TW201325322A - 高頻電力分配裝置及使用彼之基板處理裝置 - Google Patents

Abstract

本發明的課題是在於提供一種每個處理基板的複數個放電空間的處理的偏差小，功率損失小，且可將高頻電力均等地分配成任意的數量之高頻電力分配裝置。其解決手段為：將來自高頻電源的高頻電力均等地分配而供給的高頻電力分配裝置(4a)是具有：分電構件(30)，其係將所被輸入的高頻電力分歧成複數；同軸傳送線(35)，其係將在分電構件(30)所被分歧的高頻電力傳送至複數的平行平板電極，由中心的給電線及其周圍的接地線所構成；及阻抗調整機構(36)，其係用以調整輸入側的阻抗來使電流值降低，又，分電構件(30)是具有：本體(31)，其係由板狀的導體所構成；高頻電力輸入部(32)，其係於本體(31)的一方的主面的輸入點(31a)輸入高頻電力；及高頻電力輸出部(33)，其係於本體(31)的另一方的主面之以對應於輸入點(31a)的點為中心的圓周上等間隔配置複數個。

Description

高頻電力分配裝置及使用彼之基板處理裝置

本發明是有關可在一個腔室內電漿處理複數個基板時使用的高頻電力分配裝置及使用彼之基板處理裝置。

以往，作為在一個腔室內電漿處理複數個基板的裝置，有在腔室內設置複數對的陽極．陰極電極，將從設於腔室外的電源經匹配箱後分歧成陰極電極數的電力導入線設成彼此對稱狀地延伸，且將該等電力導入線連接至各陰極電極而供給高頻電力者為人所知(例如專利文獻1)。

此專利文獻1，具體而言是在整合器(匹配箱)與陰極電極之間，藉由被分歧成2條後分別再被分歧成2條的多段分歧，可僅陰極電極數分配高頻電力。藉此，不用特別的調整機構，便可往腔室內的複數個放電空間均等地進行電力供給。

〔先行技術文獻〕 〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本特開2006-196681號公報

然而，就專利文獻1的技術而言，整合器輸出部因為阻抗低，所以些微的組合等的差會造成大的電流差。並且 ，以多段分歧方式來分配高頻電力時，無法使用同軸電纜作為給電線，因此可投入每個電極的高頻功率會產生偏差。所以，就專利文獻1的技術而言，實際上在腔室內的複數個放電空間的處理會產生偏差，造成製品的特性差。而且，因為在低阻抗電路流動大電流，所以發熱所造成的功率損失大。並且，在分歧成2條的多段分歧方式時，可分歧的段數會限定於2ⁿ(n為正的整數)，無法分配成任意的數量。

本發明是有鑑於上述情事而研發者，其課題是在於提供一種每個處理基板的複數個放電空間的處理的偏差小，功率損失小，且可將高頻電力均等地分配成任意的數量之高頻電力分配裝置及使用彼之基板處理裝置。

為了解決上述課題，本發明的第1觀點係提供一種高頻電力分配裝置，係對複數的平行平板電極供給高頻電力來使電漿生成，藉此在以分批式處理複數的基板之基板處理裝置中，將來自高頻電源的高頻電力均等地分配至前述複數的平行平板電極而供給之高頻電力分配裝置，其特徵係具有：分電構件，其係將所被輸入的高頻電力予以均等地分歧成複數；同軸傳送線，其係將在前述分電構件所被分歧的高頻電力傳送至前述複數的平行平板電極，由中心的給電線及 其周圍的接地線所構成；及阻抗調整機構，其係用以調整輸入側的阻抗來使電流值降低，又，前述分電構件係具有：本體，其係由板狀的導體所構成；高頻電力輸入部，其係於前述本體的一方的主面的輸入點輸入高頻電力；及高頻電力輸出部，其係於前述本體的另一方的主面之以對應於前述輸入點的點為中心的圓周上等間隔配置複數個，前述同軸傳送線係分別被連接至前述被配置複數個的高頻電力輸出部，前述阻抗調整機構係被設在前述高頻電力輸入部。

本發明的第2觀點係提供一種基板處理裝置，係藉由電漿來以分批式處理複數的基板之基板處理裝置，其特徵係具備：複數的平行平板電極，其係用以使前述電漿發生於每個基板；高頻電源，其係對前述複數的平行平板電極的高頻電力施加電極供給高頻電力；整合器，其係設在前述高頻電源與前述複數的高頻電力施加電極之間使阻抗整合；及高頻電力分配裝置，其係設在前述整合器與前述複數的高頻電力施加電極之間，將從前述高頻電源經由前述整 合器來供給的高頻電力予以均等地分配至前述複數的高頻電力施加電極而供給，又，前述高頻電力分配裝置係具有：分電構件，其係將所被輸入的高頻電力予以均等地分歧成複數；同軸傳送線，其係將在前述分電構件所被分歧的高頻電力傳送至前述複數的高頻電力施加電極，由中心的給電線及其周圍的接地線所構成；及阻抗調整機構，其係用以調整輸入側的阻抗來使電流值降低，又，前述分電構件係具有：本體，其係由板狀的導體所構成；高頻電力輸入部，其係於前述本體的一方的主面的輸入點輸入高頻電力；及高頻電力輸出部，其係於前述本體的另一方的主面之以對應於前述輸入點的點為中心的圓周上等間隔配置複數個，前述同軸傳送線係分別被連接至前述被配置複數個的高頻電力輸出部，前述阻抗調整機構係被設在前述高頻電力輸入部。

若根據本發明，則由於具有分電構件，因此可均等地分配高頻電力，且分配數並不限於2ⁿ(n為正的整數)， 可分配成任意的數量。又，由於複數的高頻輸出部是被總括起來配置於本體，因此可使用同軸傳送線作為從高頻輸出部輸出高頻電力的路線，可使往各平行平板電極之給電路線的阻抗形成均等來縮小被投入各平行平板電極的高頻功率的偏差。又，由於在分電構件的高頻電力輸入部設置阻抗調整機構，因此可增大高頻電力輸入部的阻抗來縮小電流值，可縮小組合差所造成的電流值的變化。因此，可縮小在平行平板電極所形成的複數個處理空間之電漿處理的偏差，可減少製品的特性差。又，由於提高阻抗，電流值變低，因此可縮小發熱所造成的功率損失。

以下，參照附圖來說明有關本發明的實施形態。

圖1是表示本發明之一實施形態的基板處理裝置的立體圖，圖2是表示其基板處理裝置的剖面圖。

基板處理裝置100是構成為對複數的基板實施電漿處理之平行平板型的電漿處理裝置，具有：收容複數(圖2是4片)的基板S，進行電漿處理的腔室1、及供給用以在腔室1內生成電漿的高頻電力的2個高頻電源2a，2b、及分別連接至該等高頻電源2a，2b，整合電源與電漿的阻抗的整合器3a，3b、及分別設在整合器3a，3b與腔室1之間的高頻電力分配裝置4a，4b。高頻電源2a，2b與整合器3a，3b之間、整合器3a，3b與高頻電力分配裝置4a，4b之間是以在中心的給電線的周圍同軸狀地設置接地線 的同軸電纜5來連接。同軸電纜5的連接亦可為同軸連接器的連接。

在腔室1的側壁設有可一次搬送複數個基板的搬送口(未圖示)，搬送口可藉由閘閥(未圖示)來開閉。

在腔室1內作為載置基板S的載置台機能的下部電極(陽極電極)11是上下方向設置複數個(4個)。並且，以和各下部電極11對向的方式設有複數個(4個)上部電極(陰極電極)12。亦即，設有4對下部電極11與上部電極12成對的平行平板電極。

在各上部電極12的兩端部分別連接有用以導入在高頻電力分配裝置4a所被分配的高頻電力及在高頻電力分配裝置4b所被分配的高頻電力之高頻電力導入棒15。而且，用以經由高頻電力導入棒15來往各上部電極12導入高頻電力的導入端子18會被設於腔室1的外部。另一方面，各下部電極11的兩端部是被接地。

在下部電極11內埋設加熱器16。然後，從未圖示的電源供電給加熱器16，藉此加熱器16會發熱，下部電極11上的基板S會被加熱至預定溫度。

在各上部電極12的上面是連接有氣體供給配管21(僅被連接至最上部的上部電極12者圖示)，可從處理氣體供給機構20供給處理氣體。在各上部電極12的下面形成有多數的氣體吐出孔(未圖示)，可對被載置於下部電極11的基板S淋浴狀地供給處理氣體。亦即，上部電極12亦具有作為供給處理氣體的淋浴頭之機能。

該等下部電極11及上部電極12是藉由支撐構件17來支撐於腔室1。並且，可藉由未圖示的昇降機構來使下部電極11或上部電極12昇降，藉此可調節下部電極11與上部電極12之間的距離。

在腔室1的上部及下部設有用以將腔室1內排氣的排氣口22，在此排氣口22連接排氣配管23。在排氣配管23設有自動壓力控制閥(APC)24及排氣裝置25，一面藉由自動壓力控制閥(APC)24來控制腔室1內的壓力，一面藉由排氣裝置25來控制腔室1內成預定的真空環境。

高頻電力分配裝置4a(4b)是如圖3所示具有：將從高頻電源2a(2b)供給的高頻電力分歧成2個以上的分電構件30、及傳送在分電構件30所被分歧的高頻電力的同軸電纜(同軸傳送線)35、及阻抗調整機構36。

分電構件30是具有：由圓板狀的導體所構成的本體31、及在本體31的一方的主面的輸入點31a輸入高頻電力的高頻電力輸入部32、及在本體31的另一方的主面之以對應於輸入點31a的點31b為中心的圓周上等間隔配置複數個的高頻電力輸出部33。亦即，複數的高頻輸出部33皆是位於離對應於輸入點31a的點31b一r的距離，點31b至一高頻電力輸出部33的直線與點31b至上述一高頻電力輸出部33所鄰接的其他高頻電力輸出部33的直線所成的角度θ皆為90°。另外，輸入點31a是以配置於本體31的中心來使電力的分配能夠形成更對稱的方式加以考量。並且，高頻電力輸出部33的數量是只要在以對應於輸 入點31a的點31b為中心的圓周上等間隔配置即可，可設為任意的數量。在圖4是顯示高頻電力輸出部33為6個的例子。此情況，θ是60°。而且，本體31並非是一定要是圓板，亦可為正方形板等其他的形狀，但因為需要在各分配路徑使阻抗形成相等，所以需要對應於分配高頻電力的分配數N，為N次對稱的旋轉對稱形的圖形。如此，各高頻電力輸出部33會被均等地配置，因此可通過各高頻電力輸出部33來均等地分配高頻電力。

同軸電纜(同軸傳送線)35是傳送從各高頻電力輸出部33輸出的高頻電力者，具有被連接至高頻電力輸出部33的給電線35a及同軸狀地設於其周圍的接地線35b。此同軸電纜35可適用具有50Ω的特性阻抗者，兩端的連接器可按照高頻電力的頻率及額定功率來選定。

阻抗調整機構36是被設於高頻電力輸入部32，用以將高頻電力輸入部32的阻抗調整成其值變大，而使電流值降低者。此阻抗調整機構36是例如圖3(c)所示，在輸入部32並聯複數(圖是3個)的電容器37而構成，藉此可增大阻抗來縮小電流值。電容器37最好是使用固定電容器，其定數是依高頻電力的頻率等設為可變。

在同軸電纜35的端部設有將同軸電纜35連接至導入端子18的電極連接箱38。電極連接箱38是如圖5所示，具有：框體41、及在框體41連接同軸電纜35的輸入部42、及在框體41輸出高頻電力的輸出部43、及連接輸入部42與輸出部43的高頻電力路線44，且在高頻電力路線 44連接有用以調整高頻電力路線44的阻抗的阻抗調整機構45。阻抗調整機構45是具有例如被並聯的電容器46。藉此，可增大阻抗來縮小電流值。另外，L是高頻電力路線44的寄生電感。

電極連接箱38的輸出部43是配合從上部電極12延伸的高頻電力導入棒15來設計。並且，框體41是高頻地作為接地來直接安裝於腔室1。

基板處理裝置100的各構成部是藉由控制部(電腦)70來控制。

控制部70是具有：控制器，其係具備微處理器；使用者介面，其係由供操作者進行用以管理基板處理裝置100的指令的輸入操作等之鍵盤，或使基板處理裝置100的運轉狀況可視化顯示的顯示器等所構成；及記憶部，其係儲存有用以在控制器的控制下實現在基板處理裝置100所被實行的各種處理的控制程式、或用以按照處理條件來使預定的處理實行於基板處理裝置100的處方。

處方等是被記憶於記憶媒體，在記憶部中從記憶媒體讀出實行。記憶媒體可為硬碟或半導體記憶體，或CD-ROM、DVD、快閃記憶體等的可攜帶性者。處方等是因應所需，按照來自使用者介面的指示等，從記憶部讀出，使實行於控制器，在控制器的控制下，進行基板處理裝置100的所望處理。

在如此構成的基板處理裝置100中，首先，打開閘閥，從搬送口藉由搬送裝置(未圖示)來將複數的基板S搬入至腔室1內，載置於各下部電極11之上。使搬送裝置從腔室1退避，關閉閘閥後，藉由排氣裝置25來將腔室1內排氣而使其中成為預定的真空環境。此時，下部電極11上的基板S是藉由加熱器16來加熱至預定溫度。然後，從處理氣體供給機構20經由氣體供給配管21來供給處理氣體至各上部電極12，從形成於各上部電極12的下面的多數個氣體吐出孔，使處理氣體淋浴狀地吐出，且從高頻電源2a，2b經由整合器3a，3b、高頻電力分配裝置4a，4b來供給高頻電力至各上部電極12的兩端部。

藉此，在對向的上部電極12與下部電極11之間產生高頻電場，藉由利用此高頻電場所生成的處理氣體的電漿，在以加熱器所加熱的基板S上進行預定的電漿處理，例如電漿CVD。

此時，由於高頻電力分配裝置4a，4b是具有分電構件30，該分電構件30是具有：由圓板狀的導體所構成的本體31、及在本體31的一方的主面的輸入點31a輸入高頻電力的高頻電力輸入部32、及在本體31的另一方的主面之以對應於輸入點31a的點31b為中心的圓周上等間隔配置複數個的高頻電力輸出部33，因此可均等地分配高頻電力。又，只要如此將輸出部圓板狀地均等形成即可，因此高頻電力的分配數並非限於2ⁿ(n為正的整數)，可分配成任意數的數量。

又，由於複數的高頻電力輸出部33是總括起來配置於本體31，因此可使用同軸電纜35作為從高頻電力輸出部33輸出高頻電力的路線。因此，可使往各上部電極12之給電路線的阻抗形成均等，可縮小投入各上部電極12的高頻功率的偏差。又，由於在分電構件30的高頻電力輸入部32設置阻抗調整機構36，因此可增大高頻電力輸入部32的阻抗來縮小電流值，可縮小組合差所造成的電流值的變化。所以，可縮小在上部電極12與下部電極11之間所形成的複數個處理空間的電漿處理的偏差，可縮小製品的特性差。又，由於增大阻抗縮小電流值，因此可縮小發熱所造成的功率損失。並且，藉由使用同軸電纜35，亦具有提升處理或組裝等的便利性，但為了使用同軸電纜，流動的電流值受到限制，藉由上述那樣在高頻電力輸入部32調整阻抗，可使用同軸電纜35。

而且，藉由電極連接箱38內部的阻抗調整機構45，即使上部電極12原本就有個體差時，還是可以調整流至各上部電極12的電流值來吸收個體差，可更為縮小電漿處理的偏差。並且，可藉由此阻抗調整機構45來增大阻抗而縮小流動於同軸電纜35的電流。

又，藉由依據分電構件30及/或電極連接箱38的電容器容量或同軸電纜35的長度等來改變電路定數，可適用於各種的頻率。

又，由於從2處來對一個的上部電極12供給所被分配的高頻電力，因此可緩和在上部電極12所產生的駐波 的峰值電壓，使電漿處理的面內分布形成更均一。藉由更增加給電處，例如圖6那樣從4處給電，可更抑制駐波的峰值電壓而平滑化，更能改善電漿處理的面內分布。

其次，說明有關其他實施形態的基板處理裝置。

圖7是表示其他實施形態的基板處理裝置的模式圖。本實施形態的基板處理裝置100a是對高頻電源2a及2b連接相位控制器61。藉此，可控制2台的高頻電源2a及2b的相位差，因此可調整電漿的安定性及電漿的處理結果。此情況可藉由相位控制器61在0~360°的範圍任意地設定相位差。

其次，說明有關另外其他實施形態的基板處理裝置。

圖8是表示另外其他實施形態的基板處理裝置的模式圖。本實施形態的基板處理裝置100b是以功率分配器(Power Splitter)62來分配來自一台高頻電源2的功率，輸出至整合器3a側及3b側。此情況，功率分配器62是例如被阻抗調整成50Ω，被控制成同一相位的高頻電力會以適當的功率比率來分配至整合器3a側及整合器3b側。另外，亦可因應所需，將功率分配器62調整成同一相位以外。在此實施形態中亦以同一相位來控制功率的分配比率，藉此可調整電漿的安定性及電漿的處理結果。又，由於高頻電源一個即可，因此更經濟。

其次，說明另外其他實施形態的基板處理裝置。

圖9是表示另外其他實施形態的基板處理裝置的模式圖。本實施形態的基板處理裝置100c是使來自一台高頻 電源2的高頻輸出經由相位控制/功率分配器63而輸出至整合器3a側及3b側。相位控制/功率分配器63是在整合器3a側及3b側控制高頻電力的相位，且可控制功率的分配比率。藉此，可更細地調整電漿的安定性及電漿的處理結果，且與圖8的例子同様，高頻電源一個即可，因此更經濟。

另外，本發明並非限於上述實施形態，亦可實施各種的變形。例如，在上述實施形態是針對電漿CVD來表示作為基板處理裝置的電漿處理，但本發明在原理上當然並非限於此，可適用於電漿蝕刻等其他的電漿處理。並且，一次處理的基板數並非限於4片，可按照處理的基板片數來決定高頻電力分配裝置的分配數。而且，上述實施形態是對平行平板電極的上部電極導入分歧的高頻電力，但亦可導入至下部電極，或導入至上部電極及下部電極的雙方。而且，上述實施形態是顯示對上部電極的2處供給高頻電力的例子，且亦顯示對4處供給的例子，但亦可對1處供給高頻電力。又，適用於本發明的基板並無特別加以限定，亦可適用在太陽電池用基板或平板顯示器(FPD)用玻璃基板等各種的基板。

1‧‧‧腔室

2，2a，2b‧‧‧高頻電源

3a，3b‧‧‧整合器

4a，4b‧‧‧高頻電力分配裝置

5‧‧‧同軸電纜

11‧‧‧下部電極

12‧‧‧上部電極

15‧‧‧高頻電力導入棒

18‧‧‧導入端子

20‧‧‧處理氣體供給機構

22‧‧‧排氣口

25‧‧‧排氣裝置

30‧‧‧分電構件

31‧‧‧本體

31a‧‧‧輸入點

32‧‧‧高頻電力輸入部

33‧‧‧高頻電力輸出部

35‧‧‧同軸電纜

35a‧‧‧給電線

35b‧‧‧接地線

36‧‧‧阻抗調整機構

37‧‧‧電容器

38‧‧‧電極連接箱

45‧‧‧阻抗調整機構

46‧‧‧電容器

61‧‧‧相位控制器

62‧‧‧功率分配器

63‧‧‧相位控制/功率分配器

70‧‧‧控制部

100‧‧‧基板處理裝置

S‧‧‧基板

圖1是表示本發明之一實施形態的基板處理裝置的立體圖。

圖2是表示本發明之一實施形態的基板處理裝置的剖 面圖。

圖3是表示高頻電力分配裝置的圖。

圖4是表示高頻電力分配裝置的其他例圖。

圖5是表示電極連接箱的構成圖。

圖6是表示4處給電的例圖。

圖7是表示本發明的其他實施形態的基板處理裝置的模式圖。

圖8是表示本發明的另外其他實施形態的基板處理裝置的模式圖。

圖9是表示本發明的另外其他實施形態的基板處理裝置的模式圖。

4a，4b‧‧‧高頻電力分配裝置

30‧‧‧分電構件

31‧‧‧本體

31a‧‧‧輸入點

31b‧‧‧點

32‧‧‧高頻電力輸入部

33‧‧‧高頻電力輸出部

35‧‧‧同軸電纜

35a‧‧‧給電線

35b‧‧‧接地線

36‧‧‧阻抗調整機構

37‧‧‧電容器

Claims (11)

1. 一種高頻電力分配裝置，係對複數的平行平板電極供給高頻電力來使電漿生成，藉此在以分批式處理複數的基板之基板處理裝置中，將來自高頻電源的高頻電力均等地分配至前述複數的平行平板電極而供給之高頻電力分配裝置，其特徵係具有：分電構件，其係將所被輸入的高頻電力予以均等地分歧成複數；同軸傳送線，其係將在前述分電構件所被分歧的高頻電力傳送至前述複數的平行平板電極，由中心的給電線及其周圍的接地線所構成；及阻抗調整機構，其係用以調整輸入側的阻抗來使電流值降低，又，前述分電構件係具有：本體，其係由板狀的導體所構成；高頻電力輸入部，其係於前述本體的一方的主面的輸入點輸入高頻電力；及高頻電力輸出部，其係於前述本體的另一方的主面之以對應於前述輸入點的點為中心的圓周上等間隔配置複數個，前述同軸傳送線係分別被連接至前述被配置複數個的高頻電力輸出部，前述阻抗調整機構係被設在前述高頻電力輸入部。
2. 如申請專利範圍第1項之高頻電力分配裝置，其中 ，前述阻抗調整機構係具有與前述高頻電力輸入部並聯的電容器。
3. 如申請專利範圍第1或2項之高頻電力分配裝置，其中，前述同軸傳送線係被連接至往前述平行平板電極導入高頻電力的導入端子，在其連接部具有阻抗調整機能。
4. 一種基板處理裝置，係藉由電漿來以分批式處理複數的基板之基板處理裝置，其特徵係具備：複數的平行平板電極，其係用以使前述電漿發生於每個基板；高頻電源，其係對前述複數的平行平板電極的高頻電力施加電極供給高頻電力；整合器，其係設在前述高頻電源與前述複數的高頻電力施加電極之間使阻抗整合；及高頻電力分配裝置，其係設在前述整合器與前述複數的高頻電力施加電極之間，將從前述高頻電源經由前述整合器來供給的高頻電力予以均等地分配至前述複數的高頻電力施加電極而供給，又，前述高頻電力分配裝置係具有：分電構件，其係將所被輸入的高頻電力予以均等地分歧成複數；同軸傳送線，其係將在前述分電構件所被分歧的高頻電力傳送至前述複數的高頻電力施加電極，由中心的給電線及其周圍的接地線所構成；及阻抗調整機構，其係用以調整輸入側的阻抗來使電流 值降低，又，前述分電構件係具有：本體，其係由板狀的導體所構成；高頻電力輸入部，其係於前述本體的一方的主面的輸入點輸入高頻電力；及高頻電力輸出部，其係於前述本體的另一方的主面之以對應於前述輸入點的點為中心的圓周上等間隔配置複數個，前述同軸傳送線係分別被連接至前述被配置複數個的高頻電力輸出部，前述阻抗調整機構係被設在前述高頻電力輸入部。
5. 如申請專利範圍第4項之基板處理裝置，其中，前述高頻電力分配裝置的前述阻抗調整機構係具有與前述高頻電力輸入部並聯的電容器。
6. 如申請專利範圍第4或5項之基板處理裝置，其中，前述高頻電力分配裝置的前述同軸傳送線係被連接至往前述平行平板電極導入高頻電力的導入端子，在其連接部具有阻抗調整機能。
7. 如申請專利範圍第4~6項中的任一項所記載之基板處理裝置，其中，前述高頻電力施加電極係具有分別被配置於其對向的第1端部及第2端部的至少一對的高頻電力供給點。
8. 如申請專利範圍第7項之基板處理裝置，其中，在前述第1端部的高頻電力供給點係自第1高頻電源供給高 頻電力，在前述第2端部的高頻電力供給點係自第2高頻電源供給電力。
9. 如申請專利範圍第8項之基板處理裝置，其中，前述第1高頻電源與前述第2高頻電源係以相位控制器連接。
10. 如申請專利範圍第7項之基板處理裝置，其中，在前述第1端部的高頻電力供給點、及前述第2端部的高頻電力供給點係經由功率分配器來從共通的高頻電源供給高頻電力。
11. 如申請專利範圍第7項之基板處理裝置，其中，在前述第1端部的高頻電力供給點、及前述第2端部的高頻電力供給點係經由相位控制/功率分配器來從共通的高頻電源供給高頻電力。