專利名稱：表面波激發等離子體處理裝置的制作方法
技術領域：
本發明是關于一種利用表面波激發等離子體進行各種處理的表面波激 發等離子體處理裝置。
背景技術：
作為可生成密度高、面積大的等離子體的等離子體處理裝置，眾所周 知有利用表面波激發等離子體的裝置。在此種裝置中，業者知悉將微波導 波管分支，且并列配置于介電體板A,將從1臺微波產生部導入的微波以 多個分支傳播至各微波導波管內，并且自介電體板上較廣的范圍釆取微波 電力，藉此，實現以大面積生成均勻等離子體的裝置(例如，參照專利文 獻l)。
專利文獻1日本專利特開2005 - 33100號公報(第2頁，圖1、 4)。 使用上述專利文獻1所述的裝置，可在具有分支的多個微波導波管分 配微波電力以生成大面積等離子體。然而，專利文獻l所述的裝置中，因作 為負荷的等離子體會產生稍許變化，有時會引起各個導波管的微波電力與 等離子體結合狀態改變，使得向各導波管輸入的電力的分配比率產生變化，
導致無法獲得均勻的等離子體的情況。
發明內容
(1) 本發明的表面波激發等離子體處理裝置，其特征在于具備有兩臺 或兩臺以上等離子源部，該等離子源部包括微波產生部，其產生微波;微 波導波管，其將來自上述微波產生部的微波導入并于管內傳播;槽孔天線， 其為配置于上述微波導波管H面且具有設定形狀的開口部；介電體部件，其 從上述微波導波管的槽孔天線導入微波并形成表面波，藉此生成表面波激
發等離子體；以及，反射板，其設置于兩個或兩個以上被并列設置的各介 電體部件的相鄰側面之間。
(2) 在前述的表面波激發等離子體處理裝置中，反射板至少表面為電 導體，其表面電位由配設有上述各介電體部件的框體而短路。
(3) 在前述的表面波激發等離子體處理裝置中，在兩個或兩個以上介 電體部件的外周J則面，設置有側反射體，其至少表面為電導體、且其表面 電4立由4醫體而，豆路。
(4) 在前述的表面波激發等離子體處理裝置，其中設置有介電體板，其
至少遮蓋反射板的露出部分。
根據本發明，因設置有兩臺或兩臺以上包括微波產生部、微波導波管 及介電體部件的等離子源部，并于各介電體部件之間設置反射板，故可防 止相鄰介電體部件之間相互干涉。罔此，可獨立控制各等離子體產生部，并 藉由對其加以調整，而可穩定維持大面積的均勻等離子體的生成。
圖1是模式性表示本發明實施形態的SWP處理裝置的概略構成的平面圖。
圖2是模式性表示本發明實施形態的SWP處理裝置的主要部分結構的 剖面圖。
圖3是沿圖2的I - I線所觀察的介電體塊13、 23的仰3見圖。
圖4是模式性表示本發明實施形態的SWP處理裝置的等離子源結構的
圖式。圖4 (a)表示2臺等離子源的結構，圖4 (b)表示3臺等離子源的結構。
1:腔室2:腔室本體
3:蓋體10、 20:等離子源
11、 21:微波產生裝置lla、 21a:高壓電源
llb、 21b:微波振蕩器llc、 21c:絕緣體
lld、 21d:方向性結合器lle、21e:整合器
llf、 21f:連接管12、 22:微波導波管
12a、 22a: 二微波導入口12b、 22b:終端結合器
12d、 22d:底板12c、 22c:槽孔天線
13、 23:介電體塊30:反射板
40:側反射體50:介電體板
100: SWP處理裝置S:被處理基板
P:表面波激發等離子體(等離子體)
SW:表面波
具體實施例方式
以下，就本發明實施形態的表面波激發等離子體(SWP: Surface Wave Plasma,表面波等離子體)處理裝置(以下，略稱作SWP處理裝置)，并參 照圖1 4加以說明。圖l是模式性表示本發明實施形態的SWP處理裝置的 概略構成的平面圖。圖2是模式性表示本發明實施形態的SWP處理裝置的 主要部分構成的剖面圖。
參照圖1及圖2可知，SWP處理裝置100包括腔室1及2臺等離子源
10、 20。腔室1是用以進行被處理基板的等離子體處理的密閉框體。等離
子源10包括微波產生裝置11、微波導波管12及介電體塊13。微波產生裝 置11具有高壓電源lla、微波振蕩器llb、絕緣體llc、方向性結合器lld、 整合器lie與連接管llf，以及振蕩微波且向微波導波管12的端面輸出的構成。
微波導波管12是以鋁合金、銅、銅合金等非磁性材料制作、并安裝于 腔室1的上部，為圖1中于左右方向延伸的管。微波導波管12的左側端面 設有與連接管llf'連接的微波導入口 12a,右側端面設有終端結合器12b。 自微波導入口 12a導入的孩b皮M往右方行進。
介電體塊13是以石英、氧化鋁、氧化鋯等制作，并連接于微波導波管 12下面且配設于腔室1內的平板。如下所述，藉以由微波導波管12向介電 體塊13導入微波電力，而于腔室1的內部空間生成等離子體。
等離子源20與等離子源IO具有同樣的結構。微波產生裝置21與微波 產生裝置11的尺寸、形狀、規格等相同，微波導波管22與微波導波管12 的尺寸、形狀、規格等相同，介電體塊23與介電體塊13的尺寸、形狀、 材質等相同。亦即，腔室1中設置有結構相同的等離子源10、 20。因此， 以下主要就等離子源10進行說明。
請參照圖2，以詳細說明SWP處理裝置100的構成。腔室1是包括腔室 本體2及配設于本體2上面的蓋體'3的密閉框體。在腔室本體2中設有基 板座4、氣體導入口 5以及真空排氣口 6。該基板座4用以保持被處理基板 S。該氣體導入口 5以配管連接于未圖示的氣體供給系統、用以向腔室10 內導入特定的氣體。該真空排氣口 6以配管連接于未圖示的真空泵、并且 用以自腔室10內4非出氣體。
蓋體3上并列安裝有微波導波管12、 22。于微波導波管12的底板12d 上，沿管軸方向(與紙面垂直的方向)以設定間隔配設有多個槽孔天線12c。 槽孔天線12c是貫穿底板12d而形成的長方形開口。底板12a的內面稱作 磁界面(H面)。微波導波管22亦與微波導波管12具有相同結構。
介電體塊13連接于微波導波管12的底板12d,且配設于蓋體3的下面， 以保持腔室10內的氣密。介電體塊.23亦同樣配設于微波導波管22的下側。 因此，介電體塊13與23保持有設定間隔而被并列設置。
請參照圖3,其為沿圖2的I-I線觀察介電體塊13、 23的仰視圖，于 并列設置的介電體塊13、 23之間配設有反射板30，且使反射板30的上邊 與蓋體3的下面相接。反射板30具有與介電體塊13、 23的邊界面相同的 形狀尺寸，并且以鋁合金、不銹鋼、銅合金等制成，具有非磁性與導電性。 因反射板30的上邊被蓋體3短路，使該反射板30與蓋體3及微波導波管 12具有相同的電位。再者，反射板30可于表面具有導電性，亦可例如是由絕緣材料的芯體與鋁合金或不銹鋼等被覆材所構成。
又，于介電體塊13、 23的周圍，側反射體40配設為其上邊與蓋3的 下面相接。側反射體40由4塊平板40a ~ 40d構成，且具有與各介電體塊 13、 23厚度大致相等的高度。側反射體40與反射板30同樣以鋁合金或不 銹鋼等制作，并具有非磁性與導電性。由于側反射體40的上邊被蓋體3短 路，因此使側反射體40與蓋體3及微波導波管12具有相同的電位。再者， 側反射體40的表面可具有導電性，也可例如是由絕緣材料的芯體與鋁合金 或不銹鋼等被覆材所構成。
進而，于介電體塊13、 23的下側，配設有介電體板50，其接觸并遮蔽 介電體塊13、 23的下面及反射板30的下邊。介電體板50的目的在于對于 將介電體塊13、 23固定于蓋體3的未圖示的螺栓進行遮蔽，使其與等離子 體隔離。
對應等離子體處理的目的，自氣體導入口 5向腔室1Q內導入氧(OJ、氫 (H2)、氮(N》、氨(肌)、氯(CU、甲硅烷(SilU、六氟化硫(SF6)、四乙基 硅酸酯(Tetra Ethyl Ortho-Silicate, TEOS: Si ( 0C2H3) 4 )、氬(Ar)、氦 (He)等氣體。 一面導入氣體一面自真空排氣口 6排氣，藉此可使腔室10內 的壓力通常保持于0. 1 ~ 50 Pa左右。利用如此的減壓環境下所形成的表面 波激發等離子體P使腔室10內的氣體電離、離解，并將被處理基板S置于 等離子體中或其附近，藉此進行成膜、蝕刻、灰化等等離子體處理。
接著，說明等離子源IO的表面波激發等離子體的生成步驟。由微波產 生裝置11振蕩的頻率為2. 45 GHz的微波，于微波導波管12內部傳送，并 由整合器lie與終端結合器12b調整而以所期望的狀態形成駐波。微波穿 過排列于設定位置的槽孔天線12c依次放射于介電體塊13、介電體板50， 于等離子體生成的最初期，因其微波電力而使腔室10內的氣體電離、離解 后生成等離子體P。而等離子體P的電子密度于截止點或截止點以上時，微 波成為表面波SW，并沿介電體板50的表面傳播且擴散至整個區域。該表面 波SW的能量激發腔室10內的氣體，使得生成表面波激發等離子體P。
等離子源20亦以同樣的步驟生成表面波激發等離子體P.結果，-脈 生成與介電體塊n、 23的合計面積大致相等的表面波激發等離子體P。
在介電體塊13內傳播的微波與在介電體塊23內傳^番的微波，均由反 射板30及側反射體40分別反射，并分別形成對應于由反射板30及側反射 體40包圍的區域的駐波。因此，能夠以大面積均勻形成表面波SW的駐波 模式，結果，能夠以大面積均勻地生成表面波激發等離子體P。
又，藉由于介電體塊13與23之間配設反射板30，可阻止傳播于介電 體塊13、 23內的電磁波(微波)作為反射波相互進入微波導波管，而且可 防止兩個表面波SW相互干涉。即，等離子源10、 20不會相互干涉而是獨
立控制微波電力，藉此可形成具有設定等離子體密度及等離子體分布的表
面波激發等離子體P。再者，反射板30能夠以lmm左右的厚度充分發揮上 述功能，故所并列設置的等離子源10、 20表面上作為一個大面積用等離子 源而動作。因反射板30厚度較薄為1 mm左右，故無需降低反射板30正下 方的等離子體密度，即可獲得對應于介電體塊13與23的合計面積的均勻 的表面波激發等離子體P。
圖4是模式性表示本發明實施形態的SWP處理裝置的等離子源結構的 圖式。圖4 (a)表示2臺等離子竭的結構，圖4 (b)表示3臺等離子源的 結構。
圖4 (a)中，將自微波產生裝置11向微波導波管12的微波輸入設為 Sl，自微波導波管12向介電體塊13的輸出設為Pl，微波傳播損耗設為dl, 同樣，將自微波產生裝置21向微波導波管22的微波輸入設為S2，自微波 導波管22向介電體塊23的輸出設為P2，微波的傳播損耗設為d2,此時式 1成立。
Sl+S2 = P1+P2+ (dl+d2 ) ...... ( 1 )
輸出P1、 P2相互不受影響，已知損耗dl、 d2是微波導波管12、 22中 的固有值，故可由式l較容易地設定投入的微波電力。
圖4 (b)中，僅向圖4 (a)的等離子源10、 20中追加等離子源10A, 同樣，式2成立。
S1+S2+S3-P1+P2+P3+ (dl+d2+d3) ...... (2)
根據式2可較容易地設定投入的微波電力。
如上述的說明，根據本實施形態的SWP處理裝置IOO,可發揮如下作用。
(1) 于腔室1內設置兩臺等離子源10、 20，并于等離子源10、 20的介 電體塊13與23之間配設反射板30,藉此，可阻止傳播于介電體塊13、' 23 內的電磁波的干涉，故等離子源IO.、 20可維持設定的性能。因此，可獨立 控制投入等離子源IO、 20中的微波電力。
(2) 于介電體塊13、 23的外周部配設反射板30與側反射體40,藉此 可形成傳播于介電體塊13、 23內的電磁波的駐波，并能夠以大面積均勻形 成表面波SW的駐波模式。
(3) 配設介電體板50，使其與介電體塊13、 23的下面與反射板30的 下邊相接，藉此可防止因反射板30的金屬污染而導致被處理基板S受污染。 又，介電體板50不會損害表面波SW的形成，而可用作介電體塊13、 23的 防著板，僅需交換介電體板50即可，故維護時的便利性提高。
本發明只要不影響其特征，以上所說明的實施形態中無任何限定。例 如，本實施形態中并設有兩臺等離子源10、 20，當然亦可并設3臺或3臺 以上，并獨立控制各等離子源。又；介電體板50的目的若僅為防止反射板30的金屬污染，則可使用面積較小的僅可遮蓋反射板30的介電體板。進而， 不僅限于基板處理裝置，本發明亦可適用于利用SWP作為醫療器具等殺菌、
滅菌裝置的裝置。進而，又，本發明亦可適用于分別設置有sw產生室與處 理室的裝置。
權利要求
1.一種表面波激發等離子體處理裝置，其特征在于具備有兩臺或兩臺以上等離子源部，上述等離子源部，包括微波產生部，其產生微波；微波導波管，其將來自上述微波產生部的微波導入，并于管內傳播；槽孔天線，其為配置于上述微波導波管H面的具有設定形狀的開口部；及介電體部件，其從上述微波導波管的槽孔天線導入微波并形成表面波，藉此生成表面波激發等離子體；以及反射板，設置于上述兩個或兩個以上被并列設置的各介電體部件的相鄰側面之間。
2. 如權利要求1所述的表面波激發等離子體處理裝置，其特征在于其 中上述反射板至少表面為電導體，其表面電位由配設有上述各介電體部件 的框體而短路。
3. 如權利要求1或2所述的表面波激發等離子體處理裝置，其特征在 于其中于上述兩個或兩個以上介電體部件的外周側面，設置有側反射體， 其至少表面為電導體，并且其表面電位由上述框體而短路。
4. 如權利要求1至3任一項所述的表面波激發等離子體處理裝置，其 特征在于其中設置有介電體板，其至少遮蓋上述反射板的露出部分。
全文摘要
一種表面波激發等離子體處理裝置，其可一直維持以大面積生成均勻的等離子體。此表面波激發等離子體處理裝置的等離子源(10)包括微波產生裝置、微波導波管(12)、以及介電體塊(13)，等離子源(20)亦同樣包括微波產生裝置、微波導波管(22)、以及介電體塊(23)。于腔室(1)的蓋體(3)上，并列安裝有微波導波管(12、22)，并將介電體塊(13、23)配設于腔室(1)內。使反射板(30)設于介電體塊(13)與(23)之間，以阻止傳播于介電體塊(13、23)內的電磁波(微波)作為反射波而相互進入。藉此，獨立控制等離子源(10、20)。又，于介電體塊(13、23)的外周部配設有側反射體(40)，以形成傳播于介電體塊(13、23)內的電磁波的駐波，并以大面積均勻地形成表面波SW的駐波模式。
文檔編號H01L21/205GK101099419SQ20068000183
公開日2008年1月2日 申請日期2006年4月26日 優先權日2005年5月12日
發明者猿渡哲也, 鈴木正康 申請人:株式會社島津制作所