等离子体处理装置的制造方法_5

文档序号:9277365阅读:来源:国知局
60变成将线圈导体的两端封闭的环。
[0222] 另外,如图17所示,将可变电容器58和开关Sp S2串联及/或并联地连接的构成 在使用市售的电容器元件的实施例(图11~图15)中也能够实现。另外,串联连接的开关 S1也可以在浮置线圈60的环内与可变电容器58设置在不同的缝隙。
[0223] [RF天线及浮置线圈的布局相关的其它实施例或变形例]
[0224] 图19~图29表示的是RF天线54及浮置线圈60的布局相关的其它实施例或变 形例。
[0225] 在上述第二实施方式中,将浮置线圈60在径方向上配置在内侧天线线圈5七和外 侧天线线圈54。之间(优选正中间)。作为另一个实施例,如图19所示,也可采用将浮置线 圈60配置在内侧天线线圈51的径方向内侧的构成,或者,如图20所示,采用将浮置线圈 60配置在外侧天线线圈54。的径方向外侧的构成。
[0226] 另外,也可以同轴地配置口径不同的多个浮置线圈。例如,如图21所示,也可以 在内侧天线线圈51的径方向内侧配置具有小尺寸口径的浮置线圈60 i,且在内侧天线线圈 5七和外侧天线线圈54。之间配置具有中尺寸口径的浮置线圈60m,且在外侧天线线圈54。的 径方向外侧配置具有大尺寸口径的浮置线圈60。。在这种情况下,也在浮置线圈6(^60^ 60。 的环内分别设置个别的可变电容器58^58^58^或者,如图22所示,也可采用在两个(内 侧和外侧)天线线圈54p54。之间配置口径不同的多个(例如,两个)浮置线圈60 构成。
[0227] 关于附加于RF天线54的阻抗调节部,如图23所示,通过在高频入口侧的节点Na 和高频出口侧的节点Nc之间,不仅设置与外侧天线线圈54。串联连接的可变电容器96,而 且设置与内侧天线线圈5七串联连接的固定电容器132,能够加大内侧和外侧天线电流IKFi、 Ikf。间的平衡调节的可变范围。如图24所示,也可以将固定电容器132替换为可变电容器 134〇
[0228] 相反,如图25所示,也可采用在节点Na和节点Nc之间设置与内侧天线线圈54 1串 联连接的可变电容器134,且全都不设置与外侧天线线圈54。串联连接的阻抗调节部的构 成。或者,为了加大分别在内侧和外侧天线线圈54、54。内流动的内侧和外侧天线电流IKFi、 Ikf。间的平衡调节的可变范围,如图26所示,也可在节点NA和节点N。之间设置与内侧天线 线圈5七串联连接的可变电容器134,并且设置与外侧天线线圈54。串联连接的固定电容器 136〇
[0229] 如图27所示,可优选在RF天线54的终端侧,S卩,在节点Nc和接地线70之间(或 者,在接地线70上)具备与RF天线54内的所有的线圈段90、84(1)、84(2)电串联连接的 输出侧的共用阻抗调节部(例如,电容器)138。该输出侧(终端)的共用阻抗调节部138 通常既可以为固定电容器,也可以为可变电容器。
[0230] 该输出侧(终端)共用阻抗调节部138不仅具有对RF天线54整体的阻抗进行调 节的功能,而且在使用电容器的情况下,还具有使RF天线54整体的电位从接地电位直流地 上升而抑制顶板或电介质窗52蒙受的离子溅射的功能。这种共用阻抗调节部138也可应 用于上述的其它实施例或变形例(图19~图26)。
[0231] 如图28所示,也可将用于对分别在内侧和外侧天线线圈54,4。内流动的内侧和 外侧天线电流IKFi、IKF。间的平衡进行调节的阻抗调节部(可变电容器96)设置在高频入口 侧的节点Na和节点Nd之间。在此,节点NaS内侧和外侧天线线圈54i、54。间的节点,节点 Nd为线圈段84(1)、84 (2)间的节点。
[0232] 另外,如图29所示,为了防止环绕方向的等离子体密度分布的偏斜,可优选采用 使内侧和外侧天线线圈51、54。内的缝隙6 9(|、684及浮置线圈60内的缝隙G6tl的各自的位置 在环绕方向上相互错开的构成。
[0233] [三个系统的天线线圈相关的实施例]
[0234] 图30表示的是由口径不同的三个系统的天线线圈55i、55m、55。构成RF天线54的 一个实施例。在该RF天线54中,具有最小口径的内侧天线线圈55i及具有中间口径的中 间天线线圈55m分别具有与上述第二实施方式的内侧天线线圈54 外侧天线线圈54。对 应的构成。在该实施例中,具有最大口径的外侧的天线线圈55。由在环绕方向上分割的三 个外侧线圈段140(1)、140(2)、140(3)构成。这三个系统的天线线圈551、55111、55。优选具有 相似的环形状(图示的例子为圆环形状),且在同一平面上(电介质窗52上)同轴(同心 状)地配置。
[0235] 作为一个例子,在被处理基板即半导体晶片W的口径为300mm的情况下,内侧、中 间及外侧天线线圈551、55111、55。的口径分别选为100111111、300111111及500111111。
[0236] 构成外侧天线线圈55。的三个外侧线圈段140(1)、140(2)、140(3)在空间上分别 形成为约1/3周的圆弧状,整体上以填埋环绕方向的一周或其大部分的方式串联地配置。 更详细而言,在外侧天线线圈55。的一周环内,第一外侧线圈段140(1)的RF入口端140(1) (RF-In)和第三外侧线圈段140 (3)的RF出口端140 (3)(RF-out)在环绕方向上隔着外 侧间隙G14tl相对向或邻接,第一外侧线圈段140(1)的RF出口端140(1)(RF-out)和第二 外侧线圈段140(2)的RF入口端140(2)(RF-In)在环绕方向上经由另外的外侧间隙G14tl 相对向或邻接,第二外侧线圈段140(2)的RF出口端140(2)(RF-out)和第三外侧线圈段 140⑶的RF入口端140(3)(RF-In)在环绕方向上经由另外的外侧间隙G14tl相对向或邻 接。
[0237] 这样,在高频供电部62的RF供电线68和接地线70之间或高频入口侧的节点Na 和高频出口侧的节点Nc之间,构成中间天线线圈55m的两个中间线圈段84 (1 )、84 (2)彼此 相互电并联地连接,并且构成外侧天线线圈55。的三个外侧线圈段140 (1)、140 (2)、140 (3) 彼此相互电并联地连接,另外,单体构成内侧天线线圈55i的内侧线圈段90也与那些中间 线圈段84(1)、84 (2)及外侧线圈段140(1)、140 (2)、140 (3)电并联连接。而且,以分别在中 间线圈段84⑴、84(2)内流动的中间天线电流Ikfdi的方向在环绕方向上相同,且分别在外 侧线圈段140(1)、140 (2)、140 (3)内流动的外侧天线电流Ikf。的方向在环绕方向上全都相 同的方式连接RF天线54内的各部。
[0238] 在该实施例中,作为优选的一个方式,构成中间天线线圈55_"的两个中间线圈 段84(1)、84(2)具有大约相等的自感,构成外侧天线线圈55。的三个外侧线圈段140(1)、 140(2)、140(3)具有大约相等的自感。由此,在中间天线线圈55 m的一周环内即中间线圈段 84(1)、84(2)内流动一致或均匀的中间天线电流Ikfdi,在外侧天线线圈55。的一周环内即外 侧线圈段140(1)、140(2)、140(3)内流动一致或均匀的外侧天线电流IKF。。
[0239] 在该实施例中,在RF天线54的线圈接线构造上具有重要特征。即,在将各自的高 频传输路从高频供电部62的高频供电线68以类似于一笔画的方式(即不间断地、连续地) 迂回到接地线70的情况下,成为穿过中间天线线圈的方向(图30中,逆时针迂回) 与穿过内侧天线线圈55i&外侧天线线圈55。时的方向(图30中,顺时针迂回)在环绕方 向上相反这种构成。而且,在这种反方向接线下,可变电容器96的静电电容C96在规定的范 围内可变或被选定,以使在中间天线线圈55_"内流动的中间天线电流Ikfdi与在内侧和外侧天 线线圈55^5。内流动的内侧和外侧天线电流IKFi、Ikf。在环绕方向上同向。
[0240] S卩,在由中间天线线圈55m和可变电容器96构成的串联电路发生串联共振时的静 电电容也小的区域(两者的合成电抗即中间合成电抗X111为负值的区域),可变电容器96的 静电电容C96可变或被选定。由此,在中间天线线圈55 ^内流动的中间天线电流Ikfdi与在内 侧天线线圈55i&外侧天线线圈55。内分别流动的内侧天线电流IKFi及外侧天线电流IKF。在 环绕方向上同向。并且,也可使中间天线电流Ikfdi的电流量从大致零逐渐增大,例如,可选 定为内侧和外侧天线电流IKFi、Ikf。的1/10以下。
[0241]而且,实验确认,通过这样将中间天线电流1_控制为比内侧和外侧天线电流IKFi、 Ikf。充分小的(例如,1/10以下的)电流量,能够将在腔室10内的正下方生成的环状等离 子体内的等离子体密度良好地均匀化。
[0242] 这是因为,在没有中间天线线圈55_"的情况下,在内侧和外侧天线线圈55i、55。的 各自的正下方位置附近生成的等离子体也在径方向上扩散,因此在两天线线圈55i、55。的 中间的区域,等离子体也以相当的密度存在。因此,当使少量的电流1_在与两天线线圈 55i、55。有别地位于其中间的中间天线线圈55m内而与在两天线线圈55i、55。内分别流动的 电流IKFi、Ikf。在环绕方向上同向地流动时,在中间天线线圈55J下方位置附近,电感耦合 等离子体的生成适当增强,径方向的等离子体密度的均匀性提高。
[0243] 在该实施例中,如上所述,将中间天线线圈55反方向地接线,且使可变电容器96 的静电电容C96在中间合成电抗Xm为负值的区域可变,以使其能够将在中间天线线圈55m 内流动的中间天线电流IKFm的电流量控制为相当小的值。在这种情况下,在X111C0的区域 内,越减小C96的值,中间合成电抗Xni的绝对值越大,中间天线电流IKFni的电流量越小(接近 零),相反,在xm< 0的区域内,越增大C96的值,中间合成电抗Xm的绝对值越小,中间天线 电流IKFm的电流量越大。
[0244] 不过,也可根据需要,使可变电容器96的静电电容C96在中间合成电抗Xni为正值 的区域可变。在这种情况下,在中间天线线圈55mR流动的中间天线电流Ikfdi与在内侧和外 侧天线线圈55i、55。内分别流动的内侧和外侧天线电流IKFi、Ikf。在环绕方向上反向。这在 中间天线线圈55_"的正下方附近有意识地降低等离子体密度时有效。
[0245] 此外,在该实施例中,在内侧天线线圈55jP中间天线线圈55m之间(优选正中间) 配置具有较小口径的内侧浮置线圈6〇i,且在中间天线线圈55"^P外侧天线线圈55。之间 (优选正中间)配置具有较大口径的外侧浮置线圈60。。这两个内侧和外侧浮置线圈6〇i、 60。优选具有与天线线圈55 ^〖〖^〖〖。相似的环形状丨图示的例子为圆环形状沁且同轴或 同心状地配置。如上所述,在内侧、中间及外侧天线线圈551、55" 1、55。的口径分别为10〇111111、 300mm及500mm的情况下,浮置线圈6(^、60。的口径分别选定为200mm、400mm。
[0246] 在内侧和外侧浮置线圈60,0。的环内设有可变电容器58,8。。通过调节各可变 电容器58i、58。的静电电容C58i,C58。,能够适度(通常,少量)地控制在各浮置线圈6(^、60。 内分别流动的感应电流IINDi、Iind。的电流量,从而能够对各浮置线圈60i、60。的正下方附近 的等离子体密度进行微调节。由此,能够进一步提高径方向的等离子体密度分布控制的精 度。
[0247] 另外,在内侧浮置线圈6(^中,由于主要产生来自内侧及中间天线线圈55 磁场的变化相应的感应电动势,因此在其环内流动的感应电流1"?大多依赖于内侧及中间 天线电流IKFi、IKFm。同样,在外侧浮置线圈60。的环内流动的感应电流IIND。大多依赖于中间 及外侧天线电流IKFm、Ikf。。这种浮置线圈的对两邻的天线线圈的依赖性或连动性如果从对 这些两邻的天线线圈间的区域的等离子体密度的下降进行补充的浮置线圈的作用出发,与 其说是妥当,不如说是优选的特性。
[0248] 图31~图34表示的是几个该实施例的变形例。图31所示的构成例相当于在上 述实施例(图30)中去掉了外侧浮置线圈60。的构成,将一个浮置线圈60配置在内侧天线 线圈55JP中间天线线圈55m之间。虽然省略图示,但也可采用将一个浮置线圈60配置在 中间天线线圈55"^P外侧天线线圈55。之间的构成。
[0249] 图32所示的构成例在上述实施例(图30)中,在外侧天线线圈55。的外侧进一步 配置第四(最外周)的浮置线圈60p。图33的构成例在图32的构成例(图31)中,在口径 大的外侧及最外周浮置线圈eo^eOp的环内除设有可变电容器58 以外,还分别设有固 定电容器142、144。
[0250] 图34的构成例在RF天线54中,将中间天线线圈55m相对于内侧天线线圈55 外侧天线线圈55。同方向(顺方向)地接线。即,在将各自的高频传输路从高频入口侧的 节点乂以一笔画的方式(即不间断地、连续地)迂回到高频出口侧的节点Nc的情况下,采 用穿过中间天线线圈的方向与穿过内侧天线线圈55 外侧天线线圈55。时的方向 在环绕方向上相同(图34中,都顺时针迂回)那样的接线构造。
[0251] 在这种情况下,在使可变电容器96的静电电容C96在中间合成电抗Xm为正的区域 内可变时,能够使中间天线电流Ikfdi与内侧天线电流IKFi及外侧天线电流IKF。在环绕方向上 同向且可变。即,在X111) 0的区域内,越减小C96的值,中间合成电抗Xni的绝对值越小,中间 天线电流Ikfdi越大。相反,在XniS0的区域内,越增大C96的值,中间合成电抗Xni的值越大, 中间天线电流Ikfdi越小。不过,即使无限地增大C96的值,中间合成电抗值也不会下降 到中间天线线圈55m的感应性电抗以下,因此不能尽可能地减小(接近零)中间天线电流 Ikfdi的电流量。因此,在通常的使用方法中,难以将中间天线电流IKFm控制到内侧和外侧天 线电流IKFi、Ikf。的1/10以下的电流值。
[0252] 另一方面,在该构成例中,也可以使可变电容器96的静电电容C96在中间合成电抗 Xni为负的区域内可变。在这种情况下,中间天线电流IKFni流动的方向与内侧和外侧天线电 流IKFi、Ikf。流动的方向在环绕方向上相反。这在希望在中间天线线圈55 m中的正下方附近 有意识地降低等离子体密度的情况下有效。
[0253] 由于在任一种情况下,都具备内侧和外侧浮置线圈6〇i、60。,因此通过适当调节可 变电容器58,8。、96、134的静电电容C58i、C58。、C96、C134,作为整体,能够对径方向的等离子 体密度分布进行任意控制。
[0254] 另外,虽省略图示,但上述两个系统的天线线圈的实施例(图
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