TWI435663B - 電漿反應器 - Google Patents

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Description

電漿反應器
本發明涉及一種射頻(radio frequency)電漿源(plasma source)，具體地說，涉及一種可以更均勻地產生高密度的電漿的感應耦合電漿反應器。
電漿是包含相同數量的陽離子(positive ions)和電子(electrons)的高度離子化的氣體。電漿放電應用於產生包括離子、自由基、原子、分子的活性氣體的氣體激發。活性氣體廣泛應用於各個領域，特別是應用於半導體製程、例如蝕刻(etching)、沉積(deposition)、清洗(cleaning)、去灰(ashing)等。
用於產生電漿的電漿源多種多樣，但作為其代表例為使用了射頻(radio frequency)的電容耦合電漿(capacitively coupled plasma)和感應耦合電漿(inductivelycoupled plasma)。
電容耦合電漿源可以準確地調整電容耦合和優越地調節離子，使得與其他電漿源相比，具有更高之處理生產力。同時，因為射頻電源的能量幾乎專屬地經由電容耦合與電漿連接，因此電漿離子密度僅根據電容耦合的電功率的增加或減少而增加或減少。但是，射頻電功率的增加使得離子衝擊能量增加。結果，為了防止因離子衝擊而造成的損傷，射頻的電功率被限制。
另一方面，感應耦合電漿源可以藉由射頻電源的增加，而容易地使離子密度增加，並且,因為離子衝擊相對低,所以,這係適用於高密度電漿。因此，感應耦合電漿源一般用於獲得高密度的電漿。感應耦合電漿源的技術已經被開發為一種使用射頻天線(RF antenna)的方法及一種使用了變壓器的方法(稱為變壓器耦合電漿(transformer coupled plasma))。在此,已經開發新技術,藉由追加電磁鐵或永久磁鐵、或追加電容耦合電極，來改良電漿的特性，並提高再現性和控制能力。
射頻天線一般使用螺旋型的天線(spiral type antenna)或柱型的天線(cylinder type antenna)。射頻天線配置於電漿反應器(plasma reactor)的外部，經由例如石英之介電窗(dielectric window)向電漿反應器的內部傳遞感應電動勢。使用了射頻天線的感應耦合電漿可以比較容易地獲得高密度的電漿，但電漿的均勻度會受到天線的結構特徵的影響。因此，還需改善射頻天線的結構，以獲得均勻的高密度電漿。
但是，為了獲得大面積的電漿，在加寬天線的結構或增加供給到天線的功率上,仍有其限制。例如，已如不均勻電漿係為駐波效應(standing wave effect)所徑向產生。此外，當向天線施加高功率時，射頻天線的電容性耦合(capacitive coupling)增加，從而必須增厚介電窗，由此,導致射頻天線和電漿間的距離增加，從而產生功率傳遞的效果降低的問題。
最近，在半導體製造產業中，隨著半導體元件的超微細化、用於製造半導體電路的矽晶片基板的大型化、用於製造液晶顯示器的玻璃基板的大型化、以及新的處理材料的出現等種種原因，需求進一步提高電漿處理技術。特別是，需求具有對大面積的被處理材料具有優異的處理能力的電漿源及電漿處理技術。
本發明的目的在於提供一種電漿反應器，其採用了感應耦合電漿和電容耦合電漿的所有長處，可以提高對電漿離子能量的控制能力，並產生更均勻的大面積的高密度電漿。
本發明的其他目的在於提供一種電漿反應器，其可以藉由改良天線的磁通傳遞效率，提高對電漿離子能量的控制能力，產生更均勻的大面積的高密度電漿。
本發明的進一步其他目的在於提供一種電漿反應器，其可以增加從射頻天線到真空室內部的磁通傳遞效率及均勻供給處理氣體，從而產生高密度的均勻的電漿。
依據本發明的一態樣,設有一電漿反應器，包括：真空室，具有搭載被處理基板的基板支撐台；氣體噴頭，向真空室的內部供給氣體；介電窗，設置在真空室的上部；以及射頻天線，設置在介電窗的上方。氣體噴頭及基板支撐台係電容耦合至真空室內部中的電漿，射頻天線係感應耦合至真空室內部的電漿。
依據本發明的另一態樣的電漿反應器，包括：真空室、設於真空室上部的介電窗、以及設於介電窗上方的射頻天線，及安裝在介電窗上方的磁芯，使得磁通入口朝向真空室的內部，並覆蓋射頻天線。
本發明的電漿反應器的電容與感應耦合允許在真空室內部產生電漿，並準確控制電漿離子能量。此外，因為射頻天線係為磁芯所覆蓋，所以被強力收集的磁通可以被傳遞至真空室的內部，從而最小化磁通的損失。
根據上述本發明的感應耦合電漿反應器，氣體噴頭和基板支撐台與真空室內部的電漿電容性耦合，射頻天線與真空室內部的電漿感應性耦合。特別是，射頻天線由磁芯覆蓋，可以集中更強的磁通，最大限度地抑制磁通的損失。這種電容且感應耦合，容易在真空室內產生電漿、且容易進行電漿離子能量的正確調節。因此，在半導體工序中可以提高成品率和生產力。此外，氣體噴頭在基板支撐台的上部進行均勻的氣體噴射，從而可以進行更均勻的基板處理。
以下，藉由參照附圖來說明本發明的優選實施例，來詳細說明本發明的電漿反應器。本發明的實施例可變形為各種方式，本發明的範圍並不限於下述實施例。本實施例是為了對本領域技術人員更完全地說明本發明而提供的。因此，為了更明確地說明，附圖中部件的形狀等有所誇張。為了容易理解各附圖，儘量對相同部件標以相同的參照標號。並且，對判斷為會模糊本發明要點的公知功能及結構，省略詳細技術說明。
圖1是本發明的第一實施例的電漿反應器的剖視圖。
參照圖1，電漿反應器具備由下部主體110和上部蓋體120構成的真空室100。在真空室100的內部設有搭載被處理基板112的基板支撐台111。在下部主體110上設有用於排氣的氣體出口113，氣體出口113與真空泵115連接。被處理基板112，例如是用於製造半導體裝置的矽片基板、或用於製造液晶顯示器或電漿顯示器等的玻璃基板。
下部主體110由例如鋁、不銹鋼、銅等金屬材料製作而成。再者，下部主體100也可以由塗敷材料形成，例如陽極化鋁或塗覆有鎳的鋁形成。再者，下部主體100也可以由耐火金屬(refractory metal)製作而成。此外，作為替代方案，下部主體110也可以由例如石英、陶瓷的電絕緣材料或適適於進行想要電漿處理的其他材料製作而成。上部蓋體120和下部主體110可用相同材料或不同材料製作而成。
在真空室100的內側上部設置具有中心部開口的介電窗130。在介電窗130的開口部中設置氣體噴頭140。氣體噴頭140至少包含一個氣體分配板145，由傳導性材料製作而成。在氣體噴頭140與真空室100的內部區域相接的部分上設置形成有多個氣體噴射孔的矽平板146。在上部蓋體120的中心設置與氣體噴頭140連接的氣體入口121。在上部蓋體120和介電窗130之間的上部空間123中設置射頻天線151。
沿著真空室100的內壁選擇性地設置介電壁132。較佳地,介電壁132和介電窗130一體成型。但是，也能以各自分離的結構形成。介電壁132設置在整體比基板支撐體111稍低的部分上，以防止在製程進行過程中，損傷或污染下部主體110。介電窗130和介電壁132例如由石英或陶瓷等絕緣材料構成。
介電窗130設在上部蓋體120和下部主體110之間。然後，用於真空絕緣的O型環114與122係安裝在上部蓋體120與介電窗130間的接合面上，及在介電窗130與下部主體110間之接合面上。用於真空絕緣的O型環125與124也被安裝在介電窗130和噴頭140的接合面，及噴頭140和上部蓋體120的接合面上。
圖2是表示在圖1的電漿反應器的上部設置的射頻天線和氣體噴頭的組裝結構的圖。
參照圖2，射頻天線151被設置為以氣體噴頭140為中心並具有平板螺旋型的結構。在介電窗130和射頻天線151之間設置法拉第遮罩板(faraday shield)142。法拉第遮罩板142可以選擇性安裝或不安裝。法拉第遮罩板142可以可不電氣連接至氣體噴頭140。
此外，參照圖1，射頻天線151的一端經由阻抗匹配器161與供給射頻的第一電源供給源160電連接，射頻天線151的另一端則接地。射頻天線151與真空室的內部電漿感應耦合。基板支撐體111經由阻抗匹配器163與供給射頻的第二電源供給源162電連接，氣體噴頭140接地。氣體噴頭140和基板支撐體111構成一對電容電極，與真空室100內部的電漿電容性耦合。第一及第二電源供給源160、162可利用無需專門的阻抗匹配器即可控制輸出電壓的射頻電源供給源構成。用於電容耦合的射頻信號和用於感應耦合的射頻信號的相位關係具有適當的關係，例如具有180度左右的相位關係。
這種本發明的第一實施例的電漿反應器中，氣體噴頭140及基板支撐台111與真空室100內部的電漿電容耦合，射頻天線151與真空室100內部的電漿感應耦合。一般來說，使用射頻天線的感應耦合電漿源中，電漿的密度及均勻度受到射頻天線的形成所影響。從這點出發，依據本發明的電漿反應器，在中心部分設有電容耦合的氣體噴頭140，在其周邊設有配置成平板螺旋型的射頻天線151，則可以在真空室的內部得到更均勻的電漿。
該電容性與感應性耦合允許在真空室100內產生電漿和對電漿離子能量的準確控制。因此，可以使製程生產力最大化。此外，藉由令氣體噴頭140位於基板支撐台111的上部及更均勻噴氣至被處理基板112的上部，進行更均勻的基板處理。
圖3是表示射頻天線和噴頭的電連接結構圖。
參照圖3，射頻天線151和氣體噴頭140可以彼此電氣串聯連接。即，射頻天線151的一端經由阻抗匹配器161與第一電源供給源160連接，另一端與氣體噴頭140連接。並且，氣體噴頭140接地。氣體噴頭140和射頻天線151的電連接關係可如下多樣地變形實施。
圖4a至圖4d是表示射頻天線和噴頭的電連接結構的各種修改例示圖。
圖4a至圖4d中的(a)表示射頻天線151和氣體噴頭140的實體配置結構和電連接關係，(b)是將其用電氣符號表示其連接關係。
圖4a所示例的氣體噴頭140和射頻天線151的連接方式正如圖4所說明的那樣。射頻天線151的一端經由阻抗匹配器161與第一電源供給源160電連接，另一端與氣體噴頭140電連接。氣體噴頭140接地。
圖4b所示例的氣體噴頭140和射頻天線151的連接方法中，氣體噴頭140首先與第一電源供給源160電連接，然後射頻天線151與氣體噴頭140連接並接地。
圖4c和圖4d所示例的氣體噴頭140和射頻天線151的連接方式是，用兩個分離天線151a、151b構成射頻天線151，在其間電連接氣體噴頭140。其中圖4c中，射頻天線151的兩個分離天線151a、151b向同一繞線方向捲繞，並分別位於外週期與內週邊處。
此外，圖4d所示的射頻天線151中，兩個分離天線151a、151b並排地繞在氣體噴頭140的周圍捲繞成平板螺旋型。並且，位於外週邊的一個天線151a的外側一端經由阻抗匹配器161與第一電源供給源160連接，另一端與氣體噴頭140連接。位於內週邊的另一個天線151b的內側一端與氣體噴頭140連接，外側一端接地。
除了上述圖4a至圖4d所示例的氣體噴頭140和射頻天線161的電連接方式以外，還具有多種電連接方式。這種電連接方法也可以同樣地適用於後述的例子。此外，射頻天線161和基板支撐台111的電源供給方法，可以如下文所述採用多種供給方法。並且，用於供給射頻的電源供給源數量也可以多樣地進行修改。
圖5是表示採用了藉由電源分割而進行的雙重電源供給結構的示例圖。
參照圖5，採用如下電源分割供給結構：從第一電源供給源160提供的射頻係經由電源分配部164進行分配，並被供給到射頻天線151和基板支撐台111。電源分配部164可藉由使用各種方法加以分割電源，例如使用變壓器的電源分割、使用了多個電阻的電源分割、使用一電容器的電源分割。基板支撐台111分別接收從第一電源供給源160分割的射頻、和從第二電源供給源162提供的射頻。此時，由第一及第二電源供給源160、162提供的是射頻彼此不同。
圖6是表示採用了兩個電源供給源的雙重電源結構的示例圖。
參照圖6，基板支撐台111經由提供彼此不同頻率的兩個電源供給源162a、162b而接收兩個射頻。
如果基板支撐台111接收具有不同頻率的射頻時，可以採用電源分割結構或使用獨立的單獨電源的結構等多種電源供給結構。基板支撐台111的雙重電源供給結構可以更容易地在真空室100的內部產生電漿，進一步在被處理基板112的表面改善電漿能量調節，進一步提高製程生產力。
基板支撐台111的單個或雙重電源供給結構可以混合上述圖4a至圖4d中說明的射頻天線151和氣體噴頭140的各種電連接方式，而實現多樣的電連接方式。
圖7a及圖7b是表示在射頻天線和接地之間形成的功率控制部的圖。
參照圖7a及圖7b，在射頻天線151和接地之間設有功率控制部170。功率控制部170例如由可變電容器171a或可變電感器171b構成。通過功率控制部170的電容可變控制，可以調節射頻天線151的感應耦合能量。這種功率調節部170，為了調節電容耦合能量，可以形成在氣體噴頭140和接地之間。
功率調節部170的構成，可以將上述多種方式的電源供給結構與氣體噴頭140及射頻天線161的多種電連接方式混合，實現更多樣的電連接方式。這種電連接方式也可以同樣適用於後述例子中。
圖8是本發明的第二實施例的電漿反應器的剖視圖。圖9是表示在圖8的電漿反應器的上部設置的射頻天線和氣體噴頭的配置結構的圖。
參照圖8及圖9，本發明的第二實施例的電漿反應器具有和上述第一實施例基本相同的結構。因此，對相同構成省略重複的說明。其中第二實施例的電漿反應器中的真空室100a的結構與上述第一實施例中的真空室100稍有不同。第二實施例的電漿反應器的真空室100a，是在下部主體110的上部設有介電窗130作為上部蓋體。在介電窗130的上部,設有整體覆蓋射頻天線151的蓋體部件126。蓋體部件126由傳導性或非傳導性物質構成。噴頭140，具有與介電窗130相比較低地向基板支撐台111突出的結構。
圖10是表示在真空室的外部側壁部分也設有柱型射頻天線的示例的圖。
參照圖10，射頻天線151具有平板螺旋型結構，設於介電窗130的上部，並安裝在在真空室100的外部側壁部分之柱型結構中作為擴張結構。介電窗130的結構具有與其匹配的結構。此外，蓋體部件也具有擴張結構,以覆蓋設於側壁部分的射頻天線151。
圖11是本發明的第三實施例的電漿反應器的剖視圖。
參照圖11，第三實施例的電漿反應器具有與上述第一實施例基本相同的結構。因此，相同構件的說明將被省略。明確地說，因為在第三實施例的電漿反應器中，射頻天線151由磁芯150覆蓋，所以可以更強地集中磁通，可以最小化磁通的損失。
圖12是表示在圖11的電漿反應器的上部設置的射頻天線和氣體噴頭的配置結構圖，圖13是將由射頻天線和磁芯經介電窗在真空室的內部感應的磁場視覺化表示圖。
參照圖12，射頻天線151以氣體噴頭140為中心設置成平板螺旋型結構，射頻天線151由磁芯150覆蓋。磁芯150的垂直剖面結構具有蹄鐵形狀，該磁芯150的磁通入口152朝向介電窗130，並沿著射頻天線151將其覆蓋。因此，如圖13所示，由射頻天線151產生的磁通係為磁芯150所集中，並經由介電窗130感應入真空室100的內部。磁芯150可由磁鐵體材料製作而成，也可以用其他替代材料製作。磁芯150可以是將多個蹄鐵形狀的磁鐵體芯片組裝而構成。此外，也可以使用垂直剖面形狀具有蹄鐵形狀或具有捲繞成平板螺旋型的所有的磁鐵體芯。
這種本發明的第三實施例的電漿反應器中，氣體噴頭140及基板支撐台111與真空室100內部的電漿電容性耦合，射頻天線151與真空室100內部的電漿感應性耦合。一般來說，在使用射頻天線的感應耦合電漿源中，根據射頻天線的形狀不同會影響電漿的密度和均勻度。有關於此，本發明的電漿反應器藉由在中心部分設置電容耦合的氣體噴頭140，在其周邊設有配置成平板螺旋型的射頻天線151，而在真空室內部得到更均勻的電漿。更明確地說，因為射頻天線151係為由磁芯150所覆蓋，所以可以集中更強的磁通，從而最小化磁通的損失。
圖14是表示採用了通過電源分割進行的雙重電源供給結構的示例圖，圖15是表示採用了兩個電源供給源的雙重電源結構的示例圖。
圖14及圖15所示例的電漿反應器，具有與上述圖5及圖6的電漿反應器基本相同的結構。特別是，圖14及圖15所示例的電漿反應器中，因為射頻天線151為磁芯150所覆蓋，所以可以更強地集中磁通，從而最小化磁通的損失。
圖16是表示採用了板型磁芯的例示的電漿反應器的剖視圖，圖17是板型磁芯和射頻天線及噴頭的分解透視圖。
參照圖16及圖17，或者，可以使用板型磁芯190以覆蓋射頻天線151。板型磁芯190具有與介電窗130對應的開口部191，並具有整體覆蓋介電窗130上部的平板型主體192。在平板型主體192的底面上沿著射頻天線151所處的區域形成天線安裝槽193。射頻天線151沿著天線安裝槽193設置，整體由板型磁芯190覆蓋。這種板型磁芯190可以作為上述蹄鐵形狀的磁芯150的替代實施例來使用。
圖18是表示本發明的第四實施例的電漿反應器的剖視圖，圖19是表示在圖18的電漿反應器的上部設置的射頻天線和氣體噴頭的配置結構圖。
參照圖18及圖19，本發明的第四實施例的電漿反應器，具有與上述第三實施例基本相同的結構。因此，對相同的構成之說明將被省略。但是，第四實施例的電漿反應器中的真空室100a的結構與上述第三實施例的真空室100稍有不同。在第四實施例的電漿反應器的真空室100a中，形成在下部主體110的上部的介電窗130形成了上部蓋體。在介電窗130的上部設有整體覆蓋射頻天線151和磁芯150的蓋體部件126。蓋體部件126由傳導性或非傳導性物質構成。噴頭140具有與介電窗130相比較低地向基板支撐台111突出的結構。
圖20是表示使用了板型磁芯的例子的電漿反應器的剖視圖。
參照圖20，如上述第三實施例所說明的那樣，一磁射頻天線151可以使用板型磁芯190加以覆蓋。
圖21是表示在真空室的外部側壁部分也設有柱型射頻天線和磁芯的例子的圖。
參照圖21，射頻天線151具有平板螺旋型結構，設於介電窗130的上部，並且作為擴張結構以柱型結構設置在真空室100的外部側壁部分。介電窗130有適合如此的結構，並且,磁芯150係以同樣方式設置。此外，蓋體部件也具有擴張結構，以覆蓋設於側壁部分的射頻天線151和磁芯150。
圖22是本發明的第五實施例的電漿反應器的剖視圖。
參照圖22，感應耦合電漿反應器具有由下部主體110和構成下部主體的頂部的介電窗120構成的真空室100。在真空室100的內部設有搭載被處理基板112的基板支撐台111。在下部主體110上設有用於排氣的氣體出口113，氣體出口113與真空泵115連接。
在真空室100的內側上部設有氣體噴頭140。氣體噴頭140至少包括一個氣體分配板141，由傳導性材料製作而成。氣體噴頭140與真空室100的內部區域相接的部分上，設置形成有多個氣體噴射孔的矽平板146。
介電窗120上設置有與氣體噴頭140連接的氣體注入管122，氣體注入管122的末端121與氣體噴頭140連接。為了真空絕緣，在介電窗130和下部主體110之間分別設置O型環123。在介電窗120的上部靠近設置射頻天線151，並設置整體覆蓋射頻天線151的磁芯150。
射頻天線151的一端經由阻抗匹配器161與供給射頻的第一電源供給源160電連接，另一端接地。射頻天線151與真空室內部的電漿感應耦合。基板支撐台111經由阻抗匹配器163與供給射頻的第二電源供給源162電連接，氣體噴頭140接地。氣體噴頭140和基板支撐台111構成一對電容電極，並與真空室100內部的電漿電容性耦合。第一及第二電源供給源160、162可以利用無需專門的阻抗匹配器即可控制輸出電壓的射頻電源供給源來構成。用於電容耦合的射頻信號和用於感應耦合的射頻信號的相位關係具有適當的關係，例如具有180度左右的相位關係。
圖23a及圖23b是表示將射頻天線的形狀形成為平板螺旋型或同心圓型的例子的圖。
參照圖23a及圖23b，射頻天線151由具有平板螺旋型結構或同心圓型結構的一個以上的射頻天線構成。多個射頻天線151重疊為兩層以上。磁芯150具有整體覆蓋射頻天線151的平板型主體。沿著射頻天線151所處的區域將天線安裝槽152設成螺旋型或同心圓型。
圖24a及圖24b是表示射頻天線的電連接結構的圖。
參照圖24a及圖24b，射頻天線151由多個天線單元151a、151b、151c構成，多個天線單元151a、151b、151c具有串聯或並聯的電連接結構，或具有串聯和並聯混合的電連接結構。
這種本發明的感應耦合電漿反應器中，氣體噴頭140及基板支撐台111與真空室100內部的電漿電容性耦合，射頻天線151與真空室100內部的電漿感應性耦合。特別是，因為射頻天線151由磁芯150覆蓋，可以集中更強的磁通，從而最小化磁通的損失。這樣一來，電容性且感應性的耦合，使得在真空室100內容易產生電漿、並容易進行電漿離子能量的正確調節。因此，可以使製程生產力最大化。此外，因為氣體噴頭140位於基板支撐台111的上方，所以可以對被處理基板112上部進行均勻的氣體噴射，可以進行更均勻的基板處理。
圖25是表示採用了藉由電源分割而進行的雙重電源供給結構的例子圖。
參照圖25，採用如下電源分割供給結構：經由電源分配部164分配從第一電源供給源160提供的射頻，並分割供給到射頻天線151和基板支撐台111。電源分配部164例如可藉由使用變壓器的電源分割、使用多個電阻的電源分割、及使用電容器的電源分割等各種方式進行電源分割。基板支撐台111分別接收從第一電源供給源160分割的射頻、和從第二電源供給源162提供的射頻。此時，由第一及第二電源供給源160、162提供的是彼此不同頻率的射頻。
圖26是表示採用了兩個電源供給源的雙重電源結構的圖。
參照圖26，基板支撐台111可以經由提供彼此不同頻率的兩個電源供給源162a、162b而接收兩個射頻。
如果基板支撐台111接收彼此不同頻率的射頻時，可以採用電源分割結構或使用獨立的單獨電源的結構等各種電源供給結構。基板支撐台111的雙重電源供給結構可以在真空室100的內部更容易地產生電漿，改良在被處理基板112的表面的電漿離子能量調節，提高製程生產力。
基板支撐台111的單個或雙重電源供給結構可以組合上述圖4a至圖4d中說明的射頻天線151及氣體噴頭140的各種電連接方法，以實現更多樣的電連接方式。
圖27是表示經由磁芯的中心部構成氣體供給通道的變化例的局部剖視圖。
參照圖27，在氣體供給結構中,一開口153可以形成在磁芯150的中心部分及一對應於開口部153的開口124也被形成在介電窗120的中心部分。
依據本發明之感應耦合電漿反應器,氣體噴頭及基板支撐台係被,電容耦合至真空室內之電漿及射頻天線係被感應耦合至真空室內之電漿。明確地說,因為射頻天線係為磁芯所覆蓋,所以磁通可以強力收集及最小化磁通損失。電容與感應耦合允許在真空室內產生電漿並完成準確之電漿離子能量控制。因此,可以改良在半導體製程中之良率與生產力。再者,因為氣體噴頭均勻地將氣體噴在基板支撐台上,所以,基板可以均勻地處理。
本發明的電漿反應器可以進行多種變化，可以採用各種方式。但是，本發明不限於一特定形狀，可以了解的是，本發明包括在申請專利範圍所定義的本發明之精神與範圍內的所有修改與等效。
100．．．真空室
110．．．下部主體
111．．．基板支撐台
112．．．被處理基板
113．．．氣體出口
114．．．O型環
115．．．真空泵
120．．．上部蓋體
121‧‧‧氣體入口
130‧‧‧介電窗
123‧‧‧上部空間
132‧‧‧介電壁
140‧‧‧氣體噴頭
142‧‧‧法拉第遮罩板
145‧‧‧氣體分配板
146‧‧‧矽平板
124‧‧‧O型環
125‧‧‧O型環
151‧‧‧射頻天線
160‧‧‧第一電源供給
161‧‧‧阻抗匹配器
162‧‧‧第二電源供給
163‧‧‧阻抗匹配器
151a‧‧‧天線
151b‧‧‧天線
141‧‧‧氣體分配板
150‧‧‧磁芯
152‧‧‧磁通入口開口
153‧‧‧開口部
164‧‧‧電源分配部
122‧‧‧氣體注入管
162a,b‧‧‧電源供給源
190．．．板型磁芯
191．．．開口部
192．．．平板型主體
193．．．天線安裝槽
100a．．．真空室
126．．．蓋體部件
151c．．．天線單元
圖1是本發明的第一實施例的電漿反應器的剖視圖。
圖2是表示在圖1的電漿反應器的上部設置的射頻天線和氣體噴頭的組裝結構的圖。
圖3是表示射頻天線和噴頭的電連接結構的圖。
圖4a是表示將射頻天線和噴頭的電連接結構變形了的各種示例的圖。
圖4b是表示將射頻天線和噴頭的電連接結構變形了的各種示例的圖。
圖4c是表示將射頻天線和噴頭的電連接結構變形了的各種示例的圖。
圖4d是表示將射頻天線和噴頭的電連接結構變形了的各種示例的圖。
圖5是表示採用了藉由電源分割而進行的雙重電源供給結構的示例的圖。
圖6是表示採用了兩個電源供給源的雙重電源結構的示例的圖。
圖7a是表示在射頻天線和接地之間形成的電源控制部的圖。
圖7b是表示在射頻天線和接地之間形成的電源控制部的圖。
圖8是本發明的第二實施例的電漿反應器的剖視圖。
圖9是表示在圖8的電漿反應器的上部設置的射頻天線和氣體噴頭的配置結構的圖。
圖10是表示在真空室的外部側壁部分也設有柱型射頻天線的示例的圖。
圖11是本發明的第三實施例的電漿反應器的剖視圖。
圖12是表示在電漿反應器的上部設置的射頻天線和氣體噴頭的配置結構的圖。
圖13是將由射頻天線和磁芯經介電窗在真空室的內部感應的磁場示意圖。
圖14是表示採用了藉由電源分割進行的雙重電源供給結構的示例的圖。
圖15是表示採用了兩個電源供給源的雙重電源結構的示例的圖。
圖16是表示採用了板型磁芯的示例的電漿反應器的剖視圖。
圖17是板型磁芯、射頻天線及噴頭的分解透視圖。
圖18是本發明的第四實施例的電漿反應器的剖視圖。
圖19是表示在電漿反應器的上部設置的射頻天線和氣體噴頭的配置結構的圖。
圖20是表示使用了板型磁芯的示例的電漿反應器的剖視圖。
圖21是表示在真空室的外部側壁部分也設有柱型射頻天線和磁芯的示例的圖。
圖22是表示本發明的第五實施例的電漿反應器的剖視圖。
圖23a是表示以螺旋型構成射頻天線的形狀的示例的圖。
圖23b是表示以同心圓型構成射頻天線的形狀的示例的圖。
圖24a是表示射頻天線的電連接結構的圖。
圖24b是表示射頻天線的電連接結構的圖。
圖25是表示採用了藉由電源分割進行的雙重電源供給結構的示例的圖。
圖26是表示採用了兩個電源供給源的雙重電源結構的示例的圖。
圖27是表示經由磁芯的中心部構成氣體供給通道的變形的局部剖視圖。
100‧‧‧真空室
110‧‧‧下部主體
111‧‧‧基板支撐台
112‧‧‧被處理基板
113‧‧‧氣體出口
114‧‧‧O型環
115‧‧‧真空泵
120‧‧‧上部蓋體
121‧‧‧氣體入口
122‧‧‧氣體注入管
130‧‧‧介電窗
123‧‧‧上部空間
132‧‧‧介電壁
140‧‧‧氣體噴頭
142‧‧‧法拉第遮罩板
145‧‧‧氣體分配板
146‧‧‧矽平板
124‧‧‧O型環
125‧‧‧O型環
151‧‧‧射頻天線
160‧‧‧第一電源供給
161‧‧‧阻抗匹配器
162‧‧‧第二電源供給
163‧‧‧阻抗匹配器
150‧‧‧磁芯

Claims (8)

  1. 一種電漿反應器，包括：一真空室，具有搭載被處理基板的基板支撐台；一氣體噴頭，向該真空室的內部供給氣體；一介電窗，設置在該真空室的上方；一射頻天線，設置在該介電窗的上方與該氣體噴頭的四周，並具有螺旋型構造；一磁芯，覆蓋該射頻天線，設置在該介電窗的上方；一第一電源供給源，與該射頻天線連接，供給射頻；一第二電源供給源，向該基板支撐台供給射頻；以及一第三電源供給源，向該基板支撐台供給與該第二電源供給源之頻率不同頻率的射頻，其中該氣體噴頭及該基板支撐台電容性耦合至該真空室內部的電漿，該射頻天線電感性耦合至該真空室內部的電漿，其中，該介電窗在其中心部具有一開口，及該氣體噴頭設置在該介電窗的該開口部中，及該磁芯係由複數個蹄鐵形狀的鐵芯片而構成。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的電漿反應器，其中，該氣體噴頭設置在該真空室的內部、在該基板支撐台之上。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的電漿反應器，其中，該磁芯係使得由該射頻天線所產生的磁通收斂，而經 由該介電窗使得該磁通感應至該真空室內部的磁通出入口係被設置於該介電窗的上方。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述的電漿反應器，更包括設於該射頻天線和該介電窗之間的法拉第遮罩板。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述的電漿反應器，其中，該介電窗、該射頻天線、及該磁芯被設於該真空室內側，以及，該電漿反應器更包含一上部蓋體覆蓋該真空室的上部。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述的電漿反應器，其中，該介電窗係作為該真空室的上部蓋體的功能，及該電漿反應器更包括一蓋體組件，整個覆蓋在該介電窗上方之該射頻天線和該磁芯。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述的電漿反應器，其中包含一介電壁，沿著該真空室的內壁而設置。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述的電漿反應器，其中，該氣體噴頭與該真空室的內部區域相接觸，並包括形成有多個氣體噴射孔的矽平板。
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