等离子体产生组件、等离子体处理装置和方法

文档序号:832024 发布日期:2021-03-30 浏览:15次 >En<

阅读说明:本技术 等离子体产生组件、等离子体处理装置和方法 (Plasma generating assembly, plasma processing device and method ) 是由 不公告发明人 于 2019-09-27 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种等离子体产生组件、等离子体处理装置和方法,所述组件用于半导体处理装置中,包括内线圈组和外线圈组;所述外线圈组包括至少两个呈环状绕制且同轴的线圈,各线圈形成独立闭合回路;任意一个外线圈组的线圈的直径,大于任意一个内线圈组的线圈的直径,且所述外线圈组被设置为相对于所述内线圈组可移动。由于将外线圈设置成分别包括若干个呈环状绕制的线圈的形式,各线圈可以分别独立控制,且外线圈组可移动,以改变等离子体产生组件产生的磁场分布,进而控制局部分布浓度较高的等离子体均匀扩散,解决了被处理基片局部蚀刻过度或蚀刻不足的问题,改善蚀刻缺陷,提高了产品的质量。(The invention relates to a plasma generating assembly, a plasma processing device and a method, wherein the assembly is used in a semiconductor processing device and comprises an inner coil group and an outer coil group; the outer coil group comprises at least two coils which are annularly wound and coaxial, and each coil forms an independent closed loop; the diameter of the coils of any one of the outer coil sets is larger than the diameter of the coils of any one of the inner coil sets, and the outer coil set is arranged to be movable relative to the inner coil set. Because the outer coil is arranged to respectively comprise a plurality of annularly wound coils, each coil can be independently controlled, and the outer coil group can move to change the magnetic field distribution generated by the plasma generating assembly, further control the uniform diffusion of the plasma with higher local distribution concentration, solve the problem of excessive local etching or insufficient local etching of the processed substrate, improve the etching defect and improve the quality of the product.)

等离子体产生组件、等离子体处理装置和方法

技术领域

本发明涉及等离子体处理技术领域,特别涉及等离子体产生组件、等离子体处理装置和方法。

背景技术

在半导体器件的制造工艺中,利用反应气体生成等离子体,使等离子体作用于被处理基板,例如半导体晶圆,从而对被处理基板实施蚀刻等处理的技术,已经成为半导体制造工艺中的重要一环。而单片式的等离子体处理中,一般使用电容耦合型的等离子体处理装置。

然而,传统的电容耦合型的等离子体处理装置,在作为真空腔室构成的处理容器内平行地配置上部电极和下部电极,在下部电极之上载置半导体晶圆,向两电极间施加高频电力。这样一来,在两电极之间产生处理气体的因高频放电而形成的等离子体,通过等离子体中的自由基和离子在基板表面以期望图案实施蚀刻加工。在电容耦合型的等离子体处理装置中,主要控制等离子处理组件生成,以规定的路径贯通处理容器内的处理空间的闭环磁力线,进而控制电场,以控制处理容器内的等离子体密度分布,来改变蚀刻的效果。

等离子体产生组件中,用于生成闭环磁力线的内外圈线圈,因匹配电流及线圈本身外形结构的限制,在电源功率以及内外圈电流比例都确定的情况下,会产生蚀刻不均匀的情况,并且很难对产品蚀刻缺陷进行改善。

发明内容

基于此,有必要针对背景技术中等离子处理产品易产生局部蚀刻过度且很难对产品蚀刻缺陷进行改善问题,提供一种等离子体产生组件、等离子体处理装置和方法。

本申请的一方面提供一种等离子体产生组件,用于半导体处理装置中,包括内线圈组和外线圈组,

所述外线圈组包括至少两个呈环状绕制的线圈,且分别独立形成闭合回路;所述外线圈组的各线圈同轴设置;

其中,任意一个外线圈组中线圈的直径,大于任意一个内线圈组中线圈的直径,且所述外线圈组被设置为相对于所述内线圈组可移动。

于上述等离子体产生组件中,由于采用了包括至少两个呈环状绕制的线圈的外线圈组与内线圈组,外线圈组的各线圈分别独立形成闭合回路且各线圈同轴设置;任意一个外线圈组的线圈的直径大于任意一个内线圈组的线圈的直径。各线圈可以分别输入不同电压幅值和/或频率的电压,以对各线圈进行独立控制,并控制外线圈组作相对于内线圈组的移动,以改变等离子体产生组件产生的磁场分布,进而控制局部分布浓度较高的等离子体均匀扩散,解决被处理基片局部蚀刻过度或蚀刻不足的问题,改善蚀刻缺陷,提高蚀刻产品的质量。并且,可以分别向内线圈组和外线圈组输入同向电流,使得内线圈组和外线圈组分别产生的磁感应线同向,以避免内、外线圈组分别产生的磁感应线反向造成的电能浪费与设备损耗。

在其中一个实施例中,所述外线圈组的各线圈直径从内向外依次增大。

在其中一个实施例中,所述等离子体产生组件还包括:

移动装置,用于带动所述外线圈组中的各线圈联动或各自独立移动。

在其中一个实施例中,所述移动装置包括:

导轨,所述导轨沿所述外线圈组的外围设置,且不接触所述外线圈组中各线圈;

控制部;

活动部,所述活动部设置在所述导轨上,用于基于所述控制部的控制信号与所述外线圈组中的各线圈连接或断开,及用于沿所述导轨运动以带动所述外线圈组中的各线圈移动。

在其中一个实施例中,所述活动部包括:

连接部,与所述导轨连接,且沿所述导轨移动;及

支撑部,与所述连接部连接,用于与所述外线圈组中的各线圈弹性连接或断开。

在其中一个实施例中,所述外线圈组包括:

第一线圈;

第二线圈;所述第二线圈位于所述第一线圈的外侧;及

第三线圈,所述第三线圈位于所述第二线圈的外侧。

在其中一个实施例中,所述导轨包括:

第一导轨,沿所述第一线圈的外周分布且不接触所述第一线圈;

第二导轨,沿所述第二线圈的外周分布且不接触所述第二线圈;及

第三导轨,沿所述第三线圈的外周分布且不接触所述第三线圈。

在其中一个实施例中,所述活动部包括:

第一活动部,沿所述第一导轨设置;

第二活动部,沿所述第二导轨设置;

第三活动部,沿所述第三导轨设置;

其中,所述第一活动部、所述第二活动部以及所述第三活动部联动或分别独立移动。

在其中一个实施例中,所述第一活动部、所述第二活动部和所述第三活动部包括至少两个联动的或相互独立的子活动部,所述子活动部用于基于所述控制部的控制信号移动,以带动所述外线圈组中的各线圈移动。

本申请的另一方面提供一种等离子体处理装置,用于产生等离子体对基板进行处理,包括:

下部电极;

根据任一本申请实施例中所述的等离子体产生组件组成的上部电极;

处理室,位于所述上部电极与所述下部电极之间,所述处理室设置有所述下部电极和所述上部电极之间产生的等离子体的容置空间,所述基板设置在所述容置空间内。

本申请的另一方面提供一种等离子体处理方法,包括使用根据本申请实施例中任一项所述的等离子体产生组件产生等离子体,以对基板进行蚀刻处理,并基于实时蚀刻速率与预设蚀刻速率的关系,控制所述外线圈组中各线圈相对于所述内线圈组移动。

在其中一个实施例中,所述外线圈组中各线圈相对于所述内线圈组倾斜移动或平行移动。

在其中一个实施例中,所述等离子体处理装置还包括监测及控制模块,所述监测及控制模块与所述上部电极中的所述外线圈组通信连接,所述监测及控制模块实时监测所述基板的处理情况,并根据所述基板的处理情况控制所述外线圈组移动。

在其中一个实施例中,所述等离子体处理装置还包括报警模块,所述报警模块与所述监测及控制模块通信连接。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为本申请第一实施例中提供的一种等离子体产生组件的结构示意图。

图2为应用图1中示意实施例的等离子体处理装置与传统等离子体处理装置在相同条件下的蚀刻效果对比示意图。

图3为本申请第二实施例中提供的一种等离子体产生组件的结构示意图。

图4为应用图2中示意实施例的等离子体处理装置与传统等离子体处理装置在相同条件下的蚀刻效果对比示意图。

图5为本申请第三实施例中提供的一种等离子体产生组件的结构示意图。

图6为应用图4中示意实施例的等离子体处理装置与传统等离子体处理装置在相同条件下的蚀刻效果对比示意图。

图7为本申请第四实施例中提供的一种等离子体产生组件的结构示意图。

图8为应用图7中示意实施例的等离子体处理装置与传统等离子体处理装置在相同条件下的蚀刻效果对比示意图。

图9为本申请第五实施例中提供的一种等离子体产生组件的结构示意图。

图10为应用图9中示意实施例的等离子体处理装置与传统等离子体处理装置在相同条件下的蚀刻效果对比示意图。

图11为在相同的条件下分别应用图1、图3、图5、图7与图9中示意的等离子体产生组件产生的蚀刻效果对比示意图。

图12为本申请第六实施例中提供的一种等离子体产生组件的结构示意图。

图13为本申请一个实施例中提供的一种等离子体处理装置的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在使用本文中描述的“包括”、“具有”、和“包含”的情况下,除非使用了明确的限定用语,例如“仅”、“由……组成”等,否则还可以添加另一部件。除非相反地提及,否则单数形式的术语可以包括复数形式,并不能理解为其数量为一个。

应当理解,尽管本文可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件,但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件和另一个元件区分开。例如,在不脱离本发明的范围的情况下,第一元件可以被称为第二元件,并且类似地,第二元件可以被称为第一元件。

在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心轴”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

传统的等离子体处理装置中,由于通过励磁线圈产生的磁力线一般在靠近线圈中心的位置密度更高,并且在远离该中心点的区域内,磁力线分布会逐渐减弱。由变化的磁力线感应出的电场力分布受到磁力线分布密度的影响,造成被处理基片表面的等离子的密度分布不均,使得局部等离子蚀刻的速率偏高,导致产品局部蚀刻过度。并且由等离子体处理装置中的线圈及其它组件的结构一般是固定的,很难对容易产生局部蚀刻过度或蚀刻不全的等离子体处理装置进行改进或者处理,以改善该等离子体处理装置的成品率。

本申请一个实施例中,提供一种等离子体产生组件,用于半导体处理装置中,包括内线圈组与外线圈组,外线圈组包括至少两个呈环状绕制的线圈,且分别独立形成闭合回路,外线圈组的各线圈同轴设置;其中,任意一个外线圈组的线圈的直径,大于任意一个内线圈组的线圈的直径;且外线圈组被设置为可以作相对于内线圈组的移动。在本申请的其它实施例中,也可以将内线圈组设置成与外线圈组相似的形式,即,包括至少两个呈环状绕制的线圈,且分别独立形成闭合回路,内线圈组的各线圈同轴设置。

通过将外线圈组设置成包括多个呈环状绕制的线圈,且各线圈同轴且各自独立形成闭合回路的形式,当对任意一个线圈励磁或通电时,实现在等离子体处理室从该通电的线圈起向半径方向内侧偏移的区域中等离子体密度变高,在该线圈正下方的区域中等离子体密度变低的磁场效果。因此,例如,在由于一定原因而在被处理基板上的局部区域产生蚀刻不均的情况,选择性地对其中一个线圈通电,或者控制外线圈组中的线圈作相对于内线圈组的移动,在该线圈周围发挥上述那样的磁场效果,使得局部区域浓度较高的等离子体向局部等离子体浓度较低的区域扩散,以避免局部蚀刻过度的现象发生。

上述实施例中的等离子体产生组件,由于采用了包括至少两个呈环状绕制的线圈的外线圈组,外线圈组的线圈分别独立形成闭合回路且各线圈同轴设置;任意一个外线圈组的线圈的直径大于任意一个内线圈组的线圈的直径。各线圈可以分别输入不同电压幅值和/或频率的电压,以对各线圈进行独立控制。由于单一线圈通电后产生的磁场强度为靠近中心轴的附近区域的磁场强度大于该线圈正下方的磁场强度;通过选择性地使得内线圈组与外线圈组中的线圈通电,或控制外线圈组中的线圈作相对于内线圈组的移动,以改变等离子体产生组件产生的磁场分布,进而控制局部分布浓度较高的等离子体均匀扩散,解决被处理基片局部蚀刻过度或蚀刻不足的问题,改善蚀刻缺陷,提高蚀刻产品的质量。

如图1所示,为本申请一个实施例中提供的一种等离子体产生组件,包括外线圈组20和内线圈组10;外线圈组20包括若干个呈环状绕制的线圈,各线圈同轴设置;其中,任意一个外线圈组20的线圈的直径,大于任意一个内线圈组10的线圈11的直径,外线圈组20的中心轴与内线圈组10的中心轴111位于同一条直线上。在本实施例中,外线圈组20包括第一线圈21、第二线圈22与第三线圈23;内线圈组10包括1个线圈11。外线圈组20被设置为可以相对于内线圈组10移动。第一线圈21、第二线圈22与第三线圈23的直径依次增大。

于上述实施例中的等离子体产生组件中,外线圈组被设置成包括3个呈环状绕制的线圈的形式,其中,外线圈组中的各线圈同轴设置;任意一个外线圈组线圈的直径大于任意一个内线圈组线圈的直径,且外线圈组被设置成可以作相对于内线圈组的移动的形式。各线圈可以分别输入不同电压幅值和/或频率的电压,以对各线圈进行独立控制。由于单一线圈通电后产生的磁场强度为靠近中心轴的区域内磁场强度大于该线圈正下方的磁场强度;通过选择性地使得内线圈组与外线圈组中的线圈通电,或者控制外线圈组移动,以改变等离子体产生组件产生的磁场分布,进而控制局部分布浓度较高的等离子体均匀扩散,解决被处理基片局部蚀刻过度或者蚀刻不足的问题,改善蚀刻缺陷,提高蚀刻产品的质量。并且,可以分别向内线圈组和外线圈组输入同向电流,使得内线圈组和外线圈组分别产生的磁感应线同向,以避免内线圈组与外线圈组产生的磁感应线反向造成的电能浪费与设备损耗。

进一步地,于上述实施例中的等离子体产生组件中,内线圈组可以被设置成包括至少两个呈环状绕制的线圈,且分别独立形成闭合回路,内线圈组的各线圈同轴设置。各内线圈可以分别输入不同电压幅值和/或频率的电压,以对各内线圈进行独立控制。

进一步地,于上述实施例中的等离子体产生组件中,内线圈组被设置成可以向内收缩移动,以增强内线圈通电后靠近中心轴的区域内磁场强度。例如,当内线圈正下方的基片出现蚀刻不足的情况,可以控制内线圈向内收缩,以增强内线圈通电后靠近中心轴的区域内磁场强度,提高内线圈正下方的等离子体的浓度,进而提高基片的蚀刻速率,改善蚀刻不足的情况。

图2中示意应用如图1中所示实施例的等离子体处理装置,与传统等离子体处理装置在相同条件下的蚀刻效果对比示意图。其中,图2中a图示意传统等离子体处理装置的一种蚀刻效果示意图,图2中b图示意在与图a中采用相同的条件下的,应用如图1中所示实施例的等离子体处理装置的蚀刻效果示意图。对比图2中a图与b图可知,应用如图1中所示实施例的等离子体处理装置对处理基片中部的蚀刻程度较传统的等离子体处理装置改善。在相同的外界条件下,应用如图1中所示实施例的等离子体处理装置能够较好地改善对处理基片局部蚀刻过度的情况。

如图3所示,为本申请一个实施例中提供的一种等离子体产生组件,包括外线圈组20和内线圈组10,其中,任意一个外线圈组20的线圈的直径,大于任意一个内线圈组10的线圈11的直径。在本实施例中,外线圈组20包括第一线圈21、第二线圈22与第三线圈23;内线圈组10包括1个线圈11。外线圈组20中的各线圈同轴,图3中外线圈组20的中心轴与内线圈组10的中心轴111位于同一条直线上。外线圈组20中,相邻的两个线圈在水平面的投影为同心圆环。外线圈组20中的第一线圈21、第二线圈22与第三线圈23的直径依次增大。

上述实施例中的等离子体产生组件,各线圈可以分别输入不同电压幅值和/或频率的电压,以对各线圈进行独立控制。由于单一线圈通电后产生的磁场强度为靠近中心轴的区域内磁场强度大于该线圈正下方的磁场强度;由于外线圈组中,相邻的两个线圈在水平面的正投影为同心圆环,3个线圈的直径由上至下依次减小。通过选择性地使得外线圈组中的线圈通电,使得各线圈的磁场可以相互影响,进而产生比较均匀的电场力,解决被处理基片局部蚀刻过度或蚀刻不足的问题,改善蚀刻缺陷,提高蚀刻产品的质量。

图4中示意应用如图3中所示实施例的等离子体处理装置,与传统等离子体处理装置在相同条件下的蚀刻效果对比示意图。其中,图4中a图示意传统等离子体处理装置的一种蚀刻效果示意图,图4中c图示意在与图a中采用相同的条件下的,应用如图3中所示实施例的等离子体处理装置的蚀刻效果示意图。对比图4中a图与c图可知,应用如图3中所示实施例的等离子体处理装置对处理基片中部的蚀刻程度较传统的等离子体处理装置改善。在相同的外界条件下,应用如图3中所示实施例的等离子体处理装置,能够较好地改善对处理基片局部蚀刻过度的情况。

如图5所示,为本申请一个实施例中提供的一种等离子体产生组件,与图3中示意的实施例的区别在于,外线圈组20中的三个线圈的直径由上到下依次增大。

图6中示意应用如图5中所示实施例的等离子体处理装置,与传统等离子体处理装置在相同条件下的蚀刻效果对比示意图。其中,图6中a图示意传统等离子体处理装置的一种蚀刻效果示意图,图6中d图示意在与图a中采用相同的条件下的,应用如图5中所示实施例的等离子体处理装置的蚀刻效果示意图。对比图6中a图与d图可知,应用如图5中所示实施例的等离子体处理装置对处理基片中部的蚀刻程度较传统的等离子体处理装置改善。在相同的外界条件下,应用如图5中所示实施例的等离子体处理装置能够较好地改善对处理基片局部蚀刻过度的情况。

如图7所示,本申请一个实施例中提供的一种等离子体产生组件,包括外线圈组20和内线圈组10,其中,任意一个外线圈组20的线圈的直径,大于任意一个内线圈组10的线圈11的直径。在本实施例中,外线圈组20包括第一线圈21、第二线圈22与第三线圈23;内线圈组10包括1个线圈11。外线圈组20中各线圈同轴,相邻的两个线圈在水平面的正投影为同心圆环,第一线圈21、第二线圈22与第三线圈23的直径由上至下依次增大。外线圈组20的中心轴211与内线圈组10的中心轴111的夹角α大于0。

上述实施例中的等离子体产生组件,各线圈可以分别输入不同电压幅值和/或频率的电压,以对各线圈进行独立控制。由于单一线圈通电后产生的磁场强度为靠近中心轴的区域内磁场强度大于该线圈正下方的磁场强度;由于外线圈组中,相邻的两个线圈在水平面的投影为同心圆环,相邻的两个线圈在水平面的正投影为同心圆环,3个线圈的直径由上至下依次增大。外线圈组的中心轴,与内线圈组的中心轴的夹角大于0。通过选择性地使得外线圈组中的线圈通电,使得各线圈的磁场可以相互影响,进而产生比较均匀的电场力,解决被处理基片局部蚀刻过度或蚀刻不足的问题,改善蚀刻缺陷,提高蚀刻产品的质量。

图8中示意应用如图7中所示实施例的等离子体处理装置,与传统等离子体处理装置在相同条件下的蚀刻效果对比示意图。其中,图8中a图示意传统等离子体处理装置的一种蚀刻效果示意图,图8中e图示意在与图a中采用相同的条件下的,应用如图7中所示实施例的等离子体处理装置的蚀刻效果示意图。对比图8中a图与e图可知,应用如图7中所示实施例的等离子体处理装置对处理基片中部的蚀刻程度较传统的等离子体处理装置较低。在相同的外界条件下,应用如图7中所示实施例的等离子体处理装置能够较好地改善对处理基片局部蚀刻过度的情况。

如图9所示,本申请一个实施例中提供的一种等离子体产生组件,包括外线圈组20和内线圈组10,其中,任意一个外线圈组20的线圈的直径,大于任意一个内线圈组10的线圈11的直径。在本实施例中,外线圈组20包括第一线圈21、第二线圈22与第三线圈23,第一线圈21、第二线圈22与第三线圈23的直径依次增大;内线圈组10包括1个线圈11。正常情况下,外线圈组20中的第一线圈21、第二线圈22与第三线圈23可以由上到下依次排列,由于外线圈组20中的各个线圈可以相对于内线组10移动,使得外线圈组20中的各个线圈呈现出如图9中示意的排列顺序。

上述实施例中的等离子体产生组件,由于单一线圈通电后产生的磁场强度为靠近中心轴的区域内磁场强度大于该线圈正下方的磁场强度,通过选择性地上下和/或水平移动外线圈组中的各个线圈及选择性地使得外线圈组中的各线圈通电,使得各线圈的磁场可以相互影响,进而产生比较均匀的电场力,解决被处理基片局部蚀刻过度或蚀刻不足的问题,改善蚀刻缺陷,提高蚀刻产品的质量。

图10中示意应用如图9中所示实施例的等离子体产生组件的等离子体处理装置,与传统等离子体处理装置在相同条件下的蚀刻效果对比示意图。其中,图10中a图示意传统等离子体处理装置的一种蚀刻效果示意图,图10中f图示意在与图a中采用相同的条件下的,应用如图9中所示实施例的等离子体处理装置的蚀刻效果示意图。对比图10中a图与f图可知,应用如图9中所示实施例的等离子体处理装置对处理基片中部的蚀刻程度较传统的等离子体处理装置较低。在相同的外界条件下,应用如图9中所示实施例的等离子体产生组件的等离子体处理装置能够较好地改善对处理基片局部蚀刻过度的情况。

图11为分别应用如图1、图3、图5、图7与图9中所述实施例中所述实施例的等离子体处理装置,与传统等离子体处理装置在相同条件下的蚀刻效果对比示意图。其中,图11中a图示意传统等离子体处理装置的一种蚀刻效果示意图,图11中b图示意在与图a中采用相同的条件下的,应用如图1中所示实施例的等离子体处理装置的一种蚀刻效果示意图;图11中c图示意在与图a中采用相同的条件下的,应用如图3中所示实施例的等离子体处理装置的蚀刻效果示意图;图11中d图示意在与图a中采用相同的条件下的,应用如图5中所示实施例的等离子体处理装置的蚀刻效果示意图;图11中e图示意在与图a中采用相同的条件下的,应用如图7中所示实施例的等离子体处理装置的蚀刻效果示意图;图11中f图示意在与图a中采用相同的条件下的,应用如图9中所示实施例的等离子体处理装置的蚀刻效果示意图。对比图11中a图、b图、c图、d图、e图与f图可知,在相同的外界条件下,应用如图1、图3、图5、图7与图9中所示实施例的等离子体处理装置能够较好地改善对处理基片局部蚀刻过度的情况。可以根据具体产品蚀刻程度的不同选择本申请中所述的实施例,可以单独使用、或是综合使用,以更好地改善被处理基片局部蚀刻过度的情况。

在本申请的一个实施例中,提供的一种等离子体产生组件,还包括:

移动装置,用于带动所述外线圈组中的各线圈移动。

进一步地,移动装置可以包括导轨和活动部。其中,活动部用于基于控制部的控制信号与外线圈组中的各线圈连接或断开,以及用于沿所述导轨运动以带动所述外线圈组中的各线圈移动。

具体地,导轨可以是线性滑轨,活动部被设置为可以沿该导轨滑动,进而带动外线圈组中的各线圈移动。活动部可以被设置为基于控制部的控制信号与外线圈组中的各线圈连接或断开,并基于控制部的控制信号移动,进而带动与之连接的线圈移动。本实施例中,可以将活动部设置成用步进电机驱动的形式,步进电机与控制部连接,可以接受控制部的控制指令在线性滑轨上移动,使线圈可以准确地到达预定的位置,减少误差的同时,保证对线圈感应的磁感应线分布密度的控制,进而使得局部浓度较高的等离子体扩散,改善被处理基片局部蚀刻过度或者蚀刻不足的问题。

由于通过励磁线圈产生的磁力线一般在靠近线圈中心的位置密度更高,并且在远离该中心点的区域内,磁力线分布会逐渐减弱。例如,将内线圈组中线圈朝向中心轴压缩,可以进一步将该线圈产生的磁力线集中在靠近该线圈中心轴的区域内,因而可以增强局部感应电场,增加该局部电场内等离子体的浓度,提高被处理基片的局部蚀刻效率;反之,可以降低被处理基片的局部的蚀刻效率。

于上述实施例中的等离子体产生组件中,可以根据被处理基片的实际蚀刻状况的需要,控制移动装置移动到预设的位置,来控制磁力线的密度,进而控制感应电场中等离子体的浓度,以改善该等离子体处理装置的蚀刻状况及成品率。

进一步地,于上述实施例中的等离子体产生组件中,活动部可以包括与导轨连接的连接部,及与所述连接部连接的支撑部。其中,支撑部用于与所述外线圈组中的各线圈弹性连接或断开。可以将支撑部设置成具有弹性的形式,以实现与外线圈组中的线圈可伸缩的连接或者断开;也可以将支撑部设置成包括固定端子和弹性端子的形式,其中,固定端子的一端与弹性端子的一端连接,固定端子的另一端与所述连接部连接,弹性端子的另一端与外线圈组中的线圈可伸缩的连接或者断开。

进一步地,于上述实施例中的等离子体产生组件中,如图12所示,外线圈组20包括第一线圈21、第二线圈22与第三线圈23;内线圈组10包括1个线圈11。外线圈组20中的各线圈同轴,外线圈组20的中心轴与内线圈组10的中心轴111位于同一条直线上。外线圈组20中的第一线圈21、第二线圈22与第三线圈23的直径由上至下依次增大。任意一个外线圈组20的线圈的直径,大于任意一个内线圈组10的线圈11的直径。移动装置包括第一移动装置71、第二移动装置72和第三移动装置73。外线圈组20包括第一线圈21、第二线圈22和第三线圈23。其中,第二线圈22位于第一线圈21的外侧,且位于第一线圈21和第三线圈23之间;第三线圈23位于第二线圈22的外侧。第一移动装置71包括第一导轨711和第一活动部712,第一活动部712沿第一导轨711设置,第一活动部712可以沿第一导轨711移动,第一导轨711沿第一线圈21的外周分布且不接触第一线圈21。第二移动装置72包括第二导轨721和第二活动部722,第二活动部722沿第二导轨721设置,第二活动部722可以沿第二导轨721移动,第二导轨72沿第二线圈22的外周分布且不接触第二线圈22。第三移动装置73包括第三导轨731和第三活动部732,第三活动部732沿第三导轨731设置,第三活动部732可以沿第三导轨731移动,第三导轨731沿第三线圈23的外周分布且不接触第三线圈23。

进一步地,于上述实施例中的等离子体产生组件中,如图12所示,第一活动部712和第二活动部722可以设置成联动或分别独立移动的形式,本实施例中,第一活动部712可以设置成包括与第一导轨711连接的第一连接部7121,及与第一连接部7121连接的第一支撑部7122,第一支撑部7122可以设置成具有弹性的形式,以实现与外线圈组20中的第一线圈21可伸缩的连接或者断开,也可以将第一支撑部7122设置成包括第一固定端子和第一弹性端子的形式,其中,第一固定端子的一端与第一弹性端子的一端连接,第一固定端子的另一端与第一连接部7121连接,第一弹性端子的另一端与外线圈组中20的第一线圈21可伸缩的连接或者断开。

进一步地,于上述实施例中的等离子体产生组件中,如图12所示,第二活动部722可以设置成包括与第二导轨721连接的第二连接部7221,及与第二连接部7221连接的第二支撑部7222,第二支撑部7222可以设置成具有弹性的形式,以实现与外线圈组20中的第二线圈22可伸缩的连接或者断开,也可以将第二支撑部7222设置成包括第二固定端子和第二弹性端子的形式,其中,第二固定端子的一端与第二弹性端子的一端连接,第二固定端子的另一端与第二连接部7221连接,第二弹性端子的另一端与外线圈组中20的第二线圈22可伸缩的连接或者断开。

进一步地,于上述实施例中的等离子体产生组件中,如图12所示,第三活动部732可以设置成包括与第三导轨731连接的第三连接部7321,及与第三连接部7321连接的第三支撑部7322,第三支撑部7322可以设置成具有弹性的形式,以实现与外线圈组20中的第三线圈23可伸缩的连接或者断开,也可以将第三支撑部7322设置成包括第三固定端子和第三弹性端子的形式,其中,第三固定端子的一端与第三弹性端子的一端连接,第三固定端子的另一端与第三连接部7321连接,第三弹性端子的另一端与外线圈组中20的第三线圈23可伸缩的连接或者断开。

进一步地,于上述实施例中的等离子体产生组件中,所述第一活动部和所述第二活动部可以设置成联动或分别独立移动的形式。所述第一活动部和所述第二活动部可以包括至少两个联动的或相互独立的子活动部,所述子活动部用于基于所述控制部的控制信号移动,以带动所述外线圈组中的各线圈移动。

在本申请的一个实施例中,提供的一种等离子体产生组件,还包括:

内电极组件,用于向所述内线圈组中的线圈通电;

外电极组件,用于向所述外线圈组中的线圈通电。

在本申请的一个实施例中,电极组件可以是能够电传导电压的刚性或柔性金属结构。在一个实施例中,内、外电极组件可以是金属箔、金属导电片、金属板、金属棒、或电极组件为电压提供替代路径。内电极组件以从内线圈组上部的电源提供电力,并以较快的时间向下到达底部。替代地,内电极组件可被配置成与内线圈组中的每一个绕组保持距离。通过在绕组与内电极组件之间保持一定的距离,使得电源电压可从内电极组件直接传输到线圈中。类似地,可以使得电源电压从外电极组件直接传输到线圈中。

在本申请的一个实施例中,内、外电极组件可分别由一导电材料制造,内电极组件能够从上到下递送施加至内线圈组中各线圈的电压;外电极组件能够从上到下递送施加至外线圈组中各线圈的电压。在一个实施例中,内、外电极组件分别由不锈钢、铜、铝、镍、及上述材料的合金构成的材料所制成。

上述实施例中提供的等离子体产生组件,可改善处理室内的等离子体浓度的分布。等离子体产生组件对等离子体处理室内的等离子体局部浓度控制,并且可被用于蚀刻、沉积、植入与热处理系统,以及期望控制等离子体位置的其它应用。还构想的是,等离子体产生组件可有益地用于其他类型的等离子体处理腔室,包括化学气相沉积腔室、物理气相沉积腔室、植入(implantation)腔室、氮化腔室、等离子体退火腔室、等离子体处理腔室、与灰化腔室以及其它。因此,本申请实施例被提供用于说明目的,而不应被用于限制本申请实施例的使用范围。

在本申请的一个实施例中,提供的一种等离子体处理装置,用于生成等离子体对基板进行处理,如图13所示,包括:

下部电极30,设置于处理室内部,可以用于承载基板;

处理室50,位于所述上部电极与所述下部电极之间,所述处理室设置有所述下部电极和所述上部电极之间产生的等离子体的容置空间,所述基板设置在所述容置空间内;

包括根据任意一个本申请实施例中所述的等离子体产生组件的上部电极;

具体地,等离子体产生组件可以设置为包括外线圈组20与内线圈组10,外线圈组20包括至少两个线圈;其中,任意一个外线圈组20的线圈的直径,大于任意一个内线圈组10的线圈的直径。外线圈组20中各线圈同轴,各线圈的直径由上至下依次增大。

进一步地,于上述实施例中,还包括移动装置(未图示),用于带动所述外线圈组中的各线圈移动。移动装置可以包括导轨和活动部。其中,活动部用于基于控制部的控制信号与外线圈组中的各线圈连接或断开,以及用于沿所述导轨运动以带动所述外线圈组中的各线圈移动。

由变化的磁力线感应出的电场力分布,受到磁力线分布密度的影响,造成被处理基片表面的等离子的密度分布不均。本申请实施例中可以通过控制内线圈组的线圈收缩,或者控制外线圈组在竖直方向上移动,或者控制外线圈组作倾斜运动,使得外线圈组的线圈产生的磁力线的水平分量及竖直分量影响内线圈组产生的磁力线的水平分量及竖直分量。通过控制内、外线圈组的相对位置,控制内线圈组与外线圈组共同作用产生的磁感应线密度分布,进而控制感应电场,来改变感应电场中等离子体的密度分布,改善被处理基片的蚀刻效果。根据被处理基片的实际蚀刻状况的需要,控制移动装置移动到预设的位置,来控制磁力线的密度,进而控制感应电场中等离子体的浓度,以改善该等离子体处理装置的蚀刻过度或者蚀刻不足的情况,进而提高蚀刻产品的成品率。

于上述实施例中的等离子体处理装置中,如图13所示,还可以包括监测及控制模块60。监测及控制模块60与所述上部电极中的所述外线圈组通信连接,例如可以与移动装置中的控制部通信连接,监测及控制模块60可以实时监测所述基板的处理情况,并根据所述基板的处理情况控制所述移动装置带动外线圈组20中的各线圈移动。监测及控制模块60可以包括一个或多个微型计算机,按照收纳在外部存储器或内部存储器的软件(程序)和处理方案(recipe)信息,控制等离子体处理装置内的各部件,特别是高频电源匹配器、处理气体供给部、电磁铁励磁电路、移动装置、排气装置等各自的动作和装置整体的动作及顺序。

进一步地,上述实施例中的等离子体处理装置中,还可以包括报警模块,所述报警模块与所述监测及控制模块通信连接。所述报警模块可以基于所述监测及控制模块的控制信号作报警动作。

另外,监测及控制模块还可以连接有键盘等输入装置、包含液晶显示器等显示装置的人机界面用的操作面板、收纳或存储各种程序和处理方案、设定值等数据的外部存储装置。

于上述实施例中的等离子体处理装置中,由于对各个线圈分别独立控制,增加了能够将线圈精准移动到预设位置的移动装置,相对于内线圈组和/或外线圈组中的线圈固定不可调的等离子体处理装置,可以避免内线圈组与外线圈组中输入的电流反向时而必须将电源输出功率加倍,来避免内线圈组与外线圈组中的线圈产生的磁场相抵消带来的能源消耗及设备损耗的问题。

在本申请的一个实施例中,提供的一种等离子体处理方法,包括使用根据任意一个本申请实施例中所述的等离子体处理装置产生等离子体,以对基板进行处理,在对所述基板进行蚀刻的工序中,基于实时蚀刻速率与预设蚀刻速率的关系,控制所述外线圈组中各线圈相对于所述内线圈组移动。所述外线圈组中各线圈可以相对于所述内线圈组倾斜移动或平行移动。

具体地,可以测量一些不同的参量,如蚀刻速率的变化、在蚀刻中被去除的腐蚀产物的类型或在气体放电中活性反应剂的变化等,来进行终点检测,基于终点检测的信息及对基板处理的时间,可以获取在对所述基板进行蚀刻的工序中的实时蚀刻速率。监测及控制模块可以与移动装置中的控制部通信连接,监测及控制模块基于实时蚀刻速率与预设蚀刻速率的关系,控制移动装置带动所述外线圈组中的各线圈移动,以监测并改进蚀刻工艺,或者停止蚀刻以减小对下面材料的过度蚀刻。

进一步地,于上述实施例中的等离子体处理方法中,当所述实时蚀刻速率大于所述预设蚀刻速率时,控制所述外线圈组作相对于所述内线圈组的倾斜和/或水平移动。

具体地,可以设置控制移动装置移动带动外线圈组中的各线圈移动的形式。移动装置可以包括步进电机与线性滑轨,通过独立控制步进电机在预设的线性滑轨上移动,使线圈可以准确地到达预定的位置。例如,当等离子体处理装置中的实时蚀刻速率大于所述预设蚀刻速率时,可以控制所述外线圈组作相对于所述内线圈组的倾斜移动,带动外线圈组向预设的方向倾斜预设的角度。该角度为外线圈组的中心轴,与内线圈组的线圈的中心轴的夹角。使得外线圈组产生的磁力线的水平分量及竖直分量会影响内线圈组产生的磁力线的水平分量及竖直分量。通过控制所述夹角,控制内、外线圈组共同作用产生的磁力线,进而控制感应电场,来改变感应电场中等离子体的密度分布,改善被处理基片的蚀刻效果。

进一步地,于上述实施例中的等离子体处理方法中,当所述实时蚀刻速率超过所述预设蚀刻速率预设的第一阈值范围时,可以控制报警装置发出报警信息。

具体地,当所述实时蚀刻速率超过所述预设蚀刻速率预设的第一阈值范围时,可以控制报警装置发出报警提示的声音,或在人机交互界面中弹出警示窗口,或控制报警灯发出警示灯光,或发送报警提示短信,或采用多种报警方式组合的形式,以及时地提醒相关工作人员采取相应的处理措施。

进一步地,于上述实施例中的等离子体处理方法中,当所述实时蚀刻速率超过所述预设蚀刻速率预设的第二阈值范围时,控制断开所述等离子体产生组件的电力供应,以停止蚀刻。

具体地,当实时蚀刻速率超过所述预设蚀刻速率预设的第二阈值范围时,说明等离子体处理装置中可能出现故障,需要及时停机。通过设置自动停机的形式,可以避免装置故障的扩大,造成不必要的经济损失,同时也提高了系统的智能性。

进一步地,于上述实施例中的等离子体处理方法中,当所述实时蚀刻速率大于所述预设蚀刻速率时,记录实时蚀刻工艺数据,所述实时蚀刻工艺数据包括蚀刻速率数据、电源功率数据、基板型号数据和反应气体数据。

具体地,当监测到蚀刻异常时,记录实时蚀刻工艺数据,所述实时蚀刻工艺数据包括蚀刻速率数据、电源功率数据、基板型号数据和/或反应气体数据等。不仅便于工作人员更好地发现出现异常的原因,以采取合理的处理措施,也很好地保存了异常数据,便于后续对异常数据进行处理分析,来进一步地改进等离子体处理的方法和/或装置,以进一步地改善方法和/或装置的成品率及处理产品的质量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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