專利名稱：低縱橫比電感耦合等離子發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有低縱橫比(aspect ratio)的電感耦合等離子發(fā)生器。特別是，涉及這樣一種具有較低縱橫比的電感耦合等離子發(fā)生器，它能夠降低電子溫度以便適合蝕刻半導(dǎo)體氧化膜，通過減小箱體體積確保高選擇性(high selectivity)，并且能夠通過使等離子密度分布形成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱以及在箱體邊緣和中心部分均勻地保持等離子密度來精確加工大直徑半導(dǎo)體晶片。
背景技術(shù)：
在形成諸如半導(dǎo)體晶片或平面顯示裝置這樣的精細(xì)圖案的領(lǐng)域中，產(chǎn)生等離子并且進(jìn)行各種表面處理，包括干法蝕刻、化學(xué)氣相沉積、濺射等。在最近幾年，為了降低成本以及提高產(chǎn)量，用于半導(dǎo)體器件的晶片或用于平面顯示裝置的基底傾向于變得更大，比如，300毫米或大與300毫米。相應(yīng)地，用于加工大尺寸晶片或基底的等離子發(fā)生器的尺寸也逐漸增加。等離子發(fā)生器分成電感耦合等離子發(fā)生器、電容耦合等離子發(fā)生器等幾類。還有，已知一些改進(jìn)的等離子發(fā)生器，其中把磁場施加到基本等離子發(fā)生器上。
電感耦合等離子發(fā)生器比電容耦合等離子發(fā)生器具有更高的等離子密度。然而，電感耦合等離子發(fā)生器需要用于改善均勻度的各種額外器件。例如，可以使用中間部分厚于其他部分的電介質(zhì)材料或圓頂形天線。然而，實(shí)現(xiàn)這種方法比較復(fù)雜并且把它應(yīng)用到氧化物蝕刻有困難。也就是說，鑒于工藝條件由于氧化物蝕刻需要高選擇性，所以傳統(tǒng)的電感耦合等離子發(fā)生器使用體積相對(duì)大的箱體，造成箱體內(nèi)氣體滯留時(shí)間的增長，在該傳統(tǒng)電感耦合等離子發(fā)生器中，通過擴(kuò)散方法控制等離子的均勻度。還有，所述傳統(tǒng)電感耦合等離子發(fā)生器提供等離子的高電子溫度。如上所述，使用所述傳統(tǒng)電感耦合等離子發(fā)生器存在幾個(gè)缺點(diǎn)。
現(xiàn)在將對(duì)所述電感耦合等離子發(fā)生器進(jìn)行詳細(xì)說明。該電感耦合等離子發(fā)生器包括從中產(chǎn)生等離子的箱體。該箱體包括一個(gè)氣體注入口，通過該氣體注入口供應(yīng)反應(yīng)氣體，一個(gè)用于保持箱體真空以及在完成反應(yīng)之后抽凈反應(yīng)氣體的真空泵，以及一個(gè)氣體排出口。在所述箱體內(nèi)提供用于安裝諸如晶片或玻璃基底之類的樣本的夾盤。在箱體上面安裝了連接到高頻電源(通常為13.56MHz)的天線。在所述天線與箱體之間安裝絕緣片，以便減少天線與等離子之間的電容耦合，從而提高通過電感耦合從高頻電源傳輸?shù)降入x子的能量。
在具有上述結(jié)構(gòu)的電感耦合等離子發(fā)生器中，在初始階段通過真空泵抽空箱體使其變成真空，然后，從氣體注入口把用于產(chǎn)生等離子的反應(yīng)氣體引入到箱體內(nèi)以便使箱體保持預(yù)定氣壓水平。接著，從高頻電源把高頻能量施加給所述天線。
所述傳統(tǒng)的電感耦合等離子發(fā)生器使用單一螺旋形天線或多個(gè)分離電極型天線。當(dāng)施加RF能量時(shí)，沿垂直于由天線所形成的平面的方向形成隨著時(shí)間變化的磁場。這種隨著時(shí)間變化的磁場在箱體內(nèi)部形成感應(yīng)電場，并且感應(yīng)電場加熱電子，從而產(chǎn)生與天線電感耦合的等離子。被加熱電子與其周圍的中性氣體粒子碰撞，并且產(chǎn)生離子及原子團(tuán)以便用于等離子蝕刻及沉積。還有，如果從單獨(dú)的高頻電源向夾盤施加能量，那么能夠控制入射到樣本的離子的能量。
然而，在螺旋形天線中，由于組成該天線的各感應(yīng)線圈是互相串聯(lián)連接的，因此固定的電流量流過每個(gè)感應(yīng)線圈。在這種情況下，很難調(diào)整感應(yīng)電場的分布，因此造成在箱體內(nèi)壁上的離子和電子的損失。因此，等離子密度不可避免地在箱體中心增加而在箱體內(nèi)壁的附近區(qū)域減小。因此，很難保持均勻的等離子密度。
而且，由于天線的各感應(yīng)線圈為相互串聯(lián)連接，所以由天線所引起的壓降增大并且與等離子的電容耦合對(duì)該天線具有很大的影響。因此，功率效率下降并且很難保持等離子的均勻度。
其次，在由三個(gè)分離電極所構(gòu)成的天線中，在與三個(gè)不同高頻電源相連接的相應(yīng)分離電極附近，等離子密度是高的，而等離子密度在箱體的中央部分是低的，使得保持等離子的均勻度有困難。特別是，很難在大面積上處理多個(gè)樣本。還有，由于使用獨(dú)立工作的電源，因此成本上升。進(jìn)一步，針對(duì)為了有效使用電源的阻抗匹配，必須為相應(yīng)電極使用獨(dú)立的阻抗匹配電路。
在一個(gè)把數(shù)個(gè)圓形天線同心地相互并聯(lián)連接在一起的并聯(lián)天線中，等離子的均勻度沿旋轉(zhuǎn)方向降低，即，等離子密度在該天線的中心部分相對(duì)高而在該天線的電源端(powered end)和接地端(groundend)相對(duì)低。以這樣一種方式，等離子密度變得對(duì)于旋轉(zhuǎn)方向來說是非對(duì)稱的，這是因?yàn)榘严鄬?duì)高電壓施加到該天線的電源端上，造成離子損失，導(dǎo)致等離子密度的下降。還有，由于在環(huán)形類天線的斷開部分，即，在電源端和接地端之間，沒有電流，沒有產(chǎn)生感應(yīng)電場，以致于在該處產(chǎn)生較少的等離子，導(dǎo)致等離子密度的下降，因此，很難實(shí)現(xiàn)均勻地處理將要被處理的目標(biāo)材料。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的幾個(gè)問題，本發(fā)明的目是提供一種具有較低縱橫比的電感耦合等離子發(fā)生器，該電感耦合等離子發(fā)生器能夠降低電子溫度以便適合蝕刻氧化膜，通過減小箱體體積確保高選擇性，并且能夠通過使等離子密度分布形成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱以及在箱體邊緣和中心部分均勻地保持等離子密度來精確加工大直徑半導(dǎo)體晶片。
為了達(dá)到本發(fā)明的目的，提供一種電感耦合等離子發(fā)生器，包括一個(gè)箱體，該箱體包括一個(gè)氣體注入口，通過該氣體注入口供應(yīng)反應(yīng)氣體，一個(gè)用于保持箱體內(nèi)部真空的真空泵，以及一個(gè)在完成反應(yīng)之后抽凈反應(yīng)氣體的氣體排出口；一個(gè)夾盤，用于安裝目標(biāo)材料以便在箱體內(nèi)對(duì)其進(jìn)行處理；以及一個(gè)天線，高頻電源施加到其上，在所述箱體的上部或側(cè)部提供該天線，其中該天線具有平行的天線元件，在這些天線元件中，允許在50MHz-100MHz范圍內(nèi)的高頻放電，并且其阻抗低以確保低電子溫度，這樣來布置天線以使每一個(gè)天線元件的電源端和與電源端相對(duì)的接地端關(guān)于該天線形成的虛擬圓中心對(duì)稱，以形成等離子密度分布的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，以螺旋方式盤繞這些天線元件，并且把每一個(gè)天線元件的電源端布置在遠(yuǎn)離箱體的位置上，而把每一個(gè)天線元件的接地端布置在靠近箱體的位置上，從而補(bǔ)償由發(fā)生在電源端的離子損失所引起的等離子密度的下降。
在本發(fā)明中，以螺旋方式盤繞組成所述并聯(lián)天線的各天線元件以便把它們布置在同一半徑上，把每一個(gè)天線元件的電源端布置在遠(yuǎn)離箱體的位置，即，在所述箱體的較靠上或更向外的部分，而把每一個(gè)天線元件的接地端布置在靠近箱體的位置，即，在所述箱體的較靠下或更靠內(nèi)的部分，以便把高電壓施加在電源端上，從而使由電源端的離子損失所引起的等離子密度下降減少到最小。還有，能夠補(bǔ)償由發(fā)生在電源端的離子損失所引起的等離子密度下降，和由處在天線的電源端和接地端斷開部分的非感應(yīng)電場所引起的等離子密度下降，這是因?yàn)榫哂邢嗤霃讲⑶乙噪p螺旋方式互相盤繞在一起的其它天線元件的中心部分，即在此處的等離子密度高于在電源端P處的等離子密度的部分，重疊在同一位置上，從而確保等離子密度分布的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
還有，在本發(fā)明中，為了在箱體的整個(gè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生均勻等離子密度，可以在箱體上面進(jìn)一步提供一個(gè)外部并聯(lián)天線和內(nèi)部并聯(lián)天線。
進(jìn)一步，可以這樣構(gòu)造根據(jù)本發(fā)明的并聯(lián)天線以使兩個(gè)天線元件以180度互相對(duì)稱交叉并且以雙重螺旋方式盤繞。還有，可以這樣構(gòu)造根據(jù)本發(fā)明的并聯(lián)天線以使得三個(gè)天線元件以120度互相對(duì)稱交叉，并且以三重螺旋方式互相盤繞在一起。還有，可以這樣構(gòu)造根據(jù)本發(fā)明的并聯(lián)天線以使得四個(gè)天線元件以90度互相盤繞在一起并且以四重螺旋方式互相盤繞在一起。為了獲得較低的縱橫比，四個(gè)以上的天線元件可以并聯(lián)連接并且以中心為準(zhǔn)互相交叉以及以多重螺旋方式互相盤繞在一起。
在本發(fā)明中，為了使等離子密度分布在箱體的邊緣和中心部分保持在均勻的水平，提供了箱體外部并聯(lián)天線和內(nèi)部并聯(lián)天線。還有，把用于調(diào)整電流量的裝置施加在外部并聯(lián)天線和內(nèi)部并聯(lián)天線上。進(jìn)一步，為了調(diào)整天線阻抗，使內(nèi)部并聯(lián)天線的交叉數(shù)量不同于外部并聯(lián)天線的交叉數(shù)量。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的等離子發(fā)生器的截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的等離子發(fā)生器的等效電路圖；圖3舉例說明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的等離子發(fā)生器的天線結(jié)構(gòu)；圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的等離子發(fā)生器的天線平面圖；圖5是舉例說明由圖4中所示的等離子發(fā)生器的天線所產(chǎn)生的沿線A-A及線B-B的方向的等離子密度分布的曲線圖；圖6舉例說明根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的等離子發(fā)生器的天線結(jié)構(gòu)；圖7是圖6中所示的天線的平面圖；
圖8是舉例說明由圖7所示的等離子發(fā)生器的天線所產(chǎn)生的沿線C-C的方向的等離子密度分布的曲線圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的等離子發(fā)生器的等效電路圖，其中在等離子發(fā)生器的內(nèi)部和外部分別安裝并聯(lián)天線；圖10舉例說明根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的等離子發(fā)生器的天線結(jié)構(gòu)；圖11是舉例說明圖10所示天線的安裝狀態(tài)的截面圖；圖12舉例說明根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的等離子發(fā)生器的天線結(jié)構(gòu)；圖13是舉例說明圖12所示天線的安裝狀態(tài)的截面圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的等離子發(fā)生器的截面圖。
最佳實(shí)施方式現(xiàn)在參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的幾個(gè)非限制性實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的等離子發(fā)生器的截面圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的等離子發(fā)生器的等效電路圖，圖3舉例說明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的等離子發(fā)生器的天線結(jié)構(gòu)，以及圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的等離子發(fā)生器的天線平面圖。
如圖1所示，本發(fā)明的等離子發(fā)生器基本是由電感耦合等離子發(fā)生器所構(gòu)成的。也就是，本發(fā)明的等離子發(fā)生器包括一個(gè)箱體10，該箱體10包括一個(gè)氣體注入口11，通過該氣體注入口11供應(yīng)反應(yīng)氣體，一個(gè)用于保持箱體內(nèi)部真空的真空泵12，以及一個(gè)氣體排出口13，在完成反應(yīng)之后通過該氣體排出口13抽凈反應(yīng)氣體；一個(gè)夾盤20，在該夾盤20上放置將要被處理的目標(biāo)材料，在所述箱體內(nèi)提供該夾盤20；以及一個(gè)天線30，把RF能量施加在該天線30上，在所述箱體10的上部提供該天線30。
這樣構(gòu)造所述天線30以至以相互纏繞方式在具有預(yù)定厚度的平面環(huán)狀線軸31上纏繞兩個(gè)天線元件32和34。
未定義符號(hào)14表示阻抗匹配箱。
本發(fā)明中，安裝在所述箱體10上面的天線30是并聯(lián)天線的形狀。如圖3和圖4所示，這樣布置兩個(gè)天線元件32和34以至于每一個(gè)天線元件32和34的電源端P以虛擬圓的中心點(diǎn)C為對(duì)稱點(diǎn)與每一個(gè)天線元件32和34的接地端G對(duì)稱，相應(yīng)的天線元件32和34以雙重螺旋方式互相盤繞在一起，并且每一個(gè)天線元件32和34的電源端P遠(yuǎn)離所述箱體10(如圖1所示)，而每一個(gè)天線元件32和34的接地端G靠近所述箱體10。
本實(shí)施例中，組成所述天線30的相應(yīng)天線元件32和34以雙重螺旋方式互相盤繞在一起并且被布置在同一半徑上。每一個(gè)天線元件32和34的電源端P遠(yuǎn)離所述箱體10(如圖1所示)，即，被布置在對(duì)于所述箱體10來說相對(duì)較高的位置，而每一個(gè)天線元件32和34的接地端G靠近所述箱體10，即，被布置在對(duì)于所述箱體10來說相對(duì)較低的位置。因此，把相對(duì)高電壓施加在電源端P上，從而使由在電源端P處的離子損失所引起的等離子密度下降減少到最小?？梢匝a(bǔ)償由發(fā)生在其中一個(gè)天線元件32、34的電源端P的離子損失所引起的等離子密度下降，和由處在這個(gè)所述天線元件32、34的電源端P和接地端G斷開部分的非感應(yīng)電場所引起的等離子密度下降，這是因?yàn)榱硗庖粋€(gè)所述天線元件34、32的中心部分34a、32a，即這樣一個(gè)部分，在此處的等離子密度相對(duì)高于在電源端P處的等離子密度，與所述那個(gè)所述天線元件32、34的中心部分32a、34a重疊在一起，從而確保等離子密度分布的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
圖5是舉例說明由圖4中所示的等離子發(fā)生器的天線所產(chǎn)生的沿線A-A及線B-B的方向的等離子密度分布的曲線圖，其中實(shí)線表示等離子密度沿線A-A的方向的分布，該線A-A橫貫天線元件32和34的電源端P，以及虛線表示等離子密度沿線B-B的方向的分布，該線B-B垂直于所述橫貫線A-A。如圖5所示，在本實(shí)施例的等離子發(fā)生器中，等離子密度分布對(duì)于所述箱體10的旋轉(zhuǎn)中心來說是對(duì)稱的。所述天線元件32和34相互對(duì)稱交叉，因此可以通過一個(gè)所述天線元件的等離子密度分布的非對(duì)稱補(bǔ)償另外一個(gè)所述天線元件的等離子密度分布的非對(duì)稱，從而獲得整個(gè)等離子密度分布的對(duì)稱。還有，沿橫貫所述天線元件32和34的電源端的方向的等離子密度分布與沿和其垂直方向的等離子密度分布相近，從而表明可以在整個(gè)所述箱體10內(nèi)獲得整個(gè)等離子密度分布的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
在根據(jù)本發(fā)明的等離子發(fā)生器中，如圖5所示，把一個(gè)用于固定目標(biāo)材料比如半導(dǎo)體晶片的夾盤，布置在一個(gè)箱體內(nèi)，該箱體不同于傳統(tǒng)的電感耦合等離子發(fā)生器，其中需要把一個(gè)夾盤布置在一個(gè)箱體內(nèi)等離子向下擴(kuò)散并且均勻分布的位置上，從而導(dǎo)致箱體高度的增加以至于箱體變得體積龐大，并且延長了等離子在箱體內(nèi)的滯留時(shí)間。然而，在不是以等離子擴(kuò)散為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)的電感耦合等離子發(fā)生器中，由于等離子甚至在所述箱體的相對(duì)較高的位置上也是均勻分布，所以可以減小箱體的高度。相應(yīng)地，可以使箱體的體積減小到最小，并且可以縮短等離子的滯留時(shí)間，從而獲得蝕刻氧化膜所要求的高選擇性。還有，與需要通常為13.56MHz的RF能量的傳統(tǒng)電感耦合等離子發(fā)生器不同，在本發(fā)明的電感耦合等離子發(fā)生器中，可以用處在50MHz到100MHz的相對(duì)高頻范圍內(nèi)的RF能量進(jìn)行放電，從而減小電子溫度，這也是為獲得高選擇性所需要的。
圖6舉例說明根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的等離子發(fā)生器的天線結(jié)構(gòu)，而圖7是圖6中所示天線的平面圖。
圖6和圖7所示的并聯(lián)天線30是由三個(gè)天線元件32、34和36所構(gòu)成的。以一個(gè)虛擬圓的中心C為對(duì)稱點(diǎn)，以120度間隔對(duì)稱布置每一個(gè)所述天線元件32、34和36的電源端P和相對(duì)與電源端的接地端G。相應(yīng)的天線元件32、34和36以三重螺旋方式互相盤繞在一起。把所述天線元件32、34和36的電源端P布置在相對(duì)高的位置上而把所述天線元件32、34和36的接地端G布置在相對(duì)低的位置上。
根據(jù)此實(shí)施例，以三重螺旋方式把組成天線30的相應(yīng)的所述天線元件32、34和36布置在相同半徑上。每一個(gè)所述天線元件32、34和36的電源端P遠(yuǎn)離所述箱體10，即，被布置在對(duì)于所述箱體10來說相對(duì)較高的位置，而每一個(gè)所述天線元件32和34的接地端G靠近所述箱體10，即，被布置在對(duì)于所述箱體10來說相對(duì)較低的位置。因此，把相對(duì)高電壓施加在電源端P上，從而使由發(fā)生在電源端P的離子損失所引起的等離子密度下降減少到最小。由發(fā)生在一個(gè)天線元件32的電源端P的離子損失所引起的等離子密度下降，和由處在這個(gè)所述天線元件32的電源端P和接地端G斷開部分的非感應(yīng)電場所引起的等離子密度下降被補(bǔ)償，這是因?yàn)榱硗饩哂邢嗤霃讲⑶乙噪p重螺旋方式互相盤繞在一起的所述天線元件34和36的中心部分34a和36a，即這樣一個(gè)部分，在此處的等離子密度相對(duì)高于在電源端P處的等離子密度，重疊在相同位置，從而確保等離子密度分布的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
根據(jù)本發(fā)明的天線結(jié)構(gòu)并不局限于上述的雙重和三重螺旋形結(jié)構(gòu)，而是可以用任何能夠?qū)崿F(xiàn)較低縱橫比的結(jié)構(gòu)來構(gòu)造天線，例如，四重螺旋天線，其中四個(gè)天線元件以90度互相盤繞在一起，或多重螺旋，其中四個(gè)以上的天線元件并聯(lián)連接并且以多重螺旋方式互相盤繞在一起。
圖8是舉例說明由圖7所示的等離子發(fā)生器的三重螺旋形天線所產(chǎn)生的沿線C-C的方向的等離子密度分布的曲線圖。如圖8所示，沿從所述天線元件32、34和36其中一個(gè)的電源端和接地端穿過所述天線的中心部分的方向的等離子密度分布是對(duì)稱的，并且能夠沿所述天線的每一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向獲得基本相同的這樣的對(duì)稱等離子密度分布，這是因?yàn)槿齻€(gè)天線元件120度互相盤繞在一起。
在所述圖1至圖8中所示的等離子發(fā)生器中，把一個(gè)并聯(lián)天線30安裝在箱體10上部的外側(cè)?？紤]到在箱體10中心部分的等離子密度低于在箱體10邊緣部分的等離子密度這樣一個(gè)事實(shí)，可以采用同心圓的形狀，把結(jié)構(gòu)與安裝在箱體10邊緣部分的所述并聯(lián)天線30相同的并聯(lián)天線40安裝在箱體10上部的內(nèi)側(cè)，并且在圖9中示出等效電路。
所述根據(jù)圖9所示的實(shí)施例，由于提供了所述外部并聯(lián)天線30和內(nèi)部并聯(lián)天線40，能夠在所述整個(gè)箱體內(nèi)獲得等離子密度分布的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，并且能夠使等離子密度在所述箱體的邊緣和中心部分保持在均勻的水平。還有，等離子發(fā)生器可以進(jìn)一步包括用于調(diào)整施加在所述外部并聯(lián)天線30和內(nèi)部并聯(lián)天線40上的電流量的裝置。另外，為了調(diào)整天線阻抗，內(nèi)部并聯(lián)天線的交叉數(shù)量不同于外部并聯(lián)天線的交叉數(shù)量。例如，可以這樣構(gòu)造所述外部并聯(lián)天線使得以三重螺旋方式盤繞三個(gè)天線元件，并且可以這樣構(gòu)造所述內(nèi)部并聯(lián)天線使得以雙重螺旋方式盤繞三個(gè)天線元件。
為了克服夠產(chǎn)生相對(duì)高密度的等離子的傳統(tǒng)電感耦合等離子發(fā)生器的問題，這些問題包括由于箱體的大體積和高電子溫度而很難獲得高選擇性，本發(fā)明的等離子發(fā)生器通過使用允許高頻放電并具有低阻抗的并聯(lián)天線以獲得低電子溫度和減少到最小的箱體體積，以及通過盤繞所述并聯(lián)天線以便在所述箱體內(nèi)形成等離子密度分布的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，能夠獲得高選擇性。
在本發(fā)明的等離子發(fā)生器中，為了縮短等離子滯留在箱體內(nèi)的時(shí)間，有必要使所述箱體的體積減少到最小。與在基于擴(kuò)散方法的傳統(tǒng)電感耦合等離子發(fā)生器不同(該擴(kuò)散方法用來調(diào)整等離子均勻度)，其箱體的體積不可避免地變得相對(duì)較大，根據(jù)本發(fā)明，由于能夠通過所述并聯(lián)天線來獲得等離子密度分布的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，所以能夠不使用擴(kuò)散方法就可實(shí)現(xiàn)所要求的預(yù)定低縱橫比水平。還有，通過安裝一個(gè)外部并聯(lián)天線和一個(gè)內(nèi)部并聯(lián)天線可以在箱體的邊緣和中心部分均勻地保持等離子密度，所述中心部分是將要放置被處理的目標(biāo)材料的地方。因此，即使把目標(biāo)材料放置在較高的位置上，所述箱體的體積還是能減少到最小，這是因?yàn)槟軌驕p小所述箱體的頂部和底部之間的距離。由于天線元件互相并聯(lián)連接在一起，允許低阻抗和高頻放電，從而減小電子溫度，因此獲得高選擇性，這是蝕刻半導(dǎo)體氧化膜所需要的。
圖10舉例說明根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的等離子發(fā)生器的天線結(jié)構(gòu)，圖11是舉例說明圖10所示天線的安裝狀態(tài)的截面圖。
可以這樣構(gòu)造圖10中所示的天線使得把兩個(gè)天線元件32和34纏繞在一個(gè)短的管狀線軸31上。這樣布置并聯(lián)連接的所述兩個(gè)天線元件32和34以至于每一個(gè)所述天線元件32和34的電源端P是以所述線軸31的中心點(diǎn)為對(duì)稱點(diǎn)與每一個(gè)所述天線元件32和34的接地端G對(duì)稱的。以雙重螺旋方式把相應(yīng)的所述天線元件32和34盤繞在一起?？梢赃@樣構(gòu)造所述天線元件32和34以至于把每一個(gè)所述天線元件32和34的電源端P布置在所述線軸31的外部，而把每一個(gè)所述天線元件32和34的接地端G布置在所述線軸31的內(nèi)部，并且把高電壓施加在電源端P，從而使由發(fā)生在電源端P的離子損失所引起的等離子密度下降減少到最小?？梢匝a(bǔ)償由發(fā)生在一個(gè)天線元件32的電源端P的離子損失所引起的等離子密度下降，和由處在這個(gè)所述天線元件32的電源端P和接地端G斷開部分的非感應(yīng)電場所引起的等離子密度下降，這是因?yàn)榫哂邢嗤霃讲⑶乙噪p重螺旋方式互相盤繞在一起的另外的所述天線元件34和36的中心部分34a和36a，即這樣一個(gè)部分，在此處的等離子密度相對(duì)高于在電源端P處的等離子密度，重疊在相同位置，從而確保等離子密度分布的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
簡單修改圖10所示的天線30以使它能夠執(zhí)行與圖2和圖3所示的天線相同的功能以便在圖11所示的圓柱形電感耦合等離子發(fā)生器中使用，將不給出對(duì)這些功能的解釋。
圖12舉例說明根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的等離子發(fā)生器的天線結(jié)構(gòu)，而圖13是舉例說明圖12所示天線的安裝狀態(tài)的截面圖。可以這樣構(gòu)造本實(shí)施例的天線，使得把兩個(gè)天線元件32和34纏繞在一個(gè)圓錐形線軸31上以便被恰當(dāng)?shù)匕惭b在圓頂形電感耦合等離子發(fā)生器上，并且功能和效果與本發(fā)明的第一實(shí)施例相同。
圖14是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的等離子發(fā)生器的截面圖，其中在等離子發(fā)生器中使用圖10所示的所述天線30，該等離子發(fā)生器具有安裝在所述箱體10側(cè)部的天線30。其功能與圖10和圖11所示的天線相同，將不給出詳細(xì)的解釋。
盡管圖10至圖14所示的天線具有兩個(gè)天線元件，它們互相并聯(lián)連接在一起，但本發(fā)明的天線結(jié)構(gòu)并不限于此，而是可以對(duì)稱地布置三個(gè)或多個(gè)天線元件以便形成等離子密度分布的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以改善所述電感耦合等離子發(fā)生器的天線結(jié)構(gòu)，以至于它能夠減小電子溫度以便適合蝕刻半導(dǎo)體氧化膜，通過減小箱體體積確保高選擇性，并且能夠通過使等離子密度分布形成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱來精確加工大直徑晶片。
權(quán)利要求
1.一種具有較低縱橫比反應(yīng)氣體的電感耦合等離子發(fā)生器，包括一個(gè)箱體，其包括一個(gè)氣體注入口，通過該氣體注入口供應(yīng)反應(yīng)氣體，一個(gè)用于保持箱體內(nèi)部真空的真空泵，以及一個(gè)用于在完成反應(yīng)之后抽凈反應(yīng)氣體的氣體排出口；一個(gè)在所述箱體內(nèi)用于安放將要被處理的目標(biāo)材料的夾盤；以及一個(gè)天線，高頻電源施加在其上，在所述箱體的上部或側(cè)部提供該天線，其中該天線具有允許高頻放電并且阻抗低以確保低電子溫度的并聯(lián)天線元件，這樣來布置所述天線使得每一個(gè)所述天線元件的電源端和與所述電源端相對(duì)的接地端關(guān)于所述天線形成的虛擬圓的中心對(duì)稱，以便形成等離子密度分布的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，以螺旋方式盤繞所述天線元件，并且把每一個(gè)所述天線元件的電源端布置成遠(yuǎn)離所述箱體，而把每一個(gè)所述天線元件的接地端布置成靠近所述箱體，從而補(bǔ)償由發(fā)生在電源端的離子損失所引起的等離子密度的下降。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的電感耦合等離子發(fā)生器，其中，所述并聯(lián)天線具有至少三個(gè)互相對(duì)稱交叉并且以螺旋方式相互盤繞的天線元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感耦合等離子發(fā)生器，進(jìn)一步包括并聯(lián)連接到所述并聯(lián)天線的另外一個(gè)并聯(lián)天線，該并聯(lián)天線和所述并聯(lián)天線一樣以螺旋方式盤繞，并且安裝在所述箱體的上部的內(nèi)側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感耦合等離子發(fā)生器，其中，所述天線元件盤繞在線軸上以便保持盤繞的形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有較低縱橫比反應(yīng)氣體的電感耦合等離子發(fā)生器，包括一個(gè)箱體，其包括一個(gè)氣體注入口，一個(gè)真空泵，以及一個(gè)氣體排出口；一個(gè)夾盤；以及一個(gè)高頻電源施加在其上的天線，在所述箱體的上部或側(cè)部提供該天線，其中該天線具有平行的天線元件，在這些天線元件中，允許高頻放電并且其阻抗低以確保低電子溫度，這樣來布置天線以使每一個(gè)天線元件的電源端和與電源端相對(duì)的接地端關(guān)于該天線形成的虛擬圓中心對(duì)稱，以形成等離子密度分布的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，以螺旋方式盤繞這些天線元件，并且把每一個(gè)天線元件的電源端布置在遠(yuǎn)離箱體的位置上，而把每一個(gè)天線元件的接地端布置在靠近箱體的位置上，從而補(bǔ)償由發(fā)生在電源端的離子損失所引起的等離子密度的下降。
文檔編號(hào)H01J37/32GK1640210SQ02829379
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2002年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月26日
發(fā)明者李容官, 鄭元捧, 李相元, 嚴(yán)世勛, 李東錫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社普來馬特