CN1509496A - 等离子体处理装置 - Google Patents

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Abstract

在微波等离子体处理装置中，通过使正对被处理基片的喷盘或等离子体透过窗的、正对所述被处理基片的一侧成凹面状，来补偿被处理基片周围部分中的等离子体密度的降低。其结果，即使在进行蚀刻等低压下的等离子体处理时，也能在被处理基片表面附近维持稳定均匀的等离子体。此外，通过所述结构，还可以促进等离子体的点火。

Description

等离子体处理装置
技术领域
本发明一般地涉及等离子体处理装置，特别涉及微波等离子体处理装置。
等离子体处理处理及等离子体处理装置，对于近年来的被称为深亚微米(deep submicron)元件或深次微米(deep subquarter micron)元件、具有接近于0.1μm或其以下栅极长度的超微小化半导体器件的制造，或对于含有液晶显示装置的高清晰度平面显示装置的制造来说，是不可缺少的技术。
作为在半导体器件或液晶显示装置的制造中使用的等离子体处理装置，以往使用各种等离子体的激发方式，特别是平行平板型高频激发等离子体处理装置或电感耦合型等离子体处理装置很常见。但是这些现有的等离子体处理装置，具有由于等离子体形成不均匀、电子密度高的区域被限定因而难于以高处理速度即处理能力在被处理基片的整个面上进行均匀的处理的问题。该问题特别在处理大直径的基片的时候变得严重。并且在这些现有的等离子体处理装置中，具有由于电子温度高因而在被处理基片上形成的半导体元件中产生损伤、且处理室壁的溅射导致的金属污染大等几个本质的问题。因此，在现有的等离子体处理装置中，满足与半导体器件或液晶显示装置的更加微小化或进一步提高生产率相应的严格要求变得越发困难。
另一方面，以往公布有不使用直流磁场而使用由微波电场激发的高密度等离子体的微波等离子体处理装置。例如，公布有如下结构的等离子体处理装置，即，从具有多个缝隙的平面形状的天线(径向线缝隙天线)向处理容器内发射微波，通过此微波电场电离真空容器内的气体来使等离子体激发，其中，所述缝隙被排列成能够产生均匀微波的形状。例如参照日本专利特开平9-63793号公报。以这种方法激发的微波等离子体中可以覆盖天线正下方的宽广区域得到高等离子体密度，能够在短时间内进行均匀的等离子体处理。而且在以所述方法形成的微波等离子体中由于使用微波激发等离子体因而电子温度低，可以避免被处理基片的损伤或金属污染。另外，由于在大面积基片上也可以容易地激发均匀的等离子体，因而，也可以容易地适用于使用大口径半导体基片的半导体器件的制造工序或大型液晶显示装置的制造。
背景技术
图1A、1B是使用了所述径向线缝隙天线的现有微波等离子体处理装置100的结构示意图。其中，图1A是微波等离子体处理装置100的截面图，此外，图1B是径向线缝隙天线的结构示意图。
参照图1A，微波等离子体处理装置100具有从多个排气口116排气的处理室101，在所述处理室101中形成有支承被处理基片114的支承台115。为实现所述处理室101的均匀排气，在所述支承台115的周围形成有环状空间101A，并且，以相等的间隔、即相对于被处理基片轴对称地形成所述多个排气口116，使其与所述空间101A连通，从而，可以通过所述空间101A及排气口116均匀排出所述处理室101的气体。
在所述处理室101上面，且在与所述支承台115上的被处理基片114相对应的位置上，作为所述处理室101的外壁的一部分，经密封圈109形成有板状喷盘103，所述板状喷盘103由低损耗电介质构成，并具有多个开口部分107，另外，在所述喷盘103的外测经其他的密封圈108还设有同样由低损耗电介质构成的盖板102。
在所述喷盘103上面形成有等离子气体的通路104，并形成有所述多个开口部分107，每个开口部分都与所述等离子体通路104连通。另外，在所述喷盘103的内部，形成有等离子气体的供给通路108，该通路与设置在所述处理容器101的外壁上的等离子气体供给口105连通，供给到所述等离子气体供给口105的Ar或Kr等的等离子气体通过所述通路104从所述供给通路108被供给到所述开口部分107，以实际均匀的浓度从所述开口部分107排出到所述处理容器101内部的所述喷盘103正下方的空间101B中。
在所述处理容器101的上面，且在所述盖板102的外侧，从所述盖板102离开4～5mm的位置上，设有具有如图1B所示发射面的径向线缝隙天线110。所述径向线缝隙天线110通过同轴导波管110A与外部的微波源(图中未示出)相连，通过来自所述微波源的微波，激发排出到所述空间101B中的等离子气体。用大气填充所述盖板102与所述径向线缝隙天线110的发射面之间的空隙。
所述径向线缝隙天线110，由与所述同轴导波管110A的外侧导波管相连的平坦圆盘状的天线主体110B，和形成在所述天线主体110B的开口部分上的、形成了图1B所示的多个缝隙110a以及与之正交的多个缝隙110b的发射板110C组成，在所述天线主体110B与所述发射板110C之间，插有由厚度一定的电介质板构成的滞相板110D。
在所述结构的径向线缝隙天线110中，从所述同轴导波管110提供的微波在半径方向上扩散的同时行进，通过所述圆盘状的天线主体110B与发射板110C之间的空间，但在行进过程中由于所述滞相板110D的作用波长被压缩，因此，通过与这样在半径方向上行进的微波的波长相对应使得所述缝隙110a及110b形成同心圆形状、并且相互正交，可以向与所述发射板110C实际垂直的方向发射具有圆偏振波的平面波。
通过使用所述径向线缝隙天线110，在所述喷盘103正下方的空间101B中形成均匀的高密度等离子体。这样形成的高密度等离子体电子温度低，因此在被处理基片114中不会产生损伤，并且也不会产生由处理容器101器壁的溅射而导致的金属污染。
在图1的等离子体处理装置100中，另外在所述处理容器101中，在所述喷盘103与被处理基片114之间形成有导体结构部件111，该导体结构部件形成有从外部处理气体源(图中未示出)通过在所述处理容器101中形成的处理气体通路112供给处理气体的多个喷嘴113，所述喷嘴113的每一个都向所述导体结构部件111与被处理基片114之间的空间101C排出处理气体。在所述导体结构部件111中，在相邻的两个所述喷嘴113之间形成有较大的开口部分，在所述空间101B中形成的等离子体通过从所述空间101B向所述空间101C的扩散，能够从所述开口部分有效通过。
因此，在这样从所述导体结构部件111通过所述喷嘴113向所述空间101C排出处理气体的时候，所排出的气体被在所述空间101B中形成的高密度等离子体激发，从而，在所述被处理基片114上，可以高效率且高速地进行均匀的等离子体处理，同时还不会损伤基片及基片上的元件结构，也不会污染基片。另一方面，由于从所述径向线缝隙天线110发射的微波被所述导体结构部件111阻挡，因此，不会损伤被处理基片114。
但是在图1A、1B的现有等离子体处理装置100中，由于所述喷盘103与所述被处理基片114之间的间隔狭窄，在所述空间101B及101C中形成向喷盘103的径向的连续稳定的等离子体流，即使所述被处理基片114为大口径基片也能够进行非常均匀的等离子体处理，但是，另一方面在所述处理容器101内的压力降低时，特别地在喷盘103的周围部分中会产生等离子体密度容易降低的问题。例如在处理容器101内的压力在Ar气氛气体中降低到300mTorr以下的时候，在喷盘103的周围部分中的等离子体密度大大降低。可想而知这会在处理容器101内的压力降低的时候促进分离电子的扩散，从而导致其在处理容器101的内壁面上消失。由于等离子体的截止(cutoff)密度为7.5×1010cm-3，如果等离子体密度降低到所述截止密度以下则不能维持等离子体。所述喷盘103周围部分的等离子体密度的降低，不仅会产生导致处理速度降低的问题，而且还会产生由于微波被直接施加在被处理基片114上而引起损伤的问题。
发明内容
因此，本发明的总的目的在于，提供一种解决现有问题的、新型实用的等离子体处理装置。
本发明更为具体的目的在于，提供一种等离子体处理装置，使得即使在低处理压下也可以对整个被处理基片表面进行均匀的处理。
本发明的其他目的在于，提供一种等离子体处理装置，其特征在于，所述等离子体处理装置由以下部分构成：
处理容器，由外壁围成，配有支承被处理基片的支承台；
排气系统，其与所述处理容器结合；
微波透过窗，作为所述外壁的一部分设置在所述处理容器上，并与所述支承台上的被处理基片相对；
等离子气体供给部分，用于向所述处理容器供给等离子气体；
微波天线，对应于所述微波设置在所述处理容器上；
其中，所述微波透过窗的正对所述被处理基片一侧的内表面成凹面形状，从而，与所述被处理基片表面一致的平面和所述内表面之间的间隔沿所述微波透过窗的径向向外减小。
根据本发明，通过在所述喷盘的与被处理基片相对的一侧上形成凹面，减小了被处理基片周围部分中的形成高密度等离子体的喷盘下表面与被处理基片表面之间的间隔，从而，补偿了喷盘周围部分的等离子体密度的降低。其结果，即使在进行蚀刻等低压下的等离子体处理时，也可以在被处理基片表面附近维持稳定均匀的等离子体。而且，通过所述结构，还可以促进等离子体的点火。通过形成所述凹面来使等离子体稳定化，不仅适用于在被处理基片与等离子体供给部分之间设置处理气体供给部分的结构，也可适用于省略了处理气体供给部分的结构。
作为具有所述凹面的喷盘，可以使用形成有等离子气体通路及与其连通的多个开口部分的致密的陶瓷部件，但是也可以使用多孔质的陶瓷部件代替所述致密的陶瓷部件。这些喷盘被设置成处理容器外壁的一部分，与构成等离子体透过窗的致密的盖板紧密连接，但是，本发明在微波透过窗自身上还形成所述凹部，从而，不必使用喷盘，可以另外通过管等将等离子气体导入所述处理室中。
在本发明的喷盘或微波透过窗中，如果与形成所述凹面的内表面相对的外表面为平坦面，则可以容易地确保与微波天线的紧密连接，能够通过天线冷却喷盘，因而效果较好。
附图说明
图1A、1B是使用现有径向线缝隙天线的微波等离子体处理装置的结构示意图；
图2A、2B是本发明第一实施例的等离子体处理装置的结构示意图；
图3是在图2A、图2B的等离子体处理装置中使用的处理气体供给结构的结构示意仰视图；
图4是图2A、2B的等离子体处理装置的各种变形例的示意图；
图5是本发明第二实施例的等离子体处理装置的结构示意图；
图6是本发明第三实施例的等离子体处理装置的结构示意图；
图7是本发明第四实施例的等离子体处理装置的结构示意图；
图8是本发明第五实施例的等离子体处理装置的结构示意图；
图9是本发明第六实施例的等离子体处理装置的结构示意图；
图10是本发明第七实施例的等离子体处理装置的结构示意图；以及
图11是本发明第八实施例的等离子体处理装置的结构示意图。
具体实施方式
(第一实施例)
图2A、2B是本发明第一实施例的微波等离子体处理装置10的结构示意图。
参照图2A，所述微波等离子体处理装置10含有处理容器11和支承台13，所述支承台13设置在所述处理容器11内，通过静电吸盘支承被处理基片12，所述支承台13最好由通过热等静压法(HIP)形成的AlN或Al2O3制成，在所述处理容器11的包围所述支承台13的空间11A中，以相等间隔、即相对于所述支承台13上的被处理基片12大体以轴对称关系，至少在两处、最好在三处以上的位置形成排气口11a。所述处理容器11通过所述排气口11a由不同斜度不同倾角的螺旋泵进行排气和减压。
所述处理容器11最好由含有A1的奥氏体不锈钢制成，在内壁面上通过氧化处理形成有由氧化铝组成的保护膜。此外，在所述处理容器11的外壁内与所述被处理基片12相对应的部分中，作为所述外壁的一部分形成有圆盘状喷盘14，所述喷盘14由通过HIP法形成的致密的Al2O3形成，并具有多个喷嘴开口部分14A。所述通过HIP法形成的Al2O3喷盘14在形成时使用Y2O3作为烧结助剂，气孔率为0.03％以下实际上不含气孔或气泡，达到30W/m·K，作为陶瓷具有非常大的热传导率。
所述喷盘14通过密封圈11s安装在所述处理容器11上，另外在所述喷盘14上通过密封圈11t还设有由通过相同的HIP处理而形成的致密的Al2O3制成的盖板15。在所述喷盘14的与所述盖板15相连的一侧上形成有与每个所述喷嘴开口部分14A连通而形成等离子气体通路的凹入部分14B，所述凹入部分14B形成在所述喷盘14的内部，与连通形成在所述处理容器11的外壁上的等离子气体入11p的其他等离子气体通路14C相连通。
形成在所述处理容器11内壁上的突出部分11b支承所述喷盘14，其中，所述突出部分11b的支承所述喷盘14的部分构成圆形，以便抑制异常放电。
因此，在供给到所述等离子体入口11p中的Ar或Kr等的等离子气体顺次通过所述喷盘14内部的通路14C及14B后，通过所述开口部分14A被均匀地供给到所述喷盘14正下方的空间11B中。
在所述盖板15上，设置有径向线缝隙天线20，其由以下部分构成：与所述盖板15紧密连接且形成了如图3B所述的多个缝隙16a、16b的圆盘状缝隙板16，支承所述缝隙板16的圆盘状天线主体17，以及夹在所述缝隙板16与所述天线主体17之间的由Al2O3、Si3N4、SiON或SiO2等低损耗电介质材料组成的滞相板18。所述径向线缝隙天线20通过密封圈11u安装在所述处理容器11上，所述径向线缝隙天线20中通过具有矩形或者圆形截面的同轴导波管21由外部微波源(图中未示出)供给频率为2.45GHz或8.3GHz的微波。供给的微波从所述缝隙板16上的缝隙16a、16b通过所述盖板15及喷盘14向所述处理容器11中发射，在所述喷盘14正下方的空间11B中，在从所述开口部分14A供给的等离子气体中激发等离子体。其中，所述盖板15及喷盘14由Al2O3形成，作为高效的微波透过窗起作用。此时，由于在所述等离子体通路14A～14C中避免了等离子体激发，所述等离子气体在所述通路14A～14C中保持在约6666Pa～13332Pa(约50～100Torr)的压力上。
为提高所述径向线缝隙天线20与所述盖板15的密封性，在本实施例的微波等离子体处理装置10中，在与所述缝隙板16相结合的所述处理容器11上面的一部分中形成有环状的槽11g，通过与所述槽11g连通的排气口11G排出所述槽11g内的气体，由此，使所述缝隙板16与所述盖板15间的缝隙空间压力减小，通过大气压力能够切实地将所述径向线缝隙天线20压紧在所述盖板15上。在所述缝隙空间中，含有形成在所述缝隙板16上的缝隙16a、16b，但是除此之外也有由于盖板15表面的微小的凹凸等各种原因而形成的缝隙空间。所述缝隙空间通过所述径向线缝隙天线20与处理容器11之间的密封圈11u被密封。
另外通过所述排气口11G及槽15g向所述缝隙板16与所述盖板15之间的缝隙空间中充填分子量小的惰性气体，可以促进从所述盖板15向所述缝隙板16传输热量。作为所述惰性气体，最好使用热传导率大且离子化能量高的He。在向所述缝隙空间充填He的时候，最好将压力设定在0.8个大气压左右。在图3的结构中，为了排出所述槽15g的气体及向槽15g充填惰性气体，在所述排气口11G上连接有阀门11V。
在所述同轴导波管21A内，外侧的导波管21A连接在所述圆盘状的天线主体17上，中心导体21B通过在所述滞波板18上形成的开口部分与所述缝隙板16连接。因此，供给到同轴导波管21A中的微波，一边在所述天线主体17与缝隙板16之间沿径向行进，一边通过所述缝隙16a、16b被发射出去。
图2B是形成在所述缝隙板16上的缝隙16a、16b的示意图。
参照图2B，所述缝隙16a呈同心圆状排列，与每个缝隙16a相对应，并与其垂直的缝隙16b同样形成同心圆形状。所述缝隙16a、16b在所述缝隙板16的半径方向上，以与被所述滞相板18压缩的微波的波长相对应的间隔形成，其结果，微波从所述缝隙板16大体成平面波发射。此时，由于所述缝隙16a及16b以相互正交的关系来形成，因而这样发射的微波形成含有两个正交的偏波成分的圆偏振波。
在本实施例的等离子体处理装置10中，所述喷盘14的与所述被处理基片12相对侧的表面形成有凹面形状的弯曲面，其结果是，所述喷盘14和与所述被处理基片12的表面一致的平面之间的间隔D沿所述喷盘14的半径方向向外平滑减少。即所述凹面形状被轴对称的曲面隔断形成，由于所述间隔D在所述被处理基片12的周围部分中减小，所述被处理基片周围部分中的等离子体密度降低的问题得到解决。
由此，在所述等离子体处理装置10中，即使需要在低压环境下进行干蚀刻等等离子体处理，等离子体密度也不会降低到截止密度以下，等离子体维持稳定，从而，可以避免产生被处理基片12周围部分中的等离子体的消失或微波导致的基片损伤、或者处理速度的降低等问题。
另外在图2A的等离子体处理装置10中，在所述天线主体17上形成有形成了冷却水通路19A的冷却块19，通过所述冷却水通路19A中的冷却水冷却所述冷却块19，通过所述径向线缝隙天线20吸收蓄积在所述喷盘14中的热量。所述冷却水通路19A在所述冷却块19上形成为螺旋状，最好通过吹入H2气体以冒泡(bubbling)方式除去溶解的氧并且通入控制了氧化还原电位的冷却水。
此外，在图2A的微波等离子体处理装置10中，所述处理容器11中，在所述喷盘14与所述支承台13上的被处理基片12之间，设置有处理气体供给结构31，该结构具有栅格形状的处理气体通路31A，该通路从设置在所述处理容器11外壁上的处理气体注入口11供给处理气体并将之从多个处理气体喷嘴开口部分31B(参照图3)排出，在所述处理气体供给结构31与所述被处理基片12之间的空间11C中，进行期望的均匀的基片处理。在所述基片处理中，包括等离子体氧化处理、等离子体氮化处理、等离子体氮氧化处理、等离子体CVD处理等。此外，从所述处理气体供给结构31向所述空间11C中供给C4F8、C5F8或C4F6等易分解的碳氟化合物气体，或F系或Cl系等蚀刻气体，通过从高频电源13A向所述支承台13施加高频电压，能够对所述处理基片12进行活性离子蚀刻。
在本实施例的微波等离子体处理装置10中，通过将所述处理容器11的外壁加热到150℃左右的温度，可避免反应副产物向处理容器内壁上附着，通过进行一天一次左右的干洗，可以正常、稳定地工作。
图4是图2A结构的处理气体供给结构31的结构的底面示意图。
参照图4，所述处理气体供给结构31由电导体构成，所述电导体例如是含有Mg的Al合金或添加Al的不锈钢等，所述栅格形状的处理气体通路31A与向所述处理气体注入口11r供给处理气体的供给口31R相连，从在下表面形成的多个处理气体喷嘴开口部分31B向所述空间11C均匀地排出处理气体。此外，在所述处理气体供给结构31中，在相连的处理气体通路31A之间形成有使等离子体或包含在等离子体中的处理气体通过的开口部分31C。在用含有Mg的Al合金形成所述处理气体供给结构31时，最好在其表面上形成氟化物膜。此外在用添加了Al的不锈钢形成所述处理气体供给结构时，最好在表面上形成氧化铝的钝化膜。在本发明的等离子体处理装置10中，由于被激发的等离子体中被激发的电子温度低因而等离子体的入射能量小，避免了所述处理气体供给结构31飞溅而在被处理基片12上产生金属污染的问题。所述处理气体供给结构31也可以由矾土等陶瓷来形成。
所述栅格形状的处理气体通路31A及处理气体喷嘴开口部分31B设计得覆盖着比图4中虚线所示的被处理基片12大得多的区域。通过将所述处理气体供给结构31设置在所述喷盘14与被处理基片12之间，能够等离子体激发原料气体或蚀刻气体等处理气体，由所述等离子体激发的处理气体进行均匀地处理。
在所述处理气体供给结构31由金属等导体形成时，通过将所述栅格状处理气体通路31A相互的间隔设定得比所述微波的波长短，所述处理气体供给结构31形成微波的短路面(短絡面)。此时等离子体的微波激发不仅在所述空间11B中产生，在包含被处理基片12表面的空间11C中，处理气体也被从所述激发空间11B扩散来的等离子体激活。
在本实施例的微波等离子体处理装置10中，通过使用处理气体供给结构31均匀地控制处理气体的供给，可以解决处理气体在被处理基片12上过度分解的问题，即使在被处理基片12的表面上形成有纵横比大的结构的情形下，也能够在所述高纵横比结构的里面实施期望的基片处理。即，微波等离子体处理装置10对设计标准不同的不同时期的半导体器件的制造有效。
在图5的微波等离子体处理装置10B中，通过从所述处理气体供给结构13导入各种氧化气体或氮化气体、原料气体或蚀刻气体，即使所述被处理基片12为大口径基片时，也能够在被处理基片12表面的整个面上以低温、均匀地堆积各种高质膜，或均匀地蚀刻所述表面。
图4是所述喷盘14的各种变形例的喷盘141～144的结构示意图。
参照图4，所述喷盘141在被处理基片12的对面侧具有圆锥形状的凹面，与此相对，可知所述喷盘142具有截锥形的凹面。另外在所述喷盘143中圆形的凹入部分形成有台阶形状，所述喷盘144中形成有多个台阶形状的凹入部分。这些凹入部分任何一个都相对于所述喷盘的中心轴对称地形成，通过所述中心轴的旋转保证进行均匀的处理。
(第二实施例)
图5是本发明第二实施例的等离子体处理装置10A的结构示意图。在图5中，在先前说明过的部分上标注了相同的标号，并省略了其说明。
参照图5，等离子体处理装置10A与所述等离子体处理装置10具有类似的结构，所述被处理基片12与喷盘14之间的间隔D在所述喷盘14的半径方向上向外方减小，但是在所述等离子体处理装置10A中除去了所述处理气体供给部分13。
在所述结构的等离子体处理装置10B中，由于省略了所述下层喷盘31，因而不能供给除等离子气体之外的处理气体进行成膜或蚀刻处理，但是通过从所述喷盘14在供给等离子气体的同时供给氧化气体或氮化气体，可以在被处理基片表面上形成氧化膜、氮化膜或氮氧化膜。在本实施例的等离子体处理装置10A中，能够简化结构，大大降低制造费用。
在本实施例中，由于所述间隔D在被处理基片12的周围部分中减小，因此补偿了被处理基片12周围部分的等离子体密度的降低，等离子体维持稳定，可以避免被处理基片12周围部分中等离子体的消失或微波导致的基片损伤、或者处理速度降低等问题。
在图5的等离子体处理装置10A中，即使所述被处理基片为大口径基片，也能够以低温、高效地、并且均匀地、以低费用进行被处理基片12的氧化处理或氮化处理、氮氧化处理等。
在本实施例中，也能够代替所述喷盘14而使用图4中说明的喷盘141～143。
(第三实施例)
图6是本发明第三实施例的等离子体处理装置10B的结构示意图。其中，图6在先前说明过的部分上标注了相同的标号，并省略了其说明。
参照图6，在本实施例中，代替所述喷盘14使用了由烧结氧化铝等多孔质的陶瓷制成的喷盘14。
在所述喷盘14P中虽然没有形成如喷盘14中的喷盘14的喷嘴开口部分14A，但是形成有与等离子气体供给口11P相连的等离子气体供给通路14C及14B，从而，所供给的等离子气体从所述等离子气体通路14B通过所述多孔质喷盘14中的气孔，均匀地排出到所述空间11B。
在本实施例中，所述喷盘14P的下表面形成了轴对称的凹面，所述下表面与被处理基片12的表面之间的间隔D向着被处理基片12的周围部分减小。由此，在图6的结构中补偿了所述被处理基片12周围部分中等离子体密度的降低，等离子体维持稳定，可以避免被处理基片12周围部分中的等离子体消失或微波导致的损伤，或者处理速度降低等问题。
在图6的等离子体处理装置10B中，通过从所述处理气体供给结构13导入各种氧化气体或氮化气体、原料气体或蚀刻气体，能够在所述被处理基片12表面的整个面上以低温、均匀地堆积各种高质膜，或者均匀地蚀刻所述表面。
在本实施例中，作为所述多孔质喷盘14P的凹面，也可以形成图4所示的各种凹面。
(第四实施例)
图7是本发明第四实施例的等离子体处理装置10C的结构示意图。其中，图7在先前说明过的部分上标注了相同的标号，并省略了其说明。
参照图7，本实施例的等离子体处理装置10C具有与先前的等离子体处理装置10B相同的结构，但是去除了所述下段喷盘31。此外，支承所述喷盘14的所述突出部分11b的整个面形成有圆形。
在所述结构的等离子体处理装置10C中，由于省略了所述下段喷盘31所以不能供给除等离子气体之外的处理气体以进行成膜或蚀刻，但是通过在从所述喷盘14供给等离子气体的同时供给氧化气体或氮化气体，可以在被处理基片表面上形成氧化膜、氮化膜或氮氧化膜。
在本实施例中，所述喷盘14P的下表面形成了轴对称的凹面，所述下表面与被处理基片12的表面之间的间隔D向着被处理基片12的周围部分减小。由此，在图7的结构中补偿了所述被处理基片12周围部分中等离子体密度的降低，等离子体维持稳定，可以避免被处理基片12周围部分中的等离子体消失或微波导致的损伤，或者处理速度的降低等问题。
在图7的等离子体处理装置10C中，即使所述被处理基片为大口径基片，也能够以低温、高效地、并且均匀地、以低费用进行被处理基片12的氧化处理或氮化处理、氮氧化处理等。
在本实施例中，作为所述多孔质喷盘14P的凹面，也可以形成图4所示的各种凹面。
(第五实施例)
图8是本发明第四实施例的等离子体处理装置10D的结构示意图。其中，图8在先前说明过的部分上标注了相同的标号，并省略了其说明。
参照图8，实施例中去除了图6的实施例中的多孔质喷盘14P及盖板15，取而代之的是在所述被处理基片12的对面侧设置了由致密的陶瓷形成的微波透过窗14Q。所述微波透过窗14可以由介电损耗小的材料，例如HIP处理过的矾土等来形成。
在图8的结构中，所述微波透过窗14Q发挥所述盖板15的功能，但是不形成图6的实施例中的等离子气体通路14C或与此连通的开口部分14A，另外在处理容器11的外壁上，形成了由管11P构成的等离子气体导入部分。此外在所述微波透过窗14Q上紧连着设置有径向线缝隙天线20。所述等离子气体导入管11P最好对称地设置在所述被处理基片12的周围。
在所述结构中，所述微波透过窗14Q的下表面形成了轴对称的凹面，所述下面与被处理基片12的表面之间的间隔D向被处理基片12的周围部分减小。由此，在图8的结构中补偿了所述被处理基片12的周围部分中的等离子体密度的降低，等离子体维持稳定，可以避免被处理基片12周围部分中的等离子体的消失或微波导致的基片损伤、或者处理速度降低等问题。
在图8的等离子体处理装置10D中，即使所述被处理基片为大口径基片，也能够以低温、高效地、并且均匀地、以低费用进行被处理基片12的氧化处理或氮化处理、氮氧化处理等。
在本实施例的等离子体透过窗中，也可以使用图4所示的各种凹面。
(第六实施例)
图9是本发明第六实施例的等离子体处理装置10E的结构示意图。其中，图9在先前说明过的部分上标注了相同的标号，并省略了其说明。
参照图9，本实施例的等离子体处理装置10E具有与先前的等离子体处理装置10D类似的结构，但是除去了所述处理气体供给结构31。
根据所述结构，通过由所述等离子气体导入管11P供给Kr或Ar等惰性气体、O2等氧化性气体、NH3气或N2与H2的混合气体等氮化性气体，可以在所述被处理基片12的表面上以低温、高效地形成高质量的氧化膜、氮化膜或氮氧化膜。
在此情况下，在本实施例中由于所述微波透过窗14Q的下表面与被处理基片12之间的间隔D向所述被处理基片12的周围部分减小，因而在被处理基片12周围部分中确保足够的等离子体密度，均匀地进行所述被处理基片12的处理。
本实施例的微波透过窗14Q中，也可以使用图4所示的各种凹面。
(第七实施例)
图10是本发明第七实施例的等离子体处理装置10F的结构示意图。其中，图10在先前说明过的部分上标注了相同的标号，并省略了其说明。
参照图10，在本实施例中采用了厚度均匀的电介质窗14Q’代替所述电介质窗14Q。
在所述电介质窗14Q’中，与形成凹面的下表面相对应，上表面形成凸面。因此在图10的等离子体处理装置10中，代替平坦的所述径向线缝隙天线20使用了具有与所述凸面相对应的凹面的径向线缝隙天线20’。即，所述径向线缝隙天线20’具有形成凹面的缝隙板16’，在所述缝隙板16’上通过中间弯曲的滞相板18’安装有形成凹面的天线主体17’。
在所述结构的等离子体处理装置10F中，也可以补偿所述被处理基片12的周围部分中的等离子体密度的降低，通过由所述处理气体供给部分31供给各种处理气体，能够覆盖被处理基片12整个面，均匀、稳定地进行氧化或氮化、氮氧化、还有各种层的堆积以及蚀刻等各种等离子体处理。
(第八实施例)
图11是本发明第八实施例的等离子体处理装置10G的结构示意图。其中，图11在先前说明过的部分上标注了相同的标号，并省略了其说明。
参照图11，本实施例的等离子体处理装置10G具有与先前实施例的等离子体处理装置10F相同的结构，但是在本实施例中除去了所述处理气体供给部分31。
在所述结构的等离子体处理装置中，也可以补偿所述被处理基片12的周围部分中的等离子体密度的降低，能够覆盖被处理基片12整个面，稳定地进行氧化、氮化、氮氧化等均匀的等离子体处理。
本发明并不局限于所述特定的实施例，只要不脱离在权利要求的范围内记载的本发明的要点，可以进行各种变形或改变。
工业实用性：
根据本发明，可以补偿被处理基片的周围部分中的等离子体密度的降低，即使在低压处理中也能够维持等离子体，进行稳定的等离子体处理。

Claims (21)

1.一种等离子体处理装置，其特征在于，
所述等离子体处理装置由以下部分构成：
处理容器，由外壁围成，具有支承被处理基片的支承台；
排气系统，与所述处理容器结合；
微波透过窗，作为所述外壁的一部分设置在所述处理容器上，并与所述支承台上的被处理基片相对；
等离子气体供给部分，用于向所述处理容器供给等离子气体；
微波天线，对应于所述微波设置在所述处理容器上；
其中，所述微波透过窗的正对所述被处理基片一侧的内表面成凹面形状，从而，与所述被处理基片表面一致的平面和所述内表面之间的间隔沿所述微波透过窗的径向向外减小。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述间隔沿所述微波透过窗的径向向外连续减小。
3.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述间隔沿所述微波透过窗的径向向外平滑减小。
4.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述间隔沿所述微波透过窗的径向向外线性减小。
5.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述间隔沿所述微波透过窗的径向向外非线性地减小。
6.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述间隔沿所述微波透过窗的径向向外呈阶梯状减小。
7.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述间隔只在所述微波透过窗的周围部分沿所述微波透过窗的径向向外减小。
8.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述微波透过窗的与所述内表面相对的外表面由平坦面构成。
9.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述微波透过窗构成所述等离子气体供给部分，所述等离子气体供给部分内部具有等离子气体通路，向所述处理容器排出等离子气体。
10.如权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述微波透过窗具有多个与所述等离子气体通路连通的开口部分。
11.如权利要求10所述的等离子体处理装置，其特征在于，微波透过窗由如下部分构成：
盖板，构成所述处理容器外壁的一部分；及
喷盘，与所述盖板紧密连接，具有与所述等离子气体通路连通的多个开口部分。
12.如权利要求10所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述微波透过窗由致密的陶瓷形成。
13.如权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述微波透过窗由多孔介质形成。
14.如权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述微波透过窗由如下部分构成：
盖板，构成所述处理容器的一部分；及
喷盘，由与所述盖板紧密连接的多孔介质构成。
15.如权利要求13所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述多孔介质由烧结陶瓷形成。
16.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述等离子气体供给部分由形成在所述处理容器外壁上的、可与等离子气体源相连的管构成。
17.如权利要求16所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述微波透过窗由致密的陶瓷形成。
18.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，在所述被处理基片与所述等离子气体源之间，还设有处理气体供给部分。
19.如权利要求18所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述处理气体供给部分具有：使等离子体通过的等离子体通路、可与处理气体源相连的处理气体通路、以及与所述处理气体通路连通的多个喷嘴开口部分。
20.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，还包含与所述支承台连接的高频电源。
21.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述微波天线由径向线缝隙天线构成。
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