TW201538039A

TW201538039A - 高頻電源系統及具備該系統之電漿處理裝置

Info

Publication number: TW201538039A
Application number: TW103111750A
Authority: TW
Inventors: Toshihiro Hayami
Original assignee: Spp Technologies Co Ltd
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-10-01
Also published as: TWI644597B

Abstract

使供應高頻電力之機器的更換作業更加便利，並優化其組裝再現性，以提供一個整體高頻電力單元能源效率高的高頻電力系統。高頻電力系統包括消耗高頻電力之負載部5、6；供應負載部5、6高頻電力的高頻電源12、22；連接負載部5、6與高頻電源12、22之間，並對高頻電源12、22負載側的阻抗執行整合的整合器14、24。負載部5、6，高頻電源12、22及整合器14、24各別被放置在已接地之電磁遮蔽材料18、28所組成的封閉空間內。

Description

高頻電源系統及具備該系統之電漿處理裝置

本發明係有關於消耗高頻電力之負載部，及供給該負載部高頻電力之高頻電源等的高頻電源系統，與具備該高頻電源系統之電漿處理裝置。

前述之電漿處理裝置以過去下列專利文獻1所顯示之蝕刻裝置為例，為一般所知之裝置結構。其特徵包括：一設於該蝕刻裝置上方的電漿生成空間、一形成於該空間下方的處理腔室、一於處理空間內裝載處理對象基板的基台、一纏繞於電漿生成空間之處理腔室外側的線圈、一供給前述電漿生成空間內氣體的處理氣體供給部、一供給高頻電力至線圈的第1高頻電源、一連接線圈與第1高頻電源，且整合第1高頻電源負載側阻抗及第1高頻電源阻抗的第1整合器、一供給高頻電力至基台的第2高頻電源、一連接基台與第2高頻電源，且整合第2高頻電源負載側阻抗與第2高頻電源阻抗的第2整合器。

使用高頻電力的電漿處理裝置為了不讓電磁波能量發散出去，過去皆於高頻機器上使用電磁遮蔽零件來屏蔽。先前技術之電漿處理裝置的電磁遮蔽材料屏蔽的概略構造如圖6所示。依據圖6所示，該電漿處理裝置100基本上與前述專利文獻1所示之蝕刻裝置為相同構造，係具有處理室101、線圈104、氣體供給部106、第1高頻電源110、第1整合器120、第2高頻電源130及第2整合器140。

處理室101係由上腔室102及設置於其下方之下腔室103所構成，上腔室102內形成電漿生成空間102a，下腔室103內形成與電漿生成空間102a連通之處理空間103a，於該處理空間103a內配設有裝載處理對象基板之基台105，且，前述上腔室102的外側纏繞前述線圈104。又，上腔室102及線圈104裝設於由電磁遮蔽材料所構成之屏蔽箱107內。前述上腔室102的外周壁部分(圖中剖面線顯示之部分)由具絕緣性的陶瓷組成，屏蔽箱107連結前述上腔室102的下方(參照圖6中的黑色圓圈部分)。

又，基台105與下腔室103之間設有絕緣零件105a，藉由該絕緣零件105a使基台105與下腔室103之間絕緣，且，基台105的下方區域因連結下腔室103下端(參照圖6中的黑色圓圈部分)的屏蔽箱108，連同下腔室103而一起被屏蔽。氣體供給部106與高頻電力並無關連，因此被設置於屏蔽箱107之外，透過適當的配管，供給處理氣體至上腔室102的電漿生成空間102a內。此外，屏蔽箱107中設有輸入端子107a，以傳輸線連接輸入端子107a與線圈104的其中一端，線圈104的另一端經由輸入端子107a連接屏蔽箱107。接著，於屏蔽箱108設輸入端子108a，以傳輸線連結該輸入端子108a與基台105。

使下腔室103接地，屏蔽箱107、108也藉由該下腔室103接地。過去為了對應一般性尺寸(直徑2英吋~12英吋)的基板，將上腔室102內的內徑設定為100mm~350mm。

第1高頻電源110係為提供高頻電力予線圈104的電源，依電流方向連接切換模式電源111、振盪/放大器112及射頻感測器113，同時備有控制迴路114，前述單元皆設置於由電磁遮蔽材料構成之屏蔽箱115內。切換模式電源111透過輸入端子115a將外部供給之交流200V的電力變換為直流電後再供電給振盪/放大器112，接著振盪/放大器112將直流電轉換成應供給前述線圈104的高頻電力，生成的高頻電力藉由射頻感測器113傳送至第1整合器120。該振盪/放大器112係依據經由輸入端子115b所傳輸之控制訊號而作動的控制迴路114來控制，控制迴路114會依據射頻感測器113之檢測，對應訊息回饋之周波數及電力，來控制振盪/放大器112，並生成必要之周波數與電力的高頻電力。過去供給前述線圈104之高頻電力的周波數，一般設定為13.56MHz，電力則適當地設定在1000W~6000W的範圍內。

前述第1整合器120設置於第1高頻電源110與線圈104之間，並依電流方向連接射頻感測器121、整合迴路122及射頻感測器123，並設有控制迴路124，前述單元皆設置於由電磁遮蔽材料所構成之屏蔽箱125內。整合迴路122整合第1高頻電源110的阻抗與對應第1高頻電源110負載側的阻抗，亦即，形成使第1高頻電源110的反射波強度最小之迴路，並由輸入端子12傳輸之控制信號而作動的控制迴路124所控制。射頻感測器121檢測出輸入端的高頻電力之周波數及電力，另一方面，射頻感測器123為檢出輸出端的高頻電力之周波數及電力的偵測器，前述感測器各自將檢出訊號輸入至控制迴路124，控制迴路124以這些檢出訊號為基礎使前述之反射波強度變成最小值，並調整整合迴路122的阻抗。

且，射頻感測器113的輸出線連接屏蔽箱115的輸入端子115c，另一方面射頻感測器121的輸入線連接屏蔽箱125的輸入端子125a，該輸入端子115c與125a經由同軸電纜線116連結。此外，射頻偵測器123的輸出線連接屏蔽箱125的輸出端子125c，該輸出端子125c與設置於屏蔽箱107的輸入端子107藉由同軸電纜線126連結。屏蔽箱115與屏蔽箱125由同軸電纜線116的接線端子所連結，同樣地，屏蔽箱125與屏蔽箱107由同軸電纜線126的接線端子所連結，其結果，即屏蔽箱115、125，及同軸電纜線116、126的接線端子各別藉由屏蔽箱107、上腔室102及下腔室103接地。

前述第2高頻電源130供給高頻電力給基台105，與第1高頻電源110相同依電流方向連接切換模式電源131、振盪7放大器132、射頻感測器133及控制迴路134，前述單元皆裝設在以電磁遮蔽材料所構成之屏蔽箱135內。該切換模式電源131、振盪/放大器132、射頻感測器133及控制迴路134對基台105供給高頻電力，除了50W~6000W程度範圍這一點不同之外，其他與第1高頻電源110的切換模式電源111、振盪/放大器112、射頻感測器113及控制迴路114相對應並擁有相同的機能。且，切換模式電源131透過輸入端子135a獲得交流電200V的供電，而控制迴路134則經由輸入端子135b取得控制訊號。

前述第2整合器140被設置在第2高頻電源130與基台105之間，與前述第1整合器120相同依電流方向連接射頻感測器141、整合迴路142及射頻感測器143，與控制迴路144一起裝設在由電磁屏蔽材料所構成之屏蔽箱145內。此射頻感測器141、整合迴路142、射頻感測器143及控制迴路144，和前述第1整合器120的射頻感測器121、整合迴路122、射頻感測器123及控制迴路124相對應並擁有相同機能。控制迴路144透過輸入端子145b取得控制訊號。

射頻感測器133的輸入線連接至屏蔽箱135的輸出端子 135c，另一方面，射頻感測器141的輸入線連接至屏蔽箱145的輸入端子145a，輸出端子135c與輸入端子145a則以同軸電纜線136連結。又，射頻感測器143的輸出線連接至屏蔽箱145的輸出端子145c，該輸出端子145c以同軸電纜線146連接屏蔽箱108的輸入端子108a。同軸電纜線136連結屏蔽箱135與屏蔽箱145，同樣地，屏蔽箱145與屏蔽箱108以同軸電纜線146來連接端子，其結果即為屏蔽箱135、145及同軸電纜線136、146的連接端子，透過屏蔽箱108及下腔室103而各自接地。

具備以上構成單位的電漿處理裝置100，將第1高頻電源110生成後由第1整合器120調整成反射波最小之高頻電力供給至線圈104，而此高頻電力將被供應至電漿生成空間102a的處理氣體電漿化。另一方面，第2高頻電源130產生後由第2整合器140調整成反射波最小之高頻電力則供應給基台105，如此使基台105產生偏壓電位。接著基台105上所裝載之處理對象基板在處於偏壓狀態下進行電漿處理。又，第2整合器140將第2高頻電源130所提供之電力的反射波調整至最小後，供電給基台105，亦於基台105產生偏壓電位。因此基台上裝設的處理對象基板，即在偏壓電位狀態下進行電漿處理。

接著，該電漿處理裝置100裡，上腔室102及線圈104被裝設在屏蔽箱107中，連接基台105的傳輸線被屏蔽箱108遮蔽，第1高頻電源110、第1整合器120、第2高頻電源130及第2整合器140各自被屏蔽在屏蔽箱115、125、135及145中，且，各單元彼此間以同軸電纜線116、126、136及146連結，因此可防止電磁波擴散至外部。

【先行技術文獻】【專利文獻】

【專利文獻1】日本專利特開2008-53496號公報

然而，如同前述之過去的電漿處理裝置100，上腔室102及線圈104被屏蔽箱107遮蔽，基台105的傳輸線被屏蔽箱108遮蔽，第1高頻電源110、第1整合器120、第2高頻電源130及第2整合器140各自被屏蔽箱115、125、135及145所遮蔽，同時屏蔽箱115、125之間以同軸電纜線116連接，屏蔽箱125、107之間以同軸電纜線126連接，屏蔽箱135、145之間以同軸電纜線136連接，同樣地屏蔽箱145、108之間以同軸電纜線146連接，因此該同軸電纜線116、126、136及146的連接端，會因傳輸線及回流電路產生接觸電阻(反射波或損耗)而使供電效率低下，如此就會有能源效率降低之問題。

此外，第1高頻電源110、第1整合器120、第2高頻電源130或第2整合器140故障時，因為這些單元係包含在屏蔽箱115、125、135、145的結構組成中，因此更換整個組成單元雖然很方便，但取下後，再連結同軸電纜線116、126、136及146的端子時，其連結狀態會產生變化，使前述之接觸電阻產生變動，所以前述第1整合器120及第2整合器140必須進行調整，也因此使得組裝的再現性不佳，且供給高頻電力後使整個系統至穩定為止需要相當的時間也造成問題。加上同軸電纜線116、126、136及146的連接狀態一旦不佳，最差的情況就是出現整個單元燃燒的問題。因為前述情況，在連接各單元時必須更加注意，故增加了作業性不佳的問題。

另外，各屏蔽箱115、125、135、145的阻抗有固定值，因此若更換第1高頻電源110或第2高頻電源130時，電源側的阻抗會有變動，第1整合器120或第2整合器140進行更換時，負載側的阻抗亦有變動，因該阻抗變動，第1整合器120或第2整合器140需做整合，在這個狀態下，供給高頻電力後使整體系統至穩定為止需要相當的時間。

此外，當高頻機器放置在屏蔽箱內，當該高頻機器產生向屏蔽箱傳送高頻能源的回流電路時，因該高頻能源的傳播而產生能源損耗，過去如前述之電漿處理裝置中，6個屏蔽箱107、108、115、125、135、145內各自收納高頻機器，所以屏蔽箱107、108、115、125、135、145各自產生能源損耗，所以也會有高頻電力全系統之能源供給效率不佳的問題。

本發明係鑒於上述之情形經開發而成者，其目的在於使供給高頻電力之機器更換作業更加容易，且優化組裝再現性，並提升供應高頻電力系統整體的高能源效率之高頻電力系統，及具備該系統之電漿處理裝置的電力供給。

用於實現上述目的之本發明係為一高頻電力系統，其特徵為包括一消耗高頻電力的負載部、一供給前述負載部高頻電力之高頻電源、一連接負載部與高頻電源並對該高頻電源之負載側阻抗進行阻抗整合的整合器；將前述負載部、高頻電源及整合器裝設在已接地的電磁遮蔽材料所構成之封閉空間內的高頻電力系統。

根據本發明之高頻電力系統，負載部、高頻電源及整合器被配置在以電磁遮蔽材料所組成之封閉空間內，因此不需要像過去一樣，在各屏蔽箱之間使用造成最大能源損耗的同軸電纜線連接，而能提升能源效率。

當負載部、高頻電源及整合器等單元發生故障時，即使需要更換前述單元之際，也無須更換收納前述單元的屏蔽箱，因此，在更換前述單元時，相較之過去需要更換屏蔽箱的情況，阻抗的變動小，且不會再像過去於重新連接同軸電纜線時產生故障，故組裝的再現性佳。

在過去，負載部、高頻電源及整合器都被設置在個別的屏蔽箱內，各屏蔽箱內因為內部的高頻機器而產生高頻能源傳播之回流電路，因此在各屏蔽箱中造成能源損失，致使整體的能源效率降低，若根據本發明將負載部、高頻電源及整合器配置於單一屏蔽箱中，可使前述的回流電路造成之能源損耗縮減因而提升整體的能源效率。

又，構成屏蔽箱的電磁遮蔽材料，並無特定材質，包括板金等過去一般公認的電磁遮蔽材料在內皆可使用。本發明所謂之高頻電力係指100kHz以上週波數的電力。

此外，於本發明中，前述之高頻電源以供給50W以下之電力給前述負載部的結構為佳。必要之電力在50W以下時，產生高頻電源的電力所需之電源不到AC200V，因為DC24V的電流已有4安培即足夠。隨之，依據此構成產生高頻電力的電源可使用直流電，所以也不需要過去必備的切換模式電源，另外，生成高頻電力的振盪/放大器也可小型化，故高頻電源構件可以精巧化。

根據本發明之高頻電力系統，適用於電漿處理裝置與相關之電漿處理裝置的實施形態特徵包括：一有處理室之腔室、一供給處理氣體至前述處理室之處理氣體供給部、一裝設於前述處理室內，裝載處理對象基板之基台、一高頻電力系統；負載部即為使用高頻電力將前述處理室內之處理氣體加以電漿化之電漿生成部。

另一個適用於本發明高頻電力系統之電漿處理裝置的實施形態之特徵包括：一有處理室之處理腔室、一供給處理氣體於前述處理室之處理氣體供給部、一裝設在前述處理室內，裝載有處理對象基板之基台、一高頻電力系統、一電漿生成部；以有別於前述高頻電力系統之供給源的高頻電力，將處理室內之處理氣體加以電漿化的電漿處理裝置；前述高頻電力系統係為以基台作為負載部並供應高頻電力給該基台之高頻電源，並設置有連接該高頻電源與前述基台並對該高頻電源負載部之阻抗加以整合之整合器；將供給基台高頻電力之傳輸線路、高頻電源及整合器放置在已接地之電磁遮蔽材料所構成之封閉空間內。

此外，適用於本發明之高頻電力系統的另一電漿處理裝置其特徵為：一有處理室之處理腔室、一提供處理氣體給前述處理室之處理氣體供給部、一裝設於前述處理室內並裝載處理對象基板之基台、一前述高頻電力系統；前述高頻電力系統具有之負載部即為將供應至處理室內之處理氣體以高頻電力電漿化之電漿生成部，提供高頻電力給該電漿生成部後，得以整合連接第1高頻電源與電漿生成部的阻抗及第1高頻電源負載側阻抗的第1整合器；將前述基台作為負載部並提供基台高頻電力之第2高頻電源，及整合連結第2高頻電源與前述基台且為第2高頻電源負載側之阻抗的第2整合器；前述電漿生成部、第1高頻電源及第1整合器為一組成單元，提供高頻電力給前述基台之傳輸線路、第2高頻電源及第2整合器為一組成單元，各組成單元裝設在以電磁遮蔽材料構成且已接地之封閉空間內。

在此實施例中的電漿處理裝置，以第1高頻電源及第2高頻電源提供50W以下之電力的結構為最佳。第1高頻電源及第2高頻電源供給50W以下電力時，與前述實施例相同，可使用直流電來產生高頻電力，因此不需要切換模式電源，且產生高頻電力之振盪/放大器可以小型化，故供給高頻電力給電漿生成部及基台這2個單元的電力系統可以精巧化。

另，尚有在前述各電漿生成裝置中，將電漿生成部設置於基台上方，並於前述處理腔室的外側裝設環狀線圈的實施例。

如此，根據本發明的高頻電力系統及具備該高頻電力系統之電漿處理裝置，將負載部(包括前述電漿生成部及基台)、高頻電源(包括前述第1高頻電源及第2高頻電源)及整合器(前述第1整合器及第2整合器)裝設於一個屏蔽箱內，不需要同過去一般使用同軸電纜線連接而造成各屏蔽箱間的能源損耗，故能提高能源效率。

再者，更換負載部、高頻電源及整合器等構成單元時，無須更換屏蔽箱，因此不會像過去一樣於再次連接同軸電纜線時產生故障，因而能最佳化組裝的再現性。甚且，能使回流電路造成之能源損失最小化，就意義上也算提升能源效率。

且，若前述高頻電源為供給50W以下電力給負載部之型態時，可以直流電作為產生高頻電力之電源，也不需要過去使用的切換模式電源，加之產生高頻電力之振盪/放大器可以小型化，故高頻電源系統可以更精巧化。

1‧‧‧電漿處理裝置

2‧‧‧處理腔室

3‧‧‧上腔室

3a‧‧‧電漿生成空間

4‧‧‧下腔室

4a‧‧‧處理腔室

5‧‧‧線圈

6‧‧‧基台

7‧‧‧氣體供給部

10‧‧‧第1高頻供給部

11‧‧‧切換模式電源

12‧‧‧振盪/放大器

13‧‧‧射頻感測器

14‧‧‧整合迴路

15‧‧‧射頻感測器

16‧‧‧控制迴路

18‧‧‧屏蔽箱

20‧‧‧第2高頻供給部

21‧‧‧切換模式電源

22‧‧‧振盪/放大器

23‧‧‧射頻感測器

24‧‧‧整合迴路

25‧‧‧射頻感測器

26‧‧‧控制迴路

28‧‧‧屏蔽箱

【圖1】係為本發明第1實施例之電漿處理裝置的概略構成之方塊圖。

【圖2】係為本發明第2實施例之電漿處理裝置的概略構成之方塊圖。

【圖3】係為第2實施例之電漿處理裝置的構成說明之說明圖。

【圖4】係為說明採用第2實施例的電漿處理裝置之構成的說明圖。

【圖5】係為說明採用第2實施例的電漿處理裝置之構成的說明圖。

【圖6】係為表示過去電漿處理裝置的概略構成之方塊圖。

以下，基於隨附圖式，對本發明之具體實施形態進行說明。

【第一實施例】

首先，根據本發明的第1實施例之電漿處理裝置，基於圖1進行說明。圖1係為本實施例之電漿處理裝置的概略構成之方塊圖。如同圖 1所示，本實施例的電漿處理裝置1有處理腔室2、線圈5、氣體供給部7、第1高頻供給部10及第2高頻供給部20、以電磁遮蔽材料構成一空間之屏蔽箱18、28。且構成屏蔽箱18、28之電磁遮蔽材料並無特定材質，包括板金等過去一般公認的電磁遮蔽材料。於本實施例中，係由線圈5、後記的基台6、第1高頻供給部10、第2高頻供給部20，及屏蔽箱18、28構成之高頻電力系統。

前述處理腔室2由上腔室3及設於該下方之下腔室4所構成，上腔室3內為電漿生成空間3a，下腔室4內有連結前述電漿生成空間3a之處理空間4a，於此處理空間4a內，裝設載有處理對象基板的基台6，並於上腔室3的外側纏繞線圈5，而下腔室4接地。又，前述上腔室102的外周壁部分(即圖面中剖面線標示處)由具絕緣性之陶瓷所構成，基台6與下腔室4之間設有絕緣零件6a，該絕緣零件6將基台6與下腔室4之間的電氣絕緣。

接著，在屏蔽箱18內，同時配置有上腔室3、線圈5及第1高頻供給部10，同時在屏蔽箱28內，設有第2高頻供給部20。又，屏蔽箱18連接至上腔室3的下方(圖1中黑色圓圈記號部份)，另一方面，屏蔽箱28連接至下腔室4的下方(圖1中黑色圓圈記號部份)，並遮蔽基台6的下方區塊。且，氣體供給部7裝設於屏蔽箱18的外側，透過配置於通過前述處理室2的電漿生成空間3a的管線，將處理氣體提供給該電漿生成空間3a。同時，線圈5連接至屏蔽箱18。

前述第1高頻供給部10供應高頻電力予前述線圈5，依電流方向連接切換模式電源11、振盪/放大器12、射頻感測器13、整合迴路14及射頻感測器15，並設有控制迴路16。切換模式電源11將經由輸入端子18從外部供給之交流200V之電力變換為直流電，並供給至振盪/放大器12，振盪/放大器12變換直流電而產生應供電給線圈5的高頻電力。因此，所產生之高頻電力藉射頻感測器13傳送至第1整合器14。

整合迴路14整合前述振盪/放大器12與本身迴路、射頻感測器13、15，以及包括線圈5在內、前述震盪/放大器12之負載側的阻抗，亦即形成振盪/放大器12的反射波最小化之電流迴路，由整合迴路14整合之高頻電力藉由射頻感測器15供電給線圈5。

射頻感測器13檢測出振盪/放大器12所輸出之高頻電力的周波數與電力，對控制迴路16傳送檢出訊號，射頻感測器15檢測出整合迴路14所輸出之高頻電力的周波數與電力，對控制迴路16傳送檢出訊號。

接著，前述控制迴路16以射頻感測器13的檢出訊號為基礎，將振盪/放大器12所產生之高頻電力的周波數及電力作為控制訊號，透過輸入端子18b輸入設定值，對振盪/放大器12進行回饋控制。且，控制迴路16以射頻感測器13及15的檢出訊號為基礎，依據輸入端子18b輸入之控制訊號，將整合迴路14之作動控制在反射波最小化的狀態。

又，從第1高頻電力供給部10提供給線圈5之高頻電力，與過去的周波數相同為13.56MHz，電力範圍為1000W~6000W。

前述第2高頻供給部20供給高頻電力給前述基台6，依電流方向連接切換模式電源21、振盪/放大器22、射頻感測器23、整合迴路24及射頻感測器25，並設有控制迴路26。切換模式電源21、振盪/放大器22、射頻感測器23、整合迴路24、射頻感測器25及控制迴路26，除供給基台6之高頻電力範圍為50W~6000W之外，對應至第1高頻供給部10的切換模式電源11、振盪/放大器12、射頻感測器13、整合迴路14、射頻感測器15及控制迴路16，皆擁有相同機能，故於此省略說明。又，切換模式電源21經過輸入端子28a獲得外部供給之200V交流電，並藉由輸入端子28b對控制迴路26輸入控制訊號。此外，射頻感測器25連接至基台6之傳輸線設置在屏蔽箱28內。

根據以上構成之電漿處理裝置1之實施例，第1高頻供給部10的振盪/放大器12所產生之高頻電力，因整合迴路14調整使該高頻電力的反射波最小化後，再將高頻電力供給至線圈5，氣體供給部7供給之處理氣體在生成空間3a中因該高頻電力而電漿化。另一方面，第2高頻供給部20的振盪/放大器22所產生之高頻電力，因整合迴路24之調整使該高頻電力之反射波最小化後，再供電給基台6，於該基台6產生偏壓電位。所以基台6上所裝載之處理對象基板，在偏壓電位壯態下進行電漿處理。

接著，在電漿處理裝置1中，將含有高頻電力之構成要素的上腔室3、線圈5、第1高頻供給部10設置在已接地的屏蔽箱18內部，同時將第2高頻供給部20裝設在已接地之屏蔽箱28內部，因此，無須像過去一般，以會產生能源損耗之同軸電纜線來連接各屏蔽箱，故能提高能源效率。

且，上腔室3、線圈5，以及第1高頻供給部10與第2高頻供給部20的各構成要素需要更換時也不需要更換收納這些構成單元之屏蔽箱18、28，因此，更換前述之構成單元時，相較過去更換屏蔽箱時，不僅阻抗變動小，也不會出現像過去因再次連接同軸電纜線而造成故障的情形，因而優化了組裝再現性。

又，第1高頻供給部及第2高頻供給部各自裝設在屏蔽箱18、28之內，該第1高頻供給部及第2高頻供給部與過去擁有相同機能之第1高頻電源110及第1整合器120、第1高頻電源130及第1整合器140相較之下，從其構成單元中可以省略射頻感測器121及141，而且，過去各自組成之控制迴路114及124，在本實施例中一體化為控制迴路16，同樣地，過去的控制迴路134及144，在本實施例中一體化成為控制迴路26，因此整體結構縮小，其結果可使屏蔽箱18、28的尺寸更精巧。所以，屏蔽箱18、28之內形成之電流迴路造成的高頻能源損耗也比過去少，亦即可提升整體裝置的能源效率。

【第二實施例】

接著在本發明的第2實施例所載明之電漿處理裝置，基於圖2及圖3進行說明。且，本實施例的電漿處理裝置1，與上述第1實施例之電漿處理裝置1為相同構成元素，並使用相同符號元件，故於此省略詳細說明。

本實施例的電漿處理裝置1以直徑1英吋以下之基板做為處理對象，如圖2所示，其特徵具有處理腔室2、線圈5、氣體供給部7、第1高頻供給部10、第2高頻供給部20及屏蔽箱18、28。

因處理腔室2以直徑1英吋以下的基板為處理對象，因此整體裝置可縮小尺寸，特別同圖3所示，將電漿生成空間3a部份設定其內徑D10mm以上60mm以下。且在圖2及圖3中，符號3為上腔室，符號4為下腔室，符號4a為處理空間，符號6為基台，符號6a為絕緣零件。

此外，前述第1高頻供給部10省略第1實施例中的第1高頻供給部10的切換模式電源11，同時，透過輸入端子18a從外部供給24V直流電給振盪/放大器12，以及供給周波數40MHz以上100MHz以下，電力2W以上50W以下的高頻電力給線圈5。

且，第2高頻供給部20省略第1實施例中的第2高頻供給部20的切換模式電源21，同時，透過輸入端子28a從外部供給24V直流電給振盪/放大器22，以及供給周波數100kHz以上，電力50W以下的高頻電力。

如上所述，過去處理腔室的電漿生成空間一般公認之內徑為100~350mm，且為產生電漿而供應線圈之高頻電力的周波數為13.56MHz，電力為1000W~6000W，在過去為了產生如此高頻之電力，需使用AC200V的電源。

但是，根據本發明之研究，在處理直徑1英吋以下的基板時，不需要如此高頻的電力，且形成電漿生成空間的處理腔室之內徑，就如圖3所示之直徑D在10mm以上60mm以下為最適當之尺寸，於此情況下，如圖4及圖5所示，以周波數0MHz以上100MHz以下、電力2W以上的高頻電力供給給線圈5，即可將處理氣體電漿化，同時還能維持穩定已產生之電漿，故能對基板進行電漿處理。

且，圖4係為使用上腔室3內徑D為50mm、線圈5的內徑為60mm、線圈5的圈數為1的電漿蝕刻裝置1時，於氣體供給部7傳送處理氣體Ar至電漿生成空間3a，處理腔室2內的壓力為5P，供給線圈5之高頻電力固定在50W的狀態下，當供給該線圈5之高頻電力的周波數產生變化時，於各周波數下確認電漿狀態的實驗結果。從圖3可知，周波數為40.68MHz、80MHz及100MHz時，亦即周波數在40MHz以上100MHz以下時，電漿生成空間3a內產生電漿(著火)，所生成之電漿維持穩定擴散狀態(擴散至整體電漿生成空間)。

圖5顯示為了確認可維持電漿穩定狀態之高頻電力的最小值，設定供給線圈5的高頻電力之周波數為100MHz、處理腔室2內的壓力為5Pa、處理氣體的流量為3sccm，且變動前述上腔室3的內徑D、線圈5的內徑、線圈5的線圈數、處理氣體的種類之條件下，測量穩定電漿狀態之高頻電力的大小結果，

(a)係內徑D為20mm，線圈5的內徑為30mm，線圈5的線圈數為1的情況

(b)係內徑D為20mm，線圈5的內徑為30mm，線圈5的線圈數為2的情況

(c)係內徑D為30mm，線圈5的內徑為36mm，線圈5的線圈數為1的情況

從圖5的結果可知，高頻電力大於2W以上時，可維持電漿狀態。且，供給線圈5的電力超過50W時，反而會消耗過多能源，因此供給線圈5的電力以50W以下為最適切。

根據以上的背景，本實施例的電漿處理裝置1為生成電漿而供給50W以下之高頻電力給線圈即足夠，故可從直流電源直接供給電壓24V的電力至振盪/放大器12。在第2高頻供給部20亦是如此，供給基台6的高頻電力為50W以下的低電力，故可從直流電源直接供給電壓24V的電力給振盪/大器22。且，選擇24V直流電力是因為此電源為其他控制機械最常使用之電壓，容易取得且價格低廉，當然也能使用其他電壓的直流電源。

故對本實施例的電漿處理裝置1的第1高頻電力10的振盪/放大器12及第1高頻電力20的振盪/放大器22，可直接供給直流電力，因此，不需要第1實施例中的切換模式電源11及21，故可使第1高頻供給部10及第2高頻供給部20縮小化。因此振盪/放大器12、22可以合併成單一裝置(晶體)。

所以，可將第1高頻供給部10及第2高頻供給部20裝設於處理腔室2的上方，電漿處理裝置1的整體形狀可簡化成縱向長方體，故可減少該電漿處理裝置1的擺設面積。

以上所述之具體實施例對本發明而言僅是說明性，而非限制性的。

例如，在上述的第1實施例與第2實施例中，設有第2高頻供給部20及20'以供給高頻電力給基台6、6'，但若基台6、6'無須偏壓電位時，則不須設置第2高頻供給部20及20'。

此外，在上述的第1實施例及第2實施例中，第1高頻供給部10(10')、線圈5及上腔室3設置在屏蔽箱18內，同時將第2高頻供給部20(20')設置在屏蔽箱28內，但無限制性，第1高頻供給部10(10')、線圈5、上腔室3及第2高頻供給部20(20')皆放置在一個屏蔽箱中的結構亦可。

甚且，在效果面也許有些不佳，但若將第1高頻供給部10(10')、線圈5及上腔室3當作一個單元群組，第2高頻供給部20(20')作為一個單元群組，將任一單元群組設置在單一屏蔽箱中，另一單元群組則採用圖6所示之組成結構亦可行。

或者，第1實施例及第2實施例中，使用具有線圈5、5'即所謂的感應耦合電漿(ICP)處理裝置1、1'，但非限制性的，於本發明中具有平行板電極的電容耦合電漿(CCP)處理裝置等，可使用高頻電力亦即可當作電漿處理裝置並加以具體化。

且作為處理對象的基板也非限制性的，實施例所使用之基板材質可為矽、碳化矽、藍寶石、化合物半導體、玻璃、樹脂等。

依據上述內容，本發明之高頻電力系統適用於電漿處理裝置，但非限制性的，亦適用於其他使用高頻電力之裝置。