[发明专利]等离子体生成装置、等离子体控制方法和基板制造方法

说明书

本申请是申请号为2003801061178、申请日为2003年12月12日、发明名称为等离子体生成装置、等离子体控制方法和基板制造方法的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种等离子体生成装置，用于使用等离子体、对被处理基板的表面进行堆积处理或蚀刻处理而制造半导体等基板。尤其是涉及一种通过使等离子体在大面积中均匀产生、来制造大面积基板的技术。

背景技术

近年来，能比使用非晶硅膜的TFT(薄膜晶体管)-LCD显示更高亮度图像的多晶硅TFT-LCD引人注目。多晶硅TFT-LCD首先制造在玻璃基板上形成有多晶硅薄膜的多晶硅基板。将该多晶硅基板区分成多个二维排列的象素区域，在各象素区域中形成薄膜晶体管(TFT)，构成LCD用基板。为了制造大面积的多晶硅TFT-LCD，需要具有高品质、特别是高的平坦性的多晶硅基板。

多晶硅基板作为高效率的太阳电池用基板也引人注目，随着需求及应用的扩大，要求其大面积化。另外，即便就一般的半导体器件用基板而言，超过单晶尺寸的大面积半导体器件用基板也必须使用堆积形成的基板。

为了制造在这些领域中使用的基板，实行使用等离子体的处理。在使用等离子体的处理中，包含使基板的原料堆积于构成基底的被处理基板表面上的处理、和蚀刻被处理基板表面的处理等。随着基板的大型化，实行等离子体处理的装置也需要大型化，但这时的最大问题在于等离子体处理的不均匀性。为了消除该问题，需要尽可能使等离子体密度在整个基板表面中变均匀。另一方面，从生产性的观点看，要求提高等离子体密度，由此提高堆积速度或蚀刻速率。

在生成等离子体的方法中，有ECR(电子回旋加速器共振)等离子体方式、微波等离子体方式、感应耦合型等离子体方式、电容耦合型等离子体方式等。其中，感应耦合型等离子体方式向构成天线的感应线圈施加高频电压，并在等离子体生成装置内部生成感应电磁场，并由此生成等离子体。根据该构成，可生成作为要求所述等离子体装置的要件之一的高密度等离子体。另一方面，因为等离子体密度取决于距天线的距离，所以就作为所述再一要件的等离子体密度的均匀性而言，通过加工天线的形状或位置等构成来实现提高。例如，在特开2000-58297号公报(下面设为‘专利文献1’)中，记载了从设置在等离子体生成室的天井外侧之平板状线圈导入高频，使等离子体密度的均匀性提高。

就这种构成而言，若实现基板的大面积化，则为了确保等离子体生成室天井的机械强度，必需使天井的壁足够厚。但是，在专利文献1的装置中，由于在等离子体生成室的外侧配置天线，所以壁使得从天线放射的感应电磁场衰减，难以充分得到等离子体生成室内的感应电磁场的强度。即，在专利文献1中记载的方法中，尽管就等离子体密度的均匀性而言看到一定的提高，但难以充分提高等离子体密度。

相反，本申请发明人在特开2001-35697号公报(‘专利文献2’)中，提议将高频天线设置在等离子体生成室内部，设置多个天线，以及使用非盘旋形状的天线。

根据该构成，因为等离子体生成室的壁不构成障碍，所以感应电磁场不衰减地被放射到等离子体生成室内，可充分提高等离子体密度。另外，因为从均等配置的多个天线放射感应电磁场，所以其均匀性提高，由此，可使等离子体密度的均匀性提高。再者，虽然内部天线在施加大的电压时容易产生异常放电，但通过设置多个天线，各个天线的阻抗变小，不会产生异常放电。使用非盘旋形状的天线也可有助于减小天线的阻抗，抑制异常放电。通过这些效果，可对大面积的被处理基板实行堆积处理或蚀刻处理。下面，将专利文献2中记载的设置多个天线的构成称为‘多天线方式’。

今后为了处理更大面积的基板，要求在充分确保等离子体密度强度的同时，生成均匀性更高的等离子体状态。为此，即便所述多天线方式也需要研究各天线的形状、位置等或天线间的关系等、当前未考虑的参数。另外，若形成从天线放射的感应电磁场的驻波，则由此损害等离子体的均匀性。并且，由于感应电磁场的强度取决于距高频天线的距离，所以即便使用多天线方式，基板中央附近的等离子体密度也比基板外缘部附近的低。在基板面积小的情况下，基板中央附近与基板外缘部附近的等离子体密度之差在允许范围内，但若基板面积变大，则该差不能忽视。另外，蚀刻或堆积速度等因离子种或自由基种的不同而不同，所以还需要考虑生成的离子种或自由基种的种类。

发明内容

本发明为了解决这种问题而做出，其目的在于提供一种可在空间上均匀生成高密度等离子体、可抑制生成的离子种或自由基种的种类之等离子体生成装置。