等离子体处理装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种等离子体处理装置。等离子体处理装置(10)具备载置台(14)和天线(22a)。载置台14设于处理容器内，用于载置基板(W)。天线(22a)以与载置台(14)相对的方式设于载置台(14)的上方，天线(22a)具有顶板(40)，并经由顶板(40)将微波辐射至处理容器内，由此生成被供给到处理容器内的处理气体的等离子体。顶板(40)具有：平板部(40a)，其设于天线(22a)的下表面，该平板部(40a)的至少与载置台(14)相对的一侧的面形成为平面状；以及肋(40b)，其沿着平板部(40a)的周缘从平板部(40a)朝向上方突出。
【专利说明】
等离子体处理装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及等离子体处理装置。
【背景技术】
[0002]公知有使用由微波激励的高密度等离子体对被处理基板进行处理的微波等离子体处理装置。微波等离子体处理装置通过例如使用排列有多个缝隙的平板状的天线而将微波辐射至处理装置内，能够在处理装置内产生更加均匀的微波。由此，微波等离子体处理装置使供给到处理装置内的气体进行电离而能够生成更加均匀的高密度等离子体。
[0003]另外，在上述天线的下表面设置有由电介质形成的电介质窗。为了确保机械强度而在该电介质窗形成有肋。参照日本特开2015-18686号公报。
【发明内容】
[0004]本发明的一技术方案的等离子体处理装置为一种使用微波的等离子体在处理容器内对被处理基板进行处理的等离子体处理装置，该等离子体处理装置具备载置台和天线。载置台设于处理容器内，用于载置被处理基板。天线以与载置台相对的方式设于载置台的上方，该天线具有电介质板，并经由电介质板将微波辐射至处理容器内，由此生成被供给到处理容器内的处理气体的等离子体，电介质板具有:平板部，其设于天线的下表面，该平板部的至少与载置台相对的一侧的面形成为平面状；以及肋，其形成于平板部的与载置台相对的一侧的面的相反侧的面上。
[0005]上述技术方案仅用于说明，在任何方式中均无限制的意图。在上述说明的实施方式、实施例及特征的基础上，追加的实施方式、实施例及特征通过参照说明书附图及以下详细说明将变得明确。
【附图说明】
[0006]图1是概略地表示等离子体处理装置的俯视图。
[0007]图2是表示从图1所示的等离子体处理装置拆除处理容器的上部后的状态的俯视图。
[0008]图3是图1和图2中的等离子体处理装置的A-A剖视图。
[0009]图4是图3中的轴线X的左侧部分的放大剖视图。
[0010]图5是图3中的轴线X的右侧部分的放大剖视图。
[0011 ]图6是表不顶板的概略形状的一个例子的俯视图。
[0012]图7是表不顶板的概略形状的一个例子的俯视图。
[0013]图8是表示缝隙板的概略形状的一个例子的俯视图。
[0014]图9是表不慢波板的概略形状的一个例子的俯视图。
[0015]图10是表示未设有肋的顶板的第一主应力的模拟结果的一个例子的图。
[0016]图11是用于说明肋的高度及宽度的图。
[0017]图12是表示设有肋的顶板的模拟结果的一个例子的图。
[0018]图13是表示天线的其他例子的放大剖视图。
【具体实施方式】
[0019]在下面的详细说明中，参照形成说明书的一部分的说明书附图。详细说明、说明书附图及权利要求中记载的用于说明的实施例并没有限制的意图。在不脱离本说明书所示的本发明的思想或范围的情况下，可使用其他的实施例，还可以进行其他的变形。
[0020]在微波等离子体装置中，为了提高被处理基板的膜质，考虑了以下方案:将被处理基板的温度设定得较高，或缩短天线与被处理基板之间的距离。但是，若将被处理基板的温度设定得较高，则有时基底层会受到由热引起的损伤。因此，正在研究通过缩短天线与被处理基板之间的距离而提高被处理基板的膜质。但是，在上述微波等离子体装置中，由于在电介质窗的下表面形成有肋，因此难以缩短天线与被处理基板之间的距离。
[0021]记载的等离子体处理装置在一个实施方式中是一种使用微波的等离子体在处理容器内对被处理基板进行处理的等离子体处理装置，该等离子体处理装置具备载置台和天线。载置台设于处理容器内，用于载置被处理基板。天线以与载置台相对的方式设于载置台的上方，该天线具有电介质板，并经由电介质板将微波辐射至处理容器内，由此生成被供给到处理容器内的处理气体的等离子体，电介质板具有:平板部，其设于天线的下表面，该平板部的至少与载置台相对的一侧的面形成为平面状；以及肋，其形成于平板部的与载置台相对的一侧的面的相反侧的面上。
[0022]另外，在记载的等离子体处理装置的一个实施方式中，也可以是，天线具有导体板，该导体板以与平板部的与载置台相对的一侧的面的相反侧的面相接触的方式设置，用于传输微波;也可以是，肋形成于平板部的与载置台相对的一侧的面的相反侧的面中的、未设置有导体板的区域。
[0023]另外，在记载的等离子体处理装置的一个实施方式中，也可以是，肋以从平板部朝向上方突出的方式沿着平板部的与载置台相对的一侧的面的相反侧的面的周缘形成。
[0024]另外，在记载的等离子体处理装置的一个实施方式中，也可以是，肋在平板部的与载置台相对的一侧的面的相反侧的面的整周范围内设于平板部。
[0025]另外，在记载的等离子体处理装置的一个实施方式中，也可以是，在电介质板内的微波的波长为λ的情况下，平板部的厚度在λ/8到3λ/8的范围内。
[0026]另外，在记载的等离子体处理装置的一个实施方式中，也可以是，肋的自平板部算起的高度在平板部的厚度的2倍到4倍的范围内。
[0027]另外，在记载的等离子体处理装置的一个实施方式中，也可以是，肋的宽度在平板部的厚度的I倍到1.5倍的范围内。
[0028]另外，在记载的等离子体处理装置的一个实施方式中，也可以是，在平板部的与载置台相对的一侧的平面状的面上实施了规定的涂覆。
[0029]另外，在记载的等离子体处理装置的一个实施方式中，也可以是，平板部的下表面与载置于载置台的被处理基板之间的距离在上述平板部的厚度的3倍到4倍的范围内。
[0030]另外，在记载的等离子体处理装置的一个实施方式中，也可以是，电介质板由氧化铝、石英、氮化铝、氮化硅或氧化钇形成。
[0031]另外，在记载的等离子体处理装置的一个实施方式中，也可以是，将载置台设置为能够以轴线为中心旋转，以使被处理基板在轴线的周围移动。另外，也可以是，在通过载置台的旋转而被处理基板相对于轴线移动的周向上，处理容器被划分为多个区域。另外，也可以是，天线在多个区域中的一个区域中将微波辐射至处理容器内，由此生成被供给到处理容器内的处理气体的等离子体。
[0032]另外，在记载的等离子体处理装置的一个实施方式中，也可以是，天线的从沿着轴线的方向观察时的截面形状为大致正三角形形状。
[0033]采用本发明的各种技术方案及实施方式，能够在确保天线的机械强度的同时，缩短天线与被处理基板之间的距离。
[0034]下面，基于说明书附图对记载的等离子体处理装置的实施方式进行详细说明。另夕卜，并不限定于由本实施方式所记载的发明。另外，各实施方式能够在不使处理内容相矛盾的范围内适当组合。
[0035]实施方式
[0036][等离子体处理装置10]
[0037]图1是概略地表示等离子体处理装置10的俯视图。图2是表示从图1所示的等离子体处理装置10拆除处理容器12的上部构件12b的状态后的俯视图。图3是图1和图2中的等离子体处理装置10的A-A剖视图。图4是图3中的轴线X的左侧部分的放大剖视图。图5是图3中的轴线X的右侧部分的放大剖视图。图1?图5所示的等离子体处理装置10主要包括:处理容器12、载置台14、第一气体供给部16、排气部18、第二气体供给部20和等离子体生成部22。本实施方式中的等离子体处理装置10例如为半分批处理式的基板处理装置。
[0038]例如，如图1所示，处理容器12是以轴线X为中心轴线的大致圆筒状的容器。处理容器12在内部具有处理室C。处理室C包含具有喷射部16a的单元U。处理容器12例如由已在内表面实施铝阳极化处理或Y203(氧化钇)的喷镀处理等耐等离子体处理的Al (铝)等金属形成。等离子体处理装置10在处理容器12内具有多个等离子体生成部22。各个等离子体生成部22在处理容器12的上方具备输出微波的天线22a。在图1和图2中例示的等离子体处理装置10中，设置有例如三个天线22a，但是，等离子体处理装置10中设置的天线22a的数量并不限定于图1和图2中图示的数量，可以适当变更。
[0039]例如，如图2所示，等离子体处理装置10具备在上表面具有多个载置区域14a的载置台14。载置台14是以轴线X为中心轴线的大致圆板状的构件。在载置台14的上表面中，载置作为被处理基板的一个例子的基板W的载置区域14a以轴线X为中心而同心圆状地形成有多个(在图2的例子中为5个)。基板W配置在载置区域14a内，载置区域14a以在载置台14旋转时基板W不偏移的方式支撑基板W。载置区域14a是与大致圆状的基板W大致相同形状的大致圆状的凹部。载置区域14a的凹部的直径Wl与载置于载置区域14a的基板W的直径相比，大致相同。即，载置区域14a的凹部的直径Wl只要为能以如下方式固定基板W的程度即可，即所载置的基板W嵌合于凹部，即便载置台14旋转，基板W也不会因离心力而从嵌合位置移动。
[0040]等离子体处理装置10在处理容器12的外缘具备闸阀G，该闸阀G用于借助机械臂等输送装置将基板W向处理室C输入及将基板W从处理室C输出。另外，等离子体处理装置10在载置台14的外缘的下方具备排气口 22h。在排气口 22h上连接有排气装置52。等离子体处理装置10通过控制排气装置52的动作，而将处理室C内的压力维持为目标压力。在本实施方式中，将处理室C内的压力设定在例如ITorr?5Torr的范围内。
[0041 ] 例如，如图3所示，处理容器12具有下部构件12a及上部构件12b。下部构件12a具有上方开口的大致筒形状，形成包括形成处理室C的侧壁及底壁的凹部。上部构件12b具有大致筒形状，是通过将下部构件12a的凹部的上部开口盖住而形成处理室C的盖体。在下部构件12a与上部构件12b之间的外周部，也可设置用于密闭处理室C的弹性密封构件例如O型密封圈等。
[0042]等离子体处理装置10在由处理容器12形成的处理室C的内部具备载置台14。载置台14被驱动机构24驱动而以轴线X为中心旋转。驱动机构24具有马达等驱动装置24a及旋转轴24b，且安装在处理容器12的下部构件12a。
[0043]旋转轴24b以轴线X为中心轴线延伸至处理室C的内部。旋转轴24b利用从驱动装置24a传递的驱动力而以轴线X为中心旋转。载置台14的中央部分由旋转轴24b支撑。因此，载置台14以轴线X为中心地随着旋转轴24b的旋转而旋转。另外，在处理容器12的下部构件12a与驱动机构24之间，也可设置密闭处理室C的O型密封圈等弹性密封构件。
[0044]等离子体处理装置10在处理室C内部的载置台14的下方具备用于对载置于载置区域14a的基板W进行加热的加热器26。具体而言，通过对载置台14进行加热而对载置在载置台14上的基板W进行加热。基板W经由设置在处理容器12上的闸阀G并利用未图示的机械臂等输送装置而被输入至处理室C，并载置于载置区域14a。另外，基板W利用输送装置而经由闸阀G从处理室C输出。
[0045]例如，如图2所示，处理室C形成有排列在以轴线X为中心的圆周上的第一区域Rl及第二区域R2。载置于载置区域14a的基板W伴随载置台14的旋转而依次通过第一区域Rl及第二区域R2。
[0046]例如，如图4所示，在等离子体处理装置10的第一区域Rl的上方，以与载置台14的上表面相对的方式配置有第一气体供给部16。第一气体供给部16具备喷射部16a。即，处理室C中所包含的区域中的与喷射部16a相对的区域为第一区域R1。
[0047]喷射部16a具备多个喷射口16h。第一气体供给部16经由多个喷射口 16h向第一区域Rl供给前体气体。通过将前体气体供给至第一区域Rl，而使前体气体的原子或者分子化学地吸附在通过第一区域Rl的基板W的表面。前体气体例如为DCS (二氯硅烷)、一氯硅烷、三氯硅烷等。
[0048]在第一区域Rl的上方，以与载置台14的上表面相对的方式设置有排气部18的排气口 18a。排气口 18a设置在喷射部16a的周围。排气部18通过真空栗等排气装置34的动作而经由排气口 18a将处理室C内的气体排出。
[0049]在第一区域Rl的上方，以与载置台14的上表面相对的方式设置有第二气体供给部20的喷射口 20a ο喷射口 20a设置在排气口 18a的周围。第二气体供给部20经由喷射口 20a而向第一区域Rl供给吹扫气体。利用第二气体供给部20供给的吹扫气体例如为Ar(氩)等非活性气体。通过将吹扫气体喷射到基板W的表面，而将过剩地化学吸附在基板W上的前体气体的原子或者分子(残留气体成分)从基板W去除。由此，在基板W的表面形成化学吸附前体气体的原子或者分子而成的原子层或者分子层。
[0050]等离子体处理装置10从喷射口20a喷射吹扫气体，并利用排气口 18a沿着载置台14的表面排出吹扫气体。由此，等离子体处理装置10抑制被供给至第一区域Rl的前体气体漏出到第一区域Rl之外。另外，由于等离子体处理装置10从喷射口 20a喷射吹扫气体并利用排气口 18a沿着载置台14的面排出吹扫气体，因此，抑制供给至第二区域R2的反应气体或者反应气体的自由基等进入到第一区域Rl内。即，等离子体处理装置10通过从第二气体供给部20喷射吹扫气体及从排气部18排气，而将第一区域Rl与第二区域R2分离。
[0051 ]另外，等离子体处理装置10具备包括喷射部16a、排气口 18a和喷射口 20a的单元U。即，喷射部16a、排气口 18a及喷射口 20a形成为构成单元U的部位。例如，如图4所示，单元U具有依次层叠第一构件M1、第二构件M2、第三构件M3及第四构件M4而成的结构。单元U以抵接在处理容器12的上部构件12b的下表面的方式安装于处理容器12。
[0052]例如，如图4所示，在单元U中形成有贯穿第二构件M2?第四构件M4的气体供给路径16p。气体供给路径16p的上端与在处理容器12的上部构件12b设置的气体供给路径12p相连接。气体供给路径12p经由阀16v及质量流量控制器等流量控制器16c而与前体气体的气体供给源16g相连接。另外，气体供给路径16p的下端与形成在第一构件Ml与第二构件M2之间的空间16d相连接。空间16d与在第一构件Ml设置的喷射部16a的喷射口 16h相连接。
[0053]在单元U形成有贯穿第四构件M4的气体供给路径20r。气体供给路径20r的上端与在处理容器12的上部构件12b设置的气体供给路径12r相连接。气体供给路径12r经由阀20v及质量流量控制器等流量控制器20c而与吹扫气体的气体供给源20g相连接。
[0054]单元U的气体供给路径20r的下端与设置在第四构件M4的下表面与第三构件M3的上表面之间的空间20d相连接。另外，第四构件M4形成用于容纳第一构件Ml?第三构件M3的凹部。在形成凹部的第四构件M4的内侧面与第三构件M3的外侧面之间设置有间隙20p。间隙20p连接于空间20d。间隙20p的下端作为喷射口 20a而发挥功能。
[0055]在单元U形成有贯穿第三构件M3及第四构件M4的排气路径18q。排气路径ISq的上端与在处理容器12的上部构件12b设置的排气路径12q相连接。排气路径12q连接于真空栗等排气装置34。另外，排气路径18q的下端与设置在第三构件M3的下表面与第二构件M2的上表面之间的空间18d相连接。
[0056]第三构件M3具备用于容纳第一构件Ml及第二构件M2的凹部。在构成第三构件M3所具备的凹部的第三构件M3的内侧面与第一构件Ml及第二构件M2这两个构件的外侧面之间设置有间隙18g。空间18d连接于间隙18g。间隙18g的下端作为排气口 18a而发挥功能。等离子体处理装置10通过从喷射口 20a喷射吹扫气体并利用排气口 18a沿着载置台14的面排出吹扫气体，由此抑制供给至第一区域Rl的前体气体向第一区域Rl之外漏出。
[0057]例如，如图5所示，等离子体处理装置10在设置于第二区域R2的上方的上部构件12b的开口 AP处具备以与载置台14的上表面相对的方式设置的等离子体生成部22。等离子体生成部22具有:天线22a及对天线22a供给微波的同轴波导管22b。在本实施方式中，在上部构件12b中形成有例如3个开口 AP，等离子体处理装置10具备例如3个等离子体生成部22。
[0058]等离子体生成部22向第二区域R2供给反应气体及微波，在第二区域R2生成反应气体的等离子体。在反应气体使用含氮气体的情况下，等离子体生成部22使化学地吸附在基板W上的原子层或者分子层氮化。作为反应气体，能够使用例如犯(氮)或NH3(氨)等含氮气体。
[0059]例如，如图5所示，等离子体生成部22以堵塞开口 AP的方式气密地配置有天线22a。天线22a具有顶板40、缝隙板42及慢波板44。[ΟΟ?Ο]图6和图7是表不顶板40的一个例子的图。图6是表不在沿着轴线X从上方观察顶板40的情况下的顶板40的形状的一个例子，图7是表示沿着轴线X从下方观察顶板40的情况下的顶板40的形状的一个例子。例如，如图6和图7所示，顶板40由电介质形成，具有平板部40a以及沿着平板部40a的周缘从平板部40a朝向上方突出的肋40b。在本实施方式中，肋40b在平板部40a的整周范围内形成在平板部40a上。
[0061 ]在本实施方式中，例如，如图6和图7所示，顶板40的从轴线X的方向观察的情况下的形状例如为圆角的大致正三角形形状。在本实施方式中，顶板40是由例如氧化铝形成。另夕卜，除了氧化铝，顶板40也可以由石英、氮化铝、氮化硅或氧化钇等形成。顶板40以其平板部40a的下表面从在处理容器12的上部构件12b形成的开口 AP暴露于第二区域R2的方式由上部构件12b支撑。
[0062]在本实施方式的顶板40中，平板部40a的下表面的至少与载置于载置区域14a的基板W所通过的区域相对的区域形成为平面状。并且，平板部40a的下表面的形成为平面状的区域由例如Al2O3、Y2O3或YF2等涂覆。上述涂覆能够通过喷镀、气溶胶沉积法等进行。由此，能够防止由于在基板W的处理过程中顶板40的材料附着于基板W的表面而产生的污染。另外，在本实施方式中，由于平板部40a的下表面形成为平面状，因此能够提高涂覆于平板部40a的下表面的膜的密合性。
[0063]在顶板40上设有缝隙板42O缝隙板42配置在由顶板40的肋40b围成的区域内。图8是表示缝隙板42的一个例子的图。缝隙板42利用金属形成为板状。例如，如图8所示，缝隙板42在从轴线X的方向观察的情况下的形状例如为圆角的大致正三角形形状。例如，如图8所示，在缝隙板42形成有多个缝隙对42c。在各缝隙对42c中包含作为在彼此交差或正交的方向上延伸的长孔的两个缝隙孔42a及42b。上述缝隙对42c在缝隙板42的面内以半径不同的同心圆状在周方向上形成有多个。另外，在缝隙板42中设置有用于配置同轴波导管22b的开口 42d ο缝隙板42为导体板的一个例子。
[0064]在缝隙板42上设置有慢波板44。慢波板44配置在由顶板40的肋40b围成的区域内。图9是表示慢波板44的一个例子的图。慢波板44由例如氧化铝等电介质形成。例如，如图9所示，慢波板44在从轴线X的方向观察的情况下的形状例如圆角的大致正三角形形状。在慢波板44中设置有用于配置同轴波导管2 2b的外侧导体62b的大致圆筒状的开口。在慢波板44的内径侧的形成该开口的周围的端部，设置有朝向慢波板44的厚度方向突出的环状的突出部44a ο慢波板44以突出部44a向上侧突出的方式安装在缝隙板42上。
[0065]在慢波板44的上表面设置有冷却板46。冷却板46利用在形成于其内部的流路流通的制冷剂而经由慢波板44对天线22a进行冷却。冷却板46的表面为金属制。冷却板46被未图示的螺旋弹簧垫片等弹簧按压至慢波板44的上表面，冷却板46的下表面密合于慢波板44的上表面。由此，天线22a能够经由冷却板46高效地散热。
[0066]同轴波导管22b具备中空的大致圆筒状的内侧导体62a及外侧导体62b。内侧导体62a从天线22a的上方贯穿慢波板44的开口及缝隙板42的开口。外侧导体62b以在内侧导体62a的外周面与外侧导体62b的内周面之间隔开间隙且包围内侧导体62a的方式设置。外侧导体62b的下端连接于冷却板46的开口部。在内侧导体62a与外侧导体62b之间，从外侧导体62b朝向内侧导体62a的方向并向斜下方向插入有多个短截线80。通过控制各个短截线80的插入量，能够控制从顶板40的下表面向第二区域R2辐射的微波的分布。
[0067]等离子体处理装置10具有波导管60及高频产生器68。高频产生器68产生包含于例如IMHz?3THz的频带的高频波。在本实施方式中，高频产生器68产生包含于300MHz?3THz的频带的微波(例如2.45GHz的微波)ο高频产生器68所产生的例如大约2.45GHz的微波经由波导管60而传输至同轴波导管22b，且在内侧导体62a与外侧导体62b之间的间隙传输。并且，在慢波板44内传输的微波从缝隙板42的缝隙孔向顶板40传输，并从顶板40向第二区域R2辐射。
[0068]从反应气体供给部22c对第二区域R2供给反应气体。反应气体供给部22c以例如延伸到开口 AP的周围的方式在处理容器12的上部构件12b的内侧设置有多个，将反应气体朝向顶板40的下方喷射。反应气体供给部22c经由阀50v及质量流量控制器等流量控制器50c而与反应气体的气体供给源50g相连接。
[0069]等离子体生成部22通过反应气体供给部22c而将反应气体供给至第二区域R2，并通过天线22a而将微波辐射至第二区域R2。由此，在第二区域R2生成反应气体等离子体。
[0070]另外，如图3所示，等离子体处理装置10具备用于控制等离子体处理装置10的各构成要素的控制部70。控制部70也可为包括CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)等控制装置、存储器等存储装置、输入输出装置等的计算机。控制部70基于CPU的按照存储于存储器中的控制程序的动作来控制等离子体处理装置10的各构成要素。
[0071]例如，控制部70将控制载置台14的旋转速度的控制信号向驱动装置24a输出。另夕卜，控制部70将控制基板W的温度的控制信号向连接于加热器26的电源输出。另外，控制部70将控制前体气体的流量的控制信号向阀16v及流量控制器16c输出。另外，控制部70将控制排气量的控制信号向排气装置34输出。
[0072]另外，控制部70将控制吹扫气体的流量的控制信号向阀20v及流量控制器20c输出。另外，控制部70将控制微波的功率的控制信号向高频产生器68输出。另外，控制部70将控制反应气体的流量的控制信号向阀50v及流量控制器50c输出。另外，控制部70将控制自排气口 22h的排气量的控制信号向排气装置52发送。
[0073][顶板40的形状]
[0074]在采用了等离子体处理装置10的基板W的等离子体处理中，将处理容器12内设定为低于大气压的压力。因此，对顶板40施加对应于大气压与处理容器12内的压力之间的压差的压力。因此，为了确保顶板40的相对于压力的强度，有时会在顶板40上设置肋。在使用了微波的等离子体处理中，若缩短天线22a与基板W之间的距离，则会增大供给至基板W的自由基的数量，而提高基板W上所形成的膜的质量。但是，若为了确保顶板40的机械强度，而将肋设置在顶板40的靠载置台14侧的面，则与肋的高度相对应，变得难以将天线22a接近于基板W。因此，难以提高基板W上所形成的膜的质量。
[0075]因此，发明人研究出使用在靠载置台14侧的面未设置肋的顶板40。对使用未设置肋的板状的顶板实施了等离子体处理时的顶板的第一主应力进行了模拟，得到如图10所示的模拟结果。图10是表示未设置肋的顶板的第一主应力的模拟结果的一个例子的图。在图10所示的模拟结果中，针对11mm、13mm及16mm三种厚度LI的顶板，显出在改变了从天线22a供给的微波的功率的情况下的顶板的第一主应力的模拟结果。另外，在图10所示的模拟结果中，作为顶板的材质使用氧化铝。
[0076]由图10的结果明确可知，在任意厚度LI的顶板中，均随着微波的功率增大，顶板的第一主应力增大。并且，在厚度LI为Ilmm或13mm的顶板中，在供给了5kW的微波时的第一主应力超过了75MPa。另外，在厚度LI为16mm的顶板中，在供给了5kW的微波时的第一主应力为75Mpa附近的值。
[0077]在此，在本实施方式中，从顶板的以往的使用结果来看，供给了5kW的微波时的第一主应力的上限值确定为75MPa。参照图10的模拟结果可知，在厚度LI为Ilmm或13mm的顶板中，供给了5kW的微波时的第一主应力超过了上限值。另外，可知:在厚度LI为16mm的顶板中，供给了5kW的微波时的第一主应力为75MPa附近的值，相对于上限值没有余量。因此，可知:在使用未设置肋的板状的顶板的情况下，不能保证强度。
[0078]接着，对设有肋的顶板的模拟结果进行说明。若在顶板的靠载置台14侧的面设置肋，与肋的高度相对应，难以将天线22a接近于基板W。因此，在本实施方式中，例如，如图6和图7所说明，使用在与靠载置台14侧的面相反的一侧的面的周缘整体上设置有肋的顶板40。
[0079]在此，对模拟中所使用的参数进行说明。图11是用于说明肋的高度及宽度的图。如图11所示，在顶板40中，将平板部40a的厚度定义为LI，将肋40b的从平板部40a算起的高度定义为L2，将肋40b的宽度定义为L3。
[0080]另外，顶板40的平板部40a配置在缝隙板42之下。并且，由设置在缝隙板42上的各个缝隙孔42a及42b辐射的微波在顶板40传输，并从顶板40向第二区域R2辐射。在此，为了提高机械强度，考虑到增大顶板40的厚度LI。但是，若增大顶板40的厚度LI，则由各个缝隙孔42a及42b辐射的微波容易扩展到顶板40的面内方向，而变得容易在顶板40上产生微波的驻波。若产生微波的驻波，则有时在顶板40的面内微波会在与缝隙孔42a及42b的正下方不同的位置变强。因此，微波变成与缝隙孔42a及42b的配置不同的分布，微波的分布的控制性降低。由此产生等离子体的点火(日文:着火)不良、等离子体分布的不均匀。因此，平板部40a过厚也是不优选的。
[0081 ]在本实施方式中，从机械强度及微波的分布的控制性的观点出发，在顶板40内的微波的波长为λ的情况下，平板部40a的厚度LI优选为例如λ/8?3λ/8的范围内的厚度。在顶板40的材质为氧化招的情况下，相对于2.45GHz的微波，平板部40a的厚度LI优选在例如大约5mm?15mm的范围内。从微波的分布的控制性的观点出发，平板部40a的厚度LI为λ/4更加优选。在顶板40的材质为氧化铝的情况下，顶板40内的2.45GHz的微波的波长为大约40mm，因此从微波的分布的控制性的观点出发，平板部40a的厚度LI优选为大约1mm左右。但是，若考虑到机械强度，则认为大约1mm的厚度的强度余量较小。因此，以下，将平板部40a的厚度LI设为13mm而进行了模拟。
[0082]图12是表示设有肋的顶板40的模拟结果的一个例子的图。另外，在图12所示的模拟结果中，作为顶板40的材质使用氧化铝。
[0083]由图12的模拟结果明确可知，肋40b的高度L2越高，越可抑制相对于微波强度的增大的、第一主应力的增大。但是，若肋40b的高度L2过高，则具有在肋40b与平板部40a之间的连接部分集中的应力增大的倾向。因此，肋40b的高度L2优选在预定范围内，例如优选为在平板部40a的厚度LI的2倍?4倍的范围内。在本实施方式中，肋40b的高度L2例如在20mm?40mm的范围内是优选的。
[0084]另外，由图12的模拟结果明确可知，肋40b的宽度L3越大，越可抑制相对于微波强度的增大的、第一主应力的增大。但是，若肋40b的宽度L3过大，则平板部40a的用于配置缝隙板42、慢波板44的区域变狭。因此，肋40b的宽度L3优选在预定范围内，例如优选为在平板部40a的厚度LI的I倍?1.5倍的范围内。在本实施方式中，肋40b的宽度L3例如在1mm?15mm的范围内是优选的。
[0085]由图12明确可知，在模拟中，将平板部40a的厚度LI设定为13mm、肋40b的高度L2设定为27.5mm、肋40b的宽度L3设定为12.5mm，由此能够将在顶板40产生的第一主应力抑制到62.9MPa0
[0086]这样，在本实施方式中，例如，如图5?图7所示，通过使用在与靠载置台14侧的面相反的一侧的面上设置肋的顶板40，即使在靠载置台14侧的面未设置肋的情况下，也能将在顶板40产生的第一主应力抑制在预定值以下。由此，能够缩短天线22a与基板W之间的距离。
[0087]例如，在使用在下表面形成有肋的顶板40的以往的等离子体处理装置10中，自顶板40的下表面的除了肋以外的部分到基板W的距离为67mm。相对于此，在本实施方式的等离子体处理装置10中，能够将自顶板40的下表面到基板W的距离缩短到45.7mm。即，本实施方式的等离子体处理装置10与以往的等离子体处理装置10相比，能够将从顶板40到基板W的距离缩短21.3mm。
[0088]这样，通过缩短天线22a与基板W之间的距离，在天线22a附近生成的自由基变得更加易于到达基板W。因此，能够增加供给到基板W的自由基的量，即使在较低的处理温度，也能使基板W的I旲质提尚。
[0089]另外，若顶板40与基板W之间的距离过短，则会在基板W上产生充电损伤(日文:于十一夕夕'V —夕)。在实验中，在顶板40的下表面与基板W的距离小于30mm的情况下，在基板W上产生了充电损伤。因此，天线22a与基板W之间的距离过短也不是优选的。因此，在本实施例中，天线22a与基板W之间的距离优选在预定范围内，例如优选为在平板部40a的厚度LI的3倍?4倍的范围内。在本实施方式中，天线22a与基板W之间的距离例如在30mm?40mm的范围内是优选的。
[0090]以上，对实施方式进行了说明。采用本实施方式的等离子体处理装置10，能够提高基板W的膜质。尤其是，采用本实施方式的等离子体处理装置10，能够在将天线22a的下表面的顶板40的厚度LI维持在3λ/8以下的厚度的状态下，使顶板40的下表面平坦化，因此，能够兼顾生成等离子体的区域中的微波的分布的控制性的提高和供给到基板W的自由基的量的增加。
[0091]另外，本发明的技术并不限定于上述实施方式，可以在其要旨的范围内进行各种变形。
[0092]例如，在上述实施方式中，作为天线22a，可以使用从沿着轴线X的方向观察的情况下的截面形状为大致正三角形形状的天线22a，但本发明的技术不限于此。作为其它形态，从沿着轴线X的方向观察的情况下的天线22a的形状除了大致正三角形之外的形状，还可以是例如大致圆形状、多边形形状等。
[0093]另外，在上述实施方式中，作为等离子体处理装置10是以半分批处理式的基板处理装置为例子说明的。但是，本发明的技术不限于此。例如，对单片式等离子体处理装置10也能使用上述顶板40。
[0094]另外，对于上述实施方式中的顶板40，在平板部40a的周缘的整周范围内设置肋40b。但本发明的技术不限于此。例如，肋40b也可不设置在平板部40a的周缘中的一部分区间上。另外，从沿着轴线X的方向观察时的顶板40的形状为大致正三角形形状的情况下，具有应力易于集中于拐角部分的倾向。因此，即使没有在平板部40a的周缘的整周上设置肋40b的情况下，也优选在该拐角部分设置肋40b。另外，肋40b也可设置在平板部40a的周缘以外的部分。
[0095]另外，肋40b只要设置在平板部40a的上表面(与载置台14相对的一侧的面的相反侧的面)即可，并非必需设置在平板部40a的上表面的周缘。但是，在这种情况下，肋40b优选设置在平板部40a的上表面中的用于配置缝隙板42的区域以外的区域。
[0096]另外，在上述实施方式中，顶板40的肋40b沿着平板部40a的周缘从平板部40a朝向与载置台14相对的一侧的面的相反侧突出，但本发明的技术不限于此。例如，如图13所示，肋40b也可以是沿着平板部40a的周缘从平板部40a朝向与载置台14相对的一侧的面的相反侧突出、且还沿着与平板部40a的面大致平行的方向朝向外侧突出的形状。由此，在保证顶板40的机械强度的同时，能够使天线22a整体上进一步地接近基板W。
[0097]通过上述内容，以说明为目的记载了本发明的各个实施例，另外，在不脱离本发明的范围及思想的情况下能进行各种变形是可以理解的，因此，在此记载的各种实施例并非用来限制通过各权利要求指出的本质的范围及思想。
[0098]本申请主张以2015年4月22日提出申请的日本申请特愿2015-087747为基础的优先权，在此编入其全部公开内容。
【主权项】
1.一种等离子体处理装置，其使用微波的等离子体在处理容器内对被处理基板进行处理，其特征在于， 该等离子体处理装置具备: 载置台，其设于上述处理容器内，用于载置上述被处理基板；以及天线，其以与上述载置台相对的方式设于上述载置台的上方，该天线具有电介质板，并经由上述电介质板将微波辐射至上述处理容器内，由此生成被供给到上述处理容器内的处理气体的等离子体， 上述电介质板具有: 平板部，其设于上述天线的下表面，该平板部的至少与上述载置台相对的一侧的面形成为平面状；以及 肋，其形成于上述平板部的与上述载置台相对的一侧的面的相反侧的面上。2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于， 上述天线具有导体板，该导体板以与上述平板部的与上述载置台相对的一侧的面的相反侧的面相接触的方式设置，用于传输上述微波， 上述肋形成于上述平板部的与上述载置台相对的一侧的面的相反侧的面中的、未设置有上述导体板的区域。3.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于， 上述肋以从上述平板部朝向上方突出的方式沿着上述平板部的与上述载置台相对的一侧的面的相反侧的面的周缘形成。4.根据权利要求3所述的等离子体处理装置，其特征在于， 上述肋在上述平板部的与上述载置台相对的一侧的面的相反侧的面的周缘的整周范围内设于上述平板部。5.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于， 在上述电介质板内的微波的波长为λ的情况下，上述平板部的厚度在λ/8到3λ/8的范围内。6.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于， 上述肋的自上述平板部算起的高度在上述平板部的厚度的2倍到4倍的范围内。7.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于， 上述肋的宽度在上述平板部的厚度的I倍到1.5倍的范围内。8.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于， 在上述平板部的与上述载置台相对的一侧的平面状的面上实施了规定的涂覆。9.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于， 上述平板部的下表面与载置于上述载置台的上述被处理基板之间的距离在上述平板部的厚度的3倍到4倍的范围内。10.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于， 上述电介质板由氧化铝、石英、氮化铝、氮化硅或氧化钇形成。11.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于， 将上述载置台设置为能够以轴线为中心旋转，以使上述被处理基板在上述轴线的周围移动； 在通过上述载置台的旋转而上述被处理基板相对于上述轴线移动的周向上，上述处理容器被划分为多个区域； 上述天线在上述多个区域中的一个区域中将微波辐射至上述处理容器内，由此生成被供给到上述处理容器内的处理气体的等离子体。12.根据权利要求11所述的等离子体处理装置，其特征在于， 上述天线的从沿着上述轴线的方向观察的情况下的截面形状为大致正三角形形状。
【文档编号】H01J37/20GK106067412SQ201610258284
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年4月22日 公开号201610258284.3, CN 106067412 A, CN 106067412A, CN 201610258284, CN-A-106067412, CN106067412 A, CN106067412A, CN201610258284, CN201610258284.3
【发明人】平野高广, 岩尾俊彦, 加藤贵彰
【申请人】东京毅力科创株式会社