專利名稱：等離子體處理設(shè)備和等離子體產(chǎn)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種等離子體處理設(shè)備和等離子體產(chǎn)生方法，尤其是，涉及通過使用槽孔天線向處理容器中提供電磁場來產(chǎn)生等離子體的等離子體處理設(shè)備和等離子體產(chǎn)生方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體設(shè)備或平板顯示器的制過程中，等離子體處理設(shè)備經(jīng)常用來進(jìn)行如氧化膜的形成、半導(dǎo)體層的晶體生長、蝕刻和灰化等處理。在等離子體處理設(shè)備中，高頻等離子體處理設(shè)備是很有效的，該設(shè)備向處理容器中提供高頻電磁場，并通過電磁場的效應(yīng)在處理容器中電離和分離氣體，由此產(chǎn)生等離子體。由于高頻等離子體處理設(shè)備能夠產(chǎn)生低壓、高密度的等離子體，因此它能夠有效地進(jìn)行等離子體處理。
圖8是視圖，顯示了常規(guī)使用的電磁場供應(yīng)設(shè)備的布置，向處理容器中提供高頻電磁場。圖8中所示的電磁場供應(yīng)設(shè)備510包括產(chǎn)生高頻電磁場的高頻發(fā)生器511；圓柱形波導(dǎo)管512，該波導(dǎo)管512具有連接到高頻發(fā)生器511的一個末端；圓形偏振轉(zhuǎn)換器513和提供給圓柱形波導(dǎo)管512的負(fù)載匹配單元514；以及連接到圓柱形波導(dǎo)管512的另一末端的輻射線槽孔天線(以下縮寫為RLSA)515。
RLSA 515向處理容器(未示出)中提供從圓柱形波導(dǎo)管512引入的高頻電磁場。更具體地，RLSA 515具有形成徑向狀波導(dǎo)管521的兩個平行的圓形導(dǎo)體板522和523；以及導(dǎo)體環(huán)524，該導(dǎo)體環(huán)524連接兩個導(dǎo)體板522和523的邊緣部分，防護(hù)住高頻電磁場。開口525形成在導(dǎo)體板522的中央部分，通過該開口將高頻電磁場從圓柱形波導(dǎo)管512引入到徑向狀波導(dǎo)管521。許多槽孔526形成在導(dǎo)體板523中，通過該槽孔向處理容器中提供在徑向狀波導(dǎo)管521中傳播的高頻電磁場。導(dǎo)體板523和槽孔526形成天線表面528。
由高頻發(fā)生器511產(chǎn)生的高頻電磁場以TE11方式在圓柱形波導(dǎo)管512中傳播，通過圓形偏振轉(zhuǎn)換器513轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)電磁場，并引入到RLSA 515中。通過槽孔526向處理容器中提供引入到RLSA 515的高頻電磁場，同時它在徑向狀波導(dǎo)管521中全面?zhèn)鞑?。在處理容器中，所提供的高頻電磁場電離氣體，產(chǎn)生等離子體，從而用等離子體處理目標(biāo)物體。
沒有提供到處理容器中的部分高頻電磁場從RLSA 515通過圓形偏振轉(zhuǎn)換器513返回，作為經(jīng)反射的電磁場F1。負(fù)載匹配單元514匹配供應(yīng)側(cè)與負(fù)載側(cè)之間的阻抗。由此，經(jīng)反射的電磁場F1通過負(fù)載匹配單元514再次反射，并且與由高頻發(fā)生器511提供的傳播的波進(jìn)行相位匹配，使得功率能夠輔助地提供給RLSA 515。
當(dāng)反射電磁場F1的功率(反射功率)增加時，負(fù)載匹配單元514不能反射反射電磁場F1的總功率，并在高頻發(fā)生器511與負(fù)載匹配單元514之間產(chǎn)生駐波。所以，由于圓柱形波導(dǎo)管512通過高頻發(fā)生器511與負(fù)載匹配單元514之間的駐波局部加熱，因此它可能會變形。此外，功率可能不會有效地提供到RLSA 515的負(fù)載側(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明能夠用來解決這些問題，并且目的是減少來自槽孔天線的反射功率。
為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種等離子體處理設(shè)備，其特征在于包括工作臺，用于在其上放置目標(biāo)物體；處理容器，用于容納工作臺；和槽孔天線，相對于工作臺設(shè)置，以向處理容器中提供電磁場，其中形成在槽孔天線的天線表面中許多槽孔的輻射系數(shù)、在徑向方向上、從天線表面的中心部分沿著到周邊部分的路徑到達(dá)第一中間部分單調(diào)增加，并且在從第一中間部分到周邊部分中保持在第一中間部分處獲得的值。
槽孔的長度可以從中心部分直到天線表面的第一中間部分單調(diào)改變，并且從第一中間部分到周邊部分中保持在第一中間部分處獲得的長度。
當(dāng)槽孔的長度L滿足
L≤λg/2或者(N/2+1/4)×λg≤L≤(N+1)×λg/2(N是自然數(shù))時，其中λg是槽孔天線中電磁場的波長，槽孔的長度可以從中心部分直到第一中間部分單調(diào)增加。
可替換地，從天線表面最內(nèi)的槽孔直到徑向方向上天線表面的任意槽孔，每個槽孔的長度可大于每個槽孔內(nèi)側(cè)槽孔的長度；并且從該任意槽孔到天線表面的最外槽孔，每個槽孔的長度可等于該任意槽孔的長度。
當(dāng)槽孔長度L滿足N×λg/2≤L≤(N/2+1/4)×λg(N是自然數(shù))時，槽孔的長度可從中心部分直到第一中間部分單調(diào)減小。
可替換地，從天線表面最內(nèi)的槽孔直到徑向方向上天線表面的任意槽孔，每個槽孔的長度可小于每個槽孔內(nèi)側(cè)槽孔的長度；并且從該任意槽孔到天線表面的最外槽孔，每個槽孔的長度可等于該任意槽孔的長度。
上述等離子體處理設(shè)備中，在天線表面的徑向方向上，從天線表面的第一中間部分沿著到周邊部分的路徑直到第二中間部分，槽孔的輻射系數(shù)可保持在第一中間部分獲得的值，并且可從第二中間部分直到周邊部分單調(diào)減少。
槽孔的長度可從中心部分直到天線表面的第一中間部分單調(diào)改變，可從第一中間部分直到第二中間部分保持在第一中間部分處獲得的長度，還可從第二中間部分直到周邊部分單調(diào)改變，該單調(diào)改變與從中心部分直到第一中間部分的槽孔相反。
當(dāng)槽孔的長度L滿足L≤λg/2或者(N/2+1/4)×λg≤L≤(N+1)×λg/2(N是自然數(shù))時，槽孔的長度可從第二中間部分直到周邊部分單調(diào)減少。
可替換地，從天線表面最內(nèi)的槽孔直到徑向方向上天線表面第一中間部分處的槽孔，每個槽孔的長度可大于每個槽孔內(nèi)側(cè)槽孔的長度；從第一中間部分處的槽孔直到徑向方向上第二中間部分處的槽孔，每個槽孔的長度可等于第一中間部分處槽孔的長度；并且從第二中間部分處的槽孔直到徑向方向上最外的槽孔，每個槽孔的長度可小于每個槽孔內(nèi)側(cè)槽孔的長度。
當(dāng)槽孔的長度L滿足N×λg/2≤L≤(N/2+1/4)×λg(N是自然數(shù))時，槽孔的長度可從第二中間部分直到周邊部分單調(diào)增加。
可替換地，從天線表面的最內(nèi)槽孔直到徑向方向上天線表面第一中間部分處的槽孔，每個槽孔的長度可小于每個槽孔內(nèi)側(cè)槽孔的長度；從第一中間部分處的槽孔直到徑向方向上第二中間部分處的槽孔，每個槽孔的長度可等于第一中間部分處槽孔的長度；并且從第二中間部分處的槽孔直到徑向方向上最外的槽孔，每個槽孔的長度可大于每個槽孔內(nèi)側(cè)槽孔的長度。
本發(fā)明的等離子體產(chǎn)生方法特征在于當(dāng)通過使用槽孔天線向處理容器中提供電磁場時，在該槽孔天線中許多槽孔形成在其天線表面上，為了產(chǎn)生等離子體，槽孔的輻射系數(shù)在天線表面的徑向方向上從天線表面的中心部分沿著到周邊部分的路性直到第一中間部分單調(diào)增加，從第一中間部分到周邊部分保持在第一中間部分處獲得的輻射系數(shù)值。
在天線表面的徑向方向上從天線表面的第一中間部分沿著到周邊部分的路徑直到第二中間部分，可保持在第一中間部分處獲得的輻射系數(shù)值；從第二中間部分直到周邊部分，輻射系數(shù)可單調(diào)減少。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實施例所述的等離子體處理設(shè)備總體布置的視圖；圖2A是平面圖，顯示了從圖1中線II-II’方向所見的天線表面的布置；圖2B是顯示槽孔長度相對于徑向方向變化的坐標(biāo)圖；圖3A是顯示倒V形槽孔例子的視圖，圖3B是顯示十字形槽孔例子的視圖；圖4A至4D是每幅顯示形成在天線表面中的槽孔形狀例子的視圖；圖5A是平面圖，顯示了在根據(jù)本發(fā)明第二實施例所述的等離子體處理設(shè)備中所使用的槽孔天線的天線表面的布置；圖5B是顯示槽孔長度相對于徑向方向變化的坐標(biāo)圖；圖6A是縱向截面圖，顯示了具有天線表面的徑向線狀槽孔天線的布置，該天線表面形成向上凸起的圓錐；圖6B是透視圖，顯示了圖6A中所示天線表面的布置；圖7是透視圖，顯示了天線表面的布置，該天線表面形成向下凸起的圓錐；和圖8是顯示傳統(tǒng)電磁場供應(yīng)設(shè)備布置的視圖。
具體實施例方式
將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。
第一實施例將參考附圖1至4描述根據(jù)本發(fā)明第一實施例的等離子體處理設(shè)備。圖1是顯示第一實施例總體布置的視圖。這種等離子體處理設(shè)備具有處理容器1，該處理容器容納襯底4、例如作為目標(biāo)物體的半導(dǎo)體或LCD，并用等離子體處理襯底4；和電磁場供應(yīng)設(shè)備10，該設(shè)備向處理容器1中提供高頻電磁場F，使得通過高頻電磁場F的操作，在處理容器1中產(chǎn)生等離子體P。
處理容器1是帶有上開口的有底圓柱體。襯底工作臺(工作臺)3通過絕緣板2固定到處理容器1底平面的中心部分上。襯底4放置在襯底工作臺3的上表面上。
用于抽真空的排氣口5形成在處理容器1底面的周邊內(nèi)。氣體引導(dǎo)噴口6排布在處理容器1的側(cè)壁中，引導(dǎo)氣體進(jìn)入處理容器1中。例如，當(dāng)?shù)入x子體處理設(shè)備用作蝕刻設(shè)備時，通過噴口6將如Ar的等離子氣體和如CF4的蝕刻氣體引導(dǎo)到設(shè)備中。
處理容器1的上開口與電介質(zhì)板7靠近，使得處理容器1中產(chǎn)生的等離子體P不會漏到外部。電磁場供應(yīng)設(shè)備10的RLSA 15設(shè)置在電介質(zhì)板7上。電介質(zhì)板7的外表面和RLSA 15由防護(hù)元件8覆蓋，該防護(hù)元件環(huán)形排布在處理容器1的側(cè)壁上，使得高頻電磁場F不會漏到外部。
電磁場供應(yīng)設(shè)備10包括RLSA 15和RLSA 15的功率供給單元。該功率供給單元包括高頻發(fā)生器11、連接在高頻發(fā)生器11與RLSA 15之間的圓柱形波導(dǎo)管12、和設(shè)置在圓柱形波導(dǎo)管12上的圓形偏振轉(zhuǎn)換器13和負(fù)載匹配單元14。
高頻發(fā)生器11產(chǎn)生并輸出高頻電磁場F，該高頻電磁場具有在1GHz到十余GHz范圍內(nèi)的預(yù)定頻率(如，2.45GHz)。高頻發(fā)生器11可輸出高頻波，該高頻波包括微波和低于其的頻帶。
圓形偏振轉(zhuǎn)換器13將在圓柱形波導(dǎo)管12中以TE11模式傳播的高頻電磁場F轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)電磁場，該旋轉(zhuǎn)電磁場在垂直于其傳輸方向平面內(nèi)的一個周期中旋轉(zhuǎn)一圈。
負(fù)載匹配單元14匹配圓柱形波導(dǎo)管12供應(yīng)側(cè)(高頻發(fā)生器11側(cè))的阻抗和負(fù)載側(cè)(RLSA 15)的阻抗。
RLSA 15將從圓柱形波導(dǎo)管12引導(dǎo)的高頻電磁場F，通過電介質(zhì)板7提供到處理容器1中。更具體地，RLSA 15具有形成徑向狀波導(dǎo)管21的兩個平行的圓形導(dǎo)體板22和23；以及導(dǎo)體環(huán)24，該導(dǎo)體環(huán)24連接兩個導(dǎo)體板22和23的外邊緣，屏蔽高頻電磁場F。導(dǎo)體板22和23以及導(dǎo)體環(huán)24由如銅或鋁等導(dǎo)體制成。
連接到圓柱形波導(dǎo)管12的開口25形成在導(dǎo)體板22的中心部分，該導(dǎo)體板用作徑向狀波導(dǎo)管21的上表面。高頻電磁場F通過開口25引導(dǎo)到徑向狀波導(dǎo)管21中。通過許多槽孔26形成在用作徑向狀波導(dǎo)管21下表面的導(dǎo)體板23中，在徑向狀波導(dǎo)管21中傳播的高頻電磁場F通過該槽孔提供到處理容器1中。導(dǎo)體板23和槽孔26形成天線表面28。
由導(dǎo)體或電介質(zhì)制成的凸塊27設(shè)置在天線表面28的中心部分。凸塊27是大致圓錐形的元件，朝著導(dǎo)體板22的開口25凸起。凸塊27從圓柱形波導(dǎo)管12到徑向狀波導(dǎo)管21調(diào)節(jié)阻抗中的變化，從而能夠減小在圓柱形波導(dǎo)管12和徑向狀波導(dǎo)管21連接部分處的高頻電磁場F的反射。
波延遲元件可設(shè)置在徑向狀波導(dǎo)管21中。波延遲元件由電介質(zhì)制成，該電介質(zhì)具有大于1的相對介電常數(shù)。由于波延遲元件減少了徑向狀波導(dǎo)管21中的波長λg，因此徑向狀方向中設(shè)置在天線表面28內(nèi)的槽孔26的數(shù)量可以增加，使得高頻電磁場F的供應(yīng)效率能夠提高。
將詳細(xì)地描述RLSA 15的天線表面28。將描述一種情況，在其中每個槽孔26的長度設(shè)置為等于或小于輻射狀波導(dǎo)管12中波長λg的1/2。
圖2A是平面圖，顯示了從圖1中II-II’方向所見的天線表面28的布置；圖2B是顯示槽孔26長度相對于徑向方向變化的坐標(biāo)圖。參見圖2B，橫軸表示自天線表面28中心O起在徑向方向上的距離，縱軸表示槽孔26的長度L。
在圖2A中，沿圓周方向延伸的多個槽孔26同心排布。
如圖2B中所示，假設(shè)天線表面28的中心部分和周邊部分分別由A和B表示，并且在從中心部分A到周邊部分B路徑上的預(yù)定位置(以下將稱作第一中間部分)由C表示。在天線表面28的徑向方向上，槽孔26的長度L從中心部分A處的L1單調(diào)增加，在第一中間部分C處達(dá)到最大長度L2。從第一中間部分C直到周邊部分B保持最大長度L2。因此，從天線表面28的最內(nèi)槽孔直到徑向方向上的任意槽孔，每個槽孔的長度大于它內(nèi)側(cè)槽孔的長度。此外，從該任意槽孔直到天線表面28的最外槽孔，每個槽孔的長度等于該任意槽孔的長度。要說明的是，0＜L1＜L2≤λg/2。
將槽孔26附近的徑向狀波導(dǎo)管21中的高頻電磁場F的功率與通過槽孔26輻射(或漏出)的高頻電磁場F功率(輻射功率)的比率定義為槽孔26的輻射系數(shù)。更具體地，輻射系數(shù)由(輻射功率)/(徑向狀波導(dǎo)管21中的功率)來表示，并隨著槽孔26的長度L從零(0)增加到最大λg/2，輻射系數(shù)也逐漸增加。
因此，如上所述，當(dāng)槽孔26的長度L相對于天線表面28的徑向方向變化時，槽孔26的輻射系數(shù)從天線表面28的中心部分A在徑向方向上單調(diào)增加，并在第一中間部分C處達(dá)到最大值。從第一中間部分C直到周邊部分B保持該最大值。以這種方式，當(dāng)與槽孔的輻射系數(shù)單調(diào)增加的情況相比較時，在高頻電磁場F從中心部分向徑向狀波導(dǎo)管21的周邊部分傳播的同時，由RLSA 15輻射(或漏出)的功率增加了。因此，不由RLSA 15輻射而是留在徑向狀波導(dǎo)管21中的功率減少了，使得從徑向狀波導(dǎo)管21通過圓柱形波導(dǎo)管12返回的反射電磁場F1的反射功率減少了。
因此，用負(fù)載匹配單元14匹配阻抗變得更容易了。反射電磁場F1的總功率可由負(fù)載匹配單元14再次反射，并且與由高頻發(fā)生器11提供的傳輸波相位匹配，使得功率能夠輔助地提供到RLSA 15。因此，在高頻發(fā)生器11與負(fù)載匹配單元14之間沒有駐波產(chǎn)生，圓柱形波導(dǎo)管12不會由于高頻發(fā)生器11與負(fù)載匹配單元14之間的局部加熱而變形。此外，除了在負(fù)載側(cè)部分之外，功率不會消耗，使得功率能夠有效地提供到處理容器1中。
在上面的描述中，描述了這樣一種情況，其中槽孔26的長度L為徑向狀波導(dǎo)管21中波長λg的1/2或更小。當(dāng)槽孔26的長度L落到關(guān)系式(1)范圍內(nèi)時，隨著槽孔26長度L變得大于(N/2+1/4)×λg，輻射系數(shù)也逐漸增加，并且當(dāng)長度L為(N+1)×λg/2時變?yōu)樽畲?。由此，?dāng)以同樣的方式設(shè)置槽孔26的長度L時，從徑向狀波導(dǎo)管21到圓柱形波導(dǎo)管12返回的功率能夠減少。
(N/2+1/4)×λg≤L≤(N+1)×λg/2...(1)其中N是自然數(shù)(這也適用于下面的描述)。
當(dāng)槽孔26的長度L落到關(guān)系式(2)的范圍內(nèi)時，隨著槽孔26的長度L變得大于(N/2+1/4)×λg，槽孔26的輻射系數(shù)逐漸增加，并且當(dāng)長度L為N×λg/2時變?yōu)樽畲?。因此，槽?6的長度L在天線表面28的徑向方向上從中心部分A直到第一中間部分C單調(diào)減少，并且從第一中間部分C直到周邊部分B保持在第一中間部分C處獲得的長度(最小長度L)。在這種情況中，從最內(nèi)的槽孔直到徑向方向上天線表面28的任意槽孔，每個槽孔的長度小于它內(nèi)側(cè)槽孔的長度。從該任意槽孔到天線表面28的最外槽孔，每個槽孔的長度等于該任意槽孔的長度。
N×λg/2≤L≤(N/2+1/4)×λg...(2)在這種方式中，當(dāng)槽孔26的長度L變化時，槽孔26的輻射系數(shù)沿徑向方向從天線表面28的中心部分A單調(diào)增加，在第一中間部分C處達(dá)到最大值。從第一中間部分C直到周邊部分B保持該最大值。當(dāng)使用這種RLSA時，從徑向狀波導(dǎo)管12通過圓柱形波導(dǎo)管12返回的功率能夠減少。
在圖2B中，槽孔26的長度L變化為A與C之間的線性函數(shù)，但是本發(fā)明不限于此。關(guān)于第一中間部分C的位置時，要根據(jù)處理條件和類似情況來選擇合適的位置。
圖2A顯示了一個例子，其中沿圓周方向延伸的槽孔26同心排布?？商鎿Q地，槽孔26可排布為形成漩渦，或者可形成沿徑向方向延伸的槽孔26。
放射狀相鄰槽孔26的間隔可設(shè)置約為λg，使得RLSA 15形成輻射天線，或者設(shè)置約為λg/3到λg/40，使得RLSA 15形成漏泄天線。
多個所謂倒V字形槽孔或多個十字形槽孔可形成在天線表面28中，向處理容器1中輻射圓形偏振波，如圖3A所示在每個倒V字形槽孔中，一個槽孔26A的延長線與另一個槽孔26B或另一個槽孔26B的延長線相交，如圖3B中所示每個十字形槽孔包括在它們中心處相交的兩個不同長度的槽孔26C和26D。
關(guān)于槽孔26的平面形狀，可采用如圖4A中所示的矩形，或可采用如圖4B中所示的形狀，在該形狀中兩平行直線一側(cè)上的兩端用如弧形等曲線連接到另一側(cè)上的兩端?？商鎿Q地，可采用如圖4C或4D中所示的形狀，在該形狀中圖4A中矩形的長側(cè)邊或圖4B中兩平行直線是弓形的。槽孔的長度L是圖4A中矩形每條長側(cè)邊的長度，而且是圖4B的兩平行直線中每條直線的長度?？紤]到放射狀波導(dǎo)管33中高頻電磁場F和放射狀波導(dǎo)管33的波長影響，槽孔的寬度W可設(shè)置為約2mm。
第二實施例將參考附圖5A和5B描述根據(jù)本發(fā)明第二實施例的等離子體處理設(shè)備。圖5A是平面圖，顯示了用在本實施例中的RLSA天線表面的布置；圖5B是顯示槽孔長度相對于徑向方向變化的圖。在圖5A和5B中，與圖2A和2B中相同或同樣的部分由相同的附圖標(biāo)記表示，適當(dāng)時將省略對其的描述。圖5A對應(yīng)于圖2A。
如圖5中所示，假設(shè)在從第一中間部分C到天線表面128周邊部分B路徑上的預(yù)定位置(以下將稱作第二中間部分)由D表示。在天線表面128的徑向方向上，槽孔126的長度L從中心部分A處的長度L1單調(diào)增加，在第一中間部分C處達(dá)到最大長度L2。從第一中間部分C直到第二中間部分D保持該最大長度L2，并從第二中間部分D直到周邊部分B單調(diào)減少。因此，從天線表面128的最內(nèi)槽孔直到徑向方向上的第一中間部分C，每個槽孔的長度大于它內(nèi)側(cè)槽孔的長度。此外，從第一中間部分C處的槽孔直到徑向方向上第二中間部分D處的槽孔，每個槽孔的長度等于第一中間部分C處槽孔的長度。從第二中間部分D處的槽孔直到徑向方向上的最外槽孔，每個槽孔的長度小于它內(nèi)側(cè)槽孔的長度。
假設(shè)槽孔126的長度L設(shè)置為等于或小于放射狀波導(dǎo)管21波長λg的1/2。在這種情況下，靠近天線表面128的周邊部分，槽孔126的長度L單調(diào)減少，與從中心部分A直到第一中間部分C的情況相反。然后，槽孔126的輻射系數(shù)也單調(diào)減少，并且周邊部分附近高頻電磁場F的輻射功率減少了。所以，處理容器1側(cè)壁附近的場強(qiáng)減少了，使得由等離子氣體電離造成的等離子體的產(chǎn)生得到了抑制。如果處理容器1中側(cè)壁附近的等離子體密度較高，它就會減少。然后，當(dāng)?shù)入x子體P接觸到處理容器1的側(cè)壁來濺射金屬表面時，在處理容器1中造成的污物可以減少。
在上面的描述中，槽孔126的長度L設(shè)置為等于或小于放射狀波導(dǎo)管21中波長λg的1/2。這也同樣適用下述情況下，即槽孔126形成為使得它們的長度L落到關(guān)系式(1)范圍內(nèi)。
假設(shè)將這樣形成槽孔126，使得它們的長度L落到關(guān)系式(2)的范圍內(nèi)。在這種情況下，沿著天線表面128的徑向方向，槽孔126的長度L從中心部分A直到第一中間部分C相反地單調(diào)減少。從第一中間部分C直到第二中間部分D保持第一中間部分C處的長度(最小長度L)，并且從第二中間部分D直到周邊部分B單調(diào)增加。在這種情況下，從天線表面128的最內(nèi)槽孔直到徑向方向上第一中間部分C處的槽孔，每個槽孔的長度小于它內(nèi)側(cè)槽孔的長度。此外，從第一中間部分C處的槽孔直到徑向方向上第二中間部分D處的槽孔，每個槽孔的長度等于第一中間部分C處槽孔的長度。從第二中間部分D處的槽孔直到徑向方向上的最外槽孔，每個槽孔的長度大于它內(nèi)側(cè)槽孔的長度。當(dāng)槽孔126的長度L以這種方式變化時，在天線表面128周邊附近槽孔126的輻射系數(shù)單調(diào)減少，使得處理容器1中的污物能夠減少。
在圖5B中，槽孔126的長度L變化為D與B之間的線性函數(shù)，但是本發(fā)明不限于此。雖然槽孔126的長度L在周邊部分B處減少到了L1，但是也可不需減少到L1。至于第二中間部分D的位置，根據(jù)處理條件和類似情況來選擇合適的位置。
參見圖1、2和5，天線表面28和128是平面的?？商鎿Q地，如圖6A和6B中所示，天線表面228A可形成圓錐形。從圓錐形天線表面228A輻射(或漏泄)的高頻電磁場F變?yōu)?，在由平板式電介質(zhì)板7所定義的等離子體平面上沿傾斜方向入射。因此，用于高頻電磁場F的等離子體P的吸收效率提高了。出現(xiàn)在天線表面228A與等離子體表面之間的駐波減弱了，使得等離子體分布的均勻性能夠得到提高。
天線表面228A形成向上凸起的圓錐形?？商鎿Q地，可使用如圖7中所示的天線表面228B，該天線表面形成向下凸起的圓錐形。天線表面228A和228B可形成不同于圓錐形的凸起形狀。
根據(jù)本發(fā)明的等離子體設(shè)備能夠用作蝕刻設(shè)備、等離子體CVD設(shè)備、灰化設(shè)備或類似設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種等離子體處理設(shè)備，其特征在于包括工作臺，用于在其上放置目標(biāo)物體；處理容器，用于容納所述工作臺；和槽孔天線，相對于所述工作臺設(shè)置，以向所述處理容器中提供電磁場，其中形成在所述槽孔天線的天線表面中許多槽孔的輻射系數(shù)、在天線表面的徑向方向上、從天線表面的中心部分沿著到周邊部分的路徑直到第一中間部分單調(diào)增加，并且從第一中間部分到周邊部分保持在第一中間部分處獲得的值。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于所述槽孔的長度從中心部分直到天線表面的第一中間部分單調(diào)變化，并且從第一中間部分到周邊部分保持在第一中間部分處獲得的長度。
3.如權(quán)利要求2所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于當(dāng)所述槽孔的長度L滿足L≤λg/2或者(N/2+1/4)×λg≤L≤(N+1)×λg/2(N是自然數(shù))時，其中λg是所述槽孔天線中電磁場的波長，槽孔的長度從中心部分直到第一中間部分單調(diào)增加。
4.如權(quán)利要求2所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于當(dāng)所述槽孔的長度L滿足L≤λg/2或者(N/2+1/4)×λg≤L≤(N+1)×λg/2(N是自然數(shù))時，其中λg是所述槽孔天線中電磁場的波長，從天線表面的最內(nèi)槽孔直到徑向方向上天線表面的任意槽孔，每個槽孔的長度大于每個槽孔內(nèi)側(cè)槽孔的長度，并且從該任意槽孔到天線表面的最外槽孔，每個槽孔的長度等于該任意槽孔的長度。
5.如權(quán)利要求2所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于當(dāng)所述槽孔的長度L滿足N×λg/2≤L≤(N/2+1/4)×λg(N是自然數(shù))時，其中λg是所述槽孔天線中電磁場的波長，槽孔的長度從中心部分直到第一中間部分單調(diào)減少。
6.如權(quán)利要求2所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于當(dāng)所述槽孔的長度L滿足N×λg/2≤L≤(N/2+1/4)×λg(N是自然數(shù))時，其中λg是所述槽孔天線中電磁場的波長，從天線表面的最內(nèi)槽孔直到徑向方向上天線表面的任意槽孔，每個槽孔的長度小于每個槽孔內(nèi)側(cè)槽孔的長度，并且從該任意槽孔到天線表面的最外槽孔，每個槽孔的長度等于該任意槽孔的長度。
7.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于，在天線表面的徑向方向上，槽孔的輻射系數(shù)從天線表面的第一中間部分沿著到周邊部分的路徑直到第二中間部分，保持在第一中間部分處獲得的值，并且從第二中間部分直到周邊部分單調(diào)減少。
8.如權(quán)利要求7所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于所述槽孔的長度從中心部分直到天線表面的第一中間部分單調(diào)變化，從第一中間部分直到第二中間部分保持在第一中間部分處獲得的長度，并且從第二中間部分直到周邊部分單調(diào)變化，該變化與從中心部分直到第一中間部分的槽孔相反。
9.如權(quán)利要求8所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于當(dāng)所述槽孔的長度L滿足L≤λg/2或者(N/2+1/4)×λg≤L≤(N+1)×λg/2(N是自然數(shù))時，其中λg是所述槽孔天線中電磁場的波長，槽孔的長度從第一中間部分直到周邊部分單調(diào)減少。
10.如權(quán)利要求8所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于當(dāng)槽孔的長度L滿足L≤λg/2或者(N/2+1/4)×λg≤L≤(N+1)×λg/2(N是自然數(shù))時，其中λg是所述槽孔天線中電磁場的波長，從天線表面的最內(nèi)槽孔直到徑向方向上天線表面第一中間部分處的槽孔，每個槽孔的長度大于每個槽孔內(nèi)側(cè)槽孔的長度，從第一中間部分處的槽孔直到徑向方向上第二中間部分處的槽孔，每個槽孔的長度等于第一中間部分處槽孔的長度，并且從第二中間部分處的槽孔直到徑向方向上的最外槽孔，每個槽孔的長度小于每個槽孔內(nèi)側(cè)槽孔的長度。
11.如權(quán)利要求8所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于當(dāng)槽孔的長度L滿足N×λg/2≤L≤(N/2+1/4)×λg(N是自然數(shù))時，其中λg是所述槽孔天線中電磁場的波長，槽孔的長度從第二中間部分直到周邊部分單調(diào)增加。
12.如權(quán)利要求8所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于當(dāng)所述槽孔的長度L滿足N×λg/2≤L≤(N/2+1/4)×λg(N是自然數(shù))時，其中λg是所述槽孔天線中電磁場的波長，從天線表面的最內(nèi)槽孔直到徑向方向上天線表面第一中間部分處的槽孔，每個槽孔的長度小于每個槽孔內(nèi)側(cè)槽孔的長度，從第一中間部分處的槽孔直到徑向方向上第二中間部分處的槽孔，每個槽孔的長度等于第一中間部分處槽孔的長度，并且從第二中間部分處的槽孔直到徑向方向上的最外槽孔，每個槽孔的長度大于每個槽孔內(nèi)側(cè)槽孔的長度。
13.一種產(chǎn)生等離子體的方法，其特征在于當(dāng)通過使用槽孔天線來向處理容器中提供電磁場以產(chǎn)生等離子體時，在該槽孔天線中許多槽孔形成在其天線表面中，槽孔的輻射系數(shù)從天線表面的中心部分沿著到周邊部分的路徑直到第一中間部分單調(diào)增加，并且從第一中間部分到周邊部分保持在第一中間部分獲得的輻射系數(shù)值。
14.如權(quán)利要求13所述的等離子體產(chǎn)生方法，其特征在于在天線表面的徑向方向上從天線表面的第一中間部分沿著到周邊部分的路徑直到第二中間部分，保持在第一中間部分處獲得的輻射系數(shù)，并且輻射系數(shù)從第二中間部分直到周邊部分單調(diào)減少。
全文摘要
一種等離子體處理設(shè)備，槽孔(26)的長度(L)在徑向方向中從天線表面(28)的中心部分(A)單調(diào)增加，并在第一中間部分(C)處達(dá)到最大值。從第一中間部分(C)直到周邊部分(B)保持該最大值。當(dāng)與槽孔長度從天線表面(28)的中心部分直到它周邊部分單調(diào)增加的情況相比較時，從槽孔天線輻射的功率能夠增加。因此，不從槽孔天線輻射而是留在它里面的功率減少了，使得來自槽孔天線的反射功率減少了。
文檔編號H01L21/3065GK1653599SQ0381061
公開日2005年8月10日 申請日期2003年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月12日
發(fā)明者石井信雄, 八坂保能, 高橋應(yīng)明, 安藤真 申請人:東京威力科創(chuàng)股份有限公司, 八坂保能, 高橋應(yīng)明, 安藤真