等離子體裝置和基板處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一般來(lái)說(shuō)涉及等離子體產(chǎn)生裝置，更具體地，涉及使用多個(gè)天線的電感耦 合等離子體產(chǎn)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 螺旋波等離子體（helicon plasma)可以產(chǎn)生高密度的等離子體。然而，螺旋波等 離子體難以提供處理均勻性和處理穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 技術(shù)問(wèn)題
[0004] 本發(fā)明的實(shí)施例提供了產(chǎn)生均勻的螺旋波等離子體或均勻的電感耦合等離子體 的等離子體產(chǎn)生裝置。
[0005] 技術(shù)解決方案
[0006] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的等離子體產(chǎn)生裝置包括：外圍介電管，所述外圍介電管?chē)@ 距腔室的頂面的中心具有恒定半徑的圓周以固定的間隔布置；外圍天線，所述外圍天線被 布置為圍繞所述外圍介電管；上部磁體，所述上部磁體與所述外圍介電管垂直地間隔開(kāi)并 且所述上部磁體布置在同一第一平面上；和下部磁體，所述下部磁體分別布置在位于所述 上部磁體與所述外圍介電管之間的同一第二平面上。所述上部磁體的中心軸與所述下部磁 體的中心軸可以彼此一致，且在所述外圍介電管的內(nèi)部可以產(chǎn)生等離子體。
[0007] 在示例性實(shí)施例中，所述上部磁體可以是環(huán)形的永磁體，且所述上部磁體的磁化 方向可以是上述環(huán)形的中心軸方向。
[0008] 在示例性實(shí)施例中，所述下部磁體可以是環(huán)形的永磁體，所述下部磁體的磁化方 向可以是上述環(huán)形的中心軸方向，所述上部磁體的磁化方向可以與所述下部磁體的磁化方 向相同，且各所述上部磁體的外直徑可以等于或大于各所述下部磁體的外直徑。
[0009] 在示例性實(shí)施例中，所述等離子體產(chǎn)生裝置還可以包括：第一 RF電源，所述第一 RF電源被構(gòu)造用來(lái)將電力供給至所述外圍天線；和配電單元，所述配電單元被構(gòu)造用來(lái)將 所述電力分配至所述外圍天線。
[0010] 在示例性實(shí)施例中，所述配電單元可以包括：同軸電纜型輸入支路，所述輸入支路 接收來(lái)自所述第一 RF電源的電力；三向支路，所述三向支路連接至所述輸入支路并且分成 三個(gè)部分；同軸電纜型T支路，所述T支路連接至所述三向支路并且分成兩個(gè)部分；和地 線，所述地線將所述T支路的外層覆蓋體連接至所述外圍天線。所述T支路的內(nèi)導(dǎo)體可以 分別連接至所述外圍天線的一端，且所述T支路的所述外層覆蓋體可以分別連接至所述外 圍天線的另一端。
[0011] 在示例性實(shí)施例中，所述等離子體產(chǎn)生裝置還可以包括：中心介電管，所述中心介 電管布置于所述腔室的頂面的中心；和中心天線，所述中心天線被布置為圍繞所述中心介 電管。
[0012] 在示例性實(shí)施例中，所述外圍介電管內(nèi)部的磁場(chǎng)的方向與所述中心介電管內(nèi)部的 磁場(chǎng)的方向可以彼此相反。
[0013] 在示例性實(shí)施例中，所述腔室可以包括：金屬材料的下部腔室；非金屬材料的上 部腔室，所述上部腔室與所述下部腔室連續(xù)地連接；和金屬材料的頂板，所述金屬材料的頂 板用來(lái)覆蓋所述上部腔室的頂面。所述腔室還包括圍繞所述上部腔室的側(cè)表面的側(cè)方線 圈。所述側(cè)方線圈可以在所述腔室的內(nèi)部產(chǎn)生電感耦合等離子體。
[0014] 本發(fā)明的效果
[0015] 如上所述，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的等離子體產(chǎn)生裝置在腔室的周?chē)a(chǎn)生雙層 磁體結(jié)構(gòu)的螺旋波等離子體并且在腔室的中心不產(chǎn)生等離子體或產(chǎn)生不利用磁體的電感 耦合等離子體。因此，可以顯著地改善處理均勻性和處理速度。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 鑒于附圖以及隨附的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明將變得更加顯然。本文中所述的實(shí)施例是 以示例的方式而不是限制的方式提供的，其中，用類(lèi)似的附圖標(biāo)記表示相同或類(lèi)似的元件。 附圖不一定是按照比例繪制的，而是將重點(diǎn)放在了圖示本發(fā)明的各方面。
[0017] 圖1是圖示了常規(guī)的螺旋波等離子體產(chǎn)生裝置的天線排布的俯視圖。
[0018] 圖2是沿著圖1中的線1-1'截取的橫截面圖并且示出了表明磁場(chǎng)分布的計(jì)算機(jī) 仿真結(jié)果。
[0019] 圖3是沿著圖1中的線11-11'截取的橫截面圖并且示出了表明磁場(chǎng)分布的計(jì)算 機(jī)仿真結(jié)果。
[0020] 圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的等離子體產(chǎn)生裝置的立體圖。
[0021] 圖5是圖4中的上部磁體和下部磁體的立體圖。
[0022] 圖6是圖示了圖5中的介電管（dielectric tube)的排布關(guān)系的俯視圖。
[0023] 圖7是圖4中的等離子體產(chǎn)生裝置的概念性橫截面圖。
[0024] 圖8是圖4中的等離子體產(chǎn)生裝置的電路圖。
[0025] 圖9圖示了圖4中的介電管。
[0026] 圖10a是圖1中的配電單元的立體圖。
[0027] 圖10b是沿著圖10a中的線111-111'截取的橫截面圖。
[0028] 圖10c是沿著圖10a中的線IV-IV'截取的橫截面圖。
[0029] 圖10d是沿著圖10a中的線V-V'截取的橫截面圖。
[0030] 圖11a是沿著圖6中的線VI-VI'截取的橫截面圖并且用于說(shuō)明磁場(chǎng)。
[0031] 圖lib是沿著圖6中的線VII-VII'截取的橫截面圖并且用于說(shuō)明磁場(chǎng)。
[0032] 圖12是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的等離子體產(chǎn)生裝置的橫截面圖。
[0033] 圖13a圖示了使用具有圖1中的結(jié)構(gòu)的等離子體產(chǎn)生裝置沉積的氧化硅層的厚度 分布。
[0034] 圖13b圖示了使用具有圖5中的結(jié)構(gòu)的等離子體產(chǎn)生裝置沉積的氧化硅層的厚度 分布。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 圖1是圖示了常規(guī)的螺旋波等離子體產(chǎn)生裝置的天線排布的俯視圖。
[0036] 圖2是沿著圖1中的線1-1'截取的橫截面圖并且示出了表明磁場(chǎng)分布的計(jì)算機(jī) 仿真結(jié)果。
[0037] 圖3是沿著圖1中的線11-11'截取的橫截面圖并且示出了表明磁場(chǎng)分布的計(jì)算 機(jī)仿真結(jié)果。
[0038] 參照?qǐng)D1至圖3,在圓柱形腔室的頂板53上布置有七個(gè)介電管。中心介電管11布 置在頂板53的中心，且六個(gè)外圍介電管21以固定的間隔對(duì)稱地布置在圍繞頂板53中心的 具有恒定半徑的圓周上。此外，中心天線16覆蓋中心介電管11。外圍天線26覆蓋外圍介 電管21。為了產(chǎn)生螺旋波等離子體，以與中心天線16和外圍天線26垂直地間隔開(kāi)的方式 布置有永磁體12和22。
[0039] 根據(jù)計(jì)算機(jī)仿真，當(dāng)為每個(gè)常規(guī)的介電管使用單個(gè)永磁體時(shí)，磁場(chǎng)傾斜地影響介 電管的側(cè)表面。因此，由覆蓋介電管的天線產(chǎn)生的等離子體沖擊介電管的內(nèi)壁。即，電子沿 著磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)且沖擊介電管的內(nèi)壁從而產(chǎn)生熱量。因此，電子的損失增大從而減小了等離子 體密度，并且裝置的穩(wěn)定性因熱量而降低。特別地，覆蓋中心介電管的天線增大了處于腔室 中心的基板上的等離子體密度。因此，難以均勻地進(jìn)行處理。
[0040] 根據(jù)測(cè)試結(jié)果和計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果，當(dāng)每個(gè)介電管僅配置有一個(gè)永磁體時(shí)，并行地 連接的外圍天線116a至116f無(wú)法在腔室內(nèi)部的基板上產(chǎn)生均勻的等離子體。這是因?yàn)樵?永磁體下方，磁場(chǎng)的方向在介電管內(nèi)偏離了 z側(cè)方向。因此，需要用于產(chǎn)生均勻等離子體的 新型磁體結(jié)構(gòu)。
[0041] 下面將參照附圖更加詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以不同 的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，且不應(yīng)該構(gòu)造為受限于這里所述的實(shí)施例。更確切地說(shuō)，提供這些實(shí)施例是 為了使本說(shuō)明書(shū)變得徹底和完整，并將本發(fā)明的范圍完全傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。相同的 附圖標(biāo)記在全文中指的相同的元件。
[0042] 圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的等離子體產(chǎn)生裝置的立體圖。
[0043] 圖5是圖4中的上部磁體和下部磁體的立體圖。
[0044] 圖6是圖示了圖5中的介電管的排布關(guān)系的俯視圖。
[0045] 圖7是圖4中的等離子體產(chǎn)生裝置的概念性橫截面圖。
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