TWI425883B - Plasma processing device - Google Patents

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TWI425883B
TWI425883B TW98123004A TW98123004A TWI425883B TW I425883 B TWI425883 B TW I425883B TW 98123004 A TW98123004 A TW 98123004A TW 98123004 A TW98123004 A TW 98123004A TW I425883 B TWI425883 B TW I425883B
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Naoki Matsumoto
Kazuyuki Kato
Masafumi Shikata
Kazuto Takai
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Tokyo Electron Ltd
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Description

電漿處理裝置
本發明係關於一種電漿處理裝置，特別是，關於一種以微波作為電漿源而產生電漿的電漿處理裝置。
LSI(Large Scale Integrated Circuit)等半導體裝置，係針對作為被處理基板的半導體基板(晶圓)施以蝕刻或CVD(Chemical Vapor Deposition)、濺鍍等複數處理後所製造而成的。關於蝕刻或CVD、濺鍍等處理，係有使用電漿作為其能量供給源的處理方法，亦即電漿蝕刻或電漿CVD、電漿濺鍍等。
其中，使用微波作為電漿產生源的電漿處理裝置係揭露於日本特開2005-100931號公報(專利文獻1)。根據專利文獻1，於電漿處理裝置的頂板(介電體板)之下方面側係設置有一錐形之凸部或凹部。頂板之下方面側的錐形凸部或凹部處係藉由微波產生器所產生的微波而形成一最適合電場之共振區域，讓處理室(處理容器)內產生安定的電漿，藉以實施前述之蝕刻處理等。
【專利文獻1】日本特開第2005-100931號公報
就電漿處理之效率化等觀點來看，對被處理基板實施電漿處理時係可採用朝向被處理基板之中央區域供給反應氣體的中央氣體導入方式。
第16圖係中央氣體導入方式之電漿處理裝置201的概略剖面圖。另外，以下所示之圖式係以紙面中的上方作為上方向。如第16圖所示，電漿處理裝置201包含有：圓板狀的介電體板206；設置於該介電體板206之徑方向中央區域，且作為將電漿處理用反應氣體供給至處理容器202內的反應氣體供給部使用之噴嘴203；以及設置於介電體板206之對向位置，且用以固定被處理基板205的保持台204。
噴嘴203具備有一朝保持台204一側延伸之突出部207。在突出部207之前端部208處，設置有將反應氣體供給至處理容器202內的供給孔209。相較於面向該保持台204而形成對向面的該介電體板206之下方面210，設置有該供給孔209之突出部207的前端部208係位於更加靠近保持台204一側處。藉由前述結構之噴嘴203，可將反應氣體供給至處理容器202內並進行一電漿處理。
電漿處理時，於保持台204與介電體板206之間，亦即於介電體板206之下方面210的下方一側處產生電場。此時，若設置有供給孔209之突出部207的前端部208係位於比介電體板206下方面210更下方側之位置，則該前端部208會曝露在該產生有電場之區域內，而係有使得電場集中於該前端部208之慮。如此一來，會因電場之集中使得前端部208之負荷過大。例如，使用混合有Ar之混合氣體來作為該反應氣體時，前端部208之溫度可能高達200℃。如此一來，不僅是噴嘴203，更會有縮短該電漿處理裝置201壽命之慮。
本發明之目的係提供一種可達成長壽命化之電漿處理裝置。
本發明之電漿處理裝置具有：於其內部對被處理基板實施一電漿處理的處理容器；設置於該處理容器內並將該被處理基板保持於其上方的保持台；使激發電漿用之微波產生的微波產生器；設置於該保持台之對向位置處並將微波導入至該處理容器內的介電體板；以及朝向保持於該保持台的該被處理基板之中央區域而供給電漿處理用之反應氣體的反應氣體供給部，其中該反應氣體供給部係包含有一噴嘴座，該噴嘴座相較於面向該保持台之該介電體板的壁面，係設置於該介電體板之內部側的後退位置處。該噴嘴座係設置有將電漿處理用之反應氣體供給至該處理容器內的供給孔。
電漿處理時，於保持台與介電體板之間係藉由微波電漿而形成一電場。藉由此等電漿處理裝置，由於在電漿處理時，包含於反應氣體供給部之噴嘴座係設置於，相較面向保持台之介電體板的壁面而位於介電體板之內側而後退之位置處，故噴嘴座不會曝露在形成有電場之區域內。如此一來，係可減少電場集中於用以將反應氣體供給至處理容器內的供給孔處之慮，而可減輕電場對噴嘴座產生之負荷。因此，係可達成該等電漿處理裝置之長壽命化。
較佳地，該噴嘴座中的該供給孔係設置於面向該保持台的壁面處。
更佳地，面向該保持台的壁面係為平坦的。
又，該噴嘴座亦可具有一自面向該保持台的壁面並朝向該保持台一側延伸、且未達面向該保持台之介電體板的壁面之範圍的突出部結構。
較佳地，該突出部的前端部係設置有該供給孔。
更佳之另一實施形態中，該介電體板係為圓板狀，且該噴嘴座之該供給孔係設置於該介電體板之徑方向之中央位置處。
又，較佳地，該介電體板係設置有一貫通其板厚方向並用以收容該噴嘴座的底座收容部；且該噴嘴座中面向該底座收容部之壁面的壁面處係設置有一和該底座收容部之壁面貼合而密封該處理容器的密封元件；且曝露在該處理容器內的壁面與設置有該密封元件的壁面之間係有一段差。
對被處理基板進行一電漿處理時，就電漿處理之效率化等觀點來看，係可採用一種朝向被處理基板之中央區域而供給反應氣體的中央氣體導入方式。
在此，簡單地說明有關採用中央氣體導入方式的電漿處理裝置之結構。於中央氣體導入方式之電漿處理裝置中，供給電漿處理用反應氣體之反應氣體供給部，係包含一設置有用以將反應氣體供給至處理容器內之供給孔的噴嘴座。噴嘴座係被收容在一於該介電體板之徑方向之中央區域貫穿板厚方向所設置的底座收容部處。又，於噴嘴座之壁面中，面向該底座收容部壁面之壁面處，係設置有一作為使其與底座收容部壁面密合並密封該處理容器之橡膠製密封元件使用的O型環。亦即，藉由介於噴嘴座壁面與底座收容部壁面之間之O型環，係可確保該處理容器之密封性。
電漿處理中，於處理容器內產生電漿，並自設置於噴嘴座壁面之供給孔將反應氣體供給至處理容器內。此處，係可使用混合了氧氣之反應氣體來作為該反應氣體。此時，係藉由處理容器內所產生之電漿而產生氧自由基。由於該自由基係對O型環等密封元件具有攻撃性，而當O型環受到該自由基之攻撃，係會導致O型環劣化或耗損。特別是，當O型環曝露在自由基濃度較高之區域時，前述之傾向則更加明顯。如此一來，不僅導致O型環壽命下降，更無法達成電漿處理裝置之長壽命化。
但是，藉由前述結構，係可達成電漿處理裝置之長壽命化。亦即，一般於電漿處理時，處理容器內之密閉空間中係產生有反應氣體之自由基，並會攻擊設置於噴嘴座壁面與底座收容部之間的密封元件。但是，由於前述結構之電漿處理裝置的該噴嘴座中，曝露在該處理容器內的壁面與設置有該密封元件的壁面之間係有一段差，故可使得自曝露在處理容器內之壁面至設置有密封元件之壁面處的距離變長。如此一來，由於係將該密封元件設置於自由基濃度較稀薄之區域，故可緩和自由基對密封元件之攻撃性。因此，可防止密封元件壽命之下降，並可達成電漿處理裝置之長壽命化。
更佳地，自該介電體板的下方面至曝露在該處理容器內的壁面之間的距離，與自該介電體板的下方面至設置有該密封元件的壁面之間的距離係為相異的。
更佳地，構成該段差之該噴嘴座的壁面係包含一朝向與曝露在該處理容器內的壁面及設置有該密封元件的壁面中至少任一者垂直之方向而延伸的面。
更佳地，設置有該密封元件的該噴嘴座之壁面處係設置有一自其表面凹陷以用於容納該密封元件的凹部。
更佳地，設置有複數之該段差。
更佳地，該密封元件係包含一O型環。
更佳地，該反應氣體係包含混有氧氣的反應氣體。
根據前述之電漿處理裝置，於電漿處理時，由於包含於該反應氣體供給部之噴嘴座，相較於面向保持台之介電體板的壁面，係設置於介電體板內側之後退位置處，所以該噴嘴座不會曝露在形成有電場之區域內。如此一來，電場不會集中於用以將反應氣體供給至處理容器內而設置的噴嘴座處，故可減輕電場對噴嘴座之產生負荷。因此，可達成前述電漿處理裝置之長壽命化。
以下，參考圖式來說明本發明之實施形態。第1圖係本發明一實施形態之電漿處理裝置的主要部份之概略剖面圖。如第1圖所示，電漿處理裝置11具備有：於其內部對被處理基板W實施一電漿處理的處理容器12；將電漿處理用之反應氣體供給至處理容器12內的反應氣體供給部13；將被處理基板W保持於其上方的圓板狀保持台14；產生激發電漿用之微波的微波產生器15；設置於保持台14之對向位置處，並將微波產生器15所產生之微波導入至處理容器12內的介電體板16；以及用以控制電漿處理裝置11整體的控制部(圖中未顯示)。該控制部係於對被處理基板W進行一電漿處理時用以控制如反應氣體供給部13之氣體流量、處理容器12內之壓力等的製程條件。
處理容器12係包含一位於保持台14下方側的底部17以及一自該底部17外圓周朝上方向延伸之側壁18。側壁18係為圓筒狀。處理容器12之底部17處係設置有排氣用之排氣孔19。處理容器12之上部側具有一開口，且藉由設置於處理容器12上部側的介電體板16以及安裝於介電體板16與處理容器12之間作為密封元件使用的O型環20，以將該處理容器12以可密封的方式構成。
具有匹配器21之微波產生器15，係透過模式轉換器22以及導波管23，而連接至用以將微波導入的同軸導波管24之上部。同軸導波管24係包含一設置於徑方向中央處的中心導體25、以及一設置於該中心導體25之徑方向外側處的外圍導體26。中心導體25之上端部連接至模式轉換器22的頂部區域壁。微波產生器15所產生之微波的頻率可選擇為例如2.45GHz。另外，導波管23係可使用剖面為圓形狀者抑或剖面為矩形狀者。
介電體板16係為圓板狀且係由介電體所構成的。於介電體板16之下部側設置有一為了使導入之微波較容易形成駐波的凹陷呈錐形之環狀凹部27。藉由該凹部27係可於介電體板16之下部側有效率地產生微波電漿。另外，介電體板16之具體材質係可列舉出石英或氧化鋁等。
又，電漿處理裝置11具備有：用以傳播藉由同軸導波管24所導入之微波的慢波板28；以及從其所設置之複數個槽孔29處將微波導入至介電體板16的薄板圓板狀槽孔天線30。微波產生器15所產生之微波係通過同軸導波管24，傳播至慢波板28，再從槽孔天線30所設置的複數個槽孔29處導入至介電體板16。穿透介電體板16的微波係於該介電體板16正下方處形成一電場，並於處理容器12內產生電漿。
保持台14係兼用為一高頻電極，並受到於自底部17朝垂直上方延伸的絕緣性筒狀支撐部31所支承。自處理容器12之底部17沿著該筒狀支撐部31之外圓周而朝垂直上方延伸的導電性筒狀支撐部32和處理容器12之側壁18之間，係形成一環狀排氣通道33。該排氣通道33之上部安裝有一設置有複數個貫通孔的環狀隔板34。而排氣孔19之下部則藉由排氣管35連接至排氣裝置36。排氣裝置36係具有渦輪分子泵等真空泵。藉由該排氣裝置36，係可將處理容器12內部減壓至所期望之真空度。
保持台14係藉由匹配單元38以及供電棒39來電氣連接至RF偏壓用高頻電源37。為了控制進入被處理基板W之離子的能量，故該高頻電源37係以適當的固定頻率例如13.65MHz之高頻來輸出特定之功率。匹配單元38，係包含一用作於高頻電源37側的阻抗以及電極、電漿、處理容器12等為主的負載側阻抗之間進行整合的整合器，該整合器中則包含有用以產生自偏壓的阻隔電容器(blocking condenser)。
保持台14上方之面係設置有一藉由靜電吸附力來保持被處理基板W的靜電夾持器41。又，於靜電夾持器41徑方向之外側處，設置有一環狀包圍在該被處理基板W周圍的聚焦環42。靜電夾持器41係將由導電膜所組成的電極43夾於一對絕緣膜44、45之間的結構。該電極43係藉由開關47及披覆線48來電氣連接至高壓直流電源46。藉由直流電源46施加一直流電壓，並以庫侖力將被處理基板W吸附保持於靜電夾持器41上。
於保持台14內部設置有朝圓周方向延伸之環狀冷媒室51。藉由冷凝器單元(圖中未顯示)並通過配管52、53而使得例如冷卻水之特定溫度的冷媒循環供給至該冷媒室51。並可藉由冷媒之溫度來控制靜電夾持器41上之被處理基板W的處理溫度。再者，使得例如He氣體之熱導氣體係從熱導氣體供給部(圖中未顯示)通過氣體供給管54而供給至靜電夾持器41上方之面與被處理基板W之背面之間。
此處，說明反應氣體供給部13之具體結構。第2圖係第1圖所示電漿處理裝置11中以II顯示之部份的放大圖。如第1圖及第2圖所示，反應氣體供給部13係包含有一噴嘴座61，其係相較於介電體板16下方面63所形成的面向保持台14之壁面，被設置於介電體板16內側之後退位置處。介電體板16係設置有一於徑方向之中央區域中貫通板厚方向並用以收容該噴嘴座61的底座收容部64。噴嘴座61係收容設置於該底座收容部64內。O型環65係介於噴嘴座61與底座收容部64之間，藉以確保處理容器12內之密封性。
再者，噴嘴座61之材質係可使用陽極氧化處理後的鋁抑或以Y2 O3 (氧化釔；yttria)覆膜之鋁等。此處，於噴嘴座61中，較佳係於比O型環65更內側的部份，係使用以Y2 O3 (氧化釔)覆膜之鋁，而位於比O型環65更外側的部份，則使用陽極氧化處理後的鋁。另外，第3圖係表示噴嘴座61之單一元件從第1圖中箭頭III方向所見之視圖。又，雖然圖中並未顯示，如前述般由導電體所構成之噴嘴座61，於電漿處理裝置11外部處係形成接地之結構。
噴嘴座61係設置有將電漿處理用反應氣體供給至處理容器12內的供給孔66。該供給孔66係設置於噴嘴座61之面向保持台14的壁面67處。且該面向保持台14之壁面67係為平坦的。係設置有複數個供給孔66。另外，於噴嘴座61中，該供給孔66係設置於介電體板16之徑方向中央位置處，並以使得包含有該供給孔66之壁面67的一部份曝露在處理容器12內的方式構成。
反應氣體供給部13係設置有一各自貫穿該同軸導波管24之中心導體25、槽孔天線30以及介電體板16而連通至供給孔66處所形成的氣體流路68。中心導體25之上端部所形成之氣體入口69係連接至途中設置有開關閥70抑或質量流量控制器(MFC)等流量控制器71等的氣體供給系統72。藉由氣體供給系統72來調整流量等並供給反應氣體。
其次，係說明使用了如前述之本發明一實施形態的電漿處理裝置11之被處理基板W的電漿處理方法。
首先，使得被處理基板W保持於保持台14上。其次，將處理容器12內部減壓至特定壓力，並藉由反應氣體供給部13供給反應氣體以維持於特定壓力。具體說明，自氣體流路68將反應氣體送入，並且自供給孔66朝向被處理基板W之中央區域將反應氣體供給至處理容器12內。然後，藉由微波產生器15來產生電漿激發用之微波，再透過介電體板16而將該微波導入至處理容器12內，而於處理容器12內產生電漿。另外，該反應氣體係包含了混合有氧氣的反應氣體。藉此，對被處理基板W進行一電漿處理。
此處，於電漿產生時，在保持台14與介電體板16之間係藉由該微波電漿而形成上下方向之電場。於此區域中，當所設置之由導電體所構成的組件被曝露在電場中時，會使得電場集中並可能因該電場而造成負荷。
但是，依前述電漿處理裝置11，於電漿處理時，由於反應氣體供給部13所包含之噴嘴座61，相較於介電體板16下方面63係被設置於介電體板16內側之後退位置處，故不會使得噴嘴座61曝露在形成有電場的區域。如此一來，可降低電場集中於設置有將反應氣體供給至處理容器12內的噴嘴座61處之慮，可減少電場對噴嘴座61產生之負荷。因此，該電漿處理裝置11係可達成長壽命化。
另外，於電漿處理裝置11中雖係使用了前述混合有Ar之混合氣體作為反應氣體來進行實驗，但不會引起噴嘴座61溫度之上昇。
前述實施形態中，雖然噴嘴座61中面向保持台14之壁面67係為平坦的，但並未限定於此，亦可形成其他形狀，抑或設置為凹凸狀。
又，較佳地，係設置有一自面向保持台14之壁面67朝保持台14側延伸的突出部，並將供給孔設置於其前端處。第4圖係為此情況之電漿處理裝置的部份放大剖面圖，相當於第2圖所示部份。另外，除了電漿處理裝置與噴嘴座之外，第4圖與第2圖係為相同之結構，並將第4圖中與第2圖相同之組件賦予相同之元件符號並省略其說明。
如第4圖所示，噴嘴座81係包含一自面向保持台14之壁面82朝保持台14側延伸，而未達介電體板16下方面63處之範圍的突出部83。具體說明，相較於第4圖中所示自保持台14上方面84至介電體板16下方面63的距離L1 ，自保持台14上方面84至突出部83之前端部85的距離L2 係為較長的結構。又，突出部83之前端部85係設置有供給孔86。
依前述之結構，亦不會使電場集中於噴嘴座81之突出部83的前端部85，並可減少電場對噴嘴座81產生之負荷。此時，因為可藉由供給孔86將反應氣體供給至較靠近被處理基板W處，故可達成電漿處理之高效率化。
此處，較佳地，自面向保持台14之壁面82到前端部85之間的該突出部83之長度係為，當微波導入至處理容器12內部時，不會與保持台14和介電體板16之間所形成之電場產生共振的長度。如此一來，可減少突出部83之電場共振的影響，並減輕其產生之負荷。
另外，本發明又一實施形態係可具有以下之結構。
第5圖係本發明又一實施形態之電漿處理裝置87的主要部份之概略剖面圖。第6圖係為第5圖所示電漿處理裝置中VI所示部份的放大圖。另外，除了噴嘴座及介電體板之外，第5圖與第1圖之電漿處理裝置係為相同之結構，並將第5圖中與第1圖相同之組件賦予相同之元件符號並省略其說明。
參考第5圖，供給孔96係設置於面向保持台14之對向面的壁面97處，且該壁面97之一部份係曝露在處理容器12內。亦即，噴嘴座91之壁面97的一部份並未被該設置於底座收容部94的介電體板90所覆蓋而係曝露在處理容器12內。壁面97曝露在處理容器12內的部份，係為第6圖中自介電體板90所覆蓋之最內徑之點100往內徑側的部份。供給孔96係設置於壁面97中曝露在處理容器12內的部份處。壁面97係為平坦的。第7圖係單一組件噴嘴座91從第5圖中箭頭VII方向所見之視圖。係設置有複數個供給孔96。供給孔96係設置於噴嘴座91之徑方向的中央位置處。
噴嘴座91之面向底座收容部94之壁面107的壁面103，係與底座收容部94之壁面107緊密結合，並設置有作為密封該處理容器12內部之密封元件使用的環狀O型環95。O型環95係為氟化合物系(perfluoro)橡膠組件所構成的。另外，較佳地，噴嘴座91中，位於比O型環65更內側的部份，係使用以Y2 O3 (氧化釔)覆膜之鋁，而位於比O型環65更外側的部份，則使用了陽極氧化處理後的鋁。
O型環95係設置在介於噴嘴座91的壁面103與底座收容部94的壁面107之間。具體說明，壁面103係設置有為了容納O型環95而自其表面處凹陷之環狀凹部106，而O型環95係以被收容於該凹部106內之方式設置。故可固定該O型環95之位置。另外，壁面103係設置於壁面107之外徑側，且壁面97與壁面103係為約略平行之結構。
此處，曝露在處理容器12內的壁面97與設置有O型環95的壁面103之間係有一段差。該段差係由朝向與壁面97及壁面103兩者呈垂直之方向延伸的壁面104所構成的。又，自介電體板90的下方面93到曝露在處理容器12內的壁面97之間的距離L3 係以比自介電體板90的下方面93到設置有O型環95的壁面103之間的距離L4 更短之方式構成。另外，底座收容部94係設置有一面向壁面104且與該壁面104略呈平行之壁面105。
其次，使用前述本發明又一實施形態之電漿處理裝置87來說明被處理基板W的電漿處理方法。
首先，將被處理基板W保持於保持台14上。其次，將處理容器12內減壓至特定之壓力，並藉由反應氣體供給部13來供給反應氣體以維持該特定之壓力。具體說明，自氣體流路68將反應氣體送入，並且自供給孔66朝向被處理基板W之中央區域而對處理容器12內供給反應氣體。然後，藉由微波產生器15來產生電漿激發用之微波，再透過介電體板90而將該微波導入至處理容器12內，而於處理容器12內產生電漿。另外，該反應氣體係包含了混合有氧氣的反應氣體。藉此，對被處理基板W進行一電漿處理。
此處，於電漿處理時，處理容器12內之密閉空間會產生反應氣體之自由基。此時，係產生氧自由基。
但是，於前述電漿處理裝置87中，因為設置有供給孔96且曝露在處理容器12內的壁面97與設置有O型環95的壁面103之間係有一段差，具體說明，因為具有一朝向與壁面97及壁面103呈垂直之方向延伸進而於壁面97及壁面103之間形成段差的壁面104，故可使得自曝露在處理容器12內的壁面97至設置有O型環95的壁面103之間的距離變長。如此一來，因為係將O型環95設置於自由基濃度較稀薄之區域，故可緩和該自由基對O型環95之攻撃性。因此，可防止O型環95壽命之下降，並可達成電漿處理裝置87之長壽命化。
此處，針對於曝露在處理容器內的壁面與設置有O型環的壁面之間不具有段差結構的電漿處理裝置和本發明的電漿處理裝置中，氧自由基的量與O型環位置之關係加以說明。
第8圖係表示無段差結構之電漿處理裝置與本發明之電漿處理裝置中，氧自由基的量與O型環位置之關係的圖表。第8圖中，縱軸表示氧自由基的量(＃/m3 )，横軸則表示O型環設置之位置(mm)，亦即自壁面97的徑方向中央部109至O型環95與壁面107的接觸部108之間的距離D。
第9圖係表示無段差結構之電漿處理裝置111的部份放大剖面圖，相當於第6圖所示之部份。第9圖中，設置有供給孔112且曝露在處理容器內的壁面113與設置有O型環114的壁面113係為同一壁面。亦即，曝露在處理容器內的壁面113與設置有O型環114的壁面113之間並無段差之結構。另外，第10圖係表示將O型環119設置於距離比第9圖電漿處理裝置111更遠之位置處的電漿處理裝置116之一部份，相當於第6圖及第9圖所示之部份。第10圖中，設置有供給孔117且曝露在處理容器內的壁面118與設置有O型環119的壁面118亦為同一壁面。第8圖中，菱形標示代表第9圖所示之電漿處理裝置111之情況，三角標示代表第10圖所示之電漿處理裝置116之情況，×標示代表第5圖及第6圖所示本發明之電漿處理裝置87之情況。
如第5圖～第10圖所示，第9圖所示之電漿處理裝置111中，D=約10mm之位置時，自由基的量係為3.8E+19。第10圖所示之電漿處理裝置116中，D=約14mm之位置時，自由基的量係為1.09E+19。相對地，第5圖及第6圖所示之電漿處理裝置87中，D=約19mm之位置時，自由基的量係為1.77E+18。如此可知，於前述具有段差之電漿處理裝置中，係可大幅減少該設置有O型環區域內之自由基的量。
其次，說明對O型環之影響。第11圖係表示O型環重量的減少量與電漿處理時間之關係的圖表。第12圖係表示O型環重量的減少率與電漿處理時間之關係的圖表。第11圖中，縱軸表示O型環重量的減少量(mg)，第12圖中，縱軸則表示O型環重量的減少率(%)。第11圖及第12圖中，横軸皆表示電漿處理時間(小時)。又，第11圖及第12圖中，方形標示代表前述第9圖所示之電漿處理裝置之情況，三角印標示則代表第6圖所示本發明之電漿處理裝置之情況。於方形標示所示之電漿處理裝置中，自徑方向的中央至設置該O型環的位置之間的距離係相同。另外，於第11圖與第12圖中，O型環重量之減少越大，則表示O型環被消耗越多。
如第11圖及第12圖所示，相較於三角標示所示本發明之電漿處理裝置，方形標示所示之電漿處理裝置於經過4小時後其O型環重量之減少較顯著。而經過10小時後，關於O型環之減少率，於方形標示所示之電漿處理裝置的重量減少率係接近0.030%，相對地，三角標示所示之電漿處理裝置的重量減少率僅有0.010%左右，可知其O型環之消耗僅為三分之一左右的程度。
藉此，本發明之電漿處理裝置中，係可防止O型環壽命之下降，並可達成電漿處理裝置之長壽命化。
另外，雖然於前述實施形態中，相較於自介電體板90下方面93至設置有O型環95的壁面103之間的距離L4 ，自介電體板90下方面93至曝露在處理容器12內的壁面97之間的距離L3 係為較短的結構，但並未限定於此，相較於自介電體板90下方面93至設置有O型環95的壁面103之間的距離L4 ，自介電體板90下方面93至曝露在處理容器12內的壁面97之間的距離L3 亦可為較長的結構。
第13圖係為此情況之電漿處理裝置121的部份放大剖面圖，相當於第6圖所示部份。如第13圖所示，本發明其它實施形態之電漿處理裝置121係為，相較於自介電體板122下方面123至設置有O型環126的壁面127之間的距離L6 ，自介電體板122下方面123至設置有供給孔124且曝露在處理容器內的壁面125之間的距離L5 係為較長之結構。根據前述結構，亦可使得前述之距離變長，進而防止O型環126壽命之下降，並可達成電漿處理裝置121之長壽命化。
又，即使自介電體板下方面至曝露在處理容器內的壁面之間的距離和自介電體板下方面至設置有O型環的壁面之間的距離係為相同，亦可如第14圖所示本發明其他實施形態之電漿處理裝置131般，於設置有供給孔132且曝露在處理容器內的壁面133和設置有O型環134的壁面135之間形成複數個壁面136、137、138，其係使得壁面133與壁面135之間形成有段差的結構。
另外，雖然於前述實施形態中，構成該段差的壁面皆為一朝向與曝露在處理容器內的壁面及設置有密封元件的壁面呈垂直之方向延伸的壁面，但並未限定於此，其亦可為朝任一者之垂直方向延伸的壁面、抑或不與任一者垂直且朝傾斜方向延伸的壁面。再者，於第2圖等所示之剖面中，構成該段差的壁面亦可包含圓弧形狀等。再者，亦可藉由複數個壁面來設置複數個段差。
又，雖然於前述實施形態中，噴嘴座之面向保持台且曝露在處理容器內的壁面係為平坦的，但並未限定於此，其亦可為其他形狀，抑或設置為凹凸狀。
又，曝露在處理容器內的壁面，亦可包含朝向保持台側突出的突出部，並將供給孔設置於該突出部之前端部的結構。第15圖係為此情況之電漿處理裝置的部份放大剖面圖，相當於第6圖所示的部份。如第15圖所示，包含於電漿處理裝置141的噴嘴座147中，面向該位於第15圖下方向之保持台(圖中未顯示)的壁面143處係包含有一朝保持台側突出的突出部145。突出部145之前端部144係設置有供給孔142。且曝露在處理容器內的壁面143與設置有O型環148的壁面149之間係具有一段差。根據該構成，亦可獲得如前述般的效果。此處，曝露在處理容器內的壁面143係指該底座收容部未被介電體板146所覆蓋的部份之壁面，如第15圖所示之實施形態中，係指朝紙面之左右方向延伸的壁面143。
另外，此時，較佳地關於突出部145從壁面143突出的突出量，相較於介電體板146之下方面150，該突出部145之前端部144係位於介電體板146之內側處。具體說明，相較於自保持台上方面至介電體板146下方面150之間的距離L7 ，自保持台上方面至突出部145的前端部144之間的距離L8 係較長。雖然於電漿處理時，電場係產生於介電體板146之下方面150一側，根據該結構，係可減少電場集中於突出部145之前端部144處之慮，並可減輕電場對突出部145產生之負荷。
另外，雖然於前述實施形態中，係說明使用O型環作為密封元件之情況，但並未限定於此，亦可使用其他密封元件來密封噴嘴座與底座收容部。再者，亦可於O型環之內徑側，亦即，O型環與曝露在處理容器內的壁面之間設置一由PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene)等材質所組成且不具密封元件功能的環，且用以補捉在製程中所產生的自由基。如此一來，可更加減少自由基對O型環造成的損害，並可達成長壽命化。
另外，雖然前述實施形態中，係使用混合了氧氣的混合氣體來作為反應氣體，但並未限定於此，亦可適用於使用了混合有其他於電漿處理時會產生自由基之氣體的混合氣體之情況。具體說明，例如，氟或氯、溴、碘等鹵素氣體係會產生鹵素自由基，而亦可適用於使用該等鹵素氣體之情況。
另外，雖然前述實施形態中，噴嘴座係由導電體所構成的，但並未限定於此，其亦可由石英等絕緣體所構成。
以上，係參考圖式說明本發明之實施形態，但本發明並非限定於圖式之實施形態。亦可於本發明相同之範圍內抑或均等之範圍內，對圖式之實施形態加入各種修正抑或變形例。
本發明係可適用於需要長壽命化之電漿處理裝置。
11．．．電漿處理裝置
12．．．處理容器
13．．．反應氣體供給部
14．．．保持台
15．．．微波產生器
16．．．介電體板
17．．．底部
18．．．側壁
19．．．排氣孔
20．．．O型環
21．．．下方面
22．．．模式轉換器
23．．．導波管
24．．．同軸導波管
25．．．中心導體
26．．．外環導底
27．．．凹部
28．．．慢波板
29．．．槽孔
30．．．槽孔天線
31、32．．．筒狀支撐部
33．．．排氣通道
34．．．環狀隔板
35．．．排氣管
36．．．排氣裝置
37．．．高頻電源
38．．．匹配單元
39．．．供電棒
41．．．靜電夾持器
42．．．聚焦環
43．．．電極
44、45．．．絕緣膜
46．．．直流電源
47．．．開關
48．．．包覆線
51．．．冷媒室
52、53．．．配管
54．．．氣體供給管
61．．．噴嘴座
63．．．下方面
64．．．底座收容部
65．．．O型環
66．．．供給孔
67．．．壁面
68．．．氣體流路
69．．．氣體入口
70．．．開關閥
71．．．流量控制器
72．．．氣體供給系統
81．．．噴嘴座
82．．．壁面
83．．．突出部
84．．．上方面
85．．．前端部
86．．．供給孔
87．．．電漿處理裝置
90．．．介電體板
91．．．噴嘴座
93．．．下方面
94．．．底座收容部
95、114、119、126、134、148．．．O型環
96、112、117、124、132、142、209．．．供給孔
97．．．壁面
100．．．點
103、104、105、107、113、118、125、127．．．壁面
106．．．凹部
108．．．接觸部
109．．．中央部
111、116、121、131、141、201．．．電漿處理裝置
122、146、206．．．介電體板
123、150、210．．．下方面
133、135、136、137、138、143、149．．．壁面
144、208．．．前端部
145、207．．．突出部
147．．．噴嘴座
202．．．處理容器
203．．．噴嘴
204．．．保持台
205．．．被處理基板
W．．．被處理基板
第1圖係本發明一實施形態之電漿處理裝置的主要部份之概略剖面圖。
第2圖係第1圖所示電漿處理裝置中以II顯示之部份之放大圖。
第3圖係包含於第1圖所示電漿處理裝置中之噴嘴座從第1圖中箭頭III方向所見之視圖。
第4圖係表示本發明另一實施形態之電漿處理裝置的部份放大剖面圖，相當於第2圖所示之部份。
第5圖係表示本發明又一實施形態之電漿處理裝置的主要部份之概略剖面圖。
第6圖係第5圖所示電漿處理裝置中以VI顯示之部份之放大圖。
第7圖係包含於第5圖所示電漿處理裝置中之噴嘴座從第5圖中箭頭VII方向所見之視圖。
第8圖係表示無段差結構之電漿處理裝置與本發明之電漿處理裝置中，氧自由基的量與O型環位置之關係的圖表。
第9圖係表示無段差結構之電漿處理裝置的部份放大剖面圖，相當於第6圖所示之部份。
第10圖係表示將O型環設置於距離比第9圖電漿處理裝置更遠之位置處的電漿處理裝置之一部份，相當於第6圖所示之部份。
第11圖係表示O型環重量的減少量與電漿處理時間之關係的圖表。
第12圖係表示O型環重量的減少率與電漿處理時間之關係的圖表。
第13圖係本發明其他實施形態之電漿處理裝置的部份放大剖面圖。
第14圖係本發明其他實施形態之電漿處理裝置的部份放大剖面圖。
第15圖係本發明其他實施形態之電漿處理裝置的部份放大剖面圖。
第16圖係包含有噴嘴的中央氣體導入方式之電漿處理裝置的主要部份的概略剖面圖。
11．．．電漿處理裝置
12．．．處理容器
13．．．反應氣體供給部
14．．．保持台
15．．．微波產生器
16．．．介電體板
17．．．底部
18．．．側壁
19．．．排氣孔
20．．．O型環
21．．．下方面
22．．．模式轉換器
23．．．導波管
24．．．同軸導波管
25．．．中心導體
26．．．外環導底
27．．．凹部
28．．．慢波板
29．．．槽孔
30．．．槽孔天線
31、32．．．筒狀支撐部
33．．．排氣通道
34．．．環狀隔板
35．．．排氣管
36．．．排氣裝置
37．．．高頻電源
38．．．匹配單元
39．．．供電棒
41．．．靜電夾持器
42．．．聚焦環
43．．．電極
44、45．．．絕緣膜
46．．．直流電源
47．．．開關
48．．．包覆線
51．．．冷媒室
52、53．．．配管
54．．．氣體供給管
61．．．噴嘴座
63．．．下方面
64．．．底座收容部
65．．．O型環
66．．．供給孔
67．．．壁面
68．．．氣體流路
69．．．氣體入口
70．．．開關閥
71．．．流量控制器
72．．．氣體供給系統
W．．．被處理基板

Claims (13)

  1. 一種電漿處理裝置，其具有：於其內部對被處理基板實施一電漿處理的處理容器；設置於該處理容器內並將該被處理基板保持於其上方的保持台；使激發電漿用之微波產生的微波產生器；設置於該保持台之對向位置處並將微波導入至該處理容器內的介電體板；以及朝向保持於該保持台的該被處理基板之中央區域而供給電漿處理用之反應氣體的反應氣體供給部，其中該反應氣體供給部係包含有一噴嘴座，該噴嘴座相較於面向該保持台之該介電體板的壁面，係設置於該介電體板之內部側的後退位置處；且該噴嘴座係設置有將電漿處理用之反應氣體供給至該處理容器內的供給孔。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中該噴嘴座中的該供給孔係設置於面向該保持台的壁面處。
  3. 如申請專利範圍第2項之電漿處理裝置，其中面向該保持台的壁面係平坦的。
  4. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中該噴嘴座係具有一自面向該保持台的壁面朝向該保持台一側延伸，且未達面向該保持台之該介電體板的壁面之範圍的突出部。
  5. 如申請專利範圍第4項之電漿處理裝置，其中該突出部的前端部係設置有該供給孔。
  6. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中該介電體板係為圓板狀，且該噴嘴座之該供給孔係設置於該介電體板之徑方向之中央位置處。
  7. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中該介電體板係設置有一貫通其板厚方向並用以收容該噴嘴座的底座收容部；且該噴嘴座中面向該底座收容部之壁面的壁面處係設置有一和該底座收容部之壁面貼合而密封該處理容器的密封元件；且曝露在該處理容器內的壁面與設置有該密封元件的壁面之間係有一段差。
  8. 如申請專利範圍第7項之電漿處理裝置，其中自該介電體板的下方面至曝露在該處理容器內的壁面之間的距離，與自該介電體板的下方面至設置有該密封元件的壁面之間的距離係相異的。
  9. 如申請專利範圍第7項之電漿處理裝置，其中構成該段差之該噴嘴座的壁面係包含一朝向與曝露在該處理容器內的壁面或設置有該密封元件的壁面中至少任一者垂直之方向而延伸的面。
  10. 如申請專利範圍第7項之電漿處理裝置，其中設置有該密封元件的該噴嘴座之壁面處係設置有一自其表面凹陷用以容納該密封元件的凹部。
  11. 如申請專利範圍第7項之電漿處理裝置，其中係設置有複數之該段差。
  12. 如申請專利範圍第7項之電漿處理裝置，其中該密封元件係包含一O型環。
  13. 如申請專利範圍第7項之電漿處理裝置，其中該反應氣體係包含混有氧氣的反應氣體。
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