CN1491430A - 等离子体装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种等离子体装置，具有：带有开口部分的容器(11)，由此容器的开口部分的外周的端面所支撑的、并堵塞开口部分的电介质部件(13)，通过此电介质部件(13)向容器(11)内部供给电磁场的电磁场供给装置，以及覆盖电介质部件(13)的外周、屏蔽电磁场的屏蔽材料(12)。其中，从容器(11)端面上的容器(11)的内表面到屏蔽材料(12)的内表面的距离L1大约是由容器(11)的端面、电磁场供给装置和屏蔽材料(12)所围起来的区域(18)内的电磁场的波长的N/2倍(N是零以上的整数)。

Description

等离子体装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种通过向容器内供给电磁场而生成等离子体的等离子体装置及其制造方法。
背景技术
在半导体装置或平面显示器的制造中，为了进行氧化膜的形成或半导体层的结晶成长、蚀刻、还有灰化等处理，经常要用到等离子体装置。在这些等离子体装置中，有一种使用天线向容器内供给高频电磁场、通过该电磁场而产生高密度等离子体的高频等离子体装置。因为这种高频等离子体装置即使等离子体气体的压力比较低也能够稳定地生成等离子体，所以具有用途广泛的特点。
图8所示的是现有技术的高频等离子体装置的一个结构的例子图。在此图中示出了部分结构的纵剖面结构。此外，图9A、9B所示的是将图8中用虚线围起来的部分IX进行放大的剖面图。
如图8所示，此等离子体装置具有上部开口、底部有底的圆筒形处理容器511。在此处理容器511的底部上固定有装载台522，在此装载台522的上面配置有衬底521。在处理容器511的侧壁设置有用于供给气体的喷嘴517，在处理容器511的底部设置有用于真空排气的排气口516。在处理容器511的上部开口处设置有电介质板513，在处理容器511的侧壁上面和电介质板513的下面周边部分的结合处，通过作为密封部件的O形环514，使结合处密封。
在该电介质板513的上配置有径向天线530。径向天线530的中心部分通过波导路径与产生高频电磁场的高频发生器545相连接。此外，在处理容器511的侧壁的上面配置有环状的屏蔽材料512。此屏蔽材料512覆盖电介质板513以及径向天线530的外周，形成了不让电磁场泄漏到处理容器511外部的构造。
在从径向天线530所放射出的电磁场中，穿过电介质板513而被导入到处理容器511内的电磁场F使处理容器511内的气体电离，在衬底521的上部空间S2中生成等离子体。这时，由于生成等离子体，因未被吸收而反射回来的电磁场F1和来自于径向天线530但没有直接导入到处理容器511内的电磁场F2在径向天线530的发射面和等离子体表面之间的区域S1内反复地反射，而形成驻波。该驻波也与等离子体的生成有关。
在现有技术的等离子体装置中，当将屏蔽材料512配置在处理容器511的侧壁的上面时，不考虑从处理容器511的侧壁内表面的边缘511A到屏蔽材料512的内表面的距离L1。然而，如图9A所示，对于由处理容器511的侧壁的上面、径向天线530的发射面和屏蔽材料512的内表面所形成的凹部(图9A、图9B中附加梨皮纹图案的区域)518内的电磁场的波长λg，若L1大约是λg/4，那么凹部518的开口部的边缘511A的位置则正好位于驻波的波腹，所以在边缘511A位置处的电压变大，有时会发生异常的放电。一旦发生这种异常的放电，就会产生下面的问题：处理容器511的金属原子由于电子冲击而脱离，成为处理容器511内污染的原因。
此外，在现有技术的等离子体装置中，也不考虑从屏蔽材料512的内表面到O形环514的配置位置的距离L2。然而，如图9B所示，如果L2大约是λg/4，那么由于驻波的强的电磁场会造成O形环514丧失弹性，存在O形环514的寿命变短这样的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的。即，其目的在于要抑制生成等离子体的容器内的污染。
此外，本发明其他的目的在于延长O形环等的密封部件的寿命。
为了实现这样的目的，本发明的等离子体装置具有：
带有开口部分的容器；
电介质部件，由该容器的开口部分外周的端面支撑并堵塞开口部分；
电磁场供给装置，通过该电介质部件从开口部分向容器内部供给电磁场；以及
屏蔽材料，至少在容器的端面和电磁场供给装置之间设置、覆盖电介质部件的外周并屏蔽所述电磁场，
其特征在于，从容器端面上的容器内表面到屏蔽材料的内表面之间的距离，大约是由容器的端面、电磁场供给装置和屏蔽材料所围起来的区域内的电磁场的波长的N/2倍(N是0以上的整数)。由此，容器的内表面的位置大约位于上述区域内所出现的驻波的节点位置，在此位置处的电压大约为零，所以不会在此位置上发生异常放电。还有，上述距离是参考上述区域内的电介质部件的相对介电常数(relative permittivity)而决定的。
这里，如果设容器端面和所述天线的间隔为D、上述区域内的相对空气密度为δ、上述区域内的所述电磁场的波长为λg，则期望从容器的内表面到屏蔽材料的内表面的距离L1满足下式
    (N/2)·λg-ΔL＜L1＜(N/2)·λg+ΔL
    其中，L1＞0
    ΔL＝(θ/360)·λg
    θ＝sin-1(1/Γ)
    Γ＝1+{0.328/(δ·D)1/2}
此外，对介于容器的端面和电介质部件的结合处之间的、密封该结合处的密封部件，其特征在于，配置在间隔距离屏蔽材料的内表面大约相当于上述区域内的电磁场的波长的M/2倍(M是0以上N以下的整数)的位置上。此密封部件的配置位置大约正好位于上述区域内所出现的驻波的节点位置，驻波的电磁场很弱。
这里，如果设容器的端面和天线的间隔为D、上述区域内的相对空气密度为δ、上述区域内的所述电磁场的波长为λg，那么期望从屏蔽材料的内表面到密封部件的配置位置的距离L2满足下式
    (M/2)·λg-ΔL＜L2＜(M/2)·λg+ΔL
    其中，L2＞0
    ΔL＝(θ/360)·λg
    θ＝sin-1(1/Γ)
    Γ＝1+{0.328/(δ·D)1/2}
本发明的等离子体装置具有：
容器，形成有导电体穿过的贯通孔；
电磁场供给装置，向此容器内部供给电磁场；以及
屏蔽材料，堵塞容器的贯通孔并屏蔽电磁场，
其特征在于，从容器的贯通孔内的容器内表面到屏蔽材料的内表面的距离大约是贯通孔内的电磁场的波长的N/2倍(N是0以上的整数)。由此，容器内表面的位置大约位于在贯通孔内出现的驻波的节点位置上，因为在此位置上的电压大约为零，所以在此位置上不会发生异常放电。还有，作为穿过贯通孔的导体的例子，有用于测量等离子体密度的探针等。
这里，如果设容器的贯通孔的直径为D、贯通孔内的相对空气密度为δ、贯通孔内的电磁场的波长为λg，那么期望从容器的内表面到屏蔽材料的内表面的距离L3满足下式
    (N/2)·λg-ΔL＜L3＜(N/2)·λg+ΔL
    其中，L3＞0
    ΔL＝(θ/360)·λg
    θ＝sin-1(1/Γ)
    Γ＝1+{0.328/(δ·D)1/2}
此外，对于密封容器的贯通孔的密封部件，其特征在于，配置在距离屏蔽材料的内表面大约相当于贯通孔内的电磁场波长的M/2倍(M是0以上N以下的整数)的位置上。此密封部件的配置位置大约位于贯通孔内出现的驻波的节点位置上，驻波的电磁场较弱。
这里，如果设容器的贯通孔的直径为D、贯通孔内的相对空气密度为δ、贯通孔内的电磁场的波长为λg，那么期望从屏蔽材料的内表面到密封部件配置位置的距离L4满足下式
    (M/2)·λg-ΔL＜L4＜(M/2)·λg+ΔL
    其中，L4＞0
    ΔL＝(θ/360)·λg
    θ＝sin-1(1/Γ)
    Γ＝1+{0.328/(δ·D)1/2}
本发明的等离子体装置的制造方法，在制造等离子体装置时具有：
容器，带有开口部分；
电介质部件，支撑在此容器的开口部分的外周的端面、堵塞上述开口部分；
电磁场供给装置，通过此电介质部件而从开口部分向容器内部供给电磁场；以及
屏蔽材料，至少在容器的端面和所述电磁场供给装置之间设置、覆盖电介质部件的外周并屏蔽电磁场，
其特征在于，调整使得从容器的端面上的容器的内表面到屏蔽材料的内表面的距离大约是由容器的端面、电磁场供给装置和屏蔽材料所围起来的区域内的电磁场的波长的N/2倍(N是0以上的整数)。
此外，其特征还在于，将容器的端面和电介质部件的结合处进行密封的密封部件配置在距离屏蔽材料的内表面大约相当于上述区域内的电磁场波长的M/2倍(M是0以上N以下的整数)的位置上。
此外，在将电磁场供给装置是采用面对电介质部件而设置的天线所构成的情况下，也可以通过改变电介质部件和天线之间的间隔来对由容器的端面、天线和屏蔽材料所围起来的区域内的电磁场的波长进行调整。
本发明的等离子体装置的制造方法，在制造等离子体装置时具有：
容器，形成有导电体穿过的贯通孔；
电磁场供给设装置，向该容器内部供给电磁场；以及
屏蔽材料，堵塞容器的贯通孔、屏蔽电磁场，
其特征在于，调整使得从容器的贯通孔内的容器的内表面到屏蔽材料的内表面的距离大约是贯通孔内的电磁场的波长的N/2倍(N是0以上的整数)。还有，作为穿过贯通孔的导电体的例子，有用于测量等离子体密度的探针等。
此外，其特征还在于，将容器的贯通孔进行密封的密封部件配置在距离屏蔽材料的内表面大约相当于贯通孔内的电磁场的波长的M/2倍(M是0以上N以下的整数)的位置上。
附图说明
图1是本发明的第一实施例的蚀刻装置的结构图。
图2是将图1中虚线围起来的部分II放大的剖面图。
图3是等价相对介电常数及波长缩短系数与电介质占有率的关系图。
图4是本发明的第二实施例的蚀刻装置的结构图。
图5是将图4中虚线围起来的部分V放大的剖面图。
图6是本发明的第三实施例的ECR蚀刻装置的结构图。
图7是将图6中虚线围起来的部分VII放大的剖面图。
图8是现有技术的高频等离子体装置的一个构成例的图。
图9A、9B是将图8中虚线围起来的部分IX放大的剖面图。
具体实施方式
下面，参考附图对本发明的实施例进行详细说明。其中，将采用本发明的等离子体装置适用于蚀刻装置的情况为例进行说明。
(第一实施例)
图1是本发明的第一实施例的蚀刻装置的结构图。在该图中示出了一部分结构的纵剖面构成。
此蚀刻装置具有上部带有开口部分而下部有底的圆筒形处理容器11。此处理容器11用铝等金属制成。
处理容器11的侧壁上设置用于向处理容器11内导入Ar等的等离子体气体及CF4等的蚀刻气体的喷嘴17。此喷嘴17用石英管等制成。
在处理容器11的底部设置由陶瓷等构成的绝缘板15。此外，设置有贯通此绝缘板15以及处理容器11底部的排气口16，通过与此排气口16连通的真空泵(图未示出)，就能使处理容器11内达到期望的真空度。
在处理容器11的内含有将处理对象的衬底21装载在上面的圆柱状的装载台22。此装载台22由贯通处理容器11底部的升降轴23所支撑，能够上下自由运动。此外，对装载台22，通过匹配器25与用于偏置的高频电源26连接。此高频电源26的输出频率为数百kHz～十几MHz范围内的规定频率。还有，为了确保处理容器11内的气密性，在装载台22和绝缘板15之间设置有波纹管(bellows)24来围绕升降轴23。
在处理容器11的开口部分配置厚度为20～30mm左右的由石英玻璃或者陶瓷(例如Al2O3，AlN)等构成的电介质板13。此电介质板13的直径大于开口部分，电介质板13由处理容器11的开口部分外周的侧壁的上面(处理容器11的端面)所支撑。然后，在处理容器11的侧壁的上面和电介质板13的周边部分的下面的结合处，通过作为密封部件的O形环14，使该结合处密封。O形环14例如由氟化橡胶(1，1-二氟乙烯-六氟丙烯)制成。
在电介质板13上配置有作为通过此电介质板13向处理容器11内供给电磁场的电磁场供给装置的径向天线30。此径向天线30通过电介质板13与处理容器11隔离，并离开处理容器11内生成的等离子体而被保护。
此外，在处理容器11的侧壁的上面，配置有覆盖电介质板13和径向天线30的外周的环状屏蔽材料12。此屏蔽材料12由铝等的金属制成，具有屏蔽电磁场的作用。通过此屏蔽材料12能够防止电磁场向处理容器11的外部泄漏。还有，屏蔽材料可以是至少在处理容器11的侧壁的上面和径向天线30的下面之间设置、并覆盖电介质板13外周的结构。
径向天线30由形成径向波导路径33的相互平行的两个圆形导体板31、32以及连接这些导体板31、32的周边部分的导体环34构成。在成为径向波导路径33的上面的导体板32的中心处，形成有向径向波导路径33内导入电磁场的导入口35，在成为径向波导路径33的下面的导体板31上，形成多个向处理容器11内供给径向波导路径33内传输的电磁场的缝隙36。此导体板31为径向天线30的放射面。
还有，当径向波导路径33内的电磁场的波长为λgl时，可以使在导体板31的径向的缝隙间隔为λgl左右而作为放射型天线；也可以使上述间隔为λgl/20～λgl/30而作为泄漏型天线。导体板31、32以及导体环34由铜或者铝等金属制成。
在径向天线30的中央处连接有同轴线路41。此同轴线路41的外导体41A与导体板32的导入口35相连接。而同轴线路41的内导体41B的前端呈圆锥状，此圆锥的底部与导体板31的中心相连接。
这样与径向天线30的中央处相连接的同轴线路41通过矩形/同轴变换器42以及矩形波导管43而连接到高频发生器45上。此高频发生器45产生1GHz～十几GHz范围内的规定频率(例如2.45GHz)的高频电磁场。此外，通过在矩形波导管43的中途部位设置实现阻抗匹配的匹配电路44，就能够提高电能的使用效率。还有，从高频发生器45到径向天线30之间也可以用圆筒波导管连接。
图2是将图1中虚线围起来的部分II放大的剖面图。
设由处理容器11的侧壁的上面、径向天线30的发射面(导体板31)和屏蔽材料12的内表面所形成的凹部(图2中附加梨皮纹图案的区域)18内的电磁场的波长为λg，则对屏蔽材料12进行如下配置，使得从处理容器11的侧壁内表面的边缘11A到屏蔽材料12的内表面的距离(亦即凹部18的开口部分到端面的深度)L1大约为λg/2。而把O形环14配置在距离屏蔽材料12的内表面稍微小于λg/2的位置上。
凹部18内的电磁场的波长λg如下表示。首先，设电介质板13的厚度和相对介电常数分别为d1、ε1，此电介质板13和径向天线30的发射面(导体板31)之间的距离与相对介电常数分别为d2、ε2，且d1+d2＝d，那么，则径向天线30外部的等价相对介电常数εr为
  εr＝ε1·ε2/[ε1·(1-α)+ε2·a]                    …(1)
其中，α为d1/d，称为电介质占有率。然后，设自由空间的电磁场的波长为λ，则凹部18内的电磁场的波长λg可以用等价相对介电常数εr表示为
  λg＝λ/(εr)1/2                                     …(2)
其中，1/(εr)1/2称为波长缩短系数。
图3是等价相对介电常数及波长缩短系数与电介质占有率的关系图。横轴是电介质占有率α、纵轴是等价相对介电常数εr和波长缩短系数1/(εr)1/2。其中，电介质板13的相对介电常数ε1为4，电介质板13和径向天线30之间的空间的相对介电常数ε2为1。
从此图可以看出，如果电介质占有率α变化，那么由于径向天线30外部的等价相对介电常数εr变化、波长缩短系数1/(εr)1/2变化，所以与其对应的凹部18内的电磁场的波长λg也变化。电介质占有率α根据电介质板13的厚度d1或者电介质板13和径向天线30的间隔d2而变化。因而，例如使径向天线30上下运动，通过改变电介质板13和径向天线30的间隔d2，而使波长λg产生变化，能够把L1、L2调整为λg/2左右。
下面，对图1所示的蚀刻装置的操作进行说明。
在装载台22上放置衬底21的状态下，使处理容器11内的真空度例如为0.01～10Pa左右。在维持该真空度的同时，从喷嘴17供给作为等离子体气体的Ar和作为蚀刻气体的CF4。在此状态下，将来自高频发生器45的电磁场通过矩形波导管43、矩形/同轴变换器42以及同轴线路41供给到径向天线30。
被导入到径向天线30的电磁场从径向波导路径33的中心处向外周部成放射状传输，同时，不断从多个缝隙36一点点地发射出去。从径向天线30发射的电磁场F穿过电介质板13而被导入到处理容器11内。然后，使处理容器11内的Ar产生电离，在衬底21的上部空间生成等离子体，同时离解CF4。
等离子体通过施加在装载台22上的偏置电压对能量和各向异性进行控制，与衬底21上附着的基CFx(x＝1，2，3)一起被用于蚀刻处理。
和现有的技术一样，由于生成的等离子体未被吸收而被反射的电磁场F1，和未直接从径向天线30导入到处理容器11内的电磁场F2，在径向天线30的放射面(导体板31)和等离子体表面之间的区域S1反复反射，形成驻波。
但是，如图2所示，在此蚀刻装置中，从处理容器11的边缘11A到屏蔽材料12的内表面的距离L1大约为λg/2。因此，边缘11A的位置大约处于驻波节点的位置。因此，边缘11A和其对置位置的放射面(导体板31)之间的电压大约为零，所以在边缘11A不会产生异常放电。由此，可以防止因异常放电而造成的处理容器11内的污染。
此外，从屏蔽材料12的内表面到O形环14的距离L2大约也为λg/2。因此，O形环14的位置大约也处于驻波的节点位置，因为驻波的电磁场弱，O形环14受到驻波的影响小。由此，能够延长O形环14的寿命。
以上，对从处理容器11的边缘11A到屏蔽材料12的内表面的距离L1大约为λg/2的例子进行了说明，然而，可以使边缘11A大约位于驻波的节点位置，所以L1也可以大约是λg的N/2倍(N是0以上的整数)。
同样，可以使从屏蔽材料12的内表面到O形环14的距离L2大约也为λg的M/2倍(M是0以上N以下的整数)。但是，当N≠M时，从O形环14来看，在处理容器11的内部侧存在驻波的波腹。这里，若发生异常放电的话，由于电子冲击而从处理容器11脱离的金属原子向处理容器11内发散，使处理容器11内部受到污染。因此，希望取N＝M，从边缘11A来看，将O形环稍微配置在屏蔽材料12的一侧。
此外，L1、L2不必严格等于λg·N/2、λg·M/2。下面，对L1、L2的允许范围进行说明。
在用平行板电极形成的均匀电场中，使用交流电场发生火花放电时的电场强度E1和电极间的等效距离D(cm)的关系由下式给出
  E1＝24.05δ[1+[0.328/(δ·D)1/2]](kV/cm)         …(3)
δ称为相对空气密度，为常温常压(20℃，1013hPa)下的空气密度为1时的空气密度，可用下式求出
  δ＝0.289p/(273+t)                               …(4)
p是压力(hPa)，t是温度(℃)。
当把(3)式的关系应用于图2所示的结构时，生成均匀电场的平行板电极相当于处理容器11的侧壁的上面和径向天线30的放射面(导体板31)。因此，(3)式中的电极间等效距离D相当于凹部18的直径。但是，在这里由于忽略了侧壁的上面和电介质板13之间的真空部分，因此电极间等效距离D为
  D＝(ε1)1/2·d1+(ε2)1/2·d2                     …(5)
另一方面，在(3)式中，当D取无限大时，给出在不均匀电场中发生火花放电时的电场强度E2为
  E2＝24.05(kV/cm)                                 …(6)
这就示出了在处理容器11的侧壁内表面的边缘11A上发生火花放电的条件。
取(3)式和(6)式的比，有
  Γ＝E1/E2＝1+[0.328/(δ·D)1/2]                …(7)
如果在边缘11A上的电压是尖峰电压的(1/Γ)以下，可以认为在边缘11A上不会放电。电压成为尖峰电压的1/Γ的角度θ由下式给出
  θ＝sin-1(1/Γ)(°)                            …(8)
因而，L1、L2的允许值ΔL为
  ΔL＝(θ/360)·λg                             …(9)
因此，L1、L2可以设定在下面的范围内，
    (N/2)·λg-ΔL＜L1＜(N/2)·λg+ΔL           …(10)
    (M/2)·λg-ΔL＜L2＜(M/2)·λg+ΔL           …(11)
以具体的例子表示。在图2所示结构中，在电极间由厚度d1＝3.1(cm)、相对介电常数ε1＝3.8的石英玻璃(电介质板13)、与厚度d2＝0.5(cm)、相对介电常数ε1＝1.0的空气(电介质板13和径向天线30之间的空间)构成的情况下，从(5)式得出电极间等效距离D为6.5(cm)。此外，在(4)式中，设压力p＝1013(hPa)、温度t＝40(℃)时，从(7)式及(8)式得到θ＝61.9(°)。另一方面，因为电极间的等价相对介电常数εr从(1)式得出为2.73，因此频率为2.45(GHz)的电磁场的波长λg从(2)式得出为7.4(cm)。因而，把θ以及λg的值代入(9)式～(11)式中，得到L1、L2的允许范围
(3.7·N-1.27)(cm)＜L1＜(3.7·N+1.27)(cm)
(3.7·M-1.27)(cm)＜L2＜(3.7·M+1.27)(cm)
其中，式中，L1和L2两者都是正数。
还有，这一条件是不发生放电的限制，而不是对由于等离子体中的电子的冲击而使金属原子从处理容器11脱离的限制。
(第二实施例)
图4是本发明的第二实施例的蚀刻装置的结构图。在此图中，和图1相同或者相当的部分用同样的符号表示，适当地省略该部分的说明。此外，图5是将图4中的虚线围起来的部分V放大的剖面图。
对于图4所示的蚀刻装置，在处理容器11的侧壁上设置有用于穿插测量等离子体密度的导电体探针51的圆形贯通孔19。探针51配置在贯通孔19的中心轴上，和贯通孔19的内表面一起形成同轴线路。因为同轴线路没有高频的截止，因此可以很好地用于高频等离子体装置的等离子体密度测量。探针51的一端与在处理容器11外部配置的等离子体密度测量装置主体52相连接，另一端延伸到处理容器11的内部。
在处理容器11的侧壁上形成的贯通孔19，通过位于和探针51之间的作为密封部件的O形环53进行密封，来确保处理容器11内部的气密性。
此外，贯通孔19通过屏蔽材料54堵塞侧壁外侧，通过此贯通孔19对通向处理容器11外部的电磁场进行屏蔽。再者，探针51贯通屏蔽材料54的中心部，伸出到处理容器11的外部，而且，如图5所示，通过绝缘部件55，以使探针51和屏蔽材料54之间不接触。
这里，如果设贯通孔19的内表面和屏蔽材料54的内表面形成的凹部56内的电磁场的波长为λg，那么，对屏蔽材料54进行如下配置，使从处理容器11的侧壁的内表面的边缘11B到屏蔽材料54的内表面的距离(即从凹部56的开口部分到端面的深度)L3大约为λg的N/2倍。而O形环14这样配置，使之距屏蔽材料12的内表面的距离L4大约为λg的M/2倍。L3的允许范围通过在上述(10)式中用L3置换L1的范围来表示，L4的允许范围通过在上述(11)式中用L4置换L2的范围来表示。
由此，即使凹部56内出现驻波，边缘11B也不会发生异常放电，因此，能够抑制处理容器11内的污染。此外，因为在O形环54的位置处驻波的电磁场弱，所以，能够延长O形环54的寿命。
(第三实施例)
本发明也可适用于利用电子回旋共振(electron cyclotron resonance：ECR)对衬底进行蚀刻的ECR蚀刻装置。图6是本发明第三实施例的ECR蚀刻装置的结构图。在此图中，和图1相同的部分用相同的符号表示，适当省略其说明。
如图6所示，此蚀刻装置具有由形成镜像磁场的电磁线圈151设置在周围的等离子体室111P和内含作为处理对象的衬底21的反应室111Q所构成的真空容器111。在等离子体室111P的上部设置有导入Ar等的等离子体气体的气体供给喷嘴117A；在反应室111Q的上部，设置有导入CF4等的蚀刻气体的环形气体供给部分117B。
在位于等离子体室111P的上部的开口部分配置有电介质板113。该电介质板113由位于等离子体室111P的开口部分处的侧壁的上面(真空容器111的端面)所支撑。在此侧壁的上面和电介质板13的周边部分的下面的结合处设置有作为密封部件的O形环114。
在电介质板113上，配置有与产生高频电磁场的高频发生器145相连接的波导管144。在此ECR蚀刻装置中，通过波导管144和高频发生器145构成电磁场供给装置。此外，在真空容器111的侧壁上面设置有覆盖电介质板113的外周的环形屏蔽材料112。
图7是将图6中的虚线围起来的部分VII放大的剖面图。
设由真空容器111的侧壁的上面、波导管144的下面和屏蔽材料112的内表面所形成的凹部(图7中具有梨皮纹图案的区域)118内的电磁场的波长为λg，则对屏蔽材料112进行如下配置，使得从真空容器111的侧壁内表面的边缘111A到屏蔽材料112的内表面的距离(即从凹部118的开口部分到端面的深度)L5大约为λg/2。而O形环114设置在距离材料112的内表面比λg/2略小的距离L6的位置上。L5的允许范围通过在上述(10)式中用L5置换L1的范围来表示，L6的允许范围通过在上述(11)式中用L6置换L2的范围来表示。
由此，即使凹部118内出现驻波，边缘111A也不发生异常放电，所以能够抑制真空容器111内的污染。此外，由于在O形环114的位置的驻波的电磁场弱，所以能够延长O形环114的寿命。
还有，当在真空容器的侧壁上具有用于穿插测量等离子体密度的探针的贯通孔时，屏蔽材料和O形环的配置位置可以与第二实施例中所表示的一样来进行调整。
以上，以本发明的等离子体装置适用于蚀刻装置的情况为例进行了说明，当然，本发明的等离子体装置也可以适用于例如等离子体CVD装置等的其它等离子体装置。
如上所述，在本发明中，在由容器端面、电磁场供给装置和屏蔽材料所围起来的区域内，从容器的内表面到屏蔽材料的内表面的距离调整到大约是上述区域内的电磁场波长的N/2倍(N是0以上的整数)。由此，容器内表面的位置大约位于上述区域中出现的驻波的节点位置上，在该位置的电压大约为零。因此，在容器内表面的位置上不发生异常放电，所以能够抑制容器内的污染。
此外，在本发明中对密封部件进行这样的配置，使其位于距离屏蔽材料内表面大约相当于上述区域内的电磁场的波长的大约M/2倍(M是0以上N以下的整数)的位置上。因为这一位置大约位于在上述区域内出现的驻波的节点位置上，驻波的电磁场弱，所以能够延长密封部件的寿命。
此外，在电磁场供给装置是由与电介质部件相对配置的天线所构成的情况下，通过改变电介质部件和天线的间隔来对由容器端面、天线和屏蔽材料所围起来的区域内的电磁场的波长进行调整。即使从容器的内表面到屏蔽材料的内表面的距离在物理上是恒定的，但是通过改变电介质部件和天线的间隔来调整上述区域内的电磁场的波长，就能够使上述距离大约为电磁场波长的N/2倍。
出于同样的理由，即使密封部件的配置位置在物理上是恒定的，但是通过改变电介质部件和天线的间隔，就能够使从屏蔽材料的内表面到密封部件的距离大约为电磁场的波长的M/2倍。
此外，在本发明中，在容器的贯通孔内，把从容器的内表面到屏蔽材料的内表面的距离调整为大约是贯通孔内的电磁场的波长的N/2倍(N是0以上的整数)。由此，容器内表面的位置大约位于贯通孔内所出现的驻波的节点位置上，在该位置的电压大约为零。由此，在容器内表面的位置不发生异常放电，所以能够抑制容器内的污染。
此外，在本发明中，对密封部件进行这样的配置，使其位于距离屏蔽材料内表面大约相当于贯通孔内的电磁场的波长的M/2倍(M是0以上N以下的整数)的位置上。此位置大约位于贯通孔内所出现的驻波的节点位置上，驻波的电磁场弱，所以能够延长密封部件的寿命。
本发明可适用于半导体装置和平面显示器的制造中而进行氧化膜的形成和半导体层的结晶生长、蚀刻、以及灰化等处理的等离子体装置。

Claims (13)

1.一种等离子体装置，具有：
带有开口部分的容器(11)；
电介质部件(13)，由该容器的开口部分外周的端面支撑并堵塞所述开口部分；
电磁场供给装置，通过该电介质部件从所述开口部分向所述容器内部供给电磁场；以及
屏蔽材料(12)，至少在所述容器的端面和所述电磁场供给装置之间设置、覆盖所述电介质部件的外周并屏蔽所述电磁场，
其特征在于，从所述容器端面上的所述容器内表面到所述屏蔽材料的内表面之间的距离，大约是由所述容器的端面、所述电磁场供给装置和所述屏蔽材料所围起来的区域内的所述电磁场的波长的N/2倍(N是0以上的整数)。
2.如权利要求1所述的等离子体装置，其特征在于，
所述电磁场供给装置是天线(30)，
设所述容器(11)的端面和所述天线的间隔为D、所述区域内的相对空气密度为δ、所述区域内的所述电磁场的波长为λg，则从所述容器的内表面到所述屏蔽材料的内表面的距离L1满足下式
    (N/2)·λg-ΔL＜L1＜(N/2)·λg+ΔL
    其中，L1＞0
    ΔL＝(θ/360)·λg
    θ＝sin-1(1/Γ)
    Γ＝1+[0.328/(δ·D)1/2]。
3.如权利要求1所述的等离子体装置，其特征在于，
还具有密封部件(14)，介于所述容器(11)的端面和所述电介质部件(13)的结合处、用于密封此结合处，
该密封部件配置在距离所述屏蔽材料的内表面大约相当于所述区域内的所述电磁场的波长的M/2倍(M是0以上N以下的整数)的位置上。
4.如权利要求3所述的等离子体装置，其特征在于，
设所述容器的端面和所述天线的间隔为D、所述区域内的相对空气密度为δ、所述区域内的所述电磁场的波长为λg，则从所述屏蔽材料的内表面到所述密封部件的配置位置的距离L2满足下式
    (M/2)·λg-ΔL＜L2＜(M/2)·λg+ΔL
    其中，L2＞0
    ΔL＝(θ/360)·λg
    θ＝sin-1(1/Γ)
    Γ＝1+[0.328/(δ·D)1/2]。
5.一种等离子体装置，具有：
容器(11)，形成有穿过导电体(51)的贯通孔；
电磁场供给装置(30)，向此容器内部供给电磁场；以及
屏蔽材料(54)，堵塞所述容器的贯通孔、屏蔽所述电磁场，
其特征在于，
从所述容器的贯通孔内的所述容器的内表面到所述屏蔽材料的内表面的距离大约相当于所述贯通孔内的所述电磁场波长的N/2倍(N是0以上的整数)。
6.如权利要求5所述的等离子体装置，其特征在于，
设所述容器的贯通孔的直径为D、所述贯通孔内的相对空气密度为δ、所述贯通孔内的所述电磁场的波长为λg，则从所述容器的内表面到所述屏蔽材料的内表面的距离L3满足下式
    (N/2)·λg-ΔL＜L3＜(N/2)·λg+ΔL
    其中，L3＞0
    ΔL＝(θ/360)·λg
    θ＝sin-1(1/Γ)
    Γ＝1+[0.328/(δ·D)1/2]。
7.如权利要求5所述的等离子体装置，其特征在于，
还具有密封所述容器的贯通孔的密封部件(53)，
该密封部件配置在距离所述屏蔽材料内表面大约相当于所述贯通孔内的所述电磁场的波长的M/2倍(M是0以上N以下的整数)的位置上。
8.如权利要求7所述的等离子体装置，其特征在于：
设所述容器的贯通孔的直径为D、所述贯通孔内的相对空气密度为δ、所述贯通孔内的所述电磁场的波长为λg，则从所述屏蔽材料的内表面到所述密封部件的配置位置的距离L4满足下式
    (M/2)·λg-ΔL＜L4＜(M/2)·λg+ΔL
    其中，L4＞0
    ΔL＝(θ/360)·λg
    θ＝sin-1(1/Γ)
    Γ＝1+[0.328/(δ·D)1/2]。
9.一种等离子体装置的制造方法，具有：
容器(11)，带有开口部分；
电介质部件(13)，由此容器的开口部分外周端面所支撑、堵塞所述开口部分；
电磁场供给装置(30)，通过该电介质部件从所述开口部分向所述容器内部供给电磁场；以及
屏蔽材料(12)，至少在所述容器的端面和所述电磁场供给装置之间设置、覆盖所述电介质部件的外周并屏蔽所述电磁场，
其特征在于，
对从所述容器端面上的所述容器的内表面到所述屏蔽材料的内表面的距离进行调整，使其大约为由所述容器的端面、所述电磁场供给装置和所述屏蔽材料所围起来的区域内的所述电磁场波长的N/2倍(N是0以上的整数)。
10.如权利要求9所述的等离子体装置的制造方法，其特征在于，
将密封所述容器的端面和所述电介质部件的结合处的密封部件(14)配置在距离所述屏蔽材料的内表面大约相当于所述区域内的所述电磁场波长的M/2倍(M是0以上N以下的整数)的位置上。
11.如权利要求9所述的等离子体装置的制造方法，其特征在于，
所述电磁场供给装置由面对所述电介质部件而配置的天线所构成，通过改变所述电介质部件和所述天线之间的间隔来对由所述容器的端面、所述天线和所述屏蔽材料所围起来的区域内的电磁场的波长进行调整。
12.一种等离子体装置的制造方法，具有：
容器，带有使导电体(51)穿过的贯通孔；
电磁场供给装置(30)，向该容器内部供给电磁场；以及
屏蔽材料(54)，堵塞所述容器的贯通孔、屏蔽所述电磁场，
其特征在于，
调整从所述容器的贯通孔内的所述容器的内表面到所述屏蔽材料的内表面的距离，使其大约相当于所述贯通孔内的所述电磁场的波长的N/2倍(N是0以上的整数)。
13.如权利要求12所述的等离子体装置的制造方法，其特征在于，
将密封所述容器的贯通孔的密封部件(53)配置在距离所述屏蔽材料的内表面大约相当于所述贯通孔内的所述电磁场的波长的M/2倍(M是0以上N以下的整数)的位置上。
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