TWI400997B - 電漿產生裝置及電漿成膜裝置 - Google Patents

電漿產生裝置及電漿成膜裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI400997B
TWI400997B TW097111422A TW97111422A TWI400997B TW I400997 B TWI400997 B TW I400997B TW 097111422 A TW097111422 A TW 097111422A TW 97111422 A TW97111422 A TW 97111422A TW I400997 B TWI400997 B TW I400997B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
impedance
antenna element
plasma
integrating member
antenna
Prior art date
Application number
TW097111422A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200850082A (en
Inventor
Yasunari Mori
Kazuki Takizawa
Original Assignee
Mitsui Shipbuilding Eng
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Shipbuilding Eng filed Critical Mitsui Shipbuilding Eng
Publication of TW200850082A publication Critical patent/TW200850082A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI400997B publication Critical patent/TWI400997B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H01J37/32183—Matching circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/26—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with electric discharge tube
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Description

電漿產生裝置及電漿成膜裝置
本發明係關於在製作半導體、液晶顯示裝置、太陽電池等時所使用之CVD、蝕刻或濺鍍等處理所使用之電漿產生裝置、及具備該電漿產生裝置所構成的電漿成膜裝置。
在以使用電漿的CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沉積)裝置為首的半導體製造裝置中，係使用為了產生電漿而使用天線元件之電磁波結合型裝置。另一方面，隨著液晶顯示裝置或非晶質型太陽電池的大型化，關於使用電漿而進行各處理的半導體製造裝置，亦期待用以處理大面積基板的大型裝置。
在如上所示之大型半導體製造裝置中所使用的高頻訊號的頻率較高，為10MHz至2.5GHz，因此，由天線元件所放射的電磁波的波長較短。因此，以使影響成膜等處理之均一性的電漿密度分布為均一的方式進行控制更形重要。
在如上所示之狀況下，在例如下述專利文獻1及下述專利文獻2中，係記載可產生大面積電漿之電漿產生裝置之一例。具體而言，使用以平面狀配置複數個以介電質覆蓋表面的棒狀天線元件而成的陣列天線，將電磁波的空間分布形成為一樣，而供產生大面積電漿之用。在專利文獻1及專利文獻2記載之電漿產生裝置中，係具備有以使供 給高頻電力時的反射電力為0%的方式(使阻抗整合狀態為最佳)，調整對阻抗整合狀態造成影響之特性參數的阻抗整合器。
(專利文獻1)日本專利特開2004－349199號公報 (專利文獻2)日本專利特開2005－149887號公報
在專利文獻1及專利文獻2所記載之電漿產生裝置中，為了調整每一天線元件之阻抗整合狀態，因此按各天線元件設置阻抗整合器。為了使用陣列天線，以產生更大面積的電漿，當然必須使構成陣列天線之天線元件的數量更多。亦即，在專利文獻1及專利文獻2所記載之習知的電漿產生裝置中，在增加天線元件數量的同時，亦必須增加按每一天線元件所設之阻抗整合器的數量。當阻抗整合器增加時，用以調整各阻抗整合器之控制系統亦較為複雜。如上所示，在使用陣列天線之習知的電漿處理裝置中，為了產生大面積的電漿，除了天線元件以外，亦必須增加阻抗整合器，而使阻抗整合的相關機構變得較為大型。
因此，為解決上述問題點，本發明之目的在提供一種使用由複數個天線元件所構成的陣列天線來產生電漿的電漿產生裝置，與天線元件相比較，阻抗整合器的數量較少，阻抗整合的相關機構較為精簡的電漿產生裝置、及使用該電漿產生裝置之電漿成膜裝置。
為了達成上述目的，本發明係提供一種電漿產生裝置，係使用以平面狀排列複數個以介電質覆蓋表面之由棒狀導體所構成的天線元件而成之天線陣列的電漿產生裝置，其特徵為具有：高頻電源，產生供給至前述天線陣列之各天線元件的高頻訊號；阻抗整合構件，與將前述高頻訊號供電至前述天線元件的供電線相連接，供阻抗整合之用的特性參數為可變；分配配線，與前述阻抗整合構件相對應設置，將前述阻抗整合構件與至少2個以上的天線元件相連接；以及控制部，使前述阻抗整合構件之前述特性參數產生變化，且使透過前述分配配線而與前述阻抗整合構件相連接之至少2個以上之前述天線元件的阻抗整合狀態同時產生變化。
此外，最好另外具有分配器，以將前述高頻電源所產生的高頻訊號分配給複數條前述供電線，前述阻抗整合構件係分別與複數條前述供電線相對應設置。
此外，最好前述分配配線係在前述阻抗整合構件與前述天線元件之間具有至少1個以上的分歧部，在各分歧部中將前述高頻訊號分配成2個方向。
此外，最好前述分配配線係由板狀的導體所構成，前述板狀的導體係在前述分歧部分歧成2個方向。
此外，最好前述板狀的導體係在從前述分歧部較接近前述天線元件側中，與由前述阻抗整合構件朝向前述天線 元件之前述高頻訊號行進方向呈大致垂直的方向的寬度形成為從前述分歧部較接近前述阻抗整合構件側的1/2倍。
此外，最好在前述分配配線中，由前述阻抗整合構件至各天線元件為止之前述高頻訊號之路徑長分別均為前述高頻訊號之波長的1/10以下。
此外，最好前述特性參數係供阻抗整合之用的電容參數，前述阻抗整合構件係具有前述電容參數為可變的電容元件而構成。
本發明此外亦一併提供一種電漿成膜裝置，其特徵為具有：在內部配置有上述電漿產生裝置的腔室；以及將原料氣體及反應氣體供給至前述腔室內的手段，前述原料氣體或前述反應氣體之至少任一方係被供給至由前述電漿產生裝置所產生的電漿，對配置在前述腔室內之預定的基板表面施行成膜處理。
根據本發明，可提供一種與天線元件相比，阻抗整合器的數量較少，且與阻抗整合相關的機構較為精簡的電漿產生裝置。此外，無須使用大小或重量較大且較為昂貴的分配器，即可使用較為精簡且低成本之構成的分配配線，將1個整合器與複數個天線元件相連接。本發明係亦一併提供一種較為精簡的電漿成膜裝置，其係使用與阻抗整合相關的機構較為精簡的電漿產生裝置。
以下詳加說明本發明之電漿產生裝置及電漿成膜裝置。第1圖係用以說明具備本發明之電漿產生裝置之一實施形態所構成的本發明之電漿成膜裝置之一實施形態之電漿CVD裝置10(CVD裝置10)之構成(剖面)的概略圖。第2圖係用以說明在CVD裝置10所配備之本發明之電漿產生裝置之一實施形態之構成(上剖面)的概略圖。其中，第1圖及第2圖係顯示CVD裝置10之概略構成圖，例如後述之天線元件22的長度、與分配配線40之大小的關係等並非依據實際的裝置。
CVD裝置10係在玻璃基板或矽晶圓等處理基板12使用CVD來進行成膜處理的裝置。CVD裝置10係具有：反應容器14；用以載置處理基板12的基板台16；設在反應容器14的壁面，用以導入原料氣體的導入口18；設在反應容器14的壁面，將原料氣體等進行排氣，俾以減壓的排氣口20；設在反應容器14，將原料氣體釋出至反應室的氣體放射板24；設在反應容器14內的複數個天線元件22；設在反應容器14的外側的阻抗整合構件26；用以將阻抗整合構件26與至少2個以上的天線元件22作電性連接的分配配線40；供電至天線元件22的高頻電源28；用以控制高頻電源28及阻抗整合構件26的控制器30；用以檢測被供電至天線元件22之高頻訊號的電流及電壓的第1電流．電壓感測器32；為了個別調整阻抗整合構件40， 而對電流及電壓進行檢測的第2電流．電壓感測器34；以及設在第1電流．電壓感測器32與第2電流．電壓感測器34之間的分配器33。
反應容器14係金屬製容器，反應容器14的壁面係予以接地。
基板台16係使處理基板12與天線元件22相對向的方式載置處理基板12的台，在基板台16的內部設有用以將處理基板12進行加熱之未圖示的發熱體，另外設有經接地之未圖示的電極板。該電極板亦可連接於偏壓電源，而被施加偏壓電壓。
導入口18係設在反應容器14的上面側，與用以供給原料氣體的供給管19相連接。供給管19係與未圖示的原料氣體源相連接。由導入口18所供給的原料氣體係依成膜的種類而改變，但是若為例如低温多晶矽TFT液晶，在製作矽膜時，係適於使用矽烷氣體，而在製作閘極絕緣膜時，則係適於使用TEOS。
在反應容器14的上側係藉由氣體放射板24與下側的反應室25作區隔而形成有原料氣體分散室23。氣體放射板24係在由導電性材料(例如經氧化鋁處理的鋁等)所構成的板狀構件形成複數個0.5mm左右之貫穿孔的開口，且使原料氣體朝下側的反應室25以一定的流速放射。其中，氣體放射板24可為以陶瓷材所構成，亦可為藉由CVD予以成膜的板狀構件。當氣體放射板24為藉由CVD予以成膜的板狀構件時，在氣體放射板24係形成有金屬 膜而予以接地。
排氣口20係連接於與未圖示之真空泵相連接的排氣管21，俾以將反應容器14內形成為減壓至預定壓力的原料氣體的環境。
在氣體放射板24下側的反應室25的上側部分，係以與氣體放射板24相對向的方式設有以陣列狀設置的複數個天線元件22。如第2圖所示，複數個天線元件22係以彼此平行且以平面狀予以配置，形成由單極天線所構成的陣列天線。該陣列天線係相對於氣體放射板24及被載置於基板台16的處理基板12呈平行設置。屬於單極天線的天線元件22係如第2圖所示以與鄰接的天線元件22彼此呈反方向地由反應容器14內的壁面突出，使供電方向成為反向。該等天線元件22係分別透過分配配線40而與供阻抗整合之用的特性參數為可變的阻抗整合構件26相連接。
各天線元件22係由電傳導率高的棒狀(亦可為管狀)導體所構成，具有所使用之高頻之波長的(2n＋1)/4倍(n為0或正的整數)的長度。各天線元件22的表面係以石英管等介電質予以被覆。藉由以介電質被覆棒狀導體，來調整作為天線元件22的電容與電感，藉此可沿著天線元件22的突出方向，有效傳播高頻電流，且可有效放射電磁波。如上所示以介電質予以覆蓋的天線元件22係與在反應容器14的內壁形成的開口作電性絕緣而予以安裝，天線元件22的高頻電流供給端之側係透過分配配線 40而與阻抗整合構件26相連接。
由於天線元件22係設在氣體放射板24的附近，因此由天線元件22所放射的電磁波在電磁波不會在相鄰接的天線元件22間相互影響的情形下，與藉由氣體放射板24所接地的金屬膜的作用而形成為鏡像關係的電磁波發生作用，按每個天線元件形成預定的電磁波。此外，構成陣列天線的天線元件22的供電方向與鄰接的天線元件22呈反向，因此在反應室25中，電磁波係均勻形成。
分配配線40係將阻抗整合構件26與至少2個以上的天線元件22作電性連接。分配配線42係在阻抗整合構件26與天線元件22之間具有至少1個以上的分歧部42，在各分歧部42中，將高頻訊號分配成2個方向。在本實施形態中，由阻抗整合構件26延伸的配線在第1分歧部中分歧成2個方向，所分歧的各個配線在第2分歧部中，另外分歧成2個方向。在本實施形態中，藉由分配配線40，對於1個阻抗整合構件26連接有4條天線元件22。分配配線40係利用藉由與反應容器14相連接(電性連接)而予以接地的第1框體52來覆蓋周圍。關於分配配線40容後詳述。
阻抗整合構件26係具有：其中一方之側與分配配線40相連接的第1電容元件26a；其中一方之側與供電線27相連接的第2電容元件26b；以及分別與第1電容元件26a及第2電容元件26b相對應而設，用以分別調整第1電容元件26a及第2電容元件26b之電容的伺服馬達26c 所構成。電容元件26a與電容元件26b之另一方之側係透過截線29而與第2框體54相連接。覆蓋阻抗整合構件26的第2框體54係與連接於反應容器14的第1框體52作電性連接而予以接地，截線29亦與覆蓋該阻抗整合構件26的第2框體54相連接而接地。第1電容元件26a及第2電容元件26b係分別將構成電容元件的電極間構成為可變，使電容(特性參數)可自在地調整。該電容的調整係藉由伺服馬達26c來調整電極之移動來進行。第1電容元件26a及第2電容元件26b之電容的調整係連同後述之高頻電源28所發生的高頻訊號之頻率的調整一起使用，用以訂正在產生電漿中因天線元件22之負載的變化所產生的阻抗的不整合而進行。
高頻電源28係由未圖示之高頻振盪電路及放大器所構成，以按照來自控制器30的訊號，使振盪頻率為可變的方式所構成。
控制器30係按照後述之第1電流．電壓感測器32及第2電流．電壓感測器34的檢測訊號，來進行高頻電源28之振盪頻率的改變及阻抗整合構件26的調整的控制部分。高頻振盪電路的振盪頻率係可依對於基板所進行的製程的不同，以例如10MHz至130MHz予以變更。此外，在後述之各種阻抗的整合動作中，為了將阻抗整合狀態進行微調，亦可將高頻振盪電路的振盪頻率進行微調。其中，當用在不需要進行振盪頻率的變更或微調的製程時等，高頻電源28的振盪頻率亦可非為可變。
第1電流．電壓感測器32係為了檢測來自高頻電源28的高頻訊號於天線元件22予以阻抗整合的狀態下是否被供電，而在高頻電源28之輸出端附近用以檢測電流及電壓的部分。第1電流．電壓感測器32係透過分配器33及供電線27而與阻抗整合構件26相連接。第2電流．電壓感測器34係個別設在各阻抗整合構件26之輸入端附近，為了進行各阻抗整合構件26之調整，用以檢測電流及電壓的部分。當未進行阻抗整合時，會在供電線27與天線元件22的連接部分發生高頻訊號的反射波，藉此在電流與電壓間產生相位差。因此，藉由在第1電流．電壓感測器32及第2電流．電壓感測器34中檢測電流、電壓，可按每一天線元件，檢測處於阻抗整合的狀態、或不整合的狀態。第1電流．電壓感測器32及第2電流．電壓感測器34的檢測訊號係被供給至控制器30。
控制器30係根據來自第1電流．電壓感測器32及第2電流．電壓感測器34的檢測訊號，按各天線元件，來判斷是否為阻抗整合的狀態。控制器30係另外按照判斷的結果，產生用以控制阻抗整合構件26中之電容之調整動作的控制訊號。接著，控制器30係對透過分配配線40而與需要阻抗整合的天線元件22相連接的阻抗整合構件26b的伺服馬達26c傳送所產生的控制訊號。藉由所產生的控制訊號來控制伺服馬達26c的動作，調整第2電容元件26b的電容，以修正阻抗的不整合。
分配器33係在保持阻抗整合的情況下，對於複數條 供電線(在第2圖所示之本實施形態中為2條的供電線27)分別以相同電力等分配由高頻電源28所被輸出的高頻訊號之周知的分配器。分配器33係具有阻抗器、線圈、電容器等而構成。在反應容器14中，由相對向的2個壁部各個分別突出有同數的天線元件22，天線元件22的高頻電流供給端係在相對向的2個壁部附近分別存在複數個。由反應容器14相對向之2個壁部之中的1個壁部突出的4個天線元件22係藉由分配配線40而與1個阻抗整合構件26相連接。容後詳述，分配配線40係在尺寸上有所限制，阻抗整合構件26係設置在比較接近反應容器14之壁面的場所。反應容器14之上述相對向的2個壁部係必須至少分離天線元件22之長度程度，阻抗整合構件26亦必須在空間上分離一定程度。對於由周知的分配器所構成的分配器33，基本上配置位置或大小並無限制，藉由分配器33予以等分配的高頻電力係在保持阻抗整合的情況下，通過比較長的2條供電線27(另外透過阻抗整合器26及分配配線40)而被供給至複數個天線元件22。
第3圖(a)及(b)係就分配配線40之構成加以說明的概略斜視圖，第3圖(a)與(b)係顯示分別不同的實施態樣。分配配線40係在阻抗整合構件26與天線元件22之間具有至少1個以上(在本實施形態中係1＋2共計3個部位)的分歧部42，在各分歧部中，將高頻訊號分配成2個方向。分配配線40係由板狀的導體所構成，在本實施形態中，係藉由銅板所構成。銅的電傳導率比較高， 適於作為分配配線40的材料。分配配線40係以各分歧部42為交界，在從分歧部42較接近天線元件22側中，與由阻抗整合構件26朝向天線元件22的高頻訊號行進方向呈大致垂直的方向的寬度H係從分歧部22較接近阻抗整合構件26之側之寬度的1/2倍。亦即，如第3圖所示，分配配線40的寬度H係隨著由阻抗整合構件26愈接近天線元件22，按各分歧部42變得愈小，為H＝4h、H＝2h、H＝h。分配配線40係在寬度H＝h的階段，與天線元件22之供電側的端部相接合，寬度h與天線元件22的直徑相同，例如為6.0mm。其中，寬度H的長度方向可如第3圖(a)所示，相對於排列有天線元件22的平面呈大致垂直，亦可如第3圖(b)所示呈大致平行均可。由銅板所構成之分配配線40的厚度t係遠比寬度H的大小薄，例如為t＝1mm左右。
另一方面，分配配線40係以寬度H＝4h而與阻抗整合構件26相連接。在本實施形態中，分配配線40係與阻抗整合構件26的第1電容調整元件26a相連接。分配配線40亦可在例如寬度H＝4h的情況下與阻抗整合構件26的第1電容調整元件26a相連接。此外，例如，相對於分配配線40的寬度H＝4h，電容調整元件26a較小時等，亦可透過直徑比較小的電氣配線，使分配配線40與電容調整元件26a相接合而作電性連接。除此以外，例如分配配線40與電容調整元件26a亦可透過周知的高頻電路基板而相連接。分配配線與阻抗整合構件的接合形態並無特 別限定。此外，分配配線40亦可形成為折疊成任意形態的構成。此時，與例如第3圖所示之例相比，形成為更為精簡化的構成。
通過供電線27而被供給的高頻訊號係由阻抗整合構件26朝向天線元件22而行進。例如，當10MHz至130MHz之高頻率的高頻訊號在導體行進時，高頻電流的大部分都僅在導體的表面部分行進。由銅板所構成的分配配線40的厚度係遠比寬度H的大小薄，在分配配線40中之各部分中，高頻電流所通過剖面積的大小係分別與寬度H的大小成正比(可忽視t的大小)。阻抗的大小係與該寬度H的大小成反比。在分配配線40中，每一分歧部42將高頻訊號的路徑分歧為二，在每次進行各分歧時，分歧後配線之寬度H的大小為1/2倍，因此在分歧前後，特性(阻抗)均為一致。此外，雖然寬度H＝4h，但以分歧為寬度H＝2h的2個路徑的方式，分歧為二之後之配線的各寬度係分別相等，因此高頻電流的電力亦均等分配。亦即，在連接於分配配線40的複數個天線元件40，係在分別相等的整合狀態下被供給分別相等之電力量的高頻訊號。
其中，在分配配線40中，由阻抗整合構件26至各天線元件22為止之高頻訊號的傳導路徑長L各個係均形成為高頻訊號之波長的1/10以下。其中，阻抗整合構件26中之長度L的起點係構成阻抗整合構件26之電容調整元件之電容成分的末端部分。當阻抗整合構件由電抗成分( 線圈等)或阻抗成分等所構成時，係將各成分的末端部分形成為長度L的起點。例如，當由高頻電源28供給80MHz的高頻訊號時，高頻訊號的波長約為3.8m。分配配線40中的傳導路徑長L係成為例如約38cm以下。其中，本實施形態之天線元件22係周圍被作為介電質的石英管所覆蓋，至少天線元件22中之高頻訊號的實效波長為四分之一波長，約50cm(一波長約2.0m)，變得比較小。
藉由將分配配線40中之高頻訊號之傳送路徑的長度L設為高頻訊號之波長的1/10，可考慮將分配配線40作為所謂的集總常數電路。因此，不會因為分配配線40之尤其分歧部42的影響，而在分配配線40中發生多餘的模式。此外，當正在產生電漿中，由阻抗整合構件26至天線元件22之前端為止之間，高頻訊號係在共振狀態下定在，而流通較大的電流(例如實效值10A)。分配配線40係僅由銅板所構成，雖然構成比較單純、成本較低，但是相對於電流的耐性比較強，對於在共振狀態下流通的電流亦十分強。在分配配線40中，另外亦不會有如上所述發生多餘的模式而使流通的電流增加。亦即，以分配配線40，可對於各天線元件22穩定地分配供給高頻訊號。
例如假設使用周知的分配器來替代分配配線40時，當然需要具有對於在共振狀態下流通的電流亦具有十分強的耐性的分配器。在由阻抗器、線圈或電容器等所構成的周知的分配器中，阻抗器、線圈或電容器等各元件各自的 電流耐性係變得比較低。對於在共振狀態下流通的電流亦具有十分強的耐性的程度的分配器係尺寸、重量均大，且成本亦比較高。藉由在阻抗整合構件與至少2個以上的天線元件的連接使用分配配線，可在電漿產生裝置的尺寸或成本方面達成較大的效果。
分配配線40亦可連同阻抗整合構件26一起配置在包圍阻抗整合構件26的1個框體。分配配線40本身並不需要作電性接地。接著，為了防止雜訊混入傳送分配配線40的高頻訊號，或相反地防止來自分配配線40的電波的放射而對其他電子機器所造成的影響，分配配線40係以經接地的框體包圍為佳。
第4圖係顯示本發明之電漿產生裝置之其他實施形態之構成的概略上剖面圖。在本發明之電漿產生裝置中，分配配線中之分歧部的數量並未特別限定，與1個分配配線相連接的天線元件的數量亦未特別限定。例如，如第4圖所示，分歧部42可為1個，亦可僅在1個分配配線40連接2個天線元件22。此外，對於排列有複數個天線元件而成之1個陣列天線所配置的分配配線的數量亦未特別限定。例如，如第4圖所示，亦可在構成1個陣列天線之複數個天線元件22之各高頻電流供給端之側分別配置2個阻抗調整構件26，與計4個阻抗調整構件26相對應配置有分配配線40。在第4圖所示形態中，將分配器33中的分配數設為4分配(在第2圖所示形態中為2分配)，4條供電線27分別與4個阻抗調整構件26相連接。如上所述 ，在分配配線40中，高頻訊號的傳導路徑長L係與高頻訊號的波長相對應而有所限制。例如，當以比較短的波長(亦即比較高的頻率)的高頻訊號產生電漿時，必須使L比較小，且分配配線40的尺寸亦比較小。另一方面，當以比較寬的面積產生電漿時，則必須使用比較多的天線元件22。在該等情形下，本發明之電漿產生裝置中，例如第4圖所示，藉由將分配配線40中之分歧部42的數量變為比較少，並且將分配配線的數量變得比較多，即可輕易對應。即使分配配線的數量變得比較多，只要將藉由分配器所分配的供電線數量變得比較多即可。使用本案發明之電漿產生裝置，可跨及例如10MHz至2GHz等較寬的頻率範圍，穩定地產生電漿。
在如上所示之CVD裝置10中，將原料氣體由導入口18送入反應容器14內，另一方面，使與排出口20相連接之未圖示的真空泵作動，而在反應容器14內製作一般為1Pa至數100Pa程度的真空環境。在該狀態下將高頻訊號供至天線元件22，藉此使電磁波放射至天線元件22周圍。藉此，在反應容器14內發生電漿，並且激發由氣體放射板24所放射的原料氣體而製作自由基。此時，所發生的電漿由於具有導電性，因此由天線元件22所放射的電磁波容易以電漿予以反射。因此，電磁波係局部位於天線元件22周邊的局部區域。藉此，電漿係在天線元件22的附近局部化而形成。
此時，由於在放射電磁波的天線元件22周邊發生有 經局部化的電漿，因此天線元件22的負載亦會改變。因此，天線元件22係由阻抗整合的狀態變化成不整合的狀態，由高頻電源28所供給的高頻訊號之與天線元件22相連接部分中的反射率會變高，而無法充分進行供電。此時，由於各天線元件22的負載變動亦不同，因此各天線元件22中之不整合的狀態亦不同。因此，由天線元件22所放射的電磁波亦具有分布，結果所發生的電漿的密度分布亦在空間上發生變動。如上所示之電漿之密度分布的空間變動對於處理基板12的成膜處理等而言並不理想。因此，來自各天線元件22之電磁波的放射變為一定，必須以產生均勻電漿的方式，進行各天線元件22的阻抗整合。
天線元件22的阻抗整合，具體而言，係以使所被供給之高頻訊號的電流與電壓的相位差變為零，而且與各阻抗整合構件26相連接的分配配線40及複數個天線元件22的阻抗、與供電線27的阻抗(例如50歐姆)透過相對應之阻抗整合構件26之第1電容元件26a及第2電容元件26b而相一致的方式，調整高頻訊號的頻率及第2電容元件26b的電容。如上所示之調整係將利用第1電流．電壓感測器32及第2電流．電壓感測器34所檢測到的電流、電壓的資訊作為檢測訊號而供給至控制器30。在控制器30中，係根據檢測訊號來設定高頻訊號的頻率，甚至設定第2電容元件26b的電容，而產生用以控制高頻電源28及伺服馬達26c的控制訊號。如此一來，將控制訊號供給至高頻電源28及伺服馬達26c，而進行分配配線40及天 線元件22之阻抗與訊號線27之間的阻抗整合。
第5圖(a)係顯示天線元件22、分配配線40、及電容元件26a、26b的連接關係圖。如上所述，分配配線40係按每一分歧部42將寬度H設為1/2倍，因此無關於有無分歧及天線元件22的數量，阻抗係跨及長度方向形成為大致一定。此外，分配配線40的長度L十分小，為波長λ的1/10倍以下。分配配線40係可作為集總常數電路來處理，也不用設立高頻的多餘模式。在CVD裝置10中，藉由調整高頻訊號的頻率，並且調整各阻抗整合構件26之第2電容元件26b的電容，可修正在電漿產生中所衍生的阻抗的不整合。其中，阻抗整合構件26係除了第5圖(a)之例以外，亦可構成為如第5圖(b)所示，將第1電容元件26a與第2電容元件26b串聯連接於天線元件22，且在電容元件26a與電容元件26b之間設置高頻訊號的供電點。此時亦可藉由控制高頻訊號的頻率及控制電容元件26b的電容，即可進行天線元件22與訊號線27的阻抗整合。
其中，在本實施形態中，為了天線元件22的阻抗整合而採用了電容元件(電容器)，但是亦可使用感應元件(電感器)來控制電感(特性參數)。在CVD裝置10中作為控制對象的高頻訊號由於係與各天線元件22共通的訊號，因此在與各天線元件22相對應設置的阻抗整合構件中，只要將1個電容元件(第2電容元件26b)設為控制對象即可。此外，由於對供電至天線元件22之共通的 高頻訊號的頻率進行控制，因此可一面對於各天線元件22共通地進行阻抗整合，一面藉由電容元件26b進行按各天線元件22的微細調整。其中，在阻抗整合構件中作為控制對象的電容元件並非限定為1個。例如，亦可在第2圖所示形態之阻抗整合構件中，除了第2電容元件以外，第1電容元件亦可作為可調整電容的電容元件，在阻抗整合時，亦將該第1電容元件的電容一併調整。
其中，在上述實施形態中，對高頻訊號的頻率與電容元件的電容進行控制，但在本發明中，亦可對高頻訊號的頻率與電容元件的電容之任一者進行控制。例如，當本裝置在電漿發生前的階段處於阻抗整合的狀態時，藉由調整高頻訊號的頻率與電容元件的電容之任一者，可概略達成阻抗整合。但是，為了正確地進行阻抗整合，最好對高頻訊號的頻率與電容元件的電容進行控制。
以上就本發明之電漿產生裝置及電漿成膜裝置詳加說明，但本發明並不限定於上述實施形態，在未脫離本發明之主旨的範圍內，當然可進行各種改良或變更。例如，本發明之電漿產生裝置係除了CVD裝置以外，亦可適用於蝕刻裝置。
10‧‧‧電漿CVD裝置
12‧‧‧處理基板
14‧‧‧反應容器
16‧‧‧基板台
18‧‧‧導入口
19‧‧‧供給管
20‧‧‧排氣口
22‧‧‧天線元件
23‧‧‧原料氣體分散室
24‧‧‧氣體放射板
25‧‧‧反應室
26‧‧‧阻抗整合構件
26a‧‧‧第1電容元件
26b‧‧‧第2電容元件
27‧‧‧供電線
28‧‧‧高頻電源
29‧‧‧截線
30‧‧‧控制器
32‧‧‧第1電流．電壓感測器
34‧‧‧第2電流．電壓感測器
40‧‧‧分配配線
42‧‧‧分歧部
52‧‧‧第1框體
54‧‧‧第2框體
H‧‧‧分配配線40的寬度
h、2h、4h‧‧‧寬度
L‧‧‧傳導路徑長
第1圖係說明本發明之電漿成膜裝置之一實施形態的電漿CVD裝置之構成的概略圖。
第2圖係第1圖所示之電漿CVD裝置所配備之本發 明之電漿產生裝置之一實施形態的概略圖。
第3圖(a)及(b)係就分配配線之構成加以説明的概略斜視圖，(a)與(b)係顯示分別不同之實施態樣的示意圖。
第4圖係顯示本發明之電漿產生裝置之其他實施形態之構成(上剖面)的概略圖。
第5圖(a)及(b)係顯示本發明之電漿產生裝置中，天線元件、分配配線、及電容元件之連接關係之例圖，(a)與(b)係顯示分別不同之實施態樣的示意圖。
22‧‧‧天線元件
40‧‧‧分配配線
42‧‧‧分歧部
h、2h、4h‧‧‧寬度
L‧‧‧傳導路徑長

Claims (6)

  1. 一種電漿產生裝置，係使用以平面狀排列複數個以介電質覆蓋表面之由棒狀導體所構成的天線元件而成之天線陣列的電漿產生裝置，其特徵為具有：高頻電源，產生供電至前述天線陣列之各天線元件的高頻訊號；阻抗整合構件，與將前述高頻訊號供電至前述天線元件的供電線相連接，供阻抗整合之用的特性參數為可變；分配配線，與前述阻抗整合構件相對應設置，將前述阻抗整合構件與至少2個以上的天線元件相連接；以及控制部，使前述阻抗整合構件之前述特性參數產生變化，且使透過前述分配配線而與前述阻抗整合構件相連接之至少2個以上之前述天線元件的阻抗整合狀態同時產生變化，前述分配配線係由板狀的導體所構成，在前述阻抗整合構件與前述天線元件之間具有複數個分歧部，在各分歧部中將前述高頻訊號分配成2個方向，前述板狀的導體的寬度方向係與排列有前述天線元件的平面呈平行或垂直。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿產生裝置，其中，另外具有分配器，係將前述高頻電源所產生的高頻訊號分配給複數條前述供電線，前述阻抗整合構件係與複數條前述供電線的各個相對應設置。
  3. 如申請專利範圍第1項之電漿產生裝置，其中，前述板狀的導體係在從前述分歧部較接近前述天線元件側中，與由前述阻抗整合構件朝向前述天線元件之前述高頻訊號行進方向呈大致垂直的方向的寬度形成為從前述分歧部較接近前述阻抗整合構件側的1/2倍。
  4. 如申請專利範圍第1項之電漿產生裝置，其中，在前述分配配線中，由前述阻抗整合構件至各天線元件為止之前述高頻訊號之路徑長分別均為前述高頻訊號之波長的1/10以下。
  5. 如申請專利範圍第1項之電漿產生裝置，其中，前述特性參數係供阻抗整合之用的電容參數，前述阻抗整合構件係具有前述電容參數為可變之電容元件而構成。
  6. 一種電漿成膜裝置，其特徵為具有：在內部配置有如申請專利範圍第1項至第5項中任一項之電漿產生裝置的腔室；以及將原料氣體及反應氣體供給至前述腔室內的手段，前述原料氣體或前述反應氣體之至少任一方係被供給至由前述電漿產生裝置所產生的電漿，對配置在前述腔室內之預定的基板表面施行成膜處理。
TW097111422A 2007-03-30 2008-03-28 電漿產生裝置及電漿成膜裝置 TWI400997B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007091402A JP4324205B2 (ja) 2007-03-30 2007-03-30 プラズマ生成装置およびプラズマ成膜装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200850082A TW200850082A (en) 2008-12-16
TWI400997B true TWI400997B (zh) 2013-07-01

Family

ID=39830896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW097111422A TWI400997B (zh) 2007-03-30 2008-03-28 電漿產生裝置及電漿成膜裝置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20100095888A1 (zh)
EP (1) EP2139303A4 (zh)
JP (1) JP4324205B2 (zh)
KR (1) KR101045271B1 (zh)
TW (1) TWI400997B (zh)
WO (1) WO2008123411A1 (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5278148B2 (ja) 2008-11-05 2013-09-04 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US8890410B2 (en) * 2009-09-17 2014-11-18 Imagineering, Inc. Plasma generation device
KR20120002795A (ko) * 2010-07-01 2012-01-09 주성엔지니어링(주) 피딩라인의 차폐수단을 가지는 전원공급수단 및 이를 포함한 기판처리장치
WO2012077843A1 (ko) * 2010-12-09 2012-06-14 한국과학기술원 플라즈마 발생 장치
KR101196309B1 (ko) * 2011-05-19 2012-11-06 한국과학기술원 플라즈마 발생 장치
KR101241049B1 (ko) 2011-08-01 2013-03-15 주식회사 플라즈마트 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 발생 방법
US8776002B2 (en) * 2011-09-06 2014-07-08 Variable Z0, Ltd. Variable Z0 antenna device design system and method
KR101246191B1 (ko) 2011-10-13 2013-03-21 주식회사 윈텔 플라즈마 장치 및 기판 처리 장치
KR101504532B1 (ko) * 2012-03-09 2015-03-24 주식회사 윈텔 플라즈마 처리 방법 및 기판 처리 장치
KR101332337B1 (ko) 2012-06-29 2013-11-22 태원전기산업 (주) 초고주파 발광 램프 장치
KR101379701B1 (ko) * 2012-11-28 2014-04-01 한국표준과학연구원 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
CN103855459A (zh) * 2012-11-29 2014-06-11 细美事有限公司 等离子体天线以及具有该天线的用于产生等离子体的装置
JP2016530699A (ja) * 2013-05-31 2016-09-29 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ プラズマ処理システムのためのアンテナアレイ構成
JP2015022940A (ja) * 2013-07-19 2015-02-02 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置、異常発振判断方法及び高周波発生器
US10580623B2 (en) * 2013-11-19 2020-03-03 Applied Materials, Inc. Plasma processing using multiple radio frequency power feeds for improved uniformity
KR102024185B1 (ko) * 2018-01-11 2019-09-23 (주)이큐글로벌 소스 매처
JP7061264B2 (ja) * 2018-03-20 2022-04-28 日新電機株式会社 プラズマ制御システム及びプラズマ制御システム用プログラム
JP7352068B2 (ja) * 2019-07-12 2023-09-28 日新電機株式会社 プラズマ制御システム

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200405402A (en) * 2002-07-16 2004-04-01 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus
TW200420201A (en) * 2002-12-16 2004-10-01 Japan Science & Tech Agency Plasma generation device, plasma control method and substrate manufacturing method
JP2005057510A (ja) * 2003-08-05 2005-03-03 Kyosan Electric Mfg Co Ltd 高周波電力分配装置
JP2005285564A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd プラズマ処理装置
JP2006202638A (ja) * 2005-01-21 2006-08-03 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd プラズマ生成装置及びプラズマ生成方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2579371B2 (ja) * 1989-10-20 1997-02-05 富士通株式会社 高周波信号用の電力分配／合成器
DE19628949B4 (de) * 1995-02-02 2008-12-04 Muegge Electronic Gmbh Vorrichtung zur Erzeugung von Plasma
JP3425009B2 (ja) * 1995-05-30 2003-07-07 アネルバ株式会社 表面処理装置
US6075494A (en) * 1997-06-30 2000-06-13 Raytheon Company Compact, ultra-wideband, antenna feed architecture comprising a multistage, multilevel network of constant reflection-coefficient components
JP2961103B1 (ja) * 1998-04-28 1999-10-12 三菱重工業株式会社 プラズマ化学蒸着装置
US20030145790A1 (en) * 2002-02-05 2003-08-07 Hitoshi Sakamoto Metal film production apparatus and metal film production method
US20030168012A1 (en) * 2002-03-07 2003-09-11 Hitoshi Tamura Plasma processing device and plasma processing method
JP2004228354A (ja) * 2003-01-23 2004-08-12 Japan Science & Technology Agency プラズマ生成装置
JP3846881B2 (ja) * 2003-04-04 2006-11-15 日本エー・エス・エム株式会社 プラズマ処理装置及びシリコン酸化膜を形成する方法
KR100782876B1 (ko) * 2005-03-24 2007-12-06 한국기계연구원 저온용 플라즈마 발생 튜브 반응기

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200405402A (en) * 2002-07-16 2004-04-01 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus
TW200420201A (en) * 2002-12-16 2004-10-01 Japan Science & Tech Agency Plasma generation device, plasma control method and substrate manufacturing method
JP2005057510A (ja) * 2003-08-05 2005-03-03 Kyosan Electric Mfg Co Ltd 高周波電力分配装置
JP2005285564A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd プラズマ処理装置
JP2006202638A (ja) * 2005-01-21 2006-08-03 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd プラズマ生成装置及びプラズマ生成方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008123411A1 (ja) 2008-10-16
US20100095888A1 (en) 2010-04-22
JP2008251358A (ja) 2008-10-16
EP2139303A1 (en) 2009-12-30
EP2139303A4 (en) 2010-11-10
KR20090108730A (ko) 2009-10-16
JP4324205B2 (ja) 2009-09-02
KR101045271B1 (ko) 2011-06-29
TW200850082A (en) 2008-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI400997B (zh) 電漿產生裝置及電漿成膜裝置
US8098016B2 (en) Plasma generating apparatus and plasma generating method
JP6890459B2 (ja) プラズマ処理装置及び制御方法
CN102056395B (zh) 等离子体处理装置和等离子体处理方法
KR101490572B1 (ko) 전자파 급전 기구 및 마이크로파 도입 기구
US7567037B2 (en) High frequency power supply device and plasma generator
JP2005285564A (ja) プラズマ処理装置
KR101839776B1 (ko) 플라즈마 처리장치
KR20110058699A (ko) 플라즈마 처리 장치
JP2007266231A (ja) プラズマ処理装置
US6155202A (en) Plasma processing apparatus, matching box, and feeder
JP5419055B1 (ja) プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP4452061B2 (ja) プラズマ発生装置用アンテナの整合方法及びプラズマ発生装置
JP2022525938A (ja) Ｖｈｆプラズマ処理のためのシステム及び方法
JP2012517663A (ja) 大面積プラズマ処理装置
JP5713354B2 (ja) プラズマ発生装置
JP2005142486A (ja) 整合器
JP3847581B2 (ja) プラズマ処理装置およびプラズマ処理システム
JP5489803B2 (ja) 高周波プラズマ発生装置およびこれを用いた薄膜製造方法
JP5419666B2 (ja) 基板処理装置
KR20220016968A (ko) 마이크로파 공급 기구, 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법
JP2006278862A (ja) プラズマ加工装置
WO2024054411A1 (en) Symmetric antenna arrays for high density plasma enhanced process chamber
JPWO2008123300A1 (ja) プラズマ処理装置
JPH11158641A (ja) プラズマ処理装置、マッチングボックス及び給電線

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees