專利名稱：多腔等離子體處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種多腔系統(tǒng)，具有而言涉及到一種多腔等離子體處理系統(tǒng)，多重構(gòu)成感應(yīng)耦合等離子體方式的處理腔，可并行地處理半導(dǎo)體基板、液晶玻璃基板這樣的被處理基板。
背景技術(shù)：
眾所周知，在用于制造半導(dǎo)體集成電路裝置、液晶顯示裝置的半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)中，為了提高生產(chǎn)能力而利用了多腔系統(tǒng)。多腔系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是將多個處理腔群集配置，或者在傳送帶或軌道上形成基板的流經(jīng)通路，并在其周邊配置多個處理腔。多腔系統(tǒng)中的處理腔為水平排列或者兩層或兩層以上層積而成。
在近來的半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)中，由于被處理基板的大口徑化、及集成電路的細微模式化、高精密化、復(fù)雜化等，要求增加復(fù)合處理，并要求集中處理以縮短工序。在這一點上，多腔系統(tǒng)易于應(yīng)對復(fù)合處理，并可通過集中處理縮短工序來提高生產(chǎn)能力。
為了提高單位面積的生產(chǎn)能力，在多腔系統(tǒng)中，也需要對各構(gòu)成進行更為有效的配置，對可集成的部分進行集成。在大部分多腔系統(tǒng)中，多個處理腔分別具有各自的電源提供結(jié)構(gòu)，因此可以說其具有效率不高的一面。因此多腔系統(tǒng)在電源提供結(jié)構(gòu)中需要通過有效的集成來減少設(shè)備面積及費用。
另一方面，在半導(dǎo)體制造工藝中廣泛使用的等離子體處理中，等離子體的生成、以及對離子體密度根據(jù)工藝特性進行適當(dāng)?shù)木S持是非常重要的。在具有利用了感應(yīng)耦合等離子體方式的等離子體處理腔的多腔系統(tǒng)中，為了有效地集成電源提供結(jié)構(gòu)，必須充分考慮點火電源的供給、高頻電源的供給、以及阻抗匹配等因素來進行設(shè)計。并且必須根據(jù)工藝特性對各處理腔的等離子體密度進行調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種多腔等離子體處理系統(tǒng)，在具有感應(yīng)耦合等離子體方式的處理腔的多腔系統(tǒng)中，通過有效地集成構(gòu)成包括點火電源、高頻電源、阻抗匹配器等在內(nèi)的電源提供系統(tǒng)，節(jié)省多腔系統(tǒng)的設(shè)備面積和費用，分別控制各處理腔的等離子體密度以提高成品率，從而可整體上提高多腔系統(tǒng)的生產(chǎn)能力。
為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明一個方面涉及到一種多腔等離子體處理系統(tǒng)。本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)包括多個處理腔，分別具有感應(yīng)耦合等離子體生成器；主電源提供源，提供RF電源，用于由各個感應(yīng)耦合等離子體生成器生成等離子體；第一阻抗匹配器，連接在主電源提供源和感應(yīng)耦合等離子體生成器之間；點火電源提供部，被從主電源提供源提供RF電源，并將點火電源提供給感應(yīng)耦合等離子體生成器所具有的點火電極；多個偏壓電源，分別向多個處理腔所具有的各個感受器提供偏壓電源；多個第二阻抗匹配器，連接在多個處理腔所具有的各個感受器和與之相對應(yīng)的偏壓電源之間；以及控制部，控制第一阻抗匹配器和多個第二阻抗匹配器及點火電源提供源。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，上述多個處理腔所具有的感應(yīng)耦合等離子體生成器，經(jīng)由第一阻抗匹配器、而和主電源提供源串聯(lián)電連接，感應(yīng)耦合等離子體生成器所具有的點火電極和點火電源提供部并聯(lián)連接。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，上述多個處理腔中，至少二個處理腔具有層積結(jié)構(gòu)或群集結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，上述第一阻抗匹配器及多個第二阻抗匹配器分別含有用于進行阻抗匹配的至少一個可變電感器，上述可變電感器包括呈馬蹄狀、兩端相對配置的第一及第二磁芯；分別纏繞到第一及第二磁芯上的連續(xù)的第一及第二纏繞線圈；以及驅(qū)動設(shè)備，通過上述控制部的控制使第一及/或第二磁芯移動，并使第一及第二磁芯的相對位置可變，上述可變電感器中，通過第一及第二磁芯的相對位置的可變，由第一及第二纏繞線圈所感應(yīng)出的磁通的方向變得相互一致或相互不同、或者具有相反方向，從而第一及第二纏繞線圈引起的電感可變；或者上述可變電感器中，通過第一及第二磁芯的相對距離的可變，由第一及第二纏繞線圈所感應(yīng)出的磁通中，集中到第一及第二磁芯的磁通量增加或減少，從而第一及第二纏繞線圈引起的電感可變。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，上述第一阻抗匹配器及多個第二阻抗匹配器分別含有用于進行阻抗匹配的至少一個可變電感器，上述可變電感器包括兩端開口且并列排列的第一及第二中空管；分別纏繞到第一及第二中空管上的連續(xù)的第一及第二纏繞線圈；呈馬蹄狀、以兩端相對配置的方式安裝在第一及第二中空管上的第一及第二磁芯；以及驅(qū)動設(shè)備，通過上述控制部的控制使第一及/或第二磁芯移動，并使相對距離變化，上述可變電感器中，通過第一及第二磁芯的相對距離的可變，由第一及第二纏繞線圈所感應(yīng)出的磁通中，集中到第一及第二磁芯的磁通量增加或減少，從而第一及第二纏繞線圈引起的電感可變。上述第一及第二中空管優(yōu)選由絕緣體構(gòu)成。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，上述點火電源提供部含有可變變壓器，其初級一側(cè)連接到電源提供源，次級一側(cè)并聯(lián)連接到多個感應(yīng)耦合等離子體生成器的點火電極，上述可變變壓器包括呈馬蹄狀、兩端相對配置的第一及第二磁芯；纏繞到第一磁芯的初級一側(cè)纏繞線圈；纏繞到第二磁芯的次級一側(cè)纏繞線圈；以及驅(qū)動設(shè)備，通過上述控制部的控制使第一及/或第二磁芯移動，使第一及第二磁芯的相對位置可變，上述可變變壓器中，通過第一及第二磁芯的相對位置的可變，共同地集中到第一磁芯及第二磁芯的磁通量增加或減少，從初級一側(cè)纏繞線圈傳遞到次級一側(cè)纏繞線圈的感應(yīng)電動勢可變。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，上述多個處理腔在腔罩的頂部至少具有二個孔，其中放置了被處理基板的感受器位于上述腔罩上，上述感應(yīng)耦合等離子體生成器包括兩端至少和二個孔耦合的至少一個中空型C狀的外部放電電橋；安裝在外部放電電橋上的至少一個環(huán)狀的磁芯；以及纏繞到磁芯上、并經(jīng)由第一阻抗匹配器連接到主電源提供源的感應(yīng)線圈，通過由感應(yīng)線圈感應(yīng)的電動勢，經(jīng)由外部放電電橋的內(nèi)部和腔罩的內(nèi)部形成等離子體放電通路。上述外部放電電橋和腔罩的內(nèi)側(cè)面優(yōu)選整體具有絕緣體層。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，感應(yīng)耦合等離子體生成器含有等離子體密度調(diào)節(jié)器，等離子體密度調(diào)節(jié)器包括密度調(diào)節(jié)平板，橫跨外部放電電橋的內(nèi)側(cè)上部放電空間，并形成整體設(shè)置的多孔；驅(qū)動設(shè)備，用于在上下方向上垂直移動密度調(diào)節(jié)平板，通過密度調(diào)節(jié)平板向上移動等離子體密度增加，通過向下移動等離子體密度減小。
上述多個處理腔在腔罩的頂部具有多個孔，其中放置了被處理作業(yè)板的感受器位于上述腔罩上，上述感應(yīng)耦合等離子體生成器包括中空型放電管頭，在其下部面上具有和腔罩頂部的多個孔個數(shù)對應(yīng)個數(shù)的孔，在其上部面上具有進氣口；多個中空型放電管電橋，連接在腔罩頂部的多個孔和與之相對的放電管頭下部面的多個孔之間；安裝在中空型放電管電橋上的環(huán)狀的磁芯；以及感應(yīng)線圈，纏繞到磁芯上，并經(jīng)由第一阻抗匹配器連接到主電源提供源，通過由感應(yīng)線圈所感應(yīng)的電動勢，形成連接中空型放電管頭、多個中空型放電管電橋、及腔罩內(nèi)部的等離子體放電通路。上述多個中空型放電管電橋中的至少一個中空型放電管電橋上未安裝磁芯。并且，上述中空型放電管頭和多個中空型放電電橋及腔罩的內(nèi)側(cè)面優(yōu)選整體具有絕緣層。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，感應(yīng)耦合等離子體生成器含有等離子體密度調(diào)節(jié)器，等離子體密度調(diào)節(jié)器包括密度調(diào)節(jié)平板，橫跨中空型放電管頭的內(nèi)側(cè)放電空間，并形成整體設(shè)置的多孔；驅(qū)動設(shè)備，用于在上下方向上垂直移動密度調(diào)節(jié)平板，通過密度調(diào)節(jié)平板向上移動等離子體密度增加，通過向下移動等離子體密度減小。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，上述多個處理腔在放置有感受器的腔罩的內(nèi)側(cè)上部空間配置感應(yīng)耦合等離子體生成器，上述感應(yīng)耦合等離子體生成器包括位于腔罩的上部空間的環(huán)狀的中空型芯套；至少一個固定電橋，被設(shè)置為從腔罩的上部一側(cè)壁部延長到中空型芯套，以將中空型芯套固定在腔罩的上部空間；搭載在芯套內(nèi)部的環(huán)狀的磁芯；以及感應(yīng)線圈，纏繞在磁芯上，并經(jīng)由第一阻抗匹配器連接到主電源提供源，通過由感應(yīng)線圈感應(yīng)的電動勢，形成整體覆蓋中空型芯套外部的等離子體放電通路。上述中空型芯套和固定電橋由絕緣體構(gòu)成，腔罩的內(nèi)側(cè)面優(yōu)選整體具有絕緣體層。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，感應(yīng)耦合等離子體生成器含有等離子體密度調(diào)節(jié)器，等離子體密度調(diào)節(jié)器包括密度調(diào)節(jié)平板，在中空型芯套的上部區(qū)域橫跨腔罩的內(nèi)側(cè)上部，并形成整體設(shè)置的多孔；驅(qū)動設(shè)備，用于在上下方向上垂直移動密度調(diào)節(jié)平板，通過密度調(diào)節(jié)平板向上移動等離子體密度增加，通過向下移動等離子體密度減小。
為了充分理解本發(fā)明、本發(fā)明在操作上的優(yōu)點、以及通過本發(fā)明的實施例所實現(xiàn)的目的，必須參照對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行例示的附圖及附圖中所記載的內(nèi)容。各附圖中，對相同的部件盡可能地標(biāo)以相同的參照標(biāo)號。并省略了認(rèn)為可能對本發(fā)明主旨造成不必要影響的公知的功能及結(jié)構(gòu)的詳細技術(shù)說明。
根據(jù)如上所述的本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)，可以有效地集成構(gòu)成包括點火電源、高頻電源、阻抗匹配器等在內(nèi)的電源提供系統(tǒng)，節(jié)省多腔系統(tǒng)的設(shè)備面積和費用，并可分別控制各處理腔的等離子體密度。因此可提高成品率，并整體上提高多腔的生產(chǎn)能力。


圖1是表示本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示在本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)中處理腔為層積結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示構(gòu)成圖1的第一阻抗匹配器的可變電感器的結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖4a至圖4c是圖3的第一及第二磁芯的相對位置可變的多種情況的示例圖。
圖5是表示構(gòu)成圖1的阻抗匹配器的可變電感器的其他示例的透視圖。
圖6是表示構(gòu)成圖1的點火電源提供部的可變變壓器的結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖7a至圖7c是用于說明圖6的可變變壓器的可變控制方式的圖。
圖8及圖9是表示本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)中所采用的處理腔的一個例子的透視圖及截面圖。
圖10是表示圖8所示的處理腔的變形例的透視圖。
圖11及圖12是表示本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)所采用的處理腔的其他例子的透視圖及截面圖。
圖13及圖14是表示本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)所采用的處理腔的進一步的其他例子的透視圖及截面圖。
圖15是具有等離子體密度調(diào)節(jié)功能的多腔等離子體處理系統(tǒng)的電路構(gòu)成圖。
圖16至圖18是表示在本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)所采用的處理腔中構(gòu)成等離子體密度調(diào)節(jié)器的例子的截面圖。
具體實施例方式
以下，通過參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，從而對本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)進行詳細說明。
圖1是表示本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的電路構(gòu)成圖。
本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)具有多個處理腔(100、110、120)。多個處理腔(100、110、120)分別具有感應(yīng)耦合等離子體生成器(101、111、121)。多個感應(yīng)耦合等離子體生成器(101、111、121)分別具有磁芯(101a、111a、121a)、和纏繞到其上的纏繞線圈(101b、111b、121b)。多個感應(yīng)耦合等離子體生成器(101、111、121)串聯(lián)電連接，經(jīng)由第一阻抗匹配器(500)連接到主電源提供源(400)。
主電源提供源(400)將RF電源經(jīng)由第一阻抗匹配器(500)提供到多個感應(yīng)耦合等離子體生成器(101、111、121)。主電源提供源(400)將RF電源提供給點火電源提供部(600)。點火電源提供部(600)，被從主電源提供源(400)提供RF電源，并將點火電源提供給多個感應(yīng)耦合等離子體生成器(101、111、121)所具有的點火電極(104、114、124)。
多個處理腔(100、110、120)所具有的各個感受器(103、113、123)，分別經(jīng)由第二阻抗匹配器(200、210、220)連接到對應(yīng)的偏壓電源(300、310、320)。
第一阻抗匹配器(500)和多個第二阻抗匹配器(200、210、220)及點火電源提供源(600)由控制部(700)控制。控制部(700)為了進行阻抗匹配，分別輸出用于控制第一阻抗匹配器(500)的第一控制信號(701)、用于控制點火電源提供源(600)的第二控制信號(702)、及用于控制多個第二阻抗匹配器(200、210、220)的第三控制信號(703)。
第一阻抗匹配器(500)，具有和在輸入輸出端之間串聯(lián)連接的第一及第二可變電感器(510、520)、和連接在第一及第二可變電感器(510、520)的連接節(jié)點和接地之間的電容器(530)。第一及第二可變電感器(510、520)根據(jù)控制部(700)的第一控制信號(701)使電感值可變。對第一及第二電感器(510、520)稍后進行具體說明。
點火電源提供源(600)由可變變壓器(610)構(gòu)成，可變變壓器(610)的初級一側(cè)連接到主電源提供源(400)，次級一側(cè)和多個感應(yīng)耦合等離子體生成器(101、111、121)的點火電極(104、114、124)并聯(lián)連接?？勺冏儔浩?610)根據(jù)控制部(700)的第二控制信號(702)使次級一側(cè)感應(yīng)電壓可變?？刂撇?700)，在多個感應(yīng)耦合等離子體生成器(101、111、121)的等離子體點火階段使點火電源提供部(600)提供點火電源，在生成等離子體放電后進行使可變變壓器(610)工作的斷開連接功能，以斷開來自點火電源提供部(600)的點火電源的供給，對此在稍后進行詳細論述。
多個第二阻抗匹配器(200、210、220)可以和上述第一阻抗匹配器(500)具有相同的結(jié)構(gòu)，第二阻抗匹配器(200、210、220)根據(jù)控制部(700)的第三控制信號(703)進行用于阻抗匹配的操作。
圖2是表示在本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)中處理腔為層積結(jié)構(gòu)的例子的圖。
如圖2所示，本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)(800)的結(jié)構(gòu)是，在移送腔(850)中至少二個處理腔(810)具有垂直的層積結(jié)構(gòu)。層積的處理腔(810)在前端具有可垂直升降的移送機械手(840)，在一側(cè)層積一個或一個以上的冷卻或者加熱載物臺(820)。
這樣一來，本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是至少層積二個處理腔，也可將多個處理腔群集配置。并且其結(jié)構(gòu)也可以是利用軌道系統(tǒng)、傳送帶系統(tǒng)這樣的移送系統(tǒng)以多種結(jié)構(gòu)配置多個處理腔，省略對其的詳細的說明。
本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)具有層積結(jié)構(gòu)、集約為群集結(jié)構(gòu)的配置結(jié)構(gòu)，同時可有效地集成包括點火電源、高頻電源、阻抗匹配器等在內(nèi)的電源提供系統(tǒng)，提高生產(chǎn)能力，而且可有效地減少設(shè)備面積和費用。
圖3是表示構(gòu)成圖1的第一阻抗匹配器的可變電感器的結(jié)構(gòu)的透視圖。
參照圖3，構(gòu)成第一阻抗匹配(500)的可變電感器(510、520)提供適于高頻高電力的結(jié)構(gòu)?？勺冸姼衅?510、520)具有呈馬蹄狀的、兩端相對配置的第一及第二磁芯(511、514)。第一及第二磁芯(511、514)上分別纏繞第一及第二纏繞線圈(512、515)。第一及第二纏繞線圈(512、515)由連續(xù)的纏繞線構(gòu)成。
可變電感器(510、520)具有驅(qū)動設(shè)備(517)，用于使第一及第二磁芯(511、514)的相對位置可變，并從而使由第一及第二纏繞線圈(512、515)引起的電感可變。驅(qū)動設(shè)備(517)例如由電動機構(gòu)成。驅(qū)動設(shè)備(517)由控制部(700)的第一控制信號(701)控制。
附圖的圖4a至圖4c表示通過驅(qū)動設(shè)備(517)使第一及第二磁芯(511、514)的相對位置可變，從而使可變電感器(510、520)的電感可變的多種情況。
如圖4a所示，第一及第二磁芯(511、514)通過驅(qū)動設(shè)備(517)在垂直(或水平)方向上移動，以使磁通輸入輸出部分(513、516)一致或者互相不同。這種情況下，根據(jù)互相不同的程度，可變電感器(510、520)的電感可變。
其他例子如圖4b所示，第一及第二磁芯(511、514)通過驅(qū)動設(shè)備(517)進行旋轉(zhuǎn)，以使磁通輸入輸出部分(513、516)變得互相一致或互相不同，或者具有相反方向。這種情況下，根據(jù)旋轉(zhuǎn)的角度不同，可變電感器(510、520)的電感可變。
如上所述，可變電感器(510、520)通過第一及第二磁芯(511、514)的相對位置(垂直或者水平方向上互相不同的程度、變得互相不同的旋轉(zhuǎn)角度)的可變，由第一及第二纏繞線圈(512、515)感應(yīng)的磁通的方向變得互相一致或不同，或者具有相反方向，從而第一及第二纏繞線圈引起的電感可變。
進一步的例子如圖4c所示，第一及第二磁芯(511、514)通過驅(qū)動設(shè)備(517)移動，使磁通輸入輸出部分(513、516)的相對距離或近或遠。此時，根據(jù)相對距離的不同可變電感器(510、520)的電感可變。即，可變電感器(510、520)通過第一及第二磁芯(511、514)的相對距離的可變，由第一及第二纏繞線圈(512、515)感應(yīng)的磁通中，集中到第一及第二磁芯(511、514)的磁通量增加或者減少，從而第一及第二纏繞線圈(512、515)引起的電感可變。
圖5是表示構(gòu)成圖1的阻抗匹配器的可變電感器的其他例子的透視圖。
參照圖5，可變電感器(510、520)具有兩端開口且并列配置的第一及第二中空管(518、519)。第一及第二中空管(518、519)優(yōu)選由絕緣體構(gòu)成。在第一及第二中空管(518、519)的外側(cè)纏繞第一及第二纏繞線圈(512、515)。第一及第二纏繞線圈(512、515)由連續(xù)的纏繞線構(gòu)成。在第一及第二中空管(518、519)兩側(cè)安裝有相對的馬蹄形的第一及第二磁芯(511、514)。并且可變電感器(510、520)具有如電動機這樣的驅(qū)動設(shè)備(517)，通過控制部(700)的控制使第一及/或第二磁芯(511及/或514)移動從而使相對距離變化。
可變電感器(510、520)通過第一及第二磁芯(511、514)的相對距離的可變，而使由第一及第二纏繞線圈(512、515)感應(yīng)的磁通中，集中到第一及第二磁芯(511、514)的磁通量增加或減少，從而第一及第二纏繞線圈(512、515)引起的電感可變。
如上所述的可變電感器(510、520)在多個第二阻抗匹配器(200、210、220)中也具有相同的結(jié)構(gòu)，多個第二阻抗匹配器(200、210、220)具有的可變電感器，根據(jù)控制部(700)的第三控制信號(703)進行用于阻抗匹配的控制操作。
圖6是表示構(gòu)成圖1的點火電源提供部的可變變壓器的結(jié)構(gòu)的透視圖，圖7a至圖7c是用于說明圖6的可變變壓器的可變控制方法的圖。
參照圖6，構(gòu)成點火電源提供部(600)的可變變壓器(610)的初級一側(cè)連接到主電源提供源(400)，次級一側(cè)和多個感應(yīng)耦合等離子體生成器(101、111、121)的點火電極(104、114、124)并列連接。
可變變壓器(610)具有呈馬蹄狀的、兩端相對配置的第一及第二磁芯(601、605)。第一磁芯(601)上纏繞初級一側(cè)纏繞線圈(602)，第二磁芯(605)上纏繞次級一側(cè)纏繞線圈(606)。這里的纏繞到第二磁芯(601、605)上的初級一側(cè)及次級一側(cè)纏繞線圈(602、606)不是連續(xù)的纏繞線。
可變變壓器(610)具有例如電動機這樣的驅(qū)動設(shè)備(609)。驅(qū)動設(shè)備(609)，根據(jù)控制部(700)的第二控制信號(702)使第一及/或第二磁芯(601及/或605)移動，從而使相對位置可變。例如垂直或水平方向互相不同的程度(參照圖7a)、變得互相不同的旋轉(zhuǎn)角度(參照圖7b)、或者相對距離(參照圖7c)可變。這樣一來，共同地集中到第一磁芯(601)和第二磁芯(605)的磁通量增加或減少，從初級一側(cè)纏繞線圈(602)傳遞到次級一側(cè)纏繞線圈(606)的感應(yīng)電動勢可變。
具有可變變壓器(610)的點火電源提供部(600)，受到控制部(700)的控制，向多個感應(yīng)耦合等離子體生成器(101、111、121)的點火電極(104、114、124)提供用于等離子體點火的高頻高電力的電源。并且，在等離子體放電產(chǎn)生后，通過控制部(700)的控制，可變變壓器(610)工作，斷開點火電源的供給。
另一方面，本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)所具有的多個處理腔(100、110、120)具有感應(yīng)耦合等離子體生成器(101、111、121)。這些構(gòu)成如下所述以多種形式實現(xiàn)。
圖8及圖9是表示本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)中所采用的處理腔的一個例子的透視圖及截面圖。
參照圖8及圖9，本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)中所采用的一個例子的處理腔(900)，在腔罩(904)的頂部具有至少二個孔(909)，放置了被處理基板(908)的感受器(907)位于上述腔罩(904)上。在二個孔(909)上耦合感應(yīng)耦合等離子體生成(910)。
感應(yīng)耦合等離子體生成器(910)具有至少一個兩端耦合到至少二個孔(909)上的中空型C狀的外部放電電橋(901)。在外部放電電橋(901)上安裝至少一個環(huán)狀的磁芯(905)，在該磁芯(905)上纏繞經(jīng)由第一阻抗匹配器(500)(參照圖1)與主電源提供源(400)連接的感應(yīng)線圈(906)。并且，外部放電電橋(901)的上端中心部具有進氣口(902)，在腔罩(904)的下端構(gòu)成排氣口(903)。
具有這種結(jié)構(gòu)的處理腔(900)，根據(jù)由感應(yīng)線圈(906)所感應(yīng)的電動勢，經(jīng)由外部放電電橋(901)的內(nèi)部和腔罩(904)的內(nèi)部形成等離子體放電通路。處理腔(900)，在外部放電電橋(901)和腔罩(904)的內(nèi)側(cè)面整體上，設(shè)有石英這樣的絕緣體層(未圖示)，用于防止聚合物。
為了處理相對的被處理基板，處理腔(900)如圖10所示，可以在腔罩(904)的頂部設(shè)置二個或二個以上的感應(yīng)耦合等離子體反應(yīng)器(910a、910b)。通過設(shè)置二個或二個以上的感應(yīng)耦合等離子體反應(yīng)器(910a、910b)，可以生成具有更大體積和較高均勻度的等離子體。
圖11及圖12是表示本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)所采用的處理腔的其他例子的透視圖及截面圖。
參照圖11及圖12，本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)所采用的其他例子的處理腔(920)，在腔罩(924)的頂部具有多個孔(929)，其中放置了被處理作業(yè)板(928)的感受器(927)位于腔罩(924)上。在多個孔(929)上耦合感應(yīng)耦合等離子體生成器(930)。
感應(yīng)耦合等離子體生成器(930)具有中空型放電管頭(921)和多個中空型放電管電橋(931)。中空型放電管頭(921)，在其下部面上具有與形成在上述腔罩(924)的頂部的與多個孔(929)對應(yīng)個數(shù)的孔(932)，在其上部面具有進氣口(922)。多個中空型放電管電橋(932)，分別連接在腔罩(924)頂部的多個孔(929)和與其對應(yīng)的放電管頭(921)下部面的多個孔(932)之間。在本實施例中，四個中空型放電管電橋(932)被配置為四角形，與之相應(yīng)，腔罩(924)的頂部形成四個孔(929)，并且在中空型放電管頭(921)的底面也分別形成與之相應(yīng)的四個孔(932)。
并且，在多個中空型放電管電橋(931)上分別安裝環(huán)狀的磁芯(925)，在磁芯(925)上纏繞經(jīng)由第一阻抗匹配器(500)(參照圖1)和主電源提供源(400)連接的感應(yīng)線圈(926)。
這樣的處理腔(920)，通過由感應(yīng)線圈(926)感應(yīng)的電動勢，形成連接中空型放電管頭(921)和多個中空型放電管電橋(931)、及腔罩(924)的內(nèi)部的等離子體放電通路。在此，多個中空型放電管電橋(929)安裝有全部纏繞感應(yīng)線圈(926)的磁芯(925)。
并且多個中空型放電管電橋(923)中的至少一個沒有安裝磁芯。沒有安裝磁芯和感應(yīng)線圈的中空型放電管電橋依然形成等離子體放電通路。并且為了處理相對的被處理基板，可以增設(shè)中空型放電管電橋(923)的個數(shù)。
如上述例子所示，在該處理腔(920)中，也在中空型放電管頭(921)和多個中空型放電管電橋(931)、及腔罩(924)的內(nèi)側(cè)面整體，設(shè)置石英這樣的絕緣體層(未圖示)，用于防止聚合物。
圖13及圖14是表示本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)所采用的處理腔的進一步的其他例子的透視圖及截面圖。
參照圖13及圖14，本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)所采用的其他例子的處理腔(940)，在腔罩(944)的內(nèi)側(cè)上部空間配置感應(yīng)耦合等離子體生成器(950)，其中放置了被處理作業(yè)板(948)的感受器(947)被放置在上述腔罩(944)上。
感應(yīng)耦合等離子體生成器(950)具有位于腔罩(924)的上部空間的環(huán)狀的中空型芯套(951)。中空型芯套(951)，具有從腔罩(944)的上部側(cè)壁(941)向中空型芯套(951)延長設(shè)置的至少一個固定電橋(952)，以固定在腔罩(944)的上部空間。在芯套(951)的內(nèi)部搭載環(huán)狀的磁芯(945)和纏繞到磁芯(945)上的感應(yīng)線圈(946)。
感應(yīng)線圈(946)經(jīng)由第一阻抗匹配器(500)(參照圖1)和主電源提供源(400)連接。腔罩(944)的上部側(cè)壁(941)，在連接有固定電橋(952)的位置上形成孔(943)，經(jīng)由它感應(yīng)線圈(946)向外部延長排出。雖然在圖中未具體圖示，但可以經(jīng)由孔(943)提供冷卻水。
這樣的處理腔(940)，通過由感應(yīng)線圈(946)感應(yīng)的電動勢，形成整體覆蓋中空型芯套(951)的外部的等離子體放電通路。并且為了處理相對的被處理基板，可以使中空型芯套(951)的尺寸變大，并與之相應(yīng)，可擴大磁芯(945)的大小?；蛘咭部梢跃哂卸鄠€中空型芯套(951)和磁芯(945)。
如上述例子所示，該處理腔(940)中，為了防止聚合物，使中空型芯套(950)和固定電橋(952)由如石英這樣的絕緣體構(gòu)成，腔罩(924)的內(nèi)側(cè)面也設(shè)置絕緣體層(未圖示)。
如上所述，本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)，在所具有的多個處理腔中具有如上述例所示的多種方式的感應(yīng)耦合等離子體生成器。并且如下所述，多個處理腔分別具有用于進行等離子體密度調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)器。
圖15是具有等離子體密度調(diào)節(jié)功能的多腔等離子體處理系統(tǒng)的電路構(gòu)成圖。
參照圖15，具有等離子體密度調(diào)節(jié)功能的多腔等離子體處理系統(tǒng)的前提性的結(jié)構(gòu)和如圖1所示的結(jié)構(gòu)基本相同。但是，多個處理腔(100、110、120)，具有用于調(diào)節(jié)由感應(yīng)耦合等離子體生成器(101、111、121)生成的等離子體的密度的等離子體密度調(diào)節(jié)器(101、112、122)。并且等離子體密度調(diào)節(jié)器(101、112、122)通過由控制部(700)提供的第三控制信號(704)進行控制。
等離子體密度調(diào)節(jié)器如下所述，由密度調(diào)節(jié)平板和用于驅(qū)動密度調(diào)節(jié)平板的驅(qū)動設(shè)備構(gòu)成。驅(qū)動設(shè)備根據(jù)控制部(700)的第三控制信號(704)驅(qū)動密度調(diào)節(jié)平板。
圖16至圖18是表示在本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)所采用的處理腔中構(gòu)成等離子體密度調(diào)節(jié)器的例子的截面圖。
如圖16所示，一個實施例中的處理腔(900)，安裝有橫跨外部放電電橋(901)的內(nèi)側(cè)上部放電空間并形成整體設(shè)置多孔的密度調(diào)節(jié)平板(1000)。并且密度調(diào)節(jié)平板(1000)通過驅(qū)動設(shè)備(未圖示)在上下方向上垂直移動。驅(qū)動設(shè)備例如由油壓、氣壓閥或者電動機和齒輪裝配等多種方式構(gòu)成。
如圖17所示，在其他實施例的處理腔(920)中，橫跨中空型放電管頭(921)的內(nèi)側(cè)放電空間、整體設(shè)置密度調(diào)節(jié)平板(1000)。并且通過如上所述的驅(qū)動設(shè)備(未圖示)，密度調(diào)節(jié)平板(1000)在上下方向上垂直移動。
如圖18所示，進一步的其他實施例的處理腔(940)，在中空型芯套(951)的上部區(qū)域橫跨腔罩的內(nèi)側(cè)上部、整體設(shè)置密度調(diào)節(jié)平板(1000)。并且通過如上所述的驅(qū)動設(shè)備(未圖示)，密度調(diào)節(jié)平板(1000)在上下方向上垂直移動。
如上所述，在處理腔(900、920、940)中，通過密度調(diào)節(jié)平板(1000)向上移動，等離子體放電空間變大同時等離子體的密度增加，通過向下移動，等離子體放電空間縮小且等離子體密度變小。這樣一來，根據(jù)工藝條件及處理腔的各自的特性，可以適當(dāng)控制等離子體密度，提高成品率。
如上所述的本發(fā)明的多腔等離子體處理系統(tǒng)，可以在用于半導(dǎo)體裝置的制造及液晶顯示裝置的制造的蝕刻工藝、化學(xué)氣相蒸鍍工藝等多種制造工藝中應(yīng)用，并可提高成品率。
如上所述，參照圖示的實施例對本發(fā)明進行了說明，但這僅是例示性的說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠充分理解其他的多種變形及均等的實施例。因此本發(fā)明的真正的技術(shù)保護范圍應(yīng)由權(quán)利要求書決定。
權(quán)利要求
1.一種多腔等離子體處理系統(tǒng)，包括多個處理腔，分別具有感應(yīng)耦合等離子體生成器；主電源提供源，提供RF電源，用于由各個感應(yīng)耦合等離子體生成器生成等離子體；第一阻抗匹配器，連接在主電源提供源和感應(yīng)耦合等離子體生成器之間；點火電源提供部，從主電源提供源接收RF電源，并將點火電源提供給感應(yīng)耦合等離子體生成器所具有的點火電極；多個偏壓電源，分別向多個處理腔所具有的各個感受器提供偏壓電源；多個第二阻抗匹配器，連接在多個處理腔所具有的各個感受器和與之相對應(yīng)的偏壓電源之間；以及控制部，控制第一阻抗匹配器和多個第二阻抗匹配器及點火電源提供源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔等離子體處理系統(tǒng)，其特征在于，上述多個處理腔所具有的感應(yīng)耦合等離子體生成器，經(jīng)由第一阻抗匹配器、而和主電源提供源串聯(lián)電連接，感應(yīng)耦合等離子體生成器所具有的點火電極和點火電源提供部并聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔等離子體處理系統(tǒng)，其特征在于，上述多個處理腔中，至少二個處理腔具有層積結(jié)構(gòu)或群集結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔等離子體處理系統(tǒng)，其特征在于，上述第一阻抗匹配器及多個第二阻抗匹配器分別含有用于進行阻抗匹配的至少一個可變電感器，上述可變電感器包括呈馬蹄狀、兩端相對配置的第一及第二磁芯；分別纏繞到第一及第二磁芯上的連續(xù)的第一及第二纏繞線圈；以及驅(qū)動設(shè)備，通過上述控制部的控制使第一及/或第二磁芯移動，并使第一及第二磁芯的相對位置可變，上述可變電感器，通過第一及第二磁芯的相對位置的可變，由第一及第二纏繞線圈所感應(yīng)出的磁通的方向變得相互一致或相互不同、或者具有相反方向，從而第一及第二纏繞線圈引起的電感可變；或者上述可變電感器，通過第一及第二磁芯的相對距離的可變，由第一及第二纏繞線圈所感應(yīng)出的磁通中，集中到第一及第二磁芯的磁通量增加或減少，從而第一及第二纏繞線圈引起的電感可變。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔等離子體處理系統(tǒng)，其特征在于，上述第一阻抗匹配器及多個第二阻抗匹配器分別含有用于進行阻抗匹配的至少一個可變電感器，上述可變電感器包括兩端開口且并列排列的第一及第二中空管；分別纏繞到第一及第二中空管上的連續(xù)的第一及第二纏繞線圈；呈馬蹄狀、以兩端相對配置的方式安裝在第一及第二中空管上的第一及第二磁芯；以及驅(qū)動設(shè)備，通過上述控制部的控制使第一及/或第二磁芯移動，并使相對距離變化，上述可變電感器，通過第一及第二磁芯的相對距離的可變，由第一及第二纏繞線圈所感應(yīng)出的磁通中，集中到第一及第二磁芯的磁通量增加或減少，從而第一及第二纏繞線圈引起的電感可變。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多腔等離子體處理系統(tǒng)，其特征在于，上述第一及第二中空管由絕緣體構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔等離子體處理系統(tǒng)，其特征在于，上述點火電源提供部含有可變變壓器，其初級一側(cè)連接到電源提供源，次級一側(cè)并聯(lián)連接到多個感應(yīng)耦合等離子體生成器的點火電極，上述可變變壓器包括呈馬蹄狀、兩端相對配置的第一及第二磁芯；纏繞到第一磁芯的初級一側(cè)纏繞線圈；纏繞到第二磁芯的次級一側(cè)纏繞線圈；以及驅(qū)動設(shè)備，通過上述控制部的控制使第一及/或第二磁芯移動，使第一及第二磁芯的相對位置可變，上述可變變壓器，通過第一及第二磁芯的相對位置的可變，共同地集中到第一磁芯及第二磁芯的磁通量增加或減少，從初級一側(cè)纏繞線圈傳遞到次級一側(cè)纏繞線圈的感應(yīng)電動勢可變。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔等離子體處理系統(tǒng)，其特征在于，上述多個處理腔在腔罩的頂部至少具有二個孔，其中放置了被處理基板的感受器位于上述腔罩上，上述感應(yīng)耦合等離子體生成器包括兩端至少和二個孔耦合的至少一個中空型C狀的外部放電電橋；安裝在外部放電電橋上的至少一個環(huán)狀的磁芯；以及纏繞到磁芯上、并經(jīng)由第一阻抗匹配器連接到主電源提供源的感應(yīng)線圈，通過由感應(yīng)線圈感應(yīng)的電動勢，經(jīng)由外部放電電橋的內(nèi)部和腔罩的內(nèi)部形成等離子體放電通路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多腔等離子體處理系統(tǒng)，其特征在于，上述外部放電電橋和腔罩的內(nèi)側(cè)面整體具有絕緣體層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多腔等離子體處理系統(tǒng)，其特征在于，感應(yīng)耦合等離子體生成器含有等離子體密度調(diào)節(jié)器，等離子體密度調(diào)節(jié)器包括密度調(diào)節(jié)平板，橫跨外部放電電橋的內(nèi)側(cè)上部放電空間，并形成整體設(shè)置的多孔；以及驅(qū)動設(shè)備，用于在上下方向上垂直移動密度調(diào)節(jié)平板，通過密度調(diào)節(jié)平板向上側(cè)移動等離子體密度增加，通過向下側(cè)移動等離子體密度減小。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔等離子體處理系統(tǒng)，其特征在于，上述多個處理腔在腔罩的頂部具有多個孔，其中放置了被處理作業(yè)板的感受器位于上述腔罩上，上述感應(yīng)耦合等離子體生成器包括中空型放電管頭，在其下部面上具有和腔罩頂部的多個孔個數(shù)對應(yīng)個數(shù)的孔，在其上部面上具有進氣口；多個中空型放電管電橋，連接在腔罩頂部的多個孔和與之相對的放電管頭下部面的多個孔之間；安裝在中空型放電管電橋上的環(huán)狀的磁芯；以及感應(yīng)線圈，纏繞到磁芯上，并經(jīng)由第一阻抗匹配器連接到主電源提供源，通過由感應(yīng)線圈所感應(yīng)的電動勢，形成連接中空型放電管頭、多個中空型放電管電橋及腔罩內(nèi)部的等離子體放電通路。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多腔等離子體處理系統(tǒng)，其特征在于，上述多個中空型放電管電橋中的至少一個中空型放電管電橋上，未安裝磁芯。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多腔等離子體處理系統(tǒng)，其特征在于，上述中空型放電管頭和多個中空型放電電橋及腔罩的內(nèi)側(cè)面，整體具有絕緣層。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多腔等離子體處理系統(tǒng)，其特征在于，感應(yīng)耦合等離子體生成器含有等離子體密度調(diào)節(jié)器，等離子體密度調(diào)節(jié)器包括密度調(diào)節(jié)平板，橫跨中空型放電管頭的內(nèi)側(cè)放電空間，并形成整體設(shè)置的多孔；以及驅(qū)動設(shè)備，用于在上下方向上垂直移動密度調(diào)節(jié)平板，通過密度調(diào)節(jié)平板向上側(cè)移動等離子體密度增加，通過向下側(cè)移動等離子體密度減小。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多腔等離子體處理系統(tǒng)，其特征在于，上述多個處理腔在放置有感受器的腔罩的內(nèi)側(cè)上部空間配置感應(yīng)耦合等離子體生成器，上述感應(yīng)耦合等離子體生成器包括位于腔罩的上部空間的環(huán)狀的中空型芯套；至少一個固定電橋，被設(shè)置為從腔罩的上部一側(cè)壁部延長到中空型芯套，以將中空型芯套固定在腔罩的上部空間；搭載在芯套內(nèi)部的環(huán)狀的磁芯；以及感應(yīng)線圈，纏繞在磁芯上，并經(jīng)由第一阻抗匹配器連接到主電源提供源，通過由感應(yīng)線圈感應(yīng)的電動勢，形成整體覆蓋中空型芯套外部的等離子體放電通路。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的多腔等離子體處理系統(tǒng)，其特征在于，上述中空型芯套和固定電橋由絕緣體構(gòu)成，腔罩的內(nèi)側(cè)面整體具有絕緣體層。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的多腔等離子體處理系統(tǒng)，其特征在于，感應(yīng)耦合等離子體生成器含有等離子體密度調(diào)節(jié)器，等離子體密度調(diào)節(jié)器包括密度調(diào)節(jié)平板，在中空型芯套的上部區(qū)域橫跨腔罩的內(nèi)側(cè)上部，并形成整體設(shè)置的多孔；以及驅(qū)動設(shè)備，用于在上下方向上垂直移動密度調(diào)節(jié)平板，通過密度調(diào)節(jié)平板向上側(cè)移動等離子體密度增加，通過向下側(cè)移動等離子體密度減小。
全文摘要
提供一種可整體提高多腔的生產(chǎn)能力的多腔等離子體處理系統(tǒng)，具中，多腔等離子體處理系統(tǒng)具有多個處理腔；分別具有感應(yīng)耦合等離子體生成器，感應(yīng)耦合等離子體生成器經(jīng)由第一阻抗匹配器和主電源提供源電連接；第一阻抗匹配器至少具有一個可變電感器；各感應(yīng)耦合等離子體生成器的點火電極和由可變變壓器構(gòu)成的點火源提供源并聯(lián)；第一阻抗匹配器的可變電感器和點火電源提供源的可變變壓器由控制部控制；多個處理腔分別具有等離子體密度調(diào)節(jié)器；等離子體密度調(diào)節(jié)器由控制部控制，調(diào)節(jié)各個處理腔的等離子體密度。
文檔編號H05H1/24GK1897786SQ20051008762
公開日2007年1月17日 申請日期2005年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月15日
發(fā)明者魏淳任 申請人:新動力等離子體株式會社