CN102479658A - 等离子体处理装置及处理*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种等离子体处理装置及处理***。多层分批式的等离子体处理装置即使被处理体是大型的也能够对多个该被处理体同时实施均匀的等离子体处理。其具有：接地线，其连接于两个以上的下部电极的每一个的与用于载置被处理体的载置面相反一侧的面的中央部、或者用于和下部电极构成电极对的上部电极的每一个的与相对面相反的一侧的面的中央部中的任意一个中央部，该相对面与载置面相对；高频电供给线，其连接于未连接有接地线的另一个中央部；屏蔽构件，其在处理室的内部收容接地线及高频电供给线；阻抗调整机构，其设置在各个接地线上，用于对各个电极对单独进行阻抗调整。

Description

等离子体处理装置及处理***
技术领域
本发明涉及一种等离子体处理装置及处理***。
背景技术
在平行平板型等离子体处理装置中，通常进行用于对基板一片一片地进行处理的单片处理。
为了提高这种平行平板型等离子体处理装置的生产率，有时采用使处理室层叠的多层分批式。例如，在专利文献1中记载有多层分批式的平行平板型等离子体处理装置。
专利文献1：日本登记实用新型第3010443号公报
在多层分批式中为了层叠处理室，难以将供电部设置在电极中央部。因此，如专利文献1所述，供电部设置在电极侧面。但是，在该供电方式中，当所处理的基板为大型的而且施加有13.56MH z以上的频率时，存在电极上的电位差增大、难以进行均匀的等离子体处理这样的情况。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而做成的，其提供一种即使被处理体是大型的也能够对多个该被处理体同时实施均匀的等离子体处理的多层分批式的等离子体处理装置及具有该等离子体处理装置的处理***。
本发明的第1技术方案的等离子体处理装置是使用等离子体同时处理两个以上的被处理体的等离子体处理装置，其中，该等离子体处理装置具有：处理室；两个以上的下部电极，其设置在上述处理室的内部，具有用于载置上述被处理体的载置面；与上述下部电极相同数量的上部电极，其设置在上述处理室的内部，具有与上述载置面相对的相对面，用于与相对的上述下部电极构成电极对；接地线，其连接于各个上述下部电极的与上述载置面相反一侧的面的中央部、或者各个上述上部电极的与上述相对面相反一侧的面的中央部中的任意一个中央部相连接；高频电供给线，其连接于另一个中央部，该另一个中央部是各个上述下部电极的与上述载置面相反一侧的面的中央部、或者各个上述上部电极的与上述相对面相反一侧的面的中央部中的、未连接有上述接地线的另一个中央部；屏蔽构件，其设置在上述处理室的内部，用于在该处理室的内部收容上述接地线及上述高频电供给线；阻抗调整机构，其设置于各个上述接地线，用于对各个上述电极对单独进行阻抗调整。
本发明的第2技术方案的处理***是对两个以上的被处理体实施包括至少一次等离子体处理的处理***，其中，该处理***具有：两个以上的处理装置，其分别具有处理室；共用输送装置，其具有共用输送室，该共用输送室与各个上述处理室相连接，在内部设置有用于同时输送上述两个以上的被处理体的输送机构；上述两个以上的处理装置中的至少一个处理装置使用上述第1技术方案的等离子体处理装置。
采用本发明，能够提供一种即使被处理体是大型的也能够对多个该被处理体同时实施均匀的等离子体处理的多层分批式的等离子体处理装置及具有该等离子体处理装置的处理***。
附图说明
图1是概略地表示本发明的一实施方式的处理***的一个例子的俯视剖视图。
图2是概略地表示图1所示的处理装置3a的立体图。
图3是沿着图2所示的3-3线的纵剖视图。
图4A是放大表示上部电极的一部分的放大剖视图。
图4B是沿着图3所示的4A-4A线的俯视剖视图。
图4C是沿着图3所示的4B-4B线的俯视剖视图。
图5是表示被处理体面内的电位差分布的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的一实施方式。在本说明中，在所参照的所有附图中，对于相同的部分标记相同的附图标记。
图1是表示本发明的一实施方式的具有等离子体处理装置的处理***的一个例子的俯视剖视图。图1所示的处理***是这样的处理***：将用于制造太阳能电池模块、FPD的玻璃基板用作被处理体G，以蚀刻、成膜等中包括至少一次等离子体处理的方式对两片以上的该玻璃基板实施处理。
如图1所示，处理***1包括加载互锁装置2、处理装置3a、3b及共用输送装置4。在加载互锁装置2中，在大气侧与减压侧之间进行压力转换。在处理装置3a、3b中，对被处理体G、例如玻璃基板实施加热、蚀刻、成膜及灰化等处理。
加载互锁装置2、处理装置3a、3b及共用输送装置4是真空装置，分别具有能够将被处理体G置于规定的减压状态下的、气密地构成的加载互锁室21、处理室31a、31b及共用输送室41。这些室21、31a、31b及41为了将内部设为减压状态而经由未图示的排气口与真空泵等排气装置相连接。另外，在这些室21、31a、31b及41上设有开口部23a、23b、33a、33b、43a、43b及43c。被处理体G经由这些开口部被输入、输出。
加载互锁室21经由开口部23a及收容有用于对该开口部23a进行开闭的闸阀的闸阀室6a与处理***1的外部相连通。另外，加载互锁室21经由开口部23b、收容有用于对该开口部23b进行开闭的闸阀的闸阀室6b及开口部43a与共用输送室41相连通。
处理室31a经由开口部33a、收容有用于对该开口部33a进行开闭的闸阀的闸阀室6c及开口部43b与共用输送室41相连通。同样，处理室31b经由开口部33b、收容有用于对该开口部33b进行开闭的闸阀的闸阀室6d及开口部43c与共用输送室41相连通。
在本例子中，共用输送室41的平面(俯视)形状是矩形状。上述开口部43a～43c设置在矩形状的四个边中的三个边上。在共用输送室41的内部设置有输送机构7。输送机构7从加载互锁室21向处理室31a或处理室31b、从处理室31a或处理室31b向处理室31b或处理室31a、从处理室31a或处理室31b向加载互锁室21输送两个以上的被处理体G。因此，输送机构7构成为能够同时保持两个以上的被处理体G，并且构成为能够进行同时使两个以上的被处理体G升降的升降动作、同时使两个以上的被处理体G旋转的旋转动作以及相对于加载互锁室21、处理室31a及31b的内部的进入、退避动作。
利用控制部100进行这种处理***1的各个部分的控制及输送机构7的控制。控制部100具有例如由微处理器(计算机)构成的工艺控制器101。为了操作者管理处理***1，工艺控制器101与由用于进行命令的输入操作等的键盘、用于可视化地显示处理***1的运转状况的显示器等构成的用户界面102相连接。
工艺控制器101与存储部103相连接。存储部103存储有用于在工艺控制器101的控制下实现在处理***1中被执行的各种处理的控制程序、用于根据处理条件使处理***1的各个部分执行处理的制程程序。制程程序例如存储在存储部103中的存储介质中。存储介质可以是硬盘、半导体存储器，也可以是CD-ROM、DVD、闪存器等移动式的存储介质。另外，也可以从其他装置经由例如专用线路适当地传输制程程序。根据需要，按照来自用户界面102的指示等从存储部103读出制程程序，工艺控制器101使遵照所读出的制程程序的处理执行，从而处理***1及输送机构7在工艺控制器101的控制下实施期望的处理、控制。
图2是概略地表示图1所示的处理装置3a的立体图，图3是沿着图2所示的3-3线的纵剖视图。
如图2及图3所示，在本例子中，处理装置3a是等离子体处理装置。在处理装置3a中，使用了等离子体的蚀刻、或者成膜、或者灰化等处理被实施于被处理体G。本例子的处理装置3a是多层分批式的平行平板型等离子体处理装置，能够同时处理两片以上的被处理体G。在本例子中，能够同时处理五片被处理体G。因此，在处理室31a中，如附图标记33a 1～33a 5所示，设有五个用于输入、输出被处理体G的开口部33a。这些开口部33a1～33a5分别使用闸阀GV1～GV5来进行开闭。
在本例子中，在处理室31a的内部设有五个下部电极10a～10e以及分别与这些下部电极10a～10e构成电极对的五个上部电极11a～11e。下部电极10a～10e具有用于载置被处理体G的载置面，上部电极11a～11e具有与上述载置面相对的相对面。图4A中示出了放大了上部电极的一部分的放大剖视图。在图4A中，特别放大示出了上部电极11a的一部分，但是其他上部电极11b～11e也是相同的结构。
如图4A所示，上部电极11a例如是簇射头。簇射头在内部具有气体扩散空间82，在上述相对面上设有用于将气体扩散空间82内的气体朝向被处理体G喷出的多个喷出口83。在上部电极11a的、例如与相对面相反一侧的面上设有气体导入口84。气体导入口84与气体供给管81a相连接。气体供给管81a与作为气体供给源的气体存储箱8相连接，来自气体存储箱8的处理气体、吹扫气体等气体85经由气体供给管81a供给到气体扩散空间82中。在本例子中，如图2所示，具有五根气体供给管81a～81e，分别向上部电极11a～11e内部的气体扩散空间82供给来自气体存储箱8的处理气体、吹扫气体等气体85。气体85的供给、停止以及供给量的调节例如利用分别设置在气体供给管81a～81e的路径上的阀V1～V5来进行。另外，处理室31a与用于对处理室31a内进行排气的排气机构9相连接，各个上述电极对中的下部电极10a～10e与上部电极11a～11e之间的空间共同利用上述排气机构进行排气。
另外，在处理室31a的内部，例如设有用在处理室31a的内部贯穿的棒状的中空构件构成的屏蔽构件12a～12f。这些屏蔽构件12a～12f中的、除了最上层及最下层以外的第2层屏蔽构件12b～第5层屏蔽构件12e配置在彼此相邻的各个电极对之间。最上层的第1层屏蔽构件12a配置在处理室31a的顶壁与最上层的上部电极11a之间，最下层的第6层屏蔽构件12f配置在最下层的下部电极10e与处理室31a的底壁之间。在各个屏蔽构件12a～12f的内部，接地线13a～13e及高频电供给线14a～14e一起收容在各个电极对之间。另外，屏蔽构件未必一定是棒状，为了增加用于支承下述的下部电极的稳定性，也可以设为宽度在厚度方向上较宽的板状构件。进而，为了增大该板状构件的强度，也可以设置衬板(liner)等加强构件。
接地线13a～13e与下部电极10a～10e及上部电极11a～11e中的一个相连接，经由阻抗调整机构15a～15e使一个电极组与接地电位GND连接。另外，高频电供给线14a～14e与未连接有上述接地线的另一个电极组相连接，经由上述高频电供给线与上述另一个电极组相连接的高频电源RF向上述另一个电极组供给高频电力。在本例子中，虽然说明了如下述的情况：接地线13a～13e收容于第2层屏蔽构件12b～第6层屏蔽构件12f并使由下部电极10a～10e构成的下部电极组经由阻抗调整机构15a～15e与接地电位GND连接、高频电供给线14a～14e与接地线13a～13e一起收容于第1层屏蔽构件12a～第5层屏蔽构件12e并使由上部电极11a～11e构成的上部电极组与高频电源RF相连接来向上部电极组供给高频电，但是对于上部电极与接地线相连接、下部电极与高频电供给线相连接的情况，除了接地线13a～13e收容于第1层屏蔽构件12a～第5层屏蔽构件12e、高频电供给线14a～14e收容于第2层屏蔽构件12b～第6层屏蔽构件12f以外也是相同的。
另外，在本例子中，收容在最上层的第1层屏蔽构件12a内的接地线13x是将处理室31a接地的接地线，但是未必一定通过屏蔽构件来设置处理室的接地线，也可以通过另外不同的路径设置接地线。
高频电源RF的频率是13.56MHz以上。作为具体的频率的例子，例如是27.12MHz。而且，为了获得高生产率，期望生成高密度等离子体，在平行平板型等离子体处理装置中，通过施加更高的频率，能够生成高密度等离子体。作为频率的例子，除了超过27.12MHz的频率、例如40.68MHz、60MHz、100MHz以外，还能够列举出超过100MHz的VHF频带及UHF频带。频率的上限没有限制，但是若从实用方面的观点来说的话，上限可能是950MHz。
本例子的屏蔽构件12a～12f以穿过上部电极11a～11e的中央部上方及下部电极10a～10e的中央部下方的方式配置在处理室31a的内部。
图4B是沿着图3所示的4A-4A线的俯视剖视图，图4C是沿着图3所示的4B-4B线的俯视剖视图。在图4B中示出了第2层上部电极11b的上表面，在图4C中示出了第1层下部电极10a的背面。
如图4B及图4C所示，屏蔽构件12b在处理室31内的下部电极10a与上部电极11b之间穿过下部电极10a的中央部下方及上部电极11b的中央部上方。在屏蔽构件12b的、与上部电极11b的中央部上方对应的部分设有开口16L，在与下部电极10a的中央部下方对应的部分设有开口16U。接地线13a经由开口16U与下部电极10a的中央部相连接，高频电供给线14b经由开口16L与上部电极11b的中央部相连接。
另外，接地线13a向上方弯折的位置与高频电供给线14b向下方弯折的位置例如在开口16L、16U的部分相互错开。通过错开弯折位置，能够在屏蔽构件12b内以互不干扰的方式配置接地线13a与高频电供给线14b(特别是参照图3)。
在本例子中，上部电极11b借助设置在该上部电极11b的中央部分与开口16L之间的、供高频电供给线14b穿过的中空状的第1绝缘构件17U固定在屏蔽构件12b上。
另外，下部电极10a借助设置在该下部电极10a的中央部分与开口16U之间的、供接地线13a穿过的中空状的第2绝缘构件17L和相同地供接地线13a穿过内部的中空状的伸缩构件18、例如波纹管能够伸缩地安装在屏蔽构件12b上。将下部电极10a能够伸缩地安装在存在于下方的屏蔽构件12b上的理由是为了确保输入、输出被处理体G时的输送机构7的进入空间以及调整等离子体处理时的下部电极10a与上部电极11a之间的间隙。即，下部电极10a能够升降地安装在屏蔽构件12b上。因此，屏蔽构件12b的与下部电极10a的背面相对的面被第3绝缘构件19覆盖，能够在该第3绝缘构件19上安装用于使下部电极10a升降的未图示的升降装置。在本例子中，示出了将绝缘构件19仅形成在屏蔽构件12b的与下部电极10a的背面相对的面上的例子，但是也可以形成为覆盖屏蔽构件12b整周。
另外，由于下部电极10a升降，因此在接地线13a与下部电极10a相连接的本例子中，为了防止接地线13a因下部电极10a上升而被切断，利用能够弯曲的导电构件20、例如同轴线缆来连接接地线13a与下部电极10a中央部的连接点。通过使用能够弯曲的导电构件20来连接接地线13a与下部电极10a中央部的连接点，能够消除在下部电极10a上升时接地线13a被切断的情况。另外，当取代接地线13a而将高频电供给线14b连接在下部电极10a上时，只要使用能够弯曲的导电构件20来连接高频电供给线14b与下部电极10a中央部的连接点即可。
在本例子中，说明了在下部电极10a上连接了接地线13a、在上部电极11b上连接了高频电供给线14b的情况，但是在下部电极10a上连接了高频电供给线14b时，理所当然，高频电供给线14b被能够弯曲的导电构件20连接并穿过第2绝缘构件17L与中空状的伸缩构件18的内部，这一点是不言自明的。
另外，屏蔽构件12b的内部被从处理室31a的内部气密地遮蔽。因此，屏蔽构件12b的内部能够预先设为与处理室31a的气氛不同的气氛、例如大气气氛。
另外，关于屏蔽构件12a、12c～12f的结构、接地线13b～13e、高频电供给线14a、14c～14e，也是与图4B及图4C所示的屏蔽构件12b、接地线13a、高频电供给线14b相同的结构。
这样，采用本发明的一实施方式的等离子体处理装置3a及具有该等离子体处理装置3a的处理***1，在处理室31的电极对之间穿过例如由棒状的中空构件构成的屏蔽构件12a～12f(其中，最上层穿过上部电极上方，最下层穿过下部电极下方)。通过具有该结构，能够将接地线13a～13e及高频电供给线14a～14e收容在屏蔽构件12a～12f内。因此，能够将接地线13a～13e及高频电供给线14a～14e收容并引入至上部电极11a～11e的中央部上方及下部电极10a～10e的中央部下方。特别是关于存在于电极对之间的屏蔽构件12b～12e，由于能够利用共用的一体的屏蔽构件从处理室外引入与存在于各个屏蔽构件上下的各个电极相连接的高频电供给线及接地线，因此能够缩短电极对之间的距离，由此能够防止处理室大型化。将所引入的接地线13a～13e连接在下部电极10a～10e的中央部，将同样引入的高频电供给线14a～14e连接在上部电极11a～11e的中央部。或者相反，将所引入的接地线13a～13e连接在上部电极11a～11e的中央部，将同样引入的高频电供给线14a～14e连接在下部电极10a～10e的中央部。此处所说的中央部是指含有电极的中心点的区域。
这样，通过在含有电极的中心点的区域连接接地线13a～13e或高频电供给线14a～14e并且将接地点及供电点分别作为电极中央，与供电点及接地点处于电极端时相比，能够减小在电极面内产生的电位差。图5中示出了在供电点处于电极中央时与供电点处于电极端时的电极面内产生的电位差的一个例子。如图5所示，供电点处于电极中央时的电位差A小于供电点处于电极端时的电位差B。
因此，采用一实施方式的等离子体处理装置，能够获得能够进行均匀的等离子体处理的多层分批式的等离子体处理装置。
而且，在上述一实施方式中，在各个接地线13a～13e上设有阻抗调整机构15a～15e。这些阻抗调整机构15a～15e对各个电极对(下部电极10a与上部电极11a～下部电极10e与上部电极11e)的每一个单独进行阻抗调整。因此，能够减小在电极面内产生的电位差，并且通过对各个电极对单独进行阻抗调整，例如，也能够对电极彼此的个体差异或者因污染的进展方法的不同等引起的阻抗的细微之差进行调整。因此，能够进一步更好地获得能够进行上述均匀的等离子体处理这样的优点。
而且，采用上述一实施方式的等离子体处理装置，利用在处理室31内的处理室31的电极对之间穿过例如由棒状的中空构件构成的屏蔽构件12a～12f这样的简单结构能够实现上述优点。
另外，在屏蔽构件12a～12f上，例如，也能够安装用于使下部电极10a～10e升降的升降装置。因此，在处理室31内的处理室31的电极对之间设置屏蔽构件12a～12f的做法也能够获得能够有效地灵活运用处理室31的有限的空间这样的优点。
以上，按照一实施方式说明了本发明，但是本发明并不限定于上述一实施方式，能够进行各种变形。另外，在本发明的实施方式中，上述一实施方式也并不是唯一的实施方式。
例如，在上述一实施方式中，将一次处理的被处理体的片数设为了五片，但是并不限于五片，只要是两片以上即可。
另外，在上述一实施方式中，例示了处理装置3a应用了上述一实施方式的等离子体处理装置的例子，但是也可以处理装置3a、3b这两者应用上述一实施方式的等离子体处理装置。另外，处理***中的处理装置的数量也并不限于两个。
此外，本发明在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变形。
附图标记说明
31a、处理室；10a～10e、下部电极；11a～11e、上部电极；12a～12f、屏蔽构件；13a～13e、接地线；14a～14e、高频电供给线；15a～15e、阻抗调整机构；16U、16L、开口；17U、第1绝缘构件；17L、第2绝缘构件；18、伸缩构件；19、第3绝缘构件；20、能够弯曲的导电构件。

Claims (8)

1.一种等离子体处理装置，其使用等离子体同时处理两个以上的被处理体，其特征在于，
该等离子体处理装置具有：
处理室；
两个以上的下部电极，其设置在上述处理室的内部，具有用于载置上述被处理体的载置面；
与上述下部电极相同数量的上部电极，其设置在上述处理室的内部，具有与上述载置面相对的相对面，用于与相对的上述下部电极构成电极对；
接地线，其连接于各个上述下部电极的与上述载置面相反一侧的面的中央部、或者各个上述上部电极的与上述相对面相反一侧的面的中央部中的任意一个中央部；
高频电供给线，其连接于另一个中央部，该另一个中央部是各个上述下部电极的与上述载置面相反一侧的面的中央部、或者各个上述上部电极的与上述相对面相反一侧的面的中央部中的、未连接有上述接地线的另一个中央部；
屏蔽构件，其设置在上述处理室的内部，用于在该处理室的内部收容上述接地线及上述高频电供给线；
阻抗调整机构，其设置于各个上述接地线，用于对各个上述电极对单独进行阻抗调整。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，
上述屏蔽构件配置在彼此相邻的上述电极对之间，将设置在上述电极对之间的上述接地线及上述高频电供给线收容于一体的上述屏蔽构件。
3.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，
上述屏蔽构件是在上述处理室的内部贯穿的棒状的中空构件。
4.根据权利要求3所述的等离子体处理装置，其特征在于，
上述屏蔽构件在上述处理室的内部穿过上述上部电极的中央部上方及上述下部电极的中央部下方；
在上述屏蔽构件的与上述上部电极的中央部上方对应的部分及与上述下部电极的中央部下方对应部分分别设有开口；
上述接地线及上述高频电供给线分别经由各个上述开口与上述上部电极的中央部或上述下部电极的中央部相连接。
5.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于，
上述上部电极借助中空状的第1绝缘构件固定于上述屏蔽构件，该第1绝缘构件设置在该上部电极的中央部分以及与该上部电极的中央部上方对应的上述开口之间，供上述接地线或上述高频电供给线穿过内部。
6.根据权利要求4或5所述的等离子体处理装置，其特征在于，
上述下部电极借助中空状的第2绝缘构件和中空状的伸缩构件能够伸缩地安装于上述屏蔽构件，该第2绝缘构件设置在该下部电极的中央部分以及与该下部电极的中央部下方对应的上述开口之间，供上述接地线或上述高频电供给线穿过内部，该伸缩构件供上述接地线或上述高频电供给线穿过内部。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，
上述屏蔽构件的内部被从上述处理室的内部气密地遮蔽，上述屏蔽构件的内部是大气气氛。
8.一种处理***，其对两个以上的被处理体进行包括至少一次等离子体处理的处理，其特征在于，
该处理***具有：
两个以上的处理装置，其分别具有处理室；
共用输送装置，其具有共用输送室，该共用输送室与各个上述处理室相连接，在内部设置有用于同时输送上述两个以上的被处理体的输送机构；
上述两个以上的处理装置中的至少一个处理装置使用权利要求1～7中任一项所述的等离子体处理装置。
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