TW201116167A - Plasma processing device - Google Patents

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TW201116167A
TW201116167A TW099103418A TW99103418A TW201116167A TW 201116167 A TW201116167 A TW 201116167A TW 099103418 A TW099103418 A TW 099103418A TW 99103418 A TW99103418 A TW 99103418A TW 201116167 A TW201116167 A TW 201116167A
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TW
Taiwan
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dielectric
plasma
dielectric body
processing apparatus
metal
Prior art date
Application number
TW099103418A
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English (en)
Inventor
Masaki Hirayama
Tadahiro Ohmi
Original Assignee
Univ Tohoku
Tokyo Electron Ltd
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    • H05H1/46Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
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Description

201116167 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於—種個㉞波來激發氣體以對被 處理體進行電漿處理之電漿處埋# f 裝置特別是有關於一 種可控制電磁波的傳播之機構。 【先前技術】 將低頻微波供給至電漿處理裝置時,不只是在第工 介電體與電漿傳播之表面波(以下亦稱為介電體表面波 (DSW: Dielectric Surface Wave)),亦會產生在處理容器 内壁的金屬面與電漿傳播之表面波(以下亦稱為金屬表 面波(MSW : Metal Surface Wave)。 金屬表面波在電漿的電子密度較截止密度化的2 倍要低時則無法傳播。截止密度nc係與微波頻率的平 方成比例,因此金屬表面波在頻率低、電子密度不高時 會無法傳播。再者,金屬表面波具有當頻率愈低則愈不 易衰退之特徵。 一般來說,在使用於電漿產生之2450MHz的頻率 中’截止岔度nc的值為7.5xl〇1Gcm-3 ’故當電子密度非 為1.5xlOncm-3以上時則金屬表面波便無法傳播。例 如,在表面附近的電子密度為1 χ l〇llcm·3左右之低密戶 電漿中,金屬表面波會完全無法傳播。即使是電子密度 更高的情況,由於會大幅衰退,故金屬表面波的傳播幾 乎不致成為問題。 201116167 另一方面,在例如915MHz的頻率中,即使是表面 附近的電子密度為lx10ncm_3左右之低密度電漿,金屬 表面波亦會在處理室内面長時間地傳播。因此,利用低 頻微波來進行電漿處理時,不只是控制介電體表面波的 傳播之機構,亦須有用以控制金屬表面波的傳播之機 構。 因此,發明者提出一種在電漿處理裝置之反應室内 的金屬面設置溝槽或凸部,而藉由使金屬表面波在溝槽 或凸部反射,來防止金屬表面波不會再從溝槽或凸部往 前傳播之機構(例如,參照專利文獻:國際公開 WO/2008/153054 號)。 然而,利用溝槽來抑制金屬表面波的傳播時,溝槽 中所傳播之電漿中的電子與離子會在溝槽側面或底面 再結合,而產生溝槽中的電子及離子減少之現象。因 此,溝槽中的電漿密度容易下降,而成為不容易產生穩 定的電漿之狀態。另一方面,在溝槽中一旦電漿產生會 有電聚過強之傾向。 其結果為,在溝槽中會形成產生有電漿的部分與未 產生有電漿的部分。亦即,溝槽中係在局部地方產生有 電漿。又,溝槽中產生有電漿的部分之電漿密度會非常 地高,再者,該密度高的部分會在溝槽中移動,故溝槽 中的電漿在時間上及空間上皆為不穩定之狀態。 金屬表面波的傳播方式會隨著溝槽中的電漿密度 而改變。當電漿密度低時,金屬表面波會通過溝槽而傳 4 2〇lll6l67 播。另一方面,眚恭 射而無法通過溝度高時’當金屬表面波會被反 定,故金屬表溝槽中的電製不穩 得其傳播狀態在時;上::過溝槽二一下被反射,而使 的變化亦會對溝槽外;::二:=化。該不穩定 體容易成為不穩定的狀態:;題,而有電浆整 會造屬表面波的傳播時’雖然不 射之問題。 q有_使金屬表岐充分地反 【發明内容】 .因此,本發明才 定性並控财在於提供—種可_電裝的穩 為解決上述;;内=波的傳播之電装處理農置。 處理裝置,係利用電磁明其中—樣態提供—種電裝 處理,其具有1縣i來以對被處理體進行_ =電皮’弟1介電體,係面向該處理容器的内壁,2 =磁波賴_之_波穿透至贿H=使 器的内面所傳播之二㈣的内面,而抑制沿著該處理容 該結構係於該處理容器的内 制沿著該處理容器的内面所傳 ^ ;丨電體,以抑 屬表面波係波)。金 介電體_科_以付域料 201116167 屬表面波在處理容器的金屬面傳播而到達第2介電體 時,電場會進人第2介電體㈣而使得金屬表面波成^ 在第2介電體傳播之介電體表面波。如上所述,表面波 會從金屬表面波變成介電體表面波而傳播,在第2介電 體傳播後,會再次成為金屬表面波而傳播。當表面波從 金屬表面波變減介電體表面波時,或從介電體表面= 變化成金屬表面波時,特性阻抗((:11啦伽仏价 Impedance)會大幅改變。其結果為,第2介電體可將沿 著處理容器内面所傳播之電磁波反射。 藉此,金屬表面波會沿著處理容器内面而傳播至被 處理體的周圍,而可避免損害到處理的均勻性。又,藉 由避免在未進行被處理體的處理之位置產生電毁,可防 止電磁波的能量無端消耗。再者,可抑制金屬表"面波傳 播至因金屬表面波的能量而有損害到機器之虞 該第2介電體可躲_處理容崎 波的90%以上反射。 此外,處理容器的内面舉例有例如,與電漿相接觸 之處理容器内壁的金屬面、處理容器内壁中區劃為對被 處理體進行«處理之空_内壁之金屬面、較被 體所載置之位置要更位於均(第!介電體側)之處理容 器内壁的金屬面。 該第2介電體垂直於金屬表面波傳播方向的最厚部分厚 度Dt可為4mm以上。 該第2介電體之金屬表面波傳播方向的最長部分長度Dw 6 201116167 ⑽㈣分長机 約m倍。 賴所傳播之電磁波波長、的大 以該第2介電體的相 率為f時,該第2介電體二=為。、以金屬表面波的頻 長执可較下數式=之金軸波傳播方向的最長部分 (數式1) 107
W 可為Si’第金屬表面波傳播方向的最長部分長度比 細所健之電魏嶋的大約 口或G^。;1電體可嵌入於該處理容器的内壁所設置之貫穿 該,2介電體可連接於該處理容器的金屬面。 該第2介電體之至少電_的面可具有倒角。 該^介電體可延伸至該處理容器的侧壁。 «亥第2 ;ι %體可^^於為該處理容器的⑽且圍繞電聚 激發區域之區域。 該第1介電體可面向該處理容器的内壁而複數地規則設 S1 7 201116167 置;該第2竹體可沿著或接近包含有各 干 體::====,二 置;該第2介電體可設置於沿著、=、内土而複數地規則設 設置於該概個第!介電體^軸第1介電體及鄰接 側。 最相戦接近該外周 該第2介電體可劃定該電 該第2介電體與該複數個第!入:域。 面。 ’丨電體之間可露出有金屬 該第2介電體可藉由固定 藉由該處理容器所設置之 千而固定於該處理容器,或 器。 D或凹邹而固定於該處理容 如以上所說明,本發明可 抑制沿著處理容器内面 提供—種可使電漿穩定並 處理裝置。 播之電磁波的傳播之電漿 【實施方式】 以下參照添附圖式, 態。又,本說明書及圖〜發明之較佳實施形 構的構成要件則軒相 Λ質上具有相同功能及結 例之,,《下所說明之;複說明。 J之電漿處理裝置依照第1實施形態及其變形 s第1實施形態:> 序加以說明。 〔電漿處理裴置的結構〕 201116167 〔第2介電體所造成的反射〕 〔第2介電體形狀之最佳化〕 (第2介電體的厚度Dt) (第2介電體的寬度Dw) <第2實施形態> 〔電漿處理裝置的結構〕 〔第2介電體〕 <第2介電體的變形例> (變形例1)〜(變形例6) <第1實施形態> 〔電漿處理裝置的結構〕 首先,針對本發明第1實施形態之微波電漿處理裝 置的結構,參照圖1及圖2加以說明。圖1係顯示本實 施形態之微波電漿處理裝置10的縱剖面(圖2所示之 2-0,0’-2剖面)圖。圖2係圖1之1-1剖面,係顯示微波 電漿處理裝置10的頂面。微波電漿處理裝置10係利用 電磁波來激發氣體以對被處理體進行電漿處理之電漿 處理裝置的一例。 如圖1所示,微波電漿處理裝置10具有用以對玻 璃基板(以下稱為「基板G」。)進行電漿處理之處理容器 100。處理容器100係由容器本體200與蓋體300所構 成。容器本體200為其上部具有開口之有底立方體形 狀,其開口係藉由蓋體300而被加以封閉。蓋體300係 由上部蓋體300a與下部蓋體300b所構成。容器本體200 [S1 9 201116167 ,下部蓋體300b的接觸面設置有〇型環2〇5,藉以將 各器本體200與下部蓋體3〇〇b加以密閉而劃定處理 室。上部蓋體300a與下部蓋體3〇〇b的接觸面亦設置有 0型環210及〇型環215,藉以將上部蓋體3〇〇a與下 4盒體300b加以密閉。容器本體2〇〇及蓋體3〇〇係由 例如鋁合金等金屬所構成,並為電接地之狀態。 處理容器100内部設置有用以載置基板〇之載置台 105。載置台1〇5係由例如氮化鋁所形成。載置台1〇5 被支撐於支撐體11〇,並於其周圍設置有用以將處理室 的氣體流動控制在較佳狀態之隔板115。處理容器1〇〇 底部設置有氣體排出管12〇,以利用設置於處理容器 100外部之真空幫浦(未加以圖示)來將處理容器100内 的氣體排出。 參照圖2 ’處理容器1〇〇的頂面規則地設置有第1 介電體305、金屬電極31〇及金屬罩32〇。第1介電體 305及金屬電極31〇係相對於基板〇或處理容器ι〇〇而 於傾斜大約45。的位置處等間隔地設置有8片。第】介 電體305之稍微被削除的角部彼此之間為鄰接設置。3 片金屬罩320係設置於第i介電體3〇5及金屬電極31〇 之間。 頂面另設置有12片將所有的金屬電極31〇及金屬 罩320圍繞之側罩350。金屬電極310及金屬罩320在 本實施形態中為接近正方形的平板,但亦可非為正方 开^^金屬電極310係使第1介電體305從金屬電極310
的邛大致均等地露出而鄰接設置於第工介電 之平板。根據該結構,第1介♦ 體05 300的内面與金屬電極3〗n "f3G5係被挾置在蓋體 3 土屬雜310之間而密接於處理容器1〇〇 的内面。f屬電極310係與處理容器的内壁電連接。 二卜’,實施形態中,δ片第i介電體3。= €極係叹置為4片x2列,但不限於此,亦可辦加 成減少'1介電體305及金屬電極31〇的片數。曰 再—人觀看圖1 ’有關金屬電極31〇與金屬罩32〇的 展度,金屬罩320係要厚上第i介電體3G5厚度部分的 久小。根據該形狀,則頂面的高度大致為相同。 |體3〇5係、由氧化銘所形成,金屬電極训、金屬罩似 及側罩350係由鋁合金所形成。 第1介電體305及金屬電極31〇係藉由螺絲325而 自4個部位均等地被加以支撐。上部蓋體施與下部 襄體獅b之間垂直於紙面方向係設置有形成為格子狀 么主氣體流道33G。主氣體流道33G係將氣體分流至複 麩個螺2 325内所設置之氣體流道325a。氣體流道325a 的入口嵌入有使流道變狹窄之細管335。細管335係由 陶瓷或金屬所構成。金屬電極31〇與第丨介電體3〇5之 閤设置有軋體流道310a。金屬罩32〇與下部箸f i〇〇h 身i罩350與下部蓋體3_之間亦設=: 道320a。螺絲325的前端面係與金屬電極31〇、金屬罩 32〇及側罩350的下面對齊,以使電漿分佈不會紊亂。 於金屬電極31〇所開口之氣體放出孔345a與二金屬罩 11 t S1 201116167 320或侧罩350所開日之氣體放出孔卿係等間隔地 排列設置。 氣體供給源905所輸出之氣體係從主氣體流道 330通過氣體流道325a ’再通過第1氣體流道她 及第2氣體流道32〇a,而從氣體放出孔345&、34北 被供給至處理室内。如此地,藉由在頂部的金屬面形 成氣體簇射板,以抑制過去所發生之因電漿中的離子 而將介電體板表面敍刻及反應生成物堆積在處理容器 内壁’並可降低污染或微塵粒子。又,與介電體不同 的是金屬容易加工,故可大幅地降低成本。 將盘體3〇0挖掘所形成之第j同轴管的外部導體 6H)b係插人有内料體61Qa。同樣地將蓋體· 挖掘所形成之第2〜第5同軸管的外部導體6勘〜6通 係插入^第2〜第5同轴管的内部導體620a〜640a,其 j覆蓋有蓋體罩66〇。各同軸管的内部導體係由熱 傳導性佳之銅所形成。 道辦^介電體3〇5表面除了微波從第1同軸管的内部 ¥體61〇a及外部導體61%之間入射至第工介電體 微波從第1介電體305放出至處理容器10〇内 二、°分以外係被覆有金屬膜305a。藉此,不會因第 广電紅305與鄰接於其之組件間所產生的空間而θ =波的傳播H,並可穩定地將微波導人至處理容= 第1 ;ι電體305係從一對一地鄰接於第i介電 12 20ιΠ6167 〇5之,屬電極310與未設置有第i介電體% 之間而露出至電漿側。如圖2所示,以將各第工 =體305鄰接於中心之金屬罩32〇的中心點為頂k 广S域為早A Ce卜而將頂面區劃 1。頂面中,以單元㈣-個單位而規則地設置= 個相同圖樣結構的單元。 夏虿8 藉此,從微波源900所輸出之例如915MHz 曰通過第1〜第5同軸管而均等地傳遞至第i介電體 3〇5。從第i介電體3()5所放出之微波會成為表面波並 以相等的電功率在金屬電極31〇及金屬罩32()表 播。藉此’金屬表φ波會賴至細純,而在本施 形態之微波電漿處理裝置10的頂面下方產生均勻的電 锻0 第2介電體340係圍繞所有的第i介電體3〇5、金 屬黾極310金屬罩320及側罩350而設置於沿著複數 個單兀Cel整體的最外周侧附近。第2介電體34〇的縱 剔面為矩形’係由料、氧祕、^淡、氧化紹與石 英的,合物等所形成。第2介電體340的上面係密接於 下部蓋體33〇b的下面,而從下部蓋體3〇%突出至電漿 側。 如此地,第2介電體340係設置於接近包含有各複數 個第1介電體305之假想區域的複數個單元Cel整體的最 外周侧。複數個第i介電體305與第2介電體34〇雖相 互接近但並未接觸,而從第2介電體340與複數個第1 [S] 13 201116167 介電體305之間露出有金屬面。第2介電體34〇係設置 ^處理容器100内面中圍繞電漿激發區域之區域。第2 介電體340可如本實施形態般設置為一道,抑或設置為 一逼或三道。第2介電體340係設置於處理容器丨〇〇的 内面’而具有能抑制沿著處理容器1〇〇内面所傳播的電 磁波(金屬表面波)之功能,將詳述於後。 圖1所示之冷媒供給源010係連接至蓋體300内部 的冷媒配管910a與第2同軸管之内部導體620a内的冷 媒配管91〇b ’藉由使冷媒供給源910所供給之冷媒在 冷媒配管910a、910b内循環後再次回到冷媒供給源 910 ’來抑制蓋體3〇〇及第2同軸管的内部導體620a被 加熱。 〔第2介電體所造成的反射〕 若欲盡量抑制金屬表面波的穿透的話’必須使第2 介電體340的寬度與厚度為期望値。為了調查第2介電 體340之寬度與厚度的最佳値,而利用圖3所示之模型 進行了電磁場模擬。如圖3所示,金屬的下面係設置有 厚度為Dt、寬度為Dw而朝紙面的t直方向無限延伸之 介電體Md。金屬及介電體Md的下面係設置有厚度為s 的鞘區及相對介電率為sd之電漿。以鞘區的相對介電率 為1 〇 當在金屬表面上從紙面右端朝左方傳播之金屬表 面波MSW的入射波到達介電體Md的A端面時,其— °·5分會成為介電體表面波DSW而橫跨介電體Md與電 201116167 而其餘的部份則成為反射波被反射 + 疋在A端面,抖诂Α β a 副中,會因在A端面及面亦會反射。於介電體 左右鐘n、士&之多重反射所產生之向 部分則合二=ί ί波。介電體表面波D S W的- 著左_金屬面繼=屬表面波爾的穿透波而沿 穿二射波的電功率為〜穿透波的電功率為P時 穿透置係以1〇1〇雜)來表示 力時, 功率應抑制在人較之電 ’穿透波的電 量必須抑制為-i〇dB以下。 10/°以下。因此,穿透 〔介電體形狀之最佳化〕 (介電體的厚度Dt) 接下來’將利用圖3之模型 果顯示於圖4、圖圖4係介電、磁場模擬結 的關係。將介電體的寬度Dw固定在1度Dt與穿透量 率為915MHz’電漿的相對^電率£ 。微波的頻 配合標準電漿激發條件。 £d :一70。該等値係 由圖4可知穿透量會隨著介電體 減少。將其說明於下。於八端 八^…的增加而 介電體表面波DSW之特性阻抗的比愈^波MSW與 愈大而穿透量會愈小。介電體表面波⑽反射量會 與電漿,亦會橫跨厚介電體而傳播,故不只是鞘區 體表面波DSW之特性㈣會較金衫 得大。當介電體的厚度Dw愈厚齡 皮MSW要來 瑕表面波DSW的 201116167 塵 大。因此,當介電體的厚度Dw愈厚,則金 皮MSW與介電體表面波DSW之特性阻抗的比 會愈大,而穿透量會愈小。 ^ =方面,由圖4可知穿透量與介電體的相對介電 率^乎無關。又,為了將穿透量抑制在-10dB以下, 體的相對介電率,為多少,必須使介 度Dt為4mrn以上。 子 (介電體的寬度Dw) 波的顯示介電體的寬度%與穿透量的關係。微 皮的V員率為915MHz,電漿的相對介電率為 入恭 的厚度8mm,介電體的相對介:為^ =對於介電體的寬…周期性- ㈣,介電體中會因左右_之微波 波攸B端面所見之左側的阻抗係較 f生駐 ,來得十分地小,故B端面會接近t = f 態,而成為電場的駐波波節。 且路的狀 當A端面於駐波波腹的條件,亦即 w大約為(211+1)\心/4(1!為整數,χ 人 的見度
的波長)時,從Α端面所見之力d「"电體表面波DSW _ ;度;=: 201116167 會達到最小,由於與金屬表面波MSW之較小特性阻抗 的比會變小,故穿透量會達到最大。 為了盡量將穿透量抑制地較小,則期望使A端面達 到駐波波腹的條件,亦即,介電體的寬度Dw大約為 (2n+1 )xXd/4的長度。或是,A端面不會達到駐波波節的 條件,亦即,則期望使介電體的寬度Dw為減掉nxh/2 之長度。再者,即使因各種條件使得介電體表面波DSW 的波長心改變而仍欲經常地盡量將穿透量抑制地較小 時,較佳係使介電體的寬度Dw至少較、/2要小。 當介電體的厚度Dt較鞘區的厚度要來得十分地厚 時,以下數式來求得介電體表面波DSW之波長&的近 似值。首先,利用以下的特性方程式,來求得固定値 hi。 (數式2) .(1) 此處,εΡ為電漿的相對介電率(實部),k。為真空中 的波數。接下來,由下式來求得介電體表面波的波長M。 (數式3) [S 1 17 201116167 λό^ 2π +/?? (2) 在求知圖5的結果之條件中,從數式(丨)、(2)來計 算介電體表面波的波長Μ後得到74mm的結果。由圖5 可知介電體的寬度Dw為大約ηχλ<ι/2(η=1,2)時,穿透量 會最大。 介電體表面波的波長心係大致與微波的頻率£成反 比’且大致與介電體的相對介電率&的根號成反比。因 此’簡單地以下數式來表示介電體表面波的波長 (數式4) 215 ί^ΜζψΙ (3) 即使因各種條件使得介電體表面波的波長&改變 而仍欲經常地盡量將穿透量抑觀較小時,由數式(3) 可知’必須使介電體的寬度Dw至少較W2要小,亦即, 只要下數式成立的話即可。 (數式5) 18 201116167 107 7m疋 ⑷ 由以上可知,第2介電體鳩 度队設定為如下所述即可 度A及寬 於金屬表破MSW "電體340垂直 4·以上。 傳播方向的农厚部分厚度Dt較佳為 又,第2介電趙34〇之金屬表面 的最長部分長度Da佳* gay、^评傅播方向 大、力為(2n+1)xV4(n為整數、, 或為減掉ηχλ鼻為整數)之長度。再者,第 340的長度Dw大約為未達V2更佳。 汉 藉此,可使因第2介電體34〇 *沿著處理容器1〇〇 的内面傳播之金屬表面波充分地反射,且可利用第2介 電體340所圍繞之區域來區劃電漿激發區域。藉此,金 屬表面波會沿著處理容器内面傳播至基板G的周圍,而 <避免損害到處理的均勻性。又,藉由避免在未進行基 板G的處理之位置產生電漿,可防止微波的能量無端消 耗。再者’可抑制金屬表面波傳播至因金屬表面波的能 量而有4貝害到機if之虞的區域。 <第2實施形態> 〔電漿處理裝置的結構] 接下來’針對本發明第2實施形態之微波電漿處理 裝篆的結構,參照圖6及圖7加以說明。圖6係顯示本 [S1 19 201116167 實施形態之微波電渡處理裝置1G的縱剖面(圖7所示之 4二=二。圖7為圖6之3_3剖面,係顯示微波 電漿處理裝置10的頂面。 半導㈣係具有用以對例如3 一 :土 仃屯漿處理之處理容器100。處理容器 100係由容I本體200與蓋體3〇〇所構成。容器本請 3⑻二具=了之有底圓筒形狀,其開口係藉由蓋體 3 00而被加以封閉。 =圖7,處理容器刚的頂面係規則地設置有第 1"电體305、金屬電極及金屬罩32G m介 電體305及金屬電極以係4 # s 相鄰接之方式而點對』 物1介她W湖之 頂面另設置有將第u電體地、金屬電極31〇及 體地圍繞之侧|35()。Μ錄31() 態中為接近正方形的平板,但 ==根據該Γ’第1介電體3_挾 面與屬電極310之間而密接於處理 金屬電極310係與處理容器雨的内 回到圖6,將蓋體300挖掘所形成之 Γ3= 斤係插入有内部導體610a。同樣地二蓋 體300挖掘所形成之第3〜第5 _管的外部導體 201116167 630b〜650b係插入有第3〜第5同轴管的内部導體 630a〜650二其上部覆篕有蓋體罩66〇。第4同軸管係分 歧為2根苐3同轴管,第3同軸管的兩端部分別連結有 分歧為2根之第5同軸管。2根第5同軸管的兩端部分 別連接有第1同轴管。 _微波源900所輸出之微波係經由第4同軸管、第3 同轴管、2根第5同軸管、4根第1同軸管而從4片第 1介電體305被供給至處理容器1〇〇的内部。 (第2介電體) 圖6所示’第2實施形態之第2介電體340的剖 面為橫長形狀。第2介電體340係延伸至處理容器 1〇〇(各益本體200)的側壁内。第2介電體獨的外周侧 係插入至設置於容財體細與下部蓋體3_的交界 之凹部。凹部的下面介設有〇型環5G5,而到用Ο型環 =5的反彈力來將第2介電體34()壓接固定於下部蓋體 b根據》亥結構,藉由處理容 1〇〇所設置之凹部, 更可在不使用固^組件的情況下裝設第2介電體34〇。 340 Π6及Λ7所示,本實施形態中,第2介電體 〇係具有8角形開口之;业士 置為接近4以〗介電^ —部分係設 盥第2介雷體的外側。第1介電體305 八弟2 電體340係稍微分離 面。金屬電極31G的下面μ ,人”之間路出有金屬 在相同面上。下面與第2介電體340的上面係位 此外,第2介電體34〇 亦可為其内周的一部分係沿 f S3 21 20ιΠ6167 著4片第1介電體3〇5的外側設置。 當處理容器100的内面具有大的段差部時,處理氣 體會^帶留,故較不佳。另—方面,為了使金屬表面波反 射,第2介電體34〇較厚為佳。因此,藉由使第2介電 體340之至少電漿側的面的角部為倒角而成為斜面 34〇a,則可確保第2介電體340的厚度,並將因第2介 電體340所產生的段差抑制地較小。 藉此亦可使因第2介電體340所造成之沿著處理容 态100的内面傳播之金屬表面波充分地反射,而被第2 介電體340圍繞的區域則區劃為電漿激發區域。 <第2介電體的變形例> 有關第2介電體340的形狀、固定方法及設置可有 各種變形例。以下,針對第2介電體34〇的變形例沁 變形例6,參照圖8〜圖13加以說明。 (變形例1) 圖8係顯不本實施形態第2介電體340的變形例1 ,縱剖面。變形例1之第2介電體340的剖面為矩形, 單疋Cel的交界與第2介電體34〇的端面係位在相同面 上。亦即,第2介電體340係設置於沿著接近包含有各該複 數個第1彳電體305之假想區域的複數個單元Cel整體的最 外周侧。 又,第2介電體340係在連接於處理容器1〇〇之頂 ,的金屬表面之狀態下,從下部蓋體300b的上侧(外侧') 藉由螺絲500而被加以鎖固。螺絲5〇〇可為絕緣體或金 22 201116167 屬。根據該結構,金屬電極310的下面與第2介電體 340的上面係位在相同平面上。因此,不需將蓋體側加 工,且成本較低。 又,可將第2介電體340設置在單元的交界線上, 故裝置的設計較為容易,且即使微波的波長改變,仍然 能夠隨時保持電場強度圖形的對稱性,故較佳。 此外’若不預先使處理容器100之金屬面與第2介 電體340的間隙較為狹窄,則會在其間隙產生電漿。為 了避免上述情況,例如,係將上述間隙控制在〇 以下。 圖9係顯示本實施形態第2介電體340的變形例 之縱剖面。變形例2之第2介電體34㈣剖面為〈 草元^^界與第2介電體__㈣在相同面二 丨電體34G係在連接於處理容器· 至屬表面之狀態下,從下部蓋 、面 螺絲510而被加以鎖固。 、'則)藉 單元的交界與可為絕緣體或金屬 上。第2介電_上面係較;=相同 稍加位於下侧。 平又盘屬私極310的下面 根據該結構,由於第八 而被加以鎖©,故可提高^體34()從下侧藉由螺綠 體340為L形,則:修性。又’藉由使第2介電 介電體340的隔板,藉此異::漿之間設置第2 23 201116167 (變形例3) 圖10係顯示本實施形態第2介電體340的變形例 3之縱剖面。變形例3中,係將剖面為矩形的第2介電 體340完全埋入下部蓋體300b的内部,而使其不會從 下部蓋體300b突出。第2介電體340的下面係與第1 介電體305的上面位在相同面上。如此地,藉由盡量減 少頂面的凹凸來使氣體不會滯留。此外,第2介電體 340的端面係較單元Cel的交界更位於外側。本變形例 中未設置有金屬罩320及侧罩350。 (變形例4) 圖11係顯示本實施形態第2介電體340的變形例4 之縱剖面。變形例4中,第2介電體340的端面係延伸 至處理容器100之容器本體200的内側面而連接於内側 面。單元Cel的交界與第2介電體340的端面係位在相 同面上。 第2介電體340的上面與第1介電體305的下面係 位在相同面上。第2介電體340的角係被倒角而成為傾 斜340a,為一種可使氣體的流動良好且容易清潔之結 構。本變形例中未設置有金屬罩320及側罩350。 (變形例5) 圖12係顯示本實施形態第2介電體340的變形例 5之縱剖面。變形例5中,第2介電體340係部分地被 埋入,而其一部分係自下部蓋體300b突出。第2介電 體340係藉由處理容器壁内的螺絲515而被固定在下部 24 蓋體300b。由於螺絲515不會曝露在電漿中,故可防 止異常放電。 本變形例之第2介電體340的剖面較細長,内侧 340b較厚,其角部係被倒角而成為傾斜34〇a。第2介 電體340的端面係位於單元Cel交界的外侧。 (變形例6) 圖13係顯示本實施形態第2介電體340的變形例 :之縱剖面。變形例6中,下部蓋體3〇〇b係分割為上 部3〇〇bl及下部300b2。下部蓋體的下部3〇〇b2與側罩 之間設置有第2介電體340。該等之間設置有段差, 藉由使段差挾置於下部蓋體的下部3〇〇b2與侧罩35〇之 =來保持第2介電體340。藉此,不使用螺絲
定第2介電體34〇。 J U 藉由以上的變形例1〜6,亦可利用第2介電 "、准持電漿的穩定並抑制金屬表面波的傳播。-340 ^ 以上已參照添附圖式來說明本發明較佳你A , 恶’值毋須贅言本發明不限於該範例。本發 ^形 :域具通常知識者應當可在申請專利範圍所“技: =做各種變化或修正,該等#然亦屬於 j, 範圍内。 ^之技術 二列如,本發明之第2介電體MO可設置於處 。 、内面之圍繞電漿激發區域的區域。另一方合盗 由言戈詈坌〇 々面,夢 弟2介電體34〇,亦可將第2介電體34〇 : 之區域ρ查,1 4 戶斤圍繞 -為電漿激發區域。第1介電體3〇5 弟2介 201116167 電體340可非為板狀。 又’以上所說明的各實施形態中係以輸出915MHz 的微波之微波源900為例,但亦可為輸出896MHz、 922MHZ ' 245GHz等微波之微波源。又,微波源係產 生用以激發電漿的電磁波之電磁波源的其中一例,但若 為輸出100MHz以上的電磁波之電磁波源則亦包含磁 控管或高頻電源。 又’本發明之電漿處理裝置不限於上述微波電漿處 理裝置’而亦可為實行成膜處理、擴散處理、蝕刻處理、 灰化處理、電锻植人處理等彻電來對被處理體進行 電漿處理之電激處理裝置。 ^例如’本發明之電漿處理裝置亦可處理大面積的玻 ,基板、圓形石夕晶圓或方型的s〇I(SiUc〇n 〇n lnsul_) 【圖式簡單說明] 圖1係本發明第1實施形態之電漿處理裝 置的縱剖 面圖(2-〇,〇,-2剖面)。 ,2係顯不同貫施形態之電漿處理裝置的頂面之 圖式(1-1剖面)。 圖式 圖3係用以說明第2介電體所造成的表面波反射之 表 圖4係顯示第2介電體之厚度與穿透量的關係之 圖 26 201116167 圖5係顯示第2介電體之寬度與穿透量的關係之圖 表0 圖6係本發明第2實施形態之電漿處理裝置的縱剖 面圖(4-0',〇-4剖面)。 圖7係顯示同實施形態之電漿處理裝置的頂面之 圖式(3-3剖面)。 圖8係顯示變形例1之第2介電體的縱剖面圖。 圖9係顯示變形例2之第2介電體的縱剖面圖。 圖10係顯示變形例3之第2介電體的縱剖面圖。 圖11係顯示變形例4之第 圖12係顯示變形例5;之第 圖13係顯示變形例6之第 2介電體的縱剖面圖。 2介電體的縱剖面圖。 2介電體的縱剖面圖。 【主要元件符號說明】 s 鞘區 Cel 單元 Dt厚度 Dw寬度 DSW介電體表面波 G 基板 Md 介電體 MSW金屬表面波 10 微波電漿處理裝置 100 處理容器 27 201116167 105 载置台 110 支撐體 115 隔板 120 氣體排出管 200 容器本體 205、210、215 Ο 型環 300 蓋體 300a上部蓋體 300b下部蓋體 300bl下部蓋體的上部 300b2下部蓋體的下部 305 第1介電體 305a金屬膜 310 金屬電極 310a、320a、325a 氣體流道 320 金屬罩 325、500、510、515 螺絲 330 主氣體流道 335 細管 340 第2介電體 340a傾斜 345a、345b氣體放出孔 350 側罩 505 Ο型環 28 201116167 510 螺絲 610a〜640a 内部導體 610b〜650b 外部導體 660 蓋體罩 900 微波源 905 氣體供給源 910 冷媒供給源 910a、910b冷媒配管 29

Claims (1)

  1. 201116167 七、申請專利範圍: 1. 一種電漿處理裝置,係利用電磁波來激發氣體以對 被處理體進行電漿處理,其具有: 處理容器,係由金屬所形成; 電磁波源1係輸出電磁波; 第1介電體,係面向該處理容器的内壁,而使 該電磁波源所輸出之電磁波穿透至該處理容器 内;以及 第2介電體,係設置於該處理容器的内面,而 抑制沿著該處理容器的内面所傳播之電磁波。 2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置,其中該第 2介電體係使沿著該處理容器的内面所傳播之電磁 波反射。 3. 如申請專利範圍第2項之電漿處理裝置,其中該第 2介電體係使沿著該處理容器的内面所傳播之電磁 波的90%以上反射。 4. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置,其中該第 2介電體垂直於金屬表面波傳播方向的最厚部分厚 度Dt為4mm以上。 5. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置,其中該第 2介電體之金屬表面波傳播方向的最長部分長度 〇~為減掉橫跨該第2介電體與電漿所傳播之電磁 波波長的大約n/2倍(η為整數)之長度。 6. 如申請專利範圍第5項之電漿處理裝置,其中該第 30 201116167 2介電體之金屬表面波傳播方向的最長部分長度 Dw未達橫跨該第2介電體與電漿所傳播之電磁波 波長的大約1/2倍。 7. 如申請專利範圍第6項之電漿處理裝置,其中以該 第2介電體的相對介電率為sd、以金屬表面波的頻 率為f時,該第2介電體之金屬表面波傳播方向的 最長部分長度Dw係較下數式要短 [m] ο 8. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置,其中該第 2介電體之金屬表面波傳播方向的最長部分長度 Dw為橫跨該第2介電體與電漿所傳播之電磁波波 長的大約(2n+l)M倍(η為整數)。 9. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置,其中該第 2介電體係嵌入於該處理容器的内壁所設置之貫穿 口或凹部。 10. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置,其中該第 2介電體係連接於該處理容器的金屬面。 11. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置,其中該第 2介電體之至少電漿側的面係具有倒角。 12. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置,其中該第 2介電體係延伸至該處理容器的側壁。 13. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置,其中該第 2介電體係設置於為該處理容器的内壁且圍繞電漿 31 201116167 14 激發區域之區域。 如申請專利範圍第1項之電漿處理襞置,其中該第 1介電體係面向該處理容器的内壁而複數地規則設 置; 々該第2介電體係沿著或接近包含有各該複數個 第1介電體之假想區域的複數個單元整體的最外 周側而設置。 申專利乾圍弟1項之電毅處理裝置,其中該第 2電體係面向該處理容㈣_而複數地規則設 =2介電體係 1置於沿著該複數個第】介電 外周個第1介電體之罩體的最 1δ. 範圍第12項之電敷處理裝置,其中該 W電體係劃定該電漿激發區域。 第1項之電_縣置,其中該第 面。體與峨個第1介電體之間係露出有金屬 32 1 項之_背置,其中該第 藉由該處理容器所設置之貫穿:里谷窃A 該處理容器。 或凹。ρ而固定於
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