[发明专利]均匀改变等离子体分布的等离子处理装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体处理技术，具体涉及一种通过改变线圈能量耦合系数均匀改变等离子体分布的等离子处理装置及其控制方法。

背景技术

目前，为了实现等离子体处理室内电磁场的分布改变，主要采用如下方法：

一、如图1所示，中国专利（申请号：201010170823.0）公开了一种等离子体处理装置，其包含：处理室；在处理室内载置晶片的载置台；以与载置台相对的方式隔着板状电介质配置的由内侧天线元件和外侧天线元件构成的平面状的高频天线，和以覆盖高频天线的方式设置的屏蔽部件，各天线部件构成为分别将其两端开放并且将中点或者中点附近接地，分别以来自不同的高频电源的高频的1/2波长谐振。通过内侧天线元件和外侧天线元件构成高频天线，并构成将各天线元件的两端开放且将中点或其附近接地，以来自高频电源的高频1/2波长谐振，由此降低等离子体电位，形成稳定的高密度的等离子体，能准确控制对被处理基板的等离子体处理的均匀性。

二、如图2所示，美国专利（专利号：12/913,135）公开了一种等离子体处理装置，该装置包含一个设有绝缘窗的处理室，衬底支撑单元，反应气体提供单元，RF射频提供单元以及校正线圈，校正线圈设置在处理室的外部，用于通过电磁感应耦合射频天线，以控制处理室内等离子密度分布，还设有一个天线线圈距离控制单元，在射频天线与校正线圈之间平行的情况下，该天线线圈距离控制单元用于控制射频天线与校正线圈之间的距离。

三、如图3所示，PCT申请（美国专利，优先权号：09/843,749）公开了一种等离子体反应装置，该反应装置包含有处理室，处理室的侧壁上设有绝缘窗。在处理室的外部临近绝缘窗的位置设有一个射频天线线圈（RF antenna coil）。一个磁芯（magnetic core）设置于处理室外部靠近线圈的位置。该磁芯包含一个磁偶极矩范围在10μ至1000μ之间的材料。磁芯还包含铁氧体材料，其至少围绕部分线圈设置。磁芯与绝缘窗之间的距离可调节。通过磁芯可调节电感耦合等离子体的分布。

四、另外，反应耦合等离子体（ICP，Inductive Coupled Plasma）等离子源实现可调通常还采用的方法是：主要通过增加ICP的线圈（coil）数量，例如增加1至3个线圈，改变每个线圈上能量馈入，实现等离子腔室内电磁场分布的改变。

然而上述各种等离子体处理室内电磁场的分布控制的方法，装置结构复杂、操作复杂，成本高。

发明内容

本发明提供一种均匀改变等离子体分布的等离子处理装置及其控制方法，通过机械的方式实现改变电磁场的空间分布，成本更低，系统设计更简单。

为实现上述目的，本发明提供一种均匀改变等离子体分布的等离子处理装置，该装置包含：

处理室，用于容纳处理气体；

绝缘窗，其设置于所述处理室顶部；

线圈，其设置在所述处理室外部，并对应设置于绝缘窗处；

其特点是，上述装置还包含：

导板条，其靠近线圈设置；该导板条中产生与线圈的电流方向相反的感生电流；

机械驱动装置，其通过连杆机械连接导板条，带动导板条远离或靠近线圈运动；

上述导板条与线圈之间距离越近感生电流越强，导板条与线圈之间距离越远感生电流越弱，从而控制处理室内的电磁场分布。

上述导板条采用易变形结构，其边缘固定于等离子处理装置的侧壁，中央部分连接机械驱动装置；

上述机械驱动装置带动导板条中央部分沿垂直于线圈平面的轨迹远离或靠近线圈运动，同时带动导板条中央部分至其边缘之间的板面变形运动，使导板条与线圈之间的距离由中央至边缘连续变化。

上述导板条采用同心的环形褶皱结构。

上述导板条面积小于所述线圈平面的面积，所述机械驱动装置带动导板条沿垂直于线圈平面的轨迹远离或靠近线圈运动，通过运动过程中所述导板条中感生电流的变化控制电磁场分布。

该装置包含若干导板条，各个导板条分别与线圈的各个部分对应设置；

该装置还包含若干机械驱动装置，各个机械驱动装置与各个导板条一一对应连接，每个机械驱动装置分别控制其所对应连接的导板条沿垂直于线圈平面的轨迹远离或靠近线圈运动，通过各个导板条中感生电流的变化控制电磁场分布。

上述导板条与线圈同心设置。

上述导板条与线圈平行设置。

上述导板条与线圈之间间隔且不接触设置，导板条与线圈之间保持绝缘距离。