专利名称：一种电感耦合等离子体装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体晶片加工设备，尤其涉及一种电感耦合等离子体装置。
背景技术：
目前，随着电子技术的高速发展，人们对集成电路的集成度要求越来越高，这就要求生产集成电路的企业不断地提高半导体晶片的加工能力。其中电感耦合等离子体装置(ICP)被广泛应用于制造集成电路(IC)和MEMS器件的晶片刻蚀工艺中。其工作原理为在低压环境中，反应气体在射频功率激发下，产生电离形成等离子体，等离子体中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子，这些活性反应基因和被刻蚀物质表面发生各种物理和化学反应并形成挥发性的生成物，从而使材料表面性能发生变化，完成工艺要求。
图1所示的电感耦合等离子体装置是目前半导体刻蚀设备中大多数采用的结构。其加工过程为工艺气体从石英盖1中央的进气口2进入反应腔室3，被上方的电感耦合线圈4电离形成等离子体，通过生成的等离子体刻蚀晶片5表面的材质，同时分子泵从出气口6抽出反应腔室3中产生的废气。在这一过程中，气体产生电离形成等离子体的射频功率来自于电感耦合线圈4，目前半导体刻蚀设备中大多数采用的电感耦合线圈4的结构为平面螺旋结构。该电感耦合线圈4在反应腔室3中央部分所激发的电磁场较强，而边缘部份所激发的电磁场较弱，因此反应腔室3中央部分的等离子体密度较高，边缘部份的等离子体密度较低。特别是晶片5的加工尺寸从100mm增加到300mm，反应腔室3的体积也相应增大后，由平面电感耦合线圈4激发的等离子体密度存在很大的方位角的不对称性，只能依靠扩散来弥补外围密度低的区域。这样的结果，导致晶片刻蚀速率不均匀，半导体加工质量不稳定，影响产品使用效果。
发明内容
鉴于上述现有技术中所存在的问题，本发明旨在提供一种可以使工艺气体电离后，均匀分布在反应腔室中晶片的上方，使晶片表面发生的化学反应速度差异较小，刻蚀速率均匀，提高刻蚀晶片的质量。
本发明是通过以下技术方案实现的所述电感耦合等离子体装置，包括电感耦合等离子腔体、电感耦合线圈与线圈旋转装置；电感耦合线圈位于电感耦合等离子腔体上方，电感耦合线圈安装于线圈旋转装置上，线圈旋转装置固定在电感耦合等离子腔体上，线圈旋转装置旋转带动电感耦合线圈转动。
所述线圈旋转装置由电机、固定盘与支架组成；支架固定于电感耦合等离子腔体上，电机轴端向下安装于支架上；电机轴端安装固定盘；电感耦合线圈固定于固定盘上。线圈旋转装置还包括传动机构，传动机构设于电机与固定盘之间。所述的传动机构为齿轮传动，从动轴与固定盘连接，主动轴与电机轴连接；所述的传动机构也可为皮带传动，从动带轮的从动轴与固定盘连接，主动带轮的主动轴与电机轴连接；所述的传动机构还可为链传动，从动链轮的从动轴与固定盘连接，主动链轮的主动轴与电机轴连接。所述的电机为直流电机或交流电机。所述的电感耦合线圈与固定盘之间通过卡箍与固定螺钉固定，卡箍套在电感耦合线圈上，固定螺钉将卡箍固定在固定盘上。电感耦合线圈的输入和输出端通过电刷与电源相连。
本发明所述电感耦合等离子体装置，通过线圈旋转装置带动电感耦合线圈旋转，改变工艺气体进入反应腔室后电离产生的等离子体分布不均的缺点。其有益效果为使晶片表面发生化学反应速度差异小，刻蚀速率均匀，有效提高刻蚀晶片的质量，特别是满足加工大尺寸晶片的要求。
图1为现有技术的电感耦合等离子腔体和电感耦合线圈结构图；图2为本发明的电感耦合等离子体装置结构示意图。
具体实施例方式
本发明所述的电感耦合等离子体装置的具体实施方式
如图2所示包括电感耦合等离子腔体、电感耦合线圈4与线圈旋转装置。电感耦合线圈4位于电感耦合等离子腔体上方，电感耦合线圈4安装于线圈旋转装置上，在电感耦合线圈4的输入和输出端通过电刷与电源连接。旋转装置固定在电感耦合等离子腔体上。线圈旋转装置包括电机9、固定盘11与支架12。支架12固定于电感耦合等离子腔体上，电机9轴端向下安装于支架12的横梁上，电机9轴与固定盘11中心孔连接，用螺钉8固定，电感耦合线圈4通过卡箍10和固定螺钉7固定于固定盘11下面，固定盘11采用树脂材料，保证固定盘11的不导电性，电机9为交流电机。
将电机9接通电源后，通过电机轴带动固定盘11和电感耦合线圈4旋转，当工艺气体进入反应腔室3后，在射频功率激发下电离产生等离子体，因电感耦合线圈4在工作过程中一直在旋转，这样在反应腔室3中晶片上方的每一个环带的等离子体都是均匀的，因此等离子体均匀分布在反应腔室3中晶片的上方，使晶片表面发生的化学反应速度差异较小，刻蚀速率均匀，提高刻蚀晶片的质量。
另外，线圈旋转装置还可以包括传动机构，传动机构设于电机9与固定盘11之间。将电机9的旋转运动通过传动机构传至固定盘11，带动固定盘11上的电感耦合线圈4转动，从而使电离产生的等离子体分布均匀。传动机构可以为以下几种方式1.传动机构为齿轮传动。从动轴与固定盘连接，主动轴与电机轴连接。
2.传动机构为皮带传动。从动带轮的从动轴与固定盘连接，主动带轮的主动轴与电机轴连接。
3.传动机构为链传动。从动链轮的从动轴与固定盘连接，主动链轮的主动轴与电机轴连接。
固定盘11的材料也可为聚四氟乙烯。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一种电感耦合等离子体装置，其特征在于，包括电感耦合等离子腔体、电感耦合线圈与线圈旋转装置；电感耦合线圈位于电感耦合等离子腔体上方，电感耦合线圈安装于线圈旋转装置上，线圈旋转装置固定在电感耦合等离子腔体上，线圈旋转装置旋转带动电感耦合线圈转动。
2.根据权利要求1所述的电感耦合等离子体装置，其特征在于，所述的线圈旋转装置由电机、固定盘与支架组成；支架固定于电感耦合等离子腔体上，电机轴端向下安装于支架上；电机轴端安装固定盘；电感耦合线圈固定于固定盘上。
3.根据权利要求2所述的电感耦合等离子体装置，其特征在于，所述的线圈旋转装置还包括传动机构，传动机构设于电机与固定盘之间。
4.根据权利要求3所述的电感耦合等离子体装置，其特征在于，所述的传动机构为齿轮传动；从动轴与固定盘连接，主动轴与电机轴连接。
5.根据权利要求3所述的电感耦合等离子体装置，其特征在于，所述的传动机构为皮带传动；从动带轮的从动轴与固定盘连接，主动带轮的主动轴与电机轴连接。
6.根据权利要求3所述的电感耦合等离子体装置，其特征在于，所述的传动机构为链传动；从动链轮的从动轴与固定盘连接，主动链轮的主动轴与电机轴连接。
7.根据权利要求2所述的电感耦合等离子体装置，其特征在于，所述的电机为直流电机或交流电机。
8.根据权利要求2所述的电感耦合等离子体装置，其特征在于，所述的电感耦合线圈与固定盘之间通过卡箍与固定螺钉固定；所述卡箍套在电感耦合线圈上；所述固定螺钉将卡箍固定在固定盘上。
9.根据权利要求1所述的电感耦合等离子体装置，其特征在于，所述的电感耦合线圈的输入和输出端通过电刷与电源相连。
全文摘要
本发明所述电感耦合等离子体装置，包括电感耦合等离子腔体、电感耦合线圈与线圈旋转装置。电感耦合线圈位于电感耦合等离子腔体上方，电感耦合线圈安装于线圈旋转装置上，线圈旋转装置固定在电感耦合等离子腔体上，线圈旋转装置旋转带动电感耦合线圈转动，其中线圈旋转装置由电机、固定盘与支架组成。通过电机旋转带动固定盘和固定盘上的电感耦合线圈转动，使反应腔室中产生的等离子体分布均匀，减小晶片表面化学反应速度的差异，提高晶片加工质量和加工稳定性，本发明特别适用于尺寸较大的晶片的加工过程。
文档编号C23F4/00GK1848385SQ20051006459
公开日2006年10月18日 申请日期2005年4月15日 优先权日2005年4月15日
发明者申浩南 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司