專利名稱：用于形成磁場(chǎng)的裝置及所述裝置的使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例大體而言關(guān)于等離子體增強(qiáng)基板處理。
背景技術(shù)：
舉例而言，等離子體增強(qiáng)基板處理通常用于半導(dǎo)體設(shè)備及集成電路的制造中。此處理通常包括以下步驟:將處理氣體引入至處理腔室中，所述處理腔室具有安置于所述處理腔室中的基板(諸如，半導(dǎo)體晶圓)；以及對(duì)所述處理氣體施加充足能量，以在所述基板上形成等離子體。所述等離子體含有解離且離子化的組分以及中性組分，操作所述這些組分以輔助在基板上執(zhí)行的工藝(諸如，沉積、蝕刻等)。盡管等離子體的成分有益于輔助或進(jìn)行在基板上的工藝，但無約束的等離子體組分可能撞擊基板及/或腔室組件，從而造成損壞。此外，等離子體的不均勻性可能導(dǎo)致基板的不均勻處理。為控制等離子體，傳統(tǒng)的處理腔室可包括磁場(chǎng)形成設(shè)備，所述磁場(chǎng)形成設(shè)備經(jīng)配置以在所述處理腔室內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)，從而約束等離子體組分。然而，由這種傳統(tǒng)配置產(chǎn)生的磁場(chǎng)通常包含非平行且非同一平面的磁場(chǎng)線，從而產(chǎn)生不均勻的等離子體限制，且因此導(dǎo)致基板的不均勻處理。因此，發(fā)明人已提供一種用于控制等離子體的改進(jìn)裝置及所述裝置的使用方法。

發(fā)明內(nèi)容
本文提供用于形成磁場(chǎng)的裝置及所述裝置的使用方法。在一些實(shí)施例中，具有基本上相似尺寸的多個(gè)線圈以對(duì)稱圖案圍繞處理腔室安置，所述對(duì)稱圖案以所述處理腔室的中心軸為中心，其中所述多個(gè)線圈經(jīng)配置以產(chǎn)生磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)具有多個(gè)磁場(chǎng)線，所述多個(gè)磁場(chǎng)線基本上為同一平面的且基本上平行的。在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)線圈包含八個(gè)線圈，所述八個(gè)線圈圍繞所述處理腔室安置，其中所述八個(gè)線圈中的每一個(gè)線圈相對(duì)于所述八個(gè)線圈中的各個(gè)相鄰線圈偏移約45度的角度。在一些實(shí)施例中，提供一種執(zhí)行于處理腔室中的方法，所述處理腔室包含多個(gè)線圈，所述多個(gè)線圈具有基本上相似的尺寸，所述多個(gè)線圈相對(duì)于處理腔室的中心軸圍繞處理腔室的外部對(duì)稱地安置。在一些實(shí)施例中，方法可包括以下步驟:向選自所述多個(gè)線圈的兩個(gè)反向線圈提供第一電流；以及同時(shí)向鄰近于所述兩個(gè)反向線圈的線圈提供第二電流，以沿第一向量方向產(chǎn)生磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)具有在所述磁場(chǎng)安置于處理腔室的基板支撐件上方的整個(gè)區(qū)域基本上為同一平面的且基本上平行的磁場(chǎng)線，其中所述區(qū)域的大小對(duì)應(yīng)于所述基板支撐件的大小。在一些實(shí)施例中，一種基板處理系統(tǒng)可包括:處理腔室；基板支撐件，所述基板支撐件安置于所述處理腔室內(nèi)；以及用于形成磁場(chǎng)的裝置，所述裝置安置于鄰近所述基板支撐件，以形成鄰近基板的頂表面的磁場(chǎng)，所述基板安置于所述基板支撐件頂部，所述用于形成磁場(chǎng)的裝置包含:多個(gè)線圈，所述多個(gè)線圈具有基本上相似的尺寸，所述多個(gè)線圈以對(duì)稱圖案圍繞所述處理腔室安置，所述對(duì)稱圖案以所述處理腔室的中心軸為中心，其中所述多個(gè)線圈經(jīng)配置以產(chǎn)生磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)具有多個(gè)磁場(chǎng)線，所述多個(gè)磁場(chǎng)線基本上為同一平面的且基本上平行的；以及至少一個(gè)功率源，所述至少一個(gè)功率源耦接至所述多個(gè)線圈，且所述至少一個(gè)功率源經(jīng)配置以向選自所述多個(gè)線圈的至少兩組線圈選擇性地提供電流。下文描述本發(fā)明的其它及另外的實(shí)施例。


以上簡(jiǎn)要概述且以下更詳細(xì)論述的本發(fā)明的實(shí)施例可參考描繪于附圖中的本發(fā)明的說明性實(shí)施例來理解。然而，應(yīng)注意，所述附圖僅圖示本發(fā)明的典型實(shí)施例，且因此不視為限制本發(fā)明的范圍，因?yàn)楸景l(fā)明可允許其它同等有效的實(shí)施例。圖1描繪根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的處理腔室的示意性側(cè)視圖，所述處理腔室具有用于控制等離子體的裝置。圖2為根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的用于控制等離子體的裝置的俯視圖。圖3及3A描繪根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的用于控制等離子體的裝置的側(cè)視圖。圖4及4A分別描繪根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的線圈的示意性側(cè)視圖及沿線4A-4A截取的橫截面，所述線圈供用于控制等離子體的裝置使用。圖5A至5C描繪根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的圖表，所述圖表示出迭加于基板之上的磁場(chǎng)線的俯視圖。圖6描繪根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的執(zhí)行于處理腔室中的方法。為了促進(jìn)理解，盡可能地使用相同的標(biāo)號(hào)以表示為所有附圖所共有的相同元件。所述附圖未按比例繪制且可能為了清晰的目的而簡(jiǎn)化了。預(yù)期一個(gè)實(shí)施例的元件及特征可有利地并入其它實(shí)施例中，而無需進(jìn)一步詳述。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例大體而言關(guān)于一種用于控制等離子體的裝置及所述裝置的使用方法。本發(fā)明的裝置及方法的實(shí)施例可有利地沿多個(gè)方向形成基本上同一平面的且平行的磁場(chǎng)，由此增加等離子體處理中的靈活性。此外，本發(fā)明的裝置提供一種圍繞處理腔室的相對(duì)小體積的線圈配置，所述線圈配置與傳統(tǒng)的線圈配置(例如，赫爾姆霍茨(Helmholtz)線圈配置)不同。本發(fā)明的裝置及方法的實(shí)施例可進(jìn)一步有利地更均勻地約束形成于處理腔室內(nèi)的等離子體，由此帶來更均勻的處理結(jié)果。圖1描繪根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的處理腔室100，處理腔室100適合于供用于形成磁場(chǎng)的裝置使用。示例性處理腔室可包括可購(gòu)自加利福尼亞州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司(Applied Materials, Inc.)的 DPS 、E.N A B L E R ⑨、ADVANTEDGE 或其它處理腔室?？深愃频厥褂闷渌m合的處理腔室。處理腔室100通常包含腔室主體101，腔室主體101界定內(nèi)部容積103，內(nèi)部容積103可包括處理容積105。處理容積105可被界定于例如基板支撐基座124與一個(gè)或更多個(gè)氣體入口(諸如，設(shè)置于所希望位置處的噴頭102及/或噴嘴106)之間，所述基板支撐基座124安置于處理腔室100內(nèi)，以在處理期間支撐基板支撐基座124上的基板122。在一些實(shí)施例中，基板支撐基座124可包括將基板122保持或支撐于基板支撐基座124的表面上的機(jī)構(gòu)，諸如靜電夾盤、真空夾盤、基板保持夾等(未圖示)。在一些實(shí)施例中，基板支撐基座124可包括用于控制基板溫度的機(jī)構(gòu)(諸如加熱及/或冷卻設(shè)備，未圖示)及/或用于控制鄰近基板表面的物質(zhì)通量及/或離子能量的機(jī)構(gòu)。舉例而言，在一些實(shí)施例中，基板支撐基座124可包括電極142。電極142可經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)各自的匹配網(wǎng)絡(luò)(圖示匹配網(wǎng)絡(luò)126)耦接至一個(gè)或更多個(gè)偏壓功率源(圖示一個(gè)偏壓功率源128)。所述一個(gè)或更多個(gè)偏壓功率源可以脈沖或連續(xù)模式提供RF或DC能量。舉例而言，在一些實(shí)施例中，所述一個(gè)或更多個(gè)偏壓功率源可能能夠以所要的頻率產(chǎn)生高達(dá)12，OOOff的RF能量，所要的頻率諸如約2MHz或約13.56MHz或約60MHz等。在一些實(shí)施例中，可提供兩個(gè)或大于兩個(gè)的偏壓功率源，以將RF功率以例如以上所論述的頻率中的任一頻率的各個(gè)頻率經(jīng)由各個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)耦接至RF偏壓電極340。所述偏壓功率源中的一個(gè)或更多個(gè)偏壓功率源可提供連續(xù)功率或脈沖功率。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)偏壓功率源128可為DC或脈沖DC源。基板122可經(jīng)由腔室主體101的壁145中的開口 144進(jìn)入處理腔室100。開口 144可選擇性地經(jīng)由流量閥146或其它機(jī)構(gòu)加以密封，以選擇性地提供經(jīng)由開口 144通向腔室內(nèi)部的入口?；逯位?24可耦接至舉升機(jī)構(gòu)(未圖示)，所述舉升機(jī)構(gòu)可將基板支撐基座124的位置控制在下部位置與可選擇的上部位置之間，所述下部位置適合于經(jīng)由開口144轉(zhuǎn)移基板出入所述腔室，所述可選擇的上部位置適合于處理。所述處理位置可經(jīng)選擇以最大化針對(duì)特定工藝的處理均勻性。當(dāng)處于升高的處理位置中的至少一個(gè)位置時(shí)，基板支撐基座124可安置于開口 146上方，以提供對(duì)稱的處理區(qū)域。噴頭102及/或噴嘴106可耦接至氣體供應(yīng)器104，以將一個(gè)或更多個(gè)處理氣體提供至處理腔室100的處理容積105中。盡管僅有兩個(gè)噴嘴106在圖1中示出，所述兩個(gè)噴嘴106安置于腔室主體101的壁145上，但額外的或替代性的氣體噴嘴或入口可安置于頂板149中或安置于腔室主體101的壁145上或安置于適合于按需要向處理腔室100提供氣體的其它位置處(諸如處理腔室100的基底、基板支撐基座124的周邊等)。排氣系統(tǒng)140包含真空泵(未圖示)，排氣系統(tǒng)140可耦接至處理腔室100，以將來自內(nèi)部容積103的廢氣抽出。在一些實(shí)施例中，處理腔室100可利用電子束發(fā)生器115來產(chǎn)生電子束121，以點(diǎn)燃處理氣體(例如，由氣體供應(yīng)器104提供的處理氣體)，以在處理容積105中形成等離子體。舉例而言，在這樣的實(shí)施例中，處理腔室100可包含陰極112，陰極112安置于腔室主體101的壁145上，且陰極112經(jīng)配置以產(chǎn)生電子，所述電子具有充足量的能量，以點(diǎn)燃所述處理氣體。陽(yáng)極113可與陰極112相對(duì)地安置于壁145上，且陽(yáng)極113可經(jīng)配置以吸引由陰極112產(chǎn)生的電子。電子束發(fā)生器115可安置于處理腔室100內(nèi)的任何位置處，以在距基板122適合的距離處提供電子束121，來執(zhí)行所要的工藝。舉例而言，在一些實(shí)施例中，電子束發(fā)生器115可經(jīng)定位以使得電子束121的中心軸119與基板122的上表面之間的距離118可為約Icm至約30cm。在一些實(shí)施例中，距離118可經(jīng)選擇以調(diào)整鄰近基板的區(qū)域123中的等離子體密度。舉例而言，隨著電子束121的中心軸119與基板122之間的距離118的減小，鄰近基板122的區(qū)域123中的等離子體的密度可能增加。或者，隨著電子束121的中心軸119與基板122之間的距離118的增加，鄰近基板122的區(qū)域123中的等離子體的密度可能減小。
磁場(chǎng)形成設(shè)備148 (下文關(guān)于圖2至圖4進(jìn)行更充分的描述)安置于鄰近腔室主體101的壁145,且磁場(chǎng)形成設(shè)備148經(jīng)配置以形成磁場(chǎng)117,磁場(chǎng)117具有基本上為同一平面的且基本上平行的磁場(chǎng)線，以便于對(duì)形成于處理容積105中的等離子體的控制。磁場(chǎng)形成設(shè)備148通常包含多個(gè)線圈110，多個(gè)線圈110圍繞處理腔室100的中心軸150對(duì)稱地定位。磁場(chǎng)形成設(shè)備148可包含任何量的線圈110，線圈110適合于形成具有所要形狀及位向的磁場(chǎng)(即，磁場(chǎng)117)。一個(gè)或更多個(gè)電源138可耦接至多個(gè)線圈110，以選擇性地經(jīng)由多個(gè)線圈110中的一個(gè)或更多個(gè)線圈110來提供電流，以在處理腔室100內(nèi)產(chǎn)生所要的磁場(chǎng)117。在操作中，磁場(chǎng)117限制電子束121及/或等離子體的電子(帶負(fù)電的粒子)中的至少一些電子，由此便于對(duì)等離子體的控制。在一些實(shí)施例中，屏蔽物108可圍繞多個(gè)線圈110安置，以防護(hù)其它裝備(例如，控制器、處理腔室、其它制造裝備等)不受磁場(chǎng)117影響。屏蔽物108可包含適合于阻礙磁場(chǎng)117的任何材料，諸如金屬(例如，不銹鋼)。此外，屏蔽物108可具有提供所要屏蔽效應(yīng)的任何適合的幾何結(jié)構(gòu)(例如，大小及形狀)。舉例而言，在一些實(shí)施例中，屏蔽物108可經(jīng)大小調(diào)整，以覆蓋多個(gè)線圈110的向外的表面109。屏蔽物108可為連續(xù)的且在線圈間延伸，或替代地，屏蔽物108可包含多個(gè)離散元件，所述多個(gè)離散元件安置于鄰近每一個(gè)單獨(dú)的線圈(或線圈組)。屏蔽物108可與所述線圈直接接觸或可與所述線圈間隔開。磁場(chǎng)形成設(shè)備148可安置于圍繞處理腔室100的任何位置處，以提供磁場(chǎng)117，且因此磁場(chǎng)形成設(shè)備148可在相對(duì)于基板122的適合的位置處控制等離子體。舉例而言，在一些實(shí)施例中，磁場(chǎng)形成設(shè)備148可經(jīng)定位以使得磁場(chǎng)117的中心軸114與基板122之間的距離120可為約Icm至約30cm。在一些實(shí)施例中，距離120可經(jīng)選擇以調(diào)整鄰近基板的區(qū)域123中的等離子體密度。舉例而言，隨著磁場(chǎng)117的中心軸114與基板122之間的距離120的減小，鄰近基板122的區(qū)域123中的等離子體的密度可能增加。或者，隨著磁場(chǎng)117的中心軸114與基板122之間的距離120的增加，鄰近基板122的區(qū)域123中的等離子體的密度可能減小。此外，磁場(chǎng)形成設(shè)備148及電子束發(fā)生器115的位置可經(jīng)選擇以調(diào)整磁場(chǎng)117的中心軸114與電子束121的中心軸119之間的距離116。在一些實(shí)施例中，通過改變磁場(chǎng)117的中心軸114與電子束121的中心軸119之間的距離116，可調(diào)整限制于給定平面的電子束121的電子的量。在一些實(shí)施例中，發(fā)明人觀察到，隨著磁場(chǎng)117的中心軸114與電子束121的中心軸119之間的距離116的減小，電子束121的電子中的更多電子限制于給定平面，因此增加了電子束121的限制(且減少或消除發(fā)散)，由此防止來自電子束121的電子撞擊基板122。舉例而言，在一些實(shí)施例中，磁場(chǎng)117的中心軸114與電子束121的中心軸119之間的距離116可達(dá)到約電子束121的厚度。參考圖2，在一些實(shí)施例中，多個(gè)線圈110可包含八個(gè)線圈210a_210h，八個(gè)線圈210a-210h圍繞處理腔室100的中心軸150安置。在這樣的實(shí)施例中，八個(gè)線圈210a-210h可以對(duì)稱的圖案布置，其中八個(gè)線圈210a-210h中的每一個(gè)線圈相對(duì)于八個(gè)線圈210a-210h中的各個(gè)相鄰線圈偏移約45度的角度212。在一些實(shí)施例中，每一個(gè)線圈可具有基本上相似的尺寸、形狀及強(qiáng)度(例如，形成所述線圈的導(dǎo)線的匝數(shù))。在操作中，多個(gè)線圈110的子集可用來沿所要的向量方向形成具有所要形狀及位向的磁場(chǎng)117。舉例而言,在一些實(shí)施例中，八個(gè)線圈210a-210h中的六個(gè)線圈(即，線圈210b、210c、210d、210f、210g、210h)可用來形成磁場(chǎng)117。舉例而言，在這些實(shí)施例中，可向第一組線圈(初級(jí)線圈220)提供第一電流，以產(chǎn)生磁場(chǎng)117，所述第一組線圈包含兩個(gè)線圈210c、2IOg,磁場(chǎng)117具有沿向量方向214定向的磁場(chǎng)線230。所述第一電流可相對(duì)于反向線圈而沿相反的方向流動(dòng)。舉例而言，可圍繞初級(jí)線圈220的第一線圈(例如，線圈210c)沿第一方向206施加第一電流，且可圍繞初級(jí)線圈220的第二線圈(例如，線圈210g)沿與第一方向206相反的第二方向207施加第一電流。描繪第一方向206及第二方向207的箭頭示意性地指示電流流過各個(gè)線圈的頂部的大致方向。由于線圈210c與線圈210g是反向的，故第一方向206與第二方向207都示出為在圖2的參考畫面中向頁(yè)面下移動(dòng)。或者，所述反向線圈可沿相反的方向纏繞，以使電流沿相反的方向流動(dòng)。可同時(shí)向鄰近于第一組線圈(例如，四個(gè)線圈210b、210d、210f、210h)的第二組線圈(次級(jí)線圈224)提供第二電流，以使磁場(chǎng)線在磁場(chǎng)安置于處理腔室的基板支撐件上方的整個(gè)區(qū)域基本上為同一平面的且基本上平行的。舉例而言，由第二組線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)線可將由第一組線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)線相對(duì)于方向215壓縮,方向215垂直于向量方向214。可圍繞鄰近于初級(jí)線圈(例如，初級(jí)線圈210c)的次級(jí)線圈(例如，次級(jí)線圈210b、210d)沿第一方向206施加所述第二電流,所述初級(jí)線圈(例如,初級(jí)線圈210c)也具有沿第一方向流動(dòng)的電流。可圍繞鄰近于初級(jí)線圈(例如，初級(jí)線圈210g)的次級(jí)線圈(例如，次級(jí)線圈210f、210h)沿第二方向207施加所述第二電流，所述初級(jí)線圈(例如，初級(jí)線圈210g)也具有沿第二方向流動(dòng)的電流。通過以上文所述的方式且在上文所述的操作中提供多個(gè)線圈110，發(fā)明人觀察到，可使用磁場(chǎng)形成設(shè)備148來形成所要的磁場(chǎng)117，磁場(chǎng)形成設(shè)備148配置為圍繞處理腔室以相對(duì)小的體積配置，這與傳統(tǒng)線圈配置(例如，赫爾姆霍茨線圈配置)不同。在一些實(shí)施例中，可改變第一電流與第二電流的比率，以控制處于平行于基板122的平面中的磁場(chǎng)117內(nèi)磁場(chǎng)線230的形狀及/或輪廓，以補(bǔ)償?shù)入x子體效應(yīng)。舉例而言，第一電流與第二電流的比率可為約2:1至約1:5。在一些實(shí)施例中，發(fā)明人觀察到，若所述比率對(duì)于第一電流較高，則處于平行于基板122的平面中的磁場(chǎng)線230可能為凸形的(S卩，發(fā)散的)。或者，在一些實(shí)施例中，若所述比率對(duì)于第二電流較高，則處于平行于基板122的平面中的磁場(chǎng)線230可為凹形的(S卩，會(huì)聚的)。舉例而言，圖5A至5C分別描繪磁場(chǎng)線的形狀的俯視圖，所述磁場(chǎng)線以第一電流與第二電流的三個(gè)不同的比率產(chǎn)生。圖5A描繪圖表510，圖表510示出迭加于基板504上的磁場(chǎng)線502的俯視圖，其中第一電流與第二電流的比率為約1:1。如圖5A中所示，盡管磁場(chǎng)的外部邊緣或外部區(qū)域附近的磁場(chǎng)線502稍微向外彎曲(例如，凹形的)，但磁場(chǎng)線502在基板504的主要部分上大致是平行的。鄰近磁場(chǎng)的外部區(qū)域的磁場(chǎng)線502可具有比鄰近磁場(chǎng)的中心軸的磁場(chǎng)線502的曲率半徑更大的曲率半徑。圖5B描繪圖表520，圖表520示出迭加于基板504上的磁場(chǎng)線506的俯視圖，其中第一電流與第二電流的比率為約2:1。如圖5B中所示，磁場(chǎng)線506在基板504的主要部分上大致是平行的，且磁場(chǎng)的外部邊緣或外部區(qū)域附近的磁場(chǎng)線506彎曲程度小得多(例如，凹形的)。圖5C描繪圖表530，圖表530示出迭加于基板504上的磁場(chǎng)線508的俯視圖，其中第一電流與第二電流的比率為約1:5。如圖5C中所示，磁場(chǎng)線508在基板504的主要部分上大致是平行的，且磁場(chǎng)的外部邊緣或外部區(qū)域附近的磁場(chǎng)線508稍微向內(nèi)彎曲(例如，凸形的)。返回至圖2，在一些實(shí)施例中，磁場(chǎng)117的量級(jí)可因調(diào)整形成于處理腔室100內(nèi)的等離子體的均勻性而變化。在一些實(shí)施例中，磁場(chǎng)117的量級(jí)可通過增加或減少第一電流及第二電流而變化。替代或組合地，當(dāng)磁心由多個(gè)線圈110構(gòu)成時(shí)(例如，如以下關(guān)于圖4所描述的)，磁場(chǎng)117的量級(jí)可通過增加或減少圍繞所述磁心纏繞的導(dǎo)體的量(例如，匝數(shù))而變化。在一些實(shí)施例中，磁場(chǎng)117可包含約44高斯至52高斯的量級(jí)，或在一些實(shí)施例中磁場(chǎng)117可包含約60高斯至70高斯的量級(jí)。在一些實(shí)施例中，通過增大或減小磁場(chǎng)117的量級(jí)，形成于等離子體中的電子相對(duì)于垂直于磁場(chǎng)117的平面的圓周運(yùn)動(dòng)的半徑(即，拉莫爾(Larmor)半徑)可增大或減小。舉例而言，隨著磁場(chǎng)117的量級(jí)的增加，拉莫爾半徑可能減小，這減少了由與其它粒子碰撞造成的電子發(fā)散。盡管描述了以上關(guān)于形成磁場(chǎng)117的實(shí)施例,磁場(chǎng)117具有沿向量方向214定向的磁場(chǎng)線230，但應(yīng)注意，可通過以類似于以上所述的方式利用八個(gè)線圈210a-210h中的任何六個(gè)線圈，來沿其它方向形成磁場(chǎng)117。參考圖3及3A，在一些實(shí)施例中，可改變多個(gè)線圈110的高度302，以調(diào)整處于圍繞電子束121的給定容積304中的磁場(chǎng)線230的散度(即，磁場(chǎng)線的密度)。舉例而言，發(fā)明人觀察到，隨著多個(gè)線圈110的高度302的增加，處于圍繞基板的給定容積中的磁場(chǎng)線230的散度降低了，從而導(dǎo)致磁場(chǎng)線230變得愈加平行鄰近于電子束121，例如如圖3中所描繪的?；蛘撸S著多個(gè)線圈110的高度302的減小，處于圍繞基板的給定容積中的磁場(chǎng)線230的散度增大了，從而導(dǎo)致磁場(chǎng)線230變得較不平行鄰近于電子束121，例如諸如圖3A中所描繪的。多個(gè)線圈110可包含適合于產(chǎn)生所要磁場(chǎng)117的任何形狀。舉例而言，在一些實(shí)施例中，多個(gè)線圈110可為矩形的環(huán)狀線，如圖4至4A中所描繪的。在一些實(shí)施例中，多個(gè)線圈110中的每一個(gè)線圈可包含導(dǎo)體402 (例如，含銅導(dǎo)線)，導(dǎo)體402以所要形狀纏繞數(shù)次(例如，數(shù)匝或數(shù)圈)。導(dǎo)體402由絕緣層(未圖示)覆蓋，以電氣隔離數(shù)匝之間的導(dǎo)體402的相鄰部分。舉例而言，圖4至4A圖示地描繪導(dǎo)體402，導(dǎo)體402具有三個(gè)層(例如，406、408、410)，其中每一個(gè)層具有五匝導(dǎo)體402 (如圖4A的橫截面?zhèn)纫晥D中所示)。所有附圖中導(dǎo)體402及層406、408、410的大小、數(shù)目及間距未按比例繪制且為說明性目的而簡(jiǎn)化。可視需要使用其它數(shù)目的匝、層、幾何結(jié)構(gòu)等，以提供所要的磁場(chǎng)形狀及強(qiáng)度。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)體402可圍繞可選磁心404纏繞。在一些實(shí)施例中，磁心404可包含鐵磁材料(例如，鈷(Co)、鐵(Fe)、鎳(Ni)等)?？筛淖儗?dǎo)體402的匝數(shù)或圈數(shù)，以增大或減小由多個(gè)線圈110產(chǎn)生的磁場(chǎng)的量級(jí)。圖6描繪了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的執(zhí)行于處理腔室中的方法。方法600可執(zhí)行于任何適合的處理腔室中，所述處理腔室包含多個(gè)線圈，所述多個(gè)線圈具有基本上相似的尺寸，所述多個(gè)線圈相對(duì)于所述處理腔室的中心軸圍繞所述處理腔室的外部而對(duì)稱地安置，例如，方法600可執(zhí)行于以上關(guān)于圖1所述的包含磁場(chǎng)形成設(shè)備148的處理腔室100中。在一些實(shí)施例中，方法600可用來產(chǎn)生磁場(chǎng)，以限制形成于處理腔室內(nèi)的等離子體。因此，在一些實(shí)施例中，方法600可包含以下步驟:使等離子體形成于處理腔室內(nèi)。等離子體可形成于在方法600期間的任何時(shí)間，例如，在602方法600開始時(shí)、在608方法600結(jié)束時(shí)或在上述兩者之間的任何時(shí)間。在方法600執(zhí)行于與以上所述處理腔室100相似的處理腔室中的實(shí)施例中，為形成等離子體，可將處理氣體從氣體供應(yīng)器104經(jīng)由噴頭102及/或噴嘴106供應(yīng)至處理腔室100的處理容積105。所述處理氣體可為適合于執(zhí)行所期望工藝的任何處理氣體。在將處理氣體引入處理腔室100之后，如以上所論述地，可通過經(jīng)由例如電子束發(fā)生器115所供應(yīng)的電子束121點(diǎn)燃處理氣體來形成等離子體。接著，在604，向選自所述多個(gè)線圈的兩個(gè)反向線圈提供第一電流，以沿第一向量方向產(chǎn)生磁場(chǎng)。所述兩個(gè)線圈可為安置于磁場(chǎng)形成設(shè)備的全然相反側(cè)上的任何兩個(gè)線圈，以沿所期望的向量方向提供磁場(chǎng)，如以上所論述地。向兩個(gè)線圈210c、210g提供的電流的量可為適合于產(chǎn)生具有所期望量級(jí)的磁場(chǎng)117的任何量。在一些實(shí)施例中，所需電流的量可由八個(gè)線圈210a-210h中的每一個(gè)線圈的大小(例如，圖3中描述的高度302)及構(gòu)造(例如，圖4中描述的絕緣導(dǎo)體402、磁心404等)來指定。在606，可同時(shí)向鄰近于所述兩個(gè)反向線圈(在604選擇的)的線圈提供第二電流，以形成具有基本上為同一平面的且基本上平行的多個(gè)磁場(chǎng)線的磁場(chǎng)，如以上所論述地。所述磁場(chǎng)線可進(jìn)一步在磁場(chǎng)安置于處理腔室100的基板支撐件124上方的整個(gè)區(qū)域基本上為同一平面的且基本上平行的。向四個(gè)線圈210b、210d、210f、210h提供的電流的量可為適合于產(chǎn)生具有所要形狀的磁場(chǎng)117的任何量。在一些實(shí)施例中，可改變第一電流與第二電流的比率，以調(diào)節(jié)磁場(chǎng)117內(nèi)的磁場(chǎng)線230的形狀及/或輪廓，如以上所論述地。在一些實(shí)施例中，在基板122的處理期間，可改變磁場(chǎng)117的位向，以改變等離子體的位向。在這樣的實(shí)施例中，可停止供應(yīng)至選定線圈(例如，所述兩個(gè)線圈(例如，線圈210c、210g)及所述四個(gè)線圈(例如，線圈210b、210d、210f、210h))的電流，且隨后可向八個(gè)線圈210a-210h中的另外六個(gè)線圈以類似于以上所述的方式施加各個(gè)電流。在這樣的實(shí)施例中，電子束121的方向也可類似地進(jìn)行改變，以確保電子束121保持與磁場(chǎng)117的磁場(chǎng)線230平行。在606提供第二電流之后，方法600通常結(jié)束。在等離子體形成于處理腔室內(nèi)的實(shí)施例中，磁場(chǎng)117磁性地限制電子束121及/或等離子體的電子(如以上所論述地)，由此便于對(duì)等離子體進(jìn)行控制，從而便于對(duì)等離子體輔助工藝進(jìn)行控制。在這樣的實(shí)施例中，在方法600結(jié)束之后，等離子體輔助工藝(例如，蝕刻、沉積、退火工藝等)也可終止。返回至圖1，控制器130可耦接至處理腔室100，以便于對(duì)處理腔室100進(jìn)行控制?？刂破?30可為任何形式的通用計(jì)算機(jī)處理器中的一種，所述通用計(jì)算機(jī)處理器可用于工業(yè)設(shè)定中，以控制各種腔室及子處理器。CPU 132的存儲(chǔ)器136或計(jì)算機(jī)可讀取介質(zhì)可為容易獲得的存儲(chǔ)器中的一種或更多種，所述容易獲得的存儲(chǔ)器諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、軟盤、硬盤或任何其它形式的數(shù)字存儲(chǔ)器(本地或遠(yuǎn)程)。支持電路134耦接至CPU 132，用于以傳統(tǒng)方式支持處理器。這些電路包括高速緩存、電源、時(shí)鐘電路、輸入/輸出電路及子系統(tǒng)等。本文所揭示的本發(fā)明的方法可通常作為軟件例程存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器136中，所述軟件例程在由CPU 132執(zhí)行時(shí),使處理腔室101執(zhí)行本發(fā)明的工藝。所述軟件例程也可由第二CPU(未圖示)存儲(chǔ)及/或執(zhí)行，所述第二 CPU遠(yuǎn)離由CPU 132控制的硬件。本發(fā)明的方法中的一些或所有方法也可以硬件執(zhí)行。同樣地，本發(fā)明可以軟件實(shí)現(xiàn)且使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來執(zhí)行、以硬件實(shí)現(xiàn)作為例如專用集成電路或其它類型的硬件實(shí)現(xiàn)，或作為軟件與硬件的組合來實(shí)現(xiàn)。所述軟件例程在由CPU 132執(zhí)行時(shí)，將通用計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換成專用計(jì)算機(jī)(控制器)，所述專用計(jì)算機(jī)控制腔室操作，以使得執(zhí)行本文所揭示的方法。由此，本文已提供了用于形成磁場(chǎng)的裝置及所述裝置的使用方法。本發(fā)明的裝置及方法可有利地使得沿多個(gè)方向形成基本上為同一平面的且平行的磁場(chǎng)，由此增加等離子體處理過程中的靈活性。本發(fā)明的裝置及方法可進(jìn)一步有利地使用基本為同一平面的且平行的磁場(chǎng)來均勻地約束形成于處理腔室內(nèi)的等離子體。盡管上文是針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例，但可在不脫離本發(fā)明的基本范圍的情況下設(shè)計(jì)本發(fā)明的其它及另外的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于形成磁場(chǎng)的裝置，所述裝置包含: 多個(gè)線圈，所述多個(gè)線圈具有基本上相似的尺寸，所述多個(gè)線圈以對(duì)稱圖案圍繞處理腔室安置，所述對(duì)稱圖案以所述處理腔室的中心軸為中心，其中所述多個(gè)線圈經(jīng)配置以產(chǎn)生磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)具有多個(gè)磁場(chǎng)線，所述多個(gè)磁場(chǎng)線基本上為同一平面的且基本上平行的。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)線圈包含八個(gè)線圈，所述八個(gè)線圈圍繞所述處理腔室安置，其中所述八個(gè)線圈中的每一個(gè)線圈相對(duì)于所述八個(gè)線圈中的各個(gè)相鄰線圈偏移約45度的角度。
3.如權(quán)利要求1一 2中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包含: 至少一個(gè)功率源，所述至少一個(gè)功率源耦接至所述多個(gè)線圈，且所述至少一個(gè)功率源經(jīng)配置以向選自所述多個(gè)線圈的至少兩組線圈選擇性地提供電流。
4.如權(quán)利要求1一 3中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述至少兩組線圈中的第一組線圈包含兩個(gè)線圈，且所述至少兩組線圈中的第二組線圈包含四個(gè)線圈。
5.如權(quán)利要求1一 4中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述裝置安置于鄰近基板支撐件，所述基板支撐件安置于所述處理腔室內(nèi)，以形成鄰近基板的頂表面的所述磁場(chǎng)，所述基板安置于所述基板支撐件頂部。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述基板的所述頂表面與所述磁場(chǎng)的中心軸之間的距離為約Icm至約30cm。
7.如權(quán)利要求5— 6中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述處理腔室進(jìn)一步包含電子束發(fā)生器，所述電子束發(fā)生器經(jīng)配置以鄰近所述基板的所述頂表面形成電子束。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述電子束發(fā)生器包含陽(yáng)極和陰極，所述陽(yáng)極安置于所述處理腔室的第一側(cè)上，所述陰極安置于與所述第一側(cè)相對(duì)的所述處理腔室的第二側(cè)上，其中所述電子束產(chǎn)生于所述陽(yáng)極與所述陰極之間。
9.如權(quán)利要求7— 8中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述基板的所述頂表面與所述電子束的中心軸之間的距離為約Icm至約30cm。
10.如權(quán)利要求7— 8中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述電子束與所述磁場(chǎng)的中心軸之間的距離達(dá)到約所述電子束的厚度。
11.如權(quán)利要求1一 10中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包含屏蔽物，所述屏蔽物安置于鄰近所述多個(gè)線圈的向外表面。
12.—種執(zhí)行于處理腔室中的方法，所述處理腔室包含多個(gè)線圈，所述多個(gè)線圈具有基本上相似的尺寸，所述多個(gè)線圈相對(duì)于所述處理腔室的中心軸圍繞所述處理腔室的外部而對(duì)稱地安置，所述方法包含以下步驟: 向選自所述多個(gè)線圈的兩個(gè)反向線圈提供第一電流；以及 同時(shí)向鄰近于所述兩個(gè)反向線圈的線圈提供第二電流，以沿第一向量方向產(chǎn)生磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)具有在所述磁場(chǎng)安置于所述處理腔室的基板支撐件上方的整個(gè)區(qū)域基本上為同一平面的且基本上平行的磁場(chǎng)線，其中所述區(qū)域的大小對(duì)應(yīng)于所述基板支撐件的大小。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)電磁線圈包含八個(gè)電磁線圈，所述八個(gè)電磁線圈相對(duì)于所述處理腔室的所述中心軸圍繞所述處理腔室以約45度的增量安置。
14.如權(quán)利要求12- 13中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述磁場(chǎng)將形成于所述處理腔室中的等離子體限制在所要的區(qū)域，所述區(qū)域鄰近基板的頂表面，所述基板安置于基板支撐件頂部，所述基板支撐件安置于所述處理腔室內(nèi)。
15.如權(quán)利要求12 - 14中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，形成所述等離子體的步驟包含以下步驟: 向所述處理腔室提供處理氣體；以及 在安置于所述處理腔室的反向側(cè)上的陽(yáng)極與陰極之間產(chǎn)生電子束，其中所述電子束點(diǎn)燃所述處理氣體，以形 成所述等離子體。
全文摘要
本文提供用于形成磁場(chǎng)的裝置及所述裝置的使用方法。在一些實(shí)施例中，具有基本上相似尺寸的多個(gè)線圈以對(duì)稱的圖案圍繞處理腔室安置，所述對(duì)稱的圖案以所述處理腔室的中心軸為中心，其中所述多個(gè)線圈經(jīng)配置以產(chǎn)生磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)具有多個(gè)磁場(chǎng)線，所述多個(gè)磁場(chǎng)線基本上為同一平面的且基本上平行的。在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)線圈包含八個(gè)線圈，所述八個(gè)線圈圍繞所述處理腔室安置，其中所述八個(gè)線圈中的每一個(gè)線圈相對(duì)于所述八個(gè)線圈中的各個(gè)相鄰線圈偏移約45度的角度。
文檔編號(hào)H05H1/40GK103168506SQ201180050326
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月22日
發(fā)明者G·勒雷, S·拉烏夫, V·N·托多羅 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司