等离子体装置和基板处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明一般来说涉及等离子体产生装置，更具体地，涉及使用多个天线的电感耦 合等离子体产生装置。
【背景技术】
[0002] 螺旋波等离子体（helicon plasma)可以产生高密度的等离子体。然而，螺旋波等 离子体难以提供处理均匀性和处理稳定性。
【发明内容】
[0003] 技术问题
[0004] 本发明的实施例提供了产生均匀的螺旋波等离子体或均匀的电感耦合等离子体 的等离子体产生装置。
[0005] 技术解决方案
[0006] 根据本发明实施例的等离子体产生装置包括：外围介电管，所述外围介电管围绕 距腔室的顶面的中心具有恒定半径的圆周以固定的间隔布置；外围天线，所述外围天线被 布置为围绕所述外围介电管；上部磁体，所述上部磁体与所述外围介电管垂直地间隔开并 且所述上部磁体布置在同一第一平面上；和下部磁体，所述下部磁体分别布置在位于所述 上部磁体与所述外围介电管之间的同一第二平面上。所述上部磁体的中心轴与所述下部磁 体的中心轴可以彼此一致，且在所述外围介电管的内部可以产生等离子体。
[0007] 在示例性实施例中，所述上部磁体可以是环形的永磁体，且所述上部磁体的磁化 方向可以是上述环形的中心轴方向。
[0008] 在示例性实施例中，所述下部磁体可以是环形的永磁体，所述下部磁体的磁化方 向可以是上述环形的中心轴方向，所述上部磁体的磁化方向可以与所述下部磁体的磁化方 向相同，且各所述上部磁体的外直径可以等于或大于各所述下部磁体的外直径。
[0009] 在示例性实施例中，所述等离子体产生装置还可以包括：第一 RF电源，所述第一 RF电源被构造用来将电力供给至所述外围天线；和配电单元，所述配电单元被构造用来将 所述电力分配至所述外围天线。
[0010] 在示例性实施例中，所述配电单元可以包括：同轴电缆型输入支路，所述输入支路 接收来自所述第一 RF电源的电力；三向支路，所述三向支路连接至所述输入支路并且分成 三个部分；同轴电缆型T支路，所述T支路连接至所述三向支路并且分成两个部分；和地 线，所述地线将所述T支路的外层覆盖体连接至所述外围天线。所述T支路的内导体可以 分别连接至所述外围天线的一端，且所述T支路的所述外层覆盖体可以分别连接至所述外 围天线的另一端。
[0011] 在示例性实施例中，所述等离子体产生装置还可以包括：中心介电管，所述中心介 电管布置于所述腔室的顶面的中心；和中心天线，所述中心天线被布置为围绕所述中心介 电管。
[0012] 在示例性实施例中，所述外围介电管内部的磁场的方向与所述中心介电管内部的 磁场的方向可以彼此相反。
[0013] 在示例性实施例中，所述腔室可以包括：金属材料的下部腔室；非金属材料的上 部腔室，所述上部腔室与所述下部腔室连续地连接；和金属材料的顶板，所述金属材料的顶 板用来覆盖所述上部腔室的顶面。所述腔室还包括围绕所述上部腔室的侧表面的侧方线 圈。所述侧方线圈可以在所述腔室的内部产生电感耦合等离子体。
[0014] 本发明的效果
[0015] 如上所述，根据本发明示例性实施例的等离子体产生装置在腔室的周围产生双层 磁体结构的螺旋波等离子体并且在腔室的中心不产生等离子体或产生不利用磁体的电感 耦合等离子体。因此，可以显著地改善处理均匀性和处理速度。
【附图说明】
[0016] 鉴于附图以及随附的详细说明，本发明将变得更加显然。本文中所述的实施例是 以示例的方式而不是限制的方式提供的，其中，用类似的附图标记表示相同或类似的元件。 附图不一定是按照比例绘制的，而是将重点放在了图示本发明的各方面。
[0017] 图1是图示了常规的螺旋波等离子体产生装置的天线排布的俯视图。
[0018] 图2是沿着图1中的线1-1'截取的横截面图并且示出了表明磁场分布的计算机 仿真结果。
[0019] 图3是沿着图1中的线11-11'截取的横截面图并且示出了表明磁场分布的计算 机仿真结果。
[0020] 图4是根据本发明实施例的等离子体产生装置的立体图。
[0021] 图5是图4中的上部磁体和下部磁体的立体图。
[0022] 图6是图示了图5中的介电管（dielectric tube)的排布关系的俯视图。
[0023] 图7是图4中的等离子体产生装置的概念性横截面图。
[0024] 图8是图4中的等离子体产生装置的电路图。
[0025] 图9图示了图4中的介电管。
[0026] 图10a是图1中的配电单元的立体图。
[0027] 图10b是沿着图10a中的线111-111'截取的横截面图。
[0028] 图10c是沿着图10a中的线IV-IV'截取的横截面图。
[0029] 图10d是沿着图10a中的线V-V'截取的横截面图。
[0030] 图11a是沿着图6中的线VI-VI'截取的横截面图并且用于说明磁场。
[0031] 图lib是沿着图6中的线VII-VII'截取的横截面图并且用于说明磁场。
[0032] 图12是根据本发明另一个实施例的等离子体产生装置的横截面图。
[0033] 图13a图示了使用具有图1中的结构的等离子体产生装置沉积的氧化硅层的厚度 分布。
[0034] 图13b图示了使用具有图5中的结构的等离子体产生装置沉积的氧化硅层的厚度 分布。
【具体实施方式】
[0035] 图1是图示了常规的螺旋波等离子体产生装置的天线排布的俯视图。
[0036] 图2是沿着图1中的线1-1'截取的横截面图并且示出了表明磁场分布的计算机 仿真结果。
[0037] 图3是沿着图1中的线11-11'截取的横截面图并且示出了表明磁场分布的计算 机仿真结果。
[0038] 参照图1至图3,在圆柱形腔室的顶板53上布置有七个介电管。中心介电管11布 置在顶板53的中心，且六个外围介电管21以固定的间隔对称地布置在围绕顶板53中心的 具有恒定半径的圆周上。此外，中心天线16覆盖中心介电管11。外围天线26覆盖外围介 电管21。为了产生螺旋波等离子体，以与中心天线16和外围天线26垂直地间隔开的方式 布置有永磁体12和22。
[0039] 根据计算机仿真，当为每个常规的介电管使用单个永磁体时，磁场倾斜地影响介 电管的侧表面。因此，由覆盖介电管的天线产生的等离子体冲击介电管的内壁。即，电子沿 着磁场运动且冲击介电管的内壁从而产生热量。因此，电子的损失增大从而减小了等离子 体密度，并且装置的稳定性因热量而降低。特别地，覆盖中心介电管的天线增大了处于腔室 中心的基板上的等离子体密度。因此，难以均匀地进行处理。
[0040] 根据测试结果和计算机仿真结果，当每个介电管仅配置有一个永磁体时，并行地 连接的外围天线116a至116f无法在腔室内部的基板上产生均匀的等离子体。这是因为在 永磁体下方，磁场的方向在介电管内偏离了 z侧方向。因此，需要用于产生均匀等离子体的 新型磁体结构。
[0041] 下面将参照附图更加详细地说明本发明的优选实施例。然而，本发明可以以不同 的形式来实现，且不应该构造为受限于这里所述的实施例。更确切地说，提供这些实施例是 为了使本说明书变得彻底和完整，并将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。相同的 附图标记在全文中指的相同的元件。
[0042] 图4是根据本发明实施例的等离子体产生装置的立体图。
[0043] 图5是图4中的上部磁体和下部磁体的立体图。
[0044] 图6是图示了图5中的介电管的排布关系的俯视图。
[0045] 图7是图4中的等离子体产生装置的概念性横截面图。
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