专利名称：等离子体处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对待处理基板进行等离子体处理的等离子体处理装置。
背景技术：
图7是表示以往的等离子体处理装置30的剖面图，图8是表示图7所示的缝隙天线5的俯视图。图7所示的等离子体处理装置30例如记载于日本特开2005 - 268763号公才艮中。
图7中，等离子体处理装置30包括将上部开口的处理容器l,处理容器l是将腔室ll、顶板12、垫块13、平板外罩14重叠而构成的。这些均由铝合金制成。在处理容器l内，配置有用于保持待处理基板2的载台(susceptor) 3。从设于处理容器1的外部的交流电源17向载台3供给偏置用的高频信号。
为了实现处理容器l内均一的排气，在载台3的周围形成环状的空间1A，在处理容器1的底部，设有用于利用真空泵等未图示的排气装置将处理容器l内的空气排出的排气管16。在处理容器l上，与载台3上的待处理基板2对应的位置，配置有电介质板4，另外在电介质板4的上部，设有缝隙天线5。
缝隙天线5是如图8所示的径向线缝隙天线，包括与同轴波导管9的外侧波导管连接的平坦的圆盘状的缝隙天线辐射板5a,在缝隙天线辐射板5a的开口部，形成有多条缝隙5b和与之正交的多条缝隙5c,并且沿着外缘形成有多个安装孔5d。在缝隙天线5的上部，配置有滞波板6,通过将螺钉15紧固在安装孔5d中而将缝隙天线辐射板5a固定于冷却板7上。冷却板7是覆盖滞波板6和缝隙天线5对缝隙天线5进行冷却的构件，向其内部供给冷却水。冷却板7由冷却板固定件10固定于平板外罩14上。
缝隙天线5经由同轴波导管9与外部的微波发生装置8的微波输出端子连接，微波发生装置8的接地端子与处理容器1连接。微波发生装置8例如将2.45GHz的微波从未图示的负载匹配器经由同轴波导管9向缝隙天线5供给。来自微波发生装置8的微波激发由未图示的气体供给口供给而放出到空间IB中的等离子体气体。
在利用如此构成的等离子体处理装置30进行等离子体处理之时，在处理容器1内的载台3上放置待处理基板2，通过一边从气体导入部将规定的处理气体向处理容器1内供给， 一边从排气管16排气，由此将处理空间IB内设为规定的压力。此外，利用交流电源17对待处理基板2施加偏置高频，并且利用微波发生装置8产生微波而供给到缝隙天线5。
微波在缝隙天线5与冷却板7之间沿半径方向边扩散边传播，然而此时因滞波板6的作用波长被压缩。通过与沿半径方向传播的微波的波长相对应地按同心圆状形成缝隙5b及5c，并使其相互正交，就可以沿与缝隙天线5实质上垂直的方向辐射具有圆偏振波的平面波，在电介质板4的下方产生电场。于是，这时空间1B内的处理气体被等离子体化，通过选择处理气体的种类，就可以对待处理基板2进行规定的等离子体处理。
专利文献1:日本特开2005 - 268763号〃iH艮
图9及图IO是在图7所示的等离子体处理装置30中用于说明从缝隙天线5传播到处理容器1的微波电流的流动路径的要部剖面图。特别是，图9将图7的以单点划线30A包围的部分放大表示，图10同样地将以单点划线30A及30B包围的部分放大表示。
图7所示的冷却板7和平板外罩14为了容易进行维护，而被作为分立的构件形成。缝隙天线5与滞波板6 —起用螺钉15固定于冷却板7上，因而在将冷却板7安装在平板外罩14的开口部上时，就会在冷却板7与平板外罩14之间产生微量的间隙。
在将冷却板7安装于平板外罩14上时，如果使得冷却板7与平板外罩14之间的间隙均匀，就不会有冷却板7直接接触平板外罩14的情况。其结果是，电流从缝隙天线5中如图9的箭头IA所示，因集肤效应而沿着冷却板7的外壁部向上方流动，继而从冷却板固定件10的下面沿着平板外罩14、垫块13、顶板12、腔室11的各自的内壁部流动， 回到微波发生装置8的接地端子。该情况下，由于微波电流的流动是以 同心圓状沿半径方向边扩散边行进的，因此在缝隙天线5面中就会变得 均匀，所以等离子体密度也会变得均匀。
但是，在制造冷却板7或平板外罩14时由于工作精度或公差的问 题，需要确保空隙，每次将冷却板7安装在平板外軍14上时，冷却板7 在平板外罩14上的安装场所都会轻微地错移，间隙的间隔发生变动， 间隙的尺寸在每个冷却板7或平板外罩14中发生变化。另外，有时还 会因安装的状况而使间隙的间隔变动。
特别是，如果在图10所示的单点划线30A侧，冷却板7与平板外 罩14直接接触，单点划线30B侧的间隙变大时，则在单点划线30A侧， 就会从缝隙天线5经冷却板7与平板外罩14的接触部分如箭头IB所示 地直接流过微波电流。与之对应，在单点划线30B侧，与图9的i兌明相 同，以箭头IC所示的路径流过微波电流。由此，由于在缝隙天线5中 流动的微波电流的流向如图8的虚线所示，由于偏移而变得不均匀，使 得等离子体的密度变得不均匀。
发明内容
所以，本发明的目的在于，提供一种等离子体处理装置，可以排除 由安装情况或尺寸误差所造成的电流流动的不均匀性，均匀地生成等离 子体。
本发明具备由金属形成的处理容器，其具有上部开口；电介质板， 其配置为将处理容器的上部开口封闭；用于供给微波的微波供给源，其 接地侧与处理容器连接；平板状天线，其配置于电介质板上，将来自微 波供给源的微波透过电介质板供给到处理容器的内部，在处理容器的内 部产生等离子体；以及导电性构件，其与处理容器的内壁部及平板状天 线的外缘部直接接触。
由于通过使用导电性构件使平板状天线与处理容器的内壁部直接 接触，可以使处理容器的内壁部与平板状天线外缘之间的电阻在处理容 器的整个圆周中的任一点处基本上相同，因此就可以使微波电流的大小大致相等。
最好导电性构件安装于平板状天线侧，在处理容器的基本上整个圓 周上与处理容器的内壁部弹性地接触。通过将导电性构件安装于平板状 天线侧，就很容易安装在处理容器上。
最好包含覆盖平板状天线的外罩构件，平板状天线被用螺钉固定于 外罩构件上，导电性构件被与平板状天线一起利用螺钉固定于外軍构件 上。由于将导电性构件与平板状天线一起固定于外罩构件上，因此导电 性构件的安装就会变得容易。
最好导电性构件为环状形态，其外缘部向径向外方以及上方立起， 导电性构件包含与处理容器的内壁部弹性地接触的接触片。由于可以利 用接触片弹性地接触处理容器的内壁部，因此能够可靠地实现电连接。
最好包含覆盖平板状天线的外罩构件，导电性构件由外罩构件保持 并与处理容器的内壁部及平板状天线双方弹性地接触。通过将导电性构 件保持在外罩构件上，就很容易安装在处理容器上。
最好导电性构件是将具有规定宽度的金属带以螺旋状缠绕的环状 形态的构件，外罩构件包含用于嵌入导电性构件的槽，导电性构件通过 嵌入槽中，而与平板状天线和处理容器的内壁部弹性地接触。
通过向槽中嵌入导电性构件，在将外罩构件安装于处理容器上时， 导电性构件就会在槽的壁部与处理容器的内壁部受到压力而变形，使得 平板状天线与处理容器的内壁部的电连接良好。
根据本发明，由于通过使用导电性构件使平板状天线与处理容器的 内壁部直接接触，就可以使处理容器的内壁部与平板状天线外缘之间的 电阻在处理容器的整个圆周中的任一点处基本上相同，因此微波电流的 大小就会变得大致相等，微波均匀地扩散，可以产生均匀的等离子体。
图1是本发明的一个实施方式的等离子体处理装置40的要部剖面 图，是与图7所示的单点划线A对应的部分的放大图。图2是将图1所示的单点划线C所示的部分放大表示的图。
图3是表示图l及图2所示的导电性构件20的外观立体图。
图4是本发明的其他实施方式的等离子体处理装置50的要部剖面 图，是与图7所示的单点划线A对应的部分的放大图。
图5是将图4所示的单点划线D所示的部分放大表示的图。
图6是表示图4及图5所示的导电性构件25的外观立体图。
图7是表示以往的等离子体处理装置30的剖面图。
图8是表示图7所示的缝隙天线5的俯视图。
图9是将图7的以单点划线30A包围的部分放大表示的图。
图IO是将图7的以单点划线30B包围的部分放大表示的图。
图中符号说明4-电介质板；5-缝隙天线；6 -滞波板；7-冷却板； 8-微波发生装置；9-同轴波导管；lO-冷却板固定件；ll-腔室；12-顶板； 13-垫块；14-平板外罩；15-螺钉；20、 25-导电性构件；21-环状部；22-接触片；23-孔；26-导线；40、 50-等离子体处理装置；71-槽。
具体实施例方式
图1是本发明的一个实施方式的等离子体处理装置40的要部剖面 图，是与图7所示的单点划线A对应的部分的放大图，图2是将图1 所示的单点划线C所示的部分放大表示的图，图3是表示图1及图2 所示的导电性构件20的外观立体图。
图1至图3中，本发明的一个实施方式的等离子体处理装置40与 图7所示的等离子体处理装置30相同，包括具有上部开口，由铝合 金等金属形成的作为处理容器1的腔室11;顶板12;垫块13;平板外 罩14;将处理容器l的上部开口封闭地配置的电介质板4;向电介质板 4供给微波，将微波透过电介质板4而向处理容器的内部供给，在处理 容器的内部产生等离子体的作为平板状天线的缝隙天线5。另外，在缝 隙天线5上，放置有滞波板6，缝隙天线5与导电性构件20 —起利用螺钉15固定于作为外罩构件的冷却板7上。冷却板7由冷却板固定件10 固定于平板外罩14上。
导电性构件20安装于缝隙天线5侧，在构成处理容器的一部分的 平板外罩14的基本上整个圆周上，与平板外罩14的内部直接弹性接触， 形成微波电流流动的路径。通过利用该路径，在平板外罩14、垫块13、 顶板12及腔室11的各自的整个四周上，可以使各自的内壁部与缝隙天 线5的外缘之间的电阻在任一点处大致相等，从而使微波电流的大小大 致相等地均匀地传播微波，从而可以产生均匀的等离子体。导电性构件 20为环状形态的构件，例如由磷青铜等形成，如图3所示，包括与冷却 板7的下面接触的平坦的环状部21、环状部21的外缘部向径向以及上 方竖起的多个接触片22，接触片22与处理容器1的内壁部弹性接触。
在环状部21中，与图8所示的缝隙天线5的安装孔5d对应地形成 有安装孔23。在缝隙天线5的安装孔5d、导电性构件20的安装孔23 中插入螺钉15并旋紧在冷却板7上。接触片22由于如图2所示，被按 照使环状部21的外缘部向径向外方及上方竖起的方式形成，因此具有 弹性。由此，当将安装有导电性构件20和缝隙天线5的冷却板7固定 于平板外罩14上时，由于接触片22的外壁部受到平板外罩14的内壁 部的压力，因此就会从图2的虚线E所示的状态变形为实线所示的状态， 将缝隙天线5与平板外罩4强制性地电连接。
图l中虽然省略了图示，然而与图7相同，设有作为微波供给源动 作的微波发生装置。从微波输出端子经由未图示的同轴波导管向缝隙天 线5供给微波，接地端子与处理容器1连接。当从微波发生装置向缝隙 天线5供给微波时，就会如图1的箭头ID所示，从缝隙天线5经由导 电性构件20，沿平板外罩14、垫块13、顶板12及腔室11的路径流过 微波电流，回到微波发生装置。
在将安装有缝隙天线5的冷却板7安装在平板外罩14上时，冷却 板7对平板外罩14的安装位置会有轻微地错移的情况。为此，间隙的 间隔就会发生变动，即使间隙的尺寸在每个冷却板7或平板外罩14中 发生变化，也可以利用导电性构件20，确保平板外罩14的内壁部与缝 隙天线5的外缘的电连接。这样，就可以使平板外罩14的内壁部与缝 隙天线5的外缘之间的电阻的大小大致相等，可以使在缝隙天线5中流动的微波电流均匀。其结果是，可以不受工作精度或公差等的影响，将
从缝隙天线5的整体中产生的等离子体密度均匀化。
图4是本发明的其他的实施方式的等离子体处理装置50的要部剖 面图，是与图7所示的单点划线A对应的部分的放大图，图5是将图4 所示的单点划线D所示的部分放大表示的图，图6是表示图4及图5 所示的导电性构件25的外观立体图。
本实施方式的等离子体处理装置与图l相同，包括腔室ll、顶板 12、垫块13、平板外罩14、电介质板4、缝隙天线5、滞波板6。缝隙 天线5利用螺钉15固定于冷却板7上。冷却板7利用冷却板固定件10 固定于平板外罩14上。缝隙天线5借助导电性构件25与平板外罩14 的内壁部电连接。
本实施方式中所用的导电性构件25是将具有如图6所示的规定的 宽度，厚度例如为O.lmm左右的铜或铝或SUS等的金属带以螺旋状缠 绕而成的环状形态的构件，由冷却板7保持而与平板外罩14的内壁部 及缝隙天线5双方弹性地接触。在冷却板7的外壁部的下部，在外壁部 全部区域，与平板外罩14的内壁部相面对地形成倒V字形的槽71。在 该槽71中嵌入导电性构件25。此时，在导电性构件71中如图6所示插 入导线26而变为圆形，容易安装于槽71中，在安装时不会脱离。在将 导电性构件25安装在冷却板7上后，将冷却板7安装于平板外罩14上。
导电性构件25由于被夹持在槽71的壁部与外罩平板14的内壁部 之间，因此被压缩，截面从圓形变为椭圆形。其结果是，由于导电性构 件25推压缝隙天线5，因此将缝隙天线5与外罩平板14电连接，消除 电位差而保持为等电位。其结果是，由于可以确保平板外罩14的内壁 部与缝隙天线5的外缘的电连接，因此可以使平板外罩14的内壁部与 缝隙天线5的外缘之间的电阻的大小大致相等，从而可以使在缝隙天线 5中流动的微波电流均匀。其结果是，可以不受工作精度或公差等的影 响，将缝隙天线5的整体面中的等离子体密度均匀化。
而且，导电性构件20、 25可以是将平板外罩14的内壁部与缝隙天 线5的外缘电连接的构件，也可以是图3及图6所示的构件以外的构件。以上虽然参照附图对本发明的实施方式进行了说明，然而本发明并 不限定于图示的实施方式的内容。对于图示的实施方式，可以在与本发 明相同的范围内，或者在等价的范围内，施加各种修正或变形。
工业上的利用可能性
本发明的等离子体处理装置可以用于对半导体基板进行等离子体 处理。
权利要求
1. 一种等离子体处理装置，具备由金属形成的处理容器，其具有上部开口；电介质板，其配置为将所述处理容器的上部开口封闭；用于供给微波的微波供给源，其接地侧与所述处理容器连接；平板状天线，其配置于所述电介质板上，使来自所述微波供给源的微波透过所述电介质板供给到所述处理容器的内部，在所述处理容器的内部产生等离子体；以及导电性构件，其与所述处理容器的内壁部及所述平板状天线的外缘部直接接触。
2. 根据权利要求l所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述导 电性构件，安装于所述平板状天线侧，在所述处理容器的基本上整个圆 周上与所述处理容器的内壁部弹性地接触。
3. 根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，包含覆 盖所述平板状天线的外罩构件，所述平板状天线被用螺钉固定于所述外罩构件上，所述导电性构件，与所述平板状天线一起被用所述螺钉固定于所述 外罩构件上。
4. 根据权利要求2或3所述的等离子体处理装置，其特征在于，所 述导电性构件为环状形态，其外缘部向径向外方以及上方立起，所述导 电性构件包含与所述处理容器的内壁部弹性地接触的接触片。
5. 根据权利要求l所述的等离子体处理装置，其特征在于，包含覆 盖所述平板状天线的外罩构件，所述导电性构件由所述外軍构件保持，并与所述处理容器的内壁部 及所述平板状天线双方弹性地接触。
6.根据权利要求5所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述导 电性构件是将具有规定宽度的金属带以螺旋状缠绕的环状形态的构件，所述外罩构件包含用于嵌入所述导电性构件的槽，所述导电性构件通过嵌入所述槽中，而与所述平板状天线和所述处 理容器的内壁部弹性地接触。
全文摘要
本发明提供一种等离子体处理装置，可以排除由安装状况或尺寸误差造成的缝隙天线中的电流流动的不均匀性，生成均匀的等离子体。将电介质板(4)配置为使构成处理容器的一部分的平板外罩(14)的上部开口封闭，在电介质板(4)的上部配置产生等离子体的缝隙天线(5)，将缝隙天线(5)的外缘与平板外罩(14)的内壁部在整体四周用具有弹性的导电性构件(20或25)直接接触，由于在向缝隙天线(5)供给微波时，可以确保平板外罩(14)与缝隙天线(5)的平板外罩(14)的内壁部与缝隙天线(5)的外缘的电连接，因此可以使平板外罩(14)的内壁部与缝隙天线(5)的外缘之间的电阻的大小大致相等。
文档编号H05H1/46GK101519774SQ20091000539
公开日2009年9月2日 申请日期2009年2月24日 优先权日2008年2月26日
发明者大见忠弘, 平山昌树, 本乡俊明 申请人:东京毅力科创株式会社;国立大学法人东北大学