CN1267769C - 等离子箱体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种等离子箱体，该等离子箱体包括下部电极和上部电极，并用于干蚀刻液晶显示器，包括：主电源部，包括用于产生具有预定主频率的主电压的主电源和用于阻抗匹配主电压的第一阻抗匹配电路；偏压电源部，包括用于产生具有预定偏压频率的偏电压的偏压电源和用于阻抗匹配偏电压的第二阻抗匹配电路；以及混频器，与第一阻抗匹配电路和第二阻抗匹配电路连接、接收并混合主电压和偏电压，且向下部电极和上部电极中的一个电极输出的混合电压。就这种配置而言，本发明提供一种等离子箱体，其中将诸如蚀刻率、蚀刻剖面、选择比等这类的工艺条件进行精确调整。

Description

等离子箱体
相关申请交叉引用
本申请要求2003年6月12日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第2003-38023号的优先权，其所披露的内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种等离子箱体，更详细地说，涉及一种用于干蚀刻的电容耦合等离子(CCP)箱体。
背景技术
在制造液晶显示器过程中，形成等离子的方法有电容耦合等离子(CCP)方法、感应耦合等离子(ICP)方法等。特别是，通过产生等离子的感应电磁场的感应耦合等离子(ICP)方法可以形成高密度等离子，并且通过利用偏压电源其易于控制离子能，因此被广泛使用。另一方面，虽然CCP方法比ICP方法形成低密度等离子，但因其具有设备简单的优势，所以在干蚀刻等领域广泛使用。
图1示出了利用电容耦合等离子的传统干蚀刻装置。
如图1所示，干蚀刻装置100包括电容耦合等离子箱体110及主电源部120。
电容耦合等离子箱体110包括接收器111、下部电极112、以及上部电极113。
接收器111设置在CCp等离子箱体110内部的下部部件上并支撑用于蚀刻而涂有感光性材料的面板。下部电极112接触接收器111底部并给接收器111提供功率。上部电极113设置在CCP等离子箱体110内部的上部部件上，并作为参考电极相对于下部电极112接地。
主电源部120包括主电源121及阻抗匹配电路122。
主电源121是具有预定频率及预定振幅的交流(AC)功率，并与下部电极112连接。阻抗匹配电路122电连接在下部电极112和主电源121之间，并防止从主电源121施加的交流功率在下部电极112处反向。
就这种配置而言，如下操作传统的干蚀刻装置100。
首先，在接收器111上安装反应面板。然后，用真空泵(未示出)通过排气口(未示出)排出来自CCP等离子箱体110内所有气体，从而使CCP等离子箱体110内抽成真空。因此，通过注入口(未示出)向CCP等离子箱体110注入反应气体。
完成用于蚀刻工艺的准备后，提供交流功率并开始进行蚀刻。
从主电源121给下部电极112提供交流功率，在下部电极112和上部电极113之间产生时变电场。该时变电场将反应气体分离成离子、负电荷、及原子团。这时，离子通过电力与反应面板的薄膜进行物理碰撞和化学反应，而原子团通过扩散与反应面板的薄膜进行物理碰撞和化学反应，从而刻蚀反应面板。特别是，在响应离子蚀刻(RIE，Responsive Ion Etching)的情况下，因为离子通过电场加速并与薄膜碰撞进行碰撞，所以根据电场进行各向异性刻蚀。
然而，在传统的干蚀刻装置100中，用于蚀刻的偏压电场根据主电源121的振幅及频率变化。因此，对于精确控制诸如蚀刻率、刻蚀剖面、以及选择比这样的蚀刻条件是有限度的。
发明内容
因此，本发明的一个方面在于提供一种等离子箱体，其中可以精确调节诸如蚀刻率、刻蚀剖面、及选择比这样的蚀刻条件。
本发明的另一方面和/或优点，部分地将在以下描述中阐明且部分地从该描述中变得显而易见，或通过本发明的实施进行理解。
本发明的上述和/或其它方面通过提供一种等离子箱体实现，该等离子箱体包括下部电极和上部电极而且用于干蚀刻液晶显示器，包括：主电源部，包括用于产生具有预定主频率的主电压的主电源和用于阻抗匹配主电压的第一阻抗匹配电路；偏压电源部，包括用于产生具有预定偏压频率的偏电压的偏压电源和用于阻抗匹配偏电压的第二阻抗匹配电路；以及混频器，与第一阻抗匹配电路和第二阻抗匹配电路连接、接收并混合主电压和偏电压，及向下部电极和上部电极中的一个电极输出混合电压。
根据本发明的一个方面，该等离子箱体还包括至少一个辅助电源部，该辅助电源部包括用于产生具有预定频率的辅助电压的辅助电源和用于阻抗匹配辅助电压的辅助阻抗匹配电路，其中混频器与辅助电源部的阻抗匹配电路连接，接收并混合主电压、偏电压、和辅助电压，并向下部电极和上部电极中的一个输出混合电压。
根据本发明的一个方面，混频器通过相加接收电压输出混合电压。
根据本发明的一个方面，偏压频率低于主频率。
附图说明
本发明的这些和其它方面和优点，将通过参照附图详细地描述其优选具体实施例变得更加显而易见，其中：
图1是利用电容耦合等离子的传统干蚀刻装置的示意图；以及
图2是根据本发明实施例的利用电容耦合等离子的干蚀刻装置的示意图。
具体实施方式
现将本发明参照实施例和附图更全面地描述，其中在全篇说明书中相同标号代表相同元件。为了参照附图说明本发明，下面将实施例进行描述。
图2是根据本发明实施例的利用电容耦合等离子的干蚀刻装置的示意图。
如图2所示，干蚀刻装置1包括电容耦合等离子箱体10及电源部20。
电容耦合等离子箱体10包括接收器11、下部电极12、及上部电极13。接收器11设置在CCP等离子箱体10内部的下部部件上并支撑用于蚀刻而涂有感光性材料的面板。下部电极12接触接收器11底部并向接收器11提供功率。上部电极13设置在CCP等离子箱体10内部的上部部件上，并作为参考电极相对于下部电极12接地。
电源部20包括主电源部30、偏压电源部40、及混频器50。
主电源部30包括主电源31和第一阻抗匹配电路32。主电源31提供具有预定角频率(ω1)及预定振幅(E1)的交流(AC)电源，并与混频器50相连。第一阻抗匹配电路32连接在混频器50和主电源31之间，并防止从主电源31施加的交流(AC)功率在混频器50中发生反向。
偏压电源部40包括偏压电源41和第二阻抗匹配电路42。偏压电源41提供具有预定角频率(ω2)及预定振幅(E2)的交流电源，并与混频器50相连。这里，因为越重的粒子对低频率的反应越好。因此，优选地，引起离子与反应面板碰撞的偏压电源41的角频率(ω2)小于主电源31的角频率(ω1)。
第二阻抗匹配电路42连接在混频器50和偏压电源41之间，并防止偏压电源41在混频器50中引起方向。
混频器50从主电源部30的主电源31和偏压电源部41的偏压电源41分别交流(AC)功率，并且向下部电极12输出预定的混合交流功率。提供混频器50以防止下部电极12直接与主电源31和偏压电源41连接以便给两个电源提供双向交流(AC)功率。在此，混频器50通过诸如叠加这样的操作混合来自主电源31和偏压电源部41相应的交流(AC)功率。在该实施例中，叠加用于混合交流(AC)功率，但是应该意识到其它操作也是可应用的。
从混频器50向下部电极12输出的电压(Vo)如下。
方程式1
Vo＝E1cos(ω1t)+E2cos(ω2t)
这时，若主电源31的角频率(ω1)比偏压电源41的角频率(ω2)更大时，方程式1近似于下列方程式2。
方程式2
Vo＝E1cos(ω1t)+E1+(E2-E1)cos(ω2t)，其中ω1＞＞ω2。
施加到下部电极12的电压(Vo)包括用于产生等离子的“E1cos(ω1t)”以及用于调节蚀刻条件的“E1+(E2-E1)cos(ω2t)”。
这种用于调节蚀刻条件的电压，可以通过提供具有预定频率和预定振幅的至少一个辅助电源，从而更精确地控制蚀刻。
例如，主电源部30提供具有13.56MHz频率的主功率，并且偏压电源部40单独提供具有几MHz或几百kHz的频率的偏压电源。这里，使用混频器50用于防止当具有不同频率的电源相互耦合而产生的反向电流，具有不同频率电源，且同时用于提供主电源和偏压电源。
就这种配置而言，如下操作根据本发明实施例的传统的干蚀刻装置1。
首先，涂布感光性材料的反应面板安装在接受器11的中心。将CCP等离子箱体10抽真空，并将反应气体注入CCP等离子箱体10。然后，通过电源部20的主电源31和偏压电源41将反应气体转换成等离子。然后，离子通过电场被加速并与反应面板的薄膜碰撞，其中没有涂布感光性材料的部分薄膜通过离子刻蚀。
根据本发明的一方面，可以将偏压电源的频率和振幅进行变化以调整诸如蚀刻率、刻蚀剖面、选择比等这类的刻蚀条件，保持等离子的密度。
综上所述，本发明提供一种等离子箱体，其中将诸如蚀刻率、刻蚀剖面、选择比等这类的刻蚀条件进行精确调整。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种等离子箱体，包括下部电极和上部电极，并用于干蚀刻液晶显示器，其特征在于，包括：
主电源部，包括用于产生具有预定主频率的主电压的主电源和用于阻抗匹配所述主电压的第一阻抗匹配电路；
偏压电源部，包括用于产生具有预定偏压频率的偏电压的偏压电源和用于阻抗匹配所述偏电压的第二阻抗匹配电路；以及
混频器，与所述第一阻抗匹配电路和所述第二阻抗匹配电路连接、接收并混合所述主电压和所述偏电压，及向所述下部电极和所述上部电极中的一个电极输出所述混合电压。
2.根据权利要求1所述的等离子箱体，其特征在于，还包括至少一个辅助电源部，所述辅助电源部包括用于产生具有预定频率的辅助电压的辅助电源和用于阻抗匹配所述辅助电压的辅助阻抗匹配电路，其中
所述混频器与所述辅助电源部的所述辅助阻抗匹配电路连接，接收并混合所述主电压、所述偏电压、以及所述辅助电压，并向所述下部电极和所述上部电极中的一个输出所述混合电压。
3.根据权利要求1所述的等离子箱体，其特征在于，所述混频器通过相加所述接收电压输出所述混合电压。
4.根据权利要求2所述的等离子箱体，其特征在于，所述混频器通过相加所述接收电压输出所述混合电压。
5.根据权利要求1所述的等离子箱体，其特征在于，所述偏压频率低于所述主频率。
6.根据权利要求2所述的等离子箱体，其特征在于，所述偏压频率低于所述主频率。
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