CN1110832A - 真空等离子处理装置 - Google Patents

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Abstract

一种真空等离子处理装置。该装置在与基座13 相对的真空处理容器11的绝缘体壁面上按栅格状 排列凸球形的分电极15a、15b、15c，且分电极15a、 15b、15c接有产生等离子区用的高频电源16a、16b、 16c，施加分别相差120°相位的高频电压，从而可在 被处理基板的上方产生均匀的高密度等离子区。

Description

本发明涉及在半导体晶片或液晶显示基板等的被处理基板上进行干蚀刻、CVD、溅射、等表面处理的真空等离子处理装置。
现举例说明已有技术的真空等离子处理装置。其构成示于图21、图22。在图21中，在具有反应气体供给口7和真空泵8的真空处理容器1中，设有安放被处理基板2的基座3，高频电源4接于基座3。设置在基座3上方的圆筒状三分段电极5接有各相差约120°相位的高频电源6。
下面说明该装置的工作。真空处理容器1由真空泵8进行真空排气，且由反应气体供给口7将用于产生等离子区的反应气体导入上述真空处理容器1，并保持适当的压力。接着，将高频电源6的各相差约120°相位的高频电压加给三分段电极5，在上述真空处理容器1中产生电场。该电场对电子加速，从而产生等离子区。由上述等离子区可对被处理基板2的表面进行处理。
再有，高频电源4将高频电力加给基座3，因而能对入射被处理基板2的离子能量进行控制。
但是，上述结构中，存在的问题是三分段电极5附近的等离子区密度高，而真空处理容器1的中央部分的等离子区密度低，所以被处理基板2上的蚀刻速度或成膜速度不均匀，尤其不适合大面积基板的处理。
鉴于上述已有技术的问题，本发明的目的在于提供一种在被处理基板2上产生均匀等离子区的真空等离子处理装置。
为了达到上述目的，本发明的真空等离子装置的特征在于，通过在与被处理基板相对的真空处理容器壁面上按栅格状排列多个分电极，并对其施加相位不同的高频电力，从而在被处理基板2的上方产生均匀的高密度等离子区。
该技术手段的作用如下。
通过在与放置被处理基板的基座相对的真空处理容器内壁面上按栅格状排列分电极，并分别施加相位不同的高频电力，在分电极间产生电场。该电场在分电极间瞬息万变。因此，在被处理基板上可产生均匀的高密度等离子区。再有，因放置被处理基板的下部电极上施加高频电力，所以能独立控制到达被处理基板的离子的能量。
下面，结合附图详细说明本发明的实施例。
图1为本发明第一实施例中的真空等离子处理装置的结构图;
图2为本发明第一实施例中真空等离子处理装置的分电极的配置图;
图3为本发明第一实施例中真空等离子处理装置的分电极上所加高频电力的相位差图;
图4为本发明第一实施例中真空等离子处理装置的分电极上所加高频电力相位θ＝0°时的主电力线瞬间分布图;
图5为上述相位θ＝60°时的主电力线瞬间分布图;
图6为上述相位θ＝120°时的主电力线瞬间分布图;
图7为上述相位θ＝180°时的主电力线瞬间分布图;
图8为上述相位θ＝240°时的主电力线瞬间分布图;
图9为上述相位θ＝300°时的主电力线瞬间分布图;
图10为本发明第二实施例中真空等离子处理装置的结构图;
图11为本发明第二实施例中真空等离子处理装置的分电极排列图;
图12为本发明第二实施例中真空等离子处理装置的分电极上所加高频电力的相位差图;
图13为本发明第二实施例中真空等离子处理装置的分电极上所加高频电力相位θ＝90°时的主电力线分布图;
图14为上述相位θ＝270°时的主电力线分布图;
图15为分电极为圆柱形时的示意图;
图16为分电极为圆锥形时的示意图;
图17为分电极呈角部为R的方柱形时的示意图;
图18为分电极呈角部为R的六角柱形时的示意图;
图19为内含分电极的真空处理容器的绝缘体壁面为球形的真空等离子处理装置的结构图;
图20为内含分电极的真空处理容器壁面为导体，且分电极与上述内含分电极的真空处理容器壁面间设置绝缘部件时的结构图;
图21为已有技术的真空等离子处理装置的结构图;
图22为已有技术的真空等离子处理装置的分电极排列图;
图1、图2表示作为本发明第一实施例使用的真空等离子处理装置的结构图。在图1中，真空处理容器11上具有反应气体供给口17和真空泵18，并设置安放被处理基板12的基座13。上述基座13连接有用于控制离子能量的高频电源14。凸球状的分电极15a、15b、15c，如图2所示呈三角形栅格状设置在与上述基座13相对的上述真空处理容器11的绝缘体壁面上。上述分电极15a、15b、15c上接有用于产生等离子区的高频电路16a、16b、16c。
下面说明该装置的工作，真空处理容器11一边由真空泵18进行真空排气，一边由反应气体供给口17导入产生等离子区的反应气体，并保持适当的压力。各高频电源16a、16b、16c将图3所示的相位相差约120°的高频电力分别加给排成三角形栅格状的分电极15a、15b、15c，从而在上述真空处理容器11内产生电场。该电场对电子加速后产生等离子区。此时，电力线因各高频电力的相位差而快速激烈变化。这种情况下的主电力线的变化示于图4-图9。图4为图3中的相位θ＝0°时的主电力线的状态。图5、图6、图7、图8、图9分别为图3中的相位θ＝60°、120°、180°、240°、360°时的主电力线状态。由于上述状态的电力线千变万化，所以沿着设置真空处理容器11内的三角形栅格状分电极15a、15b、15c的壁面能产生均匀的等离子体区。
又，由于高频电源14将高频电力任意施加给基座13，所以能对上述等离子区19的密度和入射被处理基板12的离子能量分别进行控制，可进行最佳真空等离子处理。
图10、11示出作为本发明第二实施例所用的真空等离子处理装置的结构。图10中，真空处理容器21具有反应气体供给口27和真空泵28，并设有安放被处理基板22的基座23。上述基座23接有控制离子能量用的高频电源24。在与上述基座23相对的上述真空处理容器21的绝缘体壁面上设置如图11所示的正交栅格状凸球形分电极25a、25b。上述分电极25a、25b接有用于产生等离子区的高频电源26a、26b。
下面说明该装置的工作。真空处理容器21一边由真空泵28进行真空排气，一边由反应气体供给口27导入用于产生等离子区的反应气体，并保持适当的压力。接着，高频电源26a、26b分别将如图12所示的相互差约180°相位的高频电力加给正交栅格状分电极25a、25b，从而在上述真空处理容器21内产生电场。该电场对电子加速后，产生等离子区。此外，各高频电力的相位差使电力线快速激烈变化。其主电力线的变化示于图13、14。图13为图12中相位θ＝90°时的主电力线的状态。图14为图12中相位θ＝270°时的主电力线的状态。因上述电力线快速激烈变化，所以沿着设置真空处理容器21内的正交栅格状分开极25a、25b的壁面能产生均匀的等离子区29。
又，因高频电源24将高频电力加给基座23，所以能分别控制上述等离子区29的密度和入射被处理基板22的离子能量，从而能进行最佳的真空等离子处理。
再有，在本发明图1、2实施例中，虽然将分电极的形状作为凸球形进行了说明，但其形状即使为如图15所示的圆柱形、或图16所示的圆锥形、或图17所示的角部为R的方角柱形、或图18所示的角部为R的六角柱形等都可适用于本发明。
而且，在本发明的第一、第二实施例中，虽然对内含分电极的真空处理容器绝缘体壁面为平面的情况进行了说明，但即使为其他形状，如图19所示的球面形，也适用于本发明。
另外，在本发明的第一、第二实施例中，虽然对内含分电极的真空处理容器壁面为绝缘体的情况进行了说明，但即使对图20所示那样的结构，即内含分开极32的真空处理容器壁面31为导体。且在分电极32和内含上述分电极32的真空处理容器壁面31之间设置绝缘部件33，也可适用于本发明。
如上所述，按照本发明，在真空处理容器内设有安放被处理基板的基座，在与上述被处理基板相对的真空处理容器内壁面上设有多个分电极，并在上述分电极上施加具有相位差的高频电力，所以能在真空容器内产生均匀的高密度等离子区。而且，将高频电压加给放置被处理基板的基座板，能独立控制到达被处理基板的离子的能量。

Claims (3)

1、一种真空等离子处理装置，其特征在于该装置配备：收容被处理基板的真空处理容器；接至上述真空处理容器的反应气体供给手段；上述真空处理容器的真空排气手段；设置在该真空处理容器内安放上述被处理基板的基座；与上述被处理基板相对且在上述真空处理容器壁面上排列成三角形栅格状的分电极；将相位差约120°的三相高频电力分别加给上述分电极的电源装置。
2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，对所述基座施加高频电力。
3、一种真空等离子处理装置，其特征在于该装置配备：收容被处理基板的真空处理容器;接至上述真空处理容器的反应气体供给手段;上述真空处理容器的真空排气手段;设置在该真空处理容器内安放上述被处理基板的基座;与上述被处理基板相对且在上述真空处理容器壁面上排列成正交栅格状的分电极;将相位差约180°的二相高频电力分别加给上述分电极的电源装置。
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