等离子体处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及具有向处理容器内供给预定的气体的喷淋板的等离子体处理装置。
[0002]本申请基于2013年9月11日在日本国提出申请的特愿2013-188665号以及2014年6月9日在日本国提出申请的特愿2014-118531号要求优先权，并将其内容引用于此。
【背景技术】
[0003]等离子体处理是制造半导体器件不可缺少的技术。近年来，出于LSI的高集成化以及高速化的要求，构成LSI的半导体元件要求进一步的细微加工。
[0004]然而，在容量耦合型等离子体处理装置、感应耦合型等离子体处理装置中，所生成的等离子体的电子温度较高、且等离子体密度较高的区域被限定。因此，难以实现可满足半导体元件的进一步的细微加工的要求的等离子体处理。
[0005]因而，为了实现这种细微加工，需要生成低电子温度且高等离子体密度的等离子体。为了满足这需要，提出有如下这样的装置:利用微波在处理容器内生成表面波等离子体，由此，对半导体晶圆(以下称为“晶圆”)进行等离子体处理(例如专利文献I)。
[0006]在专利文献I中，提出了一种等离子体处理装置，其中，使微波向同轴管传输而向处理容器内辐射，利用微波的表面波所具有的电场能量使等离子体产生用的气体激发，产生低电子温度且高等离子体密度的表面波等离子体。
[0007]然而，在专利文献I的等离子体处理装置中，微波从同轴管向处理容器内辐射，因此，其顶部成为利用石英等电介质板将表面波等离子体和天线之间夹持的构造，成为处理气体从处理容器的侧壁向处理容器内供给的构造。这样，气体从顶部以外进行了供给，因此，气体的流动无法控制，难以进行良好的等离子体控制。
[0008]因此，在引用文献2中提出了一种技术，在该技术中，在天线之下设置具有很多气体喷出孔的由电介质体构成的喷淋板，经由该喷淋板将处理气体铅垂向下地导入处理容器内。由此，在处理容器内形成铅垂方向的气流并均匀地供给处理气体，形成均匀的等离子体。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011 ] 专利文献1:日本特开2003-188103号公报
[0012]专利文献2:日本特开2005-196994号公报
【发明内容】
[0013]发明要解决的问题
[0014]另外，由本发明人等确认了如下内容:若利用例如引用文献2那样的具有天线以及喷淋板的等离子体处理装置例如对晶圆进行成膜处理，则在喷淋板的孔的内部也形成膜。这样一来，由于在孔的内部形成膜，有可能堵塞喷淋板的孔。
[0015]推测其原因在于，在表面波等离子体的影响下，喷淋板附近的区域中的等离子体的电子温度比远离喷淋板的表面的位置的电子温度高。因此，在成膜处理中，例如甲硅烷气体(SiH4)等原料气体在喷淋板附近被过度分解。其结果，成膜堆积在喷淋板的孔部分、或发生了气相反应而导致产生灰尘。
[0016]关于这一点本发明人等进行了调查，结果确认了:在形成于喷淋板的、微波的辐射孔(槽)的附近电子温度特别升高。因此，推测为原料气体的过度分解的大多数在形成于喷淋板的槽的附近中产生。
[0017]为了防止原料气体的过度分解，使向天线供给的微波的功率降低即可。然而，若使微波的功率降低，则存在这样的问题:等离子体产生用的气体的激发变得不充分，无法形成稳定的等离子体。另外，出于生产率的观点考虑，期望的是使等离子体产生用的气体高效地激发，使例如成膜处理中的成膜速度提高。
[0018]本发明是鉴于这点做成的，其目的在于，在具有向处理容器内导入气体的喷淋板并利用微波产生表面波等离子体的等离子体处理装置中，抑制在喷淋板的气孔进行成膜且高效地产生等离子体。
[0019]用于解决问题的方案
[0020]为了达到上述目的，本发明是一种等离子体处理装置，该等离子体处理装置具有等离子体产生用天线，该等离子体产生用天线包括向处理容器内供给第I气体和第2气体的喷淋板，利用由于微波的供给而形成于所述喷淋板的表面的表面波形成等离子体而对基板进行处理，其中，该等离子体处理装置具有由导电体构成的垂下构件，该垂下构件从所述喷淋板的下端面向下方突出，所述垂下构件的外侧面从上端部朝向下端部向外侧扩展，所述喷淋板包括向所述处理容器内供给第I气体的多个第I气体供给口和向所述处理容器内供给第2气体的多个第2气体供给口，所述第I气体供给口配置于比所述垂下构件的外侧面靠内侧的位置，所述第2气体供给口配置于比所述垂下构件的外侧面靠外侧的位置。
[0021]采用本发明，在比垂下构件的外侧面靠内侧的位置设有第I气体供给口，因此，第I气体不会通过喷淋板外周部的电子温度较高的区域。因而，即使例如使用原料气体作为第2气体，也能够避免该原料气体被表面波等离子体过度分解。其结果，能够抑制向喷淋板的气孔堆积由反应生成和气相反应形成的堆积物。另外，垂下构件的外侧面从上端部朝向下端部向外侧扩展，因此，微波被该垂下构件的外侧面向横向和斜上方向反射。其结果，垂下构件的外侧面附近的电场强度变高，能够使从第2气体供给口供给的第2气体高效地激发而产生等离子体。
[0022]发明的效果
[0023]采用本发明，在具有向处理容器内导入气体的喷淋板并利用微波产生表面波等离子体的等离子体处理装置中，能够抑制向喷淋板的气孔堆积由反应生成和气相反应形成的堆积物，并且高效地产生等离子体。
【附图说明】
[0024]图1是表示本实施方式的等离子体处理装置的结构的概略的纵剖视图。
[0025]图2是表示微波输出侧的机构的图。
[0026]图3是示意地表示微波传输机构的结构的俯视图。
[0027]图4是表示微波导入机构附近的结构的概略的放大纵剖视图。
[0028]图5是表示垂下构件附近的结构的概略的立体图。
[0029]图6是表示以往的喷淋板附近的电子温度的分布的说明图。
[0030]图7是表示以往的喷淋板附近的电场强度的分布的说明图。
[0031]图8是表示具有垂下构件的喷淋板的附近的电场强度的分布的说明图。
[0032]图9是表示具有垂下构件的喷淋板的附近的电子温度的分布的说明图。
[0033]图10是表示具有垂下构件的喷淋板的附近的电子密度的分布的说明图。
[0034]图11是表示其他实施方式的等离子体处理装置的结构的概略的纵剖视图。
[0035]图12是表示其他实施方式的垂下部件的结构的概略的侧视图。
[0036]图13是表示其他实施方式的垂下部件的结构的概略的侧视图。
[0037]图14是表示其他实施方式的垂下部件的结构的概略的纵剖视图。
[0038]图15是垂下构件的下表面上的电场强度分布的实测值。
[0039]图16是垂下构件的下表面上的表面波的传播模型。
[0040]图17是表示垂下构件的下表面上的表面波的Bessel方程式。
[0041 ]图18是作为Bessel方程式的解所获得的Bessel函数。
[0042]图19是垂下构件的下表面上的电场强度分布的理论值以及实测值。
[0043]图20是表示其他实施方式的垂下部件的结构的概略的说明图。
【具体实施方式】
[0044]以下参照附图对本发明的实施方式进行详细地说明。另外，在本说明书以及附图中，通过对实质上具有同一功能结构的构成要素标注相同的附图标记，省略重复说明。
[0045]首先，参照图1说明本实施方式的等离子体处理装置的整体结构。图1是概略地表示等离子体处理装置I的纵剖视图。
[0046]在本实施方式中，列举对半导体晶圆W(以下称为晶圆W。)实施作为等离子体处理的成膜处理的CVD装置为例来说明等离子体处理装置I。等离子体处理装置I具有在被保持为气密的内部对晶圆W进行等离子体处理的处理容器10。处理容器10是上表面开口了的大致圆筒状，由例如铝等金属形成。该处理容器10被接地。
[0047]在处理容器10的底部设有用于载置晶圆W的基座11。基座11被支承构件12支持，隔着绝缘体12a被设置于处理容器10的底部。由此，基座11成为与处理容器10电绝缘的状态。作为基座11以及支承构件12的材料，可列举出对表面进行了铝阳极化处理(阳极氧化处理)的招等。
[0048]基座11经由匹配器13与偏置用的高频电源14连接。高频电源14对基座11施加偏置用的高频电力，由此，等离子体里的离子被向晶圆W侧吸引。另外，在基座11中也可以设有用于对晶圆W进行静电吸附的静电卡盘、温度控制机构、用于向晶圆W的背面供给热传递用的气体的气体流路、输送晶圆W时升降的升降销等，但对此并未图示。