等离子源以及等离子处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术的课题在于，提供一种能够在气体充分电离的状态下将等离子提供至等离子处理空间的等离子源。等离子源(10)是用于向进行使用了等离子的处理的等离子处理空间提供等离子的装置，具备：等离子生成室(11)；开口(12)，使等离子生成室(11)与等离子处理空间连通；高频天线(13)，被设置于能够将生成等离子所需要的规定强度的高频电磁场生成到等离子生成室(11)内的位置，并且是匝数小于1匝的线圈；电压施加电极(14)，被设置于等离子生成室(11)内的靠近该开口(12)的位置；和气体提供部(气体提供管)(15)，将等离子原料气体提供到等离子生成室(13)内的比等离子施加电极(14)更靠开口(12)的相反侧的位置。

Plasma source and plasma processing equipment

The subject of the invention is to provide a plasma source capable of providing plasma to the plasma processing space under the condition of full ionization of gas. The plasma source (10) is a device for providing plasma to the plasma processing space using plasma treatment. It has: a plasma generating chamber (11); an opening (12), which connects the plasma generating chamber (11) with the plasma processing space; and a high frequency antenna (13), which is set in a high frequency electromagnetic field capable of generating the required intensity of plasma to the plasma generating chamber (11). The position is a coil whose turns are less than 1 turn; the voltage applied electrode (14) is located near the opening (12) in the plasma generating chamber (11); and the gas supplying section (gas supplying tube) (15) provides the plasma raw gas to the opposite side of the opening (12) in the plasma generating chamber (13) more than the plasma applied electrode (14).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】等离子源以及等离子处理装置
本专利技术涉及成膜装置或蚀刻装置等中用于向处理室提供等离子的等离子源、以及使用该等离子源的等离子处理装置。
技术介绍
一般的等离子处理装置中，在设置了被处理基体的处理室内导入气体(以下，称为“等离子原料气体”)之后，在处理室内形成高频电磁场使该气体等离子化，再将解离的气体分子入射到被处理基体，由此对被处理基体的表面进行成膜、物理蚀刻、化学蚀刻等的处理。对此，专利文献1记载了一种装置，该装置设置有处理容器(处理室)、和通过开口而与该处理容器连通并且容积比该处理容器小的等离子形成盒(等离子生成室)，并且在等离子形成盒的周围设置感应耦合型的高频天线，还设置将等离子原料气体提供到等离子形成盒内的气体提供单元。在这个装置中，在等离子形成盒内生成等离子，通过开口来将该等离子提供到处理容器内，由此在处理容器内进行使用等离子的处理。通过这样在容积比处理容器的小的等离子形成盒内生成等离子，与在处理容器内生成等离子相比，更能够提高高频电磁场的能量的利用效率。专利文献1记载的等离子形成盒、高频天线及气体提供单元的组合作为向处理容器的等离子提供源而发挥功能。本说明书中，将这种向处理容器(处理室)的等离子提供源称为“等离子源”。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-076876号公报然而，专利文献1的装置中，不仅等离子，在等离子形成盒内还没有等离子化的气体的一部分也通过开口流入处理容器内。流入到处理容器内的气体变得几乎不能从处于等离子形成盒周围的高频天线接受高频电磁场，因而无法等离子化。本专利技术所要解决的问题是，提供一种等离子源、以及使用该等离子源的等离子处理装置，能够在气体充分电离的状态下将等离子提供到处理容器或处理室。
技术实现思路
为了解决上述课题而完成的本专利技术所涉及的等离子源是用于向进行使用了等离子的处理的等离子处理空间提供等离子的装置，其特征在于，具备：(a)等离子生成室；(b)开口，使所述等离子生成室与等离子处理空间连通；(c)高频天线，被设置于能够将生成等离子所需要的规定强度的高频电磁场生成到所述等离子生成室内的位置，并且是匝数小于1匝的线圈；(d)电压施加电极，被设置于所述等离子生成室内的靠近所述开口的位置；和(e)气体提供部，将等离子原料气体提供到所述等离子生成室内的比所述等离子施加电极更靠所述开口的相反侧的位置。本专利技术所涉及的等离子源中，通过使用匝数小于1匝的线圈来作为高频天线，能够比匝数为1匝以上的线圈更缩小高频天线的阻抗，能够抑制高频电力的损耗并且高效地将能量使用于等离子生成。由此，从气体提供部提供到等离子生成室内的气体分子高效地电离并等离子化。并且，通过向电压施加电极间施加电压，可促进从位于靠近开口的相反侧的气体提供部提供并到达电压施加电极间的气体分子的电离，能够防止未被等离子化的气体从开口流出到等离子处理空间。本专利技术所涉及的等离子源中除了促进上述气体分子的电离这一优点，还具有通过施加于电压施加电极间的电压从而等离子容易点火这一优点。在仅利用该优点的情况下，也可以在等离子点火后停止电压对电压施加电极间的施加或者降低电压。最好施加于电压施加电极的电压与直流电压相比为高频电压。通过使用高频电压，可更加促进气体分子的电离，并且即使在低工艺压力下也能够将等离子点火。高频天线为了生成较强的高频电磁场到等离子生成室内，可以将对等离子具有耐性的材料所组成的保护构件设置于周围下，然后设置于等离子生成室内。另一方面，若将高频天线设置于等离子生成室外，虽然等离子生成室内的高频电磁场变弱，但不需要使用保护构件，能够使构造简单化。或者，通过将高频天线设置于将等离子生成室与外部隔开的壁内，能够防止高频天线暴露于等离子中，并且生成一定程度强的高频电磁场于等离子生成室内。导入高频天线的高频电流的频率并没有特别要求。该频率典型上能够使用商用高频电源使用的13.56kHz。施加高频电压到电压施加电极的情况下，该频率虽然没有特别要求，但是最好该频率足够高，以使得即使电压值低也能够继续进行电离的程度。在处理容易且放电容易这方面来看，最好高频电压的频率设为VHF频带即10MHz～100MHz。本专利技术所涉及的等离子源能够具备具有孔的加速电极，所述孔被设置于所述等离子生成室的外侧的与所述开口对置的位置、或者所述等离子生成室的内侧并且比所述电压施加电极更靠所述开口侧的位置。通过该结构，能够使用为离子源，照射阳离子到配置于等离子处理空间(等离子源之外)的被处理物上。具体来说，将被处理物或者是保持被处理物的被处理物保持器接地，然后对加速电极赋予正电位，由此使等离子生成室内气体分子与电子电离后生成的阳离子通过加速电极的孔并且朝向该对象物加速。被设置于加速电极的孔可以只是1个，也可以是多个。本专利技术所涉及的等离子处理装置的特征在于，具备：所述等离子源；和等离子处理室，内部是所述等离子处理空间。专利技术效果利用本专利技术所涉及的等离子源，能够在气体充分电离的状态下将等离子提供到等离子处理空间。附图说明图1是表示本专利技术所涉及的等离子源的一实施例的剖视图。图2是表示使用多个高频天线的本专利技术所涉及的等离子源的例子的图，图2的(a)是立体图，图2的(b)是与正面平行的剖视图，图2的(c)是与侧面平行的剖视图。图3是表示相对于工艺压力的离子饱和电流密度的实验数据的图表。图4是表示相对于高频天线的高频电力的离子饱和电流密度的实验数据的图表。图5是表示本专利技术所涉及的等离子处理装置的一实施例的剖视图。图6是表示本实施例的等离子源的变形例的剖视图。图7是表示本实施例的等离子源的其他变形例的局部放大剖视图。具体实施方式使用图1～图7，说明本专利技术所涉及的等离子源及等离子处理装置的实施例。本实施例的等离子源10如图1所示，具有等离子生成室11、开口12、高频天线13、电压施加电极14、气体提供管15以及加速电极16。等离子生成室11是被包含电介质的壁111包围的空间，在其内部配置高频天线13及气体提供部15的一端。开口12被设置于等离子生成室的壁111，从图1的上侧观察时具有狭缝形状。从等离子生成室11观察时，开口12的外侧相当于上述的等离子处理空间。高频天线13是将线状的导体弯曲成U字形的天线，相当于匝数小于1匝的线圈。高频天线13的两端部被安装于与开口12相对的等离子生成室11的壁111。高频天线13的周围被电介质制的保护管131包围。保护管131被设置为保护高频天线13以隔开如后面所述那样在等离子生成室11内生成的等离子。高频天线13的一个端部连接于第1高频电源161，另一端部接地。第1高频电源161以频率13.56MHz将100～1000W的高频电力提供到高频天线13。等离子生成室11的壁111中，在相当于开口12的内壁面的部分设置有一对电压施加电极14。该电压施加电极14被设置为夹着开口12附近的等离子生成室11内的空间，一个电极连接于第2高频电源162，另一个电极接地。第2高频电源162以60MHz将50～500W的高频电力提供到电极间。气体提供管15是被设置为贯穿与开口12相对的等离子生成室11的壁111的不锈钢制的管。等离子生成室11内的气体提供管15的前端151被配置于高频天线13中的U字的内侧，若从电压施加电极14观察，位于开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子源，是用于向进行使用了等离子的处理的等离子处理空间提供等离子的装置，其特征在于，具备：(a)等离子生成室；(b)开口，使所述等离子生成室与等离子处理空间连通；(c)高频天线，被设置于能够将生成等离子所需要的规定强度的高频电磁场生成到所述等离子生成室内的位置，并且是匝数小于1匝的线圈；(d)电压施加电极，被设置于所述等离子生成室内的靠近所述开口的位置；和(e)气体提供部，将等离子原料气体提供到所述等离子生成室内的比所述等离子施加电极更靠所述开口的相反侧的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.24 JP 2016-1256181.一种等离子源，是用于向进行使用了等离子的处理的等离子处理空间提供等离子的装置，其特征在于，具备：(a)等离子生成室；(b)开口，使所述等离子生成室与等离子处理空间连通；(c)高频天线，被设置于能够将生成等离子所需要的规定强度的高频电磁场生成到所述等离子生成室内的位置，并且是匝数小于1匝的线圈；(d)电压施加电极，被设置于所述等离子生成室内的靠近所述开口的位置；和(e)气体提供部，将等离子原料气体提供到所述等离子生成室内的比所述等离子施加电极更靠所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：江部明宪，
申请(专利权)人：EMD株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP