TWI677907B - 電漿處理裝置 - Google Patents
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Abstract
電漿處理裝置,係具備: 具有第1輸入端子、第2輸入端子、第1輸出端子及第2輸出端子的巴倫; 真空容器; 與前述真空容器絕緣,且被電性連接至前述第1輸出端子的第1電極;及 與前述真空容器絕緣,且被電性連接至前述第2輸出端子的第2電極, 前述第2電極,係被配置成為將前述第1電極遍及全周長而包圍。
Description
本發明是有關電漿處理裝置。
有藉由在2個的電極之間施加高頻來產生電漿,藉由該電漿來處理基板的電漿處理裝置。如此的電漿處理裝置是可藉由2個的電極的面積比及/或偏壓來作為濺射裝置動作,或作為蝕刻裝置動作。構成為濺射裝置的電漿處理裝置是具有:保持標靶的第1電極,及保持基板的第2電極,在第1電極與第2電極之間施加高頻,在第1電極與第2電極之間(標靶與基板之間)產生電漿。藉由電漿的生成,在標靶的表面產生自偏置電壓,藉此離子會衝突於標靶,構成此的材料的粒子會從標靶放出。
在專利文獻1是記載有具備平衡不平衡變換器的電漿表面處理裝置。此電漿表面處理裝置是具備:高頻電源、電力放大器、阻抗匹配器、同軸電纜、真空容器、放電氣體混合箱、非接地電極、接地電極、及變壓器型平衡不平衡變器。放電氣體混合箱、非接地電極、接地電極及變壓器型平衡不平衡變換器是被配置於真空容器之中。非接地電極是經由絕緣物支撐材及放電氣體混合箱來配置於真空容器。接地電極是支撐基板。並且,接地電極是被電性連接至真空容器。高頻電源的輸出是經由電力放大器、阻抗匹配器、同軸電纜及變壓器型平衡不平衡變換器來供給至非接地電極與接地電極之間。若根據專利文獻1,則經由被連接至接地電極的真空容器的構件來流動的同相電流Ix是藉由變壓器型平衡不平衡變換器所遮斷。
在專利文獻1記載的電漿表面處理裝置,由於接地電極與真空容器被電性連接,因此除了接地電極以外,真空容器可作為陽極機能。自偏置電壓是依據可作為陰極機能的部分的狀態及可作為陽極機能的部分的狀態而變化。因此,除了基板保持電極以外,真空容器也作為陽極機能時,自偏置電壓會也依真空容器之中作為陽極機能的部分的狀態而變化。自偏置電壓的變化會帶來電漿電位的變化,電漿電位的變化會例如對被形成的膜的特性造成影響等,影響基板的處理。
若藉由濺射裝置在基板形成膜,則在真空容器的內面也會形成有膜。藉此,真空容器之中可作為陽極機能的部分的狀態會變化。因此,若繼續使用濺射裝置,則自偏置電壓會依被形成於真空容器的內面的膜而變化,電漿電位也會變化。因此,以往長期使用濺射裝置的情況,難以將被形成於基板上的膜的特性維持於一定。
同樣,在蝕刻裝置長期被使用的情況,也是自偏置電壓會依被形成於真空容器的內面的膜而變化,藉此電漿電位也會變化,因此難以將基板的蝕刻特性維持於一定。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2009-302566號公報
本發明是根據上述的課題認識所研發者,提供一種在長期間的使用中為了使電漿電位安定而有利的技術。 本發明的第1形態係有關電漿處理裝置,前述電漿處理裝置,係具備: 具有第1輸入端子、第2輸入端子、第1輸出端子及第2輸出端子的巴倫; 真空容器; 與前述真空容器絕緣,且被電性連接至前述第1輸出端子的第1電極;及 與前述真空容器絕緣,且被電性連接至前述第2輸出端子的第2電極, 前述第2電極,係被配置成為將前述第1電極遍及全周長而包圍。
以下,一邊參照附圖,一邊經由其例示的實施形態來說明本發明。
在圖1中模式性地表示本發明的第1實施形態的電漿處理裝置1的構成。第1實施形態的電漿處理裝置1是可作為藉由濺射來將膜形成於基板112的濺射裝置動作。電漿處理裝置1是具備:巴倫(平衡不平衡變換電路)103、真空容器110、第1電極106、第2電極111及基板保持部132。或,電漿處理裝置1是具備巴倫103及本體10,本體10亦可理解為具備:真空容器110、第1電極106、第2電極111及基板保持部132。本體10是具有第1端子251及第2端子252。第1電極106是亦可配置成為與真空容器110一起分離真空空間與外部空間(亦即構成真空隔壁的一部分),或亦可配置於真空容器110之中。第2電極111是亦可配置成為與真空容器110一起分離真空空間與外部空間(亦即構成真空隔壁的一部分),或亦可配置於真空容器110之中。
巴倫103是具有:第1輸入端子201、第2輸入端子202、第1輸出端子211及第2輸出端子212。在巴倫103的第1輸入端子201及第2輸入端子202的側是連接有不平衡電路,在巴倫103的第1輸出端子211及第2輸出端子212的側是連接有平衡電路。真空容器110的至少一部分是可以導體所構成。真空容器110是可包含被接地的部分。在一例中,構成真空容器110的至少一部分的導體是被接地,但在其他的例子中,構成真空容器110的至少一部分的導體是可經由電感器來對於接地電性連接。第1電極106及第2電極111是與真空容器110(構成真空容器110的至少一部分的導體)絕緣。在圖1所示的例子中,第1電極106及第2電極111是藉由絕緣體131來與真空容器110(構成真空容器110的至少一部分的導體)絕緣。
在第1實施形態中,第1電極106是陰極,保持標靶109。標靶109是例如可為絕緣體材料或導電體材料。並且,在第1實施形態中,第2電極111是陽極。第1電極106是被電性連接至第1輸出端子211,第2電極111是被電性連接至第2輸出端子212。第1電極106與第1輸出端子211被電性連接是意思以電流能流動於第1電極106與第1輸出端子211之間的方式,在第1電極106與第1輸出端子211之間構成有電流路徑。同樣,在此說明書中,a與b被電性連接是意思以電流能流動於a與b之間的方式,在a與b之間構成有電流路徑。
上述的構成亦可理解為第1電極106被電性連接至第1端子251,第2電極111被電性連接至第2端子252,第1端子251被電性連接至第1輸出端子211,第2端子252被電性連接至第2輸出端子212的構成。
第1電極106及第2電極111是被配置成為對向於基板保持部132(藉由基板保持部132所保持的基板112)的側的空間。第2電極111是可被配置成為將第1電極106遍及全周長而包圍。第2電極111是可例如具有筒形狀。第1電極106及第2電極111是最好具有同軸構造。在一例中,第1電極106是具有以假想軸作為中心的圓柱形狀,第2電極111是具有以該假想軸作為中心的圓筒形狀。
上述般的第1電極106及第2電極111的構成是有利於為了使第1電極106與第2電極111之間的阻抗降低,這是有利於為了使從巴倫103的輸出側流至接地的電流,亦即同相電流降低。使同相電流降低,是意思使真空容器110難作為陽極機能。在真空容器110的內壁是隨著往基板112的膜的形成而會形成有非意圖的膜,但藉由使真空容器110難作為陽極機能,可對於真空容器110的內壁的狀態來使電漿電位形成鈍感。這有利於為了在電漿處理裝置1的長期間的使用中使電漿電位安定。在其他的觀點中,第1電極106與第2電極111之間的阻抗是比第1電極106與真空容器110之間的阻抗小為理想。這是有利於為了使上述的同相電流降低。
第1電極106與第2電極111的距離(間隙的大小)是德拜長度以下為理想。這有效於為了抑制電漿進入至第1電極106與第2電極111的間隙。
出現於第2電極111的電壓是依據第2輸出端子212與第2電極111之間的阻抗而變化。於是,最好縮短第2輸出端子212與第2電極111的電路徑長。或,最好將連接第1輸出端子211與第1電極106的電路徑和連接第2輸出端子212與第2電極111的電路徑形成同軸構造。
在第1實施形態中,第1電極106與第1輸出端子211(第1端子251)會經由阻塞電容器104來電性連接。阻塞電容器104是遮斷流動於第1輸出端子211與第1電極106之間(或第1輸出端子211與第2輸出端子212之間)的直流電流。亦可取代阻塞電容器104,以後述的阻抗匹配電路102會流動於第1輸入端子201與第2輸入端子202之間的直流電流之方式構成。或,阻塞電容器104是亦可被配置於第2電極111與第2輸出端子212之間的電路徑。
電漿處理裝置1是可更具備:高頻電源101、及被配置於高頻電源101與巴倫103之間的阻抗匹配電路102。高頻電源101是經由阻抗匹配電路102來供給高頻(高頻電流、高頻電壓、高頻電力)至巴倫103的第1輸入端子201與第2輸入端子202之間。換言之,高頻電源101是經由阻抗匹配電路102、巴倫103及阻塞電容器104來供給高頻(高頻電流、高頻電壓、高頻電力)至第1電極106與第2電極111之間。或,高頻電源101是亦可理解為經由阻抗匹配電路102及巴倫103來供給高頻至本體10的第1端子251與第2端子252之間。
在真空容器110的內部空間是經由被設在真空容器110之未圖示的氣體供給部來供給氣體(例如Ar、Kr或Xe氣體)。並且,在第1電極106與第2電極111之間是經由阻抗匹配電路102、巴倫103及阻塞電容器104來藉由高頻電源101供給高頻。藉此,產生電漿,在標靶109的表面產生自偏置電壓,電漿中的離子會衝突於標靶109的表面,從標靶109放出構成那個的材料的粒子。然後,藉由此粒子來形成膜於基板112上。
在圖2A是表示巴倫103的一構成例。被表示於圖2A的巴倫103是具有連接第1輸入端子201與第1輸出端子211的第1線圈221、及連接第2輸入端子202與第2輸出端子212的第2線圈222。第1線圈221及第2線圈222是同一捲數的線圈,共有鐵芯。
在圖2B是表示巴倫103的其他的構成例。被表示於圖2B的巴倫103是具有:連接第1輸入端子201與第1輸出端子211的第1線圈221、及連接第2輸入端子202與第2輸出端子212的第2線圈222。並且,被表示於圖2B的巴倫103是可更具有:與第1線圈221共有鐵芯而與第1線圈221磁性結合的第3線圈223、及與第2線圈222共有鐵芯而與第2線圈222磁性結合的第4線圈224。第1輸出端子211與第2輸出端子212是藉由由第3線圈223及第4線圈224所成的串聯電路來連接。第1線圈221、第2線圈222、第3線圈223及第4線圈224是具有同一捲數的線圈,共有鐵芯。
在圖3是模式性地表示本發明的第2實施形態的電漿處理裝置1的構成。作為第2實施形態未說明的事項是可按照第1實施形態。第2實施形態的電漿處理裝置1是可作為蝕刻基板112的蝕刻裝置動作。在第2實施形態中,第1電極106是陰極,保持基板112。並且,在第2實施形態中,第2電極111是陽極。真空容器110的至少一部分是可以導體所構成。真空容器110是可包含被接地的部分。在一例中,構成真空容器110的至少一部分的導體是可被接地。在其他的例子中,構成真空容器110的至少一部分的導體是可經由電感器來對於接地電性連接。第1電極106及第2電極111是可與真空容器110(構成真空容器110的至少一部分的導體)絕緣。在圖3所示的例子中,第1電極106及第2電極111是藉由絕緣體131來與真空容器110(構成真空容器110的至少一部分的導體)絕緣。
在第2實施形態的電漿處理裝置1中,第1電極106與第1輸出端子211可經由阻塞電容器104來電性連接。換言之,在第2實施形態的電漿處理裝置1中,阻塞電容器104會被配置於第1電極106與第1輸入端子211之電性的連接路徑。亦可取代設置阻塞電容器104,而構成為阻抗匹配電路102會遮斷流動於第1輸入端子201與第2輸入端子202之間的直流電流。或,阻塞電容器104是亦可配置於第2電極111與第2輸出端子212之間。
本發明是不限於上述實施形態,不脫離本發明的精神及範圍,可實施各種的變更及變形。因此,為了將本發明的範圍公諸於世,而附上以下的請求項。
1‧‧‧電漿處理裝置
10‧‧‧本體
101‧‧‧高頻電源
102‧‧‧阻抗匹配電路
103‧‧‧巴倫
104‧‧‧阻塞電容器
106‧‧‧第1電極
107、108‧‧‧絕緣體
109‧‧‧標靶
110‧‧‧真空容器
111‧‧‧第2電極
112‧‧‧基板
132‧‧‧基板保持部
201‧‧‧第1輸入端子
202‧‧‧第2輸入端子
211‧‧‧第1輸出端子
212‧‧‧第2輸出端子
251‧‧‧第1端子
252‧‧‧第2端子
221‧‧‧第1線圈
222‧‧‧第2線圈
223‧‧‧第3線圈
224‧‧‧第4線圈
圖1是模式性地表示本發明的第1實施形態的電漿處理裝置的構成的圖。 圖2A是表示巴倫的構成例的圖。 圖2B是表示巴倫的其他的構成例的圖。 圖3是模式性地表示本發明的第2實施形態的電漿處理裝置的構成的圖。
Claims (11)
- 一種電漿處理裝置,其特徵係具備: 具有第1輸入端子、第2輸入端子、第1輸出端子及第2輸出端子的巴倫; 真空容器; 與前述真空容器絕緣,且被電性連接至前述第1輸出端子的第1電極; 與前述真空容器絕緣,且被電性連接至前述第2輸出端子的第2電極, 前述第2電極,係被配置成為將前述第1電極遍及全周長而包圍。
- 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置,其中,前述第2電極,係具有筒形狀。
- 如申請專利範圍第2項之電漿處理裝置,其中,前述第1電極及前述第2電極,係被配置成為構成同軸構造。
- 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置,其中,前述第1電極與前述第2電極的距離為德拜長以下。
- 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置,其中,前述真空容器,係包含被接地的部分。
- 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置,其中,前述第1電極為陰極,前述第2電極為陽極。
- 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置,其中,前述第1電極與前述第2電極之間的阻抗為比前述第1電極與前述真空容器之間的阻抗小。
- 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置,其中,前述第1輸出端子與前述第1電極係經由阻塞電容器來電性連接。
- 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置,其中,作為蝕刻裝置來構成。
- 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置,其中,作為濺射裝置來構成。
- 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置,其中,更具備: 高頻電源;及 被配置於前述高頻電源與前述巴倫之間的阻抗匹配電路。
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