电浆处理装置 技术领域
本发明是关于一种电浆处理装置，尤其是关于一种用来对于大型角形基板进行膜堆积、表面改质、或蚀刻等的电浆处理的装置。
背景技术
在以往的半导体装置或液晶显示装置等的制程当中，要进行膜堆积、表面改质、或蚀刻等的电浆处理时是使用平行平板型高频电浆处理装置、或是电子回旋共振(Electron CyclotronResonance：ECR)电浆处理装置等。
然而，平行平板型电浆处理装置由于电浆密度低、电子温度高，而且在ECR电浆处理装置中，在电浆激发时需要有直流磁场，因此有不易进行大面积处理的问题存在。
相对于此，近年来，提出一种在电浆激发时不需要磁场，可产生密度高且电子温度低的电浆的电浆处理装置。
以下即针对这种装置加以说明。
《现有的第1电浆处理装置》
图7(a)是第1电浆处理装置的俯视图，(b)图是其剖视图。
此现有的第1电浆处理装置记载于日本专利第2722070号公报中。
符号71是同轴传送路径、72是圆形微波放射板、73是以同心圆状设在圆形微波放射板72的开缝、74是由电介体所构成的电磁波放射窗、75是真空容器、76是气体导入系统、77是气体排出系统、78是接受电浆处理的基板、79是基板载置部。
此电浆处理装置对于具有配设成同心圆状的开缝73的圆形微波放射板72从同轴传送路径71供应微波电力。
此电浆处理装置是一面将从同轴传送路径71朝向圆形微波放射板72的中心所导入的微波，朝向圆形微波放射板72的直径方向传送，一面从设在圆形微波放射板72的开缝73放射，借此在真空容器75内产生均匀的电浆。
《现有的第2电浆处理装置》
图8(a)是第2电浆处理装置地俯视图，(b)图是其剖视图。
此现有的第2电浆处理装置记载于日本专利第2857090号公报中。
符号81是矩形导波管、82是导波管天线、83是微波源、84是由电介体所构成的电磁波放射窗、85是真空容器、86是气体导入系统、87是气体排出系统、88是接受电浆处理的基板、89是基板载置部、90是矩形导波管81的反射面(短路面、R面)、91是矩形导波管81的H面(与微波的电场方向垂直的面)。
此电浆处理装置是从配设在矩形导波管81的H面91的一部分的开缝所构成的导波管天线82，经由电磁波放射窗84供应微波电力，借此在真空容器85内产生电浆。
此电浆处理装置是考虑到微波在矩形导波管81的反射面90的反射，凭借改变设在矩形导波管81的H面91且构成两个导波管天线82的开缝的宽度(开口面积)，使微波从该开缝的放射电力均匀化。此外，在图8(a)中，关于开缝的宽度变化虽省略图标，但是如该公报所记载，例如该开缝是朝向矩形导波管81的反射面90逐渐变狭窄而具有阶梯状或斜面状的变化形状。
因此，只要所产生的电浆充分扩散，即可凭借从两个开缝所放射的微波电力产生比较均匀的电浆。
此外，最近在制造半导体装置或液晶显示装置所使用的电浆处理装置中，随着基板尺寸的变大，装置也逐渐大型化，尤其是液晶显示装置需要有用来处理1公尺等级的基板的装置。这相当于制造半导体装置所使用的直径300mm的基板的大约10倍的面积。
再者，上述电浆处理是将甲硅烷气体、氧气、氢气、氯气这些反应性气体作为原料气体而加以利用。在这些气体的电浆中有许多负离子(O-、H-、Cl-等)存在，于是需要一种将这些因素列入考虑的制造设备以及制造方法。
然而，上述现有的第1、第2电浆处理装置却有以下所示的课题。
《现有的第1电浆处理装置的课题》
如图7所示的现有第1电浆处理装置，使微波在同轴传送路径71或圆形微波放射板72等的导体中传送时，在这些导体中会发生铜损等的传送损失。此传送损失是在频率越高且同轴传送距离或放射板面积越大的情况下，问题越为严重。因此，在液晶显示装置等基板非常大的大型装置的情况下，微波的衰减很大，且不易有效地产生电浆。
而且，从圆形微波放射板72放射微波的这种电浆处理装置虽适用于处理如半导体装置的圆形基板的情况，但是要处理液晶显示装置等角形基板时，也会有电浆在基板的角部变得不均匀的问题。
因此，现有的第1电浆处理装置具有不易处理大面积基板，尤其是角形基板的课题存在。
《现有的第2电浆处理装置的课题》
另外，如图8所示的现有第2电浆处理装置，从两条开缝也即从导波管天线82放射出在矩形导波管81传送的微波时，可降低上述传送损失。然而，如果是在所产生的电浆中存在有许多负离子的反应性电浆时，则电浆的两极性扩散系数会变小，因此会有电浆偏向有微波放射的开缝附近的问题。此问题在电浆压力高的情况下更加严重。因此，有难以大面积进行以含有容易产生负离子的氧、氢及氯等的气体作为原料的电浆处理，尤其在其压力高的情况下更为困难的课题存在。
发明内容
本发明的目的在于解决上述课题，并且提供一种即使是反应性电浆，也可处理大面积基板或角形基板的电浆处理装置。
为了解决上述课题，本发明是采用以下所记载的构成。
电浆处理装置是具有导波管、导波管天线、以及由电介体所构成的电磁波放射窗，并且凭借从前述导波管天线经由前述电磁波放射窗所放射的电磁波产生电浆的电浆处理装置，在前述导波管与前述电磁波放射窗相对向的面设有凹凸部。
电浆处理装置是具有导波管、导波管天线、以及由电介体所构成的电磁波放射窗，并且凭借从前述导波管天线经由前述电磁波放射窗所放射的电磁波产生电浆的电浆处理装置，在前述电磁波放射窗与前述导波管相对向的面设有凹凸部。
电浆处理装置是具有导波管、导波管天线、以及由电介体所构成的电磁波放射窗，并且凭借从前述导波管天线经由前述电磁波放射窗所放射的电磁波产生电浆的电浆处理装置，前述电磁波放射窗是在第1构件混合至少一种介电常数与前述第1构件不同的第2构件而形成。
其中，前述第2构件的大小比前述电磁波的波长的1/8还大。
电浆处理装置是具有导波管、导波管天线、由电介体所构成的电磁波放射窗、以及夹在前述导波管天线与前述电磁波放射窗之间的电介体空间，并且凭借从前述导波管天线经由前述电介体空间及前述电磁波放射窗所放射的电磁波产生电浆的电浆处理装置，在前述电介体空间与前述电磁波放射窗之间设有由导电性材料所构成的导电网。
其中，前述导电网的间隔是在前述导波管天线下方较为狭窄，且离该处越远则越宽。
电浆处理装置是具有同轴传送路径、电磁波放射板、设置在前述电磁波放射板的开口部、以及由电介体所构成的电磁波放射窗，并且凭借从前述同轴传送路径经由前述电磁波放射板及前述电磁波放射窗所放射的电磁波产生电浆的电浆处理装置，在前述电磁波放射窗与前述电磁波放射板相对向的面设有凹凸部。
电浆处理装置是具有同轴传送路径、电磁波放射板、设置在前述电磁波放射板的开口部、以及由电介体所构成的电磁波放射窗，并且凭借从前述同轴传送路径经由前述电磁波放射板及前述电磁波放射窗所放射的电磁波产生电浆的电浆处理装置，前述电磁波放射窗是在第1构件混合至少一种介电常数与前述第1构件不同的第2构件而形成。
其中，前述第2构件的大小比前述电磁波的波长的1/8还大。
电浆处理装置是具有同轴传送路径、电磁波放射板、设置在前述电磁波放射板的开口部、由电介体所构成的电磁波放射窗、以及夹在前述电磁波放射板与前述电磁波放射窗之间的电介体空间，并且凭借从前述同轴传送路径经由前述电磁波放射板、前述电介体空间及前述电磁波放射窗所放射的电磁波产生电浆的电浆处理装置，在前述电介体空间与前述电磁波放射窗之间设有由导电性材料所构成的导电网。
前述的电浆处理装置，其中，前述电磁波放射窗与前述电浆相接触的面是平坦面。
本发明电浆处理由于是如上所述，使用导波管来传送电磁波，并且从设在该导波管的开缝所构成的导波管天线将电磁波电力放射至电浆中，因此可有效地放射大电力的电磁波。
电浆处理装置由于在导波管与电磁波放射窗相对向的面设有凹凸部，因此可凭借该凹凸部使电磁波反射或散射而分散，并且使电磁波的放射强度均匀化。
电浆处理由于是在电磁波放射窗与导波管相对向的面设有凹凸部，而不是在导波管侧设有凹凸部，因此同样可凭借该凹凸部使电磁波反射或散射而分散，并且使电磁波的放射强度均匀化。
电浆处理装置中，由于电磁波放射窗是在第1构件混合至少一种介电常数与前述第1构件不同的第2构件而形成，因此可凭借该第2构件使电磁波反射或散射而分散，并且使电磁波的放射强度均匀化。
电浆处理装置中，由于混合在前述电磁波放射窗的第2构件的大小比电磁波的波长的1/8还大，因此电磁波可凭借反射或散射而更有效地分散，并且使电磁波的放射强度更为均匀化。
电浆处理装置是在电介体空间与前述电磁波放射窗之间设有由导电性材料所构成的导电网，因此可凭借该导电网使电磁波反射或散射而分散，并且使电磁波的放射强度均匀化。
电浆处理装置是使导电网的间隔在导波管天线下方较为狭窄，且离该处越远则越宽，因此电磁波可凭借反射或散射而更有效地分散，并且使电磁波的放射强度更为均匀化。
电浆处理装置是在从同轴传送路径供应微波电力的电浆处理装置中，在电磁波放射窗与电磁波放射板相对向的面设有凹凸部，因此可凭借该凹凸部使电磁波反射或散射而分散，并且使电磁波的放射强度均匀化。
电浆处理装置中，电磁波放射窗是在第1构件混合至少一种介电常数与前述第1构件不同的第2构件而形成，因此可凭借该第2构件使电磁波反射或散射而分散，并且使电磁波的放射强度均匀化。
电浆处理装置中，由于混合在前述电磁波放射窗的第2构件的大小比电磁波的波长的1/8还大，因此电磁波可凭借反射或散射而更有效地分散，并且使电磁波的放射强度更为均匀化。
电浆处理装置是在电介体空间与前述电磁波放射窗之间设有由导电性材料所构成的导电网，因此可凭借该导电网使电磁波反射或散射而分散，并且使电磁波的放射强度均匀化。
电浆处理装置是使电磁波放射窗与电浆相接触的面形成平坦面，因此在成膜或蚀刻制程中，可防止膜残留或微粒产生。
附图说明
图1(a)是本发明实施例1的电浆处理装置的俯视图，(b)图是其剖视图；
图2(a)是本发明实施例2的电浆处理装置的俯视图，(b)图是其剖视图；
图3(a)是本发明实施例3的电浆处理装置中的电磁波放射窗的俯视图，(b)图是其剖视图；
图4(a)是本发明实施例3的电浆处理装置中的电磁波放射窗的俯视图，(b)图是其剖视图；
图5(a)是本发明实施例4的电浆处理装置的俯视图，(b)图是其剖视图；
图6(a)是本发明实施例5的电浆处理装置的俯视图，(b)图是其剖视图；
图7(a)是第1电浆处理装置的俯视图，(b)是其剖视图；
图8(a)是第2电浆处理装置的俯视图，(b)是其剖视图。
具体实施方式
以下利用图式来详细说明本发明的实施例。此外，在以下所说明的图式中，具有相同功能的构件标记相同的符号，并且省略其重复的说明。
实施例1：
图1(a)是本实施例1的电浆处理装置的俯视图，(b)图是其剖视图。
符号1是矩形导波管、2是导波管天线、3是电磁波，例如微波源、4是由石英、玻璃、陶瓷等的电介体所构成的电磁波放射窗(电磁波导入窗)、5是真空容器、6是气体导入系统、7是气体排出系统、8是接受电浆处理的基板、9是基板载置部、10是夹在导波管天线2与电磁波放射窗4之间的电介体空间(例如空气)、11是设在导波管1与电磁波放射窗4相对向的面的凹凸部(凹凸面)。
在可产生电浆的真空容器5连接有用来导入原料气体的气体导入系统6；以及用来排出所导入的气体的气体排出系统7。
由微波源3的振荡器所振荡的微波是在矩形导波管1内传送，并且从导波管天线2经由电磁波放射窗4放射至真空容器5内。
本实施例1是在导波管1与设有导波管天线2的电磁波放射窗4相对向的面，以30mm的问隔设有例如宽10mm、高5mm的细长凸部，借此构成凹凸部11。
此外，电磁波放射窗4是与导波管1的凹凸部11的凸部保持5mm的间隔而设置。而且，电磁波放射窗4的两面，也即电磁波放射窗4的导波管1侧的面、以及导波管1与相反侧的电浆相接触的面为平坦面。
从导波管天线2所放射的微波是在设于导波管1的凹凸部11与电浆之间反复反射或散射，并且广范围地分散。此时，夹在导波管天线2与电浆之间的区域就形成一个虚拟的空腔谐振器。这是因为在电浆密度高的情况下，对于电磁波来说，电浆具有金属壁的作用。将电浆作为金属壁发挥作用的条件例如有电浆频率必须比所放射的电磁波的频率 ω高。
在这个虚拟的空腔谐振器内，可凭借设在导波管1的凹凸部11的效果产生高分散性的波，比起没有凹凸部11的情况，更可提高电磁波的放射强度均匀性。
此外，设在导波管1的凹凸部11的凸部的形状并不限于如本实施例1将角柱状(立方体状)凸部平行排列的构成，也可为例如将圆柱状或角锥状或圆锥状的凸部设置数个成为二次元状的构成等。
另外，本实施例1是在具有导波管1、导波管天线2、以及由电介体所构成的电磁波放射窗4，并且凭借从前述导波管天线2经由前述电磁波放射窗4所放射的电磁波产生电浆的电浆处理装置中，在前述导波管1与前述电磁波放射窗4相对向的面设有凹凸部11。
而且，本实施例1的电磁波放射窗4与电浆相接触的面为平坦面。另外，也与实施例1及以下说明的实施例2至5都相对应。
实施例2：
图2(a)是本实施例2的电浆处理装置的俯视图，(b)图是其剖视图。
符号12是设在电磁波放射窗4与导波管1相对向的面的凹凸部。
本实施例2是在电磁波放射窗4与导波管1相对向的面，以30mm的间隔设置宽10mm、深5mm的细长凸部，借此构成凹凸部12。
此电磁波放射窗4的凹凸部12的凸部是与设有导波管天线2的导波管1的外面保持5mm的间隔而设置。而且，电磁波放射窗4与设有凹凸部12的面的相反侧面的电浆相接触的面(也即电磁波放射窗4与导波管1的相反侧的面)为平坦面。
本实施例2也是与实施例1同样的，从导波管天线2所放射的微波是凭借设在导波管天线2与电浆之间的电磁波放射窗4的凹凸部12而反复反射或散射，并且广范围地分散。此时，夹在导波管天线2与电浆之间的区域就形成一个虚拟的空腔谐振器。这是因为在电浆密度高的情况下，对于电磁波来说，电浆具有金属壁的作用。将电浆作为金属壁而发挥作用的条件例如有电浆频率必须比所放射的电磁波的频率 ω高。
在这个虚拟的空腔谐振器内，可凭借设在电磁波放射窗4的凹凸部12的效果产生高分散性的波，比起没有凹凸部的情况，更可提高电磁波的放射强度均匀性。
此外，设在电磁波放射窗4的凹凸部12的凸部的形状并不限于如本实施例2将角柱状(立方体状)凸部平行排列的构成，也可为例如将圆柱状或角锥状或圆锥状的凸部设置数个成为二次元状的构成等。
另外，本实施例2是在具有导波管1、导波管天线2、以及由电介体所构成的电磁波放射窗4，并且凭借从前述导波管天线2经由前述电磁波放射窗4所放射的电磁波产生电浆的电浆处理装置中，在前述电磁波放射窗4与前述导波管相对向的面设有凹凸部12。
实施例3：
图3(a)是本实施例3的电浆处理装置中的电磁波放射窗的俯视图，(b)图是其剖视图。
符号13是构成电磁波放射窗4的玻璃板，14是由混合于玻璃板13的球状陶瓷所构成的混合构件。
本实施例3是将例如混合有氧化铝(介电常数9)等由陶瓷所构成的混合构件14的玻璃板(介电常数4.7)13用来作为电磁波放射窗4。
此外，由球状陶瓷所构成的混合构件14的直径为2.5cm，电磁波放射窗4的厚度为5cm。球状混合构件14的直径比微波的波长的1/8还大。因此，可使微波因为反射或散射而有效地分散。如上述凭借使用混合有不同介电常数的混合构件14的电磁波放射窗4，比起使用由单一材料的玻璃板所构成的电磁波放射窗的情况，更可提高电浆的均匀性。
另外，本发明的效果，就混合于电磁波放射窗4且介电常数不同的混合构件14的材料来说，当然不限于上述陶瓷，也可选择蓝宝石、氮化铝、氧化锆等所希望的介电常数的材料。而且，此混合构件14的材质非单一材质也可，或混合不同材质的混合构件14也可。
图4(a)是本实施例3的电浆处理装置的其它构成的电磁波放射窗的俯视图，(b)图是其剖视图。
图3是使用球状的混合构件14作为混合于用以构成电磁波放射窗4的玻璃板13的混合构件14，但是如图4所示，并不限于球状，也可使用立方体等各种形状的混合构件14，使微波的分散性更加提高。
此外，本实施例3在具有导波管1、导波管天线2、以及由电介体所构成的电磁波放射窗4，并且凭借从前述导波管天线2经由前述电磁波放射窗4所放射的电磁波产生电浆的电浆处处理装中，前述电磁波放射窗4是在第1构件(玻璃板13)混合至少一种介电常数与前述第1构件不同的第2构件(混合构件14)而形成。
而且，本实施例3中前述第2构件(混合构件14)的大小比前述电磁波的波长的1/8还大。
实施例4：
图5(a)是本实施例4的电浆处理装置的俯视图，(b)图是其剖视图。
符号15是设在电介体空间10与电磁波放射窗4之间，并且由导电性材料所构成的导电网。
本实施例4是在例如由空气所组成的电介体空间10与例如由石英所构成的电磁波放射窗4之间，最好是在电磁波放射窗4的上面，设有例如不锈钢制的导电网15。
导电网15的间隔(导电网尺寸)只要可使微波的一部分透过即可，最大间隔最好是微波的波长的1/8以下。而且，在本实施例4中，此导电网15的间隔在导波管天线2，也就是对应于开口部(开缝)的部分较为狭窄，且离该处越远则越宽。在此，此导电网15的间隔的最狭窄部分为0.8cm，最宽部分为1.5cm。
本实施例4由于设有这种导电网15，因此微波会因反射、散射而分散，因而可使电磁波的放射强度均匀化。
此外，在本实施例4中，电介体空间10、电磁波放射窗4、以及导电网15的各材料当然不限定于本实施例4的材料，只要是具有同样性质的材料，即可获得本实施例4的效果。
而且，导电网15的间隔也不限定于前述数值，只要是可使微波的至少一部分透过间隔即可。
另外，本实施例4是在具有导波管1、导波管天线2、由电介体所构成的电磁波放射窗4、以及夹在前述导波管天线2与前述电磁波放射窗4之间的电介体空间10，并且凭借从前述导波管天线2经由前述电介体空间10及前述电磁波放射窗4所放射的电磁波产生电浆的电浆处理装置中，在前述电介体空间10与前述电磁波放射窗4之问设有由导电性材料所构成的导电网15。
而且，本实施例4中，前述导电网15间隔在前述导波管天线2下方较为狭窄，且离该处越远则越宽。
实施例5：
图6(a)是本实施例5的电浆处理装置的俯视图，(b)图是其剖视图。
符号16是同轴传送路径、17是微波放射板、18是以同心圆状设在圆形微波放射板17的开缝、19是设置在电磁波放射窗4且具有半球状凸部的凹凸部。
本实施例5是关于从同轴传送路径16供应圆形微波电力的电浆处理装置。
在本实施例5中，从同轴传送路径16朝向圆形微波放射板17的中心所导入的微波是一面朝向圆形微波放射板17的直径方向传送，一面从设在圆形微波放射板17的开缝18经由石英、玻璃、陶瓷等的电介体材料所构成的电磁波放射窗4放射至真空容器5内。
本发明实施例5是在电磁波放射窗4与圆形微波放射板17相对向的面设有由直径3cm的数个半球状凸部所构成的凹凸部19。电磁波放射窗4的凹凸部19的凸部是与圆形微波放射板17保持5mm的间隔而设置。而且，电磁波放射窗4与设有凹凸部19的面的相反侧面的电浆相接触的面为平坦面。
从圆形微波放射板17的开缝18所放射的微波是凭借设在圆形微波放射板17与电浆之间的电磁波放射窗4的凹凸部19而反复反射或散射，并且广范围地分散。此时，夹在圆形微波放射板17与电浆之间的区域就形成一个虚拟的空腔谐振器。这是因为在电浆密度高的情况下，对于电磁波来说，电浆具有金属壁的作用。将电浆作为金属壁而发挥作用的条件例如有电浆频率必须比所放射的电磁波的频率 ω高。
在这个虚拟的空腔谐振器内，可凭借设在电磁波放射窗4的凹凸部19的效果产生高分散性的波，比起没有凹凸部的情况，更可提高电磁波的放射强度均匀性。
此外，设在电磁波放射窗4的凹凸部19的凸部的形状并不限于如本实施例5将半球状凸部设置数个成为二次元状的构成，也可为例如将实施例2的角柱状(长方体)的凸部平行排列的构成、或将半圆柱状的凸部平行排列的构成、或是将圆柱状或角锥状或圆锥状的凸部设置数个成为二次元状的构成等。
另外，本实施例5是在具有同轴传送路径16、电磁波放射板17、设置在前述电磁波放射板17的开口部(开缝18)、以及由电介体所构成的电磁波放射窗4，并且凭借从前述同轴传送路径16经由前述电磁波放射板17及前述电磁波放射窗4所放射的电磁波产生电浆的电浆处理装置中，在前述电磁波放射窗4与前述电磁波放射板17相对向的面设有凹凸部。
而且，本实施例5的从同轴传送路径16供应圆形微波电力的电浆处理装置也可不在电磁波放射窗4设置凹凸部19，而是如第3图、第4图的实施例3使用混合有不同介电常数的材料的电磁波放射窗4、或是如该实施例3使混合构件14的直径比微波的波长的1/8还大、或是如图5的实施例4在电磁波放射窗4上设置导电网15，借此当然可获得本发明的效果。再者，本发明也可适当组合实施例1至5的构成。
如上所述，实施例1至4的电浆处理装置是使微波分散在导波管天线2与电浆之间的虚空间，借此可减少天线2的开口部(开缝)个数。因此，天线间的相互作用会变小，而可容易进行天线的设计。而且，由于可将电磁波放射至比天线2部分更大的范围，因此可产生大面积的电浆。而且，实施例1至5的电浆处理装置可使放射至电浆的电磁波强度均匀化，且可将电磁波放射至较广的范围，因此可产生大面积的电浆。而且，实施例2、5的电浆处理装置是在电磁波放射窗4与导波管1或圆形微波放射板17相对向的面设有微波分散用的凹凸部12或19，因此电磁波放射窗4与电浆相接触的面为平坦面，使凹凸部12或19不致与电浆接触。借此即可避免在电磁波放射窗4与电浆相接触的面残留膜或产生微粒。
以上已根据实施例具体说明本发明，但是本发明并不限定于上述实施例，当然可在不脱离其要旨的范围内进行各种变更。
如以上所说明，根据本发明，可提供一种即使是反应性电浆，也可处理大面积基板或角形基板的电浆处理装置。组件符号说明：1矩形导波管 2导波管天线3微波源 4电磁波放射窗5真空容器 6气体导入系统7气体排出系统 8、78、88基板9基板载置部 10电介体空间11导波管的凹凸部 12电磁波放射窗的凹凸部13玻璃板 14混合构件15导电网 16同轴传送路径17圆形微波放射板 18开缝19电磁波放射窗的凹凸部 71同轴传送路径72圆形微波放射板 73开缝74电磁波放射窗 75真空容器76气体导入系统 77气体排出系统79基板载置部 81矩形导波管82导波管天线 83微波源84电磁波放射窗 85真空容器86气体导入系统 87气体排出系统89基板载置部 90矩形导波管的反射面91矩形导波管的H面