TW201341583A - 表面波電漿處理裝置 - Google Patents

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Abstract

在處理容器(1)內生成表面波電漿而進行電漿處理之表面波電漿處理裝置(100)中，具有：生成微波之微波輸出部(30)；對處理容器(1)內放射所生成之微波的複數微波放射部(43)；和被設置在處理容器(1)之上部，藉由複數微波放射部(43)所放射之微波，形成在處理容器(1)內傳輸表面波之表面波傳輸線路的表面波傳輸線路形成構件(115)，表面波傳輸線路形成構件(115)係由介電體所構成，覆蓋複數微波放射部(43)，並且形成對應於承載器(11)之凹部。

Description

表面波電漿處理裝置
本發明係關於表面波電漿處理裝置。
在半導體裝置或液晶顯示裝置之製造工程中，為了對如半導體晶圓或玻璃基板般之被處理基板施予蝕刻處理或成膜處理等之電漿處理，使用電漿蝕刻裝置或電漿CVD成膜裝置等之電漿處理裝置。
近來，就以如此之電漿處理裝置而言，以可以均勻地形成高密度且低電子溫度之表面波電漿的RLSA(Radial Line Slot Antenna)微波電漿處理裝置則受到注目(例如專利文獻1)。
RLSA微波電漿處理裝置係在腔室(處理容器)之上部設置以特定圖案形成槽孔之平面天線(Radial Line Slot Antenna)，將從微波產生源通過同軸構造之導波路而被導引之微波，從平面天線之槽孔透過被設置在其下方之介電體而放射至被保持真空的腔室內，並將藉由微波電場被導入至腔室內之氣體予以電漿化，對半導體晶圓等之被處理體進行電漿處理。
在如此之RLSA微波電漿處理裝置中，於調整電漿分布之時，準備槽孔形狀及圖案等不同之複數天線，必須交換天線，極為繁雜。
對此，專利文獻2揭示有將微波分配成複數，設置複 數具有上述般之平面天線的微波放射部，將自該些被放射之微波引導至腔室內，並在腔室內將微波予以空間合成的電漿源。
如此一來藉由使用如此之複數微波放射部而對微波進行空間合成，可以個別地調整從各微波放射部被放射之微波之相位或強度，並可以比較容易地進行電漿分布之調整。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2000-294550號公報
[專利文獻]國際公開第2008/013112號小冊子
在具有複數微波放射部之電漿源中，雖然在金屬製之支撐構件對應於各微波放射部並經嵌入有介電體構件之平面狀之頂板放射微波而放射微波，但有電漿密度低之時，要求更高之電漿密度。
即是，本發明之目的係提供於從複數微波放射部放射微波而形成表面波電漿之時，可以取得更高的電漿密度之表面波電漿處理裝置。
若藉由本發明之第1觀點，提供一種表面波電漿處理裝置，具備：處理容器，其係用以收容被處理基板；載置台，其係在上述處理容器內載置被處理基板；氣體供給機構，其係對上述處理容器內供給氣體；及表面波電漿源， 其係對上述處理容器內導入微波而形成依據被供給至上述處理容器內之氣體所產生的表面波電漿，上述表面波電漿源具有：微波生成機構，其係用以生成微波；複數微波放射部，其係用以對上述處理容器內放射所生成之微波；及表面波傳輸線路形成構件，其係被設置在上述處理容器之上部，藉由從上述複數微波放射部所放射之微波，形成在上述處理容器內傳送的表面波傳輸線路，上述表面波傳輸線路形成構件係由介電體所構成，覆蓋上述複數微波放射部，並且形成有對應上述載置台之凹部。
在上述第1觀點中，上述表面波傳輸線路形成構件構成圓頂狀，其下端延伸至對應於上述載置台之位置。
若藉由本發明之第2觀點，提供一種表面波電漿處理裝置，具備：處理容器，其係用以收容被處理基板；載置台，其係在上述處理容器內載置被處理基板；氣體供給機構，其係對上述處理容器內供給氣體；及表面波電漿源，其係對上述處理容器內導入微波而形成依據被供給至上述處理容器內之氣體所產生的表面波電漿，上述表面波電漿源具有：微波生成機構，其係用以生成微波；複數微波放射部，其係用以對上述處理容器內放射所生成之微波；及頂板，其係對應於上述複數微波放射部而各自分離被配置在金屬製之框架，具有各使從上述複數微波放射部被放射之微波透過的複數介電體構件；及側部介電體壁，其係被設置在上述處理容器之側壁上部之側部介電體壁。
在上述第2觀點中，上述側部介電體壁係其下端延伸 至對應於上述載置台之上面的位置。再者，在上述頂板之下方，又具有對應於上述複數介電體構件而設置，且被設置成覆蓋上述框架之複數上部介電體壁，上述上部介電體壁相鄰接者之間形成有不滲入電漿的間隙為佳。
若藉由本發明之第3觀點，提供一種表面波電漿處理裝置，具備：處理容器，其係用以收容被處理基板；載置台，其係在上述處理容器內載置被處理基板；氣體供給機構，其係對上述處理容器內供給氣體；及表面波電漿源，其係對上述處理容器內導入微波而形成依據被供給至上述處理容器內之氣體所產生的表面波電漿，上述表面波電漿源具有：微波生成機構，其係用以生成微波；複數微波放射部，其係用以對上述處理容器內放射所生成之微波；及頂板，其係對應於上述複數微波放射部而各自分離被配置在金屬製之框架，具有各使從上述複數微波放射部被放射之微波透過的複數介電體構件；及上述複數介電體構件構成朝向上述載置台之凹狀。
在上述第3觀點中，上述介電體構件係以被形成覆蓋上述框架，並且相鄰接者之間形成不滲入電漿的間隙為佳。再者，可以構成上述介電體構件具有覆蓋上述框架之突出部，上述介電體構件中相鄰接者之上述突出部之間，形成有不滲入電漿之間隙，並且藉由相鄰接之突出部形成凹部。
若藉由本發明之第4觀點，提供一種表面波電漿處理裝置，具備：處理容器，其係用以收容被處理基板；載置 台，其係在上述處理容器內載置被處理基板；氣體供給機構，其係對上述處理容器內供給氣體；及表面波電漿源，其係對上述處理容器內導入微波而形成依據被供給至上述處理容器內之氣體所產生的表面波電漿，上述表面波電漿源具有：微波生成機構，其係用以生成微波；複數微波放射部，其係用以對上述處理容器內放射所生成之微波；及頂板，其係對應於上述複數微波放射部而各自分離被配置在金屬製之框架，具有各使從上述複數微波放射部被放射之微波透過的複數介電體構件，上述複數介電體構件係與上述載置台相向之面構成凹凸狀。
在上述第4觀點中，上述介電體構件係以被形成覆蓋上述框架，並且相鄰接者之間形成不滲入電漿的間隙為佳。再者，上述表面波電漿源又具有被設置在上述處理容器之側壁上部的介電體壁為佳。
以下，參照附件圖面針對本發明之實施型態予以詳細說明。
(第1實施型態)
第1圖為表示與本發明之第1實施型態有關之表面波電漿處理裝置之概略構成的剖面圖，第2圖為表示表面波電漿源之構成的構成圖，第3圖為模式性表示表面波電漿源中之微波供給部的俯視圖，第4圖為表示表面波電漿源 中之微波放射部的剖面圖，第5圖為表示微波放射部之供電機構的第4圖之AA’線之橫剖面圖，第6圖為表示調諧器中之動塊和滑動構件之第4圖之BB’線之橫剖面圖。
表面波電漿處理裝置100係作為對晶圓施予電漿處理例如蝕刻處理的電漿蝕刻裝置而構成，具有被構成氣密的由鋁或不鏽鋼等之金屬材料所構成之略圓筒狀之被接地的腔室1，和用以在腔室1內形成微波電漿之表面波電漿源2。在腔室1之上部形成有開口部1a，表面波電漿源2係被設置成從該開口部1a面臨腔室1之內部。
在腔室1內，藉由隔著絕緣構件12a被豎立設置在腔室1之底部中央的筒狀支撐構件12而被支撐之狀態下，設置有用以水平支撐屬於被處理體之半導體晶圓W(以下記載為晶圓W)之承載器11。就以構成承載器11及支撐構件12之材料而言，例示有在表面施予氧皮鋁處理(陽極氧化處理)之鋁等。
再者，雖然無圖示，在承載器11，設置有用以靜電吸附晶圓W之靜電吸盤、溫度控制機構、對晶圓W之背面供給熱傳達用之氣體的氣體流路，以及為了搬運晶圓W而升降的升降銷等。並且，在承載器11經整合器13電性連接有高頻偏壓電源14。藉由從該高頻偏壓電壓14供給高頻電力至承載器11，電漿中之離子被拉入晶圓W側。
在腔室1之底部連接有排氣管15，在該排氣管15連接有包含真空泵之排氣裝置16。然後，藉由使該排氣裝置16動作，腔室1內被排氣，腔室1內可高速地減壓至 特定之真空度。再者，在腔室1之側壁藉由閘閥可開關地設置有用以進行晶圓W之搬入搬出的搬入搬出口(任一者皆無圖示)。
在腔室1之噴淋板11之上方位置，沿著腔室壁設置有環狀之氣體導入構件26，在該氣體導入構件26於內周設置有多數氣體吐出孔。在該氣體導入構件26經配管28連接有供給電漿氣體之電漿氣體供給源27。就以電漿氣體而言，適合使用Ar氣體等之稀有氣體。就以處理氣體而言，可以使用通常被使用之蝕刻氣體例如Cl2氣體等。
從氣體導入構件26被導入至腔室1內之電漿氣體係藉由從表面波電漿源2被導入至腔室1內之微波被電漿化，該電漿激起處理氣體，形成處理氣體之電漿。並且，即使以個別之供給構件供給電漿氣體和處理氣體亦可。再者，就以供給處理氣體等之機構而言，即使使用噴淋狀地供給氣體之噴淋板亦可。
表面波電漿源2具有藉由被設置在腔室1之上部的支撐環29而被支撐的頂板10和朝向其下方的腔室1構成凹狀之介電體壁115，支撐環29和頂板110之間被氣密密封。針對頂板110及介電體壁115於後述。再者，表面波電漿源2係如第2圖所示般，具有分配於複數路徑而輸出微波的微波輸出部30，和用以將從微波輸出部30輸出的微波引導至腔室1，並放射至腔室1內之微波供給部40。
微波輸出部30具有微波電源31、微波振盪器32、放大被振盪之微波的放大器33，和將被放大之微波分配成 複數之分配器34。
微波振盪器32係使特定頻率(例如，915MHz)之微波進行例如PLL振盪。在分配器34中，以盡量不引起微波損失之方式，一面取得輸入側和輸出側之阻抗整合，一面分配在放大器33放大之微波。並且，就以微波之頻率除915MHz之外，亦可以使用70MHz至3GHz。
微波供給部40具有將利用分配器34被分配之微波引導至腔室1內之複數天線模組41。各天線模組41具有主要放大被分配之微波的放大部42，和微波放射部43。再者，微波放射部43具有用以使阻抗整合之調諧器60，和對腔室1內放射被放大之微波的天線部45。然後，微波從各天線模組41中之微波放射部43之天線45朝腔室1內被放射。如第3圖所示般，微波供給部40具有7個天線模組41，各天線模組41之微波放射部43以在圓周狀6個在其中心1個構成圓形之方式被配置在頂板110上。
頂板110係當作真空密封及微波透過板而發揮功能，具有金屬製之框架110a，和被嵌入至其框架110a，被設置成對應於配置有微波放射部43之部分的石英等之介電體所構成之介電體構件110b。
被配置在頂板110之下方的介電體壁115係由石英等之介電體所構成，形成有覆蓋複數微波放射部43之全體，並且朝向承載器11，而對應於承載器11之凹部。具體而言，如圖示所示般，介電體壁115構成圓頂狀，其下端延伸至承載器11之上面附近，被支撐於從內壁突出之 支撐構件116。依此，藉由對應於圓頂狀之凹部，介電體壁115成為覆蓋承載器11。但是，介電體壁115並不限定於圓頂狀，凹部可以採取四角形或三角形等之各種形狀。再者，即使不覆蓋至晶圓W之橫向，而配置在晶圓W之上方亦可。
放大器部42具有相位器46、可變增益放大器47、構成固態放大器之主放大器48，和單向器49。
相位器46係被構成可以使微波之相位變化，藉由調整此可以調變放射特性。例如，介由對每個天線模組調整相位，可以控制指向性而使電漿分布變化。再者，在相鄰之天線模組中，使各偏移90°相位而可以取得圓偏振波。再者，相位器46係調整放大器內之零件間的延遲特性，可以調諧器內之空間合成為目的而使用。但是，於不需要如此放射特性之調變或放大器內之零件間的延遲特性之調整時，則不需要設置相位器46。
可變增益放大器47係調整輸入至主放大器48之微波之電力位準，用以調整或電漿強度調整各個天線模組之偏差的放大器。藉由使可變增益大器47在各天線模組變化，亦可以使產生的電漿產生分布。
構成固態放大器之主放大器48係可以成為具有例如輸入整合電路、半導體放大元件、輸出整合電路，和高Q值諧振電路之構成。
單向器49係以微波放射機構45反射而分離朝向主放大器48之反射微波，具有迴圈器和虛擬負載(同軸終端 器)。迴圈器係將在後述之微波放射機構45之天線部43反射之微波引導至虛擬負載，且虛擬負載將藉由迴圈器引導的反射微波轉換成熱。
接著，針對微波放射部43予以說明。
如第4圖、第5圖所示般，微波放射機構43具有傳送微波之同軸構造之導波路44，和將在導波路44傳送之微波放射至腔室1內之天線部45。然後，從微波放射機構43被放射至腔室1內之微波在腔室1內之空間被合成，成為在腔室1內形成表面波電漿。
導波路44係構成同軸狀地配置筒狀之外側導體52及被設置在其中心的棒狀之內側導體53，在導波路44之前端設置有天線部45。導波路44係內側導體53成為供電側，外側導體52成為接地側。外側導體52及內側導體53之上端成為反射板58。
導波路44之基端側設置有供電微波(電磁波)之供電機構54。供電機構54具有被設置在導波路44(外側導體52)之側面的用以導入微波電力的微波電力導入埠55。在微波電力導入埠55，連接有由內側導體56a及外側導體56b所構成之同軸線路56，以作為用以供給從放大器部42被放大之微波的供電線。然後，在同軸線路56之內側導體56a之前端連接有朝向外側導體52之內部而水平延伸之供電天線90。
供電天線90係削取例如鋁等之金屬板並進行加工之後，套入鐵氟龍(註冊商標)等之介電體構件的模具而形 成。從反射板58至供電天線90之間，設置有由有用以縮短反射波之有效波長的鐵氟龍(註冊商標)等之介電體所構成之慢波材59。並且，於使用2.45GHz等之頻率高之微波時，即使不設置慢波材59亦可。此時，使從供電天線90至反射板58之距離最佳化，以反射板58使自供電天線90被放射之電磁波反射，依此將最大之電磁波傳送至同軸構造之導波路44內。
供電天線90係如第5圖所示般，被構成具有：在微波電力導入埠55中被連接於同軸線路56之內側導體56a，且具有供給電磁波之第1極92及放射被供給之電磁波之第2極93的天線本體91，和從天線本體91之兩側沿著內側導體53之外側延伸，構成環狀之反射部94，以被射入至天線本體91之電磁波和以反射部94反射之電磁波形成駐波。天線本體91之第2極93接觸於內側導體53。
藉由供電天線90放射微波(電磁波)，在外側導體52和內側導體53之間的空間被供電微波電力。然後，被供給至供電機構54之微波電力朝向天線部45傳播。
再者，在導波路44設置有調諧器60。調諧器60係使腔室1內之負載(電漿)之阻抗與微波輸出部30中之微波電源之特性阻抗整合，具有在外側導體52和內側導體53之間移動的兩個動塊61a、61b，和被設置在反射板58之外側(上側)的動塊驅動部70。
在該些動塊中，動塊61a被設置在動塊驅動部70 側，動塊61b被設置在天線部45側。再者，內側導體53之內部空間，設置有由沿著其長邊方向形成有例如梯形螺桿的螺棒所構成之動塊移動用之兩根動塊移動軸64a、64b。
如第6圖所示般，動塊61a係構成由介電體所構成之圓環狀，在其內側嵌入有具有滑動性之由樹脂所構成的滑動構件63。在滑動構件63設置有動塊移動軸64a螺合之螺絲孔65a，和動塊移動軸64b被插通的通孔65b。另外，動塊61b係與塊動61a相同，具有螺絲孔65a和通孔65b，但是與此動塊61a相反，螺絲孔65a螺合於動塊移動軸64b，在通孔65b插通動塊移動軸64a。依此，藉由使動塊移動軸64a旋轉，動塊61a升降移動，藉由使動塊移動軸64b旋轉，動塊61b升降移動。即是，藉由動塊移動軸64a、64b和滑動構件63所構成之螺桿機構，動塊61a、61b升降移動。
在內側導體53沿著長邊方向以等間隔地形成有3個縫槽53a。另外，滑動構件63係以對應於該些縫隙53a之方式，等間隔地設置有3個突出部63a。然後，在該些突出部63a抵接於動塊61a、61b之狀態下，滑動構件63嵌入至動塊61a、61b之內部。滑動構件63之外周面與內側導體53之內周面不具有間隙地接觸，藉由動塊移動軸64a、64b旋轉，滑動構件63在內側導體53滑動而升降。即是，內側導體53之內周面當作動塊61a、61b之滑動導件而發揮功能。
就以構成滑動構件63之樹脂材料而言，可以舉出適用具有良好之滑動性，比較容易加工之樹脂，例如聚苯硫醚(PPS)樹脂。
上述動塊移動軸64a、64b係貫通反射板58而延伸於動塊驅動部70。在動塊移動軸64a、64b和反射板58之間設置有軸承(無圖示)。再者，在內側導體53之下端設置有由導體所構成之底板67。動塊移動軸64a、64b之下端為了吸收驅動時之振動，通常成為開放端，從該些動塊移動軸64a、64b之下端距離2~5mm左右，設置有底板67。並且，即使以該底板67作為軸承部，以該軸承部樞軸支撐該動塊移動軸64a、64b之下端亦可。
動塊驅動部70具有框體71，動塊移動軸64a及64b在框體71內延伸，在動塊移動軸64a及64b之上端，各安裝有齒輪72a及72b。再者，動塊驅動部70設置有使動塊移動軸64a旋轉之馬達73a，和使動塊移動軸64b旋轉之馬達73b。在馬達73a之軸安裝有齒輪74a，在馬達73b之軸安裝有齒輪74b，齒輪74a與齒輪72a咬合，齒輪74b與齒輪72b咬合。因此，藉由馬達73a動塊移動軸64a經齒輪74a及72a而旋轉，藉由馬達73b動塊移動軸64b經齒輪74b及72b而旋轉。並且，馬達73a、73b為例如步進馬達。
並且，動塊移動軸64b比動塊移動軸64a長，到達至更上方，因此，因齒輪72a及72b之位置上下偏置，馬達73a及73b也上下偏置，故馬達及齒輪等之動力傳達機構 之空間小，框體71成為與外側導體52相同直徑。
在馬達73a及73b之上方，以聯結該些輸出軸之方式，設置有用以各檢測動塊61a及61b之位置的增量型之編碼器75a及75b。
動塊61a及61b之位置係藉由動塊控制器68而被控制。具體而言，根據藉由無圖示之阻抗檢測器而被檢測出之輸入端之阻抗值，和藉由編碼器75a及75b被檢測的動塊61a及61b之位置資訊，動塊控制器68發送控制訊號至馬達73a及73b，且控制動塊61a及61b之位置，依此來調整阻抗。動塊控制器68係以終端成為例如50Ω之方式實行阻抗整合。當僅使兩個動塊中之一方移動時，描繪通過史密斯圖之圓點的軌跡，當雙方同時移動時僅相位旋轉。
天線部45具有當作微波放射天線而發揮功能，構成平面狀且具有槽孔81a之平面槽孔天線81。天線部45具有被設置在平面槽孔天線81之上面的慢波材82。在慢波材82之中心貫通由導體所構成之圓柱構件82a而連接底板67和平面槽孔天線81。因此，內側導體53經底板67及圓柱構件82a而連接於平面槽孔天線81。平面槽孔天線81之前端側配置有慢波材83。並且，外側導體52之下端延伸至平面槽孔天線81，慢波材82之周圍被外側導體52覆蓋。再者，平面槽孔天線81及慢波材83之周圍被覆蓋導體84覆蓋。
慢波材82、83具有大於真空的介電率，例如由石 英、陶瓷、聚四氟乙烯等之氟系樹脂或聚醯亞胺系樹脂所構成，在真空中由於微波之波長變長，故具有縮短微波之波長而縮小天線之功能。慢波材82、83可以藉由其厚度調整微波之相位，並且以平面槽孔天線81成為駐波之「腹」調整其厚度之方式，調整其厚度。依此，可以設成反射最小，且平面槽孔天線81之放射能成為最大。
慢波材83係被設置成與被嵌入至頂板110之金屬框110a之介電體構件110b接合。然後，以主放大器48被放大之微波通過內側導體53和外側導體52之周壁之間，從平面槽孔天線81之槽孔81a透過慢波材83及頂板110之介電體構件110b，還有凹狀之介電體壁115而被放射至腔室1內之空間。
在本實施型態中，主放大器48和調諧器60和平面槽孔天線81近接配置。然後，調諧器60和平面槽孔天線81構成存在1/2波長內之集中定數電路，並且因平面槽孔天線81、慢波材82、83係合成電阻被設定成50Ω，故調諧器60直接對電漿負荷調諧，可以有效率地將能量傳達至電漿。
表面波電漿處理裝置100中之各構成部藉由具備有微處理器之控制部120而被控制。控制部120具備有表面波電漿處理裝置100之製程序列及控制參數之製程配方的記憶部，和輸入手段及顯示器等，依照所選擇之製程配方而控制電漿處理裝置。
接著，針對如上述般構成之表面波電漿處理裝置100 中之動作予以說明。
首先，將晶圓W搬入至腔室1內，並載置在承載器11上。然後，從氣體供給源27經配管28及電漿氣體導入構件26而將電漿氣體例如Ar氣體導入至腔室1內，並且從微波電漿源2導入微波至腔室1內而生成表面波電漿。
如此生成表面波電漿之後，處理氣體，例如CI2氣體等之蝕刻氣體從處理氣供給源27經配管28及噴淋板26被吐出至腔室1內。被吐出之處理氣體藉由電漿氣體所產生之電漿而被激起成為電漿化，並藉由該處理氣體之電漿對晶圓W施予電漿處理例如蝕刻處理。即使同時導入電漿氣體和處理氣體亦可。
於生成上述表面波電漿之時，在微波電漿源2中，從微波輸出部30之微波振盪器32振盪之微波電力在放大器33被放大之後，藉由分配器34被分配複數，被分配之微波電力被引導至微波供給部40。在微波供給部40中，如此被分配成複數之微波電力，係在構成固態放大器之主放大器48個別地被放大，被供電至微波放射部43之導波路44，阻抗藉由調諧器60自動被整合，在實質上無電力反射之狀態下，經天線部45之慢波材82、平面槽孔天線81、慢波材83及頂板110之介電體構件110b，還有朝向承載器11構成凹狀之介電體壁115被放射至腔室1內被空間合成。介電體壁115當作表面波傳輸線路形成構件而發揮功能。
以往，因不設置介電體壁115，故在形成表面波傳輸線路之區域，存在多數頂板110之金屬框110a、支撐環29及腔室1之側壁和金屬區域。
一般表面波電漿當一次生成時，微波(電磁波)在電漿鞘及電漿區中相對於放射方向在垂直方向(沿著鞘)傳播。因電磁波無法進入至電漿區全體，電漿塊表面附近之電子密度在與截止密度相等之位置被反射，故電磁波之傳輸線路之電漿塊端以截止密度來決定。自天線被釋放，在物質表面傳播之電磁波(表面波)不僅在介電體表面傳播(以下，將在介電體表面傳播之電磁波記載成介電體表面波)也可以在金屬表面傳播(以下，將在金屬表面傳播之電磁波記載成金屬表面波)。因此，在上端配置支撐環29等之金屬表面，在下端配置電漿區，電磁波沿著該些傳播。但是，於金屬表面波之時，電磁波放射面和電漿區之距離比起介電體表面波極短。因電磁波放射面和電漿區之距離越長表面波之衰減常數越小，故介電體表面波係衰減變小，容易擴散。因此，在本實施型態中，如第7圖所示般，藉由在腔室1側設置構成凹狀之介電體壁115使成為介電體壁115覆蓋晶圓W，實質上可以取消金屬表面波傳輸線路而設為介電體表面傳輸線路。依此，表面波之傳輸損失變小，提升朝電漿傳送電力的傳送效率，可以增大於供給相同電力之時的電漿密度。
此時，從介電體壁的距離和電子密度Ne及電子溫度Te之關係如第8圖所示般。即是，當與介電體壁之距離 分離時電子溫度Te急劇下降，對此電子密度Ne係與介電體之距離在某範圍下變高。因此，為了提升晶圓W附近之電子密度，設置介電體壁115使介電體表面傳輸線路形成在其附近的電子密度Ne高並且電子溫度Te變低之區域的位置之事為重要。此點，在本實施型態中，因介電體壁115構成凹狀(圓頂狀)，介電體壁115延伸至晶圓W之側方，可以縮短電磁波放射面和電漿區之距離，故在形成高密度電漿上為有利。
如上述般，若藉由第1實施型態，因以介電體構成被設置在處理容器之上部的表面波傳輸線路形成構件，覆蓋複數之微波放射部，並且形成對應載置台之凹部，故表面波傳輸線路之大部分為介電體表面波傳輸線路，成為表面波之傳輸損失小，對電漿傳輸電力的傳輸效率高者，可以增大電漿密度。
(第2實施型態)
接著，針對本發明之第2實施型態予以說明。
第9圖為表示與本發明之第2實施型態有關之表面波電漿處理裝置之概略構成的剖面圖。
在上述第1實施型態中，雖然設置凹狀之介電體壁115而提高電漿密度，但是如此一來，當在複數微波放射部43之下方全面配置具有某程度厚度之介電體壁115時，有電磁波通過介電體壁115而在各微波放射部43間之動塊來往，引起電磁波干擾之可能性。
於是，本實施型態中，如第9圖所示般，微波放射部43之正下方部分僅設為具有金屬框110a，和被設置成對應配置有微波放射部43之部分的介電體構件110b之平板狀之頂板110，在腔室1上部配置介電體壁117。因此，頂板110及介電體壁117當作表面波傳輸線路形成構件而發揮功能。此時，介電體壁117以被設置成包圍晶圓W為佳，其下端以延伸至承載器11之上面附近為佳。
依此，各微波放射部43之介電體構件110b藉由金屬框110a被分離，因抑制電磁波之來往，故不會有在各微波放射部43之動塊間引起電磁波干擾之可能性。另外，在腔室1之側面，與第1實施型態相同，藉由介電體壁117形成介電體表面波，微波放射部43之正下方之平板狀之頂板110設置有對應於各微波放射部43之介電體構件110b，在表面波形成區域中僅金屬框110a為金屬，雖然在一部分形成金屬表面波，但因大多成為介電體表面波，故可充分取得提高電漿密度之效果。
即是，若藉由第2實施型態，設置頂板，該頂板係對應於複數微波放射部而各分離被配置在金屬製之框架，且具有各透過從複數微波放射部被放射之微波的複數介電體構件，並且在處理容器之側壁上部設置有側部介電體。因此，該些當作表面波傳輸線路而發揮功能，因介電體表面波傳輸線路之面積寬廣，故成為表面波之傳輸損失小，朝電漿傳輸電力的傳輸效率高者，並且因對應於各微波放射部之介電體構件分離，故可以抑制微波放射部間的電磁波 干擾。
(第3實施型態)
接著，針對本發明之第3實施型態予以說明。
第10圖為表示與本發明之第3實施型態有關之表面波電漿處理裝置之概略構成的剖面圖。
在第9圖之第2實施型態中，因頂板110之金屬框110a對電漿生成區域露出，故此有藉由電漿被侵蝕而成為微粒或污染源之可能性。因此，在本實施型態中，如第10圖所示般，以與頂板110之介電體構件110b接合之方式，在其下方設置與每個微波放射部43分離之介電體壁118，使覆蓋金屬框110a。即是，藉由介電體壁117及118構成表面波傳輸線路形成構件。藉由將相鄰接之介電體壁118間D設成0.3~0.5mm左右，可以形成被稱為暗空間的之真空絕緣區域。因在該暗空間不滲入電漿，故防止金屬框110a藉由電漿被侵蝕而成為微粒或污染源之情形。另外，因相鄰接之介電體壁118間分離，故不產生各微波放射部43間之電磁波干擾。並且，因金屬框110a被介電體壁118覆蓋，故可以將表面波傳輸路之大部分設成介電體表面波傳輸路，並可以使電漿密度更高密度化。
(第4實施型態)
接著，針對本發明之第4實施型態予以說明。
第11圖為表示與本發明之第4實施型態有關之表面 波電漿處理裝置之概略構成的剖面圖。
在本實施型態中，在頂板110之金屬框110a，對應於各微波放射部43，以覆蓋各個微波放射部43之方式，嵌入朝向承載器11而構成凹狀之介電體構件131。因此，介電體構件131當作表面波傳輸線路形成構件而發揮功能。
因此，在每個微波放射部43，於介電體構件131內形成表面波傳輸線路，並形成有生成電漿之空間S。在第11圖中，介電體構件131雖然成為圓頂狀，但並不限定於此。
如此地藉由在每個微波放射部43設置構成凹狀之介電體構件131，各微波放射部43之介電體表面波傳輸線路之面積變大，朝電漿傳輸電力的電力傳輸效率提升，其結果可以在晶圓W之存在區域形成高密度之電漿。
(第5實施型態)
接著，針對本發明之第5實施型態予以說明。
第12圖為表示與本發明之第5實施型態有關之表面波電漿處理裝置之概略構成的剖面圖。
在本實施型態中，以表面波傳輸線路形成構件而言，設置介電體構件132，以取代第4實施型態之構成凹狀的介電體構件131。介電體構件132雖然與介電體構件131相同，構成規定空間S之凹狀，但是成為覆蓋頂板110之金屬框110a，相鄰接之介電體構件132之間成為0.3~ 0.5mm左右之暗空間D。依此，除了取得與4實施型態相同之效果外，因電漿不滲入暗空間D，故防止金屬框110a被電漿侵蝕而成為微粒或污染源之情形。再者，因相鄰接之介電體構件132彼此分離，故不會產生電磁波干擾。
(第6實施型態)
接著，針對本發明之第6實施型態予以說明。
第13圖為表示與本發明之第6實施型態有關之表面波電漿處理裝置之概略構成的剖面圖。
在本實施型態中，以表面波傳輸線路形成構件而言，設置介電體構件133，以取代第5實施型態之構成凹狀的介電體構件132。介電體構件133與介電體構件131相同構成規定空間S之凹狀，並且被設置成覆蓋金屬框110a，但是介電體構件133在外周側具有用以覆蓋金屬框110a之突出部133a。再者，互相鄰接之介電體構件133之突出部133a之間D為0.3~0.5mm左右，成為不滲入電漿之暗空間。再者，藉由相鄰接之突出部133a，朝向承載器11形成凹部S1，即使在其中也形成介電體表面傳輸線路而生成電漿。因此，與第5實施型態相同，防止金屬框110a藉由電漿被侵蝕而成為微粒或污染源。再者，因充分使從突出部133a之上面至與凹部S1接合之下面的厚度t變薄，可以縮小相鄰接之突出部133a間之相向面，故可以更降低電磁波之移動。因此，可以防止相鄰接之微波放射部43間之電磁波干擾。並且，因在相鄰接之 介電體構件133間形成凹部S1，故可以更增大介電體表面傳輸線路之面積，並可以藉由晶圓W之存在區域形成高密度的電漿。
(第7實施型態)
接著，針對本發明之第7實施型態予以說明。
第14圖為表示與本發明之第7實施型態有關之表面波電漿處理裝置之概略構成的剖面圖。
在本實施型態中，在頂板110之金屬框110a，對應於各微波放射部43，以覆蓋各個微波放射部43之方式，嵌入與承載器11相向之底面而構成凹凸狀之介電體構件141。因此，介電體構件141當作表面波傳輸線路形成構件而發揮功能。
如此地藉由設置底面構成凹凸狀之介電體構件141，各微波放射部43之介電體表面波傳輸線路之面積變大，朝電漿傳輸電力的電力傳輸效率提升，其結果可以在晶圓W之存在區域形成高密度之電漿。
(第8實施型態)
接著，針對本發明之第8實施型態予以說明。
第15圖為表示與本發明之第8實施型態有關之表面波電漿處理裝置之概略構成的剖面圖。
在本實施型態中，設置介電體構件142，以取代第7實施型態之底面構成凹凸狀之介電體構件141，並且在腔 室1上部之側壁配置有介電體壁143。即是，藉由介電體壁142及介電體壁143構成表面波傳輸線路形成構件。介電體壁143以被設置成包圍晶圓W為佳，其下端以延伸至承載器11之上面附近為佳。
介電體構件142係與介電體構件141相同，雖然底面構成凹凸狀，但是形成有覆蓋頂板110之金屬框110a之突出部142a，相鄰接之介電體構件142之突出部142a間D為0.3~0.5mm，成為暗空間。依此，除了取得與7實施型態相同之效果外，因電漿不滲入暗空間D，故防止金屬框110a被電漿侵蝕而成為微粒或污染源之情形。再者，因該些分離，故不產生電磁波干擾。再者，藉由介電體壁143，介電體表面波傳輸線路之面積變得更大，可以更提高電漿密度。
並且，本發明並不限定於上述實施型態，在本發明之思想的範圍內可做各種變形。例如，微波輸出部之電路構成或微波供給部、主放大器之電路構成等並不限定於上述實施型態。再者，微波放射部也並不限定於上述實施型態之構造，若為適當地對腔室內放射微波之構造即可。並且，針對微波放射部之數量或配置，也不限定於上述實施型態。
再者，在上述實施型態中，雖然例示蝕刻處理裝置以作為電漿處理裝置，但是並不限定於此，亦可以使用於成膜處理、氧氮化膜處理、灰化處理等之其他之電漿處理。並且，被處理基板並不限定於半導體晶圓，即使為以 LCD(液晶顯示器)用基板為代表之FPD(平面顯示器)基板或陶瓷基板等之其他基板亦可。
又，即使適當組合上述實施型態而予以實施也在本發明之範圍內。
1‧‧‧腔室
2‧‧‧表面波電漿源
11‧‧‧承載器
12‧‧‧支撐構件
16‧‧‧排氣裝置
30‧‧‧微波輸出部
40‧‧‧微波供給部
41‧‧‧天線模組
43‧‧‧微波放射部
45‧‧‧天線部
52‧‧‧外側導體
53‧‧‧內側導體
54‧‧‧供電機構
60‧‧‧調諧器
81‧‧‧平面槽孔天線
100‧‧‧表面波電漿處理裝置
110‧‧‧頂板
110a‧‧‧金屬框
110b‧‧‧介電體構件
115、117、118、143‧‧‧介電體壁
120‧‧‧控制部
131、132、133、141、142‧‧‧介電體構件
133a、142a‧‧‧突出部
W‧‧‧半導體晶圓
第1圖為表示與本發明之第1實施型態有關之表面波電漿處理裝置之概略構成的剖面圖。
第2圖為表示表面波電漿源之構成的構成圖。
第3圖為模式性表示表面波電漿源中之微波供給部的俯視圖。
第4圖為表示表面波電漿源中之微波放射部的剖面圖。
第5圖為表示微波放射部之供電機構的第4圖之AA’線的橫剖面圖。
第6圖為表示調諧器中之動塊和滑動構件的第4圖之BB’線的橫剖面圖。
第7圖為說明從表面波供給至電漿之能量的供給過程之模式圖。
第8圖為表示從介電體壁表面的距離和電子密度Ne及電子溫度Te之關係圖。
第9圖為表示與本發明之第2實施型態有關之表面波電漿處理裝置之概略構成的剖面圖。
第10圖為表示與本發明之第3實施型態有關之表面 波電漿處理裝置之概略構成的剖面圖。
第11圖為表示與本發明之第4實施型態有關之表面波電漿處理裝置之概略構成的剖面圖。
第12圖為表示與本發明之第5實施型態有關之表面波電漿處理裝置之概略構成的剖面圖。
第13圖為表示與本發明之第6實施型態有關之表面波電漿處理裝置之概略構成的剖面圖。
第14圖為表示與本發明之第7實施型態有關之表面波電漿處理裝置之概略構成的剖面圖。
第15圖為表示與本發明之第8實施型態有關之表面波電漿處理裝置之概略構成的剖面圖。
1‧‧‧腔室
1a‧‧‧開口部
2‧‧‧表面波電漿源
11‧‧‧承載器
12‧‧‧支撐構件
12a‧‧‧絕緣構件
13‧‧‧整合器
14‧‧‧高頻偏壓電源
15‧‧‧排氣管
16‧‧‧排氣裝置
26‧‧‧氣體導入構件
27‧‧‧氣體供給源
28‧‧‧配管
29‧‧‧支撐環
30‧‧‧微波輸出部
41‧‧‧天線模組
42‧‧‧放大器部
43‧‧‧微波放射
100‧‧‧表面波電漿處理裝置
110‧‧‧頂板
115‧‧‧介電體壁
116‧‧‧支撐構件
120‧‧‧控制部
W‧‧‧半導體晶圓

Claims (11)

  1. 一種表面波電漿處理裝置，具備：處理容器，其係用以收容被處理基板；載置台，其係在上述處理容器內載置被處理基板；氣體供給機構，其係對上述處理容器內供給氣體；表面波電漿源，其係對上述處理容器內導入微波而形成依據被供給至上述處理容器內之氣體所產生的表面波電漿，上述表面波電漿源具有：微波生成機構，其係用以生成微波；複數微波放射部，其係用以對上述處理容器內放射所生成之微波；及表面波傳輸線路形成構件，其係被設置在上述處理容器之上部，藉由從上述複數微波放射部所放射之微波，形成在上述處理容器內傳送的表面波傳輸線路，上述表面波傳輸線路形成構件係由介電體所構成，覆蓋上述複數微波放射部，並且形成有對應上述載置台之凹部。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之表面波電漿處理裝置，其中上述表面波傳輸線路形成構件構成圓頂狀，其下端延伸至對應於上述載置台之位置。
  3. 一種表面波電漿處理裝置，具備：處理容器，其係用以收容被處理基板； 載置台，其係在上述處理容器內載置被處理基板；氣體供給機構，其係對上述處理容器內供給氣體；及表面波電漿源，其係對上述處理容器內導入微波而形成依據被供給至上述處理容器內之氣體所產生的表面波電漿，上述表面波電漿源具有：微波生成機構，其係用以生成微波；複數微波放射部，其係用以對上述處理容器內放射所生成之微波；頂板，其係對應於上述複數微波放射部而各自分離被配置在金屬製之框架，具有各使從上述複數微波放射部被放射之微波透過的複數介電體構件；及側部介電體壁，其係被設置在上述處理容器之側壁上部。
  4. 如申請專利範圍第3項所記載之表面波電漿處理裝置，其中上述側部介電體壁係其下端延伸至對應於上述載置台之上面的位置。
  5. 如申請專利範圍第3項所記載之表面波電漿處理裝置，其中在上述頂板之下方，又具有對應於上述複數介電體構件而設置，且被設置成覆蓋上述框架之複數上部介電體壁，上述上部介電體壁相鄰接者之間形成有不滲入電漿的間隙。
  6. 一種表面波電漿處理裝置，具備：處理容器，其係用以收容被處理基板；載置台，其係在上述處理容器內載置被處理基板；氣體供給機構，其係對上述處理容器內供給氣體；及表面波電漿源，其係對上述處理容器內導入微波而形成依據被供給至上述處理容器內之氣體所產生的表面波電漿，上述表面波電漿源具有：微波生成機構，其係用以生成微波；複數微波放射部，其係用以對上述處理容器內放射所生成之微波；及頂板，其係對應於上述複數微波放射部而各自分離被配置在金屬製之框架，具有各使從上述複數微波放射部被放射之微波透過的複數介電體構件；上述複數介電體構件構成朝向上述載置台之凹狀。
  7. 如申請專利範圍第6項所記載之表面波電漿處理裝置，其中上述介電體構件係被設置成覆蓋上述框架，並且相鄰接者之間形成有不滲入電漿之間隙。
  8. 如申請專利範圍第6項所記載之表面波電漿處理裝置，其中上述介電體構件具有覆蓋上述框架之突出部，上述介電體構件中相鄰接者之上述突出部之間，形成有不滲入電漿之間隙，並且藉由相鄰接之突出部形成凹部。
  9. 一種表面波電漿處理裝置，具備：處理容器，其係用以收容被處理基板；載置台，其係在上述處理容器內載置被處理基板；氣體供給機構，其係對上述處理容器內供給氣體；及表面波電漿源，其係對上述處理容器內導入微波而形成依據被供給至上述處理容器內之氣體所產生的表面波電漿，上述表面波電漿源具有：微波生成機構，其係用以生成微波；複數微波放射部，其係用以對上述處理容器內放射所生成之微波；及頂板，其係對應於上述複數微波放射部而各自分離被配置在金屬製之框架，具有各使從上述複數微波放射部被放射之微波透過的複數介電體構件；上述複數介電體構件係與上述載置台相向之面構成凹凸狀。
  10. 如申請專利範圍第9項所記載之表面波電漿處理裝置，其中上述介電體構件係被設置成覆蓋上述框架，並且相鄰接者之間形成有不滲入電漿的間隙。
  11. 如申請專利範圍第9項所記載之表面波電漿處理裝置，其中上述表面波電漿源又具有被設置在上述處理容器之側壁上部的介電體壁。
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