專利名稱：Top board of microwave plasma processing device, plasma processing device ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微波等離子體處理裝置的頂板、等離子體處理裝置以及等離子體處理 方法。
背景技術(shù)：
在集成電路及液晶、太陽(yáng)能電池等大量的半導(dǎo)體設(shè)備中廣泛地使用著等離子技 術(shù)。雖然在半導(dǎo)體制造過(guò)程的薄膜的堆積及刻蝕工序等得到使用，但是為了得到更高性能 且更高功能的產(chǎn)品(例如超微細(xì)加工技術(shù))等，要求高超的等離子體處理。特別是，能夠獲 得低氣壓高密度等離子體的微波等離子體裝置受到關(guān)注。使用RLSA(Radial Line Slot Antenna，徑向線縫隙天線)等離子微波源的等離子 體處理裝置通過(guò)微波放電使氣體電離來(lái)產(chǎn)生等離子體。微波經(jīng)由導(dǎo)波管從天線的縫隙部分 供電，并在頂板中傳播，向等離子體產(chǎn)生室內(nèi)輻射。在頂板單純?yōu)槠矫嫘问降那闆r下，不能在頂板的中心部和周邊部相同地進(jìn)行微波 的傳播，無(wú)法產(chǎn)生均勻的等離子體。與此相對(duì)，在頂板具有不同的厚度的情況下或者設(shè)置凸 部的情況下，由于形成與等離子條件相應(yīng)的微波的共振區(qū)域，因而能夠控制徑向的傳播。頂板中的微波傳播同時(shí)存在徑向和周向(旋轉(zhuǎn)方向)這兩種。如專利文獻(xiàn)1所示， 至今為止的微波傳播控制著眼于徑向的傳播。其結(jié)果是，存在由于周向傳播的不均勻性而 產(chǎn)生等離子體的偏離的問題。特別是當(dāng)?shù)臀⒉üβ蕰r(shí)該現(xiàn)象變得明顯。此外，為了同時(shí)進(jìn) 行徑向和周向的控制，頂板的形狀變得復(fù)雜，制造成本增加。專利文獻(xiàn)1 日本專利文獻(xiàn)特開2005-100931號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，在以往技術(shù)中，存在由于微波的周向傳播不均勻而產(chǎn)生等離子體的偏 離的問題。另外，如果根據(jù)等離子體處理的內(nèi)容而改變氣體或溫度等腔室內(nèi)的條件，則等離 子模式由于微波的頻率和氣壓而變化，因而需要改變頂板和在所述頂板內(nèi)傳播的微波的波長(zhǎng)。本發(fā)明是鑒于上述狀況而完成的，其目的在于，提供一種能夠產(chǎn)生等離子模式穩(wěn) 定且再現(xiàn)性良好的等離子體的微波等離子體處理裝置的頂板、等離子體處理裝置以及等離 子體處理方法。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的第一方面提供一種微波等離子體處理裝置的頂板， 該頂板被設(shè)置在微波等離子體處理裝置上，為傳播微波的電介質(zhì)，其特征在于，在頂板的等 離子體產(chǎn)生側(cè)的面上具有凹部，在凹部的側(cè)面共振吸收微波，并且微波在凹部的內(nèi)部以單 一的模式傳播。優(yōu)選的是頂板具有微波以多個(gè)模式傳播的厚度。優(yōu)選的是頂板具有多個(gè)凹部。
并且，凹部被配置在以微波的導(dǎo)入位置為中心的一個(gè)或兩個(gè)以上的圓上。另外，也可以是配置凹部的圓的半徑的大小為在電介質(zhì)內(nèi)傳播的微波的波長(zhǎng)的 大致整數(shù)倍。優(yōu)選的是凹部被配置在以微波的導(dǎo)入位置為中心呈點(diǎn)對(duì)稱的位置。優(yōu)選的是在凹部中微波傳播的方向上的徑的大小處于從在電介質(zhì)內(nèi)傳播的微波 的波長(zhǎng)的1/3至1/2的范圍內(nèi)。優(yōu)選的是凹部的深度的大小處于從在電介質(zhì)內(nèi)傳播的微波的波長(zhǎng)的1/4至3/8 的范圍內(nèi)。優(yōu)選的是凹部的、與等離子體產(chǎn)生側(cè)的面平行的截面為圓形。本發(fā)明的第二發(fā)明涉及的等離子體處理裝置的特征在于，包括等離子體產(chǎn)生室， 進(jìn)行等離子體處理；縫隙天線，向等離子體產(chǎn)生室內(nèi)導(dǎo)入用于產(chǎn)生等離子體的微波；以及 頂板，在該頂板的等離子體產(chǎn)生側(cè)的面上具有凹部，在凹部的側(cè)面共振吸收微波，并且微波 在凹部的內(nèi)部以單一的模式傳播。本發(fā)明的第三發(fā)明涉及的等離子體處理方法的特征在于，具有使用頂板來(lái)產(chǎn)生等 離子體的工序，頂板在該頂板的等離子體產(chǎn)生側(cè)的面上具有凹部，在凹部的側(cè)面共振吸收 微波，并且微波在凹部的內(nèi)部以單一的模式傳播。此外，產(chǎn)生等離子體的工序包括在不改變頂板和在頂板內(nèi)傳播的微波的波長(zhǎng)的情 況下，在等離子體產(chǎn)生室內(nèi)的不同的兩種以上的氣氛條件下產(chǎn)生等離子體。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的微波等離子體處理裝置的頂板、等離子體處理裝置以及等離子體處 理方法，由于在頂板上具有凹部，能夠在凹部的側(cè)面處共振吸收微波，在內(nèi)部以單一的模式 來(lái)傳播微波，從而均勻地產(chǎn)生穩(wěn)定的等離子體。另外，即使改變等離子體產(chǎn)生室內(nèi)的氣氛，也能夠在不改變頂板和在頂板內(nèi)傳播 的微波的波長(zhǎng)的情況下產(chǎn)生等離子體，并且能夠使等離子模式穩(wěn)定。


圖1是實(shí)施方式涉及的等離子體處理裝置的截面圖；圖2是從等離子體產(chǎn)生室側(cè)觀察實(shí)施方式涉及的微波等離子體處理裝置中的頂 板而得的平面圖；圖3A是圖2的M-M線截面圖；圖3B是圖3A的局部放大圖；圖4是徑向線縫隙天線的平面圖；圖5A是作為另一實(shí)施方式示出凹部的變形的平面圖；圖5B是作為另一實(shí)施方式示出凹部的變形的平面圖；圖6A是作為其他實(shí)施方式示出凹部的變形的橫截面圖；圖6B是作為其他實(shí)施方式示出凹部的變形的橫截面圖；圖7A是平面頂板的情況下的等離子體的示例(照片)；圖7B是本實(shí)施方式的頂板的情況下的等離子體的示例(照片)；圖8A是使用本實(shí)施方式的頂板，在壓力1. 33Pa的條件下產(chǎn)生的等離子體的示例(照片)；圖8B是使用本實(shí)施方式的頂板，在壓力66. 65Pa的條件下產(chǎn)生的等離子體的示例 (照片)。標(biāo)號(hào)說(shuō)明1-等離子體處理裝置2-等離子體產(chǎn)生室(腔室)3-頂板(電介質(zhì))3A-凹部3B-中心部的凹部4-天線4A-導(dǎo)波部(屏蔽部件)4B-徑向線縫隙天線(RLSA)4C-滯波板(電介質(zhì))5-導(dǎo)波管6-基板保持臺(tái)7-氣體通道、氣體導(dǎo)入口8-等離子體10-基板
具體實(shí)施例方式(實(shí)施方式)下面，參考附圖對(duì)本發(fā)明的第一方面涉及的微波等離子體處理裝置的頂板進(jìn)行詳 細(xì)的說(shuō)明。對(duì)圖中相同或相當(dāng)部分標(biāo)注相同標(biāo)號(hào)而不再重復(fù)其說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的實(shí)施 方式涉及的等離子體處理裝置的截面圖。等離子體處理裝置1包括等離子體產(chǎn)生室(腔 室)2、頂板(電介質(zhì))3、天線4、導(dǎo)波管5、基板保持臺(tái)6以及氣體通道7。天線4包括導(dǎo)波 部(屏蔽部件)4A、徑向線縫隙天線(RLSA)4B以及滯波板(電介質(zhì))4C。導(dǎo)波管5是具有 外側(cè)導(dǎo)波管5A和內(nèi)側(cè)導(dǎo)波管5B的同軸導(dǎo)波管。等離子體處理裝置1的等離子體產(chǎn)生室2通過(guò)頂板3封堵。此時(shí)，等離子體產(chǎn)生 室2內(nèi)通過(guò)真空泵而成為真空狀態(tài)。在頂板3上耦合天線4。在天線4上連接導(dǎo)波管5。導(dǎo) 波部4A與外側(cè)導(dǎo)波管5A連接，徑向線縫隙天線4B與內(nèi)側(cè)導(dǎo)波管5B耦合。滯波板4C位于 導(dǎo)波部4A與徑向線縫隙天線4B之間，并壓縮微波的波長(zhǎng)。滯波板4C例如由5102或々1203 等電介質(zhì)材料構(gòu)成。從微波源通過(guò)導(dǎo)波管5來(lái)供應(yīng)微波。微波在導(dǎo)波部4A與徑向線縫隙天線4B之間 向徑向傳播，并通過(guò)徑向線縫隙天線4B的縫隙來(lái)輻射。微波在頂板3中傳播而具有極化面， 整體形成圓極化波。對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的頂板3進(jìn)行說(shuō)明。頂板3單純?yōu)槠矫嫘问交蛘邽橥ㄟ^(guò) 具有與等離子體的共振條件相應(yīng)的不同厚度等以能夠控制徑向的傳播的形式。圖2是從等離子體產(chǎn)生室側(cè)觀察本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的微波等離子體處理裝 置中的頂板3而得的平面圖。圖2所示的頂板3通過(guò)石英或氧化鋁等傳播微波的電介質(zhì)材料形成。頂板3的厚度具有微波以多個(gè)模式傳播的厚度，例如在石英的情況下可以設(shè)為 30mm。頂板3在朝向腔室2側(cè)的面上設(shè)置凹部3A，在相反側(cè)的面上具有中心部的凹部3B。 中心部的凹部3B的中心軸位于與用于向腔室2內(nèi)電供應(yīng)微波的天線4和導(dǎo)波管5相同的 位置。通過(guò)使中心部的凹部3B的位置與微波的導(dǎo)入位置一致，從而向腔室2內(nèi)產(chǎn)生以中心 部的凹部3B為中心的軸對(duì)稱性良好的等離子體。圖2中的箭頭R是從中心部的凹部3B的 中心表示徑向的一個(gè)示例，等同于在頂板3內(nèi)移動(dòng)的微波的傳播方向。將位于相同徑向的 凹部3A從距離中心更近者起設(shè)為3al、3a2、3a3。圖3A是圖2的M-M線截面圖。圖3B是圖3A的局部放大圖。將凹部3A的徑向的 長(zhǎng)度設(shè)為W并將深度設(shè)為H。在中心部的凹部3B以及凹部3A上垂直描繪的單點(diǎn)劃線示出 各個(gè)凹部的中心位置。將從中心部的凹部3B的中心至凹部3al的中心的距離設(shè)為XI，將從 中心部的凹部3B的中心至凹部3a2的中心的距離設(shè)為X2，將從中心部的凹部3B的中心至 凹部3a3的中心的距離設(shè)為X3。圖4是示出徑向線縫隙天線4B的一個(gè)示例的平面圖。徑向線縫隙天線4B具有覆 蓋導(dǎo)波部4A的天線4的開口部的形狀，形成有多個(gè)縫隙4bl、4b2。通過(guò)將徑向線縫隙天線 4B配置在導(dǎo)波部4A的端部，能夠擴(kuò)展等離子體。如圖4所示，縫隙4bl、4b2被形成為同心 圓狀且相互垂直。等離子體與縫隙4bl、4b2的長(zhǎng)度方向垂直地?cái)U(kuò)展，因此在頂板3正下方 產(chǎn)生等離子體。微波從縫隙4bl、4b2向下方輻射并在徑向上傳播，在頂板3內(nèi)反復(fù)反射并干涉增 強(qiáng)，形成駐波。此時(shí)，在頂板3具有的凹部3A的側(cè)面產(chǎn)生作為微波的高效的能量吸收的共 振吸收，在凹部3A的內(nèi)部以單一的模式來(lái)傳播。在具有多個(gè)的凹部3A各自的內(nèi)部以單一 的模式來(lái)傳播微波，從而可以在頂板3正下方產(chǎn)生分布穩(wěn)定的等離子體。除頂板3的凹部 3A以外，通過(guò)微波的表面吸收而產(chǎn)生表面波等離子體。由于表面波等離子體的等離子體密 度較低，對(duì)頂板3整體施加的影響較小，因此頂板3的等離子體的疏密位置模式固定，等離 子模式穩(wěn)定。當(dāng)在腔室2內(nèi)電供應(yīng)微波并放射等離子體時(shí)，由氣體通道7導(dǎo)入氬(Ar)或氙(Xe) 以及氮?dú)?N2)等惰性氣體，并根據(jù)需要共同導(dǎo)入氫等處理氣體，由此形成氬(Ar)或氙(Xe) 等離子體8。此時(shí)，即便在使腔室2內(nèi)成為IOmPa 數(shù)IOPa左右的壓力較低的高真空狀態(tài) 的情況下，也能夠穩(wěn)定地產(chǎn)生等離子體。為了在凹部3A內(nèi)以單一的模式來(lái)傳播微波，希望凹部3A的傳播方向的徑W的大 小處于從在電介質(zhì)內(nèi)傳播的微波的波長(zhǎng)的1/3至1/2的范圍內(nèi)。這是由于，在凹部3A的傳 播方向的徑W比波長(zhǎng)的1/2大的情況下，在凹部3A的內(nèi)部形成固有模式，以根據(jù)等離子體 產(chǎn)生室內(nèi)的條件而不同的模式來(lái)產(chǎn)生等離子體。另外，會(huì)產(chǎn)生逆相位而微波功率變?nèi)?，不?獲得強(qiáng)的等離子體。在徑W比波長(zhǎng)的1/2小的情況下，等離子模式一直是穩(wěn)定的，但等離子 體產(chǎn)生的面積變小。由于獲得的等離子體的面積與徑W的尺寸成比例，因此為了獲得相同 的等離子體量需要大量設(shè)置凹部3A。如果考慮到在頂板3上加工凹部3A，則希望徑W比波 長(zhǎng)的大小的1/3大并盡量接近波長(zhǎng)的1/2的大小以使得凹部3A的數(shù)量較少即可。此外，為了在凹部3A內(nèi)以單一的模式來(lái)傳播微波，希望凹部3A的深度H的大小處 于從在電介質(zhì)內(nèi)傳播的微波的波長(zhǎng)的1/4至3/8的范圍內(nèi)。在凹部3A的深度H比波長(zhǎng)的 1/4小的情況下，在凹部3A的開口部附近會(huì)產(chǎn)生等離子體并形成固有模式，或不規(guī)則地產(chǎn)生表面波等離子體，等離子體的疏密位置模式不固定，等離子模式變得不穩(wěn)定。另外，在凹 部3A的深度H比波長(zhǎng)的3/8大的情況下，在凹部3A的里側(cè)會(huì)產(chǎn)生等離子體，等離子體處理 的效率下降。在將滿足上述徑W和深度H的凹部3A在頂板3的等離子體產(chǎn)生側(cè)的面上配置多 個(gè)的情況下，優(yōu)選將上述凹部3A配置在以微波的導(dǎo)入位置為中心的圓上。此時(shí)，圓的數(shù)量 形成為一個(gè)或兩個(gè)以上。此外，配置凹部的圓的直徑優(yōu)選將凹部3A配置在駐波增強(qiáng)的部分 上。另外，通過(guò)將凹部3A配置在點(diǎn)對(duì)稱的位置上，能夠與頂板3的周向無(wú)關(guān)地配置頂板3。例如，圖3B的Xl設(shè)為在電介質(zhì)內(nèi)傳播的微波的波長(zhǎng)的1波長(zhǎng)的大小，X2設(shè)為2波 長(zhǎng)的大小，X3設(shè)為3波長(zhǎng)的大小。從中心部的凹部3B的中心起為波長(zhǎng)的整數(shù)倍的位置是 所形成的駐波增強(qiáng)的位置，微波功率為最大。當(dāng)在凹部3A的側(cè)面進(jìn)行共振吸收的情況下， 能夠高效地獲得能量。通過(guò)在上述位置配置凹部3al、3a2、3a3，能夠在各個(gè)凹部側(cè)面產(chǎn)生微 波的共振吸收，微波以單一的模式進(jìn)行傳播，從而高效地獲得穩(wěn)定的等離子體分布。如果考慮凹部3A的徑W的尺寸，被配置的圓的半徑是在電介質(zhì)內(nèi)傳播的微波的波 長(zhǎng)的大致整數(shù)倍即可，優(yōu)選其處于從波長(zhǎng)的整數(shù)倍的大小起士 1/4波長(zhǎng)的范圍內(nèi)。圖3B示出了在相同徑向的波長(zhǎng)的整數(shù)倍的所有位置上形成有凹部3A的情況，但 是當(dāng)在相同徑向上觀察時(shí)，可以僅在XI、X2、X3的任一位置上設(shè)置凹部3A，并且也存在Xl 與X3的組合或X2與X3的組合的情況。優(yōu)選將凹部3A在以中心部的凹部3B為中心的包 含Xl的圓上、包含X2的圓上以及包含X3的圓上的位置處配置在點(diǎn)對(duì)稱的位置上。根據(jù)頂 板3的直徑尺寸與在電介質(zhì)內(nèi)傳播的微波的波長(zhǎng)的大小之間的關(guān)系，存在可配置凹部3A的 圓的數(shù)量不同的情況，其不限定于3波長(zhǎng)的大小為止。中心部的凹部3B是為了固定導(dǎo)入微波的位置或頂板3的位置而形成的，其不限于 必須具有。另外，也存在與微波的導(dǎo)入位置不一致的情況或與頂板3的中心位置不一致的 情況。在這些情況下，以微波的導(dǎo)入位置為基準(zhǔn)來(lái)確定凹部3A的位置。圖5A、圖5B是作為本發(fā)明的另一實(shí)施方式而示出凹部的變形的平面圖，并且表示 與頂板的等離子體產(chǎn)生側(cè)的面平行的面。圖6A、圖6B是作為本發(fā)明的其他實(shí)施方式而示出 凹部的變形的橫向截面圖，并且表示與頂板的等離子體產(chǎn)生側(cè)的面垂直的面。在圖2中，將本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的頂板3的凹部3A的、與頂板3的等離子體 產(chǎn)生側(cè)的面平行的面作為圓形進(jìn)行了說(shuō)明，但是其也可以為圖5A、圖5B中的橢圓形或圓角 四邊形等。這些是變形例的一個(gè)示例，還可以是未圖示的其他形狀。從頂板的加工難度來(lái) 說(shuō)，希望其為圓形，但是具有相對(duì)于徑向呈線對(duì)稱的形狀，且凹部3A的徑W滿足在電介質(zhì)內(nèi) 傳播的微波的波長(zhǎng)的1/3至1/2的大小的范圍內(nèi)即可。另外，在圖2和圖3中本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的頂板3的凹部3A的凹陷的形狀作 為圓柱形而進(jìn)行說(shuō)明，但是其可以為在等離子體產(chǎn)生側(cè)的面具有底面的半球形、圓錐形等 (參考圖6A、圖6B)。在凹部3A的內(nèi)側(cè)的不與等離子體產(chǎn)生側(cè)的面平行的面上產(chǎn)生微波的 共振吸收，并產(chǎn)生等離子體。凹部3A的形狀由于截面和深度方向的組合而具有多種，其不限于圖示的例子。(第一實(shí)施例)圖7A和圖7B是在本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的頂板3進(jìn)行等離子實(shí)驗(yàn)并確認(rèn)了頂板 3的凹部3A的效果的示例。圖7A是平面頂板的情況下(以下稱為以往的頂板)的等離子體的示例(照片)，圖7B是本發(fā)明的具有凹部3A的頂板的情況下(以下稱為本發(fā)明的頂 板)的等離子體的示例(照片)。實(shí)驗(yàn)中使用的頂板3通過(guò)石英形成，本發(fā)明的頂板是在以往的頂板上具有多個(gè)凹 部3A的頂板。等離子體形成涉及的條件是通用的，使用氬氣體并在微波功率2000W、壓力 1. 33Pa下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。在以往的平面頂板的情況下，等離子體產(chǎn)生是不均勻的，特別是周邊部的疏密明 顯。在本發(fā)明的情況下，確認(rèn)了未觀察到頂板3的中心部與周邊部的差異，在具有多個(gè)的凹 部3A的內(nèi)部均勻地產(chǎn)生等離子體，且等離子模式穩(wěn)定。(第二實(shí)施例)圖8A和圖8B是使用本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的頂板3以不同的壓力形成等離子體 的示例(照片)。圖8A示出壓力1. 33Pa的情況(條件A)，圖8B示出壓力66. 65Pa的情況 (條件B)。除壓力以外的條件與第一實(shí)施例相同。將條件A的壓力設(shè)為1.33Pa并將條件 B的壓力設(shè)為66. 65Pa而進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。比較有無(wú)形成等離子體以及在形成的情況下的等離 子體的分布。如圖8B所示，即使當(dāng)在條件B的壓力設(shè)置為較高的狀態(tài)下時(shí)也能夠以相同模式產(chǎn) 生等離子體。另外，在比較圖8A與圖8B的情況下可知其均以具有多個(gè)的凹部為基準(zhǔn)來(lái)形 成等離子體。如果比較條件A和條件B的等離子體可知，等離子體的大小基本相等，并且形 成了均勻分布的等離子體。在以往的頂板中，如果壓力不同，則等離子體的產(chǎn)生模式(密度分布)會(huì)發(fā)生變 化，因此為了將產(chǎn)生模式保持為固定而需要壓力的控制。如第二實(shí)施例所示，通過(guò)使用本發(fā) 明的頂板，能夠獲得難以受到壓力條件左右并且再現(xiàn)性良好的均勻的等離子體。除壓力條件以外，還可以通過(guò)調(diào)整溫度或氣體的種類等來(lái)產(chǎn)生等離子體。在以往 的頂板中，壓力的范圍減小到IOmPa 數(shù)10Pa，其他條件的設(shè)定也受到限制。通過(guò)使用本發(fā) 明的頂板，即使在設(shè)為比以往低的壓力或高的壓力的情況下也能夠產(chǎn)生等離子體，因此能 夠在不限定于壓力條件的狀態(tài)下選擇最優(yōu)條件。下面，對(duì)本發(fā)明的第二方面涉及的等離子體處理裝置進(jìn)行說(shuō)明。等離子體處理裝 置與圖1所示的等離子體處理裝置是相同的。頂板使用本發(fā)明的第一方面涉及的等離子體 處理裝置的頂板3。在使用以往的頂板的情況下，由于控制了微波的徑向的傳播但是沒有控制周向的 傳播，因此模式的穩(wěn)定不充分。此外，由于等離子體產(chǎn)生室2內(nèi)的壓力的變化等的影響而等 離子體產(chǎn)生的密度分布不同，容易產(chǎn)生模式變化，根據(jù)導(dǎo)入的氣體的壓力或溫度等的條件、 氣體的種類及其成分比等而產(chǎn)生模式變化。通過(guò)使用本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的頂板3，在凹部3A的內(nèi)部微波被吸收并產(chǎn)生等 離子體。能夠與微波在頂板3內(nèi)的傳播模式無(wú)關(guān)地在凹部3A的位置產(chǎn)生等離子體8，并穩(wěn) 定地獲得產(chǎn)生強(qiáng)度分布基本相同的等離子體。由于等離子體8的產(chǎn)生位置限于凹部3A的 位置，因此再現(xiàn)性也好。由于等離子體產(chǎn)生的密度分布固定在凹部的位置而不會(huì)變化，因此 即使在改變導(dǎo)入的氣體的種類及成分比、以及氣體的壓力及溫度等的條件的情況下，也能 夠產(chǎn)生相同模式的等離子體。在等離子體處理裝置1中，即使在連續(xù)實(shí)施條件不同的等離子體處理的情況下，也能夠獲得穩(wěn)定的等離子模式。僅通過(guò)調(diào)整與等離子體處理對(duì)應(yīng)的氣體的種類及成分比、 以及溫度及壓力，可獲得產(chǎn)生強(qiáng)度分布基本相同的等離子體8。無(wú)需更換為其他的頂板、以 及改變?cè)陧敯鍍?nèi)傳播的微波的波長(zhǎng)。此外，也不需要在溫度或壓力的必要的設(shè)定變更之后， 為了獲得必要的模式而進(jìn)行的微調(diào)整、或者為了獲得穩(wěn)定的模式的微調(diào)整。能夠通過(guò)比以 往更短的時(shí)間來(lái)穩(wěn)定且再現(xiàn)性良好地進(jìn)行作業(yè)。凹部3A優(yōu)選其微波傳播的方向的徑的大小處于從在電介質(zhì)內(nèi)傳播的微波的波長(zhǎng) 的1/3至1/2的范圍內(nèi)，其深度處于從在電介質(zhì)內(nèi)傳播的微波的波長(zhǎng)的1/4至3/8的范圍 內(nèi)。另外，希望將凹部3A的位置配置在以微波的導(dǎo)入位置為中心的圓上，特別是配置使得 圓的半徑為在電介質(zhì)內(nèi)傳播的微波的波長(zhǎng)的大致整數(shù)倍。能夠有效地吸收電供應(yīng)而得的微 波，并不浪費(fèi)地產(chǎn)生等離子體。此時(shí)，如果將凹部3A配置在以微波的導(dǎo)入位置為中心的點(diǎn) 對(duì)稱的位置，則能夠在不必關(guān)注周向的情況下在等離子體處理裝置1上設(shè)置頂板3。接下來(lái)，對(duì)本發(fā)明的第三方面涉及的等離子體處理方法進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)在等離子體處理裝置1內(nèi)產(chǎn)生等離子體8時(shí)，使用在等離子體產(chǎn)生側(cè)的面設(shè)置 凹部3A的頂板3。通過(guò)微波在凹部3A的側(cè)面來(lái)共振吸收，能夠在內(nèi)部以單一的模式產(chǎn)生強(qiáng) 的等離子體。由于等離子體的產(chǎn)生為頂板3的凹部3A的位置，因此等離子模式穩(wěn)定。凹部3A的傳播方向的徑的大小處于從在電介質(zhì)內(nèi)傳播的微波的波長(zhǎng)的1/3至1/2 的范圍內(nèi)，深度處于從在電介質(zhì)內(nèi)傳播的微波的波長(zhǎng)的1/4至3/8的范圍內(nèi)，由此在凹部3A 的內(nèi)部以單一的模式來(lái)傳播并產(chǎn)生強(qiáng)的等離子體。此外，以微波的導(dǎo)入位置為中心配置的 圓的半徑為在電介質(zhì)內(nèi)傳播的微波的波長(zhǎng)的大小的大致整數(shù)倍，因而在處于駐波增強(qiáng)的位 置的凹部3A的側(cè)面產(chǎn)生微波的共振吸收并高效地獲得強(qiáng)的等離子體。通過(guò)在以微波的導(dǎo)入位置為中心的點(diǎn)對(duì)稱的位置具有凹部3A，從而周向的等離子 模式穩(wěn)定并能夠與朝向無(wú)關(guān)地設(shè)置頂板。由于在凹部?jī)?nèi)部以單一模式產(chǎn)生等離子體8，因此即使在改變等離子體處理裝置 1的等離子體產(chǎn)生室2內(nèi)的氣氛、基板處理方法以及等離子體處理?xiàng)l件的情況下、即改變導(dǎo) 入的氣體的種類及成分比、以及氣體的壓力及溫度等的條件的情況下，也能夠在不改變頂 板3和在頂板3內(nèi)傳播的微波的波長(zhǎng)的狀態(tài)下進(jìn)行等離子體處理。根據(jù)本發(fā)明，由于能夠穩(wěn)定地產(chǎn)生相同模式的等離子體，因此能夠不改變頂板和 在頂板內(nèi)傳播的微波的波長(zhǎng)而在不同的條件下連續(xù)地進(jìn)行等離子體處理。本發(fā)明在要改變 成膜處理或刻蝕處理的條件的情況下特別有效。本發(fā)明的等離子體處理方法除此以外還能 夠應(yīng)用于灰化處理等全部的等離子體處理。另外，作為被處理體的基板不限定于半導(dǎo)體基板，也能夠選擇玻璃基板或陶瓷基 板等，能夠應(yīng)用于各種種類的基板的等離子體處理。在實(shí)施方式中說(shuō)明的頂板以及等離子體裝置、等離子體處理方法為一個(gè)示例而并 不限于此。本申請(qǐng)基于2008年2月13日提出的日本專利申請(qǐng)2008-31310號(hào)。通過(guò)參考將日 本專利申請(qǐng)2008-31310號(hào)的說(shuō)明書、權(quán)利要求書以及附圖的全部?jī)?nèi)容記入到本說(shuō)明書中。本發(fā)明對(duì)微波等離子體處理裝置的頂板、等離子體處理裝置以及等離子體處理方 法有效。
權(quán)利要求
一種微波等離子體處理裝置的頂板，被設(shè)置在微波等離子體處理裝置上，該頂板為傳播微波的電介質(zhì)，其特征在于，在所述頂板的等離子體產(chǎn)生側(cè)的面上具有凹部，在所述凹部的側(cè)面共振吸收所述微波，并且所述微波在所述凹部的內(nèi)部以單一的模式傳播。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波等離子體處理裝置的頂板，其特征在于， 所述頂板具有所述微波以多個(gè)模式傳播的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波等離子體處理裝置的頂板，其特征在于， 所述頂板具有多個(gè)所述凹部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微波等離子體處理裝置的頂板，其特征在于， 所述凹部被配置在以所述微波的導(dǎo)入位置為中心的一個(gè)或兩個(gè)以上的圓上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微波等離子體處理裝置的頂板，其特征在于，配置所述凹部的圓的半徑的大小為在所述電介質(zhì)內(nèi)傳播的微波的波長(zhǎng)的大致整數(shù)倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微波等離子體處理裝置的頂板，其特征在于， 所述凹部被配置在以所述微波的導(dǎo)入位置為中心呈點(diǎn)對(duì)稱的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波等離子體處理裝置的頂板，其特征在于，在所述凹部中所述微波傳播的方向上的徑的大小處于從在所述電介質(zhì)內(nèi)傳播的微波 的波長(zhǎng)的1/3至1/2的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波等離子體處理裝置的頂板，其特征在于，所述凹部的深度的大小處于從在所述電介質(zhì)內(nèi)傳播的微波的波長(zhǎng)的1/4至3/8的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波等離子體處理裝置的頂板，其特征在于， 所述凹部的、與所述等離子體產(chǎn)生側(cè)的面平行的截面為圓形。
10.一種等離子體處理裝置，其特征在于，包括 等離子體產(chǎn)生室，進(jìn)行等離子體處理；縫隙天線，向所述等離子體產(chǎn)生室內(nèi)導(dǎo)入用于產(chǎn)生等離子體的微波；以及 頂板，在該頂板的等離子體產(chǎn)生側(cè)的面上具有凹部，在所述凹部的側(cè)面共振吸收所述 微波，并且所述微波在所述凹部的內(nèi)部以單一的模式傳播。
11.一種等離子體處理方法，其特征在于， 包括使用頂板來(lái)產(chǎn)生等離子體的工序，所述頂板在該頂板的等離子體產(chǎn)生側(cè)的面上具有凹部，在所述凹部的側(cè)面共振吸收微波，并且所述微波在所述凹部的內(nèi)部以單一的模式傳播。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的等離子體處理方法，其特征在于，所述產(chǎn)生等離子體的工序包括在不改變所述頂板和在所述頂板內(nèi)傳播的微波的波長(zhǎng) 的情況下，在等離子體產(chǎn)生室內(nèi)的不同的兩種以上的氣氛條件下產(chǎn)生等離子體。
全文摘要
文檔編號(hào)H05H1/46GK101953236SQ20098010525
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2009年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月13日
發(fā)明者Tian Caizhong, Ishibashi Kiyotaka, Nozawa Toshihisa 申請(qǐng)人:Tokyo Electron Ltd