TW201304617A - 電漿處理裝置及電漿產生用天線 - Google Patents

Abstract

提供一種可供給氣體以及電磁波之電漿處理裝置及電漿產生用天線。電漿處理裝置，係具備有：處理容器，係進行電漿處理；慢波板，係穿透被供給之電磁波；以及電漿產生用天線，係具有鄰接於慢波板所設置之淋灑頭；淋灑頭係由導電體所形成，形成有複數氣體孔，在相對於複數氣體孔呈分離之位置處具有通過電磁波之複數狹縫。

Description

電漿處理裝置及電漿產生用天線

本發明係關於一種電漿處理裝置及電漿產生用天線。尤其，係關於一種電漿產生用天線之構造以及使用其之電漿處理裝置。

電漿處理係半導體元件之製造上不可或缺的技術。近年來，基於LSI之高積體化以及高速化之需求，需要對構成LSI之半導體元件做更微細加工。

但是，電容耦合型電漿處理裝置、感應耦合型電漿處理裝置所生成之電漿的電子溫度高，且電漿密度高之區域受限。因此，難以實現可因應半導體元件更為微細加工需求的電漿處理。

從而，為了實現如此之微細加工，必須生成低電子溫度且高電漿密度之電漿。為了因應此需求，有人提出以微波在處理容器內生成表面波電漿，藉此對半導體晶圓進行電漿處理之裝置(例如參見專利文獻1、2)。

於專利文獻1、2當中提議了一種電漿處理裝置，係使得微波沿同軸管傳遞而輻射至處理容器內，利用微波之表面波所擁有的電場能量來激發氣體，藉以利用低電子溫度產生高電漿密度之表面波電漿。

先前技術文獻

專利文獻1 日本特開2003-188103號公報

專利文獻2 日本特開2003-234327號公報

但是，專利文獻1之電漿處理裝置，為了使得微波從同軸管往處理容器內進行輻射，頂板係成為表面波電漿與狹縫之間以石英等介電質板所夾持之構造，而氣體則從處理容器側壁供給於處理容器內之構造。如此般，由於氣體從頂板外供給，而無法控制氣流，難以進行良好之電漿控制。此外，即便頂板以導電體形成之情況，但未揭示可從頂板對處理容器內輻射電磁波之機構。

針對上述課題，本發明之目的係提供一種可供給氣體以及電磁波之電漿處理裝置及電漿產生用天線。

再者，為了解決上述課題，依據本發明之某觀點，係提供一種電漿處理裝置，係具備有：處理容器，係進行電漿處理；慢波板，係穿透被供給之電磁波；以及電漿產生用天線，係具有鄰接於該慢波板所設置之淋灑頭；該淋灑頭係由導電體所形成，形成有複數氣體孔，在相對於該複數氣體孔呈分離之位置處具有通過電磁波之複數狹縫。

該電漿處理裝置可具備複數該電漿產生用天線。

該淋灑頭可使得表面波傳輸於其露出於電漿空間側之面。

該淋灑頭可於該複數狹縫之內側以及外側形成該複數氣體孔。

可進一步具備有氣體路徑，其通過區隔該複數狹縫之部分、對形成於該狹縫內側之複數氣體孔供給氣體。

該氣體路徑可分開形成複數氣體路徑而可分別供給複數氣體。

可進一步具備對該淋灑頭施加直流電壓之機構。

對該淋灑頭施加直流電壓之機構亦可於該同軸管之間具有絕緣構件。

於該複數狹縫亦可填充介電構件。

該複數狹縫可相對於該電漿產生用天線之中心軸形成為軸對稱。

該淋灑頭之表面可被施以熔射或是固定有頂板，並形成有和該複數狹縫以及該複數氣體孔連通之開口。

該淋灑頭可由矽所形成，該淋灑頭之表面可處於露出狀態。

為了解決上述課題，依據本發明之其他觀點，係提供一種電漿產生用天線，係具備有由導電體所形成之淋灑頭，該淋灑頭係具有：複數氣體孔；以及，複數狹縫，係於和該複數氣體孔呈分離之位置處通過電磁波。

如以上所說明般，依據本發明，可提供一種可供給氣體以及電磁波之電漿處理裝置及電漿產生用天線。

以下參見所附圖式，針對本發明之實施形態做詳細說明。此外，於本說明書以及圖式中，針對實質上具有相同功能構成之構成要素係賦予相同符號而省略重複說明。

此外，本發明之實施形態係依照第1~第4實施形態之順序以下面內容來說明。

<第1實施形態>

〔電漿處理裝置之構成〕

〔電漿產生用天線之構成〕

〔狹縫之變形例〕

<第2實施形態>

〔電漿產生用天線之構成〕

<第3實施形態>

〔電漿產生用天線之構成〕

<第4實施形態>

〔電漿產生用天線之構成〕

〔電漿產生用天線之動作〕

<第1實施形態> 〔電漿處理裝置之構成〕

首先，針對本發明之第1實施形態之電漿處理裝置之全體構成參見圖1來說明。圖1係示意顯示電漿處理裝置之縱截面圖。

於本實施形態，就對於半導體晶圓W(以下稱為晶圓W)施以蝕刻處理做為電漿處理之蝕刻裝置係舉例 說明電漿處理裝置10。電漿處理裝置10係具有處理容器100，以氣密保持之內部來電漿處理晶圓W。處理容器100為圓筒狀，例如由鋁等金屬所形成並接地。

於處理容器100之底部設有載置晶圓W之晶座105。晶座105係由鋁等金屬所形成，經由絕緣體110而被支撐構件115所支撐，設置於處理容器100之底部。藉此，晶座105係成為電性浮接狀態。晶座105以及支撐構件115之材料可舉出表面經過耐酸鋁處理(陽極氧化處理)之鋁等。

晶座105係經由匹配器120而連接著偏壓用高頻電源125。高頻電源125係對晶座105施加偏壓用高頻電力，藉此，電漿中之離子被拉往晶圓W側。此外，雖未圖示，然晶座105亦可設置用以靜電吸附晶圓W之靜電夾具、溫度控制機構、用以對晶圓W內面供給傳熱用氣體之氣體流路、於搬送晶圓W之際進行升降之升降銷等。

於處理容器100之底部設有排氣口130，於排氣口130係連接著包含未圖示真空泵之排氣裝置135。一旦排氣裝置135產生動作，則處理容器100之內部受到排氣，而減壓至所希望之真空度。於處理容器100之側壁形成有搬出入口140，藉由可開閉搬出入口140之閘閥145的開閉來搬出、搬入晶圓W。

於晶座105上方係裝設有電漿產生用天線200(以下稱為天線200)，可一邊供給氣體、一邊供給電磁波(此處為微波)。天線200係設置於蓋體150之開口部 分。藉此，於晶座105與天線200之間形成電漿空間U。於天線200之上部係連結著微波傳遞機構400來做為傳遞微波之電磁波傳遞機構，將微波輸出部300所輸出之微波傳達到天線200。

控制裝置500係如後述般控制對天線200施加之DC電壓等。控制裝置500具有控制部505以及記憶部510。控制部505係基於儲存在記憶部510之配方來依每個程序控制對天線200所施加之DC電壓。此外，對控制裝置500之指令係藉由專門控制元件或是實行程式之CPU(未圖示)來實行。設定有程序條件之配方係被預先儲存在ROM、非揮發性記憶體(皆未圖示)，CPU係從此等記憶體讀取配方條件並實行。

參見圖2，針對微波輸出部300以及微波傳遞機構400之構成來說明。於圖2左側係顯示微波輸出部300之內部構成。於圖2右側係顯示微波傳遞機構400之內部構成。

微波輸出部300係具有微波電源305、微波振盪器310以及放大器315。微波電源305係輸出2.45GHz、8.35GHz、5.8GHz、1.98GHz等頻率的微波。微波電源305為電磁波源之一例，輸出微波帶之電磁波。電磁波源係不限於微波而可輸出從100MHz之RF頻帶到3GHz之微波帶電磁波之電源。微波振盪器310係使得例如2.45GHz之既定頻率微波進行PLL振盪。放大器315可放大振盪後之微波。

微波傳遞機構400具有天線模組410與微波導入 機構450。天線模組410具有相位器412、可變增益放大器414、主放大器416以及阻振器418，將自微波輸出部300所輸出之微波傳遞到微波導入機構450。

相位器412係以藉由芯塊調諧器來變化微波相位之方式所構成，可藉由對此進行調整來調變輻射特性。據此，可控制指向性來變化電漿分布。再者，當無需如此之輻射特性調變的情況則無需設置相位器412。

可變增益放大器414係調整輸入主放大器416之微波電力等級，進行電漿強度調整。主放大器416係構成固態放大器。固態放大器可採用具有未圖示之輸入匹配電路、半導體放大元件、輸出匹配電路以及高Q值共振電路之構成。

阻振器418係將由天線200所反射而回到主放大器416之微波的反射波加以分離者，具有循環器與仿真負載(同軸終端器)。循環器係將由天線200所反射之微波導往仿真負載，仿真負載係將藉由循環器所引導之微波的反射波轉換為熱。

〔電漿產生用天線之構成〕

其次，針對第1實施形態之微波導入機構450及電漿產生用天線200之構成參見圖3來說明。圖3係第1實施形態之微波導入機構450以及天線200之放大圖(左半部)。

微波導入機構450係具有同軸管455以及慢波板480。同軸管455係具有由筒狀外部導體455a以及設 置於其中心之棒狀內部導體455b所構成之同軸狀導波管。同軸管455之下端係經由慢波板480而設有天線200。同軸管455之內部導體455b成為供電側，外部導體455a成為接地側。於同軸管455設有調諧器470。調諧器470具有2個芯塊470a而構成芯塊調諧器。芯塊470a係以介電構件之板狀體所構成，於同軸管455之內部導體455b與外部導體455a之間設置成為圓環狀。調諧器470係基於來自控制部505之指令，藉由未圖示之致動器來使得芯塊470a上下動，以調整阻抗。控制部505係例如以在同軸管455終端成為50Ω之特性阻抗的方式調整阻抗。

慢波板480係鄰接設置於同軸管455下面。慢波板480係從圓板狀介電構件所形成。慢波板480係使得沿同軸管455傳遞之微波穿透而導往天線200。

天線200係具有對淋灑頭(氣體淋灑頭)210以及淋灑頭210施加直流電壓之機構(以下稱為DC施加機構250)。淋灑頭210係鄰接設置於慢波板480下面。淋灑頭210係直徑大於慢波板480之圓板狀物，由鋁、銅等導電率高之導電體所形成。淋灑頭210係露出於電漿空間U側，使得表面波傳輸於所露出之下面。此處乃淋灑頭210之金屬面露出於電漿空間U側。以下將此傳輸於所露出之下面的表面波稱為金屬表面波。

淋灑頭210係具有複數氣體孔215、以及在和此等氣體孔215分離之位置通過微波之複數狹縫220。於淋灑頭210形成有貫通其側面而位在淋灑頭210徑 向上之氣體路徑225。氣體從氣體供給源600(參見圖1)受到供給，通過氣體供給管605而從氣體路徑225進入複數氣體孔215，並從各氣體孔215導入處理容器內。淋灑頭210露出於電漿側之面係藉由熔射而被例如氧化鋁(Al₂O₃)、氧化釔(Y₂O₃)之被膜290所覆蓋，防止導體面露出於電漿空間側。於被膜290形成有和複數狹縫220以及複數氣體孔215連通之開口。

淋灑頭210設有未圖示之冷卻流路來冷卻淋灑頭210。淋灑頭210由於為導電率高之導電體，故可將來自微波傳遞路徑之狹縫220的熱加以高效率地逸散到處理容器本體側。

複數狹縫220係設置在和氣體供給路徑之氣體路徑225以及複數氣體孔215相分離之位置，朝和淋灑頭210之徑向呈垂直之方向貫通。狹縫220的一端係鄰接於慢波板480，另一端係開口於電漿空間U側。微波係沿同軸管455傳遞，於穿透慢波板480之後通過複數狹縫220而往電漿空間U進行輻射。

圖4係顯示淋灑頭210露出於電漿空間U之面(下面)之圖。複數氣體孔215係大致均等地配置著。氣體孔215係設置於大致環狀之狹縫220的外周側以及內周側。狹縫220並非形成完全的環狀，而是成為區隔為4部分之扇狀。在狹縫220受到區隔之部分A，氣體路徑225係以不會和狹縫220相連通的方式形成，而對在狹縫220內周側所設置之氣體孔215供給氣體。從而，狹縫220至少必須有一處用以通過氣體路 徑225之區隔。是以，於本實施形態，狹縫220雖有四處，但不限定於此，只要具有至少一處以上之區隔部分即可。

複數狹縫220相對於天線200之中心軸(圖3之中心軸O)係以軸對稱方式形成。藉此，可從狹縫220均勻地輻射微波。

氣體孔215係成為對電漿空間U所輻射之微波不致進入該氣體孔215內部的細孔。此外，狹縫220與氣體孔215在淋灑頭210內係完全分離著。藉此，可防止於氣體路徑225、氣體孔215之異常放電。

再次回到圖3，於慢波板480與淋灑頭210之接觸面係設有O型環485以及O型環495，以將淋灑頭210以及處理空間100之內部自設置於大氣側之微波傳遞機構400加以真空密封。藉此，可使得電漿空間U、狹縫220、氣體路徑225、氣體孔215之內部成為真空狀態。

如本實施形態般，當淋灑頭210為導電體之情況，可對淋灑頭210施加DC電壓(直流電壓)。具體而言，從DC電源255所輸出之DC電壓係基於控制部505之指令而供給於DC施加機構250。DC施加機構250係具有DC電極260、絕緣構件265以及絕緣片270。DC電極260具有筒狀導電體260a，經由筒狀導電體260a連接於淋灑頭210，藉此，對淋灑頭210施加DC電壓。DC電極260係藉由設置在筒狀導電體260a下端之未圖示絕緣套筒(socket)而螺固於淋灑頭 210。

DC電極260係近接於同軸管455之外部導體455a以及蓋體150。是以，為了達成DC電極260與同軸管455、以及DC電極260與蓋體150之DC絕緣，將DC電極260以絕緣構件265來被覆，來將DC電極260與同軸管455以及DC電極260與蓋體150加以絕緣。此外，為了將淋灑頭210與同軸管455以及淋灑頭210與蓋體150做DC絕緣，而於淋灑頭210與同軸管455之間、以及淋灑頭210與蓋體150之間夾設絕緣片270。採用此方式，來對處理容器100進行DC絕緣，藉此，DC電壓僅施加於淋灑頭210，可儘可能減少施加DC電壓之構件。此外，當淋灑頭210係以絕緣體形成之情況，DC電壓無法施加於淋灑頭210。但是，於該情況，只要施加RF電壓則可期待同樣的效果。

如以上所說明般，依據本實施形態之電漿處理裝置10，從同軸管455導入之微波經過慢波板480而通過貫通形成於淋灑頭210之複數狹縫220輻射至電漿空間U。此時，於淋灑頭210表面會產生以帶有於電漿鞘層做為交界條件而呈分散關係為特徴之波長的駐波(金屬表面波)，被吸收於表面波電漿。從氣體供給源600所供給之氣體也通過淋灑頭210而被導入電漿空間U。被導入之氣體係被表面波電漿所激發。藉此，於處理容器100內之電漿空間U生成低電子溫度且高電漿密度之電漿。所生成之電漿係被使用於晶圓W之 蝕刻處理。由於電漿為低電子溫度，故晶圓W不易受到損傷，此外，由於為高電漿密度，故可對晶圓W高速地施以微細加工。此外，因淋灑頭210係以導電體形成，而可實行反應性蝕刻等程序。

一般表面波電漿源之情況，當於天線狹縫下部設置介電質，而於介電質製作淋灑頭構造的情況，因電磁波穿透介電質故於其內部發生異常放電之可能性變高，在一般的表面波電漿源採用淋灑頭構造極為困難。例如，於氬電漿中，當淋灑頭空間內空出10mm空間之情況，一旦沿著該距離在淋灑頭內部產生約120伏特之電壓，則於壓力1Torr在淋灑頭內部產生異常放電之可能性會變高。

對此，本實施形態之電漿處理裝置10由於淋灑頭210係以金屬等導電體所製作，故電磁波不會進入淋灑頭210內部，意味著淋灑頭210內部並無電場。是以，不會產生異常放電。電磁波與氣體在淋灑頭210內部受到隔離，在進入了處理容器100內才開始有接觸。因此，藉由使用本實施形態之電漿處理裝置10，能以淋灑頭210均勻釋放氣體、同時在無異常放電的情況下生成表面波電漿。

此外，依據本實施形態之電漿處理裝置10，可一邊對淋灑頭210施加DC電壓、一邊對同一淋灑頭210施加微波。藉此，電漿處理裝置10可適用於各式各樣的程序。例如，一旦施加微波，則於淋灑頭210表面傳輸表面波。此時，於淋灑頭210表面會產生鞘層區 域，表面波在鞘層中進行傳輸。DC電壓係控制該鞘層厚度。例如，若將DC電壓施加於淋灑頭210可控制增厚鞘層，其結果，傳輸於淋灑頭210表面之表面波的傳輸距離可拉長。以此方式控制DC電壓來操作電漿鞘層電壓，可控制表面波之傳輸距離，使得電漿之電子密度以及自由基密度最適化。

〔狹縫之變形例〕

針對於天線200所形成之狹縫之變形例，參見圖5說明之。圖5之上側、中央、下側分別顯示了不同形狀的狹縫220。圖5上側之狹縫係被區隔為6個狹縫220。各狹縫220係中央厚、兩端部薄之同一形狀。鄰接狹縫220之兩端部係相互對向著。

圖5中央之狹縫係被區隔為6個狹縫220。各狹縫220之中央係和兩端部為同樣的厚薄。各狹縫220為略為彎曲而朝斜向傾斜之同一形狀。鄰接狹縫220之兩端部係相互對向著。

圖5之下側狹縫，外周側係被區隔為4個狹縫220，內周側也被區隔為4個狹縫220而成為2段式狹縫構造。各狹縫220為相同厚度之圓弧狀而為同一形狀。以外周側狹縫220間的區隔位於內周側狹縫220的中央、內周側狹縫220間的區隔位於外周側狹縫220的中央之方式配置著。

不論是哪一變形例，複數狹縫220相對於天線200之中心軸係形成為軸對稱。藉此，微波可均勻地輻射至處理容器100內。此外，複數狹縫220具有至少1 個以上的區隔部分。藉此，可從形成於狹縫220外周側以及內周側之未圖示之氣體孔215供給氣體。

<第2實施形態> 〔電漿產生用天線之構成〕

其次，針對第2實施形態之電漿產生用天線之構成參見圖6來說明。圖6係第2實施形態之電漿產生用天線200之放大圖(左半部)。第2實施形態之電漿產生用天線200可取代第1實施形態之天線而適用於圖1之電漿處理裝置10的天線部分。

於第2實施形態之複數狹縫220係填充有介電構件220a。在介電構件220a方面可使用石英等。藉此，可防止電漿進入狹縫220內。

於第2實施形態，於例如鋁所形成之淋灑頭210的電漿空間側之露出面係固定有矽頂板700。藉此，可更換因電漿而受損之頂板700，可延長淋灑頭210之壽命。於頂板700形成有和複數狹縫220以及複數氣體孔215連通之開口。和狹縫220連通之開口係和狹縫220同樣地填充有介電構件220a。

<變形例>

在上述實施形態之變形例方面舉出淋灑頭210係由矽所形成之情況。於該情況下，並不對淋灑頭210施以熔射或是設置頂板700，而是如圖7所示般直接露出淋灑頭210之矽表面。

第2實施形態以及變形例之情況亦可一邊對淋灑頭210施加DC電壓、一邊對同一淋灑頭210施加微 波。藉此，電漿處理裝置10可適用於各式各樣的程序。例如，一旦施加微波，則於淋灑頭210表面傳輸表面波。此時，於淋灑頭210表面會產生鞘層區域，表面波會在鞘層中進行傳輸。DC電壓係控制該鞘層厚度。例如，若將DC電壓施加於淋灑頭210，則可控制增厚鞘層，其結果，傳輸於淋灑頭210表面之表面波的傳輸距離可拉長。如此般藉由DC電壓之控制來操作電漿鞘層電壓，可控制表面波之傳輸距離，使得電漿之電子溫度能最適化。再者，於變形例之情況，若將DC電壓施加於淋灑頭210，則可從淋灑頭210擊出矽，藉此可提高蝕刻選擇比。

隨電漿生成時之氣體種類、壓力以及高頻電力大小的不同，恐有電漿過度集中於狹縫220附近而破壞電漿均勻性之虞。但是，如以上所說明般，依據本實施形態之電漿處理裝置10，係於狹縫220內部填充有介電構件220a。因此，可防止電漿進入狹縫220內。藉此，可提高電漿均勻性。此外，可藉由狹縫220內之介電構件220a來縮短通過狹縫內之微波的實效波長。藉此，可薄化淋灑頭210之厚度。

<第3實施形態> 〔電漿產生用天線之構成〕

其次，針對第3實施形態之電漿產生用天線之構成，參見圖8來說明。圖8係第3實施形態之電漿產生用天線之放大圖(左半部)。第3實施形態之電漿產生用天線200可取代第1實施形態之天線而適用於圖1 之電漿處理裝置10的天線部分。

第3實施形態之淋灑頭200的氣體路徑係分為第1氣體路徑225a以及第2氣體路徑225b。第1氣體路徑225a以及第2氣體路徑225b係完全分離。第1氣體路徑225a係連接於氣體供給管605a。此外，第2氣體路徑225b係連接於氣體供給管605b。所希望之氣體1係從氣體供給源600(參見圖1)受到供給，通過氣體供給管605a而從氣體路徑225a進入複數氣體孔215，從各氣體孔215導入處理容器內。所希望之氣體2係從氣體供給源600(參見圖1)受到供給，通過氣體供給管605b而從氣體路徑225b進入其他複數氣體孔215，從各氣體孔215導入處理容器內。藉此，可從鄰接氣體孔交互導入不同種類的氣體。

如以上所說明般，依據本實施形態之電漿處理裝置10，係於淋灑頭200中設置獨立的2個淋灑頭空間(矩陣淋灑器)，藉此控制2系統的氣流。氣體可從各淋灑頭供給於處理容器100，在處理容器內之空間受到混合，而使得2種以上之氣體進行反應(後段混合)。據此，可依據氣體種類來最適化氣體之導入位置，可生成所希望之電漿。此外，氣體路徑不限於2系統，亦可分為可使得3種類以上之氣體在不致混合的情況下分別受到供給之3系統以上的氣體路徑。

<第4實施形態> 〔電漿產生用天線之構成〕

其次，針對第4實施形態之電漿產生用天線之構 成參見圖9以及圖10來說明。圖9係顯示第4實施形態之電漿處理裝置之天線部分之圖。圖9中雖省略了天線200以下部分，但第4實施形態之電漿處理裝置10係和第1實施形態之電漿處理裝置為同樣之構成。圖10係顯示微波輸出部300以及微波傳遞機構400之構成之圖。

第4實施形態之電漿處理裝置10，3個天線200係設置於蓋體150。各天線200之基本構造已於第1實施形態說明過，此處省略說明。

第4實施形態之電漿處理裝置10，微波係從圖10之微波輸出部300內所顯示之微波電源305輸出，經由微波振盪器310以及放大器315以分配器320來分配。

具體而言，微波振盪器310係例如使得2.45GHz之既定頻率的微波進行PLL振盪。放大器315係將振盪後之微波加以放大。分配器320係將放大後之微波做複數分配。分配器320係以微波儘可能不致減損的方式一邊取得輸入側與輸出側之阻抗匹配、一邊對於放大器315所放大後之微波進行分配。經分配之微波係傳遞於各天線模組410。

於本實施形態，微波傳遞機構400係具有3組天線模組410以傳遞由分配器320所分配過之微波。各天線模組410係使得微波從連接於各天線模組410之同軸管455朝處理容器100內進行輻射，於其內部將微波加以空間合成。從而，阻振器418可為小型物而 鄰接設置於主放大器416。

各天線模組410之相位器412係以藉由芯塊調諧器來變化微波相位的方式構成，可藉由如此的調整來調變輻射特性。例如，可藉由針對每個天線模組410調整相位來控制指向性而變化電漿分布、或是於相鄰之天線模組410分別錯開90°的相位來得到圓偏波。此外，當無需如此之輻射特性之調變的情況則無需設置相位器412。

可變增益放大器414係調整對主放大器416所輸入之微波電力等級，來進行個別天線模組410之差異的調整、電漿強度之調整。藉由對應於每個天線模組410來變化可變增益放大器414，可於所產生之電漿形成分布。

主放大器416係構成固態放大器。固態放大器可採用具有未圖示之輸入匹配電路、半導體放大元件、輸出匹配電路以及高Q值共振電路的構成。

阻振器418係將在天線200受到反射而朝向主放大器416之微波的反射波加以分離，具有循環器與仿真負載(同軸終端器)。循環器係將由天線200所反射之微波導向仿真負載，仿真負載係將利用循環器所導出之微波的反射波變換為熱。從天線模組410所輸出之微波係傳遞到微波導入機構450，而被導入天線200。

此外，於本實施形態係將3個天線200個別設置於蓋體150，而分別設有氣體供給管605，換言之，各天線200係獨立地設有淋灑頭210，相較於在蓋體150 設置複數淋灑頭210，對複數天線200設置1個淋灑頭210在製作上會較為容易。從而，本實施形態之變形例亦可例如圖11所示般，對3個天線200共通設置1個淋灑頭210。於該情況，係對共通之淋灑頭210設置1個氣體供給管605。此外，於圖11中，各天線200之基本構造，除了淋灑頭210與氣體供給管605相對於複數天線200共通化這點以外，係和圖9所示情況同樣。

此外，當複數天線200共通設置於1個淋灑頭210之情況，例如分別獨立之環狀氣體路徑225能以蓋體150之中心軸為中心而形成為同心圓狀。於該情況，各氣體路徑225係相互隔離。具體而言，例如圖12所示般，於淋灑頭210形成內外2系統之環狀氣體路徑225c、225d。於個別的氣體路徑225c、225d係分別設有氣體供給管605。藉此，導入電漿空間U之氣體流速、所導入之氣體種類在淋灑頭210之中心側區域與外側區域可分別不同。

〔電漿產生用天線之動作〕

最後，針對第1~第4實施形態之電漿處理裝置10的動作，參見圖1來說明。首先，將晶圓W搬入處理容器100內，載置於晶座105上。然後，例如Ar氣體等電漿氣體係從氣體供給源600被供給，通過氣體供給管605而從淋灑板200導入處理容器100內。微波係從微波輸出部300輸出，通過微波傳遞機構400以及慢波板480、狹縫220而被導入處理容器100內。 電漿氣體受微波之電場能量所激發而生成電漿。

其次，例如Cl₂氣體等蝕刻氣體係從氣體供給源600被供給，通過複數分岐之氣體供給管605而從淋灑板200導入處理容器100內。蝕刻氣體係同樣被激發而電漿化。藉由如此方式所形成之處理氣體電漿，晶圓W會被施以例如蝕刻處理。由於電漿為低電子溫度，故晶圓W不易受到損傷，此外，由於為高電漿密度，故可對晶圓W施以高速之微細加工。

尤其，第4實施形態之電漿處理裝置10，經微波振盪器310振盪之微波於放大器315受到放大後，藉由分配器320分配為複數。所分配之微波係被導入複數天線模組410。於各天線模組410，如前述般分配為複數之微波係由構成固態放大器之主放大器416所個別放大，而被傳遞到各微波導入機構450。於各微波導入機構450，微波利用同軸管455而往慢波板480傳遞。穿透了慢波板480之微波係從各淋灑頭200之狹縫200往處理容器內輻射。

以上，依據各實施形態，可提供一種可分離供給氣體與電磁波之電漿產生用天線200以及電漿處理裝置10。

以上，參見所附圖式針對本發明之較佳實施形態做了詳細說明，但本發明不限定於相關例。本發明所屬技術領域具有通常知識者當然可於申請專利範圍所記載之技術思想的範疇內思及各種變更例或是修正例，此等當然也屬於本發明之技術範圍。

例如，於上述實施形態，針對在電漿處理裝置內所實行之電漿處理係舉蝕刻處理為例來說明，但本發明不限定於相關例。例如，本發明之電漿處理裝置可實行成膜、電漿清洗等任何的電漿處理。

此外，本發明之電漿產生用天線不限於上述實施形態所示，微波電漿處理裝置也可使用於感應耦合型ICP(Inductively Coupled Plasma)之電漿處理裝置、電容耦合型電漿處理裝置等任一電漿處理裝置。此外，本發明之電漿處理裝置可適用於使用表面波電漿之程序、進行ICP電漿之程序、以及使用CCP電漿之程序。

此外，於各實施形態，裝設於電漿處理裝置之電漿產生用天線為1個或是3個。但是，裝設於本發明之電漿處理裝置的電漿產生用天線數量不限定於此，亦可為2個或是4個或是更多。但是，在包含將晶圓W以離子來敲擊之製程的程序下，以擁有複數電漿產生用天線之電漿處理裝置為佳。另一方面，當晶圓W以自由基產生反應之程序的情況，以擁有1個電漿產生用天線之電漿處理裝置為佳。

此外，本發明之電漿處理裝置之處理容器不限於圓筒狀，亦可為例如6角形、4角形。從而，由本發明之電漿處理裝置所處理之被處理體不限於圓盤狀半導體晶圓，亦可為例如矩形基板。

10‧‧‧電漿處理裝置

100‧‧‧處理容器

105‧‧‧晶座

150‧‧‧蓋體

200‧‧‧電漿產生用天線

210‧‧‧淋灑頭

215‧‧‧氣體孔

220‧‧‧狹縫

225‧‧‧氣體路徑

225a‧‧‧第1氣體路徑

225b‧‧‧第2氣體路徑

250‧‧‧DC施加機構

255‧‧‧DC電源

260‧‧‧DC電極

300‧‧‧微波輸出部

400‧‧‧微波傳遞機構

410‧‧‧天線模組

450‧‧‧微波導入機構

455‧‧‧同軸管

455a‧‧‧外部導體

455b‧‧‧內部導體

480‧‧‧慢波板

500‧‧‧控制裝置

505‧‧‧控制部

600‧‧‧氣體供給源

U‧‧‧電漿空間

圖1係第1實施形態之電漿處理裝置之概略縱截 面圖。

圖2係顯示第1實施形態之微波輸出側機構之圖。

圖3係第1實施形態之電漿產生用天線之放大圖。

圖4係第1實施形態之淋灑頭之下面圖。

圖5係狹縫形狀之變形例之圖。

圖6係第2實施形態之電漿產生用天線之放大圖。

圖7係變形例之電漿產生用天線之放大圖。

圖8係第3實施形態之電漿產生用天線之放大圖。

圖9係顯示第4實施形態之電漿產生用天線之圖。

圖10係顯示第4實施形態之微波輸出側機構之圖。

圖11係顯示第4實施形態之電漿產生用天線之變形例之圖。

圖12係顯示第4實施形態之電漿產生用天線之變形例之圖。

10‧‧‧電漿處理裝置

100‧‧‧處理容器

105‧‧‧晶座

110‧‧‧絕緣體

115‧‧‧支撐構件

120‧‧‧匹配器

125‧‧‧偏壓用高頻電源

130‧‧‧排氣口

135‧‧‧排氣裝置

140‧‧‧搬出入口

145‧‧‧閘閥

150‧‧‧蓋體

200‧‧‧天線

215‧‧‧氣體孔

220‧‧‧狹縫

250‧‧‧DC施加機構

255‧‧‧DC電源

300‧‧‧微波輸出部

400‧‧‧微波傳遞機構

410‧‧‧天線模組

450‧‧‧微波導入機構

470‧‧‧調諧器

480‧‧‧慢波板

500‧‧‧控制裝置

505‧‧‧控制部

510‧‧‧記憶部

600‧‧‧氣體供給源

605‧‧‧氣體供給管

U‧‧‧電漿空間

W‧‧‧半導體晶圓

Claims (15)

1. 一種電漿處理裝置，係具備有：處理容器，係進行電漿處理；慢波板，係穿透被供給之電磁波；以及電漿產生用天線，係具有鄰接於該慢波板所設置之淋灑頭；該淋灑頭係由導電體所形成，形成有複數氣體孔，在相對於該複數氣體孔呈分離之位置處具有通過電磁波之複數狹縫。
2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中該電漿處理裝置係具備複數該電漿產生用天線。
3. 如申請專利範圍第2項之電漿處理裝置，其中該淋灑頭係使得表面波傳輸於其露出在電漿空間側之面。
4. 如申請專利範圍第3項之電漿處理裝置，其中於該淋灑頭之該複數狹縫內側以及外側係形成有該複數氣體孔。
5. 如申請專利範圍第4項之電漿處理裝置，係進一步具備有氣體路徑，其通過區隔該複數狹縫之部分而對形成於該狹縫內側之複數氣體孔供給氣體。
6. 如申請專利範圍第5項之電漿處理裝置，其中該氣體路徑係分開形成複數氣體路徑而可分別供給複數氣體。
7. 如申請專利範圍第6項之電漿處理裝置，其中該氣體路徑係相對於該淋灑頭之中心軸形成為同心圓 狀。
8. 如申請專利範圍第3至7項中任一項之電漿處理裝置，其中於複數該電漿產生用天線分別設有調整該表面波電力之電磁波傳遞機構。
9. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之電漿處理裝置，係進一步具備對該淋灑頭施加直流電壓之機構。
10. 如申請專利範圍第9項之電漿處理裝置，其中對該淋灑頭施加直流電壓之機構係於該同軸管之間具有絕緣構件。
11. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之電漿處理裝置，其中於該複數狹縫係填充有介電構件。
12. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之電漿處理裝置，其中該複數狹縫係相對於該電漿產生用天線之中心軸而形成為軸對稱。
13. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之電漿處理裝置，其中該淋灑頭之表面係被施以熔射或是固定有頂板，並形成有和該複數狹縫以及該複數氣體孔連通之開口。
14. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之電漿處理裝置，其中該淋灑頭係由矽所形成，該淋灑頭之表面處於露出狀態。
15. 一種電漿產生用天線，係具備有導電體所形成之淋灑頭，該淋灑頭係具有：複數氣體孔；以及，複數狹縫，係於和該複數氣 體孔呈分離之位置處通過電磁波。