专利名称：等离子体处理装置、等离子体处理装置内用的处理容器以及电介质板的制作方法
技术领域：
本发明涉及用等离子体处理半导体基板的等离子体处理装置，尤其是涉及在该等离子体处理装置内使用的处理容器以及电介质板的构造。
背景技术：
近年来用等离子体的半导体基板的处理技术的发展异常惊人。通过等离子体处理，与现有技术相比具有可大幅度使处理温度低温化等的优点。等离子体处理装置通常配备收容半导体基板的处理容器；供给该处理容器电磁波的电磁波供给部；在电磁波供给部和处理容器之间配置的电介质板(电介质窗)。在这样构成的装置内，导入对应于不同处理的混合气体到处理容器内，通过微波等的电磁波激励等离子体。在电介质板和处理容器之间配置O型环密封部件，对处理容器进行真空密封。
然而，在现有技术的等离子体处理装置内，在电介质板和金属制的处理容器之间的接触部，由于两者的热膨胀率差产生金属容器的摩擦、切削等的粒子。在最差的情况下，产生电介质板破损等的损伤。此外，在电介质板的边缘部的电场边界部上产生局部放电，不仅使金属制容器受损伤，而且也降低了氧化膜的成膜等的等离子本处理的效率。
发明内容
本发明是鉴于上述所示的状况而作的，其目的是在将电介质板及金属制容器的损伤抑制到最低限的同时，提供可提高等离子体处理效率的等离子体处理装置、处理容器及电介质板。
为了达到上述目的，在本发明的等离子体处理装置内，在电介质板和处理容器之间配有树脂层。据此，通过上述树脂层可抑制因电介质板和金属制处理容器之间的热膨胀率之差产生的摩擦、切削粒子。此外，抑制在电介质板的边缘部等电场边界部处的局部放电的产生，可提高氧化膜的成膜等的等离子体处理效率。
图1是示出本发明实施例的等离子体处理装置的构成的一例的概略图(截面图)。
图2是示出实施例主要部分构造的截面图。
图3是示出实施例效果的曲线图，示出处理时间和膜厚之间关系。
图4是示出本发明其它实施例主要部分构造的截面图。
具体实施例方式
图1示出本发明中使用的等离子体基板处理装置10构成的概略。等离子体处理装置10具有包括保持作为被处理基板的硅晶片W的基板保持台12的处理容器11。处理容器11内的气体从排气口11A及11B经未图示的排气泵进行排气。基板保持台12具有加热硅晶片W的加热功能。
在处理容器11的装置上方，与在基板保持台12上的硅晶片W对应而设置有开口部。该开口部通过由石英或Al2O3形成的电介质板13堵塞。在电介质板13的上部(外侧)上配置作为天线发挥功能的槽板14。槽板14的更上部(外侧)配置由石英、氧化铝、氮化铝等形成的电介质板15。该电介质板15常常称为滞波板或波长缩短板。在电介质板15的上部(外侧)上配置冷却板16。在冷却板16的内部设置有冷却介质流动的冷却介质通道16a。此外，在处理容器11的上端中央上设置导入微波的同轴波导管18。
在基板保持台12的周围配置由铝构成的气体挡板(间隔板)26。在气体挡板26上面设置石英覆盖体28。
在处理容器11内壁设置用于导入在等离子体处理中使用的气体的气体喷嘴22。同样地，在处理容器11内壁的内侧包围容器整体地形成冷却介质流道24。
在用该等离子体处理装置10进行处理之际，首先在把硅晶片W放置在等离子体处理装置10的处理容器11内之后，经排气口11A、11b对处理容器11内部的空气进行排气，使处理容器11内部设定在规定的处理压力，其后，向放置(装载)有硅晶片W的处理容器11内从气体喷嘴22导入规定的混合气体(例如非活性气体、氧气、氮气等)。
另一方面，通过同轴波导管18供给的几GHz频率的微波，经电介质板15、槽板14、电介质板13导入到处理容器11中。通过该微波激励等离子体生成气体，产生等离子体。
通过在处理容器11内的微波激励生成的高密度等离子体使硅晶片W表面进行氧化膜成膜。
图2示出电介质板13和处理容器11之间对向领域附近的形态。在处理容器11内壁侧上形成支撑电介质板13的凸缘状突出的支撑部30。在支撑部30的上面形成收容O型环34的槽32。电介质板13的外缘部应当支撑在支撑部30上。在电介质板13和处理容器11的对向区域(接触区域)上形成树脂层36。
处理容器11的材质是金属。与此相反，作为树脂层36的材质可以使用特氟隆(登录商标)、聚酰亚胺等的工程塑料。树脂层36的材质优选根据等离子体处理条件即反应气体的种类、设定温度等加以选择。作为树脂层36的形成方法，除了凃布·烧结处理之外，也可采用粘接另外部件(树脂膜)的方法。
作为树脂层36的厚度优选取例如40～100μm。如果树脂层36的厚度在100μm以上，则通过涂布形成树脂层36变得困难。另一方面，如果树脂层36厚度在40μm以下，则容易降低绝缘性能。
树脂层36可在处理容器11表面、电介质板13的表面的任一方形成。但是，在通过涂布形成树脂层36之际，在树脂层的材质是高温烧制型的树脂，而处理容器是低耐热金属的组合的情况下，在电介质板13侧形成树脂层36的方法作为工序来讲容易。
如上述所示，通过设置树脂层36，抑制了因电介质板13和金属制处理容器11之间的热膨胀率之差所产生的摩擦、切削等损伤，此外，抑制了在电介质板13的边缘部等的电场边界部上局部放电的发生。其结果，可以抑制对金属制处理容器11的损伤。此外，可提高氧化膜成膜等的等离子体处理效率。本发明通过高功率(例如3kW以上)的等离子体在处理硅晶片W的工序中尤为有效。
图3示出2种不同成膜过程A、B中，膜厚对处理时间变化。在图上，实线示出设有树脂层的本发明的结果，虚线示出未设置树脂层的现有技术的结果。正如图上所示，根据本发明，由于抑制了在电介质板13的边缘部等的电场边界部上局部放电的发生，所以成膜效率平均提高约25％。
图4示出在电介质板13和处理容器11的对向区域的树脂层36形成位置的其它例。在图4的示例，树脂层36只在槽32外侧形成，在槽32内侧(容器的内侧)不形成。通过这样的配置，可防止如使用O2等离子体的情况那样因等离子体条件而导致树脂层36本身受损伤，而成为产生粒子的主要原因。即使在图4的例子，也与图2的情况同样地，树脂层36也可以在处理容器11表面、电介质板13表面的任一方上形成。
如以上说明所示，根据本发明，由于在电介质板和处理容器的对向区域设置树脂层，抑制因电介质板和处理容器之间的热膨胀率差产生的摩擦、切削所造成的粒子发生，此外，通过树脂层抑制在电介质板的边缘部等的电场边界部的局部放电的发生。其结果，可以抑制对金属制处理容器的损伤。其它，可提高氧化膜的成膜等的等离子体处理的效率。
工业上的可利用性本发明对具有电介质板和金属制处理容器的等离子体处理装置是有用的。
权利要求
1.一种等离子体处理装置，对半导体基板进行等离子体处理，其特征在于，该等离子体处理装置具有收容应处理的半导体基板的处理容器；把电磁波供给所述处理容器的电磁波供给部；在所述电磁波供给部和所述处理容器之间配置的电介质板；和在所述电介质板和所述处理容器之间配置的树脂层。
2.根据权利求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述树脂层配置在所述电介质板上的与所述处理容器对向的面上。
3.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述树脂层配置在所述处理容器上的与所述电介质板对向的面上。
4.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述树脂层的厚度为40～100μm。
5.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述树脂层通过涂布形成。
6.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述树脂层的材质根据导入所述处理容器内的气体种类来选择。
7.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，在所述处理容器的内壁上形成向内侧突出的凸缘状的支撑部，所述电介质板的外缘部支撑在所述支撑部上，在所述支撑部上形成配置密封所述处理容器的O型环的槽。
8.根据权利要求7所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述树脂层相对所述槽而配置在等离子体生成区域的外侧。
9.根据权利要求7所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述树脂层相对所述槽配置在内外两侧。
10.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述处理是在所述半导体基板表面上形成氧化膜的成膜处理。
11.一种处理容器，在对半导体基板进行等离子体处理的等离子体处理装置内使用、收容所述半导体基板，其特征在于，所述等离子体处理装置通过经电介质板导入的电磁波而激励等离子体，通过该等离子体对半导体基板施以规定处理，所述处理容器具有在与所述电介质板之间配置的树脂层。
12.根据权利要求11所述的处理容器，其特征在于，所述树脂层厚度为40～100μm。
13.根据权利要求11所述的处理容器，其特征在于，所述树脂层通过涂布形成。
14.根据权利要求11所述的处理容器，其特征在于，所述树脂层的材质根据导入所述处理容器的气体种类来选择。
15.根据权利要求11所述的处理容器，其特征在于，在所述处理容器的内壁上形成向内侧突出的凸缘状的支撑部，所述电介质板的外缘部支撑在所述支撑部上，在所述支撑部上形成配置密封所述处理容器的O型环的槽。
16.根据权利要求15所述的处理容器，其特征在于，所述树脂层在所述支撑部表面上至少相对所述槽而配置在等离子体生成区域的外侧。
17.根据权利要求15所述的处理容器，其特征在于，所述树脂层相对所述槽配置在内外两侧。
18.根据权利要求11所述的处理容器，其特征在于，所述处理是在所述半导体基板表面上形成氧化膜的成膜处理。
19.一种电介质板，在通过由处理容器内激励的等离子体对半导体基板施以规定处理的等离子体处理装置内使用，在导入激励所述等离子体的电磁波之际，透过该电磁波，其特征在于，在与所述处理容器之间设有树脂层。
20.根据权利要求19所述的电介质板，其特征在于，所述电介质板由氧化铝构成。
21.根据权利要求19所述的电介质板，其特征在于，所述树脂层厚度为40～100μm。
22.根据权利要求19所述的电介质板，其特征在于，所述树脂层通过涂布形成。
23.根据权利要求19所述的电介质板，其特征在于，所述树脂层的材质根据导入所述处理容器的气体种类来选择。
全文摘要
本发明的目的是使电介质板支撑部和金属制容器的损伤降低到最低限并谋求提高等离子体处理效率。在本发明，在电介质板和处理容器的对向区域配置有树脂层，据此，可以抑制因电介质板和金属制处理容器之间的热膨胀率差产生的粒子、损伤，此外，抑制在电介质板的边缘部等的电场边界部上局部放电的发生，提高氧化膜成膜的等离子体处理效率。
文档编号H01L21/00GK1703771SQ20038010102
公开日2005年11月30日 申请日期2003年10月10日 优先权日2002年10月10日
发明者森田治 申请人:东京毅力科创株式会社