CN102655708A - 表面波等离子体产生用天线及表面波等离子体处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及表面波等离子体产生用天线及表面波等离子体处理装置。该表面波等离子体产生用天线用于将从微波输出部通过由外侧导体与内侧导体构成的同轴状的波导传输来的微波放射到腔室内，在腔室内产生表面波等离子体，该表面波等离子体产生用天线呈平面状，并且多个缝隙形成为圆周状，并且，在圆周方向上邻接的缝隙与缝隙的相接部分处，这些缝隙在径向上重叠，其相接部分呈被缝隙包围的状态。

Description

表面波等离子体产生用天线及表面波等离子体处理装置

技术领域

本发明涉及表面波等离子体产生用天线以及表面波等离子体处理装置。

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，近些年，由于LSI的高集成化、高速化的需求，构成LSI的半导体元件的设计规则日益微细化，并且，半导体晶片被大型化，随之，等离子体处理装置也正在要求能够满足这样微细化以及大型化。

但是，在从以往开始被广为使用的平行平板型、感应耦合型等离子体处理装置中，由于所生成的等离子体的电子温度高而导致在微小元件中产生等离子体损伤，并且，由于限定了等离子体密度高的区域，所以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，能够均匀地形成高密度且低电子温度的表面波等离子体的RLSA(Radial Line Slot Antenna：径向线缝隙天线)微波等离子体处理装置越发被关注。(例如专利文献1)。

RLSA微波等离子体处理装置在腔室的上部设置以规定的图案形成多个缝隙的平面天线(Radial Line Slot Antenna)来作为表面波等离子体产生用天线，将从微波产生源导入的微波从平面天线的缝隙放射，并且，在通过由设置在其下方的电介质构成的微波透过板而放射到被保持为真空的腔室内，通过该微波电场在腔室内生成表面波等离子体，从而对半导体晶片等被处理体进行处理。

作为用作表面波等离子体产生用天线的平面天线，公知有一种如专利文献2中公开的那样，均匀地形成多个圆弧状的缝隙、例如4个圆周状。

专利文献1：日本特开2000-294550号公报；

专利文献2：日本特开2009-224493号公报。

然而，在使用了如引用文献2中公开的那样的、多个圆弧状的缝隙被圆周状均匀地形成的平面天线的情况下，电磁波强度在缝隙与缝隙间没有开口部的部分变弱，等离子体密度也减少该部分的量，结果存在圆周方向(角度方向)的等离子体均匀性劣化这一问题。

发明内容

本发明是鉴于该情况而提出的，其目的在于提供一种能够形成均匀的表面波等离子体的表面波等离子体产生用天线以及表面波等离子体处理装置。

为了解决上述课题，在本发明的第1观点中，提供一种表面波等离子体产生用天线，用于将从微波输出部通过由外侧导体与内侧导体构成的同轴状的波导传输来的微波放射到腔室内，在腔室内产生表面波等离子体，其特征在于，该表面波等离子体产生用天线构成为：形成平面状，并且多个缝隙形成为圆周状，并且，在圆周方向上邻接的缝隙与缝隙的相接部分为被缝隙包围。

上述邻接的缝隙与缝隙可以被设成在该相接部分为径向重叠的结构。此时，上述缝隙可以被构成为，具有中央部和从中央部向两侧延伸的第1端部以及第2端部，且邻接的缝隙中的一方的第1端部与另一方的第2端部在径向重叠。优选上述中央部、上述第1端部以及上述第2端部实质上具有相同的长度。

在该情况下，上述缝隙的上述中央部具有规定宽度，上述第1端部以及上述第2端部具有上述中央部的宽度的一半以下的宽度，上述第1端部与上述第2端部重叠部分可以形成为具有与上述中央部相同的宽度，上述多个缝隙的所在区域形成圆环状。另外，上述缝隙形成细长的形状，上述多个缝隙被设置成被包围在圆环区域内，上述第1端部形成在邻接的缝隙的第2端部的外侧，上述第2端部形成在邻接的缝隙的第1端部的内侧，上述中央部可以被设置成从外侧的第1端部朝向内侧的第2端部，并且从上述圆环区域的外侧部分开始倾斜地横切内侧部分。

上述多个缝隙被设置成由圆周状地形成了多个的外侧圆弧状缝隙和在其内侧圆周状地形成了多个的内侧圆弧状缝隙构成，并且上述外侧圆弧状缝隙之间的相接部分与上述内侧圆弧状缝隙之间的相接部分在径向上不重叠。

根据本发明的第2观点，提供一种表面波等离子体处理装置，其特征在于，具有：腔室，其收容被处理基板；气体供给机构，其向上述腔室内供给气体；及微波等离子体源，其具有：微波输出部，其生成并输出微波，并具有微波电源；以及微波导入机构，其将输出的微波导入到上述腔室内，该微波等离子体源通过将微波导入到上述腔室内，使供给到上述腔室内的气体产生表面波等离子体，上述微波导入机构具有：同轴状的波导，其由外侧导体与内侧导体构成；和表面波等离子体产生用天线，其用于将经由波导传输来的微波放射到腔室内，作为上述表面波等离子体产生用天线，可以使用第1观点所述的表面波等离子体产生用天线。

上述微波导入机构还可以具有调谐器，该调谐器被设置于上述波导，用于使上述腔室内的负载的阻抗与上述微波电源的特性阻抗匹配。另外，还可以具有多个上述微波导入机构。

发明效果

根据本发明，由于多个缝隙形成为圆周状，并且，在圆周方向上邻接的缝隙与缝隙的相接部分被缝隙包围，所以能够防止电磁波强度在缝隙的相接部分的不存在缝隙的部分变弱。因此，能够使得圆周方向(角度方向)上的等离子体均匀性良好。

附图说明

图1是表示具有本发明的实施方式的表面波等离子体产生用天线的表面波等离子体处理装置的概略构成的剖视图。

图2是表示图1的表面波等离子体处理装置所使用的微波等离子体源的构成的构成图。

图3是表示图1的表面波等离子体处理装置中的微波导入机构的纵剖视图。

图4是表示微波导入机构的供电机构的横剖视图。

图5是表示调谐器的主体中的芯块与滑动部件的俯视图。

图6是表示调谐器的主体中的内侧导体的立体图。

图7是第1实施方式的表面波等离子体产生用天线的俯视图。

图8是第2实施方式的表面波等离子体产生用天线的俯视图。

图9是第3实施方式的表面波等离子体产生用天线的俯视图。

图10是表示以往的表面波等离子体产生用天线中的等离子体密度测量位置的俯视图。

图11是表示使用了图10的天线的情况下的缝隙的中央位置、缝隙中央与梁之间的位置、梁位置的正下方的等离子体密度的图。

图12是表示模拟以往的表面波等离子体产生用天线中圆周方向的电场强度的圆周1以及圆周2的图。

图13是表示使用了图12的天线的情况下的圆周1以及圆周2处的圆周方向的电场强度分布的图。

图14是表示使用了图7的第1实施方式的表面波等离子体产生用天线的情况下的圆周1以及圆周2处的圆周方向的电场强度分布的图。

图15是表示使用了图8的第2实施方式的表面波等离子体产生用天线的情况下的圆周1以及圆周2处的圆周方向的电场强度分布的图。

图16是表示使用了图9的第3实施方式的表面波等离子体产生用天线的情况下的圆周1以及圆周2处的圆周方向的电场强度分布的图。

附图标记说明：

1...腔室，2...微波等离子体源，11...底座，12...支承部件，15...排气管，16...排气装置，17...搬入搬出口，20...喷淋板，30...微波输出部，31...微波电源，32...微波振荡器，40...微波供给部，41...微波导入机构，43...天线部，44...波导，52...外侧导体，53...内侧导体，54...供电机构，55...微波功率导入口，56...同轴线路，58...反射板，59...滞波部件，60...调谐器，81...表面波等离子体产生用天线，90...供电天线，100...表面波等离子体处理装置，110...控制部，121、131、141、142...缝隙，121a、131a...中央部，121b、131b...第1端部，121c、131c...第2端部，W...半导体晶片。

具体实施方式

下面，参照添付附图对本发明的实施方式详细进行说明。

<表面波等离子体处理装置的构成>

图1是表示具有本发明的实施方式的表面波等离子体产生用天线的表面波等离子体处理装置的概略结构的剖视图，图2是表示在图1的表面波等离子体处理装置中所使用的微波等离子体源的构成的构成图。

表面波等离子体处理装置100被构成为对晶片实施如作为等离子体处理的蚀刻处理的等离子体蚀刻装置，其具有：构成密封的并由铝或者不锈钢等金属材料构成的近似圆筒状的接地的腔室1；和用于在腔室1内形成微波等离子体的微波等离子体源2。在腔室1的上部形成开口部1a，微波等离子体源2被设置成从该开口部1a面对腔室1的内部。

在腔室1内用于将被处理体、即晶片W水平支承的底座11以被圆筒状的支承部件12支承的状态进行设置，所述支承部件12借助在腔室1的底部中央的绝缘部件12a被直立设置。作为构成底座11以及支承部件12的材料例举了对表面进行了耐酸铝处理(anodizing on alminum)的铝等。

另外，虽然未图示，但还对底座11设置了用于静电吸附晶片W的静电卡盘、温度控制机构、向晶片W的背面提供热传递用的气体的气体流路以及用于搬运晶片W而进行升降的升降销等。并且，高频偏置电源14经由匹配器13与底座11电连接。通过从该高频偏置电源14向底座11供给高频功率，等离子体中的离子被导入晶片W一侧。

在腔室1的底部连接有排气管15，该排气管15连接有具有真空泵的排气装置16。并且通过使该排气装置16动作，腔室1内的气体被排出，从而腔室1内能够迅速减压到规定的真空度。另外，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；和开关该搬入出口17的闸阀18。

在腔室1内的底座11的上方位置水平地设置有朝向晶片W喷出等离子体蚀刻用的处理气体的喷淋板20。该喷淋板20具有形成格子状的气体流路21、形成于该气体流路21的多个气体喷出孔22，格子状的气体流路21之间为空间部23。该喷淋板20的气体流路21与在腔室1的外侧延伸的配管24连接，该配管24与处理气体供给源25连接。

另一方面，在腔室1的喷淋板20的上方位置沿腔室壁设置有环状的等离子体气体导入部件26，在该等离子体气体导入部件26的内圆周设置有多个气体喷出孔。供给等离子体气体的等离子体气体提供源27经由配管28与该等离子体气体导入部件26连接。等离子体生成气体优选使用Ar气体等。

从等离子体气体导入部件26导入到腔室1内的等离子体气体借助从微波等离子体源2导入到腔室1内的微波而被等离子体化，该等离子体通过喷淋板20的空间部23后激励从喷淋板20的气体喷出孔22喷出的处理气体，形成处理气体的等离子体。

微波等离子体源2被设置在腔室1的上部的支承环29支承，它们之间被气密性地密封。如图2所示，微波等离子体源2具有：将微波向多个路径分配来输出的微波输出部30；用于传输从微波输出部30输出的微波并放射到腔室1内的微波供给部40。

微波输出部30具有微波电源31、微波振荡器32、放大被振荡的微波的放大器33、将放大后的微波分为多路的分配器34。

微波振荡器32使规定频率(例如，915MHz)的微波进行例如PLL振荡。在分配器34中，一边取得输入侧与输出侧的阻抗匹配，一边分配由放大器33放大后的微波，以使得尽可能地不产生微波的损失。其中，作为微波的频率，除了915MHz以外还可以使用700MHz～3GHz。

微波供给部40具有：主要将由分配器34分配的微波放大的多个放大器部42；和与多个放大器部42分别连接的微波导入机构41。

放大器部42具有相位器45、可变增益放大器46、构成固态放大器的主放大器47、隔离器48。

相位器45被构成为能够使微波的相位变化，通过调整相位器可以调制放射特性。例如，通过按每一个天线模块调整相位来控制指向性，可以使等离子体分布变化、或如后述那样，可以在相邻的天线模块中使相位分别相差90°地偏移来取得圆偏振波。另外，相位器45调整放大器内的部件间的延迟特性，是为了实现调谐器内的空间合成。但是，在不需要这样的放射特性的调制、放大器内的部件间的延迟特性的调整的情况下，就没有必要设置相位器45。

可变增益放大器46是用于调整向主放大器47输入的微波的功率大小、调整各个天线模块的偏差、或者调整等离子体强度的放大器。通过按每一个天线模块使可变增益放大器46变化，在所生成的等离子体中产生分布。

构成固态放大器的主放大器47例如可以构成为具有输入匹配电路、半导体放大元件、输出匹配电路、高Q谐振电路。

隔离器48将由微波导入机构41反射而朝向主放大器47的反射微波分离，其具有循环器和虚拟负载(同轴终端器)。循环器将由后述的微波导入机构41的天线部43反射的微波导向虚拟负载，虚拟负载将由循环器导入的反射微波转换成热。

微波导入机构41如图3的纵剖视图和图4的横剖视图所示，具有：传输微波的同轴构造的波导44、将在波导44中传输的微波放射到腔室1内的天线部43。并且，从微波导入机构41放射到腔室1内的微波在腔室1内的空间被合成，以使得在腔室1内形成表面波等离子体。

波导44被构成为由筒状的外侧导体52及在其中心设置的棒状的内侧导体53同轴状地配置，在波导44的前端设置有天线部43。波导44的内侧导体53为供电侧，其外侧导体52为接地侧。外侧导体52以及内侧导体53的上端为反射板58。

在波导44的基端侧设置有供给微波(电磁波)的供电机构54。供电机构54具有设置在波导44(外侧导体52)的侧面的、用于导入微波功率的微波功率导入口55。微波功率导入口55与作为用于供给被放大器部42放大的微波的供电线的、由内侧导体56a以及外侧导体56b构成的同轴线路56连接。并且，同轴线路56的内侧导体56a的前端与向外侧导体52的内部水平延伸的供电天线90连接。

供电天线90例如通过对铝等金属板进行切削加工后，嵌入特氟龙(注册商标)等电介质部件的模具而形成。从反射板58到供电天线90之间设置有用于缩短反射波的有效波长的、由特氟龙(注册商标)等电介质构成的滞波构件59。另外，在使用了2.45GHz等频率高的微波的情况下，不需要设置滞波部件59。此时，通过使用反射板58使从供电天线90放射的电磁波反射，来使最大的电磁波在同轴构造的波导44内传输。该情况下，将从供电天线90到反射板58的距离设定成约λg/4的半波长倍。但是，如果使用频率低的微波，由于径向的制约，也存在不适用的情况。该情况下，优选按照使由供电天线90产生的电磁波的波腹不在供电天线90处而在供电天线90的下方被激发的方式，将供电天线的形状最佳化。

供电天线90如图4所示，被构成为在微波功率导入口55处与同轴线路56的内侧导体56a连接，并具有天线本体91和反射部94，所述天线本体91具有供给电磁波的第1极92以及反射供给的电磁波的第2极93，所述反射部94从天线本体91的两侧沿内侧导体53的外侧延伸且呈环状，使得入射到天线本体91的电磁波与由反射部94反射的电磁波形成驻波。天线本体91的第2极93与内侧导体53接触。

通过供电天线90放射微波(电磁波)，微波功率被供给到外侧导体52与内侧导体53之间的空间内。并且，被供给到供电机构54的微波功率朝向天线部43传输。

在波导44中设置有调谐器60。调谐器60使腔室1内的负载(等离子体)的阻抗与微波输出部30中的微波电源的特性阻抗匹配，并具有在外侧导体52与内侧导体53间上下移动的两个芯块61a、61b、设置在反射板58的外侧(上侧)的芯块驱动部70。

这些芯块中的芯块61a设置在芯块驱动部70一侧，芯块61b设置在天线部43一侧。另外，在内侧导体53的内部空间中设置有沿其长度方向例如形成梯形螺纹的螺杆构成的芯块移动用的2根芯块移动轴64a、64b。

芯块61a如图5所示，由电介质构成，呈圆环状，其内侧嵌入有由具有滑动性的树脂构成的滑动部件63。在滑动部件63中设置有与芯块移动轴64a螺合的螺纹孔65a、和插入芯块移动轴64b的通孔65b。另一方面，芯块61b与芯块61a同样地具有螺纹孔65a与通孔65b，但与芯块61a相反，其螺纹孔65a与芯块移动轴64b螺合，芯块移动轴64a插入通孔65b。由此芯块61a通过使芯块移动轴64a旋转而升降移动，芯块61b通过使芯块移动轴64b旋转而升降移动。即、利用由芯块移动轴64a、64b与滑动部件63构成的螺合机构，使芯块61a、61b升降移动。

如图6所示，在内侧导体53中沿长度方向等间隔地形成有3个狭缝53a。另一方面，滑动部件63按照与这些狭缝53a对应的方式等间隔地设置3个突出部63a。并且，滑动部件63以这些突出部63a与芯块61a、61b的内圆周抵接的状态嵌入芯块61a、61b的内部。滑动部件63的外周面与内侧导体53的内周面无间隙地接触，通过芯块移动轴64a、64b被旋转，滑动部件63沿内侧导体53滑动地升降。即内侧导体53的内周面作为芯块61a、61b的滑动轨道发挥功能。其中，优选狭缝53a的宽度在5mm以下。由此，如后述那样，可以使向内侧导体53的内部泄漏的微波功率实质性地消失，并且可以较高地维持微波功率的放射效率。

作为构成滑动部件63的树脂材料，可以举出优选具有良好的滑动性、且比较容易加工的树脂，例如聚苯硫醚(PPS)树脂。

上述芯块移动轴64a、64b贯通反射板58并延伸至芯块驱动部70。在芯块移动轴64a、64b与反射板58之间设置有轴承(未图示)。另外，在内侧导体53的下端设置有由导体构成的轴承部67，芯块移动轴64a、64b的下端被该轴承部67轴支承。

芯块驱动部70具有壳体71，芯块移动轴64a以及64b在壳体71内延伸，在芯块移动轴64a以及64b的上端分别安装有齿轮72a以及72b。另外，在芯块驱动部70中设置有使芯块移动轴64a旋转的电机73a、和使芯块移动轴64b旋转的电机73b。在电机73a的轴安装有齿轮74a，在电机73b的轴安装有齿轮74b，齿轮74a与齿轮72a啮合，齿轮74b与齿轮72b啮合。因此，芯块移动轴64a利用电机73a并借助齿轮74a以及72a旋转，芯块移动轴64b利用电机73b并借助齿轮74b以及72b旋转。其中，电机73a、73b例如为步进电机。

此外，芯块移动轴64b比芯块移动轴64a长，而到达更上方，因此，齿轮72a以及72b的位置上下偏移，电机73a以及73b也上下偏移。由此，可以减小电机以及齿轮等动力传递机构的空间，并可以使收容它们的壳体71与外侧导体52为相同的直径。

在电机73a以及73b的上面按照与它们的输出轴直接连结的方式，设置有增量型的编码器75a以及75b，所述增量型的编码器75a以及75b分别用于检测芯块61a以及61b的位置。

芯块61a以及61b的位置被芯块控制器68控制。具体而言，根据通过未图示的阻抗检测器检测出的输入端的阻抗值、和由编码器75a以及75b检测出的芯块61a以及61b的位置信息，芯块控制器68向电机73a以及73b发送控制信号，来对芯块61a以及61b的位置进行控制，从而对阻抗进行调整。芯块控制器68执行阻抗匹配，以使得终端成为例如50Ω。若两个芯块中的一方仅有一个动作，则描绘通过史密斯原图(smith chart)的原点的轨迹，若两方同时动作，则仅有相位旋转。

天线部43具有放射微波的缝隙，且呈平面状，并具有用于发生表面波等离子体的表面波等离子体产生用天线81。将后面详细说明表面波等离子体产生用天线81。

天线部43具有被设置在表面波等离子体产生用天线81的上表面的滞波部件82。由导体构成的圆柱部件82a贯通滞波部件82的中心，将轴承部67与表面波等离子体产生用天线81连接起来。因此，内侧导体53经由轴承部67以及圆柱部件82a与表面波等离子体产生用天线81连接。此外，外侧导体52的下端延伸到表面波等离子体产生用天线81，滞波部件82的周围被外侧导体52包覆。另外，表面波等离子体产生用天线81以及后述的顶板83的周围被包覆导体84包覆。

滞波部件82具有比真空大的介电常数，例如由石英、陶瓷、聚四氟乙烯等氟系树脂、聚酰亚胺系树脂构成，由于在真空中微波的波长变长，因而滞波部件82具有缩短微波的波长，使天线小型化的功能。滞波部件82利用其厚度可以调整微波的相位，按照使表面波等离子体产生用天线81成为驻波的“波腹”的方式对其厚度进行调整。由此，可以使得反射最小，表面波等离子体产生用天线81的放射能最大。

另外，在表面波等离子体产生用天线81的更前端侧，配置有用于真空密封的电介质部件，例如由石英、陶瓷等构成的顶板83。并且，由主放大器47放大后的微波通过内侧导体53与外侧导体52的周壁之间，从表面波等离子体产生用天线81透过顶板83放射至腔室1内的空间。

在本实施方式中，主放大器47、调谐器60、表面波等离子体产生用天线81接近地配置。并且，调谐器60与表面波等离子体产生用天线81构成在1/2波长内存在的集中常数电路，并且表面波等离子体产生用天线81、滞波部件82、顶板83的合成电阻被设定为50Ω，通过调谐器60对等离子体负载直接调谐，能够高效地向等离子体传递能量。

表面波等离子体处理装置100中的各构成部被具备微处理器的控制部110控制。控制部110具有存储表面波等离子体处理装置100的处理顺序以及控制参数、即处理配方的存储部、输入单元以及显示器等，其按照所选择的处理配方控制等离子体处理装置。

<表面波等离子体产生用天线的构成>

接下来，对上述表面波等离子体产生用天线81的构成进行说明。

[表面波等离子体产生用天线的第1实施方式]

图7是表示表面波等离子体产生用天线的第1实施方式的俯视图。在本实施方式中，表面波等离子体产生用天线81整体呈圆板状(平面状)，并且6个的缝隙121形成圆周状。这些缝隙121全部呈相同形状的圆弧状，均具有呈粗圆弧状的中央部121a、从中央部121a的圆周方向端部的两侧圆弧状地延伸的第1端部121b以及第2端部121c。并且，这些缝隙121中的邻接合隙间的相接部分被构成为，一个缝隙121的第1端部121b与另一缝隙121的第2端部121c在径向重叠。即，圆周方向上邻接的缝隙与缝隙的相接部分被构成为被缝隙包围，在圆周方向上不存在无缝隙的部分。第1端部121b以及第2端部121c的径向的宽度在中央部121a的径向的宽度的一半以下，第1端部121b从中央部121a的一方的圆周方向端部的外侧(外周侧)在圆周方向延伸，第2端部121c从中央部121a的另一方的圆周方向端部的内侧(内周侧)在圆周方向延伸。并且，第1端部121b的外周与中央部121a的外周连续，第2端部121c的内周与中央部121a的内周连续。因此，在邻接的缝隙121的相接部分处，以第1端部121b成为外侧，第2端部121c成为内侧的方式重叠，6个缝隙121被设置成整体上形成将连结中央部121a与第1端部121b的外周的线作为外周，将连结中央部121a与第2端部121c的内周的线作为内周的相同宽度的圆环区域。

缝隙121具有(λg/2)-δ的长度。其中，λg为微波的有效波长，δ为按照使电场强度的均匀性在圆周方向(角度方向)变高的方式进行微调的微调分量(包括0)。其中，缝隙121的长度并不局限于约λg/2，还可以使从λg/2的整数倍减去微调分量(包括0)后的长度。中央部121a、第1端部121b、第2端部121c几乎具有均等的长度。即、缝隙121的长度为(λg/2)-δ时，中央部121a、第1端部121b、第2端部121c分别为(λg/6)-δ₁、(λg/6)-δ₂、(λg/6)-δ₃的长度。其中，δ₁、δ₂、δ₃是按照使电场强度的均匀性在圆周方向(角度方向)变高的方式微调的微调分量(包括0)。优选邻接的缝隙重叠的部分的长度相等，因此优选δ₂＝δ₃。本实施方式的情况下，一个缝隙121的长度约为λg/2，共6个因此总的长度约为3λg，其中重叠部分为(λg/6)×6＝λg，全体的长度为2λg，因此作为天线，与将长度约为λg/2的缝隙圆周状地配置4个的、以往的天线几乎等价。

缝隙121被形成在其内周距离表面波等离子体产生用天线81的中心为(λg/4)+δ′的位置。其中，δ′是为使径向的电场强度分布均匀而进行微调的微调分量(包括0)。其中，从中心到缝隙内周的长度并不局限于约λg/4，还可以对λg/4的整数倍加上微调分量(包括0)。

[表面波等离子体产生用天线的第2实施方式]

图8是表示表面波等离子体产生用天线的第2实施方式的俯视图。在本实施方式中，表面波等离子体产生用天线81整体呈圆板状(平面状)，并且6个缝隙131形成为整体形状呈圆周状。这些缝隙131全部为相同形状，沿圆周形成细长形状。这些缝隙131中的邻接的缝隙的相接部分被构成为一方缝隙131的端部与另一方缝隙131的端部重叠。即、在圆周方向上邻接的缝隙与缝隙的相接部分被构成为被缝隙包围，使得圆周方向上不存在无缝隙的部分。具体而言，在缝隙131的两端分别具有与邻接的缝隙131重叠第1端部131b以及第2端部131c，第1端部131b与第2端部131的间的不重叠的部分为中央部131a。并且，邻接的缝隙131中的、一方的第1端部131b与另一方的第2端部131c按照使第1端部131b在外侧，第2端部131c在内侧的方式重叠。由于中央部131a将位于外侧的第1端部131b和位于内侧的第2端部131c连接，所以在图8所示的6个缝隙131包围的两点划线所示的圆环区域132中，倾斜地将与外周一致的第1端部131b和与内周一致的第2端部131c之间连结。

缝隙131与第1实施方式的缝隙121相同，具有(λg/2)-δ的长度。δ也与第1实施方式相同。在该实施方式中，缝隙131的长度也不局限于约λg/2，可以是从λg/2的整数倍减去微调分量(包括0)的长度。中央部131a、第1端部131b、第2端部131c与第1实施方式的中央部121a、第1端部121b、第2端部121c相同，具有几乎均等的长度。即，缝隙131的长度为(λg/2)-δ时，中央部131a、第1端部131b、第2端部131c分别为(λg/6)-δ₁、(λg/6)-δ₂、(λg/6)-δ₃的长度。δ₁、δ₂、δ₃与第1实施方式相同。另外，由于优选邻接的缝隙重叠的部分的长度相等，所以优选δ₂＝δ₃。本实施方式的一缝隙131的长度与第1实施方式的缝隙121相同，约为λg/2，并由于共有6个所以总长度约为3λg，其中重叠部分为(λg/6)×6＝λg，整体长度为2λg，所以该天线与将长度约为λg/2的缝隙圆周状地配置4个的以往的天线几乎等价。

缝隙131形成为其内周(上述圆环区域132的内周)与第1实施方式的缝隙121同样、位于距表面波等离子体产生用天线81的中心(λg/4)+δ′的位置。此外，从中心到缝隙内周的长度约并不局限于λg/4，还可以对λg/4的整数倍加上微调分量(包括0)。

[表面波等离子体产生用天线的第3实施方式]

图9是表示表面波等离子体产生用天线的第3实施方式的俯视图。在本实施方式中，表面波等离子体产生用天线81整体呈圆板状(平面状)，并且4个圆弧状的缝隙141以规定间隔圆周状地形成，在其内侧，4个圆弧状的缝隙142以规定间隔圆周状地形成。并且，从外侧的缝隙141的外周到内侧的缝隙142的内周的长度L与将4个缝隙圆周状地配置的、以往的缝隙的宽度几乎相等，外侧的缝隙141间的框部分141a(相接部分)与内侧的缝隙142间的框部分142a(相接部分)不在径向重叠。即、在圆周方向上邻接的缝隙与缝隙的相接部分被构成为被缝隙包围，在圆周方向上至少存在外侧的缝隙141以及内侧的缝隙142的一方。在图9中，外侧的缝隙141间的框部分141a位于内侧的缝隙142的中央，内侧的缝隙142间的框部分142a位于外侧的缝隙141的中央。

缝隙141具有(λg/2)-δ₄的长度，缝隙142具有(λg/2)-δ₅的长度。δ₄、δ₅是按照使电场强度的均匀性在圆周方向(角度方向)变高的方式进行微调的微调分量(包括0)。其中，缝隙141、142的长度并不局限于约λg/2，还可以是从λg/2的整数倍减轻微调分量(包括0)后的长度。

缝隙141、142被形成为内侧的缝隙142的内周与第1实施方式的缝隙121同样位于距表面波等离子体产生用天线81的中心(λg/4)+δ′的位置。其中，从中心到缝隙内周的长度并不局限于约λg/4，还可以是对λg/4的整数倍加上微调分量(包括0)后的长度。

<表面波等离子体处理装置的动作>

接下来，对如上述那样构成的表面波等离子体处理装置100中的动作进行说明。

首先，将晶片W搬入腔室1内，放置在底座11上。然后，从等离子体气体供给源27经由配管28以及等离子体气体导入部件26向腔室1内导入等离子体气体、例如Ar气体，并且从微波等离子体源2向腔室1内导入微波来生成表面波等离子体。

这样生成表面波等离子体后，处理气体、例如Cl₂气体等蚀刻气体从处理气体供给源25经由配管24以及喷淋板20向腔室1内喷出。喷出的处理气体被通过喷淋板20的空间部23后的等离子体激发而等离子体化，利用该处理气体的等离子体对晶片W实施等离子体处理、例如蚀刻处理。

生成上述表面波等离子体时，在微波等离子体源2中，由微波输出部30的微波振荡器32振荡后的微波功率被放大器33放大后，被分配器34分配成多个，分配后的微波功率被导向微波供给部40。在微波供给部40中，这样被分配为多个的微波功率由构成固态放大器的主放大器47分别进行放大，并被供给到微波导入机构41的波导44，在被调谐器60中自动进行阻抗匹配，在实质性没有功率反射的状态下，经由天线部43的表面波等离子体产生用天线81以及顶板83向腔室1内放射而被空间合成。

由于在同轴构造的波导44的轴的延长线上设置有芯块驱动部70，所以向微波导入机构41的波导44的供给被从侧面进行。即、当从同轴线路56传输来的微波(电磁波)在设置于波导44的侧面的微波功率导入口55处到达供电天线90的第1极92时，微波(电磁波)沿天线本体91传输，并从天线本体91的前端的第2极93放射微波(电磁波)。另外，在天线本体91中传输的微波(电磁波)被反射部94反射，并通过其与入射波合成，而产生驻波。当供电天线90的配置位置产生驻波时，沿内侧导体53的外壁产生感应磁场，通过其感应而产生引导电场。利用这些连锁作用，微波(电磁波)在波导44内传输，并被导向天线部43。

]此时，在波导44中，通过使从供电天线90放射的微波(电磁波)由反射板58反射，可以将最大的微波(电磁波)功率向同轴构造的波导44传输，该情况下，为了有效地进行与反射波的合成，优选使从供电天线90到反射板58的距离成为约λg/4的半波长倍。

将这样分配成多个的微波使用构成固态放大器的主放大器47分别进行放大，并使用表面波等离子体产生用天线81分别放射后，在腔室1内进行合成，因此不需要大型的隔离器、合成器。

另外，微波导入机构41由于天线部43与调谐器60为一体，因而非常紧凑。因此，能够使微波等离子体源2本身小型化。并且，通过主放大器47、调谐器60以及表面波等离子体产生用天线81接近地设置，尤其是调谐器60与表面波等离子体产生用天线81能够构成为集中常数电路，并且将表面波等离子体产生用天线81、滞波部件82、顶板83的合成电阻设计为50Ω，从而可以利用调谐器60高精度地调整等离子体负载。另外，调谐器60构成了仅移动2个芯块61a、61b就能够进行阻抗匹配的芯块调谐器，因此紧凑且低损失。并且，这样，通过调谐器60与表面波等离子体产生用天线81接近而构成集中常数电路，并且作为谐振器发挥功能，能够高精度消除到表面波等离子体产生用天线81为止的阻抗不匹配，并可以将实际上不匹配部分作为等离子体空间，因此能够利用调谐器60进行高精度的等离子体控制。

并且，由于将使芯块驱动的驱动传递部、驱动引导部、相当于保持部的机构设置于内侧导体53的内部，所以能够使芯块61a、61b的驱动机构小型化，并且能够使微波导入机构41小型化。

然而，如上述那样，对微波导入机构41的波导44供电的微波经由天线部43的表面波等离子体产生用天线81以及顶板83放射到腔室1内，但是，如以往那样，多个圆弧状的缝隙圆周状地均等地形成在表面波等离子体产生用天线81的情况下，在缝隙与缝隙的接合的没有开口部的部分(梁部分)，电磁波强度变弱，等离子体密度减少了该部分的量。

在例如图10所示那样的、4个圆弧状的缝隙81a圆周状地均等地形成的、以往表面波等离子体产生用天线81′的情况下，由于缝隙81a的中央位置A、缝隙中央与梁之间的位置B、梁位置C处的电磁波强度不同，其正下位置的电场变弱，导致等离子体密度如图11所示那样地偏差。其中，图11的横轴示出了从石英顶板的端部的径向的距离。

图13表示了模拟基于此时的图12所示的圆周1以及圆周2处的电磁场的电场强度。图12的圆周1在圆周方向(角度方向)上沿着缝隙81a的外圆周位置，圆周2在圆周方向(角度方向)上沿着比缝隙81a的内周更内侧部分。图13的横轴取从圆周1以及圆周2的基准位置的长度，纵轴取基于电磁场模拟的电场强度。如图13所示，可知在缝隙与缝隙间的梁位置处电场强度降低，该影响也表现在缝隙的内侧。

因此，将表面波等离子体产生用天线81设为如上述的图7～9所示的第1～第3实施方式那样的天线，在圆周方向邻接的缝隙与缝隙的相接部分被构成为被缝隙包围，使得在圆周方向上不存在没有缝隙的部分。由此，可以防止由于缝隙与缝隙的相接部分不存在缝隙而导致的电磁波强度变弱，并且圆周方向(角度方向)的电场强度变得均匀。因此能够得到均匀的等离子体密度。

将在使用了上述图7～9所示的第1～第3实施方式的表面波等离子体产生用天线的情况下的、基于电磁场模拟的圆周方向(角度方向)的电场强度分布表示在图14～16。在这些图中，表示了上述图12所示的圆周1以及圆周2的位置处的电场强度。如这些图所示那样，确认了在使用了上述第1～第3实施方式的表面波等离子体用天线的情况下，圆周方向(角度方向)的电场强度变得均匀。

此外，本发明并不局限于上述实施方式，可以在本发明的思想的范围内进行各种变形。例如，微波输出部30、微波供给部40的构成等并不局限于上述实施方式。具体而言，在不需要进行从天线放射的微波的指向性控制、不需要圆偏振波的情况下，不需要相位器。

另外，上述表面波等离子体产生用天线的缝隙的形状、数量以及配置只不过是例示性的，还可以圆周状地配置多个缝隙，邻接的缝隙间的相接部分只要被缝隙包围即可，并对对缝隙的数量、形状以及配置进行限定。尤其，缝隙的数量可以从2以上的自然数中任意选择。

并且，在上述实施方式中，作为等离子体处理装置，例示了蚀刻处理装置，但并不局限于此，还可以用于成膜处理、氧氮化膜处理、灰化处理等其他等离子体处理。另外，被处理基板并不局限于半导体晶片W，还可以是LCD(液晶显示器)用基板所代表的FPD(平板显示器)基板、陶瓷基板等其他基板。

Claims (10)

1.一种表面波等离子体产生用天线，其将从微波输出部通过由外侧导体与内侧导体构成的同轴状的波导传输来的微波放射到腔室内，在腔室内产生表面波等离子体，其特征在于，

该表面波等离子体产生用天线呈平面状，并且多个缝隙被形成为圆周状，并且在圆周方向上邻接的缝隙与缝隙的相接部分被缝隙包围。

2.根据权利要求1所述的表面波等离子体产生用天线，其特征在于，

上述邻接的缝隙与缝隙在其相接部分在径向上重叠。

3.根据权利要求2所述的表面波等离子体产生用天线，其特征在于，

上述缝隙具有中央部和从该中央部向两侧延伸的第1端部以及第2端部，邻接的缝隙中的一方的第1端部与另一方的第2端部在径向上重叠。

4.根据权利要求3所述的表面波等离子体产生用天线，其特征在于，

上述中央部、上述第1端部以及上述第2端部实质上具有相同的长度。

5.根据权利要求3或者4所述的表面波等离子体产生用天线，其特征在于，

上述缝隙的上述中央部具有规定宽度，上述第1端部以及上述第2端部具有上述中央部的宽度的一半以下的宽度，上述第1端部与上述第2端部重叠的部分具有与上述中央部相同的宽度，上述多个缝隙的所在区域形成为圆环状。

6.根据权利要求3或者4所述的表面波等离子体产生用天线，其特征在于，

上述缝隙形成细长的形状，上述多个缝隙设置成被包围在圆环区域内，上述第1端部形成在邻接的缝隙的第2端部的外侧，上述第2端部形成在邻接的缝隙的第1端部的内侧，上述中央部被设置成从外侧的第1端部朝向内侧的第2端部，从上述圆环区域的外侧部分开始倾斜地横切内侧部分。

7.根据权利要求1所述的表面波等离子体产生用天线，其特征在于，

上述多个缝隙被设置成，由圆周状地形成了多个的外侧圆弧状缝隙和在其内侧圆周状地形成了多个的内侧圆弧状缝隙构成，且上述外侧圆弧状缝隙彼此间的相接部分与上述内侧圆弧状缝隙彼此间的相接部分在径向上不重叠。

8.一种表面波等离子体处理装置，其特征在于，

具有：腔室，其收容被处理基板；

气体供给机构，其向上述腔室内供给气体；及

微波等离子体源，该微波等离子体源具有：微波输出部，其生成并输出微波，并具有微波电源；及微波导入机构，其将输出的微波导入到上述腔室内，该微波等离子体源通过将微波导入到上述腔室内，使供给到上述腔室内的气体产生表面波等离子体，

上述微波导入机构具有：同轴状的波导，其由外侧导体与内侧导体构成；和表面波等离子体产生用天线，其用于将经由波导传输来的微波放射到腔室内，作为上述表面波等离子体产生用天线，使用权利要求1至权利要求7中任意一项所述的表面波等离子体产生用天线。

9.根据权利要求8所述的表面波等离子体处理装置，其特征在于，

上述微波导入机构还具有调谐器，该调谐器被设置于上述波导，用于使上述腔室内的负载的阻抗与上述微波电源的特性阻抗匹配。

10.根据权利要求8或者9所述的表面波等离子体处理装置，其特征在于，

具有多个上述微波导入机构。

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