等离子体处理装置 本发明涉及一种等离子体处理装置，更具体地说，本发明涉及一种在半导体或液晶显示元件、太阳能电池的制造过程等中使用的蚀刻装置、CVD(化学汽相淀积)装置、除灰装置等的等离子体处理装置。
图6示出把现有等离子体处理装置作为如除灰装置而构成时的概略断面图。参照图6，该等离子体处理装置具有上盖101，容器本体102，基板支承架107和电介质被覆线路113和密封板114。
上盖101由氧化铝等电介质构成，配置于容器本体102上。由密封垫(图未示出)封闭上盖101和容器本体102之间，因此，处理室112与大气隔离。处理室112预先使用真空泵等以保持真空状态。
用于保持基板108的基板支承架107设置在处理室112内，配置在基板支承架107上的基板108的表面对着上盖101。气体导入管连接在容器102的壁面上，从该气体导入管111向处理室112内供给所需的原料气体。
电介质被覆线路113配设在上盖101上，该电介质被覆线路113的上方及外周围被密封板114覆盖。微波导管(图未示出)连接电介质被覆线路113。
在使用现有等离子体处理装置除灰时，首先，要从气体导入管111将所需的原料气体供给处理室112内。微波通过电介质被覆线路113从上盖101导入处理室112内后，在处理室112内激励起等离子体，基板108的表面的抗蚀剂被灰化去除。
然而，在上述现有的等离子体处理装置中，因为只是从一根气体导入管111导入原料气体，所以供给到处理室112内的原料气体出现分布不均现象，因而，难以做到均匀的除灰处理。
日本特许公报，如2669168号，特开平7-335633号公报披露了解决上述问题的技术方案。
图7示出特许公报2669168号所披露的等离子体处理装置的构成概略断面图。参照图7，该等离子体处理装置与图6所示的构成相比，不同点在于增加了喷头115和对称地连接了多个气体导入管111。
喷头115被设置在基板支承架107的上方、上盖101的下面附近，能完全覆盖基板108，且具有多个孔115a。喷头115的外周部断面呈L字形状，在该部分上形成缓冲室115b。喷头115地外周端固定连接在容器本体102的内壁面上。
除此以外的构成，因为与上述图6的构成基本一致，因此，相同的部件采用相同的符号，并省略对其的说明。
关于该装置的动作，首先，把基板108放置到基板支承架107上后，将处理室112内设定为所需的真空度。然后，从多个气体导入管111将所需的气体导入缓冲室115b内。气体从缓冲室115b内经喷头115的孔115a流入处理室112内。接着，微波从微波波导管通过电介质被覆线路113从上盖101被导入处理室112内。这样，在处理室112内因微波激励而发生等离子，基板108表面的抗蚀剂被除灰化去除。
图8示出特开平7-335633号公报所披露的等离子体处理装置的构成概略断面图。参照图8，该等离子体处理装置与图6所示的构成相比，不同点在于增加了金属板116。
金属板116被配置成贴着上盖101下表面。该金属板116如图9所示，具有裂缝状的微波透过口116c，和设在基板支承架107那一侧表面上的多个孔116a，以及设在侧面上的气体供给口116d。气体导入管111连接气体供给口116a。金属板116是中空板，气体供给口116d和多个孔116a在内部相通。因此，当从气体供给口116d供给反应气体时，反应气体从多个孔116a被吹入处理室112内。
除此以外的构成，因为与图6所示的等离子体处理装置基本一致，所以对于相同的部件采用相同的符号，并省略对其说明。
关于该装置的动作，首先，把基板108放置在基板支承架107上后，设定处理室112内为所需的真空度。然后，从气体导入管111将所需气体从气体供给口116d导入金属板116内。气体从金属板116的孔116a吹出，被导入处理室112内。接着，微波通过电介质被覆线路113和上盖101，从金属板116的微波通过口116c被导入处理室112内。因此，在处理室112内发生等离子体，基板108的表面的抗蚀剂被灰化去除。
近年来，IC和液晶等的领域正推进基板的大型化。特别是TFT(ThinFilm Transistor)液晶显示装置，基板达到从500mm角至1m角这样的尺寸或高于该尺寸的面积。对于如此大型的基板，在用特许公报2669168号和特开平7-335633号公报所披露的装置进行等离子体处理时，存在以下问题。
在基板108大型化的场合下，为了能够覆盖整个大型基板108，需要采用比基板108的尺寸更大的电介质被覆线路113、上盖101、喷头115或金属板116。但是，因为上盖101由陶瓷等电介质形成，所以形成这样大尺寸的陶瓷制品是困难的，而且会导致成本上升。因为上盖101也作为隔开大气环境的隔板，所以为了能够将处理室112内保持真空且承受大气压，随着上盖101面积的增大厚度也必须增加。从这个意义上讲形成大尺寸上盖101也存在困难。这些问题对于电介质被覆线路而言也一样存在。
特许公报2669168号的喷头115为金属制，在这种情况下，当反应副产品附着于喷头115上时，等离子放电特性会发生变化。此外，喷头115暴露于等离子体内，受等离子散发的热量影响，而升至高温，从而产生热膨胀问题。但如果因为存在这些问题，而仅利用陶瓷来形成喷头115的话，又会使其可加工的尺寸受到影响，喷头115价格也会很高。
若基板108大型化，即使设置缓冲室115b，由于在喷头115的外周侧和内周侧的气体导入用孔115a中的反应气体的流通性(传导率(conductance)不同，因而难以生成均质的等离子体。
至于特开平7-335633号公报的金属板116，在基板108大型化的情况下，在外周侧和内周侧的气体导入用孔116a中的反应气体的流通性(传导率(conductance))也不同，也难以生成均质等离子体。
另外，金属板116因为形状复杂，所以制作困难，导致成本高昂。
此外，对于金属板116而言，微波从裂缝状微波通过口116c处被导入。由于该微波通过口116c的缝宽，间隔，金属板116的厚度等原因，所生成的等离子体成为均匀状态的位置会变化，金属板116越厚，则越是远离上盖101的区域内的等离子体较为均匀。
本发明是为了解决上述问题，其目的在于提供一种用均匀的等离子体均匀地处理大面积基板，且成本低廉的等离子体处理装置。
本发明的等离子体处理装置是利用被微波处理到等离子体状态下的反应气体对基板表面进行等离子体处理的装置，它具有处理室，微波传送装置，多个电介质板和多个反应气体供给路。处理室是可将基板支承在其内部的。微波传送装置是传送微波的装置。多个电介质板具有面对基板表面的主表面，而且从其主表面向处理室内放射由波导装置传送的微波。多个反应气体供给路向处理室内供给反应气体。多个反应气体供给路各自具有在基板表面的对面侧开口的反应气体吹出口，而且，多个吹出口配置在靠近电介质板的主表面端缘的外周区域上。处理室上施加接地电位，且对基板施加偏电压(第1发明)。
在本发明的等离子体处理装置中，由于处理室为接地电位，基板为偏电压，因此，就可使等离子体中的离子，激发子，电子等基本垂直入射到基板整个表面(偏压效果)。也就是说，能够很好地控制等离子体中的离子等的方向性。
电介质板被分割成多块。因此，即使在处理大面积基板时，不必使用一整块大电介质板，电介质板的制作上不会再有困难。
因为电介质板被分割成多个，所以在制作大型的一块电介质板时，可使用现有的设备就能够容易地得到均匀材质的电介质板。
因为使用多个电介质板，所以电介质板局部受损时，只要更换受损的电介质板就能容易且迅速地修理设备。因此，能够降低对等离子体处理装置的维护所需的劳动力和时间。
其构成是能够从被分割的多个电介质板的各周围供给反应气体。因此，即使在处理大面积基板时，能够从电介质板的周围普遍地供给反应气体，可实现均匀等离子。
因为能够如上所述地实现均匀的等离子，如现有的喷头和金属板均不需要。
对于上述的等离子体处理装置，最好处理室内壁面上面对基板表面的金属部分的面积超过50％(第2发明)。
通常，电介质板因作为微波的传送路径而成为浮动电位。因此，面对基板表面的那个面上的电介质板的面积比金属部分的面积大时，不能充分地得到上述偏压效果。
但是，在本发明中，因为面对基板表面的那个面上的金属部分的面积超过50％，所以能够充分发挥出上述偏压效果，能够优化等离子体处理中的离子的方向性，进行极好的等离子体处理。
在上述等离子体处理装置中，最好在电介质板上设置与反应气体相通的电介质板用吹出口(第3发明)。
因此，因为能够增加吹出口的数量，所以能够向处理室内提供更加均匀的反应气体。
在上述等离子体处理装置中，最好在多个电介质板中相互相邻的一个电介质板和另一电介质板所夹的区域上配置多个反应气体供给路的吹出口，这些吹出口是沿着从一个电介质板朝向另一电介质板的方向配置的。(第4发明)
因此，能够更加均匀地向处理室内供给反应气体。
图1是概略地示出本发明实施例1的等离子体处理装置的构成的断面图。
图2是沿图1的Ⅱ-Ⅱ线的概略断面图。
图3是示出从图1的箭头A方向看的电介质板和电介质板支承部件的配置状态。
图4是概略地示出本发明实施例2的等离子体处理装置的构成的断面图。
图5是示出从图4的箭头A方向看的电介质板和电介质板支承部件的配置状态。
图6是概略地示出现有等离子体处理装置的构成的断面图。
图7是概略地示出使用喷头的现有等离子体处理装置的构成的断面图。
图8是概略地示出使用金属板的现有等离子体处理装置的构成的断面图。
图9是概略地示出金属板构成的透视图。
下面，参照附图说明本发明实施例。
图1对应于沿图3的Ⅰ-Ⅰ线的断面，图2对应于图3的Ⅱ-Ⅱ线的断面。
主要参照图1，本实施例的等离子体处理装置主要有容器盖1，处理容器本体2，波导管3，波导管端部3a，微波导入窗4，电介质板5，电介质板支承部件6A-6D和基板支承架7。
容器盖1被配置在处理容器本体2的上端，在容器盖1和处理容器本体2之间用密封垫9密封。在该容器盖1上形成裂缝状开口部1a。把波导窗4插入该开口部1a内，波导窗4由Sio2,Al2O3,AlN等电介质构成，且有反凸状的断面。在容器盖1和波导窗4之间用密封垫10密封，密封垫10与密封垫9一起保持容器内部12的气密性。容器内部12由真空泵(图未示出)排气，保持真空状态。
波导管端部3a配设在波导窗4的大气侧。波导管端部3a在其上面中央处与波导管3连接，从开口部3b向波导窗4侧放射从波导管3导入的微波。在波导管端部3a上设保温流路3c，为了使波导管端部3a及其周边部保持规定的温度，电介质在保温流路3c内有水等保温介质流动。
将由Sio2,Al2O3,AlN等电介质构成的例如6块电介质板5设置在容器盖1的真空侧上。在电介质板5的外周部上，用于将电介质板5支承在容器盖1上的由金属板构成的电介质板支承部件6A-6D被固定在容器盖1上。
基板支承架7设置在容器内部12，该支承架7保持基板8，而基板对着电介质板5。
从外部向容器内部12供给反应气体的气体供给管11连接容器盖1。为了将从该气体供给管11供给的反应气体导入容器内部12，电介质板支承部件6A-6C各自具有气体流路用的槽6b和气体导入孔6a。
多个气体导入孔6a各自具有在至吹出口前其开口直径慢慢变大的锥形断面。
主要参照图2，电介质板支承部件6A、6C由螺钉30固定到容器盖1上。该螺钉30被插入电介质体板支承部件6A、6C的固定孔6c内，且与容器盖1的螺纹孔1c拧合。电介质板支承部件6A、6C被固定到容器盖1上时，气体流路用的槽6b被容器盖1盖住，构成气体流路的一部分。因此，从一根气体供给管11供给的反应气体由气体流路用的槽6b分流，从多个气体导入孔6a导入容器内部12。多个气体导入孔6a的各吹出口在基板8的表面的对面侧开口。
主要参照图3,6个电介质板5呈行列状配置着。各电介质板的周边缘受电介质板支承部件6A-6D支承。因此，气体导入孔6a的吹出口被配置在电介质板5的外周区域上。
多个气体导入孔6a和固定孔6c(穿插螺钉30的孔)沿纵向成3列配置在电介质板支承部件6A上。固定孔6c只配置在3列中的中间一列上。
多个气体导入孔6a和固定孔6c沿纵向成2列配置在电介质板支承部件6B上。固定孔6c只配置在2列中的一列上。通过将螺钉30插入该固定孔6c内，电介质板支承部件6B与电介质板支承部件6A、6C一样被固定在容器盖1上。该电介质板支承部件6B上的多个气体导入孔6a也如图1所示那样从气体流路用的槽6b处分流，且与气体供给管11相通。
多个气体导入孔6a和固定孔6c呈1列直线状配置在电介质板支承部件6C上。电介质板支承部件6C上的多个气体导入孔6a也与图2所示的电介质板支承部件6A一样从气体流路用的槽6b分流，且与气体供给管11相通。
另外，电介质板支承部件6D上不设气体导入孔和固定孔。
主要参照图1，电介质板支承部件6A-6D，容器盖1和处理容器本体2由金属等的导电体构成，并被施加接地电位。另外，基板8具有施加偏电压的构成。
施加到该基板8上的偏电压可以是如图所示的RF偏压，也可以根据处理要求为DC偏压。
容器盖1及电介质板支承部件6A-6D及电介质板5的表面面对着基板8的表面。面对该基板表面的那个面上的金属部分(容器盖1及电介质板支承部件6A-6D)的面积比电介质部分(电介质板支承部件5)的面积大，在面对基板8的面中占到50％以上。
气体导入孔6a的孔径，断面形状，配置可容易地变更。由于容器内部12的处理气体的流动根据真空泵的配置，容器内部12的构造物的配置而变化，所以存在基板8的中央部与外周围处的等离子体状态不同的情况。于是，与之相应地，为了实现等离子体均匀，有必要设定气体导入孔6a的孔径和孔的配置。
上述电介质板支承部件6A-6D也可不具备支承电介质板的功能。在此情况下，电介质板5必然要有固定在容器盖1上的功能。
以下就将本实施例的等离子体处理装置作为干腐蚀装置使用时的动作进行说明。
容器内部12预先用真空排气装置保持真空状态。从磁控管(图未示出)发出的微波(频率为2.45GHz)被导入波导管3内并经波导管端部3a的开口部3c和波导窗4从电介质板5的表面向容器内部12放射。
另一方面，CF4/CHF3/O2等的处理气体从气体供给管11被导入后，由气体流路用的槽6b分流，从多个气体导入孔6a的吹出口供给到容器内部12。
当处理气体被引入到容器内部12时，由微波生成均匀的等离子体，由此对在基板8上成膜的Sio2膜等进行均匀的腐蚀。
通过变更处理气体种类、将气压设定为规定的压力，则也能够腐蚀其它的绝缘膜或Al等的金属膜。
在本实施例中，在容器盖1，处理容器本体2及感应体板支承部件6A-6D上施加接地电位，基板8上施加偏电压。因此，就可使等离子体中的离子，激发子，电子等基本垂直入射到基板8整个表面。也就是说，能够很好地控制等离子体中的离子等的方向性。
电介质板5因为作为微波的传送路径而成为了浮动电位。因此，在面对基板8表面的面上的电介质板5的面积比金属部分的面积大时，不能充分得到上述的偏压施加效果。
但是，在本实施例中，如上所述在面对基板表面的那个面上，金属部分(容器盖1及电介质板支承部件6A-6B)的面积超过50％。因此，能够充分发挥出上述偏压施加的效果，能够在等离子体处理时使离子等基本垂直入射到基板8表面上，可通过调节偏电压，控制离子的入射能量，并在腐蚀的断面形状可控范围内进行等离子体处理。
电介质板5的面积至少能够产生密度足够高的等离子体。其原理记载在如S.Morita et al.,”Prodouction of Low-Pressure Planar Non-Magnetized Plasmas Austained under a Dielec tric-Free Metal-PlasmaInterface”,Jpn.J.Appl.Phys.Vol.37(1998)pp.L486-L470。
电介质板被分割成多块。因此，即使处理大面积基板时，也不必使用一大块电介质板，电介质板的制作不存在困难。
这样的小型电介质板5与形成一大块电介质板相比，使用现有制造设备就能够容易地得到均匀材质的电介质板。其结果是与形成一大块电介质板的情况相比，可得到均匀优质的电介质板5。
对于使用这样多块电介质板5的等离子体处理装置而言，即使电介质板5的局部出现损伤的情况，只要更换发生该损伤的电介质板5，就能够容易且迅速地完成对设备的修理。其结果是能够降低等离子体处理装置维修所需的的劳动力和时间。
此外，由于构成为可从分割的多个电介质板5的各自周围供给反应气体，所以，即使处理大面积基板8，也能从电介质板5的周围普遍地供给反应气体，实现等离子体的均匀。
另外，在如图1所示相互相邻的一个及另一个电介质板5所夹的区域内，沿着从一个电介质板5朝向另一个电介质板5的方向上配置多个气体导入孔6a。因此，可向容器内部12提供更为均匀的反应气体。
气体导入孔6a具有朝着吹出口方向其开口直径增大的锥形断面。因此，使从该气体导入孔6a排向容器内部12的反应气体不仅能沿着相对于电介质板支承部件6A-6B下面的垂直方向排出，而且还能斜向排出。结果在容器内部12可产生更为均匀的反应气体的分布，能在更加均匀的条件下进行等离子体处理。
电介质板5是由以AlN为主要成分的陶瓷材料构成，AlN具有良好的导热性。因此，在于容器内部12形成的等离子体的作用下局部加热电介质板5时，由该局部所接受的热量迅速地传递给电介质板5整体。结果能够防止电介质板5因局部受热而造成的损伤。
通过使用导热性优良的材质作为这种电介质板5，在容器内部12内局部发生高温时，通过该电介质板5，能够使该高温部件的热量迅速传递到其它区域。因此，能够容易地使容器内部12的气氛温度均匀。
具有波导管3、波导管端3a及微波导入窗4的等离子体传送装置包含单一模式微波导波路径。因此，能够容易对微波进行控制的同时，可向容器内部12传送稳定均匀的微波。
图4对应于沿图5Ⅳ-Ⅳ线的断面。
主要参照图4，本实施例的等离子体处理装置的构成与实施例1的构成相比，不同点在于气体导入孔5a和气体流路用的槽5b设在电介质板5上。
该电介质板5的气体流路用的槽5b与电介质板支承部件6A-6C中的任意一个上的气体流路用的槽6b相连通，借此与气体供给管11连通。电介质板5的气体导入孔5a从该气体流路用的槽5b分流，并面对着基板8的表面开口。气体导入孔5a具有锥形断面，该锥形断面朝着吹出口方向开口直径增大。
主要参照图5，气体导入孔5a配置在电介质板5的外周区域上。
关于除此以外的构成，因基本上与上述实施例1的构成相同，对相同部件采用相同的符号，并省略说明。
本实施例中，因为在电介质板5的外周区域内也设有气体导入孔5a，所以气体导入孔的总数比实施例1的多。这样，能够更加均匀地向容器内部12提供反应气体。
本发明的等离子体处理装置不限于上述实施例1及2所示水平设置基板的构成，也可以采用垂直或倾斜地配置基板的构成。
在实施例1及2中，虽然说明了把本发明的等离子体处理装置适用于干腐蚀装置上的构成，但并不限于上述构成，不言而喻也可以适用于CVD装置和除灰装置。
本说明书所揭示的实施形式应该认为所有方面均为例示而不是受限于此。本发明的范围不是上述说明，而由权利要求的范围所确定，并且包含了在与权利要求的范围相当的含义和范围内的全部变化。
如上所述，本发明等离子体处理装置能够使用均匀的等离子体均匀地处理大面积的基板，且成本低。