專利名稱：感應耦合等離子體反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種射頻(radio frequency)等離子體源(plasmasource)，具體地說，涉及一種可以更均勻地產生高密度的等離子體的感應耦合等離子體反應器。
背景技術：
等離子體是包含相同數量的陽離子(positive ions)和電子(electrons)的高度離子化的氣體。等離子體放電應用于產生包括離子、自由基、原子、分子的活性氣體的氣體激發(fā)?；钚詺怏w廣泛應用于各個領域，作為代表，應用于半導體制造工序、例如蝕刻(etching)、沉積(deposition)、清洗(cleaning)、灰化(ashing)等。
用于產生等離子體的等離子體源多種多樣，但作為其代表例為使用了射頻(radio frequency)的電容耦合等離子體(capacitive coupledplasma)和感應耦合等離子體(inductive coupled plasma)。
電容耦合等離子體源具有以下優(yōu)點正確的電容耦合調節(jié)和離子調節(jié)能力較高，與其他等離子體源相比工程生產力較高。另一方面，射頻電源的能量基本排他地經由電容耦合與等離子體連接，因此等離子體離子密度僅根據電容耦合的射頻功率的增加或減少而增加或減少。但是，射頻功率的增加使得離子沖擊能量增加。結果，為了防止因離子沖擊而造成的損傷，導致了射頻功率的界限性。
另一方面，感應耦合等離子體源，可以通過射頻電源的增加，容易地使離子密度增加，相對降低由此產生的離子沖擊，適于得到高密度等離子體。因此，感應耦合等離子體源一般用于獲得高密度的等離子體。感應耦合等離子體源，作為其代表，通過使用了射頻天線(RFantenna)的方式、使用了變壓器的方式(稱為變壓器耦合等離子體(transformer coupled plasma))進行了技術開發(fā)。在此追加電磁鐵或永久磁鐵、或追加電容耦合電極，來提高等離子體的特性，為了提高再現性和控制能力，進行了技術開發(fā)。
射頻天線一般使用螺旋型的天線(spiral type antenna)或柱型的天線(cylinder type antenna)。射頻天線配置于等離子體反應器(plasmareactor)的外部，經由石英等介電窗(dielectric window)向等離子體反應器的內部傳遞感應電動勢。使用了射頻天線的感應耦合等離子體可以比較容易地獲得高密度的等離子體，但等離子體的均一度會受到天線的結構特征的影響。因此，還需改善射頻天線的結構，以獲得均勻的高密度等離子體。
但是，為了獲得大面積的等離子體，需要擴大天線的結構、提高供給到天線的功率，從而具有界限性。例如，公知通過恒定波效果(standing wave effect)會在放射線上產生不均勻的等離子體。此外，向天線施加高功率時，射頻天線的電容性耦合(capacitive coupling)增加，從而必須增厚介電窗，由此導致射頻天線和等離子體間的距離增加，從而產生功率傳遞的效果降低的問題。
最近，在半導體制造產業(yè)中，隨著半導體元件的超微細化、用于制造半導體電路的硅晶片基板的大型化、用于制造液晶顯示器的玻璃基板的大型化、以及新的處理對象物質的出現等種種原因，要求進一步提高等離子體處理技術。特別是，要求具有對大面積的被處理物具有優(yōu)異的處理能力的等離子體源及等離子體處理技術。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種等離子體反應器，其采用了感應耦合等離子體和電容耦合等離子體的所有長處，可以提高對等離子體離子能量的控制能力，并產生更均勻的大面積的高密度等離子體。
本發(fā)明的其他目的在于提供一種等離子體反應器，其可以提高天線的磁束傳遞效率，提高對等離子體離子能量的控制能力，產生更均勻的大面積的高密度等離子體。
本發(fā)明的進一步其他目的在于提供一種等離子體反應器，其可以提高從射頻天線到真空腔內部的磁束傳遞效率，使得工程氣體的供給更均勻，從而得到高密度的均勻的等離子體。
用于解決上述技術問題的本發(fā)明的一個特征的等離子體反應器，包括真空腔，具有搭載被處理基板的基板支撐臺；氣體噴頭，向真空腔的內部供給氣體；介電窗，設置在真空腔的上部；以及射頻天線，設置在介電窗的上部，其中，氣體噴頭及基板支撐臺與真空腔內部的等離子體電容性耦合，射頻天線與真空腔內部的等離子體感應性耦合。
用于解決上述技術問題的本發(fā)明的另一特征的等離子體反應器，包括真空腔、設于真空腔上部的介電窗、以及設于介電窗上部的射頻天線，其中，包括磁芯，該磁芯的磁束出入口朝向真空腔的內部，且該磁芯以沿著射頻天線將其覆蓋的方式設于介電窗的上部。
本發(fā)明的等離子體反應器，通過電容且感應耦合而在真空腔內部產生等離子體，由此更均勻地產生大面積的等離子體，同時容易進行等離子體離子能量的正確調節(jié)。此外，射頻天線由磁芯覆蓋，可以更強地在真空腔的內部傳遞磁束，從而最大限度地抑制磁束的損失。
根據上述本發(fā)明的感應耦合等離子體反應器，氣體噴頭和基板支撐臺與真空腔內部的等離子體電容性耦合，射頻天線與真空腔內部的等離子體感應性耦合。特別是，射頻天線由磁芯覆蓋，可以集中更強的磁束，最大限度地抑制磁束的損失。這種電容且感應耦合，容易在真空腔內產生等離子體、且容易進行等離子體離子能量的正確調節(jié)。因此，在半導體工序中可以提高成品率和生產力。此外，氣體噴頭在基板支撐臺的上部進行均勻的氣體噴射，從而可以進行更均勻的基板處理。


圖1是本發(fā)明的第一實施例的等離子體反應器的剖視圖。
圖2是表示在圖1的等離子體反應器的上部設置的射頻天線和氣體噴頭的組裝結構的圖。
圖3是表示射頻天線和噴頭的電連接結構的圖。
圖4a是表示將射頻天線和噴頭的電連接結構變形了的各種示例的圖。
圖4b是表示將射頻天線和噴頭的電連接結構變形了的各種示例的圖。
圖4c是表示將射頻天線和噴頭的電連接結構變形了的各種示例的圖。
圖4d是表示將射頻天線和噴頭的電連接結構變形了的各種示例的圖。
圖5是表示采用了通過電源分割而進行的雙重電源供給結構的示例的圖。
圖6是表示采用了兩個電源供給源的雙重電源結構的示例的圖。
圖7a是表示在射頻天線和接地之間形成的功率調節(jié)部的圖。
圖7b是表示在射頻天線和接地之間形成的功率調節(jié)部的圖。
圖8是本發(fā)明的第二實施例的等離子體反應器的剖視圖。
圖9是表示在圖8的等離子體反應器的上部設置的射頻天線和氣體噴頭的配置結構的圖。
圖10是表示在真空腔的外部側壁部分也設有柱型射頻天線的示例的圖。
圖11是本發(fā)明的第三實施例的等離子體反應器的剖視圖。
圖12是表示在圖11的等離子體反應器的上部設置的射頻天線和氣體噴頭的配置結構的圖。
圖13是將由射頻天線和磁芯經介電窗在真空腔的內部感應的磁束可視化表示的圖。
圖14是表示采用了通過電源分割進行的雙重電源供給結構的示例的圖。
圖15是表示采用了兩個電源供給源的雙重電源結構的示例的圖。
圖16是表示采用了板型磁芯的示例的等離子體反應器的剖視圖。
圖17是板型磁芯、射頻天線及噴頭的分解透視圖。
圖18是本發(fā)明的第四實施例的等離子體反應器的剖視圖。
圖19是表示在圖18的等離子體反應器的上部設置的射頻天線和氣體噴頭的配置結構的圖。
圖20是表示使用了板型磁芯的示例的等離子體反應器的剖視圖。
圖21是表示在真空腔的外部側壁部分也設有柱型射頻天線和磁芯的示例的圖。
圖22是表示本發(fā)明的第五實施例的等離子體反應器的剖視圖。
圖23a是表示以螺旋型構成射頻天線的形狀的示例的圖。
圖23b是表示以同心圓型構成射頻天線的形狀的示例的圖。
圖24a是表示射頻天線的電連接結構的圖。
圖24b是表示射頻天線的電連接結構的圖。
圖25是表示采用了通過電源分割進行的雙重電源供給結構的示例的圖。
圖26是表示采用了兩個電源供給源的雙重電源結構的示例的圖。
圖27是表示經由磁芯的中心部構成氣體供給通道的變形的局部剖視圖。
具體實施例方式
以下，通過參照

本發(fā)明的優(yōu)選實施例，來詳細說明本發(fā)明的等離子體反應器。本發(fā)明的實施例可變形為各種方式，本發(fā)明的范圍并不限于下述實施例。本實施例是為了對本領域技術人員更完全地說明本發(fā)明而提供的。因此，為了更明確地說明，附圖中部件的形狀等有所夸張。為了容易理解各附圖，盡量對相同部件標以相同的參照標號。并且，對判斷為會模糊本發(fā)明要點的公知功能及結構，省略詳細技術說明。
圖1是本發(fā)明的第一實施例的等離子體反應器的剖視圖。
參照圖1，等離子體反應器具備由下部主體110和上部蓋體120構成的真空腔100。在真空腔100的內部設有搭載被處理基板112的基板支撐臺111。在下部主體110上設有用于排氣的氣體出口113，氣體出口113與真空泵115連接。被處理基板112，例如是用于制造半導體裝置的硅片基板、或用于制造液晶顯示器或等離子顯示器等的玻璃基板。
下部主體110由鋁、不銹鋼、銅等金屬物質制作而成?；蛴蛇M行過涂敷的金屬、例如兩極處理后的鋁、鍍鎳后的鋁制作而成。或由耐火金屬(refractory metal)制作而成。此外，作為替代方案，也可以整體用石英、陶瓷等電絕緣物質制作下部主體110，也可以用其他適于進行等離子體處理的其他物質制作。上部蓋體120和下部主體110可用相同物質或不同物質制作。
在真空腔100的內側上部設置中心部開口的介電窗130。在介電窗130的開口部上設置氣體噴頭140。氣體噴頭140至少包含一個氣體分配板145，由傳導性物質制作而成。在氣體噴頭140與真空腔100的內部區(qū)域相接的部分上設置形成有多個氣體噴射孔的硅平板146。在上部蓋體120的中心設置與氣體噴頭140連接的氣體入口121。在上部蓋體120和介電窗130之間的上部空間123中設置射頻天線151。
沿著真空腔100的內壁選擇性地設置介電壁132。優(yōu)選具有將介電壁132和介電窗130一體形成的結構。但是，也能以各自分離的結構形成。介電壁132設置在整體比基板支撐體111稍低的部分上，以防止在工序行進過程中損傷或污染下部主體110。介電窗130和介電壁132例如由石英或陶瓷等絕緣物質構成。
介電窗130具有經過上部蓋體120和下部主體110之間的結構，但此時為了真空絕緣而在各自的接合面上分別設置0環(huán)114、122。并且，在介電窗130和噴頭140的接合面、噴頭140和上部蓋體120的接合面上，也分別設置用于真空絕緣的0環(huán)125、124。
圖2是表示在圖1的等離子體反應器的上部設置的射頻天線和氣體噴頭的組裝結構的圖。
參照圖2，射頻天線151被設置為以氣體噴頭140為中心的平板螺旋型的結構。在介電窗130和射頻天線151之間設置法拉第屏蔽板(faraday shield)。法拉第屏蔽板142作為選擇性的結構，有時設置，有時不設置。法拉第屏蔽板142可以具有與氣體噴頭140電連接的結構，也可以不具有。
此外，參照圖1，射頻天線151的一端經由阻抗匹配器161與供給射頻的第一電源供給源160電連接，另一端接地。射頻天線151與真空腔的內部等離子體感應耦合?；逯误w111經由阻抗匹配器163與供給射頻的第二電源供給源162電連接，氣體噴頭140接地。氣體噴頭140和基板支撐體111構成一對電容電極，與真空腔100內部的等離子體電容性耦合。第一及第二電源供給源160、162可利用無需專門的阻抗匹配器即可控制輸出電壓的射頻電源供給源構成。用于電容耦合的射頻信號和用于感應耦合的射頻信號的相位關系具有適當的關系，例如具有180度左右的相位關系。
這種本發(fā)明的第一實施例的等離子體反應器中，氣體噴頭140及基板支撐臺111與真空腔100內部的等離子體電容耦合，射頻天線151與真空腔100內部的等離子體感應耦合。一般來說，使用射頻天線的感應耦合等離子體源，根據射頻天線的形狀，等離子體的密度及均一度受到影響。從這點出發(fā)，本發(fā)明的等離子體反應器，在中心部分具有電容耦合的氣體噴頭140，在其周邊具有配置成平板螺旋型的射頻天線151，由此可以在真空腔的內部得到更均勻的等離子體。
這樣電容性且感應性的耦合，使得在真空腔100內等離子體產生和等離子體離子能量的正確調節(jié)變得容易。因此，可以使工程生產力最大化。此外，氣體噴頭140位于基板支撐臺111的上部，由此可以對被處理基板112上部進行均勻的氣體噴射，進行更均勻的基板處理。
圖3是表示射頻天線和噴頭的電連接結構的圖。
參照圖3，可以變形為射頻天線151和氣體噴頭140電氣串聯連接。即，射頻天線151的一端經由阻抗匹配器161與第一電源供給源160連接，另一端與氣體噴頭140連接。并且，氣體噴頭140接地。氣體噴頭140和射頻天線151的電連接關系可如下多樣地變形實施。
圖4a至圖4d是表示將射頻天線和噴頭的電連接結構變形了的各種示例的圖。
圖4a至圖4d中的(a)，表示射頻天線151和氣體噴頭140的物理配置結構和電連接關系，(b)是將其用電氣符號表示并圖示其連接關系。
圖4a所示例的氣體噴頭140和射頻天線151的連接方式正如圖4所說明的那樣。射頻天線151的一端經由阻抗匹配器161與第一電源供給源160電連接，另一端與氣體噴頭140電連接。氣體噴頭140接地。
圖4b所示例的氣體噴頭140和射頻天線151的連接方式是，氣體噴頭140首先與第一電源供給源160電連接，然后射頻天線151與氣體噴頭140連接并接地。
圖4c和圖4d所示例的氣體噴頭140和射頻天線151的連接方式是，用兩個分離天線151a、151b構成射頻天線151，在其間電連接氣體噴頭140。其中圖4c中的射頻天線151，其兩個分離天線151a、151b向同一繞線方向卷繞，具有位于外廓的配置結構和位于內廓的配置結構。
此外，圖4d所示的射頻天線151中，兩個分離天線151a、151b并排地在氣體噴頭140的周圍卷繞成平板螺旋型。并且，位于外廓的一個天線151a的外側一端經由阻抗匹配器161與第一電源供給源160連接，另一端與氣體噴頭140連接。位于內廓的另一個天線151b的內側一端與氣體噴頭140連接，外側一端接地。
上述圖4a至圖4d所示例的氣體噴頭140和射頻天線161的電連接方式，除了上述示例以外，還具有多種電連接方式。這種電連接方式也可以同樣地適用于后述的例子。此外，射頻天線161和基板支撐臺111的電源供給方式，如下文所述，可以采用多種供給方式。并且，用于射頻天線供給的電源供給源的數量也可以多樣地進行變形。
圖5是表示采用了通過電源分割而進行的雙重電源供給結構的示例的圖。
參照圖5，采用如下電源分割供給結構從第一電源供給源160提供的射頻，經由電源分配部164進行分配，而分割供給到射頻天線151和基板支撐臺111。電源分配部164，例如可通過使用了變壓器的電源分割、使用了多個電阻的電源分割、使用了電容器的電源分割等多種方式進行電源分割。基板支撐臺111分別提供從第一電源供給源160分割的射頻、和從第二電源供給源162提供的射頻。此時，由第一及第二電源供給源160、162提供的是頻率彼此不同的射頻。
圖6是表示采用了兩個電源供給源的雙重電源結構的示例的圖。
參照圖6，基板支撐臺111，經由提供彼此不同頻率的兩個電源供給源162a、162b，被提供兩個射頻。
從而，基板支撐臺111被提供彼此不同頻率的射頻時，可以采用電源分割結構或使用獨立的單獨電源的結構等多種電源供給結構?；逯闻_111的雙重電源供給結構，可以更容易地在真空腔100的內部產生等離子體，進一步在被處理基板112的表面改善等離子體離子能量調節(jié)，進一步提高工程生產力。
基板支撐臺111的單個或雙重電源供給結構，可以通過混合上述圖5a至圖5d中說明的射頻天線151和氣體噴頭140的多種電連接方式，而實現多樣的電連接方式。
圖7a及圖7b是表示在射頻天線和接地之間形成的功率調節(jié)部的圖。
參照圖7a及圖7b，在射頻天線151和接地之間構成功率調節(jié)部170。功率調節(jié)部170例如由可變電容器171a或可變電感器171b構成。通過功率調節(jié)部170的電容可變控制，可以調節(jié)射頻天線151的感應耦合能量。這種功率調節(jié)部170，為了調節(jié)電容耦合能量，可以形成在氣體噴頭140和接地之間。
功率調節(jié)部170的構成，可以將上述多種方式的電源供給結構與氣體噴頭140及射頻天線161的多種電連接方式混合，實現更多樣的電連接方式。這種電連接方式也可以同樣適用于后述例子中。
圖8是本發(fā)明的第二實施例的等離子體反應器的剖視圖。圖9是表示在圖8的等離子體反應器的上部設置的射頻天線和氣體噴頭的配置結構的圖。
參照圖8及圖9，本發(fā)明的第二實施例的等離子體反應器具有和上述第一實施例基本相同的結構。因此，對相同構成省略重復的說明。其中第二實施例的等離子體反應器中的真空腔100a的結構與上述第一實施例中的真空腔100稍有不同。第二實施例的等離子體反應器的真空腔100a，是在下部主體110的上部構成的介電窗130兼?zhèn)渖喜可w體的構成。在介電窗130的上部具有整體覆蓋射頻天線151的蓋體部件126。蓋體部件126由傳導性或非傳導性物質構成。噴頭140，具有與介電窗130相比較低地向基板支撐臺111突出的結構。
圖10是表示在真空腔的外部側壁部分也設有柱型射頻天線的示例的圖。
參照圖10，射頻天線151具有平板螺旋型結構，設于介電窗130的上部，作為擴張結構以柱型結構設置在真空腔100的外部側壁部分。介電窗130的結構具有與其匹配的結構。此外，蓋體部件也具有擴張結構以覆蓋設于側壁部分的射頻天線151。
圖11是本發(fā)明的第三實施例的等離子體反應器的剖視圖。
參照圖11，第三實施例的等離子體反應器具有與上述第一實施例基本相同的結構。因此，對同一構成省略重復的說明。特別是，第三實施例的等離子體反應器中，射頻天線151由磁芯150覆蓋，更強地集中磁束，可以最大限度地抑制磁束的損失。
圖12是表示在圖11的等離子體反應器的上部設置的射頻天線和氣體噴頭的配置結構的圖，圖13是將由射頻天線和磁芯經介電窗在真空腔的內部感應的磁場可視化表示的圖。
參照圖12，射頻天線151以氣體噴頭140為中心設置成平板螺旋型結構，射頻天線151由磁芯150覆蓋。磁芯150的垂直剖面結構具有蹄鐵形狀，該磁芯150的磁束出入口152朝向介電窗130，并沿著射頻天線151將其覆蓋。因此，如圖13所示，由射頻天線151產生的磁束通過磁芯150而集中，并經由介電窗130在真空腔100的內部感應。磁芯150可由鐵素體材質制作而成，也可以用其他替代材料制作。磁芯150可以是將多個蹄鐵形狀的鐵素體芯片組裝而構成。此外，可以制作并使用垂直剖面形狀具有蹄鐵形狀、或具有卷繞成平板螺旋型的結構的所有的鐵素體芯。
這種本發(fā)明的第三實施例的等離子體反應器中，氣體噴頭140及基板支撐臺111與真空腔100內部的等離子體電容性耦合，射頻天線151與真空腔100內部的等離子體感應性耦合。一般來說，使用射頻天線的感應耦合等離子體源，根據射頻天線的形狀不同會影響等離子體的密度和均一度。從這點出發(fā)，本發(fā)明的等離子體反應器在中心部分具備電容耦合的氣體噴頭140，在其周邊具有配置成平板螺旋型的射頻天線151，由此可以在真空腔內部得到更均勻的等離子體。特別是，射頻天線151由磁芯150覆蓋，可以集中更強的磁束，從而最大限度地抑制磁束的損失。
圖14是表示采用了通過電源分割進行的雙重電源供給結構的示例的圖，圖15是表示采用了兩個電源供給源的雙重電源結構的示例的圖。
圖14及圖15所示例的等離子體反應器，具有與上述圖5及圖6的等離子體反應器基本相同的結構。特別是，圖14及圖15所示例的等離子體反應器中，各射頻天線151由磁芯150覆蓋，可以更強地集中磁束，從而最大限度地抑制磁束的損失。
圖16是表示采用了板型磁芯的示例的等離子體反應器的剖視圖，圖17是板型磁芯和射頻天線及噴頭的分解透視圖。
參照圖16及圖17，作為替代方案，可以使用板型磁芯190以覆蓋射頻天線151。板型磁芯190具有與介電窗130對應的開口部191，并具有整體覆蓋介電窗130上部的平板型主體192。在平板型主體192的底面上沿著射頻天線151所處的區(qū)域形成天線安裝槽193。射頻天線151沿著天線安裝槽193設置，整體由板型磁芯190覆蓋。這種板型磁芯190，可以作為上述蹄鐵形狀的磁芯150的替代實施例來使用。
圖18是表示本發(fā)明的第四實施例的等離子體反應器的剖視圖，圖19是表示在圖18的等離子體反應器的上部設置的射頻天線和氣體噴頭的配置結構的圖。
參照圖18及圖19，本發(fā)明的第四實施例的等離子體反應器，具有與上述第三實施例基本相同的結構。因此，對相同的構成省略重復的說明。但是，第四實施例的等離子體反應器中的真空腔100a的結構與上述第三實施例的真空腔100稍有不同。第四實施例的等離子體反應器的真空腔100a，是在下部主體110的上部構成的介電窗130兼?zhèn)渖喜可w體的構成。在介電窗130的上部具有整體覆蓋射頻天線151和磁芯150的蓋體部件126。蓋體部件126由傳導性或非傳導性物質構成。噴頭140具有與介電窗130相比較低地向基板支撐臺111突出的結構。
圖20是表示使用了板型磁芯的例子的等離子體反應器的剖視圖。
參照圖20，如上述第三實施例所說明的那樣，可以構成為使用板型磁芯190覆蓋射頻天線151。
圖21是表示在真空腔的外部側壁部分也設有柱型射頻天線和磁芯的例子的圖。
參照圖21，射頻天線151具有平板螺旋型結構，設于介電窗130的上部，并且作為擴張結構以柱型結構設置在真空腔100的外部側壁部分。作為介電窗130的結構，使之具有與上述結構匹配的結構，且同樣地設置磁芯150。此外，蓋體部件也具有擴張結構，以覆蓋設于側壁部分的射頻天線151和磁芯150。
圖22是本發(fā)明的第五實施例的等離子體反應器的剖視圖。
參照圖22，感應耦合等離子體反應器，具有由下部主體110和構成下部主體的頂部的介電窗120構成的真空腔100。在真空腔100的內部設有搭載被處理基板112的基板支撐臺111。在下部主體110上設有用于排氣的氣體出口113，氣體出口113與真空泵115連接。
在真空腔100的內側上部設有氣體噴頭140。氣體噴頭140至少包括一個氣體分配板141，由傳導性物質制作而成。氣體噴頭140與真空腔100的內部區(qū)域相接的部分上，設置形成有多個氣體噴射孔的硅平板146。
介電窗120上設置有與氣體噴頭140連接的氣體注入管122，氣體注入管122的末端121與氣體噴頭140連接。為了真空絕緣，在介電窗130和下部主體110之間分別設置0環(huán)123。在介電窗120的上部靠近設置射頻天線151，并設置整體覆蓋射頻天線151的磁芯150。
射頻天線151的一端經由阻抗匹配器161與供給射頻的第一電源供給源160電連接，另一端接地。射頻天線151與真空腔內部的等離子體感應耦合?；逯闻_111經由阻抗匹配器163與供給射頻的第二電源供給源162電連接，氣體噴頭140接地。氣體噴頭140和基板支撐臺111構成一對電容電極，并與真空腔100內部的等離子體電容性耦合。第一及第二電源供給源160、162，可以利用無需專門的阻抗匹配器即可控制輸出電壓的射頻電源供給源來構成。用于電容耦合的射頻信號和用于感應耦合的射頻信號的相位關系具有適當的關系，例如具有180度左右的相位關系。
圖23a及圖23b是表示將射頻天線的形狀形成為平板螺旋型或同心圓型的例子的圖。
參照圖23a及圖23b，射頻天線151由具有平板螺旋型結構或同心圓型結構的一個以上的射頻天線構成。多個射頻天線151重疊為兩層以上。磁芯150具有整體覆蓋射頻天線151的平板型主體，沿著射頻天線151所處的區(qū)域將天線安裝槽152設成螺旋型或同心圓型。
圖24a及圖24b是表示射頻天線的電連接結構的圖。
參照圖24a及圖24b，射頻天線151由多個天線單元151a、151b、151c構成，多個天線單元151a、151b、151c具有串聯或并聯的電連接結構?；蚓哂写摵筒⒙摶旌系碾娺B接結構。
這種本發(fā)明的感應耦合等離子體反應器中，氣體噴頭140及基板支撐臺111與真空腔100內部的等離子體電容性耦合，射頻天線151與真空腔100內部的等離子體感應性耦合。特別是，射頻天線151由磁芯150覆蓋，可以集中更強的磁束，從而最大限度地抑制磁束的損失。這樣一來，電容性且感應性的耦合，使得在真空腔100內容易產生等離子體、并容易進行等離子體離子能量的正確調節(jié)。因此，可以使工程生產力最大化。此外，氣體噴頭140位于基板支撐臺111的上部，從而可以對被處理基板112上部進行均勻的氣體噴射，可以進行更均勻的基板處理。
圖25是表示采用了通過電源分割而進行的雙重電源供給結構的例子的圖。
參照圖25，采用如下電源分割供給結構經由電源分配部164分配從第一電源供給源160提供的射頻，并分割供給到射頻天線151和基板支撐臺111。電源分配部164，例如可通過使用了變壓器的電源分割、使用了多個電阻的電源分割、使用了電容器的電源分割等多種方式進行電源分割。基板支撐臺111分別提供從第一電源供給源160分割的射頻、和從第二電源供給源162提供的射頻。此時，由第一及第二電源供給源160、162提供的是彼此不同頻率的射頻。
圖26是表示采用了兩個電源供給源的雙重電源結構的圖。
參照圖26，基板支撐臺111，經由提供彼此不同頻率的兩個電源供給源162a、162b，被提供兩個射頻。
從而，基板支撐臺111被提供彼此不同頻率的射頻時，可以采用電源分割結構或使用獨立的單獨電源的結構等多種電源供給結構?；逯闻_111的雙重電源供給結構，可以在真空腔100的內部更容易地產生等離子體，在被處理基板112的表面進一步改善等離子體離子能量調節(jié)，進一步提高工程生產力。
基板支撐臺111的單個或雙重電源供給結構，可以通過混合上述圖4a至圖4d中說明的射頻天線151及氣體噴頭140的多種電連接方式，實現更多樣的電連接方式。
圖27是表示經由磁芯的中心部構成氣體供給通道的變形的局部剖視圖。
參照圖27，氣體供給結構可以變形如下在磁芯150的中心部分形成開口部153，在介電窗120的中心形成與其對應的開口部124，進行氣體供給。
本發(fā)明的等離子體反應器可以進行多種變形，可以采用各種方式。但是，本發(fā)明不限于上述具體實施方式
，包括處于由權利要求確定的本發(fā)明的主旨和范圍內的所有變形物、均等物及替代物。
權利要求
1.一種等離子體反應器，其中，包括真空腔，具有搭載被處理基板的基板支撐臺；氣體噴頭，向真空腔的內部供給氣體；介電窗，設置在真空腔的上部；以及射頻天線，設置在介電窗的上部，氣體噴頭及基板支撐臺與真空腔內部的等離子體電容性耦合，射頻天線與真空腔內部的等離子體感應性耦合。
2.根據權利要求1所述的等離子體反應器，其特征在于，介電窗在中心部具有開口部，氣體噴頭設置在介電窗的開口部上。
3.根據權利要求2所述的等離子體反應器，其特征在于，射頻天線設置在介電窗上部、氣體噴頭的周邊。
4.根據權利要求1所述的等離子體反應器，其特征在于，氣體噴頭設置在真空腔的內部、基板支撐臺的上部。
5.根據權利要求1～4的任意一項所述的等離子體反應器，其特征在于，包括以覆蓋射頻天線的方式設置在介電窗的上部的磁芯。
6.根據權利要求5所述的等離子體反應器，其特征在于，包括磁芯，該磁芯的磁束出入口朝向真空腔的內部，該磁芯以沿著射頻天線將其覆蓋的方式設置在介電窗的上部。
7.根據權利要求5所述的等離子體反應器，其特征在于，磁芯包括平板型主體，整體覆蓋射頻天線；以及天線安裝槽，沿著射頻天線所處的區(qū)域，在平板型主體的底面上形成。
8.根據權利要求7所述的等離子體反應器，其特征在于，磁芯具有開口部，該開口部被形成為與設置氣體噴頭的區(qū)域對應。
9.根據權利要求1所述的等離子體反應器，其特征在于，包括設于射頻天線和介電窗之間的法拉第屏蔽板。
10.根據權利要求1所述的等離子體反應器，其特征在于，包括第一電源供給源，與射頻天線連接，供給射頻；和第二電源供給源，向基板支撐臺供給射頻。
11.根據權利要求10所述的等離子體反應器，其特征在于，包括第三電源供給源，其向基板支撐臺供給與第二電源供給源的射頻不同頻率的射頻。
12.根據權利要求1所述的等離子體反應器，其特征在于，包括供給射頻的第一電源供給源；以及電源分割部，分割從第一電源供給源提供的射頻功率，并分割供給到射頻天線和基板支撐臺。
13.根據權利要求12所述的等離子體反應器，其特征在于，包括第二電源供給源，其向基板支撐臺供給與第一電源供給源的射頻不同頻率的射頻。
14.根據權利要求10～13的任意一項所述的等離子體反應器，其特征在于，包括功率調節(jié)部，其與射頻天線和接地之間、或氣體噴頭和接地之間的至少一個連接。
15.根據權利要求10～13的任意一項所述的等離子體反應器，其特征在于，射頻天線和氣體噴頭，在第一電源供給源和接地之間串聯連接，射頻天線的一端與接地連接，或氣體噴頭與接地連接。
16.根據權利要求15所述的等離子體反應器，其特征在于，包括功率調節(jié)部，其與射頻天線和接地之間、或氣體噴頭和接地之間的至少一個連接。
17.根據權利要求10～13的任意一項所述的等離子體反應器，其特征在于，射頻天線具有兩個以上的分離結構，兩個以上分離的射頻天線和氣體噴頭在第一電源供給源和接地之間串聯連接，在任意的兩個分離的射頻天線之間連接有氣體噴頭。
18.根據權利要求17所述的等離子體反應器，其特征在于，包括功率調節(jié)部，其與射頻天線和接地之間、或氣體噴頭和接地之間的至少一個連接。
19.根據權利要求1所述的等離子體反應器，其特征在于，介電窗、射頻天線、及磁芯，包括設于真空腔內側并覆蓋真空腔上部的上部蓋體。
20.根據權利要求1所述的等離子體反應器，其特征在于，介電窗包括蓋體部件，該蓋體部件作為真空腔的上部蓋體發(fā)揮作用，并在介電窗的上部整體覆蓋射頻天線和磁芯。
21.根據權利要求1所述的等離子體反應器，其特征在于，包括沿著真空腔的內壁設置的介電壁。
22.根據權利要求1所述的等離子體反應器，其特征在于，氣體噴頭包括硅平板，其與真空腔的內部區(qū)域相接，形成有多個氣體噴射孔。
23.根據權利要求1所述的等離子體反應器，其特征在于，射頻天線具有螺旋型結構或同心圓型結構的任意一種結構。
24.根據權利要求1所述的等離子體反應器，其特征在于，射頻天線具有層疊為兩層以上的結構。
25.一種等離子體反應器，包括真空腔、設于真空腔上部的介電窗、以及設于介電窗上部的射頻天線，其中，包括磁芯，該磁芯的磁束出入口朝向真空腔的內部，且該磁芯以沿著射頻天線將其覆蓋的方式設于介電窗的上部。
26.根據權利要求25所述的等離子體反應器，其特征在于，磁芯具有同時覆蓋一個以上的射頻天線的結構。
27.根據權利要求25所述的等離子體反應器，其特征在于，射頻天線具有螺旋型結構或同心圓型結構的任意一種結構時，磁芯沿著射頻天線具有螺旋型結構或同心圓型結構的任意一種結構。
28.根據權利要求25所述的等離子體反應器，其特征在于，射頻天線具有層疊為兩層以上的結構，磁芯同時覆蓋層疊的射頻天線。
全文摘要
本發(fā)明的感應耦合等離子體反應器包括具有搭載被處理基板的基板支撐臺的真空腔；向真空腔內部供給氣體的氣體噴頭；設于真空腔上部的介電窗；及設于介電窗上部的射頻天線。氣體噴頭及基板支撐臺與真空腔內部的等離子體電容耦合，射頻天線與真空腔內部的等離子體感應耦合。等離子體反應器通過電容且感應的耦合在真空腔內部產生等離子體，由此更均勻地產生大面積的等離子體，同時容易進行等離子體離子能量的正確調節(jié)，從而可以提高成品率和生產能力。等離子體反應器包括磁芯，該磁芯的磁束出入口朝向真空腔內部，并且該磁芯以沿著射頻天線將其覆蓋的方式設于介電窗上部。射頻天線由磁芯覆蓋，可集中更強的磁束，最大限度抑制磁束的損失。
文檔編號H05H1/46GK101080133SQ200710105100
公開日2007年11月28日 申請日期2007年5月22日 優(yōu)先權日2006年5月22日
發(fā)明者崔大圭 申請人:新動力等離子體株式會社