专利名称：适应性等离子源及使用该等离子源加工半导体晶片的方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体制造设备及一种使用该半导体制造设备加工半导体晶片的方法。更确切地说，本发明涉及一种适应性等离子源及一种使用该适应性等离子源加工半导体晶片的方法。
背景技术：
一般而言，蚀刻过程，特别是干式蚀刻过程，是使用等离子来根据半导体晶片上的光阻剂层图样或硬式掩模光罩图样去除低层的预先确定部分的过程。为了使得该干式蚀刻过程能够进行，需要在反应室内生成等离子。用于生成等离子的源能够分为感应式耦合等离子源(ICP源)和电容式耦合等离子源(CCP源)。
图1是常规电容式耦合等离子源的示意图。
如图1所示，蚀刻室100采用电容式耦合等离子源，包括下电极110和上电极120，下电极110位于蚀刻室100下部，上电极120位于该蚀刻室110上部且面对低电极110。上电极120和下电极110都是平板状的，利用由所述两电极所形成的电容的特性在蚀刻室100内生成等离子。在使用这种CCP源时，尽管具有诸如高的过程再现性和高的光阻剂层蚀刻选择比的优点，但是同时具有等离子密度低从而导致高能耗的缺点。
图2是常规感应式耦合等离子源的示意图。
如图2所示，蚀刻室200采用感应式耦合等离子源，包括位于蚀刻室200下部的下电极210和位于蚀刻室110上部从而与下电极110相面对的线圈220。下电极210是平板状的，并且能够使用由线圈220形成的感应器的特性在蚀刻室200内生成等离子。使用这种ICP源的优点是蚀刻速率高且等离子密度高，从而导致低能耗。另外，ICP源能够实现对等离子密度和离子能量的独立控制。另一方面，ICP源的缺点是光阻剂层蚀刻选择比和过程再现性低，并且在使用铝制圆罩时可能污染铝制圆罩。
如上所述，CCP源和ICP源的优点和缺点正好相反。因此，常规等离子源能够确保蚀刻选择比或者蚀刻速率，但是无法同时确保二者。
发明内容
因此，考虑到上述问题而作出本发明，本发明的一个目的是提供一种适应性等离子源，该等离子源能够同时提供CCP源的特性和ICP源的特性。
本发明的另一个目的是提供一种使得可以调整蚀刻速率和光阻蚀刻选择比的适应性等离子源，籍此使得可以实现较高的蚀刻速率和光阻蚀刻选择比。
本发明的又一个目的是提供一种使用该适应性等离子源加工半导体晶片的方法。
根据本发明的一个方面，一种适应性等离子源能够实现上述以及其它目的，该等离子源包括第一平板衬套，该第一平板衬套装配在反应室的上部中心处从而与装配在该反应室下部处的平板电极相面对，其中所述反应室限定用于加工半导体晶片的反应空间；以及线圈组件，该线圈组件从位于该反应室上部处的所述第一衬套螺旋地延伸并环绕该第一衬套。
该适应性等离子源可进一步包括至少一个装配在反应室上部从而环绕所述第一衬套的第二衬套。
该线圈组件可包括多个线圈。
根据本发明的另一个方面，提供一种适应性等离子源，其包括第一平板衬套，该第一平板衬套以柱形竖直地装配在反应室的上部中心处，以便与装配在反应室下部处的平板电极相面对，所述反应室限定用于加工半导体晶片的反应空间，并且该平板衬套具有分别形成在柱形的上端和下端上的第一表面和第二表面；下线圈组件，该下线圈组件在环绕所述第一衬套的第一表面的同时从所述第一衬套的第一表面螺旋地延伸并与该第一表面共面；以及上线圈组件，该上线圈组件在环绕所述第一衬套的第二表面的同时从所述第一衬套的第二表面螺旋地延伸并与该第二表面共面。
该适应性等离子源可进一步包括至少一个第二衬套，所述第二衬套装配成环绕所述第一表面和第二表面中的至少一个。
上线圈组件和下线圈组件中的至少一个可包括多个线圈。
根据本发明的又一个方面，提供一种使用适应性等离子源来蚀刻半导体晶片的方法，该适应性等离子源包括第一平板衬套，该第一平板衬套装配在反应室的上部中心处以便与装配在该反应室下部处的平板电极相面对，其中，所述反应室限定用于加工半导体晶片的反应空间；以及至少一个线圈，所述线圈在所述反应室的上部处从所述第一衬套螺旋地延伸并环绕该第一衬套，其中，所述适应性等离子源的特性由x＝ICP/(ICP+CCP)确定，其中x是该适应性等离子源的特性值，ICP是所述平板电极和所述线圈确定的感应式耦合等离子的特性值，CCP是由所述平板电极和所述第一衬套确定的电容式耦合等离子的特性值。
当相对于蚀刻选择比增加蚀刻速率时，所述适应性等离子源的特性值x可设定为接近1。
当相对于蚀刻速率增加蚀刻选择比时，所述适应性等离子源的特性值x可设定为接近0。
可通过控制线圈的数目、线圈之间的间隙、线圈的厚度、衬套的尺寸以及衬套的材料来设定所述适应性等离子源。
根据本发明的再一个方面，提供一种适应性等离子源，其包括平板衬套，该平板衬套装配在反应室的上部中心处，所述反应室限定用于加工半导体晶片的反应空间；支撑杆，该支撑杆从该衬套的中心处沿背离反应室的方向突出；以及线圈组件，所述线圈组件在该衬套的上方从支撑杆螺旋地延伸并环绕该支撑杆。
所述线圈组件的一部分可与所述衬套重叠。
所述线圈组件可包括多个线圈。
该衬套可以是圆形的，其中心由连接至所述支撑杆的部位限定。
所述适应性等离子源可进一步包括装配在该线圈组件上方的辅助衬套，且所述支撑杆穿过该辅助衬套的中心。
所述辅助衬套可以是圆形的，其中心由连接至该支撑杆部位限定。
所述辅助衬套的横截面面积可小于所述衬套的横截面面积。
根据本发明的另一个方面，提供一种适应性等离子源，其包括平板衬套，该平板衬套装配在反应室的上部中心处，其中所述反应室限定用于加工半导体晶片的反应空间；支撑杆，该支撑杆装配成穿过该衬套的中心并从其上端和下端突出；以及线圈组件，所述线圈组件在所述衬套之下从突出于所述衬套下端的所述支撑杆螺旋地延伸并环绕所述支撑杆所述衬套的一部分可与所述线圈重叠。
所述线圈组件可包括多个线圈。
所述衬套可以是圆形的，其中心由连接至所述支撑杆的部位限定。
所述适应性等离子源可进一步包括辅助线圈，所述辅助线圈在所述衬套之上从突出于所述衬套上端的所述支撑杆螺旋地延伸并环绕所述支撑杆。
从上面描述中可明显地看出，根据本发明的一个方面的适应性等离子源提供了电容式耦合等离子源和感应式耦合等离子源的全部优点，特别是其使得可以根据用于加工半导体晶片的方法而通过自由地调整电容式耦合等离子源和感应式耦合等离子源的蚀刻特性来进行蚀刻过程，从而能在单一设备中进行具有不同条件的蚀刻过程。
另外，根据本发明的另一个方面的适应性等离子源设置有辅助衬套或辅助线圈，从而其具有各种结构，因此可选择性地增加蚀刻速率和光阻蚀刻选择比中的一个或两个。
通过参照附图而对本发明进行的详细描述，将更清楚地理解上述以及其它目的、特征和优点，在所述附图中
图1是常规电容式耦合等离子源的示意图；图2是常规感应式耦合等离子源的示意图；图3是根据本发明的适应性等离子源的结构示意图；图4是图3所示的适应性等离子源的一个实施例的平面图；图5是沿图4中适应性等离子源的A-A`线剖视时的剖面图；图6是图3所示的适应性等离子源的另一个实施例的平面图；图7是沿图6中适应性等离子源的B-B`线剖视时的剖面图；图8是图3所示的适应性等离子源的又一个实施例的平面图；图9是沿图8中适应性等离子源的C-C线剖视时`的剖面图；图10是图3所示的适应性等离子源的再一个实施例的平面图；图11是示出本发明的用于使用适应性等离子源来加工半导体晶片的方法的图表；图12是图3所示的适应性等离子源的又一实施例的平面图；图13是沿图12中适应性等离子源的D-D`线剖视时的剖面图；图14是示出图12中适应性等离子源的蚀刻速率和蚀刻选择比的特性的图表；图15是图3所示的适应性等离子源的再一实施例的平面图；图16是沿图15中适应性等离子源的E-E`线剖视时的剖面图；图17是示出图15中适应性等离子源的蚀刻速率和蚀刻选择比的特性的图表；图18是图3所示的适应性等离子源的另一实施例的平面图；图19是沿图15中适应性等离子源的F-F`线剖视时的剖面图；
图20是示出图18中适应性等离子源的蚀刻速率和蚀刻选择比的特性的图表；图21是图3所示的适应性等离子源的另一实施例的平面图；图22是示出图21中适应性等离子源的G-G`线剖视时的剖面图；以及图23是示出图21中适应性等离子源的蚀刻速率和蚀刻选择比的特性的图表。
具体实施例方式
下面将参照附图描述本发明的优选实施例。
图3是根据本发明的适应性等离子源的示意图。
如图3所示，蚀刻室300采用本发明的适应性等离子源，该蚀刻室包括下平板电极310以及适应性等离子源320和330，下平板电极310装配在蚀刻室300的下部，适应性等离子源320和330装配在蚀刻室300的上部中心处而面对下平板电极110。适应性等离子源320和330包括平板衬套320和线圈330，线圈330从蚀刻室300上部的衬套320螺旋地延伸并环绕衬套320。
该适应性等离子源能够打大致分为两种类型。一种是单层适应性等离子源，另一种是多层适应性等离子源。此处，术语“单层”意指单层结构，术语“多层”意指多层结构。更具体地说，单层适应性等离子源仅包括位于蚀刻室300上部的第一平面内的衬套320和线圈330，然而，多层适应性等离子源除了包括位于蚀刻室300上部的第一平面内的衬套320和线圈330外，进一步包括一个或多个位于第二平面内的衬套和线圈，其中该第二平面的竖直位置高于该第一平面。
所述单层适应性等离子源和所述多层适应性等离子源都能够分成包括一个线圈的单线圈结构和包括多个线圈的多线圈结构。单线圈结构和多线圈结构都可以是包括单个衬套的单衬套结构或包括多个衬套的多衬套结构。
图4是图3所示的适应性等离子源的一个实施例的平面图，图5是沿图4中适应性等离子源的A-A`线剖视时的剖面图。
参照图4和图5，根据本实施例的适应性等离子源300a包括位于等离子源300a中心处的第一衬套320a-1；在环绕第一衬套320a-1的同时与该第一衬套保持预先确定的距离的第二衬套320a-2；以及从第一衬套320a-1向第二衬套320a-2螺旋地延伸并环绕第一衬套320a-1的线圈330。相应地，根据本实施例的适应性等离子源300a具有包括单个线圈和多个衬套的单层结构。柱340设置在第一衬套320a-1上用于将第一衬套320a-1电连接至外部RF源(未图示)。
图6是图3所示的适应性等离子源的另一个实施例的平面图，图7是沿图6中适应性等离子源的B-B`线剖视时的剖面图。
参照图6和图7，根据该实施例的适应性等离子源300b包括位于该等离子源300b中心处的第一衬套320b-1；在环绕第一衬套320b-1的同时与该第一衬套保持预先确定的距离的第二衬套320b-2；以及在环绕第二衬套320b-2的同时与该第二衬套保持预先确定的距离的第三衬套320b-3。适应性等离子源300b进一步包括线圈组件330，线圈组件330从第一衬套320b-1向第二衬套320b-2螺旋地延伸并环绕第一衬套320b-1，并且其从第二衬套320b-2向第三衬套320b-3螺旋地延伸并环绕第二衬套320b-2。此时，线圈组件330包括均匀地间隔开的第一线圈331、第二线圈332以及第三线圈331。相应地，根据本实施例的适应性等离子源300b具有包括多个线圈和多个衬套的单层结构。
图8是图3所示的适应性等离子源的又一个实施例的平面图，图9是沿图8中适应性等离子源的C-C`线剖视时的剖面图。
参照图8和图9，根据本实施例的适应性等离子源300c包括位于该等离子源300c中心处的衬套320c；以及从衬套320c螺旋地延伸并环绕衬套320c的线圈组件330。此时，线圈组件330包括彼此均匀地间隔开的第一线圈331、第二线圈332以及第三线圈331。相应地，根据本实施例的适应性等离子源300c具有包括多个线圈和单个衬套的单层结构。同时，根据本实施例的适应性等离子源300c设置在凸形圆罩600上，该圆罩在中心处最厚，且厚度向两端逐渐减小。由于具有这种结构，衬套320c与圆罩600下方的反应室的内部空间之间的距离不同于线圈组件330与圆罩600下面的反应室的内部空间之间的距离，从而减少反应室内等离子密度的偏差。
图10是图3所示的适应性等离子源的再一个实施例的屏幕图。
参照图10，根据本实施例的适应性等离子源300d包括第一下衬套320d-1和第一上衬套320d-1`，所述衬套装配在位于等离子源300d中心的垂直柱340的两端。第二下衬套320d-2在环绕第一下衬套320d-1的同时与其保持预先确定的距离。与第二下衬套320d-2相同，第二上衬套320d-2`在环绕第一上衬套320d-1`的同时与其保持预先确定的距离。根据本实施例的适应性等离子源300d进一步包括下线圈组件330和上线圈组件330`，该下线圈组件330从第一下衬套320d-1向第二下衬套320d-2螺旋地延伸并环绕第一下衬套320d-1，该上线圈组件330`从第一上衬套320d-1`向第二上衬套320d-2`螺旋地延伸并环绕第一上衬套320d-1`。在根据本实施例的适应性等离子源300d中，设置在该等离子源下部的结构和设置在该等离子源上部的结构具有与图4所示的相同的平板结构。在某些情况下，适应性等离子源300d可包括由第一下衬套320d-1和第一上衬套320d-1`构成的整体结构。更具体地说，所述衬套能够形成为具有预定直径的圆柱，其中该圆柱的底面构成该第一下衬套320d-1的下表面，该圆柱的顶面构成该第一上衬套320d-1`的上表面。根据本实施例的适应性等离子源300d具有多层结构，该多层结构又具有单个线圈和多个衬套。
图11是示出使用根据本发明的适应性等离子源来加工半导体晶片的方法的图表。
参照图11，根据本发明的适应性等离子源同时具有ICP源和CCP源的特性，其可用下面公式表示x＝ICP/(ICP+CCP)其中x是该适应性等离子源的特性值，ICP是由平板电极和线圈确定的感应式耦合等离子的特性值，CCP是由平板电极和第一衬套确定的电容式耦合等离子的特性值。
如上所述，电容式耦合等离子的特性值具有高光阻蚀刻选择比810和低蚀刻速率820，而感应式耦合等离子特性值则具有低光阻蚀刻选择比810和高蚀刻速率820。在上述公式中，如果该适应性等离子源的特性值830为x＝0，则该适应性等离子源的特性与电容式耦合等离子也就是CCP的特性相同，如果该适应性等离子源的特性值830为x＝1时，则其特性与感应式耦合等离子也就是ICP的特性相同。如图11所示，该适应性等离子源的特性值830从x等于0变化到等于1。决定该适应性等离子源的特性的变量包括线圈数目、线圈之间的间隔、线圈厚度、衬套尺寸、衬套数量、衬套材料等等。因此，当通过控制这些变量而相对于蚀刻选择比增加蚀刻速率时，该适应性等离子源的特性值可设定为接近1。相反地，当通过控制这些变量而相对于蚀刻速率增加蚀刻选择比时，该适应性等离子源的特性值可设定为接近0。
图12是图3所示的适应性等离子源的又一实施例的平面图，图13沿是图12中适应性等离子源的D-D`线剖视时的剖面图。
参照图12和图13，根据本实施例的适应性等离子源400包括装配在反应室上部中心处的平板衬套420。虽然图12所示的本实施例的适应性等离子源400是圆形的，但其也可是其它形状。支撑杆440装配在衬套420的中心处，并从衬套420的上表面伸出，所述上表面与衬套的朝向反应室的下表面相背。虽然附图中未图示，RF功率源(未图示)连接至支撑杆440末端。衬套420的材质可与支撑杆440相同也可不同。在任一情况下，支撑杆440都由导电材料制成。
适应性等离子源400进一步包括线圈组件430，线圈组件430包括第一线圈431、第二线圈432、第三线圈433以及第四线圈434。虽然将本实施例描述成具有四个线圈的形式，但是本发明并不限于这种结构。可选地，该适应性等离子源可包括任意数目的线圈。第一线圈431、第二线圈432、第三线圈433以及第四线圈434从支撑杆440的侧表面螺旋地延伸并环绕该支撑杆。相应地，第一线圈431、第二线圈432、第三线圈433、第四线圈434位于衬套420的上方，并且每个线圈的一部分与衬套420重叠。功率通过支撑杆440从连接至该支撑杆末端的RF功率源传输至该第一线圈431、第二线圈432、第三线圈433以及第四线圈434。
图14是示出图12中适应性等离子源的蚀刻速率和蚀刻选择比的特性的图表。
参照图14，根据本实施例的适应性等离子源400的蚀刻速率(如图14中的线480所示)高于图4至10所示实施例中适应性等离子源的蚀刻速率(如图4至10中的虚线810所示)。相应地，根据本实施例的适应性等离子源400的光阻蚀刻选择比(如图14中的线490所示)高于图4至10所示实施例中适应性等离子源的蚀刻速率(如图4至10中的虚线820所示)。关于这点，光阻蚀刻选择比的增加率高于蚀刻速率的增加率，这意味着电容式耦合等离子源的特性强于感应式耦合等离子源的特性。之所以电容式耦合等离子源的特性加强是因为本实施例的适应性等离子源400的衬套440的横截面大于图4至10中所示的实施例。通过控制衬套440的横截面积，可将电容式耦合等离子源的增强程度控制到所需值。相似地，也能够通过改变第一线圈431、第二线圈432、第三线圈433以及第四线圈434的设计来控制感应式耦合等离子源的特性。
图15是图3所示的适应性等离子源的再一实施例的平面图，图16是沿图15中适应性等离子源的E-E`线剖视时的剖面图。
参照图15和图16，根据本实施例的适应性等离子源500不同于参照图12和图13描述的适应性等离子源400，不同之处在于适应性等离子源500进一步包括位于线圈组件530上方的辅助衬套522，线圈组件530例如包括第一线圈531、第二线圈532、第三线圈533以及第四线圈534。更具体地说，本实施例的适应性等离子源包括装配在反应室上部中心处的主平板衬套521；以及位于该主平板衬套521竖直上方并与其保持预定垂直距离的辅助衬套522。在本实施例中，辅助衬套522的横截面小于主平板衬套521的横截面。然而不限于这种结构，辅助衬套522可具有大于或等于主衬套521的横截面积。
支撑杆540穿过在主衬套521和辅助衬套522的中心装配。也就是说，支撑杆540从主衬套521的中心向辅助衬套522延伸，并且穿过辅助衬套522的上表面。虽然在本实施例的附图中未标示出来，RF功率源(未图示)连接至支撑杆540的末端。主衬套521、辅助衬套522以及支撑杆540的材质可相同也可不同。在任一情况下，支撑杆540都由导电材料制成。
适应性等离子源500进一步包括线圈组件530，该线圈组件包括位于主衬套521和辅助衬套522之间的第一线圈531、第二线圈532、第三线圈533以及第四线圈534。第一线圈531、第二线圈532、第三线圈533以及第四线圈534以下述方式装配至适应性等离子源500在主衬套521和辅助衬套522之间从支撑杆540的侧表面螺旋延伸并环绕该支撑杆540。相应地，第一线圈531、第二线圈532、第三线圈533以及第四线圈534的一部分分别与主衬套521和辅助衬套522重叠。功率通过支撑杆540从连接至该支撑杆的末端的RF功率源传输至第一线圈531、第二线圈532、第三线圈533以及第四线圈534。
图17是示出图15所示适应性等离子源的蚀刻速率和蚀刻选择比的特性的图表。
参照图17，根据本实施例的适应性等离子源500的蚀刻速率(如图17中的线580所示)高于图4至10所示的实施例中的蚀刻速率(如图4至10中的虚线810所示)。另外，根据本实施例的适应性等离子源500的光阻蚀刻选择比(如图14中的线590所示)高于图4至10所示的实施例中适应性等离子源的蚀刻速率(如图4至10中的虚线820所示)。如同上述实施例，光阻蚀刻选择比的增加高于蚀刻速率的增加，这意味着电容式耦合等离子源的特性的增强程度强于感应式耦合等离子源的特性。特别是，通过控制主衬套521和辅助衬套522的横截面积，能够将电容式耦合等离子源的增强程度控制在所需的值。相似地，也能够通过改变第一线圈531、第二线圈532、第三线圈533以及第四线圈534的设计来控制感应式耦合等离子源的特性。
图18是图3所示的适应性等离子源的另一实施例的平面图，图19是沿图18中适应性等离子源的F-F`线剖视时的剖面图。
参照图18和图19，根据本实施例的适应性等离子源600包括装配在反应室上部中心处的平板衬套620。支撑杆640装配在衬套620的中心处，从而从衬套620的上表面突出，其中所述上表面与该衬套的朝向反应室的下表面相背。虽然附图中未图示，RF功率源(未图示)连接至支撑杆640末端。
适应性等离子源600进一步包括线圈组件630，线圈组件430包括位于衬套620下方的第一线圈631、第二线圈632、第三线圈633以及第四线圈634，第一线圈631、第二线圈632、第三线圈633以及第四线圈634从支撑杆640的侧表面螺旋地延伸并环绕该支撑杆。相应地，第一线圈631、第二线圈632、第三线圈633以及第四线圈634位于衬套620的下表面与反应室之间。也就是说，本实施例的适应性等离子源600不同于图12所示的具有位于衬套420上方的线圈的适应性等离子源400，不同之处在于第一线圈631、第二线圈632、第三线圈633以及第四线圈634位于衬套620的下方。
图20是示出图18所示的适应性等离子源的蚀刻速率和蚀刻选择比的特性的图表。
参照图20，根据本实施例的适应性等离子源600的蚀刻速率(如图20中的线680所示)高于图4至10所示的实施例中适应性等离子源的蚀刻速率(如图4至10中的虚线810所示)。这是因为线圈组件630更接近反应室(未图示)。另外，根据本实施例的适应性等离子源600的光阻蚀刻选择比(如图20中的线690所示)高于图4至10所示的实施例中的光阻蚀刻选择比(如图4至10中的虚线820所示)。这是因为适应性等离子源600的衬套620的横截面大于参考图4至图10所描述的其它实施例的适应性等离子源中衬套的横截面。与此同时，蚀刻速率的增加率高于光阻蚀刻选择比的增加率，这意味着感应式耦合等离子源的特性相较于电容式耦合等离子源的特性得到进一步的增强。特别是，通过控制线圈组件630的设计和反应室与线圈组件630之间的距离，能够将感应式耦合等离子源的增强程度控制在所需值。相似地，也能够通过改变衬套620的横截面来控制电容式耦合等离子源的特性。
图21是图3所示的适应性等离子源的另一实施例的平面图，图22是沿图21所示的适应性等离子源的G-G`线剖视时的剖面图。
参照图21和图22，根据本实施例的适应性等离子源700不同于参照图18和图19所描述的适应性等离子源600，不同之处在于适应性等离子源700进一步包括位于衬套720上方的辅助线圈组件730，辅助线圈组件730例如包括第一辅助线圈731、第二辅助线圈732、第三辅助线圈733以及第四辅助线圈734。更具体地说，本实施例的适应性等离子源700包括装配在反应室上部中心处的平板衬套720；装配在衬套720的中心处的支撑杆740；以及装配在衬套720的下部和上部的主线圈组件750和辅助线圈组件750。
包括例如第一线圈751、第二线圈752、第三线圈753以及第四线圈754的主线圈组件750装配在衬套720下方，且主线圈组件750从支撑杆740的侧表面螺旋地延伸并环绕支撑杆740。与主线圈组件相同，包括第一线圈731、第二线圈732、第三线圈733以及第四线圈734的该辅助线圈组件730装配在衬套720上方，从而辅助线圈组件730从支撑杆740的侧表面延伸并螺旋地环绕支撑杆740。因而，第一线圈751、第二线圈752、第三线圈753以及第四线圈754的一部分和第一线圈731、第二线圈732、第三线圈733以及第四线圈734的一部分分别与衬套720重叠。
图23是示出图21所示的适应性等离子源的蚀刻速率和蚀刻选择比的特性的图表。
参照图23，根据本实施例的适应性等离子源700的蚀刻速率(如图17中的线780所示)高于参考图4至10所描述实施例中适应性等离子源的蚀刻速率(如图4至10中的虚线810所示)。相应地，根据本实施例的适应性等离子源700的光阻蚀刻选择比(如图14中的线790所示)高于参考图4至10所示的实施例的适应性等离子源的光阻蚀刻选择比(如图4至10中的虚线820所示)。同时，蚀刻速率的增加率高于光阻蚀刻选择比的增加率，这意味着感应式耦合等离子源的特性相较于电容式耦合等离子源的特性得到进一步的增强。这是因为增加了辅助线圈组件730。通过改变主线圈组件750和辅助线圈组件730的设计，能够将感应式耦合等离子源的增强程度控制在所需的值。相似地，能够通过改变衬套720的横截面来控制电容式耦合等离子源的特性。
本发明能够应用于使用等离子反应室制造半导体的设备和方法。
虽然为了说明的目的已披露了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员可以理解在不偏离权利要求所披露的本发明的范围和精神的前提下，可对本发明做出各种修改、添加以及替换。
权利要求
1.一种适应性等离子源，包括第一平板衬套，其装配在限定用来加工半导体晶片的反应空间的反应室的上部中心处，并面对着装配在所述反应室下部处的平板电极；以及线圈组件，所述线圈组件从位于所述反应室上部处的所述第一衬套螺旋地延伸并环绕所述第一衬套。
2.如权利要求1所述的适应性等离子源，进一步包括至少一个第二衬套，其装配在所述反应室的上部处并环绕所述第一衬套。
3.如权利要求1所述的适应性等离子源，其中所述线圈组件包括多个线圈。
4.一种适应性等离子源，包括第一平板衬套，所述第一平板衬套以柱形竖直地装配在限定用于加工半导体晶片的反应空间的反应室的上部中心处，并面对装配在所述反应室下部处的平板电极，且所述平板衬套具有分别形成在所述柱上端和下端上的第一表面和第二表面；下线圈组件，所述下线圈组件在环绕所述第一衬套的所述第一表面的同时从所述第一衬套的所述第一表面螺旋地延伸并与所述第一表面共面；上线圈组件，所述上线圈组件在环绕所述第一衬套的所述第二表面的同时从所述第一衬套的所述第二表面螺旋地延伸并与所述第二表面共面。
5.如权利要求4所述的适应性等离子源，进一步包括至少一个第二衬套，所述第二衬套装配成环绕所述第一衬套的所述第一表面和所述第二表面中的至少一个。
6.如权利要求4所述的适应性等离子源，其中所述上线圈组件和所述下线圈组件中的至少一个包括多个线圈。
7.一种使用适应性等离子源蚀刻半导体晶片的方法，所述适应性等离子源包括第一平板衬套，所述第一平板衬套装配在反应室的上部中心处，且面对装配在所述反应室下部处的平板电极，其中所述反应室限定用于加工半导体晶片的反应空间；以及至少一个线圈，所述至少一个线圈从所述反应室上部处的所述第一衬套螺旋地延伸并环绕所述第一衬套，其中所述适应性等离子源的特性由x＝ICP/(ICP+CCP)确定，其中x是所述适应性等离子源的特性值，ICP是由所述平板电极和所述线圈确定的感应式耦合等离子的特性值，CCP是由所述平板电极和所述第一衬套确定的电容式耦合等离子的特性值。
8.如权利要求7所述的适应性等离子源，其中，当相对于蚀刻选择比增加蚀刻速率时，所述适应性等离子源的特性值x设定为接近1。
9.如权利要求7所述的适应性等离子源，其中，当相对于蚀刻速率增加蚀刻选择比时，所述适应性等离子源的特性值x设定为接近0。
10.如权利要求8或9所述的方法，其中，通过控制线圈数量、线圈之间的空隙、线圈厚度、衬套尺寸、衬套的数量以及衬套材料来设置所述适应性等离子源。
11.一种适应性等离子源，包括平板衬套，所述平板衬套装配在限定用于加工半导体晶片的反应空间的反应室的上部中心处；支撑杆，所述支撑杆装配成沿背离反应室的方向从所述衬套的中心处突出；以及线圈组件，所述线圈组件在所述衬套上方从所述支撑杆螺旋地延伸并环绕所述支撑杆。
12.如权利要求11所述的适应性等离子源，其中所述线圈组件的一部分与所述衬套重叠。
13.如权利要求11所述的适应性等离子源，其中所述线圈组件包括多个线圈。
14.如权利要求11所述的适应性等离子源，其中所述衬套是圆形的，其中心由连接至所述支撑杆的部位限定。
15.如权利要求11所述的适应性等离子源，进一步包括辅助衬套，所述辅助衬套装配在所述线圈组件上方，从而所述支撑杆穿过所述辅助衬套的中心。
16.如权利要求15所述的适应性等离子源，其中所述辅助衬套是圆形的，其中心由连接至所述支撑杆的部位限定。
17.如权利要求15所述的适应性等离子源，其中所述辅助衬套的横截面面积小于所述衬套的横截面面积。
18.一种适应性等离子源，包括平板衬套，所述平板衬套装配在限定用于加工半导体晶片的反应空间的反应室的上部中心处；支撑杆，所述支撑杆装配成穿过所述衬套的中心并从所述衬套的上端和下端突出；以及线圈组件，所述线圈组件在所述衬套下从突出于所述衬套下端的所述支撑杆螺旋地延伸并环绕所述支撑杆。
19.如权利要求18所述的适应性等离子源，其中所述衬套的一部分与所述线圈组件重叠。
20.如权利要求18所述的适应性等离子源，其中所述线圈组件包括多个线圈。
21.如权利要求18所述的适应性等离子源，其中所述衬套是圆形的，其中心由连接至所述支撑杆的部位限定。
22.如权利要求18所述的适应性等离子源，进一步包括辅助线圈，所述辅助线圈在所述衬套之上从突出于所述衬套上端的所述支撑杆螺旋地延伸并环绕所述支撑杆。
全文摘要
公开了一种适应性等离子源，以及一种使用该等离子源加工半导体晶片的方法。所述适应性等离子源包括第一平板衬套，该第一平板衬套装配在限定用于加工半导体晶片的反应空间的反应室的上部中心处，且面对装配在反应室下部处的平板电极；以及线圈组件，所述线圈组件从位于所述反应室上部的所述第一衬套螺旋地延伸并环绕所述第一衬套。所述适应性等离子源能够根据用于加工半导体晶片的方法而通过自由地控制耦合等离子源和感应式耦合等离子源的蚀刻特性来进行蚀刻过程，从而能在单一设备中进行具有不同条件的蚀刻过程。
文档编号H01L21/02GK101019211SQ200580030492
公开日2007年8月15日 申请日期2005年5月27日 优先权日2004年9月14日
发明者金南宪 申请人:自适应等离子体技术公司