等离子体处理装置和气体导入机构的制作方法

本发明涉及等离子体处理装置和其使用的气体导入机构。

背景技术：

等离子体处理是半导体器件的制造中不可缺少的技术，但是最近，因lsi的高集成化、高速化的要求而构成lsi的半导体元件的设计标准更加微细化，而且半导体晶片大型化，伴随于此，等离子体处理装置也要求与这样的微细化和大型化对应的部件。

作为等离子体处理装置，历来使用平行平板型或者电感耦合型的等离子体处理装置，但是难以均匀且高速地对大型的半导体晶片进行等离子体处理。

因此，能够以高密度均匀地形成低电子温度的表面波等离子体的rlsa(注册商标)微波等离子体处理装置备受瞩目(例如专利文献1)。

rlsa(注册商标)微波等离子体处理装置，在腔室的上部设置以所定的图案形成有多个隙缝的平面隙缝天线，作为辐射用于产生表面波等离子体的微波的微波辐射天线，使从微波发生源引导的微波从天线的隙缝辐射，并且经由包括构成腔室的顶壁的电介质的微波透过板向被保持为真空的腔室内辐射，利用该微波电场在腔室内生成表面波等离子体，由此对半导体晶片等被处理体进行处理。

另一方面，专利文献2中公开了一种等离子体源，其在腔室的上表面设置多个将微波分配成多个、具有上述那样的平面天线和进行阻抗匹配的调谐器的微波辐射机构，将从它们辐射出的微波引导至腔室内并在腔室内空间合成等离子体。这样，通过使用多个微波辐射机构空间合成等离子体，能够个别地调整从各微波辐射机构导入的微波的相位和强度，能够比较容易地进行等离子体分布的调整。

在专利文献1、2记载的装置中，从腔室的侧壁供给处理气体。因此，腔室内中的处理气体的流动的控制性差，难以均匀地导入处理气体。针对这样的问题，专利文献3公开了从腔室的顶壁导入气体的技术。

但是，在这种微波等离子体处理装置中，在等离子体处理时，将ar气体那样的激励用气体和处理气体导入腔室内，但是此时需要与气体的特性对应的适当的解离状态。例如，在使用sih4、n2气体和nh3气体等氮化气体作为处理气体并利用等离子体cvd形成sin膜的情况下，ar气体、n2气体、nh3等氮化气体为了激励、解离而需要充分的能量，但是sih4气体需要防止过剩解离。但是，如专利文献3那样，在从腔室的顶壁导入气体的情况下，不得不使气体导入电子温度高的区域，sih4气体等不要过剩解离的气体也过剩解离，产生气相颗粒或喷嘴的堵塞。

对此，专利文献4记载有如下技术，即：在导入微波的顶壁具有上层喷淋板，在上层喷淋板与被处理基板之间具有下层喷淋板，从上层喷淋板导入ar气体等激励用气体或想积极地解离的气体，从下层喷淋板导入sih4气体等不要过剩解离的气体。即，微波等离子体处理装置从顶壁将微波导入腔室内而生成表面波等离子体，但是具有这样的等离子体的电子温度在顶壁正下部分最高，在从顶壁分开的扩散等离子体区域电子温度急剧地降低的特征，所以能够利用这样的腔室的位置上的电子温度的差异实现与气体的特性对应的适当的解离状态。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-294550号公开

专利文献2：国际公开第2008/013112号手册

专利文献3：日本特开2012-216525号公开

专利文献4：日本特开2008-47883号公开

技术实现要素：

发明想要解决的技术问题

但是，在专利文献4的微波等离子体处理装置中，下层喷淋板形成气体流路和用于使等离子体通过的多个开口部，处理气体从设置于腔室的侧壁的气体供给口被导入，气体供给口和气体流路成为等离子体扩散的障碍物。因此，等离子体密度变得不足够而不能得到所需的速率和膜质控制性，此外，等离子体的均匀性变得不充分，有时不能得到所需的等离子体处理的面内均匀性。

因此，本发明的课题是提供等离子体处理装置及其使用的气体导入机构，能够使处理气体以与气体的特性对应的适当的解离状态解离，且能够一边维持等离子体密度，一边兼顾处理气体的导入均匀性和所需的等离子体均匀性。

用于解决技术问题的技术方案

为了解决上述课题，本发明的第一观点提供一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：腔室；在所述腔室内载置被从处理体的载置台；等离子体源，其经由所述腔室的顶壁将微波导入所述腔室内，在所述腔室内生成表面波等离子体；从所述顶壁将第一气体导入所述腔室内的第一气体导入部；和从所述顶壁与所述载置台之间将第二气体导入所述腔室内的第二气体导入部，所述第二气体导入部包括：环状部件，其形成有多个气体排出孔，设置成位于所述顶壁与所述载置台之间的规定的高度位置；和连接所述顶壁与所述环状部件的脚部，所述第二气体向所述环状部件的供给经由所述脚部进行。

本发明的第二观点提供一种在等离子体处理装置中导入气体的气体导入机构，所述等离子体处理装置对在腔室内载置于载置台的被处理体，利用经由所述腔室的顶壁导入所述腔室内的微波在所述腔室内生成表面波等离子体来实施等离子体处理，所述气体导入机构的特征在于，包括：从所述顶壁将第一气体导入所述腔室内的第一气体导入部；和从所述顶壁与所述载置台之间将第二气体导入所述腔室内的第二气体导入部，所述第二气体导入部包括：环状部件，其形成有多个气体排出孔，设置成位于所述顶壁与所述载置台之间的规定高度的位置；和连接所述顶壁与所述环状部件的脚部，所述第二气体向所述环状部件的供给经由所述脚部进行。

本发明中，优选所述顶壁包括使微波透过的电介质窗和用于安装所述电介质窗的金属部分，所述第一气体导入部形成于所述顶壁的所述金属部分，所述脚部设置于所述金属部分的没有形成所述第一气体导入部的部分。该情况下，优选所述等离子体源包括对所述腔室导入微波的多个微波辐射机构，所述顶壁在与所述各微波辐射机构对应的位置具有所述电介质窗。

优选所述脚部在从所述载置台上的被处理体垂直观察所述顶壁的情况下，所述脚部设置成与所述第二气体导入部的所述环状部件重叠。

所述脚部设置有多个，能够采用一部分作为将第二气体供给到所述环状部件的气体供给部件发挥作用，另一部分作为冷却所述环状部件的冷却部件发挥作用的结构。

能够采用如下结构：还包括设置于所述第二气体导入部的外侧区域的、将所述第二气体导入所述腔室的第三气体导入部，所述第三气体导入部包括第二环状部件，该第二环状部件形成有多个气体排出孔，设置成在所述环状部件的外侧且位于所述顶壁与所述载置台之间的高度位置。

该情况下，能够采用如下结构：所述第三气体导入部包括连接所述腔室的侧壁与所述第二环状部件的梁部，所述第二气体向所述第二环状部件的供给经由所述梁部进行，所述梁部形成于在俯视时不与所述载置台上的被处理体重叠的区域。

发明效果

根据本发明，因为设置有从顶壁将第一气体导入所述腔室内的第一气体导入部和从顶壁与载置台之间将第二气体导入腔室内的第二气体导入部，所以能够使处理气体以与气体的特性对应的适当的解离状态解离。此外，第二气体导入部包括：环状部件，其形成有多个气体排出孔，设置成位于顶壁与载置台之间的规定的高度的位置；和连接顶壁与环状部件的脚部，第二气体向环状部件的供给经由脚部进行，所以能够一边维持等离子体密度，一边兼顾处理气体的导入均匀性和所需的等离子体均匀性。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的等离子体处理装置的概略结构的截面图。

图2是表示图1的等离子体处理装置使用的微波等离子体源的结构的框图。

图3是表示图2的微波等离子体源中的微波辐射机构的配置的图。

图4是表示图1的等离子体处理装置的微波等离子体源的微波辐射机构的截面图。

图5是图1的等离子体处理装置的水平截面图。

图6是扩大表示图1的等离子体处理装置的气体导入部的一部分的截面图。

图7是表示第二气体喷淋部的截面图。

附图标记说明

1腔室

2微波等离子体源

3整体控制部

10顶壁

11基座

12支承部件

15排气管

16排气装置

17搬入搬出口

21第一气体喷淋部

22第二气体喷淋部

23第三气体喷淋部

30微波输出部

31微波电源

32微波振荡器

40微波传送部

42放大器部

43微波辐射机构

51同轴管

52外侧导体

53内侧导体

54调谐器

56天线部

61平面天线

61a隙缝

62慢波材料

63电介质窗

81第一气体供给部

82第二气体供给部

83、84、85配管

100等离子体处理装置

110第一环状部件

111a第一脚部

111b第二脚部

113垂直流路

114水平流路

115空间部

116气体排出孔

w半导体。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的实施方式。

<等离子体处理装置的结构>

图1是表示本发明的一实施方式的等离子体处理装置的概略结构的截面图，图2是表示图1的等离子体处理装置使用的微波等离子体源的结构的框图，图3是表示图2的微波等离子体源的微波辐射机构的配置的图。

等离子体处理装置100利用微波形成表面波等离子体来对晶片进行规定的等离子体处理。作为等离子体处理，举例表示成膜处理或者蚀刻处理等。

等离子体处理装置100包括：气密地构成的由铝或者不锈钢等金属材料构成的大致圆筒状的接地的腔室1；和用于将微波导入腔室1内而形成表面波等离子体的微波等离子体源2。腔室1的顶壁10是在金属制的主体部嵌入后述的多个微波辐射机构的电介质部件而构成的，微波等离子体源2经由顶壁10的多个电介质部件将微波导入腔室1内。

此外，等离子体处理装置100具有整体控制部3。整体控制部3包括具有控制等离子体处理装置100的各构成部的计算机(cpu)的主控制部、存储等离子体处理装置100的工序流程和控制参数即工序方案等的存储装置、输入装置、输出装置、显示装置。主控制部基于从存储装置的存储介质调出的工序方案，实施规定的等离子体处理。

在腔室1内，用于水平地支承作为被处理体的半导体晶片w(以下记述为晶片w)的基座(载置台)11，以由隔着绝缘部件12a竖立设置在腔室1的底部中央的筒状的支承部件12支承的状态设置。作为构成基座11和支承部件12的材料，举例表示有对表面进行了阳极化处理(阳极氧化处理)的铝等金属和在内部具有高频用的电极的绝缘性部件(陶瓷等)。

此外，虽然未图示，但是在基座11设置有温度控制机构、对晶片w的背面供给传热用的气体的气体流路和为了搬送晶片w而升降的升降销等。此外，也可以设置有用于静电吸附晶片w的静电吸盘。

而且，在基座11经由匹配器13电连接有高频偏压电源14。通过从该高频偏压电源14向基座11供给高频电力，向晶片w侧引入等离子体中的离子。再者，根据等离子体处理的特性，也可以不设置高频偏压电源14。该情况下，即使在作为基座11使用由aln那样的陶瓷等构成的绝缘性部件时也不需要电极。

在腔室1的底部连接有排气管15，该排气管15连接有包括真空泵的排气装置16。而且，通过使该排气装置16动作而对腔室1内排气，能够将腔室1内减压而设定为规定的压力。此外，在腔室1的侧壁设置有用于进行晶片w的搬入搬出的搬入搬出口17和开闭该搬入搬出口17的闸阀18。

此外，等离子体处理装置100包括：用于从腔室1的顶壁10向腔室1内排出规定的气体的第一气体喷淋部21、在腔室1内的顶壁10与基座11之间导入气体的第二气体喷淋部22、和在晶片w的外侧且与第二气体喷淋部22相同的高度位置导入气体的第三气体喷淋部23。这些第一气体喷淋部21、第二气体喷淋部22、第三气体喷淋部23构成气体导入机构。关于气体导入机构的详细内容后述。

从第一气体供给部81经由配管83对第一气体喷淋部21供给激励用气体例如包括ar气体、处理气体之中要以高能量解离的气体的第一气体，并将它们排出到腔室1内。此外，从第二气体供给部82分别经由配管84和配管85对第二气体喷淋部22和第三气体喷淋部23供给处理气体之中用于防治过剩解离的气体即第二气体，并将它们排出到腔室1内。

例如，在通过等离子体cvd形成sin膜的情况下，从第一气体供给部81向第一气体喷淋部21供给激励用的ar气体和需要高解离能量的氮化气体即n2气体或者nh3，作为第一气体，并且将它们向腔室1内排出。此外，从第二气体供给部82向第二气体喷淋部22和第三气体喷淋部23供给需要防止过剩解离的sih4气体，作为第二气体，并且将它们向腔室1内排出。

微波等离子体源2包括在多个路径分配来输出微波的微波输出部30和传送从微波输出部30输出的微波的微波传送部40。

如图2所示，微波输出部30包括微波电源31、微波振荡器32、使所振荡的微波放大的放大器33、将放大后的微波分配成多个的分配器34。

微波振荡器32使规定频率(例如860mhz)的微波例如pll振荡。以在分配器34中尽量不引起微波的损失的方式，一边取得输入侧和输出侧的阻抗匹配一边对由放大器33放大后的微波进行分配。其中，作为微波的频率，除了860mhz，还能够使用915mhz等从700mhz至3ghz范围内的各种频率。

微波传送部40包括多个放大器部42和与放大器部42对应地设置的多个微波辐射机构43。微波辐射机构43例如如图3所示，在顶壁10的周缘部圆周状地配置有6个和在其中心配置有1个，合计等间隔地配置有7。

微波传送部40的放大器部42将由分配器34分配的微波导入各个微波辐射机构43。放大器部42包括相位器46、可变增益放大器47、构成固态放大器的主放大器48和隔离器49。

相位器46构成为能够使微波的相位变化，通过对其进行调整能够调制辐射特性。例如，通过对每个微波辐射机构调整相位而能够控制指向性，从而使等离子体分布变化。此外，在相邻的微波辐射机构每次90°地使相位偏移，而能够得到圆偏振波。此外，相位器46调整放大器内的部件间的延迟特性，能够以在调谐器内的空间合成为目的来使用。但是，在不需要这样的辐射特性的调制和放大器内的部件间的延迟特性的调整的情况下，不需要设置相位器46。

可变增益放大器47是用于调整向主放大器48输入的微波的电平的、调整等离子体强度的放大器。通过使可变增益放大器47按各个放大器部42变化，也能够使产生的等离子体产生分布。

构成固态放大器的主放大器48例如能够采用包括输入匹配电路、半导体放大元件、输出匹配电路和高q共振电路的结构。

隔离器49是使由后述的平面天线反射后向主放大器48去的反射微波分离的装置，具有循环器和虚拟负载(同轴终端器)。循环器将反射了的微波向虚拟负载引导，虚拟负载将由循环器引导的反射微波转换成热。

微波辐射机构43具有将从放大器部42输出的微波辐射到腔室1内的功能和匹配阻抗的功能。

如图4所示，微波辐射机构43包括：同轴管51，具有形成为筒状的外侧导体52和在外侧导体52内与外侧导体52同轴状地设置的内侧导体53，在它们之间具有微波传送路径；供电天线(未图示)，将由放大器部42放大后的微波经由同轴电缆55供给至同轴管51；调谐器54，使负载的阻抗与微波电源31的特性阻抗匹配；和天线部56，将来自同轴管51的微波辐射到腔室1内。

从外侧导体52的上端部的侧方通过同轴电缆55供电的微波从供电天线被辐射，在外侧导体52与内侧导体53之间的微波传送路供给微波电力而向天线部56传播。

天线部56设置于同轴管51的下端部，嵌入腔室1的顶壁10的金属部分。天线部56包括：与内侧导体53的下端部连接的形成为圆板状的平面天线61；配置于平面天线61的上表面侧的慢波材料62；和配置于平面天线61的下面侧的电介质窗63。

在平面天线61以在其厚度方向贯通的方式形成有隙缝61a。隙缝61a的形状适宜设定为能够有效地辐射微波。也可以在隙缝61a插入有电介质。

慢波材料62由具有比真空大的介电常数的电介质形成，具有使微波的波长变短而减小天线的功能。慢波材料62能够利用其厚度调整微波的相位，通过调整厚度以使得平面天线61的接合部成为驻波的“腹”，微波的辐射能量能够成为最大。

电介质窗63也由同样的电介质构成，嵌入顶壁10的金属部分，其下表面露出到腔室1的内部空间。电介质窗63形成为能够以te模式有效地辐射微波的形状。而且，透过了电介质窗63的微波在腔室1内的电介质窗63的正下方部分生成表面波等离子体。

作为构成慢波材料62和电介质窗63的材料，例如能够举出石英、陶瓷、聚四氟乙烯树脂等氟类树脂、聚酰亚胺树脂等。

调谐器54构成铁芯调谐器，包括：配置于比同轴管51的天线部56靠基端部侧(上端部侧)的部分的两个铁芯71a、71b；分别独立地驱动这两个铁芯的驱动器72；和控制该驱动器72的调谐控制器73。

铁芯71a、71b形成为板状且环状，由陶瓷等电介质材料构成，配置于同轴管51的外侧导体52与内侧导体53之间。此外，驱动器72例如通过使设置于内侧导体53的内部的、铁芯71a、71b螺合的2个螺钉旋转来分别驱动铁芯71a、71b。而且，基于来自调谐控制器73的指令，由驱动器72使铁芯71a、71b在上下方向移动。仅使2个铁芯之中一者移动时，描绘通过史密斯圆图的原点的轨迹，使两者同时移动时仅相位旋转。调谐控制器73通过以终端部的阻抗成为50ω的方式控制铁芯71a、71b的位置来进行阻抗匹配。

主放大器48、调谐器54和平面天线61靠近配置。而且，调谐器54和平面天线61构成集中常数电路，且作为共振器发挥功能。虽然在平面天线61的安装部分存在阻抗不匹配，但是利用调谐器54对等离子体负载直接进行调谐，所以能够包括等离子体以高精度进行调谐，能够消除平面天线61的反射的影响。

接着，参照图1和图5～7说明气体导入机构。图5是图1的等离子体处理装置的水平截面图，图6是扩大表示图1的等离子体处理装置的气体导入部的一部分的截面图，图7是表示第二气体喷淋部的截面图。

如图1和图5所示，气体导入部包括第一气体喷淋部21、第二气体喷淋部22和第三气体喷淋部23。第一气体喷淋部21从腔室1的顶壁10排出气体，第二气体喷淋部22从设置于顶壁10与基座11之间的第一连接部件110排出气体，第三气体喷淋部23从同心状地设置于第一连接部件110的外侧的第二连接部件130排出气体。

如图6所示，第一气体喷淋部21包括形成于顶壁10的金属部分的气体扩散空间141、设置于气体扩散空间141的上表面的气体导入孔142、从气体扩散空间141到腔室1的多个气体排出孔143。在气体导入孔142连接有配管83。因此，从腔室1的顶壁10供给从第一气体供给部81经由配管83供给来的激励用气体例如ar气体、处理气体之中要以高能量解离的气体即第一气体。如图5所示，气体排出孔143在外周的微波辐射机构43之间的位置各设置有多个(图中为4个)。其中，气体排出孔143的位置和数量不限定于图示的例子。

如图5～7所示，第二气体喷淋部22包括设置于顶壁10与基座11之间的中央部的第一环状部件110、连接顶壁10与第一环状部件110的3个第一脚部111a和3个第二脚部111b。第一脚部111a和第二脚部111b设置于顶壁10的金属部分、且没有设置第一气体喷淋部21的部分。

第一环状部件110用于将sih4等处理气体之中要抑制过剩解离的第二气体排出到腔室1的等离子体的电子温度相对低的区域。本例中，第一环状部件110配置于与晶片w的中央部对应的位置。第一环状部件110为了防止等离子体着火时的微波侵入而优选由金属等导电体制作，特别优选导电性高的金属例如铝。第一环状部件110虽然可以是无污染基材，但是为了控制污染，也可以实施y2o3等陶瓷的喷涂、阳极化处理(阳极氧化处理)、喷射处理等。但是，如果是没有引起异常放电的条件，则可以由电介质制作第一环状部件110。

在第一环状部件110的内部形成有成为气体流路的环状的空间部115。此外，在第一环状部件110形成有从空间部115向下方排出气体的多个气体排出孔116。再者，也可以从空间部115相对于铅直方向具有一定程度角度地设置气体排出孔116。

气体排出孔116的直径从防止等离子体的侵入的观点出发优选为0.5mm以下。例如能够采用0.1mm、0.3mm、0.5mm。气体排出孔116的直径可以进一步减小，也可以为考虑了加工极限的5μm程度。气体排出孔116的数量根据第一环状部件110的直径、作为目标的气体的均匀性、气体流量等而最优化。此时，气体排出孔116的数量优选采用第一环状部件110内的压力为腔室1内的压力的2倍以上的数量。实际的气体排出孔116的数量设定在6～200个程度的范围，优选12～72个的范围。

形成于第一环状部件110的内部的空间部115成为对气体排出孔116供给气体的气体流路，但是从减少压力梯度而从多个气体排出孔116均匀地排出气体的观点出发，空间部115的直径优选采用其之中的气体的流速成为气体排出孔116的流速的1/20以下的直径。由此，从第二气体供给部82供给来的气体在空间部115被适当地缓冲、扩散，并且能够从各气体排出孔116向腔室1内均匀地导入气体。

第一环状部件110的直径，为了处理气体的均匀导入，优选根据处理气体的气体种类、压力、腔室形状最优化。第一环状部件110的直径能够在30～505mm的范围变化。第一环状部件110的直径优选比晶片直径小，例如在由等离子体cvd形成sin膜的情况下，从第二喷淋部件22排出sih4气体，但是在其情况下第一环状部件110的直径设定为80～320mm程度，例如设定为160mm。

关于第一环状部件110的截面形状，本例中表示长方形的例子，但是不限定于此。第一环状部件110优选抑制等离子体的遮蔽，从这样的观点出发，截面形状优选为朝下三角形或者圆形。此外，从在第一环状部件110的截面角部缓和电场集中的观点出发，优选在截面角部形成r。r优选为r1以上。

而且，图中将第一环状部件110的形状表示为圆环状，但是如果是环状则不限定于圆环状，也可以为多边形。

第一脚部111a和第二脚部111b具有将第一连接部件110支承于所需的高度位置的功能。此外，第一脚部111a具有对第一连接部件110供给气体的功能，第二脚部111b具有冷却第一环状部件110、作为用于冷却(温度控制)排出的气体的冷却部件的功能。交替设置有第一脚部111a和第二脚部111b。

第一脚部111a和第二脚部111b的材质优选为金属，特别优选热传导性良好的材料，例如铝。此外，第一脚部111a和第二脚部111b可以是无污染基材，也可以实施与第一环状部件110同样的表面处理。

第一脚部111a和第二脚部111b垂直地设置，在从晶片垂直观察顶壁侧的情况下，设置成与第一环状部件110重叠。

在第一环状部件110形成有第一连接部110a，第一脚部111a与第一连接部110a连接。在第一脚部111a内形成有垂直地使从配管84经由顶壁10内的流路112供给来的气体流通的垂直流路113。在第一连接部110a和第一环状部件110形成有从垂直流路113的下端水平地延伸的水平流路114，水平流路114与空间部115连接。因此，从第二气体供给部82经由配管84和流路112供给来的需防止过剩解离的处理气体即第二气体，经由垂直流路113、水平流路114到达空间部115，从多个气体排出孔116向下方排出。

第一脚部111a和第二脚部111b优选为与第一环状部件110完全重叠的位置关系，有时不能将第一脚部111a和第二脚部111b配置成那样的位置关系，本例中，考虑那样的情况，表示了使第一脚部111a和第二脚部111b部分地与第一环状部件110重叠的例子。因此，本例中，虽然在垂直流路113与空间部115之间需要水平流路114，但是在第一脚部111a和第二脚部111b完全与第一环状部件110重叠的位置关系的情况下，不需要水平流路114。其中，图1概略地表示第二气体喷淋部22，描绘了第一脚部111a和第二脚部111b完全与第一环状部件110重叠，不存在水平流路114的状态。

另一方面，在环状部件110形成有第二连接部110b，第二脚部111b与第二连接部110b连接。在第二脚部111b不形成气体流路，形成为实心部件，通过热传导来冷却环状部件110。

再者，也可以在第二脚部111b设置冷却气体流路，利用冷却气体进行冷却。此外，也可以使气体供给用的第一脚部111a具有冷却功能。此外，在不需要冷却的情况下，不需要第二脚部111b。而且，气体供给用的脚部的数量不受限定，为一个以上即可。脚部的个数越多或者脚部的间隔越狭窄，等离子体的均匀性越有恶化的倾向，因此脚部的数量和间隔优选设定为能够确保要求的等离子体的均匀性。此外，只要能够确保要求的等离子体的均匀性，为了有意地遮蔽等离子体，能够使脚部的间隔变窄，将个数设置得较多。脚部的间隔优选为内接圆为以上的间隔，例如设定为

此外，第一脚部111a和第二脚部111b的直径从等离子体的均匀性的观点出发优选尽量细，但是从能够支承第一环状部件110的结构的观点、设置用于气体供给的垂直流路的观点、确保热传导性的观点出发，需要某程度的直径，优选为5～20mm，例如设定为

第一脚部111a和第二脚部111b的长度决定第一环状部件110的位置、即气体的排出高度位置。因此，它们的长度最优化成排出的气体成为所需的解离度，从顶壁10的内背面在20～200mm的范围适当设定。在供给的处理气体为sih4气体的情况下，第一脚部111a和第二脚部111b的长度优选在30～150mm的范围，例如设定为80mm。

第一脚部111a和第二脚部111b在顶壁10的连接部位优先为与利用等离子体源2形成的表面波电场的节对应的部位。

第一脚部111a和第二脚部111b可以与腔室1的顶壁10一体制作，也可以分体制作。在采用分体的情况下，需要可靠地与顶壁10固定而在电方面形成相同电位的、且可靠地防止气体的漏洩的结构。

而且，第二气体喷淋部件22可以通过将相当于第一脚部111a和第二脚部111b的脚部设置于径方向外侧或者内侧，同心状地设置多个。

如图5、图6所示，第三气体喷淋部23向晶片w的外侧部分排出要抑制过剩解离的处理气体即第二气体。第三气体喷淋部23包括：在第一环状部件110的外侧且在晶片w的外侧与第一环状部件110同心状地设置的第二环状部件130；和连接腔室1的侧壁与第二环状部件130的多个梁部131。梁部131形成于在俯视时不与晶片w重叠的区域。

在第二环状部件130的内部形成有环状的空间部134。此外，在第二环状部件130形成有从空间部134向下方排出气体的多个气体排出孔136。而且，可以从空间部134相对于铅直方向具有某程度角度地设置气体排出孔136，也可以在水平方向上设置。

另一方面，在梁部131的一部分或者全部的内部形成有使从配管85经由腔室1的侧壁内的流路132供给来的气体流通的气体供给路133。气体供给路133和空间部134由连接流路135连接。

因此，从第二气体供给部经由配管85和流路132供给来的要防治过剩解离的第二气体，经由气体供给路133、连接流路135至空间部134从多个气体排出孔136向下方排出。

第三气体喷淋部件23的第二环状部件130的材质、空间部134的直径、气体排出孔136的直径和数量等，基于上述的第二气体喷淋部件23适当设定。

再者，第二环状部件130配置于能够防止从气体排出孔136排出的气体的过剩解离的高度位置即可，可以不必须在与第一环状部件110相同高度的位置。此外，第二环状部件130只要是环状即可没有限定于圆环状，也可以为多边形等其他的形状。

<等离子体处理装置的动作>

接着，说明以上述方式构成的等离子体处理装置100的动作。

首先，将晶片w搬入腔室1内，载置于基座11上。然后，由排气装置16对腔室1内进行排气，将腔室1内的压力调整成规定的压力，之后，从第一气体供给部81经由配管83对形成于顶壁10的第一气体喷淋部21供给用于生成等离子体的激励用气体例如ar气体、处理气体之中为了解离而需要高能量的气体即第一气体，并将所述气体从第一气体喷淋部21向腔室1内排出。

另一方面，从微波等离子体源2的微波输出部30将在微波传送部40的多个放大器部42和多个微波辐射机构43的传送路传送来的微波经由嵌入到顶壁10的天线部56的慢波材料62、平面天线61的隙缝61a和电介质窗63辐射到腔室1内。此时，利用调谐器54的铁芯71a和铁芯71b自动匹配阻抗，在实质上没有电力反射的状态下，供给微波。从各微波辐射机构43辐射来的微波被空间合成，并且利用所形成动微波电场，在顶壁10的电介质窗63的表面部分生成表面波等离子体。此时，在顶壁10的附近表面波等离子体的电子温度高，第一气体以高能量被解离。

此外，从第二气体供给部82经由配管84和85对第二气体喷淋部22和第三气体喷淋部23供给处理气体之中需防止过剩解离的气体即第二气体，将该气体从第二气体喷淋部22和第三气体喷淋部23排出到腔室1内。从第二气体喷淋部22和第三气体喷淋部23排出的第二气体被第一气体的等离子体激励。此时，第二气体喷淋部22的形成有气体排出孔116的第一环状部件110和第三气体喷淋部23的形成有气体排出孔136的第二环状部件130的配置位置为能量比从被辐射微波的顶壁10的表面离开低的位置，所以第二气体在被抑制过剩解离的状态下被激励。而且，利用第一气体和第二气体的等离子体对晶片w实施等离子体处理。

例如，在利用等离子体cvd形成sin膜的情况下，从第一气体供给部81向第一气体喷淋部21供给激励用的ar气体和需要高的解离能量的氮化气体即n2气体或者nh3作为第一气体，并将它们向腔室1内排出生成等离子体。此外，从第二气体供给部82向第二气体喷淋部22和第三气体喷淋部23供给需要防止过剩解离的sih4气体作为第二气体，第二气体向腔室1内排出，在被抑制了过剩解离的状态下被激励。

由此，能够利用由腔室的位置引起的电子温度的差异根据气体的特性控制气体的解离，能够抑制sih4气体等容易过剩解离的处理气体即第二气体的过剩解离导致的气相反应颗粒的产生和喷嘴(气体排出孔)的堵塞。

此外，第二气体喷淋部22从在形成为环状的第一环状部件110形成的气体排出孔116排出气体，所以第一环状部件110自身能够较高地维持等离子体的周方向的均匀性，此外对径方向的均匀性的影响受限制。此外，向第一喷淋部件110的气体供给由连接顶壁10与第一喷淋部件110的第一脚部111a进行，因此对第一脚部111a的等离子体的均匀性产生的影响也受到限制。而且，通过适当地调整包括第二脚部111b的脚部的个数，能够得到所需的等离子体均匀性。特别是，在本实施方式中，在从晶片垂直观察腔室1的顶壁侧的情况下，设置成脚部111a、111b与第一环状部件110重叠，所以能够减小脚部111a、111b对等离子体的均匀性的影响。进而，通过第一环状部件110的外形保持原状、使气体排出孔116的数量最优化，能够得到所需的气体导入的均匀性(周方向均匀性)，因此能够在保持等离子体的均匀性的情况下得到处理气体的导入的均匀性。

即，通过本实施方式，能够使处理气体在与气体的特性对应的适当的解离状态下解离，且能够兼顾处理气体的导入均匀性和所需的等离子体均匀性。

此外，由于设置多个脚部，除了供给气体的第一脚部111a之外，采用使一部分作为冷却部件发挥作用的第二脚部111b，所以能够利用第二脚部111b进行经由第一环状部件110排出的气体的温度控制。

而且，在第二气体喷淋部22的外侧设置第三气体喷淋部23，使第二气体从设置于第三气体喷淋部23的第二环状部件130的多个气体排出孔136排出，所以能够进一步提高第二气体的均匀性。

该情况下，第三气体喷淋部23的第二环状部件130通过梁部131与腔室1的侧壁连接，经由梁部131导入气体，梁部131在俯视时设置于晶片w的外侧，所以梁部131能够成为几乎没有对等离子体的均匀性产生影响的状态。

而且，在本实施方式中，由于顶壁10具有在金属制的主体嵌入有多个微波辐射机构43的电介质窗63的结构，所以能够通过溶接等容易地将第二气体喷淋部22的脚部111a、111b与顶壁10的金属部分接合。此外，在顶壁10的金属部分与脚部111a、111b一体地构成的情况下也容易加工。

这样，通过使用多个微波辐射机构43对等离子体进行空间合成，能够分别调整从各微波辐射机构43导入的微波的相位和强度，能够比较容易进行等离子体分布的调整，能够进行控制性良好的等离子体处理。

<其他的应用>

以上参照附图对本发明的实施方式进行了说明，本发明不限定于上述的实施方式，在本发明的思想范围内能够进行各种变形。例如，在上述实施方式中，表示了设置7个微波辐射机构的例子，但是微波放射机构的数量不限定于此，只要是能够确保等离子体的均匀性的数量即可。

此外，在上述实施方式中，表示了使用从多个微波辐射机构辐射微波的类型的等离子体处理装置，在顶壁中的没有设置多个微波辐射机构的电介质窗的金属部分设置有第二气体喷淋部的脚部的例子，如果在顶壁存在金属部分且设置有脚部，则可以是从一个微波辐射机构经由电介质窗导入微波的装置。此外，也可以在顶壁的电介质部分设置脚部。

而且，在上述实施方式中，作为等离子体处理举例表示了使用sih4气体和氮化气体(n2气体或者nh3气体)使sin膜成膜的等离子体cvd，但是不限定于此，只要是利用包含需防止过剩解离的气体和需以高能量解离的气体的气体进行的等离子体处理就能够应用，也能够应用于sicn膜、cf膜、bn膜、sio2膜、sion膜等的成膜和成膜处理以外的蚀刻处理等。

而且，被处理体不限定于半导体晶片，也可以是以lcd(液晶显示器)用基板为代表的fpd(平板显示器)基板和陶瓷基板等其他的基板。