專利名稱：等離子體處理裝置和等離子體產(chǎn)生用天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體處理裝置和等離子體產(chǎn)生用天線(antenna)。特別是涉及等離子體產(chǎn)生用天線的結(jié)構(gòu)和使用其的等離子體處理裝置。
背景技術(shù)：
等離子體處理是半導(dǎo)體裝置的制造必不可少的技術(shù)。近年，根據(jù)LSI的高集成化和高速化的要求，要求構(gòu)成LSI的半導(dǎo)體元件的更微細(xì)加工。但是，在電容耦合等離子體處理裝置和電感耦合型等離子體處理裝置中，所生成的等離子體的電子溫度高，且等離子體密度高的區(qū)域受到限定。因此，難以實(shí)現(xiàn)符合半導(dǎo)體 元件的更微細(xì)加工的要求的等離子體處理。因此，為了實(shí)現(xiàn)這種微細(xì)加工，需要生成低電子溫度且高等離子體密度的等離子體。與此對(duì)應(yīng)，有一種提案是，利用微波在處理容器內(nèi)生成表面波等離子體，由此對(duì)半導(dǎo)體晶片進(jìn)行等離子體處理的裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)1、2)。在專利文獻(xiàn)1、2中提案有下述等離子體處理裝置，使微波在同軸管中傳輸然后向處理容器內(nèi)輻射，利用微波的表面波所具有的電場(chǎng)能量來(lái)激勵(lì)氣體，由此產(chǎn)生低電子溫度、高等離子體密度的表面波等離子體?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2003-188103號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2003-234327號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題但是，在專利文獻(xiàn)I的等離子體處理裝置中，為了從同軸管將微波輻射到處理容器內(nèi)，頂板是用石英等電介質(zhì)板夾著表面波等離子體與切槽(slot)之間的構(gòu)造，氣體從處理容器的側(cè)壁被供給到處理容器內(nèi)。這樣，由于從頂板外供給氣體，因此不能控制氣體的流動(dòng)，難以進(jìn)行良好的等離子體控制。另外，沒有公開在采用導(dǎo)體形成頂板的情況下也能從頂板向處理容器內(nèi)福射電磁波的機(jī)構(gòu)。針對(duì)上述課題，本發(fā)明的目的是，提供一種能夠供給氣體和電磁波的等離子體處理裝置和等離子體產(chǎn)生用天線。用于解決課題的方法另外，為了解決上述課題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)觀點(diǎn)，提供一種等離子體處理裝置，其特征在于，包括進(jìn)行等離子體處理的處理容器；使所供給的電磁波透過(guò)的慢波板；和具有與上述慢波板鄰接地設(shè)置的噴頭的等離子體產(chǎn)生用天線，上述噴頭由導(dǎo)體形成，設(shè)置有多個(gè)氣孔，在與多個(gè)氣孔分離的位置具有使電磁波通過(guò)的多個(gè)切槽。上述等離子體處理裝置也可以具備多個(gè)上述等離子體產(chǎn)生用天線。
上述噴頭也可以露出在向等離子體空間一側(cè)的面?zhèn)鞑ケ砻娌?。也可以在上述噴頭，在上述多個(gè)切槽的內(nèi)側(cè)和外側(cè)形成上述多個(gè)氣孔。還可以包括氣體路徑，該氣體路徑從分割所述多個(gè)切槽的部分通過(guò)，對(duì)形成于比所述切槽更靠?jī)?nèi)側(cè)的多個(gè)氣孔供給氣體。上述氣體路徑也可以被分成能夠分別供給多種氣體的多個(gè)氣體路徑。還可以包括在上述噴頭施加直流電壓的機(jī)構(gòu)。在上述噴頭施加直流電壓的機(jī)構(gòu)還可以在與上述同軸管之間具有絕緣部件。還可以在上述多個(gè)切槽中填充電介質(zhì)部件。上述多個(gè)切槽也可以相對(duì)于上述等離子體產(chǎn)生用天線成軸對(duì)稱地形成。還可以在上述噴頭的表面實(shí)施噴鍍或固定頂板，形成與上述多個(gè)切槽和上述多個(gè)氣孔連通的開口。上述噴頭也可以由硅形成，該噴頭的表面露出。為了解決上述課題，根據(jù)本發(fā)明的其他的觀點(diǎn)，提供一種等離子體產(chǎn)生用天線，其特征在于，具備用導(dǎo)體形成的噴頭，該噴頭具有多個(gè)氣孔和在與該多個(gè)氣孔分離的位置使電磁波通過(guò)的多個(gè)切槽。發(fā)明效果如以上所說(shuō)明的那樣，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種能夠供給氣體和電磁波的等離子體處理裝置和等離子體產(chǎn)生用天線。


圖I是第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置的概略縱截面圖。圖2是表示第一實(shí)施方式的微波的輸出側(cè)的機(jī)構(gòu)的圖。圖3是第一實(shí)施方式的等離子體產(chǎn)生用天線的放大圖。圖4是第一實(shí)施方式的噴頭的仰視圖。圖5是表示切槽形狀的變形例的圖。圖6是第二實(shí)施方式的等離子體產(chǎn)生用天線的放大圖。圖7是變形例的等離子體產(chǎn)生用天線的放大圖。圖8是表示第三實(shí)施方式的等離子體產(chǎn)生用天線的放大圖。圖9是表示第四實(shí)施方式的等離子體產(chǎn)生用天線的圖。圖10是表示第四實(shí)施方式的微波的輸出側(cè)的機(jī)構(gòu)的圖。圖11是表示第四實(shí)施方式的等離子體產(chǎn)生用天線的變形例的圖。圖12是表示第四實(shí)施方式的等離子體產(chǎn)生用天線的變形例的圖。符號(hào)說(shuō)明10 等離子體處理裝置100 處理容器105 基座
、
150 蓋體200等離子體產(chǎn)生用天線210 噴頭
215 氣孔220 切槽225氣體路徑225a第一氣體路徑225b第二氣體路徑250 DC施加機(jī)構(gòu)255 DC 電源260 DC 電極
300微波輸出部400微波傳輸機(jī)構(gòu)410天線模塊450微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)455 同軸管455a外部導(dǎo)體455b內(nèi)部導(dǎo)體480慢波板500控制裝置505控制部600氣體供給源U 等離子體空間
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。而且，在本說(shuō)明書和附圖中，對(duì)于實(shí)質(zhì)上具有相同的功能結(jié)構(gòu)的構(gòu)成要素，通過(guò)標(biāo)注相同的符號(hào)來(lái)省略重復(fù)說(shuō)明。而且，本發(fā)明的實(shí)施方式按照第一 第四實(shí)施方式的順序用以下的內(nèi)容來(lái)說(shuō)明。<第一實(shí)施方式>等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)等離子體產(chǎn)生用天線的結(jié)構(gòu)切槽的變形例<第二實(shí)施方式>等離子體產(chǎn)生用天線的結(jié)構(gòu)<第三實(shí)施方式>等離子體產(chǎn)生用天線的結(jié)構(gòu)〈第四實(shí)施方式〉等離子體產(chǎn)生用天線的結(jié)構(gòu)等離子體產(chǎn)生用天線的結(jié)構(gòu)〈第一實(shí)施方式〉等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)首先，參照附圖I說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置的整體結(jié)構(gòu)。圖I是概略地表示等離子體處理裝置的縱截面圖。在本實(shí)施方式中，以對(duì)半導(dǎo)體晶片W(以下稱作晶片W)實(shí)施蝕刻處理作為等離子體處理的蝕刻裝置為例來(lái)說(shuō)明等離子體處理裝置10。等離子體處理裝置10具有在被氣密地保持的內(nèi)部對(duì)晶片W進(jìn)行等離子體處理的處理容器100。處理容器100是圓筒狀，例如由鋁等金屬形成，并且接地。在處理容器100的底部設(shè)有載置晶片W的基座105。基座105用鋁等金屬形成，通過(guò)絕緣體Iio被支承部件115支承，且設(shè)置于處理容器100的底部。由此，基座105變成電浮游狀態(tài)。作為基座105和支承部件115的材料，能列舉對(duì)表面進(jìn)行了鋁陽(yáng)極化處理(alumite)(陽(yáng)極氧化處理)的招等。在基座105上通過(guò)匹配器120連接有偏壓用的高頻 電源125。高頻電源125在基座105上施加偏壓用的高頻電力。由此，等離子體中的離子被引到晶片W—側(cè)。而且，雖然未圖示，但是也可以在基座105上設(shè)置用來(lái)靜電吸附晶片W的靜電卡盤、溫度控制機(jī)構(gòu)、用于向晶片W的背面供給熱傳導(dǎo)用的氣體的氣體流路、搬送晶片W時(shí)升降的升降銷等。在處理容器100的底部設(shè)置排氣口 130，在排氣口 130處連接有包括未圖示的真空泵的排氣裝置135。使排氣裝置135工作時(shí)，處理容器100的內(nèi)部被排氣，被減壓至期望的真空度。在處理容器100的側(cè)壁形成搬入搬出口 140，通過(guò)能夠開閉搬入搬出口 140的閘閥145的開閉來(lái)搬入搬出晶片W。在基座105的上方安裝有能夠供給氣體，并且能夠供給電磁波(此處是微波)的等離子體產(chǎn)生用天線(antenna) 200 (以下，稱作天線200)。天線200設(shè)置于蓋體150的開口部分。由此，在基座105與天線200之間形成等離子體空間U。在天線200的上部連結(jié)有作為傳輸微波的電磁波傳輸機(jī)構(gòu)的微波傳輸機(jī)構(gòu)400,將從微波輸出部300輸出的微波傳輸?shù)教炀€200。如后所述，控制裝置500控制在天線200上施加的DC電壓等?？刂蒲b置500具有控制部505和存儲(chǔ)部510?？刂撇?05根據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部510中的方案(recipe)，對(duì)每個(gè)工序控制施加在天線200上的DC電壓。而且，向控制裝置500的指令是通過(guò)專用的控制裝置或者運(yùn)行程序的CPU(未圖示)來(lái)實(shí)施的。設(shè)定了工序條件的方案被預(yù)先存儲(chǔ)在ROM或非易失性存儲(chǔ)器(均未圖示)，CPU從這些存儲(chǔ)器讀出并運(yùn)行這些方案的條件。參照?qǐng)D2說(shuō)明微波輸出部300和微波傳輸機(jī)構(gòu)400的結(jié)構(gòu)。在圖2的左側(cè)表示微波輸出部300的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在圖2的右側(cè)表示微波傳輸機(jī)構(gòu)400的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。微波輸出部300具有微波電源305、微波振蕩器310和放大器315。微波電源305輸出2. 45GHz,8. 35GHz,5. 8GHz、I. 98GHz等頻率的微波。微波電源305是電磁波源的一個(gè)例子，輸出微波帶的電磁波。電磁波源不限于微波，是輸出從IOOMHz的RF帶至3GHz的微波帶的電磁波的電源。微波振蕩器310例如使2. 45GHz的規(guī)定頻率的微波進(jìn)行PLL振蕩。放大器315放大振蕩的微波。微波傳輸機(jī)構(gòu)400具有天線模塊410和微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)450。天線模塊410具有相位器412、可變?cè)鲆娣糯笃?14、主放大器416和隔離器(isolator)418。將從微波輸出部300輸出的微波傳輸?shù)轿⒉▽?dǎo)入機(jī)構(gòu)450。相位器412利用鐵芯調(diào)諧器(slug tuner)來(lái)改變微波的相位，通過(guò)調(diào)整它能夠調(diào)制放射特性。這樣就能控制指向性從而改變等離子體分布。而且，在不需要這樣的輻射特性的調(diào)制的情況下，不需要設(shè)置相位器412?？勺?cè)鲆娣糯笃?14調(diào)整向主放大器416輸入的微波的電平，進(jìn)行等離子體強(qiáng)度的調(diào)整。主放大器416構(gòu)成固態(tài)放大器(solid-state amplifier)。固態(tài)放大器能夠采用具有未圖示的輸入匹配電路、半導(dǎo)體增幅元件、輸出匹配電路和高Q諧振電路的結(jié)構(gòu)。隔離器418用來(lái)分離在天線200反射然后返回主放大器416的微波的反射波，具有循環(huán)器(circulator)和假負(fù)載(du_y load)(同軸終端器)。循環(huán)器將在天線200反射的微波導(dǎo)向假負(fù)載，假負(fù)載將被循環(huán)器引導(dǎo)的微波的反射波轉(zhuǎn)換成熱量。等離子體產(chǎn)生用天線的結(jié)構(gòu)接著，參照?qǐng)D3說(shuō)明第一實(shí)施方式的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)450和等離子體產(chǎn)生用天線200的結(jié)構(gòu)。圖3是第一實(shí)施方式的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)450和天線200的放大圖(左半部分)。微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)450具有同軸管455和慢波板480。同軸管455具有由筒狀的外部導(dǎo) 體455a和設(shè)置于其中心的棒狀的內(nèi)部導(dǎo)體455b組成的同軸狀的波導(dǎo)管。在同軸管455的下端，隔著慢波板480設(shè)置有天線200。同軸管455的內(nèi)部導(dǎo)體455b成為供電側(cè)，外部導(dǎo)體455a成為接地側(cè)。在同軸管455設(shè)置有調(diào)諧器470。調(diào)諧器470具有兩個(gè)鐵芯(slug) 470a，構(gòu)成鐵芯調(diào)諧器。鐵芯470a構(gòu)成為電介質(zhì)部件的板狀體,在同軸管455的內(nèi)部導(dǎo)體455b與外部導(dǎo)體455a之間成環(huán)狀地設(shè)置。調(diào)諧器470根據(jù)來(lái)自控制部505的指令，利用未圖示的促動(dòng)器(actuator)使鐵芯470a上下移動(dòng)，由此來(lái)調(diào)節(jié)阻抗?？刂撇?05例如以在同軸管455的終端成為50 Q的特性阻抗的方式調(diào)節(jié)阻抗。慢波板480與同軸管455的下表面鄰接地設(shè)置。慢波板480由圓板狀的電介質(zhì)部件形成。慢波板480使在同軸管455中傳輸?shù)奈⒉ㄍ高^(guò)，導(dǎo)向天線200。天線200具有噴頭(氣體噴頭)210和在噴頭210上施加直流電壓的機(jī)構(gòu)(以下，稱作DC施加機(jī)構(gòu)250)。噴頭210與慢波板480的下表面鄰接地設(shè)置。噴頭210是直徑比慢波板480大的圓板狀，由鋁或/和銅等電傳導(dǎo)率高的導(dǎo)體形成。噴頭210露出在等離子體空間U—側(cè)，使表面波傳播到所露出的下表面。此處，噴頭210的金屬面露出在等離子體空間U —側(cè)。以下，將這樣傳播到所露出的下表面的表面波稱作金屬表面波。噴頭210具有多個(gè)氣孔215和在與這些氣孔215分離的位置使微波通過(guò)的多個(gè)切槽220。在噴頭210上，在噴頭210的徑向形成有貫穿其側(cè)面的氣體路徑225。氣體從氣體供給源600 (參照?qǐng)DI)供給，通過(guò)氣體供給管605從氣體路徑225進(jìn)入多個(gè)氣孔215，從各個(gè)氣孔215被導(dǎo)入處理容器內(nèi)。噴頭210的露出在等離子體一側(cè)的面例如被氧化鋁(Al2O3)或氧化釔(Y2O3)的覆膜290覆蓋，使得導(dǎo)體面不露出在等離子體一側(cè)。在覆膜290上形成有與多個(gè)切槽220和多個(gè)氣孔215連通的開口。在噴頭210設(shè)置有未圖示的冷卻通路，用來(lái)冷卻噴頭210。由于噴頭210是電傳導(dǎo)率高的導(dǎo)體，因此能夠使來(lái)自作為微波的傳輸路徑的切槽220的熱量有效地向處理容器主體一側(cè)逃逸。多個(gè)切槽220設(shè)置于與作為氣體的供給路徑的氣體路徑225和多個(gè)氣孔215分離的位置，在與噴頭210的徑向垂直的方向貫穿。切槽220的一端與慢波板480鄰接，另一端在等離子體空間U —側(cè)開口。微波在同軸管455中傳輸，在透過(guò)慢波板480后通過(guò)多個(gè)切槽220，向等離子體空間U輻射。圖4是表不噴頭210的露出在等尚子體空間U的面(下表面)的圖。多個(gè)氣孔215大致均等地配置。氣孔215設(shè)置于大致呈環(huán)狀的切槽220的外周一側(cè)和內(nèi)周一側(cè)。切槽220并非形成為完整的環(huán)狀，而是形成為被分割成4個(gè)的扇形。在切槽220被分割的部分A，形成為氣體路徑225不與切槽220連通，成為向設(shè)置于切槽220的內(nèi)周一側(cè)的氣孔215供給氣體。由此，在切槽220中，至少需要一個(gè)用來(lái)使氣體路徑225通過(guò)的切口(分割)。由此，在本實(shí)施方式中，切槽220是4個(gè)，但并非限定于此，只要具有至少一個(gè)以上的切口部分即可。多個(gè)切槽220相對(duì)于天線200的中心軸(圖3的中心軸0)成軸對(duì)稱地形成。由此，能夠從切槽220更均一地輻射微波。氣孔215形成為細(xì)孔使得在向等離子體空間U輻射的微波不進(jìn)入該氣孔215的內(nèi)部。另外，切槽220與氣孔215在噴頭210內(nèi)被完全分離。由此，能夠防止在氣體路徑225和氣孔215中的異常放電。再返回圖3，在慢波板480與噴頭210的接觸面設(shè)置有0形環(huán)485和0形環(huán)495，從設(shè)置于大氣一側(cè)的微波傳輸機(jī)構(gòu)400真空密封噴頭210和處理空間100的內(nèi)部。由此， 能夠?qū)⒌入x子體空間U、切槽220、氣體路徑225、氣孔215的內(nèi)部形成為真空狀態(tài)。如本實(shí)施方式那樣，在噴頭210是導(dǎo)體的情況下，能夠?qū)婎^210施加DC電壓(直流電壓)。具體而言，根據(jù)控制部505的指令，將從DC電源255輸出的DC電壓供給到DC施加機(jī)構(gòu)250。DC施加機(jī)構(gòu)250具有DC電極260、絕緣部件265和絕緣板270。DC電極260具有筒狀的導(dǎo)體260a，通過(guò)筒狀的導(dǎo)體260a與噴頭210連接，由此，對(duì)噴頭210施加DC電壓。DC電壓260利用設(shè)置于筒狀的導(dǎo)體260a的下端的未圖示的絕緣插口(socket)被螺紋固定在噴頭210上。DC電極260接近同軸管455的外部導(dǎo)體455a和蓋體150。因此，為了使DC電極260與同軸管455和DC電極260與蓋體150DC性地絕緣，用絕緣部件265覆蓋DC電極260，將DC電極260與同軸管455和DC電極260與蓋體150絕緣。另外，為了使噴頭210與同軸管455和噴頭210與蓋體150DC性地絕緣，在噴頭210與同軸管455之間、和噴頭210與蓋體150之間夾著絕緣板270。這樣，通過(guò)使處理容器IODC性地絕緣，DC電壓僅被施加在噴頭210上，能夠盡量減少DC電壓的有關(guān)部件。而且，在噴頭210用絕緣體形成的情況下，不能對(duì)噴頭210施加DC電壓。但是，在該情況下，如果施加RF電壓，則能夠期待同樣的效果。如以上所說(shuō)明的那樣，根據(jù)本實(shí)施方式的等離子體處理裝置10，從同軸管455被導(dǎo)入的微波通過(guò)慢波板480，通過(guò)貫穿噴頭210而形成的多個(gè)切槽220后向等離子體空間U輻射。此時(shí)，在噴頭210的表面，產(chǎn)生以等離子體鞘層作為邊界條件具有分散關(guān)系特征的波長(zhǎng)的駐波(金屬表面波)，被表面波等離子體吸收。從氣體供給源600供給的氣體也通過(guò)噴頭210被導(dǎo)向等離子體空間U。被導(dǎo)入的氣體被表面波等離子體激勵(lì)。由此，在處理容器100內(nèi)的等離子體空間U生成低電子溫度且高等離子體密度的等離子體。所生成的等離子體被用于晶片W的蝕刻處理。由于等離子體是低電子溫度，所以晶片W不易受到破壞，另夕卜，由于是高等離子體密度，所以能夠?qū)琖高速地實(shí)施微細(xì)加工。另外，通過(guò)用導(dǎo)體形成噴頭210，能夠?qū)嵤┓磻?yīng)性蝕刻等工序。在一般的表面波等離子體源的情況下，在天線切槽的下部設(shè)置電介質(zhì)，在電介質(zhì)中制作噴頭構(gòu)造的情況下，電磁波透過(guò)電介質(zhì)，因此在其內(nèi)部發(fā)生異常放電的可能性增大，在一般的表面波等離子體源采用噴頭構(gòu)造極其困難。例如，在氬等離子體中，在噴頭空間內(nèi)空有IOmm的空間的情況下，沿著其距離在噴頭內(nèi)部產(chǎn)生大約120伏特的電壓時(shí)，在ITorr壓力下在噴頭內(nèi)部產(chǎn)生異常放電的可能性增大。與此相對(duì)，本實(shí)施方式的等離子體處理裝置10的噴頭210采用金屬等導(dǎo)體形成，因此電磁波不會(huì)進(jìn)入噴頭210內(nèi)部，等于沒有噴頭210內(nèi)部的電場(chǎng)。因此，不會(huì)引起異常放電。電磁波與氣體在噴頭210內(nèi)部被隔離，進(jìn)入處理容器100內(nèi)開始它們才接觸。因此，通過(guò)使用本實(shí)施方式的等離子體處理裝置10，能夠在噴頭210均勻地釋 放氣體，并且不會(huì)發(fā)生異常放電，能夠生成表面波等離子體。另外，根據(jù)本實(shí)施方式的等離子體處理裝置10，能夠?qū)婎^210施加DC電壓并且對(duì)同一噴頭210施加微波。由此，能夠在各種各樣的工序中應(yīng)用等離子體處理裝置10。例如，施加微波時(shí)，對(duì)噴頭210的表面?zhèn)鞑ノ⒉ā４藭r(shí)，在噴頭210的表面產(chǎn)生鞘層區(qū),在鞘層中傳播表面波。DC電壓控制該鞘層的厚度。例如對(duì)噴頭210施加DC電壓時(shí)能夠?qū)⑶蕦涌刂茷檩^厚，其結(jié)果是，能夠使在噴頭210的表面?zhèn)鞑サ谋砻娌ǖ膫鞑ゾ嚯x較長(zhǎng)。通過(guò)像這樣控制DC電壓來(lái)操作等離子體鞘層電壓，能夠控制表面波的傳播距離，使等離子體的電子密度和自由基密度最適化。切槽的變形例參照?qǐng)D5說(shuō)明形成于天線200的切槽的變形例。在圖5的上側(cè)、中央、下側(cè)分別表示不同形狀的切槽220。圖5的上側(cè)的切槽被分割成6個(gè)切槽220。各個(gè)切槽220是在中央厚兩端部薄的相同形狀。鄰接的切槽220的兩端部相互相對(duì)。圖5的中央的切槽被分割成6個(gè)切槽220。各切槽220的中央與兩端部相同厚度。各切槽220是略彎曲并且向斜方向傾斜的相同形狀。鄰接的切槽220的兩端部相互相對(duì)。圖5的下側(cè)的切槽采用外周側(cè)被分割成4個(gè)切槽220并且內(nèi)周側(cè)也被分割成4個(gè)切槽220的雙層的切槽結(jié)構(gòu)。各個(gè)切槽220是相同厚度的圓弧狀，是相同形狀。配置為外周側(cè)的切槽220間的切口位于內(nèi)周側(cè)的切槽220的中央，內(nèi)周側(cè)的切槽220間的切口位于外周側(cè)的切槽220的中央。在任意一個(gè)變形例中，多個(gè)切槽220相對(duì)于天線200的中心軸成軸對(duì)稱地形成。由此，能夠在處理容器100內(nèi)均勻地輻射微波。另外，多個(gè)切槽220具有至少一個(gè)以上的切口部分。由此，能夠從在切槽220的外周側(cè)和內(nèi)周側(cè)形成的未圖示的氣孔215供給氣體。〈第二實(shí)施方式〉等離子體產(chǎn)生用天線的結(jié)構(gòu)接著，參照?qǐng)D6說(shuō)明第二實(shí)施方式的等離子體產(chǎn)生用天線的結(jié)構(gòu)。圖6是第二實(shí)施方式的等離子體產(chǎn)生用天線200的放大圖(左半部分)。第二實(shí)施方式的等離子體產(chǎn)生用天線200能夠代替第一實(shí)施方式的天線，應(yīng)用在圖I的等離子體處理裝置10的天線部分。在第二實(shí)施方式的多個(gè)切槽220中填充有電介質(zhì)部件220a。作為電介質(zhì)部件220a，還可以使用石英等。由此，能夠防止等離子體進(jìn)入切槽220內(nèi)。在第二實(shí)施方式中，在例如由鋁形成的噴頭210的等離子體空間一側(cè)的露出面，固定有硅的頂板700。由此，能夠更換因等離子體而受到破壞的頂板700，并且能夠延長(zhǎng)噴頭210的壽命。在頂板700形成有與多個(gè)切槽220和多個(gè)氣孔215連通的開口。在與切槽220連通的開口中，與切槽220同樣地填充電介質(zhì)部件220a。
〈變形例〉作為上述實(shí)施方式的變形例，能列舉噴頭210用硅形成的情況。在該情況下，不對(duì)噴頭210實(shí)施噴鍍或設(shè)置頂板700，如圖7所示，就這樣使噴頭210的硅表面裸露。在第二實(shí)施方式和變形例的情況下，也能對(duì)噴頭210施加DC電壓并且對(duì)同一噴頭210施加微波。由此，能夠在各種各樣的工序中應(yīng)用等離子體處理裝置10。例如，施加微波時(shí)，在噴頭210的表面?zhèn)鞑ノ⒉ā４藭r(shí)，在噴頭210的表面產(chǎn)生鞘層區(qū)域,在鞘層中傳播表面波。DC電壓控制該鞘層的厚度。例如對(duì)噴頭210施加DC電壓時(shí)，能夠控制鞘層的厚度，其結(jié)果是，能夠使在噴頭210的表面?zhèn)鞑サ谋砻娌ǖ膫鞑ゾ嚯x較長(zhǎng)。通過(guò)這樣控制DC電壓來(lái)操作等離子體鞘層電壓，由此能夠控制表面波的傳播距離，能夠使等離子體的電子溫度最適化。而且，在變形例的情況下，對(duì)噴頭210施加DC電壓時(shí)，使硅從噴頭210出來(lái)，由此也能提高蝕刻的選擇比。因等離子體生成時(shí)的氣體種類、壓力和高頻電力的大小，有可能等離子體過(guò)度地 方式的等離子體處理裝置10，在切槽220的內(nèi)部填充有電介質(zhì)部件220a。因此，能夠防止等離子體進(jìn)入切槽220內(nèi)。由此，能夠提高等離子體的均勻性。另外，利用切槽220內(nèi)的電介質(zhì)部件220a，能夠縮短通過(guò)切槽內(nèi)的微波的有效波長(zhǎng)。由此，能夠使噴頭210的厚度變薄。〈第三實(shí)施方式〉等離子體產(chǎn)生用天線的結(jié)構(gòu)接著，參照?qǐng)D8說(shuō)明第三實(shí)施方式的等離子體產(chǎn)生用天線的結(jié)構(gòu)。圖8是第三實(shí)施方式的等離子體產(chǎn)生用天線的放大圖(左半部分)。第三實(shí)施方式的等離子體產(chǎn)生用天線200能夠代替第一實(shí)施方式的天線，應(yīng)用在圖I的等離子體處理裝置10的天線部分。第三實(shí)施方式的噴頭200的氣體路徑分為第一氣體路徑225a和第二氣體路徑225b。第一氣體路徑225a和第二氣體路徑225b完全分離。第一氣體路徑225a與氣體供給管605a連接。另外，第二氣體路徑225b與氣體供給管605b連接。從氣體供給源600(參照?qǐng)DI)供給所需的氣體1，通過(guò)氣體供給管605a從氣體路徑225a進(jìn)入多個(gè)氣孔215，從各個(gè)氣孔215被導(dǎo)入處理容器內(nèi)。從氣體供給源600(參照?qǐng)DI)供給所需的氣體2，通過(guò)氣體供給管605b從氣體路徑225b進(jìn)入其他的多個(gè)氣孔215，從各個(gè)氣孔215被導(dǎo)入處理容器內(nèi)。由此,能夠從鄰接的氣體孔交替地導(dǎo)入不同種類的氣體。如以上所說(shuō)明的那樣，根據(jù)本實(shí)施方式的等離子體處理裝置10，在噴頭200中設(shè)置有獨(dú)立的兩個(gè)噴頭空間(矩陣噴頭)，由此來(lái)控制兩個(gè)系統(tǒng)的氣體的流動(dòng)。氣體從各個(gè)噴頭向處理容器100供給，在處理容器內(nèi)的空間混合，能夠使兩種以上的氣體反應(yīng)(后混合)。由此，能夠根據(jù)氣體種類將氣體的導(dǎo)入位置最適化，并且能夠生成所需的等離子體。而且，氣體路徑并不限定于兩個(gè)系統(tǒng)，也可以分成將三種以上的氣體能夠不混合地分別供給的三個(gè)系統(tǒng)以上的氣體路徑?！吹谒膶?shí)施方式〉等離子體產(chǎn)生用天線的結(jié)構(gòu)接著，參照?qǐng)D9和圖10說(shuō)明第四實(shí)施方式的等離子體產(chǎn)生用天線的結(jié)構(gòu)。圖9是表示第四實(shí)施方式的等離子體處理裝置的天線部分的圖。在圖9中，省略了天線200以下的部分，第四實(shí)施方式的等離子體處理裝置10是與第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置同樣的結(jié)構(gòu)。圖10是表不微波輸出部300和微波傳輸機(jī)構(gòu)400的結(jié)構(gòu)的圖。在第四實(shí)施方式的等離子體處理裝置10中，三個(gè)天線200設(shè)置于蓋體150上。對(duì)于各天線200的基本構(gòu)造已經(jīng)在第一實(shí)施方式中說(shuō)明了，所以此處省略其說(shuō)明。在第四實(shí)施方式的等離子體處理裝置10中，微波從在圖10的微波輸出部300內(nèi)所不的微波電源305輸出，通過(guò)微波振蕩器310和放大器315在分配器320中被分配。具體而言，微波振蕩器310使例如2. 45GHz的規(guī)定頻率的微波進(jìn)行PLL振蕩。放大器315放大所振蕩的微波。分配器320將放大的微波分配成多個(gè)。在分配器320中，取得輸入端與輸出端的阻抗匹配，并且分配在放大器315中放大的微波，以盡量確保微波不會(huì)損失。所分配的微波被傳輸?shù)礁鱾€(gè)天線模塊410。
在本實(shí)施方式中，微波傳輸機(jī)構(gòu)400具有用來(lái)傳輸在分配器320中被分配的微波的三個(gè)天線模塊410。各個(gè)天線模塊410將微波從與各天線模塊410連接的同軸管455向處理容器100內(nèi)輻射，在其內(nèi)部空間合成微波。因而，隔離器418可以是小型，能夠與主放大器416鄰接地設(shè)置。各天線模塊410的相位器412構(gòu)成為利用鐵芯調(diào)諧器來(lái)改變微波的相位，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整從而能夠調(diào)制輻射特性。例如，通過(guò)對(duì)每個(gè)天線模塊410調(diào)整相位，能夠控制指向性而改變等離子體分布，在相鄰的天線模塊410中以每90°使相位偏移從而能夠得到圓偏振波。而且，在不需要調(diào)制這種輻射特性的情況下不必設(shè)置相位器412。可變?cè)鲆娣糯笃?14調(diào)整向主放大器416輸入的微波的電平，進(jìn)行各個(gè)天線模塊410的不均的調(diào)整和等離子體強(qiáng)度的調(diào)整。通過(guò)對(duì)每個(gè)天線模塊410使可變?cè)鲆娣糯笃?14變化，也能在所產(chǎn)生的等離子體中產(chǎn)生分布。主放大器416構(gòu)成固態(tài)放大器。固態(tài)放大器能夠米用具有未圖不的輸入匹配電路、半導(dǎo)體增幅元件、輸出匹配電路和高Q諧振電路的結(jié)構(gòu)。隔離器418用來(lái)分離在天線200反射然后朝向主放大器416的微波的反射波，具有循環(huán)器與假負(fù)載(同軸終端器)。循環(huán)器將在天線200反射的微波導(dǎo)向假負(fù)載，假負(fù)載將由循環(huán)器引導(dǎo)的微波的反射波轉(zhuǎn)換成熱。將從天線模塊410輸出的微波傳輸至微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)450，向天線200引導(dǎo)。而且，在本實(shí)施方式中，將三個(gè)天線200分別設(shè)置于蓋體150，分別設(shè)置有氣體供給管605，換言之，每個(gè)天線200都獨(dú)立而設(shè)置有噴頭210，但是與在蓋體150設(shè)置多個(gè)噴頭210相比，相對(duì)于多個(gè)天線200設(shè)置一個(gè)噴頭210的制作要容易。因而，作為本實(shí)施方式的變形例，例如如圖11所示，也可以相對(duì)于三個(gè)天線200設(shè)置一個(gè)共通的噴頭210。該情況下，相對(duì)于共通的噴頭210設(shè)置一個(gè)氣體供給管605。而且，在圖11中，各天線200的基本結(jié)構(gòu)除了使噴頭210和氣體供給管605相對(duì)于多個(gè)天線200被共通化的點(diǎn)之外與圖9所示的情況相同。另外，在將多個(gè)天線200設(shè)置為通用一個(gè)噴頭210的情況下，例如可以將各自獨(dú)立的環(huán)狀的氣體路徑225以蓋體150的中心軸為中心形成為同心圓狀。該情況下,各氣體路徑225被相互隔離。具體而言，例如如圖12所示，在噴頭210形成內(nèi)外兩個(gè)系統(tǒng)的環(huán)狀的氣體路徑225c、225d。在各個(gè)的氣體路徑225c、225d分別設(shè)置有氣體供給管605。通過(guò)這樣做，能使向等離子體空間U導(dǎo)入的氣體的流速和導(dǎo)入的氣體的種類在噴頭210的中心一側(cè)的區(qū)域和外側(cè)的區(qū)域分別不同。等離子體產(chǎn)生用天線的動(dòng)作最后，參照?qǐng)DI說(shuō)明第一 第四實(shí)施方式的等離子體處理裝置10的動(dòng)作。首先，將晶片W搬入處理容器100內(nèi)，載置于基座105上。然后，從氣體供給源600供給例如Ar氣體等等離子體氣體，所述氣體通過(guò)氣體供給管605從噴頭板200被導(dǎo)入處理容器100內(nèi)。從微波輸出部300輸出微波，微波通過(guò)微波傳輸機(jī)構(gòu)400和慢波板480、切槽220被導(dǎo)入處理容器100內(nèi)。等離子體氣體被微波的電場(chǎng)能量激勵(lì)，生成等離子體。接著，從氣體供給源600供給Cl2氣體等蝕刻氣體，氣體通過(guò)分成多支的氣體供給管605，從噴頭板200被導(dǎo)入處理容器100內(nèi)。蝕刻氣體同樣地被激勵(lì)而等離子體化。利用這樣形成的處理氣體的等離子體，對(duì)晶片W例如實(shí)施蝕刻處理。由于等離子體是低電子溫度，因此晶片W不易受到破壞，另外，由于是高等離子體密度，因此能夠?qū)琖高速地實(shí)施微細(xì)加工。
特別是在第四實(shí)施方式的等離子體處理裝置10中，從微波振蕩器310被振蕩的微波在放大器315被放大后，被分配器320分配成多個(gè)。被分配的微波被導(dǎo)入多個(gè)天線模塊410。在各天線模塊410中，這樣被分配成多個(gè)的微波在構(gòu)成固態(tài)放大器的主放大器416被分別放大，并且向各微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)450傳輸。在各微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)450中，使用同軸管455向慢波板480傳輸微波。透過(guò)了慢波板480的微波從各噴頭200的切槽200向處理容器內(nèi)輻射。以上，根據(jù)各實(shí)施方式，能夠提供一種能夠分離地供給氣體和電磁波的等離子體產(chǎn)生用天線200和等離子體處理裝置10。以上，參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并非限于這些例子。只要是具有本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域中的常識(shí)的人，在權(quán)利要求范圍所記載的技術(shù)思想的范疇內(nèi)，顯然能夠想到各種更改例或修正例，當(dāng)然，它們也屬于本發(fā)明的技術(shù)范疇。例如，在上述實(shí)施方式中，作為在等離子體處理裝置內(nèi)實(shí)施的等離子體處理，以蝕刻處理為例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并非限于此例。例如，本發(fā)明的等離子體處理裝置能夠?qū)嵤┏赡せ蚧一?ashing)處理等所有的等離子體處理。另外，本發(fā)明的等離子體產(chǎn)生用天線并非限于上述實(shí)施方式所示的微波等離子體處理裝置，也能應(yīng)用于電感稱合ICP (Inductively Coupled Plasma)的等離子體處理裝置、電容耦合的等離子體處理裝置等中任意的等離子體處理裝置中。而且，本發(fā)明的等離子體處理裝置能夠應(yīng)用于使用表面波等離子體的工序、使用ICP等離子體的工序、使用CCP等離子體的工序。另外，在各個(gè)實(shí)施方式中，安裝于等離子體處理裝置中的等離子體產(chǎn)生用天線是一個(gè)或者三個(gè)。但是，安裝于本發(fā)明的等離子體處理裝置中的等離子體產(chǎn)生用天線的數(shù)量并不限于此，可以是兩個(gè)或四個(gè)或者以上。但是，在包括利用離子敲打晶片W的工序的情況下，優(yōu)選具有多個(gè)等離子體產(chǎn)生用天線的等離子體處理裝置。另一方面，在用自由基使晶片W反應(yīng)的工序的情況下，優(yōu)選具有一個(gè)等離子體產(chǎn)生用天線的等離子體處理裝置。另外，本發(fā)明的等離子體處理裝置的處理容器并不限于圓筒狀，例如也可以是六角形或四角形。因此，在本發(fā)明的等離子體處理裝置中被處理的被處理體并不限于圓盤狀的半導(dǎo)體晶片，例如也可以是矩形的基板。
權(quán)利要求
1.一種等離子體處理裝置，其特征在于，包括 進(jìn)行等離子體處理的處理容器； 使所供給的電磁波透過(guò)的慢波板；和 具有與所述慢波板鄰接地設(shè)置的噴頭的等離子體產(chǎn)生用天線， 所述噴頭由導(dǎo)體形成，設(shè)置有多個(gè)氣孔，在與多個(gè)氣孔分離的位置具有使電磁波通過(guò)的多個(gè)切槽。
2.如權(quán)利要求I所述的等離子體處理裝置，其特征在于 所述等離子體處理裝置具備多個(gè)所述等離子體產(chǎn)生用天線。
3.如權(quán)利要求2所述的等離子體處理裝置，其特征在于 所述噴頭向露出在等離子體空間ー側(cè)的面?zhèn)鞑ケ砻娌ā?br> 4.如權(quán)利要求3所述的等離子體處理裝置，其特征在于 在所述噴頭上，在所述多個(gè)切槽的內(nèi)側(cè)和外側(cè)形成有所述多個(gè)氣孔。
5.如權(quán)利要求4所述的等離子體處理裝置，其特征在于 還具備氣體路徑，所述氣體路徑從分割所述多個(gè)切槽的部分通過(guò)，對(duì)形成于比所述切槽更靠?jī)?nèi)側(cè)的多個(gè)氣孔供給氣體。
6.如權(quán)利要求5所述的等離子體處理裝置，其特征在于 所述氣體路徑被分成能夠分別供給多種氣體的多個(gè)氣體路徑。
7.如權(quán)利要求6所述的等離子體處理裝置，其特征在于 所述氣體路徑相對(duì)于所述噴頭的中心軸形成為同心圓狀。
8.如權(quán)利要求3 7中任意一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于 在多個(gè)所述等離子體產(chǎn)生用天線分別設(shè)置有調(diào)整所述表面波的電カ的電磁波傳輸機(jī)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求I 8中任意一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于 還具備對(duì)所述噴頭施加直流電壓的機(jī)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求9所述的等離子體處理裝置，其特征在于 對(duì)所述噴頭施加直流電壓的機(jī)構(gòu)在與所述同軸管之間具有絕緣部件。
11.如權(quán)利要求I 10中任意一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于 在所述多個(gè)切槽中填充有電介質(zhì)部件。
12.如權(quán)利要求I 11中任意一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于 所述多個(gè)切槽相對(duì)于所述等離子體產(chǎn)生用天線的中心軸成軸對(duì)稱地形成。
13.如權(quán)利要求I 12中任意一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于 在所述噴頭的表面，實(shí)施有噴鍍或固定有頂板，形成有與所述多個(gè)切槽和所述多個(gè)氣孔連通的開ロ。
14.如權(quán)利要求I 12中任意一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于 所述嗔頭由娃形成，該嗔頭的表面露出。
15.一種等離子體產(chǎn)生用天線，其特征在于，具備 噴頭，其由導(dǎo)體形成，具有多個(gè)氣孔和在與該多個(gè)氣孔分離的位置使電磁波通過(guò)的多個(gè)切槽。
全文摘要
提供一種能夠供給氣體和電磁波的等離子體處理裝置和等離子體產(chǎn)生用天線。等離子體處理裝置(10)包括進(jìn)行等離子體處理的處理容器(100)；使所供給的電磁波透過(guò)的慢波板(480)；和具有與慢波板(480)鄰接地設(shè)置的噴頭(210)的等離子體產(chǎn)生用天線(200)，噴頭(210)由導(dǎo)體形成，設(shè)置有多個(gè)氣孔(215)，在與多個(gè)氣孔(215)分離的位置具有使電磁波通過(guò)的多個(gè)切槽(220)。
文檔編號(hào)H01J37/32GK102737944SQ20121009339
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者小松智仁, 池田太郎, 河西繁 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社