TWI645444B

TWI645444B - Plasma processing device

Info

Publication number: TWI645444B
Application number: TW103136092A
Authority: TW
Inventors: 新宅正行; 鈴木隆司; 今野雅彥; 會田倫崇; 岡田泰三; 加藤秀生; 松本直樹
Original assignee: 日商東京威力科創股份有限公司
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2018-12-21
Also published as: JP2015109249A; US9761418B2; US20150107773A1; KR20150046747A; KR102301412B1; TW201532106A

Abstract

提供使用微波之電漿處理裝置。此裝置具備載置台、聚焦環、第1筒狀部、環狀部、第2筒狀部、以及扼流部。聚焦環係以包圍載置台之靜電夾的方式環狀延設著。第1筒狀部為介電質製，於聚焦環下方沿著載置台之下部電極外周延設著。環狀部為介電質製，設置於聚焦環與第1筒狀部之間。第2筒狀部為導電性，沿著第1筒狀部之外周延設著。扼流部為介電質製，抑制微波經由聚焦環以及環狀部而傳遞於第1筒狀部。扼流部從第1筒狀部往外側突出且環狀延設著。第2筒狀部係覆蓋扼流部。

Description

電漿處理裝置

本發明之實施形態係關於一種電漿處理裝置。

電子元件之製造中，各種電漿處理施行於被處理體。用以實施電漿處理之電漿處理裝置，供給於處理容器內之氣體受激發而生成電漿。被處理體受此電漿所處理。

此外，電漿處理裝置中，被處理體被載置於載置台上。載置台具有下部電極以及靜電夾。靜電夾設置於下部電極上。於下部電極電性連接著產生高頻電力之高頻電源。

具備如此載置台之電漿處理裝置，為使得對於被處理體之電漿處理均勻化，如專利文獻1所記載般有時使用聚焦環。聚焦環係由介電質所構成，以包圍靜電夾以及被處理體的方式來設置。此外，聚焦環受到以包圍載置台之下部電極的方式所設置之介電質製構件所支撐。藉由以此方式設置聚焦環，可調整被處理體之邊緣外側的鞘(sheath)電位。其結果，可調整對於被處理體之電漿處理之面內均勻性。

另一方面，激發處理氣體之方式中存在著各種方式，近年，利用微波來激發處理氣體之電漿處理裝置受到矚目。

先前技術文獻

專利文獻1 日本特開2005-277369號公報

專利文獻2 日本特開2005-303099號公報

利用微波之電漿處理裝置，經由設置於載置台周圍之聚焦環以及介電質製構件來傳遞微波。以此方式所傳遞之微波會對於在載置台下方所設各種零件造成影響。例如，會造成對下部電極供給高頻電力之高頻電源的電力變得不安定、或是導致各種測量器之誤動。

從而，利用微波激發處理氣體之電漿處理裝置，需要將傳輸於載置台周圍之微波加以抑制。

於一觀點中，提供一種以微波來激發處理氣體之電漿處理裝置。此電漿處理裝置具備處理容器以及載置台。載置台設置於處理容器內。載置台具有下部電極、以及設置於該下部電極上之靜電夾。此外，此電漿處理裝置更具備有聚焦環、第1筒狀部、環狀部、第2筒狀部、以及扼流(choke)部。聚焦環以包圍靜電夾的方式環狀延設著。第1筒狀部為介電質製，於聚焦環下方沿著下部電極之外周延設著。環狀部為介電質製，設置於聚焦環與第1筒狀部之間。第2筒狀部為導電性，沿著第1筒狀部之外周延設著。扼流部為介電質製，可抑制微波經由聚焦環以及環狀部而傳遞於第1筒狀部。扼流部相對於第1筒狀部之中心軸線在徑向上從該第1筒狀部往外側，且環狀延設著。第2筒狀部包含可分離之上側部分以及下側部分。扼流部被夾持在此等上側部分與下側部分之間，且被第2筒狀部所覆蓋。一形態中，第1筒狀部與扼流部可為一體形成之單一構件。此外，一形態中，扼流部之徑向長度為該扼流部內之微波波長的1/4之長度。

此電漿處理裝置，微波(亦即入射波)經由聚焦環以及環狀部而傳遞於第1筒狀部。入射波之一部分傳遞於扼流部而從該扼流部返回第1筒狀部。此扼流部係讓相對於入射波具有約半波長程度之相位差的微波(亦即反射波)返回第1筒狀部。此電漿處理裝置，來自扼流部之反射波和入射波產生干涉，藉此入射波被衰減或是抵銷，其結果，傳遞於第1筒狀部之微波受到抑制。此外，扼流部從第1筒狀部在徑向上往外側突出。亦即，扼流部具有相對於入射波之傳遞方向在垂直方向上突出之構造。藉此，扼流部可大幅抑制微波。再者，扼流部被第2筒狀部之上側部分與下側部分所保持著。亦即，扼流部並未設置該扼流部之保持上所必要的螺絲孔等。從而，可抑制傳遞於第1筒狀部之微波的洩漏。此外，此電漿處理裝置，由於抑制傳遞於第1筒狀部之微波，而可將從微波供給開始時點到電漿安定時點為止所需期間加以縮短。

一形態中，第2筒狀部之上側部分與下側部分可相對於扼流部在徑向外側相互地螺絲固定著。依據此構成，可在不干涉扼流部的情況下將第2筒狀部之上側部分與下側部分相互固定。

一形態中，電漿處理裝置可具備包含前述扼流部以及一以上之其他扼流部的複數扼流部。此形態中，複數扼流部於前述中心軸線之延伸方向上被依序設置著。依據此形態，可更為抑制傳遞於第1筒狀部之微波。

一形態中，複數扼流部之徑向長度可互異。依據此形態，即便微波波長因微波之發訊器的變動而出現變動的情況，也可抑制傳遞於第1筒狀部之微波。

如以上說明般，可抑制於電漿處理裝置之載置台周圍進行傳輸的微波。

10‧‧‧電漿處理裝置

12‧‧‧處理容器

14‧‧‧天線

18‧‧‧介電質窗

32‧‧‧微波產生器

20‧‧‧載置台

LE‧‧‧下部電極

ESC‧‧‧靜電夾

FR‧‧‧聚焦環

TP1‧‧‧第1筒狀部

TP2‧‧‧第2筒狀部

LP‧‧‧下側部分

UP‧‧‧上側部分

AP‧‧‧環狀部

BP‧‧‧擋板

CH‧‧‧扼流部

SH‧‧‧螺絲孔

VL‧‧‧排氣通路

RFG‧‧‧高頻電源

W‧‧‧晶圓

Z‧‧‧軸線

圖1係示意顯示一實施形態之電漿處理裝置之圖。

圖2係顯示狹縫板一例之俯視圖。

圖3係顯示介電質窗一例之俯視圖。

圖4係沿著圖3之IV-IV線之截面圖。

圖5係顯示圖3所示介電質窗上設有圖2所示狹縫板之狀態的俯視圖。

圖6係放大顯示圖1所示電漿處理裝置之載置台及其周圍構成之圖。

圖7係將圖6之一部分加以放大之圖。

圖8係顯示第1參考例之載置台及其周圍構成之圖。

圖9係放大顯示第2參考例之載置台及其周圍構成之一部分之圖。

圖10係一併顯示電漿處理裝置10之VSWR以及第1參考例之VSWR之圖。

圖11係一併顯示電漿處理裝置10之VSWR以及第1參考例之VSWR之圖。

圖12係一併顯示第2參考例之VSWR以及第1參考例之VSWR之圖。

圖13係顯示電漿處理裝置10之扼流部以及第3參考例之扼流部之立體圖。

圖14係顯示電漿處理裝置10之扼流部之VSWR以及第3參考例之扼流部之VSWR之圖。

圖15係放大顯示其他實施形態之扼流部之圖。

圖16係以扼流部之個數作為參數所求出VSWR之模擬結果之圖。

圖17係放大顯示其他實施形態之扼流部之圖。

圖18係顯示以複數扼流部之長度差作為參數做各種改變所求出之VSWR之模擬結果之圖。

圖19係顯示使用電漿處理裝置10以及第1參考例之電漿處理裝置所進行之實驗結果之圖。

以下，參見圖式針對各種實施形態來詳細說明。此外，各圖式中對於同一或是對應部分係賦予同一符號。

圖1係示意顯示一實施形態之電漿處理裝置之圖。圖1中係示意顯示電漿處理裝置之縱截面。圖1所示電漿處理裝置10係使用微波來激發處理氣體以生成電漿，利用該電漿將被處理體(以下稱為「晶圓」)W加以處理之裝置。

電漿處理裝置10具備有處理容器12。處理容器12係於其內部區劃出處理空間S。電漿處理裝置10，晶圓W被收容於處理空間S內，對該晶圓W施以電漿處理。於一實施形態中，處理容器12包含有側壁12a、底部12b、以及頂部12c。側壁12a具有在軸線Z延伸方向(以下稱為「軸線Z方向」)延設之大致圓筒形狀。底部12b設置於側壁12a之下端側。側壁12a之上端部呈現開口。側壁12a之上端部開口被介電質窗18所封閉。介電質窗18被夾持在側壁12a之上端部與頂部12c之間。可在此介電質窗18與側壁12a之上端部之間介設密封構件SL1。密封構件SL1為例如O型環，有助於處理容器12之密閉。

電漿處理裝置10更具備有載置台20。載置台20係於處理容器12內設置於介電質窗18之下方。載置台20包含有下部電極LE以及靜電夾ESC。下部電極LE經由匹配單元MU而連接於高頻電源RFG。高頻電源RFG產生離子拉引用之高頻電力(高頻偏壓電力)。靜電夾ESC設置於下部電極LE上。靜電夾ESC藉由庫倫力來將載置於其上面之晶圓W加以吸附，而保持該晶圓W。此載置台20及其周圍構成要素之詳細將於後述。

如圖1所示般，電漿處理裝置10可進而具備加熱器HT以及HS。加熱器HT設置於頂部12c內，以包圍天線14的方式來環狀延設著。此外，加熱器HS設置於側壁12a內，以環狀延設著。

此外，電漿處理裝置10為了對處理容器12內導入微波，於一實施形態中可進而具備有天線14、同軸導波管16、介電質窗18、微波產生器32、調諧器34、導波管36、以及模式轉換器38。微波產生器32係產生GH_Z帶之微波例如2.45GH_Z之頻率的微波。此微波產生器32經由調諧器34、導波管36、以及模式轉換器38而連接於同軸導波管16之上部。同軸導波管16沿著軸線Z而延設著。此外，載置台20之載置區域MR、亦即載置晶圓W之區域的中心位於軸線Z上。

同軸導波管16包含有外側導體16a以及內側導體16b。外側導體16a具有在軸線Z方向延設之圓筒形狀。此外側導體16a之中心軸線和軸線Z大致一致。外側導體16a之下端係電性連接於具有導電性表面之冷卻夾套40之上部處。內側導體16b於外側導體16a之內側係和該外側導體16a以同軸方式設置著。內側導體16b於一實施形態中具有在軸線Z方向延伸之圓筒形狀。此內側導體16b之下端連接於天線14之狹縫板44處。

於一實施形態中，天線14為輻線狹縫天線。此天線14配置於在頂部12c處所形成之開口內，而設置於介電質窗18之上面之上。天線14包含有介電質板42以及狹縫板44。介電質板42乃用以縮短微波波長者，具有大致圓盤形狀。介電質板42係例如由石英或是氧化鋁所構成。介電質板42被夾持在狹縫板44與冷卻夾套40之下面之間。從而，天線14包含介電質板42、狹縫板44、以及冷卻夾套40之下面。

圖2顯示狹縫板一例之俯視圖。狹縫板44為薄板狀亦為圓盤狀。狹縫板44之板厚方向的兩面分別平坦。圓形狹縫板44之中心CS位於軸線Z上。於狹縫板44設有複數狹縫對44p。複數狹縫對44p分別包含有貫通於板厚方向之二個狹縫孔44a、44b。狹縫孔44a、44b分別的平面形狀為長孔形狀。各狹縫對44p，狹縫孔44a之長軸延伸方向與狹縫孔44b之長軸延伸方向係彼此交叉或是正交著。

圖2所示例中，複數狹縫對44p大致分為設置於以軸線Z為中心之假想圓VC內側的內側狹縫對群ISP以及設置於假想圓VC外側的外側狹縫對群OSP。內側狹縫對群ISP包含複數狹縫對44p。圖2所示之例，內側狹縫對群ISP包含七個狹縫對44p。內側狹縫對群ISP之複數狹縫對44p相對於中心CS在圓周方向上以等間隔排列著。內側狹縫對群ISP所含複數狹縫孔44a係以該狹縫孔44a之重心相對於狹縫板44之中心CS位於半徑r1之圓上的方式以等間隔排列著。此外，內側狹縫對群ISP所含複數狹縫孔44b係以該狹縫孔44b之重心相對於狹縫板44之中心CS位於半徑r2之圓上的方式以等間隔排列著。此處，半徑r2大於半徑r1。

外側狹縫對群OSP包含複數狹縫對44p。圖2所示例中，外側狹縫對群OSP包含28個狹縫對44p。外側狹縫對群OSP之複數狹縫對44p相對於中心CS在圓周方向上以等間隔排列著。外側狹縫對群OSP所含複數狹縫孔44a係以該狹縫孔44a之重心相對於狹縫板44之中心CS位於半徑r3之圓上的方式以等間隔排列著。此外，外側狹縫對群OSP所含複數狹縫孔44b係以該狹縫孔44b之重心相對於狹縫板44之中心CS位於半徑r4之圓上的方式以等間隔排列著。此處，半徑r3大於半徑r2，半徑r4大於半徑r3。

此外，內側狹縫對群ISP以及外側狹縫對群OSP之狹縫孔44a分別以其長軸相對於將中心CS與長軸重心加以連結之線具有同一角度的方式所形成。此外，內側狹縫對群ISP以及外側狹縫對群OSP之狹縫孔44b分別以其長軸相對於將中心CS與長軸重心加以連結之線具有同一角度的方式所形成。

圖3乃介電質窗一例之俯視圖，顯示從處理空間S側觀看該介電質窗之狀態。圖4係沿著圖3之IV-IV線所取截面圖。介電質窗18具有大致圓盤形狀，由石英或是氧化鋁類之介電質所構成。於介電質窗18之上面18u上設有狹縫板44。

於介電質窗18之中央形成有貫通孔18h。貫通孔18h之上側部分成為收容後述中央導入部50之注射器50b的空間18s，下側部分成為後述中央導入部 50之中央導入口18i。此外，介電質窗18之中心軸線和軸線Z成為一致。

介電質窗之上面18u的相反側面(亦即下面18b)相接於處理空間S，成為生成電漿側之面。此下面18b區劃出各種形狀。具體而言，下面18b在包圍中央導入口18i之中央區域具有平坦面180。此平坦面180為和軸線Z正交之平坦面。下面18b在平坦面180之徑向外側區域處以環狀相連而朝介電質窗18之板厚方向內方側區劃出凹陷為錐形狀的環狀第1凹部181。

第1凹部181係由內側錐形面181a、底面181b、以及外側錐形面181c所區劃而成。底面181b相對於平坦面180設於上面18u側，和平坦面180平行而環狀延設著。內側錐形面181a在平坦面180與底面181b之間以環狀延設著，相對於平坦面180呈傾斜。外側錐形面181c於底面181b與下面18b之周緣部之間以環狀延設著，相對於底面181b呈傾斜。此外，下面18b之周緣區域成為和側壁12a相接之面。

此外，下面18b區劃出從平坦面180往板厚方向內方側凹陷之複數第2凹部182。複數第2凹部182之個數在圖3以及圖4所示之例為7個。此等複數第2凹部182沿著圓周方向以等間隔形成。此外，複數第2凹部182在和軸線Z為正交之面上具有圓形平面形狀。具體而言，區劃第2凹部182之內側面182a為延設於軸線Z方向之圓筒面。此外，區劃第2凹部182之底面182b相對於平坦面180設於上面18u側，和平坦面180成為平行之圓形面。

圖5顯示於圖3所示介電質窗上設置有圖2所示狹縫板之狀態的俯視圖，乃從下側觀看介電質窗18之狀態。如圖5所示般，平面觀看時、亦即從軸線Z方向觀看時，外側狹縫對群OSP之複數狹縫孔44a以及複數狹縫孔44b、以及內側狹縫對群ISP之複數狹縫孔44b重疊於第1凹部181。具體而言，平面觀看時，外側狹縫對群OSP之複數狹縫孔44b的一部分重疊於外側錐形面181c，一部分重疊於底面181b。此外，平面觀看時，外側狹縫對群OSP之複數狹縫孔44a重疊於底面181b。此外，平面觀看時，內側狹縫對群ISP之複數狹縫孔44b的一部分重疊於內側錐形面181a，一部分重疊於底面181b。

此外，平面觀看時、亦即從軸線Z方向觀看時，內側狹縫對群ISP之複數狹縫孔44a重疊於第2凹部182。具體而言，平面觀看時，複數第2凹部182 之底面的重心(中心)分別以位於內側狹縫對群ISP之複數狹縫孔44a內的方式所構成。

再次參見圖1。電漿處理裝置10，由微波產生器32所產生之微波通過同軸導波管16而傳遞於介電質板42，從狹縫板44之狹縫孔44a以及44b供應於介電質窗18。

介電質窗18，如上述般區劃第1凹部181之部分的板厚以及區劃第2凹部182之部分的板厚較其他部分來得薄。從而，介電質窗18中區劃第1凹部181之部分以及區劃第2凹部182之部分可提高微波之穿透性。此外，從軸線Z方向觀看之情況，外側狹縫對群OSP之狹縫孔44a、44b以及內側狹縫對群ISP之狹縫孔44b重疊於第1凹部181，內側狹縫對群ISP之狹縫孔44a重疊於第2凹部182。從而，微波電場集中於第1凹部181以及第2凹部182，微波能量集中於該第1凹部181以及第2凹部182。其結果，可於第1凹部181以及第2凹部182穩定產生電漿，可於介電質窗18之正下方穩定產生分布於徑向以及圓周方向之電漿。

此外，電漿處理裝置10具備中央導入部50以及周邊導入部52。中央導入部50包含有導管50a、注射器50b、以及中央導入口18i。導管50a相通於同軸導波管16之內側導體16b的內孔。此外，導管50a之端部係延設至介電質窗18沿軸線Z區劃之空間18s(參見圖4)內。於此空間18s內且於導管50a之端部下方收容著注射器50b。注射器50b設有延伸於軸線Z方向之複數貫通孔。此外，介電質窗18區劃中央導入口18i。中央導入口18i係於空間18s之下方連續且沿著軸線Z而延伸著。相關構成之中央導入部50經由導管50a對注射器50b供給氣體，從注射器50b經由中央導入口18i噴射氣體。如此般，中央導入部50沿著軸線Z往介電質窗18之正下方噴射氣體。亦即，中央導入部50係對於電子溫度高之電漿生成區域導入氣體。

周邊導入部52包含複數周邊導入口52i。複數周邊導入口52i主要對晶圓W之邊緣區域供給氣體。複數周邊導入口52i朝向晶圓W之邊緣區域或是載置區域MR之邊緣部開口。複數周邊導入口52i相對於中央導入口18i位於下方且在載置台20之上方沿著圓周方向而排列著。亦即，複數周邊導入口52i係於比介電質窗正下方之電子溫度來得低之區域(電漿擴散區域)以軸線Z為中心而環狀排列著。此周邊導入部52從電子溫度低的區域往晶圓W供給氣體。從而，從周邊導入部52往處理空間S導入之氣體之解離度相對於從中央導入部50對於處理空間S所供給之氣體之解離度係受到抑制。

中央導入部50經由第1流量控制單元群FCG1連接著第1氣體源群GSG1。此外，周邊導入部52經由第2流量控制單元群FCG2連接著第2氣體源群GSG2。第1氣體源群GSG1包含複數第1氣體源，第1流量控制單元群FCG1包含複數第1流量控制單元。複數第1氣體源分別經由複數第1流量控制單元而連接於共通氣體管線GL1。此共通氣體管線GL1連接於中央導入部50。此外，複數第1流量控制單元分別包含例如二個閥與設置於該二個閥間之流量控制器。流量控制器為例如質流控制器。

第2氣體源群GSG2包含複數第2氣體源，第2流量控制單元群FCG2包含複數第2流量控制單元。複數第2氣體源分別經由複數第2流量控制單元而連接於共通氣體管線GL2。此共通氣體管線GL2連接於周邊導入部52。此外，複數第2流量控制單元分別例如包含二個閥與設置於該二個閥間之流量控制器。流量控制器為例如質流控制器。

如此般，電漿處理裝置10中，複數第1氣體源以及複數第1流量控制單元係設置為中央導入部50專用，而和此等複數第1氣體源以及複數第1流量控制單元成為獨立之複數第2氣體源以及複數第2流量控制單元則設置為周邊導入部52專用。從而，可對於從中央導入部50導入至處理空間S之處理氣體所含一以上氣體之種類、從中央導入部50導入至處理空間S之處理氣體所含一以上氣體之流量進行獨立控制。此外，可對於從周邊導入部52導入至處理空間S之處理氣體所含一以上氣體之種類、從周邊導入部52導入至處理空間S之處理氣體所含一以上氣體之流量進行獨立控制。

於一實施形態中，電漿處理裝置10如圖1所示般可進而具備控制部Cnt。控制部Cnt可為可程式化之電腦裝置等控制器。控制部Cnt可依基於配方之程式來控制電漿處理裝置10之各部。例如，控制部Cnt可對於第1流量控制單元群FCG1之各流量控制單元送出控制訊號，來對於供給至中央導入部50之氣體種類以及氣體之流量進行調整。此外，控制部Cnt可對於第2流量控制單元群FCG2之各流量控制單元送出控制訊號，來對於供給至周邊導入部52 之氣體種類以及氣體之流量進行調整。此外，控制部Cnt係以控制微波功率、RF偏壓功率以及ON/OFF、以及處理容器12內壓力的方式來對於微波產生器32、高頻電源RFG、排氣裝置30供給控制訊號。

於一實施形態，周邊導入部52可進而包括環狀之管52p。此管52p形成有複數周邊導入口52i。環狀之管52p能以例如石英所構成。如圖1所示般，環狀之管52p於一實施形態中係沿著側壁12a之內壁面來設置。換言之，環狀之管52p並未配置於將介電質窗18之下面與載置區域MR(亦即晶圓W)加以連結之路徑上。從而，環狀之管52p不會阻礙電漿擴散。此外，由於環狀之管52p係沿著側壁12a之內壁面設置，而可抑制該環狀之管52P因電漿所致消耗，可減少該環狀之管52P之更換頻率。再者，由於環狀之管52p沿著可利用加熱器進行溫度控制之側壁12a來設置，故可提高從周邊導入部52對處理空間S導入之氣體溫度之安定性。

此外，於一實施形態，複數周邊導入口52i係朝晶圓W之邊緣區域開口著。亦即，複數周邊導入口52i係以朝晶圓W之邊緣區域噴射氣體的方式相對於和軸線Z正交之平面呈傾斜。如此般由於周邊導入口52i係以朝晶圓W之邊緣區域呈傾斜的方式開口，故從該周邊導入口52i所噴射之氣體之活性種會直接朝向晶圓W之邊緣區域。藉此，氣體之活性種可在不失活的狀態下供給至晶圓W之邊緣。其結果，可降低晶圓W之徑向上各區域之處理速度的差異。

以下，連同圖1參見圖6以及圖7來針對電漿處理裝置10之載置台以及其周圍構成來詳細說明。圖6係將圖1所示電漿處理裝置之載置台及其周圍構成加以放大顯示之圖。此外，圖7係將圖6之一部分加以放大之圖。如上述般，載置台20包含下部電極LE以及靜電夾ESC。

下部電極LE在一實施形態中包含第1板22a以及第2板22b。第1板22a為大致圓盤狀構件。此外，第1板22a為導電性構件，例如由鋁所構成。第1板22a之中心軸線和軸線Z大致一致。此第1板22a被大致筒狀之支撐部SP1所支撐著。支撐部SP1從底部12b往上方延伸而和第1板22a下面之周緣區域抵接著。此支撐部SP1係由石英等絕緣體(介電質)所構成。

第2板22b設置於第1板22a上。第2板22b為大致圓盤狀之構件。此外，第2板22b為導電性構件，例如由鋁所構成。此第2板22b導通於第1板22a。此外，第2板22b之中心軸線和軸線Z大致一致。一實施形態中，第2板22b包含大徑部22c以及小徑部22d。大徑部22c於小徑部22d之下側係連續於該小徑部22d。此外，大徑部22c之直徑較小徑部22d來得大，而和第1板22a之直徑大致相等。

第1板22a經由供電棒PFR以及匹配單元MU而電性連接著高頻電源RFG。高頻電源RFG係輸出適合於控制拉引至晶圓W之離子能量的一定頻率(例如13.65MH_Z)之高頻偏壓電力。匹配單元MU收容有匹配器，用以在高頻電源RFG側的阻抗與主要為電極、電漿、處理容器12等負荷側之阻抗之間取得匹配。此匹配器中包含有自偏壓生成用之阻隔電容器。

於第2板22b內部設有冷媒室RC。冷媒室RC繞軸線Z以螺旋狀延設著。此冷媒室RC係從冷凝器單元經由配管PP1、PP2而被循環供給既定溫度之冷媒(例如冷卻水)。藉此循環冷媒，靜電夾ESC上之晶圓W溫度可被控制。再者，來自熱傳氣體供給部之熱傳氣體(例如He氣體)經由供給管PP3而被供給至靜電夾ESC之上面與晶圓W之內面之間。

靜電夾ESC設於第2板22b之上面之上。靜電夾ESC具有大致圓盤形狀，其中心軸線實質上和軸線Z一致。靜電夾ESC之上面提供用以載置晶圓W之載置區域MR。載置區域MR為大致圓形，其中心實質位於軸線Z上。此靜電夾ESC以靜電吸附力來保持晶圓W。是以，靜電夾ESC包含夾在介電質膜之間的電極膜EF。直流電源DS經由切換器SW而電性連接於電極膜EF。靜電夾ESC可藉由因直流電源DS所施加之直流電壓而產生的庫倫力來將晶圓W吸附於其上面，而保持該晶圓W。

此外，於靜電夾ESC之介電質膜內設有加熱器HC以及加熱器HE。加熱器HC以及加熱器HE例如由電熱線所構成。加熱器HC設置於電極膜EF之下方且為上述載置區域MR之中央部分的下方、亦即和軸線Z交叉之區域處。此外，加熱器HE設於電極膜EF的下方，以包圍加熱器HC的方式延設著。此加熱器HE設置於上述載置區域MR之邊緣區域的下方。

加熱器HC經由濾波器單元FU1而連接加熱器電源HP1。加熱器電源HP1對加熱器HC供給交流電力。濾波器單元FU1抑制來自高頻電源RFG之高頻電力流入加熱器電源HP1中。濾波器單元FU1例如由LC濾波器所構成。此外，加熱器HE經由濾波器單元FU2連接加熱器電源HP2。加熱器電源HP2對加熱器HE供給交流電力。濾波器單元FU2抑制來自高頻電源RFG之高頻電力流入加熱器電源HP2。濾波器單元FU2由例如LC濾波器所構成。藉由相關濾波器單元FU1以及FU2，可抑制來自高頻電源RFG之高頻電力流入加熱器電源而被消耗。

此外，於靜電夾ESC之徑向外側設有聚焦環FR。聚焦環FR以包圍靜電夾ESC的方式沿著靜電夾ESC邊緣以及晶圓W邊緣以環狀延設著。聚焦環FR由石英等介電質所構成。聚焦環FR乃用以調整晶圓W邊緣之外側的鞘電位所設者，有助於晶圓W之電漿處理的面內均勻性。

於聚焦環FR之下方設有第1筒狀部TP1。第1筒狀部TP1由氧化鋁等介電質所構成。第1筒狀部TP1具有圓筒形狀，沿著下部電極LE外周面延設著。一實施形態中，第1筒狀部TP1沿著支撐部SP1之上側部分的外周面、第1板22a之外周面、以及第2板22b之大徑部22c的外周面延設著。

第1筒狀部TP1與聚焦環FR之間設有環狀部AP。環狀部AP由氧化鋁等介電質所構成。環狀部AP沿著第2板22b之小徑部22d的外周面以環狀延設著。此環狀部AP之上面相接於聚焦環FR之下面。一實施形態中，環狀部AP之上面包含往上方突出之凸部PJ1。凸部PJ1於環狀部AP之上面的內緣與外緣之間的中間處以環狀延設著。另一方面，聚焦環FR之下面區劃出嵌合凸部PJ1之凹部。從而，若將聚焦環FR搭載於環狀部AP上，可決定該聚焦環FR之位置。

此外，於環狀部AP之下面形成有凹部。此凹部在環狀部AP之下面的內緣與外緣之間的中間以環狀延設著。此外，環狀部AP之下面包含有相對於該凹部在徑向內側的區域RL1、以及相對於該凹部在徑向外側的區域RL2。區域RL1相接於第2板22b之大徑部22c與小徑部22d之間的段差面、以及第1筒狀部TP1之上端面處。

此外，藉由環狀部AP之下面所區劃之凹部、以及區域RL2之下方處設有第2筒狀部TP2。第2筒狀部TP2具有大致圓筒形狀。此第2筒狀部TP2沿著第1筒狀部TP1之外周而延設著。一實施形態中，第2筒狀部TP2相接於從第1筒狀部TP1之外周面當中的下端到軸線Z方向之中間位置為止的區域。此外，第2筒狀部TP2也相接於支撐部SP1之下側部分的外周面。此第2筒狀部TP2由導電性材料例如鋁所構成。一實施形態中，可於第2筒狀部TP2之表面形成氧化釔(Y₂O₃)製膜。或是，也可對第2筒狀部TP2之表面施以氧化處理。

從第2筒狀部TP2之外周面以及環狀部AP之外周面至側壁12a為止之間形成有排氣通路VL。排氣通路VL延伸至底部12b，而連接於被安裝在該底部12b之排氣管28。此排氣管28連接著排氣裝置30。排氣裝置30具有壓力調整器以及渦輪分子泵等真空泵。使得此排氣裝置30作動，而從載置台20之外周經由排氣通路VL來對氣體進行排氣，此外，也可將處理容器12內之處理空間S減壓至所希望之真空度。

於排氣通路VL之軸線Z方向中間設有擋板BP。擋板BP為以軸線Z為中心而環狀延設之板狀構件。此擋板BP形成有複數貫通孔。此等貫通孔在軸線Z方向上貫通擋板BP。

擋板BP之內側緣部IEP設置在第2筒狀部TP2與環狀部AP之間。於擋板BP之內側緣部IEP之上面形成有凸部PJ2。此凸部PJ2嵌合於環狀部AP之下面的上述凹部處。此外，擋板BP之內側緣部IEP之上面在凸部PJ2之外側和環狀部AP之區域RL2相接著。此外，擋板BP之內側緣部IEP之下面和第2筒狀部TP2之上面相接著。

再者，電漿處理裝置10設有扼流部CH。扼流部CH可抑制微波經由聚焦環FR以及環狀部AP而傳遞於第1筒狀部TP1。此扼流部CH相對於軸線Z在徑向上從第1筒狀部TP1往外側突出。此外，扼流部CH係以軸線Z為大致中心而環狀延設著。扼流部CH由氧化鋁等介電質所構成。此扼流部CH之內緣與外緣之間的長度L1為在該扼流部CH內之微波波長的約1/4之長度。

一實施形態中，扼流部CH和第1筒狀部TP1一體形成。亦即，為第1筒狀部TP1與扼流部CH之複合體的構件乃介電質製之大致圓筒形狀構件，在軸線Z方向之中間，可為具有較該構件之上下區域的外徑來得更大外徑之扼流部CH之一體構件。

扼流部CH由第2筒狀部TP2所覆蓋。第2筒狀部TP2具有可上下分離之構造。具體而言，第2筒狀部TP2包含上側部分UP以及下側部分LP。上側部分UP包含有內側區域UIP、以及相對於該內側區域UIP設置於徑向外側之外側區域UOP。同樣地，下側部分LP包含內側區域LIP、以及相對於該內側區域LIP設置於徑向外側之外側區域LOP。上側部分UP之內側區域UIP與下側部分LP之內側區域LIP係將收容扼流部CH之空間區劃於兩者之間。扼流部CH被收容於該空間內，藉此，被夾持在上側部分UP以及下側部分LP之間。此外，上側部分UP之外側區域UOP與下側部分LP之外側區域LOP係相互相接、且相接於扼流部CH之外周面。

此外，一實施形態中，上側部分UP以及下側部分LP相對於扼流部CH在徑向外側係藉由螺絲SR而相互固定。一實施形態中，於上側部分UP之外側區域UOP、下側部分LP之外側區域LOP、以及擋板BP之內側緣部IEP形成有螺絲孔SH。螺絲孔SH橫跨上側部分UP之外側區域UOP、下側部分LP之外側區域LOP、以及擋板BP之內側緣部IEP而延伸於軸線Z方向。螺絲SR螺固於此螺絲孔SH，則第2筒狀部TP2之上側部分UP以及下側部分LP相互固定。此外，除了第2筒狀部TP2之上側部分UP以及下側部分LP以外，擋板BP之內側緣部IEP也被固定。

此電漿處理裝置10中，微波(亦即入射波)可經由聚焦環FR以及環狀部AP而傳遞於第1筒狀部TP1。此入射波於第1筒狀部TP1內往下方傳遞。入射波之一部分傳遞於扼流部CH而在該扼流部CH之外周面被反射，以反射波返回第1筒狀部TP1。如上述，扼流部CH具有在該扼流部CH內之微波波長的約1/4之長度。從而，扼流部CH係讓相對於入射波具有約半波長程度的相位差的反射波返回第1筒狀部TP1。電漿處理裝置10中，此反射波若和入射波產生干涉，則入射波被衰減或是抵銷。其結果，傳遞於第1筒狀部TP1之微波受到抑制。由於傳遞於第1筒狀部TP1之微波受到抑制，故電漿處理裝置10中，可將從微波產生器32之微波供給開始時點到調諧器34之阻抗調整動作安定之時點為止的期間加以縮短。其結果，可將從微波供給開始時點在處理空間S所產生之電漿達安定之時點為止所需期間加以縮短。

此外，扼流部CH從第1筒狀部TP1在徑向上往外側突出。亦即，扼流部CH具有相對於入射波之傳遞方向往垂直方向突出之構造。藉此，扼流部CH可大幅抑制微波。

此外，扼流部CH具有相對於介電質內之微波波長的1/4之長度，相對於供給至下部電極LE之高頻偏壓電力的波長為極小尺寸之構造。此外，高頻偏壓電力之頻率為數百kH_Z~十幾MH_Z之頻帶內的頻率。從而，扼流部CH對於決定聚焦環FR上鞘電位之阻抗所造成之影響極小。

此外，電漿處理裝置10中，第1筒狀部TP1之徑向的厚度變薄。再者，以介電質所構成之扼流部CH內之微波波長較真空中之微波波長來得短，故用以抑制第1筒狀部TP1之微波所必要的扼流部CH長度短。從而，可在不至干涉排氣通路VL的情況下設置扼流部CH。亦即，扼流部CH不會影響排氣通路VL之傳導。

再者，扼流部CH被第2筒狀部TP2之上側部分UP與下側部分LP所保持。亦即，扼流部CH並未設置在該扼流部CH之保持上所必要之螺絲孔等。從而，可抑制傳遞於第1筒狀部TP1之微波的洩漏。

以下，針對電漿處理裝置10之評價所進行之模擬來說明。此外，作為和電漿處理裝置10對比所評價之第1參考例以及第2參考例之模擬也一併說明。

首先，針對第1參考例之載置台及其周圍構成要素說明。圖8顯示第1參考例之載置台及其周圍構成之圖。以下，針對第1參考例相對於電漿處理裝置10之差異點來說明。如圖8所示般，第1參考例中並未設置扼流部CH。此外，第1參考例中並非第1筒狀部TP1而是筒狀部TP3沿著下部電極LE之外周面延設著。筒狀部TP3由氧化鋁等介電質所構成，具有大致圓筒形狀。筒狀部TP3沿著支撐部SP1之上側部分之外周面、第1板22a之外周面、以及第2板22b之大徑部22c之外周面延設著。此外，筒狀部TP3之上端部分嵌合於環狀部AP之下面的凹部處。

此外，第1參考例中並非第2筒狀部TP2而是筒狀部TP4沿著筒狀部TP3之外周面延設著。筒狀部TP4由鋁所構成，具有大致圓筒形狀。筒狀部TP4相接於筒狀部TP3之外周面當中從下端到軸線Z方向中間位置為止之區域，再者，也相接於支撐部SP1之上側部分之外周面。此筒狀部TP4與環狀部AP之間設有擋板BP之內側緣部。

其次，針對第2參考例說明。圖9係將第2參考例之載置台及其周圍構成之一部分加以放大顯示之圖。第2參考例相對於第1參考例之差異，如圖9所示般，在於筒狀部TP3之下部內緣區域成為空洞CV，且以包圍該空洞CV下側、徑向內側、以及徑向外側的方式設有金屬製構件MM。此第2參考例，微波(亦即入射波)沿筒狀部TP3往下方傳遞，反射波則往入射波之相反方向(亦即上方)傳遞。

以下，針對電漿處理裝置10、第1參考例、以及第2參考例分別模擬之詳細來說明。電漿處理裝置10之模擬中，以扼流部CH之長度L1以及厚度亦即寬度W1(參見圖7)為參數做各種變更，算出第1筒狀部TP1之VSWR(voltage standing wave ratio)。此處，VSWR能以以下之式(1)來表示。

(1)式中，ρ為VSWR，Pr為反射波之功率，Pf為入射波之功率。從而，ρ為1表示微波未受到抑制。此外，微波受抑制之程度和ρ之大小成比例。

第1參考例之模擬中，算出筒狀部TP3之VSWR。再者，第2參考例之模擬中，以空洞CV之鉛直方向的長度L2以及水平方向之寬度W2(參見圖9)為參數來算出筒狀部TP3之VSWR。

圖10以及圖11連同電漿處理裝置10之VSWR表示了第1參考例之VSWR。圖10以及圖11中橫軸為長度L1，縱軸為VSWR。此外，圖10顯示扼流部CH之介電率為1之情況，亦即扼流部CH為空洞之情況的VSWR。此外，圖11顯示扼流部CH之介電率為9.5之情況，亦即扼流部CH由氧化鋁所構成之情況的VSWR。此外，圖12連同第2參考例之VSWR顯示第1參考例之VSWR。

如圖10以及圖11所示般，模擬的結果，依據電漿處理裝置10之扼流部CH，VSWR相較於第1參考例之VSWR具有較大之值。具體而言，當扼流部CH具有對應於構成該扼流部CH之媒體的微波波長約1/4之長度之情況，會得到大的VSWR。

此外，連同圖12參見圖10以及圖11可明白，相對於第2參考例之VSWR，扼流部CH之VSWR為相當大的值。由此可確認若為反射波相對於入射波之傳遞方向為垂直傳遞之扼流部CH，可大幅抑制微波。

其次，針對電漿處理裝置10之其他模擬結果說明。此模擬中，以有無扼流部之孔以及該孔之尺寸為參數，求出第1筒狀部TP1之VSWR。圖13顯示電漿處理裝置10之扼流部以及第3參考例之扼流部之立體圖。圖13(a)中顯示電漿處理裝置10之扼流部CH與第1筒狀部TP1，圖13(b)中顯示第3參考例之扼流部CH3與第1筒狀部TP1。如圖13(a)所示般，於電漿處理裝置10之扼流部CH並未形成孔。另一方面，如圖13(b)所示般，於第3參考例之扼流部CH3，16個孔RH以等間隔形成。模擬中，以孔RH之有無以及孔RH之直徑φ為參數做各種變更。

圖14顯示電漿處理裝置10之扼流部之VSWR以及第3參考例之扼流部之VSWR。如圖14所示般，於扼流部CH3設有孔RH之第3參考例，VSWR為小的值。另一方面，依據扼流部CH，VSWR為大的值。亦即，依據未形成孔之扼流部CH，可抑制微波之洩漏，其結果，可有效地抑制傳遞於第1筒狀部TP1之微波。

以下，針對扼流部之其他實施形態說明。圖15乃其他實施形態之扼流部之放大顯示圖。如圖15所示般，一實施形態中，能以從第1筒狀部TP1往外側突出的方式設置複數扼流部CHA。此等扼流部CHA在徑向上實質具有相同長度，於軸線Z方向依序設置。如此般多段設置複數扼流部CHA，可更為抑制微波。

圖16係以扼流部CHA之個數為參數做各種變更所求出之VSWR之模擬結果。圖16中，橫軸表示扼流部CHA之個數，縱軸表示VSWR。如圖16所示般，隨著扼流部CHA之個數增加，VSWR也變大。亦即，此模擬之結果，藉由複數扼流部CHA，可更為抑制傳遞於第1筒狀部TP1之微波。

圖17係進一步放大顯示其他實施形態之扼流部的圖。如圖17所示，一實施形態中，可以從第1筒狀部TP1突出至外側的方式來設置複數扼流部CHB1,CHB2,CHB3，亦可使該等扼流部CHB1,CHB2,CHB3之徑向長度相互不同。徑向長度相互不同之扼流部CHB1,CHB2,CHB3可抑制不同波長，亦即不同頻率之入射波(微波)。例如，即便因微波產生器32之變動使得微波頻率改變，仍可抑制傳遞於第1筒狀部TP1之微波。

圖18係顯示將三種扼流部之徑向長度差DL為參數而作各種改變所求得之第1筒狀部TP1中之VSWR的模擬結果之圖。於圖18顯示結果之模擬中，係求得在扼流部CHB1,CHB2,CHB3具有相同長度的情況，亦即，DL=0情況之VSWR。又，該模擬中，係求得在扼流部CHB1之長度相對於扼流部CHB2之長度係長上0.25mm，而扼流部CHB3之長度相對於扼流部CHB2之長度係短上0.25mm的情況，亦即DL=±0.25mm情況之VSWR。又，該模擬中，係求得在扼流部CHB1之長度相對於扼流部CHB2之長度係長上0.5mm，而扼流部CHB3之長度相對於扼流部CHB2之長度係短上0.5mm的情況、亦即DL=±0.5mm情況之VSWR。又，本模擬中，亦以微波頻率為參數而作各種改變。圖18中，橫軸係顯示微波頻率，縱軸係顯示VSWR。如圖18所示，確認到隨著扼流部CHB1,CHB2,CHB3之長度差DL變大，則VSWR獲得較大值之微波頻率範圍會變大。由此，確認到將複數扼流部依序排列於軸線Z方向，並使得該等扼流部之長度相異，便可擴大可抑制之微波頻帶。

以下，便就使用電漿處理裝置10以及第1參考例之電漿處理裝置所進行之實驗來加以說明。另外，電漿處理裝置10係圖1所示之電漿處理裝置，係具有圖6所示之載置台及其周圍構成之電漿處理裝置。又，第1參考例之電漿處理裝置中，係在取代圖6所示之載置台及其周圍構成而具有圖8所示之載置台及其周圍構成這點上和圖1所示之電漿處理裝置為不同之電漿處理裝置。

本實驗中，係使用電漿處理裝置10，將氧化矽製之晶圓載置於載置台20上，而產生氬氣之電漿。然後，量測調諧器34之入射波功率及反射波功率，來量測處理空間S之707nm波長的發光強度。另外，707nm波長係氬氣電漿的發光波長。又，亦就第1參考例之電漿處理裝置，進行同樣的實驗，量測調諧器34之入射波功率及反射波功率，來量測處理空間S之707nm波長的發光強度。另外，分別就使用電漿處理裝置10之上述實驗及使用第1參考例之電漿處理裝置之上述實驗進行20次。

圖19顯示實驗結果。圖19(a)係顯示使用電漿處理裝置10以1次實驗所量測之調諧器34的入射波功率及反射波功率，以及處理空間之707nm波長的發光之強度(發光強度)之圖。又，圖19(b)係顯示使用第1參考例之電漿處理裝置以1次實驗所量測之調諧器34的入射波功率及反射波功率，以及處理空間之707nm波長的發光之強度(發光強度)之圖。圖19之兩個圖中，橫軸為時間，縱軸為調諧器之入射波功率及反射波功率，以及處理空間之707nm波長的發光之強度(發光強度)。

如圖19(b)之圖所示，第1參考例之電漿處理裝置中，在開始微波供給之時點(約0.9秒的時點)至調諧器之反射波功率安定之時點的期間(以下稱為「安定所需期間」)內，該反射波功率具有兩個波峰。這應該是起因於微波透過筒狀部TP3漏出，在處理容器內之不同區域使得電漿依序點火，所產生阻抗改變之故。藉此，第1參考例之電漿處理裝置中，在調諧器內之反射波功率至安定為止期間便要較長的時間。又，第1參考例之電漿處理裝置中，開始微波供給之時點至電漿發光強度安定之時點，則需要較長的時間。另外，使用第1參考例之電漿處理裝置由20次的實驗結果所求得之安定所需時間的平均值及標準偏差值分別為1.27秒、0.08秒。

另一方面，如圖19(a)所示，電漿處理裝置10中，安定所需期間會縮短。又，開始微波供給之時點至電漿發光強度安定之時點的期間，相較於第1參考例之電漿處理裝置之對應期間，則會相當地縮短。從而，確認到電漿處理裝置10中，會抑制微波因扼流部CH透過第1筒狀部TP1之洩漏，其結果，可縮短微波供給開始時點至微波安定時點之所需時間。另外，使用電漿處理裝置10由20次的實驗結果所求得之安定所需時間的平均值及標準偏差值分別為0.81秒、0.04秒。

以上，雖已就各種實施形態加以說明，但不限於上述實施形態而可構成為各種變形態樣。例如，電漿處理裝置10可具備輻線狹縫天線來做為用以導入微波之天線。但是，並不限定於該等，亦可使用能以微波來激發處理氣體之任意電漿源。

又，扼流部可以石英來加以構成。或者，扼流部亦可以釔、鋯般較氧化鋁更高比介電率之材料所構成。藉由使用比介電率較高的材料來作為構成扼流部之材料，便可將傳遞於該扼流部之微波波長變短。然而，藉由比較電率較高的材料來構成扼流部，則可能縮短徑向之該扼流部的長度。

Claims

一種電漿處理裝置，係以微波來激發處理氣體者；具備有：處理容器；以及載置台，設置於該處理容器內，具有下部電極、以及設置於該下部電極上之靜電夾；該電漿處理裝置具備有：介電質製聚焦環，以包圍該靜電夾的方式環狀延設；介電質製第1筒狀部，於該聚焦環下方沿著該下部電極之外周而延設；介電質製環狀部，設置於該聚焦環與該第1筒狀部之間；導電性第2筒狀部，沿著該第1筒狀部之外周而延設；以及介電質製扼流部，用以將經由該聚焦環以及該環狀部而傳遞於該第1筒狀部之微波加以抑制；該第1筒狀部與該扼流部係一體成形；該扼流部相對於該第1筒狀部之中心軸線在徑向上從該第1筒狀部往外側突出、且環狀延設著；該第2筒狀部包含可分離之上側部分以及下側部分；該扼流部被夾持在該上側部分與下側部分之間，且被該第2筒狀部所覆蓋。
如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中該徑向中該扼流部之長度為在該扼流部內之該微波波長的1/4之長度。
如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中該上側部分與該下側部分在該徑向上相對於該扼流部在外側處係相互螺絲固定著。
如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中更具備有介電質製之一以上的其他扼流部，用以抑制微波經由該聚焦環以及該環狀部而傳遞於該第1筒狀部，於該徑向上從該第1筒狀部往外側突出，且環狀延設著；包含該扼流部以及該一以上之其他扼流部的複數扼流部在該中心軸線之延伸方向上係被依序設置。
如申請專利範圍第4項之電漿處理裝置，其中該複數扼流部在該徑向上之長度為互異。
如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中該第1筒狀部與該扼流部係一體形成。