電感耦合等離子體處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的電感耦合等離子體處理裝置，具備：腔室；電介質(zhì)窗，位于腔室上部；天線，安裝在電介質(zhì)窗的上側(cè)；以及天線支撐架，用于支撐天線，且處于接地，所述天線具備：從電源延伸出的主干部；多個第一總線圈，從主干部分支而成；至少一個第二總線圈，從第一總線圈的末端分支而成；多個源線圈，從第二總線圈分支而成，且各末端與天線支撐架形成接地，所述第二總線圈上分別安裝有第二總線圈可變電容器控制裝置。根據(jù)本發(fā)明的電感耦合等離子體處理，能夠精密地控制連接在每個源線圈上以進行調(diào)節(jié)阻抗的可變電容器的動作，從而能夠有效地控制多個源線圈的阻抗，并且通過將多個可變電容器設(shè)置在源線圈的入口端和總線圈上，能夠精密地控制阻抗。
【專利說明】電感耦合等離子體處理裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電感耦合等離子體處理裝置，具體涉及使得阻抗控制有效形成的電感耦合離子體的處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電感耦合等離子體處理裝置是在半導(dǎo)體以及顯示器的制造工藝中的蝕刻工藝或蒸發(fā)工藝中使用的裝置。與反應(yīng)式離子蝕刻裝置或電容耦合等離子體蝕刻裝置相比，用于蝕刻工藝的電感耦合等離子體處理裝置對金屬的蝕刻效率相對突出。
[0003]但是，電感耦合等離子體處理裝置對大面積基板上進行蝕刻時在使用上存在困難。通常，天線設(shè)置在電感耦合等離子體處理裝置的真空腔室的上部。為了對大面積的基板進行有效的蝕刻，天線的配置和阻抗的控制是非常重要的技術(shù)要素。
[0004]另外，無論多么有效地布置天線，由于天線本身長而復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，難以有效地進行阻抗控制。為了對大面積基板進行蝕刻，需要按區(qū)域分別設(shè)置天線。
[0005]對更大面積的基板進行處理時，可以將這種螺旋形天線分別設(shè)置在多個不同區(qū)域，但是這種天線結(jié)構(gòu)和用于處理大面積基板的阻抗控制存在更大的困難。
[0006]在先技術(shù)文獻
[0007]韓國公開專利號第10-2010-0053253號，“電感耦合等離子體天線”

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種電感耦合等離子體處理裝置，在多個源線圈上安裝被個別控制的多個可變電容器，從而提高基板處理的均勻性。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的耦合等離子體處理裝置，其具備:腔室；位于所述腔室的上部的電介質(zhì)窗以及安裝在所述電介質(zhì)窗的上側(cè)的天線；天線支撐架，其支撐所述天線，且處于接地，所述天線具備:從電源延伸出的主干部；從所述主干部分支而成的多個第一總線圈；從所述第一總線圈的末端分支而成的至少一個第二總線圈；從所述第二總線圈分支成多個，且各末端與所述天線支撐架形成接地的源線圈。所述第二總線圈上分別安裝有第二總線圈可變電容器控制裝置。
[0010]位于所述天線支撐架的上部的所述源線圈可以設(shè)置為，相鄰的源線圈的電流方向相反。
[0011]所述第一總線圈上可以分別安裝有第一總線圈可變電容器控制裝置。
[0012]所述第一總線圈可變電容器控制裝置可以設(shè)置在使各個所述第一總線圈側(cè)的電感值相等的位置。
[0013]所述可變電容器控制裝置可以包含:連接在所述天線上的可變電容器、自動旋轉(zhuǎn)所述可變電容器的電機以及檢測所述電機的旋轉(zhuǎn)的外部編碼器。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的電感耦合等離子體處理，能夠精密地控制連接在每個源線圈上調(diào)節(jié)阻抗的可變電容器的動作，從而能夠有效地控制多個源線圈的阻抗，并且通過將多個可變電容器設(shè)置在源線圈的入口端和總線圈，從而能夠精密地控制阻抗。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0015]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的電感耦合等離子體處理裝置的圖。
[0016]圖2是本發(fā)明實施例的電感耦合等離子體處理裝置中，可變電容器控制裝置設(shè)置在第二總線圈上的狀態(tài)圖。
[0017]圖3是本發(fā)明實施例的電感耦合等離子體處理裝置中，可變電容器控制裝置設(shè)置在第一總線圈和第二總線圈上的狀態(tài)圖。
[0018]圖4是在本發(fā)明實施例的電感耦合等離子體處理裝置上，隨著源線圈上設(shè)置的電容器的數(shù)量而變化的壓降的說明圖。
[0019]圖5是本發(fā)明實施例的設(shè)置于電感耦合等離子體處理裝置上的可變電容器控制裝置的圖。
[0020]附圖標記:
[0021]200、天線210、第一總線圈220、第二總線圈230、源線圈【具體實施方式】
[0022]下面，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明涉及的電感耦合等離子體處理裝置的實施例。但是，本發(fā)明并不限定于下面公開的實施例，可以以各種形式實現(xiàn)，下面說明的實施例只是用于充分公開本發(fā)明，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員充分了解發(fā)明的保護范圍。
[0023]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的電感耦合等離子體處理裝置的圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的電感稱合等離子體處理裝置的源線圈的入口端(Inlet portion)上設(shè)置可變電容器控制裝置的狀態(tài)圖。
[0024]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的電感耦合等離子體處理裝置具備腔室10，該腔室10具備閘門14，并設(shè)置有排氣孔11以將工藝空間內(nèi)部抽成真空狀態(tài)。腔室10內(nèi)部設(shè)置有安裝基板(晶片或者大小多樣的透明的基板)的工作臺12。工作臺12的上面設(shè)置有卡緊基板的靜電卡盤13。
[0025]腔室10上部設(shè)置有電介質(zhì)窗15，電介質(zhì)窗15的上部安裝有形成天線設(shè)置部16的天線支撐架17。該天線支撐架17處于接地狀態(tài)。天線支撐架17的上部設(shè)置天線200。天線200的上部設(shè)置射頻電源30。
[0026]天線200具備:主干部，其從射頻電源30延伸；多個第一總線圈210，其從主干部分支而成；2個第二總線圈220，其從每個第一總線圈220的末端分支而成，第二總線圈220的末端分支成4個源線圈230。該4個源線圈230向相同的方向以直角彎曲3次后，其末端與天線支撐架17形成接地。而且，安裝在每個區(qū)域中的每個源線圈230都向相同的方向均等地彎曲。第二總線圈220上分別安裝有第二總線圈可變電容器控制裝置100。
[0027]另外，天線設(shè)置部16被劃分為9個區(qū)域Al?A19，其每個區(qū)域上都設(shè)有源線圈230。設(shè)在每個區(qū)域Al?A19上的源線圈230分為第一?第四源線圈230共4個線圈，其均向相同的方向纏繞。設(shè)置在每個區(qū)域中的源線圈230的纏繞方向與相鄰區(qū)域中的源線圈230的纏繞方向相反，繼而電流方向也相反。
[0028]如圖2所示，可變電容器控制裝置100可以設(shè)置在每個第二總線圈220上，或如圖3所示，也可以設(shè)置在第一總線圈210和第二源線圈220兩者上。
[0029]如圖3，當可變電容器控制裝置100設(shè)置在第一總線圈210和第二源線圈220兩者上時，每個第一總線圈210上的可變電容器控制裝置100都設(shè)置在電感值相等的位置上。
[0030]本發(fā)明實施例的可變電容器控制裝置100的阻抗調(diào)芐基于數(shù)學(xué)式I。另外，可變電容器控制裝置100的設(shè)置位置可能因總線圈的長度而不同。因此，可以根據(jù)數(shù)學(xué)式I測定總線圈中具有相等的電感值的位置后，在相應(yīng)的位置上設(shè)置可變電容器控制裝置。
[0031]【數(shù)學(xué)公式I】
[0032]Z=R+jffL+l/jffC
[0033]其中，Z為復(fù)阻抗值，R為阻抗，j為虛數(shù)單位，W為頻率常數(shù)，L為電感，C為電容。根據(jù)數(shù)學(xué)公式1，由于通過調(diào)節(jié)電容“C”可調(diào)節(jié)復(fù)阻抗值，因此，在每個源線圈230上都能夠?qū)崿F(xiàn)阻抗控制。
[0034]圖4是在本發(fā)明實施例的電感耦合等離子體處理裝置上，根據(jù)源線圈上設(shè)置的電容器數(shù)量而變化的壓降的說明圖。
[0035]如圖4所示，根據(jù)可變電容器控制裝置100在每個總線圈210、220的等同位置上設(shè)置的數(shù)量，在每個源線圈上產(chǎn)生壓降。因此，如本發(fā)明的實施例，在具有相等電感值的位置上設(shè)置多個可變電容器控制裝置100時，在每個源線圈230上產(chǎn)生壓降，因此，能夠更精密地調(diào)節(jié)所需的阻抗。
[0036]如圖4所示，當設(shè)置2個電容器時，在設(shè)置可變電容器的區(qū)域內(nèi)分別實現(xiàn)1/2的壓降；設(shè)置4個可變電容器時，在設(shè)置4個可變電容器的區(qū)域分別實現(xiàn)1/4的壓降。因此，如果將可變電容器控制裝置100設(shè)置在第二總線圈220或第一總線圈210和第二總線圈220兩者上時，能夠更加精密、細致地進行每個源線圈230的阻抗控制。
[0037]圖5是表示本發(fā)明實施例的電感耦合等離子體處理裝置中的可變電容器控制裝置的圖。
[0038]如圖5所示，可變電容器控制裝置100包括:電機110 ;外部編碼器120，其設(shè)置在從電機Iio延伸出的旋轉(zhuǎn)軸上；絕緣法蘭130，其經(jīng)由外部編碼器120延伸；可變電容器(VVC:Vacuum Variable Capacitor)140,其從絕緣法蘭130延伸，且傳動軸與絕緣法蘭130連接；冷卻單元150，其設(shè)置在可變電容器140的端部。
[0039]電機110為步進電機。外部編碼器120包含:圓盤121，沿圓周以每7.2度形成共計50個檢測孔121a ;檢測傳感器122，所述檢測傳感器122上設(shè)置有發(fā)光部和受光部，該發(fā)光部和受光部分別設(shè)置在圓盤121外周的上部和下部，以檢測圓盤121上的檢測孔121a?？勺冸娙萜?40同時具有Z-掃描傳感器(未圖不)。
[0040]如前述構(gòu)成的可變電容器控制裝置100，為了處理大面積的基板而布置天線200時，可使用數(shù)十個可變電容器控制裝置100。
[0041]以下說明如前述構(gòu)成的本發(fā)明實施例的電感耦合型等離子體處理裝置的控制方法。
[0042]基板搬運至腔室10內(nèi)部，安裝在靜電卡盤13上。向腔室10內(nèi)部供應(yīng)工藝氣體，而腔室10內(nèi)部通過排氣設(shè)備維持在預(yù)設(shè)的壓力。隨后，開啟高頻電源以規(guī)定的RF功率輸出用于生成等離子體的高頻 ，該RF功率被供應(yīng)至源線圈20。由此，源線圈20的磁力線穿過電介質(zhì)窗15后橫穿腔室10內(nèi)部處理空間，從而形成感應(yīng)電場。[0043]由于該感應(yīng)電場，工藝氣體被分裂為分子或原子，相互碰撞生成等離子體。該等離子體以原子團或離子的形態(tài)在工藝處理內(nèi)部空間擴散。此時，原子團等方性地射入基板上，而離子由于直流偏壓的作用，向基板移動從而對基板進行蝕刻等的處理。
[0044]另外，為了進行所述的有效的等離子體處理工藝，需要均勻地形成等離子體密度。為了形成密度均勻的等離子體，需要調(diào)節(jié)每個源線圈20的阻抗。因此，需要利用設(shè)置在第一總線圈210和第二總線圈220上的可變電容器控制裝置100進行源線圈20的阻抗調(diào)節(jié)。
[0045]例如，源線圈20分區(qū)域設(shè)置在9個區(qū)域Al?A9上時，即便設(shè)置在所有區(qū)域上的源線圈20上流過相同的高頻電流，也不能確保等離子體密度或基板處理的均勻性。
[0046]即根據(jù)工藝環(huán)境，需要對設(shè)置在9個區(qū)域Al?A9上的每個源線圈20分別進行阻抗調(diào)節(jié)。因此，為了確保各個區(qū)域Al?A9上的適當?shù)淖杩?，需要利用可變電容器控制裝置100來調(diào)節(jié)每個源線圈20的阻抗。
[0047]另外，本發(fā)明實施例的可變電容器140的操作動作利用步進電機110進行。但是由于不可預(yù)測的原因，步進電機110可能發(fā)生失步(step out)的情形。當步進電機110發(fā)生失步時，即便為了使可變電容器140動作而向步進電機110輸入規(guī)定的輸入值，步進電機110也不按照輸入的輸入值進行動作。這種情況下，由于無法控制阻抗，因此無法調(diào)節(jié)需要的等離子體的均勻度，繼而無法進行有效的基板處理。
[0048]為了解決這些問題，將用于驅(qū)動步進電機110而輸入的值以脈沖值表示，外部編碼器120檢測電機110的實際動作后以脈沖值表示實際輸出值。然后比較為驅(qū)動步進電機110而輸入的脈沖值和外部編碼器120檢測并輸出的輸出值，如果兩個值表示不相等，則可以判斷為發(fā)生了失步。發(fā)生失步時可以將相應(yīng)的可變電容器控制裝置100初始化以后重新驅(qū)動。
[0049]另外，通過在第一總線圈210側(cè)的一次控制和在每個第二總線圈210側(cè)的壓降，阻抗調(diào)節(jié)范圍分為更加細致。當在每個源線圈220側(cè)控制阻抗時，將直接對每個源線圈230的阻抗進行控制，即，通過使高頻電源30到源線圈230的接地端之間的電位差最小化，能夠更加容易地調(diào)節(jié)等離子體的均勻度。
[0050]如上所述，本發(fā)明的實施例，不應(yīng)該解釋為限定本發(fā)明的技術(shù)思想。本發(fā)明的保護范圍僅以權(quán)利要求書的記載為準，對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，可以對本發(fā)明的技術(shù)思想進行各種形式的改進和變更。因此，這些改進和變更對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的，屬于本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電感耦合型等離子體處理裝置，其特征在于，具備: 腔室； 電介質(zhì)窗，位于所述腔室的上部； 天線，安裝在所述電介質(zhì)窗的上側(cè)；以及 天線支撐架，用于支撐所述天線，且處于接地， 所述天線具備: 從電源延伸出的主干部； 多個第一總線圈，從所述主干部分支而成； 至少一個第二總線圈，從所述第一總線圈的末端分支而成； 多個源線圈，從所述第二總線圈分支而成，且各末端與所述天線支撐架形成接地， 所述第二總線圈上分別安裝有第二總線圈可變電容器控制裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感耦合型等離子體處理裝置，其特征在于， 位于所述天線支撐架的上部的所述源線圈被設(shè)置為，相鄰的所述源線圈的電流方向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感耦合型等離子體處理裝置，其特征在于， 所述第一總線圈上分別安裝有第一總線圈可變電容器控制裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電感耦合型等離子體處理裝置，其特征在于， 所述第一總線圈可變電容器控制裝置設(shè)置在使各個所述第一總線圈側(cè)的電感值相等的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感耦合型等離子體處理裝置，其特征在于， 所述可變電容器控制裝置包括:連接在所述天線上的可變電容器、使所述可變電容器自動旋轉(zhuǎn)的電機以及檢測所述電機的旋轉(zhuǎn)的外部編碼器。
【文檔編號】H05H1/46GK103917036SQ201310346831
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】李炅錫, 丘炳熙, 金正泰, 孫東植, 李慶漢, 林正煥, 崔智淑 申請人:麗佳達普株式會社