TWI581354B - 電漿處理裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於生成電漿進行特定之處理之電漿處理裝置。
作為此種電漿處理裝置，於專利文獻1中揭示有對作為終端不繞轉、且包含較高頻之1/4波長之長度更短之線狀或板狀之導體之天線，供給高頻電力而使其產生高頻磁場，且藉由該磁場產生電漿，於基板面進行薄膜形成等之表面處理之電感耦合方式之裝置。該裝置藉由於平面形狀為矩形之真空容器之4邊之各者設置複數個天線，且對設置於4邊之複數個天線並聯供給高頻電力，而對大面積基板進行處理。
[專利文獻1]日本專利特許第3751909號公報
例如，為了進行利用電漿CVD形成均一膜厚之薄膜、或利用電漿蝕刻等進行均一之處理，而謀求將對象物的附近空間內之電漿離子密度設為均一。
然而，於電漿CVD中，腔室內之反應製程係會受到腔室內之壓力、製程氣體流量、組成、各天線與腔室內之壁面之距離等影響之複
雜之製程。因此，於專利文獻1之電漿處理裝置中，存在對象物之附近空間內之電漿離子密度之均一化較為困難之問題。又，即使於電漿處理裝置例如於具有1個天線之情形等天線個數較少之情形時，亦存在因腔室內之壁面之影響變得更大等而難以使電漿離子密度均一化之問題。
本發明係為了解決此種問題而完成者，其目的在於提供可提高電漿離子密度之均一性之技術。
為了解決上述問題，第1態樣之電漿處理裝置具備：腔室；對象物保持部，其於上述腔室內保持成為處理對象之對象物；至少1個電感耦合型天線，其匝數未滿一圈；高頻電源，其對上述至少1個電感耦合型天線供給高頻電力；及至少1個天線保持部，其以上述至少1個電感耦合型天線自上述腔室之一壁部突出於上述腔室內之方式，相對於上述一壁部分別保持上述至少1個電感耦合型天線之各者；上述至少1個天線保持部之各者係以可於與該電感耦合型天線之突出方向交叉之面內，變更連結上述至少1個電感耦合型天線中對應之電感耦合型天線之兩端部之線段之方向之方式，於該兩端部中保持上述對應之電感耦合型天線。
第2態樣之電漿處理裝置係如第1態樣之電漿處理裝置，上述至少1個電感耦合型天線為複數個電感耦合型天線，且上述至少1個天線保持部為複數個天線保持部，上述複數個天線保持部以可分別獨立變更連結上述複數個電感耦合型天線之各者之兩端部之線段之方向之方式，保持上述複數個電感耦合型天線。
第3態樣之電漿處理裝置係如第2態樣之電漿處理裝置，上述複數個天線保持部係以沿著沿上述一壁部延伸之預定之虛設軸將上述複數個電感耦合型天線排成一排之方式，保持上述複數個電感耦合型天
線。
第4態樣之電漿處理裝置係如第3態樣之電漿處理裝置，進而具備以隔著排成一排之上述複數個電感耦合型天線而彼此對向之方式，自上述腔室之上述一壁部立設之板狀之一對屏蔽構件。
第5態樣之電漿處理裝置如第4態樣之電漿處理裝置，上述一對屏蔽構件中至少一者係可變更沿著上述虛設軸之位置、與距離上述腔室之上述一壁部之高度中至少一者而設置。
第6態樣之電漿處理裝置係如第1至第5中任一態樣之電漿處理裝置，上述至少1個天線保持部之各者係可保持上述至少1個電感耦合型天線中對應之電感耦合型天線之板狀構件，於藉由上述至少1個電感耦合型天線與上述至少1個天線保持部中彼此對應之電感耦合型天線與天線保持部而定義對應天線與對應保持部時，於上述腔室之上述一壁部，可插通上述對應保持部所保持之上述對應天線，且以可藉由上述對應保持部閉合之方式設置有具有與上述對應保持部對應之形狀之天線用貫通孔，以於沿著上述天線用貫通孔之周向之上述對應保持部之複數個旋轉角度上由上述對應保持部封住上述天線用貫通孔之方式，於上述對應保持部之周緣部與上述一壁部中上述天線用貫通孔之周邊部分別設置用以將上述對應保持部之周緣部可裝卸地安裝於上述天線用貫通孔之周邊部之第1及第2安裝構造，保持有上述對應天線之上述對應保持部以使上述對應天線突出於上述腔室內且閉合上述天線用貫通孔之狀態，藉由上述第1及第2安裝構造，將上述周緣部安裝於上述周邊部。
第7態樣之電漿處理裝置係如第6態樣之電漿處理裝置，設置於上述對應保持部之上述周緣部之上述第1安裝構造係形成於上述周緣部所規定之第1同心圓上、且可供插通外螺紋之複數個螺紋用貫通孔；設置於上述天線用貫通孔之上述周邊部之上述第2安裝構造係形
成於於上述周邊部中與上述天線保持部之對向面具有與上述第1同心圓同徑而規定之第2同心圓上，於上述對向面開口，且於內周面形成有可與貫通上述螺紋用貫通孔之上述外螺紋旋接之內螺紋之複數個止擋孔。
第8態樣之電漿處理裝置係如第7態樣之電漿處理裝置，上述複數個螺紋用貫通孔於上述第1同心圓上等間隔而形成，且上述複數個止擋孔於上述第2同心圓上等間隔而形成，上述複數個螺紋用貫通孔與上述複數個止擋孔中一者之個數為另一者個數之倍數。
第9態樣之電漿處理裝置係如第8態樣之電漿處理裝置，上述複數個螺紋用貫通孔之個數、與上述複數個止擋孔之個數分別為自4、6、8、12及24中選擇之任意個數。
第10態樣之電漿處理裝置係如第7態樣之電漿處理裝置，上述複數個螺紋用貫通孔之個數較上述複數個止擋孔之個數更多。
根據第1態樣之發明，天線保持部以可於與該電感耦合型天線之突出方向交叉之面內變更連結對應之電感耦合型天線之兩端部之線段之方向之方式，於其兩端部保持該電感耦合型天線。然而，藉由匝數未滿一圈之電感耦合型天線而電漿化之製程氣體之電漿離子密度，係於與電感耦合型天線之突出方向正交之面內正交於連結電感耦合型天線之兩端部之線段之方向之密度較該線段方向之密度更高。因此，藉由利用天線保持部變更電感耦合型天線之方向，可提高電漿離子密度之均一性。
根據第2態樣之發明，因可分別獨立變更連結複數個電感耦合型天線之各者之兩端部之線段之方向，故可於大範圍內提高電漿離子密度之均一性。
根據第3態樣之發明，因複數個電感耦合型天線沿著沿腔室之一
壁部延伸之虛設軸排成一排，故可於寬度較大之範圍內提高電漿離子密度之均一性。
根據第4態樣之發明，板狀之一對屏蔽構件以隔著排成一排之複數個電感耦合型天線而彼此對向之方式自腔室之一壁部立設。因此，藉由利用屏蔽構件提高兩端之電感耦合型天線引起之電漿離子密度，可抑制該電漿離子密度下降。
根據第5態樣之發明，一對屏蔽構件之至少一者係可變更規定複數個電感耦合型天線之排列方向之虛設軸方向之位置、與自腔室之上述一壁部立起之高度中至少一者而設置。藉由使屏蔽構件靠近電感耦合型天線，可提高電漿離子密度。又，藉由提高屏蔽構件之高度，亦可提高電漿離子密度。因此，藉由更微細得調整兩端之電感耦合型天線引起之電漿離子密度，可進而抑制該電漿離子密度之下降。
根據第6態樣之發明，以具有與板狀構件即天線保持部(對應保持部)對應之形狀且由該天線保持部閉合之方式，於腔室之一壁部設置有天線用貫通孔。且，於天線保持部之周緣部、與該一壁部中天線用貫通孔之周邊部，以於沿天線用貫通孔之周向之對應保持部之複數個旋轉角度上由天線保持部封住天線用貫通孔之方式，分別設置有用以將天線保持部可裝卸地安裝於天線用貫通孔之周邊部之第1及第2安裝構造。因此，藉由變更對應保持部之旋轉角度，可容易變更對應保持部所保持之對應天線之方向(連結兩端部之線段之方向)。
根據第7態樣之發明，藉由使貫通螺紋用貫通孔之外螺紋與形成於止擋孔之內周面之內螺紋旋接，可牢固地固定天線保持部之周緣部與天線用貫通孔之周邊部並提高腔室內之密閉性。
根據第8態樣之發明，複數個螺紋用貫通孔與複數個止擋孔中一者之個數為另一者個數之倍數。因此，可將能使複數個螺紋用貫通孔與複數個止擋孔中一者之一部分、與另一者之全部定位之對應保持部之旋轉角度之個數，設為較螺紋用貫通孔之個數與止擋孔之個數中較少者之個數更多。藉此，即便削減螺紋用貫通孔與止擋孔中一者之個數，亦可於多方向設定電感耦合型天線(連結電感耦合型天線之兩端部之線段)。
根據第9態樣之發明，複數個螺紋用貫通孔之個數、與複數個止擋孔之個數分別為自4、6、8、12及24中選擇之任意個數。若增加螺紋用貫通孔與止擋孔之個數，則因可使用多個外螺紋將天線保持部進而牢固地固定於天線用貫通孔之周邊部，故進而提高腔室內之密閉性，但另一方面，螺紋用貫通孔與止擋孔之製造成本增加。因此，若以如上方式決定螺紋用貫通孔與止擋孔之各者之個數，則可謀求同時實現腔室內之密閉性能之提高與成本之降低。
根據第10態樣之發明，因與止擋孔相比製造成本較低之螺紋用貫通孔之個數較止擋孔之個數更多，故可降低裝置之製造成本。
1‧‧‧處理腔室
2‧‧‧保持搬送部
3‧‧‧加熱部
4‧‧‧電漿產生部
5‧‧‧構造部
7‧‧‧排氣部
8‧‧‧控制部
9‧‧‧基板
11‧‧‧頂板
12‧‧‧天線用貫通孔
13‧‧‧止擋孔
14‧‧‧槽部
15‧‧‧O型環
21‧‧‧搬送輥
41‧‧‧電感耦合型天線
42‧‧‧端部
43‧‧‧端部
44‧‧‧前端
51‧‧‧側屏障
55‧‧‧屏蔽構件
56‧‧‧台座
57‧‧‧固定板
58‧‧‧可動板
61‧‧‧氣體供給部
71‧‧‧真空泵
72‧‧‧排氣配管
73‧‧‧排氣閥
80‧‧‧天線保持部
83‧‧‧螺紋用貫通孔
90‧‧‧載體
99‧‧‧外螺紋
100‧‧‧電漿處理裝置
100A‧‧‧電漿處理裝置
111‧‧‧頂板下表面
112‧‧‧周邊部上表面
120‧‧‧台板
130‧‧‧安裝構造
430‧‧‧匹配箱
440‧‧‧高頻電源
611‧‧‧原料氣體供給源
612‧‧‧配管
613‧‧‧閥
615‧‧‧噴嘴
830‧‧‧安裝構造
C‧‧‧中心點
K‧‧‧虛設軸
L‧‧‧線段
U1‧‧‧同心圓
U2‧‧‧同心圓
V1‧‧‧處理空間
X‧‧‧軸
Y‧‧‧軸
Z‧‧‧軸
圖1係示意性顯示實施形態之電漿處理裝置之概略構成之YZ側視圖。
圖2係圖1之A-A剖視圖。
圖3係用以說明電感耦合型天線之配置之一例之圖。
圖4係示意性顯示圖2之天線保持部之概略構成之上視圖。
圖5係圖4之B-B剖視圖。
圖6係圖4之C-C剖視圖。
圖7係示意性顯示具備複數個天線保持部之台板之概略構成之立體圖。
圖8係以等高線圖形式顯示藉由1個LIA產生之電漿離子密度分佈之量測例之圖。
圖9係以圖表形式顯示電漿離子密度分佈相對於壓力之變動之量測例之圖。
圖10係以圖表形式顯示藉由2個LIA產生之電漿離子密度分佈之量測例之圖。
圖11係以等高線圖形式示意性顯示藉由未於周圍設置屏蔽板之1個LIA產生之電漿離子密度分佈之圖。
圖12係示意性顯示實施形態之電漿處理裝置之其他構成例之YZ側視圖。
以下基於圖式說明本發明之實施形態。圖式中，對具有相同之構成及功能之部分標註相同符號，並於以下說明中省略重複之說明。又，各圖式為示意性顯示者。另，於一部分之圖式中，以闡明方向關係為目的，而適當附註將Z軸設為鉛直方向之軸、將XY平面設為水平面之XYZ正交座標軸。又，於實施形態之說明中，上下方向為鉛直方向，電感耦合型天線41側為上，基板9側為下。
圖1係示意性顯示實施形態之電漿處理裝置100之概略構成之YZ側視圖。圖2係自圖1之電漿處理裝置100之A-A剖面觀察之剖視圖，即示意性顯示電漿處理裝置100之概略構成之XZ側視圖。圖3係用以說明電漿處理裝置100之電感耦合型天線41之配置之一例之圖。
電漿處理裝置100係藉由電漿CVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition：電漿增強化學氣相沈積)而於附膜對象物即基板9(例如，太陽電池用之半導體基板，亦稱為「基材」)形成CVD膜(例如保
護膜)之裝置。
電漿處理裝置100具備：處理腔室1，其於內部形成處理空間V1；保持搬送部2，其保持基板9(具體而言為配設於載體90之基板9)且沿特定搬送路徑於特定之搬送方向(圖示+Y方向)搬送基板；加熱部3，其加熱被搬送之基板9；電漿產生部4，其於處理空間V1產生電漿；及構造部5，其規定處理空間V1。
又，電漿處理裝置100具備：氣體供給部61，其對處理空間V1供給氣體；及排氣部7，其自處理腔室1內排出氣體。又，電漿處理裝置100具備控制上述各構成要件之控制部8。
處理腔室(亦稱為「真空腔室」或僅稱為「腔室」)1係於內部具有處理空間V1之中空構件。此處，處理空間V1係供藉由後述之電感耦合型天線41執行電漿CVD處理之空間，於本實施形態中藉由構造部5形成有1個處理空間V1。
處理腔室1之頂板11係其下表面111成水平姿勢而配置，自該下表面111朝處理空間V1，突設有電感耦合型天線41及構造部5(兩者皆於後述)。於處理腔室1之底板附近，配置有加熱部3。於加熱部3之上側，規定有保持搬送部2搬送基板9之搬送路徑(沿圖示Y方向之路徑)。又，於處理腔室1之±Y側之側壁，設置有例如藉由閘閥而開閉之搬出入口(省略圖示)。
於頂板11，以可使後述之天線保持部80所保持之電感耦合型天線41之前端44側部分突出於處理空間V1側之方式，將具有可插通電感耦合型天線41之徑之複數個(圖示為4個)天線用貫通孔12沿垂直於基板9之搬送方向之方向空開間隔而設置成一排。天線用貫通孔12之大小係小於天線保持部80之大小。藉此，天線保持部80可以使具有兩端部42、43之電感耦合型天線41之前端44側部分突出於處理腔室1內之
狀態，封住天線用貫通孔12。
保持搬送部2係以水平姿勢保持載體90，經由形成於處理腔室1之搬出入口而沿搬送路徑搬送。於載體90之上表面，配設有附膜對象物即複數個基板9(於本實施形態中，沿Y方向合計為3個基板9)。又，於搬送路徑之上方且與沿搬送路徑被搬送之複數個基板9對向之位置形成有進行電漿CVD處理之處理空間V1。
保持搬送部2具體而言包含隔著搬送路徑而對向配置之一對搬送輥21、及使該等同步旋轉驅動之驅動部(省略圖示)而構成。一對搬送輥21係沿搬送路徑之延伸方向(圖示Y方向)例如設置複數組。於該構成中，藉由使各搬送輥21抵接於載體90之下表面且旋轉，而沿搬送路徑搬送載體90。其結果，載體90所保持之基板9相對於具有電感耦合型天線41之處理空間V1而相對移動。
保持搬送部2係於基板9之搬送路徑中與處理空間V1對向之部分中，使基板9與處理空間V1對向。保持搬送部2係於基板9與處理空間V1對向時，相對於構造部5保持該對向方向上的基板9之位置。亦可取代保持搬送部2，而採用例如具備固定於頂板11之下表面111中與處理空間V1對向之部分、且可裝卸自由地保持基板9之固定機構之載台機構。又，作為基板9，亦可採用延伸於保持搬送部2之搬送方向之膜狀之基板。於該情形時，亦可為保持搬送部2不具備載體90，而由各搬送輥21直接接觸該基板之背面(與成膜對象之主表面相反側之主表面)之兩端部而搬送基板。
加熱部3係加熱由保持搬送部2所保持並搬送之基板9之構件，配置於保持搬送部2之下方(即，基板9之搬送路徑之下方)。加熱部3例如可藉由陶瓷加熱器而構成。另，於電漿處理裝置100，亦可進而設
置於CVD處理後冷卻保持搬送部2所保持之基板9等之機構。
電漿產生部4係於處理空間V1產生電漿。電漿產生部4具備複數個(於本實施形態中為4個)電感耦合型高頻天線即電感耦合型天線41。各電感耦合型天線41具體而言係以石英等介電質覆蓋將金屬製之管狀導體彎曲成U字形狀者。電漿產生部4係於處理空間V1中激發原料氣體而電漿化之激發部。
如圖3所示，複數個電感耦合型天線41係以其兩端部42、43之中心點(中點)C排列於預先設定之虛設軸K上之方式，沿虛設軸K，空開間隔(較佳為等間隔)而排列。各電感耦合型天線41之保持搬送部2側之一部分(包含U字形狀之底部分即前端44之部分)係自頂板11突出於保持搬送部2側，即處理腔室1內。複數個電感耦合型天線41較佳於YZ側面觀察時，沿與基板9之搬送方向(Y方向)交叉之方向(尤其較佳如圖所示，與基板9之搬送方向正交之方向(X方向))排列。
又，於圖示之例中，沿與基板9之搬送方向正交之方向設置有4個電感耦合型天線41，但電感耦合型天線41之個數未必規定為4個，亦可根據處理腔室1之尺寸等選擇適當個數。又，電感耦合型天線41亦可排列成矩陣狀、或錯位狀。又，亦可根據處理腔室1之尺寸等而設置1個電感耦合型天線41。即，電漿處理裝置100具備至少1個電感耦合型天線。
各電感耦合型天線41之一端係經由匹配箱430而連接至高頻電源440。又，各電感耦合型天線41之另一端接地。於該構成中，若高頻電流(具體而言例如13.56MHz之高頻電流)自高頻電源440而流通於各電感耦合型天線41，則藉由電感耦合型天線41之周圍之電場(高頻電感電場)使電子加速，而產生電漿(電感耦合電漿(Inductively Coupled Plasma：ICP))。
如上所述，電感耦合型天線41呈U字形狀。此種U字形狀之電感耦合型天線41係相當於匝數不滿1圈之電感耦合天線，與匝數為1圈以上之電感耦合天線相比感應係數較低，故於電感耦合型天線41之兩端產生之高頻電壓降低，從而伴隨著生成之電漿之靜電結合所致之電漿電位之高頻波動受到抑制。因此，伴隨著對地電位之電漿電位波動所致之過量之電子損失減少，從而電漿電位被抑制得較低。另，此種電感耦合類型之高頻天線係揭示於日本專利第3836636號公報、日本專利第3836866號公報、日本專利第4451392號公報、及日本專利第4852140號公報。
形成於頂板11之複數個(圖示4個)之天線用貫通孔12係藉由各自保持電感耦合型天線41之兩端部42、43之複數(圖示4個)個天線保持部80而封住，確保處理腔室1內之密閉性。
天線保持部80為圓盤狀構件。天線保持部80係以電感耦合型天線41自處理腔室1之頂板11突出於處理空間V1之方式，相對於頂板11而保持電感耦合型天線41之各者。又，複數個天線保持部80係以沿著沿頂板11延伸之預定之虛設軸K將複數個電感耦合型天線41排成一排之方式，保持有複數個電感耦合型天線41。另，於處理腔室1具備1個電感耦合型天線41之情形時，天線用貫通孔12及天線保持部80亦各自設置1個。
天線保持部80以可於與該電感耦合型天線41之突出方向交叉之面內、更佳於與該突出方向正交之面內，變更連結複數個電感耦合型天線41中對應之電感耦合型天線41之兩端部42、43之線段L之方向之方式，於其兩端部42、43保持該電感耦合型天線41之構件。更詳細而言，複數個天線保持部80係以可分別獨立變更線段L之方向之方式保持複數個電感耦合型天線。
藉由利用天線保持部80變更電感耦合型天線41之方向，可改變由該電感耦合型天線41產生之電漿離子密度之分佈。藉此，可提高處理空間V1內之電漿離子密度之均一性。對於用以將天線保持部80安裝於頂板11中對應之天線用貫通孔12之周邊部之安裝構造將於後述。
構造部5係以與基板9之搬送路徑對向之方式，相對於頂板11固定。構造部5係具備彼此對向之一對側屏障51、及彼此對向之一對屏蔽構件55而構成。一對側屏障51、與一對屏蔽構件55係分別接地。
一對側屏障51之各者係延伸於橫越基板9之搬送路徑之方向(X方向)之板狀之構件，各者之X軸之兩端部係延伸直至處理腔室1之X軸中兩端壁部之附近。一對側屏障51之主表面之法線方向係基板9之搬送方向(Y方向)，一對側屏障51係垂直於搬送路徑之板狀體。於一對側屏障51各者之前端，形成有凸緣部。各凸緣部之主表面之法線方向為Z方向，各凸緣部係平行於XY平面之板狀體。
一對側屏障51之各者之前端之高度係設定為較電感耦合型天線41之前端(U字形狀之底部)44更高且彼此大致相等之高度。一對側屏障51例如為鋁製。
一對屏蔽構件55係以隔著排成一排之複數個電感耦合型天線41而彼此對向之方式自處理腔室1之頂板11立設之板狀構件。
一對屏蔽構件55之各者具備：可沿頂板11之下表面111於X方向移動地安裝之平板狀之台座56、於台座56之端緣固定基端且自該端緣朝下方立設之平板狀之固定板57，及可相對於固定板57沿鉛直方向移動之平板狀之可動板58而構成。台座56係沿頂板11之下表面111，以可於複數個電感耦合型天線41之排列方向即虛設軸K之方向移動之方式安裝於頂板11。
於頂板11，形成有沿複數個電感耦合型天線41之排列方向，即虛
設軸K之方向排列之複數個止擋孔。於各止擋孔之內周面，形成有與外螺紋旋接之內螺紋。又，於台座56，形成有貫通該外螺紋之貫通孔。藉此，台座56係於沿複數個電感耦合型天線41之排列方向之複數個位置上固定於頂板11。
又，於固定板57，形成有貫通固定板57而延伸於鉛直方向之2個長孔。又，於可動板58，設置有空開該2個長孔彼此之間隔而形成之2個貫通螺紋孔。於各貫通螺紋孔之內周面，形成有可與貫通固定板57之長孔之外螺紋旋接之內螺紋。藉由使用該外螺紋，可動板58以可變更沿鉛直方向之位置之方式，固定於固定板57。
電感耦合型天線41所突出之三維空間之電漿離子密度，係於連結呈U字形狀之電感耦合型天線41中圓弧狀部分之兩端之線段之中心點為最高。電漿離子密度隨著自該中心點朝三維空間中之各方向遠離而逐漸衰減。於以電感耦合型天線41為中心擴展之電漿離子密度分佈中，於插入屏蔽構件55之情形時，該電漿離子密度之衰減受到抑制。更具體而言，當插入屏蔽構件55之情形時，電漿離子密度與未插入屏蔽構件55之情形相比緩慢下降，於屏蔽構件55之附近急遽下降。於屏蔽構件55之壁面，電漿消失。因插入屏蔽構件55而使電漿離子密度下降之方向於後述以圖8為例之情形時，為紙面上下方向。
因此，若將距離下表面111之屏蔽構件55之高度設得較高，則可提高基板9之附近空間之電漿離子密度。又，藉由將屏蔽構件55沿複數個電感耦合型天線41之排列方向而靠近複數個電感耦合型天線41之端部之天線，亦可提高基板9之附近空間之電漿離子密度。沿複數個電感耦合型天線41之排列方向變更屏蔽構件55之位置之情形，與變更距離頂板11之屏蔽構件55之高度之情形相比，其可增大電漿離子密度之變動幅度。如此，藉由變更屏蔽構件55之位置、高度之至少一者，可調節電漿離子密度之分佈。另，若不必變更由靠近一對屏蔽構件55
中之一者之電感耦合型天線41所引起之電感離子密度之分佈，則亦可取代該一者之屏蔽構件55，而於頂板11安裝具有無法變更相對於頂板11之位置之構成之屏蔽構件。又，於即便不設置一對屏蔽構件55，兩端之電感耦合型天線41引起之電漿離子密度分佈與另一電感耦合型天線41引起之電漿離子密度分佈之差亦於容許範圍內之情形時，則無必要設置一對屏蔽構件55。
如此，一對側屏障51、一對屏蔽構件55、及頂板11之下表面111成為包圍處理空間V1之壁面。
一對氣體供給部61之各者係具備原料氣體供給源611、將原料氣體供給至處理空間V1之複數(圖示4個)個噴嘴615、連接供給源611與複數個噴嘴615之配管612、及設置於配管612之路徑中途之閥613。複數個噴嘴615係與複數個電感耦合型天線41之各者對應而分別設置。
氣體供給部61係將原料氣體供給至處理空間V1。具體而言，自各噴嘴615供給例如矽烷(SiH4)氣體等作為原料氣體。運輸原料氣體之惰性氣體亦可作為載體氣體而與原料氣體一同自氣體供給部61供給。
閥613較佳為可自動調整流動於配管612之氣體流量之閥，具體而言，較佳例如包含質量流量控制器等而構成。
排氣部7係高真空排氣系統，具體而言例如具備真空泵71、排氣配管72、及排氣閥73。排氣配管72係其一端連接於真空泵71，另一端連通連接於處理空間V1。又，排氣配管73係設置於排氣配管72之路徑中途。具體而言，排氣閥73係例如包含APC(自動壓力控制系統)等而構成，可自動調整流動於排氣配管72之氣體之流量之閥。於該構成中，若在真空泵71作動之狀態下開放排氣閥73，則對處理空間V1進行排氣。
控制部8與電漿處理裝置100具備之各構成要件電性連接(於圖1中簡略化圖示)，控制該等各要件。控制部8具體而言由例如藉由進行各種運算處理之CPU、記憶程式等之ROM、成為運算處理之作業區域之RAM、記憶程式或各種資料檔案等之硬碟、具有經由LAN等之資料通信功能之資料通信部等，藉由匯流排等彼此連接之一般電腦而構成。又，控制部8與由進行各種顯示之顯示器、鍵盤及滑鼠等構成之輸入部等連接。於電漿處理裝置100中，於控制部8之控制下，對基板9進行特定處理。
圖4係示意性顯示電漿處理裝置100之天線保持部80與其周邊部之概略構成之上視圖。圖5係圖4之天線保持部80之B-B剖視圖。圖6係圖4之天線保持部80之C-C剖視圖。
各天線保持部80係具有可保持對應之電感耦合型天線41之例如圓板形狀等之板狀構件。於處理腔室1之頂板11，如上所述，形成有可插通各天線保持部80所保持之各電感耦合型天線41之複數個(圖示4個)天線用貫通孔12。各天線用貫通孔12係具有以可由對應之天線保持部80閉合之方式與天線保持部80對應之形狀。更具體而言，天線用貫通孔12與天線保持部80相比尺寸更小。又，若天線保持部80為圓形(圓板狀)，則天線用貫通孔12之形狀亦較佳為圓形。只要在天線保持部80完全封住天線用貫通孔12之狀態下，天線保持部80之周緣部、與頂板11中天線用貫通孔12之周邊部具有可彼此固定之寬度而重疊，則天線保持部80與天線用貫通孔12之形狀亦可不同。具體而言，亦可為天線保持部80與天線用貫通孔12中之一者之形狀例如為正八角形，另一者之形狀例如為圓形。
於天線保持部80之周緣部、與頂板11中天線用貫通孔12之周邊
部，以於沿著天線用貫通孔12之周向之天線保持部80之複數個旋轉角度上、天線保持部80封住天線用貫通孔12之方式，分別設置有用以將天線保持部80可裝卸地安裝於天線用貫通孔12之周邊部之安裝構造830、130。於保持有電感耦合型天線41之天線保持部80使電感耦合型天線41突出於處理腔室1內且閉合天線用貫通孔12之狀態，使天線保持部80之周緣部與天線用貫通孔12之周邊部彼此安裝。
具體而言，設置於天線保持部80之周緣部之安裝構造830係以連結天線保持部80所保持之電感耦合型天線41之兩端部42、43之線段L之中點C為中心，形成於周緣部所規定之同心圓U1上之複數個(於圖示之例中，於旋轉角度每30°設置之12個)螺紋用貫通孔83。各螺紋用貫通孔83以可插通外螺紋99之大小形成。又，於頂板11中天線用貫通孔12之周邊部之上表面112，於天線用貫通孔12與止擋孔13之間，形成有繞天線用貫通孔12之周圍旋轉之槽部14。於槽部14，嵌入有橡膠製之O型環15。藉此，可提高天線保持部80對處理空間V1之密閉性。
設置於天線用貫通孔12之周邊部之安裝構造130係形成於該周邊部中於與天線保持部80之對向面具有與同心圓U1同徑而規定之同心圓U2上，且於該對向面開口之複數個(於圖示之例中，於旋轉角度每60°設置之6個)止擋孔13。於各止擋孔13之內周面，形成有可與貫通螺紋用貫通孔83之外螺紋99旋接之內螺紋。
於該情形時，可每30°變更天線保持部80之旋轉角度。即，可將天線保持部80保持之電感耦合型天線41之方向設定成12個。又，天線保持部80與天線用貫通孔12之周邊部藉由6條外螺紋99而固定。另，即便於各螺紋用貫通孔83之內周面，形成有用以與外螺紋99旋接之內螺紋，亦不會影響本發明之有用性。
複數個螺紋用貫通孔83係於同心圓U1上等間隔而形成。又，複數個止擋孔13係於同心圓U2上等間隔而形成。如上所述，於圖示之
例中，螺紋用貫通孔83之個數為12個，止擋孔13之個數為6個。即，螺紋用貫通孔83之個數為止擋孔13之個數之倍數。反之，止擋孔13之個數亦可為螺紋用貫通孔83之個數之倍數。又，螺紋用貫通孔83之個數與天線用貫通孔12之個數亦可相同。
螺紋用貫通孔83之個數、與止擋孔13之個數較佳分別為自4、6、8、12及24中選擇之任意個數。藉此，可謀求同時實現處理腔室1內之密閉性之提高、及用以設置螺紋用貫通孔83、止擋孔13之成本之降低。
又，因螺紋用貫通孔83與止擋孔13相比製造成本更低，故螺紋用貫通孔83之個數較佳設定得比止擋孔之個數13多。
圖7係示意性顯示具備複數個天線保持部80之台板120之概略構成之立體圖。若處理腔室1大型化，則處理腔室1之重量例如會達到數噸，因而如圖7所示，較佳使用形成有與天線保持部80之個數相同之天線用貫通孔12之台板120。台板120成為頂板11之一部分。藉此，於自處理腔室1連同各台板120取出複數個天線保持部80，且調節各電感耦合型天線41之方向後，將台板120裝回處理腔室1，而使天線保持部80之角度變更作業變得更容易。台板120與頂板11中其他部分之安裝係藉由與固定天線保持部80與天線用貫通孔120之周邊部之安裝構造830、130相同之安裝構造而進行。
圖8係以等高線圖形式顯示由1條電感耦合型天線41產生之電漿離子密度分佈之量測例之圖。圖9係以圖表形式顯示相對於壓力之電漿離子密度分佈之變動之量測例之圖。圖10係以圖表形式顯示由2條電感耦合型天線41產生之電漿離子密度分佈之量測例之圖。圖11係以等高線圖形式示意性顯示藉由未於周圍設置屏蔽板之1條電感耦合型天線41產生之電漿離子密度分佈之圖。
圖8係顯示於處理腔室1設置1個電感耦合型天線41，使用朗繆爾
頻率探針法計測設定於處理空間V1內之水平面之各光柵點中之電漿離子密度之結果。電漿離子密度係藉由離子飽和電流密度(μA/cm2)之量測而獲得。離子飽和電流密度相當於電漿離子密度之值。電漿離子密度之分佈係於X方向、Y方向之各者中，成高斯分佈。於圖8之例中，計測區域中之電漿離子密度之分佈藉由輪廓顯示而顯示。具體而言，電漿離子密度(μA/cm2)之分佈分為0-0.12、0.12-0.18、0.18-0.24、0.24-0.3、0.3-0.36、0.36-0.42、0.42-0.48、0.48-0.54、0.54-0.6之9個階段，並按該排列順序以使濃度逐漸變高之方式顯示濃淡。
根據圖8之量測結果可知，由連結電漿離子密度相同之各點之曲線包圍之區域係與Y方向(正交於連結電感耦合型天線41之兩端部之線段之方向)相比，於X方向(連結電感耦合型天線41之兩端部之線段之方向)更為擴大。即，可知自區域中心沿X方向遠離，與沿Y方向遠離相比，其電漿離子密度之衰減較平緩。該差異係由沿Y方向對向之一對側屏障51抑制電漿朝Y方向擴大所引起。於該量測例中，未設置沿X方向設置彼此對向之一對屏蔽構件55。
與此相對，於X方向、Y方向之任一者皆未設置一對屏蔽構件55及一對側屏障51之情形，如圖11所示，藉由連結相同強度之電漿離子密度之各點之曲線所包圍之區域係與X方向之最大長度WX相比，Y方向之最大長度WY更長。即，該區域與圖8相反，較X方向更於Y方向擴大。
如此，於藉由電感耦合型天線41產生之電漿離子密度分佈不受電感耦合型天線41之周圍之壁面之影響之情形時，於包含連結電感耦合型天線41之兩端部42、43之線段L之中心點C且與電感耦合型天線41之突出方向正交之正交平面上，於自中心點C沿線段L之延伸方向(X方向)遠離之情形時，電漿離子密度衰減最為急遽。相反的，於自中心點C沿與線段L之延伸方向正交之方向(Y方向)遠離之情形時，電
漿離子密度衰減最為平緩。
因此，基於預先量測之電漿離子密度之分佈，例如以試行法來調整電感耦合型天線41之方向，藉此可提高電漿離子密度之均一性。
另，圖9係將腔室內壓力以外之製程條件設定為與圖8相同，且使腔室內壓力變動並量測電漿密度分佈相對於壓力之半值寬之變動之結果。即便於壓力改變之情形時，亦與圖8同樣，可知相同強度之電漿離子密度之區域於X方向較Y方向更為擴大。
圖10係顯示2個電感耦合型天線41被點亮(供給高頻電力)之情形之電漿離子密度分佈之量測結果。對各電感耦合型天線41分別單獨供給電力且單獨量測之結果，利用白圓與黑圓進行繪製。以白菱形進行繪製之圖表係單純加算各電感耦合型天線41單獨之量測結果者。以黑菱形進行繪製之圖表係顯示實際上同時對2個電感耦合型天線41進行電力供給而量測之密度。
如此，於使用複數個電感耦合型天線41之情形時，因腔室內之反應製程會受到腔室內壓力、製程氣體之流量、組成、各天線與腔室內之壁面之距離等之影響，故存在電漿離子密度之分佈非為各電感耦合型天線41之單體之密度之單純加算值，而可能有損電漿離子密度之均一性之情形。
然而，於電漿處理裝置100中，藉由使用天線保持部80變更電感耦合型天線41之方向，可抑制成本且提高電漿離子密度之均一性。
圖12係示意性顯示實施形態之電漿處理裝置之其他構成例之電漿處理裝置100A之概略構成之YZ側視圖。電漿處理裝置100A與電漿處理裝置100之差異在於，電漿處理裝置100係對4個電感耦合型天線41之各者設置天線保持部80，而可調節各電感耦合型天線41之方向，與此相對，電漿處理裝置100A係僅對兩端之2個電感耦合型天線41設置有天線保持部80。例如，於複數個電感耦合型天線41排成一排之情
形中，於僅因兩端之電感耦合型天線41引起之電漿離子密度而損及整體電漿離子密度之均一性之情形時，如圖12所示，亦可僅對成為有損均一性之原因之電感耦合型天線41設置天線保持部80。於該情形時，分別設置有對應之天線保持部80之兩端之2個導電結合型天線41相當於本發明之「至少1個電感耦合型天線」。
繼而，對電漿處理裝置100中執行之處理流程進行說明。以下說明之處理係於控制部8之控制下執行。
若經由處理腔室1之搬出入口，將配設有基板9之載體90搬入處理腔室1之內部，由保持搬送部2保持該載體90。又，排氣部7排出處理腔室1內之氣體，將處理腔室1設為真空狀態。又，於特定之時序下，保持搬送部2開始搬送載體90(搬送步驟)，且加熱部3開始加熱配設於載體90之基板9。
當處理腔室1之內部成真空狀態時，氣體供給部61開始自噴嘴615向處理空間V1供給原料氣體。
又，與該等氣體開始供給之同時，高頻電流(具體而言，例如為13.56MHz高頻電流)自高頻電源440流通於各電感耦合型天線41。藉此，藉由電感耦合型天線41之周圍之高頻電感磁場而加速電子，產生電感耦合電漿。若產生電漿，則處理空間V1內之原料氣體被電漿化，產生原料氣體之自由基或粒子等之活性種，且於被搬送之基板9上進行化學氣相成長。如此，於主表面形成有CVD膜之基板9可作為電子設備用之構造體而用於太陽能電池等多種電子設備。
於電漿處理裝置100之成膜處理中，基板9之搬送處理與電漿之產生處理並行進行。又，原料氣體之供給處理係與基板9之搬送處理及電漿產生處理並行進行。
於上述之實施形態中，說明將本發明之電漿處理裝置應用於電
漿CVD裝置之情形，但本發明之電漿處理裝置可應用於進行電漿處理之各種裝置。例如，亦可應用於以電漿環境氣體中之離子對靶材進行濺鍍而於對象物形成薄膜之濺鍍裝置。又，亦可應用於使蝕刻氣體電漿化且作用於對象物，而蝕刻對象物之電漿蝕刻裝置。
根據上述構成之本實施形態之電漿處理裝置，天線保持部80以可於與該電感耦合型天線41之突出方向交叉之面內，變更連結對應之電感耦合型天線41之兩端部42、43之線段L之方向之方式，於其兩端部42、43保持該電感耦合型天線41。然而，藉由匝數未滿一圈之電感耦合型天線41而電漿化之製程氣體之電漿離子密度係於包含連結電感耦合型天線41之兩端部42、43之線段L之面內，與該線段L正交之方向上的密度高於該線段L方向上的密度。因此，藉由利用天線保持部80變更電感耦合型天線41之方向，可提高電漿離子密度之均一性。
又，根據如上構成之本實施形態之電漿處理裝置，因可分別獨立變更連結複數個電感耦合型天線41之各者之兩端部42、43之線段L之方向，故可於大範圍內提高電漿離子密度之均一性。
又，根據如上構成之本實施形態之電漿處理裝置，因複數個電感耦合型天線41沿著沿處理腔室1之頂板11延伸之虛設軸K排成一排，故可於寬度較大之範圍內提高電漿離子密度之均一性。
又，根據如上構成之本實施形態之電漿處理裝置，板狀之一對屏蔽構件55以隔著排成一排之複數個電感耦合型天線41而彼此對向之方式自處理腔室1之頂板11立設。因此，藉由利用屏蔽構件55提高兩端之電感耦合型天線41引起之電漿離子密度，可抑制該電漿離子密度下降。
又，根據如上構成之本實施形態之電漿處理裝置，一對屏蔽構件55之至少一者係以可變更規定複數個電感耦合型天線41之排列方向之虛設軸K方向之位置、與距離處理腔室1之頂板11之高度中至少一
者之方式設置。藉由使屏蔽構件55靠近電感耦合型天線41，可提高電漿離子密度。又，藉由提高屏蔽構件55之高度，亦可提高電漿離子密度。因此，藉由更微細地調整兩端之電感耦合型天線41引起之電漿離子密度，可進而抑制電漿離子密度下降。
又，根據如上構成之本實施形態之電漿處理裝置，以具有與板狀構件即天線保持部80對應之形狀且由該天線保持部80閉合之方式於處理腔室1之頂板11設置有天線用貫通孔12。且，於天線保持部80之周緣部、與頂板11中天線用貫通孔12之周邊部，以於沿著天線用貫通孔12之周向之天線保持部80之複數個旋轉角度上由天線保持部80封住天線用貫通孔12之方式，分別設置有用以將天線保持部80可裝卸地安裝於天線用貫通孔12之周邊部之安裝構造830、130。因此，藉由變更天線保持部80之旋轉角度，可容易變更天線保持部80所保持之電感耦合型天線41之方向(連結兩端部42、43之線段L之方向)。
又，根據如上構成之本實施形態之電漿處理裝置，藉由使貫通螺紋用貫通孔83之外螺紋99與形成於止擋孔13之內周面之內螺紋旋接，可牢固地固定天線保持部80之周緣部與天線用貫通孔12之周邊部並提高處理腔室1內之密閉性。
又，根據如上構成之本實施形態之電漿處理裝置，複數個螺紋用貫通孔83與複數個止擋孔13中一者之個數為另一者個數之倍數。因此，可將能使複數個螺紋用貫通孔83與複數個止擋孔13中一者之一部分、與另一者之全部定位之天線保持部80之旋轉角度之個數，設為較螺紋用貫通孔83之個數與止擋孔13之個數中較少者之個數更多。藉此，即便削減螺紋用貫通孔83與止擋孔13中一者之個數，亦可於多方向設定電感耦合型天線41(連結電感耦合型天線41之兩端部42、43之線段L)。
又，根據如上構成之本實施形態之電漿處理裝置，複數個螺紋
用貫通孔83之個數、與複數個止擋孔13之個數分別為自4、6、8、12及24中選擇之任意個數。若增加螺紋用貫通孔83與止擋孔13之個數，則因可使用多個外螺紋99將天線保持部80進而牢固地固定於天線用貫通孔12之周邊部，故進而提高處理腔室1內之密閉性，另一方面，螺紋用貫通孔83與止擋孔13之製造成本增加。因此，若以此種方法決定螺紋用貫通孔83與止擋孔13之各者之個數，則可謀求同時實現處理腔室1內之密閉性能之提高與成本之降低。
又，根據如上構成之本實施形態之電漿處理裝置，因與止擋孔13相比製造成本較低之螺紋用貫通孔83之個數較止擋孔13之個數多，故可降低電漿處理裝置之製造成本。
本發明已予以詳細記述，但上述記述僅為全部態樣之例示而並非規定於此。因此，本發明係可在其發明之範圍內，適當變更、變形、省略實施形態。
1‧‧‧處理腔室
2‧‧‧保持搬送部
3‧‧‧加熱部
4‧‧‧電漿產生部
5‧‧‧構造部
7‧‧‧排氣部
8‧‧‧控制部
9‧‧‧基板
11‧‧‧頂板
12‧‧‧天線用貫通孔
21‧‧‧搬送輥
41‧‧‧電感耦合型天線
51‧‧‧側屏障
55‧‧‧屏蔽構件
56‧‧‧台座
57‧‧‧固定板
58‧‧‧可動板
61‧‧‧氣體供給部
71‧‧‧真空泵
72‧‧‧排氣配管
73‧‧‧排氣閥
80‧‧‧天線保持部
90‧‧‧載體
100‧‧‧電漿處理裝置
111‧‧‧頂板下表面
112‧‧‧周邊部上表面
430‧‧‧匹配箱
440‧‧‧高頻電源
611‧‧‧原料氣體供給源
612‧‧‧配管
613‧‧‧閥
615‧‧‧噴嘴
V1‧‧‧處理空間
X‧‧‧軸
Y‧‧‧軸
Z‧‧‧軸
Claims (10)
- 一種電漿處理裝置，其包含：腔室；對象物保持部，其於上述腔室內保持成為處理對象之對象物；至少1個電感耦合型天線，其匝數未滿一圈；高頻電源，其對上述至少1個電感耦合型天線供給高頻電力；及至少1個天線保持部，其以上述至少1個電感耦合型天線自上述腔室之一壁部突出於上述腔室內之方式，相對於上述一壁部各自保持上述至少1個電感耦合型天線之各者；上述至少1個天線保持部之各者係以可於與該電感耦合型天線之突出方向交叉之面內，變更連結上述至少1個電感耦合型天線中對應之電感耦合型天線之兩端部之線段之方向之方式，於該兩端部保持上述對應之電感耦合型天線。
- 如請求項1之電漿處理裝置，其中上述至少1個電感耦合型天線為複數個電感耦合型天線，且上述至少1個天線保持部為複數個天線保持部；上述複數個天線保持部以可分別獨立變更連結上述複數個電感耦合型天線之各者之兩端部之線段之方向之方式，保持上述複數個電感耦合型天線。
- 如請求項2之電漿處理裝置，其中上述複數個天線保持部係以沿著沿上述一壁部延伸之預定之虛設軸將上述複數個電感耦合型天線排成一排之方式，保持上述複數個電感耦合型天線。
- 如請求項3之電漿處理裝置，其中進而包含以隔著排成一排之上 述複數個電感耦合型天線而彼此對向之方式，自上述腔室之上述一壁部立設之板狀之一對屏蔽構件。
- 如請求項4之電漿處理裝置，其中上述一對屏蔽構件中至少一者係可變更沿著上述虛設軸之位置、與距離上述腔室之上述一壁部之高度中至少一者而設置。
- 如請求項1至5中任一項之電漿處理裝置，其中上述至少1個天線保持部之各者係可保持上述至少1個電感耦合型天線中對應之電感耦合型天線之板狀構件；於藉由上述至少1個電感耦合型天線與上述至少1個天線保持部中彼此對應之電感耦合型天線與天線保持部而定義對應天線與對應保持部時，於上述腔室之上述一壁部，可插通上述對應保持部所保持之上述對應天線，且以可藉由上述對應保持部閉合之方式設置有具有與上述對應保持部對應之形狀之天線用貫通孔；以於沿著上述天線用貫通孔之周向之上述對應保持部之複數個旋轉角度上由上述對應保持部封住上述天線用貫通孔之方式，於上述對應保持部之周緣部與上述一壁部中上述天線用貫通孔之周邊部分別設置用以將上述對應保持部之周緣部可裝卸地安裝於上述天線用貫通孔之周邊部之第1及第2安裝構造；保持有上述對應天線之上述對應保持部以使上述對應天線突出於上述腔室內且閉合上述天線用貫通孔之狀態，藉由上述第1及第2安裝構造，將上述周緣部安裝於上述周邊部。
- 如請求項6之電漿處理裝置，其中設置於上述對應保持部之上述周緣部之上述第1安裝構造係形成於上述周緣部所規定之第1同心圓上、且可供插通外螺紋之複數個螺紋用貫通孔；設置於上述天線用貫通孔之上述周邊部之上述第2安裝構造係 形成於於上述周邊部中與上述天線保持部之對向面具有與上述第1同心圓同徑而規定之第2同心圓上，於上述對向面開口，且於內周面形成有可與貫通上述螺紋用貫通孔之上述外螺紋旋接之內螺紋之複數個止擋孔。
- 如請求項7之電漿處理裝置，其中上述複數個螺紋用貫通孔於上述第1同心圓上等間隔而形成，且上述複數個止擋孔於上述第2同心圓上等間隔而形成；上述複數個螺紋用貫通孔與上述複數個止擋孔中一者之個數為另一者個數之倍數。
- 如請求項8之電漿處理裝置，其中上述複數個螺紋用貫通孔之個數、與上述複數個止擋孔之個數分別為自4、6、8、12及24中選擇之任意個數。
- 如請求項7之電漿處理裝置，其中上述複數個螺紋用貫通孔之個數較上述複數個止擋孔之個數更多。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |