专利名称：等离子体源线圈和使用该等离子体源线圈的等离子体室的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造半导体器件的设备，并且更具体地，涉及一种用于提供均一的临界尺度(CD)改变率分布的等离子体源线圈以及使用该等离子体源线圈的等离子体室。
背景技术：
在最近的20年中，用于制造超大规模集成(ULSI)电路部件的技术已经迅速发展。能够支持需要最基本技术的制造技术的多种半导体制造装置的发展使得ULSI电路部件能够迅速发展。来自上述半导体制造装置中的等离子体室已经不仅用于一般蚀刻工艺，而且用于沉积工艺，从而它们的应用范围迅速地扩大。
等离子体室指的是这样的半导体制造设备，其可人工地在反应空间中形成等离子体，并且可以使用所形成的等离子体执行多种工艺如蚀刻和沉积。上述等离子体室可以分类成电子回旋共振(ECR)源、螺旋波激发的等离子体(HWEP)源、电容耦合的等离子体(CCP)源以及电感耦合的等离子体(ICP)源等。ICP等离子体源向感应线圈提供射频(RF)功率以产生磁场，并且通过由该磁场感应的电场将电子限制在室的内部中央部分，使得甚至在低压处也产生高密度等离子体。与ECR等离子体源或HWEP源相比较，ICP源具有较简单的结构，并且可以使用相对容易的方法获得大面积等离子体，从而它们被广泛地使用在各种应用中。
在使用等离子体源线圈加工半导体晶片的工艺中，例如，在蚀刻工艺中，保证均一的CD改变率分布是很重要的。CD改变率是预期CD和结果CD之间的差。具体地，晶片的中央部分的CD与晶片的边缘处的另一CD之间的差越大，生产率越低。通常，晶片的边缘处的CD高于晶片的中央部分的CD是本领域公知的。但是，可以通过变量如所使用的蚀刻气体来控制晶片的边缘处的CD与晶片的中央部分的CD之间的差。总之，需要使晶片的边缘处的CD与晶片的中央部分的CD之间的差最小化。具体地，器件的集成度越高，上述必要性越高。
现在已广泛地使用多种用于调节工艺参数(例如压力、气体供给、气体类型、功率和温度等)的方法来调节CD的分布。但是，实际上，使用上述方法调节CD分布存在限制，并且没有方法能够提供满意的结果。
具体地，随着半导体制造近来从20mm晶片工艺转移到300mm晶片工艺，一般ICP源的应用由于结构问题而受到限制。在一般地适应ICP源的等离子体室的情形中，高RF电流在构成谐振电路的电感器的线圈中流动。此RF电流容量大大地影响在室中产生的等离子体的分布。本领域中公知构成电感器的线圈包括其中的唯一的电阻。因此，当电流在线圈中流动时，由于沿线圈的电流的长度较长，能量消耗通过线圈的唯一电阻而发生，使所消耗的能量转换成热能。结果，线圈中流动的电流容量可逐渐减少。以此方式，如果线圈中流动的电流容量是不均一的，则在室中产生的等离子体的分布也可能是不均一的。在传统单个线圈的情形中，上述现象变得更严重。换句话说，在由单个线圈形成的等离子体源线圈中，线圈越长，线圈的电阻越高，使得用于等离子体感应的电流密度也逐渐降低。为了解决上述问题，最近已提出了一种等离子体源线圈，其中多个线圈被布置成并联的。
图1是包括其中线圈被布置成并联的等离子体源线圈的等离子体室的示意图。图2是图1中示出的等离子体源线圈的详细图示。
参见图1和2，等离子体室100包括由该室的外壁102和该室的室顶112所限定的反应空间104。等离子体110在预定的条件下在反应空间104的预定区域中形成。尽管如图1中所示反应空间104在等离子体室100的下部开放，但提供此图示仅为了简化附图。实际上，等离子体室100的下部也与外部隔离，使得可以在等离子体室100的内部中保持真空状态。晶片支撑物106被布置在等离子体室100的下部处。待处理的半导体晶片108被安置在晶片支撑物106的上表面上。晶片支撑物106连接到外部RF功率供给单元114。晶片支撑物106可以进一步包括其中的加热器(图中没有示出)。
用于形成等离子体110的等离子体源线圈被布置在室顶112的外表面。如图2中所示，等离子体源线圈120包括四个单元线圈，即第一到第四单元线圈121、122、123和124，它们被并联连接。尽管四个单元线圈在图中示出，但单元线圈的数量可以根据需要自由选择。第一到第四单元线圈121、122、123和124的每个被配置成具有预定半径的圆的形式。具体地，布置在等离子体源线圈的中央部分的第一单元线圈121具有最小的半径。离等离子体源线圈的圆周越近，以第二单元线圈122->第三单元线圈123->第四单元线圈124为顺序的半径越大。总之，第一单元线圈121被第二单元线圈122所包围，第二单元线圈122被第三单元线圈123所包围，且第三单元线圈123被第四单元线圈124所包围。第一到第四单元线圈121、122、123和124并联连接到RF功率供给单元116。第一到第四单元线圈121、122、123和124并联连接到地端子。
包含在等离子体室100中的第一到第四单元线圈121、122、123和124从RF功率供给单元116接收RF功率，使得由第一到第四单元线圈121、122、123和124产生预定强度的电场。此电场通过室顶112，并进入反应空间104。在反应空间104中接收的电场对包含在反应空间104中的气体放电，该气体被转换成等离子体，并且由转换成等离子体的气体产生的中性基本(radical)粒子与带电离子之间发生化学反应。从而，半导体晶片108的表面被处理。第一、第二、第三和第四单元线圈121、122、123和124并联连接，使得它们能够减小充当电阻或电感的阻抗，并且能够容易地处理大容量的半导体晶片。
尽管存在上述优点，但还是存在各种问题。代表性的问题表现出在执行蚀刻工艺的情形中调节选择比率、蚀刻速率以及蚀刻轮廓的难度。例如，在本领域中公知选择比率和蚀刻速率是反比例相关的(也称为权衡关系)，而蚀刻轮廓也不是固定的。例如，好的蚀刻轮廓不以低选择比率和低蚀刻速率产生，而好的蚀刻轮廓以高选择比率和低蚀刻速率产生。上述事实指示CD改变率△CD(即预期CD与结果CD之间的差)为高。具体地，存在缺点由于晶片中央处的等离子体密度相对高，△CD的分布不保持恒定。
发明内容
技术问题因此，考虑到上面的问题而提出了本发明，并且本发明的一个目的是提供表现出均一的△CD分布的等离子体源线圈以处理大容量半导体晶片。
本发明的另一个目的是提供使用等离子体源线圈的等离子体室。
技术方案根据本发明的一方面，上面的和其他的目的可以通过提供一种等离子体源线圈而实现，该等离子体源线圈包括布置在中央部分的衬套；以及多个基于衬套从衬套的圆周以同心圆的形式布置的单元线圈，其中每个单元线圈的一端和衬套的一端公共地连接到功率供给端子，并且每个单元线圈的另一端和衬套的另一端公共地连接到地端子。
衬套由导电材料形成。
多个单元线圈的每个被配置成圆的形式。
多个单元线圈具有凸出型结构，使它们的位置与距衬套的距离成比例地降低。来自多个单元线圈中的至少两个布置在最外位置的单元线圈被布置在同一平面上。
多个单元线圈具有凹入型结构，使它们的位置与距衬套的距离成比例地提升。来自多个单元线圈中的至少两个布置在最外位置的单元线圈被布置在同一平面上。
根据本发明的另一方面，提供了一种等离子体源线圈，包括多个下单元线圈，以同心圆的形式布置在下部中的第一平面上；以及多个上单元线圈，以同心圆的形式布置在上部中的第二平面上，其中下单元线圈的一端公共地连接到功率供给端子，并且其另一端公共地连接到地端子，并且上单元线圈的一端公共地连接到功率供给端子，并且其另一端公共地连接到地端子。
下单元线圈之间的距离以及上单元线圈之间的距离的每个表现为0.5～2cm。
下单元线圈和上单元线圈通过连接到功率供给端子的连接线以及连接到地端子的另一连接线而彼此连接。
根据本发明的又另一方面，提供了一种等离子体源线圈，包括以圆柱形式垂直布置在中央部分的衬套；多个下单元线圈，以同心圆的形式布置在衬套底部所位于的第一平面上；以及多个上单元线圈，以同心圆的形式布置在衬套顶部所位于的第二平面上，其中下单元线圈的一端公共地连接到功率供给端子，并且其另一端公共地连接到地端子，并且上单元线圈的一端公共地连接到功率供给端子，并且其另一端公共地连接到地端子。
衬套连接到功率供给端子和地端子。
下单元线圈之间的距离以及上单元线圈之间的距离的每个表现为0.5～2cm。
下单元线圈和上单元线圈通过连接到功率供给端子的连接线以及连接到地端子的另一连接线而彼此连接。
根据本发明的又另一方面，提供了一种等离子体源线圈，包括多个以同心圆形式布置的单元线圈，具有不同的半径同时具有公共中央部分，其中单元线圈的一端公共地连接到功率供给单元，其另一端公共地连接到地端子，并且单元线圈通过至少一个连接线而彼此连接。
根据本发明的又另一方面，提供了一种等离子体源线圈，包括多个以同心圆形式布置的单元线圈，具有基于布置在中央部分的衬套的不同半径，其中单元线圈的一端公共地连接到功率供给单元，其另一端公共地连接到地端子，并且单元线圈通过至少一个连接线而彼此连接。
多个单元线圈具有凸出型结构，使它们的位置与距衬套的距离成比例地降低。
多个单元线圈具有凹入型结构，使它们的位置与距衬套的距离成比例地提升。
根据本发明的又另一方面，提供了一种等离子体源线圈，包括多个下单元线圈，以同心圆的形式布置在下部中的第一平面上；以及多个上单元线圈，以同心圆的形式布置在上部中的第二平面上，其中下单元线圈的一端公共地连接到功率供给端子，并且其另一端公共地连接到地端子，上单元线圈的一端公共地连接到功率供给端子，并且其另一端公共地连接到地端子，并且下单元线圈通过至少一个下连接线彼此连接，并且上单元线圈通过至少一个上连接线彼此连接。
根据本发明的又另一方面，提供了一种等离子体源线圈，包括以圆柱形式垂直布置在中央部分的衬套；多个下单元线圈，以同心圆的形式布置在衬套底部所位于的第一平面上；以及多个上单元线圈，以同心圆的形式布置在衬套顶部所位于的第二平面上，其中下单元线圈的一端公共地连接到功率供给端子，并且其另一端公共地连接到地端子，并且上单元线圈的一端公共地连接到功率供给端子，并且其另一端公共地连接到地端子，并且下单元线圈通过至少一个下连接线彼此连接，并且上单元线圈通过至少一个上连接线彼此连接。
根据本发明的又另一方面，提供了一种等离子体源线圈，包括布置在中央部分的衬套；以及多个单元线圈，其从衬套延伸，并且被螺旋地缠绕在衬套上，其中单元线圈在具有距中央部分预定半径的第一晶片区域中、包围第一晶片区域的第二晶片区域中以及包围第二晶片区域的线圈边缘区域中具有不同的表面面积。
单元线圈被布置成具有预定匝数“n”，其是使用预定等式n＝a×(b/m)(其中“a”和“b”都是正整数，并且“m”表示与大于“2”的整数对应的单元线圈的数量)计算的。
随着到第一晶片区域中的边缘部分的距离减小，单元线圈的表面面积保持恒定、逐渐减小或逐渐增大。
随着到第二晶片区域中的边缘部分的距离减小，单元线圈的表面面积逐渐增大、保持恒定或逐渐减小。
随着到线圈边缘区域中的边缘部分的距离减小，单元线圈的表面面积保持恒定、逐渐减小、逐渐增大或逐渐减小。
第一晶片区域和第二晶片区域与待处理的晶片表面重叠。
从第一晶片区域的中央部分到其边缘部分的半径等于或小于晶片整个半径的约10～30％，第二晶片区域的宽度等于晶片的整个半径的约70～90％，并且线圈边缘区域的宽度等于晶片的整个半径的约30～50％。
第二晶片区域包括与第一晶片区域相邻的第一区域以及与线圈边缘区域相邻的第二区域。
第二晶片区域的第一区域中的每个单元线圈的表面面积的变化程度不同于第二晶片区域的第二区域中的每个单元线圈的表面面积的变化程度。第二晶片区域的第一区域的宽度是第二晶片区域的总宽度的约60～90％，并且第二晶片区域的第二区域的宽度是第二晶片区域的总宽度的约10～40％。
根据本发明的又另一方面，提供了一种等离子体室，包括外壁和室顶，用于限定其中形成等离子体的反应空间；支撑物，布置在反应空间的下部，用于支撑待处理的半导体晶片；以及等离子体源线圈，包括布置在中央部分的衬套，以及多个基于衬套从衬套的圆周以同心圆的形式布置的单元线圈，其中每个单元线圈的一端和衬套的一端公共地连接到功率供给端子，并且每个单元线圈的另一端和衬套的另一端公共地连接到地。
根据本发明的又另一方面，提供了一种等离子体室，包括外壁和室顶，用于限定其中形成等离子体的反应空间；支撑物，布置在反应空间的下部，用于支撑待处理的半导体晶片；等离子体源线圈，包括布置在中央部分的衬套；多个单元线圈，其从衬套延伸，同时被螺旋地缠绕在衬套上，其中该单元线圈在具有距室顶上的中央部分预定半径的第一晶片区域中、包围第一晶片区域的第二晶片区域中以及包围第二晶片区域的线圈边缘区域中具有不同的表面面积；支撑杆，布置在衬套中央部分的预定区域；以及功率供给单元，连接到支撑杆以向等离子体源线圈提供功率。
单元线圈被布置成具有预定匝数“n”，其是使用预定等式n＝a×(b/m)(其中“a”和“b”都是正整数，并且“m”表示与大于“2”的整数对应的单元线圈的数量)计算的。
随着到第一晶片区域中的边缘部分的距离减小，单元线圈的表面面积保持恒定、逐渐减小或逐渐增大。
随着到第二晶片区域中的边缘部分的距离减小，单元线圈的表面面积逐渐增大、保持恒定或逐渐减小。
随着到线圈边缘区域中的边缘部分的距离减小，单元线圈的表面面积保持恒定、逐渐减小、逐渐增大或逐渐减小。
第一晶片区域和第二晶片区域与待处理的晶片表面重叠。
从第一晶片区域的中央部分到其边缘部分的半径等于或小于晶片整个半径的约10～30％，第二晶片区域的宽度等于晶片的整个半径的约70～90％，并且线圈边缘区域的宽度等于晶片的整个半径的约30～50％。
第二晶片区域包括与第一晶片区域相邻的第一区域以及与线圈边缘区域相邻的第二区域。
第二晶片区域的第一区域中的每个单元线圈的表面面积的变化程度不同于第二晶片区域的第二区域中的每个单元线圈的表面面积的变化程度。第二晶片区域的第一区域的宽度是第二晶片区域的总宽度的约60～90％，并且第二晶片区域的第二区域的宽度是第二晶片区域的总宽度的约10～40％。
根据本发明的又另一方面，提供了一种等离子体设备，包括处理室，包括晶片；偏置功率(bias power)单元，用于向晶片的背表面提供偏置功率；等离子体源结构；以及源功率单元，用于向等离子体源线圈结构提供源功率，以便产生等离子体。设置在处理室的上部的外部、用于将包含在处理室中的反应气体转换成等离子体的等离子体源线圈结构包括布置在中央部分的线圈衬套；以及至少两个单元线圈，其从该线圈衬套延伸，被螺旋地缠绕在该线圈衬套上。因此，随着从中央部分到半径边缘的距离增大，位于特定半径点处的线圈与同该线圈相邻的另一线圈之间的距离逐渐减小并随后增大。
包含在等离子体源线圈结构中的单元线圈以1或更多的预定匝数缠绕在线圈衬套上。
等离子体源线圈结构的面积比晶片面积大约50％或低于50％。
单元线圈被缠绕成允许能够提供单元线圈之间的最小距离的特定位置被包括在晶片区域中。
具有线圈之间的最小距离的特定位置相邻于晶片区域的边缘部分而定位，从而使其中在通过该特定位置之后线圈之间的距离再增大的区域小于其中线圈之间的距离减小的另一区域。
有利效果根据本发明优选实施例的等离子体源线圈和使用该线圈的等离子体室减小了线圈的电阻，并且增大电流密度而不增大功率，导致等离子体密度的增强。而且，多个单元线圈以各种形状的形式布置，使得可以容易地调节等离子体密度以增强选择比率、蚀刻速率以及蚀刻轮廓，导致均一的△CD分布。
根据本发明另一优选实施例的等离子体源线圈和等离子体室根据位置信息改变能够产生等离子体的等离子体源线圈的表面面积，使得可以根据位置信息而细调包含在等离子体室中的反应空间中的等离子体密度，导致从晶片的中央部分到晶片边缘的范围中均一的△CD分布。
根据本发明的又另一优选实施例的等离子体室引起基本(substantial)等离子体处理环境例如蚀刻环境遍及整个晶片是均一的，使得可以有效实现遍及整个晶片的处理均一性，例如CD均一性。
本发明的上面的和其他的目的、特征和其他优点将根据下面结合附图的详细描述而被更清楚地理解，在附图中图1是图示使用传统等离子体源线圈的等离子体室的横截面图；图2是图1中所示的等离子体源线圈的详细图示；图3是图示使用根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的等离子体室的横截面图；图4是图3中所示的等离子体源线圈的详细图示；图5示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第二实例；图6示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第三实例；图7示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第四实例；图8是图示图7中所示的等离子体源线圈的横截面图；图9示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第五实例；图10是图示图9中所示的等离子体源线圈的横截面图；图11示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第六实例；图12是图示图11中所示的等离子体源线圈的横截面图；图13示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第七实例；图14示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第八实例；图15示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第九实例；图16示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第十实例；图17是图示图13～16中所示的等离子体源线圈的横截面图；图18示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第十一实例；图19示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第十二实例；
图20示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第十三实例；图21示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第十四实例；图22是图示根据本发明另一优选实施例的使用等离子体源线圈的等离子体室的横截面图；图23是图示图22中所示的等离子体源线圈的平面图；图24示出从中央部分到晶片和等离子体源线圈的各边缘的示范距离，以图示根据本发明另一优选实施例的等离子体源线圈；图25示出根据本发明另一优选实施例的从等离子体源线圈的中央部分到等离子体源线圈的边缘的表面面积的示范分布；图26示出根据本发明另一优选实施例的包含在等离子体源线圈中的示范单元线圈；图27示出根据本发明另一优选实施例的从等离子体源线圈的中央部分到等离子体源线圈的边缘的表面面积的另一示范分布；图28示出根据本发明另一优选实施例的从等离子体源线圈的中央部分到等离子体源线圈的边缘的表面面积的又另一示范分布；图29示出根据本发明另一优选实施例的从等离子体源线圈的中央部分到等离子体源线圈的边缘的表面面积的又另一示范分布；图30是图示使用根据本发明又另一优选实施例的等离子体源线圈的等离子体室的横截面图；图31是图示根据本发明又另一优选实施例的等离子体源线圈的平面图；图32是沿图31的线A-A′所取的、图示等离子体源线圈的横截面图；图33是一曲线图，图示在图31～32中所示的等离子体源线圈的晶片边缘的方向上的线圈之间距离的变化；图34是一曲线图，图示依赖于图31～32中的等离子体源线圈的转角的线圈半径；图35是一曲线图，图示依赖于图31～32中的等离子体源线圈的转角的线圈半径的变化；以及图36是一曲线图，图示由于引入根据本发明又另一优选实施例的等离子体源线圈而导致的晶片上的CD分布。
具体实施例方式
现在将参照附图详细描述本发明的优选实施例。在图中，相同或类似的元件由相同的参考标号来表示，即使它们在不同的图中绘出，也是如此。在下面的描述中，当可能使本发明的主题不清楚时，将省略结合在这里的公知功能和配置的详细描述。
图3是图示使用根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的等离子体室的横截面图。图4是图3中所示的等离子体源线圈的详细图示；参见图3～4，根据本发明优选实施例的等离子体室300包括由外壁302和室顶312所限定的反应空间304。等离子体310在预定条件下在反应空间304的预定区域中形成。尽管如图3中所示反应空间304在等离子体室300的下部开放，但提供此图示仅是为了简化附图。实际上，等离子体室300的下部也与外部隔离，使得可以在等离子体室300中保持真空状态。晶片支撑物306被布置在等离子体室300的下部。待处理的半导体晶片308被设置在晶片支撑物306的上表面上。晶片支撑物306连接到外部RF功率供给单元314。晶片支撑物306可以进一步包括其中的加热器(图3中没有示出)。根据后面要解释的各种优选实施例，上述等离子体室结构可应用于所有的等离子体源线圈。
用于形成等离子体310的等离子体源线圈320被布置在室顶312的外表面。如图4中所示，等离子体源线圈320包括多个单元线圈，即并联连接的第一到第四单元线圈321、322、323和324，以及衬套330。尽管四个单元线圈在图中示出，但单元线圈的数量可以根据需要自由选择。衬套330由导电材料形成，并且被配置成具有预定半径的圆柱形式。但是，如果需要，衬套330可以采取其他形式。衬套330设置在等离子体室300的中央部分。第一单元线圈321以第一距离“d1”与衬套330间隔开，并且同时包围衬套330。第二单元线圈322以第二距离“d2”与第一单元线圈321间隔开，并且同时包围第一单元线圈321。第三单元线圈323以第三距离“d3”与第二单元线圈322间隔开，并且同时包围第二单元线圈322。第四单元线圈324以第四距离“d4”与第三单元线圈323间隔开，并且同时包围第三单元线圈323。第一距离“d1”、第二距离“d2”、第三距离“d3”以及第四距离“d4”可以彼此相等，或者可以彼此不同。如果需要，距离d1～d4中的一些可以彼此相等，而其余距离彼此不同。包含在等离子体室300中的等离子体的分布可能受单元线圈之间的间距所影响，使得蚀刻速率、选择比率和CD等也受影响。第一到第四单元线圈321、322、323和324以及衬套330并联连接到RF功率供给单元316。第一到第四单元线圈321、322、323和324以及衬套330也并联连接到地端子。
根据具有上述结构的等离子体源线圈以及使用该线圈的等离子体室，由于设置在中央部分的衬套330，使中央部分的等离子体密度低于边缘部分的另一等离子体密度，导致均一的△CD分布。更详细地，由于中央部分相对高的等离子体密度，在中央部分产生较多基于聚合物的副产品。由于蚀刻速率因上述副产品而减小，中央部分的△CD分布不同于边缘部分的△CD分布。中央部分的等离子体密度由于衬套330的存在而减小，并且所产生的基于聚合物的副产品的量也减小，使中央部分的△CD分布和边缘部分的另一△CD分布都是均一的。而且，单元线圈和衬套可以并联电气连接，使RF功率供给单元316的功率电平可以减小。
图5示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第二实例。
参见图5，根据本发明的等离子体源线圈包括下等离子体源线圈520a和上等离子体源线圈520b。下等离子体源线圈520a以预定距离“h1”例如0.5～2.0cm与下等离子体源线圈520b垂直地间隔开。
下等离子体源线圈520a包括多个下单元线圈521a、522a、523a以及524a。更详细地，下等离子体源线圈520a包括多个下单元线圈，例如并联连接的第一、第二、第三和第四下单元线圈521a、522a、523a以及524a。在此情形中，尽管四个下单元线圈在图5中示出，但下单元线圈的数量可以按需要自由选择。此配置也应用于其他优选实施例。第一、第二、第三和第四下单元线圈521a、522a、523a以及524a的每个被配置成具有预定半径的圆的形式。如果需要，第一到第四下单元线圈521a～524a可以按需要采取其他形式。第一下单元线圈521a被第二下单元线圈522a所包围。第二下单元线圈522a被第三下单元线圈523a所包围。第三下单元线圈523a被第四单元线圈524a所包围。
下等离子体源线圈520b包括多个上单元线圈521b、522b、523b以及524b。更详细地，上等离子体源线圈520b包括多个上单元线圈，例如并联连接的第一、第二、第三和第四上单元线圈521b、522b、523b以及524b。第一、第二、第三和第四上单元线圈521b、522b、523b以及524b以与第一、第二、第三和第四下单元线圈521a、522a、523a以及524a相同的方式布置。
第一、第二、第三和第四下单元线圈521a、522a、523a以及524a并联连接到RF功率供给单元516。第一、第二、第三和第四下单元线圈521a、522a、523a以及524a并联连接到地端子。以此方式，第一、第二、第三和第四上单元线圈521b、522b、523b以及524b并联连接到RF功率供给单元516。第一、第二、第三和第四上单元线圈521b、522b、523b以及524b并联连接到地端子。第一下单元线圈521a和第一上单元线圈521b通过同一连接线连接到RF功率供给单元516和地端子。以此方式，第二下单元线圈522a和第二上单元线圈522b通过同一连接线连接到RF功率供给单元516和地端子。第三下单元线圈523a和第三上单元线圈523b通过同一连接线连接到RF功率供给单元516和地端子。第四下单元线圈524a和第四上单元线圈524b通过同一连接线连接到RF功率供给单元516和地端子。
在根据本发明的由520a和520b表示的等离子体源线圈的情形中，大量单元线圈被分类成下单元线圈和上单元线圈，并且下单元线圈和上单元线圈分别布置在下部和上部处，使单元线圈之间的间距可以相等或高于预定值。换句话说，在单元线圈不同地布置在下部和上部的情形中的单元线圈之间的间距可以比单元线圈全部布置在同一平面的其他情形中的单元线圈之间的间距相对更宽。以此方式，单元线圈之间的间隔相对更宽，使根据本发明的等离子体源线圈通过使传统单元线圈之间的间距变窄而防止产生电弧。
图6示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第三实例。
参见图6，根据本发明的由620a、620b和630所表示的等离子体源线圈与上述由520a和520b表示的等离子体源线圈类似。下等离子体源线圈620a布置在下部，并且上等离子体源线圈620b布置在上部。下等离子体源线圈620a包括第一、第二、第三和第四下单元线圈621a、622a、623a以及624a。上等离子体源线圈620b包括第一、第二、第三和第四上单元线圈621b、622b、623b以及624b。但是，根据本发明的、图6中所示的等离子体源线圈包括在其中央部分的衬套630，这不同于图5中所示的、由520a和520b表示的等离子体源线圈。衬套630配置成圆柱形式，通过该圆柱形式，下等离子体源线圈620a的中央部分连接到上等离子体源线圈620b的中央部分。下等离子体源线圈620a设置在也设置有衬套630的底部的平面上。上等离子体源线圈620b设置在也设置有衬套630的顶部的平面上。衬套630减小中央部分的等离子体密度，使得在中央部分中出现较少的基于聚合物的副产品，导致在中央部分和边缘部分均一的△CD分布。而且，在根据本发明的由620a、620b和630所表示的等离子体源线圈的情形中，包含在下等离子体源线圈620a中的第一、第二、第三和第四下单元线圈621a、622a、623a以及624a之间的各距离可以彼此相等，或者也可以彼此不同。如果需要，一些距离可以彼此相等，而其余距离彼此不同。以此方式，包含在上等离子体源线圈620b中的第一、第二、第三和第四上单元线圈621b、622b、623b以及624b之间的各距离可以彼此相等，并且也可以彼此不同。如果需要，一些距离可以彼此相等，而其余距离彼此不同。
图7示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第四实例。图8是图示图7中所示的等离子体源线圈的横截面图。
参见图7和8，根据本发明的由720和730表示的等离子体源线圈与图4中所示的由320和330表示的等离子体源线圈是相同的。但是，多个单元线圈720即第一、第二、第三和第四单元线圈721、722、723以及724不设置同一平面上，并且被布置成凸出形，使第一到第四单元线圈721～724布置成其中央部分比其边缘更凸出的凸出形，这不同于图4中所示的等离子体源线圈。换句话说，第一、第二、第三和第四单元线圈721、722、723以及724被顺序地设置在位于中央部分的衬套730的附近。各单元线圈720之间的各距离可以彼此相等，或者可以彼此不同。如果需要，一些距离可以彼此相等，而其余距离彼此不同。衬套730和第一到第四单元线圈721、722、723以及724并联连接到RF功率供给单元716。衬套730和第一到第四单元线圈721、722、723以及724也并联连接到地端子。
衬套730与室顶312的顶表面最大地间隔开。以第一单元线圈721->第二单元线圈722->第三单元线圈723->第四单元线圈724的顺序，即线圈位置离等离子体源线圈的边缘越近，与室顶312的距离越小。以此方式，线圈位置与中央部分越近，与室顶312的距离越长。结果，线圈位置与中央部分越近，等离子体密度越低。
图9示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第五实例。图10是图示图9中所示的等离子体源线圈的横截面图。
参见图9和10，根据本发明的由920和930表示的等离子体源线圈与图4中所示的由320和330表示的等离子体源线圈是相同的。但是，多个单元线圈920即第一、第二、第三和第四单元线圈921、922、923以及924不设置同一平面上，并且被布置成凸出形，使第一到第四单元线圈921～924布置成其中央部分比其边缘更凸出的凸出形，这不同于图4中所示的等离子体源线圈。换句话说，第一、第二、第三和第四单元线圈921、922、923以及924被顺序地设置在位于中央部分的衬套930的附近。各单元线圈920之间的距离可以彼此相等，或者可以彼此不同。如果需要，一些距离可以彼此相等，而其余距离彼此不同。衬套930和第一到第四单元线圈921、922、923以及924并联连接到RF功率供给单元916。衬套930和第一到第四单元线圈921、922、923以及924也并联连接到地端子。
衬套930与室顶312的顶表面最小地间隔开。以第一单元线圈921->第二单元线圈922->第三单元线圈923->第四单元线圈924的顺序，即线圈位置离边缘部分越近，与室顶312的距离越长。在根据本发明的由920和930表示的等离子体源线圈的情形中，线圈位置与中央部分越近，与室顶312的距离越长。因此，线圈位置与中央部分越近，等离子体密度越高。在此情形中，使用具有氟(F)与碳(c)的高比率、即高F/C比率的蚀刻气体。高F/C比率的蚀刻气体产生较少的作为副产品的聚合物。例如，上述蚀刻气体是指CF4、C2F6、C3F8或CHF3等。在此情形中，该蚀刻气体如CF4、C2F6、C3F8或CHF3通常具有大于“2”的F/C比率。在此情形中，与晶片的中央部分相比，在晶片的边缘处发生过蚀刻，导致不均一的△CD分布。根据本发明的等离子体源线圈920减小晶片边缘处的等离子体密度，导致均一的△CD分布。
图11示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第六实例。图12是图示图11中所示的等离子体源线圈的横截面图。
参见图11和12，根据本发明的由1120和1130表示的等离子体源线圈与图7和8中所示的、由720和730表示的等离子体源线圈是相同的。换句话说，第一、第二、第三和第四单元线圈1121、1122、1123以及1124被顺序地设置在位于中央部分的衬套1130的附近。各单元线圈1120之间的距离可以彼此相等，或者可以彼此不同。如果需要，一些距离可以彼此相等，而其余距离彼此不同。衬套1130和第一到第四单元线圈1121、1122、1123以及1124并联连接到RF功率供给单元1116。衬套1130和第一到第四单元线圈1121、1122、1123以及1124也并联连接到地端子。但是，根据本发明的、图11～12中所示的、由1120和1130所表示的等离子体源线圈被配置成凸出形的形式，并且设置在该等离子体源线圈的最外位置的第三和第四单元线圈1123和1124被设置在同一平面上，这不同于根据先前已公开的各优选实施例的上述等离子体源线圈。由1120和1130所表示的等离子体源线圈适合于在边缘部分保持预定的等离子体密度。
图13示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第七实例。
参见图13，根据本发明的等离子体源线圈包括多个单元线圈1320，例如第一、第二、第三和第四单元线圈1321、1322、1323以及1324。第一单元线圈1321布置在中央部分。第二单元线圈1322以预定距离与第一单元线圈1321间隔开，并且包围第一单元线圈1321。第三单元线圈1323以预定距离与第二单元线圈1322间隔开，并且包围第二单元线圈1322。第四单元线圈1324以预定距离与第三单元线圈1323间隔开，并且包围第三单元线圈1323。单元线圈1320之间的距离可以彼此相等，或者也可以彼此不同。如果需要，一些距离可以彼此相等，而其余距离彼此不同。第一、第二、第三和第四单元线圈1321、1322、1323以及1324并联连接到RF功率供给单元1316。第一、第二、第三和第四单元线圈1321、1322、1323以及1324也连接到地端子。
第一、第二、第三和第四单元线圈1321、1322、1323以及1324通过第一连接线1341、第二连接线1342、第三连接线1343以及第四连接线1344而彼此电气连接。第一连接线1341、第二连接线1342、第三连接线1343以及第四连接线1344被布置成彼此垂直。具体地，第一连接线1341和第二连接线1342被垂直布置，并且第三连接线1343和第四连接线1344被水平布置。
上述等离子体源线圈可以各种方式分散从RF功率供给单元1316接收的电流信号的路径。更详细地，施加到第一单元线圈1321的电流信号被分成三个子电流信号，其在流到地端子之前通过第一、第二、第三和第四连接线1341、1342、1343和1344而流过第二、第三和第四单元线圈1322、1323和1324。流过各路径的电流影响电场分布，并且引起电场分布的变化，使得其也可引起等离子体密度分布。
图14示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第八实例。
参见图14，根据本发明的等离子体源线圈包括多个单元线圈1420，例如第一、第二、第三和第四单元线圈1421、1422、1423以及1424。第一、第二、第三和第四单元线圈1421、1422、1423以及1424以与图13中相同的方式布置，因此，为了便于描述，这里省略其详细描述。第一、第二、第三和第四单元线圈1421、1422、1423以及1424连接到RF功率供给单元1416，并且连接到地端子。第一单元线圈1421和第二单元线圈1422通过第一连接线1441、1442、1443以及1444彼此电气连接。第二单元线圈1422和第三单元线圈1423通过第二连接线1451、1452、1453以及1454彼此电气连接。第三单元线圈1423和第四单元线圈1424通过第三连接线1461、1462、1463以及1464彼此电气连接。第一连接线1441～1444、第二连接线1451～1454以及第三连接线1461～1464不直接彼此连接，并且被交替布置。
上述等离子体源线圈可以各种方式分散从RF功率供给单元1416接收的电流的路径。更详细地，施加到第一单元线圈1421的电流信号通过第一连接线1441、1442、1443以及1444被部分地施加到第二单元线圈1422。施加到第二单元线圈1422的电流信号通过第二连接线1451、1452、1453以及1454被部分地施加到第三单元线圈1423。施加到第三单元线圈1423的电流信号通过第三连接线1461、1462、1463以及1464被部分地施加到第四单元线圈1424。上述操作也应用于与上述情形相反的另一情形。例如，施加到第四单元线圈1424的电流信号通过第三连接线1461、1462、1463以及1464被部分地施加到第三单元线圈1423。流过各路径的电流信号影响电场分布，并且引起电场分布的变化，使得其也可引起整体等离子体密度分布。
图15示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第九实例。
参见图15，根据本发明的等离子体源线圈包括设置在其中央部分的衬套1530，以及衬套1530附近的多个单元线圈1520，例如第一、第二、第三和第四单元线圈1521、1522、1523以及1524。第一单元线圈1521以预定距离与衬套1530间隔开，并且包围衬套1530。第二单元线圈1522以预定距离与第一单元线圈1521间隔开，并且包围第一单元线圈1521。第三单元线圈1523以预定距离与第二单元线圈1522间隔开，并且包围第二单元线圈1522。第四单元线圈1524以预定距离与第三单元线圈1523间隔开，并且包围第三单元线圈1523。单元线圈1520之间的距离可以彼此相等，或者也可以彼此不同。如果需要，一些距离可以彼此相等，而其余距离彼此不同。第一、第二、第三和第四单元线圈1521、1522、1523以及1524和衬套1530连接到RF功率供给单元1516。第一、第二、第三和第四单元线圈1521、1522、1523以及1524也连接到地端子。第一、第二、第三和第四单元线圈1521、1522、1523以及1524通过第一连接线1541、第二连接线1542、第三连接线1543以及第四连接线1544彼此电气连接。第一连接线1541、第二连接线1542、第三连接线1543以及第四连接线1544被布置成彼此垂直。具体地，第一连接线1541和第二连接线1542被垂直布置，并且第三连接线1543和第四连接线1544被水平布置。
图16示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第十实例。
参见图16，根据本发明的等离子体源线圈包括设置在其中央部分的衬套1630，以及衬套1630附近的多个单元线圈1620，例如第一、第二、第三和第四单元线圈1621、1622、1623以及1624。第一、第二、第三和第四单元线圈1621、1622、1623以及1624以与图15中相同的方式布置，因此，为了便于描述，这里省略其详细描述。第一、第二、第三和第四单元线圈1621、1622、1623和1624以及衬套630连接到RF功率供给单元1616，并且也连接到地端子。第一单元线圈1621和第二单元线圈1622通过第一连接线1641、1642、1643以及1644彼此电气连接。第二单元线圈1622和第三单元线圈1623通过第二连接线1651、1652、1653以及1654彼此电气连接。第三单元线圈1623和第四单元线圈1624通过第三连接线1661、1662、1663以及1664彼此电气连接。第一连接线1641～1644、第二连接线1651～1654以及第三连接线1661～1664不直接彼此连接，并且被交替布置。
图17是图示图13～16中所示的等离子体源线圈的横截面图。尽管下面的描述为了说明的目的使用上述图15中所示的等离子体源线圈，但应当注意，此配置也可以应用于图13、14和16中所示的等离子体源线圈。
参见图17，多个单元线圈沿设置在等离子体源线圈的中央部分的衬套1530的圆周而布置，并且下面的第一到第三结构可以选择性地包括在图17中。第一结构包括布置在同一平面上的、从衬套1530到边缘部分的范围中的单元线圈1520a。第二结构将单元线圈1520b布置成凹入形，使得线圈位置离基于衬套530的边缘部分越近，与室顶(未示出)的距离越长。第三结构将单元线圈1520c布置成凸出形，使得线圈位置离基于衬套1530的边缘部分越近，与室顶的距离越短。更详细地，在第一单元线圈1520a的情形中，第一、第二、第三和第四单元线圈1521a、1522a、1523a以及1524a设置在同一平面上，使得第一到第四单元线圈1521a～1524a与室顶之间的距离保持恒定。在第二单元线圈1520b的情形中，单元线圈1521b～1524b中的每个与室顶之间的距离以下面顺序增大第一单元线圈1521b->第二单元线圈1522b->第三单元线圈1523b->第四单元线圈1524b。在第三单元线圈1520c的情形中，单元线圈1521c～1524c中的每个与室顶之间的距离以下面顺序减小第一单元线圈1521c->第二单元线圈1522c->第三单元线圈1523c->第四单元线圈1524c。
如果提供与包含在上述第一结构中的单元线圈1520a相同的布置，则与包含在第二结构中的单元线圈1520b或包含在第三结构中的单元线圈1520c相比，中央部分的等离子体密度与边缘部分的另一等离子体密度之间的差相对较低。在包含在第二结构中的单元线圈1520b的情形中，线圈位置越接近边缘部分，等离子体密度越低。在包含在第三结构中的单元线圈1520c的情形中，线圈位置越接近中央部分，等离子体密度越高。
图18示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第十一实例。
参见图18，根据本发明的等离子体源线圈包括下等离子体源线圈1820a和上等离子体源线圈1820b。下等离子体源线圈1820a和上等离子体源线圈1820b以预定距离彼此垂直地间隔开。
下等离子体源线圈1820a包括下单元线圈1821a、1822a、1823a以及1824a。更详细地，下等离子体源线圈1820a包括多个下单元线圈，例如第一到第四下单元线圈1821a、1822a、1823a以及1824a。尽管四个下单元线圈在图18中示出，但下单元线圈的数量可以按需要自由选择。第一到第四单元线圈1821a、1822a、1823a以及1824a的每个被配置成具有预定半径的圆的形式。第一下单元线圈1821a被第二下单元线圈1822a所包围，第二下单元线圈1822a被第三下单元线圈1823a所包围，并且第三下单元线圈1823a被第四下单元线圈1824a所包围。
第一、第二、第三和第四单元线圈1821a、1822a、1823a以及1824a通过第一下连接线1841a、第二下连接线1842a、第三下连接线1843a以及第四下连接线1844a而彼此电气连接。第一下连接线1841a、第二下连接线1842a、第三下连接线1843a以及第四下连接线1844a被布置为彼此垂直。具体地，第一下连接线1841a和第二下连接线1842a被布置在第一方向上，并且第三下连接线1843a和第四下连接线1844a被布置在与第一方向垂直的第二方向上。
上等离子体源线圈1820b包括多个上单元线圈1821b、1822b、1823b以及1824b。更详细地，上等离子体源线圈1820b包括四个上单元线圈，即第一、第二、第三和第四单元线圈1821b、1822b、1823b以及1824b。尽管四个上单元线圈在图18中示出，但上单元线圈的数量可以按需要自由选择。第一到第四单元线圈1821b、1822b、1823b以及1824b的每个配置成具有预定半径的圆的形式。第一下单元线圈1821b被第二上单元线圈1822b所包围，第二下单元线圈1822b被第三下单元线圈1823b所包围，并且第三下单元线圈1823b被第四下单元线圈1824b所包围。
第一、第二、第三和第四上单元线圈1821b、1822b、1823b以及1824b通过第一上连接线1841b、第二上连接线1842b、第三上连接线1843b以及第四上连接线1844b而彼此电气连接。第一上连接线1841b、第二上连接线1842b、第三上连接线1843b以及第四上连接线1844b被布置为彼此垂直。具体地，第一上连接线1841b和第二上连接线1842b被布置在第一方向上，并且第三上连接线1843b和第四上连接线1844b被布置在与第一方向垂直的第二方向上。
尽管图18中没有示出，但应当注意，第一下连接线1841a和第一上连接线1841b可以通过布置在垂直方向上的第一连接线(未示出)而直接地彼此连接。第二下连接线1842a和第二上连接线1842b也通过布置在垂直方向上的第二连接线(未示出)而直接地彼此连接。以此方式，第三下连接线1843a和第三上连接线1843b可以直接彼此连接，并且第四下连接线1844a和第四上连接线1844b也可以直接彼此连接。
图19示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第十二实例。
参见图19，根据本发明的等离子体源线圈包括下等离子体源线圈1920a和上等离子体源线圈1920b。下等离子体源线圈1920a和上等离子体源线圈1920b以预定距离彼此垂直地间隔开。
下等离子体源线圈1920a包括多个下单元线圈1921a、1922a、1923a以及1924a。更详细地，下等离子体源线圈1920a包括多个下单元线圈，例如第一、第二、第三和第四下单元线圈1921a、1922a、1923a以及1924a。尽管四个下单元线圈在图19中示出，但下单元线圈的数量可以按需要自由选择。第一、第二、第三和第四下单元线圈1921a、1922a、1923a以及1924a以与图18中相同的方式而布置，因此，这里为了便于描述而省略其详细描述。
第一、第二、第三和第四下单元线圈1921a、1922a、1923a以及1924a连接到RF功率供给单元1916，并且也连接到地端子。第一下单元线圈1921a和第二下单元线圈1922a通过第一下连接线1941a、1942a、1943a以及1944a彼此电气连接。第二下单元线圈1922a和第三下单元线圈1923a通过第二下连接线1951a、1952a、1953a以及1954a彼此电气连接。第三下单元线圈1923a和第四下单元线圈1924a通过第三下连接线1961a、1962a、1963a以及1964a彼此电气连接。第一下连接线1941a～1944a、第二下连接线1951a～1954a以及第三下连接线1961a～1964a不直接彼此连接，并且被交替布置。
上等离子体源线圈1920b包括多个上单元线圈1921b、1922b、1923b以及1924b。更详细地，上等离子体源线圈1920b包括多个上单元线圈，例如第一、第二、第三和第四上单元线圈1921b、1922b、1923b以及1924b。尽管四个上单元线圈在图19中示出，但上单元线圈的数量可以按需要自由选择。第一、第二、第三和第四上单元线圈1921b、1922b、1923b以及1924b以与图18中相同的方式而布置，因此这里为了便于描述而省略其详细描述。
第一、第二、第三和第四上单元线圈1921b、1922b、1923b以及1924b连接到RF功率供给单元1916，并且也连接到地端子。第一上单元线圈1921b和第二上单元线圈1922b通过第一上连接线1941b、1942b、1943b以及1944b彼此电气连接。第二上单元线圈1922b和第三上单元线圈1923b通过第二上连接线1951b、1952b、1953b以及1954b彼此电气连接。第三上单元线圈1923b和第四上单元线圈1924b通过第三上连接线1961b、1962b、1963b以及1964b彼此电气连接。第一上连接线1941b～1944b、第二上连接线1951b～1954b以及第三上连接线1961b～1964b不直接彼此连接，并且被交替布置。
尽管图19中没有示出，但应当注意，第二下连接线1951a和第二上连接线1951b可以通过布置在垂直方向上的第一连接线(未示出)彼此直接连接。第三下连接线1962a和第三上连接线1962b也通过布置在垂直方向上的第二连接线(未示出)彼此直接连接。以此方式，第一下连接线1941a、1942a、1943a以及1944a之一可以直接连接到第一上连接线1941b、1942b、1943b以及1944b之一。而且，其他下连接线也可以直接连接到其他上连接线。
图20示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第十三实例。
参见图20，根据本发明的等离子体源线圈包括垂直地布置在其中央部分的圆柱衬套2030、设置在也设置有衬套2030底部的平面上的下等离子体源线圈2020a以及设置在也设置有衬套2030顶部的平面上的上等离子体源线圈2020b。下等离子体源线圈2020a和上等离子体源线圈2020b以预定距离彼此垂直地间隔开，该预定距离对应于衬套2030的长度。
下等离子体源线圈2020a包括多个下单元线圈2021a、2022a、2023a以及2024a。更详细地，下等离子体源线圈2020a包括多个沿衬套2030的圆周布置的下单元线圈，例如第一、第二、第三和第四下单元线圈2021a、2022a、2023a以及2024a。尽管四个下单元线圈在图20中示出，但下单元线圈的数量可以按需要自由选择。第一到第四下单元线圈2021a、2022a、2023a以及2024a的每个配置成具有预定半径的圆的形式。
第一、第二、第三和第四下单元线圈2021a、2022a、2023a以及2024a通过第一下连接线2041a、第二下连接线2042a、第三下连接线2043a以及第四下连接线2044a而彼此电气连接。第一下连接线2041a、第二下连接线2042a、第三下连接线2043a以及第四下连接线2044a被布置为彼此垂直。例如，第一下连接线2041a和第二下连接线2042a被布置在第一方向上，并且第三下连接线2043a和第四下连接线2044a被布置在与第一方向垂直的第二方向上。
上等离子体源线圈2020b包括多个上单元线圈2021b、2022b、2023b以及2024b。更详细地，上等离子体源线圈2020b包括多个沿衬套2030的圆周布置的上单元线圈，例如第一、第二、第三和第四上单元线圈2021b、2022b、2023b以及2024b。尽管四个上单元线圈在图20中示出，但上单元线圈的数量可以按需要自由选择。第一到第四上单元线圈2021b、2022b、2023b以及2024b的每个配置成具有预定半径的圆的形式。
第一、第二、第三和第四上单元线圈2021b、2022b、2023b以及2024b通过第一上连接线2041b、第二上连接线2042b、第三上连接线2043b以及第四上连接线2044b而彼此电气连接。第一上连接线2041b、第二上连接线2042b、第三上连接线2043b以及第四上连接线2044b被布置为彼此垂直。例如，第一上连接线2041b和第二上连接线2042b被布置在第一方向上，并且第三上连接线2043b和第四上连接线1844b被布置在与第一方向垂直的第二方向上。
尽管图20中没有示出，但应当注意，第一下连接线2041a和第一上连接线2041b可以通过布置在垂直方向上的第一连接线(未示出)彼此直接连接。第二下连接线2042a和第二上连接线2042b也通过布置在垂直方向上的第二连接线(未示出)彼此直接连接。以此方式，第三下连接线2043a和第三上连接线2043b可以彼此直接连接，并且第四下连接线2044a和第四上连接线2044b也可以彼此直接连接。
图21示出根据本发明优选实施例的等离子体源线圈的第十四实例。
参见图21，根据本发明的等离子体源线圈包括垂直地布置在中央部分的圆柱衬套2130、设置在也设置有衬套2130底部的平面上的下等离子体源线圈2120a、以及设置在也设置有衬套2130顶部的平面上的上等离子体源线圈2120b。下等离子体源线圈2120a与上等离子体源线圈2120b以预定距离彼此垂直地间隔开，该预定距离对应于衬套2130的长度。
下等离子体源线圈2120a包括多个下单元线圈2121a、2122a、2123a以及2124a。更详细地，下等离子体源线圈2120a包括多个下单元线圈，例如第一、第二、第三和第四下单元线圈2121a、2122a、2123a以及2124a。尽管四个单元线圈在图21中示出，但单元线圈的数量可以按需要自由选择。第一、第二、第三和第四下单元线圈2121a、2122a、2123a以及2124a以与图20中相同的方式布置，因此这里为了便于描述而省略其详细描述。
第一、第二、第三和第四下单元线圈2121a、2122a、2123a以及2124a连接到RF功率供给单元2116，并且也连接到地端子。第一下单元线圈2121a和第二下单元线圈2122a通过第一下连接线2141b、2142b、2143b、以及2144b彼此电气连接。第二下单元线圈2122a和第三下单元线圈2123a通过第二下连接线2151a、2152a、2153a以及2154a彼此电气连接。第三下单元线圈2123b和第四下单元线圈2124a通过第三下连接线2161a、2162a、2163a以及2164a彼此电气连接。第一下连接线2141a～2144a、第二下连接线2151b～2154b以及第三下连接线2161a～2164a不直接彼此连接，并且被交替布置。
上等离子体源线圈2120b包括多个上单元线圈2121b、2122b、2123b以及2124b。更详细地，上等离子体源线圈2120b包括多个沿衬套2030的圆周布置的上单元线圈，例如第一、第二、第三和第四上单元线圈2121b、2122b、2123b以及2124b。尽管四个单元线圈在图21中示出，但单元线圈的数量可以按需要自由选择。第一、第二、第三和第四上单元线圈2121b、2122b、2123b以及2124b以与图20中相同的方式布置，因此这里为了便于描述而省略其详细描述。
第一、第二、第三和第四上单元线圈2121b、2122b、2123b以及2124b连接到RF功率供给单元2116，并且也连接到地端子。第一上单元线圈2121b和第二上单元线圈2122b通过第一上连接线2141b、2142b、2143b以及2144b彼此电气连接。第二上单元线圈2122b和第三上单元线圈2123b通过第二上连接线2151b、2152b、2153b以及2154b彼此电气连接。第三上单元线圈2123b和第四上单元线圈2124b通过第三上连接线2161b、2162b、2163b以及2164b彼此电气连接。第一上连接线2141b～2144b、第二上连接线2151b～2154b以及第三上连接线2161b～2164b不直接彼此连接，并且被交替布置。
尽管图21中没有示出，但应当注意，第二下连接线2151a和第二上连接线2151b可以通过布置在垂直方向上的第一连接线(未示出)彼此直接连接。第三下连接线2162a和第三上连接线2162b也通过布置在垂直方向上的第二连接线(未示出)彼此直接连接。以此方式，第一下连接线2141a、2142a、2143a以及2144a之一可以直接连接到第一上连接线2141b、2142b、2143b以及2144b之一。而且，其他下连接线也可以直接连接到其他上连接线。
图22是图示根据本发明另一优选实施例的使用等离子体源线圈的等离子体室的横截面图。图23是图示图22中所示的等离子体源线圈的平面图。与图3中相同的元件由与图3中相同的参考标号来表示，因此这里为了便于描述而省略其详细描述。
参见图22～23，在等离子体室2200中使用的等离子体源线圈200包括多个单元线圈(例如，第一、第二、第三和第四单元线圈2201、2202、2203以及2204)和衬套2210。更详细地，衬套2210布置在中央部分，并且第一到第四单元线圈2201～2204从衬套2210延伸，并且被螺旋地缠绕在衬套2210的圆周上。尽管四个单元线圈在图22中示出，但单元线圈的数量可以按需要自由选择。换句话说，单元线圈的数量“m”可以确定为是大于“2”的整数。单元线圈2201、2202、2203以及2204中的每个具有预定的匝数“n”，并且此匝数“n”可以确定为是正实数。即，匝数“n”是使用预定值n＝a×(b/m)(其中“a”和“b”都是正整数)来计算的。衬套2210由与单元线圈2201、2202、2203以及2204相同的材料形成。例如，如果单元线圈2201、2202、2203以及2204由铜形成，则衬套2210也由铜形成。但是，如果需要，衬套2210也可以由与单元线圈2201～2204的材料不同的其他材料形成。应当注意，衬套2210也可以由导电材料形成。尽管衬套2210被配置成具有预定半径的圆柱的形式，但是如果需要，其也可以采取其他形式。
以垂直于衬套2210的顶部的预定方向突起的支撑杆2211被布置在衬套2210的中央部分。支撑杆2211也由导电材料如铜形成。支撑杆2211连接到RF功率供给单元316的一个端子。RF功率供给单元316的另一端子接地。从RF功率供给单元316产生的功率通过支撑杆2211和衬套2210施加到第一到第四单元线圈2201～2204。
根据具有上述结构的等离子体源线圈以及使用该线圈的等离子体室，由于设置在中央部分的衬套2210，中央部分的等离子体密度相对低于边缘部分的等离子体密度，导致均一的△CD分布。更详细地，由于中央部分的相对高等离子体密度，在中央部分产生较多基于聚合物的副产品。由于蚀刻速率因上述副产品而减小，所以中央部分的△CD分布不同于边缘部分的△CD分布。中央部分的等离子体密度由于衬套2210的存在而减小，并且所产生的基于聚合物的副产品的量也减小，使中央部分的△CD分布和边缘部分的△CD分布都是均一的。尽管上述等离子体源线圈以及使用该线圈的等离子体室具有上述优点，但它们在从中央部分到边缘部分的范围中更细地调节△CD分布方面有困难。特别地，由于晶片容量的增大，上述缺点已愈加被看作重要问题。
图24示出从中央部分到晶片和等离子体源线圈的各边缘的示范距离，以图示根据本发明另一优选实施例的等离子体源线圈。图25示出根据本发明另一优选实施例的从等离子体源线圈的中央部分到等离子体源线圈的边缘的表面面积的示范分布。图26示出根据本发明另一优选实施例的包含在等离子体源线圈中的示范单元线圈。在图24～26中，相同的元件由相同的参考标号来表示。
参见图24～25，从中央部分“0”到等离子体源线圈边缘的线圈半径rcoil大于从中央部分“0”到晶片边缘的晶片半径rwf。因此，等离子体源线圈的线圈半径dcoil大于晶片直径dwf。晶片区域2410被分类成第一晶片区域2411和第二晶片区域2412。第一晶片区域2411指示具有距中央部分“0”第一晶片半径rwf1的圆形区域。第二晶片区域2412指示包围第一晶片区域2411的圆形区域，并且具有预定宽度rwf2。线圈边缘2421指示包围第二晶片区域2412的圆形区域，并且具有预定宽度rcoil1。
在第一晶片区域2411的情形中，包含在等离子体源线圈中的多个单元线圈的各线圈表面面积在从中央部分“0”到第一晶片区域2411的边缘部分的范围中逐渐改变。在此情形中，等离子体源线圈如图23中所示地配置。为了说明的目的，下面的描述仅示范地公开单元线圈之一。在各区域中，该单元线圈的表面面积可以不同地改变。在第一晶片区域2411中，由2511表示的线指示其中线圈表面面积保持恒定的特定情形，由2512表示的线指示其中线圈表面面积逐渐减小的特定情形，且由2513表示的线指示其中线圈表面面积逐渐增大的特定情形。在第二晶片区域2412中，由2521表示的线指示其中线圈表面面积保持恒定的特定情形。在线圈边缘部分2421中，由2531表示的线指示其中线圈表面面积保持恒定的特定情形，由2532表示的线指示其中线圈表面面积逐渐增大的特定情形，且由2533表示的线指示其中线圈表面面积逐渐减小的特定情形。
在第一晶片区域2411中，线圈表面面积的减小程度2512可以由预定角度+α来表示，并且线圈表面面积的增大程度2513可以由预定角度-α来表示。如果上述角度+α和-α高，则这指示线圈表面面积大大减小或增大。如果上述角度+α和-α低，则这指示线圈表面面积轻微减小或增大。以此方式，线圈边缘区域2421中的线圈表面面积的增大程度2532可以由+δ来表示，且线圈边缘区域2421中的线圈表面面积的减小程度2533可以由-δ来表示。如果上述角度+δ和-δ高，则这指示线圈表面面积大大增大或减小。如果上述角度+δ和-δ低，则这指示线圈表面面积轻微增大或减小。
参见图26，在多个单元线圈中的单元线圈2201的情形中，在第一晶片区域2411中，单元线圈2201的表面面积逐渐减小。在第二晶片区域2411中，单元线圈2201的表面面积保持恒定。在线圈边缘区域2421中，单元线圈2201的表面面积逐渐增大。以此方式，在各区域中，单元线圈2201的表面面积不同地改变，使等离子体室中的等离子体密度也可以以各种方式改变。结果，可以以各种方式调节从晶片的中央部分到晶片的边缘的范围中的△CD分布。
更详细地，从RF功率供给单元供给的信号通常表现为交流(AC)信号。由于趋肤效应，大多数AC信号沿线圈表面流动。在此情形中，信号在特定区域中流动，该区域对应于表现为距线圈表面预定深度的趋肤深度，并且此趋肤深度根据线圈表面面积的改变而变化。例如，线圈表面面积越小，线圈趋肤深度越小。如果电流容量保持恒定并且线圈趋肤深度减小，则线圈表面深度也减小。如果电流容量保持恒定并且线圈趋肤深度减小，则电流密度增大。以此方式，如果电流密度增大，则包含在等离子体室中的等离子体密度也增大。相反地，如果线圈表面面积增大，则线圈趋肤深度增大，使得电流密度减小。以此方式，如果电流密度减小，则在等离子体室中产生的等离子体密度也减小。电流密度随着线圈表面面积改变，并且等离子体密度也随着电流密度改变。如果等离子体密度改变，则这指示特定因素例如蚀刻工艺的蚀刻速率改变。
回到图25，假定等离子体源线圈的横截面面积按以下顺序依次地改变第一参考标号2512->第二参考标号2521->第三参考标号2532。如果等离子体源线圈的横截面面积如上所述地改变，则单元线圈的表面面积在第一晶片区域2411中逐渐减小，在第二晶片区域2412中保持恒定，并且随后在线圈边缘部分2421中逐渐增大。更详细地，线圈位置到基于中央部分“0”的边缘部分越近，等离子体密度越高。随后，等离子体密度在第二晶片区域2412中保持恒定。之后，线圈位置到线圈边缘区域2421中的边缘部分越近，等离子体密度越低。由于上述等离子体密度分布，线圈位置到第一晶片区域2411中的边缘部分越近，蚀刻速率越高。线圈位置到线圈边缘区域2421中的边缘部分越近，蚀刻速率越低。在第二晶片区域2412中，预定蚀刻速率保持恒定。因此，当蚀刻速率随接近第一晶片区域2411的边缘部分而逐渐减小并且随接近线圈边缘区域2421的边缘部分而逐渐增大时可能产生的不均一的△CD分布可以被适当地调节为均一的△CD分布。
对于另一实例，假定等离子体源线圈的横截面面积按以下顺序而依次地改变第一参考标号2512->第二参考标号2521->第三参考标号2532。如果等离子体源线圈的横截面面积如上所述地改变，则单元线圈的横截面面积在第一晶片区域2411中逐渐减小，在第二晶片区域2412中保持恒定，并且随后在线圈边缘区域2421中逐渐减小。更详细地，线圈位置到基于中央部分“0”的边缘部分越近，等离子体密度越高。随后，等离子体密度在第二晶片区域2412中保持恒定。之后，线圈位置到线圈边缘区域2421中的边缘部分越近，等离子体密度越高。由于上述等离子体密度分布，线圈位置到第一晶片区域2411中的边缘部分越近，蚀刻速率越高。线圈位置到线圈边缘区域2421中的边缘部分越近，蚀刻速率越高。在第二晶片区域2412中，预定蚀刻速率保持恒定。因此，当蚀刻速率随接近第一晶片区域2411的边缘部分而逐渐减小并且随接近线圈边缘区域2421的边缘部分而逐渐减小时可能产生的不均一的△CD分布可以被适当地调节为均一的△CD分布。其他实例与上述实例同样，因此为了便于描述，这里省略其详细描述，并且上述原理也可以同样地应用于本发明的其他优选实施例。
从第一晶片区域2411的中央部分“0”到其边缘部分的半径rwf1等于晶片整个半径的大约10～30％。第二晶片区域2412的宽度rwf2即从第一晶片区域2411的边缘部分到第二晶片区域2412的边缘部分的距离等于晶片整个半径的约70～90％。线圈边缘区域2421的宽度rcoil1即从第二晶片区域2412的边缘部分到线圈边缘区域2421的边缘部分的距离等于晶片整个半径的约30～50％。例如，如果使用200mm晶片，则从第一晶片区域2411的中央部分“0”到其边缘部分的半径rwf1是约1～3cm，第二晶片区域2412的宽度rwf2是约7～9cm，且线圈边缘部分2421的宽度rcoil1是约3～5cm。如果使用300mm晶片，则从第一晶片区域2411的中央部分“0”到其边缘部分的半径rwf1是约1.5～4.5cm，第二晶片区域2412的宽度rwf2是约10.5～13.5cm，且线圈边缘区域2421的宽度rcoil1是约4.5～7.5cm。但是，上述数值可以根据需要改变。
图27示出根据本发明另一优选实施例的从等离子体源线圈的中央部分到等离子体源线圈的边缘的表面面积的另一示范分布。
参见图27，在第一晶片区域2411的情形中，包含在等离子体源线圈中的多个单元线圈的各线圈表面面积在从中央部分“0”到第一晶片区域2411的边缘部分的范围中逐渐改变。该单元线圈的表面面积可以以与图25中相同的方式在各区域中不同地改变。在第一晶片区域2411中，由2711表示的线指示其中线圈表面面积保持恒定的特定情形，由2712表示的线指示其中线圈表面面积逐渐减小的特定情形，并且由2713表示的线指示其中线圈表面面积逐渐增大的特定情形。在第二晶片区域2412中，由2721表示的线指示其中线圈表面面积随接近边缘部分而逐渐增大的特定情形。在线圈边缘区域2421中，由2731表示的线指示其中线圈表面面积保持恒定的特定情形，由2732表示的线指示其中线圈表面面积随接近边缘部分而逐渐增大的特定情形，并且由2733表示的线指示其中线圈表面面积随接近边缘部分而逐渐减小的特定情形。
在第一晶片区域2411中，线圈表面面积的减小程度2712可以由预定角度+α来表示，并且线圈表面面积的增大程度2713可以由预定角度-α来表示。如果上述角度+α和-α高，则这指示线圈表面面积大大减小或增大。如果上述角度+α和-α低，则这指示线圈表面面积轻微减小或增大。以此方式，第二晶片区域2412中的线圈表面面积的增大程度2721可以由+β表示。如果角度+β高，则这指示线圈表面面积大大增大。如果角度+β低，则这指示线圈表面面积轻微增大。以此方式，线圈边缘部分2421中的线圈表面面积的增大程度2732可以由+δ来表示，并且线圈边缘部分2421中的线圈表面面积的减小程度2733可以由-δ来表示。在此情形中，如果上述角度+δ和-δ高，则这指示线圈表面面积大大增大或减小。否则，如果上述角度+δ和-δ低，则这指示线圈表面面积轻微增大或减小。
图28示出根据本发明另一优选实施例的从等离子体源线圈的中央部分到等离子体源线圈的边缘的表面面积的又另一示范分布。
参见图28，在第一晶片区域2411的情形中，包含在等离子体源线圈中的多个单元线圈的各线圈表面面积在从中央部分“0”到第一晶片区域2411的边缘部分的范围中逐渐改变。在第一晶片区域2411中，由2811表示的线指示其中线圈表面面积保持恒定的特定情形，由2812表示的线指示其中线圈表面面积逐渐减小的特定情形，且由2813表示的线指示其中线圈表面面积逐渐增大的特定情形。在第二晶片区域2412中，由2821表示的线指示其中线圈表面面积随接近边缘部分而减小的特定情形。在线圈边缘区域2421中，由2831表示的线指示其中线圈表面面积保持恒定的特定情形，由2832表示的线指示其中线圈表面面积随接近边缘部分而逐渐增大的特定情形，且由2833表示的线指示其中线圈表面面积随接近边缘部分而逐渐减小的特定情形。
在第一晶片区域2411中，线圈表面面积的减小程度2812可以由预定角度+α来表示，并且线圈表面面积的增大程度2513可以由预定角度-α来表示。如果上述角度+α和-α为高，则这指示线圈表面面积大大减小或增大。如果上述角度+α和-α为低，则这指示线圈表面面积轻微减小或增大。以此方式，第二晶片区域2412中的线圈表面面积的减小程度2821可以由-β表示。如果角度+β为高，则这指示线圈表面面积大大增大。如果角度+β为低，则这指示线圈表面面积轻微增大。以此方式，线圈边缘部分2421中的线圈表面面积的增大程度2832可以由+δ来表示，且线圈边缘部分2421中的线圈表面面积的减小程度2833可以由-δ来表示。在此情形中，如果上述角度+δ和-δ为高，则这指示线圈表面面积大大增大或减小。否则，如果上述角度+δ和-δ为低，则这指示线圈表面面积轻微增大或减小。
图29示出根据本发明另一优选实施例的从等离子体源线圈的中央部分到等离子体源线圈的边缘的表面面积的又另一示范分布。与图27中相同的元件由与图27中相同的参考标号来表示。
参见图29，包含在根据本发明的等离子体源线圈中的第二晶片区域2412被分成两个晶片区域2412-1和2412-2，这不同于图27中所示的等离子体源线圈。更详细地，第二晶片区域2412的第一区域2412-1指示与第一晶片区域2411的边缘部分相邻的圆形区域，并且具有预定的半径rwf2-1。第二晶片区域2412的第二区域2412-2指示包围第二晶片区域2412-1的圆形区域，并且具有预定的半径rwf2-2。第二晶片区域2412的第一区域2412-1的宽度rwf2-1与第二晶片区域2412的第二区域2412-2的宽度rwf2-2的和等于第二晶片区域2412的宽度rwf2。第二晶片区域2412的第一区域2412-1的宽度rwf2-2是第二晶片区域2412的总宽度的约60～90％。例如，如果使用200mm晶片，宽度rwf2-2是约4.2～8.1cm。如果使用300mm晶片，宽度rwf2-2是约6.3～12.2cm。
第二晶片区域2412的第一区域2412-1中的单元线圈的表面面积逐渐增大，如由2921-1所表示的那样，并且单元线圈的表面面积的增大程度可以由预定角度+β表示。第二晶片区域2412的第二区域2412-2中的单元线圈的表面面积逐渐增大，如由2921-2所表示的那样，其增大比第二晶片区域2412的第一区域2412-1中的单元线圈的表面面积增大更迅速，并且单元线圈的表面面积的增大程度可以由预定角度+γ表示。尽管线圈表面面积随接近第一区域2412-1和第二区域2412-2中的每个的边缘部分而增大，如图29中所示，应当注意线圈表面面积可能随接近边缘部分而减小，并且增大或减小程度还可以随需要而可变。根据本发明的等离子体源线圈可以细调晶片边缘处的等离子体密度，在晶片边缘处很难控制CD。
图30是图示根据本发明又另一优选实施例的使用等离子体源线圈的等离子体室的横截面图。图31是图示根据本发明又另一优选实施例的等离子体源线圈的平面图。图32是沿图31的线A-A′所取的、图示等离子体源线圈的横截面图。图33是一曲线图，图示在图31～32中所示的等离子体源线圈的晶片边缘的方向上的线圈之间距离的变化。图34是一曲线图，图示依赖于图31～32中的等离子体源线圈的转角的线圈半径。图35是一曲线图，图示依赖于图31～32中的等离子体源线圈的转角的线圈半径的变化。图36是一曲线图，图示由于引入根据本发明又另一优选实施例的等离子体源线圈而导致的晶片上的CD分布。
参见图30～31，用作干蚀刻装置的等离子体室包括反应室3000，反应室3000中包括等离子体处理空间。反应室3000的内部空间与外部隔离，并且被保持在高度真空下，使得可以在反应室3000内执行蚀刻和其他工艺。
反应室300在其下部空间中包括待处理的半导体衬底，例如用于支撑晶片308的衬底支撑物3010，以及ESC等。用于将偏置功率传送到晶片308的背表面的偏置功率单元3030电气连接到衬底支撑物3010。偏置功率单元3030包括RF功率供给单元。
能够形成等离子体的等离子体源线圈3100布置在反应室3000的上部的外部。如图31中所示，等离子体源线圈3100包括布置在中央部分的线圈衬套3110以及螺旋地缠绕在线圈衬套3110的圆周上的至少两个单元线圈3101、3102和3103。
尽管为了说明的目的，该优选实施例示出了一组从线圈衬套3110延伸的三个单元线圈3101、3102和3103，但应当注意，单元线圈的数量可以根据需要小于或大于“3”。换句话说，单元线圈的数量可以确定为是大于“2”的整数，并且各单元线圈3101、3102和3103可以在线圈衬套3110附近的平坦表面上螺旋地缠绕n次(也称作匝数n)。
在此情形中，匝数“n”可以确定为是正整数。各单元线圈3101、3102和3103的匝数“n”不总是设置为整数。例如，各单元线圈3101～3103的匝数“n”可以确定为1.25匝。不过，优选地，单元线圈的数量“m”可以等于或大于“3”，并且匝数“n”可以小于“3”。实际上，单元线圈的数量可以确定为是多于一个的数量(例如“5”或之上)，使得等于所确定的多于一个的数量的多个单元线圈可以布置在线圈衬套3110附近。而且，在可允许的匝数或空间下，匝数也可以确定为是多于一个的数量。不过，为了说明的目的，在图31中，本发明的优选实施例示出特定的情形，其中单元线圈的数量“m”优选地确定为“3”，并且匝数“n”优选地确定为“7/3”，并且将参照图31在下文中给出其详细描述。
线圈衬套3110由与单元线圈3101、3102和3103相同的材料形成。例如，如果单元线圈3101、3102和3103由铜形成，则线圈衬套3110也可以由铜形成。但是，如果需要，线圈衬套3110也可以由与单元线圈3101、3102和3103的材料不同的其他材料形成。但是，尽管线圈衬套3110由其他材料形成，也存在使用导电材料的需要。
用于提供等离子体源功率以产生等离子体的源功率单元3020电气连接到线圈衬套3110的中央部分。源功率单元3020可以由RF功率供给单元构成。因此，源功率单元3020的RF功率信号通过线圈衬套3110施加到单元线圈3101～3103。单元线圈3101～3103的另一端优选地接地。
在使用上述等离子体室的、图30中所示的等离子体室的情形中，从源功率单元3020产生的RF电流信号通过线圈衬套3110流到各单元线圈3101～3103，使单元线圈3101～3103产生RF磁场。通过上述磁场，根据法拉第电磁感应定律在室3000中产生感应电场。如果在室3000中，连同上述感应磁场一起供给特定气体例如蚀刻反应气体，则等离子体产生并被维持。使用上述感应等离子体对晶片308执行半导体蚀刻工艺。在此情形中，根据线圈衬套3110的管理区域，线圈衬套3110的引入可以增强CCP(电容耦合的等离子体)独特效果。这是本发明中使用的自适应耦合等离子体(ACP)的代表特性。
在使用传统ICP(电感耦合的等离子体)线圈的等离子体蚀刻装置的情形中，当使用室中产生的等离子体对晶片执行蚀刻工艺时，晶片上的CD分布可能是不均一的。图36中所示的多个曲线图中由参考标号3603表示的曲线图指示当使用传统ICP线圈并且所缠绕的线圈之间的每个距离保持恒定时从晶片获得的CD分布。在此情形中，CD分布随接近晶片的边缘部分而改变。例如，CD分布随接近晶片的边缘部分而逐渐减小。
为了解决上述CD分布的不均一性，先前已尝试修改传统ICP线圈的形状以随接近边缘部分而减小线圈之间的距离。不过，如果传统ICP线圈的形状被修改，则CD分布的不均一程度可轻微减小，如图36中由3602表示的那样，但是CD值在晶片的边缘部分相对低，使CD分布的不均一性继续存在。
为了解决上述晶片上的CD分布的不均一性，根据本发明的等离子体源线圈3100使用线圈衬套3110。如图32中所示，随着与线圈衬套3110的距离增大，线圈3100之间的各距离逐渐减小，并且随后在线圈3100的边缘部分附近逐渐增大。由于如上所述地调节线圈3100之间的距离，能够满足参考CD1的CD可以遍及整个晶片而均一地分布，如图36中由3601所表示的那样。
形成在晶片308上的图案的CD受被引入以执行图案化蚀刻工艺的多种因素所影响，所述因素例如为等离子体分布、蚀刻气体类型以及工艺温度等。在此情形中，本发明提供一种用于系统地改变能够直接影响等离子体分布的等离子体源线圈3100的结构的方法，使得可以实现晶片上的均一的CD分布。
更详细地，根据本发明的等离子体源线圈3100包括位于其中央部分的线圈衬套3110，使得其可以在由线圈衬套3110所占有的区域处产生CCP效果。如图32中所示，线圈3100之间的各距离中的最长距离在中央部分提供，随接近边缘部分而逐渐减小，并且随后在边缘部分附近轻微增大。更详细地，线圈3100之间的距离以d1＞d2＞d3＞d4的形式减小，并且随后以d4＜d5＜d6的形式增大。在此情形中，线圈3100之间的距离在最外边缘处可以轻微减小，如由d6＞d7表示。以此方式，可以如上所述地调节线圈3100之间的距离。如由d6＞d7所表示的线圈3100之间的距离在最外边缘处轻微减小的原因是为了使由断裂的线圈3100导致的依赖于最外边缘处的转角的对称特性的破坏最小化。
可以如图33中所示地绘制根据与线圈衬套3110的中央部分间隔开的不同位置的线圈3100之间的各距离，即用于图示线圈之间的各距离与各线圈位置之间的关系的曲线图。假如从线圈衬套3110的中央部分开始的各线圈位置被依次地确定为A1-＞A2-＞A3-＞A4-＞A5-＞A6-＞A7，各线圈位置处与在前线圈的各距离被分别确定为d1、d2、d3、d4、d5、d6和d7，并且线圈之间距离的变化以图33中所示曲线图的形式给出。
在单个线圈3101的情形中，随着单个线圈3101被螺旋地缠绕，单个线圈3101与中央部分之间的距离逐渐增大。在此情形中，各位置处线圈半径γ的变化在图34中示出。即，如果线圈半径γ随着在极坐标上线圈3101被缠绕的转角θ而急剧增大，则线圈半径γ在初始时间期间急剧增大，线圈半径γ的增大程度减小，并随后增大，如图34中所示。
上述线圈半径γ的变化可以容易地从图35中看到，其中示出转角θ的变化。更详细地，线圈半径γ的变化程度首先随着转角θ的增大很急剧地减小，然后轻微减小，并随后增大，如图35中所示。另外，线圈半径γ的变化程度最终在晶片的最外位置处减小。图34的曲线图示出描绘在极坐标上的线圈半径γ的变化。在此情形中，线圈半径变化根据转角θ而改变。图35中的曲线图使用对数标度来更全面地描述线圈半径γ依赖于转角θ的变化的形状。在图35中，线圈半径γ的变化值由微分值来表示。
如果如上所述地使用上述能够调节线圈距离“d”的等离子体源线圈，则晶片308上的基本蚀刻环境可以均一地施加到整个晶片308。因此，晶片308上的CD分布可以均一地实现，如图36中由3601所表示的那样。
同时，优选地，根据本发明的等离子体源线圈3100的区域即线圈区域大于图32中所示晶片308的区域，使得也可以在晶片308的边缘处保持晶片308上蚀刻环境的均一性。更详细地，等离子体到达晶片308的区域(下文中称为晶片区域)之外，使得可以稳定晶片区域最外部分中的基本等离子体状态。在此情形中，优选地，线圈区域比晶片区域大约50％或低于50％。优选地，必须控制线圈距离“d”，使处于线圈距离“d”再次增大的特定点例如处于点A5的线圈位置必须被包括在晶片区域中。在此情形中，提供最小线圈距离“d”的点A5可以位于预定区域中，该预定区域占有晶片区域中从中央部分到边缘部分的距离的约70～90％。
随着等离子体源线圈3100中从中央部分到边缘部分的距离逐渐增大，线圈之间的距离被更细地调节，使基本制造环境例如蚀刻环境可以均一地施加到整个晶片308。能够基本(substantially)影响晶片308上的表面的制造环境或蚀刻环境可以受多种因素影响，例如工艺温度、等离子体密度分布以及处理气体类型等。
具体地，等离子体密度分布可以被看作是蚀刻环境中的最重要因素。基本上，等离子体密度分布首先受等离子体产生环境例如感应电场分布等的影响。本发明可以使用线圈衬套3110和从线圈衬套3110延伸同时被螺旋地缠绕的多个单元线圈3101～3103来控制上述感应电场分布。根据本发明，随着等离子体源线圈3100中从中央部分到边缘部分的距离逐渐增大，线圈3101～3103之间的距离逐渐减小并且随后增大。本发明允许晶片308上的基本蚀刻环境遍及整个晶片308均一地分布，导致遍及整个晶片308的均一CD分布。
工业应用性如从上面描述中显而易见的，本发明可以应用于使用等离子体室的半导体以及半导体相关领域中的其他装置和工艺。
尽管为了说明的目的已经公开了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下可以进行各种更改、增加和替换。
权利要求
1.一种等离子体源线圈，包括布置在中央部分的衬套；以及基于所述衬套从所述衬套的圆周以同心圆的形式布置的多个单元线圈，其中每个单元线圈的一端以及所述衬套的一端公共地连接到功率供给端子，并且每个单元线圈的另一端和所述衬套的另一端公共地连接到地端子。
2.根据权利要求1所述的等离子体源线圈，其中所述衬套由导电材料形成。
3.根据权利要求1所述的等离子体源线圈，其中所述多个单元线圈的每个配置成圆的形式。
4.根据权利要求1所述的等离子体源线圈，其中所述多个单元线圈具有凸出型结构，使得它们的位置与距所述衬套的距离成比例地降低。
5.根据权利要求4所述的等离子体源线圈，其中所述多个单元线圈中的至少两个布置在最外位置的单元线圈被布置在同一平面上。
6.根据权利要求1所述的等离子体源线圈，其中所述多个单元线圈具有凸出型结构，使得它们的位置与距所述衬套的距离成比例地提升。
7.根据权利要求6所述的等离子体源线圈，其中所述多个单元线圈中的至少两个布置在最外位置的单元线圈被布置在同一平面上。
8.一种等离子体源线圈，包括多个下单元线圈，以同心圆的形式布置在下部中的第一平面上；以及多个上单元线圈，以同心圆的形式布置在上部中的第二平面上，其中所述下单元线圈的一端公共地连接到功率供给端子，并且其另一端公共地连接到地端子，并且上单元线圈的一端公共地连接到所述功率供给端子，并且其另一端公共地连接到所述地端子。
9.根据权利要求8所述的等离子体源线圈，其中所述下单元线圈之间的距离和所述上单元线圈之间的距离的每个表现为0.5～2cm。
10.根据权利要求8所述的等离子体源线圈，其中所述下单元线圈和所述上单元线圈通过连接到所述功率供给端子的连接线以及连接到所述地端子的另一连接线而彼此连接。
11.一种等离子体源线圈，包括以圆柱形式垂直布置在中央部分的衬套；多个下单元线圈，以同心圆的形式布置在所述衬套的底部所位于的第一平面上；以及多个上单元线圈，以同心圆的形式布置在所述衬套的顶部所位于的第二平面上，其中所述下单元线圈的一端公共地连接到功率供给端子，并且其另一端公共地连接到地端子，并且所述上单元线圈的一端公共地连接到所述功率供给端子，并且其另一端公共地连接到所述地端子。
12.根据权利要求11所述的等离子体室，其中所述衬套连接到所述功率供给端子和所述地端子。
13.根据权利要求11所述的等离子体源线圈，其中所述下单元线圈之间的距离和所述上单元线圈之间的距离的每个表现为0.5～2cm。
14.根据权利要求11所述的等离子体源线圈，其中所述下单元线圈和所述上单元线圈通过连接到所述功率供给端子的连接线以及连接到所述地端子的另一连接线而彼此连接。
15.一种等离子体源线圈，包括以同心圆形式布置的多个单元线圈，具有不同的半径同时具有公共中央部分，其中所述单元线圈的一端公共地连接到功率供给单元，其另一端公共地连接到地端子，并且所述单元线圈通过至少一个连接线而彼此连接。
16.一种等离子体源线圈，包括基于布置在中央部分的衬套以具有不同半径的同心圆形式布置的多个单元线圈，其中所述单元线圈的一端公共地连接到功率供给单元，其另一端公共地连接到地端子，并且所述单元线圈通过至少一个连接线而彼此连接。
17.根据权利要求16所述的等离子体源线圈，其中所述多个单元线圈具有凸出型结构，使得它们的位置与距所述衬套的距离成比例地降低。
18.根据权利要求16所述的等离子体源线圈，其中所述多个单元线圈具有凸出型结构，使得它们的位置与距所述衬套的距离成比例地提升。
19.一种等离子体源线圈，包括多个下单元线圈，以同心圆的形式布置在下部中的第一平面上；以及多个上单元线圈，以同心圆的形式布置在上部中的第二平面上，其中所述下单元线圈的一端公共地连接到功率供给端子，并且其另一端公共地连接到地端子，所述上单元线圈的一端公共地连接到所述功率供给端子，并且其另一端公共地连接到所述地端子，以及所述下单元线圈通过至少一个下连接线彼此连接，并且所述上单元线圈通过至少一个上连接线彼此连接。
20.一种等离子体源线圈，包括以圆柱形式垂直布置在中央部分的衬套；多个下单元线圈，以同心圆的形式布置在所述衬套的底部所位于的第一平面上；以及多个上单元线圈，以同心圆的形式布置在所述衬套的顶部所位于的第二平面上，其中所述下单元线圈的一端公共地连接到功率供给端子，并且其另一端公共地连接到地端子，并且所述上单元线圈的一端公共地连接到所述功率供给端子，并且其另一端公共地连接到所述地端子，以及所述下单元线圈通过至少一个下连接线彼此连接，并且所述上单元线圈通过至少一个上连接线彼此连接。
21.一种等离子体室，包括外壁和室项，用于限定其中形成等离子体的反应空间；支撑物，布置在所述反应空间的下部，用于支撑待处理的半导体晶片；以及等离子体源线圈，包括布置在中央部分的衬套，基于所述衬套从所述衬套的圆周以同心圆的形式布置的多个单元线圈，其中每个单元线圈的一端以及所述衬套的一端公共地连接到功率供给端子，并且每个单元线圈的另一端和所述衬套的另一端公共地连接到地端子。
22.一种等离子体源线圈，包括布置在中央部分的衬套；以及多个单元线圈，其从所述衬套延伸，并且被螺旋地缠绕在所述衬套上，其中所述单元线圈在具有距中央部分预定半径的第一晶片区域中、包围所述第一晶片区域的第二晶片区域中以及包围所述第二晶片区域的线圈边缘区域中具有不同的表面面积。
23.根据权利要求22所述的等离子体源线圈，其中所述单元线圈被布置成具有预定匝数“n”，其是使用预定等式n＝a×(b/m)(其中“a”和“b”都是正整数，并且“m”表示与大于“2”的整数对应的单元线圈的数量)计算的。
24.根据权利要求22所述的等离子体源线圈，其中随着到所述第一晶片区域中的边缘部分的距离减小，所述单元线圈的所述表面面积保持恒定、逐渐减小或逐渐增大。
25.根据权利要求22所述的等离子体源线圈，其中随着到所述第二晶片区域中的边缘部分的距离减小，所述单元线圈的所述表面面积逐渐增大、保持恒定或逐渐减小。
26.根据权利要求22所述的等离子体源线圈，其中随着到所述线圈边缘区域中的边缘部分的距离减小，所述单元线圈的所述表面面积保持恒定、逐渐减小、逐渐增大或逐渐减小。
27.根据权利要求22所述的等离子体源线圈，其中所述第一晶片区域和所述第二晶片区域与待处理的晶片表面重叠。
28.根据权利要求22所述的等离子体源线圈，其中从所述第一晶片区域的中央部分到其边缘部分的半径等于或小于晶片整个半径的约10～30％，所述第二晶片区域的宽度等于所述晶片的整个半径的约70～90％，并且所述线圈边缘区域的宽度等于所述晶片的整个半径的约30～50％。
29.根据权利要求22所述的等离子体源线圈，其中所述第二晶片区域包括与所述第一晶片区域相邻的第一区域以及与所述线圈边缘区域相邻的第二区域。
30.根据权利要求29所述的等离子体源线圈，其中所述第二晶片区域的所述第一区域中的每个单元线圈的表面面积的变化程度不同于所述第二晶片区域的所述第二区域中的每个单元线圈的表面面积的变化程度。
31.根据权利要求29所述的等离子体源线圈，其中所述第二晶片区域的所述第一区域的宽度是所述第二晶片区域的总宽度的约60～90％，并且所述第二晶片区域的所述第二区域的宽度是所述第二晶片区域的总宽度的约10～40％。
32.一种等离子体室，包括外壁和室顶，用于限定其中形成等离子体的反应空间；支撑物，布置在所述反应空间的下部，用于支撑待处理的半导体晶片；等离子体源线圈，包括布置在中央部分的衬套、以及从所述衬套延伸同时被螺旋地缠绕在所述衬套上的多个单元线圈，其中所述单元线圈在具有距所述室顶上的所述中央部分预定半径的第一晶片区域中、包围所述第一晶片区域的第二晶片区域中以及包围所述第二晶片区域的线圈边缘区域中具有不同的表面面积；支撑杆，布置在所述衬套的中央部分的预定区域；以及功率供给单元，连接到所述支撑杆以向所述等离子体源线圈提供功率。
33.根据权利要求32所述的等离子体室，其中所述单元线圈被布置成具有预定匝数“n”，其是使用预定等式n＝a×(b/m)(其中“a”和“b”都是正整数，并且“m”表示与大于“2”的整数对应的单元线圈的数量)计算的。
34.根据权利要求32所述的等离子体室，其中，随着到所述第一晶片区域中的边缘部分的距离减小，所述单元线圈的所述表面面积保持恒定、逐渐减小或逐渐增大。
35.根据权利要求32所述的等离子体室，其中随着到所述第二晶片区域中的边缘部分的距离减小，所述单元线圈的所述表面面积逐渐增大、保持恒定或逐渐减小。
36.根据权利要求32所述的等离子体室，其中随着到所述线圈边缘区域中的边缘部分的距离减小，所述单元线圈的所述表面面积保持恒定、逐渐减小、逐渐增大或逐渐减小。
37.根据权利要求32所述的等离子体室，其中所述第一晶片区域和所述第二晶片区域与待处理的晶片表面重叠。
38.根据权利要求32所述的等离子体室，其中从所述第一晶片区域的中央部分到其边缘部分的半径等于或小于晶片整个半径的约10～30％，所述第二晶片区域的宽度等于所述晶片整个半径的约70～90％，并且所述线圈边缘区域的宽度等于所述晶片整个半径的约30～50％。
39.根据权利要求32所述的等离子体室，其中所述第二晶片区域包括与所述第一晶片区域相邻的第一区域以及与所述线圈边缘区域相邻的第二区域。
40.根据权利要求39所述的等离子体室，其中所述第二晶片区域的所述第一区域中的每个单元线圈的表面面积的变化程度不同于所述第二晶片区域的所述第二区域中的每个单元线圈的表面面积的变化程度。
41.根据权利要求39所述的等离子体源线圈，其中所述第二晶片区域的所述第一区域的宽度是所述第二晶片区域的总宽度的约60～90％，并且所述第二晶片区域的所述第二区域的宽度是所述第二晶片区域的总宽度的约10～40％。
42.一种等离子体设备，包括处理室，包括晶片；偏置功率单元，用于向所述晶片的背表面提供偏置功率；等离子体源线圈结构，设置在所述处理室的上部的外部，用于将包含在所述处理室中的反应气体转换成等离子体，该等离子体源线圈结构包括在中央部分的线圈衬套；以及至少两个单元线圈，其从所述线圈衬套延伸，被螺旋地缠绕在所述线圈衬套上，使得随着从所述中央部分到半径边缘的距离增大，位于特定半径点处的线圈与同所述线圈相邻的另一线圈之间的距离逐渐减小并随后增大；以及源功率单元，用于向所述等离子体源线圈结构提供源功率，以便产生所述等离子体。
43.根据权利要求42所述的等离子体设备，其中包含在所述等离子体源线圈结构中的所述单元线圈以1或更多的预定匝数缠绕在所述线圈衬套上。
44.根据权利要求42所述的等离子体设备，其中所述等离子体源线圈结构的区域比所述晶片的区域大约50％或低于50％。
45.根据权利要求44所述的等离子体设备，其中所述单元线圈被缠绕成允许能够提供所述单元线圈之间的最小距离的特定位置包括在所述晶片区域中。
46.根据权利要求45所述的等离子体设备，其中具有所述线圈之间的最小距离的所述特定位置相邻于所述晶片区域的边缘部分而定位，从而使其中在通过所述特定位置之后所述线圈之间的距离再增大的区域小于其中所述线圈之间的距离减小的另一区域。
全文摘要
一种等离子体源线圈，包括布置在中央部分的衬套；以及多个基于该衬套从该衬套的圆周以同心圆的形式布置的单元线圈。每个单元线圈的一端以及该衬套的一端公共地连接到功率供给端子，并且每个单元线圈的另一端和该衬套的另一端公共地连接到地端子。
文档编号H01L21/3065GK1938824SQ200580010638
公开日2007年3月28日 申请日期2005年3月29日 优先权日2004年3月30日
发明者金南宪, 李堵汉, 吴荣根 申请人:自适应等离子体技术公司