CN108878248A - 等离子体处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种微波等离子体处理装置，其包括：配置在处理容器的顶部，将用于从气体生成等离子体的微波导入到该处理容器的内部的微波导入组件；和形成在上述处理容器的顶部，将气体导入到等离子体处理空间的多个供气孔，上述多个供气孔分别具有空腔部，上述空腔部从上述供气孔的细孔扩展而成，且在上述等离子体处理空间开口，上述空腔部的等离子体处理空间侧的直径为3mm以上，且为等离子体中的微波的表面波波长的1/8以下。由此，能够优化供气孔的形状，防止在供气孔中因微波的表面波而发生异常放电。

Description

等离子体处理装置
技术领域
本发明涉及等离子体处理装置。
背景技术
在等离子体处理装置的顶部设置多个供气孔，将从气体供给源供给的气体从多个供气孔以喷淋状地供给到等离子体处理装置的内部(例如参照专利文献1～3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-228054号公报
专利文献2：日本特开2016-119325号公报
专利文献3：日本特开2007-221116号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在微波等离子体处理装置中，在被供给微波的腔室的顶部的表面(内壁面)传播微波的表面波。因此，在微波等离子体处理装置中，例如与CCP(Capacitively CoupledPlasma：容性耦合等离子体)等的平行平板型的等离子体处理装置相比，顶部的表面的电场强度因在顶部的表面传播的微波的表面波而变得更高。由于该微波的电场强度高，因此在顶部的表面开口的供气孔容易发生放电。因此，具有在供气孔发生电弧放电(异常放电)，形成供气孔的部件熔融，将供气孔堵塞的情况。
对此，考虑通过在供气孔中埋入多孔的电介质，一边使气体通过多孔部分，一边防止由于向供气孔侵入的微波的表面波而引起的异常放电的发生。然而，在该情况下，需要埋入供气孔的多孔的电介质，部件数量增加。另外，在制造时，增加了使多孔的电介质材料流入到供气孔中，使多孔的电介质材料与顶板接合并烧结而粘接到供气孔中的步骤。
针对上述问题，在一个方面中，本发明的目的在于优化供气孔的形状，防止在供气孔因微波的表面波而发生异常放电。
用于解决问题的技术方案
为了解决上述问题，根据一个方面，提供一种等离子体处理装置，其包括：配置在处理容器的顶部，将用于从气体生成等离子体的微波导入到该处理容器的内部的微波导入组件；和形成在上述处理容器的顶部，将气体导入到等离子体处理空间的多个供气孔，上述多个供气孔分别具有空腔部，上述空腔部从上述供气孔的细孔扩展而成，且在上述等离子体处理空间开口，上述空腔部的等离子体处理空间侧的直径为3mm以上，且为等离子体中的微波的表面波波长的1/8以下。
发明的效果
根据一个方面，能够优化供气孔的形状，防止在供气孔中因微波的表面波而发生异常放电。
附图说明
图1是表示一实施方式的微波等离子体处理装置的纵截面的一个例子的图。
图2是表示一实施方式的供气孔的一个例子的图。
图3是表示一实施方式的供气孔的开口部的一个例子的图。
图4是表示一实施方式的电介质窗部的一个例子的图。
图5是用于说明一实施方式的空腔部内部的气体的流动的图。
图6是表示变形例的空腔部内部的气体的流动的模拟结果的一个例子的图。
图7是表示供气孔的形状和电磁场模拟结果的一个例子的图。
图8是用于说明变形例的空腔部的底部的角度和气体的滞留的图。
图9是表示变形例的空腔部的一个例子的图。
附图标记说明
1 腔室
1a 电介质窗部
2 微波等离子体源
3 控制装置
10 主体部
11 载置台
21 气体导入部
22 气体供给源
30 微波输出部
40 微波传送部
43a 周边微波导入机构
43b 中央微波导入机构
44 微波传送路径
50 微波辐射部件
52 外侧导体
53 内侧导体
54 芯体
60 供气孔
60a 细孔
61 空腔部
61c 台阶部
62 气体扩散室
63 金属制的部件
64 空腔部的开口部
65 空腔部的底部
100 微波等离子体处理装置
121、131 电介质顶板
122、132 槽
123、133 电介质层
140 阻抗调整部件
U 等离子体处理空间。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。此外，在本说明书和附图中，对实质上相同的结构，标注相同的附图标记，省略重复的说明。
[微波等离子体处理装置]
图1表示本发明的一实施方式的微波等离子体处理装置100的截面图的一个例子。微波等离子体处理装置100具有收纳晶片W的腔室(处理容器)1。微波等离子体处理装置100是通过利用微波在腔室1侧的表面形成的表面波等离子体，来对半导体晶片W(以下称为“晶片W”)进行规定的等离子体处理的等离子体处理装置的一个例子。作为规定的等离子体处理的一个例子，例如有成膜处理或蚀刻处理。
微波等离子体处理装置100包括：配置在腔室1的顶部，将用于从气体生成等离子体的微波导入到腔室1的内部的微波导入组件；和形成在腔室1的顶部，将气体导入到等离子体处理空间的多个供气孔。以下说明本实施方式的微波等离子体处理装置100的详细结构。
腔室1是构成为气密的由铝或者不锈钢等的金属材料形成的大致圆筒状的处理容器，且接地。主体部10是构成腔室1的顶部的顶板。通过设置在腔室1的上部与主体部10的接触面的支承环129，将腔室1内气密地密封。主体部10由金属构成。
微波等离子体源2具有微波输出部30、微波传送部40和微波辐射部件50。微波等离子体源2设置成从形成在腔室1的顶部(顶板)的内壁上的电介质窗部1a面向腔室1的内部。微波输出部30将微波分配到多个路径而输出。当从微波等离子体源2通过电介质窗部1a向腔室1内导入微波时，在腔室1内形成表面波等离子体。
在腔室1内设置有载置晶片W的载置台11。载置台11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。作为构成载置台11和支承部件12的材料，例如有表面进行了铝阳极化处理(阳极氧化处理)的铝等的金属，以及在内部具有高频用的电极的绝缘部件(陶瓷等)。在载置台11可以设置用于对晶片W进行静电吸附的静电吸盘、温度控制机构、向晶片W的背面供给导热用的气体的气体流路等。
载置台11经匹配器13与高频偏压电源14电连接。从高频偏压电源14向载置台11供给高频电力，由此向晶片W侧引入等离子体中的离子。此外，高频偏压电源14可以根据等离子体处理的特性而不设置。
腔室1的底部与排气管15连接，该排气管15与包含真空泵的排气装置16连接。当使排气装置16工作时，腔室1内被排气，由此，能够将腔室1内高速减压至规定的真空度。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和开闭搬入搬出口17的闸阀18。
微波传送部40传送从微波输出部30输出的微波。设置在微波传送部40的周边微波导入机构43a和中央微波导入机构43b具有将从放大器部42输出的微波导入到微波辐射部件50的作用和使阻抗匹配的作用。
在本实施方式的微波辐射部件50中，与6个周边微波导入机构43a对应的6个电介质层123在主体部10的周向上等间隔地配置，6个电介质窗部1a向腔室1的内部呈圆形地露出。
另外，与中央微波导入机构43b对应的1个电介质层133配置在主体部10的中央，1个电介质窗部1a向腔室1的内部呈圆形地露出。中央微波导入机构43b配置在主体部10的中央的与6个周边微波导入机构43a等间隔的位置。
周边微波导入机构43a和中央微波导入机构43b中，筒状的外侧导体52和设置在其中心的棒状的内侧导体53同轴状地配置。在外侧导体52与内侧导体53之间被供给微波电力，形成微波向微波辐射部件50传播的微波传送路径44。
在周边微波导入机构43a和中央微波导入机构43b设置有芯体54和位于其前端部的阻抗调整部件140。具有通过使芯体54移动，使腔室1内的负载(等离子体)的阻抗与微波输出部30的微波电源的特性阻抗匹配的作用。阻抗调整部件140由电介质形成，根据其相对介电常数来调整微波传送路径44的阻抗。
微波辐射部件50构成在主体部10的内部。从微波输出部30输出且从微波传送部40传送来的微波，从微波辐射部件50被辐射到腔室1内。
微波辐射部件50具有电介质顶板121、131、槽122、132和电介质层123、133。电介质顶板121与周边微波导入机构43a对应地配置在主体部10的上部，电介质顶板131与中央微波导入机构43b对应地配置在主体部10的上部。电介质顶板121、131由可使微波透过的圆盘状的电介质形成。电介质顶板121、131具有比真空大的相对介电常数，例如由石英、氧化铝(Al2O3)等的陶瓷、聚四氟乙烯等的氟类树脂、聚酰亚胺(材料)类树脂形成。电介质顶板121、131由相对介电常数比真空大的材料构成。由此，具有使在电介质顶板121、131内透过的微波的波长比在真空中传播的微波的波长短，减小包含槽122、132的天线的作用。
在电介质顶板121之下，隔着形成在主体部10的槽122，电介质层123嵌入到主体部10的开口中。在电介质顶板131之下，隔着形成在主体部10的槽132，电介质层133嵌入到主体部10的开口中。
电介质层123、133具有作为用于在顶部的内部表面均匀地形成微波的表面波等离子体的电介质窗的作用。电介质层123、133可以与电介质顶板121、131相同，由例如石英、氧化铝(Al2O3)等的陶瓷、聚四氟乙烯等的氟系树脂、聚酰亚胺(材料)系树脂形成。
在本实施方式中，周边微波导入机构43a的数量是6个，但是不限于此，可以配置N个。N可以为1，可以为2以上，优选3以上，例如可以为3～6。此外，微波辐射部件50是配置在构成腔室1的顶部的主体部10的周向上，将用于生成等离子体的微波导入到该处理容器内的N个微波导入组件的一个例子。
在主体部10的金属形成有喷淋构造的气体导入部21。气体导入部21与气体供给源22连接，从气体供给源22供给的气体经气体供给配管111从气体扩散室62通过气体导入部21以喷淋状地被供给到腔室1内。气体导入部21是从形成在腔室1的顶部的多个供气孔60供给气体的气体喷淋头的一个例子。作为气体的一个例子，可列举例如Ar气体等的等离子体生成用的气体和例如O2气体、N2气体等的在高能量下可分解的气体。
微波等离子体处理装置100的各部由控制装置3控制。控制装置3具有微处理器4、ROM(Read Only Memory)5、RAM(Random Access Memory)6。ROM5、RAM6存储有微波等离子体处理装置100的处理流程和作为控制参数的处理方案。微处理器4基于处理流程和处理方案控制微波等离子体处理装置100的各部。另外，控制装置3具有触控面板7和显示器8，能够按照处理流程和处理方案执行进行规定的控制时的输入及结果的显示等。
在该结构的微波等离子体处理装置100中进行等离子体处理时，首先，晶片W在保持于搬送臂上的状态下，从打开的闸阀18通过搬入搬出口17被搬入到腔室1内。闸阀18在搬入晶片W后关闭。晶片W在被搬送至载置台11的上方时，从搬送臂被移到推升销，推升销降下，由此载置在载置台11。腔室1的内部的压力由排气装置16保持为规定的真空度。气体从气体导入部21以喷淋状被导入到腔室1内。经由周边微波导入机构43a和中央微波导入机构43b，从微波辐射部件50辐射的微波在顶部的内部表面传播。气体因成为表面波地传播的微波的强电场而分解，通过在腔室1侧的顶部的表面附近生成的表面波等离子体对晶片W实施等离子体处理。在以下中，将腔室1的顶部和载置台11之间的空间称为等离子体处理空间U。
[供气孔的结构]
接着，参照图2说明本发明的一实施方式的气体导入部21的供气孔60的结构的一个例子。图2的(a)表示比较例的供气孔160的一个例子。图2的(b)表示本实施方式的多个供气孔60中的由图1的A所示的一个体供给孔60的放大图。
在本实施方式的微波等离子体处理装置100中，微波的表面波在主体部10的内部表面S传播。因此，在主体部10的内部表面S，电场变强。
图2的(a)所示的比较例的供气孔160的直径例如是0.3mm，长度例如是1mm。在该情况下，当使供气孔160的内部的压力为P1，使腔室1内的等离子体处理空间U的压力为P2时，压力P1与压力P2相比显著变高。因此，在比较例的供气孔160中，在供气孔160容易发生异常放电。当在供气孔160发生异常放电时，存在形成供气孔160的部件熔融，将供气孔160堵塞的情况。
对此，在本实施方式中，优化供气孔60的形状，防止在供气孔60因微波的表面波而发生异常放电。具体来讲，如图2的(b)所示，本实施方式的供气孔60在其前端具有从供气孔60的细孔60a扩展而成，在等离子体处理空间U开口的空腔部61。供气孔60的细孔60a的直径例如是0.3mm，长度例如是1mm。空腔部61的等离子体处理空间U侧的开口部64至底部65的深度D为5mm以上。另外，空腔部61是圆筒形。但是，空腔部61不限于圆筒形，可以为以四边形、五边形等的多边形为底面的棱柱形状。
当参照表示图2的(b)的开口部64的B-B截面的一个例子的图3的(a)时，开口部64的直径φ为3mm以上，且为等离子体中的微波的表面波波长λ的1/8以下。
等离子体中的微波的表面波波长λ是真空中的微波的波长λo的大约1/3程度。在微波等离子体处理中使用的波长λo大致为120～480mm，所以等离子体中的微波的表面波波长λ大致为40～160mm。因此，开口部64的直径φ为3mm以上，且为等离子体中的微波的表面波波长λ的1/8的5～20mm。
说明开口部64的直径φ为3mm以上且为等离子体中的微波的表面波波长λ的1/8以下的技术上的意思。例如，在开口部64的直径φ为等离子体中的微波的表面波波长λ的1/4的情况下，微波的表面波在开口部64停止，无法向前方传播。即，空腔部61的开口部64具有使微波的表面波不向开口部64前方传播的作用。此时，微波的表面波在开口部64成为全反射，因此在空腔部61的开口部64附近微波的电场强度成为最大，当超过临界值时发生电弧放电，有可能成为异常放电。
对此，在开口部64的直径φ为等离子体中的微波的表面波波长λ的1/8的情况下，微波的表面波能够通过开口部64。此时，微波的表面波在开口部64不停止，且空腔部61的内部压力P1与等离子体处理空间U的压力P2的压力差小。因此，微波的强电场几乎不会侵入空腔部61的内部，能够防止空腔部61中的异常放电的发生。由此，开口部64的直径φ需要为等离子体中的微波的表面波波长λ的1/8，即10mm以下。
另一方面，在开口部64的直径φ比3mm小的情况下，微波的表面波能够通过开口部64。但是，空腔部61的内部压力P1与等离子体处理空间U的压力P2的压力差变大。因此，难以防止空腔部61中的异常放电的发生。所以，空腔部61的开口部64的直径φ为3mm以上。由此，空腔部61的内部的压力P1成为与腔室1内的等离子体处理空间U的压力P2大致相同的压力，压力差变小。由此，能够防止在空腔部61及其周边发生异常放电。
接着，说明微波在空腔部61衰减的机理。如图2的(b-1)和图2的(b-2)所示，空腔部61的至少底部65没有被绝缘性材料66覆盖。另一方面，空腔部61的侧部的至少一部分由绝缘性材料66覆盖。作为绝缘性材料66优选氧化钇(Y2O3)或者氧化铝(Al2O3)。
如图2的(b-1)所示，空腔部61的侧壁可以以从等离子体处理空间U侧的开口部64向空腔部61的底部65去厚度逐渐变薄的方式被绝缘性材料66覆盖。另外，在空腔部61的底部65和接近侧部的底部65的部分可以不被绝缘性材料66覆盖。
如图2的(b-2)所示，使覆盖空腔部61的侧壁的绝缘性材料66的厚度D2与覆盖腔室1的顶部的壁面的绝缘性材料66的厚度D1相比非常薄。例如，厚度D2可以为厚度D1的1/100以下。
微波透过电介质的内部进行传播。所以，在腔室1的顶部的内部表面S喷镀氧化钇(Y2O3)等的绝缘性材料66，使微波的表面波容易通过顶部的内部表面S。
另一方面，如上所述，覆盖于空腔部61的侧壁的绝缘性材料66的厚度向空腔部61的底部65去逐渐变薄，或者与喷镀在顶部的内部表面S的绝缘性材料66的厚度相比非常薄。由此，能够在微波的表面波向空腔部61的底部65传播时使微波呈指数函数地衰减。
并且，在本实施方式中，空腔部61的至少底部65没有被绝缘性材料66覆盖。即，空腔部61的底部65为主体部10的铝的金属露出的状态。因此，在空腔部61的底部65，微波的表面波难以传播。由此，因微波的表面波的衰减，表面波无法到达空腔部61的底部65的细孔60a，或者即使到达细孔60a，该微波的电场强度也较低。其结果，能够防止在细孔60a发生异常放电。
此外，如图2的(b-1)所示，使空腔部61的侧壁的绝缘性材料66的厚度向空腔部61的底部65去逐渐变薄，由此能够防止在细孔60a的异常放电，并且在空腔部61的开口部64附近维持对于在等离子体生成空间U生成的等离子体的耐性。
如以上说明，本实施方式的多个供气孔60分别在前端具有圆筒状的空腔部61。而且，空腔部61的开口部64为3mm以上且为等离子体中的微波的表面波波长的1/8以下。由此，能够减小空腔部61的内部的压力P1与腔室1内的等离子体处理空间U的压力P2的压力差。
另外，通过喷镀在空腔部61内的绝缘性材料66的结构，微波的表面波在空腔部61的内部充分衰减，微波的表面波无法到达细孔60a，或者即使到达也较大地衰减，到达细孔60a的微波的电场强度变低。由此，能够防止在细孔60a中发生异常放电。
通过如上所述优化供气孔60的形状，能够防止微波的表面波侵入到供气孔60而发生异常放电，能够扩大处理窗。
图2的(c)表示本实施方式的变形例1的供气孔60的一个例子。图3的(b)表示图2的(c)的开口部64的C-C截面的一个例子。如图2的(c)所示，空腔部61可以具有台阶部61c。此时，空腔部61具有直径不同的圆筒形61a、61b，它们的直径从等离子体处理空间U侧的开口部64向底部65去变小。即，圆筒形61a的直径比圆筒形61b的直径大。
在图2的(c)所示的变形例1的供气孔60的结构中，开口部64的直径φ为3mm以上，因此，空腔部61的内部的压力P1成为与腔室1内的等离子体处理空间U的压力P2大致相同的压力。由此，在供气孔60成为难以在空腔部61发生异常放电的结构。
并且，根据变形例1的供气孔60，微波的表面波在台阶部61c的角部反射，成为难以传播到其前方的构造。因此，微波变得更加难以到达空腔部61的底部65，能够可靠地防止在细孔60a发生异常放电。此外，空腔部61的内部的台阶部61c可以为1个，也可以为2个以上。台阶部61c的数量越多，微波的表面波在各角部越发生反射，因此，微波变得更加难以到达空腔部61的底部65，所以优选。
图2的(d)表示本实施方式的变形例2的供气孔60的一个例子。图3的(c-1)表示图2的(d)的开口部64的D-D截面的一个例子。如图2的(d)所示，在本实施方式的变形例2的供气孔60中，在空腔部61的开口部64设置有金属制的部件63。金属制的部件63由铝等的金属丝构成。金属制的部件63不限于铝，可以为任一种类的金属的金属丝。
在图2的(d)所示的变形例2的供气孔60的结构中，开口部64的直径φ为3mm以上，因此，空腔部61的内部的压力P1成为与腔室1内的等离子体处理空间U的压力P2大致相同的压力。由此，难以在空腔部61发生异常放电。
并且，在变形例2的供气孔60中，在开口部64设置有金属制的部件63。微波不能透过金属，因此，根据变形例2的供气孔60，金属制的部件63作为切断微波的电磁波的部件发挥作用，能够抑制微波进入空腔部61。
金属制的部件63，如图3的(c-1)所示，可以是在开口部64的两端部以相同方向架设多根的金属丝。作为图2的(d)的开口部64的D-D截面的其他例子，金属制的部件63也可以为图3的(c-2)所示的格子状。
金属制的部件63可以为1根金属丝的架设、由2根金属丝构成的十字形、3根金属丝的架设等，可以根据开口部64的大小而改变金属丝的根数。但是，金属制的部件63如图3的(c-1)和图3的(c-2)所示稀疏地形成，并不如网眼状等那样致密地形成。当形成为网眼状时，在微波等离子体处理装置100中，在成膜时从金属制的部件63产生颗粒，飞散到晶片W上，从而使晶片W在等离子体处理时产生缺陷，成为使生产性恶化的原因。
[电介质窗部的结构]
接着，参照图4说明本发明的一实施方式的电介质窗部1a的结构的一个例子。图4中表示在中央微波导入机构43b的下部由形成在主体部10内的槽132之下的电介质层133构成的电介质窗部1a的结构的一个例子。另外，在周边微波导入机构43a的下部由形成在主体部10内的槽122之下的电介质层123构成的电介质窗部1a的结构也具有相同的结构。因此，以下说明图4所示的中央微波导入机构43b的下部的电介质窗部1a的结构，省略关于具有相同结构的周边微波导入机构43a的电介质窗部1a的结构的说明。
电介质层133向下形成凸形，设置成从外侧覆盖腔室1的主体部10的开口部100a。本实施方式的电介质层133具有圆板状。与主体部10的开口部100a的密封通过电介质层133的周边部的O型环149进行。比电介质层133的O型环149靠外侧(等离子体生成空间U侧)的部分150由PTFE(polytetrafluoroethylene：聚四氟乙烯)的氟类树脂来形成涂层，使电介质层133与主体部10接触。由此，能够防止在电介质层133与主体部10的开口部100a的间隙发生异常放电。比腔室的O型环149靠内侧的部分151和腔室1的内壁整体由氧化钇(Y2O3)来形成涂层。
此外，从产生所期望的等离子体的观点出发，使电介质顶板131的直径φ2为120mm以下，使腔室1的开口部100a的直径φ3为80mm以上。使电介质顶板131的直径φ2为120mm以下的理由是，虽然为了确保腔室1的密封性需要增大规定的程度，但是比其大时会发生电介质层133输送的微波的振荡模跳变，会有不好的影响。
另外，使腔室1的开口部100a的直径φ3为80mm以上是因为，当直径φ3比80mm小时，电介质层133的电力分布恶化。
[空腔部的变形例]
接着，参照图5～图9说明空腔部61的变形例。图5是用于说明在一实施方式的空腔部61内流动的气体的图。图5的左图是图5的右图所示的空腔部61的底部65的区域K的放大图。如图5的左图中箭头所示，可知在空腔部61内以气体的滞留点K1、K2为中心具有气体的涡流。存在于滞留点K1、K2及其附近的气体滞留，因此容易与其它的物质反应，与其它的物质反应的结果，产生的物质成为颗粒的原因。
对此，以下参照图6说明能够改善气体的流动的具有变形例的空腔部61的供气孔60。图6的右图是图6的左图所示的空腔部61的底部65的区域Q的放大图。
在变形例的空腔部61中，底部65以向开孔部64扩展的方式呈锥状倾斜。在图6的例子中，当令供气孔60的中心线O与底部65的角度为θ时，θ＝30°。即，在本变形例中，与细孔60a相连的空腔部61的底部65形成为通过中心线O的空腔部61的截面形状为60°的锥状的圆锥形。空腔部61的与圆锥形相连的下侧成为圆筒形，具有与开口部64垂直的壁面。此外，在本变形例中，空腔部61的等离子体处理空间侧(开口部64)的直径为3mm以上，且为等离子体中的微波的表面波波长的1/8以下。
如上所述，在变形例中，通过将空腔部61的底部65的角度θ设为30°，使来自细孔60a的气体从细孔60a顺畅地流到空腔部61的圆锥形的壁面(底部65)，不会形成气体的旋涡。由此，在变形例的供气孔60中，能够防止在空腔部61的内部发生气体的滞留而成为颗粒的原因的物质的产生。其结果，能够扩大处理窗。此外，变形例的供气孔60能够防止气体的滞留，并能够与上述实施方式同样地防止异常放电的发生。
在加工上，本变形例的空腔部61的圆锥形和圆筒形的边界部分被倒角加工而成为圆滑的曲线上时，还能够使气体从空腔部61的圆锥形向圆筒形的部分顺畅地流动，进一步形成难以发生滞留的构造。
图7表示在供气孔60中的由微波的表面波产生的电磁场的模拟结果的一个例子。图7的(a)表示图2的(a)所示的比较例的供气孔160中的电磁场模拟的结果的一个例子，图7的(b)表示图2的(b)的一实施方式的供气孔60中的电磁场模拟的结果的一个例子。并且，图7的(c)表示本变形例的供气孔60中的电磁场模拟的结果的一个例子。电磁场如图7的右侧所示，电场强度从最高的等级1至最低的等级9，由9级的等级表示。
在图7的(a)所示的比较例的情况下，供气孔160的直径例如是0.3mm，长度例如是1mm。在该情况下，供气孔160的内部的压力P1与腔室1内的等离子体处理空间U的压力P2相比显著变高。由此，在比较例中，在供气孔160的前端，微波的表面波电场E1急剧地从等级9变化至等级1，因此在供气孔160容易发生异常放电。
对此，在图7的(b)的一实施方式的供气孔60中，空腔部61的内部的压力P1与等离子体处理空间U的压力P2的压力差小。因此，供气孔60的内部中的微波的表面波电场从等级9分阶段地逐渐变化至等级1。因此，供气孔60的前端的微波的表面波电场E2没有急剧地变化，而是逐渐地变化。由此，可知能够防止空腔部61中的异常放电的发生。
图7的(c)的空腔部61的底部65的角度θ是30°。在该情况下，空腔部61的内部的压力P1与等离子体处理空间U的压力P2的压力差也小。因此，供气孔60的内部中的微波的表面波电场与图7的(b)的供气孔60同样地从等级9分阶段地逐渐变化至等级1。因此，在供气孔60的前端，微波的表面波电场E3也并没有急剧地变化，而逐渐地变化。由此，可知能够防止空腔部61中的异常放电的发生。
接着，参照图8说明使空腔部61的底部65的角度从30°变更为45°时的气体的滞留。
图8的右上图是与图8的左图所示的空腔部61的底部65的细孔60a相连的区域Q的放大图，图8的右下图是包含与图8的左图所示的底部65的区域Q相反一侧的端部的区域K的放大图。当使空腔部61的底部65的角度θ为45°时，来自细孔60a的气体从细孔60a顺畅地流过空腔部61的圆锥形的部分，但是，在区域K的圆锥形与圆筒形的部分的边界附近，气体形成涡流。由此，在空腔部61的内部的气体的滞留点K3、K4及其周边，气体与其它的物质反应，产生成为颗粒的原因的物质。
根据以上可知，在空腔部61的底部65的角度θ为45°的情况下，空腔部61中的气体的流动没有被改善。由此，如图9的(a)～图9的(d)所示，供气孔60的空腔部61的底部65的角度θ优选比45°小。
图9的(a)表示至此为止说明的变形例的空腔部61。图9的(b)～图9的(d)表示供气孔60的其它变形例的供气孔60的一个例子。图9的(b)的供气孔60中，空腔部61的圆筒形的高度是1mm。另外，开口部64的角度θ是从开口部64起1mm上的圆筒形的端部和细孔60a的端部连结的直线68与供气孔60的中心线O所成的角度，是比45°小的角度。但是，空腔部61的圆筒形的高度不限于1mm，为1mm以上即可，例如可以为几mm。
在图9的(c)的供气孔60中，空腔部61是圆锥形，不具有圆筒形。在该情况下，开口部64的角度θ是空腔部61的端部(开口部64)和细孔60a的端部连结的直线68所示的圆锥形的两端部与供气孔60的中心线O所成的角度，是比45°小的角度。
此外，可以相对于将空腔部61的端部(开口部64)和细孔60a的端部连结的与图9的(c)的直线68相同的图9的(d)的假想线66'，使空腔部61的壁面68为向外侧弯曲的大致圆锥形或者大致圆筒形。在该情况下，图9的(d)的假想线66'与供气孔60的中心线O所成的角度是比45°小的角度。
此外，空腔部61的壁面68如图9的(d)所示可以向外侧弯曲，但是不向内侧弯曲。这是因为，当壁面68向内侧弯曲时，从空腔部61向等离子体处理空间U导出气体时，气体不容易向外侧扩散，难以控制等离子体处理空间U中的气体的密度分布。
此外，可以改变图1所示的主体部10的顶面形成的多个供气孔60中的、边缘侧(主体部10的外周侧)的区域的供气孔60、中心侧(主体部10的内周侧)的区域的供气孔60、中间侧(边缘与中心之间)的区域的供气孔60的直径和角度的至少任一者。由此，能够优化供气孔60的配置和形状。
例如，通过在上述3个区域将供气孔60的角度θ设定为不同的角度，能够控制等离子体处理空间U中的气体的密度分布。例如，通过减小供气孔60的角度θ，能够进行控制以对等离子体处理空间U中的气体的密度制作坡度。另外，例如，通过增大供气孔60的角度θ，能够使等离子体处理空间U中的气体的密度分布平滑化。
另外，例如在上述各区域中使供气孔60的直径优化为不同的大小。例如，当减小直径而增加供气孔60的数量时，能够提高气体的均匀性。并且，还可以使供气孔60的空腔部61的高度变化。
以下，通过上述实施方式说明了等离子体处理装置，但是，本发明的等离子体处理装置不限于上述实施方式，可以在本发明的范围内进行各种的变形和改良。上述多个实施方式记载的事项能够在不矛盾的范围内相互组合。
在本说明书中，作为基板的一个例子列举了半导体晶片W进行说明。但是，基板不限于此，可以为LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)、FPD(Flat Panel Display：平板显示器)中使用的各种基板、光掩模、CD基板、印刷基板等。

Claims (13)

1.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：
配置在处理容器的顶部，将用于从气体生成等离子体的微波导入到该处理容器的内部的微波导入组件；和
形成在所述处理容器的顶部，将气体导入到等离子体处理空间的多个供气孔，
所述多个供气孔分别具有空腔部，所述空腔部从所述供气孔的细孔扩展而成，且在所述等离子体处理空间开口，
所述空腔部的等离子体处理空间侧的直径为3mm以上，且为等离子体中的微波的表面波波长的1/8以下。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述空腔部为圆筒形。
3.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述空腔部的从等离子体处理空间侧的开口部至底部的深度为5mm以上。
4.如权利要求1～3中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述处理容器的顶部由绝缘性材料覆盖，
所述空腔部的至少底部没有被绝缘性材料覆盖。
5.如权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述空腔部的侧部由绝缘性材料覆盖，其中，从所述等离子体处理空间侧的开口部向底部去覆盖厚度变薄。
6.如权利要求4或5所述的等离子体处理装置，其特征在于：
覆盖在所述空腔部的内部的绝缘性材料的厚度为覆盖在所述处理容器的顶部的绝缘性材料的厚度的1/100以下。
7.如权利要求2～6中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述空腔部具有1个以上的台阶部。
8.如权利要求7中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
随着从所述等离子体处理空间侧的开口部向底部去所述空腔部的直径变小。
9.如权利要求1～8中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
在所述空腔部的所述等离子体处理空间侧的开口部设置有金属制的部件。
10.如权利要求1～9中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述空腔部具有与所述细孔连接的圆锥形，
所述圆锥形的两端部与所述空腔部的中心线所成的角度θ比45°小。
11.如权利要求10所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述空腔部在所述开口部侧具有与所述圆锥形连接的圆筒形。
12.如权利要求11所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述圆筒形的部分的高度为1mm以上。
13.如权利要求1～9中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述空腔部具有与所述细孔连接的大致圆锥形，该大致圆锥形是壁面弯曲至比圆锥形靠外侧的形状，
所述大致圆锥形的两端部与所述空腔部的中心线所成的角度θ比45°小。
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