器及其使用方法的實(shí)施方式。在一些實(shí)施方 式中，雙模電感耦合等離子體處理系統(tǒng)可包括處理腔室，該處理腔室具有介質(zhì)蓋以及設(shè)置 在該介質(zhì)蓋上方的等離子體源組件。該等離子體源組件包括配置為將RF能量感應(yīng)耦合到 處理腔室以在其中形成等離子體并維持它的多個(gè)線圈。等離子體源組件還包括控制施加到 每個(gè)線圈的RF電流的相對(duì)相的相控制器。在一些實(shí)施方式中，雙模電感耦合等離子體處理系統(tǒng)可包括具有介質(zhì)蓋的處理腔 室；接近該介質(zhì)蓋放置的環(huán)狀加熱器；設(shè)置在該介質(zhì)蓋上方的等離子體源組件，該等離子 體源組件包括以第一方向繞線的第一線圈和以第二方向繞線的第二線圈，該第一線圈和 第二線圈配置為將RF能量感應(yīng)耦合到處理腔室以在其中形成等離子體并維持它；與第一 和第二線圈耦合來控制施加到每個(gè)線圈的RF電流的相對(duì)相的相控制器；配置為將RF能量 電容耦合到處理腔室以在其中形成等離子體的一或多個(gè)電極，其中該一或多個(gè)電極與該一 或多個(gè)線圈之一電耦合；以及通過中央饋電器(central feed)與該相控制器和每個(gè)線圈 耦合的RF產(chǎn)生器。在一些實(shí)施方式中，第一方向和第二方向彼此相反。
在一些實(shí)施方式中，形成等離子體的方法可包括向具有介質(zhì)蓋和多個(gè)設(shè)置在該蓋 上方的線圈的處理腔室的內(nèi)空間中提供工藝氣體。由RF功率源向一或多個(gè)線圈提供RF功 率。使用由該RF功率源提供的RF功率，由工藝氣體形成等離子體，該RF功率源通過該一 或多個(gè)線圈與工藝氣體感應(yīng)耦合。相控制器控制施加到每個(gè)線圈的RF電流的相對(duì)相。


為了能夠具體地理解本發(fā)明上述特征的方式，可通過參考實(shí)施方式對(duì)上文所簡(jiǎn)要 概括的本發(fā)明進(jìn)行更具體的描述，一些實(shí)施方式描述于附圖中。然而應(yīng)當(dāng)注意到，附圖僅僅 描述了本發(fā)明的典型實(shí)施方式，由于本發(fā)明還可允許其他等效實(shí)施方式，因此附圖并不被 認(rèn)為限制了本發(fā)明的范圍。圖1示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的雙模電感耦合等離子體反應(yīng)器的示意性側(cè) 視圖。圖2示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的功率源組件的示意圖。圖3A-B示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的雙模電感耦合等離子體反應(yīng)器的局部示 意性側(cè)視圖。圖4A-B示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的RF饋電結(jié)構(gòu)。圖5A-B示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的電感耦合等離子體設(shè)備的示意性頂視 圖。圖6示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式來形成等離子體的方法的流程圖。圖7示出對(duì)使用同相功率的各個(gè)蝕刻速率分布曲線圖和使用異相功率的蝕刻速 率分布曲線圖。為了幫助理解，盡可能地，使用相同的參考標(biāo)記來表示在附圖中普遍使用的相同 的元件。附圖并未成比例繪制并且為了清楚起見而可能被簡(jiǎn)化?？紤]可不需要進(jìn)一步敘述 而有益地將在一個(gè)實(shí)施方式中的元件和特征并入其它實(shí)施方式中。
具體實(shí)施例方式在此提供雙模電感耦合等離子體反應(yīng)器及其使用方法的實(shí)施方式。本發(fā)明的電感 耦合等離子體反應(yīng)器可通過控制施加到該反應(yīng)器的各個(gè)線圈的射頻(RF)電流的相對(duì)相， 而有益地提供改善的和/或受控的等離子體處理(例如，蝕刻均勻性)。此外，在此提供的 本發(fā)明的電感耦合等離子體反應(yīng)器可有益地在標(biāo)準(zhǔn)模式和相控制模式下操作，從而例如， 可將在全部線圈中的RF電流從同相切換成異相，其中在標(biāo)準(zhǔn)模式下，全部線圈中的電流為 同相，而在相控制模式下，可控制流經(jīng)一對(duì)感應(yīng)RF線圈的RF電流的相。此種雙模操作對(duì)于 一些用戶可能是有益的，這些用戶需要一些工藝的改進(jìn)性能，但也執(zhí)行不想在新設(shè)備上運(yùn) 行的其他工藝，該新設(shè)備尚不能夠運(yùn)行那個(gè)工藝，而他們已經(jīng)以標(biāo)準(zhǔn)操作模式在其上實(shí)現(xiàn) 了滿意的性能。圖1示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的雙模電感耦合等離子體反應(yīng)器(反應(yīng)器 100)的示意性側(cè)視圖。反應(yīng)器100可單獨(dú)使用，或者作為集成半導(dǎo)體基板處理系統(tǒng)或者 組合工具(cluster tool)的處理模塊來使用，例如獲自加利福尼亞圣克拉拉的Applied Materials, Inc.(應(yīng)用材料有限公司)的CENTURA 集成半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)。可有益地受益于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式修改的適當(dāng)?shù)牡入x子體反應(yīng)器的實(shí)例包括電感耦合等離子體蝕 刻反應(yīng)器如半導(dǎo)體設(shè)備的DPS 線(如DPS 、DPS ii、DPS AE、DPS G3多蝕刻機(jī)、DPS G5或類似設(shè)備)，它們也獲自Applied Materials，he.。上面列出的半導(dǎo)體設(shè)備僅僅是說 明性的，并且其它蝕刻反應(yīng)器和非蝕刻設(shè)備(例如CVD反應(yīng)器，或其他半導(dǎo)體處理設(shè)備)也 可根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)而進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?。等離子體反應(yīng)器包括設(shè)置在處理腔室110頂上的等離子體源組件160。組件160 包括匹配網(wǎng)絡(luò)119、相控制器104和多個(gè)線圈如第一或內(nèi)RF線圈109和第二或外RF線圈 111。組件160可進(jìn)一步包括RF饋電結(jié)構(gòu)106，用來將RF電源118耦合至多個(gè)RF線圈，例 如第一和第二 RF線圈109、111。在一些實(shí)施方式中，該多個(gè)RF線圈接近處理腔室110(例 如在處理腔室上方)同軸設(shè)置并且被配置為將RF功率感應(yīng)耦合至處理腔室110以由在處 理腔室110內(nèi)提供的工藝氣體形成等離子體。RF電源118通過匹配網(wǎng)絡(luò)119耦合到RF饋電結(jié)構(gòu)106?？商峁┫嗫刂破?04來 調(diào)整分別輸送到第一和第二 RF線圈109、111的RF功率。相控制器104可連接在匹配網(wǎng)絡(luò) 119和RF饋電結(jié)構(gòu)106之間?；蛘撸嗫刂破骺蔀槠ヅ渚W(wǎng)絡(luò)119的一部分，這種情況下，匹 配網(wǎng)絡(luò)將具有連接到RF饋電結(jié)構(gòu)106的兩個(gè)輸出-每一個(gè)輸出與RF線圈109、111中每一 個(gè)線圈對(duì)應(yīng)。RF饋電結(jié)構(gòu)106將來自相控制器104(或者其中并入有該相控制器的匹配網(wǎng)絡(luò) 119)的RF電流耦合至各RF線圈。在一些實(shí)施方式中，RF饋電結(jié)構(gòu)106可被配置為以對(duì)稱 方式向這些RF線圈提供RF電流，使得RF電流相對(duì)于這些RF線圈的中心軸，以幾何對(duì)稱的 構(gòu)造耦合到每個(gè)線圈。下面針對(duì)圖4A-B更加詳細(xì)地描述RF饋電結(jié)構(gòu)的一些實(shí)施方式。反應(yīng)器100通常包括具有導(dǎo)電體(壁)130和介質(zhì)蓋120 (它們一起限定處理空間 (processing volume))的處理腔室110，設(shè)置在處理空間內(nèi)的基板支撐基座116，等離子體 源組件160和控制器140。壁130通常耦接至電接地134。在一些實(shí)施方式中，支撐基座 (陰極)116可通過第一匹配網(wǎng)絡(luò)IM耦接到偏壓功率源122。偏壓源122可說明性地為在 接近13. 56MHz頻率下高達(dá)1000W的源，其能夠產(chǎn)生連續(xù)功率或脈沖功率，當(dāng)然也可按具體 應(yīng)用的需要提供其它頻率和功率。在其它實(shí)施方式中，源122可為DC源或脈沖DC源。在一些實(shí)施方式中，可提供鏈路(link) 170以將RF電源118和偏壓源122相連接 來幫助使一個(gè)源與另一個(gè)源操作同步。任一 RF源可為主導(dǎo)的或主要的RF產(chǎn)生器，而另一個(gè) RF產(chǎn)生器跟隨，或者是從動(dòng)裝置(slave)。鏈路170可進(jìn)一步幫助操作RF電源118和偏壓 源122進(jìn)行完美的同步或者幫助它們實(shí)現(xiàn)想要的偏移或相差?？赏ㄟ^在任一 RF源或兩種RF 源中或這些RF源之間的鏈路170中設(shè)置的電路來提供相控制?？瑟?dú)立于對(duì)流經(jīng)與RF電源 118耦合的多個(gè)RF線圈的RF電流的相控制來提供并控制在源和偏壓RF產(chǎn)生器之間(例如 118,122)的這一相控制。關(guān)于在源和偏壓RF產(chǎn)生器之間的相控制的進(jìn)一步詳細(xì)說明可見 于2009年5月13日遞交的S. Barma等人共同擁有的美國專利申請(qǐng)序列號(hào)12/465，319，其 名稱為“METHOD AND APPARATUS FOR PULSED PLASMA PROCESSING USING A TIME RESOLVED TUNING SCHEME FOR RF POWER DELIVERY”，在此將其全部內(nèi)容整體引用引入本文。在一些實(shí)施方式中，介質(zhì)蓋120可基本上是平的。腔室110的其它修改可具有其 他類型的蓋，如，圓頂型蓋或其他形狀。等離子體源組件160通常設(shè)置在蓋120上方并被配 置為將RF功率感應(yīng)耦合到處理腔室110。等離子體元組件160包括等離子體源和多個(gè)感應(yīng)線圈。如下面更詳細(xì)的描述，在一些實(shí)施方式中，一或多個(gè)電極112A和112B也可與該多個(gè) 線圈的一或多個(gè)線圈相連接。該多個(gè)感應(yīng)線圈可設(shè)置在介質(zhì)蓋120上方。如圖1所示，兩 個(gè)線圈說明性地顯示為(內(nèi)線圈109和外線圈111)在蓋120上方設(shè)置。這些線圈可共中 心地布置，例如，內(nèi)線圈109設(shè)置在外線圈111內(nèi)。每個(gè)線圈的相對(duì)位置、直徑比，和/或每 個(gè)線圈的匝數(shù)都可按照需要來調(diào)整以控制，例如，正在形成的等離子體的密度或分布曲線。 該多個(gè)感應(yīng)線圈(例如圖1所示的線圈109、111)中每個(gè)線圈通過第二匹配網(wǎng)絡(luò)119耦合 到等離子體功率源118。等離子體源118可說明性地能夠在50kHz至13. 56MHz范圍的可調(diào) 頻率下產(chǎn)生高達(dá)4000W的功率，當(dāng)然可按照具體應(yīng)用的需要來提供其它頻率和功率。在一些實(shí)施方式中，相控制器104分配施加到線圈109和111的RF功率，以控制 由等離子體功率源118向各線圈提供的RF功率的相對(duì)量并控制所施加電流的相對(duì)相。例 如，如圖1所示，相控制器104被設(shè)置為在將內(nèi)線圈109和外線圈110耦合至等離子體功率 源118的線路上，用以控制提供給每個(gè)線圈的RF功率的量和相(從而幫助控制與內(nèi)外線圈 相應(yīng)的區(qū)域中的等離子體特性以及控制蝕刻速率均勻性)。為了使耦合到等離子體的功率 量最大，匹配網(wǎng)絡(luò)119被設(shè)置在RF源118和相控制器104之間。一或多個(gè)可選電極與多個(gè)感應(yīng)線圈之一(例如，如圖1所示，內(nèi)線圈109或外線圈 111)電耦合。在一個(gè)示例性的非限制性實(shí)例中，并且如圖1所示，等離子體源組件160的 一或多個(gè)電極可以為設(shè)置在內(nèi)線圈109和外線圈111之間并且接近介質(zhì)蓋120的兩個(gè)電極 112A和112B。每個(gè)電極112A、112B可與內(nèi)線圈109或外線圈111電耦合。如圖1所示，每 個(gè)電極112A、112B通過分別的電連接器113A、li;3B與外線圈111耦合?？赏ㄟ^等離子體功 率源118經(jīng)過一或多個(gè)電極所耦合的感應(yīng)線圈(例如圖1中的內(nèi)線圈109或外線圈111) 向該一或多個(gè)電極提供RF功率。此種電極的應(yīng)用說明涵蓋于2008年7月30日遞交的共 同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請(qǐng)12/182，342中，其名稱為“Field Enhanced Inductively Coupled Plasma (FE-ICP) Reactor，，。在一些實(shí)施方式中并且如圖1所示，定位機(jī)構(gòu)115A、115B可耦合到每一個(gè)電極 (例如，電極112A、112B)以獨(dú)立控制它們的位置和取向(如由電極112AU12B的垂直箭頭 102以及虛線延伸所示)。在一些實(shí)施方式中，該(這些)定位機(jī)構(gòu)可獨(dú)立控制該一或多個(gè) 電極中每個(gè)電極的垂直位置。例如，如圖4A所示，電極112A的位置可通過定位機(jī)構(gòu)115A 獨(dú)立于電極112B的位置進(jìn)行控制，而電極112B由定位機(jī)構(gòu)115B來控制。此外，定位機(jī)構(gòu) 115A、115B可進(jìn)一步控制這些電極(或由該一或多個(gè)電極限定的電極平面)的角度或傾斜。加熱器元件121可設(shè)置在介質(zhì)蓋120的頂部以幫助加熱處理腔室110的內(nèi)部。加 熱器元件121可設(shè)置在介質(zhì)蓋120和感應(yīng)線圈109、111以及電極112A-B之間。在一些實(shí)施 方式中，加熱器元件121可包括電阻加熱元件并且可耦合至諸如AC電源這樣的電源123，該 電源被配置為提供足夠的能量以控制加熱器元件121的溫度為約50攝氏度至約100攝氏 度之間。在一些實(shí)施方式中，加熱器元件121可為開放式中斷加熱器(open break heater) 0 在一些實(shí)施方式中，加熱器元件121可包括諸如環(huán)形元件之類的非中斷加熱器(no break heater)，從而幫助在處理腔室110內(nèi)均勻等離子體的形成。在操作期間，基板114(例如半導(dǎo)體晶片或其他適于等離子體處理的基板)可置于 基座116上并且可從氣體面板138經(jīng)進(jìn)入口 1 提供工藝氣體以在處理腔室110內(nèi)形成氣 體混合物150?？赏ㄟ^將來自等離子體源118的功率施加給感應(yīng)線圈109、111以及(如果使用的話)一或多個(gè)電極(例如112A和112B)而使該氣體混合物150在處理腔室110中 被激發(fā)成等離子體155。相處理器104受控制器140指示以調(diào)整每個(gè)線圈的RF功率的相 對(duì)相，從而控制蝕刻速率分布曲線。在一些實(shí)施方式中，可將來自偏壓源122的功率提供給 基座116。腔室110內(nèi)部的壓力可利用節(jié)流閥127和真空泵136來控制。可利用貫穿(run through)該壁130的含液體管道(未示出)來控制腔室壁130的溫度。晶圓114的溫度可通過穩(wěn)定支撐基座116的溫度來控制晶片114的溫度。在一個(gè) 實(shí)施方式中，可通過氣體管道(gas conduit) 149將來自氣體源148的氦氣提供給在基座表 面中設(shè)置的溝槽(未示出)和限定在晶片114背側(cè)之間的通路(channel)。使用氦氣來促 進(jìn)在基座116和晶片114之間的熱傳遞。處理期間，可通過基座內(nèi)的電阻加熱器(未示出) 將基座116加熱至穩(wěn)態(tài)溫度并且氦氣可促進(jìn)晶片114的均勻加熱。使用此種熱控制，晶片 114可說明性地維持在0和500攝氏度之間的溫度。如在此所討論的，控制器140包括中央處理單元(CPU) 144、存儲(chǔ)器142和用于 CPU144的支持電路146以幫助控制反應(yīng)器100的部件，以及如此來控制形成等離子體的方 法?？刂破?40可為任何形式的通用目的的計(jì)算機(jī)處理器之一，該計(jì)算機(jī)處理器可以用于 工業(yè)設(shè)置來控制多種腔室和子處理器。CPU144的存儲(chǔ)器或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)142可為一種或 多種易獲得的本地或遠(yuǎn)程存儲(chǔ)器，例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、軟盤、硬 盤或任何其他形式的數(shù)字存儲(chǔ)裝置。支持電路146耦合到CPU144用來以常規(guī)方式支持處 理器。這些電路包括高速緩存器、電源、時(shí)鐘電路、輸入/輸出電路和子系統(tǒng)和類似物。本 發(fā)明方法可作為軟件例程(routine)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器142中，可以上述方式來執(zhí)行或調(diào)用該 軟件例程以控制反應(yīng)器100的操作。特別地，控制器140控制相控制器來調(diào)整耦合至線圈 109,111的RF功率的相對(duì)相。軟件例程也可由第二 CPU(未示出)來存儲(chǔ)和/或執(zhí)行，該第 二 CPU位于距受到CPU144控制的硬件的遠(yuǎn)距離的地方。圖2示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的等離子體源組件160的示意圖。組件160包 括匹配網(wǎng)絡(luò)119，相控制器104和多個(gè)線圈，如線圈109、111。匹配網(wǎng)絡(luò)119可為常規(guī)網(wǎng)絡(luò)， 其在一些實(shí)施方式中包括可變電容器200(并聯(lián)電容器(shunt capacitor))，該可變電容 器200與固定感應(yīng)器202串聯(lián)。電容器200和感應(yīng)器202從輸入端204到接地206相連。 串聯(lián)連接的可變電容器208(串聯(lián)電容器)將匹配網(wǎng)絡(luò)119的輸入與輸出相連。電容器200、 208和感應(yīng)器202形成L-網(wǎng)絡(luò)型匹配網(wǎng)絡(luò)110。其他實(shí)施方式可使用在L-、π或其他形式 的網(wǎng)絡(luò)中的固定電容器和/或可變感應(yīng)器。匹配網(wǎng)絡(luò)119的輸出與線圈109和111以及相控制器104相連。由元件210、212 來表示電路的電阻部件。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，外線圈111和內(nèi)線圈109串聯(lián)連接。 外線圈111的第一終端214與匹配網(wǎng)絡(luò)119相連。第二終端216與接地206的電容器218 以及內(nèi)線圈109的第一終端220相連。內(nèi)線圈的第二終端222通過可變電容器224與接 地206相連?？勺冸娙萜?Μ可為分路電容器(dividing capacitor)來控制流經(jīng)內(nèi)外線 圈109、111中每個(gè)線圈的RF電流的電流比率(current ratio)。電容器218和2 構(gòu)成相 控制器104，該相控制器104控制流經(jīng)每個(gè)線圈109、111的RF電流的相對(duì)相。在一些實(shí)施 方式中，電容器218可具有固定的電容值，而電容器2M可具有可變的電容值，例如，在一些 實(shí)施方式中，電容器218可具有在約IOOpF與約2000pF之間的固定電容值而電容器2M可 具有在約IOOpF與約2000pF之間的任何處變化的電容值。在一些實(shí)施方式中，兩個(gè)電容器218和224的電容值都是可變的。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)外線圈111和內(nèi)線圈109串聯(lián)連接時(shí)，這些線圈之間的連接 器能充當(dāng)電容性RF電極來增強(qiáng)反應(yīng)器的等離子體轟擊(striking)能力(例如，如上所討 論，這些線圈之間的連接可為電極112)。在圖2的實(shí)施方式中，調(diào)節(jié)電容器224使每個(gè)線圈中的RF電流的相對(duì)相得到改 變。電容器218為同相操作建立了設(shè)定點(diǎn)，然后調(diào)節(jié)電容器2M使得相對(duì)相得到改變而實(shí) 現(xiàn)對(duì)每個(gè)線圈的異相電流應(yīng)用。通過改變電流的相來改變由這些線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)之間的 干擾。根據(jù)相對(duì)電流相，干擾可以是有益的或破壞性的。可以調(diào)諧該干擾以實(shí)現(xiàn)特定的處 理結(jié)果。電容器2 或218的電容值存在一個(gè)范圍，這可能造成線圈組件160或者源組件 整個(gè)電子電路的共振或近共振。接近這一共振的操作可能對(duì)這些電容器和或線圈產(chǎn)生高電 壓，因此應(yīng)限制或避免在該范圍內(nèi)的操作。結(jié)果是，通常選擇電容來產(chǎn)生同相電流應(yīng)用或 180°異相電流應(yīng)用以實(shí)現(xiàn)特定的處理結(jié)果，如減少蝕刻速率的M型圖案以及控制淺槽隔 離(STI)應(yīng)用的深度均勻性和單元微負(fù)載(cell micro-loading) 0在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，線圈109、111可以相反方向繞線(例如，分別是順時(shí) 針和逆時(shí)針)。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，內(nèi)線圈具有2或4或8或16匝并且直經(jīng)為約5英 寸，同時(shí)外線圈具有2或4或8或16匝并且直徑為約15英寸。匝數(shù)和線圈直徑表示了線圈 的電感并且可按需要進(jìn)行選擇。此外，每個(gè)線圈可由多個(gè)腿(leg)組成，例如多個(gè)并聯(lián)連接 的線圈與共同饋電器相連，每個(gè)腿在該處耦合接地，或者耦合接地的電容器(參見，下面例 如對(duì)于圖5A-B的討論)?？蛇x擇腿數(shù)來實(shí)現(xiàn)想要的電感同時(shí)維持設(shè)計(jì)的幾何對(duì)稱性。在一 些實(shí)施方式中，共同饋電器可為中央饋電器(參見例如，下面例如對(duì)于圖4A-B的討論)。此 種中央饋電器線圈組件可見于Z. Chen等人于2009年10月沈日遞交的美國專利申請(qǐng)序列 號(hào) 61/254，838，名稱為 “RF FEED STRUCTURE FOR PLASMA PROCESSING”，以及 V. N. iTodorow 等人于2009年10月沈日遞交的美國專利申請(qǐng)序列號(hào)61/254，833，名稱為“INDUCTIVELY COUPLED PLASMA APPARATUS WITH PHASE CONTROL”，其每篇在此都通過整體引用引入本文。在一些實(shí)施方式中，可以使用與線圈相連的移相裝置來控制由RF電源118向第一 或第二 RF線圈中每一個(gè)線圈提供的RF信號(hào)的相。在一些實(shí)施方式中，相控制器302可以 與第一或第二 RF線圈中任一相耦合以移動(dòng)流經(jīng)特定RF線圈的RF電流的相。例如，在一些 實(shí)施方式中，例如，基于電容器和感應(yīng)器，相控制器302可以為時(shí)間延遲電路，適于可控制 地延遲進(jìn)入到這些RF線圈之一的RF信號(hào)。在一些實(shí)施方式中，如圖3A所示，相控制器302 可設(shè)置在RF饋電結(jié)構(gòu)106和第一線圈109之間以移動(dòng)流經(jīng)第一線圈109的RF電流的相。 然而，對(duì)相控制器302的說明僅僅是示例性的并且該相控制器可以耦合第二 RF線圈111而 不是第一 RF線圈109。操作中，RF信號(hào)由RF電源118產(chǎn)生。RF信號(hào)經(jīng)過匹配網(wǎng)絡(luò)119(以及在一些實(shí)施 方式中，功率分配器105，該功率分配器105控制饋給多個(gè)RF線圈中每個(gè)線圈的RF電流的 比率)，信號(hào)在該匹配網(wǎng)絡(luò)119處被分離并饋給每個(gè)RF線圈。在一些實(shí)施方式中，功率分 配器可以是分路電容器。在一些實(shí)施方式中，RF信號(hào)可進(jìn)入第二 RF線圈111而不用進(jìn)一 步修改。然而，與第一 RF線圈109相耦合的RF信號(hào)首先進(jìn)入相控制器302，該RF信號(hào)的 相可在進(jìn)入第一 RF線圈109之前在相控制器302處受到控制。因此，相控制器302允許相 對(duì)于第二 RF線圈111而將流經(jīng)第一 RF線圈109的RF電流的相對(duì)相控制為0和360度之間的任何量。因此，可控制等離子體的電場(chǎng)的有益干擾或破壞性干擾的量。當(dāng)將相控制為 同相(或0度異相)時(shí)，該設(shè)備在標(biāo)準(zhǔn)模式下可為可操作的。在一些實(shí)施方式中，流經(jīng)第一 RF線圈109的RF電流相對(duì)于流經(jīng)第二 RF線圈111的RF電流可為180度異相。在一些實(shí)施方式中，例如，如圖:3B所示，這些RF線圈任一或兩者可還具有設(shè)置在 各線圈與接地之間的隔直流電容器(blcoking capacitor) 0例如，在圖中，隔流電容器 302示出為在第一 RF線圈109和接地之間耦合并且隔直流電容器304示出為在第二 RF線 圈111和接地之間耦合?；蛘撸糁绷麟娙萜骺神詈线@些RF線圈中的僅僅一個(gè)RF線圈。在 每個(gè)線圈包括多個(gè)導(dǎo)電元件的實(shí)施方式中(如下面對(duì)于圖5A-B更詳細(xì)地討論)，隔直流電 容器可設(shè)在每個(gè)導(dǎo)電元件和接地之間。這些隔直流電容器可具有固定電容值或者可為可變 的電容值。如果是可變的電容值，那么這些隔流電容器可進(jìn)一步為人工可調(diào)的或通過控制 器(如控制器140)而可調(diào)的。對(duì)耦合到單個(gè)RF線圈的隔直流電容器的電容值的控制，或 者對(duì)耦合到全部RF線圈的隔直流電容器的各值的控制幫助對(duì)流經(jīng)這些RF線圈的RF電流 的相的控制。圖4A-B示出示例性RF饋電結(jié)構(gòu)106的實(shí)施方式。對(duì)于示例性RF饋電結(jié)構(gòu)的進(jìn) 一步詳細(xì)說明可見于前面引入本文的美國專利申請(qǐng)序列號(hào)61/2M，838。例如，圖4A-B示出 根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的RF饋電結(jié)構(gòu)106。如圖4A所示出，RF饋電結(jié)構(gòu)106可包括第 一 RF饋電器402以及圍繞該第一 RF饋電器402同軸設(shè)置的第二 RF饋電器404。第一 RF 饋電器402與第二 RF饋電器404電絕緣。在一些實(shí)施方式中，RF饋電結(jié)構(gòu)106可為大致 線性的，具有中心軸401。如在此使用，大致線性是指沿RF饋電結(jié)構(gòu)軸向長度的幾何形狀并 且排除了可形成在RF饋電結(jié)構(gòu)元件端部附近的其他特征或任何凸緣，例如，它們用以幫助 與匹配網(wǎng)絡(luò)或相控制器的輸出進(jìn)行耦合，或者與RF線圈的輸入進(jìn)行耦合。在一些實(shí)施方式 中，以及如所述，第一和第二 RF饋電器402、404可為大致線性的，第二 RF饋電器404圍繞 第一 RF饋電器402同軸設(shè)置。該第一和第二 RF饋電器402、404可由任何用于將RF功率 耦合到RF線圈的適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料來形成。示例性的導(dǎo)電材料可包括銅、鋁、它們的合金，或 類似導(dǎo)電材料。該第一和第二 RF饋電器402、404可由一或多種絕緣材料如空氣、含氟聚合 物(例如Tef Ion )、聚乙烯、或其他材料而電絕緣。第一 RF饋電器402和第二 RF饋電器404每一個(gè)都耦合第一或第二 RF線圈109、 111中不同的一個(gè)線圈。在一些實(shí)施方式中，第一 RF饋電器402可連接第一 RF線圈109。 第一 RF饋電器402可包括用于耦合RF功率的導(dǎo)線、纜線、桿(bar)、管、或其他適合的導(dǎo) 電元件中的一或多種。在一些實(shí)施方式中，第一 RF饋電器402的橫截面可以是大致圓形 的。第一 RF饋電器402可包括第一端406和第二端407。該第二端407可耦合至匹配網(wǎng) 絡(luò)119(如圖中所示)的輸出，耦合至功率分配器(如圖3所示)，或者耦合至相控制器(如 圖1所示)。例如，如圖4A所示，匹配網(wǎng)絡(luò)119可包括具有兩個(gè)輸出432、434的功率分配器 430，第一 RF饋電器402的第二端407耦合該兩個(gè)輸出之一(例如432)。第一 RF饋電器402的第一端406可耦合至第一線圈109。第一 RF饋電器402的 第一端406可直接地或通過一些中間支撐結(jié)構(gòu)(如圖4A所示的基座(baSe)408)耦合至第 一線圈109?；?08可為圓形的或其他形狀并且可包括用來使第一線圈109與該基座耦 合的對(duì)稱布置的耦合點(diǎn)。例如，在圖4A中，兩個(gè)終端4 示出為設(shè)置在基座408的相對(duì)兩 側(cè)，用來通過例如螺絲429(當(dāng)然，可提供其他適合的耦合，例如夾具、焊接或類似物)而耦合至第一 RF線圈的兩部分。在一些實(shí)施方式中，并且如下面對(duì)于圖5A-B所進(jìn)一步討論，第一 RF線圈109(和 /或第二 RF線圈111)可包括多個(gè)(例如兩個(gè)或更多)間隔的(interlineated)且對(duì)稱布 置的堆疊線圈。例如，第一 RF線圈109可包括多個(gè)纏繞到線圈中的導(dǎo)體，每個(gè)導(dǎo)體占有相 同的圓柱平面。每個(gè)間隔的堆疊線圈可還具有從該線圈朝該線圈中心軸向內(nèi)延伸的腿410。 在一些實(shí)施方式中，每條腿從線圈徑向向內(nèi)朝該線圈中心軸延伸。每條腿410可圍繞基座 408和/或第一 RF饋電器402相對(duì)于腿彼此來對(duì)稱布置(例如，兩條腿呈180度分開，三條 腿呈120度分開，四條對(duì)呈90度分開，以及類似布置)。在一些實(shí)施方式中，每條腿410可 為各RF線圈導(dǎo)體的一部分，該部分向內(nèi)延伸以與第一 RF饋電器402電接觸。在一些實(shí)施 方式中，第一 RF線圈109可包括多個(gè)導(dǎo)體，每個(gè)導(dǎo)體具有從該線圈向內(nèi)延伸的腿410以在 對(duì)稱布置的耦合點(diǎn)(例如，終端42 中的各個(gè)耦合點(diǎn)處耦合到基座408。第二 RF饋電器404可為圍繞第一 RF饋電器402同軸設(shè)置的導(dǎo)電管403。第二 RF 饋電器404可進(jìn)一步包括接近第一和第二 RF線圈109、111的第一端412以及與該第一端 412相對(duì)的第二端414。在一些實(shí)施方式中，第二 RF線圈111可在第一端412處通過凸緣 416耦合至第二 RF饋電器404，或者，直接耦合至第二 RF饋電器404 (未示出)。凸緣416 可為圓形的或者其他形狀并且圍繞第二 RF饋電器404同軸設(shè)置。凸緣416可進(jìn)一步包括 對(duì)稱布置的耦合點(diǎn)以使第二 RF線圈111與該凸緣耦合。例如，在圖4A中，兩個(gè)終端4 示 出為設(shè)置在第二 RF饋電器404的相對(duì)兩側(cè)，用來通過例如螺絲427 (當(dāng)然，可提供任何其他 適合的耦合，例如上面對(duì)終端428的討論)而耦合至第二 RF線圈111的兩部分。類似第一線圈109，以及也在下面關(guān)于圖5A-B所進(jìn)一步討論的，第二 RF線圈111 可包括多個(gè)間隔的且對(duì)稱布置的堆疊線圈。每個(gè)堆疊線圈可具有從該線圈伸出的腿418用 來在對(duì)稱布置的耦合點(diǎn)中各個(gè)耦合點(diǎn)處耦合至凸緣416。因此，每條腿418可圍繞凸緣416 和/或第二 RF饋電器404對(duì)稱布置。第二 RF饋電器404的第二端414可耦合至匹配網(wǎng)絡(luò)119 (未示出)，或耦合至功率 分配器(如圖3所示)，或耦合至相控制器(如圖1所示)。例如，如圖4A所示，匹配網(wǎng)絡(luò) 119包括具有兩個(gè)輸出432、434的功率分配器430。第二 RF饋電器404的第二端414可耦 合至該匹配網(wǎng)絡(luò)119的兩個(gè)輸出之一(例如434)。第二饋電器404的第二端414可通過導(dǎo) 電元件420 (如導(dǎo)電帶)耦合匹配網(wǎng)絡(luò)119。在一些實(shí)施方式中，第二 RF饋電器404的第一 端412和第二端414可由長度422所分開，該長度422足以限制可能由導(dǎo)電元件420所產(chǎn) 生的任何磁場(chǎng)不對(duì)稱的影響。所需的長度可取決于在處理腔室110中想要使用的RF功率， 所供給的功率越大，則需要更大的長度。在一些實(shí)施方式中，該長度422可在約2英寸至約 8英寸(約5cm至約20cm)之間。在一些實(shí)施方式中，該長度是使得由流經(jīng)第一和第二 RF 饋電器的RF電流所形成的磁場(chǎng)對(duì)于由流經(jīng)第一和第二 RF線圈109、111的RF電流所形成 的電場(chǎng)的對(duì)稱性基本上沒有影響。在一些實(shí)施方式中，并且如圖4B所示，環(huán)狀盤(annular disk) 424可接近第二 RF 饋電器404的第二端414而耦合至該第二 RF饋電器404。盤似4可圍繞第二 RF饋電器404 同軸設(shè)置。導(dǎo)電元件420或其他適當(dāng)?shù)倪B接器可用來將該盤4M耦合至匹配網(wǎng)絡(luò)(或功率 分配器或相控制器)的輸出。盤似4可由與第二 RF饋電器404相同類的材料來制造并且 可與第二 RF饋電器404為相同或不同的材料。盤4M可為第二 RF饋電器404的一集成部件(如所示)，或者可耦合至第二 RF饋電器404，這可通過任何在它們之間提供穩(wěn)固的電連 接的適當(dāng)手段來實(shí)現(xiàn)，該手段包括但不限于栓接(bolting)、焊接(welding)、對(duì)圍繞第二 RF饋電器404的盤的唇(Iip)或延伸部的壓合(press fit)，或類似手段。盤4M有益地 提供電屏蔽，該電屏蔽減輕或消除由于匹配網(wǎng)絡(luò)119(或功率分配器或相控制器)的偏移輸 出而導(dǎo)致的任何磁場(chǎng)不對(duì)稱性。因此，當(dāng)盤4M被用于耦合RF功率時(shí)，第二 RF饋電器404 的長度422可以比導(dǎo)電元件420直接耦合第二 RF饋電器404時(shí)要短。在此實(shí)施方式中，該 長度422可為約1英寸至約6英寸(約2cm至約15cm)之間。圖5A-B示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的電感耦合等離子體設(shè)備102的示意頂視 圖。如上面討論，第一和第二線圈109、111不需要是單個(gè)連續(xù)的線圈，而可以每個(gè)都是多個(gè) (例如兩個(gè)或更多個(gè))間隔且對(duì)稱布置的堆疊線圈元件。此外，第二 RF線圈111可相對(duì)于 第一 RF線圈109同軸設(shè)置。在一些實(shí)施方式中，如圖5A-B所示，第二 RF線圈111圍繞第 一 RF線圈109同軸設(shè)置。在一些實(shí)施方式中，并且如圖5A所示，第一線圈109可包括兩個(gè)間隔且對(duì)稱布置 的堆疊第一線圈元件502A、502B，并且第二線圈111包括四個(gè)間隔且對(duì)稱布置的堆疊第二 線圈元件508A、508B、508C和508D。第一線圈元件502A、502B可進(jìn)一步包括從其向內(nèi)延伸 并耦合至第一 RF饋電器402的腿504A、504B。腿504A、504B基本上與上面討論的腿410相 當(dāng)。腿504A、504B圍繞第一 RF饋電器402對(duì)稱布置(例如兩腿彼此相對(duì))。典型地，RF電 流可從第一 RF饋電器402經(jīng)腿502A、502B流入第一線圈元件504A、504B，并且最終流向分 別與第一線圈元件502A、502B的終端相耦合的接地柱506A、506B。為了保持對(duì)稱性，例如， 在第一和第二線圈109、111中的電場(chǎng)對(duì)稱性，接地柱506A、506B可以與腿502A、502B基本 相似的對(duì)稱取向圍繞第一 RF饋線結(jié)構(gòu)402來設(shè)置。例如，并且如圖5A所示，接地柱506A、 506B 與腿 502A、502B 排成一線(in-line)設(shè)置。類似于第一線圈元件，第二線圈元件508A、508B、508C和508D可進(jìn)一步包括從其 延伸并耦合至第二 RF饋電器204的腿510A、510B、510C和510D。腿510A、510B、510C和510D 與上面討論的腿418基本上相當(dāng)。腿510A、510B、510C和510D圍繞第二 RF饋電器404對(duì) 稱布置。通常，RF電流可從第二 RF饋電器404經(jīng)腿510A、510B、510C和510D流入第二線圈 元件508A、508B、508C和508D，并且最終流向分別與第二線圈元件508A、508B、508C和508D 的終端相耦合的接地柱512A、512B、512C和512D。為了保持對(duì)稱性，例如，在第一和第二線 圈109,111中的電場(chǎng)對(duì)稱性，接地柱512A、512B、512C和512D可以與腿510A、510B、510C和 510D基本相似的對(duì)稱取向圍繞第一 RF饋線結(jié)構(gòu)402來設(shè)置。例如，并且如圖5A所示，接地 柱 512A、512B、512C 和 512D 分別與腿 510A、510B、510C 和 510D 排成一線設(shè)置。在一些實(shí)施方式中，并且如圖5A所示，第一線圈109的腿/接地柱可以相對(duì)于第 二線圈111的腿/接地柱成一角度來取向。然而，這僅僅是示例性的并且可考慮可使用任 何對(duì)稱取向，例如第一線圈109的腿/接地柱與第二線圈111的腿/接地柱排成一線設(shè)置。在一些實(shí)施方式中，以及如圖5B所示，第一線圈109可包括四個(gè)間隔且對(duì)稱布置 的堆疊第一線圈元件502A、502B、502C和502D。如同第一線圈元件502A、502B，另外的第一 線圈元件502C和502D可進(jìn)一步包括從其向內(nèi)延伸并耦合至第一 RF饋電器402的腿504C、 504D。腿504C、504D基本上與上面討論的腿410相當(dāng)。腿504A、504B、504C和504D圍繞第 一 RF饋電器402對(duì)稱布置。如同第一線圈元件502A、502B，第一線圈元件502C、502D在與腿504C、504D排成一線設(shè)置的接地柱506C、506D處終止。為了保持對(duì)稱性，例如，在第一和 第二線圈109、111中的電場(chǎng)對(duì)稱性，接地柱506A、506B、506C和506D可以與腿504A、504B、 504C和504D基本相似的對(duì)稱取向圍繞第一 RF饋線結(jié)構(gòu)402來設(shè)置。例如，并且如圖5B所 示，接地柱506A、506B、506C和506D分別與腿504A、504B、504C和504D排成一線設(shè)置。圖 5B中的第二線圈元件508A、508B、508C和508D以及其所有部件都與圖5A以及上面所述的 相同。在一些實(shí)施方式中，并且如圖5B所示，第一線圈109的腿/接地柱可以相對(duì)于第 二線圈111的腿/接地柱成一角度來取向。然而，這僅僅是示例性的并且可慮可使用任何 對(duì)稱取向，例如第一線圈109的腿/接地柱與第二線圈111的腿/接地柱排成一線設(shè)置。盡管上面使用每個(gè)線圈中兩個(gè)或四個(gè)堆疊元件的實(shí)例進(jìn)行討論，但應(yīng)考慮任何數(shù) 量的線圈元件均可以用于第一和第二線圈109、111任一或兩者，例如3、6或任何適當(dāng)數(shù)量 以及保持圍繞第一和第二 RF饋電器402、404的對(duì)稱性的布置。例如，可在一線圈中提供三 個(gè)線圈元件，每個(gè)線圈元件相對(duì)于相鄰線圈元件轉(zhuǎn)動(dòng)120度。在圖5A-B中所示的第一和第二線圈109、111的實(shí)施方式可以用于任何實(shí)施方式 來改變上述第一和第二線圈之間的相。此外，這些第一線圈元件502中每一個(gè)都可以按與 這些第二線圈元件508中每一個(gè)相反的方向來繞線使得流經(jīng)第一線圈元件的RF電流與流 經(jīng)第二線圈元件的RF電流為異相。當(dāng)使用相控制器時(shí)，第一和第二線圈元件502、508可以 按相同方向或相反方向來繞線。圖6示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式，類似于上述反應(yīng)器100，在雙模電感耦合反應(yīng) 器中形成等離子體的方法600。該方法通常從602開始，在此向處理腔室提供一工藝氣體 (或多種氣體)。該工藝氣體可從氣體面板138經(jīng)進(jìn)入口 125來供給并在腔室110中形成 氣體混合物150。在提供工藝氣體之前或之后，可將腔室部件，如壁130、介質(zhì)蓋120和支撐 基座116加熱至想要的溫度?？赏ㄟ^從功率源123向加熱器元件121供給功率來加熱介質(zhì) 蓋120?？煽刂扑峁┑墓β室栽谔幚砥陂g將處理腔室110維持在想要的溫度。接下來，在步驟604，可將來自RF功率源118的RF功率提供給多個(gè)感應(yīng)線圈以及 任選地，一或多個(gè)電極，這些電極分別感應(yīng)耦合以及任選地電容耦合工藝氣體混合物150。 說明性地，可在高達(dá)4000W以及50kHz至13. 56MHz的范圍的可調(diào)頻率下提供RF功率，當(dāng)然 可采用其他功率和頻率來形成等離子體。在一些實(shí)施方式中，可將RF功率同時(shí)提供給該多 個(gè)感應(yīng)線圈和該一或多個(gè)電極兩者，而該一或多個(gè)電極電耦合至該感應(yīng)線圈。在一些實(shí)施方式中，如在406所示，第一量的RF功率可通過多個(gè)感應(yīng)線圈感應(yīng)耦 合工藝氣體。在一些實(shí)施方式中，第二量的RF功率可通過耦合至多個(gè)感應(yīng)線圈之一的一或 多個(gè)電極而電容耦合至工藝氣體。例如，可通過增加(以減少電容耦合)或減少(以增加 電容耦合)每個(gè)電極(例如電極112A、112B)與介質(zhì)蓋120之間的距離來控制電容耦合至 工藝氣體的第二量的RF功率。如上討論，可獨(dú)立控制該一或多個(gè)電極的位置使得這些電極 可與介質(zhì)蓋均勻或不均勻間隔。也可控制每個(gè)電極和加熱器元件121之間的距離以防止它 們之間發(fā)生電弧(arcing)。也可控制電容耦合工藝氣體的第二量的RF功率，例如控制電極平面(例如電極 112AU12B的底部)和介質(zhì)蓋120之間的傾斜或角度?？煽刂圃撘换蚨鄠€(gè)電極(例如電極 112AU12B)的平面取向以幫助調(diào)整在處理腔室110的某些區(qū)域中電容耦合工藝氣體混合物150的第二量的RF功率(例如，當(dāng)電極平面傾斜時(shí)，該一或多個(gè)電極的一些部分將比其 他部分更接近介質(zhì)蓋120)。在610，使用分別由感應(yīng)線圈109、111以及任選的電極112A-B提供的第一量的RF 功率以及任選地，第二量的RF功率，由工藝氣體混合物150形成等離子體155。在612，調(diào)整施加至多個(gè)線圈的RF電流的相對(duì)相以優(yōu)化處理。例如，對(duì)于特定工 藝，將相選擇為同相或異相(180°移動(dòng))可改善跨基板的蝕刻速率均勻性?？稍趯F電流 施加至多個(gè)線圈之前(例如預(yù)料進(jìn)行特定工藝)，調(diào)整(或選擇和設(shè)定)施加至該多個(gè)線圈 的RF電流的相對(duì)相。此外，可在處理期間，例如在工藝配方(process reicpe)步驟、處理 步驟之間或類似其他時(shí)間按需要來改變施加至該多個(gè)線圈的RF電流的相對(duì)相。在轟擊等離子體，并獲得等離子體穩(wěn)定時(shí)，方法600繼續(xù)按需要進(jìn)行等離子體處 理。例如，可按照標(biāo)準(zhǔn)工藝配方，至少部分使用RF功率設(shè)置和其他處理參數(shù)來繼續(xù)處理。 或者或結(jié)合地，可進(jìn)一步從介質(zhì)蓋120移開該一或多個(gè)電極來減少在處理期間在處理腔室 110中的RF功率的電容耦合?；蛘呋蚪Y(jié)合地，可將該一或多個(gè)電極靠近介質(zhì)蓋120移動(dòng)，或 者該一或多個(gè)電極成一角度傾斜來增加在處理腔室110中的RF功率的電容耦合或者控制 電容耦合到處理腔室110的一些區(qū)域中的RF功率的相對(duì)量。此外，可使用線圈電流相控制 來進(jìn)一步控制處理優(yōu)化。圖7示出比較典型蝕刻速率分布曲線圖700和使用180度異相線圈電流所獲得的 蝕刻速率分布曲線圖702的說明。應(yīng)指出的是圖700中的蝕刻速率分布曲線具有M型，而 響應(yīng)電流相的改變，圖702中的分布曲線具有更平坦的分布曲線。更具體地，分布曲線圖 700包括多個(gè)分布曲線，每個(gè)分布曲線表示當(dāng)電流為同相時(shí)，在線圈之間特定電流比率下跨 晶片的蝕刻速率。應(yīng)指出不同的M型分布曲線在不同電流比率下在接近晶片邊緣和在中間 處具有較低的蝕刻速率。相反，分布曲線圖702示出當(dāng)每個(gè)線圈的電流是異相時(shí)，在不同電 流比率(例如，負(fù)電流比率)下發(fā)生的多個(gè)分布曲線。應(yīng)指出這些分布曲線不再是M型的 并且對(duì)電流比率的調(diào)節(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)質(zhì)上改變的分布曲線。結(jié)果是，在處理期間控制相和電 流比率能夠提供實(shí)質(zhì)上改善的處理控制。因此，在此提供了雙模電感耦合等離子體反應(yīng)器和使用方法。本發(fā)明的雙模電感 耦合等離子體反應(yīng)器可通過選擇性地應(yīng)用線圈電流相改變來有益地改善蝕刻速率均勻性。 本發(fā)明的雙模電感集成等離子體反應(yīng)器可進(jìn)一步在處理期間有益地控制，和/或調(diào)整諸如 均勻性和/或密度之類的等離子體特性。雖然前述內(nèi)容針對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式，但是在不背離本發(fā)明的基本范圍的情況 下，也可以設(shè)計(jì)出本發(fā)明的其他和進(jìn)一步的實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種雙模電感耦合等離子體處理系統(tǒng)，包括 具有介質(zhì)蓋的處理腔室；和設(shè)置在該介質(zhì)蓋上方的等離子體源組件，該等離子體源組件包括 多個(gè)線圈，配置為用于將RF能量感應(yīng)耦合至該處理腔室中以在該處理腔室中形成并 維持等離子體；耦合該多個(gè)線圈的相控制器，用于控制施加至該多個(gè)線圈中每個(gè)線圈的RF電流的相 對(duì)相；和耦合至該相控制器的RF產(chǎn)生器。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該多個(gè)線圈還包括 外線圈；和內(nèi)線圈。
3.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該等離子體源組件包括一或多個(gè)電極，該一或多個(gè)電極配 置為用于將RF能量電容耦合至該處理腔室中以在其中形成等離子體，其中該一或多個(gè)電 極電耦合至一或多個(gè)線圈之一。
4.權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中該一或多個(gè)電極還包括設(shè)置在內(nèi)線圈和外線圈之間且等距間隔開的兩個(gè)電極，其中每個(gè)電極電耦合至該外線圈。
5.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該相控制器還包括 具有固定電容器和可變電容器的電容分配器。
6.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中該多個(gè)線圈串聯(lián)連接，其中該多個(gè)線圈包括以第一方向繞 線的內(nèi)線圈和以第二方向繞線的外線圈，這里該第一方向和該第二方向彼此相反。
7.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括設(shè)置在該介質(zhì)蓋和該等離子體源組件的該一或多個(gè)電極之間的加熱器元件。
8.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該相控制器向該多個(gè)線圈選擇性地供給同相RF電流和180 度異相RF電流。
9.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括設(shè)置在該處理腔室內(nèi)的支撐基座，該處理腔室耦合有偏壓功率源。
10.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該相控制器還包括設(shè)置在該RF產(chǎn)生器和該多個(gè)線圈之間的功率分配器；和在該多個(gè)線圈之一和接地之 間耦合的電容器。
11.權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中該多個(gè)線圈并聯(lián)連接。
12.—種形成和使用等離子體的方法，包括向一處理腔室的內(nèi)空間中提供工藝氣體，該處理腔室具有介質(zhì)蓋和設(shè)置在該介質(zhì)蓋上 方的多個(gè)線圈；從RF功率源向該多個(gè)線圈提供RF功率；使用由該RF功率源提供的RF功率由該工藝氣體形成等離子體，該RF功率源通過該多 個(gè)線圈感應(yīng)耦合該工藝氣體；和調(diào)整施加至該多個(gè)線圈中每個(gè)線圈的RF電流的相對(duì)相。
13.權(quán)利要求12的方法，其中該多個(gè)線圈包括兩個(gè)線圈并且該調(diào)整選擇性地向每個(gè)線圈供給同相RF電流或向每個(gè) 線圈供給180度異相電流；或該調(diào)整還包括改變電容分配器中的電容器的至少一個(gè)電容值，該電容分配器在該多個(gè) 線圈之間分離RF電流。
14.權(quán)利要求12的方法，還包括向與該多個(gè)線圈中至少之一相耦合的至少一個(gè)電極提 供RF功率。
15.權(quán)利要求12的方法，其中該處理腔室還包括設(shè)置在該蓋頂部的加熱器元件，并且 還包括從AC電源向加熱器元件供給功率以控制該處理腔室的溫度。
16.一種雙模電感耦合等離子體處理系統(tǒng)，包括具有介質(zhì)蓋的處理腔室；接近該介質(zhì)蓋放置的環(huán)狀加熱器；設(shè)置在該介質(zhì)蓋上方的等離子體源組件，該等離子體源組件包括以第一方向繞線的第一線圈以及以第二方向繞線的第二線圈，該第一線圈和該第二線 圈配置為用于將RF能量感應(yīng)耦合至該處理腔室以在該處理腔室中形成并維持等離子體；耦合至該第一和第二線圈的相控制器，用于控制施加至每個(gè)線圈的RF電流的相對(duì)相；一或多個(gè)電極，配置為用于將RF能量電容耦合至處理腔室以在其中形成等離子體，其 中該一或多個(gè)電極電耦合至一或多個(gè)線圈之一；和通過中央饋電器耦合至該相控制器以及每個(gè)線圈的RF產(chǎn)生器。
17.權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中該第一方向和該第二方向彼此相反。
18.權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中該第一線圈和該第二線圈串聯(lián)耦合，在該第一線圈和該 第二線圈之間耦合有接地隔直流電容器。
19.權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中該一或多個(gè)電極通過耦合該第一線圈和該第二線圈的連 接器來形成。
20.權(quán)利要求18的系統(tǒng)，還包括在該RF產(chǎn)生器和該第一及第二線圈之間耦合的匹配網(wǎng)絡(luò)，該匹配網(wǎng)絡(luò)具有分路電容 器，其中該分路電容器和該隔直流電容器一起組成相控制器，其中該相控制器除了控制流 經(jīng)該第一和第二線圈的RF電流的相對(duì)相以外，還控制電流比率。
全文摘要
本發(fā)明提供雙模電感耦合等離子體反應(yīng)器及其使用方法。在一些實(shí)施方式中，雙模電感耦合等離子體處理系統(tǒng)可包括處理腔室，該處理腔室具有介質(zhì)蓋和設(shè)置在該介質(zhì)蓋上方的等離子體源組件。該等離子體源組件包括多個(gè)線圈，該線圈配置為將RF能量感應(yīng)耦合至處理腔室以在其中形成并維持等離子體，用于調(diào)整施加給該多個(gè)線圈中每個(gè)線圈的RF電流的相對(duì)相的相控制器，以及耦合至該相控制器和該多個(gè)線圈的RF產(chǎn)生器。
文檔編號(hào)H01J37/32GK102054648SQ20101024068
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月26日
發(fā)明者安庫爾·阿加瓦爾, 安德魯·阮, 王澤江, 瓦倫丁·N·托多羅夫, 肯尼思·S·柯林斯, 薩姆爾·班納, 阿尼茹達(dá)·帕, 陳志剛, 馬丁·杰夫·薩利納斯 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司