等离子体产生用的天线及具备该天线的等离子体处理装置的制造方法_5

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的说明般,金属管26的面积会变大,其电位分布容 易转印到基板表面的膜上,从而有可能扰乱膜厚分布。根据层状的电容器30,则也能够防止 此类问题的产生。
[0185] 接下来,对天线20的结构等的另一例进行说明。
[0186] 如前所述,也可将构成天线20的天线本体24的金属管26设为Ξ个W上,并在所 述各金属管26间分别设置所述中空绝缘体28及电容器30。若如此,则可较图13 (A)、图 13度)所示的情况进一步细分天线20的电位分布,从而能够使天线20的两端间的电位差更 小。
[0187] 电容器30为层状的情况下,也可如前所述,分别具有多层第1电极32、第2电极 34及介电体36。若如此,则容易增大电容器30的静电电容C,由此,更容易进一步减小天线 本体24的所述合成电抗而降低天线20的阻抗Za。
[0188] 构成天线20的天线本体24优选如图12等所示的示例般,隔着空间23而配置在 绝缘管22内。若如此,则能够通过该空间23的存在而抑制绝缘管22表面的电位上升,由 此,能够抑制等离子体电位的上升。
[0189] 对其进行详述,如前所述,通过使高频电流流经,天线本体24的电位上升(例 如参照图13 (A)、图13度))。此时,若在天线本体24与绝缘管22间存在空间23,则会成为 下述形式,即,在天线本体24与绝缘管22的表面之间,存在于该空间23中的小的静电电容 C3与存在于绝缘管22的厚度内的相对较大的静电电容C4串联连接,因此该串联合成静电 电容小。因而,绝缘管22的表面难W受到天线本体24的电位上升的影响,因此能够抑制绝 缘管22表面的电位上升。由此,能够抑制等离子体16的电位上升。与此相对,若天线本体 24 (具体而言为其金属管26)不隔着所述空间23而与绝缘管22的内壁接触,则不存在所述 串联的静电电容C3,因此绝缘管22的表面将容易受到天线本体24的电位上升的影响,绝缘 管22表面的电位上升也会变大。天线20并不限定于所述的直线状天线,也可弯曲。此时 也能够起到前述的作用效果。例如,天线20也可W沿着基板10的平面形状的方式而弯曲。 而且,天线20也可为在中间部折返的形状(例如细长的U字状)等。
[0190] 接下来,对具有多个直线状天线20的等离子体处理装置的几种实施方式进行说 明。W下,主要说明与之前参照图12等所说明的实施方式的不同之处、及W下的各实施方 式间的不同之处。
[0191] 图16是表示具有多个直线状天线20的等离子体处理装置的一实施方式的概略横 剖面图。也可如本实施方式般,在真空容器2内,在沿着基板10的表面的方向上(例如与 基板10的表面实质上平行地)并列配置多个直线状的前述天线20。若如此,则能够在更广 的区域内产生均匀性良好的等离子体,因而能够应对更大型的基板处理。
[0192] 本实施方式中,多个天线20的天线本体24的供电端部51分别位于同一侧(图中 的左侧),多个天线本体24的末端部55分别位于与供电端部51为相反侧的同一侧(图中 的右侧)。在后述的另一实施方式中也同样如此。并且,将多个天线20的天线本体24的供 电端部51经由一个匹配电路58而连接于一个高频电源56。但是,匹配电路58也可对应于 各天线20中的每一个而设置。多个天线20的天线本体24的末端部55既可如本实施方式 般分别经由线圈67而接地,也可将多个末端部55 -体地经由一个线圈67而接地。若如后 者般,则线圈67的数量较少即可。
[0193] 另外,并列配置的天线20的数量并不限于图示例的4根,为2根W上且任意。既 可为偶数根也可为奇数根。在后述的另一实施方式中也同样如此。
[0194] 简而言之,图17所示的实施方式与图16所示的实施方式的不同之处在于对各天 线20供给高频电流I说供给方式。即,本实施方式中,将多个天线20 W相邻的天线20属 于不同群组的方式(换言之,一个隔一个地)分成第1群组及第2群组,将属于各群组的 天线本体24的供电端部51分别电性并列连接。进而,本实施方式中,具备:第1高频电源 56曰,对属于第1群组的天线20的天线本体24(更具体而言,对其供电端部51,W下相同) 供给高频电流1?;第2高频电源56b,对属于第2群组的天线20的天线本体24供给高频电 流1?; W及相位控制器69,对从第1高频电源56a输出的高频电流IU与从第2高频电源56b 输出的高频电流之间的相位差进行控制。
[0195] 属于两群组的天线20的天线本体24的末端部55在本实施方式中分别经由线圈 67而接地。
[0196] 根据本实施方式,能够对流经属于两群组的天线20的高频电流lu赋予相位差,因 此能够使相邻的天线20间产生电位差。借助该电位差,能够在相邻的天线20间通过所谓 的电容禪合模式而生成等离子体,因此能够进一步提高等离子体生成的效率,并且能够提 高多个天线20的排列方向(本实施方式中为Y方向)上的等离子体密度分布的均匀性。
[0197] 例如,若设所述相位差为Φ,则相邻的天线20间的电位差ΔΥ W下式表达。V。为 振幅(最大值),ω为前述的高频电流I,的角频率,t为时间。因而,能够在相邻的天线20 间有效地使用该电位差A V。
[0198] [数 6]
[0199] Δ V = V〇sin (ω 1:) -V〇sin (ω t+ Φ)
[0200] 对于所述的多个天线20的排列方向(Υ方向)上的等离子体密度分布的均匀性的 提高,参照图19(A)、图19度)来进一步进行说明。图19(A)、图19度)是表示将图17中的 天线沿着线D-D简化表示的概略剖面的图19(A)及此时的基板附近的等离子体密度分布的 概略例的图19度)的图。
[0201] 在天线20的周边,通过使前述的高频电流V流经而产生高频磁场,由此,通过前 述的电感禪合模式而生成等离子体16a。本图中,显示出等离子体16a包括多个天线20的等 离子体。对于该等离子体16a而言,由于高频磁场的扩展大,因此等离子体生成区域变广, 其结果,在多个天线20的排列方向灯方向)的周边部,相对容易引起等离子体密度的下 降,通过该电感禪合模式而生成的等离子体16a在基板10附近的密度分布例如在图19度) 中如W虚线F所示,存在呈山形分布的倾向。
[0202] 另一方面,当利用所述相位差Φ来使相邻的天线20间产生电位差ΔΥ时,利用该 电位差A V,能够在相邻的天线20间通过前述的电容禪合模式而分别生成等离子体16b。所 述电位差ΔΥ容易在相邻的天线20间的狭窄区域内产生,相邻的天线20间的狭窄区域成 为所述等离子体16b的主要生成区域,各等离子体16b的扩展变窄。
[0203] 到达基板10附近的前述的等离子体16是将所述等离子体16a与等离子体1化合 成后的等离子体,由此,基板10附近的等离子体密度分布例如在图19度)中如W实线G所 示,多个天线20的排列方向灯方向)的周边部的密度下降小,均匀性提高。
[0204] 相位控制器69优选将所述相位差Φ实质上控制成180度(即,180度或约180 度)。在相位差Φ为180度的情况下,所述电位差AVW下式表达。即,能够获得为单一天 线时的2倍的电位差Δν。
[0205] [数 7]
[0206] ΔΥ = 2V〇sin(〇t)
[0207] 通过如此般将所述相位差Φ实质上设为180度,从而能够使相邻的天线20间的 电位差Δ V达到最大,因此能够通过电容禪合模式来使相邻的天线20间效率良好地生成等 离子体。其结果,能够进一步提高等离子体生成的效率,并且更容易提高多个天线20的排 列方向上的等离子体密度分布的均匀性。
[020引作为图17所示的实施方式的线圈67侧的变形例,也可如图18所示的实施方式 般,将属于第1群组的天线20的天线本体24的末端部55 -体地经由第1线圈67a而接地, 将属于第2群组的天线20的天线本体24的末端部55 -体地经由第2线圈6化而接地。
[0209] 若如此,则与图17的实施方式相比,线圈67的数量较少即可。旨P,成为一半或约 一半。
[0210] 另外,在如上所述般将多个天线20分成2个群组来供给高频电力的情况下,将两 群组的天线20的末端部55 -体地经由一个线圈而接地并不优选。运是因为,若如此般一 体地接地,则会产生下述等问题,即,高频电力会从属于其中一个群组的天线20的末端部 55经由属于另一个群组的天线20的末端部55而返回另一个高频电源56a或56b,从而引 起干设。
[0211] 与此相对,若如图18所示的实施方式般,对应于天线20的每一个群组而设置线圈 67a、67b,则能够防止下述等问题的产生,即,高频电力从属于其中一个群组的天线20的末 端部55经由属于另一个群组的天线20的末端部55而返回另一个高频电源56a或56b (例 如,高频电流W图18中由两点链线Η所示的路径(route)流动),从而引起干设。
[0212] 接下来,对几个实验结果进行说明。
[0213] 图20表示对于有无末端部线圈67的情况,对天线20的端部(供电端部51及末 端部55)的电压进行测定的实验结果的一例。有末端部线圈67是指将天线20的末端部55 经由所述线圈67而接地的情况,无末端部线圈67是指将末端部55不经由线圈67而直接 接地的情况(W下相同)。
[0214] 此时的主要实验条件如下。
[0215] 装置结构:为图9所示的实施方式的结构,天线20为6根
[0216] 各天线20所具有的电容器30的数量:3个(因而金属管26的数量为4个)
[0217] 绝缘管22的材质:石英 邮1引 2台高频电源56曰、56b间的相位差:180度
[0219] 对各天线20的供给高频电力:500W/天线
[0220] 对真空容器2内的气体供给、等离子体点灯:无 [022。 各线圈67的电感:180址
[0222] 由该图可知,在有末端部线圈67的情况下,与无末端部线圈67的情况相比,供电 端部51及末端部55、W及天线20整体的电压(电位)大幅提高。因而,除了能够通过前述 的电感禪合模式来生成等离子体W外,还能够有效地通过前述的电容禪合模式来生成等离 子体。
[0223] 图21表示对于有无末端部线圈67的情况,对借助等离子体CVD法的基板10上 的成膜速度进行测定的实验结果的一例。形成在基板10上的膜为SiN :F膜(氣化娃氮化 膜)。
[0224] 此时的主要实验条件如下。
[022引装置结构:图9所示的实施方式的结构,天线20为6根
[0226] 各天线20所具有的电容器30的数量:3个(因而金属管26的数量为4个)
[0227] 绝缘管22的材质:石英
[0228] 2台高频电源56曰、5化间的相位差:180度
[0229] 对各天线20的供给高频电力:1. 5kW/天线
[0230] 对真空容器2内的气体种类与流量:SiF4/N2/H2= 500/500/500ccm [02引]真空容器2内的压力:2. 7化
[023引 各线圈67的电感:180址
[0233] 由该图可知,在有末端部线圈67的情况下,与无末端部线圈67的情况相比,无论 在何种基板溫度下,均可获得大的成膜速度。考虑运是因为,除了能够通过前述的电感禪合 模式来生成等离子体w外,还能够有效地通过前述的电容禪合模式来生成等离子体。
[0234] 根据本发明的技术方案的天线,至少起到W下效果。
[0235] (a)由于是配置在真空容器内的内部天线,因此与外部天线相比,等离子体生成的 效率高。
[0236] 化)构成天线的天线本体采用了使中空绝缘体介隔在相邻的金属管间而将多个金 属管串联连接的结构,且具有与该中空绝缘体两侧的金属管电性串联地相连的电容器,因 此天线本体的合成电抗简而言之为从感应性电抗减去电容性电抗的形式,由此能够降低天 线的阻抗。其结果,即使在加长天线的情况下也能够抑制其阻抗的增大。因而,能够抑制在 该天线的两端间产生大的电位差的现象。由此能够产生均匀性良好的等离子体。
[0237] (C)即使在加长天线的情况下也能够抑制其阻抗的增大,因此,高频电流容易流经 天线,能够效率良好地产生电感禪合型等离子体。
[023引 (d)所述电容器采用下述结构,即,兼用第1连接部侧的金属管的一部分来作为该 电容器的第1电极,在其外周部具有介电体,进而在其外周部具有第2电极,因此无须太过 增大金属管与其外侧的绝缘管之间的距离,且无须太过增大对流经内部的冷却水的流动的 阻力。
[0239] (e)所述电容器兼用第1连接部侧的金属管的一部分来作为该电容器的第1电极, 且在从该金属管的外周部直到中空绝缘体的外周部的区域设置有介电体,并且在该金属管 内流经有冷却水,因此能够利用该金属管的高导热率来效率良好地冷却介电体。其结果,能 够抑制伴随高频电力的施加而引起的介电体的溫度上升所造成的损伤,从而能够提高电容 器的耐热性。
[0240] (f)所述电容器兼用第1连接部侧的金属管的一部分来作为该电容器的第1电极, 因此无须单独设置第1电极,因而能够实现结构的简化及零件个数的削减。
[0241] 根据本发明的另一技术方案的天线,起到下述进一步的效果。目P,由介电体与形成 在其两面的金属膜来确实地规定电容器的静电电容,因此关于构成电容器的部分的金属管 及第2电极的加工W及安装,不再需要高精度。其结果,电容器部分的制作变得容易。
[0242] 根据本发明的另一技术方案的天线,起到下述进一步的效果。目P,由介电体片材与 形成在其两面的金属膜来确实地规定电容器的静电电容,因此关于构成电容器的部分的金 属管及第2电极的加工W及安装,不再需要高精度。其结果,电容器部分的制作变得容易。
[0243] 而且,由于使圆周方向的端部的介电体片材彼此重叠,因此能够进一步提高金属 管与第2电极之间的耐电压。
[0244] 进而,构成第2电极的金属片材W按压带金属膜的介电体片材的方式而卷绕,因 此能够减小介电体片材与金属管之间的热阻而进一步提高介电体片材的冷却效果。
[0245] 根据本发明的另一技术方案的天线,起到下述进一步的效果。目P,由介电体片材与 形成在其两面的金属膜来确实地规定电容器的静电电容,因此关于构成电容器的部分的金 属管及第2电极的加工W及安装,不再需要高精度
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