TWI407843B - Plasma processing device - Google Patents

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TWI407843B
TWI407843B TW095144220A TW95144220A TWI407843B TW I407843 B TWI407843 B TW I407843B TW 095144220 A TW095144220 A TW 095144220A TW 95144220 A TW95144220 A TW 95144220A TW I407843 B TWI407843 B TW I407843B
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Cai Zhong Tian
Tetsuya Nishizuka
Toshihisa Nozawa
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Tokyo Electron Ltd
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Description

電漿處理裝置
本發明係關於使利用微波所產生之電漿作用於半導體晶圓等來進行處理時所使用之電漿處理裝置。
近年來，隨著半導體製品之高密度化及高微細化，半導體製品之製造製程時，使用電漿處理裝置來執行成膜、蝕刻、灰化等之處理。尤其是，因為0.1mTorr(13.3mPa)~數10mTorr(數Pa)程度之壓力相對較低之高真空狀態下亦可安定地產生電漿，故有使用利用微波來產生高密度電漿之微波電漿裝置的傾向。
此種電漿處理裝置如日本特開平3－191073號公報、日本特開平5－343334號公報、日本特開平9－181052號公報、日本特開2003－332326號公報等所示。此處，參照第8圖，針對使用微波之一般微波電漿處理裝置進行概略說明。第8圖係傳統之一般微波電漿處理裝置之概略構成圖。
如第8圖所示，該電漿處理裝置202具有：可真空吸引之處理容器204、及用以載置配設於處理容器204內之半導體晶圓W之載置台206。於與載置台206相對之天花板部，氣密地配設著由可透射微波之圓板狀之氮化鋁或石英等之天板208。其次，於處理容器204之側壁，配設著用以將特定氣體導入處理容器204內之氣體噴嘴209。
於天板208之上面或上方，配設著厚度為數mm程度之圓板狀之平面天線構件210。為了縮短平面天線構件210之半徑方向之微波之波長，例如，於平面天線構件210之上面至上方設置著由電介質所構成之慢波材212。
於平面天線構件210，形成多數之例如由長溝狀之貫通孔所構成之微波放射孔214。一般而言，該微波放射孔214係配置成同心圓狀或螺旋狀。此外，於平面天線構件210之中心部，連結著同軸導波管216之中心導體218，利用微波發生器220所產生之例如2.45GHz之微波被模式變換器222變換成特定振動模式後，再進行導引。藉此，微波朝天線構件210之半徑方向進行放射狀的傳播，且從配設於平面天線構件210之微波放射孔214被放射出去，並透射天板208被導入至處理容器204內部。利用該微波使處理容器204內之處理空間S產生電漿，對載置台206上之半導體晶圓W實施蝕刻或成膜等之特定電漿處理。
然而，執行上述電漿處理時，必須對晶圓面內實施均一之處理。然而，電漿處理所需要之處理氣體，係由配設於處理容器204之側壁之氣體噴嘴209所供應。因此，氣體噴嘴209之出口附近之區域及晶圓W之中心區域，因為擴散之處理氣體曝露於電漿之時間不同，故氣體之解離度也不同。因此，晶圓之電漿處理(具體而言，蝕刻率或成膜時之膜厚)會處於面內不均一之狀態。該現象，尤其是，晶圓尺寸從例如8英吋朝12英吋變大時，會出現更明顯之傾向。
針對上述問題點，例如，日本特開2003－332326號公報提出使通過同軸導波管216中心之棒狀之中心導體218成為空洞狀態，並在其內部配設氣體路徑，並配設貫通天板208之氣體流路，且使上述兩氣體流路進行連通(連結)。此時，處理氣體係直接被導入至處理空間S之中心部。
然而，此時，因為形成於天板208中央部之氣體流路之內部之電場強度會提高至某種程度，處理氣體之出口附近之氣體流路內，有時會發生電漿異常放電。此種電漿異常放電，會使天板208中央部產生過度加熱，而可能導致天板208破損。
此外，此時，天板208本身亦可形成從其周邊部延伸至其中心部之氣體流路。然而，此時，也因為氣體流路內之電場強度提高，而有可能發生上述之電漿異常放電。
本發明者等針對電漿處理裝置之天板之電場分佈進行審慎研究。結果，發現在天板之中央部上面配設特定尺寸形狀之凹部，可以衰減並降低該凹部之電場強度，而產生了本發明。
本發明之目的在於有效地解決如上所示之問題。本發明之目的係提供一種電漿處理裝置，可衰減並降低天板之中心部之電場強度，而抑制氣體通路內產生電漿異常放電。
本發明係具備：天花板部形成開口，內部可真空吸引之處理容器；配設於前述處理容器內用以載置被處理體之載置台；氣密地裝設於前述天花板部之開口，由透射微波之電介質所構成之天板；配設於前述天板之上面，用以將微波導入前述處理容器內之平面天線構件；以及連結於前述平面天線構件之中心部，具有中心導體，用以供應微波之同軸導波管之電漿處理裝置，其特徵為，以貫通前述中心導體及前述平面天線構件之中心部及前述天板之中心部之方式形成氣體通路，於前述天板之中心區域之上面側，配設著用以衰減該天板之中心部之電場強度之電場衰減用凹部。
依據本發明，於天板之中心區域之上面側，配設著用以衰減形成於氣體通路之天板之中心部之電場強度之電場衰減用凹部，用以抑制氣體通路內產生電漿異常放電。其次，利用抑制電漿異常放電，使天板不會發生部份過度加熱之情形，進而防止天板破損。此外，因為從天板之中心部供應氣體，處理空間之氣體曝露於電漿之時間可平均化，結果，可以使氣體之解離狀態達到均一化。
例如，前述天板之中心部之電場強度可實質地衰減至零。
此外，應於前述平面天線構件之上面側，配設著用以縮短前述微波之波長之板狀慢波材。
此外，例如，前述電場衰減用凹部係形成為圓筒形，該電場衰減用凹部之直徑D1為前述微波之前述慢波材中之波長λ之1/2之整數倍，而且，該電場衰減用凹部之深度H1為前述波長λ之1/4之奇數倍。
此外，應於前述氣體通路之氣體出口側，裝設著用以將氣體擴散至前述處理容器內之多孔質構件。此時，氣體以被擴散之方式被導入處理容器內。此外，可防止處理容器內之電漿迴流至氣體通路內。
此外，例如，前述中心導體之前端部貫通前述平面天線構件之中心部並延伸至前述天板之上面，於前述中心導體之前端部及前述天板之上面之間，介設著密封構件。
此外，例如，前述微波之頻率為2.45GHz，前述氣體通路之直徑為至少16mm。
此外，應具有貫通配設於前述處理容器之側壁之氣體導入噴嘴之補助氣體導入手段。此時，利用補助氣體導入手段，可使處理空間之氣體之解離狀態達到均一化。
以下，參照圖面，針對本發明之電漿處理裝置之實施形態進行詳細說明。
第1圖係本發明之一實施形態之電漿處理裝置之構成圖。
第2圖係第1圖所示之電漿處理裝置之平面天線構件之平面圖。
第3圖係第1圖所示之電漿處理裝置之電場衰減用凹部之平面圖。
第4圖係第1圖所示之電漿處理裝置之電場衰減用凹部之部份放大剖面圖。
第5圖係第1圖所示之電漿處理裝置之同軸導波管之放大剖面圖。
第6圖係第5圖之A－A線剖面圖。
如第1圖所示，本實施形態之電漿處理裝置(電漿蝕刻裝置)32係具有整體為筒體狀之處理容器34。處理容器34之側壁或底部係由鋁等之導體所構成並接地。處理容器34之內部構成密閉之處理空間S，於該處理空間S內形成電漿。
處理容器34內收容著上面載置著例如半導體晶圓W之被處理體之載置台36。載置台36係由例如經由表面滲鋁處理之鋁等之平坦圓板狀所形成。載置台36係獲得從處理容器34之底部立起之由例如絕緣性材料所構成之支柱38所支撐。
於載置台36之上面，配設著用以保持半導體晶圓W之靜電夾頭或夾頭機構(圖上未標示)。此外，載置台36連結著例如13.56MHz之偏壓用高頻電源。此要，必要時，載置台36之內部可配設加熱用加熱器。
於處理容器34之側壁，配設著補助氣體導入手段40、及用以將特定氣體導入處理容器34內之石英管製之氣體導入噴嘴40A。必要時，可實現該各噴嘴40A所供應之氣體之流量控制。必要時，可配設補助氣體導入手段40。亦可利用複數噴嘴導入複數種類之氣體。
此外，於處理容器34之側壁，配設著用以對處理容器34之內部實施搬入．搬出晶圓之開閉為目的之閘閥42。此外，於處理容器34之底部，配設著排氣口44。排氣口44連結於連結著著圖上未標示之真空泵之排氣路46。藉此，必要時，可對處理容器34內實施特定壓力之真空吸引。
此外，於處理容器34之天花板部形成開口(具有開口部)。此時，微波可透射之天板48係利用O形環等之密封構件50實施氣密裝設。天板48係由例如石英或陶瓷材等所構成。天板48之厚度在考慮耐壓性下，設定成例如20mm程度。
其次，於天板48之中央部(中心區域)之上面側，形成凹陷成圓筒形之本發明之特徵之電場衰減用凹部52。後面將針對該電場衰減用凹部52之構造之進行詳細說明。此外，圓板狀之平面天線構件54以接觸天板48之上面之方式配設。
平面天線構件54對應8英吋尺寸之晶圓時，例如，由直徑為300~400mm，厚度為1~數mm程度之導電性材料所構成。更具體而言，例如由表面鍍銀之銅板或鋁板所構成。平面天線構件54如第2圖所示，係由例如長溝狀之貫通孔所構成之多數微波放射孔56所形成。微波放射孔56之配置形態並無特別限制。例如，可以為同心圓狀、螺旋狀、放射狀等之配置。或者，平均分佈於平面天線構件全面。例如，第2圖所示之實例時，係將2個微波放射孔56以少許間隔配置成T字狀而形成1組，於中心部側配置著6組，於周邊部側則配置者24組，整體係呈2個同心圓狀之配置。
於平面天線構件54之中心部，形成特定大小之貫通孔58。如後面所述，亦可經由該貫通孔58供應氣體。
回到第1圖，於平面天線構件54，連結著微波供應手段60。平面天線構件54係將微波供應手段60所供應微波之導入處理空間S。微波供應手段60具有同軸導波管62。
此外，於平面天線構件56之上面側，配設著具有高電介質常數之板狀之慢波材64。慢波材64可以縮短傳播之微波之波長。慢波材64係使用例如石英或氮化鋁等。
慢波材64之上方及側方之大致全面，覆蓋著由導電性之中空圓筒狀容器所構成之導波箱66。平面天線構件54係由導波箱66之底板所構成，與載置台36相對。
導波箱66及平面天線構件54之周邊部皆與處理容器34相導通並進行接地。於導波箱66之上面，連結著同軸導波管62之外側導體70。同軸導波管62係由：中心導體68；及以特定間隔圍繞於該中心導體68之周圍而形成同軸狀之方式配設之例如剖面為圓形之筒狀之外側導體70；所構成。該等中心導體68及外側導體70係由例如不鏽鋼或銅等之導體所構成。於導波箱66之上部之中心，連結著同軸導波管62之筒狀之外側導體70，內部之中心導體68經由形成於慢波材64之中心之孔72利用熔接等連結於平面天線構件54之中心部。利用熔接等形成連結部74。
中心導體68更通過平面天線構件54之貫通孔58(參照第4圖)朝下方延伸，直到配設於天板48之上面側之電場衰減用凹部52內，中心群體68之下端部則形成直徑擴大之連結凸緣76。其次，於天板48之電場衰減用凹部52之中心部，形成貫通至下方之處理空間S之貫通孔78(參照第3圖)。於該貫通孔78之周邊部，利用O形環等之密封構件80，氣密連結著中心導體68之連結凸緣76。
同軸導波管62之上部經由連結著模式變換器82及匹配電路86之導波管84，連結著例如2.45GHz之微波發生器88。藉此，微波可傳播至平面天線構件54。微波之頻率並未限定為2.45GHz，亦可以為例如8．35GHz等之其他頻率。此處，中心導體68之上端部連結於模式變換器82之天花板區隔壁。
導波管84可以使用剖面為圓形或剖面為矩形之導波管。此外，亦可於導波箱66之上部，配設圖上未標示之天花板冷卻套。其次，位於導波箱66內之配設於平面天線構件54之上面側之具有高電介質常數特性之慢波材64，利用其波長縮短效果可縮短微波之波長。此外，慢波材64可使用例如石英或氮化鋁等。
其次，配設著氣體導入手段90。具體而言，氣體導入手段90具有以貫通同軸導波管62之中心導體68及天板48之方式所形成之氣體通路92。氣體通路92係於中心導體68如第6圖所示，以利用使中心導體68成為空洞狀或管狀來形成中空路。此外，於天板48，係利用形成於天板之中心部之貫通孔78來形成氣體通路92之一部份。此外，本實施形態時，係利用使中心導體68貫通慢波材64及平面天線構件54，來使氣體通路92貫通慢波材64及平面天線構件54。
另一方面，於形成於中心導體68之上端部之氣體入口94，連結著具有開關閥96及如質流控制器之流量控制器98等之氣體供應系100。藉此，必要時，可以對氣體通路92供應期望氣體並進行流量控制供應得。此外，於氣體通路92之氣體出口側之天板48之貫通孔78，以擴散從此釋放之氣體為目的，裝設著多孔質構件102。多孔質構件102係使用例如石英多孔質材或鋁氧多孔質材。尤其是，天板48由石英板所構成時，使用熱膨脹率大致相同之石英多孔質材，可以提高裝設性。
此處，針對配設於天板48之電場衰減用凹部52之尺寸進行說明。電場衰減用凹部52係用以衰減天板48之中心部之電場強度，在某些條件下，電場強度可以衰減至大致為零。因此，如下述式1及式2所示，電場衰減用凹部52之直徑D1應設定成微波之慢波材64中之波長λ之1/2之整數倍，而且，其深度H1應設定成波長λ之1/4之奇數倍(參照第3圖及第4圖)。
D1＝λ/2Xn………式1 H1＝λ/4X(2n－1)………式2(但，n：正之整數)
亦即，如第4圖所示，電場衰減用凹部52亦含有微波之反射波，而朝其全圓周方向及上下方向傳播微波。所以，全圍周方向傳播之微波Ex滿足上述式1，可以互相相反方向之微波Ex互相抵銷。此外，上下方向傳播之微波Ey因為一方係反射波，故滿足上述式2，可以使互相相反方向之微波Ey互相抵銷。結果，可以衰減該部份，亦即，天板48之中央部之電場強度，而使其衰減至例如大致為零。
其次，參照第5圖及第6圖，針對同軸導波管62之構造進行更詳細之說明。
本實施形態時，利用模式變換器82將微波發生器88所產生之微波之振動模式從TE模式變換成TEM模式，而且，使微波之進行方向彎曲90度。模式變換器82之外側區隔壁係以矩形狀之箱體來形成。其次，於同軸導波管62之中心導體68之上端部基端部的上方側，形成大直徑之圓錐形狀的接合部104，並接合於模式變換器82之天花板之區隔壁82A。該圓錐形狀之接合部104之圓錐面之傾斜角度θ，為了使從導波管84側前進之微波之進行方向向下彎曲90度，而設定成45度。
其次，同軸導波管62之中心導體68及外側導體70之直徑與傳統之電漿處理裝置相比，皆設定成可維持微波之傳播相關之基本性能的範圍內之較大者。其次，利用中心導體68為中空(空洞)所形成之氣體通路92之內徑D2設定成第1特定值以上。此處，第1特定值係傳統之微波發生裝置之中心導體之一般粗細(外徑)16mm程度。亦即，將內徑D2設定成16mm以上之值。
此外，中心導體68及外側導體70之各厚度皆設定成至少2mm程度。小於上述厚度時，會成為因為微波而加熱之原因。
此處，只是單純地將中心導體68及外側導體70之直徑設定成較大，可能發生微波混合存在著複數之振動模式、或微波之反射特性變差等問題。因此，必須滿足以下說明之設計基準。
第1基準係外側導體70之內徑之半徑r1及中心導體68之外徑之半徑r2之比r1/r2應維持於第2特定值，而且，外側導體70之內徑D3(＝2Xr1)應為第3特定值以下。
此時，依據下述式3及上述比r1/r2所求取之特性阻抗Zo應介於例如40~60Ω之範圍內。具體而言，滿足此種特性阻抗值之第2特定值應介於e2/3 ~e(e＝2.718…)之範圍內之一定值。
Zo＝h/2π．ln(r1/r2)………式3 h：電波阻抗(電場及磁界之比)In：自然對數(式3中，40≦Zo≦60，則比r1/r2之範圍為已定。)
此外，同軸線路之特性阻抗之求取方法及限定為TEM模式之微波之傳播，詳細內容如文獻「微波工學」(森北電氣工學系列3，微波光學－基礎及原理－著作者：中島．將光，發光所：森北出版，1998年12月18日發行)之「同軸線路」(67－70頁)所示。因此，此處省略其說明。
此外，第3特定值因為考慮經驗之安全係數，而為傳播之微波之大氣中之波長λ0 之「0.59－0.1」(＝0.49)波長。因此，如下述式4所示，上述內徑D3設定成0.49X λ0 以下之值。
D3≦λ0 (0.59－0.1)………式4
滿足該條件，可使模式變換後之在同軸導波管62內傳播之微波之振動模式只有TEM模式，亦即，處於不會混合存在著其他振動模式之狀態。
式4所示之條件式之求取如下所示。亦即，TEM模式以外，最容易在圓形導波管(非同軸導波管)傳播的模式，係來自傳播係數較高者之TE11模式，其時之截止頻率fc如下式所示。
此處，上述fc、r、μ、ε係分別為截止頻率、圓形導波管之半徑、大氣中之透磁率、大氣中之電介質常數。
將該式進行變形成為r＝0.295 λ0 (λ0 ：電磁波之大氣中之波長)，圓形導波管之直徑：2r＝0.5.9 λ0 。
此處，若使用波長大於λ0 之電磁波，只有TEM模式會傳播。此外，將圓形導波管視為同軸導波管，則在2r≒2r1＝D3≦0.59 λ0 之條件下，只有TEM模式會傳播。此外，考慮經驗之安全係數，應為”D3≦(0.59－0.1)λ0 ”，因而導出上述式4。
結果，可使外側導體70之內徑D3：(2Xr1)成為最大之60mm，此外，可使中心導體68之外徑(2Xr2)成為30mm程度，若中心導體68之厚度為2mm，則其內徑D2可以為26mm。
此外，第2基準如下述式5所示，應將包含模式變換器82及同軸導波管62在內之整體之長度H2設定成微波之大氣中之波長λ0 之1/4波長之奇數倍。
H2＝1/4X λ0 (2n－1)………式5 n：正之整數
具體而言，高度H2係模式變換器82之天花板之區隔壁82A及導波箱66之天花板之距離。滿足該第2基準，可使在同軸導波管62內進行之進行波及來自平面天線構件54側之反射波有效地互相抵銷。
此外，第3基準如下述式6所示，進入模式變換器82之微波之進行方向之遠側之端面(第5圖之左端面)，亦即，短路板82B及接合部104之該側之圓錐面之中間點之距離H4應設定成微波之大氣壓中之波長λ0 之1/2波長之整數倍之長度。
H4＝1/2X λ0 Xn………式6 n：正之整數
此處，接合部104之圓錐狀斜面之中間點之位置係位於同軸導波管62之筒狀之外側導體70之垂直方向之延長線上。
滿足該第3基準，可使在導波管84內傳播之進行波及模式變換器82之短路板82B所反射之反射波成為同步而有效地進行合成，其合成波朝著下方之同軸導波管62進行(進行方向改變90度)。
如上所示，滿足上述第1基準，可維持微波相關之基本性能，而且，可擴大形成於中心導體之氣體通路92之內徑。此外，滿足上述第2及第3基準，可進一步提升上述作用效果。
其次，針對利用如上所示之構成之電漿處理裝置32所實施之處理方法(蝕刻方法)進行說明。
首先，利用搬運臂(圖上未標示)經由閘閥42將半導體晶圓W收容於處理容器34內。使升降銷(圖上未標示)上下移動，將半導體晶圓W載置於載置台36之上面之載置面。
此外，從補助氣體導入手段40之氣體供應噴嘴40A經由氣體導入手段90之氣體通路92對處理容器34內，以流量控制之方式供應例如蝕刻處理之蝕刻氣體(成膜處理時則為成膜用氣體)之對應處理形態之氣體。於氣體導入手段90，應供應之氣體流過流過氣體供應系100並從配設於同軸導波管62之中心導體68之上端部之氣體入口94進入氣體通路92內，並在流過氣體通路92之後，從配設於天板48之貫通孔78之下端部之氣體出口被導入處理空間5內。其次，使處理容器34內維持於例如0.01~數Pa之範圍內之特定處理壓力。
同時，微波供應手段60之微波發生器88所產生之TE模式之微波，經由導波管84傳播至模式變換器82，在該處，該振動模式被變換成TEM模式後，經由同軸導波管62被供應給平面天線構件54。利用慢波材64縮短波長之微波被從平面天線構件54導入至處理空間S。藉此，可在處理空間S內產生電漿並執行特定蝕刻處理。
此處，微波發生器82所產生之例如2.45GHz之微波，如上面所述，在同軸導波管62內傳播並傳播至導波箱66內之平面天線構件54。其次，從圓板狀之平面天線構件54之中心部朝周邊部進行放射狀之傳播之期間，微波從形成於平面天線構件54之多數微波放射孔56透射天板48，而被導入平面天線構件54之正下方之處理空間S。氬氣或蝕刻氣體被微波激發而電漿化，並朝下方擴散而活化處理氣體，產生活性核。其次，利用該活性核之作用，實施晶圓W表面之薄膜之蝕刻。
此處，因為構成氣體通路92之一部份之天板48之貫通孔78內有氣體流過，微波所產生之電場，可能導致電漿異常放電。然而，本實施形態時，於天板48之中央部(中心區域)之上面側，配設著電場衰減用凹部52，可衰減該部份之電場強度(例如，大致接近於零)，故可有效地電漿異常放電之發生。
具體而言，如前面之式1及式2所述，電場衰減用凹部52之直徑D1設定成微波之慢波材64中之波長λ之1/2之整數倍，而且，其深度H1設定成波長λ之1/4之奇數倍(參照第3圖及第4圖)。假設微波之頻率為2.45GHz、用以構成天板48及慢波材64之材料為石英，其介電常數為3.8，則因為λ＝62mm，故可設定成例如D1＝31mm、H1＝15.1mm。
其次，如第4圖所示，於電場衰減用凹部52，包含微波之反射波在內之微波會在其全圓周方向及上下方向傳播。此時，全圓周方向傳播之微波Ex若滿足上述式1，則互相相反方向之微波Ex可互相抵消。此外，上下方向傳播之微波Ey因為一方係反射波而滿足上述式2，故互相相反方向之微波Ey可互相抵消。結果，可衰減該部份，亦即，天板48之中央部之電場強度，可衰減至例如大致接近零。
天板48之貫通孔78內及中心導體68之下端部附近之電場強度若大致接近零，則可防止該部份發生電漿異常放電。因此，天板48不會出現被局部加熱至高溫之情形，故可防止天板48破損。
此外，因為天板48之貫通孔78內裝設著多孔質構件102，利用該多孔質構件102之機能，應導入處理空間S之氣體會以擴散狀態被導入處理空間S。此外，因為處理空間S內所產生之電漿放電受到多孔質構件102之阻礙，故可防止其迴流至貫通孔78內。結果，可以防止用以密封中心導體68之下端部之密封材80因為電漿而受損。
此外，因為利用氣體導入手段90從天板48之中心部供應必要之氣體，該氣體可朝處理空間S內之周邊部均一地擴散。藉此，與傳統裝置相比，可提高處理空間S之氣體之解離度之均一性。
此外，除了氣體導入手段90以外，尚利用配設於處理容器34之側壁之補助氣體導入手段40供應同種氣體，則使來自中心之氣體擴散及來自周邊之氣體擴散進行合成。結果，氣體可均一地擴散至處理空間S之全部區域，而進一步提高處理空間S之氣體之解離度之均一性。
此外，天板48之中心部之正下方之處理空間S因為電漿電場強度已衰減，故該部份不易發生電漿放電。然而，因诙其周邊部充份獲得解離氣體之補充，故電漿處理本身也不會有問題。
此處，針對天板48中之微波之電場強度分佈，實施實際檢測評估。以下，針對其評估結果進行說明。
第7A圖係傳統之天板之微波之電場強度分佈狀態之相片。第7B圖係本實施形態之天板48之微波之電場強度分佈狀態之相片。為了容易理解，將模式圖併列。
如第7A圖所示，傳統構造之天板時，於天板之中心部，出現較強之電漿之電場強度。相對於，如第7B圖所示，本實施形態時，於天板之中心，確認電漿之電場強度大致接近零。
此外，此處係以電漿處理裝置及電漿蝕刻裝置為例進行說明，然而，並未受限於此。本發明亦可應用於電漿CVD裝置、電漿灰化裝置、氧化裝置、氮化裝置等。此外，必要時，應可配設膜厚檢測器86。
此外，上述之實施形態時，係以半導體晶圓為例針對被處理體進行說明，然而，並未受限於此。本發明亦可應用於LCD基板、玻璃基板、陶瓷基板等。
尤其是，最近之大型化LCD基板時，亦可對平面天線構件之複數部位供應微波。藉此，大面積之處理空間亦可實現更均一之電漿放電。此時，亦可在被供應微波之複數部位配設本專利申請之發明之電場衰減用凹部。
32．．．電漿處理裝置
34．．．處理容器
36．．．載置台
38．．．支柱
40．．．補助氣體導入手段
40A．．．氣體導入噴嘴
40B．．．處理氣體供應噴嘴
42．．．閘閥
44．．．排氣口
46．．．排氣路
48．．．天板
50．．．密封構件
52．．．電場衰減用凹部
54．．．平面天線構件
56．．．微波放射孔
60．．．微波供應手段
62．．．同軸導波管
64．．．慢波材
66．．．導波箱
68．．．中心導體
70．．．外側導體
72．．．孔
74．．．連結部
76．．．連結凸緣
78．．．貫通孔
80．．．密封材
82．．．模式變換器
84．．．導波管
86．．．膜厚檢測器
88．．．微波產生器
90．．．氣體導入手段
92．．．氣體通路
94．．．氣體入口
96．．．開關閥
98．．．流量控制器
100．．．氣體供應系
102．．．多孔質構件
104．．．接合部
202．．．電漿處理裝置
204．．．處理容器
206．．．載置台
208．．．天板
209．．．氣體噴嘴
210．．．平面天線構件
212．．．慢波材
214．．．微波放射孔
216．．．同軸導波管
218．．．中心導體
220．．．微波發生器
222．．．模式變換器
第1圖係本發明之一實施形態之電漿處理裝置之構成圖。
第2圖係第1圖所示之電漿處理裝置之平面天線構件之平面圖。
第3圖係第1圖所示之電漿處理裝置之電場衰減用凹部之平面圖。
第4圖係第1圖所示之電漿處理裝置之電場衰減用凹部之部份放大剖面圖。
第5圖係第1圖所示之電漿處理裝置之同軸導波管之放大剖面圖。
第6圖係第5圖之A－A線剖面圖。
第7A圖係傳統之天板之微波之電場分佈之狀態相片。
第7B圖係本發明之一實施形態之天板之微波之電場分佈之狀態相片。
第8圖係傳統之一般電漿處理裝置之概略構成圖。
32．．．電漿處理裝置
34．．．處理容器
36．．．載置台
38．．．支柱
40．．．補助氣體導入手段
40A．．．氣體導入噴嘴
42．．．閘閥
44．．．排氣口
46．．．排氣路
48．．．天板
50．．．密封構件
52．．．電場衰減用凹部
54．．．平面天線構件
56．．．微波放射孔
60．．．微波供應手段
62．．．同軸導波管
64．．．慢波材
66．．．導波箱
68．．．中心導體
70．．．外側導體
72．．．孔
74．．．連結部
76．．．連結凸緣
78．．．貫通孔
80．．．密封材
82．．．模式變換器
84．．．導波管
86．．．膜厚檢測器
88．．．微波發生器
90．．．氣體導入手段
92．．．氣體通路
94．．．氣體入口
96．．．開關閥
98．．．流量控制器
100．．．氣體供應系
102．．．多孔質構件

Claims (9)

  1. 一種電漿處理裝置，係具備：處理容器，其係天花板部形成開口，內部可真空吸引；載置台，其係配設於前述處理容器內，用以載置被處理體；天板，其係氣密地裝設於前述天花板部之開口，由透射微波之電介質所構成；平面天線構件，其係配設於前述天板之上面，用以將微波導入前述處理容器內；以及同軸導波管，其係連結於前述平面天線構件之中心部，具有中心導體，用以供應微波之電漿處理裝置，其特徵為：以貫通前述中心導體及前述平面天線構件之中心部及前述天板之中心部之方式形成氣體通路，於前述天板之中心區域之上面側，配設著用以衰減該天板之中心部之電場強度之電場衰減用凹部。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之電漿處理裝置，其中前述天板之中心部之電場強度實質地衰減至零。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所記載之電漿處理裝置，其中於前述平面天線構件之上面側，配設著用以縮短前述微波之波長之板狀慢波材。
  4. 如申請專利範圍第3項所記載之電漿處理裝置，其中前述電場衰減用凹部係形成為圓筒形，該電場衰減用凹部之直徑D1係前述微波之前述慢波材中之波長λ之1/2之整數倍，而且，該電場衰減用凹部之深度H1係前述波長λ之1/4之奇數倍。
  5. 如申請專利範圍第1項所記載之電漿處理裝置，其中於前述氣體通路之氣體出口側，裝設著用以將氣體擴散至前述處理容器內之多孔質構件。
  6. 如申請專利範圍第1項所記載之電漿處理裝置，其中前述中心導體之前端部係貫通前述平面天線構件之中心部並延伸至前述天板之上面，於前述中心導體之前端部及前述天板之上面之間，介設著密封構件。
  7. 如申請專利範圍第1項所記載之電漿處理裝置，其中前述微波之頻率係2.45GHz，前述氣體通路之直徑至少為16mm。
  8. 如申請專利範圍第1項所記載之電漿處理裝置，其中配設著具有貫通配設於前述處理容器之側壁之氣體導入噴嘴之補助氣體導入手段。
  9. 一種電漿處理裝置，係具備：處理容器，其係天花板部形成開口，內部可真空吸引；載置台，其係配設於前述處理容器內，用以載置被處理體；天板，其係氣密地裝設於前述天花板部之開口，由透射微波之電介質所構成；平面天線構件，其係配設於前述天板之上面，用以將微波導入前述處理容器內；以及同軸導波管，其係連結於前述平面天線構件，具有中心導體，用以供應微波之電漿處理裝置，其特徵為：以貫通前述中心導體及前述平面天線構件及前述天板之方式形成氣體通路，於前述天板之上面側，配設著用以衰減該天板之電場強度之電場衰減用凹部。
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