CN102054650A - 等离子体处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够对被处理基板进行均匀的等离子体处理的等离子体处理装置。等离子体处理装置具有：腔室(2)；在腔室内载置有基板(G)的、发挥下部电极功能的基板载置台(3)；与基板载置台(3)相对设置、施加有高频电力的上部电极(15)；向腔室(2)内导入处理气体的喷淋头(5)；对腔室(2)内进行排气的排气装置(28)。上部电极(15)由两个电极部件(16、17)构成，在这些电极部件(16、17)上施加高频电力时，在各电极部件上形成有驻波，通过形成在电极部件(16、17)上的多个驻波的总和，以使形成在所述电极平面内的电压分布变得均匀的方式，对电极部件(16、17)的配置或形成在其上的驻波的分布进行调整。

Description

等离子体处理装置
技术领域
本发明涉及对基板实施等离子体处理的等离子体处理装置。
背景技术
例如，在以液晶显示器(LCD)为代表的平板显示器(FPD)的制造过程中，对作为被处理体的矩形的玻璃基板进行干法蚀刻(dry etching)、灰化(ashing)、CVD(Chemical Vapor Deposition(化学气相沉积))等各种等离子体处理。另外，对于太阳能电池板所使用的非晶硅膜或微晶硅膜的成膜也使用等离子体处理。
作为进行这样的等离子体处理的等离子体处理装置，多使用如下的装置，在腔室内配置载置有被处理基板的下部电极和与下部电极相对的上部电极的一对平板电极，在其中的一侧施加高频电力从而在这些电极之间形成高频电场，使用通过该高频电场励起的电容耦合等离子体(例如专利文献1)。
专利文献1：日本特开平8-325759号公报
不过，最近，FPD用的玻璃基板等的被处理基板探索大型化的一条路，施加高频电力的平板电极也正大型化。若平板电极这样大型化，则在施加高频电力时，在作为电力传送路的平板电极上产生驻波。这样产生这样的驻波，则电极上的电位以及电流分布变得不均匀，由印加的高频电力所励起的等离子体也变得不均匀，难以对大型的被处理基板进行均匀的等离子体处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够对被处理基板进行均匀的等离子体处理的等离子体处理装置。
为了解决上述课题，本发明提供一种等离子体处理装置，包括：收容被处理基板的处理容器；在所述处理容器内支承被处理基板，并发挥作为第一电极的作用的基板支承部件；以与所述基板支承部件相对的方式设置，施加有高频电力的第二电极；向所述处理容器内导入处理气体的气体导入机构；和对所述处理容器内进行排气的排气机构，通过向所述第二电极施加高频电力，在所述第一电极和所述第二电极上形成高频电场，从而对从所述气体导入机构导入的处理气体进行等离子体化，并对被处理基板实施等离子体处理，其特征在于：所述第二电极由以构成一个电极平面的方式配置的多个电极部件构成，在向所述多个电极部件施加高频电力时，在各电极部件上形成有驻波，以通过形成在这些多个电极部件上的多个驻波的总和使形成在所述电极平面上的电压分布变得均匀的方式，对所述多个电极部件的配置或形成在所述多个电极部件上的驻波的分布进行调整。
通过本发明，施加有用于形成等离子体的高频电力的第二电极，由以构成一个电极平面的方式配置的多个电极部件构成，所述多个电极部件在施加有高频电力时形成驻波，多个电极部件以通过这些驻波的总和，使形成在所述电极平面上的电压分布变得均匀的方式配置，因此，在向第二电极供给高频电力时，形成在各电极部件上的驻波均匀从而能够得到均匀的电压分布，能够形成均匀的等离子体。因此，能够对被处理基板进行均匀的等离子体处理。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的等离子体处理装置的剖视图。
图2是表示图1的等离子体处理装置所使用的上部电极的俯视图。
图3是放大地表示图1的等离子体处理装置所使用的上部电极以及发挥上部密封压盖功能的喷淋头的一部分的局部剖视图。
图4是表示本发明的第一实施方式中的电极部件的长度方向的位置和在该位置的电压之间的关系的图，表示电极部件的驻波分布。
图5是表示本发明的第一实施方式的其他的例子的示意图。
图6是表示本发明的第二实施方式的等离子体处理装置的剖视图。
图7是表示本发明的第三实施方式的上部电极的俯视图。
图8是表示本发明的第三实施方式中的电极部件的长度方向的位置和在该位置的电压之间的关系的图，表示电极部件的驻波分布。
图9是表示本发明的第四实施方式中的上部电极的一例的俯视图。
图10是表示本发明的第四实施方式中的上部电极的其他的例子的俯视图。
图11是表示本发明的第四实施方式中的电极部件的长度方向的位置和在该位置的电压之间的关系的图，表示电极部件的驻波分布。
图12是表示本发明的第五实施方式中的上部电极的一例的俯视图。
图13是用于说明在本发明的第五实施方式的上部电极中，因阻抗调整部而产生的电压分布的相位的变化的图。
图14是表示本发明的第六实施方式中的等离子体处理装置的一例的一部分的剖视图。
图15是表示图14的等离子体处理装置的上部电极部分的仰视图。
图16是放大地表示图14的上部电极以及喷淋头的剖视图。
图17是表示本发明的第六实施方式中的等离子体处理装置的其他的例子的一部分的剖视图。
图18是放大地表示图17的上部电极以及喷淋头的剖视图。
图19是表示本发明的第七实施方式中的上部电极的一个电极部件的俯视图。
图20是表示本发明的第八实施方式中的上部电极的立体图。
标号说明
1等离子体处理装置
2、51腔室
3、52基板载置台(基板支承部件；下部电极(第二电极))
5、55、120、150喷淋头(上部密封压盖)
10、70气体供给机构
15、95、105、115、125、155、175、205上部电极(第二电极)
16、17、96、97、106、107、116、117、126、127、156、157、176、206、207电极部件
31、31a、31b、181、211梳齿
20、63、94a、94b、104a、104b、114a、114b、174高周波电源
32、32a、32b连结部
54带载置台喷淋头
118阻抗调整i部
121、151横密封压盖
182、212第一连结部
183、213第二连结部
184、214第三连结部
185、215供电部
G基板
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。
这里，对向以液晶显示器、电致发光(Electro Luminescence：EL)显示器、等离子体显示器面板(PDP)为代表的FPD用的玻璃基板、太阳能电池等的大型基板进行等离子体CVD等的等离子体处理的等离子体处理装置进行说明。
<第一实施方式>
首先，对本发明的第一实施方式进行说明。
图1是表示本发明的第一实施方式的等离子体处理装置的剖视图，图2是表示其上部电极的俯视图，图3是放大地表示发挥作为其上部电极以及上部密封压盖功能的喷淋头的一部分的局部剖视图。
该等离子体处理装置1构成为单张式的等离子体处理装置，具有例如表面由被进行了耐酸铝处理(阳极氧化处理)的铝构成且成形为棱筒形状的腔室(处理容器)2。在该腔室2内的底部设有用于载置(支承)呈矩形的大型的基板G的基板载置台(基板支承部件)3。
基板载置台3由铝等金属制成，经由绝缘部件4被支承在腔室2的底部。基板载置台3发挥下部电极(第一电极)的作用，被接地。另外，在基板载置台3的内部还可以经由绝缘体埋设加热器。
另外，以贯通腔室2的底壁、绝缘部件4以及载置台3的方式能够升降地插通有用于进行基板G的装载以及卸载的升降销(未图示)。
在腔室2的顶面，以与基板载置台3相对的方式设有与基板G对应的大小的矩形的喷淋头5。喷淋头5为金属制，被接地并发挥上部密封压盖的功能。
在喷淋头5的内部形成有气体空间6，以贯通腔室2的顶面中央以及喷淋头5的上部中央从而到达气体空间6的方式形成有气体导入孔7。另外，在喷淋头5的下表面形成有多个气体喷出孔8。
在气体导入孔7中连接有从气体供给机构10延伸的气体供给配管9，用于进行等离子体处理的处理气体从气体供给机构10经由气体供给配管9被供给到喷淋头5的气体空间6。而且，被供给到气体空间6的处理气体从气体喷出孔8向基板G喷出。在气体供给配管9上设有阀11和气体流量控制器(未图示)。
在喷淋头5的正下方，设有由铜或铝等低电阻的导体形成的上部电极(第二电极)15。上部电极15，如图2所示，由两个梳齿状的电极部件16、17构成，通过这些梳齿状的电极部件16、17形成一个电极平面。这些电极部件16、17都具有多个短册状的梳齿31，这些梳齿以等间隔平行地延伸，这些多个梳齿31的一端通过连结部32连结，另一端成为末端。另外，在连结部32上形成有供电部33。而且，这些电极部件16、17以在同一侧配置供电部33，另外，在同一侧配置末端的方式，且以电极部件16的梳齿31和电极部件17的梳齿31交替且成为等间隔的方式配置。在上部电极15上，通过供电线18并经由耦合器19连接有高频电源20。在供电时，从一个高频电源20向两个电极部件16以及17的供电部33供电。另外，电极部件16的末端被接地，电极部件17的末端成为开放末端。此外，在本例中，电极部件16、17在供电部附近相互交叉，在交叉部中上下分离，但在基板G的配置部分中成平面状配置。
上部电极15被支承在绝缘部件21上。即，在发挥作为上部密封压盖功能的喷淋头5和上部电极15之间通过绝缘部件21绝缘。绝缘部件21与电极部件16、17对应地设为梳齿状。
如图3放大所示，在电极部件16、17的内部形成有气体空间23。另外，电极部件16、17的下表面以与气体空间23连接的方式形成有多个气体喷出孔24。在气体空间23中连接有从气体供给机构10延伸的气体供给配管22，来自气体供给机构10的等离子体处理用的处理气体经由气体供给配管22被供给到电极部件16、17的气体空间23中。而且，被供给到气体空间23的处理气体从气体喷出孔24向基板G喷出。在气体供给配管22上设有阀25和气体流量控制器(未图示)。
这样，除了喷淋头5，还从与基板G接近的上部电极15的电极部件16、17喷出处理气体，由此，能够向基板G更均匀地供给处理气体。
在电极部件16、17上因供给有高频电力而形成驻波。伴随着电极的大型化，高频电力的传播波长接近电极尺寸，由此在电极上产生驻波。通过这样形成有驻波，在电极部件16、17产生电压分布。但是，通过对形成在这些电极部件16、17上的多个驻波的分布进行控制，能够通过这些多个驻波的综合使形成在电极平面内的电压分布均匀。
电极部件16以及17的驻波通过电极部件16以及17的阻抗特性发生变化，通过调整他们的阻抗特性，能够对驻波进行控制。在本实施方式中，使电极部件16的末端接地，使电极部件17的末端开放，在使电极部件上产生的驻波的波长为λ，使上部电极15的长度即电极部件16、17的梳齿31的长度为线长L的情况下，使从高频电源20施加的高频电力的频率成为线长L＝(λ/4)×n(n为整数)的频率。由此，能够在电极平面内形成均匀的电压分布。
图4是表示线长L的电极部件16以及17的长度方向的位置和该位置处的电压(绝对值)的关系的图，图4(a)表示在上述式中n＝1的情况，即施加L＝λ/4的频率的情况，图4(b)表示n＝2的情况，即施加L＝λ/2的频率的情况。即，图4是表示电极部件上形成的驻波分布的图。如图4所示，电极部件16的驻波的电压V1和电极部件17的驻波的电压V2的和V1+V2在电极部件的长度方向变得大致均匀。电极部件16的梳齿31和电极部件17的梳齿31交替且以等间隔配置，因此，因电极部件16和电极部件17的驻波导致的电压分布的偏差在由电极部件16、17形成的电极平面内被平均化，电极平面内的电压分布作为整体变得均匀。
在腔室2的相互相对的侧壁的喷淋头5和上部电极15之间的高度位置上，形成有排气孔26，在该排气孔26上连接有排气管27，在排气管27上连接有排气装置28。排气装置28具有分子增压泵等真空泵，由此，能够构成为将腔室2内抽真空为规定的减压环境气体。通过排气装置28，被供给的处理气体从上部电极15和喷淋头5之间的空间向横向迅速被排气，因此，能够缩短滞留在处理气体的腔室2内的时间。
另外，在腔室2的侧壁设有基板搬入搬出口29，该基板搬入搬出口29能够通过闸门阀30开闭。而且，在使该闸门阀30成为开的状态下，通过搬运装置(未图示)，基板G经由基板搬入搬出口29被搬入搬出。
该等离子体处理装置1具有控制部40，该控制部40包含对各构成部进行控制的微处理器(计算机)，各构成部连接在该控制部40上并被控制。
下面，对这样构成的等离子体处理装置1的处理动作进行说明。首先，打开闸门阀30，将基板G通过搬运臂(未图示)并经由基板搬入搬出口29向腔室2内搬入，并载置在基板载置台3上。
然后，关闭闸门阀30，通过排气装置28，将腔室2内抽真空到规定的真空度。然后，从处理气体供给机构10将处理气体以规定的流量经由处理气体供给配管9、22、喷淋头5以及上部电极15的电极部件16、17向腔室2内供给，并将腔室2内控制在规定压力。在该状态下，从高频电源20经由耦合器19将等离子体生成用的高频电力施加在上部电极15上，在与作为下部电极的基板载置台3之间产生高频电场，生成处理气体的等离子体，通过该等离子体，对基板G实施等离子体处理，例如等离子体CVD处理。
以往，作为上部电极使用平板状的电极，随着基板的大型化，若上部电极大型化，则在施加高频电力时，在作为电力传送路的电极上产生驻波，由此，电极上的电压分布变得不均匀，通过印加的高频电力而励起的等离子体也变得不均匀，难以进行均匀的等离子体处理。
对此，在本实施方式中，以使梳齿状的电极部件16以及电极部件17形成一个电极平面的方式，另外，以使电极部件16的梳齿31和电极部件17的梳齿31交替地且以等间隔的方式进行配置并构成上部电极15，通过对形成在这些电极部件16、17上的多个驻波的分布进行控制，通过这些多个驻波的总和，形成在电极平面内的电压分布变得均匀。具体地，使电极部材16的末端接地，使电极部件17的末端开放，在使电极部件上产生的驻波的波长为λ的情况下，使从高频电源20施加的高周波电力的频率成为线长L＝(λ/4)×n(n为整数)的频率，由此，如图4所示，在电极平面内形成均匀的电压分布。
由于这样在电极平面内形成均匀的电压分布，因此，上部电极15和作为下部电极的基板载置台3之间的电场分布变得均匀，能够形成均匀的等离子体。因此，能够相对于基板G进行均匀的等离子体处理。
另外，在进行等离子体处理时，从喷淋头5和上部电极15的电极部件16、17喷出处理气体，所以，能够向基板G均匀地供给处理气体，能够进行更均匀的等离子体处理。
而且，在腔室2的喷淋头5和电极15之间的高度位置上，形成有排气孔26，腔室2内从这些排气孔26通过排气装置28被排气，因此，被供给的处理气体从上部电极15和喷淋头5之间的空间向横向迅速地被排气，能够缩短滞留在处理气体的腔室2内的时间，能够有效地防止使处理气体过剩分解从而使与等离子体处理无关的粒子增加的情况。因此，能够进行良好的等离子体处理。例如，在适用于微晶硅(μc-Si)的等离子体CVD的情况下，若使作为处理气体的SiH4气体过剩地分解，则阻碍微结晶化，难以得到高品质的膜，但如本实施方式那样，通过从喷淋头5和上部电极15之间的空间向横向迅速地排气，能够缩短处理气体滞留在腔室2内的时间，能够抑制处理气体的过剩的分解而形成高品质的膜。
如以上所述，在对基板G进行了等离子体处理后，停止施加高频电力，并停止处理气体的供给。然后，在进行腔室2内的排气后，打开闸门阀30将基板G从腔室2搬出。
此外，在上述第一实施方式中，在作为上部密封压盖的喷淋头5和上部电极15之间设有绝缘部件21，如图5所示，只要使作为上部密封压盖的喷淋头5和上部电极15的距离d充分大，也可以不设置绝缘部件21。该情况下，作为使基板G和作为下部电极的基板载置台3的距离为D，则优选D＜d。
<第二实施方式>
下面，对本发明的第二实施方式进行说明。
本实施方式是将本发明适用于对多个基板进行等离子体处理的分批式的等离子体处理装置的实施方式。
图6是表示本发明的第二实施方式的等离子体处理装置的剖视图。本等离子体处理装置1′是一次对五张基板G进行处理的装置，是与图1的装置具有基本相同结构的等离子体处理装置，具有由例如表面被实施了耐酸铝处理(阳极氧化处理)的铝构成且成形为棱筒形状的腔室(处理容器)51。在该腔室51内的底部设有用于载置最下层的基板G的基板载置台52。基板载置台52由铝等金属构成，经由绝缘部件53被支承在腔室51的底部。基板载置台52作为用于进行最下层的基板G的等离子体处理的下部电极发挥作用，被接地。另外，可以在基板载置台52的内部经由绝缘体埋设有加热器。
在基板载置台52的上方，作为第二～五层的基板G的载置台发挥作用的四个带载置台喷淋头54以等间隔配置，在最上层的带载置台喷淋头54的上方，以相同间隔设有被支承在腔室51的顶面上的喷淋头55。带载置台喷淋头54以及喷淋头55被接地。
四个带载置台喷淋头54具有对第一～四层的基板G喷出处理气体的作用、作为相对于第一～四层的基板G的上部密封压盖的作用、作为相对于第二～五层的基板G的载置台的作用、作为相对于第二～五层的基板G的下部电极的作用。
在基板载置台52和最下层的带载置台喷淋头54之间，设有最下层的基板G用的上部电极15，在四个带载置台喷淋头54相邻接的彼此之间，设有第二～四层的基板G用的上部电极15，在最上层的带载置台喷淋头54和喷淋头55之间，设有第五层(最上层)的基板G用的上部电极15。
带载置台喷淋头54，其下半部分与图1的喷淋头15同样地具有气体空间57和气体喷出孔58，其上半部分与基板载置台52同样地，可以在内部经由绝缘体埋设用于对基板G进行加热的加热器。另外，喷淋头55与喷淋头5完全相同地具有气体空间57和气体喷出孔58。
上述五个上部电极15具有与第一实施方式的上部电极15完全相同的结构。即，上部电极15由两个梳齿状的电极部件16、17构成，通过这些梳齿状的电极部件16、17形成一个电极平面。而且，在向上部电极15供电时，通过对形成在电极部件16、17上的多个驻波进行控制，通过这些多个驻波的总和，在电极平面内形成均匀的电压分布。另外，与第一实施方式相同，以与电极16、17对应的方式，绝缘部件21被设为梳齿状。在五个上部电极15上，通过供电线61并经由一个耦合器62连接有一个高频电源63。
另外，与第一实施方式相同，在喷淋头55以及带载置台喷淋头54上连接有气体供给配管64，在上部电极15上连接有气体供给配管65。而且，从气体供给机构70经由气体供给配管64、65向喷淋头55以及带载置台喷淋头54以及上部电极15的电极部件16、17供给处理气体，与第一实施方式相同，从上述部分向腔室51内喷出处理气体。此外，在气体供给配管64上设有阀66和气体流量控制器(未图示)，在气体供给配管65上设有阀67和气体流量控制器(未图示)。
在腔室51的喷淋头55或带载置台喷淋头54和上部电极15之间的高度位置上形成有排气孔71，在该排气孔71上连接有排气管72，在排气管72上连接有排气装置(未图示)，通过使排气装置动作，能够将腔室51内抽真空成规定的减压环境气体。与第一实施方式相同，被供给的处理气体从喷淋头55或带载置台喷淋头54和上部电极15之间的空间向横向迅速排气，所以，能够缩短处理气体在腔室51内的滞留时间。
在腔室51的侧壁上设有能够一次性将五张基板G搬入、搬出的基板搬入搬出口(未图示)，该基板搬入搬出口能够通过闸门阀(未图示)进行开闭。而且，在将闸门阀打开的状态下，通过搬运装置(未图示)能够一次性将五张基板G经由基板搬入搬出口搬入、搬出。
该等离子体处理装置1′具有包含对各构成部分进行控制的微处理器(计算机)的控制部80，各构成部分被连接在该控制部80上从而被控制。
在这样构成的等离子体处理装置1′进行等离子体处理时，将五张基板G向腔室51内搬入，在载置于基板载置台52以及四个带载置台喷淋头54上后，将腔室51内抽真空到规定的真空度。然后，从处理气体供给机构70将处理气体以规定的流量经由处理气体供给配管64、65、喷淋头55以及带载置台喷淋头54以及上部电极15的电极部件16、17向腔室51内供给，并将腔室51内控制在规定压力。在该状态下，从高频电源63经由耦合器62将等离子体生成用的高频电力施加在上部电极15上，使作为下部电极的基板载置台52以及带载置台喷淋头54和上部电极15之间产生高频电场，生成处理气体的等离子体，通过该等离子体，对基板G实施等离子体处理，例如等离子体CVD处理。
由此，与第一实施方式相同，由于在电极平面内形成均匀的电压分布，所以，在上部电极15和作为下部电极的基板载置台52以及带载置台喷淋头54之间的电场分布也变得均匀，能够得到可形成均匀的等离子体等的与第一实施方式相同的效果，除此以外，由于能够一次对多张基板G进行等离子体处理，所以，还具有处理效率极高的效果。
此外，在第二实施方式中，示出了对五张基板一并处理的等离子体处理装置，但能够一并处理的基板的张数不限于此，可以为2张以上的任意数量。
<第三实施方式>
下而，对本发明的第三实施方式进行说明。
这里，示出了上部电极的其他的例子。图7是表示本发明的第三实施方式中的上部电极的俯视图。
本实施方式中的上部电极95，如图7所示，由两个梳齿状的电极部件96、97构成，通过这些梳齿状的电极部件96、97形成一个电极平面。这些电极部件96、97与第一实施方式的电极部件16、17相同，具有多个短册状的梳齿31，他们以等间隔平行地延伸，这些多个梳齿31的一端通过连结部32连结，另一端成为末端。另外，在连结部32上形成有供电部33。而且，这些电极部件96、97以对置的方式，且以电极部件96的梳齿和电极部件97的梳齿交替且等间隔的方式配置。在电极部件96的供电部33上通过供电线92a并经由第一耦合器93a连接有第一高频电源94a。另外，在电极部件97的供电部33上通过供电线92b并经由第二耦合器93b连接有第二高频电源94b。当然，还可以从同一个高频电源向两个电极部件96、97供电。而且，电极部件96的各梳齿31的末端为开放末端，电极部件97的各梳齿的末端接地。
与上述电极部件16、17同样，在电极部件96、97上，由于供给有高频电力而形成驻波。通过对形成在这些电极部件96、97上的多个驻波的分布进行控制，通过这些多个驻波的总和能够使电极平面上形成的电压分布变得均匀。
电极部件96以及97的驻波通过电极部件96以及97的阻抗特性发生变化，通过调整这些末端的状态并调整阻抗特性，能够对该驻波的分布进行控制。在本实施方式中，使电极部件96的末端开放，并使电极部件97的末端接地，在使电极部件上产生的驻波的波长为λ，上部电极95的长度即电极部件96、97的梳齿31的长度为线长L的情况下，使从第一以及第二高频电源94a以及94b施加的高频电力的频率为线长L＝(λ/2)×n(n为整数)的频率。由此，能够在电极平面内形成均匀的电压分布。
图8是是表示线长L的电极部件96以及97的长度方向的位置和该位置的电压(绝对值)的关系的图，图8(a)表示上述式中n＝1的情况，即表示施加了L＝λ/2的频率的情况，图8(b)表示n＝2的情况，即表示施加了L＝λ的频率的情况。即，图8是表示电极部件96以及97上的驻波分布的图。如图8所示，电极部件96的驻波的电压V1和电极部件97的驻波的电压V2的和V1+V2在电极部件的长度方向上大致均匀。
这样，通过使用本实施方式的上部电极95，与第一实施方式相同，能够形成均匀的等离子体。因此，能够对基板G进行均匀的等离子体处理。
此外，本实施方式的上部电极当然也能够适用于第一实施方式的单张式的装置以及第二实施方式的分批式的装置。
<第四实施方式>
下面，对本发明的第四实施方式进行说明。
这里，示出了上部电极的其他的例子。图9是表示本发明的第四实施方式的上部电极的一例的俯视图，图10是表示其他的例子的俯视图。
本实施方式中的上部电极105，如图9所示，由两个梳齿状的电极部件106、107构成，通过这些梳齿状的电极部件106、107形成一个电极平面。这些电极部件106、107与第一实施方式的电极部件16、17同样地，具有多个短册状的梳齿31，这些梳齿以等间隔平行延伸，这些多个梳齿31的一端通过连结部32被连结，另一端成为末端。另外，在连结部32上具有供电部33。而且，这些电极部件106、107以对置的方式，且以电极部件106的梳齿31和电极部件107的梳齿31交替地以等间隔的方式配置。在电极部件106的供电部33上通过供电线102a并经由第一耦合器103a连接有第一高频电源104a。另外，在电极部件107的供电部33上通过供电线102b并经由第二耦合器103b连接有第二高频电源104b。这些高频电源104a、104b的频率相同。当然，还可以从同一高频电源向两个电极部件106、107供电。而且，电极部件106的各梳齿31的末端和电极部材107的各梳齿31的末端成为相同状态。在图9的例中，任一末端都接地。图10的例子是电极部件106的末端和电极部件107的末端都开放。
与上述电极部件16、17相同，在电极部件106、107上，由于供给有高频电力而形成有多个驻波。电极部件106以及107的各驻波通过电极部件106以及107的阻抗特性发生变化，通过对这些电极部件的末端的状态进行调整并调整阻抗特性，能够对该驻波的分布进行控制。在本实施方式中，使电极部件106和电极部件107的末端的状态相同，在电极部件106和电极部件107上形成相同的驻波分布，通过使这些电极部件对置且对称地配置，通过这些多个驻波的总和，能够使电极平面内形成的电压分布变得均匀。
图11是表示线长L的电极部件106以及107的长度方向的位置和在其位置的电压(绝对值)的关系，即电极部件上的驻波分布的图，图11(a)为电极部件106以及107(梳齿31)的末端接地的情况，图11(b)为电极部件106以及107(梳齿31)的末端开放的情况。如图11所示，使具有相同驻波分布的电极部件106以及107对称地配置，由于驻波分布相对于线长L的中央线(L/2)呈线对称，所以，电极部件106的驻波的电压V1和电极部件107的驻波的电压V2的和V1+V2在电极部件的长度方向上大致均匀。这样的驻波分布能够通过从高频电源104a、104b施加与此对应的频率的高周波电力来实现。
这样，通过使用本实施方式的上部电极105，与第一实施方式相同，能够形成均匀的等离子体。因此，能够对基板G进行均匀的等离子体处理。
此外，本实施方式的上部电极当然也能够适用于第一实施方式的单张式的装置以及第二实施方式的分批式的装置。
<第五实施方式>
下面，对本发明的第五实施方式进行说明。
这里，示出了上部电极的另外的例子。图12是表示本发明的第五实施方式中的上部电极的一例的俯视图。
本实施方式中的上部电极115，如图12所示，由两个梳齿上的电极部件116、117构成，通过这些梳齿状的电极部件116、117形成一个电极平面。这些电极部件116、117与第一实施方式的电极部件16、17相同，具有多个短册状的梳齿31，这些梳齿以等间隔平行延伸，这些多个梳齿31的一端通过连结部32连结，另一端成为末端。另外，在连结部32上具有供电部33。而且，这些电极部件116、117以对置的方式，且以电极部件116的梳齿31和电极部件117的梳齿31交替成为等间隔的方式配置。在电极部件116的供电部33上通过供电线112a并经由第一耦合器113a连接有第一高频电源114a。另外，在电极部件117的供电部33上通过供电线112b并经由第二耦合器113b连接有第二高频电源114b。这些高频电源114a、114b的频率相同。当然，还可以从同一高频电源向两个电极部件116、117供电。在电极部件116的梳齿31的末端以及电极部件117的梳齿31的末端设有阻抗调整部118。阻抗调整部118具有线圈(L末端)或电容器(C末端)。
与上述电极部件16、17同样，在电极部件116、117上因供给有高频电力而形成有驻波。通过这样形成有驻波，在电极部件116、117上产生电压分布，但通过对形成在这些电极部件116、117上的多个驻波的分布进行控制，通过这些多个驻波的总和能够使电极平面内形成的电压分布变得均匀。
电极部件116以及117的驻波通过电极部件116以及117的阻抗特性发生变化，通过对这些电极部件的末端的状态进行调整并对阻抗特性进行调整，能够对该驻波的分布进行控制。在本实施方式中，通过阻抗调整部118对电极部件116和电极部件117的末端的阻抗进行调整。
由于施加在上部电极115上的高频电力的频率和电极部件116、117的线长L的失配，存在即是仅将这些电极部件的末端接地或开放也不能在这些电极部件上形成所希望的分布的驻波的情况，但如本实施方式那样，在电极部件116、117的末端设置阻抗调整部118，通过使末端为线圈或电容器，能够使驻波的相位变化从而得到所希望的驻波分布。
图13是在横轴表示电极部件116的线长L的梳齿的长度方向的位置和电压(绝对值)的关系，即电极部件上的驻波分布的图，图13(a)示出了电极部件116的末端为接地的情况和作为阻抗调整部118设置线圈的情况，图13(b)示出了电极部件116的末端接地的情况和作为阻抗调整部118设置电容器的情况。如图13所示，在线圈连接时，相位相对于接地末端前进，在电容器连接时，相位相对于接地末端延迟，能够使驻波分布相对于线长L的中央线(L/2)的点成点对称。因此，通过使电极部材116和电极部件117对置地且对称地配置，与第四实施方式相同，能够使驻波分布相对于线长L的中央线(L/2)呈线对称，电极部件116的驻波的电压V1和电极部件117的驻波的电压V2的和V1+V2在电极部件的长度方向上变得大致均匀。
这样，通过使用本实施方式的上部电极115，与第一实施方式相同，能够形成均匀的等离子体。因此，能够对基板G进行均匀的等离子体处理。
此外，本实施方式的上部电极当然也适用于第一实施方式的单张式的装置或第二实施方式的分批式的装置。
<第六实施方式>
下面，对本发明的第六实施方式进行说明。
这里，示出了作为上部密封压盖发挥作用的喷淋头以及上部电极的其他的构造例。图14是表示本发明的第六实施方式中的等离子体处理装置的一例的一部分的剖视图，图15是表示其上部电极部分的仰视图。
在本实施方式的等离子体处理装置中，除了喷淋头以及上部电极的构造与第一实施方式不同以外，都与第一实施方式相同。
在腔室2的顶面，以与基板载置台2相对的方式，设有与基板G对应的大小的矩形的喷淋头120。喷淋头120为金属制，被接地并发挥上部密封压盖的作用。而且，具有以向下方延伸的方式设置的多个横密封压盖121。
在喷淋头120的正下方设有上部电极125。上部电极125，如图15所示，由两个梳齿状的电极部件126、127构成，通过这些梳齿状的电极部件126、127形成一个电极平面。这些电极部件126、127剖视都呈纵长矩形，具有成直线状延伸的多个梳齿31a，这些梳齿以等间隔平行延伸，这些多个梳齿31a的一端通过连结部32a连结，另一端成为末端。另外，在连结部32a上形成有供电部33a。而且，这些电极部件126、127以对置的方式，且以电极部件126的梳齿31a和电极部件127的梳齿31a交替地成为等间隔的方式配置。虽无图示，但在电极部件126以及127的供电部33a上通过供电线且经由耦合器连接有高频电源。
如图14、15所示，上述横密封压盖121以插入到相邻的梳齿31a之间的方式设置。
如图16的放大图所示，在喷淋头120的内部形成有气体空间131，处理气体从气体供给机构经由气体供给配管(都未图示)向其中供给。另外，以与气体空间131连续的方式在横密封压盖121的内部形成有气体空间132，在横密封压盖121的前端部的两侧以与气体空间132连续的方式形成有多个气体喷出孔133。而且，被供给到气体空间131的处理气体经由气体空间132以及气体喷出孔133被向横向喷出从而向腔室2内供给。
另外，在电极部件126、127的内部形成有气体空间141。另外，在电极部件126、127的侧面以与气体空间141连接的方式形成有多个气体喷出孔142。在气体空间142中，经由气体供给机构以及气体供给配管(都未图示)供给处理气体。而且，被供给到气体空间141的处理气体经由气体喷出孔142被向横向喷出并向腔室2内供给。
这样，将横密封压盖121与构成电极部件126、127的梳齿31a相对地设置，由此，构成上部电极125的电极部件126、127耦合在作为下部电极的基板载置台3上，另外，还与横密封压盖121耦合从而形成等离子体。因此，与以往的构造相比，能够使基板和等离子体的距离相分离。因此，能偶防止过剩的等离子体作用波及基板G。例如在μc-Si膜的成膜时，能够抑制基板上的过剩的反应，从而得到高品质的膜。
另外，从形成在横密封压盖121的前端部的气体喷出孔133以及形成在电极部件126、127上的气体喷出孔142向横向喷出处理气体，由于从排气孔26向横向排气，所以，与第一实施方式相比，能够更迅速地对处理气体进行排气，能够进一步缩短处理气体在腔室2内的滞留时间。因此，能够进一步有效地防止使处理气体过剩地分解从而使与等离子体处理无关的粒子增加。例如，在适用于非晶硅(a-Si)或微晶硅(μc-Si)的等离子体CVD的情况下，能够显著缩短作为处理气体的SiH4气体在腔室2内的处理气体的滞留时间，能够极有效地抑制处理气体的过剩的分解，从而进一步提高形成的膜的膜质。
图17是表示本发明的第六实施方式中的等离子体处理装置的其他的例子的一部的剖视图，图18是放大地表示喷淋头以及上部电极的剖视图。
在本例中，与图14～16的例子相同，示出了形成有横密封压盖的例子。在喷淋头150的下方以形成剖视半圆状的凹陷的方式设有横密封压盖151。另外，作为上部电极155，与图14～16的例子同样地，在呈梳齿状的电极部件156、157以对置的方式设置方面与上部电极125相同，但电极部件156、157的梳齿呈圆筒状这点不同。而且，电极部件156、157的梳齿31b位于相邻的横密封压盖151之间的半圆状的凹部。另外，如图18的放大图所示，在喷淋头150的内部形成有气体空间161，处理气体从气体供给机构经由气体供给配管(都未图示)向其中供给。另外，以与气体空间161连续的方式在横密封压盖151的内部沿半圆状的凹部形成有半圆状的气体空间162，横密封压盖151上以沿半圆状的凹部并与气体空间162连续的方式形成有多个气体喷出孔163。而且，向气体空间161供给的处理气体经由气体空间162以及气体喷出孔163被喷出从而向腔室2内供给。
另外，在电极部件156、157的内部形成有剖视圆形的气体空间171。另外，在电极部件156、157的外周整个面上以与气体空间171连接的方式形成有多个气体喷出孔172。在气体空间171中经由气体供给机构以及气体供给配管(都未图示)供给有处理气体。而且，被供给到气体空间171中的处理气体经由气体喷出孔172向全部方向喷出并向腔2内供给。
这样，通过将横密封压盖151与构成电极部件156、157的梳齿31b相对地设置，与图14～16的例子同样，构成上部电极155的电极部件156、157耦合在作为下部电极的基板载置台3上，除此以外，还与横密封压盖151耦合并形成等离子体。另外，使构成上部电极155的电极部件156、157的梳齿为圆筒状，包含发挥上部密封压盖功能的喷淋头150的横密封压盖151的壁部也曲面化，所以，能够使向角部的电场集中等缓和，能够更有效地对上部电极155和横密封压盖151进行耦合。由此，由于与作为下部电极的基板载置台3的耦合相对减少，所以，能够使基板G和等离子体的距离进一步分离。因此，能够使相对于基板G的等离子体作用进一步降低。
另外，处理气体从形成在横密封压盖151的半圆状的凹部的喷出孔163以及形成在圆筒状的电极部件156、157的整个一周上的气体喷出孔172喷出，例如从排气孔26(图1参照)向横向排气，所以，通过曲面化排气传导率得到改善。因此，与上述图14～16的例子相比，能够更迅速地对处理气体进行排气，能够进一步缩短处理气体在腔室2内的滞留时间。
此外，本实施方式不限于第一实施方式的单张式的装置，当然还能够适用于第二实施方式的分批式的装置。
<第七实施方式>
下面，对本发明的第七实施方式进行说明。
这里，示出了能够进行优选供电的上部电极构造。图19是表示本发明的第七实施方式的上部电极的一个电极部件的俯视图。
本实施方式中上部电极175的电极部件176为梳齿状，与其他的实施方式相同，通过与其他的电极部件的组合，形成一个电极平面。
电极部件176具有以规定间隔平行配置的八根梳齿181，这些梳齿181的基端侧每两根通过第一连结部182连结。而且，相邻的第一连结部182彼此在中央通过第二连结部183连结，两个第二连结部183在中央通过第三连结部184连结。在第三连结部184的中央设有供电部185，在供电部185上通过供电线172并经由耦合器173连接有高频电源174。
在本实施方式的上部电极175中，电极部件176的供电部185位于第三连结部184的中央部，高频电力从供电部185向第三连结部184的两侧分支后，以等距离到达两个第二连结部183的中央，并向第二连结部183的两侧分支，并以等距离到达第一连结部182的中央，并进一步向第一连结部182的两侧分支，并以等距离到达各梳齿181，因此，从供电部185向各梳齿181电气等长地进行供电。因此，能够均匀地向各梳齿181供给高频电力。
此外，本实施方式的上部电极还能够适用于第一、三～六实施方式的任一个，另外，当然还能够适用于第一实施方式的单张式的装置以及第二实施方式的分批式的装置。
<第八实施方式>
下面，对本发明的第八实施方式进行说明。
这里，示出了考虑到进行优选供电时的空间的上部电极构造。图20是表示本发明的第八实施方式中的上部电极的立体图。
本实施方式中的上部电极205，如图20(a)所示，由两个梳齿状的电极部件206、207构成，通过这些梳齿状的电极部件206、207形成一个电极平面。
电极部件206、207都具有等间隔平行配置的八根圆筒状的梳齿211。这些电极部件206、207以对置的方式，且以电极部件206的梳齿211和电极部件207的梳齿211交替且成为等间隔的方式配置。在电极部件206、207中，梳齿211的基端侧每两根通过第一连结部212连结。而且，相邻的第一连结部212彼此在中央通过第二连结部213连结，两个第二连结部213在中央通过第三连结部214连结。在第三连结部214的中央设有供电部215。而且，在供电部215上通过供电线且经由耦合器连接有高频电源(都未图示)。
第二连结部213连接在第一连结部212上，具有从第一连结部212的中央向后方以及下方延伸的两个钩状部221和在第二连结部213的下方位置连接在两个钩状部221上的水平部222。另外，第三连结部214具有在中央设有供电部215的水平部223和从水平部223的两端向铅直下方延伸，并连结在第二连结部213的水平部222的中央的铅直部224。
另外，第一连结部212、第二连结部213以及第三连结部214都呈扁平状，第一连结部212、钩状部221、铅直部224的宽面为铅直面，水平部222、223的宽面为水平面。
在这样构成的上部电极205中，与上述第七实施方式同样，电极部件206、207的供电部215位于第三连结部214的中央部，高频电力从供电部215向第三连结部214的两侧分支后，以等距离到达两个第二连结部213的中央，然后向第二连结部213的两侧分支，并以等距离到达第一连结部212的中央，然后向第一连结部212的两侧分支并以等距离到达各梳齿211，因此，能够从供电部215向各梳齿211电气等长地供电。因此，能够向各梳齿211均匀地供给高频电力。
另外，在上述第七实施方式中，由于将第一～第三连结部212、213、214设为平面，若考虑到高频传送路的干涉，则需要设计成使其具有充分的距离，需要较大的空间，在本实施方式中，将第三连结部214向第二连结部213的连接部分形成为铅直部224，所以，与在水平方向连接的情况相比，能够减小供电部分的空间。另外，由于将第二连结部213向第一连结部212的连接部分成为为钩状部221，所以，通过其铅直成分能够进一步缩小供电部分的空间。
另外，如图20(b)所示，在供电部分中最接近腔室2的壁部的第二连结部213的钩状部221，以使宽面朝向腔室壁部的方式配置，另外，最接近基板载置台(下部电极)3的第二连结部213的水平部222以使宽面朝向基板载置台3的方式配置，而且，最接近喷淋头(上部密封压盖，本图中未图示)的第三连结部214的水平部223以使宽面朝向喷淋头的方式配置，所以，能够抑制供电部分产生的感应电场和腔室壁部、下部电极、上部密封压盖等的电容耦合，能够提高传送效率。
而且，如图20(c)所示，第二连结部213的水平部222和第三连结部214的水平部223在铅直方向隔开充分的间隔，并且以使宽面彼此对置的方式配置，第二连结部212的钩状部221和第三连结部213的铅直部在水平方向上隔开充分的间隔，且以使宽面彼此相对置的方式配置，所以，能够抑制这些传送路之间的干涉。另外，第一连结部212和第二连结部213的水平部222的铅直方向的间隔比第二连结部213的水平部222和第三连结部214的水平部223之间的间隔窄，且第一连结部212和水平部222的宽面彼此不对置，第一连结部212和水平部222通过钩状部221连结，第一连结部212和水平部222不仅在铅直方向上还在水平方向上分离，所以，能够确保这些部分之间充分的间隔，能够抑制他们之间的干涉。
如以上那样，在本实施方式中，在进行高频供电时，能够抑制传送路和腔室壁以及下部电极、上部密封压盖之间的干涉，并抑制传送路彼此的干涉，能够进行均匀且高效的供电，能够实现空间的节省。
此外，本实施方式的上部电极能够适用于第一、三～六的实施方式中的任何一个，另外，当然也能够适用于第一实施方式的单张式的装置以及第二实施方式的分批式的装置。
尤其，由于基板的面积越大干涉的影响越大，因此，本实施方式适于大型的基板的处理。另外，这样的节省空间的效果，在第二实施方式中将基板多层配置且进行处理的分批式的处理装置的情况下尤其大。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，本发明不限于上述实施方式，能够进行各种变形。例如，在上述实施方式中，通过两个梳齿状的电极部件构成上部电极，但只要能够在电极平面上形成均匀的电压分布，不限于梳齿状。另外，不限于两个，还可以使用三个以上的电极部件。另外，电极部件的形状不限于梳齿状，只要能够得到均匀的电压分布，能够使用各种形状。而且，在上述实施方式中，对将本发明适用于FPD用的玻璃基板以及太阳能电池用基板的等离子体处理的情况进行了说明，但不限于此，还能够适用于其他各种基板。

Claims (19)

1.一种等离子体处理装置，包括：
收容被处理基板的处理容器；
在所述处理容器内支承被处理基板，作为第一电极发挥功能的基板支承部件；
以与所述基板支承部件相对向的方式设置的施加高频电力的第二电极；
向所述处理容器内导入处理气体的气体导入机构；和
对所述处理容器内进行排气的排气机构，
通过向所述第二电极施加高频电力，在所述第一电极和所述第二电极上形成高频电场，从而对从所述气体导入机构导入的处理气体进行等离子体化，对被处理基板实施等离子体处理，该等离子体处理装置的特征在于：
所述第二电极由以构成一个电极平面的方式配置的多个电极部件构成，在向所述多个电极部件施加高频电力时，在各电极部件上形成驻波，
以通过在这些多个电极部件上所形成的多个驻波的总和使在所述电极平面上所形成的电压分布变得均匀的方式，对所述多个电极部件的配置或在所述多个电极部件上所形成的驻波的分布进行调整。
2.一种等离子体处理装置，包括：
收容被处理基板的处理容器；
在所述处理容器内支承被处理基板，作为第一电极发挥功能的基板支承部件；
以与所述基板支承部件相对向的方式设置的施加高频电力的第二电极；
向所述处理容器内导入处理气体的气体导入机构；和
对所述处理容器内进行排气的排气机构，
通过向所述第二电极施加高频电力，在所述第一电极和所述第二电极上形成高频电场，从而对从所述气体导入机构导入的处理气体进行等离子体化，对被处理基板实施等离子体处理，该等离子体处理装置的特征在于：
所述第二电极具有呈梳齿状的两个电极部件，所述各电极部件具有向多个梳齿的一侧供给高频电力的供电部，另一侧成为末端，所述多个梳齿以等间隔平行设置，这些电极部件以其中一个电极部件的梳齿和另一个电极部件的梳齿交替且成为等间隔的方式配置。
3.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述两个电极部件，以其供电部位于同侧，末端位于同侧的方式配置，使其中一个电极部件的梳齿的末端为接地末端，另一个电极部件的梳齿的末端为开放末端，在使电极部件的线长为L，使电极上产生的驻波的波长为λ的情况下，成为L＝(λ/4)×n的频率的高频电力被施加在所述两个电极部件上，其中n为整数。
4.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述两个电极部件以使供电部成为外侧且对置的方式配置，使其中一个电极部件的梳齿的末端为接地末端，另一个电极部件的梳齿为开放末端，在使电极部件的线长为L，使电极上产生的驻波的波长为λ的情况下，成为L＝(λ/2)×n的频率的高频电力被施加在所述两个电极部件上，其中n为整数。
5.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述两个电极部件以使供电部成为外侧且对置的方式配置，使其中一个电极部件的梳齿的末端和另一个电极部件的梳齿的末端成为相同状态，对所述两个电极部件施加相同频率的高频电力。
6.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述两个电极部件以使供电部成为外侧且对置的方式配置，在所述两个电极部件的梳齿的末端具有阻抗调整部，通过所述阻抗调整部对所述各电极部件的驻波进行控制。
7.如权利要求6所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述阻抗调整部具有线圈或电容器。
8.如权利要求1～7中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
在所述处理容器内多层层叠地设置有作为所述第一电极发挥功能的基板支承部件，以与所述多个基板支承部件相对向的方式设置有所述第二电极，使多个被处理基板支承在所述多个基板支承部件上来一并进行等离子体处理。
9.如权利要求1～7中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述气体导入部具有设置在所述第二电极的上方的喷出处理气体的喷淋头。
10.如权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述电极部件具有喷出所述处理气体的气体喷出孔和气体空间，向所述气体空间供给所述处理气体，除将所述处理气体从所述气体导入部喷出以外，还将所述处理气体从所述电极部件喷出。
11.如权利要求10所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述排气机构从所述喷淋头和所述第二电极之间的空间向横向排气。
12.如权利要求2～7中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
在所述电极部件的相邻的梳齿之间具有接地的接地部件。
13.如权利要求12所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述气体导入部具有设置在所述第二电极的上方的喷出处理气体的喷淋头，所述接地部件以从所述喷淋头向下方突出的方式设置。
14.如权利要求13所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述喷淋头以从所述接地部件喷出处理气体的方式构成，所述电极部件也以喷出所述处理气体的方式构成，所述排气机构从所述喷淋头和所述第二电极之间的空间向横向排气。
15.如权利要求13所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述接地部件以呈曲面的方式构成，所述电极部件的梳齿形成为圆筒状。
16.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述电极部件，从所述供电部相对于各梳齿以电气等长的方式形成有传送路。
17.如权利要求16所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述传送路具有将相邻的梳齿彼此进行连结的连结部和将连结部彼此进行连结的连结部。
18.如权利要求17所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述将连结部彼此进行连结的连结部通过在铅直方向上延伸的铅直部进行连结。
19.如权利要求18所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述传送路呈扁平形状，其宽面与所述处理容器的壁部或所述处理容器的导体相对向，传送路彼此相对向的部分以其宽面彼此相对。
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