等离子处理装置

申请号 CN200980118537.5 申请日 2009-05-14 公开(公告)号 CN102037791B 公开(公告)日 2013-08-21
申请人 夏普株式会社; 发明人 岸本克史; 福冈裕介;
摘要 一种等离子处理装置,包括:反应室;用于对反应室导入反应气体的气体导入部;用于从反应室排出反应气体的排气部;由在反应室内配置成相对状且在反应气体中等离子放电的第1 电极 和第2电极的组构成的3组以上的放电部;用于 水 平状或垂直状 支撑 各组的所述第1电极和所述第2电极且使它们并排的支撑部;以及对全部组的放电部提供电 力 的电源部,所述电源部包括高频发生器、以及用于放大来自该高频发生器的高频电力而提供给第1电极的 放大器 ,所述放电部中,一个放电部的第1电极和与该放电部相邻的其他放电部的第1电极经由单独的放大器连接到同一个高频发生器,或者经由放大器连接到不同的高频发生器,各放电部中的第2电极分别接地。
权利要求

1.一种等离子处理装置,包括:
反应室;用于对反应室导入反应气体的气体导入部;用于从反应室排出反应气体的排气部;由在反应室内配置成相对状且在反应气体中等离子放电的第1电极和第2电极的组构成的3组以上的放电部;用于使各组的所述第1电极和所述第2电极平状或垂直状支撑且并排的支撑部;以及对全部组的放电部提供电的电源部,
所述电源部包括高频发生器、以及用于放大来自该高频发生器的高频电力而提供给第
1电极的放大器
所述放电部中,一个放电部的第1电极和与该放电部相邻的其他放电部的第1电极经由单独的放大器连接到同一个高频发生器,或者经由放大器连接到不同的高频发生器,各放电部中的第2电极分别接地,
所述放电部中,一个放电部的第1电极和不与该放电部相邻的其他放电部的第1电极经由同一个放大器分别通过同一个电系统连接到同一个高频发生器。
2.如权利要求1所述的等离子处理装置,其特征在于,
所述电源部对一个放电部的第1电极和与该放电部相邻的其他放电部的第1电极提供同步的高频电力。
3.如权利要求1所述的等离子处理装置,其特征在于,
所述放电部中,一个放电部和不与该放电部相邻的其他放电部,它们的第1电极的形状、大小以及供电位置相同,且它们的第2电极的形状、大小以及接地位置相同。
4.如权利要求1所述的等离子处理装置,其特征在于,
所述放电部中,一个放电部和与该放电部相邻的其他放电部的第1电极的供电位置不同。
5.如权利要求1所述的等离子处理装置,其特征在于,
所述第1电极和所述第2电极是平面形状为矩形的平行平板型的电极,
所述放电部中,一个放电部的第1电极的供电位置和与该放电部相邻的其他放电部的第1电极的供电位置互相设定在180度相对侧的电极端面的中央部。
6.如权利要求1所述的等离子处理装置,其特征在于,
在所述放电部中,从各放电部的第1电极至第2电极的电极间距离A和从一个放电部的第2电极至相邻的其他放电部的第1电极的放电部之间距离B的关系为B/A≥1.5。

说明书全文

等离子处理装置

技术领域

[0001] 本发明涉及等离子处理装置,更详细地说,涉及在腔内设置多组用于产生等离子放电的正极/负极电极体而构成的等离子处理装置的结构。

背景技术

[0002] 作为在腔内将多组用于产生等离子放电的正极/负极电极体以上下多级方式设置而成的以往的等离子处理装置,例如可以举出专利文献1中记载的等离子处理装置。
[0003] 该等离子处理装置的上下多个电极中,最上级的电极和从该电极每跳过一个的各电极是与高频电源电连接的负电极,剩余的各电极是接地的正电极。
[0004] 此外,该等离子处理装置构成为,除了最上级的各级的电极内设有加热器,除了最下级的各级的电极内被提供反应性气体,从而从下表面形成的多个喷气孔喷出反应性气体。
[0005] 根据这样构成的专利文献1中记载的等离子处理装置,在除了最上级的各级的电极体上设置衬底,具有反应性气体的各电极间产生等离子放电,从而在衬底表面施加膜或刻蚀处理,但存在以下问题。
[0006] (1)不区分负电极和正电极而设置衬底,等离子放电在相邻的所有电极之间产生。因此,关于镀膜,在负电极上的衬底形成的膜和在正电极上的衬底形成的膜混合存在。另一方面,关于刻蚀,在负电极上刻蚀的衬底和在正电极上刻蚀的衬底混合存在。这导致利用在负电极上的衬底形成的膜的质量差的膜、以及对不适合刻蚀的正电极上的衬底的处理,并非理想。
[0007] (2)由于相邻的电极的间隔都相等,因此难免产生等离子放电,但可以不利用对不适合镀膜的负电极上的衬底的镀膜处理以及对不适合刻蚀的正电极上的衬底的刻蚀处理。但是,由于不能抑制等离子放电本身,而且产生相邻的等离子之间的相互干扰,因此放电非常不稳定。
[0008] 作为解决这样的问题的等离子处理装置,提出了如图8所示的结构的装置(参考专利文献2)。
[0009] 该等离子处理装置通过上下多级方式在腔内配置了例如由连接到电源部E的负电极100和被接地的正电极200构成的放电部。下侧的正电极200内置加热器201,并在其上表面设置衬底S1。另一方面,在负电极100的内部导入由箭头表示的反应性气体G1,并从下表面形成的多个孔喷出反应性气体。然后,在反应性气体中的正负电极之间产生等离子放电,从而在衬底S1的表面形成膜。
[0010] 此外,该等离子处理装置将图8的负电极配置在正电极的下方,在下方的负电极上设置衬底,从而构成为刻蚀装置。此时,被接地的正电极内导入反应性气体,从下表面形成的多个孔在正负电极之间喷出反应性气体。此外,在与电源连接的负电极内设有加热器。
[0011] 而且,专利文献2记载的等离子装置在构成为镀膜装置和刻蚀装置中的任一个时,都共享对多个负电极100提供电的电源部E。因此,例如对相连的规定数(在图8中为3个)的放电部的负电极100经由同一个电系统连接电源部E,对相邻的其他规定数的(在图8中为2)放电部的负电极100经由与所述电系统不同的电系统连接电源部E。
[0012] 而且,相对于负电极100和正电极200之间的电极间距离A,将一个放电部的正电极200和与该放电部相邻的其他的放电部的负电极100之间的放电部之间距离B设定为2倍以上。
[0013] 更详细地说,在图8所示的等离子处理装置中,电源部E包括高频发生器、以及放大来自该高频发生器的高频电力而提供给负电极100的放大器
[0014] 上方的3个放电部组的各负电极100经由单独的放大器分别连接到同一个高频发生器(参考图8),或者经由放大器分别连接到不同的高频发生器(省略图示),此外,放电部之间距离B被设定为是电极间距离A的2倍以上。下方的2个放电部组也与上方的放电部组相同。
[0015] 这样构成的等离子处理装置在各放电部组中均匀分配电力而提供给多个负电极100。其结果,即使在腔内存在基于多个放电部的等离子放电也防止它们相互干扰,能够均匀地进行镀膜或刻蚀。
[0016] 现有技术文献
[0017] 专利文献
[0018] 专利文献1:美国专利第4,264,393号说明书
[0019] 专利文献2:特开2006-120926号公报

发明内容

[0020] 发明要解决的问题
[0021] 但是,在图8所示的用于镀膜的等离子处理装置的情况下,若放电部之间距离B变得比电极间距离A的2倍窄,则在相邻的2个放电部中的等离子放电相互干扰而不能均匀分配电力。其结果,在装置整体中不能进行均匀的等离子处理,因此不能增加对腔内的放电部的填充率或者不能使装置整体小型化。
[0022] 本发明鉴于这样的问题而完成,其目的在于提供一种能够实现装置整体的均匀的等离子处理,并能够增加对腔内的放电部的填充率的等离子处理装置。
[0023] 用于解决课题的方法
[0024] 由此,根据本发明,提供一种等离子处理装置,包括:反应室;用于对反应室导入反应气体的气体导入部;用于从反应室排出反应气体的排气部;由在反应室内配置成相对状且在反应气体中等离子放电的第1电极和第2电极的组构成的3组以上的放电部;用于使各组的所述第1电极和所述第2电极平状或垂直状支撑且并排的支撑部;以及对全部组的放电部提供电力的电源部,所述电源部包括高频发生器、以及用于放大来自该高频发生器的高频电力而提供给第1电极的放大器,所述放电部中,一个放电部的第1电极和与该放电部相邻的其他放电部的第1电极经由单独的放大器连接到同一个高频发生器,或者经由放大器连接到不同的高频发生器,各放电部中的多个第2电极分别接地。
[0025] 发明效果
[0026] 本发明的等离子处理装置在全部的放电部中,一个放电部的第1电极和与该放电部相邻的其他放电部的第1电极经由单独的放大器连接到同一个高频发生器,或者经由放大器连接到不同的高频发生器。由此,相邻的放电部之间的第1电极相互经由不同的电系统连接到电源部。其结果,相邻的2个放电部的等离子放电与图8所示的以往的等离子处理装置相比,难以相互干扰,能够使放电部之间距离B比以往窄。而且,对经由相同的电系统连接到电源部的各放电部提供均匀的电力,在各放电部中进行均匀的等离子处理。附图说明
[0027] 图1是表示本发明的等离子处理装置的实施方式1的概略结构图。
[0028] 图2是表示本发明的实施方式1的第1电源连接方式的说明图。
[0029] 图3是表示本发明的实施方式1的第2电源连接方式的说明图。
[0030] 图4是表示本发明的实施方式1的各第1电极的供电位置的说明图。
[0031] 图5是表示本发明的等离子处理装置的实施方式2的概略结构图。
[0032] 图6是表示本发明的等离子处理装置的实施方式3的概略结构图。
[0033] 图7是表示本发明的等离子处理装置的实施方式4的概略结构图。
[0034] 图8是表示现有的用于镀膜的等离子处理装置的概略结构图。
[0035] 标号说明
[0036] 1、11第1电极(负电极)
[0037] 1a、12a气体导入部
[0038] 2、12第2电极(正电极)
[0039] 3、13放电部
[0040] 5、支撑部(支撑片)
[0041] 6排气部
[0042] 7、17加热器
[0043] A电极间距离
[0044] B放电部之间距离(相邻的放电部之间)
[0045] B1放电部之间距离(不相邻的放电部之间)
[0046] C腔
[0047] E电源部
[0048] e1高频发生器
[0049] e2放大器
[0050] G1、G2反应气体
[0051] R反应室
[0052] S1、S2衬底(被处理物)

具体实施方式

[0053] 本发明的等离子处理装置包括:反应室、对反应室导入反应气体的气体导入部、从反应室排出反应气体的排气部、由在反应室内配置成相对状且在反应气体中等离子放电的第1电极和第2电极的组构成的3组以上的放电部、水平状或垂直状支撑各组的所述第1电极和所述第2电极并使他们并排的支撑部、以及对全部组的放电部提供电力的电源部,所述电源部包括高频发生器以及对来自该高频发生器的高频电力进行放大而提供给第1电极的放大器,在所述放电部中,一个放电部的第1电极和与该放电部相邻的其他放电部的第1电极经由单独的放大器连接到同一个高频发生器,或者经由放大器连接到不同的高频发生器,且各放电部中的第2电极分别接地。
[0054] 其中,水平状或垂直状支撑各组的第1电极和第2电极且使他们并排是指将平行平板型的各电极以水平状横放的状态下向上下方向排列,垂直状支撑各组的第1电极和第2电极且使他们并排是指将平行平板型的各电极以垂直状竖立的状态向左右方向排列。即,该等离子处理装置是能够适用于将多组由第1电极和第2电极构成的平行平板型的放电部(电极体)向上下方向排列的上下并排型、以及将多组平行平板型的放电部向左右方向排列的左右并排型的两种类型的等离子处理装置。
[0055] 此外,在本发明中,第1电极和第2电极的相对位置并非是限定的。即,本发明构成为,作为被等离子处理的被处理物的衬底可以设置在第1电极和第2电极中的任意侧,在对第2电极设置衬底时作为用于镀膜的等离子处理装置而构成,在第1电极设置衬底时作为用于刻蚀的等离子处理装置而构成。
[0056] 在该等离子处理装置中,全部的放电部中,一个放电部的第1电极和与该放电部相邻的其他放电部的第1电极如上所述那样,(a)经由单独的放大器分别连接到同一个高频发生器,或者(b)经由放大器分别连接到不同的高频发生器。
[0057] 其中,第1电极和电源部的连接方式(a)和(b)表示一个放电部的第1电极和与该放电部相邻的其他放电部的第1电极分别经由不同的电系统连接到电源部。
[0058] 本发明的等离子处理装置通过将第1电极和电源部的连接方式设为所述(a)或(b),相邻的2个放电部的第1电极经由相互不同的电系统连接到电源部,因此在相邻的2个放电部中的等离子放电与图8所示的以往的等离子处理装置相比,难以相互干扰,能够使放电部之间距离B比以往窄。
[0059] 即,在反应室内存在多组放电部时,各放电部中的等离子放电互相干扰的原因尤其与经由同一个电系统分别与电源部连接的放电部之间的放电部之间距离有关,若这些放电部的放电部之间距离缩短则不能均匀地分配电力,其结果,各等离子放电互相干扰。
[0060] 本发明中,经由同一个电系统连接到电源部的放电部之间不相邻。若将不相邻的放电部之间的放电部之间距离设为B1,则相对于相邻的放电部的放电部之间距离B而成为B1>B,若观察经由同一个电系统而连接到电源部的放电部之间的间隔,本发明变得比以往(参照图8)宽。
[0061] 但是,由于经由不同的电系统连接到电源部的放电部之间难以相互干扰,因此本发明中能够将放电部之间的放电部之间距离B相对于电极间距离A设为比以往(参照图8)窄。具体地说,放电部之间距离B相对于电极间距离A,以往需要2倍以上,但本发明中是1.5倍以上,能够大幅缩小放电部之间距离B。
[0062] 从而,本发明的等离子处理装置从增加对反应室(腔)内的放电部的填充率或使装置整体小型化的观点出发,各组的放电部的从第1电极至第2电极的电极间距离A、从一个放电部的第2电极至相邻的其他放电部的第1电极的放电部之间距离B的关系优选为B/A≥1.5。
[0063] 另外,本发明中,若相邻的放电部之间的放电部之间距离B相对于电极间距离A小于1.5倍,则由于经由不同的电系统而连接到电源部的放电部之间的等离子放电相互干扰,因此并不理想。
[0064] 本发明的等离子处理装置中,第1电极和电源部之间的连接方式除了设为所述(a)或(b)以外,优选(c)一个放电部的第1电极与不与该放电部相邻的其他的放电部的第1电极经由同一个放大器通过同一个电系统而连接到同一个高频发生器。
[0065] 根据该连接方式(c),不相邻的多个放电部能够共享电源部,能够简化装置结构。
[0066] 本发明中,在使装置整体的等离子放电更加均匀,在各放电部进行更加均匀的镀膜或刻蚀,且使装置设计容易的基础上,也可以将等离子处理装置构成为如下。
[0067] (1)电源部对一个放电部的第1电极和与该放电部相邻的其他放电部的第1电极提供同步的高频电力。其中,“同步的高频电力”表示相同波形的高频电力。
[0068] (2)全部放电部中的一个放电部的第1电极和不与该放电部相邻的其他放电部,它们的第1电极的形状、大小以及供电位置相同,且它们的第2电极的形状、大小以及接地位置相同。
[0069] (3)全部的放电部中,一个放电部的第1电极和与该放电部相邻的其他放电部的第1电极,它们的第1电极的供电位置不同。
[0070] (4)第1电极和第2电极是平面形状为矩形的平行平板型的电极,全部的放电部中,一个放电部的第1电极的供电位置和与该放电部相邻的其他放电部的第1电极的供电位置设定在互相180度相反侧的电极端面的中央部分。
[0071] 通过如所述(1)那样构成,能够抑制由于对相邻的2个放电部提供不同波形的高频电力而产生的等离子放电的波动现象。其中,“等离子放电的波动现象”表示由于高频电力互相干扰而波形产生变形和谐振,由此期望的波形的电力供给变得困难的现象。另外,当利用不同的2个以上的电源部时,为了防止所述波动现象,需要利用例如可变延迟电路进行调整,以便各电源部产生相同波形的高频电力。
[0072] 通过如所述(2)那样构成,由于通过同一个电系统连接的多个第1电极在几乎相同条件下被供电,因此从同一个电源部对各第1电极提供被更均匀地分配的电力。而且,由于在平行平板型的第1电极和第2电极通过支撑部支撑为水平状时,由于同一个电系统连接的多个第1电极的形状和大小相同,因此由它们的自重而产生的弯曲量也相同,不会对电极间距离A和放电部之间距离B的关系带来影响。
[0073] 通过如所述(3)那样构成,由于一个放电部的供电位置和与该放电部相邻的其他放电部的供电位置不排列在相同直线上,因此能够将用于将各供电电缆固定在腔的凸缘安装成凸缘之间不接近,装置设计变得容易。此外,由于供电电缆之间也能够布置成某种程度分离,因此能够抑制它们相互电干扰及热干扰。作为这样的结构,具体能够采用所述(4)的结构。
[0074] 另外,本发明中,不用说,优选对结构(1)~(4)进行组合。
[0075] 以下,参照附图,说明本发明的等离子处理装置的具体实施方式。
[0076] (实施方式1)
[0077] 图1是表示本发明的等离子处理装置的实施方式1的概略结构图。图2是表示实施方式1的第1电源连接方式的说明图,图3是表示实施方式1的第2电源连接方式的说明图。
[0078] 实施方式1的等离子处理装置是对作为被处理物的衬底S1的表面进行镀上期望的膜的上下并列型的用于镀膜的等离子处理装置,其包括:反应室R、对反应室R导入反应气体G1的气体导入部1a、从反应室R排出反应气体G1的排气部6、由在反应室R内配置成相对状且在反应气体G1中进行等离子放电的第1电极1和第2电极2的组构成的3组以上的放电部3、水平状或垂直状支撑各组的第1电极1和第2电极2且使它们并排的支撑部5、以及对全部组的放电部提供电力的电源部E。
[0079] 此外,在该等离子处理装置中,电源部E包括高频发生器e1和对来自高频发生器e1的高频电力进行放大而提供给第1电极1的放大器e2。全部的放电部3中,如图2所示,一个放电部3的第1电极1和与该放电部3相邻的其他放电部3的第1电极1经由单独的放大器e2连接到同一个高频发生器e1,或者如图3所示,经由放大器e2连接到不同的高频发生器,多个第2电极2分别接地。
[0080] 图1中,描画了2个电源部E,但这并不表示一定利用单独的高频发生器。此外,在图1~图3例示了将放电部3配置为上下5级的等离子处理装置,但放电部3的数量可以是2~4组或6组以上。
[0081] 以下,在本发明的各实施方式中,将第1电极1称为负电极1,将第2电极2称为正电极2。
[0082] 反应室R由用于存放多个放电部3的可密封的腔C构成。
[0083] 腔C为箱型,连接有所述排气部6,且在腔的内壁面形成了用于支撑多个负电极1和多个正电极2的支撑部5。
[0084] 作为排气部6,包括真空6a、用于连接真空泵6a和反应室R的排气管6b、以及排气管6b中的配置在反应室R和真空泵6a之间的压力控制器6c。
[0085] 支撑部5是从腔C内壁面向水平方向突出了规定尺寸的支撑片,在内壁面以规定间隔上下设置在多处,将平板形状的负电极1和正电极2支撑为互相平行且水平状。实施方式1中,设置了10级的支撑部5以便分别支撑5组负/正电极1、2的下方的四或它们的附近。
[0086] 此时,支撑部5的各级的支撑片被配置在以下的高度位置:一个放电部3的正电极2和与该放电部3相邻的其他放电部的负电极1之间的放电部之间距离B相对于各放电部
3的负电极1和正电极2之间的电极间距离A成为1.5倍以上的高度位置。例如,电极间距离A设定为2~30mm,放电部之间距离B设定为3~45mm或其以上。另外,面内的电极间距离A的准确度优选为几%以内,更优选为1%以下。
[0087] 各正电极2在其内部具有加热器7,且其上表面设置了衬底S1,在等离子放电下的镀膜时对衬底S1加热。另外,衬底S1一般为衬底或玻璃衬底等,但并未特别限定。
[0088] 此外,各正电极2由不锈合金等具有导电性和耐热性的材料制作。
[0089] 配合用于形成薄膜的衬底S1的尺寸,将各正电极2的尺寸决定为适当的值。例如,相对于衬底S1的尺寸900~1200mm×400~900mm,将正电极2的尺寸设计为1000~1500mm×600~1000mm。
[0090] 内置在各正电极2的加热器7是将正电极2加热控制在室温~300℃的加热器,例如能够使用在铝合金中内置了封装加热器(sheath heater)等封闭型加热装置和热电偶等封闭型温度传感器的加热器。
[0091] 各负电极1由不锈钢或铝合金等制作。配合进行镀膜的衬底S1的尺寸,将各负电极1的尺寸设定为适当的值,能够设计为与正电极2相同的尺寸(平面尺寸和厚度)。
[0092] 各负电极1的内部为空洞,且在与成对的正电极1相对的等离子放电面,通过穿孔加工而提供多个贯通孔。该穿孔加工优选以几mm~几cm的间隔加工直径0.1mm~2mm的圆形孔。
[0093] 此外,各负电极1的一个端面连接有作为气体导入部1a的气体导入管,未图示的气体供给源和气体导入部1a通过连接管而连接。反应气体G1从气体供给源对正电极2的内部提供,从多个贯通孔向衬底S1的表面喷出。另外,作为原料气体,例如使用通过H2稀释的SiH4(硅烷)气体。
[0094] 此外,电源部E是等离子激发电源,例如以AC1.00MHz~60MHz频率对各负电极1提供10W~100kW的功率,具体以13.56MHz~60MHz对各负电极1提供10W~10KW的功率。
[0095] 实施方式1的等离子处理装置中,图2所示的电源连接方式中,全部组的放电部3中下数第1级、第3级以及第5级的放电部3(以下有时称为奇数级组)的第1电极1、以及第2级和第4级的放电部3(以下有时称为偶数级组)的第1电极1分别经由单独的放大器e2分别连接到同一个高频发生器e1。此时,相邻的2个放大部3的负电极1经由单独的放大器e2连接到同一个高频发生器e1。即,相邻的2个放大部3的负电极1经由不同的电系统连接到高频发生器。
[0096] 此外,在图3所示的电源连接方式中,全部组的放电部3中,奇数级组的第1电极1和偶数级组的放电部3的第1电极1分别经由放大器e2连接到不同的高频发生器e1。
此时,相邻的2个放电部3的负电极1经由单独的放大器e2连接到单独的高频发生器e1。
即,相邻的2个放电部3的负电极1经由不同的电系统连接到高频发生器e1。
[0097] 由此,在图2和图3的任一个电源连接方式中,相邻的2个放电部3的负电极1都经由不同的电系统连接到高频发生器e1。而且,奇数级组的例如第5级和第3级的放电部3之间以及第3级和第1级之间的放电部之间距离B1、偶数级组的第4级和第2级的放电部3之间的放电部之间距离B1比相邻的2个放电部3之间的放电部之间距离B宽。因此,相邻的2个放电部3中产生的等离子放电难以相互干扰。
[0098] 从而,从放大器e2对奇数级组的负电极1提供均匀分配的电力,且从放大器e2对偶数级组的负电极1提供均匀分配的电力,在各放电部3中能够进行相同的等离子处理。除此之外,能够将放电部之间距离B设为比以往窄。
[0099] 但是,优选在抑制各放电部3中的等离子放电的波动现象的基础上,对相邻的2个放电部3提供互相同步的高频电力。
[0100] 在图2所示的电源连接方式中,由于将在同一个高频发生器e1产生的高频电力提供给奇数级组和偶数级组两者,因此对相邻的2个放电部3提供的高频电力的波形基本相同,无需调整波形。另一方面,在图3所示的电源连接方式中,由于将从高频发生器e1产生的高频电力提供给奇数级组和偶数级组两者,因此在使对相邻的2个放电部3提供的高频电力的波形一致时需要进行调整。
[0101] 从而,优选在对相邻的2个放电部3提供同步的相同波形的高频电力,且能够减少高频发生器e1的数量的基础上,采用图2所示的电源连接方式。
[0102] 此外,如图4所示,实施方式1的等离子处理装置在通过同一个电系统连接的多个放电部3中,多个负电极1的形状和大小相同,且各个负电极1和供电位置的相对位置关系相同,且多个正电极2的形状和大小相同,且各个正电极2和接地位置的相对位置关系相同。而且,在本实施方式1中,负电极1和正电极2的形状和大小(除了厚度)相同。
[0103] 详细说明,如图1和图4所示,上下5级的各放电部3中,平行平板型的负电极1和正电极2配置为水平相对状,奇数级组的各负电极1的右端面的X方向(深度方向)和Z方向(上下方向)的中央位置成为供电位置f,偶数级组的各负电极1的左端面的X方向和Z方向的中央位置成为供电位置f,未图示的供电电缆连接到各负电极1的各供电位置。另外,在图4中,线a是各负电极1和各正电极2的左右端面中的通过X方向的中央位置的中心线,线b是通过最上级的负电极1的上表面和最下级的正电极2的下表面中的X方向的中央位置的中心线。
[0104] 另外,在奇数级组中,优选各正电极2的接地位置相对相同,且配置在线a上,但可以是与各负电极1相同的右端面侧也可以是相反的左端面侧。与之相同,在偶数级组中优选各正电极2的接地位置相对相同,且配置在线a上,但可以是与各负电极1相同的左端面侧也可以是相对的右端面侧。
[0105] 此外,在图2和图3中,例示了奇数级组和偶数级组分别经由一个放大器e2连接到同一个或单独的高频发生器e1的情况,但并不限定于此。例如,在奇数级组具有第1、3、5和7级放电部,偶数级组具有2、4、6和8级的放电部的等离子处理装置时,为了减轻一个放大器的负担,奇数级组和偶数级组分别经由2个以上的放大器e2连接到相同或单独的高频发生器e1。
[0106] 在这样构成的用于镀膜的等离子处理装置中,将作为膜原料的反应气体G1以规定流量和压力导入到负电极1和正电极2之间的缝隙,对负电极1和正电极2施加高频电力,从而在负电极1和正电极2之间产生辉光放电(glow discharge)区域(等离子放电区域),能够在衬底S1上形成非晶形膜或晶形膜。例如,作为原料气体而使用通过H2稀释的SiH4气体,从而能够将膜厚度300nm的硅薄膜堆积为膜厚度分布成±10%以内。
[0107] 此时,通过同一个电系统连接的奇数级组的3个负电极1中,对全部的负电极1来说对负电极1的供电位置f相同,在通过同一个电系统连接的偶数级组的2个负电极1中,对全部的负电极1来说对于负电极1的供电位置f相同,因此相邻的2个放电部中的等离子放电几乎互相不干扰。其结果,从电源部E对经由相同电系统连接的各负电极1提供更均匀地分配的电力。而且,由于奇数级组和偶数级组的各负电极1的形状和大小相同,因此由它们的自重而产生的弯曲量也相等,电极间距离A几乎没有变动,不影响电极间距离A和放电部之间距离B的关系。
[0108] 从而,即使在一个腔内存在多个等离子放电,它们也不会互相干扰,通过实施方式1的等离子处理装置,能够高精度且高效地进行半导体元件的制造处理中的镀膜工艺。
[0109] (实施方式2)
[0110] 图5是表示本发明的等离子处理装置的实施方式2的概略结构图。另外,在图5中,对与图1~图4所示的结构要素相同的结构要素附加相同的标号。
[0111] 实施方式2的等离子处理装置也是用于镀膜的等离子处理装置,但与实施方式1(上下并排型)的不同点主要在于是左右并排型。即,实施方式2的等离子处理装置是将图1中说明的实施方式1的结构的等离子处理装置大体上侧躺的结构。
[0112] 在图5中,省略图示了在图1中描画的腔C、支撑部5以及排气部6,但实施方式2的等离子处理装置也包括这些。其中,实施方式2的情况下,支撑部将负电极1和正电极2支撑为垂直状,用于构成支撑部的多个支撑片从腔的上内壁面和下内壁面向上下方向突出而从两侧夹持各电极。此外,在正电极2的衬底设置面,例如形成了用于保持衬底S1的突起部。另外,也可以通过用于支撑正电极2的支撑片来保持衬底S1。
[0113] 实施方式2的等离子处理装置也与实施方式1相同,将作为膜原料的反应气体G1以规定的流量和压力导入到负电极1和正电极2之间的缝隙,对负电极1和正电极2施加高频电力,从而在负电极1和正电极2之间产生辉光放电区域(等离子放电区域),且能够在衬底S1上形成非晶形膜或晶形膜。
[0114] 此时,与实施方式1相同,从电源部E对经由相同电系统连接的各负电极1施加更加均匀分配的电力,即使在1个腔内存在多个等离子放电,它们也不会互相干扰。
[0115] 此外,实施方式2的等离子处理装置是负电极1和正电极2被垂直支撑的左右并排型,由于实施方式1的各电极那样的弯曲影响小,因此几乎没有各电极间距离A和各放电部之间距离B的变动。
[0116] 由此,通过实施方式2的等离子处理装置也能够高精度且高效地进行半导体元件的制造处理中的镀膜工艺。
[0117] (实施方式3)
[0118] 图6是表示本发明的等离子处理装置的实施方式3的概略结构图。另外,在图6中,对与图1所示的结构要素相同的结构要素附加了相同标号。
[0119] 实施方式3的等离子处理装置是上下并排型的用于刻蚀的等离子处理装置,与实施方式1相同,具有多组由负电极11和正电极12构成的放电部13,且具有未图示的腔、支撑部、以及排气部。
[0120] 实施方式3与实施方式1的主要不同点在于,在各放电部13中负电极11和正电极12被上下相反配置,在连接到电源部E的负电极11上设置衬底S2,将接地的正电极2配置在衬底S2的上方。
[0121] 此时,实施方式3的正电极12与实施方式1的负电极1相同,其内部具有用于导入反应气体G2的气体导入部12a,且在下表面具有用于喷出反应气体G2的多个贯通孔。
[0122] 此外,实施方式3的负电极11与实施方式1的正电极2相同,其内部设置了加热器17。
[0123] 另外,实施方式3也与实施方式1相同,相对于各放电部13的负电极11和正电极12之间的电极间距离A,一个放电部3的负电极11和与该放电部13相邻的其他放电部13的正电极12之间的放电部之间距离B被设定为1.5倍以上。例如,电极间距离A被设定为
2~30mm,放电部之间距离B被设定为3~45mm或其以上。另外,面内的电极间距离A的准确度优选为几%以内,尤其优选为1%以下。
[0124] 在实施方式3的等离子处理装置中,例如将通过氩等惰性气体稀释了氟化气体的作为刻蚀气体的反应气体G2以规定的流量和压力充填到负电极11和正电极12之间的缝隙,且对负电极11和正电极12施加高频电力,从而在负电极11和正电极12之间产生辉光放电区域(等离子放电区域),能够以10nm/s以上的速度高效地对衬底S2(例如硅衬底)进行刻蚀。
[0125] 此时,与实施方式1相同,从电源部E对经由电系统连接的各负电极1提供更加均匀分配的电力,即使在一个腔内存在多个等离子放电,它们相互不会干扰。而且,由于奇数级组和偶数级组的各负电极1的形状和大小相同,因此由它们的自重而引起的弯曲量相同,此外,由于奇数级组和偶数级组的各正电极2的形状和大小相同,因此由它们的自重而产生的弯曲量也相同,几乎不存在电极间距离A的变动,不会对电极间距离A和放电部之间距离B的关系带来影响。
[0126] 由此,通过实施方式3的等离子处理装置,能够高精度且高效地进行半导体元件制作处理中的刻蚀工艺。
[0127] (实施方式4)
[0128] 图7是表示本发明的等离子处理装置的实施方式4的概略结构图。另外,在图7中,对与图6所示的结构要素相同的结构要素附加相同的标号。
[0129] 实施方式4的等离子处理装置也是用于刻蚀的等离子处理装置,但与实施方式3(上下并排型)的主要不同点在于是左右并排型。即,实施方式4的等离子处理装置是将图6中说明的实施方式3的结构的等离子处理装置大体上侧躺的结构。
[0130] 实施方式4的等离子处理装置也与实施方式3相同,具有由负电极11和正电极12构成的放电部13,且具有未图示的腔、支撑部以及排气部。其中,实施方式4的情况下,支撑部是与实施方式2相同的结构。
[0131] 实施方式4的等离子处理装置也与实施方式3相同,例如将通过氩等惰性气体稀释了氟化气体的作为刻蚀气体的反应气体G2以规定的流量和压力导入到负电极11和正电极12之间的缝隙,且对负电极11和正电极12施加高频电力,从而在负电极11和正电极12之间产生辉光放电区域(等离子放电区域),能够以10nm/s以上的速度高效地对衬底S2(例如硅衬底)进行刻蚀。
[0132] 此时,与实施方式3相同,从电源部E对经由相同电系统连接的各负电极1提供更加均匀分配的电力,即使在一个腔内存在多个等离子放电,它们相互不会干扰。
[0133] 此外,实施方式4的等离子处理装置是负电极11和正电极12被垂直支撑的左右并排型,由于如实施方式3的各电极那样的弯曲的影响小,因此几乎没有各电极间距离A和各放电部之间距离B的变动。
[0134] 由此,通过实施方式4的等离子处理装置也能够高精度且高效地进行半导体元件的制作处理中的刻蚀工艺。
[0135] (其他实施方式)
[0136] 在上述的实施方式1~4中,例示了奇数级组的负电极和偶数级组的负电极形成为相同形状和大小,奇数级组的正电极和偶数级组的正电极形成为相同形状和大小的情况,但奇数级组的负电极和偶数级组的负电极可以形成为不同的形状和大小,奇数级组的正电极和偶数级组的正电极可以形成为不同的形状和大小。即,由于经由分别不同的电系统连接的相邻的2个放电部中的等离子放电相互不容易受到干扰,因此可以如上述那样将奇数/偶数级组之间的负电极和正电极变更为不同的形状和大小。
[0137] 由此,能够任意调整奇数级和偶数级的放电条件。若单独设气体供给系统,则可在相同腔内同时进行完全不同的镀膜处理。
[0138] 产业上的可利用性
[0139] 本发明的等离子处理装置例如可适用于太阳能电池、TFT、感光体等各种半导体元件的制作处理中的镀膜工艺中所使用的CVD装置或刻蚀工艺中所使用的RIE装置等。
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