微波等離子體源和等離子體處理裝置的制作方法

專利名稱：微波等離子體源和等離子體處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微波等離子體源和使用其的等離子體處理裝置。
背景技術：
在半導體設備和液晶顯示裝置的制造工序中，為了在半導體晶片或玻璃基板等這樣的被處理基板上實施蝕刻處理或成膜處理等等離子體處理，使用等離子體蝕刻裝置或等離子體CVD成膜裝置等等離子體處理裝置。最近，作為這樣的等離子體處理裝置，能以高密度均勻地形成低電子溫度的表面波等離子體的RLSA (Radial Line Slot Antenna)微波等離子體處理裝置備受關注(例如， 專利文獻1)。RLSA微波等離子體處理裝置，在腔室(處理容器)的上部設置以規(guī)定的圖案形成有槽口的平面天線(Radial Line Slot Antenna)，來自微波發(fā)生源并通過同軸結構的波導路徑導入的微波，從平面天線的槽口輻射到腔室內，由微波電場使導入腔室內的氣體等離子體化，來對半導體晶片等被處理體實施等離子體處理。在這樣的RLSA微波等離子體裝置中，調整等離子體分布時，需要準備槽口形狀和圖案等不同的多個天線，需要交換天線，非常麻煩。與此相對，專利文獻2中，公開了將微波分配為多個，并通過多個天線模塊將微波輻射到腔室內，而在腔室內空間合成微波的微波等離子體源。通過這樣使用多個天線模塊來空間合成微波，能調整從各天線模塊的天線輻射的微波的相位和強度來調整等離子體分布。專利文獻專利文獻1特開2000-294550號公報專利文獻2國際公開第2008/013112號小冊子

發(fā)明內容
但是，在這樣使用多個天線模塊將微波輻射到腔室內來形成等離子體的情況下， 在微波輻射到腔室內時產生的駐波的波腹和波節(jié)明顯化，這會導致等離子體中的電子密度分布的局部化，產生等離子體密度分布的均勻性惡化的問題。本發(fā)明是鑒于上述事實而產生的，其課題在于，提供在處理容器內能夠極力抑制微波的駐波的波腹和波節(jié)的位置被固定化，并能夠提高在腔室內的等離子體密度的均勻性的微波等離子體源和使用其的等離子體處理裝置。本發(fā)明的第一觀點，提供一種微波等離子體源，是向實施等離子體處理的處理容器內導入微波、并使向上述處理容器內供給的氣體等離子體化的等離子體源，其特征在于， 具備生成微波的微波生成機構和將生成的微波供給到上述處理容器內的微波供給部，上述微波供給部具有將微波導入上述處理容器內的多個微波導入機構；對分別向上述多個微波導入機構輸入的微波的相位進行調整的多個相位器，通過上述多個相位器對向所述多個微波導入機構輸入的微波的相位進行調整，使得關于多個微波導入機構中鄰接的微波導入機構，固定一個的微波的輸入相位使另一個的微波的輸入相位按照周期性波形變化，或者使鄰接的微波導入機構的雙方的微波的輸入相位按照相互不重疊的周期性波形變化。在上述第一觀點中，作為上述周期性波形，能使用正弦波、三角波、梯形波和正弦波狀波形中的任一個。此外，構成上述處理容器的上壁、并使從上述多個微波導入機構輻射的微波透過的頂板，為具有在與上述多個微波導入機構對應的位置設置的多個電介質部件和支承電介質部件的金屬制的框體的結構，所述框體能具有蜂巢狀結構。這種情況下，上述框體為具有氣體流路和多個氣體噴出孔的結構，能將等離子體處理所需要的氣體從上述氣體噴出孔朝向上述處理容器噴出。本發(fā)明的第二觀點，提供一種等離子體處理裝置，其特征在于，具備收容被處理基板的處理容器；在上述處理容器內載置被處理基板的載置臺；向上述處理容器內供給氣體的氣體供給機構；所述第一觀點的微波等離子體源，由從上述微波等離子體源導入上述處理容器內的微波產生等離子體，由該等離子體對被處理基板實施處理。根據本發(fā)明，通過上述多個相位器調整向上述多個微波導入機構輸入的微波的相位，使得關于多個微波導入機構中鄰接的微波導入機構，固定一個的微波輸入相位，使另一個的微波的輸入相位按照周期性波形變化，或者使鄰接的微波導入機構的雙方的微波的輸入相位按照相互不重疊的周期性波形變化，因此，輻射到處理容器內的微波中的駐波的波節(jié)和波腹的位置連續(xù)地變化并使電場強度平均化，能夠提高電場強度的面內均勻性。因此， 能夠使處理容器內的電子密度、即等離子體密度均勻化，并進行均勻的等離子體處理。


圖1為表示本發(fā)明第一實施方式的具有微波等離子體源的表面波等離子體處理裝置的概略結構的截面圖。圖2為表示微波等離子體源的結構的結構圖。圖3為模式性地表示微波等離子體源中微波供給部的平面圖。圖4為表示微波等離子體源中天線模塊使用的主增幅器的電路結構的例子的圖。圖5為表示微波等離子體源中的天線模塊使用的微波導入機構的截面圖。圖6為表示微波導入機構的供電結構的、在圖5的AA’線的橫截面圖。圖7為表示調諧器中的鐵芯和滑動部件的、在圖5的BB’線的橫截面圖。圖8為用于說明使搭載于微波等離子體源的7根微波導入機構中微波的輸入相位按照周期性波形變化的機構的模式圖。圖9為表示將鄰接的微波導入機構的一個的相位固定在0°，使另一個的輸入相位為正弦波時的輸入相位的時間變化的圖。圖10為表示周期性波形的正弦波以外的例子的圖。圖11為表示使用配置有圖3那樣的7個微波導入機構的等離子體源，在全部的微波導入機構的微波的輸入相位為0°的情況下，和外周的3個微波導入機構的輸入相位變化為180°的情況下，對腔室內的電場分布已掌握的結果的圖。圖12為模式性地表示本發(fā)明第二實施方式的等離子體源的微波供給部和頂板的平面圖。圖13為在圖12的CC’線的截面圖。圖14為模式性地表示頂板的結構的變形例的平面圖。圖15為表示頂板的結構的其他變形例的仰視圖。符號說明1 腔室2微波等離子體源11 基座12支承部件16排氣裝置20噴淋板30微波輸出部40微波供給部41天線模塊43微波導入機構45天線部46相位器52外側導體53內側導體討供電機構60調諧器81 平面隙縫天線(slot antenna)100表面波等離子體處理裝置110 頂板IlOa 框體IlOb電介質部件120控制部W 晶片
具體實施例方式以下，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。<第一實施方式>圖1為表示本發(fā)明第一實施方式的具有微波等離子體源的表面波等離子體處理裝置的概略結構的截面圖，圖2為表示微波等離子體源的結構的結構圖，圖3為模式性地表示微波等離子體源的微波供給部的平面圖，圖4為表示微波等離子體源中天線模塊使用的主增幅器的電路結構的例子的圖，圖5為表示微波等離子體源的天線模塊使用的微波導入機構的截面圖，圖6為表示微波導入機構的供電結構的、在圖5的AA’線的橫截面圖，圖7 為表示調諧器中的鐵芯和滑動部件的、在圖5的BB’線的橫截面圖。表面波等離子體處理裝置100，構成為對晶片實施等離子體處理例如蝕刻處理的等離子體蝕刻裝置，具有氣密地構成的、由鋁或不銹鋼等的金屬材料構成的大致為圓筒狀的、接地的腔室1 ；用于在腔室1內形成微波等離子體的微波等離子體源2。在腔室1的上部形成開口部la，微波等離子體源2設置為從該開口部Ia朝向腔室1的內部。在腔室1內，用于水平支承作為被處理體的晶片W的基座11，以隔著絕緣部件12a 并由豎立設置的筒狀的支承部件12支承的狀態(tài)，設置于腔室1的底部中央。作為構成基座 11和支承部件12的材料，舉例說明有對表面進行了氧化鋁膜(alumite)處理(陽極氧化處理)的鋁等。此外，雖然未圖示，但是在基座11上根據需要設置用于對晶片W進行靜電吸附的靜電夾具、溫度控制機構、向晶片W的背面供給熱傳遞用的氣體的氣體流路、和為了搬送晶片W進行升降的升降銷等。并且，通過匹配器13高頻偏壓電源14與基座11電連接。通過從該高頻偏壓電源14向基座11供給高頻電力，在晶片W側引入等離子體中的離子。腔室1的底部與排氣管15連接，在該排氣管15連接含有真空泵的排氣裝置16。于是通過使該排氣裝置16動作能使腔室1內排氣，腔室1內能夠高速減壓到規(guī)定的真空度。 此外，在腔室1的側壁上設置用于進行晶片W的搬入搬出的搬入搬出口 17和開關該搬入搬出口 17的閘閥18。在腔室1內的基座11的上方位置，水平地設置向晶片W噴出用于等離子體蝕刻的處理氣體的噴淋板20。該噴淋板20具有形成為格子狀的氣體流路21和在該氣體流路21 上形成的多個氣體噴出孔22，格子狀的氣體流路21之間是空間部23。該噴淋板20的氣體流路21與在腔室1的外側延伸的配管M連接，該配管M與處理氣體供給源25連接。另一方面，在腔室1的噴淋板20的上方位置，沿著腔室壁設置環(huán)狀的等離子體氣體導入部件沈，在該等離子體氣體導入部件沈的內周設置多個氣體噴出孔。在該等離子體氣體導入部件沈通過配管觀連接供給等離子體氣體的等離子體氣體供給源27。作為等離子體氣體，適宜使用Ar氣體等的稀有氣體。從等離子體氣體導入部件沈導入腔室1內的等離子體氣體，依靠從微波等離子體源2導入腔室1內的微波被等離子體化，該等離子體通過噴淋板20的空間部23并激發(fā)從噴淋板20的氣體噴出孔22噴出的處理氣體，形成處理氣體的等離子體。微波等離子體源2設置于由在腔室1的上部設置的支承環(huán)四支承的頂板110上。 支承環(huán)四和頂板110之間氣密密封。如圖2所示，微波等離子體源2具有向多個路徑分配地輸出微波的微波輸出部30 ；用于將從微波輸出部30輸出的微波導入腔室1、并向腔室 1內輻射的微波供給部40。微波輸出部30具有微波電源31、微波振蕩器32、對被振動的微波進行增幅的增幅器33、將增幅的微波分配為多個的分配器34。微波振蕩器32使規(guī)定頻率(例如，2. 45GHz)的微波例如PLL振動。分配器34，以盡可能不引起微波的損失的方式，邊取得輸入側和輸出側的阻抗匹配邊分配在增幅器33被增幅的微波。而且，作為微波的頻率，除了 2. 45GHz以外，能使用8. 35GHz,5. 8GHz、1. 98GHz、 915MHz 等。微波供給部40具有將在分配器34分配的微波導入腔室1內的多個天線模塊41。 各天線模塊41具有主要對被分配的微波進行增幅的增幅部42和微波導入機構43。此外， 微波導入機構43具有用于使阻抗匹配的調諧器60和將被增幅的微波輻射到腔室1內的天線部45。而且，從各天線模塊41中微波導入機構43的天線部45向腔室1內輻射微波。如圖3所示，微波供給部40具有7個天線模塊41，各天線模塊41的微波導入機構43以圓周狀6個和其中心1個的方式配置于為圓形的頂板110上。頂板110作為真空密封和微波透過板起作用，具有金屬制的框體IlOa和由在配置微波導入機構43的部分嵌入的石英等電介質構成的電介質部件110b。增幅部42具有相位器46、可變增益放大器47、構成固態(tài)增幅器(solid-state amplifier)的主增幅器48和隔離器(isolator)49。相位器46構成為能夠使微波的相位變化，通過調整這個能夠調制輻射特性。例如，通過在每個天線模塊調整相位，能控制指向性并使等離子體分布變化。在本實施方式中，如后所述，固定規(guī)定的天線模塊的相位，使與其鄰接的天線模塊的相位連續(xù)變化，由此抑制微波的駐波?？勺冊鲆娣糯笃?7，對向主增幅器48輸入的微波的電力水平進行調整，是調整各個天線模塊的標準離差或等離子體強度調整用的增幅器。通過使可變增益放大器47按各個天線模塊變化，也能在產生的等離子體中產生分布。構成固態(tài)增幅器的主增幅器48，例如如圖4所示，能夠構成為具有輸入匹配電路 131、半導體增幅元件132、輸出匹配電路133、高Q共振電路134。隔離器49分離在天線部45反射并朝向主增幅器48的反射微波，具有循環(huán)器和仿真負載(dummy load)(同軸終端器)。循環(huán)器將在天線部45反射的微波導向仿真負載，仿真負載將由循環(huán)器導入的反射微波變換為熱。接著，對微波導入機構43進行說明。如圖5、6所示，微波導入機構43具有傳送微波的同軸結構的導波路徑44和使在導波路徑44傳送的微波向腔室1內輻射的天線部45。而且，從微波導入機構43向腔室1 內輻射的微波在腔室1內的空間合成，在腔室1內形成表面波等離子體。導波路徑44，構成為筒狀的外側導體52和設置于其中心的棒狀的內側導體53同軸狀地配置，在導波路徑44的頂端設置天線部45。導波路徑44，內側導體53為供電側，夕卜側導體52為接地側。外側導體52和內側導體53的上端為反射板58。在導波路徑44的基端側設置對微波(電磁波)供電的供電機構M。供電機構M 具有設置于導波路徑44(外側導體52)的側面的、用于導入微波電力的微波電力導入口 55。 在微波電力導入口陽連接由內側導體56a和外側導體56b構成的同軸線路56，作為用于從增幅部42供給被增幅的微波的供電線。而且，在同軸線路56的內側導體56a的前端，連接朝向外側導體52的內部水平延伸的供電天線90。供電天線90例如在作為印刷基板的PCB基板上作為帶狀傳輸線而形成。在從反射板58到供電天線90之間，設置由用于縮短反射波的實際波長的特氟綸(Telfon聚四氟乙烯)(注冊商標)等電介質構成的慢波材料59。而且，在使用2. 45G等頻率高的微波的情況下也可以不設置慢波材料59。此時，通過使從供電天線90輻射的電磁波在反射板58反射，能將最大的電磁波電傳到同軸結構的導波路徑44內。這種情況下，將從供電天線90到反射板58的距離設定為大約λ g/4的半波長倍。 供電天線90，如圖6所示，具有天線本體91，其在微波電力導入口 55與同軸線路 56的內側導體56a連接，具有供給電磁波的第一極92和輻射供給的電磁波的第二極93 ；從天線本體91的兩側沿著內側導體53的外側延伸、并構成環(huán)狀的反射部94，按照入射天線本體91的電磁波和在反射部94反射的電磁波形成駐波的方式構成。天線本體91的第二極 93與內側導體53接觸。通過供電天線90輻射微波(電磁波)，向外側導體52和內側導體53之間的空間供給微波電力。于是，向供電機構M供給的微波電力向著天線部45傳播。此外，在導波路徑44設置調諧器60。調諧器60是使腔室1內的負荷(等離子體) 的阻抗與微波輸出部30的微波電源的特性阻抗匹配的部件，具有在外側導體52與內側導體53之間上下移動的2個鐵芯61a、61b和設置在反射板58的外側(上側)的鐵芯驅動部 70。這些鐵芯中，鐵芯61a設置在鐵芯驅動部70側，鐵芯61b設置在天線部45側。此夕卜，在內側導體53的內部空間，設置沿著其長度方向形成有例如梯形螺紋的由螺棒構成的鐵芯移動用的2根鐵芯移動軸64a、64b。如圖7所示，鐵芯61a由電介質構成為圓環(huán)狀，在其內側嵌入由具有滑動性的樹脂構成的滑動部件63。在滑動部件63上設置鐵芯移動軸6 旋合的螺紋孔6 和鐵芯移動軸64b能插通的通孔65b。另一方面，鐵芯61b與鐵芯61a相同，具有螺紋孔6 和通孔 65b，但是與鐵芯61a不同，螺紋孔6 與鐵芯移動軸64b旋合，在通孔6 能使鐵芯移動軸 64a插通。由此，通過使鐵芯移動軸6 轉動，鐵芯61a升降移動，通過使鐵芯移動軸64b旋轉，鐵芯61b升降移動。即，利用鐵芯移動軸64a、64b和滑動部件63構成的螺紋機構，鐵芯 6la、6Ib能升降移動。在內側導體53沿著長度方向等間隔地形成3個切口 53a。另一方面，滑動部件63， 以與這些切口 53a相對應的方式等間隔地設置3個突出部63a。而且，以這些突出部63a與鐵芯61a、61b的內周抵接的狀態(tài)，滑動部件63嵌入鐵芯61a、61b的內部。滑動部件63的外周面與內側導體53的內周面無游隙地接觸，通過鐵芯移動軸64a、64b旋轉，滑動部件63 在內側導體53滑動地升降。S卩，內側導體53的內周面作為鐵芯61a、61b的滑動導軌起作用。此外，切口 53a的寬度優(yōu)選為5mm以下。由此，能實質性地消除后述的向內側導體53 的內部泄露的微波電力，能夠維持高的微波電力的輻射效率。作為構成滑動部件63的樹脂材料，能夠舉出具有良好的滑動性，且加工比較容易的樹脂，優(yōu)選例如聚苯硫醚(PPS :polyphenylene sulfide)樹脂(商品名=Beary AS5000 (NTN株式會社制造))。上述鐵芯移動軸64a、64b，貫通反射板58延伸到鐵芯驅動部70。在鐵芯移動軸 6^、64b與反射板58之間設置軸承(未圖示)。此外，在內側導體53的下端設置由導體構成的軸承部67，鐵芯移動軸64a、64b的下端由該軸承部67軸支承。鐵芯驅動部70具有框體71，鐵芯移動軸6 和64b延伸到框體71內，在鐵芯移動軸6 和64b的上端分別安裝齒輪7 和72b。此外，在鐵芯驅動部70設置使鐵芯移動軸6 旋轉的電動機73a和使鐵芯移動軸64b旋轉的電動機73b。在電動機73a的軸上安裝齒輪74a，在電動機7 的軸上安裝齒輪74b，齒輪7 與齒輪7 嚙合，齒輪74b與齒輪 72b嚙合。因此，利用電動機73a通過齒輪7 和7 鐵芯移動軸6 能旋轉，利用電動機 73b通過齒輪74b和72b鐵芯移動軸64b能旋轉。而且，電動機73a、7 是例如步進電動機。
此外，鐵芯移動軸64b比鐵芯移動軸6 長，到達更上方，因此，齒輪7 和72b的位置上下偏離，電動機73a和7 也上下偏離。由此，能減小電動機和齒輪等的動力傳達機構的空間，能使收容這些的框體71為與外側導體52相同直徑。在電動機73a和7 上，以直接連接這些輸出軸的方式，設置用于分別檢測鐵芯 61a和鐵芯61b的位置的增量型編碼器7 和75b。鐵芯61a和61b的位置，通過鐵芯控制器68進行控制。具體來說，基于通過未圖示的阻抗檢測器檢測出的輸入端的阻抗值和通過編碼器7 和7 探測的鐵芯61a和61b 的位置信息，鐵芯控制器68向電動機73a和7 輸送控制信號，控制鐵芯61a和61b的位置，由此調整阻抗。鐵芯控制器68能實施阻抗匹配來使終端成為例如50 Ω。使2個鐵芯中的一個動作時，描繪通過史密斯圓圖的原點的軌跡，兩者同時移動時僅相位旋轉。天線部45作為微波輻射天線起作用，具有為平面狀且具有槽口 81a的平面隙縫天線81。天線部45具有在平面隙縫天線81上表面設置的慢波材料82。由導體構成的圓柱部件8 貫通慢波材料82的中心，連接軸承部67和平面隙縫天線81。因此，內側導體53 通過軸承部67和圓柱部件82a與平面隙縫天線81連接。在平面隙縫天線81的端部側配置慢波材料83。而且，外側導體52的下端延伸到平面隙縫天線81，慢波材料82的周圍被外側導體52覆蓋。此外，平面隙縫天線81和慢波材料83的周圍被覆蓋導體84覆蓋。慢波材料82、83具有比真空大的介電常數，例如，由石英、陶瓷、聚四氟乙烯等氟類樹脂或聚酰亞胺類樹脂構成，在真空中微波的波長變長，因此具有縮短微波的波長并縮小天線的功能。慢波材料82、83能夠通過其厚度來調整微波的相位，調整其厚度使平面隙縫天線81為駐波的“波腹”。由此，能反射最小而平面隙縫天線81的輻射能量最大。慢波材料83設置為與嵌入頂板110的框體IlOa的電介質部件IlOb連接。而且， 在主增幅器48被增幅的微波通過內側導體53和外側導體52的周圍的壁之間，從平面隙縫天線81的槽口 81a透過慢波材料83和頂板110的電介質部件110b，輻射到腔室1的空間內。本實施方式中，主增幅器48、調諧器60、平面隙縫天線81接近地配置。而且，調諧器60和平面隙縫天線81構成1/2波長內存在的集總常數電路，并且平面隙縫天線81、慢波材料82、83設定為合成阻抗為50 Ω，因此調諧器60對等離子體負荷進行直接調整，能夠有效地向等離子體傳達能量。表面波等離子體處理裝置100中的各構成部，由具備微處理器的控制部120進行控制?？刂撇?20具備存儲表面波等離子體處理裝置100的工藝步驟和作為控制參數的工藝方法的存儲部、輸入機構和顯示器等，依照選擇的工藝方法控制等離子體處理裝置。接著，對按以上方式構成的表面波等離子體處理裝置100的動作進行說明。首先，將晶片W搬入腔室1內，載置在基座11上。然后，從等離子體氣體供給源27 通過配管觀和等離子體氣體導入部件沈向腔室1內導入等離子體氣體、例如Ar氣體，并且從微波等離子體源2向腔室1內導入微波，產生表面波等離子體。如此，生成表面波等離子體后，將處理氣體、例如Cl2氣體等蝕刻氣體從處理氣體供給源25通過配管M和噴淋板20噴出到腔室1內。噴出的處理氣體，由通過噴淋板20 的空間部23過來的等離子體激發(fā)而等離子體化，通過該處理氣體的等離子體對晶片W實施等離子體處理、例如蝕刻處理。
在生成上述表面波等離子體時，在微波等離子體源2，從微波輸出部30的微波振蕩器32起振的微波電力在增幅器33被增幅之后，由分配器34分配為多個，已分配的微波電力導入微波供給部40。在微波供給部40，如此分配為多個的微波電力，在構成固態(tài)增幅器的主增幅器48分別增幅，向微波導入機構43的導波路徑44供電，在調諧器60阻抗自動匹配，在實質上沒有電力反射的狀態(tài)下，通過天線部45的慢波材料82、平面隙縫天線81、慢波材料83和頂板110的電介質部件110b，輻射到腔室1內，被空間合成。此時，在向多個微波導入機構43輸入的微波的輸入相位全部固定在例如0°的情況下，由于在微波輻射到腔室1內時發(fā)生的駐波的波腹和波節(jié)的位置固定化，因此這會導致等離子體的電子密度的局部化，能使等離子體密度分布的均勻性惡化。因此，本實施方式中，關于多個微波導入機構43中鄰接的微波導入機構，固定一個的微波的輸入相位使另一個的微波的輸入相位按照正弦波等周期性波形變化?；蛘?，使鄰接的微波導入機構43的兩者的微波的輸入相位按照相互不重疊的周期性波形變化。例如，對如圖8的斜線所示的3個微波導入機構43，使微波的輸入相位按照周期性波形變化，對余下的露白的微波導入機構43，將輸入相位固定在0°。因此，此時的鄰接的微波導入機構43的微波的輸入相位，周期性波形為正弦波時，如圖9所示。而且，鄰接的微波導入機構43的微波的輸入相位都為0°時，成為駐波的波腹的部分，在一個的輸入相位偏離180°時為波節(jié)，為波節(jié)的部分變?yōu)椴ǜ?。因此，通過這樣的周期性地使輸入相位變化，駐波的波節(jié)和波腹的位置連續(xù)地變化，并電場強度平均化，能夠提高電場強度的面內均勻性。因此，使在腔室1內的電子密度、即等離子體密度均勻，能夠進行均勻的等離子體處理。此時的向各微波輸入機構43輸入的微波的相位，通過各天線模塊41的相位器46 調整。各相位器46通過控制部120控制。作為周期性波形，不限于使用正弦波，能夠使用圖10(a)所示的三角波，(b)所示的梯形波等的各種波形。此外，不限于完整的正弦波，例如在延長相位為180°附近的時間的情況下，如(c)所示，也能夠使正弦波為以在相位180°附近扁平的正弦波為基準的波形 (正弦波狀波形)。矩形波也能夠適用，但是由于存在微分值無限大的部分所以不優(yōu)選。實際上，使用配置了圖3的7個微波導入機構的等離子體源，在使全部的微波導入機構的微波的輸入相位為0°的情況下，和在外周的6個微波導入機構中的3個的輸入相位變更為180°的情況下，掌握腔室內的電場分布。在此，腔室內的壓力為0.5ΤΟΠ·，微波功率為200W。其結果示于圖11。圖11(a)表示使全部的微波導入機構的微波的輸入相位為0° 時的電場分布，(b)表示使外周的3個微波導入機構的微波的輸入相位變更為180°時的電場分布。圖11是用黑白不同顏色表示實際的電場強度大小的圖，(a)中薄的圓環(huán)狀部分為天線模塊中微波導入機構的周圍的電場強度高的部分，相當于駐波的波腹。其中濃的部分為電場強度更高的部分。此外，鄰接的微波導入機構之間的部分的電場強度低，相當于駐波的波節(jié)。由點化線包圍的區(qū)域為相當于駐波的波節(jié)的部分。通過使3個微波導入機構的輸入相位變更為180°，如(b)所示知道電場分布有較大變化。(a)中相當于駐波的波節(jié)的部分的、由點化線包圍的部分，在(b)中夾持該部分的2個微波導入機構中的一個由于輸入相位為180°的影響，電場強度變強，變化為駐波的波腹。即，在全部的輸入相位為0°時，鄰接的微波導入機構43之間的部分為駐波的波節(jié)，但是通過使外周的3個微波導入機構43的輸入相位變更為180°，這些部分變更為駐波的波腹。由此，能理解若使輸入相位周期性變化，則駐波的波腹和波節(jié)的位置連續(xù)移動，電場強度平均化。因此，由電場得到的等離子體的密度也平均化。在本實施方式中，關于多個微波導入機構43中鄰接的微波導入機構，固定一個的微波的輸入相位使另一個的微波的輸入相位按照正弦波等的周期性波形變化，或者使鄰接的微波導入機構43兩者的微波的輸入相位按照相互不重疊的周期性波形變化，但是鄰接的微波導入機構不需要全部滿足這樣的關系，鄰接的微波導入機構43的組合中只有一部分組合滿足這樣的關系就可以?！吹诙嵤┓绞健到又f明本發(fā)明的第二實施方式。本實施方式中，微波等離子體源和等離子體處理裝置的基本結構與第一實施方式相同，頂板的結構不同。圖12為模式性地表示本實施方式中的等離子體源的微波供給部和頂板的平面圖，圖13為在圖12的CC’線的截面圖。如這些圖所示，在本實施方式中，成為圓形的頂板 110，由在用于向腔室1內輻射微波的多個微波導入機構43配置的部分嵌入的石英等電介質構成的電介質部件IlOb為六角形，鄰接的電介質部件IlOb之間，該六角形的一邊以相對的方式接近地設置。因此，支承電介質部件IlOb的金屬制的框體110a，鄰接的電介質部件 IlOb之間的部分為細的直線狀，具有蜂巢結構。框體IlOa具有支承電介質部件IlOb的支承部110c。頂板110，具有上述那樣透過微波的功能，從有效地透過微波的觀點出發(fā)優(yōu)選全部由電介質形成。但是，如本實施方式的等離子體源，在從多個微波導入機構43輻射微波的情況下，頂板全部由石英等電介質形成時，從微波導入機構43輻射的微波不會全部輻射到腔室1內，而有可能一部分通過頂板110，達到其他的微波導入機構43。這種情況下，從微波導入機構43輻射的微波和從其他的微波導入機構43輻射的微波相互干涉。此外，如此頂板全部由電介質形成時，會有容易產生等離子體的振蕩模跳變的問題，和沒有電介質部件的強度等麻煩。因此，如第一實施方式，在頂板110中，只在配置天線模塊41的微波導入機構43 的部分設置電介質部件，其他部分為支承電介質部件而設置的金屬制框體。而且，作為電介質部件，可以為如第一實施方式的圓形，或者可以為長方形或是正方形。但是，在電介質部件為圓形的情況下，鄰接的電介質部件之間的框體部分的面積不得不變大，電介質部件的占有面積變小，微波輻射區(qū)域變窄，很難有效地生成等離子體。 此外，電介質部件為長方形或正方形的情況下，頂板的強度變小。與此相對，如本實施方式，通過使頂板110的框體IlOa為蜂巢結構，且使電介質部件形成為六角狀，能使占有頂板110的電介質部件IlOb的面積最大化，因此能使微波照射區(qū)域變大并有效地生成等離子體。此外，通過如此使框體IlOa為蜂巢結構，也能夠確保頂板110的強度。圖12表示框體1 IOa構成為蜂巢結構的情況，不一定必須完全是蜂巢狀結構，只要是以蜂巢狀結構為基準的結構即可，例如，如圖14所示，能夠為與外側的微波導入機構43 對應的電介質部件IlOb的外周部分向外側突出的結構。為這樣的結構的情況下，優(yōu)選能使電介質部件IlOb的面積變大。如此，在本實施方式中，框體IlOa為蜂巢結構或者包含以蜂巢結構為準的結構的蜂巢狀結構即可。如圖15所示，在頂板110的框體IlOa設置多個氣體噴出口 112，也能噴淋狀地供給Ar等等離子體氣體。這種情況下，在頂板110的框體IlOa的內部形成氣體流路，在該氣體流路通過例如配管28連接等離子體氣體供給源27，能從氣體噴出口 112均勻地噴出Ar 氣體等等離子體氣體。由此，迅速將Ar氣體等離子體化，能夠生成均勻的等離子體。此外，本實施方式，通過與第一實施方式組合，能夠發(fā)揮更大的效果，當然即使不以第一實施方式為前提，也能夠獲得上述效果。而且，本發(fā)明不限于上述實施方式，在本發(fā)明的思想的范圍內，能夠進行各種變形。例如，微波輸出部的電路結構、微波供給部、主增幅器電路結構等，不限于上述實施方式。此外，微波導入機構也不限于上述實施方式的結構，只要是能將微波適當地輻射到腔室內的結構即可。而且，微波導入機構的數量、配置，也不限于上述實施方式。而且，在上述事實方式中，作為等離子體處理裝置舉例說明了蝕刻處理裝置，但是不限于此，也能用于成膜處理、氧氮化膜處理、灰化處理等其他等離子體處理。此外，被處理基板不限于半導體晶片，也可以是LCD (液晶顯示器)用基板為代表的FPD (平板顯示器) 基板、陶瓷基板等其他基板。
權利要求
1.一種微波等離子體源，是向實施等離子體處理的處理容器內導入微波、并使向所述處理容器內供給的氣體等離子體化的等離子體源，其特征在于，具備生成微波的微波生成機構；和將生成的微波供給到所述處理容器內的微波供給部，所述微波供給部具有將微波導入所述處理容器內的多個微波導入機構；對分別向所述多個微波導入機構輸入的微波的相位進行調整的多個相位器，通過所述多個相位器對輸入所述多個微波導入機構的微波的相位進行調整，使得關于多個微波導入機構中鄰接的微波導入機構，固定一個的微波的輸入相位使另一個的微波的輸入相位按照周期性波形變化，或者使鄰接的微波導入機構的雙方的微波的輸入相位按照相互不重疊的周期性波形變化。
2.如權利要求1所述的微波等離子體源，其特征在于所述周期性波形可以是正弦波、三角波、梯形波和正弦波狀波形中的任一個。
3.如權利要求1或者2所述的微波等離子體源，其特征在于還具有構成所述處理容器的上壁、并使從所述多個微波導入機構輻射的微波透過的頂板，所述頂板具有在與所述多個微波導入機構對應的位置設置的多個電介質部件和支承電介質部件的金屬制的框體，所述框體具有蜂巢狀結構。
4.如權利要求3所述的微波等離子體源，其特征在于所述框體具有氣體流路和多個氣體噴出孔，能將等離子體處理所需要的氣體從所述氣體噴出孔向所述處理容器噴出。
5.一種等離子體處理裝置，其特征在于，具備收容被處理基板的處理容器；在所述處理容器內載置被處理基板的載置臺；向所述處理容器內供給氣體的氣體供給機構；和權利要求1 4中任一項所述的微波等離子體源，由從所述微波等離子體源向所述處理容器內導入的微波產生等離子體，通過該等離子體對被處理基板實施處理。
全文摘要
提供一種極力抑制在處理容器內的由微波的駐波引起的影響，并在腔室內能夠提高等離子體密度的均勻性的微波等離子體源和使用其的等離子體處理裝置。微波等離子體源(2)具有微波供給部(40)，微波供給部(40)具有將微波導入處理容器內的多個微波導入機構(43)；和多個相位器(46)，其調整分別向多個微波導入機構(43)輸入的微波的相位，通過多個相位器(46)調整輸入多個微波導入機構(43)的微波的相位，關于多個微波導入機構(43)中鄰接的微波導入機構，固定一個的微波的輸入相位使另一個的微波的輸入相位按照周期性波形變化。
文檔編號H05H1/46GK102458032SQ20111031650
公開日2012年5月16日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權日2010年10月19日
發(fā)明者池田太郎, 長田勇輝 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社