專利名稱：具有甚高頻并聯(lián)諧振天線的等離子體處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體處理設(shè)備，更具體地說，涉及具有甚高頻(veryhigh frequency)并聯(lián)諧振天線的電感耦合等離子體處理設(shè)備。


圖1a是表示傳統(tǒng)電感耦合等離子體處理設(shè)備的示意圖。
參看圖1a，晶片卡盤20放置在真空室10中。晶片30裝在晶片卡盤20上。真空室10有一個氣體注入孔12和氣體排出孔14。通過以一個穩(wěn)定的流速將氣體從氣體注入孔12注入并將氣體從氣體排出孔14排出，使真空室10維持在恒壓狀態(tài)。
真空室10包括絕緣板50，它裝在真空室的上部。在絕緣板50上裝有并聯(lián)諧振天線60。如果通過一個射頻(RF)電源75將RF電源施加到并聯(lián)諧振天線60上，由于并聯(lián)諧振天線60具有如圖1b所示的結(jié)構(gòu)，就在并聯(lián)諧振天線中感生磁場，并由此再產(chǎn)生感應(yīng)電場。感應(yīng)電場將真空室10中的氣體激活，由此產(chǎn)生等離子體40。在并聯(lián)諧振天線60和真空室10之間形成寄生電容Cs。
為了達(dá)到RF電源75與并聯(lián)諧振天線60間的阻抗匹配，安裝了阻抗匹配盒(IMB)70。盡管沒有在圖中表示出來，為了產(chǎn)生等離子體，甚至將一個獨立的RF電源連接到晶片卡盤20上并將RF電源施加到上面。
圖1b是表示圖1a中并聯(lián)諧振天線60和阻抗匹配盒70之間位置關(guān)系的示意圖，圖1c和1d是等價電路圖，其中包括圖1b中的寄生電容Cs。
參看圖1b到1d，并聯(lián)諧振天線60包括天線線圈L1、L2、L3和L4，相互之間并聯(lián)。這里，各個天線線圈的環(huán)形直徑互不相同。天線線圈L4排在最外邊。
在阻抗匹配盒70和最外圈天線線圈L4之間裝有一個諧振電容C3，這在圖1a中沒有示出。在圖1b中，符號La代表并聯(lián)諧振天線60的總電感。
如果故意忽略內(nèi)部天線線圈L1、L2和L3，寄生電容Cs就處于與最外天線線圈L4并聯(lián)的狀態(tài)。當(dāng)從RF電源75施加的RF電能的頻率增大時，能轉(zhuǎn)換成等離子體能量的電容能量高于感生能量。換句話說，當(dāng)?shù)入x子體電能的頻率增大時，寄生電容Cs的貢獻(xiàn)增大，因此等離子體40通過電容耦合類型形成。因此，電容耦合等離子體(CCP)對電感耦合等離子體(ICP)的影響增大到不可忽略的程度，破壞了等離子體的均勻性。
同時，諧振電容C3和并聯(lián)諧振天線607之間的諧振頻率ω可用方程式1/(La·C3)1/2表示。這樣，由于La是由并聯(lián)諧振天線60的幾何結(jié)構(gòu)確定的，因此僅用很小的C3值就能產(chǎn)生20MHz至300MHz的RF區(qū)內(nèi)的諧振。但是，傳統(tǒng)的用作諧振電容C3的可變電容器所制作的產(chǎn)品的電容為5pF或更大，所以實際上不能產(chǎn)生所需的20MHz至300MHz的RF區(qū)內(nèi)的諧振。
這樣，如果不能產(chǎn)生所需的諧振，寄生電容Cs的貢獻(xiàn)將增大，因此等離子體40主要是由電容耦合類型產(chǎn)生的。
為了達(dá)到上述目標(biāo)，提供一種等離子體處理設(shè)備，在其中進(jìn)行使用等離子體的半導(dǎo)體裝置的制造過程。該設(shè)備包括在其中進(jìn)行半導(dǎo)體制造過程的真空室；產(chǎn)生甚高頻(VHF)電能的VHF電源；具有多個相互間并聯(lián)連接的天線線圈的VHF并聯(lián)諧振天線；與天線線圈串聯(lián)的多個可變電容器，天線安裝在真空室外面的上部，由VHF電源提供VHF電能；以及用于在VHF電能和VHF并聯(lián)諧振天線間阻抗匹配的阻抗匹配盒。
可變電容器優(yōu)選安裝在VHF并聯(lián)諧振天線中最外邊的天線線圈中。優(yōu)選的是，可變電容器的電容量范圍為1pF～5pF。
VHF并聯(lián)諧振天線可選擇螺旋形并聯(lián)天線，并需要將可變電容器分別安裝到天線線圈中。VHF并聯(lián)諧振天線包括相互間并聯(lián)并有不同直徑的環(huán)形線圈天線。
優(yōu)選的是，可變電容器是同軸電容器，其包括第一絕緣管；分別從第一絕緣管的兩個端部延伸出來的第一兩個金屬管；圍繞第一絕緣管并部分圍繞裝在鄰接第一絕緣管兩側(cè)的第一兩個金屬管的第二絕緣管；以及圍繞第二絕緣管并且能沿第二絕緣管外側(cè)表面滑動的第二金屬管。
優(yōu)選實施方式的詳細(xì)描述現(xiàn)在，參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。對于各個附圖中指定各元件的參考數(shù)字，應(yīng)注意的是與指定給傳統(tǒng)工藝中元件的數(shù)字相同的數(shù)字代表執(zhí)行相同功能的元件，因此有意省去了對它們的重復(fù)描述。
圖2a至2c是表示按照本發(fā)明的甚高頻并聯(lián)諧振天線的示意圖。具體地說，圖2a和2b是表示甚高頻(VHF)并聯(lián)諧振天線60′和阻抗匹配盒70之間位置關(guān)系的示意圖，圖2c表示的是等價電路圖，其中包括了圖2a和2b中的寄生電容。
參看圖2a至2c，VHF并聯(lián)諧振天線60′包括天線線圈L1、L2、L3和L4，相互間并聯(lián)連接。各個天線線圈有不同的環(huán)形直徑。天線線圈L4位于最外邊。
通過RF(射頻)電源75施加20MHz至300MHz范圍內(nèi)的VHF電能。傳遞到內(nèi)部天線線圈L1、L2和L3的VHF電能用于產(chǎn)生電感等離子體，而傳遞到天線線圈L4上的VHF電能用于產(chǎn)生電容等離子體。
為了減小寄生電容Cs的影響，需要將諧振電容的容量減小到最低，從而在諧振電容C3和VHF并聯(lián)諧振天線60′之間產(chǎn)生諧振。
但是，傳統(tǒng)的作為諧振電容C3的真空可變電容器中沒有容量為5pF或更小的產(chǎn)品。為了達(dá)到上述目的，即為了減小諧振電容C3的容量，應(yīng)將幾個可變電容串聯(lián)，從而能簡單地將總電容降低。此時，使用新型的容量為5pF或更小的可變電容將具有最大的效果。
多個可變電容串聯(lián)后裝在最外邊的天線線圈L4上。如果僅通過新插入的可變電容能有效降低總電容，就不需要傳統(tǒng)諧振電容C3。
由于寄生電容受內(nèi)部天線線圈L1、L2和L3的影響小于最外邊的天線線圈L4，多個可變電容僅裝在最外邊的天線線圈L4上。
圖3是表示按照本發(fā)明的作為可變電容器的同軸電容器的示意圖。
參看圖3，第一兩個金屬管110和112通過第一絕緣管120相互連接。在連接位置處安裝了第二絕緣管130，它圍繞著第一絕緣管120。第二絕緣管130圍繞著第一絕緣管并部分圍繞著裝在鄰接第一絕緣管兩側(cè)的第一兩個金屬管110和112。
第二金屬管140圍繞第二絕緣管，它的安裝能沿第二絕緣管的外側(cè)表面滑動。在第二絕緣管130的一個末端裝有擋板150，以擋住第二金屬管140的滑動。最外邊的天線線圈L4纏繞在每一個第一兩個金屬管110和112上，因此形成同軸電容，被插入安裝在最外天線線圈L4上。
此同軸電容的優(yōu)點在于可保證電容的范圍為1pF～5pF，并且能精確控制電容量值。另外，可在第一兩個金屬管110和112以及第一絕緣管120中通過冷卻水，其優(yōu)勢在于將VHF電能產(chǎn)生的熱能輻射到外界。
圖4a至4c是表示按照本發(fā)明的不同應(yīng)用實例的示意圖。具體地說，圖4a表示多個同軸電容裝在纏繞一次的天線線圈中，圖4b表示多個同軸電容裝在天線線圈纏繞幾次的螺旋形串聯(lián)天線中，圖4c表示多個同軸電容裝在螺旋形并聯(lián)天線中，其中多個天線線圈互相并聯(lián)連接。
在圖4c的情況中，由于各個天線線圈完全起到最外邊天線線圈的功能，優(yōu)選的是，在各個天線線圈上安裝同軸電容。由于并聯(lián)型天線的總感應(yīng)值小于串聯(lián)型天線的，因此并聯(lián)型天線對于VHF等離子體設(shè)備更有利。因此，對于VHF設(shè)備，圖4c的情況比圖4a和4b的更有優(yōu)勢。
如前所述，根據(jù)本發(fā)明的等離子體處理設(shè)備，甚至在VHF區(qū)域也能在并聯(lián)諧振天線中產(chǎn)生諧振，因此將并聯(lián)諧振天線與真空室之間的寄生電容對等離子處理設(shè)備的影響減小到了最低。這樣，通過使用本發(fā)明的等離子體處理設(shè)備，產(chǎn)生均勻的高密度等離子體就變成可能。
盡管為了說明的目的對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，在不偏離由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍和精神的條件下能對本發(fā)明作出各種修改、增添和替代。
權(quán)利要求
1.一種等離子體處理設(shè)備，在其中進(jìn)行使用等離子體的半導(dǎo)體裝置的制造過程，所述設(shè)備包括在其中進(jìn)行半導(dǎo)體裝置制造過程的真空室；產(chǎn)生甚高頻(VHF)電能的VHF電源；VHF并聯(lián)諧振天線，它具有多個互相并聯(lián)連接的天線線圈以及串聯(lián)地插入安裝在天線線圈中的多個可變電容，天線安裝在真空室的外面的上部，并從VHF電源供給VHF電能；用于VHF電能和VHF并聯(lián)諧振天線間阻抗匹配的阻抗匹配盒。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理設(shè)備，其中可變電容安裝在位于最外邊的天線線圈上。
3.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理設(shè)備，其中VHF并聯(lián)諧振天線是螺旋形并聯(lián)天線，可變電容分別安裝在天線線圈中。
4.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理設(shè)備，其中VHF并聯(lián)諧振天線包括互相間并聯(lián)連接并具有不同直徑的環(huán)形天線線圈。
5.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理設(shè)備，其中VHF電能的頻率范圍為20MHz至300MHz。
6.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理設(shè)備，其中可變電容是同軸電容，其包括第一絕緣管；分別從第一絕緣管的兩個端部延伸出來的第一兩個金屬管；圍繞第一絕緣管并且部分圍繞裝在鄰接第一絕緣管兩側(cè)的第一兩個金屬管的第二絕緣管；圍繞第二絕緣管并且其安裝能沿第二絕緣管外側(cè)表面滑動的第二金屬管。
7.如權(quán)利要求6所述的等離子體處理設(shè)備，其中冷卻劑流過第一兩個金屬管和第一絕緣管。
8.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理設(shè)備，其中可變電容的容量范圍為1pF至5pF。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種等離子體處理設(shè)備，在其中進(jìn)行使用等離子體的半導(dǎo)體裝置的制造過程，所述設(shè)備包括在其中進(jìn)行半導(dǎo)體裝置制造過程的真空室；產(chǎn)生甚高頻(VHF)電能的VHF電源；VHF并聯(lián)諧振天線，它具有多個互相并聯(lián)連接的天線線圈以及串聯(lián)地插入安裝在天線線圈中的多個可變電容，天線安裝在真空室的外面的上部，并從VHF電源供給VHF電能；以及用于VHF電能和VHF并聯(lián)諧振天線間阻抗匹配的阻抗匹配盒。優(yōu)選的是，可變電容是同軸電容，其包括第一絕緣管；分別從第一絕緣管的兩個端部延伸出來的第一兩個金屬管；圍繞第一絕緣管并且部分圍繞裝在鄰接第一絕緣管兩側(cè)的第一兩個金屬管的第二絕緣管；圍繞第二絕緣管并且其安裝能沿第二絕緣管外側(cè)表面滑動的第二金屬管。
文檔編號H01J37/32GK1392754SQ0212307
公開日2003年1月22日 申請日期2002年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月19日
發(fā)明者權(quán)奇清, 邊洪植, 李承原, 金洪習(xí), 韓淳錫, 高富珍, 金禎植 申請人:株式會社周星工程