[发明专利]等离子体产生装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种等离子体(plasma)产生装置，且特别涉及一种以射频电磁波产生等离子体的等离子体产生装置。

背景技术

等离子体产生装置在薄膜太阳能电池、液晶显示器及半导体芯片等产品的制造过程中可以进行薄膜沈积、蚀刻等制程。因此等离子体产生装置在上述产品中是极为重要的关键设备。然而，当等离子体产生装置的上电极板的尺寸与射频电磁波的波长接近时，射频电磁波将会产生驻波现象。驻波现象将会导致等离子体分布极为不均匀，最终造成镀膜不均匀或蚀刻不均匀等问题。尤其在射频电磁波的频率增加时，驻波效应更是显著。为了避免驻波现象的发生，企业界便提出以下数篇专利。

百瑟系统公司(Unaxis)提出美国第US 7,487,740号专利，此篇专利主要利用修改上/下电极板的形状的方式(shaped electrode)来消除驻波效应。该设计是利用驻波产生时，靠近上电极板中央位置的射频电压会较大而往两旁递减的现象，通过理论计算将上电极板设计成两旁微凹向下的特殊形状，同时在上电极板与等离子体间用一介电窗来区隔，而下电极板则维持平坦形状，以获得在上电极板与下电极板之间中有均匀的电场分布，以产生均匀的等离子体。亦或者反过来，修改下电极板具微凹向上的曲率，并再置入一层绝缘材料以使得整体表面具有良好的平坦性。然而，无论是修改上电极板或下电极板的形状，这些上电极板或下电极板的形状均必须针对特定射频电磁波的频率所设计，一旦改变射频电磁波的频率或者在不同制程压力或不同等离子体密度底下便无法适用。

另外，日本三菱重工(Mitsubishi Heavy Industries，MHI)则提出美国第US 7,141,516号专利。此篇专利主要是以栅状上电极(Ladder-Shape)来取代平板状上电极板。此技术最大特点在于利用相位调制(Phase Modulation)方法将射频功率分别由栅状上电极的两侧引入，并以两个相变化器将两个输入电源之间的相位差随时间做周期性的变化(0°～360°)。如此可使得所产生的驻波节点随时间位移。当相位差改变的频率够快时，对时间平均的电场/等离子体密度即可达到均匀分布的目的。然而，此种作法必须提供两组电源及两组相变化器，徒增许多设备成本。

此外，日本三菱重工更提出美国第US 6,417,079号专利。此篇专利主要是利用在栅状上电极的另一端加装假负载，以使得射频电磁波传递到假负载时被吸收掉而不会产生反射波，如此便可避免驻波的产生。然而，假负载将会损耗相当多上电极的功率，造成能源的浪费。

发明内容

本发明涉及一种等离子体产生装置，其利用两个以上成对的阻抗调制器来调节等离子体，使得射频电磁波所产生的驻波节点会随着时间作周期性移动，对时间平均而言，便能产生均匀的等离子体分布。

根据本发明的一方面，提出一种等离子体产生装置。等离子体产生装置包括一等离子体处理腔体、一上电极板、一下电极板以承载基板及至少两个阻抗调制器。上电极板用以连接一射频电源。此些阻抗调制器两两成对。各个阻抗调制器具有一阻抗调制值曲线。此些阻抗调制器并联于上电极板的对称处。其中，各个阻抗调制值曲线随时间变化，且此些阻抗调制值曲线的一并联等效阻抗值曲线随时间固定。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举诸项实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1绘示本发明第一实施例的等离子体产生装置的示意图；

图2绘示图1的上电极板及第一～第二阻抗调制器的俯视图；

图3A绘示第一实施例的第一～第二阻抗调制值曲线的变化图；

图3B绘示第一实施例的第一～第二阻抗调制器的并联等效阻抗值曲线的变化图；

图4绘示本发明第二实施例的一种等离子体产生装置的上电极板及第一～第四阻抗调制器的俯视图；

图5绘示本发明第二实施例的另一种等离子体产生装置的上电极板及第一～第四阻抗调制器的俯视图；

图6A绘示第二实施例的第一～第四阻抗调制值曲线的变化图；

图6B绘示第二实施例的第一～第四阻抗调制器的并联等效阻抗值曲线的变化图；

图7绘示本发明第三实施例的等离子体产生装置的上电极板及第一～第八阻抗调制器的俯视图；

图8A绘示第三实施例的第一～第八阻抗调制值曲线的变化图；以及

图8B绘示第三实施例的第一～第八阻抗调制器的并联等效阻抗值曲线的变化图。

【主要元件符号说明】

100、200、300、400：等离子体产生装置

110：等离子体处理腔体

120：止电极板

130：下电极板