CN1870851A - 具有放电感应电桥的等离子源及利用其的等离子处理系统 - Google Patents

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Abstract

等离子源具有多个放电感应电桥，该放电感应电桥上耦合了缠绕有变压器的初级线圈的磁芯。放电感应电桥和接受器相对配置。放电感应电桥由中空管构成，当变压器的初级线圈的电流被驱动时，在磁芯中感应到磁束，从而以放电感应电桥为中心形成感应耦合等离子体。通过多个放电感应电桥，等离子放电并列且平均地被感应，可获得高密度、平均且大面积的等离子体。

Description

具有放电感应电桥的等离子源及利用其的等离子处理系统
技术领域
本发明涉及到一种射频(radio frequency)等离子源(plasma source)及利用它的等离子处理系统(plasma processing chamber)。
背景技术
等离子体是含有相同数量的阴离子(positive ions)和电子(electrons)的高度离子化的气体。等离子放电用于生成包括离子、自由基、原子、分子在内的活性气体的气体激发。活性气体在各种领域中得到广泛应用，代表性的例子是半导体的制造工序，可应用于蚀刻(etching)、蒸镀(deposition)、清洗(cleaning)、抛光(ashing)等。
用于生成等离子的等离子源有多种，其代表性的例子包括使用射频的电容耦合等离子体(capacitive coupled plasma)和感应耦合等离子体(inductive coupled plasma)。
电容耦合等离子源的电容耦合调节及离子调节能力较高，与其他等离子源相比具有生产力高的优点。另一方面，由于射频电源的能量基本上全部通过电容耦合与等离子体连接，因此等离子体的离子密度仅能够随着电容耦合的射频功率的增加、减少而增加或减少。但是，射频功率的增加会使离子撞击的能量增加。结果是，为了防止离子撞击产生的损害，射频功率具有限制性。
另一方面，公知的是，感应耦合等离子源可通过射频电源的增加而轻易地增加离子的密度，因此离子的撞击相对较低，适于获得高密度的等离子体。因此感应耦合等离子源广泛用于高密度等离子体的获得。感应耦合等离子源，代表性的技术开发包括以下方法：利用无线天线(RF antenna)的方法；和利用变压器的方法(也称作变压器耦合等离子体(transformer coupled plasma))。其中以下技术得到开发：追加电磁石、永久磁石、或者追加电容耦合电极以提高等离子的特性，并提高再现性和控制能力。
无线天线一般使用螺旋型的天线(spiral type antenna)或圆柱形天线(cylinder type antenna)。无线天线配置在等离子反应器的外部，通过石英这样的电介质窗(dielectric window)向等离子反应器的内部传送感应电动势。利用无线天线的感应耦合等离子体可轻易地获得高密度的等离子体，但因天线的结构特征，等离子体的平均度受到影响。因此需要改善无线天线的结构，以获得平均且高密度的等离子体。
但是，为了获得大面积的等离子体，扩大天线的结构、或提高提供给天线的功率，这些都是有限度的。例如，人们知道，通过定波效果(standing wave effect)产生在放射线上不平均的等离子体。并且当向天线施加较高的功率时，由于无线天线的电容性耦合增加，因此必须加厚电介质窗，这样一来，由于无线天线和等离子体之间的距离增加，产生功率传送效率低下的问题。
利用变压器的感应耦合等离子体，利用变压器在等离子反应器的内部感应等离子体，该感应耦合等离子体完成变压器的次级电路。目前为止的变压器耦合等离子体技术包括以下技术开发方法：将外部放电管放置在等离子反应器上；将闭合芯(closed core)安装在环状室内的类型；或者将变压器芯内置在等离子反应器内部的方式。
这种变压器耦合等离子体改善等离子反应器的结构及变压器的耦合结构，以提高等离子体的特性和能量传送特性。特别是为了获得大面积的等离子体，可改善变压器和等离子反应器的耦合结构、设置多个外部放电管、或增设内置的变压器芯的个数。但是，单纯地增加外部放电管的个数、或增加内置的变压器芯的个数，不容易平均地获得高密度大面积的等离子体。
最近，在半导体制造产业中，因半导体元件的超细微化、制造半导体电路的硅晶基板的大型化、制造液晶显示器的玻璃基板的大型化、及新处理对象物质的出现等各种原因，要求进一步提高等离子体的处理技术。特别是要求对大面积的被处理物具有优秀处理能力的等离子源及等离子处理技术。
并且，被处理基板的大型化引起了整体生产设备的大型化。生产设备的大型化会增加设备面积，结果成为导致生产费用增加的重要原因。因此要求可尽量使设备面积最小化的等离子源及等离子处理系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可平均生成大面积的等离子体、易于实现大面积化、并可使设备面积最小化的等离子源及利用该等离子源的等离子处理系统。
为了解决上述技术课题，本发明的一个方面涉及到等离子处理室。本发明的等离子处理室，室外壳，具有内部放置被处理基板的至少一个接受器(susceptor)；横切室外壳内部设置的多个放电感应电桥；室外壳的多个开口部，连接多个放电感应电桥的两端；变压器，具有在多个放电感应电桥上安装的磁芯和初级线圈；以及和初级线圈电连接的第一电源供给源，其中，通过第一电源供给源驱动初级线圈的电流，从而以放电感应电桥为中心形成感应耦合等离子体，即，感应出完成变压器的次级电路的室外壳的内侧AC电位。
在一个实施例中，包括阻抗匹配器，电连接在第一电源供给源和初级线圈之间。
在一个实施例中，包括：用于在接受器提供偏置功率的第二电源供给源；接受器；以及和第二电源供给源电连接的第二阻抗匹配器。
在一个实施例中，放电感应电桥含有电绝缘物质。
在一个实施例中，放电感应电桥含有金属物质和用于形成电的不连续性的电绝缘物质。
在一个实施例中，包括至少一个气体入口，其配置在设有放电感应电桥的上部室外壳的顶部。
在一个实施例中，室外壳具有上部外壳和下部外壳、以及连接在上部外壳和下部外壳之间的中间外壳，在中间外壳上具有放电感应电桥。
在一个实施例中，磁芯具有分离为马蹄状的二个芯的结构，并具有移动型结构，以可变地调节相互之间的间隔。
在一个实施例中，包括在室外壳的内部的两个侧壁上相对设置的第一及第二接受器，多个放电感应电桥距离第一及第二接受器具有相同的间隔、并垂直地并列设置。
在一个实施例中，包括：至少一个气体入口，配置在设有放电感应电桥的上部室外壳的顶部；和气体出口，分别设置在设有第一及第二接受器的室外壳的两个侧壁上。
在一个实施例中，包括具有分离的气体供给结构的气体供给部，上述气体供给部具有：在放电感应电桥的正上方流入第一气体的第一气体供给通道；和在放电感应电桥之间流入第二气体的第二气体供给通道。
在一个实施例中，磁芯包括一个或一个以上的单环闭合芯。
在一个实施例中，磁芯包括一个或一个以上的多环闭合芯。
在一个实施例中，接受器接受一个或一个以上的偏置功率供给。
在一个实施例中，包括一个或一个以上的放电分离隔壁，用于将多个放电感应电桥产生的等离子体的形成区域划分为多个。
在一个实施例中，包括与接受器相对地设置在放电感应电桥的内部并接地的电极。
在一个实施例中，包括电接地的放电罩，其设置在多个放电感应电桥的上部。
在一个实施例中，放电罩包括：在放电感应电桥的正上方流入第一气体的第一气体供给通道；在放电感应电桥之间流入第二气体的第二气体供给通道。
在一个实施例中，放电罩包括一个或一个以上的放电分离隔壁，用于将多个放电感应电桥产生的等离子体的形成区域划分为一个或一个以上。
本发明的另一方面涉及一种等离子反应器。本发明的等离子反应器包括：具有多个放电室的反应器主体；根据多个放电室形成在反应器主体上的等离子体喷射裂口；具有与多个放电室连接的磁芯及初级线圈的变压器；在放电室的内部包围磁芯以进行保护的芯保护管；以及与初级线圈电连接的第一电源供给源，其中，通过第一电源供给源驱动初级线圈的电流，从而以多个芯保护管为中心形成感应耦合等离子体，并感应出完成变压器的次级电路的多个放电室内侧的AC电位。
在一个实施例中，反应器的主体含有金属物质。
在一个实施例中，反应器的主体含有电绝缘物质。
在一个实施例中，多个放电室包括放电分离隔壁，其设置在各放电室的内侧，将放电室内部划分为二个或二个以上的放电区域。
在一个实施例中，磁芯包括一个或一个以上的单环闭合芯。
在一个实施例中，磁芯包括多环闭合芯。
在一个实施例中，多个线圈由包围位于放电室内部的磁芯部分的管形的导电性部件构成，管形的导电性部件局部含有电绝缘物质。
在一个实施例中，反应器的主体电接地。
在一个实施例中，包括电容耦合电极，其位于多个放电室各自的内部。
在一个实施例中，电容耦合电极由整体包围磁芯部分的管形的导电性部件构成，管形的导电性部件局部含有绝缘区域。
在一个实施例中，包括与电容耦合电极电连接的第二电源供给源。
在一个实施例中，包括电源分配器，从第一电源供给部接受电源的输入，将电源分配提供给初级线圈和电容耦合电极。
在一个实施例中，芯保护管包括电绝缘物质。
在一个实施例中，芯保护管包括金属物质、和用于形成电的不连续性的电绝缘物质。
在一个实施例中，反应器的主体包括冷却通道。
在一个实施例中，磁芯在其中心部形成中空区域，并具有设置在磁芯中空区域的冷却通道。
在一个实施例中，包括设置为包围磁芯外部的冷却通道。
在一个实施例中，反应器的主体包括向多个放电室开口的多个气体注入口，并包括用于向多个气体入口分配提供气体的气体供给部。
本发明的进一步其他方面涉及一种大气压等离子处理系统。本发明的大气压等离子处理系统包括：等离子反应器，其包括：具有多个放电室的反应器主体、根据多个放电室形成在反应器主体上的等离子体喷射裂口、具有与多个放电室连接的磁芯及初级线圈的变压器、包围位于放电室内部的磁芯以进行保护的芯保护管、以及与初级线圈电连接的第一电源供给源；大气压处理部，设有等离子反应器，通过经由等离子体喷射裂口喷射的等离子体，在大气压状态下对被处理物进行等离子处理；被处理物待机的第一被处理物待机部；以及第一回送部，在被处理物待机部和大气压处理部之间回送被处理物。
在一个实施例中，等离子反应器以使等离子体喷射裂口和被处理物相对的方式垂直设置，被处理物垂直地输入到大气压处理部中。
在一个实施例中，等离子反应器以使等离子体喷射裂口和被处理物相对的方式水平设置，被处理物水平地输入到大气压处理部中。
在一个实施例中，第一回送部，在被处理物待机部和大气压处理部之间回送被处理物，包括使被处理物的状态水平-垂直/垂直-水平转换的第一回送自动机。
在一个实施例中，大气压处理部包括使被处理物前后移动的移动单元。
在一个实施例中，大气压处理部包括用于对被处理物进行预热的预热单元。
在一个实施例中，大气压处理部具有使被处理物固定在等离子反应器的相对的位置上的固定单元。
在一个实施例中，使在大气压处理部处理的被处理物待机的第二被处理物待机部；以及在大气压处理部和其他被处理物待机部之间回送被处理物的第二回送部。
在一个实施例中，第二回送部，在被处理物待机部和大气压处理部之间回送被处理物，包括使被处理物的状态水平-垂直/垂直-水平转换的第二回送自动机。
本发明进一步其他方面涉及一种等离子处理室。本发明的等离子处理室包括：等离子反应器，其包括具有多个放电室的反应器主体、根据多个放电室形成在反应器主体上的等离子体喷射裂口、具有与多个放电室连接的磁芯及初级线圈的变压器、包围位于放电室内部的磁芯以进行保护的芯保护管、以及与初级线圈电连接的第一电源供给源；以及室外壳，收容经由等离子体喷射裂口输出的等离子体，具有内部施加了偏置功率的基板支撑台，其中，通过第一电源供给源驱动初级线圈的电流，初级线圈的驱动电流完成变压器的次级电路，并感应出在多个放电室中分别形成感应耦合的等离子体的多个放电室内侧的AC电位，感应耦合的等离子体以包围芯保护管的外侧的方式分别形成在放电室内。
在一个实施例中，反应器的主体包括向多个放电室开口的多个气体注入口，并包括用于向多个气体注入口分配提供气体的气体供给部。
在一个实施例中，反应器的主体包括第二气体注入口，其形成在和向等离子放电室开口的第一气体注入口相邻的二个等离子放电室之间，并向室外壳开口，气体供给部向第一及第二气体注入口分别分离提供彼此不同的气体。
在一个实施例中，基板支撑台包括用于对被处理物进行加热的加热单元。
在一个实施例中，在室外壳的内部包括用于照射光以进行加热的光加热单元。
在一个实施例中，基板支撑台包括用于固定被处理物的固定单元。
本发明的进一步其他方面涉及一种等离子处理系统。本发明的等离子处理系统包括：等离子处理室，其包括等离子反应器和室外壳，上述等离子反应器包括：具有多个放电室的反应器主体、根据多个放电室形成在反应器主体上的等离子体喷射裂口、具有与多个放电室连接的磁芯及初级线圈的变压器、包含位于放电室内部的磁芯以进行保护的芯保护管、和与初级线圈电连接的第一电源供给源，上述室外壳收容经由等离子体喷射裂口输出的等离子体、并具有内部施加了偏置功率的基板支撑台；与等离子处理室连接的真空进片室；第一回送自动机，设置在真空进片室上，在等离子处理室和真空进片室之间回送被处理基板；与真空进片室连接的回送室；与回送室连接且使被处理基板待机的被处理基板的待机室；以及第二回送自动机，在被处理基板的待机室和真空进片室之间传送基板。
在一个实施例中，等离子处理室，以使等离子反应器的等离子体喷射裂口和基板支撑台相对的方式垂直配置，被处理基板垂直地输入到真空进片室及等离子处理室内。
在一个实施例中，等离子处理室，以使等离子反应器的等离子体喷射裂口和基板支撑台相对的方式水平配置，被处理基板水平地输入到真空进片室及等离子处理室内。
在一个实施例中，第二回送自动机使处理的被处理基板的状态水平-垂直/垂直-水平地转换。
根据如上所述的本发明的设有具有多重排列的放电室的等离子反应器的等离子处理室、及利用该处理室的等离子处理系统，等离子反应器可高密度、平均地生成大面积的等离子体。特别是通过增加放电室的个数和长度可获得所需形态的大面积的等离子，易于进行扩张。并且，可使等离子反应器的结构非常薄，从而可使设备面积最小化。例如将等离子反应器垂直竖立排列设置、或水平多层结构进行设置时，设备面积不会扩张，同时可大幅提高单位设备面积的处理量。
附图说明
为了更充分地理解在本发明的详细说明中使用的附图，提供各附图的简单说明。
图1A及图1B是本发明的第一实施例的等离子处理室的透视图及其截面图。
图2A及图2B是具有并列排列的多个放电感应电桥的等离子处理室的透视图及其截面图。
图3A及图3B是具有并列排列的多个放电感应电桥的圆筒状的等离子处理室的透视图及其截面图。
图4A及图4B是具有可分离的结构的室外壳(chamber housing)的等离子处理室的透视图及其分解图。
图5是将分离型磁芯安装在放电感应电桥上的示例图。
图6A及图6B是本发明的第二实施例的等离子处理室的透视图及其截面图。
图7A及图7B是具有垂直并列排列的放电感应电桥的等离子处理室的透视图及其截面图。
图8A、图8B及图8C是本发明的第三实施例的等离子处理室的透视图、其分解图及其截面图。
图9A及图9B是使用多环或单环的闭合芯构成变压器的示例图。
图10是在放电感应电桥中设有接地的电极的示例图。
图11是其中具有偏压电源的示例的等离子处理室的截面图。
图12A及图12B是放电分割隔板的分解及组装图。
图13A及图13B是放电罩(放電笠)的分解及组装结构的透视图。
图14是设置了放电罩的等离子处理室的截面图。
图15A至图15C是使放电罩的突出部分的结构变形了的示例图。
图16A及图16B是本发明的第四实施例的等离子反应器的正面及背面透视图。
图17A及图17B是多环闭合芯和单环闭合芯的示例图。
图18A及图18B是第一电源供给源和初级线圈的电连接结构的示例图。
图19是反应器的主体和磁芯、以及芯保护管的分解透视图。
图20是表示放电室上安装的磁芯、芯保护管、及冷却通道的安装结构的反应器的主体部分的剖面图。
图21是根据磁芯设置的冷却通道的一个示例图。
图22是等离子反应器的截面图及放电室的部分放大图。
图23是一个变形例的等离子反应器的分解透视图。
图24A及图24B是表示多重放电室上安装的磁芯、芯保护管、冷却水供给管、及初级线圈的安装结构的多重放电室的部分剖面图及部分放大截面图。
图25A至图25C是表示第一电源供给源和初级线圈的电连接结构的示例图。
图26是其他变形例的等离子反应器的分解透视图。
图27A至图27C是表示第一及第二电源供给源和初级线圈的电连接方式的图。
图28是第四实施例的利用了等离子反应器的大气压等离子处理系统的概要构成图。
图29A至图29C是依次表示在大气压等离子处理系统中形成的被处理基板的传送过程的图。
图30是具有先入后出结构的大气压等离子处理系统的概要构成图。
图31是大气压处理部中具有静电吸盘的示例图。
图32A及图32B是水平配置等离子反应器的示例图。
图33A是利用了第四实施例的等离子反应器的等离子处理室的透视图。
图33B是等离子处理室的截面图及放电室的部分放大图。
图34是具有分离的气体供给结构的反应器的主体截面图。
图35是等离子处理系统的概要构成图。
图36A至图36C是在等离子处理系统中依次表示出被处理基板的传送过程的图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的优选实施例，从而对本发明的具有放电感应电桥的等离子源及利用该等离子源的等离子处理系统进行详细说明。本发明的实施例可变形为各种方式，本发明的范围不受以下实施例限制。本实施例用于向本领域技术人员完全说明本发明。因此在附图的要素形状等中，为了强调并明确说明而有所夸张。并且在理解各附图时，须注意相同的部件均尽量使用了相同的参照标号。并且对认为可混淆本发明要点的公知常识及结构详细其详细说明。
实施例1
图1A及图1B是本发明的第一实施例的等离子处理室的透视图及其截面图。参照附图，等离子处理室具有室外壳(10)、及其内部的二个放电感应电桥(13、14)。放电感应电桥(13、14)是具有线形结构的中空管。放电感应电桥(13、14)安装有环形的磁芯(20)，磁芯(20)缠绕有线圈(21)，构成变压器。线圈(21)通过阻抗匹配器(30)与向变压器的初级线圈提供射频的电源供给源(30)电连接。
室外壳(10)具有面向二个侧壁相对配置的多个开口部(15)。多个开口部(15)上连接有放电感应电桥(13、14)的两端。因此提供了经由二对双重孔(15)和放电感应电桥(13、14)的中空区域、在外部横切室外壳(10)的内部区域的通道。
室外壳(10)在顶部具有气体入口(11)，在侧壁或底部具有气体出口(12)。并且，室外壳(10)的内部具有放置了被处理基板(W)的接受器(susceptor，16)。优选将气体入口(11)配置为位于配置放电感应电桥(13、14)的区域的上部。因此经由气体入口(11)输入的工程气体喷射到放电感应电桥(13、14)的上部，平均地扩散到室外壳(10)的下部的同时流动。虽然未图示，但气体入口(11)连接到提供工程气体的气体供给源，且气体出口(12)连接到真空泵。
室外壳(10)由铝、不锈钢、铜这样的金属物质制造。或者也可由被涂覆的金属、例如由被两极处理的铝或镀镍的铝来制造。或者也可由耐火金属(refractory metal)制造。室外壳(10)也可由适于完成所需的等离子处理的其他不同的物质来制造。
二个放电感应电桥(13、14)，从室外壳(10)的一个侧壁上至相对的另一个侧壁、横切室外壳的内部并列设置。放电感应电桥(13、14)由中空管构成，实质上包围位于室外壳(10)内部的磁芯(20)以对其进行保护。
放电感应电桥(13、14)由石英、陶瓷这样的电绝缘物质制造。此外，放电感应电桥(13、14)，如上所述可和室外壳(10)一起由金属物质制造，但此时为了防止涡流(eddy current)，优选包括由电绝缘物质构成的绝缘区域，以具有电的非连续性。虽然未图示，但用于对放电感应电桥(13、14)进行温度调节的冷却通道设置在放电感应电桥(13、14)和磁芯(20)之间。
磁芯(20)具有单环的闭合芯结构。磁芯(20)由铁氧体材料制造，但也可由铁、空气等其他代替材料构成。磁芯(20)安装在二上放电感应电桥(13、14)上。因此实质上磁芯(20)的大部分位于室外壳(10)的内部，较小的一部分突出到室外壳(10)的外部。
磁芯(20)缠绕线圈(21)以构成变压器。优选线圈(21)在突出到室外壳(20)的外侧的磁芯(20)的两侧的部分上一分为二地被缠绕。此外线圈(21)也可仅缠绕在突出到室外壳(20)的外侧的磁芯(20)的任意一侧的部分上。此外线圈(21)可缠绕在位于室外壳(20)的内部的磁芯(20)的部分上。线圈(21)和提供射频的电源供给源(30)电连接。二个线圈(21)和电源供给源(30)串联连接，但也可是并联结构。
电源供给源(30)是用于提供RF功率的交流电源供给源。在电源供给源(30)的输出端上形成用于进行阻抗匹配的阻抗匹配器(32)。但是也可不另行设置阻抗匹配器，而使用可进行输出电压控制的RF电源供给源构成。接受器(16)通过阻抗匹配器(36)与提供偏置功率的电源供给源(34)电连接。
等离子处理室，在通过电源供给源(30)将RF功率提供到线圈(21)时，在线圈(21)中电流被驱动，并向磁芯(20)感应磁束。从而以放电感应电桥(13、14)为中心形成感应耦合等离子体(P)，也就是说，完成变压器的次级电路的室外壳(20)的内侧AC电位被感应。根据二个放电感应电桥(13、14)，等离子放电并列、平均地被感应。因此在室外壳(20)内部可获得高密度、平均的等离子体。
并且，由于具有放电感应电桥(13、14)的表面全部进入到室外壳(10)的内部的结构，因此设备清洗非常容易，可提高清洗效率并缩短清洗时间。因此可整体性地提高生产效率。特别是如下所述，等离子处理室易于进行扩张和变形，以使可根据被处理基板的大小增加放电感应电桥的数量，可获得需要的等离子体的量。
图2A及图2B是具有并列排列的多个放电感应电桥的等离子处理室的透视图及其截面图。参照附图，等离子处理室在室外壳(10)的内部具有四个放电感应电桥(13a、14a、13b、14b)。四个放电感应电桥(13a、14a、13b、14b)在室外壳(10)的上部并列排列。连接四个放电感应电桥(13a、14a、13b、14b)的两端的多个开口部(15a、15b)设置在室外壳(10)的两个侧壁上。
在室外壳(10)的顶部可配置二个气体入口(11a、11b)。优选分别配置在放电感应电桥(13a、14a、13b、14b)的正上侧。因此经由气体入口(11a、11b)而输入的工程气体喷射到放电感应电桥(13a、14a、13b、14b)的上部，向室外壳(10)的下部平均地扩散的同时进行流动。
四个放电感应电桥(13a、14a、13b、14b)中安装有二个磁芯(20a、20b)。分开缠绕在二个磁芯(20a、20b)上的多个线圈(21a、21b)经由第一阻抗匹配器(32)与电源供给源(30)电连接。多个线圈(21a、21b)的电连接方式可以是串联、并联、串联并联混合的任意一种方式。此外多个线圈(21a、21b)也可与二个以上的独立电源供给源及阻抗匹配器连接，具有独立的电源供给结构。
图3A及图3B是具有并列排列的多个放电感应电桥的圆筒状的等离子处理室的透视图及其截面图。参照附图，其他变形的等离子处理室具有六个放电感应电桥(13a、14a、13b、14b、13c、14c)。六个放电感应电桥(13a、14a、13b、14b、13c、14c)在室外壳(10)的上部并列排列。室外壳(10)的结构是圆筒状的结构，六个放电感应电桥(13a、14a、13b、14b、13c、14c)对应于圆筒状结构，其长度互相不同。连接六个放电感应电桥(13a、14a、13b、14b、13c、14c)的两端的多个开口部(15a、15b、15c)设置在室外壳(10)的两个侧壁上。
在室外壳(10)的顶部可配置三个气体入口(11a、11b、11c)。优选分别配置在放电感应电桥(13a、14a、13b、14b、13c、14c)的正上侧。因此经由气体入口(11a、11b、11c)而输入的工程气体喷射到各个放电感应电桥(13a、14a、13b、14b、13c、14c)的上部，并向室外壳(10)的下部平均地扩散同时进行流动。
六个放电感应电桥(13a、14a、13b、14b、13c、14c)中安装有三个磁芯(20a、20b、20c)。分开缠绕在三个磁芯(20a、20b、20c)上的多个线圈(21a、21b、21c)经由第一阻抗匹配器(32)与电源供给源(30)电连接。多个线圈(21a、21b、21c)的电连接方式可以是串联、并联、串联并联混合的任意一种方式。此外多个线圈(21a、21b、21c)也可与二个以上的独立电源供给源及阻抗匹配器连接，具有独立的电源供给结构。
这样一来，本发明的等离子处理室变形较为容易，以使得通过增设耦合了变压器的放电感应电桥的个数、并增加其长度而产生大面积的等离子体。并且，根据等离子处理室的结构特征，可对放电感应电桥的长度、形状、配置结构等进行变形并实施。为了平均形成等离子体，对于气体入口结构及个数也可设置在适当的位置上并设置适当的个数。并且，可进行扩张，以增设室外壳的内部具有的接受器的个数，从而可进行多重基板处理。
图4A及图4B是具有可分离结构的室外壳的等离子处理室的透视图及其分解图。参照附图，其他变形的等离子处理室，将室外壳(10)分割为上部外壳(10a)、中间外壳(10b)、及下部外壳(10c)，各个耦合部分中分别插入用于进行真空绝缘的O形环(18、19)。在中间外壳(10b)中形成放电感应电桥(13、14)。中间外壳(10b)和放电感应电桥(13、14)可一体制造。
图5是将分离型磁芯安装在放电感应电桥上的示例图。参照附图，放电感应电桥(13、14)上安装的磁芯(20)，具有二个马蹄形状、可分离构成可进行间隔调节的第一及第二磁芯(20-1、20-2)。省略用于使第一及第二磁芯(20-1、20-2)水平移动的机械性电构成的具体图示。通过调节第一及第二磁芯(20-1、20-2)的间隔，可调节传送到室外壳(10)内部的感应电动势的特性。因此可进行室外壳(10)内部产生的等离子特性的控制。
实施例2
图6A及图6B是本发明的第二实施例的等离子处理室的透视图及其截面图。参照附图，本发明的第二实施例的等离子处理室，以和上述第一实施例相同的方式生成感应耦合等离子体(P)，因而省略和其相关的重复的说明。
等离子处理室，在室外壳(510)的内部在二个侧壁上构成二个接受器(540)。并且，距离二个接受器(540)具有相同间隔、并垂直地并列排列二个放电感应电桥(522)。放电感应电桥(522)上安装有缠绕了线圈(520)的磁芯(520)。
气体入口(511)设置在室外壳(522)的顶部。优选将气体入口(510)配置在设置了放电感应电桥(520)的区域的上部。因此经由气体入口(511)输入的工程气体喷射到放电感应电桥(522)的上部，并向室外壳(10)的下部平均地扩散同时进行流动。气体出口(512)，在设有接受器(540)的室外壳(510)的两个侧壁上配置二个，具有分离的排气结构。
第二实施例的等离子处理室具有上述第一实施例的等离子体生成结构。而具有在室外壳(510)的内部中心垂直排列放电感应电桥(522)的结构，并且以放电感应电桥(522)为中心在两个侧壁上垂直配置二个接受器、且可并列处理二个被处理基板(W)，这样的结构特征对减少设备大小是有效的。
图7A及图7B是具有多个放电感应电桥的等离子处理室的透视图及其截面图。如附图所示，第二实施例的变形例的等离子处理室，具有在室外壳(510)内部垂直并列排列的四个放电感应电桥(522)。这样一来可增设放电感应电桥(522)个数，以获得大面积的等离子体。
上述第二实施例，和上述第一实施例一样，也通过增设耦合了变压器的放电感应电桥、并延长其长度而生成大面积的等离子体，变形较为容易。并且，可根据等离子处理室的结构特征，改变放电感应电桥的长度、形状、配置结构等并实施。为了形成平均的等离子体，对气体入口结构、个数也可设置在适当的位置并设置适当的个数。
实施例3
图8A、图8B及图8C是本发明的第三实施例的等离子处理室的透视图、其分解图及其截面图。参照附图，本发明的第三实施例的等离子处理室(1000)，包括具有放置被处理基板(W)的接受器(1101)的室外壳(1110)、及在其上部形成的气体供给部(1200)。
在室外壳(1110)的上部区域，多个放电感应电桥(1300)，从室外壳的一个侧壁(1111)至相对的另一个侧壁(1112)、横切接受器(1101)的上部而并列设置。在室外壳(1110)的下部设有与真空泵(1104)连接的气体出口(1105)。
在连接了多个放电感应电桥(1300)的室外壳(1110)的二个侧壁(1111、1112)上，设有开口部(1113)，且连接多个放电感应电桥(1300)的两侧的端部。因此放电感应电桥(1300)的中空区域(1301)形成横切室外壳(1110)的内部区域的通路。在该中空区域(1301)中，嵌入缠绕了线圈(1312)的磁芯(1310)。磁芯(1310)缠绕线圈(1321)而构成变压器。
图9A及图9B是使用多环或单环的闭合芯构成变压器的示例图。如图9A所示，安装在放电感应电桥(1300)上的磁芯(1310)具有多环闭合芯结构。磁芯(1310)上缠绕的线圈(1312)由按照各个环分别缠绕的多个线圈构成。并且如图9B所示，可使用多个单环闭合芯(1310a、1310b)构成。
多个线圈(1312)和提供RF功率的第一电源供给源(1400)电连接。电连接方式可为串联、并联、或串联并联混合连接的任意一种。并且虽然未图示，但在多个线圈(1312)和第一电源供给源(1400)之间形成阻抗匹配器。但是，也可不另外形成阻抗匹配器，而使用可进行输出电压控制的RF电源供给源构成。接受器(1101)和提供偏置功率的第二电源供给源(1410)电连接。而其也可不另外形成阻抗匹配器，而使用可进行输出电压控制的RF电源供给源构成。
当从第一电源供给源(1400)向线圈(1312)提供第一频率的交流电源时，通过磁芯(1310)的多环，磁束(1314)被感应。并且，形成包围放电感应电桥(1300)的感应电场(1316)。从而在室外壳(1110)的内部在放电感应电桥(1300)的周边形成等离子放电。
再次参照图8A至图8C，气体供给部(1200)具有分离的气体供给结构，从而可形成较平均的、高密度的等离子体。气体供给部(1200)由气体喷射板(1210)、气体分配板(1220)、及上部盖子(1230)构成，它们在室外壳(1110)的上部被真空绝缘，且依次进行层叠。各层之间真空绝缘。
气体喷射板(1210)具有第一及第二气体供给通道(1211、1212)，且电接地。第一气体供给通道(1211)由沿放电感应电桥(1300)的上部区域(1322)的长度方向线形排列的多个贯通的孔构成。第二气体供给通道(1212)由沿放电感应电桥(1300)间的区域(1320)的长度方向线形排列的多个贯通的孔构成。
气体分配板(1220)，在与第二气体供给通道(1212)对应的上部位置上平均地形成多个贯通的孔(1222)，该贯通的孔(1222)通过多个连接管(1223)和第二气体供给通道(1212)互相连接。并且，在气体分配板(1220)上具有第一气体入口(1221)，其接受第一工程气体，并排出到气体喷射板(1210)的上部。
上部盖子(1230)具有覆盖气体分配板(1220)的上部、接受第二工程气体的第二气体入口(1231)。并且，在和第一气体入口(1221)对应的位置上，具有一个贯通的孔(1232)。
如此构成的气体供给部(1200)，形成从第一气体入口(1221)到第一气体供给通道(1211)的一个第一气体供给路径(1201)，并形成从第二气体入口(1231)到第二气体供给通道(1212)的另一个第二气体供给路径(1202)。
因此，第一工程气体流入到放电感应电桥(1300)的上部区域(1322)，第二工程气体流入到放电感应电桥(1300)间的区域(1320)。此时，第一工程气体流入到放电感应电桥(1300)的上部区域(1322)的同时在第二工程气体之前形成等离子体，在离子化的状态下与第二工程气体混合。第一工程气体例如作为载气，可使用Ar、N2、O2等气体。第二工程气体例如作为原料气体可使用SiH4、CH4、CH3、Cl2等气体。
另一方面，接受器(1101)和提供第二频率偏置功率的第二电源供给源(1410)电连接。施加到接受器(1101)的偏压朝向接地连接的气体喷射板(1210)进行放电。此时，因在放电路径上配置放电感应电桥(1300)，可阻碍平均放电。因此放电感应电桥(1300)如图10所示，在和接受器(1101)相对的底面上沿长度方向设置接地的电极(1330)。
图11是其中具有偏压电源的示例的等离子处理室的截面图。参照附图，接受器(1101)和提供第二频率的偏置功率的第二电源供给源(1410)电连接，或和提供第三频率的偏置功率的第三电源供给源(1420)电连接。第二及第三频率是彼此不同的频率。
图12A及图12B是放电分割隔板的分解及组装图。参照附图，等离子处理室(1000)根据放电感应电桥(1300)进行等离子放电，此时，为了防止等离子放电偏向局部，可形成多个分割的放电分离隔壁(1340)。多个分割的放电分离隔壁(1340)在和多个放电感应电桥(1300)的长度方向垂直的方向上进行安装，将等离子体的形成区域划分为多个。因此在整体上可进行较平均的等离子放电。放电分离隔壁(1340)由绝缘材料或金属材料构成。
图13A及图13B是放电罩的分解及组装结构的透视图。并且图14是设置了放电罩的等离子处理室的截面图。参照附图，一个变形例的等离子处理室(1000)，在多个放电感应电桥(1300)的上部设有包括放电罩(1250)的气体供给部(1200)。
放电罩(1250)设置在气体分配板(1220)的下部、室外壳(1110)的上部。放电罩(1250)具有和图11所示的气体喷射板(1210)一起交互形成的第一及第二气体供给通道(1252、1254)。
放电罩(1250)以一定的间隔包围多个放电感应电桥(1300)，但和接受器(1101)相对的部分通过放电感应电桥(1300)而开放，并电接地。放电罩(1250)在和放电感应电桥(1300)对应的区域上具有圆顶结构(1251)，在放电感应电桥(1300)间的区域(1320)中具有突出部(1253)。第一气体供给通道(1252)根据圆顶结构(1251)构成，第二气体供给通道(1254)根据突出部(1253)构成。因此在放电感应电桥(1300)和放电罩(1250)的圆顶结构(1251)之间，形成狭小的放电区域(1256)。并且，为防止局部放电及进行平均的放电，可在圆顶结构(1251)区域中设置多个放电分离隔壁(1255)。
第一工程气体通道狭小的放电区域(1256)的同时进行等离子放电。放电罩(1250)的突出部(1251)与接受器(1101)相对并突出，因此可进行稳定的偏压放电。突出部(1251)的形状如图15A至图15C所示，可进行各种变更并实施。
如上所述的本发明的第三实施例的等离子处理室可提供一种适于具有多个放电感应电桥的独特的放电结构的双重气体供给结构。并且通过提供和放电分离隔壁或放电罩、放电感应电桥接地的电极，可使高密度、大面积的等离子体平均地生成。
实施例4
图16A及图16B是本发明的第四实施例的等离子反应器的正面及背面透视图。参照附图，等离子反应器(2100)具有反应器主体(2110)，该反应器主体具有并列配置的多个放电室(2114)。反应器主体(2110)，为了输出等离子体而按照各放电室(2114)具有向前面开口的多个等离子体喷射裂口(2111)。在反应器主体(2110)的背面形成用于通过放电室(2114)提供气体的气体供给部(2150)。在气体供给部(2150)中设有和气体源(未图示)连接的气体入口(2151)。
反应器主体(2110)是垂直直立设置的四角框状。反应器主体(2110)的形状可根据被处理作业物的形态制作为其他形状。例如，为了处理圆盘型的被处理作业物，可使多个放电室(2114)的长度彼此不同、整体呈圆形地变形制造。
反应器主体(2110)中，多个放电室(2114)从一端到另一端垂直排列形成。在该实施例中，放电室(2114)有8个，也可为个数在其以上或比其少的构成。即，放电室(2114)的长度和个数可随着被处理对象的处理面积而增加或减少。并且可至少通过一个或二个放电室(2114)构成等离子反应器(2100)。
反应器主体(2110)由铝、不锈钢、铜等金属材料制造。此外可由被涂敷的金属、例如由两极处理的铝或镀镍的铝制造。或者可由耐火金属制造。并且，作为其他替代方案，可整体用石英、陶瓷这样的电绝缘物质制造反应器主体(2110)，也可由适于完成所需的等离子处理的其他不同的物质来制造。
图17A及图17B是多环闭合芯和单环闭合芯的示例图。参照图17A，在多个放电室(2114)中沿长度方向横切设置磁芯(2121)，磁芯(2121)中缠绕初级线圈(2122)并构成变压器(2120)。磁芯(2121)由铁氧体材料制造，也可由铁、空气等其他代替材料构成。磁芯(2121)可构成为由多个放电室(2114)整体共用的多环类型。此外如图17B所示，也可构成为由二个放电室(2114)共用的单环类型。此外也可在一个放电室(2114)中安装一个单环闭合芯。
磁芯(2121)大部分位于放电室(2114)中，一部分露出到放电室(2114)的外部。露出的部分上缠绕有初级线圈(2122)。初级线圈(2122)由按照磁芯(2121)的各个环分别缠绕的多个线圈构成。此外也可在多个环中每隔一个缠绕线圈。并且，多个线圈向由磁芯(2121)的各个环形成的磁束方向彼此不冲突的缠绕方向进行缠绕。
图18A及图18B是第一电源供给源和初级线圈的电连接结构的示例图。参照图18A，构成初级线圈(2122)的多个线圈可与第一电源供给源(2140)串联连接。此外如图18B所示，磁芯(2121)的上端和下端的线圈与第一电源供给源(2140)并联连接。这样一来，多个线圈可从串联、并联、串联/并联混联多种电连接方式中进行选择。
第一电源供给源(2140)是提供RF电源的交流电源的供给源。虽然没有图示，但可在第一电源供给源(2140)的输出端中设置用于进行阻抗匹配的阻抗匹配器。但是本领域技术人员可知，也可不另行设置阻抗匹配器、而使用可进行输出电压控制的RF电源供给源构成。
图19是反应器的主体和磁芯、以及芯保护管的分解透视图。参照附图，多个放电室(2114)以从反应器主体(2110)的上端开始直至下端的方式形成为圆筒状且并列排列。放电室(2114)的两端(2116)由盖子部件(2112)支撑。盖子部件(2112)由石英、陶瓷等绝缘物质制造。此外可用与反应器主体(2110)一样的金属物质制造。这种情况下，为了防止涡流，优选盖子部件(2112)含有绝缘区域，以具有电的非连续性。
磁芯(2121)的位于放电室(2114)的部分由管状的芯保护管(2130)包围并保护。芯保护管(2130)和上述第一至第三实施例中说明的放电感应电桥具有相同的结构。芯保护管(2130)由石英、陶瓷等电绝缘物质制造。此外芯保护管(2130)如上所述可由和反应器主体(2110)相同的金属物质制造，但这种情况下，为了防止涡流，含有由电绝缘物质构成的绝缘区域，以具有电的非连续性。
图20是表示放电室上安装的磁芯、芯保护管、及冷却通道的安装结构的反应器主体部分的剖面图，图21是根据磁芯设置的冷却通道的一个示例图。参照附图，磁芯(2121)的中心部是中空的，该中空区域中形成冷却通道(2131)。例如，如图21所示，可根据磁芯(2121)以锯齿方式设置冷却通道(2131)。
虽然没有图示，但可在反应器主体(2110)上形成冷却通道，可构成包围磁芯(2121)的管状的冷却通道。包围磁芯(2121)的管状冷却通道由金属物质制造时，优选形成用于防止涡流的绝缘区域。这样一来，可在以下结构的任意一个或其组合中进行选择：冷却通道(2131)设置在磁芯(2121)上、设置在反应器主体(2110)上、以及具有包围磁芯(2121)的外部的结构。附图中参照标号“2115”及虚线表示气体的流动路径和等离子的放电路径。
多个放电室(2114)的长度变长时，分别通过一个以上的放电分离隔壁(2117)将放电区域划分为二个以上的区域，可使等离子放电平均稳定地进行。放电分离隔壁(2117)由石英、陶瓷等电绝缘物质制造。此外放电分离隔壁(2117)可由与反应器主体(2110)相同的金属物质制造，但这种情况下，为了防止涡流，优选含有由电绝缘物质构成的绝缘区域，以具有电的非连续性。
图22是等离子反应器的截面图及放电室的部分放大图。参照图22，在反应器主体(2110)的后面形成气体供给部(2150)。多个放电室(2114)分别形成气体注入口(2113)。气体注入口(2113)沿放电室(2114)的长度方向形成多个。输入到气体供给部(2150)的气体入口(2151)的气体，按照参照标号“2153”所示的分配路径被分配，同时平均地经由气体注入口(2113)注入到多个放电室(2114)。附图中没有具体图示，但优选的是，用于气体分配的一个以上的气体分配隔板设置在气体供给部(2150)上。
如上所述的等离子反应器(2100)通过电源供给源(2140)驱动初级线圈(2122)，初级线圈(2122)的驱动电流完成变压器(2120)的次级电路，从而形成感应耦合的等离子体的AC电位按照各个放电室(2114)形成。因此以按照多个放电室(2114)的每个包围芯保护管(2130)的外侧的方式形成感应耦合的等离子体。形成的等离子体经由等离子体喷射裂口(2111)喷射到前面。
本发明的等离子反应器(2100)可高密度、平均地生成大面积的等离子体。特别是通过增加放电室(2114)的个数和长度，可获得所需形态的大面积的等离子，扩散较为容易。并且，可使等离子反应器(2110)的结构非常薄地构成，可使设备面积最小化。
图23是一个变形例的等离子反应器的分解透视图。并且，图24A及图24B是表示多重放电室上安装的磁芯、芯保护管、冷却水供给管、及初级线圈的安装结构的多重放电室的部分剖面图及部分放大截面图。参照附图，一个变形例的等离子反应器(2100a)和上述等离子反应器(2100)基本上具有相同的结构。而在上述等离子反应器(2100)中，初级线圈(2123)具有缠绕在露出到反应器主体(2110)外部的磁芯的部分上结构特征，另一方面，在一个变形例的等离子反应器(2100a)中，初级线圈(2123)具有安装在位于芯保护管(2130)内侧的磁芯(2121)的一部分上的结构特征。特别是，初级线圈(2123)是在磁芯(2121)的各个环上缠绕一圈的线圈，由管状的导电性部件构成。管状的导电性部件为了防止产生涡流，沿长度方向包括由电绝缘物质构成的绝缘区域(2124)。
图25A至图25C是表示第一电源供给源和初级线圈的电连接结构的示例图。
首先参照图25A，等离子反应器(2100a)的初级线圈(2123)按照多个放电室(2114)分别设置一个，并与第一电源供给源(2140)串联连接。初级线圈(2123)和电源供给源(2140)的电连接方式除了串联外，还可以在并联方式、串联/并联混联方式等多种连接方式中进行选择。
参照图25B，通过等离子反应器(2100a)，初级线圈(2123)可作为电容耦合电极发挥作用。为了作为电容耦合电极发挥作用，反应器主体(2100)接地连接。此时，初级线圈(2123)与第一电源供给源(2140)连接，但不是接地连接。此外如图25C所示，初级线圈(2123)也可接地连接。
这样一来，一个变形例的等离子反应器(2100a)和上述等离子反应器(2100)是基本相同的，但初级线圈(2123)的技术性特征彼此不同。即，一个变形例的等离子反应器(2100a)中，初级线圈(2123)作为变压器(2120)的初级线圈发挥作用的同时，还可作为与反应器主体(2110)电容性耦合的电极发挥作用。因此可同时产生变压器(2120)产生的感应耦合等离子体、及和接地的反应器主体(2110)之间产生的电容耦合等离子体。
图26是其他变形例的等离子反应器的分解透视图。参照图26，其他变形例的等离子反应器(2100b)具有和上述等离子反应器(2100)基本相同的结构。但其他变形例的等离子反应器(2100b)具有上述等离子反应器(2100)的初级线圈(2122)(简称为第一初级线圈)及一个变形例的等离子反应器(2100a)的初级线圈(2123)(简称第二初级线圈)。并且，如图27A及图27B所示，第二初级线圈(2123)和另外的第二电源供给源(2141)连接。第二电源供给源(2141)是用于提供RF电源的交流电源供给源。虽然没有图示，但可在第二电源供给源(2141)的输出端设置用于进行阻抗匹配的阻抗匹配器。但是本领域技术人员可知，也可不另行设置阻抗匹配器，而使用可进行输出电压控制的RF电源供给源构成。
图27A至图27C是表示第一及第二电源供给源和初级线圈的电连接方式的图。首先参照图27A及图27B，第一初级线圈(2122)如上述第一实施例所述，可通过串联、并联、串联/并联混联的任意一种方式与第一电源供给源(2140)连接。并且，第二初级线圈(2123)也和上述变形例类似，可通过串联、并联、串联/并联混联的任意一种方式与第二电源供给源(2141)连接。
参照图27C，第一及第二初级线圈(2122、2123)可使用一个第一电源供给源(2140)和电源分配器(2142)提供电源。电源分配器(2142)可使用变压器构成，但变压器的初级线圈(2142a)与第一电源供给源(2140)连接，次级线圈(2142b、2142c)一分为二，分别与第一及第二初级线圈(2122、2123)连接。分离的次级线圈(2142b、2142c)的绕线比(winding ratio)可以固定形式构成，也可以可变形式构成。
其他变形例的等离子反应器(2100b)可使第二初级线圈(2123)如上所述一样作为电容耦合电极发挥作用，此时，反应器主体(2110)接地连接。并且，第二初级线圈(2123)如上所述一样接地连接，但也可不接地连接。
如上所述，本发明的第四实施例的具有多重排列的放电室的等离子反应器可高密度、平均地生成大面积的等离子体。特别是通过增加放电室(2114)的个数和长度，可获得所需形态的大面积的等离子体，扩散较为容易。并且，可使等离子反应器的结构非常薄地构成，可使设备面积最小化。例如，将等离子反应器垂直竖立排列设置、或水平多层结构设置时，设备面积不会扩张，同时可大幅提高单位设备面积的处理量。
图28是第四实施例的利用了等离子反应器的大气压等离子处理系统的概要构成图。并且图29A至图29C是依次表示在大气压等离子处理系统中进行的被处理基板的传送过程的图。参照附图，大气压等离子处理系统利用上述等离子反应器(2100)在大气压状态下对被处理物进行等离子处理。大气压等离子处理系统中，在前方具有被处理物(2210)待机的第一被处理物待机部(a1)，在后方具有大气压处理部(a3)。第一被处理物待机部(a1)和大气压处理部(a3)之间具有第一回送部(a2)。
在第一被处理物待机部(a1)中，包括层叠并保管被处理物(2210)的载体(2200)。被处理物(2210)例如是用于制造液晶显示器的玻璃基板或大型硅晶基板。第一回送部(a2)中具有第一回送自动机(2220)。为了方便，第一回送自动机(2220)仅简要图示了一个机械手。第一回送自动机(2220)在第一被处理物待机部(a1)和大气压处理部(a3)之间进行被处理物(2210)的回送。
在大气压处理部(a3)中，垂直设置等离子反应器(2100)，通过经由等离子体喷射裂口(2111)喷射的等离子体，在大气压状态下对被处理物(2210)进行等离子处理。在大气压处理部(a3)中，具有使被处理物(2210)前后垂直移动的移动单元(2230)。移动单元(2230)例如可由具有多个辊的传送系统构成，也可由未示例的其他方式的移动单元构成。
大气压处理部(a3)中也可具有使被处理物(2210)预热的预热单元(2240)。预热单元(2240)例如可具有多个卤素灯和反射罩。预热单元(2240)可与等离子反应器(2100)相对设置，或者设置在第一回送部(a2)和大气压处理部(a3)之间。预热单元(2240)可根据需要，作为在等离子体的处理过程中对被处理物(2210)持续加热的加热器来发挥作用。
大气压处理部(a3)上设置的等离子反应器(2100)垂直设置。因此被处理物(2210)垂直地输入输出到大气压处理部(a3)。因此第一回送部(a2)上设置的第一回送自动机(2220)如图29A所示，将被处理物(2210)在水平状态下切换为垂直，如图29B所示，中转到大气压处理部(a3)的移动单元(2230)。接着，如图29C所示，移动单元(2230)使输入的被处理物(2210)进入到等离子反应器(2100)的前面。通过等离子反应器(2100)进行被处理物(2210)的等离子处理。如果等离子的处理完成，进一步以相反的顺序，将被处理物(2210)通过大气压处理部(a3)排出到第一回送部(a2)。被处理的被处理物(2210)通过第一回送自动机(2220)从垂直状态切换为水平状态，层叠在第一被处理物待机部(a1)的载体(2200)上。
图30是具有先入后出结构的大气压等离子处理系统的概要构成图。参照图30，大气压等离子处理系统，可在大气压处理部(a3)的前方和后方对称地构成第一及第二被处理物待机部(a1、a5)、和第一及第二回送部(a2、a4)，具有先入后出的结构。第一被处理物待机部(a1)中待机有处理前的被处理物，第二被处理物待机部(a5)中待机有处理后的被处理物。第一回送部(a2)上设置的第一回送自动机(2220)执行将被处理物装载到大气压处理部(a3)的功能，第二回送部(a4)上设置的第二回送自动机(2250)执行从大气压处理部(a3)卸载被处理物的功能。
图31是大气压处理部中具有静电吸盘的示例图。参照附图，大气压处理部(a3)具有静电吸盘(2270)，作为在等离子处理过程期间用于对被处理部(2210)进行固定支撑的固定单元。其中，静电吸盘(2270)可内置加热器。
图32A及图32B是水平配置等离子反应器的示例图。参照附图，大气压等离子处理系统可将等离子反应器(2100)水平配置在大气压处理部(a3)上。此时，如图32A所示，预热单元(2240)可与等离子反应器(2100)相对设置。此外如图32B所示，也可设置在等离子反应器(2100)的前方。并且，移动单元(2280)可由具有多个水平辊的传送系统构成。上述大气压等离子处理系统可将等离子反应器(2100)设置为垂直或水平。
图33A是利用了第四实施例的等离子反应器的等离子处理室的透视图。图33B是等离子处理室的截面图及放电室的部分放大图。参照附图，等离子处理室(2300)包括：等离子反应器(2100)；通过等离子反应器(2100)提供气体的气体供给部(2150)；收容由等离子反应器(2100)产生的等离子体、并在内部具有基板支撑台(2320)的室外壳(2301)。
等离子处理室(2300)以使等离子反应器(2100)的等离子体喷射裂口(2111)和基板支撑台(2320)相对的方式垂直配置。因此如下所述，被处理基板(2330)垂直输入到等离子处理室(2300)，固定在基板支撑台(2320)上，在垂直状态下进行等离子处理。等离子处理室(2300)对基板(2300)进行多种等离子处理，例如利用等离子体去除光致抗蚀剂的抛光(ashing)、及绝缘膜或金属膜的蒸镀(deposition)、蚀刻(etching)等。
在附图中省略了具体图示，但等离子处理室(2300)的构成可以是以使等离子反应器(2100)的等离子体喷射裂口(2111)和基板支撑台(2320)相对的方式水平配置。这种情况下，被处理基板(2330)水平输入到等离子处理室(2300)中，并固定在基板支撑台(2320)上，在水平状态下进行等离子处理。
在反应器主体(2110)的后面设有气体供给部(2150)。多个放电室(2114)分别形成气体注入口(2113)。在附图上未显示，气体注入口(2113)沿放电室(2114)的长度方向形成多个。输入到气体供给部(2150)的气体入口(2151)的气体根据参照标号“1153”所示的气体分配路径被分配，同时平均地经由气体注入口(2113)注入到多个放电室(2114)。附图中没有具体图示，但优选在气体供给部(2150)上设置用于进行气体分配的一个以上的气体分配隔板。
图34是具有分离的气体供给结构的反应器的主体截面图。参照附图，一个变形例的反应器主体(2110a)可具有二个分离的气体供给结构。例如，反应器主体(2110a)包括第二气体注入口(2118)，其形成在与向等离子放电室(2114)开口的第一气体注入口(2113)相邻的二个等离子放电室(2114)之间，向室外壳开口。
通过第一气体注入口(2113)输入的气体经由等离子放电室(2114)排出到等离子体喷射裂口(2111)。通过第二气体注入口(2118)输入的气体经由气体喷射口(2119)被排出。通过气体喷射口喷射的气体，因通过等离子体喷射裂口(2111)输出的等离子气体而离子化。附图中省略了图示，但气体供给部(2150)具有：通过第一及第二气体流入口(2113、2118)使彼此不同的气体分离供给的分离的气体供给路径、及与之对应的气体分配隔板和气体入口。
图35是等离子处理系统的概要构成图。参照附图，等离子处理系统是利用上述等离子处理室(2300)对被处理基板进行等离子处理的系统。等离子处理系统具有和等离子处理室(2300)连接的真空进片室(loadlock chamber)(2400)。真空进片室(2400)上连接了回送室(2500)，在回送室的前方具有被处理基板的待机室(2600)。被处理基板的待机室(2600)中具有层叠并保管被处理物(2210)的载体(2610)。被处理基板(2330)例如是用于制造液晶显示器的玻璃基板或大型硅晶基板。
真空进片室(2400)和等离子处理室(2300)之间形成裂口阀(slitvalve)(2340)，裂口阀(2340)具体没有图示，其具有开闭真空进片室(2400)的基板出入口(2412)和等离子处理室(2300)的基板出入口(2310)的结构。真空进片室(2400)在回送室(2500)一侧具有另外的基板出入口(2410)，通过未图示的另外的裂口阀开闭。真空进片室(2400)和等离子处理室(2300)进行被处理基板的交换时，维持和等离子处理室(2300)内部相同的真空状态，和回送室(2500)进行被处理基板的交换时维持大气压状态。
真空进片室(2400)中设有在等离子处理室(2300)和真空进片室(2400)之间回送被处理基板的第一回送自动机(2420)。回送室(2500)中设有在被处理基板的待机室(2600)和真空进片室(2400)之间传送基板的第二回送自动机(2510)。
图36A至图36C是依次表示在等离子处理系统中进行的被处理基板的传送过程的图。参照附图，第二回送自动机(2510)使载体(2610)上放置的被处理基板(2330)中转到第一回送自动机(2420)上。此时，第二回送自动机(2410)将水平状态的被处理基板(2330)切换为垂直状态，并中转到第一回送自动机(2420)上。
第一回送自动机(2420)将接收的被处理基板(2330)垂直地回送到等离子处理室(2300)的基板支撑台(2320)上。基板支撑台(2320)将接收的被处理基板(2330)在等离子处理过程期间固定。第一回送自动机(2420)可具有能同时交换处理前后的二个被处理基板的二个双摇臂。并且，可具有可在第二回送自动机(2510)和真空进片室(2400)同时交换处理前后的被处理基板的二个双摇臂结构。
基板支撑台(2320)具有用于固定基板的固定单元，例如具有静电吸盘。或者可具有其他方式的固定单元。并且，基板支撑台可具有作为加热被处理基板的加热单元的加热器。此外，在室外壳内部具有光加热单元，可通过光的照射进行被处理基板的加热。这样一来，很明显等离子处理室(2300)包括用于对被处理基板进行所需的等离子处理而追加的结构。
真空进片室(2400)可追加必要的构成，以执行在等离子处理室(2300)接收被处理基板(2330)前用于对基板进行预热的预热功能、及/或等离子处理结束后用于冷却加热的基板的冷却功能。
这种等离子处理系统可具有以等离子处理室(2300)为中心对称设置的其他真空进片室、其他回送室、及其他被处理基板的待机室。即，可构成如下所示的先入后出结构的系统：以等离子处理室(2300)为中心在前方将处理前的被处理基板装载到等离子处理室(2300)，处理前的被处理基板排出到等离子处理室(2300)的后方。
根据如上所述的本发明的设有具有多重排列的放电室的等离子反应器的等离子处理室、及利用该处理室的等离子处理系统，等离子反应器可高密度、平均地生成大面积的等离子体。特别是通过增加放电室的个数和长度可获得所需形态的大面积的等离子体，易于进行扩张。并且，可使等离子反应器的结构非常薄，从而可使设备面积最小化。例如将等离子反应器垂直排列设置、或水平多层结构设置时，设备面积不会扩张，同时可大幅提高单位设备面积的处理量。
如上所述的本发明的具有放电感应电桥的等离子源及利用该它的等离子处理系统可进行多种变形，采取各种方式。因此本发明不受上述具体说明中所述的特别方式的限制，包括属于权利要求范围所定义的本发明的主旨和范围内的所有变形物、均等物及替代物。因此本发明的真正的技术保护范围由权利要求范围内的技术思想所决定。

Claims (56)

1.一种等离子处理室，其特征在于，
包括：室外壳，具有内部放置被处理基板的至少一个接受器；
横切室外壳内部设置的多个放电感应电桥；
室外壳的多个开口部，连接多个放电感应电桥的两端；
变压器，具有在多个放电感应电桥上安装的磁芯和初级线圈；以及
和初级线圈电连接的第一电源供给源，
其中，通过第一电源供给源驱动初级线圈的电流，从而以放电感应电桥为中心形成感应耦合等离子体，感应出完成变压器的次级电路的室外壳的内侧AC电位。
2.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中，
包括阻抗匹配器，电连接在第一电源供给源和初级线圈之间。
3.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中，
包括：用于在接受器提供偏置功率的第二电源供给源；接受器；以及和第二电源供给源电连接的第二阻抗匹配器。
4.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中，
放电感应电桥含有电绝缘物质。
5.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中，
放电感应电桥含有金属物质和用于形成电的不连续性的电绝缘物质。
6.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中，
包括至少一个气体入口，其配置在设有放电感应电桥的上部室外壳的顶部。
7.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中，
室外壳具有上部外壳和下部外壳、以及连接在上部外壳和下部外壳之间的中间外壳，在中间外壳上具有放电感应电桥。
8.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中，
磁芯具有分离为马蹄状的二个芯的结构，并具有移动型结构，以可变地调节相互之间的间隔。
9.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中，
包括在室外壳的内部的两个侧壁上相对设置的第一及第二接受器，多个放电感应电桥距离第一及第二接受器具有相同的间隔、并垂直地并列设置。
10.根据权利要.9所述的等离子处理室，其中，
包括：至少一个气体入口，配置在设有放电感应电桥的上部室外壳的顶部；和气体出口，分别设置在设有第一及第二接受器的室外壳的两个侧壁上。
11.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中，
包括具有分离的气体供给结构的气体供给部，上述气体供给部具有：在放电感应电桥的正上方流入第一气体的第一气体供给通道；和在放电感应电桥之间流入第二气体的第二气体供给通道。
12.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中，
磁芯包括一个或一个以上的单环闭合芯。
13.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中，
磁芯包括一个或一个以上的多环闭合芯。
14.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中，
接受器接受一个或一个以上的偏置功率供给。
15.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中，
包括一个或一个以上的放电分离隔壁，用于将多个放电感应电桥产生的等离子体的形成区域划分为多个。
16.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中，
包括与接受器相对地设置在放电感应电桥的内部并接地的电极。
17.根据权利要求1所述的等离子处理室，其中，
包括电接地的放电罩，其设置在多个放电感应电桥的上部。
18.根据权利要求17所述的等离子处理室，其中，
放电罩包括：在放电感应电桥的正上方流入第一气体的第一气体供给通道；在放电感应电桥之间流入第二气体的第二气体供给通道。
19.根据权利要求17所述的等离子处理室，其中，
放电罩包括一个或一个以上的放电分离隔壁，用于将多个放电感应电桥产生的等离子体的形成区域划分为一个或一个以上。
20.一种等离子反应器，其特征在于，
包括：具有多个放电室的反应器主体；
根据多个放电室形成在反应器主体上的等离子体喷射裂口；
具有与多个放电室连接的磁芯及初级线圈的变压器；
在放电室的内部包围磁芯以进行保护的芯保护管；以及
与初级线圈电连接的第一电源供给源，
其中，通过第一电源供给源驱动初级线圈的电流，从而以多个芯保护管为中心形成感应耦合等离子体，并感应出完成变压器的次级电路的多个放电室内侧的AC电位。
21.根据权利要求20所述的等离子反应器，其中，
反应器的主体含有金属物质。
22.根据权利要求20所述的等离子反应器，其中，
反应器的主体含有电绝缘物质。
23.根据权利要求20所述的等离子反应器，其中，
多个放电室包括放电分离隔壁，其设置在各放电室的内侧，将放电室内部划分为二个或二个以上的放电区域。
24.根据权利要求20所述的等离子反应器，其中，
磁芯包括一个或一个以上的单环闭合芯。
25.根据权利要求20所述的等离子反应器，其中，
磁芯包括多环闭合芯。
26.根据权利要求20所述的等离子反应器，其中，
多个线圈由包围位于放电室内部的磁芯部分的管形的导电性部件构成，管形的导电性部件局部含有电绝缘物质。
27.根据权利要求20所述的等离子反应器，其中，
反应器的主体电接地。
28.根据权利要求20所述的等离子反应器，其中，
包括电容耦合电极，其位于多个放电室各自的内部。
29.根据权利要求28所述的等离子反应器，其中，
电容耦合电极由整体包围磁芯部分的管形的导电性部件构成，管形的导电性部件局部含有绝缘区域。
30.根据权利要求28所述的等离子反应器，其中，
包括与电容耦合电极电连接的第二电源供给源。
31.根据权利要求28所述的等离子反应器，其中，
包括电源分配器，从第一电源供给部接受电源的输入，将电源分配提供给初级线圈和电容耦合电极。
32.根据权利要求20所述的等离子反应器，其中，
芯保护管包括电绝缘物质。
33.根据权利要求20所述的等离子反应器，其中，
芯保护管包括金属物质、和用于形成电的不连续性的电绝缘物质。
34.根据权利要求20所述的等离子反应器，其中，
反应器的主体包括冷却通道。
35.根据权利要求20所述的等离子反应器，其中，
磁芯在其中心部形成中空区域，并具有设置在磁芯中空区域的冷却通道。
36.根据权利要求20所述的等离子反应器，其中，
包括设置为包围磁芯外部的冷却通道。
37.根据权利要求20所述的等离子反应器，其中，
反应器的主体包括向多个放电室开口的多个气体注入口，并包括用于向多个气体入口分配提供气体的气体供给部。
38.一种大气压等离子处理系统，其特征在于，包括：
等离子反应器，其包括：具有多个放电室的反应器主体、根据多个放电室形成在反应器主体上的等离子体喷射裂口、具有与多个放电室连接的磁芯及初级线圈的变压器、包围位于放电室内部的磁芯以进行保护的芯保护管、以及与初级线圈电连接的第一电源供给源；
大气压处理部，设有等离子反应器，通过经由等离子体喷射裂口喷射的等离子体，在大气压状态下对被处理物进行等离子处理；
被处理物待机的第一被处理物待机部；以及
第一回送部，在被处理物待机部和大气压处理部之间回送被处理物。
39.根据权利要求38所述的大气压等离子处理系统，其中，
等离子反应器以使等离子体喷射裂口和被处理物相对的方式垂直设置，被处理物垂直地输入到大气压处理部中。
40.根据权利要求38所述的大气压等离子处理系统，其中，
等离子反应器以使等离子体喷射裂口和被处理物相对的方式水平设置，被处理物水平地输入到大气压处理部中。
41.根据权利要求38所述的大气压等离子处理系统，其中，
第一回送部，在被处理物待机部和大气压处理部之间回送被处理物，包括使被处理物的状态水平-垂直/垂直-水平转换的第一回送自动机。
42.根据权利要求38所述的大气压等离子处理系统，其中，
大气压处理部包括使被处理物前后移动的移动单元。
43.根据权利要求38所述的大气压等离子处理系统，其中，
大气压处理部包括用于对被处理物进行预热的预热单元。
44.根据权利要求38所述的大气压等离子处理系统，其中，
大气压处理部具有使被处理物固定在等离子反应器的相对的位置上的固定单元。
45.根据权利要求38所述的大气压等离子处理系统，其中，包括：
使在大气压处理部处理的被处理物待机的第二被处理物待机部；以及
在大气压处理部和其他被处理物待机部之间回送被处理物的第二回送部。
46.根据权利要求45所述的大气压等离子处理系统，其中，
第二回送部，在被处理物待机部和大气压处理部之间回送被处理物，包括使被处理物的状态水平-垂直/垂直-水平转换的第二回送自动机。
47.一种等离子处理室，其特征在于，
包括：等离子反应器，其包括具有多个放电室的反应器主体、根据多个放电室形成在反应器主体上的等离子体喷射裂口、具有与多个放电室连接的磁芯及初级线圈的变压器、包围位于放电室内部的磁芯以进行保护的芯保护管、以及与初级线圈电连接的第一电源供给源；以及
室外壳，收容经由等离子体喷射裂口输出的等离子体，具有内部施加了偏置功率的基板支撑台，
其中，通过第一电源供给源驱动初级线圈的电流，初级线圈的驱动电流完成变压器的次级电路，并感应出在多个放电室中分别形成感应耦合的等离子体的多个放电室内侧的AC电位，感应耦合的等离子体以包围芯保护管的外侧的方式分别形成在放电室内。
48.根据权利要求47所述的等离子处理室，其中，
反应器的主体包括向多个放电室开口的多个气体注入口，并包括用于向多个气体注入口分配提供气体的气体供给部。
49.根据权利要求48所述的等离子处理室，其中，
反应器的主体包括第二气体注入口，其形成在和向等离子放电室开口的第一气体注入口相邻的二个等离子放电室之间，并向室外壳开口，
气体供给部向第一及第二气体注入口分别分离提供彼此不同的气体。
50.根据权利要求47所述的等离子处理室，其中，
基板支撑台包括用于对被处理物进行加热的加热单元。
51.根据权利要求47所述的等离子处理室，其中，
在室外壳的内部包括用于照射光以进行加热的光加热单元。
52.根据权利要求47所述的等离子处理室，其中，
基板支撑台包括用于固定被处理物的固定单元。
53.一种等离子处理系统，其特征在于，包括：
等离子处理室，其包括等离子反应器和室外壳，上述等离子反应器包括：具有多个放电室的反应器主体、根据多个放电室形成在反应器主体上的等离子体喷射裂口、具有与多个放电室连接的磁芯及初级线圈的变压器、包含位于放电室内部的磁芯以进行保护的芯保护管、和与初级线圈电连接的第一电源供给源，上述室外壳收容经由等离子体喷射裂口输出的等离子体、并具有内部施加了偏置功率的基板支撑台；
与等离子处理室连接的真空进片室；
第一回送自动机，设置在真空进片室上，在等离子处理室和真空进片室之间回送被处理基板；
与真空进片室连接的回送室；
与回送室连接且使被处理基板待机的被处理基板的待机室；以及
第二回送自动机，在被处理基板的待机室和真空进片室之间传送基板。
54.根据权利要求53所述的等离子处理系统，其中，
等离子处理室，以使等离子反应器的等离子体喷射裂口和基板支撑台相对的方式垂直配置，被处理基板垂直地输入到真空进片室及等离子处理室内。
55.根据权利要求53所述的等离子处理系统，其中，
等离子处理室，以使等离子反应器的等离子体喷射裂口和基板支撑台相对的方式水平配置，被处理基板水平地输入到真空进片室及等离子处理室内。
56.根据权利要求54或55所述的等离子处理系统，其中，
第二回送自动机使处理的被处理基板的状态水平-垂直/垂直-水平地转换。
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