[实用新型]一种用于等离子体发生器中的射频天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于等离子体发生器中的射频天线，特别涉及一种结合螺旋线圈与渐开线线圈，并能调整两种结构线圈上射频功率比的天线结构。

背景技术

目前在对半导体器件的制造过程中，通常使用电容耦合式或电感耦合式的等离子体发生器来产生引入其中的反应气体的等离子体，对放置在等离子体发生器内的晶圆进行蚀刻等加工处理。

一般情况下，电容耦合式的等离子体发生器（CCP），在其真空的反应腔内引入反应气体，通过在平行设置的平板式的上电极和下电极中的其中一个电极施加射频，在对应电极上接地，使上、下电极间被射频电场加速的电子等与反应气体的分子发生电离冲撞，产生反应气体的等离子体。

电感耦合式的等离子体发生器（ICP），往往在反应腔的侧壁或顶部外侧设置的螺旋线圈中通入交变电流，产生一个交变的感应磁场，并在轴向感应出射频电场，将引入其中的反应气体的电子被加速，从而产生反应气体的等离子体。

相比而言，使用电容耦合式的等离子体发生器（CCP）产生的等离子体，均匀性较好，但是，其对同样流量的反应气体的电离率，与使用电感耦合式的等离子体发生器（ICP）的电离率相差百倍，因而刻蚀处理的速度慢。

然而，使用电感耦合式的等离子体发生器（ICP），通常会在对应晶圆边缘的位置获得较高的等离子体密度；而在晶圆中心位置的等离子体密度较低，造成刻蚀的不均匀。

因此，随着晶圆尺寸从8英寸扩大到12英寸反应区的面积也会相应扩大，反应区扩大使对应的线圈尺寸也要扩大，但是普通的螺旋线圈扩大会带来额外的问题：线圈电感迅速增大，要获得同样的电流需要更高的电压，电流分布不均造成电磁场强度在整个处理表面上的分布不均。

其中更高的电压还会造成弧光放电（arcing）损坏元器件，以及对元器件更高的耐压要求，使成本增加，同时减小了可靠性。所以业界需要一种新的线圈装置来实现更均匀的等离子分布同时降低成本提高可靠性和可操作性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于等离子体发生器中的射频天线，能够将螺旋线圈与渐开线的线圈结构整合在同一个射频天线上，并能调整两种线圈上射频功率比，在同一射频天线的不同区域获得不同的等离子体发生效果，从而对晶圆表面进行均匀快速的处理，同时能降低射频电压驱动电路的配置要求。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种用于等离子体发生器中的射频天线，通过施加射频能量，在所述等离子体发生器的反应腔内，形成引入的反应气体的等离子体对晶圆进行处理，所述射频天线设为中心区域和环绕中心区域设置的外侧区域；所述中心区域设置有第一线圈；所述外侧区域设置有第二线圈；一个驱动电路施加射频功率到第一和第二线圈并独立调节第一和第二线圈的输入射频功率，其中第二线圈包含多组在所述外侧区域均匀分布的并联线圈。

所述中心区域的第一线圈是螺旋线形。

所述中心区域的第一线圈，其螺旋线形的中心端与射频电源相连接，另一端接地。

所述外侧区域的第二线圈包含一第一接触环、直径大于该第一接触环的第二接触环，以及均匀分布在所述第一接触环和第二接触环之间的若干渐开线；所述若干渐开线的一端均匀排列在一第一接触环的圆周上，并与其电性连接；所述若干渐开线的另一端均匀排列在第二接触环的圆周上，并与其电性连接。

所述若干渐开线通过所述第一接触环与射频电源连接，并通过所述第二接触环接地，使该若干渐开线相互并联。

所述驱动电路包含一个可变阻抗电路，其与所述第一线圈或第二线圈之一串联；所述射频电源通过调节该可变阻抗电路的阻抗值，控制分配到所述第一线圈和第二线圈的射频功率比。

所述可变阻抗电路包含可变电容或具有可变阻抗的电感电容组合电路。

所述第一线圈及所述第二线圈的每条并联线圈的宽度大于厚度。

本实用新型所述用于等离子体发生器中的射频天线，与现有技术相比，其优点在于：本实用新型不仅能够结合螺旋线和渐开线的两种线圈结构，并通过调节可变电容，控制射频电源输入第一线圈和第二线圈的射频功率比，在中心区域和外侧区域生成的等离子体密度可分别控制；还能够结合电容耦合及电感耦合等离子体发生器的射频结构，从而使装设本实用新型所述射频天线的等离子体发生器，兼具高电离率和均匀分布的等离子体发生效果，实现对反应腔中晶圆的均匀快速处理。