专利名称：等离子体处理装置和等离子体处理方法
技术领域：
本发明涉及对半导体晶片等的被处理基板实施处理的处理装置和处理方法，特别 涉及使用等离子体对被处理基板实施等离子体处理的等离子体处理装置和等离子体处理 方法。
背景技术：
近年来，因LSI的高集成化、高速化的要求，构成LSI的半导体元件的设计规则日 益微细化。另外，从生产效率的提高的观点考虑，半导体晶片的大型化也在发展。伴随这些 现象，对半导体晶片等的被处理基板实施处理的处理装置也被要求能够与元件的微细化以 及晶片的大型化对应。在目前的半导体工艺中，等离子体处理装置的利用在膜的形成或蚀刻中不可缺 少，特别引人注目的是能够高密度地生成低电子温度的等离子体的等离子体处理装置(例 如，参照日本特开2003-133298号公报)。但是，在使用等离子体处理装置直接氧化或氮化基板的情况下，存在氧化速率或 氮化速率等处理速率慢的情况。另外，因为处理容器部件使用金属制部件，所以存在因等离 子体作用而成为金属污染的原因的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种处理速率快的等离子体处理装置和等离子体处理方 法。本发明第一方面涉及的等离子体处理装置包括形成进行等离子体处理的处理空 间的金属制处理容器；设置在上述处理空间内，载置被处理基板的基板载置台；从上述处 理空间遮蔽上述金属制处理容器的侧壁，下端延伸到上述基板载置台的被处理基板载置面 的下方的石英制部件；设置在上述石英制部件的底面和上述金属制处理容器的底壁之间， 从上述处理空间遮蔽上述金属制处理容器的底壁的环状石英制部件，；和从上述基板载置 台的外周附近向上述处理空间导入处理气体的处理气体导入部。本发明第二方面涉及的等离子体处理装置包括形成进行等离子体处理的处理空 间的金属制处理容器；设置在上述处理空间内，载置被处理基板的基板载置台；与上述基 板载置台的被处理基板载置面相对地设置在上述处理容器的上部，具有从上述处理空间遮 蔽上述金属制处理容器的侧壁的筒状部位的石英制顶板；与上述石英制顶板接合的微波天 线；设置在上述筒状部位的底面与上述金属制处理容器的底壁之间，从上述处理空间遮蔽 上述金属制处理容器的底壁的石英制板；和从上述基板载置台的外周附近向上述处理空间 导入处理气体的处理气体导入部。本发明第三方面涉及的等离子体处理方法包括利用能够传输微波的电介质包围 被处理基板的外周乃至上表面，向该电介质供给微波的工序；和在微波被供给到上述电介 质的状态下，从上述被处理基板的外周或下方供给处理气体。
图IA是示意地表示本发明一个实施方式所涉及的等离子体处理装置的水平截面图。图IB是沿图IA中的1B-1B线的截面图。图2A是从搬入搬出口观察顶板的侧面图。图2B是从搬入搬出口观察顶板的侧面图。图3A是从搬入搬出口观察闸门的侧面图。图3B是从搬入搬出口观察闸门的侧面图。图4A是表示闸门和闸阀连动的状态的截面图。图4B是表示闸门和闸阀连动的状态的截面图。图5是处理气体导入孔周边的放大截面图。图6A是石英制板的俯视图。图6B是沿图6A中的6B-6B线的截面图。图7是表示适于一个实施方式的RLSA等离子体处理装置的一个例子的截面图。图8A是表示氧化硅膜形成试验的结果的图。图8B是表示氧化硅膜形成试验的结果的图。图9是表示图8A和图8B所示的氧化硅膜形成试验的比较结果的图。图10是将图9所示的结果图形化表示的图。图IlA示意地表示一个实施方式所涉及的装置的截面图。图IlB示意地表示比较例所涉及的装置的截面图。
具体实施例方式以下参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图IA是示意地表示本发明一个实施方式所涉及的使用微波等离子体的等离子体 处理装置的水平截面图，图IB是表示沿图IA中的1B-1B线的截面图。图IA和图IB所示的等离子体处理装置特别是RLSA (Radial LineSlot Antenna 径向线缝隙天线)等离子体处理装置100。该等离子体处理装置100使用RLSA向处理室 内导入微波而产生等离子体，因此在处理室内生成5 X IO10至1 X IO1Vcm3的高密度并且2eV 以下的低电子温度的等离子体。本例的等离子体处理装置100包括金属制处理容器2，形成进行等离子体处理的 处理空间1 ；基板载置台3，设置在处理空间1内，载置被处理基板W ；石英制顶板4，与基板 载置台3的被处理基板载置面3a相对地设置在处理容器2的上部，具有从处理空间1遮蔽 处理容器2的侧壁2a的高纯度石英制筒状部位4a ；微波天线5，与顶板4接合；和高纯度的 石英制板6，设置在筒状部位4a的底面与处理容器2的底壁2b之间，从处理空间1遮蔽底 壁2b。处理容器2的材质的一个例子是铝或含有铝的合金。本例的处理容器2由处理室 2c和接地的盖体2d构成。在本例中，在处理室2c上载置盖体2d，另外，在盖体2d上支撑 顶板4，由此形成通过密封垫气密地构成的圆筒形的处理空间1。在处理室2c形成的底部2b的大致中央部形成有圆形的开口部2e。通过开口部2e与处理空间1连通的金属制排气室7与底壁2b相连接。排气室7的材质与处理容器2相同，是铝或含有铝的合金等金属制 成的，其形状在本例中为圆筒状。在本例中，在排气室7的圆筒内固定有支撑柱8，该支撑柱 8支撑基板载置台3的中央，被支撑在支撑柱8的前端的基板载置台3被配置在处理空间1 内。在处理容器2的侧壁2a的一部分形成有用于将被处理基板W搬入搬出处理空间 1的搬入搬出口 2f。在搬入搬出口 2f上安装有能够进行开闭的闸阀9。在将被处理基板W 搬入处理空间1时，以及将被处理基板W从处理空间1搬出时，打开闸阀9，使处理空间1与 外界连通。在处理空间1内对被处理基板W进行处理时，关闭闸阀9。使处理空间1从外界 遮蔽。顶板4载置在盖体2d上，气密地被固定。顶板4是圆形的，在顶板4的周围设置 有沿着处理容器2的侧壁2a下垂成帘(幕帘、curtain)状的筒状部位4a。筒状部位4a与 顶板4 一体形成，其材质与顶板4相同，为高纯度的石英。筒状部位4a具有从处理空间1 遮蔽侧壁2a的作用。其中，如上所述，在侧壁2a的一部分上形成有搬入搬出口 2f。当筒状 部位4a遮蔽搬入搬出口 2f时，不能进行被处理基板W的搬入和搬出。因此，在筒状部位4a 的与搬入搬出口 2f对应的部分，以能够进行被处理基板W的搬入搬出的方式设置有切口部 位4b。图2A和图2B是表示从搬入搬出口 2f观察顶板4的侧面图。如图2A所示，在顶板 4的筒状部位4a设置有与搬入搬出口 2f对应的切口部位4b。另外，如图2B所示，将筒状部位4a的底面4d设定在比基板载置台3的被处理基板 载置面3a低的位置。这样，使底面4d下降到低于被处理基板载置面3a的位置，在处理空 间1中，能够利用筒状部位4a覆盖特别均勻良好地生成等离子体的被处理基板W的上方。 通过用筒状部位4a覆盖特别均勻良好地生成等离子体的场所，遮蔽等离子体的接触，因此 能够更加减少因从金属处理容器2的侧壁2a飞散的金属产生的污染。从筒状部位4a，在中间夹着搬入搬出口 2f的处理容器2的外侧，如上所述设置有 由铝或其合金等构成的金属制闸阀9。当切口部位4b设置在筒状部位4a时，侧壁2a中的 搬入搬出口 2f的周围的部分、搬入搬出口 2f的内壁和闸阀9暴露于处理空间1。因此，在本例中，与切口部位4b对应，在能够观察到处理室2c内的一侧设置石英 制闸门10。闸门10进行覆盖，使得侧壁2a中的搬入搬出口 2f的周围的部分、搬入搬出口 2f的内壁和闸阀9的内面不暴露于处理空间1。由此，遮蔽与等离子体的接触，因此能够防 止金属污染。闸门10例如与闸阀9的开闭连动而进行上下移动。当关闭闸阀9时，闸门10 例如上升，闭塞切口部位4b。相反地，当打开闸阀9时，闸门10下降，露出切口部位4b。图 3A和图3B是表示从搬入搬出口 2f观察闸门10的侧面图。如图3A和图3B所示，闸门10通过轴IOa与驱动机构IOb连接。驱动机构IOb使 轴IOa上下进行移动，因此使安装在轴IOa的前端的闸门10上下移动。图3A表示的是闸 门10上升的状态，图3B表示的是闸门10下降的状态。图4A和图4B表示的是闸门10与 闸阀9连动而上下进行移动的状态。当闸阀9关闭时，如图4A所示，闸门10闭塞切口部位4b。当打开闸阀9时，如图 4B所示，闸门10下降，显露出切口部位4b。当关闭闸阀9时，闸门10上升，如图4A所示， 闭塞切口部位4b。
另外，如图4A和图4B的截面所示，闸门10的侧面在处理空间1侧的面IOc和搬 入搬出口 2f侧的面10d，宽度和高度不同。在本例中，处理空间1侧的面IOc与搬入搬出口 2f侧的面IOd相比，宽度和高度两者都小，另外与切口部位4b相比，宽度和高度两者都小， 被收容在切口部位4b中。相对于此，搬入搬出口 2f侧的面IOd比切口部位4b的宽度和高 度大，遮盖在切口部位4b的周围。由此，能够在切口部位4b与闸门10之间不设置从处理 空间1向搬入搬出口 2f侧直线地穿通这样的间隙。在本例中，切口部位4b与闸门10之间 的间隙在途中弯曲。通过使间隙在途中弯曲，使得侧壁2a中的搬入搬出口 2f的周围的部 分、搬入搬出口 2f的内壁和闸阀9不能直接从处理空间1观察到。因此，与在闸门10和切 口部分4b之间有直线间隙的情况相比，能够可靠地使搬入搬出口 2f的周围的部分、搬入搬 出口 2f的内壁和闸阀9不从处理空间1露出。处理容器2的盖体2d形成有向处理空间1导入处理气体的处理气体导入孔2g。处理气体导入孔2g与侧壁2a连通。在本例中，沿着侧壁2a形成顶板4的筒状部位4a。这 样，处理气体导入孔2g被筒状部位4a闭塞，使得处理气体不导入处理空间1。在本例中，按照以下所述进行设计。处理气体导入孔2g周边的放大截面图表示在 图5中。如图5所示，在筒状部位4a与侧壁2a之间设定间隙4c。从处理气体导入孔2g喷 射出的处理气体2h与筒状部位4a碰撞，通过间隙4c向着筒状部位4a的底面4d的方向流 动。处理气体2h在底面4d的下面通过，向处理空间1喷出。为了使这样的处理气体2h有效地流动，在本例中，将第一流路形成部件11设置 在筒状部位4a与处理容器2的侧壁2a之间。流路形成部件11的材质例如为高纯度的石 英。流路形成部件11与筒状部位4a同样为圆筒状，具有沿着筒状部位4a呈帘状(幕帘 状、curtain)在垂直方向上延伸的垂直部位11a。其中，流路形成部件11也与筒状部位4a 同样，在搬入搬出口 2f的部分以不妨碍被处理基板W的搬入和搬出的方式设置切口部位。 具有垂直部位Ila的流路形成部件11使处理气体2h沿着筒状部位4a导向筒状部位4a的 底面4d下面。本例的流路形成部件11在底面4d之下，具有沿着水平方向延伸的水平部位 lib。处理气体2h通过部位lib将流路从垂直方向变化成水平方向，通过底面4d之下而导 向处理空间1。这样，在本例中，将处理气体导入部设置成在石英制板6与筒状部位4a的底 面之间的环状并且隙缝状的间隙。向基板载置台3施加偏置电压。例如，处理容器2为接地电位时。向基板载置台 3供给与接地电位不同的电位。向基板载置台3供给的电位和接地电位之间的电位差成为 基板载置台3的偏置电压。但是，如图5所示，在本实施方式所涉及的处理装置100中，处理容器2的侧壁2a 被石英制筒状部件4a、即电介质覆盖。因此，在基板载置台3与处理容器2之间存在电介 质，难以向基板载置台3供给稳定的偏置电压。因此，在本例中，在处理容器2中设置延伸到基板载置台3的被处理基板载置面3a 附近的由铝或其合金等构成的金属制第二流路形成部件2i。本例的第二流路形成部件2i 与接地的盖体2d—体成型，在流路形成部件11与筒状部件4a之间沿着筒状部位4a呈帘 状(幕帘状)延伸。当然，第二流路形成部件2i可以与盖体2d分开独立形成。这样，设置延伸到被处理基板载置面3a附近的第二流路形成部件2i，使接地电位点达到基板载置台3的附近，例如在基板载置台3和处理容器2的侧壁之间存在作为电介 质的筒状部位4a的情况下，也能够向基板载置台3供给稳定的偏置电压。另外，在图5中，用二点划线表示第二流路形成部件2i，在图IB中用实线表示与接 地的盖体2d —体成型的第二流路形成部件2i。石英制板6水平设置在筒状部位4a的底面4d与处理容器2的底壁2b之间，从处 理空间1遮蔽处理容器2的底壁2b。石英制板6设置有用于对处理空间1进行排气的排 气路径la。在本例中，作为排气路径la，在基板载置台3的下方形成排气用开口 6a。特别 是，在本例中，在石英制板6的内周部参照符号6e、6g、6a所示的部分和基板载置台3的外 周部3b之间形成排气通路la。而且，在基板载置台3的下方形成排气用开口 6a，由此能够 在基板载置台3之下遮蔽排气用开口 6a。使用基板载置台3遮蔽排气用开口 6a，由此不能 从处理空间1直接观察到底壁2b。因此，与排气用开口 6a设置在基板载置台3的下方以外 的情况相比，能够从处理空间1可靠地遮蔽底壁2b。图6A是表示石英制板6的俯视图。如图6A所示，石英制板6为圆形，在其中央部形成有1个排气用开口 6a。在本例 中，没有排气用开口 6a以外的开口。另外，石英制板6也与筒状部位4a同样形成有与搬入 搬出口 2f对应的切口部位6b。闸门10被配置在切口部位6b内。图6B是表示图6A中的 沿着6B-6B线的截面。 如图6B所示，石英制板6具有沿着水平方向延伸的水平部位6c和从排气用开口 6a的周围向排气室7沿着垂直方向延伸的垂直部位6d。水平部位6c具有从底壁2b遮蔽 处理空间1的作用。垂直部位6d具有从侧壁2a中的基板载置台3之下的部分遮蔽处理空 间1的作用。另外，对于本例的垂直部位6d，特别是如图IB所示，向处理容器2的开口部 2e内延伸，具有将在开口部2e内露出的内壁从处理空间1遮蔽的作用。另外，垂直部位6d 被设置在排气用开口 6a的周围，由此从处理空间1形成排气流路。在水平部位6c的上表面形成有突出部位6e。突出部位6e在本例中，在筒状部位 4a的侧面与基板载置台3的侧面之间突出。突出部位6e的侧面如图5所示，与流路形成 部件11的水平部位lib和筒状部位4a的底面4d之间、即、将处理气体2h导入处理空间1 的隙缝状的间隙4e相对。从间隙4e吹出的处理气体2h的流路通过突出部位6e向处理空 间1的上方变换成垂直方向。由此处理气体2h从在筒状部位4a的侧面与突出部位6e之 间产生的环状并且隙缝状的间隙6f，向处理空间1的上方吹出。在本例中，将处理气体2h 导入处理空间1的隙缝状的间隙4e位于基板载置台3之下。在该结构中，有可能使处理气 体2h不能有效地接触基板载置台3上的被处理基板W。可以通过如下的方式降低上述情况 发生的可能性如本例所述，在石英制板6的水平部位6c的上表面设置突出部位6e，构成 向处理空间1内导入处理气体的处理气体导入部，使处理气体从基板载置台3的外周附近 向处理空间1的上方吹出(喷出)。另外，处理空间1内的排气如图5所示，从基板载置台 3的外周通过基板载置台3的下方。另外，在本例中，特别是如图IB所示，具有从形成在底壁2b的开口部2e至金属制 排气室7的内壁而设置的高纯度的石英制遮盖物12。石英制遮盖物12从处理空间1遮蔽 排气室7的内壁。排气室7的内壁不能从处理空间1直接观察到。但是，在设置有使被处 理基板W向基板载置台3上升、下降的升降销的情况下，排气室7的内壁有可能从处理空间 1直接观察到。升降销在图1 图6中没有特别图示，被插入贯通基板载置台3的升降销孔中。通过升降销孔，能够从处理空间1观察到排气室7的内壁。在该情况下，可以从形成在底壁2b的开口部2e至金属制排气室7的内壁设置上述石英制遮盖物12。在本例中，与顶板4接合的微波天线5为平面天线。从平面天线放射的微波通过 顶板4传输到处理空间1。平面天线的一个具体例子如图IB所示为RLSA(径向线缝隙天 线)。图7表示的是适用本实施方式的具体的RLSA等离子体处理装置的一个例子。图 7中，与图1至图6相同的部分标注相同的参照符号，省略重复说明。如图7所示，在具体例子所涉及的装置中，在基板载置台3上例如被覆高纯度的石 英制的台阶盖3b。另外，设置有上下移动的升降销13、例如3根升降销13(在图中，只图示 1根)，在基板载置台3和台阶盖3b上形成有用于升降销13插通的升降销孔13a。另外，石英制板6的突出部位6e与筒状部件4a相对设置，并且，突出部位6e的上 端部成为曲面。由于上端部成为曲面，能够从基板载置台3的外周向被处理基板W的上方 有效地导入处理气体。另外，突出部位6e以在该突出部位与台阶盖3b的边缘之间具有空 间的方式形成，该空间成为排气流路。该空间从台阶盖3b的下方到基板载置台3的下方倾 斜地延伸，在基板载置台3的下方，沿着垂直方向延伸。另外，突出部位6e的上端部如本例 所示当成为曲面时，气体能够从基板载置台3的外周到基板载置台3的下方有效地排气。图7所示的装置中的处理气体导入的流向⑴至(3)、以及排气的流向(4)至(6) 如下。(1)在筒状部位4a的侧面与第二流路形成部件部件2i之间的空间中向下方的流 向(第一流路)(2)在筒状部位4a的底面与第一流路形成部件11的水平部位lib之间的空间中 向着处理空间1的水平流向(第二流路)(3)在突出部位6e的侧面与筒状部位4a的侧面之间的空间中向上方的流向(第 三流路)(4)在突出部位6e的侧面与台阶盖3b的边缘之间的空间中向下方的流向(第一 排气路径)(5)在石英制板6与从台阶盖3b的下方到基板载置台3的下方的空间向下方倾斜 的流向(第二排气路径)(6)在基板载置台3的下方的空间沿着石英制板6的垂直部位6d向下方的流向 (第三排气路径)使用图7所示的装置(实施方式)，实施氧化硅膜的形成试验。试验内容为利用 Ar/02等离子体进行氧化工艺，即，使用氧气作为处理气体，使用氩气作为稀释气体，将氧浓 度(O2浓度)和压力作为参数，研究形成的氧化硅膜的膜厚。氧化条件为时间360秒，基 板载置台3的温度为400°C、流量为500至1000sCCm( —个例子为lOOOsccm、氧浓度100% 时为500sccm)、功率密度为0. 41至4. 19ff/cm2 ( 一个例子为2. 85ff/cm2)、微波功率为500至 5000W。膜厚的单位为埃。图8A表示试验的结果。另外，图8B作为比较例表示使用不具有筒状部位4a的现 有装置的氧化硅膜形成试验结果。试验内容和处理条件与上述同样。在图8A和图8B中， 没有数值的栏是由于等离子体不稳定引起的不能评价。
图9表示比较图8A所示的结果和图8B所示的结果而制成的图，所显示的值为(实 施方式的膜厚/比较例的膜厚)X100，单位为％。 从比较结果可以说明，如图9所示，在本实施方式涉及的装置中，低压力、低氧浓 度时，例如压力为0. 05Torr、氧浓度为25 %时，与比较例相比氧化速率劣化，但氧浓度为 50%以上时，与压力无关，可以确认与比较例相比，氧化速率提高。另外，压力为0. 5Torr以上时，与氧浓度无关，可以确认与比较例相比氧化速率提高。这样，本实施方式涉及的等离子体处理装置不只能够抑制金属污染，而且能够得 到整体上氧化速率高、特别是在高氧浓度且高压力下进行氧化时，能够提高氧化速率的优
点ο如图8A所示，在压力为5Torr、氧浓度为100%，以及在压力为9Torr、氧浓度为 75%和100%时，所形成的氧化硅膜的膜厚超过50埃(5nm)。与比较例进行比较，氧化速率 由56%增加到144%。特别是在压力为9Τοπ·、氧浓度为100%时，以上述条件形成了膜厚 为94. 166埃(约9.4nm)的氧化硅膜，显示出最高的氧化速率。在高压力下为高氧化速率， 特别是在OTorr下，表示与比较例相比为2倍以上的高氧化速率，这样的结果有助于提高生 产率，对今后的半导体工艺有益。另外，在高氧浓度、高压力的环境下，氧化速率增加25%，在实施中能够得到最适 的结果的条件为，如图9所示，压力为5Τοπ·以上、氧浓度为75%以上的条件，以及压力为 9Torr以上、氧浓度为50%以上的条件。将图9所示的结果曲线化而得到的图表示在图10中。如图10所示，在压力为0·5Τοπ·以上的区域中，与氧浓度(O2浓度)没有关系，与 比较例相比，氧化速率提高。另外，在压力为0. 5Torr以上的区域中，特别是，在压力为ITorr以上的区域中，氧 浓度为25%以上时，伴随氧浓度的增加，氧化速率增加。图10所示的曲线I表示氧浓度为25%的情况，曲线II表示氧浓度为50%的情况， 曲线III表示氧浓度为75%的情况，曲线IV表示氧浓度为100%的情况。这些曲线I至IV， 在压力为0. 5Torr以上、特别是压力为ITorr以上的区域，氧浓度为25%以上的情况，伴随
氧浓度变高，氧化速率变高。从图10所示的结果可知，特别是，形成氧化硅膜时的压力为0. 5Torr以上，形成氧 化硅膜的处理气体的氧浓度为25%以上，由此能够得到氧化速率特别快的等离子体处理方法。作为得到这样结果的根据之一，可以列举由基板的外周方向导入处理气体这样的 处理气体的扩散路径的不同以及完全遮蔽处理容器的金属部件的露出这样的处理空间1 的形状的不同。图IlA是示意地表示本实施方式所涉及的装置的截面图，图IlB是示意地表示比 较例所涉及的装置的截面图。如图IlA和图IlB所示，如果阐述两者的不同点的话，本实施方式涉及的装置有筒 状部位4a，比较例没有筒状部位4a。另外，处理气体的供给场所50在本实施方式涉及的装 置中，位于被处理基板W的侧面或下方，并且排气通路的传导率(conductance)变小，相对于此，在比较例中，位于被处理基板W的上方。排气场所51在本实施方式的装置和比较例 中都位于被处理基板W的下方，在这方面是一致的，但因为在载置台的外周部通过挡板排 气的构成，排气的流向向着被处理基板W的外周部上方。但是，本实施方式涉及的装置的构 成为在石英制板6与载置台的下方之间形成排气通路，因此从处理气体的供给场所50到排 气场所51的距离短，比较例的该距离是从处理空间1的上方到下方、较长。另外，在本实施 方式中，对处理气体进行排气的排气场所51的位置在供给处理气体的供给场所50的位置 的上方。 由这些不同点可以进行以下的推测。在本实施方式中，处理气体的供给场所50和排气场所51两者位于处理空间1的侧面或下方。在本例中，特别是，排气场所51的位置位于供给场所50的位置的上方。而且， 夹着石英制板6的突出部位6e邻接，因此从供给场所50到排气场所51的距离短。因为距 离短，所示供给处理空间1的处理气体能够立刻排出，只能将氧化处理等的等离子体处理 所需要的最小限度的处理气体扩散到处理空间1中。而且供给场所50和排气场所51夹着 突出部位6e而邻接，因此从供给场所50供给的处理气体到达被处理基板W的上方之前，暂 时通过排气场所51的上方。因此，供给的处理气体的一部分在到达被处理基板W的上方之 前进行排气，因此在被处理基板W的上方，等离子体处理中不需要的气体难以扩散，只是必 要的最小限度的处理气体容易扩散。通常，供给处理空间1的处理气体中，实际上作用于等 离子体处理的处理气体的比例不足10%。90%以上为不需要的气体。不需要的气体有可能 阻碍氧化处理等的等离子体处理。但是，在本实施方式中，不需要的气体难以扩散到被处理 基板W的上方，因此在高压下，氧化速率等的处理速率不降低。不只不降低，如图9和图10 所示，得到了处理速率(氧化速率)大致提高的结果。相对于此，比较例中，处理气体的供给场所50位于处理空间1的上方，排气场所51 位于处理空间1的下方，因此从供给场所50到排气场所51的距离长，供给的大部分的处理 气体在处理空间1中扩散。在比较例中，供给处理空间1的处理气体通过被处理基板W的上 方或周边。因此，被处理基板W的上方或周边容易扩散等离子体处理中不需要的气体。特 别是在高压下，不需要的气体增多，因此阻碍氧化。另外，在本实施方式中，石英制筒状部位4a、即电介质延伸至被处理基板W的横 向。因此，在处理空间1内，被处理基板W包括上方和周边全部被电介质包围。电介质能够 使微波透过。这样，利用透过微波的电介质包围被处理基板W的侧面乃至上表面。通过该 电介质供给微波，从被处理基板W(基板载置台3)的外周侧或下方供给处理气体，由此微波 等离子体容易在被处理基板W的极端附近产生。另外，处理气体的浓度在被处理基板上表 面为高的状态，在被处理基板W的极端附近产生微波等离子体，由此使氧化效果更加良好。相对于此，在比较例中，电介质只为顶板4，而且处理气体从处理空间的上方供给， 因此微波等离子体容易在处理空间1的上方、即顶板4的附近产生。这样在比较例中，与本 实施方式比较，等离子体容易在离开被处理基板W的场所产生，因此容易使氧化处理的效 率变低。由此可以推测，本实施方式所涉及的等离子体处理装置，与没有筒状部位4a的装 置相比，整体上氧化速率等的处理速率变高，特别是，在高氧浓度且高压力下的等离子体处 理时，氧化速率等的处理速率变高。
这样，本实施方式涉及的等离子体处理装置，利用石英覆盖处理容器2的内壁，不 在处理空间1中暴露，由此能够得到处理速率快的等离子体处理装置。另外，利用石英覆盖处理容器2的内壁，不在处理空间1中暴露，由此能够减少因 从处理容器2的内壁飞散的金属产生的污染。由此，本实施方式涉及的等离子体处理装置以快速的处理速率形成致密且品质良 好的膜。以上，根据实施方式说明本发明，但本发明不限于上述实施方式，可以有各种变 形。另外，本发明的实施方式中，上述实施方式不是唯一的实施方式。例如，在上述实施方式中，作为等离子体处理例示了氧化处理，但实施方式涉及的 装置不限于氧化处理，例如也能够适用于氮化处理或氧氮化处理或者成膜处理。另外，作为微波天线，例示了 RLSA，但也可以使用除RLSA以外的微波天线。作为等离子体处理装置，也可以使用其它的平行平板型、表面波型、磁控型和电感 耦合型等的等离子体处理装置。
权利要求
一种等离子体处理装置，其特征在于，包括形成进行等离子体处理的处理空间的金属制处理容器；设置在所述处理空间内，载置被处理基板的基板载置台；从所述处理空间遮蔽所述金属制处理容器的侧壁，下端延伸到所述基板载置台的被处理基板载置面的下方的石英制部件；设置在所述石英制部件的底面与所述金属制处理容器的底壁之间，从所述处理空间遮蔽所述金属制处理容器的底壁的环状石英制部件；和从所述基板载置台的外周附近向所述处理空间导入处理气体的处理气体导入部。
2.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括形成进行等离子体处理的处理空间的金属制处理容器； 设置在所述处理空间内，载置被处理基板的基板载置台；与所述基板载置台的被处理基板载置面相对地设置在所述处理容器的上部，具有从所 述处理空间遮蔽所述金属制处理容器的侧壁的筒状部位的石英制顶板； 与所述石英制顶板接合的微波天线；设置在所述筒状部位的底面与所述金属制处理容器的底壁之间，从所述处理空间遮蔽 所述金属制处理容器的底壁的石英制板；和从所述基板载置台的外周附近向所述处理空间导入处理气体的处理气体导入部。
3.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于所述石英制板在所述基板载置台的下方具有排气用开口，从所述基板载置台的下方将 所述处理空间内的气氛进行排气。
4.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于所述石英制板具有突出到所述筒状部位的侧面与所述基板载置台的侧面之间的突出 部位。
5.如权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于 所述筒状部位具有与所述突出部位相对的部分。
6.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，还包括形成在所述金属制处理容器的侧壁，将处理气体导入所述处理空间的气体导入孔；和 气体流路形成部件，设置在所述筒状部位与所述金属制处理容器的侧壁之间，将所述 处理气体沿着所述筒状部位导入该筒状部位的底面下，将所述处理气体通过所述筒状部位 的底面下导入所述处理空间。
7.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，还包括 形成在所述金属制处理容器的底壁的开口部；与所述开口部连接，并与排气机构连接的金属制排气室；和从形成于所述底壁的开口部至所述金属制排气室的内壁而设置的、从所述处理空间遮 蔽所述金属制排气室的内壁的石英制遮盖物。
8.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，还包括形成在所述金属制处理容器的侧壁，将所述被处理基板搬入搬出所述处理空间内的搬 入搬出口 ；形成在所述筒状部位，与所述搬入搬出口对应的切口部位；和设置在所述切口部位和所述搬入搬出口之间的石英制闸门。
9.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于 所述微波天线为平面天线。
10.如权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于 所述平面天线为径向线缝隙天线。
11.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于 所述等离子体处理装置为形成氧化硅膜的装置。
12.—种等离子体处理方法，使用微波等离子体形成膜，其特征在于，包括利用能够传输微波的电介质包围被处理基板的外周乃至上表面，向该电介质供给微波 的工序；和在微波被供给到所述电介质的状态下，从所述被处理基板的外周或下方供给处理气体。
13.如权利要求12所述的等离子体处理方法，其特征在于所述处理气体在通过对所述处理气体进行排气的排气口的上方后，供给到所述被处理 基板的上方。
14.如权利要求12所述的等离子体处理方法，其特征在于 所述形成的膜为氧化硅膜。
15.如权利要求14所述的等离子体处理方法，其特征在于 形成所述氧化硅膜的处理气体的氧浓度为50%。
16.如权利要求14所述的等离子体处理方法，其特征在于 形成所述氧化硅膜时的压力为0. 5Torr以上。
17.如权利要求16所述的等离子体处理方法，其特征在于 形成所述氧化硅膜的处理气体的氧浓度为25%。
18.如权利要求12所述的等离子体处理方法，其特征在于 从所述被处理基板的外周下方将所述处理气体进行排气。
19.如权利要求18所述的等离子体处理方法，其特征在于将所述处理气体进行排气的排气场所的位置为供给所述处理气体的供给场所的上方。
全文摘要
本发明提供一种对被处理基板进行等离子体处理的等离子体处理装置。该等离子体处理装置包括形成进行等离子体处理的处理空间(1)的金属制处理容器(2)；设置在处理空间(1)内，载置被处理基板(W)的基板载置台(3)；从处理空间(1)遮蔽金属制处理容器(2)的侧壁，下端延伸到基板载置台(3)的被处理基板载置面的下方的石英制部件(4a)；设置在石英制部件(4a)的底面与金属制处理容器(2)的底壁(2b)之间，从处理空间(1)遮蔽金属制处理容器2的底壁(2b)的环状石英制部件(6)；和从基板载置台(3)的外周附近向处理空间(1)导入处理气体的处理气体导入部。
文档编号H01L21/31GK101809724SQ20088010920
公开日2010年8月18日 申请日期2008年9月29日 优先权日2007年9月29日
发明者北川淳一, 壁义郎, 山下润 申请人:东京毅力科创株式会社