《電感耦合線圈及其電感耦合電漿裝置》是北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司於2005年2月25日申請的發明專利，該專利申請號為200510008776，公布號為CN1825505，專利公布日為2006年8月30日，發明人是宋巧麗、李東三、孫岩。
《電感耦合線圈及其電感耦合電漿裝置》所述的電感耦合線圈由兩組漸開線線圈嵌套而成，漸開線線圈可以為一段漸開線。還可以由漸開線形狀的內線圈與外線圈串聯組成；且兩組漸開線線圈形狀相同，中心對稱布置。完全對稱的平面線圈結構的設計使得電磁場在反應腔室內部的分布很對稱，從而改善了電漿在反應腔室內部的分布均勻性，從而使得在晶片表面上各點的刻蝕速率更加相近。採用了這種結構的電感耦合電漿裝置減小了電感耦合線圈的電感，從而可以很容易的獲得大面積的電漿和改善大面積工藝中電漿的均勻性。即使隨著晶片尺寸的增大，該技術方案也能很好的控制從晶片中央到邊緣的刻蝕速率和均勻性。從而使得在晶片表面上各點的刻蝕速率更加相近。提高刻蝕晶片的質量。
2010年11月15日，《電感耦合線圈及其電感耦合電漿裝置》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《電感耦合線圈及其電感耦合電漿裝置》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：電感耦合線圈及其電感耦合電漿裝置
- 公布號：CN1825505
- 公布日：2006年8月30日
- 申請號：200510008776
- 申請日：2005年2月25日
- 申請人：北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司
- 地址：北京市朝陽區酒仙橋東路1號M5座2樓
- 發明人：宋巧麗、李東三、孫岩
- 代理機構：北京凱特來智慧財產權代理有限公司
- 代理人：鄭立明
- Int.Cl.：H01F5/00（2006.01）I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2005年2月之前，隨著電子技術的高速發展，人們對積體電路的集成度要求越來越高，這就要求生產積體電路的企業不斷地提高半導體晶片的加工能力。電漿裝置廣泛地套用於製造積體電路（IC）或MEMS器件的製造工藝中。其中電感耦合電漿裝置（ICP）被廣泛套用於刻蝕等工藝中。在低壓下，反應氣體在射頻功率的激發下，產生電離形成電漿，電漿中含有大量的電子、離子、激發態的原子、分子和自由基等活性粒子，這些活性反應基團和被刻蝕物質表面發生各種物理和化學反應並形成揮發性的生成物，從而使材料表面性能發生變化。
圖1所示的電感耦合電漿裝置是2005年2月之前半導體刻蝕設備中大多數採用的結構。一般由反應腔室4、靜電卡盤6與電感耦合線圈3組成，靜電卡盤6位於反應腔室4與匹配器8和射頻源7連線，靜電卡盤6上安裝晶片5。電感耦合線圈3位於反應腔室4上方與匹配器2和射頻源1連線。在半導體加工過程中，進入反應腔室4的工藝氣體被上方的電感耦合線圈3電離形成電漿，生成的電漿刻蝕晶片5表面的材質。系統中分子泵抽出反應腔室4中的氣體。在這一過程中，使氣體產生電離形成電漿的射頻功率來自於電感耦合線圈3，圖2是2005年2月之前半導體刻蝕設備中大多數採用的電感耦合線圈3結構，因電感耦合線圈3結構為平面螺旋結構。該電感耦合線圈3在反應腔室4中央部分所激發的電磁場較強，而邊緣部份所激發的電磁場較弱，因此反應腔室4中央部分的電漿密度較高，邊緣部份的電漿密度較低。可見，由平面電感耦合線圈3激發的電漿密度存在很大的方位角的不對稱性只能依靠擴散來彌補外圍密度低的區域。2005年2月之前的晶片5的尺寸從100毫米增加到300毫米。反應腔室4的體積也相應的增大，依靠擴散使電漿密度達到均勻已經非常的困難了，因此2005年2月之前大多數的刻蝕設備都存在著刻蝕速率不均勻的問題，這對半導體製造工藝造成了很大的不利影響。
為了在被刻蝕物質表面上得到比較均勻的刻蝕速率，就需要在反應腔室4內部晶片5上方獲得比較均勻的電漿密度分布。這就需要發明一種電感耦合線圈3來解決上述問題，使晶片5上方獲得較為均勻的電漿分布，提高刻蝕的質量。
發明內容
專利目的
鑒於上述2005年2 月之前技術所存在的問題，該發明的目的是提供一種電感耦合線圈及其電感耦合電漿裝置，可以使工藝氣體在反應腔室的晶片上方分布均勻，使晶片表面發生的化學反應速度差異較小，刻蝕速率均勻，提高刻蝕晶片的質量。
技術方案
《電感耦合線圈及其電感耦合電漿裝置》的目的是通過以下技術方案實現的：
一種電感耦合線圈，由兩組漸開線線圈嵌套而成，漸開線線圈的兩對端點分別為輸入端或輸出端。
所述的漸開線線圈為一段漸開線。
所述的漸開線線圈由內線圈與外線圈組成；內線圈與外線圈為漸開線形狀；內線圈與外線圈通過連線線圈串聯。
所述的漸開線線圈至少為一匝。
所述的內線圈與外線圈至少為一匝。
所述的兩組漸開線線圈形狀相同，中心對稱布置。
所述的漸開線線圈可為兩匝半。
所述的內線圈與外線圈可為一匝半。
所述的兩組漸開線線圈的內圈兩端點為輸入端，外圈兩端點為輸出端。
所述的兩組漸開線線圈的內圈兩端點為輸出端，外圈兩端點為輸入端。
一種使用上述電感耦合線圈的電感耦合電漿裝置，包括反應腔室、靜電卡盤、電感耦合線圈與電源部份組成；電源部份由匹配器和射頻源組成；靜電卡盤與電感耦合線圈分別依次連線匹配器和射頻源。
改善效果
由上述該發明提供的技術方案可以看出，所述的電感耦合線圈由兩組漸開線線圈嵌套而成，漸開線線圈可以為一段漸開線。還可以由漸開線形狀的內線圈與外線圈串聯組成；且兩組漸開線線圈形狀相同，中心對稱布置。完全對稱的平面線圈結構的設計使得電磁場在反應腔室內部的分布很對稱，從而改善了電漿在反應腔室內部的分布均勻性，從而使得在晶片表面上各點的刻蝕速率更加相近。採用了這種結構的電感耦合電漿裝置減小了電感耦合線圈的電感，從而可以很容易的獲得大面積的電漿和改善大面積工藝中電漿的均勻性。即使隨著晶片尺寸的增大，該技術方案也能很好的控制從晶片中央到邊緣的刻蝕速率和均勻性。從而使得在晶片表面上各點的刻蝕速率更加相近。提高刻蝕晶片的質量。
附圖說明
圖1為2005年2月之前技術的電感耦合電漿裝置結構示意圖；
圖2為2005年2月之前技術的電感耦合線圈結構示意圖；
圖3為該發明所述的電感耦合線圈的結構示意圖一；
圖4為該發明所述的電感耦合線圈的結構示意圖二；
圖5為該發明所述的電感耦合線圈的結構示意圖三。
權利要求
1、一種電感耦合線圈，其特徵在於由兩組漸開線線圈嵌套而成，漸開線線圈的兩對端點分別為輸入端或輸出端。
2、根據權利要求1所述的電感耦合線圈，其特徵在於，所述的漸開線線圈為一段漸開線。
3、根據權利要求1所述的電感耦合線圈，其特徵在於，所述的漸開線線圈由內線圈與外線圈組成；內線圈與外線圈為漸開線形狀；內線圈與外線圈通過連線線圈串聯。
4、根據權利要求1或2所述的電感耦合線圈，其特徵在於，所述的漸開線線圈至少為一匝。
5、根據權利要求1或3所述的電感耦合線圈，其特徵在於，所述的內線圈與外線圈至少為一匝。
6、根據權利要求1、2或3所述的電感耦合線圈，其特徵在於，所述的兩組漸開線線圈形狀相同，中心對稱布置。
7、根據權利要求4所述的電感耦合線圈，其特徵在於，所述的漸開線線圈為兩匝半。
8、根據權利要求5所述的電感耦合線圈，其特徵在於，所述的內線圈與外線圈為一匝半。
9、根據權利要求1所述的電感耦合線圈，其特徵在於，所述的兩組漸開線線圈的內圈兩端點為輸入端，外圈兩端點為輸出端；或者，所述的兩組漸開線線圈的內圈兩端點為輸出端，外圈兩端點為輸入端。
10、一種使用上述電感耦合線圈的電感耦合電漿裝置，其特徵在於包括反應腔室、靜電卡盤、電感耦合線圈與電源部份組成；電源部份由匹配器和射頻源組成；靜電卡盤與電感耦合線圈分別依次連線匹配器和射頻源。
實施方式
- 實施例1
對於300毫米的晶片5，採用如圖3所示的電感耦合線圈，電感耦合線圈的一組漸開線線圈由內線圈7與外線圈8組成，內線圈7為一匝半漸開線形狀的線圈，外線圈8為一匝半漸開線形狀的線圈；內線圈7與外線圈8通過連線線圈9串聯成一組漸開線線圈。兩組漸開線線圈嵌套組成電感耦合線圈。兩組漸開線線圈的內圈兩端點為輸出端11，外圈兩端點為輸入端10。當然，根據實際套用中的不同要求，內線圈7與外線圈8也可以採用一匝半以下或以上的漸開線形狀的線圈。
- 實施例2
如圖4所示，電感耦合線圈的一組漸開線線圈由內線圈7與外線圈8組成，內線圈7為兩匝漸開線形狀的線圈，外線圈8為兩匝漸開線形狀的線圈；內線圈7與外線圈8通過連線線圈9串聯成一組漸開線線圈。兩組漸開線線圈嵌套組成電感耦合線圈。兩組漸開線線圈的內圈兩端點為輸入端10，外圈兩端點為輸出端11。
- 實施例3
對於200毫米的晶片5，如圖5所示的電感耦合線圈，電感耦合線圈的一組漸開線線圈為一段兩匝半的漸開線形狀線圈，兩組漸開線線圈嵌套組成電感耦合線圈。兩組漸開線線圈的內圈兩端點為輸出端11，外圈兩端點為輸入端10。當然，根據實際套用中的不同要求，漸開線線圈可以採用兩匝半以下或以上的漸開線形狀的線圈。
- 實施例4
套用上述電感耦合線圈3的電感耦合電漿裝置，包括反應腔室4、靜電卡盤6、電感耦合線圈3與電源部份組成；電源部份由匹配器2和射頻源1組成；靜電卡盤6與電感耦合線圈3分別依次連線匹配器2和射頻源1。
這種結構的電感耦合電漿裝置，因採用了完全對稱的平面線圈結構的設計使得電磁場在反應腔室4內部的分布很對稱，從而改善了電漿在反應腔室4內部的分布均勻性，從而使得在晶片5表面上各點的刻蝕速率更加相近。採用了這種結構的電感耦合電漿裝置減小了電感耦合線圈3的電感，從而可以很容易的獲得大面積的電漿和改善大面積工藝中電漿的均勻性。即使隨著晶片5尺寸的增大，該技術方案也能很好的控制從晶片5中央到邊緣的刻蝕速率和均勻性。從而使得在晶片表面上各點的刻蝕速率更加相近。提高刻蝕晶片的質量。
榮譽表彰
2010年11月15日，《電感耦合線圈及其電感耦合電漿裝置》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。
