1300315 Ο) ί久、發明說明 〃、 (發明說明應敘明:發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明) 發明背景 本發明係與電磁場供給裝置有關,詳細而$ ’係與具 備如下特徵之電磁場供給裝置有關:該電磁場供給裝置 係把在導波路進行傳導之電磁場經由切槽供應給其對象 者。 此外,本發明亦與電漿處理裝置有關’詳細而$ ’係 與具備如下特徵之電漿處理裝置有關:該電漿處理裝置 係使用電磁場來生成電漿,且將半導體、LCD(液晶顯示 器’ liquid crystal desplay)等被處理體進彳亍處理者。 在進行製造半導體裝置或平面顯示器時’經常使用電 漿處理裝置,其用途係在於:氧化膜的形成、半導體層 之結晶成長、蝕刻或灰化的處理等方面。在前述各種電 漿處理裝置中包括一種微波電漿處理裝置,其係從放射 線狀切槽天線(Radial Line Slot Antena ’以下簡稱RLSA) 向處理容器内供給微波,利用其電磁場之作用把處理容 器内之氣體進行電離及解離,來生成電漿。由於該微波 電漿處理裝置可生成低壓、高密度之電漿,故可進行效 率良好的電槳處理。 圖2 0係先前型式之微波電漿處理裝置的結構例之圖。 該圖所示之微波電漿處理裝置包含:處理容器1,其係用 於容納相當於被處理體之基板4並對該基板4實施電漿處 理者,·及電磁場供給裝置210,其係向該處理容器1内供 給微波MW’利用其電磁場之作用在處理容器1内生成電 1300315 ⑵ 聲明說明續頁 漿p者。 處理容器1係上部設有開口之有底圓筒狀。基台板3係 介以絕緣板2而固定於該處理容器1之底面中央部上。在 該基台板3之上面配置著基板4。在處理容器1之底面周緣 部上设有真2排氣用之排氣口 5。處理容器1之侧壁上設 有用來把氣體引入處理容器1内之氣體引入用喷嘴6。譬 如,在將該電漿處理裝置作為餘刻裝置使用時,可利用 噴嘴6把Ar等之電漿氣體及cf4等蝕刻氣體引入。 處理容器1之上部開口係以介電體板7進行密封,其目 的在於使在處理容器1内生成之電漿p不會外洩。在該介 電體板7上配設有如後所述之電磁場供給裝置210之RLSA 212。該RLSA 212係因介電體板7而與處理容器1隔離, 受到保護而不與在處理容器1内生成之電漿接觸。介電體 板7及RLSA 2 12之外周係受防護材8所包覆,採取此結構 的目的在使微波M W不至於外洩·,而防護材8係於處理容 器1之側壁上呈環狀配置者。 電磁場供給裝置210包含:高頻電源211,其係用於產 生微波MW者;RLSA 212;及同軸導波管213,其係用於 連接高頻電源211和RLSA 2 12之間者。 RLSA 212包含:二個圓形導體板222、223;其係用於 形成放射導波路221且呈相互平行狀;及導體環224,其 係用於連接且防護該二個圓形導體板222、223之外周部 者。導體板222之中心部上設有開口 225,該開口 225係用 於把微波MW從同軸導波管213向放射導波路221内引入 1300315 ⑶ 發明說明績頁 者;而導體板222係相當於放射導波路221之上面者。導 體板223上设有多個切槽226’其係用於把傳導於放射導 波路221内之微波MW向處理容器1内供給者;而導體板 223係相當於放射導波路221之底面者。 同軸導波管213包含呈同軸狀配設之外導體213A及内 導體213B;外導體213A係與RLSA 212之導體板222的開 口 225周圍連接,而内導體213B係通過前述開口 225而與 RLSA 2 1 2之導體板223之中心連接。 在前述構造中,在高頻電源2 1 1上產生的微波M W係經 由同軸導波管213而被引入放射導波路221中。然後,微 波M W在放射導波路221内進行放射狀傳導,並從切槽226 介以介電體板7被供應到處理容器1内。在處理容器1内, 由於微波MW之電磁場使得由噴嘴6所引入的電漿氣體產 生電離,或依狀況而定發生解離而生成電漿ρ,進行對 基板4的處理。 圖2 1係先前型式之微波電漿處理裝置的其他結構例之 圖。圖22係圖2 1之部份結構(圓筒導波管及放射導波路的 連接部)之擴大剖面圖。 圖21所不之電漿處理裝置包含:處理容器1〇1,其係 用於容納相當於被處理體之基板1〇4並對該基板1〇4實施 電聚處理者;及電磁場供給裝置31〇,其係向該處理容器 101内供給微波MW,利用其電磁場之作用在處理容器1〇 i 内生成電漿P者。 處理容器101係上部設有開口之有底圓筒狀。基台板 1300315 ⑷ 舞明說a月績頁 103係介以絕緣板1〇2而固定於該處理容器101之底面中央 部上。在該基台板103之上面配置著基板104。在處理容 器101之底面周緣部上設有真空排氣用之排氣口 105。處 理容器101之側壁上設有用來把氣體引入處理容器101内 之氣體引入用喷嘴106。譬如,在將該電漿處理裝置作為 蝕刻裝置使用時,可利用噴嘴106把Ar等之電漿氣體及 CF4等蝕刻氣體引入。 處理容器101之上部開口係以介電體板107進行密封, 其目的在於使在處理容器101内生成之電漿P不會外淺。 在該介電體板1 07上配設有如後所述之電磁場供給裝置 3 10之111^八312。該111^八312係因介電體板1〇7而與處理 容器101隔離,受到保護而不與在處理容器生成之 電漿P接觸。介電體板107及RLSA 3 12之外周係受防護材 1 0 8所包覆,採取此結構的目的在使微波μ W不至於外滅 ;而防護材1 0 8係於處理容器1 〇 1之侧壁上呈環狀配置者。 電磁場供給裝置3 1 0包含:高頻電源3 1 1,其係用於產 生微波MW者;RLSA 312 ;及圓筒導波管313,其係用於 連接高頻電源311和RLSA 312之間者。 RLS A 312包含:二個圓形導體板322、323;其係用於 形成放射導波路321且呈對向配置狀;及導體環3 24,其 係用於連接且防護該二個圓形導體板322、323之外周部 者。導體板322之中心部上設有與圓筒導波管313連接之 開口 325,微波MW係從該開口 325被引入放射導波路321 内;而導體板322係相當於放射導波路321之上面者。導 1300315 ⑸ 發明說明續頁 _ - ' — 體板323上設有多個切槽326,其係用於把傳導於放射導 波路321内之微波MW向處理容器ιοί内供給者;而導體 板323係相當於放射導波路321之底面者。 在導體板323上之中心部設有以鋁所形成之凸塊327。 凸塊327係朝導體板322之開口 325凸出之呈略圓錐形之構 件。該凸塊3 2 7具有如下功能:減缓從圓筒導波管3 1 3向 放射導波路3 2 1的阻抗變化,以及降低在圓筒導波管3 ! 3 與放射導波路321的連接部上之微波MW的反射。在如下 的條件下,為了獲得-15dB程度的反射率(==反射電力/輸 入電力),譬如,可把凸塊327之底面之直徑Lb設定為φ70 mm,並把高度Hb設定為50 mm ;而前述條件係指,圓筒 導波管313的直徑Lg = (j>90mm、放射導波路321的高度D=15 mm、使用頻率 f=2.45 GHz。 又,在導體板322之開口 325的周圍設有多個以陶瓷;形 成的支柱328。支柱328之兩端與導體板322、323以螺絲 進行固定,其可防止凸塊327及導體板323因自身重量而 使導體板323彎曲。 然而,使用於先前型式之電磁場供給裝置210上之同 軸導波管213,因傳輸電力容易轉換為熱,傳輸耗損大, 故其電磁場之供給效率低。因此,在使用該電磁場供給 裝置210的先前型式之電漿處理裝置方面具有電漿p之生 成效率低的問題。 此外’當在同轴導波管213中投入大電力使内導體213B 過熱時,内導體213B的熱量會造成111^八212之導體板223 1300315 ⑹ 發明說明續頁
與内導體2 1 3 B間的接觸部份變形,進而造成内導體2丨3 B 與導體板223間產生空隙,而引起異常放電。為了防止前 述現象,有必要在細内導體2丨3 B内設置冷卻機構,但卻 會使機構變得複雜,提高成本。因此,在先前型式之電 漿處理裝置方面,具有難以用低成本達成穩定動作的問 題。 入川… ,w,”一〜m策罝^丄υ上之凸 塊3 27,因其質量大,故對導體板323造成大的重量負荷 ,而該導體板323係相當於放射導波路321之底面者。嬖 如,在組裝RLSA 3 12時,如發生碰撞等衝擊的情形,則 會造成用於支撐導體板323之支柱328頻繁破損的問題。 為了抑制支柱328的破損,則加大與強化支柱328即可 ^而,即使以L來形成支柱328,但如體積太大,則 ,、對攻射導波路321内之電磁場的影響就無法勿 發明概述 見。 本發明係為了解決前述問題而研菸, 電磁場之供給效率。 …、目的在於提昇 =外,本發明之其他目的為,在不、對導波 ~產生大影響的狀沉下,抑制支柱的破損。内〈包磁 為了達成前述目的,本發明之電磁場供 導波路,圓筒導波管及凸塊。該導波路包*〜置匕。. ,而第一導體板包含多個切槽;及第二導二罘一導體板 第-導體板呈對向配置者。#圓筒導杈’其係與 板之開口連接者。冑凸塊係設置於第二二:與第二導體 子峻板上,朝第 -12- 1300315 ⑺ 發明說明續頁 二導體板之開口呈凸出狀,且係至少有一部 所形成者。 在該電磁場供給裝置上,凸塊之其他部分 形成。朝向開口的凸塊之先端亦可做成圓滑 圓筒導波管與導波路的連接部上亦可設置由 向前述導波路變寬的錐形部;而該導波路係 體板者。又,亦可設置支柱,該支柱在配設 板之開口周圍的同時,與第一導體板及第二 接固定,且係由介電體所形成者。 此外,本發明之電磁場供給裝置包含:導 導波管及錐形部。該導波路包含第一導體板 體板包含多個切槽;及第二導體板,其係與 呈對向配置者。該圓筒導波管係與第二導體 接者。該錐形部係配置於圓筒導波管與前述 接部上,且係由圓筒導波管向前述導波路變: 在該電磁場供給裝置上亦可包含凸塊。該 二導體板之開口呈凸出狀,而第二導體板之 於第一導體板上者。該凸塊亦可由金屬所形 開口的凸塊之先端亦可做成圓滑狀。又,亦 ,該支柱在配設於第二導體板之開口周圍的 一導體板及第二導體板連接,且係由介電體; 此外,本發明之電磁場供給裝置包含:導 導波管及凸塊。該導波路包含第一導體板, 板包含多個切槽;及第二導體板,其係與第 份由介電體 亦可由金屬 狀。此外, 圓筒導波管 包含兩個導 於第二導體 導體板呈連 波路,圓筒 ,而第一導 第一導體板 板之開口連 導波路的連 t 〇 凸塊係朝第 開口係設置 成;其朝向 可設置支柱 同時,與第 千形成者。 波路,圓筒 而第一導體 一導體板呈 -13- 1300315 ⑻ 發明說明續頁 對向配置者。該圓筒導波管係與第二導體 者。該凸塊係設置於第一導體板上,朝第 口呈凸出狀;且該凸塊包含:凸塊本體, 所形成者;及金屬膜,其係包覆該凸塊本I 在該電磁場供給裝置方面,在圓筒導波 路間的連接部上亦可設置由圓筒導波管向 寬的錐形部。又,朝向開口的凸塊之先端 狀。此外,亦可設置支柱’該支柱在配設 之開口周圍的同時,與第一導體板及第二 且係由介電體所%成者。 再者,為了達成前述目的,本發明之電 含:處理容器,其係用於容納被處理體者 給裝置,其係向該處理容器内供給電磁場 供給裝置方面係使用前述電磁場供給裝置 圖式之簡單說明 圖1係本發明第一實施型態之結構圖。 圖2係圖1中從II —ΙΓ線方向所見之導體 而該導體板係相當於放射導波路之底面者 圖3係顯示凸塊之理想側面形狀的概念圖 圖4係圓偏波轉換器之結構例之圖。 圖5係微波之傳導狀態概念圖,係位於 放射導波路之連接部者。
圖6係用於說明放射導波路上之微波分佈 圖7A〜圖7C係顯示凸塊之變型例之剖面B 板之開口連接 二導體板之開 其係由介電體 豊之表面者。 管與前述導波 前述導波路變 亦可做成圓滑 於第二導體板 導體板連接, 漿處理裝置包 ;及電磁場供 者。而電磁場 板的平面圖, 圓筒導波管與 之圖。 -14- 1300315 _— 如 發明說明績頁 圖8 A〜圖8 C係顯示凸塊之變型例之剖面圖。 圖9係顯示凸塊之變型例之平面圖。 圖1 0係本發明第二實施型態之主要結構之剖面圖。 圖1 1係本發明第三實施型態之結構圖。 圖1 2係圓偏波轉換器之結構例之圖。 圖1 3係放射線狀切槽天線之擴大剖面圖。 圖14係圖13中從XIV —XIV’線方向所見之導體板的平 面圖,而該導體板係相當於放射導波路之底面者。 圖1 5係凸塊之理想側面形狀之概念圖。 圖1 6係微波之傳導狀態概念圖,係位於圓筒導波管與 放射導波路之連接部者。 圖1 7 #用於說明放射導波路上之微波分佈之圖。 圖1 8係本發明第四實施型態之主要結構之剖面圖。 圖1 9係本發明第五實施型態之主要結構之剖面圖。 圖2 0係先前型式之電漿處理裝置的結構例之圖。 圖2 1係先前型式之微波電漿處理裝置的其他結構例之 圖。 圖22係圓筒導波管及放射導波路的連接部之擴大剖面 圖。 實施例之詳細說明 參考圖式,針對本發明之實施例進行詳細說明。 第1實施例 圖1係本發明第一實施型態之結構圖。在該圖中,如 與圖20相同或相當的部份則賦予相同的元件符號,但其 -15- 1300315 (10) 發明說明續頁 ^明則依照情況有所省略。 圖1所示之電漿處理裝置包含:處理容器1,其係用於 容納相當於被處理體之半導體或LCD等基板4並對該基板 4實施電漿處理者;及電磁場供給裝置10,其係向該處理 谷备1内供給微波MW,利用其電磁場之作用在處理容器 1内生成電漿p者。 電磁場供給裝置1 〇包含:高頻電源11,其係用於產生 頻率2.4 5 GHz之微波MW者;放射線狀切槽天線12 (Radial Line Slot Antena,以下簡稱RLSA);及圓筒導波管13, 其係用於連接高頻電源丨丨和rLSA 12之間者。而圓筒導 波管13之傳輸頻率為2·45 GHz、傳輸模式為TEu。 RLSA 12包含:二個圓形導體板22、23 ;其係用於形 成放射導波路2 1且呈對向配置者;及導體環24 ’其係用 於連接且防護該二個導體板22、23之外周部者。 導體環2 4之内面位置係與處理容器1之側壁内面之徑 方向位置處於概略相同位置。又,防護材8之内面位置與 處理容器1之側壁内面之徑方向位置之間的盖之長度,係 與在如下空間之微波MW的波長(Xg,概略相同;而該空間 係指,·在導體板2 3之底面、處理容器1之侧璧上面及防護 材8之内面之間所形成者。再者,如為前述以外之尺寸的 情形亦可。 導體板22之中心部上設有與圓筒導波管14連接之開口 25 ’該開口 25係用於把微波MW向放射導波路21内引入 者;而導體板22係相當於放射導波路21之上面者。導體 -16· 1300315 (11) 發明讀:明歲頁 板23上設有多個切槽26,其係用於把傳導於放射導波路21 内之微波MW向處理容器1内供給者;而導體板Μ係相當 於放射導波路2丨之底面者。 圖2係顯示導體板23上之切槽配置例之平面圖。如該 圖所示,在導體板23上,可把沿導體板23之圓周方向延 伸之切槽2 6進行同心圓狀配置。又,把切槽2 6配置於旋 渦線上亦可。把導體板23之半徑方向之切槽間隔設定為 為放射導波路21中之管内波長)程度,形成放射形 天線亦可。或設定為(Xg/3〜(Xg/40程度,形成環形天線 亦可。此外,配置多對呈八字狀之切槽26,使之放射圓 偏波的方式亦可。 此外,在放射導波路21内亦可配置比介電率大於1之 介電體。如此一來’因管内波長(λ g變短,故可增多配置 於導體板23之半徑方向的切槽26,提昇微波MW之供給 效率。 如圖1所示’在導體板23上之中心部設有以介電體所 形成之凸塊27。凸塊27係朝導體板22之開口 25凸出之呈 略圓錐形之構件。凸塊27以由比介電率1〇以上之介電體 所形成者為隹,但如比前述者為小者亦無妨。該凸塊27 具有如下功能·減緩從圓筒導波管1 3向放射導波路2 1的 阻抗變化,以及降低在圓筒導波管1 3與放射導波路2 1的 連接部上之微波M w的反射。根據模擬測試的結果顯示 :譬如,在略圓錐形之凸塊27係以比介電率εΓ == 20之介 電體所形成,其底面之直徑設定為Φ70 mm、高度設定為 1300315 (12) 聲明說明績頁, 48 mm的情形,則其反射率(反射電力/入射電力)得到約2〇 dB以下的良好數值。 圖3係顯不凸塊2 7之理想側面形狀的概念圖。如該圖 所π,把凸塊27之先端做成略球面之圓滑狀,如此可抑 制私%集中於凸塊27之先端而導致異常放電的現象。又 ,減小凸塊2 7底襟部份對稜線之導體板2 3的傾斜度,如 此可帶來如下效果:減小在凸塊2 7與導體板2 3之間交界 處之阻抗的變化,以及減低在該處之微波Mw的反射。 如圖1所示,在導體板2 2之開口 2 5的周圍設有多個以 介電體形成的支柱28。支柱28之兩端與導體板22、23進 行固定’其可防止因凸塊27之重量而導致導體板23彎曲。 此外’圓筒導波管1 3中設有:圓偏波轉換器14,其係 位於高頻電源1 1側;及整合器i 5,其係位於RLS Α丨2側。 圓偏波轉換器1 4的功能為··把在圓筒導波管丨3傳導之 TE i i模式的微波μ W轉換為圓偏波。在此,圓偏波係指具 有如下特徵之電磁波:其電場向量在與其進行方向之軸 的垂直面上,每一週期旋轉一圈之旋轉電場。 圖4係圓偏波轉換器丨4之結構例之圖,其係顯示與圓 筒導波管13之軸垂直之剖面。該圖所示之圓偏波轉換器14 可包含一對之兩個圓柱狀突起14八、14B,而該圓柱狀突 起14A、14B係位於圓筒導波管丨3之内壁面,且呈相互對 向狀者·’又,該圓偏波轉換器14亦可包含設置於圓筒導 波管13之軸方向上之多對前述圓拄狀突起。兩個圓拄狀 突起14A、14B係配置於,與ΤΕη模式之微波MW電場E主 -18- 1300315 (13) 發明說明績頁 · . :.--... 方向呈45。之方向。再者,如使用其他結構之圓偏波轉換 器亦可。 整合器1 5係用於整合圓筒導波管1 3之供給侧(即高頻電 源11側)與負荷側(即RLSA 12側)之間的阻抗者。整合器15 可具有如下結構:譬如,在圓筒導波管13之軸方向設置 多個電抗元件,進而在圓筒導波管13之圓周方向以90。之 角度間隔設置四組。就電抗元件而言,其可採用短管或 分又導波管等;該短管係包含由圓筒導波管1 3之内壁面 朝半徑方向凸出之導管或介電體者;而該分叉導波管係 一端朝圓筒導波管1 3内開口 ,並且他端已經實施電子功 能之短路處理者。 接著,針對圖1所示之電漿處理裝置的動作進行說明 。圖5係微波MW之傳導狀態概念圖,而該微波MW係位 於圓筒導波管13與放射導波路21之連接部者。 高頻電源11所產生的微波MW係因圓偏波轉換器14而 被轉換為圓偏波,然後朝向放射導波路2 1進行傳導;而 圓偏波轉換器14係設置於圓筒導波管13上者。因微SMW 係以TE〖丨模式在圓筒導波管1 3進行傳導,故微波包 場E之方向是與圓筒導波管13之軸呈垂直之「水平方向 」。但當微波MW到達圓筒導波管1 3與放射導波路2 1之連 接部時,如圖5所示,由於凸塊27的緣故,使得微波MW 之電場E之方向逐漸朝導體板22、23轉變為垂直之「垂 直方向」。接著,被引入放射導波路21之微波MW則以TE 模式朝半徑方向進行傳導。 -19- 1300315 (14) 發明說明烫頁 在放射導波路2 1内傳導的微波M W,係從多個切槽2 6 介以介電體板7被供應到處理容器1内;該多個切槽2 6係 在導體板23上形成者,而導體板23係相當於放射導波路21 之下面者。在處理容器1内,由於微波MW之電磁場,使 得由噴嘴6所引入的電漿氣體產生電離,或依狀況而定發 生解離而生成電漿Ρ,進行對基板4的處理。 接著,針對由圖1所示之電漿處理裝置所獲得的效果 進行說明。
电概場供給裝置10—般係使用特性阻抗大的圓筒導 管I3。依照JIS規格,2·45 GHz用之同軸導波管213之 性阻抗為5 〇 Ω,但相對的,相同頻率用之圓筒導波管 之特性阻抗則高達500〜600 Ω。如此一來,當投 & 2力時,圓筒導波管U所產生之壁面電流要比 管213者小。由於壁面電流越小則傳輸耗損越小,因 用壁面電流較小的圓筒導波管】3可以降低傳:此 傳輸耗損係因傳輸電力轉換為熱所導致者。 貝,
設置含有介電體之凸塊27可帶來如下效果. 筒導波管13向放射導波路21之阻抗的變化,以:緩從 圓筒導波管13與放射導波路21之連接部上之電力的減低 ♦如前所述,經由降低傳輸耗損與電力的2射的及射 :礤場供給裝置10在電磁場方面的供給效率。如可提 電磁場供給裝置1()來構成電衆處理裝置,目q使用 昇電漿P之生成效率。 电〜步 再者,由於用於電磁場供給裝置1〇之圓筒 疚管】1 -20- 1300315 ⑹ 發明說明續頁 不包含内導體213B,故不會產生因内導體過熱所引起的 異常放電現象;而内導體21 3B係包含於同軸導波管213 中者。此外,電磁場供給裝置1 0雖包含凸塊2 7,但由於 圓筒導波管1 3之發熱量比同軸導波管2 1 3者小,故即使對 圓筒導波管13投入大電力,也不易產生因凸塊27過熱而 導致異常放電的現象;而該凸塊27之過熱係因來自圓筒 導波管13之熱所引起者。如此一來,並不需要設置用來 防止異常放電的複雜冷卻構件。因此,以低成本就可使 電磁場供給裝置1 0及電漿處理裝置實現穩定的動作。 再者,如圖6所示,因微波MW係以TEU模式在圓筒導 波管1 3進行傳導,故放射導波路2 1内之電場強度分佈係 呈現:電場強度強的部份F係強烈偏向圓筒導波管1 3内 之電場E之方向。但在圓筒導波管13進行傳導之微波MW 為圓偏波,微波MW之電場E係以圓筒導波管13之軸為中 心進行旋轉,故放射導波路2 1内之電場強度強的部份F 亦同樣進行旋轉。因此,放射導波路21内之電場強度分 佈係依時間平均值而均一化,如此一來處理容器1内之電 場強度分佈也依時間平均值而均一化,因此可使用處理 容器1内之電磁場所生成之電漿P在基板4面内進行均一 的處理。 接著,針對凸塊27之變形例進行說明。圖7A〜圖7C、 圖8A〜圖8C及圖9係顯示凸塊之變形例之圖。 圖1所示之凸塊27係僅以介電體所形成者,相對的, 圖7A所示之凸塊30係包含如下二層結構者:下層31,其 -21 - 1300315 (16) 發明說明績頁 係以鋁或銅等金屬形成者;及上層3 2,其係以介電體形 成者。 在接合上層3 2及下層3 1之際,如圖7B所示,可利用螺 栓33把上層32及下層31進行固定。螺栓33係以用介電體 所形成者為佳。又,如圖7C所示,在上層32之下面形成 金屬薄膜34,並把上層32及下層31實施熱壓;而上層32 係用介電體所形成者。在該情形時亦可使用銲錫。金屬 薄膜3 4係以熱傳導性佳之材料所形成,因此在上層3 2所 產生的熱可經由下層31疏散往導體板23,故可防止凸塊30 的過熱。 此外,亦可如圖8A所示之凸塊40般,下層41可用介電 體來形成,上層42可用金屬來形成。 此外,亦可如圖8 B所示之凸塊5 0般,包含如下交互配 置之多層結構:層51、53,其係以金屬形成者;及層52 、54,其係以介電體形成者。 此外,亦可如圖8 C所示之凸塊6 0般,包含如下結構: 凸塊本體6 1,其係以介電體形成者;及包覆部份,其係 把該凸塊本體61之一部份或全體以金屬薄膜62進行包覆 者。 此外,亦可如圖9所示之凸塊70般,包含如下分割狀 結構:以金屬形成部分71、73、75、77,及以介電體形 成部分72、74、76、78 ;而其分割係以包含凸塊70之軸 的面為基準者。 如前所述,凸塊並非限定於僅以介電體所形成者,部 -22- 1300315 (17) 發明說明續頁 份以金屬所形成者亦可。如採用部份以金屬所形成者, 則在介電體方面,就可以採用比介電率低之低價格者。 如此則可降低凸塊之製造成本。 第2實施例 圖1 0係本發明第二實施型態之主要結構之剖面圖。在 該圖中,如與圖1及圖7 A〜圖7 C相同或相當的部份則賦予 相同的元件符號,但其說明則依照情況有所省略。 圖1 0所示之電磁場供給裝置包含錐形部8 1 ;錐形部8 1 係位於圓筒導波管13與放射導波路21之連接部,且由圓 筒導波管13向導體板22A變寬者。又,在導體板23上之 中心部設有凸塊30,其包含如下二層結構:下層31,其 係以金屬形成者;及上層3 2,其係以介電體形成者。 如同該電磁場供給裝置般,在設置凸塊3 0的同時,在 圓筒導波管13與放射導波路21之連接部之處設置錐形部 8 1 ;如此可發揮如下效果:減緩從圓筒導波管1 3向放射 導波路2 1之阻抗的變化,以及減低在兩者之連接部上之 電力的反射。 接著說明與該電磁場供.給裝置之反射率的模擬測試結 果。在該模擬測試方面,圓筒導波管13的直徑Lg為φ90 mm ,放射導波路21之直徑La及高度D分別為φ480 mm、15 mm 。此外,錐形部8 1之底面的半徑和圓筒導波管1 3的半徑 (Lg/2)之差Wt為5 mm;而錐形部81的高度Ht為5 mm。又 ,凸塊30之底面的的直徑Lb、高度Hb分別為φ70 mm、50 mm ;凸塊3 0之下層3 1係以銘來形成,而上層3 2係以 1300315 〇8) 發明說明績頁 • W-.-+ 丁 i〇3(欽酸鋇:2·45 GHz時之比介電率εΓ = 13〜15、 tanS==:l0'4)來形成。在該結構下,從高頻電源11投入頻率 2 ·45 GHz之微波MW時,其反射率僅-30〜-25 dB,此為極 小又數值。因此,該電磁場供給裝置可謂具有很高之供 ^欢率。如將該電磁場供給裝置使用於電漿處理裝置上 ’則可在電漿之生成上發揮高效率。 以上係以使用頻率2.45 GHz之微波MW的例子進行說 m , ' 但適用於本發明之頻率並不限定於頻率2.45 GHz ; β ’如使用1 GHz〜數十GHz之微波MW的情形,亦可獲 f同樣的效果。再者,如使用包含比微波更低頻帶之高 頻波時,亦可獲得同樣的效果。 又’微波MW之傳輸模式亦可使用ΤΜ(Η模式。 此外,以上係以RLSA12、12Α為切槽天線之一例進行 說明’但並非僅限於此;使用其他切槽天線亦可。 第3實施例 圖11係本發明第三實施型態之結構圖。在該圖中,如 與圖2 1相同或相當的部份則賦予相同的元件符號,但其 說明則依照情況有所省略。 圖11所示之微波電漿處理裝置包含··處理容器1〇1, 其係用於容納半導體或LCD等之基板(被處理體)1 04並對 該基板104實施電漿處理者;及電磁場供給裝置11〇,其 係向該處理容器1 0 1内供給微波M W,利用其電磁場之作 用在處理容器101内生成電漿Ρ者。 電磁場供給裝置1 1 0包含:高頻電源丨1 1,其係用於產 -24 - 1300315 (19) 爹明說叼續頁 生頻率2.45 GHz之微波MW者;放射線狀切槽天線U2 (Radial Line Slot Antena,以下簡稱 RLSA);及圓筒導波 管1 1 3,其係用於連接高頻電源n丨和rL s a 1 1 2之間者。 而圓筒導波管113之傳輸頻率為2.45 GHz、傳輸模式為 TEn。 此外,圓筒導波管11 3中設有:圓偏波轉換器i丨4,其 係位於高頻電源1 1 1側;及整合器〗丨5,其係位於RL s A n 2 侧。 圓偏波轉換器114的功能為:把在圓筒導波管113傳導 之TEU模式的微波MW轉換為圓偏波。在此,圓偏波係指 具有如下特徵之電磁波:其電場向量在與其進行方向之 軸的垂直面上,每一週期旋轉一圈之旋轉電場。 圖1 2係圓偏波轉換器11 4之結構例之圖,其係顯示與 圓筒導波管113之軸垂直之剖面。該圖所示之圓偏波轉換 器114可包含一對之兩個圓柱狀突起ii4A、114B,而該 圓柱狀突起114A、114B係位於圓筒導波管113之内壁面 ,且呈相互對向狀者;又,該圓偏波轉換器114亦可包含 設置於圓筒導波管113之軸方向上之多對前述圓柱狀突起 。兩個圓柱狀突起1 14A、1 14B係配置於,與TEn模式之 微波MW電場E主方向呈45。之方向。再者,如使用其他 結構之圓偏波轉換器亦可。 整合器1 1 5係用於整合圓筒導波管11 3之供給側(即高頻 電源111側)與負荷側(即RLSA 11 2側)之間的阻抗者。整合 器115可具有如下結構:譬如,在圓筒導波管113之軸方 -25- 1300315 (20) 爹巧說明乘頁 向設置多個電抗元件作為一組 圓周方向以90。之角度間隔設置四組。就電抗元件而言, 其可採用短管或分叉導波管等;該短管係包含由圓筒導 波管113之内壁面朝半徑方向凸出之導管或介電體者;而 該分叉導波管係一端朝圓筒導波管113内開口,並且他端 已經實施電子功能之短路處理者。 圖13係圖11所示RLSA112之擴大剖面圖。RLSAU2包 含:二個圓形導體板122、123 ;其係用於形成放射導波 路121且呈對向配置狀;及導體環124,其係用於連接且 防護該二個圓形導體板122、123之外周部者。導體板122 與導體環m係一體开…而導體板122係相當於:射導 波路121又上面者;導體板123係以螺栓130與導體環固定 ’而導體板123係相當於放射導波路m之底面者。 導體板122之中心部上机古阿 之同圍古 形之開口 125,該開口 125 之周圍有圓筒導波管113之 , ^ , 凸緣113F,蔹凸緣113F係以 累栓(未在圖中顯示)進行· 射導波路⑴之上…在二構而中導體板:22係相當於放 ,,^ 、口構中’圓筒導、味;^ 1 1 3和 放射導波路1 2 1形成連接, 波& 波MW則從開口 125被引人放筒導波管1 13内傳導之微 導體板123上設有多個切槽…皮路121内。 .射導波路121内之微波馗臂向,其係用於把傳導於放 而導體板123係相當於放射導故埋容器101内進行供給; 圖14係顯示導體板123上之士路121之底面者。 該圖所示,在導體板123上,^7槽配置例之平面圖。如 可把沿導體板123之圓周方 -26 - 1300315 (21) 發明說明續頁 向延伸之切槽1 2 6進行同心圓狀配置。又,把切槽1 2 6配 j 置於旋渦線上亦可。把導體板123之半徑方向之切槽間隔 設定為(Xg((Xg為放射導波路ι21中之管内波長)程度,形 成放射形天線亦可。或設定為(Xg/3〜Xg/40)程度,形成 環形天線亦可。此外,配置多對呈八字狀之切槽丨2 6,使 之放射圓偏波的方式亦可。 此外,在放射導波路121内亦可配置比介電率大於1之 介電體。如此一來,因管内波長(λ g變短,故可增多配置 於導體板123之半徑方向的切槽126,提昇微波MW之供 給效率。 如圖1 3所示,在圓筒導波管1 1 3與放射導波路1 2 1間的 連接部上設置有由圓筒導波管1 1 3向放射導波路1 2 1變寬 的錐形部1 2 9。錐形部1 2 9之剖面形狀可為直線狀,亦可 為圓弧狀。 此外,在導體板123上之中心部設有凸塊127。凸塊127 係朝導體板122之開口 125凸出之呈略圓錐形之構件;其 可使用鋁或銅等金屬來形成。 圖1 5係凸塊1 2 7之理想側面形狀之概念圖。如該圖所 示,把凸塊127之先端做成略球面之圓滑狀,如此可抑制 電場集中於凸塊127之先端而導致異常放電的現象。又, 減小凸塊127底襟部份對稜線之導體板123的傾斜度,如 此可帶來如下效果··減小在凸媿1 2 7與導體板1 2 3之間交 界處之阻抗的變化,以及減低在該處之微波MW的反射。 經由呈略圓錐形之凸塊127及前述錐形部129的作用, -27- 1300315 (22) 筆明說明續頁 可發揮如下功效:減緩從圓筒導波管1 i 3向放射導波路1 2 J 的阻抗變化,以及降低在圓筒導波管113與放射導波路121 的連接部上之微波M W的反射。 如圖13所示,在導體板122之開口 125的周圍配設有多 個支柱128。整體之支柱128係呈圓柱狀,外部上面設有 螺絲部,下面則設有螺絲孔。該支柱1 2 8係插入如下之矩 形之貫穿孔中;讓支柱128之下面與導體板123接觸的情 況下,從導體板1 2 3之下方以螺栓! 3丨插入該螺絲孔,使 支柱128固定於導體板123上;而前述矩形之貫穿孔係設 置於導體板122之開口 125的周圍以及圓筒導波管113之凸 緣113F上者。此外,把螺帽132套入凸出於凸緣113?上 之螺絲部中,則使支柱丨2 8固定於導體板1 22上。如前述 奴’把支柱128之兩端固定於導體板122、123上,可使導 體板123之中心附近受到支柱128的支撐,如此則可防止 凸塊127及導體板123因自身的重量而導致導體板123彎曲 。此外’以陶瓷等介電體來形成支柱1 2 8及螺栓1 3 1,因 此抑制了對放射導波路1 2 1内之電磁場的影響。 接著,針對圖11〜圖15所示之電漿處理裝置的動作進 行說明。圖1 6係微波M W之傳導狀態概念圖,而該微波μ W 係位於圓筒導波管113與放射導波路121之連接部者。 咼頻電源111所產生的微波M W係以τ Ε丨i模式在圓筒導 波管113進行傳導,並因圓偏波轉換器n4而被轉換為圓 偏波’然後到達圓筒導波管1 1 3與放射導波路1 2 1之連接 部。如圖1 6所示,位於連接部之微波MW,在包含圓筒 -28- 13〇〇3i5 (2°) 奪明說明續頁 轴的面内被凸塊127分割為左右兩部份;而 1§| 彳曼,士々产 因 同等波管11 3内且為水平方向之電場E的的方向,則 。凸堍127與錐形部129而逐漸傾斜,最後變為垂直方向 # 口㈤述方式,被引入放射導波路121之微波MW會以τΕ 模式朝半徑方向進行傳導。 在放射導波路121内傳導的微波MW,係從多個切槽126 々以介電體板1〇7被供應到處理容器1〇1内;該多個切槽 126係在導體板123上形成者,而導體板123係相當於放射 導波路121之底面者。在處理容器1〇1内,由於微波Mw 之電磁場’使得由噴嘴106所引入的電漿氣體產生電離, 或依狀況而定發生解離而生成電漿P,進行對基板1〇4的 處理。 如圖17所示,因微波MW係以TEU模式在圓筒導波管U3 進行傳導,故放射導波路1 2 1内之電場分佈係呈現··電場 強度強的部份F係強烈偏向圓筒導波管11 3内之電場E之 方向。但在圓筒導波管U3進行傳導之微波MW為圓偏波 ,微波M W之電場E係以圓筒導波管11 3之軸為中心進行 旋轉’故政射導波路121内之電場強度強的部份F亦同樣 進行旋轉。国此,放射導波路121内之電場強度分佈係依 時間平均值而均勻化’如此一來處理容器1 0 1内之電場強 度分佈也#時間平均值而均勻化,因此可使用處理容器 1〇1内之電滋場所生成之電漿P在基板104面内進行均一 的處理。 接著,針對圖1 3之電磁場供給裝置11 0說明模擬測試 -29· 1300315 (24) 發明說明續頁 的結果。在該模擬測試方面,圓筒導波管1 1 3的直徑L g 為φ90 mm,放射導波路121之直徑La及高度D分別為φ480 mm、15 mm。此外,錐形部129之底面的半徑和圓筒導 波管1 13的半徑(Lg/2)之差Wt為5 mm;而錐形部181的高 度Ht為5 mm。又,凸塊127係以鋁來形成,其底面的直 徑Lb、高度Hb分別為φ85 mm、30 mm。在該結構中,對 圓筒導波管1 13投入頻率2·4 5 GHz之微波MW,實施模擬 測試的結果;在圓筒導波管1 1 3與放射導波路1 2 1之連接 部上獲得的反射率(反射電力/輸入電力)為-15 dB。 從前述模擬測試之結果可知··以Lb = (()70 mm、Hb = 50 mm 之先前型式的凸塊3 2 7所獲得的反射率,如改採如下結構 亦可獲得:在圖13所示電磁場供給裝置no上設置錐形部 129,且使用體積比先前型式小之8 5 mm ' Hb = 3 0 mm 的凸塊1 2 7。把凸塊1 2 7體積變小後,其質量變小,故可 減輕其對導體板123施加的負荷。因此,當RLSA1 12受到 衝擊時,可降低用於支撐導體板123之支柱128的破損頻 度。 在該電磁場供給裝置11〇上,可以在不加大支柱128的 同時,並降低支柱!28的破損頻度。因此對放射導波路121 内之電磁場所產生的影響很小。 此外’在僅變換凸塊127之底面之直徑Lb的情況下, 實施同樣的模擬測試,其結果顯示:在直徑Lb為φ 90 mm 以上的情形時,獲得的反射率為-20 dB以下。從該結果 可知·如5又置Wt = Ht = 5 mm之錐形部129,及使用Lbg -30- 1300315 (25) 發明說明續頁 φ90 mm、Hb = 30 mm之凸塊127,貝1J在圓筒導波管113與 放射導波路1 2 1之連接部上可維持極小的反射。 第4實施例 圖1 8係本發明第四實施型態之主要結構之剖面圖。在 該圖中,如與圖1 1、圖13相同或相當的部份則賦予相同 的元件符號,但其說明則依照情況有所省略。 圖11、圖13所示之電磁場供給裝置110中包含了凸塊 127及錐形部129;但在圖18所示之電磁場供給裝置中並 未設置凸塊127。然而,即使只有錐形部129A ;依然可 減緩從圓筒導波管1 1 3向放射導波路1 2 1的阻抗變化,因 此,如調整圓筒導波管113之直徑Lg與放射導波路121之 高度D的比率,則可獲得和圖1 1、圖1 3所示之電磁場供 給裝置11 〇相同程度的反射率。 如圖18所示,把凸塊127從導體板123上刪除,則可更 減輕施加於導體板123上的負荷。因此,當RLSA 11 2A受 到衝擊時,可更降低用於支撐導體板123之支柱128的破 損頻度。 第5實施例 圖1 9係本發明第五實施型態之主要結構之剖面圖。在 該圖中,如與圖1 1、圖1 3相同或相當的部份則賦予相同 的元件符號,但其說明則依照情況有所省略。 圖19所示之電磁場供給裝置包含凸塊140;而凸塊140 包含:凸塊本體141 ;及金屬薄膜142,其係包覆該凸塊 本體141之表面者。 -31 - 1300315 (26) 發明說明續頁 凸塊本體141係由介電體所形成,而該介電體之密度 小於先前型式凸塊所用之鋁的密度;具體而言,其係以 比20°C時2.69X103 kg/m3更小密度的塑膠等所形成。再 者’凸塊本體1 4 1亦可用比鋁密度更小之多孔質等來形成 。凸塊本體141之尺寸亦可和先前型式之金屬製凸塊327 之尺寸大約相同。 在金屬薄膜142方面,譬如可使用鋁、銅、銀等來形 成,而其厚度可以是0.1 mm左右。又,金屬薄膜142並 無必要包覆到凸塊1 4 0之底面,亦即與導體板1 2 3之對向 面。 如前所述,以密度小之材料來形成凸塊本體1 4 1,則 可使整體凸塊140具有較小質量,其對導體板123所施加 的負荷也較小;因此,當RLSA 1 12B受到衝擊時,可降 低用於支撐導體板123之支柱128的破損頻度。 此外,以金屬薄膜142包覆凸塊本體141,可獲得和凸 塊整體以金屬形成時相同的特性。 在如圖19所示之電磁場供給裝置方面,由於可在不必 &粗支柱1 2 8的同時,減少支柱丨2 8的破損頻度,故對放 射導波路U1内之電磁場的影響很小。 在如圖19所示之電磁場供給裝置方面,在圓筒導 波g 113與放射導波路121之連接部上並未設置錐形部, 但亦可和圖13般設置錐形部129。如此一來,可縮小凸塊 140的體積’而使其質 、 貝置憂侍更小。因此,其對導體板1 23 所施加的自荷也更,』、 _ _ /、 ’可更加降低支柱1 28的破損頻度。 1300315 (27) 發明鹗明績頁 即使以中空的金屬來形成凸塊,因其質量小,故對導 體板I23所施加的負荷也小,進而可降低用於支撐導體板 I23之支柱128的破損頻度。 以上係以使用頻率2.45 GHz之微波MW的例子進行视 明’但適用於本發明之頻率並不限定於2.45 GHz ;譬如 ,如使用1GHz〜數十GHz之微波MW的情形,亦可獲得同 樣的效果。再者,如使用包含比微波更低頻帶之高頻波 時’亦可獲得同樣的效果。 此外’圓筒導波管丨13之傳導模式亦可用TM()1模式。 又,以上係以RLSA 112、112A、112B為切槽天線之 例進行說明,但並非僅限於此;使用其他切槽天線亦可。 產業上利用的可能性 本發明之電漿處理裝置可應用於蝕刻裝置、CVD裝置 及灰化裝置等方面。 -33-