[发明专利]等离子体反应器及利用该反应器的等离子体点火方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种等离子体反应器及利用该反应器的等离子体点火方法，更具体而言涉及一种如下等离子体反应器及利用该反应器的等离子体点火方法，即在TCP、ICP耦合等离子体源方式(感应耦合等离子体源)中，供给与以往相比相对较低的电压的情况下，也能够进行等离子体放电，并且供给相同电压的情况下，与以往的方法相比，等离子体放电条件得到缓解，而且有利于开始等离子体放电之后的等离子体的维持或持续。

背景技术

等离子体是指在超高温下分离为带负电荷的电子与带正电荷的离子的气体状态。此时，电荷分离度非常高且整体上正负电荷的数相同而呈中性。

通常，物质的状态分为固体、液体、气体等三种。等离子体通常被称为第四物质状态。这是因为，若对固体施加能量则变液体、气体，若再对该气体状态施加高能量，则在数万℃下气体分离为电子与原子核，从而成为等离子体状态。

等离子体放电用于产生包括离子、自由基、原子、分子的活性气体的气体激发。活性气体广泛用于多种领域，代表性地，半导体制造工艺，例如蚀刻、蒸镀、清洗、灰化等广泛使用。

最近，用于制造半导体装置的晶片或LCD玻璃基板进一步大型化。因此，需要对等离子体离子能量的控制能力高且具有大面积处理能力的易于扩张的等离子体源。

已知利用等离子体的半导体制造工艺中，远程等离子体的使用非常有效。例如，在用于工艺腔室的清洗和剥离光致蚀刻剂等灰化工艺中有效使用。

远程等离子体反应器(或称为远程等离子体发生器)有使用变压器耦合等离子体源(transformer coupled plasma source：TCPS)的反应器及使用感应耦合等离子体源(inductively coupled plasma source：ICPS)的反应器。使用变压器耦合等离子体源(transformer coupled plasma source)的远程等离子体反应器具有在环状结构的反应器主体上安装有具有初级线圈的磁芯的结构。

以下，参照附图，对基于以往技术的变压机耦合等离子体源远程等离子体反应器进行说明。

图1是表示等离子体处理装置的结构的图。

参照图1，等离子体处理装置由远程等离子体反应器和工艺腔室5构成。远程等离子体反应器由环状等离子体腔室4、设置于等离子体腔室4的磁芯3及用于向卷绕于磁芯3的初级线圈2供给交流电力的交流电源供给源1构成。远程等离子体反应器中，气体流入等离子体腔室4内部，从电源供给源1供给的交流电力供给至变压器的初级线圈2，致使驱动初级线圈，则感应电动势传导至等离子体腔室4内部，在等离子体腔室4内部用于等离子体放电的电抗器放电环6被感应，致使产生等离子体。等离子体腔室4通过连接器9与工艺腔室5连接，在等离子体腔室4产生的等离子体供给至工艺腔室5，在工艺腔室5内对被处理基板进行处理。

图2及图3是表示以往的远程等离子体发生器的图。

参照图2及图3，远程等离子体反应器中，从交流电源供给源1向卷绕于磁芯3的初级线圈2供给交流电力。此时，等离子体腔室4通过在内部形成的电抗器放电环6，等离子体腔室4内的气体进行放电而成为等离子体状态。等离子体腔室4可进行接地8连接。由于等离子体腔室4为环形结构，因此可以在等离子体腔室4中消耗所有交流电流，为了防止此现象而具备绝缘体7。绝缘体7由陶瓷等电介质物质构成。交流电源供给源1根据所设定的频率(Hz)供给反转的相位的交流电流。

这种以往的远程等离子体反应器通过施加高电压的交流电力来进行等离子体点火。但是，例如等离子体腔室4内部为8Torr的低气压的状态下施加500V的高电压的情况下，出现每1000次约失败2～3次的点火失败率。这种点火失败的情况下，需要进行再点火的工作，因此工艺进程迟缓，而且再点火消耗较多费用。并且，还存在由于电弧放电产生等离子体腔室4内部的损伤的问题。并且，存在如下问题：等离子体反应器的绝缘体7易被在等离子体腔室4内部产生的等离子体损伤或破损，从而不产生等离子体。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于，提供一种在变压器耦合等离子体源方式或感应耦合等离子体源方式中，即使供给与以往相比相对低的电压的情况下，也能够进行等离子体放电的等离子体反应器及利用该反应器的等离子体点火方法。

本发明的另一目的在于，提供一种在供给相同电压的情况下，与以往相比能够容易地产生等离子体放电，并且能够容易地维持所产生的等离子体的等离子体反应器及利用该反应器的等离子体点火方法。