TW202222103A - 電漿處理裝置 - Google Patents

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松尾大輔
安東靖典
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Abstract

為了可對沿著天線的長邊方向的電漿密度分布進行細微調整，實現電漿密度分布的進一步均勻化，本發明的電漿處理裝置包括：真空容器1；天線2，設置於真空容器1的外部，流通高頻電流IR；以及高頻窗9，將形成於真空容器1的面向天線2的位置的開口10x堵塞，且天線2包括高頻電流IR的流通方向彼此反向的去路導體21及返路導體22，所述電漿處理裝置進而包括距離調整機構10，所述距離調整機構10對去路導體21及返路導體22的相對距離進行局部調整。

Description

電漿處理裝置
本發明是有關於一種電漿處理裝置。
作為現有的電漿處理裝置，如專利文獻1所示，有由成為高頻電流的去路的導體與自去路折返而成為高頻電流的返路的導體構成流通高頻電流的天線者。
如上所述，藉由利用使天線於中途折返而成的往返導體所構成，於去路與返路中流通的高頻電流彼此反向，因此由在去路中流通的高頻電流所產生的磁場與由在返路中流通的高頻電流所產生的磁場互相抵消。
因此，於專利文獻1所示的電漿處理裝置中，使天線的兩端部處的往返導體的間隔大於中央部處的往返導體的間隔，而與天線的中央部相比，兩端部的有效阻抗相對較大。藉此，與天線的中央部相比，而使自兩端部供給至電漿的磁場能量相對較大，從而實現沿著天線的長邊方向的電漿密度分布的均勻化。
然而，於上述結構中，雖然可使沿著天線的長邊方向的電漿密度分布大致均勻化，但難以局部進行細微調整。 [現有技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利第4844697號
[發明所欲解決之課題]
因此，本申請案發明是為了解決所述問題而完成，其主要課題在於可對沿著天線的長邊方向的電漿密度分布進行細微調整，實現電漿密度分布的進一步均勻化。 [解決課題之手段]
即，本發明的電漿處理裝置的特徵在於包括：真空容器；天線，設置於所述真空容器的外部，流通高頻電流；以及高頻窗，將形成於所述真空容器的面向所述天線的位置的開口堵塞，所述天線包括高頻電流的流通方向彼此反向的去路導體及返路導體，所述電漿處理裝置進而包括距離調整機構，所述距離調整機構對所述去路導體及所述返路導體的相對距離進行局部調整。
根據以所述方式構成的電漿處理裝置，距離調整機構對去路導體及返路導體的相對距離進行局部調整，因此可對沿著天線的長邊方向的電漿密度分布進行細微調整，實現電漿密度分布的進一步均勻化。
若假定不設置返路導體，而欲使於去路導體中流通的高頻電流經由真空容器等接地電位的結構物返回電源，則於該返回路徑中流通的高頻電流僅產生發熱引起的功率損耗，無法有效地用於電漿生成。 因此，為了有效利用於返路導體中流通的高頻電流，較佳為所述距離調整機構對所述返路導體的位置進行調整。 藉此，可藉由在返路導體中流通的高頻電流調整電漿密度分布，因此可將於返路導體中流通的高頻電流有效地用於電漿生成。
為了可進一步細微調整沿著天線的長邊方向的電漿密度分布，較佳為所述距離調整機構對所述返路導體的多個部位的位置進行調整。
較佳為所述去路導體配置於較所述返路導體更靠近所述真空容器的位置。 藉此，可縮短去路導體至真空容器內的距離，而可將自去路導體產生的高頻磁場高效率地供給至真空容器內。
較佳為進而包括：介電管，被服所述返路導體；以及定位構件，設置於所述介電管內，於所述介電管內將所述返路導體進行定位。 藉此，可藉由外力容易地使介電管變形，因此可簡單地進行電漿密度分布的局部調整。 並且，由於藉由定位構件將返路導體於介電管內定位，故而可進一步精度良好地調整去路導體與返路導體的相對距離，進而可進一步細微地調整沿著天線的長邊方向的電漿密度分布。
有於返路導體中流通的高頻電流引起的發熱使介電管損傷的擔憂。 因此，較佳為於所述介電管內流動冷卻水。 藉此，可確保利用介電管的距離調整的簡化，並且亦可發揮該介電管的冷卻功能。
作為更具體的實施形態，可列舉如下形態：所述定位構件設置於所述介電管內的多個部位，各所述定位構件包括供所述冷卻水流動的流通孔。
為了提高冷卻水的冷卻效果，較佳為所述冷卻水於所述介電管內蜿蜒流動。 [發明的效果]
根據以上述方式構成的本發明，可對沿著天線的長邊方向的電漿密度分布進行細微調整，實現電漿密度分布的進一步均勻化。
[第一實施形態] 以下，參照圖式對本發明的電漿處理裝置的一實施形態進行說明。
＜裝置結構＞ 本實施形態的電漿處理裝置100使用感應耦合型的電漿P對基板W實施處理。此處，基板W例如為液晶顯示器或有機電致發光（electroluminescent，EL）顯示器等平板顯示器（Flat Panel Display，FPD）用的基板、柔性顯示器用的柔性基板等。又，對基板W實施的處理例如為利用電漿化學氣相沈積（Chemical Vapor Deposition，CVD）法的膜形成、蝕刻、灰化、濺鍍等。
再者，該電漿處理裝置100於藉由電漿CVD法進行膜形成的情形時亦稱為電漿CVD裝置，於進行蝕刻的情形時亦稱為電漿蝕刻裝置，於進行灰化的情形時亦稱為電漿灰化裝置，於進行濺鍍的情形時亦稱為濺鍍裝置。
具體而言，如圖1及圖2所示，電漿處理裝置100包括：真空容器1，經真空排氣，且被導入氣體G；以及電漿源200，使真空容器1的內部產生電漿，電漿源200包括設置於真空容器1的外部的天線2、及對天線2施加高頻的高頻電源3。於所述結構中，藉由自高頻電源3對天線2施加高頻，而於天線2中流通高頻電流IR，於真空容器1內產生感應電場，而生成感應耦合型的電漿P。
真空容器1例如為金屬製的容器，於其壁（此處為上壁1a）上形成有沿著厚度方向貫通的開口1x。此處，該真空容器1電性接地，其內部藉由真空排氣裝置4進行真空排氣。
又，例如經由設置於流量調整器（省略圖示）或真空容器1的一個或多個氣體導入口10P向真空容器1內導入氣體G。氣體G設為與對基板W實施的處理內容相應的氣體即可。例如，於藉由電漿CVD法對基板進行膜形成的情形時，氣體G為原料氣體或利用稀釋氣體（例如H 2）將其稀釋所得的氣體。若進一步列舉具體例子，則於原料氣體為SiH 4的情形時，可於基板上形成Si膜，於為SiH 4＋NH 3的情形時，可於基板上形成SiN膜，於為SiH 4＋O 2的情形時，可於基板上形成SiO 2膜，於為SiF 4＋N 2的情形時，可於基板上形成SiN：F膜（氮氟化矽膜）。
於該真空容器1的內部設置有保持基板W的基板保持器5。如所述例子，亦可自偏壓電源6對基板保持器5施加偏壓電壓。偏壓電壓例如為負的直流電壓、負的偏壓電壓等，但不限於此。藉由此種偏壓電壓，例如可控制電漿P中的正離子入射至基板W時的能量，從而可進行形成於基板W的表面的膜的結晶度的控制等。可於基板保持器5內預先設置加熱基板W的加熱器51。
如圖1及圖2所示，天線2以面向形成於真空容器1的開口1x的方式配置。再者，天線2的根數不限於一根，亦可設置多根天線2。
如圖2所示，天線2的作為其一端部的供電端部2a經由整合電路31連接高頻電源3，作為另一端部的終端部2b直接接地。再者，終端部2b亦可經由電容器或線圈等接地。
高頻電源3可經由整合電路31於天線2中流通高頻電流IR。高頻的頻率例如為通常的13.56 MHz，但不限於此，可適當變更。
此處，本實施形態的電漿源200進而包括：狹縫板7，自真空容器1的外側堵塞形成於真空容器1的壁（上壁1a）上的開口1x；以及介電板8，自真空容器1的外側堵塞形成於狹縫板7的狹縫7x。
狹縫板7形成有沿著其厚度方向貫通而成的狹縫7x，使由天線2產生的高頻磁場於真空容器1內透過，並且防止電場自真空容器1的外部進入真空容器1的內部。
具體而言，如圖3所示，該狹縫板7具體而言為形成有互相平行的多條狹縫7x的平板狀者，較佳為機械強度高於下文所述的介電板，且較佳為厚度尺寸大於介電板。
若更具體地進行說明，則狹縫板7是藉由將例如選自包括Cu、Al、Zn、Ni、Sn、Si、Ti、Fe、Cr、Nb、C、Mo、W或Co的群中的一種金屬或其等的合金（例如不鏽鋼合金、鋁合金等）等金屬材料進行軋製加工（例如冷軋或熱軋）等所製造，例如厚度約為5 mm。但製造方法或厚度不限於此，可根據規格適當變更。
介電板8設置於狹縫板7的外向面（朝向真空容器1的內部的內向面的背面），堵塞狹縫板的狹縫。
介電板8整體包含介電物質，呈平板狀，例如包含氧化鋁、碳化矽、氮化矽等陶瓷、石英玻璃、無鹼玻璃等無機材料、氟樹脂（例如鐵氟龍）等樹脂材料等。再者，就減少介電損失的觀點而言，構成介電板8的材料較佳為介電損耗因數為0.01以下者，更佳為0.005以下者。
此處使介電板8的板厚小於狹縫板7的板厚，但不限定於此，例如於將真空容器1進行真空排氣的狀態下，具有可承受自狹縫7x受到的真空容器1的內外的差壓的強度即可，可根據狹縫7x的條數或長度等規格適當設定。但就縮短天線2與真空容器1之間的距離的觀點而言，較佳為較薄。
藉由所述結構，狹縫板7及介電板8作為使磁場透過的高頻窗（磁場透過窗）9發揮功能。即，若自高頻電源3對天線2施加高頻，則由天線2產生的高頻磁場透過包括狹縫板7及介電板8的高頻窗9而形成（供給）於真空容器1內。藉此，於真空容器1內的空間產生感應電場，生成感應耦合型的電漿P。
並且，於本實施形態中，如圖1～圖3所示，天線2包括高頻電流IR的流通方向彼此反向的去路導體21及返路導體22，如圖3所示，電漿處理裝置100進而包括對去路導體21及返路導體22的相對距離進行局部調整的距離調整機構10。
首先，對去路導體21及返路導體22進行說明。 本實施形態的去路導體21及返路導體22彼此電性連接，連接於共通的高頻電源3。具體而言，去路導體21包括經由整合電路31連接於高頻電源3的上述供電端部2a，返路導體22包括直接接地的上述終端部2b。
於本實施形態中，去路導體21及返路導體22沿著上下方向、即垂直於真空容器1的開口10x的方向分開配置，此處，去路導體21配置於較返路導體22更靠近真空容器1的開口10x的位置。
去路導體21平行於真空容器1的開口10x而延伸，此處為管狀的導體。又，返路導體22以流通與去路導體21反向的高頻電流IR的方式配置，此處為管狀的導體。
其次，對距離調整機構10進行說明。 距離調整機構10對去路導體21及返路導體22的沿著分離方向的相隔距離、即此處為去路導體21及返路導體22的沿著上下方向的相隔距離進行局部調整。
本實施形態的距離調整機構10藉由調整返路導體22的位置而對上述相隔距離進行局部調整，具體而言，以可調整沿著返路導體22的長邊方向的一部分或多部分的位置的方式構成。
若更具體地進行說明，則距離調整機構10包括：多個握持部11，握持返路導體22的多個部位，使其可相對於去路導體21而進退；以及馬達等未圖示的驅動源，使該些握持部11獨立移動。
多個握持部11是與返路導體22電性絕緣的絕緣物，此處可沿著上下方向移動。如圖3所示，該些握持部11中的一個配置於真空容器1的開口10x的中央部的正上方，於相對於該握持部11而沿著返路導體22的長邊方向的對稱的位置設置有另一個握持部11。又，於本實施形態中，多個握持部11等間隔配置，自與真空容器1的開口10x正交的方向觀察，該些均設置於開口10x的內側。
＜第一實施形態的效果＞ 根據以上述方式構成的本實施形態的電漿處理裝置100，由於距離調整機構10對去路導體21及返路導體22的相對距離進行局部調整，故而可對沿著天線2的長邊方向的電漿密度分布進行細微調整，從而實現電漿密度分布的進一步均勻化。
又，由於距離調整機構10對返路導體22的位置進行調整，故而可藉由在該返路導體22中流通的高頻電流IR調整電漿密度分布，而可將於返路導體22中流通的高頻電流IR有效地用於電漿生成。
進而，由於距離調整機構10對返路導體22的多個部位的位置進行調整，故而可對沿著天線2的長邊方向的電漿密度分布進一步進行細微調整。
並且，由於將去路導體21配置於較返路導體22更靠近真空容器1的位置，故而可縮短去路導體21至真空容器1內的距離，從而可將由去路導體21產生的高頻磁場高效率地供給至真空容器1內。
[第二實施形態] 繼而，參照圖式對本發明的電漿處理裝置的第二實施形態進行說明。
於本實施形態中，返路導體22或其周邊結構不同於所述第一實施形態，因此對該不同點進行說明。
如圖4所示，本實施形態的返路導體22以流通與去路導體21反向的高頻電流IR的方式配置，此處為線狀的導體。
並且，如同一圖4所示，該返路導體22由介電管23所包覆。
介電管23包括具有可撓性的介電體，具體而言，例如為包含鐵氟龍或尼龍等的管。
如圖5及圖6所示，於介電管23的內部設置有於介電管23內將返路導體22進行定位的定位構件24。
定位構件24包括介電體，此處將返路導體22定位於介電管23的中心軸上。具體而言，該定位構件24為不晃動地嵌入介電管23內的柱狀者，於其中心形成有供返路導體22貫通的貫通孔24H。
又，如圖5所示，於介電管23的內部設置有於介電管23內將返路導體22進行定位的第二定位構件25。該第二定位構件25包括介電體，將返路導體22定位於介電管23的中心軸上。具體而言，該第二定位構件25為沿著介電管的中心軸延伸的長條狀者，於其中心形成有供返路導體22貫通的貫通孔。
於本實施形態中，以於介電管23內流通冷卻水的方式構成。具體而言，如圖5所示，於介電管23內的沿著軸方向的多個部位設置有定位構件24，各定位構件24包括供冷卻水流動的流通孔24L。
若更具體地進行說明，則如圖6所示，各定位構件24包括多個流通孔24L，該些流通孔24L例如沿著周方向等間隔配置。並且，自介電管23的軸方向觀察，彼此相鄰的定位構件24的流通孔24L不重合，此處為沿著周方向錯開配置。藉此，冷卻水於介電管23內蜿蜒流動。
＜第二實施形態的效果＞ 根據以上述方式構成的本實施形態的電漿處理裝置100，由於將返路導體22設為線狀，並藉由介電管23包覆該返路導體22，故而可藉由外力容易地使返路導體22或介電管23變形，而可簡單地進行電漿密度分布的局部調整。
並且，由於藉由定位構件24於介電管23內將返路導體22進行定位，故而可進一步精度良好地調整去路導體21與返路導體22的相對距離，進而可進一步細微地調整沿著天線2的長邊方向的電漿密度分布。
進而，由於冷卻水於介電管23內蜿蜒流動，故而可確保利用介電管23的距離調整的簡化，並且可發揮該介電管23的冷卻功能。
[其他變形實施形態] 再者，本發明並不限於所述實施形態。
例如，於所述實施形態中，已對去路導體21及返路導體22電性連接的情形進行了說明，但該些無需一定電性連接，只要彼此反向地流通高頻電流IR，則例如亦可將去路導體21及返路導體22連接於不同的高頻電源3。
進而，所述實施形態的距離調整機構10是對返路導體22的位置進行調整，但亦可對去路導體21的位置進行調整。
並且，於所述實施形態中，去路導體21及返路導體22是沿著上下方向分離設置，但例如亦可沿著與真空容器1的開口10X平行的方向分離。
除此以外，本發明並不限於所述實施形態，當然可於不脫離其主旨的範圍內進行各種變形。 [產業上的可利用性]
根據本發明，可對沿著天線的長邊方向的電漿密度分布進行細微調整，實現電漿密度分布的進一步均勻化。
1:真空容器 1a:上壁 10x:開口 2:天線 2a:供電端部 2b:終端部 3:高頻電源 4:真空排氣裝置 5:基板保持器 6:偏壓電源 7:狹縫板 7x:狹縫 8:介電板 9:高頻窗 10:距離調整機構 10P:氣體導入口 11:握持部 21:去路導體 22:返路導體 23:介電管 24:定位構件 24L:流通孔 24H:貫通孔 25:第二定位構件 31:整合電路 51:加熱器 100:電漿處理裝置 200:電漿源 G:氣體 IR:高頻電流 P:感應耦合電漿 W:基板
圖1是示意性地表示第一實施形態的電漿處理裝置的結構的縱截面圖。 圖2是示意性地表示同一第一實施形態的電漿處理裝置的結構的橫截面圖。 圖3是表示同一第一實施形態中的距離調整機構的結構的示意圖。 圖4是表示第二實施形態中的返路導體的結構的示意圖。 圖5是表示同一第二實施形態中的定位構件的結構的示意圖。 圖6是表示同一第二實施形態中的定位構件的結構的示意圖。
1x:開口
2:天線
7:狹縫板
7x:狹縫
8:介電板
9:高頻窗
10:距離調整機構
11:握持部
21:去路導體
22:返路導體
IR:高頻電流

Claims (8)

  1. 一種電漿處理裝置，包括： 真空容器； 天線，設置於所述真空容器的外部，流通高頻電流；以及 高頻窗，將形成於所述真空容器的面向所述天線的位置的開口堵塞，且 所述天線包括高頻電流的流通方向彼此反向的去路導體及返路導體， 所述電漿處理裝置進而包括距離調整機構，所述距離調整機構對所述去路導體及所述返路導體的相對距離進行局部調整。
  2. 如請求項1所述的電漿處理裝置，其中 所述距離調整機構對所述返路導體的位置進行調整。
  3. 如請求項2所述的電漿處理裝置，其中 所述距離調整機構對所述返路導體的多個部位的位置進行調整。
  4. 如請求項1至請求項3中任一項所述的電漿處理裝置，其中 所述去路導體配置於較所述返路導體更靠近所述真空容器的位置。
  5. 如請求項1至請求項4中任一項所述的電漿處理裝置，進而包括： 介電管，被服所述返路導體；以及 定位構件，設置於所述介電管內，於所述介電管內將所述返路導體進行定位。
  6. 如請求項5所述的電漿處理裝置，其中 於所述介電管內流動冷卻水。
  7. 如請求項6所述的電漿處理裝置，其中 所述定位構件設置於所述介電管內的多個部位， 各所述定位構件包括供所述冷卻水流動的流通孔。
  8. 如請求項7所述的電漿處理裝置，其中 所述冷卻水於所述介電管內蜿蜒流動。
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