一种感应耦合型等离子体处理装置的制造方法_2

文档序号:9203299阅读:来源:国知局
的其它实施例的结构示意图;
图10为具有凹部的超材料顶板的构成不意图。
【具体实施方式】
[0024]实施例1
如图1所示,本发明一种实施方式的感应耦合型等离子体处理装置为利用平面线圈射频天线的感应耦合型等离子体装置,包括由铝或者不锈钢等金属制成的真空处理腔室10,处理腔室10被安全接地。
[0025]处理腔室10的顶部气密地安装有由超材料制备而成的超材料顶板52。处理腔室10内设置有由导电材料(例如表面进行了阳极氧化处理的铝)制成的用于载置待处理基板的载置台12,载置台12兼作为高频电极;载置于该载置台12的基板W被静电吸盘吸附并保持。载置台12收纳于绝缘框14内,绝缘框14被中空的支柱33支撑;支柱33底端位于处理腔室10外部并被升降机构支撑;绝缘框14与处理腔室10底部设置有气密性包围支柱的伸缩管16 ;设置伸缩管16,载置台12上下移动也可保证腔室内的气密性。
[0026]利用设置于中空的支柱33内的供电线32经由整合器31将第一高频电源30与载置台12连接。在等离子处理中,该第一高频电源30向载置台12施加偏压用的高频电力、例如频率为6MHz的高频电力。利用该偏压用的高频电力将生成的等离子中的离子有效地导入基板W。
[0027]在处理腔室10底部设置有排气口,为了使处理腔室10内的气流相对于载置台12上的基板W轴对称地均匀分布,优选在周向上等间隔地设置多个排气口的结构;各排气口经由排气管24与排气装置26连接,排气装置26具有涡轮分子泵等的真空泵,能够将处理腔室10内的等离子体处理空间减压到所期望的真空度,例如1.33Pa。
[0028]用于向处理腔室10内的处理空间供给处理气体的处理气体供给部包括:在比超材料顶板52稍低的处理腔室10的侧壁中(或者外)设置的环状歧管或者缓冲部76 ;以在周向上等间隔方式设置的、从缓冲部76开始面对等离子体生成空间的多个侧壁气体排出孔78 ;和从处理气体供给源80延伸到缓冲部76的气体供给部82 ;处理气体供给源80包括流量控制器和开闭阀。
[0029]超材料顶板52上方设置有与处理腔室10 —体的天线室56。天线室56与外部电磁屏蔽地收纳有用于在处理腔室10内生成感应结合的等离子体的射频天线(RF天线)54。载置台12与射频天线54隔着超材料顶板52对置设置。
[0030]射频天线54与超材料顶板52平行,且具有分别在径向上隔开间隔地配置在内侧、中间和外侧的内侧线圈58、中间线圈60和外侧线圈62。该实施方式中的内侧线圈58、中间线圈60和外侧线圈62分别具有螺旋状的线圈形体,互相同轴地进行配置,并且相对于处理腔室10或者载置台12同轴地配置。内侧线圈58、中间线圈60和外侧线圈62在来自等离子体生成用的高频供电部66的高频供电线68与连至接地电位部件的回程线70之间,通过2个节点NA、NB并联电连接。这里,回程线70是接地电位的接地线,与保持接为接地电位的接地电位部件(例如处理腔室10)电连接。在接地线70侧的节点Nb与内侧线圈58、中间线圈60和外侧线圈62之间,分别串联电连接(插入)有可变电容器85、86、88。这些可变电容器85、86、88在主控制部的控制下通过容量可变部90可在一定范围内彼此独立地并且任意地改变。该高频供电部66包括第二高频电源72和匹配器74,第二高频电源72能够以可变功率输出适于通过感应结合的高频放电生成等离子体的一定频率(通常13.56MHz以下)的高频RF。匹配器74收纳有用于在第二高频电源72侧的阻抗和负载(主要是RF天线,等离子体)侧的阻抗之间进行调整的电抗可变的匹配电路。
[0031]本发明等离子体装置中射频天线54的布局和电接线(电路)的基本结构如图2所示,内侧线圈58由夹着间隙或者切缝卷绕一周或多周的半径一定的单匝或多匝圆环状线圈形成,在径向上位于靠近处理腔室10的中心的位置。内侧线圈58的一端(即RF入口端)经由向上方延伸的接线导体和第一节点Na与高频供电部66的RF供电线68连接;另一端(就是RF出口端)经由向在上方延伸的接线导体和第二节点NB与接地线70连接。根据上述相似的构成方式形成中间线圈60和外侧线圈62 ;该中间线圈60在径向上与内侧线圈58相比在外侧位于腔室10的中间部;外侧线圈62在径向上与中间线圈60相比在外侧位于靠近腔室10的侧壁的位置。在如上所述的射频天线54的线圈配置和连接结构中,在从第二高频电源72通过RF供电线68、射频天线54和接地线70到接地电位部件进行旋绕的情况下,更确切而言,在从第一节点Na到第二节点Nb,将构成射频天线54的各线圈58、60、62的高频分支输送线路进行旋绕的情况下,在分别通过内侧线圈58和外侧线圈62时形成逆时针回路,相对于此,通过中间线圈60时形成顺时针回路。这样,通过中间线圈60时的方向与分别通过内侧线圈58和外侧线圈62时的方向在周向上相反。
[0032]在如上述的线圈配置和连接结构之下,通过在各自规定的范围内使内侧电容器85、中间电容器86和外侧电容器88的静电电容C85、C86、C88可变化或进行选择,能够在射频天线54内使分别流入这些线圈58、60、62的线圈电流Ii (内侧线圈电流)、Im (中间线圈电流)、1 (外侧线圈电流)在周向上全部统一为相同的方向。
[0033]对于处理腔室10内为方形的载置台12的情况,为了与之相适应,射频天线54的各个线圈设置成方形,本实施方式中,举出一例与图3所示RF天线相对应的变形例,如图3所示,其中构成方式基本上与图相同,而线圈为与载置台12相适应的方形结构。
[0034]另外,在射频天线54中不仅限于上述所述,其也可以是在内侧线圈58的径向内侧和/或在外侧线圈62的径向外侧再配置另外的线圈,使共计4个以上的线圈并联连接的结构。或者,也可以是省略内侧线圈58仅由中间线圈60和外侧线圈62构成的结构(这种情况下中间线圈60就变成相对内侧的线圈)。此外,也可以是省略外侧线圈62仅由内侧线圈58和中间线圈60构成的结构(在这种情况下中间线圈60就变成相对外侧的线圈)。
[0035]本发明实施例中的超材料顶板52如图4所示,该超材料顶板52由基材层50以及附着在基材层50上的若干金属线结构单元51组成,基材层50分成若干个单元格53,所述金属线结构单元51置于每个单元格53中形成一个单元;这里的“单元格”是指在超材料中每个金属线结构单元51所占用的尺寸。金属线结构单元51呈周期阵列均匀排布。超材料能够对电场或者磁场或者两者同时进行相应,对电场的响应取决于超材料的介电常数ε,而对磁场的响应取决于超材料的磁导率μ。通过对超材料空间中每一点的介电常数ε与磁导率μ的精确控制,以实现通过超材料对电磁场的影响。电磁参数在空间中的均匀分布由空间中排列的各个单元结构的特性所决定。因此,通过设计空间中排列的每个结构的特性,就可以设计出整个超材料在空间中每一点的电磁特性起到特殊的引导作用。其中基材层50可以由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制得。优选地,选用FR4、F4B、聚四氟乙稀,其中,聚四氟乙烯的电绝缘性非常好,因此不会对电磁波的电场产生干扰,并且具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性,使用寿命长。所述的金属线结构单元51为由金属线形成的图案附着在基材层50上形成;该金属线及其图案通过蚀
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