专利名称：混合型电容耦合和电感耦合等离子处理系统的方法和设备的制作方法
混合型电容耦合和电感耦合等离子处理系统的方法和设备
背景技术：
等离子处理的发展促进了半导体工业的成长。半导体工业是高度竞争的市场。能够在不同的处理条件下处理基片的能力可使制造商相对其他竞争者具有优势。因此，制造 商们花费专门的时间和资源来开发提高基片处理的方法和/或装置。通常，等离子处理系统可由多个构造构成。例如，等离子处理系统可构造为电容耦 合等离子(CCP)处理系统或电感耦合等离子(ICP)处理系统。每种等离子处理构造建立为 能够在较大的工艺参数范围内进行处理。然而，近年来，所处理的器件的类型变得更加精密以及需要更好的工艺控制。例 如，所处理的器件变得更小以及需要更精确地控制等离子参数(如等离子密度和纵贯该基 片的一致性)以获得更好的成品率。此外，器件制造是多步骤工艺。工艺中的每个步骤需 要不同的工艺体制，这仅能在特定构造的等离子处理系统上实现。因此，单一构造的等离子 处理系统的工艺参数范围无法提供整体解决方案以处理下一代基片。为了便于讨论，图IA说明现有电容耦合等离子(CCP)处理系统的简化表述。等离 子处理系统100可以是单、双(DFC)或三频射频(RF)电容放电系统。其中一个例子，射频 可包括，但不限于，2，27和60MHz。电容耦合等离子处理系统100可构造为包括设在下部电 极102上方的基片106。考虑这种情况，例如其中正在处理基片106。在等离子处理期间，具有接地路径的 RF发生器108通过RF匹配110提供RF功率至下部电极102。在一个示例中，RF匹配110 可用来最大化至该等离子系统的功率传送。来自RF发生器108的功率可与气体反应(为 了简化说明而未示)以在上部电极104和基片106之间的间隙112中引发等离子114。在 图IA的示例中，上部电极104示为接地。然而，上部电极104也可通电。等离子114可用 来蚀刻和/或将材料沉积在基片106上以产生电子器件。在CCP处理系统中，如图IA的等离子处理系统100，间隙112可构造为非常窄的间 隙。该间隙可以是间隙112与该上部电极104的直径之间大约1 5至大约1 15的纵 横比。通过形成窄的间隙，需要更短的气体停留时间以最小化负载效应的处理步骤可用来 处理基片。这里所使用的术语，负载指的是由于蚀刻工艺中消耗索道至的反应性蚀刻剂的 可测量损耗。因此，CCP处理系统可适应具有非常小特征的、需要非常低气体停留时间的电 子器件的蚀刻。通常，CCP处理系统100的一个受限特征，如图IA所示，是不能解耦离子密度和离 子能量。在等离子处理期间，在CCP处理系统中难以独立控制该离子密度和该离子能量。例 如，试图通过增加RF功率来增加离子能量会导致鞘电势增加，使得离子能量增加。CCP处理 系统100的另一受限特征，如图IA所示，是相比电感耦合等离子处理系统能够生成更高的 等离子密度。因此，CCP处理系统不能适于需要高等离子密度和/或独立控制该离子能量 和该离子密度的等离子处理步骤。图IB说明现有电感耦合等离子(ICP)处理系统的简化示意表示。电感耦合等离 子处理系统150可构造为包括设在下部电极152上方的基片156。如图IB所示，该下部电极152可接地或由第一 RF发生器158供电。可通过RF匹配160将RF功率传输至下部电极152。在一个示例中，RF匹配160可用来最大化至该等离子系统的功率传输。考虑这种情况，例如，其中处理基片156。在等离子处理期间，第二 RF发生器168 可施加RF功率至感应线圈166。感应线圈166的剖面(如图IB所示)可以是设在介电窗 154上方具有空芯的螺旋线圈。从RF发生器168至感应线圈166的功率可引起穿过介电窗 154的磁场172。所引发的电场可产生电流，其与气体反应以引发和维持等离子164。相比图IA的CCP处理系统，由ICP处理系统生成的等离子164往往在类似的RF 功率水平上具有更高的密度。ICP处理系统150和CCP处理系统100的主要区别是将RF功 率耦合于等离子的方式。除了将来自RF发生器158的低偏压RF功率施加到基片156，ICP 处理系统150中还可通过介电窗154将RF功率耦合于等离子164。因此，通过应用足够的、 RF功率与等离子的非电容性耦合可在ICP处理系统中获得高离子密度和低等离子电势。如图IB所示，等离子164可具有环面/圆环形形状，其中该等离子圆环形可形成 在介电窗154和基片156之间的间隙162中。该磁场172 (如图IB所示)可离轴达到峰值， 艮口，在感应螺旋线圈166半径170的一半(1/2)距离处，而最小值在线圈的中心或壁处。因 此，该等离子圆环形164由于感应螺旋线圈166所产生的该磁场172而导致在感应螺旋线 圈166的直径170 —半的距离处具有最大密度。如本领域技术可以认识到的，ICP处理系统中的该间隙162需要足够高，S卩，该间 隙162的高度与感应线圈166的半径相当以容纳由感应线圈166产生的该磁场172。需要 足够的间隙高度从而通过介电窗154引导的RF功率可吸收进等离子164。通过设置足够 的间隙高度以便等离子吸收RF功率，可避免对基片156的损伤。例如，如果该间隙过窄，磁 场172会与基片156相互作用而产生电场感应电流和电容耦合而不是产生和/或维持等离 子。该电容耦合会导致该基片上器件的击穿和/该基片上温度增加，这对于等离子处理是 不希望发生的。因此，ICP处理系统的限制在于需要以相对大的间隙进行等离子处理。ICP处理系统150的另一局限，如图IB所示，在处理非常大的基片中。为了在非 常大的基片上方实现相对良好的等离子一致性(在受到该磁场作用时)，感应线圈166会 需要按比例增加到近似的尺寸。所以，该室可以不用变得非常大，因为等离子的最大区域是 感应线圈166半径170的一半。为了实现良好的等离子一致性，该感应线圈166需要足够 大以覆盖该较大的基片并且不会在边缘引起不一致。然而，随着该室变大以补偿该感应线 圈，ICP处理系统的设计会遇到各种各样的机械和/或工程上的挑战。例如，真空负荷会非 常高以便支持该放大的ICP处理系统。另外，该气体不能快速地排空从而导致不希望的过 长的停留时间。此外，较大的介电窗154更难以加工处理。尽管ICP处理系统能够传输高密度等离子以及能够解耦离子密度和离子能量，但 是ICP处理系统的局限在于相对大的间隙和处理较大基片时弥补等离子一致性所产生的 设计方面的挑战。图2示出现有感应线圈装置的简化示意图，V. Godyak在“Distributed Ferromagnetic Inductively Coupled Plasma as anAlternative Plasma Processing Tool，，中 | [ii, Japanese Journal ofApplied Physics Vol. 45, No. 10B>2006, PP.8035A-8041。如图2所示，可采用多个芯体202A、202B、202C、202B、202E和202F。相比图IB的空芯，每个芯体可由磁性材料构成，如铁氧体或铁粉。该多个磁性芯体(202A-F)的每个芯 体可构造有来自多个线圈204A、204B、204C、204D、204E和204F的一个以用作小的感应源。 例如，如图2所示，线圈204A对应磁性芯体202A的绕线。可采用磁性芯体材料以将该磁场 限制在一定区域，从而相比图IB提高耦合，其中该线圈可以是螺旋装置以从来自该线圈的 电流引起环形/圆环形形状磁场。因此，该多个小感应芯体的布置可解决图IB的单个、大 螺旋线圈的局部不一致问题。如图2所示，该感应芯体(202A-F)可缠绕线圈(204A-F)并在六角形封闭封装装 置中串联连接以提高一致性和增加词耦合的效能。然而，采用该六角形封闭封装装置作为 该感应线圈的填充间距不用试图配位这些芯体元件。如可从前面所述认识到的，CCP处理系统的局限在于低密度等离子和/或不能解耦该离子密度和该离子能量。尽管ICP处理系统能够克服高密度等离子和/或解耦离子密 度和离子能量产生的局限，但是ICP处理系统的局限在于相对大的间隙和/或处理较大基 片时的设计挑战。考虑到需要该半导体工业中保持竞争力，所以非常需要能够增强CCP和 ICP处理系统的能力。
发明内容
在一个实施例中，本发明涉及电容耦合等离子(CCP)处理系统，具有用于处理基 片的等离子处理室。该电容耦合等离子(CCP)处理系统包括用于处理该基片的上部电极和 下部电极，该基片在等离子处理期间设在该下部电极上。该电容耦合等离子(CCP)处理系 统还包括感应线圈装置阵列，构造为在该上部电极和该下部电极之间的间隙中以感应方式 维持等离子。上述概要只涉及这里所公开的本发明许多实施例的一个并且不是为了限制本发 明的范围，这里在权利要求中阐述该范围。本发明的这些和其他特征在下面对本发明的详 细说明中结合附图更详细的描述。
在附图中，本发明作为示例而不是作为限制来说明，其中类似的参考标号指出相 似的元件，其中图IA说明现有电容耦合等离子(CCP)处理系统的简化表示。图IB说明现有电感耦合等离子(ICP)处理系统的简化示意性表示。图2示出V. Godyak提出的现有感应线圈装置的简化示意图。图3A示出按照本发明一个实施例，电容耦合等离子处理系统的简化示意图，配置 有感应线圈装置阵列以能够电感耦合等离子。图3B示出按照本发明一个实施例，电容耦合等离子处理系统的简化示意图，配置 有马蹄形感应线圈装置阵列以能够电感耦合等离子。图4示出按照本发明一个实施例，上部电极一部分的简化俯视示意图，说明该上 部电极中、朝向该感应线圈径向的狭缝。图5A示出按照本发明一个实施例，代表性的、棋盘式感应线圈阵列装置简化俯视 示意图。
图5B示出按照本发明一个实施例，代表性的、交替同心的、用以模拟螺旋线圈的 感应线圈装置的简化俯视示意图。
具体实施例方式现在将根据其如在附图中说明的几个实施方式来具体描述本发明。在下面的描述 中，阐述许多具体细节以提供对本发明的彻底理解。然而，对于本领域技术人员，显然，本发 明可不利用这些具体细节的一些或者全部而实施。在有的情况下，公知的工艺步骤和/或 结构没有说明，以避免不必要的混淆本发明。参照本发明的实施例，提供方法和装置，用以将电容耦合等离子处理系统构造有 感应线圈装置阵列以使得该等离子处理系统能够作为电容耦合和/或电感耦合等离子处 理系统之一来运行。本发明的实施例可包括应用该感应线圈装置阵列等离子处理室的窄间 隙中提供高密度等离子。利用局部控制该感应线圈装置阵列中每个感应线圈，可实现等离 子一致性从而在电子器件的处理中获得更高的成品率。在一个实施例中，该等离子处理系统可配置有该感应线圈装置阵列。在一个示例 中，该感应线圈装置阵列可配置有一组线轴作为磁性芯体。在另一示例中，该磁性芯体可以 是一组马蹄形磁体。在一个实施例中，该磁性芯体可由磁性材料构造，如铁磁体或铁粉。通 过将磁性材料用作芯体，磁场可限制在一定区域以相比现有的、在螺旋感应线圈中采用空 芯的ICP系统提高耦合。在一个实施例中，每个磁性芯体可缠绕有线圈。每个感应线圈上的线圈可远离上 部电极以相比螺旋线圈设在介电窗上的现有技术最小化电容耦合。在线轴作为磁性芯体的示例中，在一个实施例中，相邻的线轴可彼此交替、磁极相 对布置。在一个实施例中，通过配位交替的、磁极相对的布置，允许来自这些相邻的、磁极相 对的线轴的磁通量耦合形成环形磁场，其透入该等离子区域以维持等离子。为了使相邻的 线轴对的磁回路完整，可采用磁性连接件以跨接这组线轴。磁性连接件可以是磁性带或磁 性板。磁性带和/或磁性板可由与该芯体相同的磁性材料构成。在马蹄形磁体作为磁性芯体的示例中，该马蹄形磁体弯曲成“U”形，从而该两个相 对的磁极位于同一平面。因此，每个马蹄形磁体类似于具有连接带的一对磁极相对的相邻 线轴。然而，相比该线轴，马蹄形磁体被迫使与同一磁体上的相对磁极耦合。而，该线轴上 的一个极的磁场可循环并与任何相邻线轴的相对磁极耦合。相比现有技术，配位该感应线圈装置阵列中的磁性芯体的磁极以增强该磁通量的 耦合而不是用作该现有技术中的独立的感应源。该感应线圈装置阵列中相邻的成对的相对 磁极的配位耦合允许将该组环形磁场控制在该等离子区域中。因此，等离子一致性可通过 局部控制来增强。在一个实施例中，相对磁极的间距最好是该等离子室间隙，以便在等离子处理期 间控制该环形磁场透入该等离子区域的距离而不会损伤基片。在一个实施例中，相对的磁 极的间距范围从该间隙的大约25%至整个间隙。相比现有技术，磁性芯体的间距最好是等 离子处理，而不是以间距填充的方式封装。此外，可采用ICP以类似CCP工艺的、相对窄的 间隙处理基片，而没有现有的ICP工艺的更宽间隙的局限性。在一个实施例中，该上部电极可配置有静电屏蔽以使得导体材料表现为绝缘体。在一个示例中，静电屏蔽可通过在上部电极中、朝向感应线圈径向制造狭缝形成。通过应用 该静电屏蔽，该上部电极构造为在角向表现为绝缘体。相比现有技术，导体材料(即，该上 部电极)可应用于ICP工艺中，与该感应线圈的电感耦合最小，而没有应用介电窗的局限 性。在一个实施例中，这组感应线圈可为了一致性而布置为自相似图案，或布置为预 定的图案以模拟更大的感应线圈的磁场。在另一实施例中，一组感应线圈中每个感应线圈 可独立控制以改变传输至该感应线圈的频率和/或RF功率以实现该等离子的局部操纵。在一个实施例中，在ICP处理过程中采用感应线圈装置，上部电极可构造为接地、RF供电或DC偏置。替代的方式或额外地，下部电极可通过同样的或不同的射频通电。本发明的特征和优点参照下面的附图和讨论(现有的机构和本发明的实施例对 比)可更好地理解。图3示出，按照本发明一个实施例，电容耦合等离子处理系统的简化示意图，该系 统配置有感应线圈装置阵列以能够电感耦合等离子。如图3A所示，等离子处理系统300可 构造为典型的CCP处理系统。考虑这种情况，例如，其中，基片306在等离子处理系统300以电容耦合模式处理。 等离子处理系统300构造为包括设在下部电极302上方的基片306。在等离子处理期间，具 有接地路径的RF发生器308可通过RF匹配310提供RF功率至下部电极302。在一个示 例中，可采用RF匹配310以最大化对等离子系统的功率输送。该射频可包括，但不限于2、 27和60MHz。来自RF发生器308的功率趋向于与气体(为了简化说明而未示)相互作用 以在上部电极304和基片306之间引起等离子314。如图3A所示，下部电极306构造为邻 近具有下部接地扩展覆盖环318的下部接地扩展环316。类似地，上部电极304可构造为邻 近具有上部接地扩展覆盖环322的上部接地扩展环320。在图3A的实施中，等离子314可通过一组限制环324限制在间隙312之间。如前 面所提到的，间隙312在CCP处理系统中可以是相对窄的间隙以便于需要较短气体停留时 间的处理参数最小化负载效应。如可从前面所述认识到的，如图3A所示的等离子处理系统300可结合通常用在 CCP处理系统中的其他额外结构，如可调节电极间隙312、限制环324的可调间隙、DC和/或 RF通电上部电极304等。按照本发明一个实施例，等离子处理系统300 (如图3A所示)示 为没有全功能CCP处理系统的表示中的局限性。然而，考虑这种情况，例如其中，可能工艺中的一个步骤所需要的处理参数超出该 CCP处理系统的能力。按照本发明一个实施例，等离子处理系统300可从该电容耦合模式切 换到电感耦合模式。在一个实施例中，等离子处理系统300可配置有感应线圈装置阵列340，如图3A所 示。该感应线圈装置阵列340是配置有一组线轴(326A-L)。该线轴(326A-L)可由磁性材 料构成，如铁磁体或铁粉。按照本发明一个实施例，每个线轴(例如图3A的线轴326A)实际上是独立的磁 棒，其布置为设在上部电极304上方的阵列。每个磁棒或线轴(例如线轴326A)在该棒的 每端上可配置有North(N)磁极和South(S)磁极。在一个实施例中，该组线轴(326A-L)可通过一组带(332A-H)跨接该顶部。这些带可由高渗透性材料(如铁磁体或铁粉)构成。这些带由与该线轴同种磁性材料制成以使 得该组线轴(326A-L)之间的磁回路完整。或者，这些带可以是简单的板，也由高渗透性材 料(如铁磁体或铁粉)制成。因此，可使一组线轴(326A-L)中相近的线轴对之间的磁回路完整。在一个实施例中，一组线轴(326A-L)中每个线轴(例如线轴3 26A)可缠绕有 一组线圈(328A-L)中的线圈(例如线圈328A)。参照一个实施例，缠绕在对应的线轴组 (326A-L)上的该组线圈(328A-L)可远离上部电极304以相比现有的、图IB的设在介电窗 154上的螺旋线圈166最小化电容耦合。按照本发明一个实施例，在一个实施例中，该组线轴(326A-L)可布置为交替相对 的磁极、彼此相邻。例如，线轴326A在图3中以顶部330A上N极的俯视图示出，以及该相邻 线轴326B以顶部330B上的S极的俯视图示出。因此在一个实施例中，该线轴阵列(326A-L) 可布置为交替相对的磁极，从而允许具有相对磁极的一对相邻线轴的磁场耦合形成该组环 形磁场(334A-K)。相比现有技术，配对该感应线圈装置阵列中磁性芯体的磁极以增强该磁通量的耦 合，而不是用作现有技术中的独立的感应源。该感应线圈装置阵列中相邻的、相对磁极的配 对耦合允许将该组环形磁场控制在该等离子区域中。因此，等离子一致性可通过局部控制 而增强。在一个实施例中，该线轴之间的间距最好是该间隙312高度使得相邻线轴的环 形磁场(334A-K)根据需要透入如图3A所示的该等离子区域。相邻线轴的该环形磁场 (334A-K)可透过间隙312的距离是该相邻线轴之间的间隔。希望该环形磁场(334A-K)透 过该上部电极304以在间隙312中激发和维持等离子而不损伤基片306。通常，该间距可从 该间隙的大约25%至该间隙的全高度。因此，相邻线轴的间距最好是该间隙312高度以获 得该等离子处理参数所要求的环形磁场。相比现有技术，该磁性芯体的间距可为等离子处理优化，而不是封装在六角形间 距填充的装置中。此外，可利用ICP利用类似CCP工艺的相对窄的间隙来处理基片，而没有 现有的ICP工艺的较宽间隙的局限性。或者在另一实施例中，马蹄形磁体可用来替代磁棒以提供感应线圈装置阵列。图 3B示出，按照本发明一个实施例，电容耦合等离子处理系统的简化示意图，其配置有马蹄形 感应线圈装置阵列以能够电感耦合等离子。等离子处理系统300可配置有另一感应线圈装置阵列380，如图3B所示。该感应 线圈装置阵列380可配置有一组马蹄形磁体(356A-F)。该马蹄形磁体(356A-F)可由磁性 材料构成，如铁磁体或铁粉。在一个实施例中，一组马蹄形磁体(356A-F)中每个马蹄形磁体(例如马蹄形磁体 356A)可缠绕一组线圈(358A-F)中的一个线圈(例如线圈358A)。参照一个实施例，缠绕 在对应的马蹄形磁体组(356A-L)上的该组线圈(358A-F)远离上部电极304以相比图IB 现有的、设在介电窗154上的螺旋线圈166最小化电容耦合。每个马蹄形磁体(例如图3B的马蹄形磁体356A)在每端还配置有North (N)磁极 和South(S)磁极，类似于该磁棒。然而，马蹄形磁体弯曲成“U”形，从而两个相对的磁极位 于同一平面。因此，马蹄形磁体(例如图3B的马蹄形磁体356A)类似图3A中具有连接带的、相邻磁棒的一对相对磁极。然而，与图3A的线轴不同，马蹄形磁体被迫使与同一磁体上的相对磁极耦合。而，图3A中线轴上的磁极的磁场可循环并与任何相邻线轴的相对磁极耦合。如本领域技术人员可认识到的，每个马蹄形磁体上相对磁极的间距也最好是该间 隙332高度以获得该等离子处理参数所要求的环形磁场(360A-F)。如可从前面所述认识到的，图3A的该组线轴感应线圈装置和图3B的该组马蹄形 磁体感应线圈装置之间的主要区别是在马蹄形磁体内的强迫耦合，而不是与任何相邻线轴 的相对磁极耦合。然而，线轴装置和马蹄形磁体两者都采用预先确定的相对磁极的配对耦 合来感应线圈，而不是只是采用V. Godyak的感应线圈装置的封闭封装、间距填充。如图3A和3B所示，在一个实施例中，该线轴和/或马蹄形磁体可设在上部电极 304上方。在另一实施例中，线轴和/或马蹄形磁体可与上部电极304设置为其他构造。按 照本发明一个实施例，例如，该上部电极304可加工有沉孔，从而该线轴和/或马蹄形磁体 可部分埋在该上部电极304中。在另一示例中，该线轴和/或马蹄形磁体可穿透上部电极 304以与上部电极304面向等离子的表面平齐或突出该表面。如果该线轴和/或马蹄形磁 体突出或穿透，则暴露出来的一端需要盖住或者保护以确保不会对该工艺产生不利影响。另外，为了防止电感耦合，上部电极304需要由高抗性材料构成、需要非常薄或需 要切口。图4示出，按照本发明一个实施例，上部电极的一部分的俯视简化示意图，说明该 上部电极中、朝向该感应线圈径向的狭缝。如图4所示，图3A和/或3B的上部电极304的一部分400可配置有多个感应线 圈402A、402B、402C和402D。导体材料(如图3的上部电极304)可通过提供静电屏蔽或法 拉第(Faraday)屏蔽而做成表现为绝缘体。在一个实施例中，该静电屏蔽可通过制作一直 穿过该上部电极表面的、朝向该感应线圈径向的狭缝形成。例如，该狭缝404A从感应线圈 402A径向延伸至402D。径向狭缝404A不必触及或到达感应线圈402A或402D的边缘。因 此，通过采用该静电屏蔽，导体材料(如图3A的上部电极304)可制作成在角向表现为绝缘 体。通过采用该静电屏蔽，该上部电极构造为在角向表现为绝缘体。相比现有技术，导 体材料(即，该上部电极)可用于ICP工艺，利用来自该感应线圈的最小的电感耦合，而不 限于采用介电窗。如本领域技术人员可认识到的，其他技术也可用来使得导体材料表现为绝缘体。 例如参照一个实施例，上部电极304可选择为更有抗性的材料，从而该径向狭缝不必一直 切透该表面。对于更有抗性的材料，在一个实施例中，该上部电极可构造为更薄的片。或 者，在另一实施例中，另一种使该导体材料表现为绝缘体的方法是创建沟槽，嵌入氧化硅或 石英作为阻挡物。因此，可消除或最小化该感应线圈和上部电极之间的电感耦合。在一个实施例中，该组感应线圈可为一致性而布置为自相似图案或布置为特殊的 图案以模拟更大的感应线圈的磁场。图5A示出，按照本发明一个实施例，代表性的、棋盘形式的感应线圈阵列装置的 简化俯视示意图。如图5A所示，具有North极的感应线圈(502A-E)可与具有相对的South 极的感应线圈(504A-D)布置为交替的棋盘形式布置。在该棋盘形式布置中，因为交替图案 的该自相似特性而使得磁场非常一致。因此，相比图IB的现有螺旋线圈166可以提高等离子一致性。例如，在处理大的基片中，不需要像现有ICP处理系统那样增加该线圈的尺寸来
提高等离子一致性。图5B示出，按照本发明一个实施例，代表性的模拟螺旋线圈的感应线圈交替同心环布置的俯视简化示意图。在图5B的实施中，多组感应线圈552、554A-H、556A-P和558A-P 可布置为同心环，其中感应线圈的相对磁极相对设置。例如，在图5B的实施中，感应线圈组 552的磁极是N，感应线圈组554A-H的磁极是S。如从前面所述可以认识到的，感应线圈可 布置为预定的图案以根据工艺参数要求模拟所需要的磁场。在一个实施例中，该感应线圈装置可由全局或在特定的感应线圈具体调谐的相同 射频驱动以实现对该等离子的局部控制或操纵。在另一实施例中，至该感应线圈的RF功率 可总的通过匹配网络或通过分布式供电装置的放大器用以局部控制。在一个实施例中，ICP处理期间采用感应线圈装置，上部电极可构造为接地、RF通 电或DC偏置。可替代地或额外地，下部电极可由不同的射频通电。如本领域技术人员可认 识到的，采用感应线圈装置的该CCP处理系统容许在ICP工艺中的混合CCP处理系统的特 征。因此，这样的混合可有利地放宽处理基片的运行参数。如可从前面所述认识到的，一个或多个本发明的实施例提供能够进行CCP和/或 ICP两种工艺的等离子处理系统。通过将CCP处理系统包括ICP能力，拓宽了处理范围。通 过在CCP处理系统中实现ICP，该等离子密度可增加超出电容耦合等离子处理系统可能的 范围。通过将该CCP处理系统混有可产生非常均勻的等离子的感应线圈，基片可在非常窄 的间隙系统中以ICP模式处理，获得较低的气体物质停留时间。通过移远该线圈，可消除等 离子的偶发性静电场。通过在该设计中采用上部电极，可取消该介电窗得到更简单的室设 计。因此，该混合式CCP等离子处理系统的器件制造商可根据需要在电感耦合等离子模式 和/或电容耦合等离子模式之间切换以利用两种技术所提供的特征。尽管本发明依照多个实施方式描述，但是存在落入本发明范围内的改变、置换和 各种替代等同物。还应当注意，有许多实现本发明方法和设备的可选方式。此外，本发明的 实施例可用在其他应用中。摘要部分在这里为了方便而提供，并且由于字数限制，因而是为 了阅读方便进行书写，而不应当用来限制权利要求的范围。所以，其意图是下面所附的权利 要求解释为包括所有这样的落入本发明主旨和范围内的改变、增加、置换和等同物。
权利要求
一种具有用于处理基片的等离子处理室的电容耦合等离子(CCP)处理系统，包括用于处理所述基片的至少一个上部电极和一个下部电极，所述基片在等离子处理期间设在所述下部电极上；以及感应线圈装置阵列，所述感应线圈装置阵列设在所述上部电极上方，所述感应线圈装置阵列构造为在所述上部电极和所述下部电极之间的间隙中以感应方式维持等离子。
2.根据权利要求1所述的CCP处理系统，进一步包括至少一个射频(RF)功率源，所述 RF功率源构造为以电容方式在所述上部电极和所述下部电极之间引起和维持等离子。
3.根据权利要求2所述的CCP处理系统，其中所述RF功率源的RF频率是大约2MHz、 大约27MHz和大约60MHz的至少一个。
4.根据权利要求1所述的CCP处理系统，其中所述感应线圈装置阵列至少包括一组磁性芯体，和一组线圈，该组线圈的每个线圈缠绕该组磁性芯体的每个磁性芯体。
5.根据权利要求4所述的CCP处理系统，其中该组磁性芯体的所述每个磁性芯体是线 轴，一组线轴中所述线轴通过一组磁性连接件磁耦合。
6.根据权利要求5所述的CCP处理系统，其中该组磁性连接件设在该组磁性芯体上从 而使得相邻的线轴对的磁回路完整。
7.根据权利要求5所述的CCP处理系统，其中该组线轴中的第一线轴布置为磁极与相 邻线轴交替且相对。
8.根据权利要求5所述的CCP处理系统，其中该组连接件是一组磁性带和磁性板的至 少一个。
9.根据权利要求4所述的CCP处理系统，其中该组磁性芯体的所述每个磁性芯体是马 蹄形磁体。
10.根据权利要求4所述的CCP处理系统，其中该组磁性芯体的每个磁性芯体是磁性材 料，所述磁性材料由铁磁体和铁粉的至少一种制成。
11.根据权利要求5所述的CCP处理系统，其中该组磁性连接件的每个磁性连接件是磁 性材料，所述磁性材料由铁磁体和铁粉至少一种制成。
12.根据权利要求4所述的CCP处理系统，其中该组磁性芯体中第一磁性芯体与相邻的 磁性芯体隔开所述上部电极和所述下部电极之间的所述间隙的大约25%至100%的距离。
13.根据权利要求4所述的CCP处理系统，其中所述感应线圈装置阵列中该组线圈的所 述每个线圈远离所述上部电极。
14.根据权利要求1所述的CCP处理系统，其中所述上部电极配置有静电屏蔽。
15.根据权利要求1所述的CCP处理系统，其中所述感应线圈装置阵列中的感应线圈布 置为自相似图案。
16.根据权利要求1所述的CCP处理系统，其中所述感应线圈装置阵列中的感应线圈布 置为预定的图案。
17.一种在电容耦合等离子(CCP)处理系统中、在等离子处理室中处理基片的方法，所 述方法包括所述等离子处理室中支撑所述基片，该室配置有相对设置的上部电极和下部电极；将感应线圈装置阵列构造为在所述上部电极和所述下部电极之间的间隙中以感应方式引发等离子，所述感应线圈装置阵列设在所述上部电极上方。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步至少包括将一个射频(RF)功率源构造为在所 述上部电极和所述下部电极之间以电容方式引发和维持等离子。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述RF功率源的RF频率是大约2MHz、大约 27MHz和大约60MHz的至少一个。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述感应线圈装置阵列至少包括 一组磁性芯体，和一组线圈，该组线圈的每个线圈缠绕该组磁性芯体的每个磁性芯体。
21.根据权利要求20所述的方法，其中该组磁性芯体的所述每个磁性芯体是线轴，一 组线轴中所述线轴通过一组磁性连接件磁耦合。
22.根据权利要求21所述的方法，其中该组磁性连接件是设在该组磁性芯体上从而使 得相邻的线轴对的磁回路完整。
23.根据权利要求21所述的方法，其中该组线轴中的第一线轴布置为磁极与相邻线轴 交替且相对。
24.根据权利要求21所述的方法，其中该组连接件是一组磁性带和磁性板的至少一个。
25.根据权利要求20所述的方法，其中该组磁性芯体的所述每个磁性芯体是马蹄形磁体。
26.根据权利要求20所述的方法，其中该组磁性芯体的每个磁性芯体是磁性材料，所 述磁性材料由铁磁体和铁粉的至少一种制成。
27.根据权利要求21所述的方法，其中该组磁性连接件的每个磁性连接件是磁性材 料，所述磁性材料由铁磁体和铁粉的至少一种制成。
28.根据权利要求20所述的方法，其中该组磁性芯体中第一磁性芯体与相邻的磁性芯 体隔开所述上部电极和所述下部电极之间的所述间隙的大约25%至100%的距离。
29.根据权利要求20所述的方法，其中所述感应线圈装置阵列中该组线圈的所述每个 线圈远离所述上部电极。
30.根据权利要求17所述的方法，其中所述上部电极是配置有静电屏蔽。
31.根据权利要求17所述的方法，其中所述感应线圈装置阵列中的感应线圈布置为自 相似图案。
32.根据权利要求17所述的方法，其中所述感应线圈装置阵列中的感应线圈布置为预 定的图案。
全文摘要
提供一种具有用于处理基片的等离子处理室的电容耦合等离子(CCP)处理系统。该电容耦合等离子(CCP)处理系统包括用于处理该基片的上部电极和下部电极，该基片在等离子处理期间设在该下部电极上。该电容耦合等离子(CCP)处理系统还包括感应线圈装置阵列，构造为该上部电极和该下部电极之间的间隙中以感应方式维持等离子。
文档编号H01L21/205GK101809722SQ200880110039
公开日2010年8月18日 申请日期2008年9月29日 优先权日2007年9月27日
发明者尼尔·本杰明, 拉金德尔·德辛德萨, 艾瑞克·胡德森, 阿列克谢·马拉赫塔诺夫 申请人:朗姆研究公司