低纵横比电感耦合等离子发生器制造技术

本发明专利技术涉及一种具有较低纵横比反应气体的电感耦合等离子发生器，包括：一个箱体，其包括一个气体注入口，一个真空泵，以及一个气体排出口；一个夹盘；以及一个高频电源施加在其上的天线，在所述箱体的上部或侧部提供该天线，其中该天线具有平行的天线元件，在这些天线元件中，允许高频放电并且其阻抗低以确保低电子温度，这样来布置天线以使每一个天线元件的电源端和与电源端相对的接地端关于该天线形成的虚拟圆中心对称，以形成等离子密度分布的旋转对称，以螺旋方式盘绕这些天线元件，并且把每一个天线元件的电源端布置在远离箱体的位置上，而把每一个天线元件的接地端布置在靠近箱体的位置上，从而补偿由发生在电源端的离子损失所引起的等离子密度的下降。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有低纵横比(aspect ratio)的电感耦合等离子发生器。特别是，涉及这样一种具有较低纵横比的电感耦合等离子发生器，它能够降低电子温度以便适合蚀刻半导体氧化膜，通过减小箱体体积确保高选择性(high selectivity)，并且能够通过使等离子密度分布形成旋转对称以及在箱体边缘和中心部分均匀地保持等离子密度来精确加工大直径半导体晶片。
技术介绍
在形成诸如半导体晶片或平面显示装置这样的精细图案的领域中，产生等离子并且进行各种表面处理，包括干法蚀刻、化学气相沉积、溅射等。在最近几年，为了降低成本以及提高产量，用于半导体器件的晶片或用于平面显示装置的基底倾向于变得更大，比如，300毫米或大与300毫米。相应地，用于加工大尺寸晶片或基底的等离子发生器的尺寸也逐渐增加。等离子发生器分成电感耦合等离子发生器、电容耦合等离子发生器等几类。还有，已知一些改进的等离子发生器，其中把磁场施加到基本等离子发生器上。电感耦合等离子发生器比电容耦合等离子发生器具有更高的等离子密度。然而，电感耦合等离子发生器需要用于改善均匀度的各种额外器件。例如，可以使用中间部分厚于其他部分的电介质材料或圆顶形天线。然而，实现这种方法比较复杂并且把它应用到氧化物蚀刻有困难。也就是说，鉴于工艺条件由于氧化物蚀刻需要高选择性，所以传统的电感耦合等离子发生器使用体积相对大的箱体，造成箱体内气体滞留时间的增长，在该传统电感耦合等离子发生器中，通过扩散方法控制等离子的均匀度。还有，所述传统电感耦合等离子发生器提供等离子的高电子温度。如上所述，使用所述传统电感耦合等离子发生器存在几个缺点。现在将对所述电感耦合等离子发生器进行详细说明。该电感耦合等离子发生器包括从中产生等离子的箱体。该箱体包括一个气体注入口，通过该气体注入口供应反应气体，一个用于保持箱体真空以及在完成反应之后抽净反应气体的真空泵，以及一个气体排出口。在所述箱体内提供用于安装诸如晶片或玻璃基底之类的样本的夹盘。在箱体上面安装了连接到高频电源(通常为13.56MHz)的天线。在所述天线与箱体之间安装绝缘片，以便减少天线与等离子之间的电容耦合，从而提高通过电感耦合从高频电源传输到等离子的能量。在具有上述结构的电感耦合等离子发生器中，在初始阶段通过真空泵抽空箱体使其变成真空，然后，从气体注入口把用于产生等离子的反应气体引入到箱体内以便使箱体保持预定气压水平。接着，从高频电源把高频能量施加给所述天线。所述传统的电感耦合等离子发生器使用单一螺旋形天线或多个分离电极型天线。当施加RF能量时，沿垂直于由天线所形成的平面的方向形成随着时间变化的磁场。这种随着时间变化的磁场在箱体内部形成感应电场，并且感应电场加热电子，从而产生与天线电感耦合的等离子。被加热电子与其周围的中性气体粒子碰撞，并且产生离子及原子团以便用于等离子蚀刻及沉积。还有，如果从单独的高频电源向夹盘施加能量，那么能够控制入射到样本的离子的能量。然而，在螺旋形天线中，由于组成该天线的各感应线圈是互相串联连接的，因此固定的电流量流过每个感应线圈。在这种情况下，很难调整感应电场的分布，因此造成在箱体内壁上的离子和电子的损失。因此，等离子密度不可避免地在箱体中心增加而在箱体内壁的附近区域减小。因此，很难保持均匀的等离子密度。而且，由于天线的各感应线圈为相互串联连接，所以由天线所引起的压降增大并且与等离子的电容耦合对该天线具有很大的影响。因此，功率效率下降并且很难保持等离子的均匀度。其次，在由三个分离电极所构成的天线中，在与三个不同高频电源相连接的相应分离电极附近，等离子密度是高的，而等离子密度在箱体的中央部分是低的，使得保持等离子的均匀度有困难。特别是，很难在大面积上处理多个样本。还有，由于使用独立工作的电源，因此成本上升。进一步，针对为了有效使用电源的阻抗匹配，必须为相应电极使用独立的阻抗匹配电路。在一个把数个圆形天线同心地相互并联连接在一起的并联天线中，等离子的均匀度沿旋转方向降低，即，等离子密度在该天线的中心部分相对高而在该天线的电源端(powered end)和接地端(groundend)相对低。以这样一种方式，等离子密度变得对于旋转方向来说是非对称的，这是因为把相对高电压施加到该天线的电源端上，造成离子损失，导致等离子密度的下降。还有，由于在环形类天线的断开部分，即，在电源端和接地端之间，没有电流，没有产生感应电场，以致于在该处产生较少的等离子，导致等离子密度的下降，因此，很难实现均匀地处理将要被处理的目标材料。
技术实现思路
为了克服现有技术的几个问题，本专利技术的目是提供一种具有较低纵横比的电感耦合等离子发生器，该电感耦合等离子发生器能够降低电子温度以便适合蚀刻氧化膜，通过减小箱体体积确保高选择性，并且能够通过使等离子密度分布形成旋转对称以及在箱体边缘和中心部分均匀地保持等离子密度来精确加工大直径半导体晶片。为了达到本专利技术的目的，提供一种电感耦合等离子发生器，包括一个箱体，该箱体包括一个气体注入口，通过该气体注入口供应反应气体，一个用于保持箱体内部真空的真空泵，以及一个在完成反应之后抽净反应气体的气体排出口；一个夹盘，用于安装目标材料以便在箱体内对其进行处理；以及一个天线，高频电源施加到其上，在所述箱体的上部或侧部提供该天线，其中该天线具有平行的天线元件，在这些天线元件中，允许在50MHz-100MHz范围内的高频放电，并且其阻抗低以确保低电子温度，这样来布置天线以使每一个天线元件的电源端和与电源端相对的接地端关于该天线形成的虚拟圆中心对称，以形成等离子密度分布的旋转对称，以螺旋方式盘绕这些天线元件，并且把每一个天线元件的电源端布置在远离箱体的位置上，而把每一个天线元件的接地端布置在靠近箱体的位置上，从而补偿由发生在电源端的离子损失所引起的等离子密度的下降。在本专利技术中，以螺旋方式盘绕组成所述并联天线的各天线元件以便把它们布置在同一半径上，把每一个天线元件的电源端布置在远离箱体的位置，即，在所述箱体的较靠上或更向外的部分，而把每一个天线元件的接地端布置在靠近箱体的位置，即，在所述箱体的较靠下或更靠内的部分，以便把高电压施加在电源端上，从而使由电源端的离子损失所引起的等离子密度下降减少到最小。还有，能够补偿由发生在电源端的离子损失所引起的等离子密度下降，和由处在天线的电源端和接地端断开部分的非感应电场所引起的等离子密度下降，这是因为具有相同半径并且以双螺旋方式互相盘绕在一起的其它天线元件的中心部分，即在此处的等离子密度高于在电源端P处的等离子密度的部分，重叠在同一位置上，从而确保等离子密度分布的旋转对称。还有，在本专利技术中，为了在箱体的整个区域内产生均匀等离子密度，可以在箱体上面进一步提供一个外部并联天线和内部并联天线。进一步，可以这样构造根据本专利技术的并联天线以使两个天线元件以180度互相对称交叉并且以双重螺旋方式盘绕。还有，可以这样构造根据本专利技术的并联天线以使得三个天线元件以120度互相对称交叉，并且以三重螺旋方式互相盘绕在一起。还有，可以这样构造根据本专利技术的并联天线以使得四个天线元件以90度互相盘绕在一起并且以四重螺旋方式互相盘绕在一起。为了获得较低的纵横比，四个以上的天线元件可以并联连接并且以中心为准互相交本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有较低纵横比反应气体的电感耦合等离子发生器，包括：一个箱体，其包括一个气体注入口，通过该气体注入口供应反应气体，一个用于保持箱体内部真空的真空泵，以及一个用于在完成反应之后抽净反应气体的气体排出口；一个在所述箱体内用于 安放将要被处理的目标材料的夹盘；以及一个天线，高频电源施加在其上，在所述箱体的上部或侧部提供该天线，其中该天线具有允许高频放电并且阻抗低以确保低电子温度的并联天线元件，这样来布置所述天线使得每一个所述天线元件的电源端和与所述电源端相 对的接地端关于所述天线形成的虚拟圆的中心对称，以便形成等离子密度分布的旋转对称，以螺旋方式盘绕所述天线元件，并且把每一个所述天线元件的电源端布置成远离所述箱体，而把每一个所述天线元件的接地端布置成靠近所述箱体，从而补偿由发生在电源端的离子损失所引起的等离子密度的下降。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：李容官，郑元捧，李相元，严世勋，李东锡，
申请(专利权)人：株式会社普来马特，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]