[發明專利]等離子體生成裝置、等離子體控制方法和基板制造方法

有效

• 申請號: 200710162404.0
• 申請日: 2003-12-12
• 公開（公告）號: CN101127305A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 三宅正司;江部明憲;莊司多津男;節原裕一
• 申請（專利權）人: 獨立行政法人科學技術振興機構;三宅正司;江部明憲
• 主分類號: H01L21/306
• 分類號: H01L21/306;H01L21/205;C23C14/54
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 劉建

本申請是申請號為2003801061178、申請日為2003年12月12日、發明名稱為等離子體生成裝置、等離子體控制方法和基板制造方法的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種等離子體生成裝置，用于使用等離子體、對被處理基板的表面進行堆積處理或蝕刻處理而制造半導體等基板。尤其是涉及一種通過使等離子體在大面積中均勻產生、來制造大面積基板的技術。

背景技術

近年來，能比使用非晶硅膜的TFT(薄膜晶體管)-LCD顯示更高亮度圖像的多晶硅TFT-LCD引人注目。多晶硅TFT-LCD首先制造在玻璃基板上形成有多晶硅薄膜的多晶硅基板。將該多晶硅基板區分成多個二維排列的象素區域，在各象素區域中形成薄膜晶體管(TFT)，構成LCD用基板。為了制造大面積的多晶硅TFT-LCD，需要具有高品質、特別是高的平坦性的多晶硅基板。

多晶硅基板作為高效率的太陽電池用基板也引人注目，隨著需求及應用的擴大，要求其大面積化。另外，即便就一般的半導體器件用基板而言，超過單晶尺寸的大面積半導體器件用基板也必須使用堆積形成的基板。

為了制造在這些領域中使用的基板，實行使用等離子體的處理。在使用等離子體的處理中，包含使基板的原料堆積于構成基底的被處理基板表面上的處理、和蝕刻被處理基板表面的處理等。隨著基板的大型化，實行等離子體處理的裝置也需要大型化，但這時的最大問題在于等離子體處理的不均勻性。為了消除該問題，需要盡可能使等離子體密度在整個基板表面中變均勻。另一方面，從生產性的觀點看，要求提高等離子體密度，由此提高堆積速度或蝕刻速率。

在生成等離子體的方法中，有ECR(電子回旋加速器共振)等離子體方式、微波等離子體方式、感應耦合型等離子體方式、電容耦合型等離子體方式等。其中，感應耦合型等離子體方式向構成天線的感應線圈施加高頻電壓，并在等離子體生成裝置內部生成感應電磁場，并由此生成等離子體。根據該構成，可生成作為要求所述等離子體裝置的要件之一的高密度等離子體。另一方面，因為等離子體密度取決于距天線的距離，所以就作為所述再一要件的等離子體密度的均勻性而言，通過加工天線的形狀或位置等構成來實現提高。例如，在特開2000-58297號公報(下面設為‘專利文獻1’)中，記載了從設置在等離子體生成室的天井外側之平板狀線圈導入高頻，使等離子體密度的均勻性提高。

就這種構成而言，若實現基板的大面積化，則為了確保等離子體生成室天井的機械強度，必需使天井的壁足夠厚。但是，在專利文獻1的裝置中，由于在等離子體生成室的外側配置天線，所以壁使得從天線放射的感應電磁場衰減，難以充分得到等離子體生成室內的感應電磁場的強度。即，在專利文獻1中記載的方法中，盡管就等離子體密度的均勻性而言看到一定的提高，但難以充分提高等離子體密度。

相反，本申請發明人在特開2001-35697號公報(‘專利文獻2’)中，提議將高頻天線設置在等離子體生成室內部，設置多個天線，以及使用非盤旋形狀的天線。

根據該構成，因為等離子體生成室的壁不構成障礙，所以感應電磁場不衰減地被放射到等離子體生成室內，可充分提高等離子體密度。另外，因為從均等配置的多個天線放射感應電磁場，所以其均勻性提高，由此，可使等離子體密度的均勻性提高。再者，雖然內部天線在施加大的電壓時容易產生異常放電，但通過設置多個天線，各個天線的阻抗變小，不會產生異常放電。使用非盤旋形狀的天線也可有助于減小天線的阻抗，抑制異常放電。通過這些效果，可對大面積的被處理基板實行堆積處理或蝕刻處理。下面，將專利文獻2中記載的設置多個天線的構成稱為‘多天線方式’。

今后為了處理更大面積的基板，要求在充分確保等離子體密度強度的同時，生成均勻性更高的等離子體狀態。為此，即便所述多天線方式也需要研究各天線的形狀、位置等或天線間的關系等、當前未考慮的參數。另外，若形成從天線放射的感應電磁場的駐波，則由此損害等離子體的均勻性。并且，由于感應電磁場的強度取決于距高頻天線的距離，所以即便使用多天線方式，基板中央附近的等離子體密度也比基板外緣部附近的低。在基板面積小的情況下，基板中央附近與基板外緣部附近的等離子體密度之差在允許范圍內，但若基板面積變大，則該差不能忽視。另外，蝕刻或堆積速度等因離子種或自由基種的不同而不同，所以還需要考慮生成的離子種或自由基種的種類。

發明內容

本發明為了解決這種問題而做出，其目的在于提供一種可在空間上均勻生成高密度等離子體、可抑制生成的離子種或自由基種的種類之等離子體生成裝置。