TW201331408A - 電漿處理裝置 - Google Patents

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TW201331408A
TW201331408A TW101136552A TW101136552A TW201331408A TW 201331408 A TW201331408 A TW 201331408A TW 101136552 A TW101136552 A TW 101136552A TW 101136552 A TW101136552 A TW 101136552A TW 201331408 A TW201331408 A TW 201331408A
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TW
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dielectric window
processing apparatus
plasma processing
gas
dielectric
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TW101136552A
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Kiyotaka Ishibashi
Osamu Morita
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Tokyo Electron Ltd
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Abstract

本發明旨在提供一種電漿處理裝置，在使電漿產生用電磁波透射過並導入腔室內之介電體窗中設置氣體流路時，可確實防止於其氣體流路入口附近異常放電。此微波電漿處理裝置作為用來將處理氣體導入腔室10內之氣體導入機構，包含分別設於穿通介電體窗52之複數介電體窗氣體流路94(1)~94(8)之放電防止構件96(1)~96(8)。各放電防止構件96(n)其入口側部分114自介電體窗52背面朝上方恰突出既定距離H以上之高度h，通過狹縫板54之開口54a插入氣體分支部90之分支氣體流路92(n)中。包圍各放電防止構件96(n)突出部114周圍之氣體分支部90、彈簧線圈116及狹縫板54構成包圍導體118。

Description

電漿處理裝置
本發明係關於使用處理氣體因電磁波放電產生之電漿對被處理基板施行所希望之處理之電漿處理裝置。
在半導體元件或FPD(Flat Panel Display)製造程序中蝕刻、沉積、氧化、濺鍍等處理內，為使處理氣體在相對較低溫下良好反應經常利用電漿。自以往，此種電漿處理中，廣泛使用以MHz區域高頻放電產生之電漿，或是以GHz區域微波放電產生之電漿。
由微波放電造成之電漿有在低壓下可產生電子溫度低之高密度電漿之優點，特別是藉由採用組裝有槽孔天線之平板狀微波導入窗構造，可有效率地產生大口徑電漿，且有因不需磁場而可實現電漿處理裝置簡略化之長處。
又，微波電漿處理裝置中，亦為在所希望之程序產生必要之電漿，需對真空腔室(處理容器)內供給所需要之處理氣體，於腔室內放電。通常於腔室頂棚作為頂板安裝有微波導入用介電體窗。腔室內電漿產生空間中，於此介電體窗(頂板)內側附近微波電場及放射功率最強，故使處理氣體流入此附近電漿產生效率最高。因此，多半使用經由穿通介電體窗之氣體流路自頂棚朝腔室內導入處理氣體之上部氣體導入機構。
不過，介電體窗亦係微波傳播通道，於其內部有大量微波電場分布，若處理氣體於介電體窗之氣體流路內暴露於微波電場中即有可能放電。處理氣體一旦於介電體窗氣體流路中或入口附近放電，不僅會招致微波功率無謂的消耗，處理氣體分解產物亦會沉積於氣體流路壁而導致流導降低等。在最糟糕的情況下，介電體窗有時亦會因放電破損。
作為防止如此於介電體窗內部異常放電之技法，存在有一習知技術，以導體構成氣體流路壁，俾以電磁方式自微波電場遮蔽在介電體窗內部氣體流路流動之處理氣體。然而，此技法會令人擔心面對電漿產生空間之導體(金屬)氣體噴出部因來自電漿之離子之攻擊而受到濺鍍，引起污染，或因以電磁方式遮蔽微波電場導致阻礙了均一的電漿處理。
作為另一技法，有人提議一技術，將通氣性放電防止構件擠入介電體窗內部之氣體流路(專利文獻1)。此放電防止構件一般而言由多孔質介電體構成，無數細孔於內部相互連通而具有通氣性，故可將處理氣體順暢地送至腔室內之電漿產生空間。另一方面，此多孔質之介電體即使暴露於微波電場中，氣體流路(內部之無數細孔)之空間亦過小，電子幾乎不被加速，不會引起造成放電程度之電子碰撞游離。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】國際公開WO2007/083795
如上述，微波電漿處理裝置中，在穿通介電體窗之氣體流路內充滿具有通氣性之放電防止構件，藉此可不伴隨著污染並有效防止介電體窗內部之異常放電。然而，另一方面即使充滿如此之放電防止構件，於較放電防 止構件更上游側之氣體流路，處理氣體可能發生不被預期地放電(異常放電)依然係一課題。
通常，來自處理氣體供給部之外部氣體管隔著O形環等密封構件以氣密方式連接穿通介電體窗之氣體流路入口。此種氣體管由不鏽鋼或銅等金屬構成，經製作成細窄的管。然而，在連接外部氣體管出口之介電體窗側氣體流路入口附近充滿處理氣體之氣體溝槽(特別是O形環之內側間隙)中，依電磁場強度與壓力(一般而言電磁場強度高壓力低時)會引起氣體之異常放電。
為防止擠滿如上述之通氣性放電防止構件之氣體流路入口附近氣體溝槽中之異常放電，以往使用對微波通入電力施加限制(藉此降低上述氣體溝槽內之電磁場強度)之手法，或是充分提高上述氣體溝槽內壓力(例如在300Torr以上)之手法。
然而，對微波通入電力施加限制之手法伴隨著電漿程序處理速度之降低，此在實用上係一大缺點。
且提高上述氣體溝槽壓力之手法缺點亦多。亦即，若提高氣體溝槽壓力，在電漿程序處理前後使氣體吸氣排氣或在多步驟法中取代氣體種類時即會耗費大量時間(數十秒以上)，結果會招致處理能力降低。且若提高氣體溝槽壓力，因氣體流量由氣體溝槽壓力決定，氣體流量即會因伴隨著電漿產生氣體流路之放電防止構件(多孔質介電體)溫度變化導致氣體溝槽壓力變動而輕易變動，對電漿程序穩定性或再現性造成妨礙。且於處理氣體使用蒸氣壓低之氣體種類時，為提高壓力，需藉由例如裝設在外部氣體管全區間之加熱機構於氣體管中提高氣體溫度，氣體供給線昂貴而巨大。
為解決如上述習知技術之問題點，本發明提供一種電漿處理裝置，於使電漿產生用電磁波透射過並導入腔室內之介電體窗設置氣體流路時，可確實防止於該氣體流路入口附近異常放電。
本發明之電漿處理裝置包含：處理容器，包含介電體窗並可真空排氣；基板固持部，在該處理容器內固持被處理基板；介電體窗氣體流路，穿通該介電體窗；處理氣體供給部，包含自該處理容器內之電漿產生空間觀察在該介電體窗背側或外側連接該介電體窗氣體流路之外部氣體供給通道，經由該外部氣體供給通道及該介電體窗氣體流路對該處理容器內供給至少一部分所需要之處理氣體；電磁波供給部，經由該介電體窗對該處理容器內供給電磁波；通氣性放電防止構件，與該介電體窗一體形成或結合，包含連接該外部氣體供給通道出口之入口，構成該介電體窗氣體流路之全區間或一區間；及包圍導體，包圍該放電防止構件至少其入口附近。
上述構成中，於處理容器內進行電漿程序時，通過處理氣體供給部外部氣體流路以既定壓力被送來的處理氣體自放電防止構件入口進入介電體窗氣體流路，穿過通氣性放電防止構件，自介電體窗氣體流路之終端(氣體噴出口)朝處理容器內噴出。
另一方面，由電磁波供給部供給之電磁波透射過介電體窗而朝處理容器內之電漿產生空間放射，另一方面在介電體窗中傳播，於放電防止構件中任意透射。如此，放電防止構件中不止有處理氣體流動，其亦暴露於大量分布在介電體窗中之電磁波電場內。且電磁波亦經由放電防止構件而及於其周圍，特別是及於外部氣體流路。
在此，於放電防止構件中，氣體流路(無數的細孔)空間過小，故在此無論電磁波電場如何地強大電子亦幾乎完全不被加速，幾乎完全不引起電子碰撞游離，亦即放電。另一方面，自介電體窗內部在放電防止構件中朝入 口側前進之電磁波電場因在相較於介電體窗中相當狹窄而深入之包圍導體中反射或等價性的電抗而衰減，在包圍導體中傳播之距離愈為增加，亦即愈朝放電防止構件入口側前進，其衰減量愈增大。藉此，放電防止構件入口附近之電場強度相較於介電體窗內部之電場強度明顯較低。
因此，即使任意增大電磁波通入功率，任意降低氣體流路壓力，亦可在係異常放電最易於發生處之放電防止構件入口附近確實防止異常放電。
依本發明之電漿處理裝置，藉由如上述之構成及作用，於使電漿產生用電磁波透射過並導入腔室內之介電體窗設置氣體流路時，可確實防止於該氣體流路入口附近異常放電。
cw‧‧‧冷卻水
D‧‧‧最大內接橢圓長軸長
Gi‧‧‧間隙尺寸
Go‧‧‧間隙尺寸
h、h’‧‧‧包圍範圍(距離)(全長)(高度)
H‧‧‧距離
Ld‧‧‧溝深
LN‧‧‧全長
Lw‧‧‧溝寬
O‧‧‧中心
RA‧‧‧距離(半徑)
Ra‧‧‧算術平均粗糙度
RB‧‧‧距離(半徑)
RC‧‧‧距離
W‧‧‧半導體晶圓
θ‧‧‧推拔角
λd、λg‧‧‧波長
φLA、φLB、φL‧‧‧下端口徑
φU‧‧‧上端直徑
10‧‧‧真空腔室(處理容器)
10a‧‧‧腔室本體
10b‧‧‧介電體窗固定構件
10c‧‧‧天線固定構件
12‧‧‧基座(下部電極)
14、16‧‧‧支持部
18‧‧‧排氣路
20‧‧‧擋板
22‧‧‧排氣埠
24‧‧‧排氣管
26‧‧‧排氣裝置
27‧‧‧送入送出口
28‧‧‧閘閥
30‧‧‧高頻電源
32‧‧‧匹配單元
34‧‧‧供電棒
36‧‧‧静電吸盤
36a‧‧‧電極
38‧‧‧對焦環
40‧‧‧直流電源
42‧‧‧開關
43‧‧‧被覆線
44‧‧‧冷媒流路
46、48‧‧‧配管
50‧‧‧氣體供給管
52‧‧‧介電體窗(頂板)
52a‧‧‧開口
52m‧‧‧凹處
53‧‧‧終端氣體噴出口
54‧‧‧狹縫板
54a‧‧‧開口
55‧‧‧狹縫對(輻射狀槽孔天線)
56‧‧‧介電體板
58‧‧‧微波傳送線路
60‧‧‧微波產生器
62‧‧‧波導管
64‧‧‧波導管-同軸管轉換器
66‧‧‧同軸管
68‧‧‧內部導體
70‧‧‧外部導體
72‧‧‧冷卻護套板
74‧‧‧流路
76、78‧‧‧配管
80‧‧‧上部氣體導入部
82‧‧‧側部(側壁)氣體導入部
84‧‧‧中空氣體流路
86‧‧‧處理氣體供給源
88‧‧‧第1氣體供給管(氣體流路)
90‧‧‧連接器部(外部氣體管)
90a‧‧‧入口
90’‧‧‧氣體導入部
90w‧‧‧內側壁部
90m‧‧‧O形環嵌入溝
90w’‧‧‧內側壁部
92(1)~92(8)‧‧‧分支氣體供給通道
94(1)~94(8)‧‧‧介電體窗氣體流路
96(n)‧‧‧放電防止構件
98‧‧‧MFC(質量流量控制器)
100‧‧‧開合閥
102‧‧‧緩衝室(歧管)
104‧‧‧側壁氣體噴出口
106‧‧‧第2氣體供給管
108‧‧‧MFC
110‧‧‧開合閥
112‧‧‧控制部
114‧‧‧入口側部分(放電防止構件之突出部)
116‧‧‧彈簧線圈
118‧‧‧包圍導體
120‧‧‧O形環
122‧‧‧環狀間隙(氣體溝槽)
124‧‧‧環狀間隙
126‧‧‧圓筒部(陶瓷坏體)
128‧‧‧通氣性介電體(多孔質介電體)(放電防止構件)
132‧‧‧導體(軸環)
134‧‧‧彈簧線圈
136‧‧‧間隙
138‧‧‧電磁場吸收構件
140‧‧‧穿通孔(內側間隙)
141‧‧‧間隙
142、142’‧‧‧O形環
144、144’‧‧‧內側間隙(O形環內側之間隙)(氣體溝槽)
146、146’‧‧‧外側間隙(O形環外側之間隙)
148‧‧‧介電體
150‧‧‧波導管
152‧‧‧空洞
154‧‧‧噴淋構造
156‧‧‧EMI密封構件
160、160’‧‧‧介電體窗開口
160c‧‧‧上部開口部
160a‧‧‧下部開口部
160b‧‧‧中間開口部
162、162’‧‧‧噴嘴塊(噴嘴部)
162m‧‧‧小徑圓柱部
162n‧‧‧大徑圓柱部
162f‧‧‧環狀凸緣面
164‧‧‧連接器部
166‧‧‧外部氣體流路(第1氣體流路)(連接器部內之氣體流路)
166’‧‧‧氣體流路
168‧‧‧彈性支持構件
170‧‧‧O形環
172‧‧‧第2氣體流路
174‧‧‧第3氣體流路
176‧‧‧第4氣體流路(凸緣面溝槽)
178‧‧‧第5氣體流路
180‧‧‧內側間隙
182‧‧‧外側間隙
190、192‧‧‧O形環
194、196‧‧‧內側間隙(洩壓用孔)
198、200‧‧‧外側間隙
202‧‧‧介電體窗氣體流路(溝槽)
204、204a‧‧‧凹部
206‧‧‧延伸導體(導體延伸部)
208‧‧‧凹部
210‧‧‧包圍導體
212‧‧‧氣體噴嘴
214‧‧‧穿通孔(開口)
216‧‧‧噴嘴塊
216A‧‧‧外側噴嘴塊
216B‧‧‧內側噴嘴塊
218‧‧‧縱溝槽
220、222‧‧‧段差(間隙)
224‧‧‧黏接劑(層)
226‧‧‧氣密間隙
228‧‧‧蓋板
230‧‧‧氣體通路
232‧‧‧筒孔(穿通孔)
234、236‧‧‧縱溝槽
圖1係顯示依本發明一實施形態之微波電漿處理裝置之構成圖。
圖2係顯示圖1電漿處理裝置內中心氣體導入部構成之剖面圖。
圖3係顯示上述中心氣體導入部內形成於介電體窗之複數介電體窗氣體流路配置位置(佈局)之俯視圖。
圖4係顯示依第1實施例之介電體窗氣體流路周圍構成之部分放大剖面圖。
圖5A(a)~(d)係顯示製作放電防止構件及安裝於介電體窗之一方法圖。
圖5B(a)~(d)係顯示製作放電防止構件及安裝於介電體窗之另一方法圖。
圖6A係顯示關於介電體窗氣體流路周圍構成之第1實施例一變形例之部分放大剖面圖。
圖6B係顯示關於介電體窗氣體流路周圍構成之另一變形例之部分放大剖面圖。
圖6C係顯示關於介電體窗氣體流路周圍構成之另一變形例之部分放大剖面圖。
圖6D係顯示關於介電體窗氣體流路周圍構成之另一變形例之部分放大剖面圖。
圖6E係顯示關於介電體窗氣體流路周圍構成之另一變形例之部分放大剖面圖。
圖6F係顯示關於介電體窗氣體流路周圍構成之另一變形例之部分放大剖面圖。
圖6G係顯示關於介電體窗氣體流路周圍構成之另一變形例之部分放大剖面圖。
圖6H係顯示關於介電體窗氣體流路周圍構成之另一變形例之部分放大剖面圖。
圖6I係顯示關於介電體窗氣體流路周圍構成之另一變形例之部分放大剖面圖。
圖6J係顯示關於介電體窗氣體流路周圍構成之另一變形例之部分放大剖面圖。
圖7係顯示D/λd=0.4時電場強度比H/λd相依性之描點圖。
圖8(a)~(b)係顯示包圍導體內徑或最大內接橢圓長軸長定義之剖面圖。
圖9係顯示H/λd=0.4時電場強度比D/λd相依性之描點圖。
圖10係顯示將介電體窗氣體流路入口設於介電體窗側面時之一變形例圖。
圖11係顯示依第2實施例之介電體窗氣體流路周圍裝置構成之剖面圖。
圖12係顯示圖11裝置構成中介電體窗氣體流路配置位置(佈局)之俯視圖。
圖13A係放大顯示圖11裝置構成重要部位之部分放大剖面圖。
圖13B係放大顯示圖11裝置構成中重要部位一變形例之部分放大剖面圖。
圖14係顯示依第2實施例計算電磁場時使用之模型構成圖。
圖15係顯示上述電磁場計算結果之描點圖。
圖16係顯示藉由上述電磁場計算獲得之於介電體窗氣體流路入口附近 之電場強度分布圖。
圖17係顯示第2實施例一變形例之部分放大剖面圖。
圖18係顯示第2實施例另一變形例之部分放大剖面圖。
圖19係顯示第2實施例另一變形例之部分放大剖面圖。
圖20係顯示第2實施例另一變形例之部分放大剖面圖。
圖21係顯示依第3實施例之介電體窗氣體流路周圍構成之剖面圖。
圖22係顯示圖21裝置構成中介電體窗氣體流路配置位置(佈局)之俯視圖。
圖23係放大顯示圖23裝置構成重要部位之部分放大剖面圖。
圖24A係放大顯示圖21裝置構成中重要部位一變形例之部分放大剖面圖。
圖24B係放大顯示圖21裝置構成中重要部位另一變形例之部分放大剖面圖。
圖24C係放大顯示圖21裝置構成中重要部位另一變形例之部分放大剖面圖。
圖25係顯示依第4實施例之介電體窗氣體流路周圍裝置構成之剖面圖。
圖26係放大顯示圖25裝置構成重要部位之部分放大剖面圖。
圖27係放大顯示圖25裝置構成中噴嘴部之立體圖。
圖28係顯示圖25裝置構成中介電體窗氣體流路配置位置(佈局)之俯視圖。
圖29係顯示依第5實施例之介電體窗氣體流路周圍裝置構成之剖面圖。
圖30係放大顯示圖29裝置構成重要部位之部分放大剖面圖。
圖31係顯示依第5實施例之重要部位一變形例之剖面圖。
圖32係放大顯示圖31裝置構成中重要部位之立體圖。
圖33係顯示依第6實施例之介電體窗氣體流路周圍裝置構成之剖面圖。
圖34係顯示依第7實施例之介電體窗氣體流路周圍裝置構成之剖面圖。
圖35係放大顯示圖34裝置構成中重要部位之立體圖。
圖36係顯示依第8實施例之介電體窗氣體流路周圍裝置構成重要部位之立體圖。
圖37係顯示依第9實施例之介電體窗氣體流路周圍裝置構成之剖面圖。
圖38係顯示圖37裝置構成所包含之噴嘴塊外觀構成之立體圖。
圖39係顯示設於噴嘴塊之縱溝槽橫剖面形狀之俯視圖。
圖40係顯示噴嘴塊縱剖面構造之剖面圖。
圖41係顯示一變形例中噴嘴塊縱剖面構造之剖面圖。
圖42係顯示以黏接劑接合介電體窗氣體流路(穿通孔)內壁與上述噴嘴塊外周面之構成例之剖面圖。
圖43係顯示依第9實施例一變形例之噴淋板周圍裝置構成之剖面圖。
圖44係顯示依第9實施例一變形例之氣體噴嘴周圍構成之剖面圖。
圖45係詳細顯示圖44氣體噴嘴各部構成之分解立體圖。
圖46係顯示輻射狀槽孔天線一例之俯視圖。
以下，參照附圖說明本發明適當實施形態。
圖1顯示依本發明一實施形態之微波電漿處理裝置構成。此微波電漿處理裝置係在使用微波及平板槽孔天線所激發之表面波電漿下進行例如電漿蝕刻、電漿CVD、電漿ALD等電漿處理之裝置，包含鋁或不鏽鋼等金屬製圓筒型真空腔室(處理容器)10。腔室10接地。
首先，說明此微波電漿處理裝置中與電漿產生無關之各部構成。
於腔室10內下部中央，作為基板固持台水平配置有作為被處理基板載置例如半導體晶圓W之圓板狀基座12。此基座12由例如鋁構成，由自腔室10底朝垂直上方延伸之絕緣性筒狀支持部14支持。
在沿筒狀支持部14外周自腔室10底朝垂直上方延伸之導電性筒狀支持部16與腔室10內壁之間形成環狀排氣路18，於此排氣路18上部或入口安裝環狀擋板20，並於底部設有1個或複數排氣埠22。各排氣埠22經由排氣管24連接排氣裝置26。排氣裝置26包含渦輪分子泵等真空泵，可使腔室10內之電漿處理空間減壓至所希望之真空度。在腔室10側壁外安裝有使半導體晶圓W之送入送出口27開合之閘閥28。
於基座12上表面設有静電吸盤36，包含：偏電極，用來將離子引入半導體晶圓W；及電極36a，用來以静電吸附力固持半導體晶圓W。
RF偏壓用高頻電源30經由匹配單元32及供電棒34電性連接偏電極。此高頻電源30以既定功率輸出適於控制引入半導體晶圓W之離子能量之一定頻率，例如13.56MHz之高頻波。匹配單元32收納有用來在高頻電源30側阻抗與負載(主要係電極、電漿、腔室)側阻抗之間進行整合之匹配器，此匹配器中包含阻隔電容器。
於静電吸盤36半徑方向外側設有呈環狀包圍半導體晶圓W周圍之對焦環38。直流電源40經由開關42及被覆線43電性連接電極36a。藉由自直流電源40施加之直流電壓，可以静電力在静電吸盤36上吸附固持半導體晶圓W。
於基座12內部設有沿例如圓周方向延伸之環狀冷媒流路44。自急冷器單元(未經圖示)經由配管46、48對此冷媒流路44循環供給既定溫度冷媒，例如氟系熱媒或冷卻水cw。藉由冷媒溫度可控制静電吸盤36上半導體晶圓W之處理溫度。且自熱傳氣體供給部(未經圖示)經由氣體供給管50對静電吸盤36上表面與半導體晶圓W背面之間供給熱傳氣體，例如氦氣。且為裝載/卸載半導體晶圓W亦設有可沿垂直方向穿通基座12而上下移動之升降銷及其昇降機構(未經圖示)等。
其次，說明此微波電漿蝕刻裝置中關於電漿產生之各部構成。
於腔室10與基座12對向之頂棚面，作為頂板以氣密方式安裝有微波導入用圓形介電體窗52。此介電體窗52正下方之腔室內空間係電漿產生空間。介電體窗52由微波可透射過之介電體，例如石英或是Al2O3等陶瓷構成，考慮到耐壓性厚度約為例如20mm。
介電體窗52包含張貼或配置於其上表面之導體狹縫板54。狹縫板54作為用來放射微波之狹縫包含呈同心圓狀分布而旋轉對稱之多數狹縫對55(圖46)。於狹縫板54上設有用來縮短於其內部傳播之微波波長之介電體板56。狹縫板54以電磁方式結合微波傳送線路58。藉由狹縫板54、介電體板56及設於狹縫板對面之天線後面板構成平板型槽孔天線，例如圓板形輻射狀槽孔天線55。
微波傳送線路58係將以既定功率輸出之例如2.45GHz微波自微波產生器60傳送至輻射狀槽孔天線55之線路，包含波導管62、波導管-同軸管轉換器64與同軸管66。波導管62係例如方形波導管，以TE模式為傳送模式將來自微波產生器60之微波傳送至波導管-同軸管轉換器64。
波導管-同軸管轉換器64結合方形波導管62終端部與同軸管66始端部，將方形波導管62之傳送模式轉換為同軸管66之傳送模式。同軸管66自波導管-同軸管轉換器64沿鉛直下方延伸至腔室10上表面中心部，其同軸線路終端部經由介電體板56結合輻射狀槽孔天線55。同軸管66之外部導體70由與方形波導管62一體形成之圓筒體構成，在內部導體68與外部導體70之間之空間以TEM模式傳播微波。
由微波產生器60輸出之微波在如上述之微波傳送線路58之波導管62、波導管-同軸管轉換器64及同軸管66被傳播，經由介電體板56對輻射狀槽孔天線55供電。又，於介電體板56內波長經縮短並同時沿半徑方向擴散之微波自天線55各狹縫對變成包含2個正交之極化波分量之圓極化波 之平面波，朝腔室10內放射。藉由沿介電體窗52表面朝半徑方向傳播之表面波電場(微波電場)使附近氣體電離，產生高密度且電子溫度低之電漿。
在介電體板56上設有兼為天線後面板之冷卻護套板72，俾包覆腔室10上表面。此冷卻護套板72由例如鋁構成，具有吸收於介電體窗52及介電體板56產生之介電損耗之熱(放熱)之功能。為此冷卻功能，自急冷器單元(未經圖示)經由配管76、78對形成於冷卻護套板72內部之流路74循環供給既定溫度冷媒，例如氟系熱媒或冷卻水cw。
此微波電漿處理裝置中，作為用來朝腔室10內導入處理氣體之氣體導入機構，包含具有設於介電體窗52內之氣體流路之上部氣體導入部80，與具有設於腔室10側壁之氣體流路之側部(側壁)氣體導入部82 2系統。
於上部氣體導入部80設有沿軸向穿通同軸管66內部導體68其中之中空氣體流路84。又，來自處理氣體供給源86之第1氣體供給管88連接內部導體68上端，第1氣體供給管88之氣體流路與同軸管66之氣體流路84連通。
內部導體68下端連接直徑朝下方基端部呈逆推拔狀增大，氣流於其內部分支之塊狀連接器部90。此連接器部90包含連接同軸管66氣體流路84終端之1個(共通)入口90a，與自此共通入口90a於內部經刨刮貫穿而呈放射狀分支之複數條，例如8條內部流路，亦即分支氣體供給通道92(1)~92(8)，以氣密方式與介電體窗52中心部背面(上表面)對向。
連接器部90由導體，例如銅、鋁、不鏽鋼或是此等者之合金構成，連接同軸管66之內部導體68，構成同軸線路之終端部，電性接地。
於介電體窗52形成分別連接連接器部90分支氣體供給通道92(1)~92(8)終端之內部流路，亦即介電體窗氣體流路94(1)~94(8)。此等介電體窗氣體流路94(1)~94(8)宜以等間隔方式配置在自介電體窗52中心O起一定距離 (半徑)RA之圓周上(圖3)，分別垂直穿通介電體窗52而面對腔室10內之電漿產生空間(圖1)。
如圖2所示，穿通介電體窗52之各介電體窗氣體流路94(n)(n=1~8)中設有由介電體構成之通氣性放電防止構件96(n)。此實施形態中，各放電防止構件96(n)佔有各對應之介電體窗氣體流路94(n)全區間(或一區間)。各放電防止構件96(n)在介電體窗52內側連接各對應之氣體分支供給通道92(n)，在介電體窗52外側面對腔室10內之電漿產生空間，形成氣體噴出口53。
各介電體窗氣體流路94(n)中連接連接器部90分支氣體供給通道92(n)終端(出口)之入口側部分於後詳細說明。
於上部氣體導入部80，自處理氣體供給源86以既定壓力送出之處理氣體(例如蝕刻氣體或是成膜氣體)在第1氣體供給管88、同軸管66之氣體流路84、連接器部90各氣體分支供給通道92(n)及介電體窗52各放電防止構件96(n)中依序流動而由終端氣體噴出口53噴吐，自腔室10內中心部朝周邊部於電漿產生空間中擴散。又，於第1氣體供給管88途中設有MFC(質量流量控制器)98及開合閥100。
側部氣體導入部82位在較介電體窗52下表面更低之位置，包含：緩衝室(歧管)102，於腔室10側壁中呈環狀形成；多數側壁氣體噴出口104，沿圓周方向以等間隔方式自緩衝室102面對電漿產生空間；及第2氣體供給管106，自處理氣體供給源88延伸至緩衝室102。
於第2氣體供給管106途中設有MFC108及開合閥110。
於此側部氣體導入部82中，自處理氣體供給源86以既定壓力送出之處理氣體(例如蝕刻氣體或是成膜氣體)通過第2氣體供給管106被導入腔室10側壁內緩衝室102。又，自各側壁氣體噴出口104大致呈水平噴射之， 自腔室10內周邊部朝中心部於電漿產生空間中擴散。
又，自上部氣體導入部80及側部氣體導入部82分別導入腔室10內之處理氣體通常雖可係同種氣體，但亦可係不同種類氣體。亦可通過各MFC98、108分別以獨立流量，或是任意流量比導入。例如，可自上部氣體導入部80作為電漿激發用氣體導入惰性氣體，自側部氣體導入部82作為程序氣體導入成膜氣體。
控制部112包含微電腦，控制此微波電漿處理裝置內各部，例如排氣裝置26、高頻電源30、静電吸盤36用開關42、微波產生器60、上部氣體導入部80、側部氣體導入部82、處理氣體供給源86、熱傳氣體供給部(未經圖示)等各動作及裝置整體動作。且控制部112亦連接人機介面用觸控面板(未經圖示)及儲存有決定此電漿處理裝置各動作之各種程式或設定值等資料之記憶裝置(未經圖示)等。
此微波電漿處理裝置中，為進行例如蝕刻，首先使閘閥28呈開啟狀態，將加工對象之半導體晶圓W送入腔室10內，載置在静電吸盤36上。又，自處理氣體導入部80、82以既定流量朝腔室10內導入處理氣體，亦即蝕刻氣體(一般係混合氣體)，藉由排氣裝置26使腔室10內壓力減壓至設定值。例如，蝕刻氧化矽膜時，使用氬氣、含有氟之碳氫化合物氣體、氧氣之混合氣體等。且自熱傳氣體供給部對静電吸盤36與半導體晶圓W之接觸界面供給熱傳氣體(氦氣)，並使開關42導通，藉由静電吸盤36之静電吸附力固定半導體晶圓W。又，使微波產生器60導通，自微波傳送線路58傳播由微波產生器60以既定功率輸出之微波而對輻射狀槽孔天線55供電，自天線55朝腔室10內放射微波。且使高頻電源30導通，以既定功率輸出RF偏壓用高頻波，經由匹配單元32及供電棒34對偏電極施加此高頻波。
自上部氣體導入部80氣體噴出口53及側部氣體導入部82氣體噴出口104被導入腔室10內電漿產生空間之蝕刻氣體由順著狹縫板54下表面與電 漿一齊沿半徑方向傳播之微波表面波解離或電離。如此，於介電體窗52附近產生之電漿朝下方擴散，藉由電漿中之自由基及/或藉由離子照射對半導體晶圓W主面之被加工膜進行等向性蝕刻及/或垂直蝕刻。
如上述之電漿蝕刻中主要之程序條件係蝕刻氣體之氣體種類．流量、壓力、微波功率、RF偏壓功率。目前之微波電漿蝕刻中，隨著半導體元件微細化獲得進展，業界要求蝕刻其異向性及選擇比高，低壓條件下處理之重要性升高。另一方面，為形成高密度大口徑電漿，提升蝕刻速度，可提高微波功率。且為提升處理能力，宜降低氣體導入機構氣體流路內之壓力。且業界要求對各種各樣的處理對象皆可蝕刻為所希望之形狀，上述程序條件宜對其他條件不造成限制而可自由設定。且有人會要求欲在一次處理複數層時，例如以低壓條件處理第1層，以高壓條件處理第2層，此時，會被要求在任一條件下皆可進行所企圖之處理。
如此之電漿程序要件及運用下會成為問題的是在上部氣體導入部穿通介電體窗(頂板)之介電體窗氣體流路入口附近易於引起處理氣體之異常放電，或電漿流入介電體窗氣體流路出口，如上述此亦係習知技術之課題。
關於此點，本實施形態之微波電漿處理裝置中，係如以下所說明般構成介電體窗(頂板)52之介電體窗氣體流路94(n)周圍，藉此即使為進行所希望之電漿程序而任意增大微波功率，或任意降低介電體窗氣體流路94(n)入口附近之壓力，亦可抑制在介電體窗氣體流路94(n)中或其入口附近處理氣體異常放電或電漿流入。又，藉此可提升電漿處理之性能及可靠度。
[關於介電體窗氣體通路周圍構成之實施例1]
圖4顯示依第1實施例之介電體窗氣體流路周圍之裝置構成。如圖示，本實施例中，設於各介電體窗氣體流路94(n)之各放電防止構件96(n)不僅構成各介電體窗氣體流路94(n)全區間(或一區間)，其入口側部分114更自介電體窗52背面朝上方恰突出既定距離H以上之高度h，通過狹縫板 54之開口54a插入連接器部90之分支氣體流路92(n)。
在此，於連接器部90下表面與狹縫板54上表面之間，嵌入包圍放電防止構件96(n)周圍之無端狀或環狀可撓性導體，例如彈簧線圈116。本實施例中，包圍放電防止構件96(n)突出部114周圍之連接器部90、彈簧線圈116及狹縫板54構成包圍導體118。又，連接器部90及狹縫板54經由彈簧線圈116相互電性連接，並分別經由同軸管66之內部導體68及冷卻護套板72電性連接同軸管66之外部導體70(亦即接地)。
且在放電防止構件96(n)之突出部114與包圍其周圍之連接器部90之間，插入有無端狀或環狀密封構件，例如O形環120。在此O形環120上放電防止構件96(n)之突出部114周圍形成連通氣體流路之環狀間隙(氣體溝槽)122。另一方面，形成在O形環120下之環狀間隙124通往大氣壓空間。
如上述在O形環120上放電防止構件96(n)突出部114周圍形成環狀間隙(氣體溝槽)122時，包圍導體118宜自此間隙(氣體溝槽)122下端位置(最內側位置)跨越既定距離H以上之範圍h’包圍該突出部114周圍。
放電防止構件96(n)包含與介電體窗52開口52a一體形成或結合之介電體，例如陶瓷製筒部126，與擠在此筒部126中之通氣性介電體128。通氣性介電體128由例如石英、氧化鋁、氮化鋁等陶瓷製多孔質介電體構成，無數細孔於內部相互連通，具有通氣性。
進行電漿處理時，於上部氣體導入部80，通過連接器部90之分支氣體流路92(n)以既定壓力送來的處理氣體自放電防止構件96(n)之入口進入通氣性介電體128，朝下方穿過通氣性介電體128中無數之細孔，自終端氣體噴出口53噴出。如此通氣性介電體128具有無數細孔，故電漿產生空間之電漿不會通過通氣性介電體128中流入。
另一方面，由微波產生器60通過微波傳送線路58傳送而來的微波自 輻射狀槽孔天線55在介電體窗52中傳播，朝腔室10內之電漿產生空間放射。此時，透射過介電體窗52與放電防止構件96(n)。如此，在放電防止構件96(n)中，處理氣體不僅流動，亦暴露於微波電場。且微波電場亦朝連接器部90內部方向傳播。
不過，在放電防止構件96(n)中，通氣性介電體128之氣體流路(無數細孔)空間小，故在此微波電場即使相對較強電子亦難以被加速，幾乎不引起放電。
且自介電體窗52內部突出之放電防止構件96(n)突出部114中之微波電場較介電體窗52中更會在波導管，亦即包圍導體118中反射，或因等價性之電抗衰減。又，微波電場在包圍導體118中傳播之距離愈增大，亦即愈朝放電防止構件96(n)入口側前進，其衰減量即愈會在dB位準上與突出部114全長(h)成一比例增大。因此，放電防止構件96(n)入口附近之電場強度低於介電體窗52內部之電場強度。
因此，即使任意增大微波通入功率，或任意降低上部氣體導入部80中氣體流路之壓力，亦可在異常放電易於發生之放電防止構件96(n)入口附近抑制異常放電。
作為一例，本實施形態中，即使提高微波通入功率密度(通入功率÷透射窗面積)至約2W/cm2，降低放電防止構件96(n)入口附近氣體溝槽122內之壓力至90Torr，於同氣體溝槽122附近亦不引起異常放電。
本實施例中，形成在連接同軸管66之氣體流路84終端，大致呈圓錐體形狀之連接器部90內部之複數分支氣體供給通道92(1)~92(8)作為外部氣體供給通道分別連接介電體窗52側之放電防止構件96(1)~96(8)入口。作為一變形例，亦可使自同軸管66之氣體流路84終端並列分支之複數(例如8條)獨立之導體管作為外部氣體供給通道分別連接放電防止構件96(1)~96(8)之入口。
[放電防止構件之製作及安裝方法]
就圖5A及圖5B，說明製作放電防止構件96(n)並安裝於介電體窗52之方法。
如圖5A所示，第1方法將多孔質介電體128擠入圓筒狀陶瓷坏體126中(a)，以既定溫度煅燒並使其熱收縮及固化，一體結合兩者(126、128)(b)。另一方面，介電體窗52中，在坏體狀態下形成介電體窗氣體流路94(n)用穿通孔(c)。將煅燒程序後呈一體之棒狀介電體(126、128)，亦即放電防止構件96(n)插入此坏體之介電體窗52穿通孔94(n)中，以變形點以下之溫度煅燒，使介電體窗52與放電防止構件96(n)一體形成(d)。
如圖5B所示，第2方法將多孔質介電體128插入圓筒狀陶瓷坏體126中(a、b)，以既定溫度一體煅燒，製作放電防止構件96(n)(c)，將放電防止構件96(n)插入預先形成於介電體窗52之穿通孔中，藉由黏接材一體結合(d)。
又，放電防止構件96(n)之圓筒部126及多孔質介電體128中使用之材質不限定於石英、氧化鋁、氮化鋁，可使用各種介電體。
[實施例1之變形例]
圖6A~圖6H顯示第1實施例中幾個變形例。圖6A變形例中，在放電防止構件96(n)突出部114外周，裝設自介電體窗52背面朝上方延伸至O形環120附近之圓筒狀導體(軸環)132。又，在此導體軸環132外周面與連接器部(或外部氣體管)90內周面之間插入環狀或無端狀可撓性導體，例如彈簧線圈134。又，在連接器部(或外部氣體管)90下端與介電體窗52上表面(背面)之間，有因裝配誤差或各構件熱膨脹等產生間隙136之虞。此變形例中，包圍導體118亦沿放電防止構件96(n)經分割為複數導體構件(90、 134、132)。且如此變形例，亦可自包圍導體118排除狹縫板54。
相關構成中，形成有藉由連接器部(或外部氣體管)90、彈簧線圈134及導體軸環132將放電防止構件96(n)之突出部114跨越其全長h加以包圍之包圍導體118。依如此之構成，即使在連接器部(或外部氣體管)90與介電體窗52之間產生間隙136，亦可抑制包圍導體118之電性變動。
又，如圖6A所示，O形環120之安裝位置可接近放電防止構件96(n)入口。如此亦可使自放電防止構件96(n)入口高度位置至包圍導體118下端高度位置之距離h，與自氣體溝槽122下端位置(最內側位置)至包圍導體118下端高度位置之距離h’大致相同。此時，形成於突出部114周圍之氣體溝槽122(圖4)可縮小至可忽略之程度。
圖6B之變形例自上述圖6A之構成例省略導體軸環132及彈簧線圈134。圖6C之變形例中，圖6B構成例中放電防止構件96(n)之突出部114前端部形成為推拔狀。如圖6B及圖6C，亦可以單體導體構件(連接器部90)構成包圍導體118。
圖6D之變形例中，在放電防止構件96(n)突出部114外周面與連接器部(或氣體分支管)90內周面之間設有例如由肥粒鐵構成之環狀電磁場吸收構件138。此時，自介電體窗52內部在放電防止構件96(n)突出部114中朝上傳播而來之微波電場不僅因在包圍導體118中反射，或等價性之電抗而衰減，更因由電磁場吸收構件138吸收而衰減。藉此，突出部114全長及包圍導體全長h亦可縮短(使既定距離H更短)。
圖6E顯示將包圍導體118嵌入介電體窗52中之變形例。此變形例中，連接器部(或外部氣體管)90以單體構成包圍導體118。且亦可將連接連接器部(或外部氣體管)90之另一導體(未經圖示)作為包圍導體118嵌入介電體窗52中。且此變形例中，放電防止構件96(n)入口與介電體窗52背面大致位於相同高度。因此，於放電防止構件96(n)不設突起部(114)。且如圖6F所 示，亦可於介電體窗52內使放電防止構件96(n)在較介電體窗氣體流路94(n)出口更前側(自電漿產生空間觀察係內側)終止。
圖6G之變形例係關於放電防止構件96(n)之構造。藉由具有沿軸向延伸之複數極細穿通孔140之介電體(例如陶瓷)形成通氣性放電防止構件96(n)。
圖6H之變形例中，在放電防止構件96(n)入口端面與連接器部(或外部氣體管)90出口(終端)之間作為無端狀密封構件設有例如O形環120。此時，於放電防止構件96(n)突出部114外周產生之間隙141通往大氣壓空間。如此，於放電防止構件96(n)入口端面配置O形環120之構成中，在O形環120半徑方向內側形成有電場易於集中之間隙(氣體溝槽)140。然而，此變形例中，與上述相同，自介電體窗52內部在放電防止構件96(n)突出部114中朝上傳播而來之微波電場因在包圍導體118中反射，或等價性之電抗衰減。藉此，放電防止構件96(n)入口附近之電場強度小於介電體窗52內部之電場強度，於O形環120內側間隙(氣體溝槽)140亦難以引起放電。
圖6I及圖6J之變形例係在圖6G及圖6H構成例內之放電防止構件96(n)中，將後述第9實施例中附有縱溝槽218之介電體製噴嘴塊216擠入圓筒部126中。
[關於包圍導體距離範圍之條件]
如上述，第1實施例係於介電體窗(頂板)52介電體窗氣體通路94(n)入口側，將設於介電體窗氣體通路94(n)之通氣性放電防止構件96(n)至少在其入口附近加以包圍之構成。將放電防止構件96(n)周圍自其入口朝出口(氣體噴出口)跨越既定距離H以上範圍h藉由電性接地之包圍導體118包圍之。藉此，使放電防止構件96(n)入口附近之電場強度低於介電體窗52內部之電場強度以抑制異常放電。
此構成中，由包圍導體118包圍之放電防止構件96(n)範圍(距離)h愈長，入口附近電場強度愈低，異常放電抑制效果可愈大。另一方面，放電防止構件96(n)突出部114之突出量增大，或是嵌入介電體窗52之包圍導體118(圖6E、圖6F)之嵌入量增大。就裝置構造繁雜化、高成本化等觀點而言，上述包圍範圍(距離)h宜接近必要最小限距離H。
本案發明人以在放電防止構件96(n)介電體中傳播時之微波(2.45GHz)波長為λd，以包圍導體118之包圍範圍(距離)為H，以包圍導體118內徑或最大內接橢圓長軸長為D，藉由電磁場計算模擬求取相對於包圍導體118之電場強度降低效果(電場強度降低比)此等參數(H、λd，D)間之相關關係。顯示其結果於圖7及圖9。
亦即，顯示D/λd=0.4時電場強度比之H/λd相依性於圖7，顯示H/λd=0.4時電場強度比之D/λd相依性於圖9。
又，如圖8(a)所示，放電防止構件96(n)及包圍導體118剖面形狀呈圓形時，使用包圍導體118之內徑於屬性D。且如圖8(b)所示，放電防止構件96(n)及包圍導體118之剖面形狀呈矩形時，使用包圍導體118之最大內接橢圓長軸長於屬性D。
由圖7可知，若H大於λd之0.05倍(或H大於D之0.13倍)，電場強度即可降低20%以上。且若H大於λd之0.2倍(或H大於D之0.5倍)，電場強度即可降低約80%以上。
另一方面，如圖9所示，D若超過λd之0.6倍，包圍導體118作為衰減器之作用即會減小。因此，宜滿足D≦0.6λd之條件。
作為具體例，例如放電防止構件96(n)之放電防止構件(介電體)為氧化鋁，波長λd約為38mm，包圍導體118之內徑或最大內接橢圓長軸長D為24mm時，H=8mm。
[實施例1之應用例]
如圖10所示，介電體窗氣體流路94之入口亦可不配置於介電體窗52背面(上表面)側，而配置於介電體窗52側面。此時，設於介電體窗氣體流路94之放電防止構件96亦可適當採取具有與上述相同之突出部114，以與上述相同之包圍導體118包圍此突出部114之構成。
[關於介電體窗氣體流路周圍構成之實施例2]
圖11顯示本發明另一觀點(第2實施例)中介電體窗氣體流路周圍之裝置構成。此實施例中，亦宜在自介電體窗52中心O起一定距離(半徑)RB之圓周上以等間隔方式配置介電體窗52各介電體窗氣體流路94(n)(圖12)，連接連接器部90各分支氣體供給通道92(n)。又，於各介電體窗氣體流路94(n)與上述第1實施例相同設有由介電體構成之通氣性放電防止構件96(n)。惟放電防止構件96(n)入口側部分不自介電體窗52背面朝上突出，於放電防止構件96(n)周圍不設置包圍導體(118)。此時，為密封各介電體窗氣體流路94(n)入口附近，在連接器部90與介電體窗52之間插入無端狀密封構件，例如O形環142。
與習知技術相關連，如上述，在包含穿通介電體窗之氣體流路之微波電漿處理裝置中，於來自處理氣體供給部之外部氣體管出口與介電體窗氣體流路入口連接處(O形環內側(氣體流路內)所形成之間隙(氣體溝槽))中，有發生處理氣體異常放電之虞。通常，O形環內側間隙與外側(大氣空間)間隙大小相同，為確保完善的密封功能管制在0.2mm以下。
本實施例如圖13A及圖13B所示，形成間隙尺寸，俾O形環142內側(氣體流路內)之間隙144大於外側(大氣空間)間隙146(Gi>Go)。本案發明人藉由模擬已驗證出依相關構成，可有效降低介電體窗氣體流路94(n)入口附近之電場強度，特別是O形環142內側間隙144之電場強度。
此模擬如圖14所示，使用於擠滿由氧化鋁構成之介電體148之矩形波導管(剖面內寸35mm×17.5mm)150封閉端附近側面隔著O形環142’連接金屬製氣體導入部90’之模型進行。此模型之介電體142’相當於圖13A之介電體窗52及放電防止構件96(n)，O形環142’相當於圖13A之O形環142，氣體導入部90’相當於圖13A之連接器部90。又，O形環142’內側間隙144’相當於圖13A之O形環142內側間隙144。且O形環142’外側間隙146’相當於圖13A之O形環142外側間隙146。此模擬中，設定O形環142’外側間隙146’之間隙尺寸Go為0.1mm(固定值)。
顯示將係參數之O形環142內側間隙(氣體溝槽)144之間隙尺寸Gi自0.1mm(基準值)變化(增大)至2.6mm時間隙(氣體溝槽)144中電場強度相對值(電場強度比)之模擬結果於圖15。
如圖示，O形環142’內側間隙(氣體溝槽)144’之電場強度隨著其間隙尺寸Gi增大以對數函數之方式減少。更詳細而言，電場強度比在Gi=0.3mm時減少至約0.5，Gi=0.5mm時減少至約0.4，Gi≧1.0mm時漸近至約0.2。自此模擬結果可知，為使O形環142內側間隙(氣體溝槽)144之電場強度減半，宜在Gi≧0.3mm之範圍內。且已知為確保O形環142之良好密封功能，並同時降低O形環142內側間隙(氣體溝槽)144之電場強度，宜在0.5mm≦Gi≦1.0mm之範圍內。
且如圖13B所示，亦可於連接器90下表面無O形環142之內側壁部90w(圖13A)。藉此可輕易製作連接器90中O形環嵌入溝90m並裝設O形環142。
圖16將由模擬獲得之上述模型內各部之電場強度分布換算為亮度顯示之。圖16中之部分放大圖A係選定O形環142內側間隙(氣體溝槽)144’之間隙尺寸Gi與外側間隙146’之間隙尺寸Go同值之情形(Gi=0.1mm)。已知電場集中於內側間隙(氣體溝槽)144’，電場強度升高。相對於此，部分放大圖 B係完全拆除O形環142’內側壁部90w’(圖14)之情形(Gi=約3mm)，已知內側間隙(氣體溝槽)144’之電場強度降低。
又，O形環142外側間隙146之間隙尺寸Go為穩定確保O形環142之密封功能愈小愈好，通常宜管制在0.2mm以下。
如此，本第2實施例中，在包含穿通介電體窗52之氣體流路94(n)之微波電漿處理裝置中，形成間隙尺寸，俾於來自處理氣體供給部80之外部氣體管92(n)出口與介電體窗氣體流路94(n)入口連接處所設置之O形環142內側(氣體流路內)間隙144大於O形環142外側(大氣空間)間隙146(Gi>Go)。藉此可確保良好的密封功能，並同時抑制電場集中於O形環142內側間隙144，且可抑制於介電體窗氣體流路94(n)入口附近之異常放電。
[實施例2之變形例]
圖17及圖18顯示上述第2實施例之變形例。圖17之變形例與圖13B之構成相同，拆除O形環142之內側壁部90w(圖13A)，於該處設置環狀或無端狀介電體152。依此變形例之構成，不僅可使電場較不集中於O形環142之內側間隙144，亦可抑制O形環142暴露於處理氣體(亦即易於劣化)。
圖18之變形例係第1實施例與第2實施例之組合。亦即，按照第1實施例，與圖6H之構成例相同，設於介電體窗氣體流路94(n)之放電防止構件96(n)入口側部分114自介電體窗52背面突出，於該放電防止構件96(n)突出部分114周圍設有包圍導體118。又，於放電防止構件96(n)入口端面與連接器部(或外部氣體管)90出口之間設有無端狀密封構件，例如O形環120(142)。又，按照第2實施例，間隙尺寸中O形環120(142)之內側(氣體流路內)間隙140(144)大於外側(大氣空間)間隙141(146)(Gi>Go)。
依相關構成，配合由第1實施例造成的效果與由第2實施例造成的效 果，可更進一步提高在介電體窗氣體流路94(n)入口附近防止異常放電之效果。亦即，自介電體窗52內部在放電防止構件96(n)突出部114中朝上傳播而來之微波電場因在包圍導體118中反射，或等價性之電抗衰減，電場不集中於放電防止構件96(n)入口附近O形環120(142)之內側間隙140(144)。
且如後述，第2實施例中之本發明技術構想，亦即設在介電體窗氣體流路入口附近之無端狀密封構件內側(氣體流路內)間隙大於外側間隙之構成(Gi>Go)亦可適用於在介電體窗氣體流路不設置放電防止構件之情形。
圖19之變形例作為圖13之放電防止構件96(n)，將後述第9實施例中附有縱溝槽218之介電體製噴嘴塊216裝設於介電體窗氣體流路94(n)。
圖20之變形例不在圖18放電防止構件96(n)內圓筒部126中擠入多孔質介電體128，代之以將後述第9實施例中附有縱溝槽218之介電體製噴嘴塊216加以擠入。
[關於介電體窗氣體流路周圍構成之實施例3]
圖21~圖23顯示依本發明另一觀點(第3實施例)之介電體窗氣體流路周圍之裝置構成。本第3實施例中，設於介電體窗52之各介電體窗氣體流路94(n)亦宜以等間隔方式配置在自介電體窗52中心O起一定距離(半徑)RC之圓周上(圖22)，於介電體窗52背側以氣密方式連接連接器部90各分支氣體供給通道92(n)。又，與上述第1實施例相同，於各介電體窗氣體流路94(n)設有由介電體構成之通氣性放電防止構件96(n)。且為密封各介電體窗氣體流路94(n)入口附近，在連接器部90與介電體窗52之間插入有無端狀密封構件，例如O形環142。
惟本實施例中，如圖21所詳細顯示者，放電防止構件96(n)入口側部分不自介電體窗52背面朝上突出，於放電防止構件96(n)周圍不設置包圍導體(118)。且間隙尺寸中O形環142之內側(氣體流路內)間隙(氣體溝槽)144 與外側間隙146相同(Gi=Go)。
本實施例中之特徵在於介電體窗52中各介電體窗氣體流路94(n)隔著自中心O起一定範圍內之距離RC配置。亦即，本實施例中，若微波在介電體窗52中傳播時之波長為λg，關於RC可滿足下列條件式(1)。
λg/4<RC<5λg/8．．．．．(1)
一般而言，在微波電漿處理裝置中用來將電磁波導入腔室內之介電體窗(頂板)內部，會產生與圖16模型中產生於介電體148內部相同之電磁場駐波，存在有電場局部強大處。因此，若於如此之電場局部強大處設置氣體供給孔(介電體窗氣體流路)，即會產生在該氣體供給孔內或連接該氣體供給孔之外部氣體供給通道內產生電漿(異常放電)，或是在該氣體供給孔出口附近產生過度強大之電漿等問題。
因此，在介電體窗中電場微弱處設置氣體供給孔(介電體窗氣體流路)即可。然而，一般而言，取決於使用之處理氣體種類或壓力腔室內電漿之狀態會變化，介電體窗內部之電磁場分布亦會變化。
然而，本案發明人藉由模擬分析介電體窗內部之電磁場分布得知，使用例如圖22所示之旋轉對稱性介電體窗(頂板)，與例如圖46所示之旋轉對稱性平板型槽孔天線時，於介電體窗內部中心O一定會形成電場強度振幅最大之電磁場駐波。在如此之駐波下，在自介電體窗中心O起半徑λg/4以內會產生強大之電場，於其周邊(特別是在半徑2λg/4附近)電場局部性地減弱，且在半徑3λg/4附近電場局部性地增強。此傾向對氣體種類或壓力之相依性低。
又，如上述之介電體窗內部之電磁場分布自中心O起朝半徑方向外側以波長λg之間隔重複。因此，例如於半徑12λg/8附近電場亦局部性地減弱。然而，如本實施形態之微波電漿處理裝置，以同軸管66內部導體68中(穿通孔)為氣體流路88，經由自位在介電體窗中心附近之內部導體68下端朝 半徑方向外側延伸之分支氣體供給通道將處理氣體導往介電體窗氣體供給孔時，介電體窗氣體供給孔宜盡量接近介電體窗中心配置。此係為了減小氣體供給系統對微波放射天線之干擾或影響。
本第3實施例中，根據如上述之見識，將設於介電體窗52之各介電體窗氣體流路94(n)配置在由上述條件式(1)規定之範圍內。因此，依本實施例，於λg/4以內之區域不設置介電體窗氣體流路。
例如，使用2.45GHz之微波，於介電體窗52之材質使用介電常數10之氧化鋁時，λg≒38mm，依上述條件式(1)，在RC=9.5~23.75mm之範圍內配置各介電體窗氣體流路94(n)即可。又，通常就朝腔室內導入氣體之軸對稱性而言宜將各介電體窗氣體流路94(n)配置在自介電體窗52中心O起一定距離(半徑)RC之圓周上(圖22)。然而，亦可滿足上述條件式(1)，並在自中心O起非等距離或不同距離之位置配置各介電體窗氣體流路94(n)。
圖21顯示腔室10之適當上部構造。本構成例中，於上表面開口之圓筒狀腔室本體10a之上表面將環狀介電體窗固定構件10b及環狀天線固定構件10c堆疊配置，並藉由螺栓(未經圖示)等以可裝卸之方式固定。在此，介電體窗固定構件10b抵緊嵌合腔室本體10a內壁上部環狀凹處之介電體窗52，天線固定構件10c自冷卻護套72上抵緊天線55。在天線固定構件10c與冷卻護套72之間插入環狀EMI密封構件156，俾電磁波不溢漏至腔室10外。如此之腔室10上部構造中，可將介電體窗52、微波供給系(同軸管66、天線55等)與氣體供給系(上部氣體導入部80、連接器部90等)一體化地以可裝卸之方式安裝於腔室10上表面。
且圖21裝置構成中，於形成在介電體窗52中心部之凹處52m內設置各介電體窗氣體流路94(n)，並配置連接器部90。此時，連接器部90各分支氣體流路92(n)於介電體窗52凹處52m內連接各介電體窗氣體流路94(n)。
[實施例3之變形例]
本第3實施例中如圖24A所示，亦可於各介電體窗氣體流路94(n)設有由具有複數極細穿通孔140之通氣性介電體構成之放電防止構件96(n)。或是如圖24B所示，作為設於各介電體窗氣體流路94(n)之放電防止構件96(n)，亦可使用後述第9實施例中附有縱溝槽218之介電體製噴嘴塊216。且如圖24C所示，亦可於各介電體窗氣體流路94(n)不設置放電防止構件96(n)而形成空洞152。如此介電體窗氣體流路94(n)全區間係空洞152時，於連接器90外部氣體供給通道92(n)之出口宜係包含複數穿通孔之噴淋構造154。藉此可調整空洞152內氣體流量乃至於對腔室10內之氣體噴射量。本實施例中，如上述於介電體窗52中設有介電體窗氣體流路94(n)處之電場局部性地且穩定地微弱，故即使此處係空洞152，亦可使在介電體窗氣體流路94(n)內之異常放電難以發生。
當然，第3實施例亦可與上述第1實施例組合。亦即，使依第3實施例之上述條件式(1)適用於第1實施例中設於介電體窗52之介電體窗氣體流路94(n)之配置位置(圖3)，配置介電體窗氣體流路94(n)於滿足下述條件式(2)之位置。
λg/4<RA<5λg/8．．．．．(2)
藉此，配合由第1實施例造成的效果與由第3實施例造成的效果，可進一步更確實地抑制設置放電防止構件96(n)時於介電體窗氣體流路94(n)入口附近之異常放電。亦即，自介電體窗52內部在放電防止構件96(n)突出部114中朝上傳播之微波電場因在包圍導體118中反射或等價性之電抗衰減，介電體窗氣體流路94(n)附近因在介電體窗52中電場局部性地且穩定地微弱，故可進一步更確實地抑制異常放電。
且第3實施例亦可與上述第2實施例組合。亦即，使依第3實施例之上述條件式(1)適用於上述第2實施例中設於介電體窗52之介電體窗氣體流路94(n)之配置位置(圖12)，配置介電體窗氣體流路94(n)於滿足下述條件式(2)之位置。
λg/4<RB<5λg/8．．．．．(3)
藉此，配合由第2實施例造成的效果，與由第3實施例造成的效果，可進一步更確實地抑制於介電體窗氣體流路94(n)入口附近之異常放電。亦即，電場不集中於放電防止構件96(n)入口附近O形環142內側(氣體流路內)間隙144，介電體窗氣體流路94(n)附近因在介電體窗52中電場局部性地且穩定地微弱，故可進一步更確實地抑制異常放電。
[關於介電體窗氣體流路周圍構成之實施例4]
圖25~圖28顯示依本發明另一觀點(第4實施例)之介電體窗氣體流路周圍裝置構成。本第4實施例中，於介電體窗52中心部形成口徑沿其厚度方向階段性地縮小之圓形開口160，使圓柱狀噴嘴塊162嵌入此開口160，以在噴嘴塊162與介電體窗開口160之間呈環狀延伸之間隙為介電體窗氣體流路。
更詳細而言，介電體窗開口160包含：圓形上部開口部160c，具有第1口徑，面對介電體窗52外；圓形下部開口部160a，具有小於上述第1口徑之第2口徑，面對介電體窗52中(腔室10內部)；及圓形中間開口部160b，具有第1口徑與第2口徑中間之第3口徑，位在上部開口部160c與下部開口部160a之間。
噴嘴塊162包含介電體，例如石英或是Al2O3等陶瓷，如圖27所示，包含：小徑圓柱部162m；大徑圓柱部162n；環狀凸緣面162f，在此等小徑圓柱部162m及大徑圓柱部162n之間沿徑向延伸；及複數溝槽176，呈放射狀形成於此凸緣面。
在此，小徑圓柱部162m及大徑圓柱部162n之口徑分別稍小於下部開口部160a及中間部開口部160b之口徑。
安裝噴嘴塊162於介電體窗開口160，俾小徑圓柱部162m隔著一定間隙嵌入下部開口部160a，大徑圓柱部162n隔著一定間隙嵌入中間部開口部160b。且連接器部164裝入介電體窗開口160之上部開口部160c。連接器部164由與上述第1~第3實施例中之連接器部90相同之導體構成，連接同軸管66內部導體68之終端並電性接地。於連接器部164中心部形成連接同軸管66之氣體流路84並沿鉛直方向延伸之外部氣體流路(第1氣體流路)166。
在連接器部164下表面與噴嘴塊162上表面之間插入由通氣性材質或構件構成，具有大於第1氣體流路166之口徑之環狀彈性支持構件168。且在連接器部164下表面與上部開口部160c環狀底面之間插入由非通氣性材質構成之環狀密封構件，例如O形環170。藉此，於O形環170內側形成連通連接器部164(第1氣體流路166)之扁平的第2氣體流路172。
且於噴嘴塊162之大徑圓柱部162n與中間開口部160b之間形成連通上述第2氣體流路172之環狀間隙，亦即第3氣體流路174。且中間開口部160b之環狀底面密接噴嘴部162之環狀凸緣面，凸緣面溝槽176形成連通上述第3氣體流路174之第4氣體流路。又，在噴嘴塊162之小徑圓柱部162m與下部開口部160a之間形成連通上述第4氣體流路174之環狀間隙，亦即第5氣體流路178。此第5氣體流路178面對腔室10內之電漿產生空間，形成氣體噴出口。為防止電漿自此氣體噴出口逆流(進入其中)，第5氣體流路178之間隙宜小。
本實施例中，自處理氣體供給源86(圖1)通過同軸管66之氣體流路84被送來的處理氣體通過連接器部164之第1氣體流路166→介電體窗52內之第2氣體流路172→第3氣體流路174→第4氣體流路176→第5氣體流路178被噴吐(導入)至腔室10內之電漿產生空間。此氣體供給機構有介電 體窗氣體流路之構造及製作簡潔而容易之優點。且形成於介電體窗52內之放射狀溝槽(第4氣體流路)176形成流導低之氣體流路，以高精度控制整體氣體流導，故亦可抑制氣體流量之差異。
本實施例中，微波電場亦大量分布於介電體窗52內部，在介電體窗52之氣體流路172~178內處理氣體暴露於微波電場中。關於此點，本實施例中，在氣體流路172~178中電場特別易於集中之第2氣體流路174入口附近，與上述第2實施例相同，令O形環170之內側(氣體流路側)間隙180大於O形環170之外側(大氣空間側)間隙182。圖示構成例中，已拆除O形環170內側壁部而充分滿足此條件(Gi>Go)，電場不集中於O形環170之內側間隙180。
圖28顯示本實施例中介電體窗52內氣體流路174、178之適當配置模式。本實施例中，依上述第3實施例之條件式(1)亦可適用於形成於介電體窗52內之氣體流路174~178。亦即，配置第3及第4氣體流路176、178，俾若自介電體窗52中心O起至第3及第5氣體流路176、178之距離分別為RD1、RD2，即滿足下列條件式(4)、(5)。
λg/4<RD1<5λg/8．．．．．(4)
λg/4<RD2<5λg/8．．．．．(5)
不過，於介電體窗52λg/4以內之中心部區域分布有強大的電磁場，微波之電磁場會自此中心部區域進入第2氣體流路174，更會進入第1氣體流路166。然而，第2氣體流路172藉由第3氣體流路174控制流導而相對較高壓，且第2氣體流路172沿橫向擴張，故呈除O形環170附近外在第2氣體流路172內及第1氣體流路166內微波電場難以集中於1處之構造，故呈氣體異常放電難以發生之構造。
又，雖省略圖示，但下部開口部160a之口徑亦可大於中間開口部160b之口徑，噴嘴塊162之小徑圓柱部162m及大徑圓柱部162n分別嵌入中間開口部160b及下部開口部160a。且噴嘴塊162之上表面與介電體窗開口 160之上表面亦可係同一面(因此，連接器部164非設於介電體窗52中而係設於其上)。
[關於介電體窗氣體流路周圍構成之實施例5]
圖29及圖30顯示依本發明另一觀點(第5實施例)之介電體窗氣體流路周圍裝置構成。本第5實施例解決了上述第4實施例中微波之電磁場易於自介電體窗52中心部進入介電體窗52內氣體流路(172)之上述問題點。
本第5實施例中，連接器部164之氣體流路166’不沿垂直方向直接穿通至下端，而於連接器部164內部一旦朝半徑方向外側彎曲再朝垂直下方延伸而連接介電體窗52內之第3氣體流路174。且於本第5實施例中將上述第4實施例中係第2氣體流路174之空間藉由連接器部164封閉。又，為密封第2氣體流路174入口附近，在連接器部164下表面與噴嘴塊162上表面之間，及連接器部164之下表面與介電體窗開口160之上部開口部160c環狀底面之間，分別插入無端狀或環狀密封構件，例如O形環190、192。形成於O形環190半徑方向內側連接器164下表面與噴嘴塊162上表面之間之間隙194經由設於例如連接器164及同軸管66內部導體68之洩壓用孔196通往大氣空間。
依相關構成，即使於介電體窗52內部產生電磁場駐波，介電體窗52中心區域之電場局部性地強大，因通過此區域附近之氣體流路不存在，故亦可防止於介電體窗52內之異常放電。
本第5實施例中亦與上述第2實施例相同，O形環190、192之內側(氣體流路內)間隙194、196大於O形環190、192之外側(大氣空間側)間隙198、200。圖示構成例中，已分別拆除O形環190、192之內側(氣體流路內)壁部而滿足此條件(Gi194>Go198、Gi196>Go200)，電場不集中於O形環190、192內側間隙194、196。
本第5實施例中，依上述第3實施例之條件式(1)亦可適用於介電體窗52內氣體流路174~178之配置位置。亦即，配置第3及第4氣體流路176、178，俾若自介電體窗52中心O起至第3及第4氣體流路176、178止之距離分別為RD1，RD2，則滿足上述條件式(4)、(5)即可。
且本第5實施例中，雖省略圖示，但下部開口部160a之口徑亦可大於中間開口部160b之口徑，噴嘴塊162之小徑圓柱部162m及大徑圓柱部162n分別嵌入中間開口部160b及下部開口部160a。且噴嘴塊162上表面與介電體窗開口160上表面亦可係同一面(因此，連接器部164非設於介電體窗52中而係設於其上)。
[實施例5之變形例]
圖31及圖32顯示上述第5實施例之一變形例。此變形例使第5實施例中介電體窗開口160及噴嘴塊162之構造或形狀變形。
亦即，於介電體窗52中心部形成口徑沿其厚度方向呈推拔狀變化之開口160’，且圓錐狀噴嘴部162’嵌合此介電體窗開口160’，在噴嘴塊162’與介電體窗開口160’之間形成介電體窗氣體流路。
圖示例中，口徑(直徑)朝下方(腔室10中)呈推拔狀縮小之介電體窗開口160'形成於介電體窗52中心部，直徑朝下方(腔室10中)呈推拔狀縮小之圓錐狀噴嘴塊162’嵌入此介電體窗開口160'。如圖32所示，於噴嘴塊162’主體部周面形成多數自上端至下端垂直或傾斜延伸之溝槽202。作為一例，溝槽202之溝寬為0.5~3mm，溝深為0.02~1mm。噴嘴塊162’自上裝入介電體窗開口160'後，噴嘴塊162’之主體部周面即密接介電體窗開口160'。在此狀態下，噴嘴塊162’之主體部周面溝槽202形成連接器部90側氣體流路166’與腔室10內電漿產生空間之間之介電體窗氣體流路。來自處理氣體供給源86(圖1)之處理氣體通過連接器部164之第1氣體流路166’及介電體窗52內之介電體窗氣體流路(溝槽)202被噴吐(導入)至腔室10內之電漿產生空 間。
此變形例中，雖省略圖示，但介電體窗開口160'亦可朝下方(腔室10中)口徑(直徑)呈逆推拔狀增大，直徑朝下方(腔室10中)呈逆推拔狀增大之圓錐狀噴嘴塊162’嵌入此介電體窗開口160'。且噴嘴塊162’上表面與介電體窗開口160上表面亦可係同一面(因此，連接器部164非設於介電體窗52中而係設於其上)。
[關於介電體窗氣體流路周圍構成之實施例6]
圖33顯示依本發明另一觀點(第6實施例)之介電體窗氣體流路周圍裝置構成。本第6實施例於上述第5實施例中噴嘴塊162上表面(中心部更佳)形成相對較深(宜到達介電體窗52下表面附近深度)之豎孔或凹部204，並設有嵌入此凹部204a並電性接地之延伸導體206。此延伸導體206宜由與連接器部164相同之材質構成，與連接器部164一體形成或一體結合。延伸導體206之形狀宜呈軸對稱形狀，例如圓柱體或圓筒體形狀。
相關構成中，於介電體窗52內傳播之微波因導體延伸部206朝半徑方向外側反射，故位在延伸導體206附近之介電體窗氣體流路(174~178)及其入口附近之電場強度微弱。又，本實施例中，當然亦宜配置第3及第4氣體流路176、178，俾滿足上述條件式(4)、(5)。
且本實施例中，設置穿通連接器部164及延伸導體206之洩壓用孔196。且可形成複數條洩壓用孔196，經由此等孔196自急冷器裝置(未經圖示)對噴嘴塊162凹部204供給冷媒氣體。藉此，可有效率地冷卻噴嘴塊162。
[關於介電體窗氣體流路周圍構成之實施例7]
圖34及圖35顯示依本發明另一觀點(第7實施例)之介電體窗氣體流路周圍裝置構成。圖34係剖面圖，圖35係分解立體圖。本第7實施例在上 述第6實施例中介電體窗氣體流路(174~178)之半徑方向外側位置介電體窗52中形成環狀凹部208，並設置嵌入此凹部208並電性接地之環狀或筒狀包圍導體210。此包圍導體210宜與連接器部164一體形成或一體結合，宜較上述導體延伸部206短(淺)，宜較上述第1實施例中之既定距離H長(深)。
相關構成中，除由上述第6實施例造成的效果外，更使自介電體窗52中朝連接器部164氣體流路166’上升而來之微波電場以在包圍導體210中反射或等價性之電抗使其衰減，藉此與上述第1實施例相同可獲得使介電體窗氣體流路(174~178)入口附近之電場強度明顯減弱之效果。藉此，可更進一步確實防止處理氣體之異常放電。
[關於介電體窗氣體流路周圍構成之實施例8]
圖36顯示依本發明另一觀點(第8實施例)之介電體窗氣體流路周圍裝置構成。本第8實施例與上述第6實施例相同具有導體延伸部206，與上述第7實施例相同具有包圍導體210。惟不包含噴嘴塊162，代之以與上述第1實施例相同，於形成在介電體窗52中心部(凹部204)之複數介電體窗氣體流路94(1)、94(2)‥分別朝上突出設置複數條放電防止構件96(1)、96(2)‥，在連接器部164以及延伸導體206內設置以氣密方式連接各放電防止構件96(n)之氣體分支供給通道92(n)。又，雖省略圖示，但在各放電防止構件96(n)與氣體分支供給通道92(n)之間設置密封構件，例如O形環120(圖6B)。又，各氣體分支供給通道92(n)宜將各放電防止構件96(n)周圍自其入口(或氣體溝槽底)起朝出口跨越上述既定距離H以上之範圍h(h’)包圍之(圖6B)。
本第8實施例中，除可獲得與上述第7實施例相同之效果外，更可確實防止各介電體窗氣體流路94(n)內之異常放電，亦即各放電防止構件96(1)內之異常放電。因此，依上述第3實施例之上述條件式(1)雖當然宜適用於各介電體窗氣體流路94(n)之配置位置，但即使係不適用之構成亦可完全防止於各放電防止構件96(1)入口附近處理氣體之異常放電。
[關於介電體窗氣體流路周圍構成之實施例9]
圖37顯示依本發明另一觀點(第9實施例)之介電體窗氣體流路周圍裝置構成。本第9實施例於介電體窗52中心部設有氣體噴嘴212，其特徵在於此氣體噴嘴212之構成及作用。此氣體噴嘴212以氣密方式連接上部氣體導入部之連接器部164，包含：圓筒狀穿通孔(開口)214，形成於介電體窗52；及圓柱狀噴嘴塊216，嵌入此穿通孔214。
又，連接器部164具有與上述第4實施例(圖25)中之連接器部90相同之構成，連接同軸管66內部導體68終端並電性接地。於連接器部164中心部形成連接同軸管66之氣體流路84並沿鉛直方向延伸之外部氣體流路166。又，在噴嘴塊216上端(氣體入口)周圍連接器部164下表面與收納連接器部164之介電體窗52凹處52m底面之間插入無端狀密封構件，例如O形環170。圖示構成例中，已拆除此O形環170之內側壁部，電場不集中於O形環170之內側間隙(氣體溝槽)。
圖38、圖39及圖40顯示噴嘴塊216之構成。此噴嘴塊216作為其材質雖可使用任意介電體，但適當使用與介電體窗52相同材質之介電體。例如，介電體窗52之材質係石英時，噴嘴塊214之材質亦宜同樣係石英。
於噴嘴塊216側面或外周面並列形成複數條自其上端至下端沿軸向筆直延伸之縱溝槽218。圖示構成例中，於噴嘴塊216外周面，沿環繞方向隔著一定間隔設有24個縱溝槽218。此等縱溝槽218在氣體噴嘴212內形成沿環繞方向均一分布之介電體窗氣體流路。於上部氣體導入部在同軸管66氣體流路84及連接器部164外部氣體流路166中流動而來之處理氣體以均一流量穿過此等多數(24個)縱溝槽218，朝電漿產生空間被放出。如此處理氣體沿軸向直接(以最短距離)穿過沿環繞方向均一分布之多數(24個)縱溝槽218中，故作為氣體噴嘴212整體可獲得夠高的氣體流導。
縱溝槽218之橫剖面形狀雖亦可為圓形、橢圓形、三角形、正方形等，但可適當採用具有對應溝深Ld之長邊與對應溝寬Lw之短邊之長方形。縱溝槽218呈如此之長方形橫剖面形狀時，可實現兼顧防止電漿逆流以及異常放電與高氣體流導，且溝深Ld與溝寬Lw之比，亦即孔徑比(Ld/Lw)相當重要，此孔徑比宜在2以上，在5以上更佳。
更具體而言，縱溝槽218之溝寬Lw宜在0.05~0.2mm之範圍內。溝寬Lw若小於0.05mm氣體流導即會變差，即使相當程度增大溝深Ld亦難以彌補。另一方面，溝寬Lw若大於0.2mm，異常放電即會易於發生。亦即，於縱溝槽218中即使存在離子，若使該離子因碰撞消滅之縱溝槽218壁靠近，即不至於導致異常放電。然而，相當於長方形細孔短邊之溝寬Lw若超過某值，亦即0.2mm，至離子碰撞溝寬LW壁止之時間即會變長，因與其他氣體分子碰撞使該氣體分子電離，進展至異常放電之可能性升高。
且縱溝槽218之溝深Ld為確保夠高之氣體流導宜在1mm以上，就溝槽加工之容易性而言宜在2mm以下。如此，藉由使溝寬Lw為0.05~0.2mm，溝深Ld為1~2mm，可使縱溝槽218之孔徑比(Ld/Lw)保持在5~40之範圍內。作為典型例，於全長LN為10mm，上端直徑φU為6mm之噴嘴塊216中，可選擇縱溝槽218之溝寬Lw為0.1mm，溝深Ld為1.2mm。此時，孔徑比(Ld/Lw)為12。
噴嘴塊216與穿通孔214口徑(直徑)相同，或口徑恰稍小於穿通孔214，俾自其上端至下端跨越全長剛好嵌入介電體窗52之穿通孔214。本實施例中，為防止噴嘴塊216自穿通孔214脫落，兩者(214、216)之口徑沿介電體窗52之厚度方向自上而下以同一推拔角θ逐漸縮小。此推拔角θ就定位以及防止脫落功能與在縱溝槽218最淺之噴嘴下端確保孔徑比(或噴嘴尺寸之效率化)之兩面而言，宜在0.005≦tanθ≦0.2之範圍內。作為典型例，在全長LN為10mm，噴嘴上端直徑(最大徑)φU為6mm之噴嘴塊216中，選擇噴嘴下端直徑(最小徑)φL為5.99mm。此時，tanθ=0.01。
如此，依本第9實施例之處理氣體供給機構，於介電體窗52中心部形成穿通孔214，將在外周面沿環繞方向以均一分布之方式設置多數具有既定孔徑比之縱溝槽218之介電體製之噴嘴塊216嵌入穿通孔214以裝配氣體噴嘴212，藉由以此等多數縱溝槽218形成介電體窗氣體流路之構成，可充分提高氣體流導，並同時有效防止電漿逆流以及異常放電。
[實施例9之變形例]
圖41顯示上述第9實施例之一變形例。此變形例於上述氣體噴嘴212中，噴嘴塊216之口徑在其軸向(介電體窗52厚度方向)途中或中間部階段性地變化。
更詳細而言，穿通孔214之口徑沿介電體窗52之厚度方向自上而下以一定推拔角θ連續性地縮小。另一方面，噴嘴塊216之口徑就整體而言雖自上而下以同一推拔角θ縮小，但於途中中間部設有段差220。藉此，噴嘴塊216之外周面沿介電體窗52之厚度方向自噴嘴上端至段差220上緣部接觸穿通孔214內壁，自段差222下緣部至噴嘴下端脫離穿通孔214內壁而形成間隙222。此時，噴嘴塊216之下端口徑φLB恰小於穿通孔214之下端口徑φLA間隙222分。如此，藉由採用噴嘴塊216外周面於其下半部脫離穿通孔214內壁之構成，可在實質上保持一定孔徑比(2以上)並直接使氣體流導愈加升高。
雖省略圖示，但作為另一變形例，段差220之方向亦可相反，噴嘴塊216外周面下半部接觸穿通孔214內壁，其上半部脫離穿通孔214。或是亦可為僅噴嘴塊216中間部脫離穿通孔214內壁之縮窄構造。且作為另一變形例，亦可於噴嘴塊216不設置段差，代之以採用於穿通孔214內壁設置段差之構成，亦即穿通孔214內壁口徑在介電體窗52厚度方向途中階段性地變化之構成。
圖42顯示另一變形例。此變形例在依第9實施例之氣體噴嘴212中噴 嘴塊216外周面與穿通孔214內壁之間設置黏接劑224層。此時，於裝配氣體噴嘴212過程中將噴嘴塊216嵌入穿通孔214之際，在噴嘴塊216外周面與穿通孔214內壁之間形成相當於黏接劑224層厚度之狹小間隙。黏接劑224層若過薄黏接力會降低，若過厚間隙差異會增大，故厚度(間隙尺寸)宜為0.1~2μm。
藉由如此以黏接劑224接合噴嘴塊216與穿通孔214，可消除起因於熱膨脹不同等之兩者(214、216)間之摩擦(微粒發生要因)，並完全迴避自腔室卸除介電體窗(頂板)，以超音波清洗等加以清潔時噴嘴塊216脫落之危險性。藉此，可提升頂板組件中氣體噴嘴周圍之物理性強度及可靠度。
作為黏接劑224之特性，材質與黏性特別重要。黏接劑224之材質宜由減小熱應力，且具有與噴嘴塊216及/或介電體窗52之熱膨脹係數同等(相對差宜在5ppm之範圍內)之熱膨脹係數之聚合物煅燒體所構成或包含之。因此，例如噴嘴塊216及介電體窗52之母材皆係石英時，可適當使用由矽類無機聚合物構成，或包含其之黏接劑224。且氣體噴嘴212內之黏接劑224層宜盡可能不包含可能成為異常放電發生原因或清洗時之劣化原因之小氣孔，宜係氣孔率在10%以下之實質緻密體。為此，黏接劑224之填料含有量宜在50重量%以下，0重量%，亦即完全不含有填料最佳。
關於黏性，黏接劑224在硬化(煅燒)前宜於液態下具有適當之黏度(5~5000mPa．s)，藉此可完全填滿噴嘴塊216與穿通孔214之間之狹小(0.1~2μm)間隙，確保必要且充分之黏接強度。
且如此使用黏接劑224時，宜使噴嘴塊216外周面及/或穿通孔214內壁表面粗糙化為適當表面粗糙度(作為算術平均粗糙度Ra在0.1μm≦Ra≦3.2之範圍內)，俾獲得良好之固定效果。
又，雖省略圖示，但作為另一變形例，氣體噴嘴212中形成於介電體窗52之穿通孔214亦可具有朝下方(腔室10中)呈逆推拔狀增大之口徑，將 同樣地口徑朝下方(腔室10中)呈逆推拔狀增大之噴嘴塊216嵌入穿通孔214。且藉由黏接劑224接合噴嘴塊216與穿通孔214時，亦可使噴嘴塊216及穿通孔214雙方自上端至下端呈具有一定口徑，不呈推拔狀之圓柱形及圓筒形。且於噴嘴塊216外周面亦可相對於噴嘴軸向傾斜地形成縱溝槽218。圖示構成例中縱溝槽218之條數(24個)係一例。重要的是藉由增加縱溝槽218的條數，可保持縱溝槽218一定的孔徑比並直接提高氣體流導。
[氣體噴嘴之製作方法]
為製作依如上述之第9實施例之氣體噴嘴212，首先準備頂板(介電體窗52)用之具有一定板厚與一定口徑之介電體板。如上述，可使用石英或是A12O3等陶瓷於此介電體板(介電體窗52)之材質。於此介電體板(介電體窗52)中心部藉由例如雷射加工或NC研磨加工形成既定口徑之穿通孔214。另一方面，宜使用與介電體板(介電體窗52)相同材質之介電體為材料，藉由成型或切削加工製作剛好嵌入穿通孔214內壁形狀及尺寸之噴嘴塊216。又，旋轉並同時鎖入此噴嘴塊216，以插入介電體板(介電體窗52)之穿通孔214。
如上述使用黏接劑224時，在將噴嘴塊216嵌入穿通孔214前，以例如噴砂處理表面加工噴嘴塊216外周面及/或穿通孔214內壁表面，使其為適當之表面粗糙度(作為算術平均粗糙度Ra在0.1μm≦Ra≦3.2之範圍內)。又，將噴嘴塊216嵌入穿通孔214，再使液狀黏接劑224流入噴嘴塊216外周面與穿通孔214內壁之間。例如，介電體窗52及噴嘴塊216之母材皆係石英時，作為液狀黏接劑224適當使用接觸角在10°以下時具有5~5000mPa．s黏度之TEOS(四乙氧矽烷)。如此，液狀黏接劑224無縫地遍布並填滿噴嘴塊216外周面與穿通孔214內壁之間之間隙，再以200~800℃之溫度煅燒此頂板副組件。藉由此煅燒，黏接劑224之TEOS固化而變化為SiO2。黏接劑224之填料含有量小(宜完全不含有填料)，故可獲得不含有小氣孔之緻密黏接劑224層。如此，可安裝於腔室10頂棚面並附有氣體噴嘴之頂板組件完成。又，作為黏接劑224之材質，除TEOS或SiO2外，亦可使用例如 SiON或SiOC。
依上述氣體噴嘴製作方法，可將可充分提高氣體流導，有效防止電漿流入以及異常放電之氣體噴嘴212輕易組裝於介電體窗52。
[實施例9之其他變形例或應用例]
依上述第9實施例之氣體噴嘴212及噴嘴塊216之構成或功能可適用於各種應用中。例如，如上述作為第1實施例之一變形例，可將依第9實施例之噴嘴塊216作為通氣性介電體擠入圓筒部126中(圖6I、圖6J)。且作為第2實施例之一變形例，可將依第9實施例之噴嘴塊216作為放電防止構件96(n)裝設於介電體窗氣體流路94(n)、或將依第9實施例之噴嘴塊216作為通氣性介電體擠入圓筒部126中(圖19、圖20)。且作為第3實施例之一變形例，可將依第9實施例之噴嘴塊216作為放電防止構件96(n)裝設於介電體窗氣體流路94(n)(圖24B)。
且作為另一應用例，如圖43所示，依第9實施例之頂板組件(52、212)可適用於例如微波電漿處理裝置之噴淋頭。此裝置構成中，於兼作為噴淋頭之頂板之介電體窗52以離散方式設有多數氣體噴嘴212。介電體窗52之背面隔著氣密間隙226結合由介電體構成之蓋板228，經由設在腔室10及介電體窗52中之氣體通路230將處理氣體入間隙226，自間隙226經由各氣體噴嘴212將處理氣體導入腔室10內之電漿產生空間。
作為依上述第9實施例一變形例之氣體噴嘴212，如圖44及圖45所示，亦可於介電體窗52之穿通孔214中呈同軸或同心狀設置複數之(例如2個)噴嘴塊216A、216B。本構成例將筒狀外側噴嘴塊216A嵌入介電體窗52之穿通孔214。且將圓柱狀內側噴嘴塊216B嵌入此外側噴嘴塊216A之筒孔(穿通孔)232。雖省略圖示，但在外側噴嘴塊216A外周面與穿通孔214內壁之間宜夾設與上述黏接劑224相同之黏接劑(黏接層)。於內側噴嘴塊216B外周面與外側噴嘴塊216A內壁之間亦宜夾設相同之黏接劑(黏接層)。
於外側噴嘴塊216A側面或外周面並列形成複數條自其上端至下端沿軸向筆直延伸之縱溝槽234。此等縱溝槽234於氣體噴嘴212內形成沿環繞方向均一分布之第1(外側)介電體窗氣體流路。另一方面，於內側噴嘴塊216B側面或外周面亦並列形成複數條自其上端至下端沿軸向筆直延伸之縱溝槽236。此等縱溝槽236於氣體噴嘴212內形成沿環繞方向均一分布之第2(內側)介電體窗氣體流路。如此，藉由呈同軸或同心狀設置複數氣體噴嘴212內之介電體窗氣體流路之構成，可更進一步提升氣體噴嘴212之流導。
又，作為上述第9實施例另一變形例，亦可將在氣體噴嘴212內形成介電體窗氣體流路之溝槽設於介電體窗52穿通孔214之內壁。此時，於噴嘴塊216外周面不設置溝槽。不過，設於介電體窗52之穿通孔214口徑(直徑)通常在10mm以下，於如此之小口徑穿通孔214內壁形成呈如上述之分布之溝槽實際上非常困難。
[其他實施例或變形例]
上述實施形態中，作為用來將處理氣體導入腔室10內之氣體導入機構，包含上部氣體導入部80與側部氣體導入部82。然而，亦可省略側部氣體導入部82，僅包含上部氣體導入部80。
上述實施形態雖係關於將放電防止構件96設於構成腔室10頂板之介電體窗52之構成，但本發明亦可適用於在使微波可透射過並將其導入腔室10內電漿產生空間之任意介電體窗(例如腔室側壁之介電體窗)設置介電體窗氣體流路之構成。
上述實施形態之微波電漿處理裝置中微波放電機構之構成，特別是微波傳送線路58及輻射狀槽孔天線55係一例，亦可使用其他方式或形態之微波傳送線路及槽孔天線。
上述實施形態中微波電漿蝕刻裝置以無磁場方式產生微波電漿，故於腔室10周圍無需設置永久磁石或電子線圈等磁場形成機構，相當程度地使裝置容易構成。不過，本發明亦可適用於利用電子迴旋共振(ECR：Electron Cyclotron Resonance)之電漿處理裝置。
本發明不限定於依上述實施形態之微波電漿蝕刻裝置，亦可適用於電漿CVD、電漿氧化、電漿氮化、濺鍍等其他微波電漿處理裝置。且本發明不限定於微波電漿處理裝置，亦可適用於作為電漿產生用電磁波使用高頻波之電感耦合電漿處理裝置。
電感耦合電漿處理裝置中，通常使用線圈型天線。一般而言，在腔室頂板上配置線圈型天線，高頻電源經由匹配器電性連接此線圈型天線。藉由流往線圈型天線之RF電流，磁力線穿通介電體窗而通過腔室內處理空間之RF磁場於線圈型天線周圍產生，依此RF磁場時間性的變化在處理空間內沿方位角方向產生感應電場。又，因此感應電場沿方位角方向經加速之電子與處理氣體之分子或原子引起電離碰撞，呈甜甜圈狀產生電漿。在此，包含經由設於介電體窗之氣體流路朝腔室內供給處理氣體之處理氣體供給機構時，本發明可適用於該處理氣體供給機構。
本發明中之被處理基板不限於半導體晶圓，亦可係平面顯示器、有機電致發光元件、太陽能電池用各種基板或光罩、CD基板、印刷基板等。
52‧‧‧介電體窗(頂板)
53‧‧‧終端氣體噴出口
54‧‧‧狹縫板
56‧‧‧介電體板
58‧‧‧微波傳送線路
62‧‧‧波導管
66‧‧‧同軸管
68‧‧‧內部導體
70‧‧‧外部導體
72‧‧‧冷卻護套板
84‧‧‧中空氣體流路
88‧‧‧第1氣體供給管(氣體流路)
90‧‧‧連接器部(外部氣體管)
90a‧‧‧入口
92(1)、92(5)‧‧‧分支氣體供給通道
94(1)、94(5)‧‧‧介電體窗氣體流路
96(n)‧‧‧放電防止構件
114‧‧‧入口側部分(放電防止構件之突出部)
116‧‧‧彈簧線圈
120‧‧‧O形環

Claims (90)

  1. 一種電漿處理裝置，包含：處理容器，可真空排氣，並設有介電體窗；基板固持部，在該處理容器內固持被處理基板；介電體窗氣體流路，穿通該介電體窗；處理氣體供給部，包含自該處理容器內之電漿產生空間觀察在該介電體窗背側或外側連接該介電體窗氣體流路之外部氣體供給通道，經由該外部氣體供給通道及該介電體窗氣體流路對該處理容器內供給至少一部分所需要之處理氣體；電磁波供給部，經由該介電體窗對該處理容器內供給電磁波；放電防止構件，與該介電體窗一體形成或結合，包含連接該外部氣體供給通道出口之入口，構成該介電體窗氣體流路之全區間或一區間；及包圍導體，包圍該放電防止構件至少其入口附近。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中：該包圍導體將該放電防止構件周圍自其入口朝出口跨越既定距離H以上之範圍予以包圍。
  3. 如申請專利範圍第2項之電漿處理裝置，其中：若令該電磁波在該放電防止構件中傳播時之波長為λd，則H≧0.05λd。
  4. 如申請專利範圍第3項之電漿處理裝置，其中：H≧0.2λd。
  5. 如申請專利範圍第2項之電漿處理裝置，其中：若令該包圍導體之內徑或最大內接橢圓長軸長為D，則H≧0.13D。
  6. 如申請專利範圍第5項之電漿處理裝置，其中：H≧0.5D。
  7. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中：若令該電磁波在該放電防止構件中傳播時之波長為λd，而該包圍導體之內徑或最大內接橢圓長軸長為D，則D≦0.6λd。
  8. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中：於該介電體窗並列設置複數之該介電體窗氣體流路。
  9. 如申請專利範圍第8項之電漿處理裝置，其中： 若令該介電體窗中心與各該介電體窗氣體流路之間之距離為R，而該電磁波在該介電體窗中傳播時之波長為λg，則λg/4<R<5λg/8。
  10. 如申請專利範圍第9項之電漿處理裝置，其中：在自該介電體窗中心起λg/4以內完全不設置該介電體窗氣體流路。
  11. 如申請專利範圍第9項之電漿處理裝置，其中：該介電體窗具有旋轉對稱性。
  12. 如申請專利範圍第8項之電漿處理裝置，其中：複數之該介電體窗氣體流路在自該介電體窗中心起一定距離之圓周上以等間隔方式配置。
  13. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中：該放電防止構件包含多孔質介電體。
  14. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中：該放電防止構件包含形成複數極細穿通孔之介電體。
  15. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中：該放電防止構件包含於其外周面形成沿軸向延伸之複數縱溝槽的介電體。
  16. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中：該放電防止構件包含與該介電體窗一體形成或結合之介電體製筒部。
  17. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中：該放電防止構件朝該介電體窗的背側突出，其突出部分由該包圍導體包圍。
  18. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中：該外部氣體供給通道的至少出口附近部分由導體構成，與該包圍導體一體連續或連接。
  19. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中：該包圍導體被分割為沿該放電防止構件的軸向連接的複數之導體構件。
  20. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中：在該放電防止構件側面與該包圍導體之間設有電磁場吸收構件。
  21. 如申請專利範圍第2項之電漿處理裝置，其中： 在該放電防止構件側面與該包圍導體之間設有無端狀密封構件。
  22. 如申請專利範圍第21項之電漿處理裝置，其中：在該放電防止構件側面與該包圍導體之間形成藉由該密封構件隔離大氣壓空間之溝槽，該包圍導體自該溝槽最內側位置起跨越該既定距離H以上之範圍包圍該放電防止構件側面。
  23. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中：在該放電防止構件入口端面與該外部氣體供給通道出口之間設有無端狀密封構件。
  24. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中：在該介電體窗與該外部氣體供給通道出口之間設有無端狀密封構件。
  25. 如申請專利範圍第23或24項之電漿處理裝置，其中：在該放電防止構件入口附近，形成於該密封構件內側之間隙大於形成於該密封構件外側之間隙。
  26. 如申請專利範圍第25項之電漿處理裝置，其中：該密封構件之外側間隙在0.2mm以下，該密封構件之內側間隙在0.3mm以上。
  27. 如申請專利範圍第26項之電漿處理裝置，其中：該密封構件之內側間隙為0.5mm~1.0mm。
  28. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中：該電磁波供給部包含為對該處理容器內供給電磁波而設在該介電體窗上之天線。
  29. 如申請專利範圍第28項之電漿處理裝置，其中：該天線係平板型槽孔天線。
  30. 如申請專利範圍第29項之電漿處理裝置，其中：該平板型槽孔天線具有旋轉對稱性。
  31. 如申請專利範圍第29項之電漿處理裝置，其中：該平板型槽孔天線之狹縫板形成該包圍導體的一部分。
  32. 如申請專利範圍第29項之電漿處理裝置，其中：該電磁波供給部包含： 微波產生器，產生微波作為該電磁波；及微波傳送線路，將由該微波產生器產生之該微波傳播至該平板型槽孔天線。
  33. 如申請專利範圍第28項之電漿處理裝置，其中：該天線係線圈型天線。
  34. 如申請專利範圍第33項之電漿處理裝置，其中：該電磁波供給部包含：高頻電源，產生高頻波作為該電磁波；高頻傳送部，將來自該高頻電源之該高頻波傳送至該天線；及匹配器，用來使該天線側之負載阻抗匹配該高頻電源側的阻抗。
  35. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中：該放電防止構件出口延伸至面對該處理容器內之電漿產生空間的該介電體窗氣體流路之出口以形成氣體噴出口。
  36. 一種電漿處理裝置，包含：處理容器，包含介電體窗，並可真空排氣；基板固持部，在該處理容器內固持被處理基板；介電體窗氣體流路，穿通該介電體窗；處理氣體供給部，包含自該處理容器內之電漿產生空間觀察在該介電體窗外側連接該介電體窗氣體流路之外部氣體供給通道，經由該外部氣體供給通道及該介電體窗氣體流路對該處理容器內供給至少一部分所需要的處理氣體；及電磁波供給部，經由該介電體窗對該處理容器內供給氣體放電用之電磁波；且若令該介電體窗中心與該介電體窗氣體流路之間之距離為R，而該電磁波在該介電體窗中傳播時之波長為λg，則λg/4<R<5λg/8。
  37. 如申請專利範圍第36項之電漿處理裝置，其中：在自該介電體窗中心起λg/4以內完全不設置該介電體窗氣體流路。
  38. 如申請專利範圍第36項之電漿處理裝置，其中：於該介電體窗並列設置複數之該介電體窗氣體流路。
  39. 如申請專利範圍第38項之電漿處理裝置，其中： 複數之該介電體窗氣體流路在自該介電體窗中心起一定距離之圓周上以等間隔方式配置。
  40. 如申請專利範圍第36項之電漿處理裝置，其中：在該介電體窗內，該介電體窗氣體流路呈環狀延伸。
  41. 如申請專利範圍第40項之電漿處理裝置，其中：於該介電體窗中心部形成開口，將介電體噴嘴塊嵌入該開口，在該噴嘴塊與該開口之間形成該介電體窗氣體流路。
  42. 如申請專利範圍第41項之電漿處理裝置，其中：該介電體窗之開口包含分別具有第1及第2口徑之同軸上的第1及第2開口部，該噴嘴部包含：第1圓柱部，隔著第1間隙嵌入該第1開口部；第2圓柱部，隔著第2間隙嵌入該第2開口部；環狀凸緣面，在該第1圓柱部與該第2圓柱部之間沿徑向延伸，密接於該第1開口部與該第2開口部之間之環狀底面或環狀頂棚面；及複數溝槽，呈放射狀形成於該凸緣面；且在該噴嘴部嵌入該介電體窗開口之狀態下，該第1間隙、該溝槽與該第2間隙連通形成該介電體窗氣體流路。
  43. 如申請專利範圍第41項之電漿處理裝置，其中：該介電體窗之開口具有沿該介電體窗之厚度方向呈推拔狀變化之口徑，該噴嘴部包含：推拔狀主體部，密接該介電體窗開口；及複數溝槽，形成於該主體部外周面，俾自該主體部上端至下端垂直或傾斜延伸；且在該噴嘴部嵌入該介電體窗開口之狀態下，該溝槽形成該介電體窗氣體流路。
  44. 如申請專利範圍第36項之電漿處理裝置，其中：於該介電體窗形成穿通孔， 將介電體噴嘴塊嵌入該穿通孔，於該噴嘴塊外周面並列設置複數條自其一端沿軸向延伸到另一端之縱溝槽，藉由該複數條縱溝槽形成該介電體窗氣體流路。
  45. 如申請專利範圍第36項之電漿處理裝置，其中：該介電體窗具有旋轉對稱性。
  46. 如申請專利範圍第36項之電漿處理裝置，其中：在該介電體窗與該外部氣體供給通道出口之間設有無端狀密封構件。
  47. 如申請專利範圍第46項之電漿處理裝置，其中：在該介電體窗氣體流路入口附近形成於該密封構件內側之間隙大於形成於該密封構件外側之間隙。
  48. 如申請專利範圍第47項之電漿處理裝置，其中：該密封構件之外側間隙在0.2mm以下，該密封構件之內側間隙在0.3mm以上。
  49. 如申請專利範圍第48項之電漿處理裝置，其中：該密封構件之內側間隙為0.5mm~1.0mm。
  50. 如申請專利範圍第36項之電漿處理裝置，其中：在較該介電體之該介電體窗氣體流路更朝半徑方向內側之位置形成第1凹部，將電性接地之延伸導體嵌入該第1凹部。
  51. 如申請專利範圍第36項之電漿處理裝置，其中：在較該介電體之該介電體窗氣體流路更朝半徑方向外側之位置形成第2凹部，將電性接地之包圍導體嵌入該第2凹部。
  52. 如申請專利範圍第36項之電漿處理裝置，其中：包含通氣性放電防止構件，其與該介電體窗一體形成或結合，具有連接該外部氣體供給通道出口之入口，構成該介電體窗氣體流路之全區間或一區間。
  53. 如申請專利範圍第36項之電漿處理裝置，其中：該電磁波供給部包含為對該處理容器內供給電磁波而設在該介電體窗 上之天線。
  54. 如申請專利範圍第53項之電漿處理裝置，其中：該天線係平板型槽孔天線。
  55. 如申請專利範圍第54項之電漿處理裝置，其中：該平板型槽孔天線具有旋轉對稱性。
  56. 如申請專利範圍第54項之電漿處理裝置，其中：該平板型槽孔天線之狹縫板形成該包圍導體的一部分。
  57. 如申請專利範圍第54項之電漿處理裝置，其中：該電磁波供給部包含：微波產生器，產生微波作為該電磁波；及微波傳送線路，將由該微波產生器產生之該微波傳播至該平板型槽孔天線。
  58. 如申請專利範圍第53項之電漿處理裝置，其中：該天線係線圈型天線。
  59. 如申請專利範圍第58項之電漿處理裝置，其中：該電磁波供給部包含：高頻電源，產生高頻波作為該電磁波；高頻傳送部，將來自該高頻電源之該高頻波傳送至該天線；及匹配器，用來使該天線側之負載阻抗匹配該高頻電源側之阻抗。
  60. 如申請專利範圍第36項之電漿處理裝置，其中：該放電防止構件出口延伸至面對該處理容器內之電漿產生空間之該介電體窗氣體流路出口以形成氣體噴出口。
  61. 一種電漿處理裝置，包含：處理容器，包含介電體窗，並可真空排氣；基板固持部，在該處理容器內固持被處理基板；處理氣體供給裝置，包含：氣體噴嘴，設於該介電體窗；及外部氣體供給通道，自該處理容器內之電漿產生空間觀察在該介電體窗之背側或外側連接該氣體噴嘴；且經由該外部氣體供給通道及該氣體噴嘴對該處理容器內供給至少一 部分所需要的處理氣體；及電磁波供給部，經由該介電體窗對該處理容器內供給電磁波；且該氣體噴嘴包含：穿通孔，形成於該介電體窗；及介電體噴嘴塊，嵌入該穿通孔；且於該噴嘴塊外周面並列形成複數條自其一端沿軸向延伸到另一端之縱溝槽。
  62. 如申請專利範圍第61項之電漿處理裝置，其中：該縱溝槽之溝深與溝寬比在2以上。
  63. 如申請專利範圍第61項之電漿處理裝置，其中：該縱溝槽之溝寬在0.05~0.2mm範圍內。
  64. 如申請專利範圍第63項之電漿處理裝置，其中：該縱溝槽之溝深在1~2mm範圍內。
  65. 如申請專利範圍第61項之電漿處理裝置，其中：該縱溝槽之橫剖面形狀呈具有對應於溝深之長邊與對應於溝寬之短邊的長方形。
  66. 如申請專利範圍第61項之電漿處理裝置，其中：該穿通孔及該噴嘴塊分別具有沿該介電體窗之厚度方向以同一推拔角θ變化之口徑。
  67. 如申請專利範圍第66項之電漿處理裝置，其中：該推拔角θ在0.001≦tanθ≦0.2範圍內。
  68. 如申請專利範圍第61項之電漿處理裝置，其中：該穿通孔或該噴嘴塊其中任一方之口徑在該介電體窗厚度方向之途中階段性地變化。
  69. 如申請專利範圍第68項之電漿處理裝置，其中：該噴嘴塊之外周面沿該介電體窗之厚度方向自一端至既定中間點係接觸於該穿通孔之內壁，而自該中間點至另一端係隔著間隙脫離該穿通孔之內壁。
  70. 如申請專利範圍第61項之電漿處理裝置，其中：在該噴嘴塊外周面與該穿通孔內壁之間具有黏接層。
  71. 如申請專利範圍第70項之電漿處理裝置，其中：該黏接層之厚度在0.1~2μm範圍內。
  72. 如申請專利範圍第10或71項之電漿處理裝置，其中：該黏接層係氣孔率在10%以下之實質緻密體。
  73. 如申請專利範圍第70項之電漿處理裝置，其中：該黏接層係由聚合物之燒結體構成，或是包含之。
  74. 如申請專利範圍第70項之電漿處理裝置，其中：該黏接層包含與該介電體窗或該噴嘴塊相同材質之介電體。
  75. 如申請專利範圍第70項之電漿處理裝置，其中：該黏接層由與該介電體窗或該噴嘴塊相同材質之介電體構成，或是包含之。
  76. 如申請專利範圍第70項之電漿處理裝置，其中：該黏接層之材質係為：其熱膨脹係數與該介電體窗及該氣體噴嘴之熱膨脹係數之相對差在5ppm範圍內。
  77. 如申請專利範圍第70項之電漿處理裝置，其中：該噴嘴塊的外周面之表面粗糙度，其算術平均粗糙度Ra在0.1μm≦Ra≦3.2μm之範圍內。
  78. 如申請專利範圍第70項之電漿處理裝置，其中：該穿通孔內壁之表面粗糙度，其算術平均粗糙度Ra在0.1μm≦Ra≦3.2μm之範圍內。
  79. 如申請專利範圍第61項之電漿處理裝置，其中：若令該介電體窗中心與該氣體噴嘴縱溝槽之間之距離為R，而該電磁波在該介電體窗中傳播時之波長為λg，則λg/4<R<5λg/8。
  80. 如申請專利範圍第79項之電漿處理裝置，其中：在自該介電體窗中心起λg/4以內完全不設置該氣體噴嘴之縱溝槽。
  81. 如申請專利範圍第61項之電漿處理裝置，其中：在該介電體窗與該外部氣體供給通道出口之間設有無端狀密封構件。
  82. 如申請專利範圍第81項之電漿處理裝置，其中：在該氣體噴嘴入口附近，形成於該密封構件內側之間隙大於形成於該密封構件外側之間隙。
  83. 如申請專利範圍第82項之電漿處理裝置，其中：該密封構件之外側間隙在0.2mm以下，該密封構件之內側間隙在0.3mm以上。
  84. 如申請專利範圍第83項之電漿處理裝置，其中：該密封構件之內側間隙為0.5mm~1.0mm。
  85. 如申請專利範圍第61項之電漿處理裝置，其中：設有包圍該氣體噴嘴至少其入口附近之包圍導體。
  86. 一種處理氣體供給裝置，在安裝於電漿處理裝置之處理容器之介電體窗設置氣體噴嘴，經由該氣體噴嘴對該處理容器內供給處理氣體，其特徵在於該氣體噴嘴包含：穿通孔，形成於該介電體窗；及介電體噴嘴塊，嵌入該穿通孔；且於該噴嘴塊之外周面並列形成複數條自其一端沿軸向延伸到另一端之縱溝槽。
  87. 一種介電體窗的製造方法，該介電體窗安裝於一電漿處理裝置之處理容器，使電漿產生用電磁波透射至該處理容器中，且將處理氣體導入該處理容器中，其特徵在於包含下列程序：於構成該介電體窗的本體之介電體板形成穿通孔；製作具有可嵌合於該穿通孔之口徑之介電體噴嘴塊；於該噴嘴塊外周面形成複數條自其一端沿軸向延伸到另一端之縱溝槽；及將形成該縱溝槽之該噴嘴塊裝設於該介電體板之穿通孔。
  88. 如申請專利範圍第87項之介電體窗的製造方法，其中包含下列程序：將液狀黏接劑流入該介電體板穿通孔的內壁與該噴嘴塊的外周面之間；以200℃~800℃之溫度煅燒該黏接劑以使其硬化。
  89. 如申請專利範圍第88項之介電體窗的製造方法，其中：該黏接劑對該穿通孔內壁在液狀下之接觸角在10°以下。
  90. 如申請專利範圍第89項之介電體窗的製造方法，其中： 該黏接劑在液狀下之黏度為5~5000mPa．s。
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