Icp刻蝕中對(duì)刻蝕速率非均勻性進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难b置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種ICP刻蝕中對(duì)刻蝕速率非均勻性進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难b置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]ICP (電感親合等離子體Inductively Coupled Plasma)刻蝕器件對(duì)刻蝕結(jié)果的均勻性有很嚴(yán)格的要求，需要將不均勻性控制在1%以內(nèi)。而目前使用的ICP器件由于硬件結(jié)構(gòu)設(shè)置上的不對(duì)稱，影響了刻蝕結(jié)果的對(duì)稱性。
[0003]如圖1所示，是ICP刻蝕器件I的結(jié)構(gòu)示意圖，該ICP刻蝕器件中包含平面螺旋感應(yīng)線圈2，感應(yīng)線圈2的兩端通過引線201連接射頻源3，陶瓷射頻窗103將平面螺旋感應(yīng)線圈2和真空腔101隔離開來，真空腔101內(nèi)充滿反應(yīng)氣體，在電磁場的作用下，氣體放電產(chǎn)生等離子體102，對(duì)半導(dǎo)體基片5進(jìn)行刻蝕，冷卻系統(tǒng)4設(shè)置在陶瓷射頻窗103上部中央位置，對(duì)感應(yīng)線圈2進(jìn)行冷卻。
[0004]測試結(jié)果顯示，引線201的位置會(huì)對(duì)刻蝕均勻性產(chǎn)生影響，距離引線201較近的和較遠(yuǎn)位置的刻蝕速率會(huì)不均勻分布，而且不均勻分布的情況受射頻功率、反應(yīng)氣體、天線硬件設(shè)置等因素影響，無法簡單的找到固定的刻蝕速率特別高(熱點(diǎn))或者特別低的點(diǎn)(冷點(diǎn))，所以也就無法用現(xiàn)有的其它手段有效的補(bǔ)償這些導(dǎo)致不均一的因素。為了克服這種影響，可以將引線201的設(shè)置位置布置成對(duì)稱結(jié)構(gòu)，比如將引線201都布置在陶瓷射頻窗103的中部位置。但是在實(shí)際應(yīng)用中，要獲得引線201的對(duì)稱布置結(jié)構(gòu)具有一定難度，如圖2所示，是感應(yīng)線圈2的簡單俯視示意圖，感應(yīng)線圈2呈螺旋狀盤繞設(shè)置，引線201設(shè)置在陶瓷射頻窗103的一側(cè)，如果要將引線201設(shè)置在陶瓷射頻窗103的中部位置，那么就不能將冷卻系統(tǒng)4同時(shí)設(shè)置在陶瓷射頻窗103上部中央位置，一旦冷卻系統(tǒng)4未設(shè)置在中部位置，又會(huì)因?yàn)槔鋮s不均帶來新的刻蝕不均勻性問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種ICP刻蝕中對(duì)刻蝕速率非均勻性進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难b置和方法，采用補(bǔ)償裝置對(duì)刻蝕速率非均勻性進(jìn)行補(bǔ)償，獲得均勻的刻蝕速率。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種ICP刻蝕中對(duì)刻蝕速率非均勻性進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难b置，該補(bǔ)償裝置設(shè)置在ICP刻蝕器件中，所述的ICP刻蝕器件包含:
感應(yīng)線圈，感應(yīng)線圈的兩端通過引線連接射頻源；
真空腔，真空腔內(nèi)的反應(yīng)氣體在感應(yīng)線圈產(chǎn)生的電磁場的作用下產(chǎn)生等離子體，對(duì)半導(dǎo)體基片進(jìn)行刻蝕；
陶瓷射頻窗，其將感應(yīng)線圈和真空腔隔離開來；
所述的補(bǔ)償裝置包含至少一個(gè)補(bǔ)償器以及連接該補(bǔ)償器的驅(qū)動(dòng)裝置，所述的補(bǔ)償器設(shè)置在感應(yīng)線圈上方，補(bǔ)償器產(chǎn)生的感應(yīng)磁場抵消感應(yīng)線圈產(chǎn)生的電磁場；
根據(jù)檢測到的等離子分布數(shù)據(jù)，通過驅(qū)動(dòng)裝置來驅(qū)動(dòng)補(bǔ)償器在感應(yīng)線圈上方移動(dòng)來調(diào)節(jié)電磁場的密度，從而調(diào)節(jié)刻蝕速率，使ICP刻蝕器件得到均勻的刻蝕速率；
所述的補(bǔ)償器處于電勢浮地狀態(tài)，所述的補(bǔ)償器可采用導(dǎo)體制成的天線，或者采用導(dǎo)體板。
[0007]所述的補(bǔ)償器為任意形狀。
[0008]所述的補(bǔ)償器的設(shè)置位置呈不對(duì)稱分布狀態(tài)。
[0009]所述的驅(qū)動(dòng)裝置是可固定補(bǔ)償器，并將該補(bǔ)償器設(shè)置在預(yù)定位置處的器件，通過改變補(bǔ)償器與感應(yīng)線圈的距離來調(diào)節(jié)對(duì)真空腔內(nèi)磁場能量分布的影響程度。
[0010]所述的驅(qū)動(dòng)裝置采用位于補(bǔ)償器上方的機(jī)械固定裝置，使補(bǔ)償器固定在指定位置，或者，所述的驅(qū)動(dòng)裝置直接采用ICP刻蝕器件的頂部組件。
[0011]所述的ICP刻蝕器件還包含冷卻系統(tǒng)，其設(shè)置在感應(yīng)線圈上部并位于陶瓷射頻窗上部中央位置，對(duì)感應(yīng)線圈進(jìn)行冷卻。
[0012]本發(fā)明還提供一種利用補(bǔ)償裝置對(duì)ICP刻蝕器件中的刻蝕速率非均勻性進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?，該補(bǔ)償方法將補(bǔ)償裝置中的補(bǔ)償器設(shè)置在感應(yīng)線圈上方，補(bǔ)償器產(chǎn)生的感應(yīng)磁場抵消感應(yīng)線圈產(chǎn)生的電磁場，補(bǔ)償器連接驅(qū)動(dòng)裝置，根據(jù)檢測到的等離子分布數(shù)據(jù)，通過驅(qū)動(dòng)裝置來驅(qū)動(dòng)補(bǔ)償器在感應(yīng)線圈上方移動(dòng)來調(diào)節(jié)電磁場的密度，從而調(diào)節(jié)刻蝕速率，使ICP刻蝕器件得到均勻的刻蝕速率。
[0013]本發(fā)明還提供一種ICP刻蝕器件，所述的ICP刻蝕器件包含:
感應(yīng)線圈，感應(yīng)線圈的兩端通過引線連接射頻源；
真空腔，真空腔內(nèi)的反應(yīng)氣體在感應(yīng)線圈產(chǎn)生的電磁場的作用下產(chǎn)生等離子體，對(duì)半導(dǎo)體基片進(jìn)行刻蝕；
陶瓷射頻窗，其將感應(yīng)線圈和真空腔隔離開來；
補(bǔ)償裝置，其包含至少一個(gè)補(bǔ)償器以及連接該補(bǔ)償器的驅(qū)動(dòng)裝置，所述的補(bǔ)償器設(shè)置在感應(yīng)線圈上方，補(bǔ)償器產(chǎn)生的感應(yīng)磁場抵消感應(yīng)線圈產(chǎn)生的電磁場；
根據(jù)檢測到的等離子分布數(shù)據(jù)，通過驅(qū)動(dòng)裝置來驅(qū)動(dòng)補(bǔ)償器在感應(yīng)線圈上方移動(dòng)來調(diào)節(jié)電磁場的密度，從而調(diào)節(jié)刻蝕速率，使ICP刻蝕器件得到均勻的刻蝕速率；
所述的補(bǔ)償器處于電勢浮地狀態(tài)，所述的補(bǔ)償器可采用導(dǎo)體制成的天線，或者采用導(dǎo)體板。
[0014]所述的補(bǔ)償器為任意形狀。
[0015]所述的補(bǔ)償器的設(shè)置位置呈不對(duì)稱分布狀態(tài)。
[0016]所述的驅(qū)動(dòng)裝置是可固定補(bǔ)償器，并將該補(bǔ)償器設(shè)置在預(yù)定位置處的器件，通過改變補(bǔ)償器與感應(yīng)線圈的距離來調(diào)節(jié)對(duì)真空腔內(nèi)磁場能量分布的影響程度。
[0017]所述的驅(qū)動(dòng)裝置采用位于補(bǔ)償器上方的機(jī)械固定裝置，使補(bǔ)償器固定在指定位置，或者，所述的驅(qū)動(dòng)裝置直接采用ICP刻蝕器件的頂部組件。
[0018]所述的ICP刻蝕器件還包含冷卻系統(tǒng)，其設(shè)置在感應(yīng)線圈上部并位于陶瓷射頻窗上部中央位置，對(duì)感應(yīng)線圈進(jìn)行冷卻。
[0019]本發(fā)明采用補(bǔ)償裝置對(duì)刻蝕速率非均勻性進(jìn)行補(bǔ)償，獲得均勻的刻蝕速率。
【附圖說明】
[0020]圖1是【背景技術(shù)】中ICP刻蝕器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是感應(yīng)線圈的俯視圖。
[0022]圖3是本發(fā)明提供的ICP刻蝕中對(duì)刻蝕速率非均勻性進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难b置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下根據(jù)圖3具體說明本發(fā)明的較佳實(shí)施例。
[0024]如圖3所示，所述的ICP刻蝕器件I包含感應(yīng)線圈2，感應(yīng)線圈2的兩端通過引線201連接射頻源3，真空腔101內(nèi)的刻蝕氣體在感應(yīng)線圈2產(chǎn)生的電磁場的作用下產(chǎn)生等離子體102，對(duì)半導(dǎo)體基片5進(jìn)行刻蝕，陶瓷射頻窗103將感應(yīng)線圈2和真空腔101隔離開來，冷卻系統(tǒng)4設(shè)置在感應(yīng)線圈2上部并位于陶瓷射頻窗103上部中央位置，對(duì)感應(yīng)線圈2進(jìn)行冷卻；連接射頻源3的感應(yīng)線圈2產(chǎn)生電磁場，下面以第一種熱點(diǎn)分布情況為例說明本發(fā)明裝置的技術(shù)特點(diǎn)和功效。部分情況下，距離引線201較近的位置處的電磁場密度較大，形成“熱點(diǎn)”，真空腔101內(nèi)距離引線201較近位置處的等離子體102的密度也較大，對(duì)半導(dǎo)體基片5的刻蝕速率就較高，反之，距離引線201較遠(yuǎn)的位置處的電磁場密度較小，形成“冷點(diǎn)”，真空腔101內(nèi)距離引線201較遠(yuǎn)位置處的等離子體102的密度也較小，對(duì)半導(dǎo)體基片5的刻蝕速率就較低。
[0025]在感應(yīng)線圈2附近設(shè)置補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償裝置包含至少一個(gè)補(bǔ)償器6以及連接該補(bǔ)償器6的驅(qū)動(dòng)裝置(圖中未示出)，所述的補(bǔ)償器6設(shè)置在感應(yīng)線圈2上方，在感應(yīng)線圈2附近刻蝕速率較高的“熱點(diǎn)”位置處設(shè)置補(bǔ)償器6，所述的補(bǔ)償器6處于電勢浮地狀態(tài)(也就是沒有連接到電源或者接地)，通過驅(qū)動(dòng)裝置可以驅(qū)動(dòng)補(bǔ)償器6在感應(yīng)線圈2上方的不同位置移動(dòng)。補(bǔ)償器6的移動(dòng)可以是豎直方向的移動(dòng)也可以是水平方向的移動(dòng)。當(dāng)感應(yīng)線圈2產(chǎn)生的電磁場穿過補(bǔ)償器6時(shí)，補(bǔ)償器6內(nèi)感應(yīng)形成感應(yīng)電流，這些感應(yīng)電流又進(jìn)一步產(chǎn)生感應(yīng)磁場，這些補(bǔ)償器6產(chǎn)生的感應(yīng)磁場與感應(yīng)線圈2產(chǎn)生并穿過補(bǔ)償器6的電磁場方向相反，所以可以抵消一部分感應(yīng)線圈2產(chǎn)生的本來會(huì)向下穿過陶瓷射頻窗103進(jìn)入真空腔101的電磁場，最終可以補(bǔ)償由于導(dǎo)線接入端等因素導(dǎo)致的刻蝕速率分布不均。耦合到補(bǔ)償器6上的能量可以抵消耦合到反應(yīng)腔101中的能量，而補(bǔ)償器6的設(shè)置位置，以及補(bǔ)償器6與感應(yīng)線圈2之間的距離均會(huì)對(duì)這部分抵消能量的大小形成影響。通過調(diào)節(jié)饋入到反應(yīng)腔101內(nèi)的能量的大小可以將刻蝕速率的不均勻性控制在1%以內(nèi)。
[0026]通過觀測真空腔內(nèi)的等離子體密度分布或者檢測刻蝕完成后基片的刻蝕情況都可以獲得在半導(dǎo)體基片5上方的刻蝕速率分布圖，根據(jù)檢測到的等離子分布數(shù)據(jù)調(diào)整本發(fā)明的補(bǔ)償裝置中的補(bǔ)償器6的設(shè)置位置，就可以最終獲得較均一的基片刻蝕效果。
[0027]所有補(bǔ)償器6的設(shè)置位置呈不對(duì)稱分布狀態(tài)，比如補(bǔ)償器6可以是平板狀導(dǎo)體薄片，其位置不是位于感應(yīng)線圈中心位置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻電磁場不均勻分布的補(bǔ)償。
[0028]所述的補(bǔ)償器6為金屬材質(zhì)，可采用導(dǎo)體制成的天線，或者采用導(dǎo)體板。
[0029]所述的補(bǔ)償器6為任意形狀。補(bǔ)償器的形狀可以是圓形也可以是其它非中心對(duì)稱的形狀，具體形狀可以根據(jù)實(shí)際情況的需求自由選擇<