等离子处理装置的制作方法

专利名称：等离子处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在对半导体晶圆等作用由微波产生的等离 子来施加处理时使用的等离子处理装置。
背景技术：
近年来，随着半导体制品的高密度化和高微细化，在半导 体制品的制造工序中，为了成膜、蚀刻、灰化等处理使用等离
子处理装置。特别是，即使在O，lmTorr( 13.3mPa )~几十mTorr (几Pa)左右的压力比较低的高真空状态下，也可以稳定地产 生等离子，因此，有使用采用微波产生高密度等离子的微波等 离子装置的倾向。
这样的等离子处理装置在日本特开平3-191073号公报、日 本特开平5-343334号公报、日本特开平9-181052号公报、曰本 特开2003-332326号公报等已公开。在此，参照图8，对使用了 微波的 一 般微波等离子处理装置进行概略说明。图8是表示以 往的 一般微波等离子处理装置的概略构成图。
如图8所示，该等离子处理装置202具有处理空间204和载 置台206,该处理空间204可以被抽吸为真空，该载置台206承 载设置在处理空间204内的半导体晶圆W。在与载置台206相对 的顶部，气密地设置有顶板208,顶板208由可透过微波的圓板 状的氮化铝或石英等形成。而且，在处理空间204的侧壁设置 气体喷嘴209，该气体喷嘴209用于向处理空间204内导入规定 的气体。
在顶板208的上表面或上方设置厚度为几mm左右的圆板 状的平面天线构件210。为了缩短平面天线构件210的半径方向的微波的波长，在平面天线构件210的上表面或上方设置有由例如电介体形成的滞波件212。在平面天线构件210中形成有许多的由例如长槽状的通孔 形成的微波i文射孔214。该微波放射孔214—般来说做成配置成 同心圆形或配置成螺旋状。另外，在平面天线构件210的中心 部连接同轴波导管216的中心导体218,使由微波发生器2 2 0产 生的例如2.45GHz的微波在由模式转换器222转换到规定的振 动模式后被引导。由此，微波向天线构件210的半径方向呈放 射状传播，且从设置在平面天线构件210上的微波放射孔214 放出，通过顶^反208，导入处理空间204的内部。通过该微波， 可以在处理空间204内的处理空间S中产生等离子，对载置台 2 0 6上的半导体晶圓W实施蚀刻或成膜等规定的等离子处理。另外，在进行上述等离子处理时，需要对晶圓面内均匀地 进行处理。但是，等离子处理所需要的处理气体由设置在处理 空间204的侧壁的气体喷嘴209供给。因此，在气体喷嘴209的 出口附近的区域和晶圆W的中心区域，扩散的处理气体曝露在 等离子中的时间不同，因此，气体的离解度不同。以此为起因， 晶圆面内的等离子处理(具体来说，蚀刻速度或成膜时的膜厚) 成为面内不均匀的状态。该现象有如下倾向特别是随着晶圆 尺寸例如从8英寸到12英寸变大，表现得特别明显。关于这一点，在例如日本特开2003-332326号公报中记载 有使通过同轴波导管216的中心的棒状的中心导体218为中空 状态，并在该中心导体218的内部设置气体流路，再设置贯通 顶板208的气体流路，连通(连接)这两条气体流路。此时， 处理气体直接导入处理空间S的中心部。但是，此时，形成在顶板208的中央部的气体流路内部的 电场强度升高到某种程度，所以在处理气体的出口附近的气体流路内，有产生等离子异常放电的情况。这样的等离子异常放电对顶板208的中央部过度加热，有可能使顶板208破损。另外，此时，也可以考虑在顶板208自身上形成从顶板208 的周边部延伸到其中心部的气体流路。但是，在这种情况下， 也有可能由于气体流路内的电场强度变高，而产生上述的等离 子异常放电。发明内容本申请发明人等对等离子处理装置的顶板中的电场分布进 行了深入研究。其结果发现，通过在顶板的中央部上表面设置 规定尺寸形状的凹部，可以衰减降低该凹部处的电场强度，最 终想到本发明。本发明是着眼于如以上的问题点，为有效地解决该问题点 而提出的。本发明的目的在于提供一种等离子处理装置，该等 离子处理装置可以衰减或降低顶板的中心部的电场强度，抑制 在气体通路内产生等离子异常放电。本发明是一种等离子处理装置，具有处理空间、载置台、 顶板、平面天线构件和同轴波导管；该处理空间的顶部有开口 ， 内部可被抽真空；该载置台设置在上述处理空间内，用于载置 被处理体；该顶板气密地安装在上述顶部的开口处，由透过微 波的电介体形成；该平面天线构件设置在上述顶板的上表面， 用于向上述处理空间内导入微波；该同轴波导管具有与上述平 面天线构件的中心部连接的中心导体，用于供给微波；其特征 在于，以贯通上述中心导体、上述平面天线构件的中心部和上 述顶板的中心部的方式形成气体通路，在上述顶板的中心区域 的上表面侧设置用于衰减该顶板的中心部的电场强度的衰减电 场用凹部。釆用本发明，在顶板的中心区域的上表面侧设置用于衰减 形成有气体通^各的顶板中心部的电场强度的衰减电场用凹部， 由此，可以抑制在气体通路内产生等离子异常力文电。而且，通 过抑制等离子异常放电，不会出现顶板被局部过度加热的情况， 从而可以防止顶^反石皮损。另夕卜，因为从顶^反的中心部供给气体， 所以可以将处理空间内的气体被等离子照射的时间平均化，其 结果可以使气体的解离状态均匀化。例如，上述顶板中心部的电场强度实质上被衰减到零。另外，优选的是，在上述平面天线构件的上表面侧设置用 于缩短上述微波的波长的板状的滞波件。另外，例如，上述衰减电场用凹部形成为圆筒状，该衰减 电场用凹部的直径D1为上述微波在上述滞波件中的波长入的1/2的整数倍，并且，该衰减电场用凹部的深度H1为上述波长 入的l/4的奇数倍。另外，优选的是，在上述气体通路的气体出口侧安装用于 将气体扩散到上述处理空间内的多孔质构件。此时，可以使气 体扩散而导入到处理空间内。另外，还可以防止处理空间内的 等离子绕入到气体通路内。另外，例如，上述中心导体的前端部贯通上述平面天线构 件的中心部，延伸到上述顶板的上表面，在上述中心导体的前 端部和上述顶板的上表面之间夹设有密封构件。另外，例如，上述微波的频率为2.45GHz,上述气体通路 的直径至少为16mm。另外，优选的是设置有辅助气体导入部件，该辅助气体 导入部件具有被设置成贯通上述处理空间的侧壁的气体导入喷 嘴。此时，通过利用辅助气体导入部件，可以进一步使处理空 间中的气体的离解状态均匀化。


图l是表示本发明的一种实施方式的等离子处理装置的构 成图。
图2是表示图1所示的等离子处理装置的平面天线构件的
俯视图。
图3是表示图l所示的等离子处理装置的衰减电场用凹部 的俯一见图。
图4是表示图1所示的等离子处理装置的衰减电场用凹部 的局部放大剖视图。
图5是表示图l所示的等离子处理装置的同轴波导管的放 大剖视图。
图6是表示沿图5的A-A线剖切的剖视图。 图7A是表示与以往的顶板相关的微波的电场分布的状态 的照片。
图7B是表示与本发明的一种实施方式的顶板相关的微波 的电场分布的状态的照片。
图8是表示以往的 一般等离子处理装置的概略构成图。
具体实施例方式
以下，基于附图，对本发明的等离子处理装置的实施方式 进4亍详细"i兌明。
图l是表示本发明的一种实施方式的等离子处理装置的构 成图。图2是表示图l所示的等离子处理装置的平面天线构件的 俯视图。图3是表示图l所示的等离子处理装置的衰减电场用凹 部的俯视图。图4是表示图l所示的等离子处理装置的衰减电场 用凹部的局部放大剖视图。图5是表示图l所示的等离子处理装 置的同轴波导管的放大剖视图。图6是表示沿图5的A-A线剖切的剖视图。如图l所示，本实施方式的等离子处理装置(等离子蚀刻装置)32具有整体形成为圆筒状的处理空间34。处理空间34 的侧壁、底部由铝等导体构成且被接地。使得处理空间34的内 部构成为密封的处理空间S ，并在该处理空间S内形成等离子。在处理空间34内容纳有在上表面载置作为被处理体的例 如半导体晶圓W的载置台36。载置台36例如由经阳极化处理后 的铝等构成，呈平坦圆板状。载置台36由从处理空间34的底部 立起的，例如绝缘性材料形成的支柱38支承。在载置台36的上表面设置有用于保持半导体晶圆W的静 电卡盘或夹持机构(未图示)。另外，载置台36可与例如 13.56MHz的偏压用高频电源连接。而且，根据需要，在载置 台36的内部可以i殳置;^口热用加热器。作为辅助气体导入部件40，在处理空间34的侧壁设置有用 于向处理空间34内导入规定气体的石英管制的气体导入喷嘴 40A。根据需要，可从该各喷嘴40A对气体进行流量控制的同 时进行供给。根据需要设置辅助气体导入部件40。也可以做成 由多个喷嘴导入多种气体。另外，在处理空间34的侧壁设置用于相对于处理空间34的 内部拍殳入或拍殳出晶圆而打开关闭的闸阀42。另夕卜，在处理空间 34的底部设置有排气口 44。在排气口 44连接有中间连接了未图 示的真空泵的排气通路46。由此，可根据需要将处理空间34内 真空抽吸到规定压力。另外，处理空间34的顶部开有口 (具有开口部)。在此， 借助0型密封圏等密封构件5 0气密地设置对微波具有透过性的 顶板4 8 。顶板4 8例如由石英或陶资材料等形成。考虑到耐压性， 顶板48的厚度例如设定为20mm左右。而且，在顶一反48的中央部(中心区域)的上表面侧形成有 凹成圆筒形而成的作为本发明的特征的衰减电场用凹部52。关 于该衰减电场用凹部52的结构的详细内容将在后面说明。另 外，圆板状的平面天线构件54被设置成与顶板48的上表面相接触。
在对应于尺寸为8英寸的晶圓的情况下，平面天线构件54 例如由直径为300 400mm、厚度为l-几mm左右的导电性材料 构成。更为具体来说，例如可由表面镀了银的铜板或铝板构成。 如图2所示，在平面天线构件54上形成有许多例如由长槽状的 通孔形成的微波放射孔56。微波放射孔56的配置方式没有特别 限定。例如，可配置为同心圆状、螺旋状、放射状等。或者可 在平面天线构件整个表面上均匀地分布。例如，如图2所示的 例子中，将两个微波放射孔56稍微保持一点间隔地配置成T字 状而成为一组，在中心部侧配置6组，在周边侧配置24组，由 此，实现在整体上两个同心圆状的配置。
在平面天线构件54的中心部形成有规定大小的通孔58。借 助该通孔58如后述那样供给气体。 回到图1,
间S中。微波供给部件60具有同轴波导管62。
另外，在平面天线构件54的上表面侧设置有具有高介电常 数特性的板状的滞波件6 4 。滞波件6 4缩短被传播的微波的波 长。作为滞波件64例如可以使用石英或氮化铝等。
滞波件6 4的上方和侧方的大致整个表面被由导电性的中 空圆筒状容器形成的波导箱66覆盖。平面天线构件54构成为波 导箱66的底板，与载置台36相对。
波导箱66和平面天线构件54的周边部都与处理空间34导通且被接地。在波导箱66的上表面连接有同轴波导管62的外侧 导体70。同轴波导管62由中心导体68和外侧导体70构成，该外 侧导体70例如被设计成截面为圆形的筒状，用于与中心导体68 保持规定间隔地呈同轴状地围绕在该中心导体68的周围。这些 中心导体68和外侧导体70例如由不锈钢或铜等导体形成。在波 导箱6 6上部的中心连接有同轴波导管6 2的筒状的外侧导体7 0 ， 内部的中心导体68经由在滞波件64的中心形成的孔72,且通过 焊接等连接方式与平面天线构件54的中心部连接。通过焊接等 连接方式形成有连接部74。中心导体68进一步通过平面天线构件54的通孔58(参照图 4)向下方延伸，直到设置在顶板48的上表面侧的衰减电场用 凹部52的内部，中心导体68的下端部的直径增大，形成连接凸 缘76。而且，在顶^反48的衰减电场用凹部52的中心部，形成有 穿透到下方的处理空间S的通孔78 (且参照图3)。在该通孔78 的周边部，借助0型密封圏等密封构件80，气密地连接中心导 体68的连接凸纟彖76。同轴波导管62的上部，经由夹置在模式转换器82和匹配电 路86之间的波导管84与例如2.45GHz的微波发生器88相连接。 由此，可以向平面天线构件54传播^敖波。；微波的频率不限于 2.45GHz,也可以是其他频率，例如8.35GHz等。在此，中心 导体68的上端部与模式转换器82的顶部分隔壁连接。作为波导管84,可以使用截面为圆形或截面为矩形的波导 管。另外，波导箱66的上部还可以设置未图示的顶部冷却夹套。 而且，在波导箱66内的设置在平面天线构件54的上表面侧，且 具有高介电常数特性的滞波件6 4,通过其缩短波长效用来缩短 微波的波长。另外，作为滞波件64例如可以使用石英或氮化铝 等。具体来说，气体导入部件
90具有将同轴波导管62的中心导体68和顶板48贯通而形成的 气体通路92。还如图6所示，通过将中心导体68做成中空或管 状，气体通路92在中心导体68中形成为中空通路。另外，在 顶板48中，在顶板的中心部形成的通孔78成为气体通路92的一 部分。另外，在本实施方式中，中心导体68贯通滞波件64和平 面天线构件54,由此，气体通路92贯通滞波件64和平面天线构 件54。
另一方面，在形成于中心导体68的上端部的气体入口 94 处，连接有夹设了如开关阀96或质量流控制器之类的流量控制 器98等的气体供给系统100。由此，根据需要，可对所期望的 气体进行流量控制的同时，将该期望的气体供给到气体通路 92。另外，在作为气体通路92的气体出口侧的顶板48的通孔78 处，为了扩散从此处放出的气体，安装有多孔质构件102。作 为多孔质构件102,可以使用例如石英多孔质材料或铝多孔质 材料。特别是在顶板48由石英板构成时，通过使用热膨胀率大 致相同的石英多孔质材料，可以提高安装性。
在此，对设置在顶板48的衰减电场用凹部52的尺寸进行说 明。衰减电场用凹部52是衰减顶板48中心部的电场强度的结 构，是根据条件将电场强度衰减到大致为零的结构。因此，优 选的是如下述式1和式2所示那样，衰减电场用凹部52的直径 Dl为微波的滞波件64中的波长入的l/2的整数倍，并且其深度 Hl设定为波长人的l/4的奇数倍(参照图3和图4)。
Dl二入/2xn (式l)
Hl=A/4x (2n-1) (式2)
(其中，n为正整数)
即，如图4所示，在衰减电场用凹部52中，也含有微波的反射波，微波从其整个周向和上下方向传播而来。因此，对于 从整个周向传播来的微波Ex,通过满足上述式l,使相互相反 方向的微波Ex相互抵消。另外，对于从上下方向传播来的微波 Ey，因为其中一个方向为反射波，所以通过满足上述式2，使 相互相反方向的微波Ey相互抵消。该结果是可以衰减该部分 即顶板48的中央部处的电场强度，甚至还可能将该电场强度衰 减到例如大致为零。接着，参照图5和图6对于同轴波导管6 2的结构进行更详细 的说明。在本实施方式中的模式转换器82,将由微波发生器88产生 的微波的振动模式从TE模式转换到TEM模式的同时，使得微 波的行进方向弯曲90度。模式转换器82的外侧分隔壁做成矩形 状的箱体。而且，作为同轴波导管62的中心导体68的上端部的 基端部成为上侧为大直径的圆锥形状的接合部104，其上侧与 作为模式转换器82的顶部的分隔壁82A相接合。为了使从波导 管8 4侧行进过来的^f鼓波的行进方向弯曲9 0度后朝向下方前进， 该圆锥形状的接合部104的圆锥面的倾斜角度6设定为45度。而且，与以往的等离子处理装置的情况相比，同轴波导管 62的中心导体68和外侧导体70的直径，在可维持与微波传播相 关的基本性能的范围内，都设定为更大。而且，将中心导体68 为中空(空洞)而形成的气体通路92的内径D2设定为第1规定 值以上。在此，第l规定值为以往的微波发生装置的中心导体 的一般粗细(外径)的16mm左右。即内径D2设定为16mm以 上的较大的值。另外，中心导体68和外侧导体70的各厚度都设定为至少 2mm左右。若厚度比这还薄，有可能被微波加热。在此，仅将中心导体6 8或外侧导体7 0的直径设定为较大，则可能产生在微波中多种振动模式混合存在，或微波的反射特 性变差等不良情况。因此，需要满足如以下说明的设计基准。
作为第l基准，将外侧导体70内径的半径rl和中心导体68 外径的半径r2之比r 1/r2维持在第2规定值，并且使外侧导体70 的内径D3 ( =2 x rl )为第3规定值以下。
进入例如40 60Q的范围内。具体来说，满足这样的特性阻抗 值的第2规定值为在e"3 e ( e=2.718...)的范围内的一定值。
Zo=h/2 7i ln( rl/r2) (式3)
h:电波阻抗(电场和》兹场的比)
ln:自然对数
(在式3中，若使40《Zo《60,则可确定rl/r2的比值范
围。)
另外，对于同轴线路的特性阻抗的求出方法和限定于T E M 模式的微波的传播，在文献《微波工程学》(森北电气工程学系 列3,微波光学一基础和原理，作者中岛将光，出版社森 北出版社，1998年12月18日发行)的同轴线路(67 70页) 中已有详细表述。因此，在此省略其说明。
另外，考虑到经验安全系数，第3规定值是传播的微波在 大气中的波长入o的"0.59-0.1" ( =0.49)倍波长。因此，如下 述式4中所示，设定上述内径D3为0.49 x入o以下的值。
D3 " o ( 0.59-0.1 ) (式4 )
通过满足该条件，可以使在模式转换后的同轴波导管6 2 内传播的微波的振动模式仅为T E M模式，即可以做成不混合有 其他振动模式的状态。
按如下方法求出式4所表示的条件式。即，在除了TEM模 式以外的圆形波导管(非同轴波导管)中最容易传播的模式从传播系数较高的 一方为TE11模式，此时的隔断频率fc为下式。/c =1.841/2^7^在此，上述fc、 r、 ja 、 s分别表示隔断频率数、圆形波导 管的半径、大气中的透磁率、大气中的介电常数。若将该式变形，则r二0.295入o (入o为电^f兹波在大气中的 波长)，圆形波导管的直径2r二0.59入o。在此，若使用波长比入o长的电磁波，则仅以TEM模式传 播。另外，若将圓形波导管当作同轴波导管，则使得在2r^ 2rl=D3< 0.59 A o的条件下，仅以TEM模式传播。而且，若考 虑到经验安全系数，则为"D3< (0.59-0.1)人o",导出上述 式4。该结果为，可以使外侧导体70的内径D3: ( 2 x rl )为最大 60mm,另夕卜，可以使中心导体68的外径(2xr2)为30mm左 右，且若使中心导体68的厚度为2mm，则可以使该内径D2为 26mm。另外，优选的是作为第2基准，希望如下述式5所示，将 包含模式转换器82和同轴波导管62的整体长度H2设定为微波 在大气中的波长入o的l/4波长的奇数倍。H2=l/4 x入o x ( 2n-l ) (式5 )N:正整数高度H 2具体是指模式转换器8 2的顶部的分隔壁8 2 A和波 导箱66的顶板之间的距离。通过满足该第2基准，可以有效地 使行进在同轴波导管62内的行进波和来自平面天线构件54侧 的反射波相4氐消。另外还有，优选的是作为第3基准，希望如下述式6所示， 位于进入模式转换器82的微波的行进方向的里侧的端面(图5 的左端面)即短路板82B和接合部104的该侧的圆锥面的中间点之间的距离H4设定为微波在大气压中的波长人o的1/2波长的 整数倍的长度。
<formula>formula see original document page 16</formula>
n:正整数
在此，使接合部104的圓锥状斜面的中间点的位置位于同 轴波导管6 2的筒状的外侧导体7 0的垂直方向的延长线上。
通过满足该第3基准，从波导管8 4传播来的行进波和由模 式转换器8 2的短路板8 2 B反射的反射波同步而有效地被合成， 该合成波可向下方的同轴波导管62 (变换90度的行进方向)行 进。
如上通过满足上述第l基准，可以维持与微波相关的基本 性能，并且可以扩大形成于中心导体内的气体通路92的内径。 而且，通过满足上述第2基准和第3基准，可以进一步提高上述 作用效果。
接着，对使用如上构成的等离子处理装置32来进行处理的 方法(蚀刻法)进行说明。
首先，借助闸阀42,半导体晶圆W由搬运臂(未图示)放 置于处理空间34内。通过使升降销(未图示)上下移动，将半 导体晶圆W载置在作为载置面的载置台36的上表面。
另外，借助辅助气体导入部件40的气体供给喷嘴40A、和 气体导入部件90的气体通路92等，在处理空间34内，对与处理 方式对应的气体，例如若为蚀刻处理则是蚀刻气体(若为成膜 处理则是成膜用气体)进行流量控制的同时供给该气体。在气 体导入部件90中，应供给的气体流过气体供给系统IOO,从设 置在同轴波导管62的中心导体68的上端部的气体入口 94进入 气体通路92内，从气体通路92中流下后，从设置在顶板48上的 通孔78的下端部的气体出口导入到处理空间S内。而且，将处理空间34内维持在规定的处理压力，例如0.01 几Pa的范围内。与此同时，由微波供给部件60的微波发生器88产生的TE 模式的微波经由波导管84传播到模式转换器82中，在模式转换 器8 2中振动模式转换为T E M模式之后，经由同轴波导管6 2供给 到平面天线构件54。从平面天线构件54向处理空间S,导入被 滞波件64缩短了波长的微波。由此，在处理空间S内产生等离 子，进行规定的蚀刻处理。在此，由微波发生器82产生的例如2.45GHz的微波，如上 所述，在同轴波导管62内传送，传送到波导箱66内的平面天线 构件54。而且，在乂人圆^1状的平面天线构件54的中心部向周边 部呈放射状传送的期间，微波从形成在平面天线构件54的许多 微波放射孔56透过顶板48，导入到平面天线构件54的正下方的 处理空间S内。由该微波激发氩气或蚀刻气体而进行等离子化， 并向下方扩散，使处理气体活性化，制作活性种。而且，由该 活性种的作用来蚀刻晶圆W的表面薄膜。在此，在构成气体通路92的一部分的顶板48的通孔78内， 因为气体流过此处，所以有可能由微波产生的电场产生等离子 异常放电。但是，在本实施方式中，在顶板48的中央部(中心 区域)的上表面侧设置有衰减电场用凹部52，衰减该部分的电 场强度(例如使电场强度大致为零)，因此，可以有效地防止等 离子异常放电的产生。具体来说，如上所述，如式1和式2所示，衰减电场用凹部 52的直径D1设定为微波在滞波件64中的波长入的l/2的整数 倍，并且其深度H1设定为波长入的l/4的奇数倍(参照图3和图 4)。假定微波的频率为2.45GHz，构成顶板48和滞波件64的材 料为石英，且其相对介电常数为3.8,则A^62mm,因此，例 如可设定Dl二31mm、 Hl二15.1mm。而且，如图4所示，在衰减电场用凹部52中，还包含孩￡波 的反射波，微波从其整个周向和上下方向传播而来。此时，对 于从整个周向传播来的微波Ex,通过满足上述式l，使相互相 反方向的微波Ex相互抵消。另外，对于从上下方向传播来的微 波Ey，因为其中一个方向为反射波，所以通过满足上述式2， 使相互相反方向的微波Ey相互抵消。该结果是可以衰减该部 分即顶板48的中央部的电场强度，甚至还可能将该电场强度衰 减到例如大致为零。若顶板48的通孔78内和中心导体68的下端部附近的电场 强度变成大致为零，则可以防止在该部分产生等离子异常放电。 因此，不会出现顶^反48^皮局部加热到高温的情况，由此还可以 防止顶板48^皮损。而且，在顶板48的通孔78内安装有多孔质构件102，因此， 通过该多孔质构件102的功能可以使应导入处理空间S的气体 以扩散状态导入处理空间S。另外，在处理空间S内产生的等离 子放电受到多孔质构件102阻碍，可以防止其绕入通孔78内。 其结果可以防止密封中心导体68的下端部的密封件80被等离 子损伤。给，因此，该气体向处理空间S内的周边部均匀地扩散开。由 此，与以往装置相比较，可以提高处理空间S的气体离解度的 均匀性。而且，如果不仅从气体导入部件90,而且从设置在处理空可以合成来自中心的扩散的气体和来自周边的扩散的气体。其 结果使得在整个处理空间S内气体均匀地扩散开，可以进一步 提高处理空间S中的气体离解度的均匀性。另夕卜，在顶板48的中心部的正下方的处理空间S内，等离 子电场强度衰减，所以在该部分难以产生等离子放电。但是， 因为从其周边部充分补给解离气体，所以等离子处理自身不会 产生问题。
在此，对顶^反48中的^f效波的电场强度分布进行实际测定， 并进行评价。对该评价结果进行说明。
图7A是表示关于以往的顶板的微波的电场强度分布的状
场强度分布的状态的照片。为了容易理解，分别将示意图一并 表示。
如图7A所示，在以往结构的顶板的情况下，在顶板的中心 部的等离子的电场强度表现为较大。对此，如图7B所示，可以 确认本实施方式的情况下，在顶板的中心的等离子的电场强 度变成大致为零。
另外，在此，作为等离子处理装置以等离子蚀刻装置为例 进行了说明，但不限于此。本发明也可以适用于等离子CVD装 置、等离子灰化装置、氧化装置以及氮化装置。另外，不言而 喻，可以根据需要设置膜厚测定器86。
另外，在上述实施方式中，作为被处理体以半导体晶圓为 例进行了说明，但不限于此。本发明也可以适用于LCD基板、 玻璃基板、陶瓷基板等。
特别是在最近大型化的LCD基板中，还可以对平面天线构 件的多个部位供给微波。由此，在大面积的处理空间内，能够 进行比较均匀的等离子放电。即使在该情况下，也可以在供给 微波的多个部位的各部位，设置本申请发明的衰减电场用凹部。
权利要求
1.一种等离子处理装置，具有处理空间、载置台、顶板、平面天线构件和同轴波导管；该处理空间的顶部有开口，内部可被抽真空；该载置台设置在上述处理空间内，用于载置被处理体；该顶板气密地安装在上述顶部的开口处，由透过微波的电介体形成；该平面天线构件设置在上述顶板的上表面，用于向上述处理空间内导入微波；该同轴波导管具有与上述平面天线构件的中心部连接的中心导体，用于供给微波；其特征在于，以贯通上述中心导体、上述平面天线构件的中心部和上述顶板的中心部的方式形成气体通路，在上述顶板的中心区域的上表面侧设置用于衰减该顶板的中心部的电场强度的衰减电场用凹部。
2. 根据权利要求l所述的等离子处理装置，其特征在 于，上述顶板的中心部的电场强度实质上被衰减到零。
3. 根据权利要求1或2所述的等离子处理装置，其特征在 于，在上述平面天线构件的上表面侧设置用于缩短上述微波的 波长的板状滞波件。
4. 根据权利要求3所述的等离子处理装置，其特征在 于，上述衰减电场用凹部形成为圆筒状，该衰减电场用凹部的 直径D1为上述微波在上述滞波件中的波长？v的l/2的整数倍， 并且该衰减电场用凹部的深度H1为上述波长A的l/4的奇数 部。
5. 根据权利要求1 4任意一项所述的等离子处理装置，其 特征在于，在上述气体通路的气体出口侧安装有用于将气体扩 散到上述处理空间内的多孔质构件。
6. 根据权利要求1 5任意一项所述的等离子处理装置，其 特征在于，上述中心导体的前端部贯通上述平面天线构件的中 心部，并延伸到上述顶板的上表面，在上述中心导体的前端部和上述顶板的上表面之间夹设有密封构件。
7. 根据权利要求1 6任意一项所述的等离子处理装置，其 特征在于，上述微波的频率为2.45GHz，上述气体通路的直径 为至少16mm。
8. 根据权利要求1 7任意一项所述的等离子处理装置，其 特征在于，设置有被设置成贯通上述处理空间的侧壁的具有气体导入喷嘴的辅助气体导入部件。
9. 一种等离子处理装置，具有处理空间、载置台、顶板、 平面天线构件和同轴波导管；该处理空间的顶部有开口，内部 可被抽真空；该载置台设置在上述处理空间内，用于载置被处 理体；该顶板气密地安装在上述顶部的开口处，由透过微波的 电介体形成；该平面天线构件设置在上述顶板的上表面，用于 向上述处理空间内导入微波；该同轴波导管具有与上述平面天 线构件连接的中心导体，用于供给微波；其特征在于，以贯通 上述中心导体、上述平面天线构件和上述顶板的方式形成气体 通路，在上述顶板的上表面侧设置用于衰减该顶板的电场强度 的衰减电场用凹部。
全文摘要
本发明提供一种等离子处理装置，具有处理空间、载置台、顶板、平面天线构件和同轴波导管；该处理空间的顶部有开口，内部可被抽真空；该载置台设置在上述处理空间内，用于载置被处理体；该顶板气密地安装在上述顶部的开口处，由透过微波的电介体形成；该平面天线构件设置在上述顶板的上表面，用于向上述处理空间内导入微波；该同轴波导管具有与上述平面天线构件的中心部连接的中心导体，用于供给微波；其特征在于，以贯通上述中心导体、上述平面天线构件的中心部和上述顶板的中心部的方式形成气体通路，在上述顶板的中心区域的上表面侧设置用于衰减该顶板的中心部的电场强度的衰减电场用凹部。
文档编号H05H1/46GK101316946SQ20068004454
公开日2008年12月3日 申请日期2006年11月15日 优先权日2005年11月29日
发明者田才忠, 西哲也, 野泽俊久 申请人:东京毅力科创株式会社