TWI377877B - Plasma generating method, plasma generating apparatus, and plasma processing apparatus - Google Patents

Description

1377877 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 •本發明係關於-種電聚產生方法及用於產生氣體電毁 .之裝置，且亦關於一種使用此電漿產生裝置之電漿處理裝 置，或一種在電漿存在下將所欲製程施加於工件上之電漿 處理裝置。 ’ 【先前技術】 • 舉例而言，電漿被用於在電漿存在下形成薄膜之電漿 CVD方法及裝置、在電漿存在下濺鍍濺鍍靶材以形成薄膜 之方法及裝置、在電漿存在下執行敍刻之電聚餘刻方法及 裝置、自電漿擷取離子以執行離子植入或離子摻雜之方法 及裝置、以及類似方法及裝置中。此外，電漿被用於使用 上述方法或裝置來生產各種半導體元件（例如，用於液晶 6又備中之薄膜電晶體或其類似物）、用於此等半導體元件 之材料基材及其類似物之各種裝置中。 藝作為用於產生氣體電漿之方法及裝置，已知有各種類 .型，諸如，產生電容耦合電漿之方法及裝置、產生感應耦 合電漿之方法及裝置、產生電子回旋共振（Electr〇n ·. Cyclotron Resonance，ECR)電漿之方法及裝置、及產生 . 微波電漿之方法及裝置。 在以上裝置及方法中’其中產生感應耦合電漿之用於產 生電漿的方法及裝置被組態以使得為了在電漿產生腔室 • 中獲得均勻的電漿（其密度儘可能地高），一高頻天線被裝 設於該電漿產生腔室中，且一高頻電功率由該高頻天線施 312XP/發明說明書(補件)/96-06/96106218 6 1377877 . 加至該腔室中之氣體，藉此產生感應耦合電漿。 此高頻天線有時被裝設於電漿產生腔室外。已提議，將 .一南頻天線置放於電漿產生腔室令以（例如）改良所引入 的高頻電功率之使用效率。 此外’已提議，在電漿產生腔室中裝設多數個高頻天線 以（例如）在電漿存在下，在大面積基材上形成一薄膜，及 在電漿存在下，在多數個基材上藉由處理而形成一薄膜。 φ 舉例而言，曰本未審查專利公開案第200卜3174號（專 ^利參考資料1)揭示一種感應耦合型電漿CVD裝置，其中， 夕數個南頻天線被裝設於亦充當薄膜形成腔室之電漿產 生腔室中。 在感應耦合電漿係藉由以此方式使用多數個高頻天線 而產生之情況下，用於在電漿產生腔室中儘可能均勻地產 生電漿之改良已被執行。 舉例而5，JP-A-2001-3174揭示一種組態，其中，對 • 於多數個高頻天線之每一者皆裝設一高頻電源及一匹配 電路，使得當一薄膜將被形成於多數個基材上時，可在亦 . 充當薄膜形成腔室之電漿產生腔室中在一廣泛範圍上產 .,生均勻的電漿，且可於該等基材上形成均勻的薄膜。 ， 另一組態已被提議，其中經由一匹配電路而將電力供應 自一高頻電源傳導至多數個高頻天線，且諸如電容器或反 應器電路之被動元件被添加，使得高頻天線功率被均勻地 • 供應至該等高頻天線，藉此使得能夠在廣泛的範圍產生均 勻的電漿。 _ 312XP/發明說明書(補件)/96-06/% 106218 7 1377877 ^ …：而，如JP-A-2001_3174中所描述，在對於多數個高 頻天線之母一者皆裝設一高頻電源的情况下，因為高頻電 •源價格昂責’所以電漿產生裝置之生產成本很高。 . 相較之下，如在其他提議中，當單一高頻電源被裝設成 為多數個高頻天線所共用且諸如電容器或反應器電路之 被動元件被添加時’生產成本相應地較低。 然而，在電漿發光之狀態下，高頻天線之負載視產生電 φ 漿之條件（亦即，電漿之狀態）而變化（例如，電漿之傳導 ^率被改變，且因此高頻天線之負載發生變化），且天線之 阻抗被相應地改變。因此，被動元件之添加不能應付此改 變，且分配於該等高頻天線之功率不能被充分地控制。 【發明内容】 本發明之具體例提供一種可經濟且均勻地在電漿產生 腔室中產生電漿之電漿產生方法及裝置。 本發明之具體例提供一種電漿處理裝置，其中可在廣泛 • 範圍上經濟地產生均勻電漿，且可經濟且均勻地在電漿存 在下將所欲製程施加於工件上。 本發明之發明者為達到目標已進行了研究，且指出以下 • 幾點。 將考慮以下情況：將多數個高頻天線裝設於一電漿產生 腔至中，且藉由該等高頻天線將一高頻電功率施加至該電 漿產生腔室中之氣體，藉此產生感應耦合電漿。為了經濟 • 地產生電漿，較佳地，使用多數個高頻天線共用的電源作 為尚頻電源。經由被連接至電源之匹配電路及被連接至該 312XP/發明說明書(補件)/96-06/96106218 〇 1377877 匹配電路之匯流條，將一高頻功率自高頻電源供應至古 • 天線。 〜问领 . 在此情況下’使該等高頻天線彼此相同，使得當電聚 光時（當產生電漿時），相同的電流流過該等天線，且相^ 的電壓被施加至該等天線。因此，無關於產生電漿之條件 (或換言之，電漿狀態之改變），供應至天線之高頻功率被 均勻化，且均勻的電漿可相應地產生於電漿處理腔室中。 蠢 為了允許相同的電流流過該等天線，且將相同的電壓施 ^加至該等天線，將匯流條在匯流條之縱向方向上劃分為數 目等於高頻天線之數目的區段，同時將連接至匹配電路之 一部分設定為參考，將高頻天線之一端部分（電力供應端 部分）經由電力供應線而連接至該等區段，同時使該^高 頻天線分別對應於該等區段，在相同條件下，將該等高頻 天線之另一端部分設定為接地狀態’且調整匯流條之區段 的阻抗及該等電力供應線（經由其，該等高頻天線被連接 φ 至該等區段）之阻抗。 匯流條區段的阻抗之調整易於執行，例如，藉由使用條 • 形（strip-shaped)匯流條作為匯流條且調整該等區段之 •長度、厚度、及寬度。在此情況下，厚度可為恆定的。 . 電力供應線之阻抗可易於調整，例如，藉由改變電力供 應線之長度’同時維持該等電力供應線之剖面形狀及面 . 積。 結果’高頻功率無關於在產生電漿時的天線阻抗之改變 而被經濟且均勻地供應至高頻天線，且均勻的電漿可相應 312XIV發明說明書(補件)/96-06/96106218 9 1377877 地產生於電漿產生腔室中。 根據本發明之一或多個具體例，基於此發現，提供一種 .電漿產生方法，其中，多數個高頻天線被裝設於一電漿產 •生腔室中，且藉由該等高頻天線，將一高頻電功率施加至 該電漿產生腔室中之氣體，藉此產生感應耦合電漿，其中 將相同的问頻天線用作高頻天線；自一被裝設成為該等高 頻天線所共用之南頻I源，經由_連接至該高頻電源之匹 鲁/配電路及一連接至該匹配電路之匯流條執行將高頻電功 -率施加至該等頻率天線；將匯流條在匯流條之縱向方向上 刀為數目等於該等高頻天線之數目的區段，同時將連接 =該匹配電路之一部分設定為參考；將高頻天線之一端部 分經由電力供應線而連接至該等區段，同日夺使該等高頻天 線分別對應於該等區段；將該等高頻天線之另一端部分設 定為相同接地條件下之接地狀態；藉由一處於接地電位之 屏蔽外殼將匯流條及電力供應線圍起；且調整匯流條之區 春段的阻抗及該等電力供應線（經由其，該等高頻天線被連 .接至該等區段）之阻抗，使得當電聚被產生時，相同的電 .流流，該等高頻天線，且相同的電壓被施加至該等高頻天 .線藉此在均勻化被供應至該等高頻天線的高頻電功率 • 之同時，感應耦合電漿得以產生。 . 根據本發明之一或多個具體例，提供-種用於產生電漿 . <裝置二其中，多數個高頻天線被裳設於一電裝產生腔室 中且藉由該等间頻天線，一焉頻電功率被施力口至該電聚 產生腔室中之氣體，藉此產生感應耦合電漿，其令高頻天 312XP/發明說明書(補件)/96-06/96106218 10 1377877 線彼此相同；自一被裝設成為該等高頻天線所 電源’經由-連接至該高頻電源之匹配電路及：：個連：： ::配電路之匯流條執行將高頻電功率施 =將匯流條在匯流條之縱向方法上劃分為數目等= 專尚頻天線之數目的區段，同時將連接至該匹配電路之— = = 將高頻天線之一端部分經由電力供應線 連接“荨區段，同時使該等高頻天線分別對應於該 區段；將該等高頻天線之另一端部分設定為相同接地條件 下之接地狀態’·藉m接地電位之屏蔽外殼將匯流條 及電力供應線圍起；且調整匯流條之區段的阻抗及該等電 力供應線（經由其，該等高頻天線被連接至該等區段）之阻 抗，使得當電純產生時，相同的電流流過該等高頻天 線’且相同的電麗被施加至該等高頻天線，藉此，在均勻 化被供應至該等高頻天線的高頻電功率之同時，感應耗合 電漿得以產生。 在根據本發明之用於產生電漿之方法及裝置中，在「高 頻天線之另一端部分被設定為相同接地條件下之接地狀 態」中的術語「相同接地條件下之接地狀態」意謂：高頻 天線被直接連接至被接地的電漿產生腔室（藉此，天線被 接地）之狀態，藉由使用剖面面積、長度、材料等彼此相 同的接地線，以相同方式將高頻天線連接至電漿產生腔室 (藉此’天線被接地）之狀態；藉由使用剖面面積、長度、 材料等彼此相同的接地線，以相同方式將高頻天線直接接 地（藉此，天線被接地）之狀態；等等。總之，該等術語意 312XP/發明說明書(補件)/96_〇6/961〇6218 11 1377877 謂高頻天線被設定為相同接地條件下的接地狀態之狀態。 嚴格地講，在根據本發明之用於產生電漿之方法及裝置 中’在「匯流條之區段之阻抗的調整」及「調整電力供應 線（經由其，該等高頻天線被連接至該等區段）之阻抗」中 的阻抗調整中，應當考慮内部阻抗、空間阻抗、及導納 (admi ttance)。此考慮可加以實施。然而，内部阻抗及導 納小於空間阻抗。因此，即使當「匯流條之區段之阻抗的 鲁調王」及調整電力供應線之阻抗」均係藉由調整空間阻 - 抗而執行時，亦不會引起實際問題。 在根據本發明之用於產生電漿之方法及裝置中，可達到 以下方面。 多數個天線可被裝設於電漿產生腔室中。在先前技術 中’當使用為多數個高頻天線所共同的高頻電源時難以 ”·、關於電漿產生中的天線阻抗之改變而經濟且均勾地將 -高頻電力供應至該等高頻天線。詳言之，在使用三個或 •三個以上的高頻天線之情況下，可很大程度上達到應用本 發明之優點。 作為連接至匯流條之區段的高頻天線之— 6* —曲成a _ ΊΜ- -,'、，、V〜〜 响石|4 置的「典型實施例’可使用以下情況：高頻天線之一端部 分被連接至該等高頻天線待被連接至的匯流條區段之端 部分，該等端部分遠離Β電路被連接的部分。 =之區段的阻抗可以相對容易的方式來調整之一 實施例為以下組態。 將條形匯流條用作匯流條，日蹈& /4r ^ γ ’、且匯〜條區段的阻抗之調整 312ΧΡ/發明說明書(補件)/96-06/9610621 { 12 U/7877 係藉由調整匯流條區段之在匯流 度、厚度、及寬度來執行^本說明書中^向「上之長 包括「厚度恆定」之調整。 調整」 产匯流條中，通常，藉由切割製程或類似製 阻抗，所有區段之厚度可輕定的。較^地調整區段之 :據本發明卜或多個具體例，為了達到^個目卜 扣供一種在電漿存在下將所欲製程施加於—工不 漿處理裝置，其中將根據本發明之上 =電 之一相作電㈣。 Μ產生裝置其中 —本發明之電f處理裝置具有以下優點：可在廣泛 ===勻的電聚’且可經濟且均勾地將所欲製程在 電襞存在下施加於工件上。 此電漿處理裝置之實施例為使用電漿之各種裝置， 如：電聚⑽裝置，·在電漿存在了，濺鍍—濺鍍㈣以形 成一薄膜之裝置；使用錢之似彳裝置；自電聚擷取離子 以執行離子植入或離子摻雜之裝置；及使用上述裝置且生 產各種半導體元件（例如，用於液晶設備中之薄臈電晶體 或其類似物）、用於此等半導體元件之材料基材及似 物之裝置。 本發明之一或多個具體例可包括以下優點其中之一或 多者。舉例而言，可提供一種電漿產生方法，其中，多數 個高頻天線被裝設於一電漿產生腔室中，且藉由該等高頻 天線’一高頻電功率被施加至該電漿產生腔室中之氣體， 3 ΠΧΡ/發明說明書(補件)/96-06/96106218 藉此產生感應輕合電漿，其中一高頻功率無關於電漿產生 中的天線阻抗之改變而被經濟且均句地供應至該等高頻 天線且均勻的電漿可相應地產生於該電漿產生腔室中。 此外可提供一種電漿產生裝置，其中，多數個高頻天 線被裝設於-電漿產生腔室中’且藉由該等高頻天線，一 高頻電功率被施加至該電漿產生腔室中之氣體，藉此產生 感應耦合電漿，其中一高頻功率無關於電漿產生中的天線 阻抗之改變而被經濟且均勾地供應至該等高頻天線，且均 勻的電漿可相應地產生於該電漿產生腔室中。 此外’可提供-種電聚處理裝置，其中可在廣泛的範圍 上絰濟地產生均勻電漿，且可經濟且均勻地將所欲製程在 電聚存在下施加於工件上。 自以下詳細描述、附圖、及申請專利範圍，其他特徵及 優點可顯而易見。 【實施方式】

下文中，將參考附圖描述本發明之一或多個具體例。 圖1展示使用可執行本發明之電漿產生方法之一實施 例的電漿產生裝置之一實施例的電漿處理裝置之一實施 例（電裝CVD裝置）。圖2為提取性地展示圖i之電^理 裝置的高頻電源、匹配電路、匯流條、高頻天線、及其類 圖1之電聚處理裝置包含一亦充當電聚產生腔室 膜形纽室卜自薄膜形成腔室！之頂壁U懸掛三個相 同的南頻天線2°高頻天線2之每―者由-絕緣部件2〔 312XP/發明說明書(補件)/96-06/96106218 14 1377877 覆蓋’且與部件2〇 —起被裝設於頂壁11上。 在此實施例t，三個高頻天線2具有相同形狀及尺寸之 •倒置門（inverted portal)形或類似U形。如圖2所示， 天線2之每一者具有高度a及寬度b，且如圖3(A)所示， 由具有外周邊半徑R、内周邊半徑r、及圓形剖面形狀之 銅管形成。 一匯流條3被置放於腔室1之頂壁u上。為三個天線 鲁-2所共同使用之高頻電源4(在該實施例中，頻率為13 56 - MHz)經由一匹配電路5而被連接至該匯流條。 匯流條3由一具有矩形剖面形狀之鋁製屏蔽外殼3〇圍 起。屏蔽外殼30包圍匯流條3，且被連接至待被設定為 接地電位的電漿處理腔室1之頂壁11。 如圖2及圖3(B)所示，匯流條3為條形銅條，其中剖 面形狀為矩形，且厚度t及垂直方向上之寬度w為恆^ 的。整個匯流條被劃分為三個區段31、32、犯。然而， 籲一個區& 31、32、33並非彼此隔開’而係彼此成整體連 續。匯流條之縱向方向上的區段之長度（亦即，區段之 長度L1、區段32之長度L2、及區段33之長度L3)祐外 • ·定為使得區段31及32具有相同長度（L1 = u)，且區段 • 33之長度L3短於區段31及32之長度（L3〈 l1、l2)。又 匹配電路5被連接至區段31與32之間的界面部分。 .天線2被分別在其一端部分（電力供應端部分）連接至 .區段31、32、33之遠離匹配電路5之端部分。更具體言 之，用於區段31之天線2由電力供應線311連接，用於 312XP/發明說明書(補件)勝〇6/96丨〇6218 15 1377877 區段32之天線2由電力供應線321連接，且用於區段33 之天線2由電力供應線331連接。 天線2之另一端部分由相同的接地線（在剖面形狀、長 度、材料等方面彼此相同的接地線）3〇〇而被連接至接地 腔室1。即，天線2在相同的接地條件下被設定為接地狀 態。 電力供應線311至331及接地線300分別由除長度外與 天線2相同且與天線2成整體連續之銅管形成。 又，電力供應線311、321、331及接地線300由屏蔽外 殼30圍起。 其上欲安裝基材6之基材固持器7被置放於腔室丨十。 固持器7具有加熱器71，其可加熱安裴於固持器上之基 材6。固持器7及腔室1被接地。 氣體供應部分8卜82分別將預定氣體供應至腔室i中。 在該實施例中，氣體供應部分81將單矽烷氣體供應至腔 室1中，且氣體供應部分82供應氫氣，使得一 ^ 形成於基材6上。 ' 又’一抽氣裝置9被連接至腔室丨，該抽氣裝置9抽吸 腔室1之内部的线’以將腔室！之内部設定為預定減壓 狀態。 諸如亦充當電漿產生腔室之腔室1、天綠9 ^ 八綠2、匯流條3、 高頻電源4、匹配電路5、用於天線2之Φ丄 <電力供應線311 至331及接地線300、氣體供應部分81、μ 、及扯裔梦署 9之上述組件構成電漿產生裝置。 ” ~ 312XP/發明說明書(補件)/96-06/96106218 16 1377877 稍後將詳細描述電漿產生裝置。 在上述電漿生產裝置中，腔室！之一閑（未圖示）被打 .開’基材6被置放於固持器7上、該問接著被氣密閉合， -且在此狀態下，腔室1之内部由抽氣裝置9抽吸至一低於 預定薄膜形成力之麗力。另一方面，視需要，將基材6 由加熱器71朝向一預定薄膜形成溫度加熱，且將高頻電 力供應至天線2,同時將預定量的石夕院及氫氣自氣體供應 鲁一部分jl、82供應至腔室！中，且將腔室j之内部壓力藉 /由抽氣裝置9而維持於預定薄膜形成壓力，藉此感應搞合 電襞得以產生於腔室1中。結果，石夕薄膜可在電聚存在下 形成於基材6上。 將再次描述電漿產生裝置之部分。 該實施例之電漿產生裝置被改良，使得在電漿產生中， 高頻功率被均勻分布地供應至天線2，藉此電漿可儘可能 均勻地產生於腔室1中，且一矽薄膜可均勻地形成於基材 • 6上。 具體言之，匯流條之區段的阻抗及電力供應線之阻抗被 调整，使得相同的電流（在位準及相位上相同的電流）流過 •-天線2，且相同的電壓被施加至該等天線，藉此，在電漿 產生中，高頻功率被均勻分布地供應至天線2。在該實施 例中，匯流條之區段的阻抗之調整及電力供應線的阻抗之 調整係藉由調整大於内部阻抗及導納之空間阻抗來執行 .的。 圖4為以一等效電路方式展示包括匯流條3、電力供應 312XP/發明說明書(補件)/96-06/96106218

1377877 線311至331及天線2之電路的圖。 在圖4中’ Zbl表示匯流條區段31之空間阻抗，zb2表 示匯机條區段32之空間阻抗，且zb3表示匯流條區段33 之空間阻抗。表示藉由自電力供應線31丨之長度減去 取紐的電力供應線331之長度而獲得的電力供應線311之 長度部分（亦即，相對於線331之長度進一步延長的部分） 的空間阻抗。Z2表示藉由自電力供應線321之長度減去 隶短的电力供應線331之長度而獲得的電力供應線321之 長度部分（亦即，相對於線331之長度進一步延長的部分） 的空間阻抗。

Za表不在電漿產生中彼此相等的高頻天線2之阻抗。 在圖4之電路中，在電漿之發光期間流過連接至匯流條 區段31之天線2的電流由I,指示，流過連接至匯流條區 段32之天線2的電流由h指示，且流過連接至匯流條區 段33之天線2的電流由la指示。假定相同的電流（在位準 及相位上相同的電流）流過天線2。當此時施加至天線2 之電壓由V指示時，以下表示式必須成立。 [表示式1 ] . (ZM + Z1) 0 0

0 0 I, V (Z62 + Z2) Zbl h 二 V Zbl (Zb2 + Zb3) I3 V 以上表示式為線性的，且因此可被標準化以設定L = 12 =I3 = 1 ° 因此’關係式（Zbl + Z1) = (Zb2 + Z2) + (Zb2) = (Zb2) 312XP/發明說明書(補件)/96-06/96106218 18

1377877 + (Zb2 + Zb3)必須成立β 換言之，當阻抗Zbl至Zb3、2卜Ζ2被確定以使得滿足 該表示式時’高頻功率可被Μ分布地供應至天線2。天 線之阻抗並不存在於該表示式中。因此，只要天線之阻抗 以相同方式-起被改變，則高頻功率彳無關於電聚產生中 的電漿狀態的改變而被均勻分布地供應至天線2。 在該實施射，雖然不受限制，但設定被執行以使得匯 流條3之厚度t = 2 mm，垂直寬度w = 9 cm、匯流條區 段31之長度L1等於匯流條區段32之長度L2 = 23咖、 且匯流條區段33之長度L3 = 15 cm。 圍繞匯流條3之屏蔽外殼3〇為具有矩形剖面形狀之各 式部件，且其中與匯流條3之厚度t在同一方向上之内= 尺寸為15 cm，且與寬度*在同一方向上之内部尺寸為18 cm ° 匯流條3之每單位長度的空間阻抗為約j22 Ω/ιη。 因此’可認為阻抗具有以下值： 匯流條區段31之阻抗Zbl = j5 Ω ; 匯流條區段32之阻抗Zb2 = j5 Ω ;且 匯流條區段3 3之阻抗Zb3 = j 3 Ω。 如上所述，天線2、與該等天線成整體連續之電力供應 線311至3 31、及接地線3 0 0分別由銅管形成。在該實施 例中，雖然不受限制，但該管被設定以使得外周邊半徑r =2. 5 mm且内周邊半徑r = 1 · 5 mm。在該實施例中，雖 然不受限制’但電漿產生腔室1中的高頻天線2之尺寸被 312XP/發明說明書(補件)/96·06/96106218 19 1377877 15 cm、且全長=35 設定以使付南度a = 1 〇 cm、寬度b cm ° 在該實施例中’自電聚產生腔室i全電力供應線（銅 管⑻i纟被連接至匯流條3的連接位置之高度h被 設定為10 cm。 銅管之每單位長度的空間阻抗為約j75 Ω、。 如上所述’為了均勻化流過天線2之電流且將功率均句 φ地供應至該等天線，關係式（Zbl + Z1)=咖+ ζ2) + (⑽ -=(Zb2) + (Zb2 + Zb3)必須成立。 即，j5 + Z1 = jl〇 + Z2 = jl3必須被設定。 因此，達到Z1 = j8 Ω及Z2 = j3 Q。 如上所述，Z1 = j8 Ω為在由與天線相同的銅管形成 的電力供應線311中被相對於最短的電力供應線331而延 長之部分之阻抗。由於銅管之每單位長度的阻抗為約j75 Ω /m，所以延長部分可被設定為具有丨丨cm之長度，或者 • 換言之，可使線311之長度比線331之長度長U cm。 •如上所述，Ζ2 = ]·3 Ω為在電力供應線321中被相對 •於最短的電力供應線331而延長之部分之阻抗。因此，當 '進行類似的計算時，延長的部分可被設定為具有4 cm之 •長度，或者換言之，可使線321之長度比線331之長度長 4 cm ° 展不於圖1及圖2中且經由其將匯流條區段31連接至 天線2之電力供應線311比電力供應線331長n cm，經 由電力供應線311將區段3 3連接至天線2。電力供應線 312XP/發明說明書(補件)/96-06/96106218 20 U77877 32連接至天線2)比電力供應線 321 (經由其將匯流條區段 331 長 4cm 。 祜二Γ ’在圖1所示之裝置中’在電漿產生，，高頻功率 被句勻地供應至天線2，且雷喈 , 被產生。 咏z且電漿可以一相應地均勻方式而

在上述實施例中，匯流條 度w ’且電力供應線311、 線331之長度而調整。或者 進一步調整。 3具有恆定的厚度t及垂直寬 321之長度被相對於電力供應 ，匯流條3之區段的阻抗可被 …舉例而言，將摇述以下情況：整個匯流條由銅條以與上 述相同的方式而形成，且在匯流條區段32、33中，厚度 t = 2咖且垂直寬度w = 9 cm，且在區段31中厚度土 =2 mm且垂直寬度w’ = 3 cni。 又 在此情況下，以與上述匯流條相同的方式，區段於、 33其中之每一者的每單位長度之空間阻抗為j22 Q/m， • 且具有寬度w’ = 3 cm之匯流條區段31之每單位長度的 空間阻抗為j40 Ω /m。 又 因此’可認為阻抗具有以下之值： 具有長度L1 = 23 cm之匯流條區段31之阻抗Zbl，ΖΜ =j9Q ； 具有長度L2 = 23 cm之匯流條區段32之阻抗zb2，Zb2 =j 5 Ω ;且 具有長度L3 = 15 era之匯流條區段33之阻抗zb3，Zb3 =則。 312ΧΡ/發明說明書(補件)/96-06/96106218 21 1377877 以與上述㈣的方式’將每單位長度具有仍⑽之 阻抗的銅管用作電力供應線。 且均勻地將 (Zb2 + Z2) jl3必須被 如上所述，為了均勻化流過天線2之電流 -功率供應至該等天線，關係式（ZM + Zl) + (Zb2) = (Zb2) + (Zb2 + ⑽必須成立 即，在此情況下，j9 + Z1 = jlQ + Z2 設定。 ^ 因此，達到 Z1 = J.4 Ω 且 Z2 = j3 Ω。 ^ Z1 = ：|4 Ω為在電力供應線311中被相對於最短的電 力供應線3 31而延長之部分之阻抗。 由於銅官之每單位長度的阻抗為約j75 Ω/m，所以延 長部分可被设定為具有5 cm之長度，或者換言之，可使 線311之長度比線331之長度長5 cm。 Z2】3门為在電力供應線321中被相對於最短的電 力供應線331而延長之部分之阻抗。因此，當進行類似的 • 計算時，延長的部分可被設定為具有4 cm之長度，或者 換言之，可使線321之長度比線331之長度長4 圖5展不一實施例，其中，匯流條區段31之寬度為 • 3 cm，區段32、33之寬度w為g cm，電力供應線311(經 由其將區段31連接至天線2)比電力供應線331 (經由其將 區段33連接至天線2)長5 cm，且電力供應線321(經由 其將區段32連接至天線2)比電力供應線331長4 cm。又， • 在此組態中，在電漿產生中，高頻功率被均勻地供應至天 線2，且電漿可以一相應地均勻方式而被產生。 312XP/發明說明書(補件)/96-06/96106218 22 1377877 藉由在「Bunpu Josu Kairo R0n」（在 SEKINE Yasuji 之監督下由 AMATANI Akihiro 所著）（k〇R〇NASHA，1 998 年 1月20日）第70頁中描述之表示式3 38中的表示式 Οω #fl/2II ) X In (r3/r2)，可獲得匯流條之每單位長 度（1 m)的空間阻抗。

在該表示式中，以。為真空之磁導率（411 X 1〇-7)，且ω 為待被施加的兩頻功率之角頻率（angular frequency)。 因此’ ω /2 Π為該高頻功率之頻率（在該實施例中為 13.56 MHz)。 田中空環形導體接近一具有任意剖面之導體時，r2 為該中空環形導體之外半徑（等效半徑）（r2 [m])。藉由以 上文獻或「Bunpu Josu Kairo R0n」之第67頁的表示式 3. 33中所描述之以下表示式，可獲得r2。 r2 =導體之外周邊長度L/2n [爪] 另一方面’ r3為延伸至圍繞上述導體之接地電位導體

之空間的等效半徑，且可自「Bunpu J0SU Kairo R0n」之 第67頁的表示式3. 33獲得，如以下表示式： r3=接地電位導體之内周邊長度/2Π [爪] 舉例而言’可由以下方式計算圖2及圖3B所示之匯流 條 3(，度七=2 _ = 〇.2 X UT2 m、寬度 w = 9 cm = 9 X 10 之每單位長度（1 m)的空間阻抗z。 匯流條之外周邊長度L = (0.2 X ΙΟ—2 m + 9 x 10-2 m) X 2 = 18. 4 X 1〇-2 m 當一具有環形剖面之條接近該匯流條時，環形條之外半 312XP/發明說明書(補件)/96.06/96106218 23 1377877 徑 r2 = L/2n = 18.4 χ ΙΟ-2 m/2 x 心 2. 93 乂… .. υΛΐυιη〇 相較之下，圍繞匯流條3之屏蔽外殼3〇 τ，氣τ， / J門周遺長度 l 馬 l = (15 + 18) X 2 X ΙΟ·2 m = 66 X 1〇-2 Α υ m ° 屏蔽外殼30之等效半徑r3 = 66 χ ΙΟ—2 m/2lI = 1η ς χ ΙΟ'2 m 〇 - ^ 5 因此’匯流條3之阻抗Ζ為 ζ = (jo //〇/2Π ) χ In (r3/r2) 鲁- =A。x In (r3/r2) -· J x 13. 56 x /z 〇 χ in (10. 5/2. 93) s j22 Q/m。 可由以下方式計算構成電力供應線之鋼管（外半徑R = 0.25 χ 1〇 m)之每單位長度（1 m)的空間阻抗ζ。在此情 況下，在以上阻抗計算表示式中之巧為反=〇·25 χ ι〇2 m 且 r3 為 2xh = 2xl〇x 1〇-2 m。 -在此實施例t，電力供應線之長度及屏蔽外殼之等效半 φ 徑為在結構上接近的尺寸（約10 cm)。 用於該實施例中之阻抗計笪矣 . 机°τ异表不式為一近似表示式，其 為線之長度比等效半徑足夠县曰土土 A & ]長且未考慮知因於線之端部 . 分的漏磁場之效應的情況下的矣-. 丨月/凡卜的表不式。然而，在電力供應 •線之阻抗的計算中，亦考慮端部分之效應，且因此，阻抗 .在等效半徑設有兩倍係數（上述的2 xh)之情況下而被計 算出。 因此’銅管之阻抗Z為 Z = (〕·ωμ〇/2Π) χ in (2h/R) 312XP/發明說明書(補件)/96-06/96106218 0/1 1377877 J X 13.56 x Uo x In (20/0.25) % j 7 5 Ω / m。 • 本發明可用於在電漿存在下將所欲製程施加於工件上 的各種領域中。 【圖式簡單說明】 圖1為展示使用本發明之電漿產生裝置之一實施例的 電漿處理裝置之一實施例（電漿CVD裝置）被使用之圖。 % 圖2為提取性地展示圖1之電漿處理裝置的高頻電源、 -匹配電路、匯流條、高頻天線、及其類似物之圖。 囷3(A)為構成天線或類似物之銅管之剖面圖，且圖3(b) 為匯流條之剖面圖。 圖4為展示包括圖i之電聚處理裝置中的匯流條、高頻 天線、及其類似物之電路的等效電路圖。 圖5為展示本發明之電漿產生裝置之主要部分的另一 實施例之圖。 P 【主要元件符號說明】 1 薄膜形成腔室 ' 2 高頻天線 . 3 匯流條 . 4 高頻電源 5 匹配電路 6 基材 7 基材固持器 9 抽氣裝置 312XP/發明說明書(補件)/96-06/96106218 25 1377877 11 頂壁 20 絕緣部件 30 屏蔽外殼 31 匯流條區段 32 匯流條區段 33 匯流條區段 71 加熱器 ^ 81 氣體供應部分 .82 氣體供應部分 300 接地線 311 電力供應線 321 電力供應線 331 電力供應線 a 天線ifj度 b 天線寬度 h 兩度 LI 區段之長度 * L2 區段之長度 -L3 區段之長度 r 内周邊半徑 R 外周邊半徑 t 厚度 w 垂直寬度 Ψ 垂直寬度 312XP/發明說明書(補件)/96-06/96106218 26 1377877 Z1 空間阻抗 Z2 空間阻抗 Za 阻抗 Zbl 空間阻抗 Zb2 空間阻抗 Zb3 空間阻抗

312XP/發明說明書(補件)/%-〇6/961〇6218 27

Claims (1)

1377877 MAY 2 3 2012 替換本 i〇W-S. ； 卞^ 日修(更)正本 申凊專利範_: ' ~ —一* 一種電漿產生方法，蕤 .腔室令之高頻天線，將個褒設於—電浆產生 •室中之-氣體，而產生感Si;:施加至該電裝產生腔 、其t將相同的高頻天線用作該、 成為該等高頻天線所共用之言 ，_ ’’·， 被裝设 同頻電源之匹配電路及一 連接至忒 流條而執行將咳m玄亥匹配電路之條形匯 流條在該匯流條之-縱向方向二天線’·將該匯 路之—部八抑〜么二：：個£奴，同時將被連接至該匹配電 經由—電：：：線“：將該等高頻天線各自之-端各自 電力仏應線而連接至該等區段之一 T匹配電路所連接之參考部分一距離，同：:= ί:別對應於該等區段;將該等高頻天線各自j::: 相同接地條件下之接地狀態；藉由一處於一接地 蔽外殼將該匯流條及該等電力供應線圍起；及調 段的阻抗及藉以將該等高頻天線連 ^至6亥專區段之該等電力供應線之阻抗，使得當產生電喂 ^相同的電流流過該等高頻天線，且一相同的電墨被施 口至5亥等面頻天線’及該匯流條之該等區段之該等阻广的 調整係ϋ由調整該旨流條之料區段之㈣ 縱向方向上之長度'厚度及寬度中至少一者而執= 此在均勻化被供應至該等高頻天線的高頻電功率之同 時’得以產生該感應耦合電蒙。 96106218 28 !377877 流項之m生方法’其中’該匯 等厚戶I為二:抗的調整係在將該等區段之該 子度汉疋為恆疋之同時而被執行。 3. 一種電漿產生裝置，其包含·· 一電漿產生腔室； =三個高頻天線，其被裝設於該電漿產生腔室中，且 加至該電漿產生腔室中之-氣體，該等 阿頸天線彼此相同； τ —南頻電源，其被裝設成為該等离 該高頻電功率施加至料高頻天線;相j ’且將 一匹配電路，其被連接至該高頻電源； =形匯流條’其被連接至該匹配電路，該匯流條在該 2條之：縱向方向上被劃分為數目等於該等高頻天線 疋数目的區段，同時將被遠技$外α Λ & 才村被連接至该匹配電路的該匯流條之 —部分設定為一參考； 電力供應線’其將該等高頻天線之一端部分連接至該匯 流條之該等相應區段；及 一屏蔽外殼’其處於-接地電位，且包圍該匯流條及該 專電力供應線； 其中’該等高頻天線之另—端部分被設定為—在相同接 地條件下之接地狀態， 其中’該匯流條之該等區段之阻抗及該等電力供應線之 阻抗被調整’使得當產生電聚時，相同的電流流過該等高 頻天線，且一相同的電壓被施加至該等高頻天線， 96106218 29 丄⑺8/7 其中’該等高頻天線之該等— 之該等區段之端部分，物 土被連接至5亥匯-條 的該部分， 以㈣分輕該匹配電路被連接 其中，5亥匯流條之該等區段之#笪R μ 整該匯流條之該等區段之㈣係藉由調 長度、厚度及寬度而執行。 的 4.如中請專利範圍第3項之電漿產生|置，其中 流條之該等區段之哕笙 L ，之料阻抗的調整係在將該等區段之該 #厗度攻疋為恆定之同時而被執行。 處㈣置m存在下將―所欲製程施加 、工牛上，其包含申請專利範圍第3項之電漿產 以作為一電漿源。 :·-種電漿產生方法’在中請專利範圍第3項之 生裝置中執行，該方法包含以下步驟： 產 調整匯流條之區段之阻抗及電力供應線之阻抗，使得當 產生電聚時’相同的電流流過該等高頻天線，且-相同的 電壓被施加至該等高頻天線。 y ，如申5青專利範圍第6項之電漿產生方法，其中，一條 形匯流條被用作該匯流條’且該匯流條之該等區段之該等 阻抗的調整係藉由調整該匯流條之該等區段之在該匯流 條之縱向方向上的長度、厚度及寬度而執行。 治8.如申請專利範圍第7項之電漿產生方法，其中，該匯 流條之該等區段之該等阻抗的調整係在將該等區段之該 等厚度設定為恆定之同時而被執行。 96106218 1377877 9.如申請專利範圍第！項之電漿產生 蔽外殼係由紹製成且被連接至待 、、中，該屏 電装產生腔室。 接#被叹疋為接地電位的該 1生腔室中之一氣體，而產生感應輕合電聚， 〇準備-產生該高頻電功率之高頻電源、—連接至p ’/、之匹配電路、一連接至該匹配電路之一輸出之 裝設於該電聚產生腔室中之高頻天線、及：將、 及電力供應線圍起來之處於接地電位之屏蔽;: 双、’其中，該等高頻天線各自的1係透過各 =卜 =連接至該匯流條，而該等高頻天線各自的另—端係設 為接地電位，以及 ’'«义 整該匯流條之區段的阻抗及該等電力供應線的阻 L其中，該匯流條係在-縱向方向上劃分為該等區段， 雷^目^於該等高頻天線之數目’同時將被連接至該匹配 之一部分設定為-參考點，該等高頻天線各自的一端 ❹係連接至距離該參考點―距離之該等相應區段的一 步而’以及遠匯流條之該等區段的阻抗係藉由改變該匯流條 之各區段的長度、寬度和厚度中至少一者而調整，使得當 產生電聚時’相同的電流流過該等高頻天線，且一相同的 電壓被施加至該等高頻天線，藉此，均勻化被供應至該等 向頻天線的高頻電功率。 11 ·如申請專利範圍第丨0項之電漿產生方法，其中，該 匯流條之該等區&之該等阻抗的調I係在將該等區段之 96106218 1377877 該等厚度設定為恆定之同時而被執行。 匯1\如/凊專利範圍第10項之電聚產生方法，其中，該 心電力供應線係被一處於接地電位之屏蔽外 设圍起來。 If.如申請專利範圍第12項之電聚產生方法，其中，該 屏蔽外殼係由鋁製成且被連接至待被設定為接地 該電漿產生腔室。 位的

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