[發(fā)明專利]等離子體產(chǎn)生裝置及等離子體處理裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980117009.8
• 申請日: 2009-05-21
• 公開（公告）號: CN102027811A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江部明憲;安東靖典;渡邊正則
• 申請（專利權(quán)）人: EMD株式會社;安東靖典
• 主分類號: H05H1/46
• 分類號: H05H1/46;C23C16/507;H01L21/3065
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 李貴亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生等離子體的裝置，以及利用所產(chǎn)生的等離子體來做基板表面蝕刻或薄膜形成的等離子體處理裝置。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體裝置、液晶表示器或太陽能電池等的制造過程中，會使用等離子體CVD裝置、干蝕刻裝置、灰化(Ashing)裝置等等離子體處理裝置。這些裝置為了達(dá)到對應(yīng)大型基板、高速處理、精細(xì)加工等目的，會追求在廣范圍下有高密度且均勻性高的等離子體產(chǎn)生。因此一般的等離子體產(chǎn)生技術(shù)使用平行平板方式。平行平板方式是將2塊平板電極平行地配置于真空容器內(nèi)，一塊電極板施加高頻電壓，另一塊電極接地或施加其他的高頻電壓，在兩塊電極板間產(chǎn)生等離子體。此方式是所謂的電容耦合等離子體(Capacitive?Coupled?Plasma：CCP)，構(gòu)造簡單且具有在電極面能夠產(chǎn)生幾乎相同的等離子體的優(yōu)點(diǎn)。再加上將電極板大型化，也可以使得對應(yīng)大型基板較為容易。

可是近年來，由于表示器用的玻璃基板明顯地大型化，電極板尺寸也變得相當(dāng)大，所要施加的高頻電力的波長效果也變得無法忽略。因而電極板面內(nèi)的電子密度(等離子體密度)等的不均勻性也顯現(xiàn)出來。作為克服使用高頻電壓的CCP的難點(diǎn)的方法，開發(fā)了使用小型天線與高頻電流的感應(yīng)耦合等離子體(Inductively?Coupled?Plasma：ICP)方式。一般來說，ICP比起CCP是可以在低氣體力壓下也能夠獲得高密度、電子溫度低、離子能量小的等離子體的技術(shù)。

專利文獻(xiàn)1中揭露ICP相關(guān)的技術(shù)。該裝置在用來進(jìn)行基板處理的真空容器上連接由石英玻璃或陶瓷等電介質(zhì)制作的用于產(chǎn)生等離子體的真空容器(以下稱為等離子體室)，圍繞該等離子體室的外部配置有1圈以上圈數(shù)的線圈。通過在此線圈上流過高頻電流，在等離子體室內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電場，通過該感應(yīng)電場電離等離子體室內(nèi)的氣體分子來產(chǎn)生等離子體。該技術(shù)就是所謂的由外部天線產(chǎn)生等離子體的方法。可是這個方式的等離子體室必須是電介質(zhì)，電介質(zhì)容器必須使用石英玻璃或氧化鋁等材料。這存在著容易破損且處理困難等機(jī)械強(qiáng)度上的問題，因此大型裝置的制作困難。

專利文獻(xiàn)2中揭露內(nèi)部天線方式的等離子體產(chǎn)生裝置。內(nèi)部天線方式是將環(huán)繞的天線設(shè)于真空容器內(nèi)，通過匹配箱將該天線的一端連接高頻電源，另一端直接或通過電容器接地。通過在該天線中流過高頻電流，與專利文獻(xiàn)1所記載的裝置同樣能夠產(chǎn)生等離子體。可是要在真空容器內(nèi)部大面積地產(chǎn)生一樣的等離子體的話，天線必須沿著真空容器內(nèi)壁設(shè)置，所以該天線的長度會接近真空容器內(nèi)周長，對高頻率的阻抗會增大。因此，存在相對于高頻電流的變化，天線兩端間產(chǎn)生的電位差出現(xiàn)相當(dāng)大的變化，等離子體電位也有相當(dāng)大的變化的問題。

為了解決上述問題，使用線狀導(dǎo)體的非環(huán)繞天線的方式在專利文獻(xiàn)3中揭露。而實(shí)現(xiàn)低阻抗的非環(huán)繞小型天線也被提出(非專利文獻(xiàn)1)。使用該技術(shù)的結(jié)果，被告知高密度、低電子溫度的等離子體可以在比較低的氣體壓力下獲得。而作為使用非環(huán)繞小型天線處理大面積基板的方法，揭露了將多個天線分散配置的技術(shù)。

在非環(huán)繞天線方式中，為了抑制因高頻電流而產(chǎn)生的天線的溫度上升，采用將天線導(dǎo)體做成管狀而使冷卻水循環(huán)的方法。在這個方法中，因?yàn)樵谠摴茏拥膬啥吮仨氃O(shè)置真空密封部、冷卻水連接部及與高頻電源連接或接地的電連接部，不僅結(jié)構(gòu)會變得復(fù)雜，也會有天線裝卸或保養(yǎng)檢查發(fā)生障礙等問題。另外，想要更低的阻抗化，需要為了增大高頻電流的電流路面積而增大天線導(dǎo)體管的口徑。因此出現(xiàn)天線導(dǎo)體的曲率半徑增大，全長必須增長等問題。

另外，一般知道為了在低氣體壓力下穩(wěn)定地產(chǎn)生等離子體或是在高氣體壓力下實(shí)現(xiàn)等離子體的高密度化，在天線附近重疊磁場是有效的方法。但是在突出到真空容器內(nèi)的前述天線構(gòu)造的情況下，存在對天線附近的等離子體產(chǎn)生有效地施加磁場并非容易的問題。

[專利文獻(xiàn)1]日本特開平09-266174號公報(bào)(第1圖)

[專利文獻(xiàn)2]日本特開平11-233289號公報(bào)(第1圖)

[專利文獻(xiàn)3]日本特開2001-035697號公報(bào)(第3圖)

[非專利文獻(xiàn)1]J.Plasma?Fusion?Res.Vol.81，No.2(2005)85-93

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問題是能夠提供一種構(gòu)造簡單、制作容易，且使用裝卸或保養(yǎng)檢查等都相當(dāng)容易的高頻天線的等離子體產(chǎn)生裝置，以及使用該等離子體產(chǎn)生裝置的等離子體處理裝置。另外提供能夠容易地給予等離子體產(chǎn)生區(qū)域必要的磁場的等離子體產(chǎn)生裝置及等離子體處理裝置。