等離子體處理裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種等離子體處理裝置。等離子體處理裝置(10)具備載置臺(14)和天線(22a)。載置臺14設于處理容器內(nèi)，用于載置基板(W)。天線(22a)以與載置臺(14)相對的方式設于載置臺(14)的上方，天線(22a)具有頂板(40)，并經(jīng)由頂板(40)將微波輻射至處理容器內(nèi)，由此生成被供給到處理容器內(nèi)的處理氣體的等離子體。頂板(40)具有：平板部(40a)，其設于天線(22a)的下表面，該平板部(40a)的至少與載置臺(14)相對的一側(cè)的面形成為平面狀；以及肋(40b)，其沿著平板部(40a)的周緣從平板部(40a)朝向上方突出。
【專利說明】
等離子體處理裝置
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及等離子體處理裝置。
【背景技術】
[0002]公知有使用由微波激勵的高密度等離子體對被處理基板進行處理的微波等離子體處理裝置。微波等離子體處理裝置通過例如使用排列有多個縫隙的平板狀的天線而將微波輻射至處理裝置內(nèi)，能夠在處理裝置內(nèi)產(chǎn)生更加均勻的微波。由此，微波等離子體處理裝置使供給到處理裝置內(nèi)的氣體進行電離而能夠生成更加均勻的高密度等離子體。
[0003]另外，在上述天線的下表面設置有由電介質(zhì)形成的電介質(zhì)窗。為了確保機械強度而在該電介質(zhì)窗形成有肋。參照日本特開2015-18686號公報。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一技術方案的等離子體處理裝置為一種使用微波的等離子體在處理容器內(nèi)對被處理基板進行處理的等離子體處理裝置，該等離子體處理裝置具備載置臺和天線。載置臺設于處理容器內(nèi)，用于載置被處理基板。天線以與載置臺相對的方式設于載置臺的上方，該天線具有電介質(zhì)板，并經(jīng)由電介質(zhì)板將微波輻射至處理容器內(nèi)，由此生成被供給到處理容器內(nèi)的處理氣體的等離子體，電介質(zhì)板具有:平板部，其設于天線的下表面，該平板部的至少與載置臺相對的一側(cè)的面形成為平面狀；以及肋，其形成于平板部的與載置臺相對的一側(cè)的面的相反側(cè)的面上。
[0005]上述技術方案僅用于說明，在任何方式中均無限制的意圖。在上述說明的實施方式、實施例及特征的基礎上，追加的實施方式、實施例及特征通過參照說明書附圖及以下詳細說明將變得明確。
【附圖說明】
[0006]圖1是概略地表示等離子體處理裝置的俯視圖。
[0007]圖2是表示從圖1所示的等離子體處理裝置拆除處理容器的上部后的狀態(tài)的俯視圖。
[0008]圖3是圖1和圖2中的等離子體處理裝置的A-A剖視圖。
[0009]圖4是圖3中的軸線X的左側(cè)部分的放大剖視圖。
[0010]圖5是圖3中的軸線X的右側(cè)部分的放大剖視圖。
[0011 ]圖6是表不頂板的概略形狀的一個例子的俯視圖。
[0012]圖7是表不頂板的概略形狀的一個例子的俯視圖。
[0013]圖8是表示縫隙板的概略形狀的一個例子的俯視圖。
[0014]圖9是表不慢波板的概略形狀的一個例子的俯視圖。
[0015]圖10是表示未設有肋的頂板的第一主應力的模擬結(jié)果的一個例子的圖。
[0016]圖11是用于說明肋的高度及寬度的圖。
[0017]圖12是表示設有肋的頂板的模擬結(jié)果的一個例子的圖。
[0018]圖13是表示天線的其他例子的放大剖視圖。
【具體實施方式】
[0019]在下面的詳細說明中，參照形成說明書的一部分的說明書附圖。詳細說明、說明書附圖及權(quán)利要求中記載的用于說明的實施例并沒有限制的意圖。在不脫離本說明書所示的本發(fā)明的思想或范圍的情況下，可使用其他的實施例，還可以進行其他的變形。
[0020]在微波等離子體裝置中，為了提高被處理基板的膜質(zhì)，考慮了以下方案:將被處理基板的溫度設定得較高，或縮短天線與被處理基板之間的距離。但是，若將被處理基板的溫度設定得較高，則有時基底層會受到由熱引起的損傷。因此，正在研究通過縮短天線與被處理基板之間的距離而提高被處理基板的膜質(zhì)。但是，在上述微波等離子體裝置中，由于在電介質(zhì)窗的下表面形成有肋，因此難以縮短天線與被處理基板之間的距離。
[0021]記載的等離子體處理裝置在一個實施方式中是一種使用微波的等離子體在處理容器內(nèi)對被處理基板進行處理的等離子體處理裝置，該等離子體處理裝置具備載置臺和天線。載置臺設于處理容器內(nèi)，用于載置被處理基板。天線以與載置臺相對的方式設于載置臺的上方，該天線具有電介質(zhì)板，并經(jīng)由電介質(zhì)板將微波輻射至處理容器內(nèi)，由此生成被供給到處理容器內(nèi)的處理氣體的等離子體，電介質(zhì)板具有:平板部，其設于天線的下表面，該平板部的至少與載置臺相對的一側(cè)的面形成為平面狀；以及肋，其形成于平板部的與載置臺相對的一側(cè)的面的相反側(cè)的面上。
[0022]另外，在記載的等離子體處理裝置的一個實施方式中，也可以是，天線具有導體板，該導體板以與平板部的與載置臺相對的一側(cè)的面的相反側(cè)的面相接觸的方式設置，用于傳輸微波;也可以是，肋形成于平板部的與載置臺相對的一側(cè)的面的相反側(cè)的面中的、未設置有導體板的區(qū)域。
[0023]另外，在記載的等離子體處理裝置的一個實施方式中，也可以是，肋以從平板部朝向上方突出的方式沿著平板部的與載置臺相對的一側(cè)的面的相反側(cè)的面的周緣形成。
[0024]另外，在記載的等離子體處理裝置的一個實施方式中，也可以是，肋在平板部的與載置臺相對的一側(cè)的面的相反側(cè)的面的整周范圍內(nèi)設于平板部。
[0025]另外，在記載的等離子體處理裝置的一個實施方式中，也可以是，在電介質(zhì)板內(nèi)的微波的波長為λ的情況下，平板部的厚度在λ/8到3λ/8的范圍內(nèi)。
[0026]另外，在記載的等離子體處理裝置的一個實施方式中，也可以是，肋的自平板部算起的高度在平板部的厚度的2倍到4倍的范圍內(nèi)。
[0027]另外，在記載的等離子體處理裝置的一個實施方式中，也可以是，肋的寬度在平板部的厚度的I倍到1.5倍的范圍內(nèi)。
[0028]另外，在記載的等離子體處理裝置的一個實施方式中，也可以是，在平板部的與載置臺相對的一側(cè)的平面狀的面上實施了規(guī)定的涂覆。
[0029]另外，在記載的等離子體處理裝置的一個實施方式中，也可以是，平板部的下表面與載置于載置臺的被處理基板之間的距離在上述平板部的厚度的3倍到4倍的范圍內(nèi)。
[0030]另外，在記載的等離子體處理裝置的一個實施方式中，也可以是，電介質(zhì)板由氧化鋁、石英、氮化鋁、氮化硅或氧化釔形成。
[0031]另外，在記載的等離子體處理裝置的一個實施方式中，也可以是，將載置臺設置為能夠以軸線為中心旋轉(zhuǎn)，以使被處理基板在軸線的周圍移動。另外，也可以是，在通過載置臺的旋轉(zhuǎn)而被處理基板相對于軸線移動的周向上，處理容器被劃分為多個區(qū)域。另外，也可以是，天線在多個區(qū)域中的一個區(qū)域中將微波輻射至處理容器內(nèi)，由此生成被供給到處理容器內(nèi)的處理氣體的等離子體。
[0032]另外，在記載的等離子體處理裝置的一個實施方式中，也可以是，天線的從沿著軸線的方向觀察時的截面形狀為大致正三角形形狀。
[0033]采用本發(fā)明的各種技術方案及實施方式，能夠在確保天線的機械強度的同時，縮短天線與被處理基板之間的距離。
[0034]下面，基于說明書附圖對記載的等離子體處理裝置的實施方式進行詳細說明。另夕卜，并不限定于由本實施方式所記載的發(fā)明。另外，各實施方式能夠在不使處理內(nèi)容相矛盾的范圍內(nèi)適當組合。
[0035]實施方式
[0036][等離子體處理裝置10]
[0037]圖1是概略地表示等離子體處理裝置10的俯視圖。圖2是表示從圖1所示的等離子體處理裝置10拆除處理容器12的上部構(gòu)件12b的狀態(tài)后的俯視圖。圖3是圖1和圖2中的等離子體處理裝置10的A-A剖視圖。圖4是圖3中的軸線X的左側(cè)部分的放大剖視圖。圖5是圖3中的軸線X的右側(cè)部分的放大剖視圖。圖1?圖5所示的等離子體處理裝置10主要包括:處理容器12、載置臺14、第一氣體供給部16、排氣部18、第二氣體供給部20和等離子體生成部22。本實施方式中的等離子體處理裝置10例如為半分批處理式的基板處理裝置。
[0038]例如，如圖1所示，處理容器12是以軸線X為中心軸線的大致圓筒狀的容器。處理容器12在內(nèi)部具有處理室C。處理室C包含具有噴射部16a的單元U。處理容器12例如由已在內(nèi)表面實施鋁陽極化處理或Y203(氧化釔)的噴鍍處理等耐等離子體處理的Al (鋁)等金屬形成。等離子體處理裝置10在處理容器12內(nèi)具有多個等離子體生成部22。各個等離子體生成部22在處理容器12的上方具備輸出微波的天線22a。在圖1和圖2中例示的等離子體處理裝置10中，設置有例如三個天線22a，但是，等離子體處理裝置10中設置的天線22a的數(shù)量并不限定于圖1和圖2中圖示的數(shù)量，可以適當變更。
[0039]例如，如圖2所示，等離子體處理裝置10具備在上表面具有多個載置區(qū)域14a的載置臺14。載置臺14是以軸線X為中心軸線的大致圓板狀的構(gòu)件。在載置臺14的上表面中，載置作為被處理基板的一個例子的基板W的載置區(qū)域14a以軸線X為中心而同心圓狀地形成有多個(在圖2的例子中為5個)?；錡配置在載置區(qū)域14a內(nèi)，載置區(qū)域14a以在載置臺14旋轉(zhuǎn)時基板W不偏移的方式支撐基板W。載置區(qū)域14a是與大致圓狀的基板W大致相同形狀的大致圓狀的凹部。載置區(qū)域14a的凹部的直徑Wl與載置于載置區(qū)域14a的基板W的直徑相比，大致相同。即，載置區(qū)域14a的凹部的直徑Wl只要為能以如下方式固定基板W的程度即可，即所載置的基板W嵌合于凹部，即便載置臺14旋轉(zhuǎn)，基板W也不會因離心力而從嵌合位置移動。
[0040]等離子體處理裝置10在處理容器12的外緣具備閘閥G，該閘閥G用于借助機械臂等輸送裝置將基板W向處理室C輸入及將基板W從處理室C輸出。另外，等離子體處理裝置10在載置臺14的外緣的下方具備排氣口 22h。在排氣口 22h上連接有排氣裝置52。等離子體處理裝置10通過控制排氣裝置52的動作，而將處理室C內(nèi)的壓力維持為目標壓力。在本實施方式中，將處理室C內(nèi)的壓力設定在例如ITorr?5Torr的范圍內(nèi)。
[0041 ] 例如，如圖3所示，處理容器12具有下部構(gòu)件12a及上部構(gòu)件12b。下部構(gòu)件12a具有上方開口的大致筒形狀，形成包括形成處理室C的側(cè)壁及底壁的凹部。上部構(gòu)件12b具有大致筒形狀，是通過將下部構(gòu)件12a的凹部的上部開口蓋住而形成處理室C的蓋體。在下部構(gòu)件12a與上部構(gòu)件12b之間的外周部，也可設置用于密閉處理室C的彈性密封構(gòu)件例如O型密封圈等。
[0042]等離子體處理裝置10在由處理容器12形成的處理室C的內(nèi)部具備載置臺14。載置臺14被驅(qū)動機構(gòu)24驅(qū)動而以軸線X為中心旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動機構(gòu)24具有馬達等驅(qū)動裝置24a及旋轉(zhuǎn)軸24b，且安裝在處理容器12的下部構(gòu)件12a。
[0043]旋轉(zhuǎn)軸24b以軸線X為中心軸線延伸至處理室C的內(nèi)部。旋轉(zhuǎn)軸24b利用從驅(qū)動裝置24a傳遞的驅(qū)動力而以軸線X為中心旋轉(zhuǎn)。載置臺14的中央部分由旋轉(zhuǎn)軸24b支撐。因此，載置臺14以軸線X為中心地隨著旋轉(zhuǎn)軸24b的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。另外，在處理容器12的下部構(gòu)件12a與驅(qū)動機構(gòu)24之間，也可設置密閉處理室C的O型密封圈等彈性密封構(gòu)件。
[0044]等離子體處理裝置10在處理室C內(nèi)部的載置臺14的下方具備用于對載置于載置區(qū)域14a的基板W進行加熱的加熱器26。具體而言，通過對載置臺14進行加熱而對載置在載置臺14上的基板W進行加熱?；錡經(jīng)由設置在處理容器12上的閘閥G并利用未圖示的機械臂等輸送裝置而被輸入至處理室C，并載置于載置區(qū)域14a。另外，基板W利用輸送裝置而經(jīng)由閘閥G從處理室C輸出。
[0045]例如，如圖2所示，處理室C形成有排列在以軸線X為中心的圓周上的第一區(qū)域Rl及第二區(qū)域R2。載置于載置區(qū)域14a的基板W伴隨載置臺14的旋轉(zhuǎn)而依次通過第一區(qū)域Rl及第二區(qū)域R2。
[0046]例如，如圖4所示，在等離子體處理裝置10的第一區(qū)域Rl的上方，以與載置臺14的上表面相對的方式配置有第一氣體供給部16。第一氣體供給部16具備噴射部16a。即，處理室C中所包含的區(qū)域中的與噴射部16a相對的區(qū)域為第一區(qū)域R1。
[0047]噴射部16a具備多個噴射口16h。第一氣體供給部16經(jīng)由多個噴射口 16h向第一區(qū)域Rl供給前體氣體。通過將前體氣體供給至第一區(qū)域Rl，而使前體氣體的原子或者分子化學地吸附在通過第一區(qū)域Rl的基板W的表面。前體氣體例如為DCS (二氯硅烷)、一氯硅烷、三氯硅烷等。
[0048]在第一區(qū)域Rl的上方，以與載置臺14的上表面相對的方式設置有排氣部18的排氣口 18a。排氣口 18a設置在噴射部16a的周圍。排氣部18通過真空栗等排氣裝置34的動作而經(jīng)由排氣口 18a將處理室C內(nèi)的氣體排出。
[0049]在第一區(qū)域Rl的上方，以與載置臺14的上表面相對的方式設置有第二氣體供給部20的噴射口 20a ο噴射口 20a設置在排氣口 18a的周圍。第二氣體供給部20經(jīng)由噴射口 20a而向第一區(qū)域Rl供給吹掃氣體。利用第二氣體供給部20供給的吹掃氣體例如為Ar(氬)等非活性氣體。通過將吹掃氣體噴射到基板W的表面，而將過剩地化學吸附在基板W上的前體氣體的原子或者分子(殘留氣體成分)從基板W去除。由此，在基板W的表面形成化學吸附前體氣體的原子或者分子而成的原子層或者分子層。
[0050]等離子體處理裝置10從噴射口20a噴射吹掃氣體，并利用排氣口 18a沿著載置臺14的表面排出吹掃氣體。由此，等離子體處理裝置10抑制被供給至第一區(qū)域Rl的前體氣體漏出到第一區(qū)域Rl之外。另外，由于等離子體處理裝置10從噴射口 20a噴射吹掃氣體并利用排氣口 18a沿著載置臺14的面排出吹掃氣體，因此，抑制供給至第二區(qū)域R2的反應氣體或者反應氣體的自由基等進入到第一區(qū)域Rl內(nèi)。即，等離子體處理裝置10通過從第二氣體供給部20噴射吹掃氣體及從排氣部18排氣，而將第一區(qū)域Rl與第二區(qū)域R2分離。
[0051 ]另外，等離子體處理裝置10具備包括噴射部16a、排氣口 18a和噴射口 20a的單元U。即，噴射部16a、排氣口 18a及噴射口 20a形成為構(gòu)成單元U的部位。例如，如圖4所示，單元U具有依次層疊第一構(gòu)件M1、第二構(gòu)件M2、第三構(gòu)件M3及第四構(gòu)件M4而成的結(jié)構(gòu)。單元U以抵接在處理容器12的上部構(gòu)件12b的下表面的方式安裝于處理容器12。
[0052]例如，如圖4所示，在單元U中形成有貫穿第二構(gòu)件M2?第四構(gòu)件M4的氣體供給路徑16p。氣體供給路徑16p的上端與在處理容器12的上部構(gòu)件12b設置的氣體供給路徑12p相連接。氣體供給路徑12p經(jīng)由閥16v及質(zhì)量流量控制器等流量控制器16c而與前體氣體的氣體供給源16g相連接。另外，氣體供給路徑16p的下端與形成在第一構(gòu)件Ml與第二構(gòu)件M2之間的空間16d相連接?？臻g16d與在第一構(gòu)件Ml設置的噴射部16a的噴射口 16h相連接。
[0053]在單元U形成有貫穿第四構(gòu)件M4的氣體供給路徑20r。氣體供給路徑20r的上端與在處理容器12的上部構(gòu)件12b設置的氣體供給路徑12r相連接。氣體供給路徑12r經(jīng)由閥20v及質(zhì)量流量控制器等流量控制器20c而與吹掃氣體的氣體供給源20g相連接。
[0054]單元U的氣體供給路徑20r的下端與設置在第四構(gòu)件M4的下表面與第三構(gòu)件M3的上表面之間的空間20d相連接。另外，第四構(gòu)件M4形成用于容納第一構(gòu)件Ml?第三構(gòu)件M3的凹部。在形成凹部的第四構(gòu)件M4的內(nèi)側(cè)面與第三構(gòu)件M3的外側(cè)面之間設置有間隙20p。間隙20p連接于空間20d。間隙20p的下端作為噴射口 20a而發(fā)揮功能。
[0055]在單元U形成有貫穿第三構(gòu)件M3及第四構(gòu)件M4的排氣路徑18q。排氣路徑ISq的上端與在處理容器12的上部構(gòu)件12b設置的排氣路徑12q相連接。排氣路徑12q連接于真空栗等排氣裝置34。另外，排氣路徑18q的下端與設置在第三構(gòu)件M3的下表面與第二構(gòu)件M2的上表面之間的空間18d相連接。
[0056]第三構(gòu)件M3具備用于容納第一構(gòu)件Ml及第二構(gòu)件M2的凹部。在構(gòu)成第三構(gòu)件M3所具備的凹部的第三構(gòu)件M3的內(nèi)側(cè)面與第一構(gòu)件Ml及第二構(gòu)件M2這兩個構(gòu)件的外側(cè)面之間設置有間隙18g?？臻g18d連接于間隙18g。間隙18g的下端作為排氣口 18a而發(fā)揮功能。等離子體處理裝置10通過從噴射口 20a噴射吹掃氣體并利用排氣口 18a沿著載置臺14的面排出吹掃氣體，由此抑制供給至第一區(qū)域Rl的前體氣體向第一區(qū)域Rl之外漏出。
[0057]例如，如圖5所示，等離子體處理裝置10在設置于第二區(qū)域R2的上方的上部構(gòu)件12b的開口 AP處具備以與載置臺14的上表面相對的方式設置的等離子體生成部22。等離子體生成部22具有:天線22a及對天線22a供給微波的同軸波導管22b。在本實施方式中，在上部構(gòu)件12b中形成有例如3個開口 AP，等離子體處理裝置10具備例如3個等離子體生成部22。
[0058]等離子體生成部22向第二區(qū)域R2供給反應氣體及微波，在第二區(qū)域R2生成反應氣體的等離子體。在反應氣體使用含氮氣體的情況下，等離子體生成部22使化學地吸附在基板W上的原子層或者分子層氮化。作為反應氣體，能夠使用例如犯(氮)或NH3(氨)等含氮氣體。
[0059]例如，如圖5所示，等離子體生成部22以堵塞開口 AP的方式氣密地配置有天線22a。天線22a具有頂板40、縫隙板42及慢波板44。[ΟΟ?Ο]圖6和圖7是表不頂板40的一個例子的圖。圖6是表不在沿著軸線X從上方觀察頂板40的情況下的頂板40的形狀的一個例子，圖7是表示沿著軸線X從下方觀察頂板40的情況下的頂板40的形狀的一個例子。例如，如圖6和圖7所示，頂板40由電介質(zhì)形成，具有平板部40a以及沿著平板部40a的周緣從平板部40a朝向上方突出的肋40b。在本實施方式中，肋40b在平板部40a的整周范圍內(nèi)形成在平板部40a上。
[0061 ]在本實施方式中，例如，如圖6和圖7所示，頂板40的從軸線X的方向觀察的情況下的形狀例如為圓角的大致正三角形形狀。在本實施方式中，頂板40是由例如氧化鋁形成。另夕卜，除了氧化鋁，頂板40也可以由石英、氮化鋁、氮化硅或氧化釔等形成。頂板40以其平板部40a的下表面從在處理容器12的上部構(gòu)件12b形成的開口 AP暴露于第二區(qū)域R2的方式由上部構(gòu)件12b支撐。
[0062]在本實施方式的頂板40中，平板部40a的下表面的至少與載置于載置區(qū)域14a的基板W所通過的區(qū)域相對的區(qū)域形成為平面狀。并且，平板部40a的下表面的形成為平面狀的區(qū)域由例如Al2O3、Y2O3或YF2等涂覆。上述涂覆能夠通過噴鍍、氣溶膠沉積法等進行。由此，能夠防止由于在基板W的處理過程中頂板40的材料附著于基板W的表面而產(chǎn)生的污染。另外，在本實施方式中，由于平板部40a的下表面形成為平面狀，因此能夠提高涂覆于平板部40a的下表面的膜的密合性。
[0063]在頂板40上設有縫隙板42O縫隙板42配置在由頂板40的肋40b圍成的區(qū)域內(nèi)。圖8是表示縫隙板42的一個例子的圖?？p隙板42利用金屬形成為板狀。例如，如圖8所示，縫隙板42在從軸線X的方向觀察的情況下的形狀例如為圓角的大致正三角形形狀。例如，如圖8所示，在縫隙板42形成有多個縫隙對42c。在各縫隙對42c中包含作為在彼此交差或正交的方向上延伸的長孔的兩個縫隙孔42a及42b。上述縫隙對42c在縫隙板42的面內(nèi)以半徑不同的同心圓狀在周方向上形成有多個。另外，在縫隙板42中設置有用于配置同軸波導管22b的開口 42d ο縫隙板42為導體板的一個例子。
[0064]在縫隙板42上設置有慢波板44。慢波板44配置在由頂板40的肋40b圍成的區(qū)域內(nèi)。圖9是表示慢波板44的一個例子的圖。慢波板44由例如氧化鋁等電介質(zhì)形成。例如，如圖9所示，慢波板44在從軸線X的方向觀察的情況下的形狀例如圓角的大致正三角形形狀。在慢波板44中設置有用于配置同軸波導管2 2b的外側(cè)導體62b的大致圓筒狀的開口。在慢波板44的內(nèi)徑側(cè)的形成該開口的周圍的端部，設置有朝向慢波板44的厚度方向突出的環(huán)狀的突出部44a ο慢波板44以突出部44a向上側(cè)突出的方式安裝在縫隙板42上。
[0065]在慢波板44的上表面設置有冷卻板46。冷卻板46利用在形成于其內(nèi)部的流路流通的制冷劑而經(jīng)由慢波板44對天線22a進行冷卻。冷卻板46的表面為金屬制。冷卻板46被未圖示的螺旋彈簧墊片等彈簧按壓至慢波板44的上表面，冷卻板46的下表面密合于慢波板44的上表面。由此，天線22a能夠經(jīng)由冷卻板46高效地散熱。
[0066]同軸波導管22b具備中空的大致圓筒狀的內(nèi)側(cè)導體62a及外側(cè)導體62b。內(nèi)側(cè)導體62a從天線22a的上方貫穿慢波板44的開口及縫隙板42的開口。外側(cè)導體62b以在內(nèi)側(cè)導體62a的外周面與外側(cè)導體62b的內(nèi)周面之間隔開間隙且包圍內(nèi)側(cè)導體62a的方式設置。外側(cè)導體62b的下端連接于冷卻板46的開口部。在內(nèi)側(cè)導體62a與外側(cè)導體62b之間，從外側(cè)導體62b朝向內(nèi)側(cè)導體62a的方向并向斜下方向插入有多個短截線80。通過控制各個短截線80的插入量，能夠控制從頂板40的下表面向第二區(qū)域R2輻射的微波的分布。
[0067]等離子體處理裝置10具有波導管60及高頻產(chǎn)生器68。高頻產(chǎn)生器68產(chǎn)生包含于例如IMHz?3THz的頻帶的高頻波。在本實施方式中，高頻產(chǎn)生器68產(chǎn)生包含于300MHz?3THz的頻帶的微波(例如2.45GHz的微波)ο高頻產(chǎn)生器68所產(chǎn)生的例如大約2.45GHz的微波經(jīng)由波導管60而傳輸至同軸波導管22b，且在內(nèi)側(cè)導體62a與外側(cè)導體62b之間的間隙傳輸。并且，在慢波板44內(nèi)傳輸?shù)奈⒉◤目p隙板42的縫隙孔向頂板40傳輸，并從頂板40向第二區(qū)域R2輻射。
[0068]從反應氣體供給部22c對第二區(qū)域R2供給反應氣體。反應氣體供給部22c以例如延伸到開口 AP的周圍的方式在處理容器12的上部構(gòu)件12b的內(nèi)側(cè)設置有多個，將反應氣體朝向頂板40的下方噴射。反應氣體供給部22c經(jīng)由閥50v及質(zhì)量流量控制器等流量控制器50c而與反應氣體的氣體供給源50g相連接。
[0069]等離子體生成部22通過反應氣體供給部22c而將反應氣體供給至第二區(qū)域R2，并通過天線22a而將微波輻射至第二區(qū)域R2。由此，在第二區(qū)域R2生成反應氣體等離子體。
[0070]另外，如圖3所示，等離子體處理裝置10具備用于控制等離子體處理裝置10的各構(gòu)成要素的控制部70?？刂撇?0也可為包括CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)等控制裝置、存儲器等存儲裝置、輸入輸出裝置等的計算機。控制部70基于CPU的按照存儲于存儲器中的控制程序的動作來控制等離子體處理裝置10的各構(gòu)成要素。
[0071]例如，控制部70將控制載置臺14的旋轉(zhuǎn)速度的控制信號向驅(qū)動裝置24a輸出。另夕卜，控制部70將控制基板W的溫度的控制信號向連接于加熱器26的電源輸出。另外，控制部70將控制前體氣體的流量的控制信號向閥16v及流量控制器16c輸出。另外，控制部70將控制排氣量的控制信號向排氣裝置34輸出。
[0072]另外，控制部70將控制吹掃氣體的流量的控制信號向閥20v及流量控制器20c輸出。另外，控制部70將控制微波的功率的控制信號向高頻產(chǎn)生器68輸出。另外，控制部70將控制反應氣體的流量的控制信號向閥50v及流量控制器50c輸出。另外，控制部70將控制自排氣口 22h的排氣量的控制信號向排氣裝置52發(fā)送。
[0073][頂板40的形狀]
[0074]在采用了等離子體處理裝置10的基板W的等離子體處理中，將處理容器12內(nèi)設定為低于大氣壓的壓力。因此，對頂板40施加對應于大氣壓與處理容器12內(nèi)的壓力之間的壓差的壓力。因此，為了確保頂板40的相對于壓力的強度，有時會在頂板40上設置肋。在使用了微波的等離子體處理中，若縮短天線22a與基板W之間的距離，則會增大供給至基板W的自由基的數(shù)量，而提高基板W上所形成的膜的質(zhì)量。但是，若為了確保頂板40的機械強度，而將肋設置在頂板40的靠載置臺14側(cè)的面，則與肋的高度相對應，變得難以將天線22a接近于基板W。因此，難以提高基板W上所形成的膜的質(zhì)量。
[0075]因此，發(fā)明人研究出使用在靠載置臺14側(cè)的面未設置肋的頂板40。對使用未設置肋的板狀的頂板實施了等離子體處理時的頂板的第一主應力進行了模擬，得到如圖10所示的模擬結(jié)果。圖10是表示未設置肋的頂板的第一主應力的模擬結(jié)果的一個例子的圖。在圖10所示的模擬結(jié)果中，針對11mm、13mm及16mm三種厚度LI的頂板，顯出在改變了從天線22a供給的微波的功率的情況下的頂板的第一主應力的模擬結(jié)果。另外，在圖10所示的模擬結(jié)果中，作為頂板的材質(zhì)使用氧化鋁。
[0076]由圖10的結(jié)果明確可知，在任意厚度LI的頂板中，均隨著微波的功率增大，頂板的第一主應力增大。并且，在厚度LI為Ilmm或13mm的頂板中，在供給了5kW的微波時的第一主應力超過了75MPa。另外，在厚度LI為16mm的頂板中，在供給了5kW的微波時的第一主應力為75Mpa附近的值。
[0077]在此，在本實施方式中，從頂板的以往的使用結(jié)果來看，供給了5kW的微波時的第一主應力的上限值確定為75MPa。參照圖10的模擬結(jié)果可知，在厚度LI為Ilmm或13mm的頂板中，供給了5kW的微波時的第一主應力超過了上限值。另外，可知:在厚度LI為16mm的頂板中，供給了5kW的微波時的第一主應力為75MPa附近的值，相對于上限值沒有余量。因此，可知:在使用未設置肋的板狀的頂板的情況下，不能保證強度。
[0078]接著，對設有肋的頂板的模擬結(jié)果進行說明。若在頂板的靠載置臺14側(cè)的面設置肋，與肋的高度相對應，難以將天線22a接近于基板W。因此，在本實施方式中，例如，如圖6和圖7所說明，使用在與靠載置臺14側(cè)的面相反的一側(cè)的面的周緣整體上設置有肋的頂板40。
[0079]在此，對模擬中所使用的參數(shù)進行說明。圖11是用于說明肋的高度及寬度的圖。如圖11所示，在頂板40中，將平板部40a的厚度定義為LI，將肋40b的從平板部40a算起的高度定義為L2，將肋40b的寬度定義為L3。
[0080]另外，頂板40的平板部40a配置在縫隙板42之下。并且，由設置在縫隙板42上的各個縫隙孔42a及42b輻射的微波在頂板40傳輸，并從頂板40向第二區(qū)域R2輻射。在此，為了提高機械強度，考慮到增大頂板40的厚度LI。但是，若增大頂板40的厚度LI，則由各個縫隙孔42a及42b輻射的微波容易擴展到頂板40的面內(nèi)方向，而變得容易在頂板40上產(chǎn)生微波的駐波。若產(chǎn)生微波的駐波，則有時在頂板40的面內(nèi)微波會在與縫隙孔42a及42b的正下方不同的位置變強。因此，微波變成與縫隙孔42a及42b的配置不同的分布，微波的分布的控制性降低。由此產(chǎn)生等離子體的點火(日文:著火)不良、等離子體分布的不均勻。因此，平板部40a過厚也是不優(yōu)選的。
[0081 ]在本實施方式中，從機械強度及微波的分布的控制性的觀點出發(fā)，在頂板40內(nèi)的微波的波長為λ的情況下，平板部40a的厚度LI優(yōu)選為例如λ/8?3λ/8的范圍內(nèi)的厚度。在頂板40的材質(zhì)為氧化招的情況下，相對于2.45GHz的微波，平板部40a的厚度LI優(yōu)選在例如大約5mm?15mm的范圍內(nèi)。從微波的分布的控制性的觀點出發(fā)，平板部40a的厚度LI為λ/4更加優(yōu)選。在頂板40的材質(zhì)為氧化鋁的情況下，頂板40內(nèi)的2.45GHz的微波的波長為大約40mm，因此從微波的分布的控制性的觀點出發(fā)，平板部40a的厚度LI優(yōu)選為大約1mm左右。但是，若考慮到機械強度，則認為大約1mm的厚度的強度余量較小。因此，以下，將平板部40a的厚度LI設為13mm而進行了模擬。
[0082]圖12是表示設有肋的頂板40的模擬結(jié)果的一個例子的圖。另外，在圖12所示的模擬結(jié)果中，作為頂板40的材質(zhì)使用氧化鋁。
[0083]由圖12的模擬結(jié)果明確可知，肋40b的高度L2越高，越可抑制相對于微波強度的增大的、第一主應力的增大。但是，若肋40b的高度L2過高，則具有在肋40b與平板部40a之間的連接部分集中的應力增大的傾向。因此，肋40b的高度L2優(yōu)選在預定范圍內(nèi)，例如優(yōu)選為在平板部40a的厚度LI的2倍?4倍的范圍內(nèi)。在本實施方式中，肋40b的高度L2例如在20mm?40mm的范圍內(nèi)是優(yōu)選的。
[0084]另外，由圖12的模擬結(jié)果明確可知，肋40b的寬度L3越大，越可抑制相對于微波強度的增大的、第一主應力的增大。但是，若肋40b的寬度L3過大，則平板部40a的用于配置縫隙板42、慢波板44的區(qū)域變狹。因此，肋40b的寬度L3優(yōu)選在預定范圍內(nèi)，例如優(yōu)選為在平板部40a的厚度LI的I倍?1.5倍的范圍內(nèi)。在本實施方式中，肋40b的寬度L3例如在1mm?15mm的范圍內(nèi)是優(yōu)選的。
[0085]由圖12明確可知，在模擬中，將平板部40a的厚度LI設定為13mm、肋40b的高度L2設定為27.5mm、肋40b的寬度L3設定為12.5mm，由此能夠?qū)⒃陧敯?0產(chǎn)生的第一主應力抑制到62.9MPa0
[0086]這樣，在本實施方式中，例如，如圖5?圖7所示，通過使用在與靠載置臺14側(cè)的面相反的一側(cè)的面上設置肋的頂板40，即使在靠載置臺14側(cè)的面未設置肋的情況下，也能將在頂板40產(chǎn)生的第一主應力抑制在預定值以下。由此，能夠縮短天線22a與基板W之間的距離。
[0087]例如，在使用在下表面形成有肋的頂板40的以往的等離子體處理裝置10中，自頂板40的下表面的除了肋以外的部分到基板W的距離為67mm。相對于此，在本實施方式的等離子體處理裝置10中，能夠?qū)⒆皂敯?0的下表面到基板W的距離縮短到45.7mm。即，本實施方式的等離子體處理裝置10與以往的等離子體處理裝置10相比，能夠?qū)捻敯?0到基板W的距離縮短21.3mm。
[0088]這樣，通過縮短天線22a與基板W之間的距離，在天線22a附近生成的自由基變得更加易于到達基板W。因此，能夠增加供給到基板W的自由基的量，即使在較低的處理溫度，也能使基板W的I旲質(zhì)提尚。
[0089]另外，若頂板40與基板W之間的距離過短，則會在基板W上產(chǎn)生充電損傷(日文:于十一夕夕'V —夕)。在實驗中，在頂板40的下表面與基板W的距離小于30mm的情況下，在基板W上產(chǎn)生了充電損傷。因此，天線22a與基板W之間的距離過短也不是優(yōu)選的。因此，在本實施例中，天線22a與基板W之間的距離優(yōu)選在預定范圍內(nèi)，例如優(yōu)選為在平板部40a的厚度LI的3倍?4倍的范圍內(nèi)。在本實施方式中，天線22a與基板W之間的距離例如在30mm?40mm的范圍內(nèi)是優(yōu)選的。
[0090]以上，對實施方式進行了說明。采用本實施方式的等離子體處理裝置10，能夠提高基板W的膜質(zhì)。尤其是，采用本實施方式的等離子體處理裝置10，能夠在將天線22a的下表面的頂板40的厚度LI維持在3λ/8以下的厚度的狀態(tài)下，使頂板40的下表面平坦化，因此，能夠兼顧生成等離子體的區(qū)域中的微波的分布的控制性的提高和供給到基板W的自由基的量的增加。
[0091]另外，本發(fā)明的技術并不限定于上述實施方式，可以在其要旨的范圍內(nèi)進行各種變形。
[0092]例如，在上述實施方式中，作為天線22a，可以使用從沿著軸線X的方向觀察的情況下的截面形狀為大致正三角形形狀的天線22a，但本發(fā)明的技術不限于此。作為其它形態(tài)，從沿著軸線X的方向觀察的情況下的天線22a的形狀除了大致正三角形之外的形狀，還可以是例如大致圓形狀、多邊形形狀等。
[0093]另外，在上述實施方式中，作為等離子體處理裝置10是以半分批處理式的基板處理裝置為例子說明的。但是，本發(fā)明的技術不限于此。例如，對單片式等離子體處理裝置10也能使用上述頂板40。
[0094]另外，對于上述實施方式中的頂板40，在平板部40a的周緣的整周范圍內(nèi)設置肋40b。但本發(fā)明的技術不限于此。例如，肋40b也可不設置在平板部40a的周緣中的一部分區(qū)間上。另外，從沿著軸線X的方向觀察時的頂板40的形狀為大致正三角形形狀的情況下，具有應力易于集中于拐角部分的傾向。因此，即使沒有在平板部40a的周緣的整周上設置肋40b的情況下，也優(yōu)選在該拐角部分設置肋40b。另外，肋40b也可設置在平板部40a的周緣以外的部分。
[0095]另外，肋40b只要設置在平板部40a的上表面(與載置臺14相對的一側(cè)的面的相反側(cè)的面)即可，并非必需設置在平板部40a的上表面的周緣。但是，在這種情況下，肋40b優(yōu)選設置在平板部40a的上表面中的用于配置縫隙板42的區(qū)域以外的區(qū)域。
[0096]另外，在上述實施方式中，頂板40的肋40b沿著平板部40a的周緣從平板部40a朝向與載置臺14相對的一側(cè)的面的相反側(cè)突出，但本發(fā)明的技術不限于此。例如，如圖13所示，肋40b也可以是沿著平板部40a的周緣從平板部40a朝向與載置臺14相對的一側(cè)的面的相反側(cè)突出、且還沿著與平板部40a的面大致平行的方向朝向外側(cè)突出的形狀。由此，在保證頂板40的機械強度的同時，能夠使天線22a整體上進一步地接近基板W。
[0097]通過上述內(nèi)容，以說明為目的記載了本發(fā)明的各個實施例，另外，在不脫離本發(fā)明的范圍及思想的情況下能進行各種變形是可以理解的，因此，在此記載的各種實施例并非用來限制通過各權(quán)利要求指出的本質(zhì)的范圍及思想。
[0098]本申請主張以2015年4月22日提出申請的日本申請?zhí)卦?015-087747為基礎的優(yōu)先權(quán)，在此編入其全部公開內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1.一種等離子體處理裝置，其使用微波的等離子體在處理容器內(nèi)對被處理基板進行處理，其特征在于， 該等離子體處理裝置具備: 載置臺，其設于上述處理容器內(nèi)，用于載置上述被處理基板；以及天線，其以與上述載置臺相對的方式設于上述載置臺的上方，該天線具有電介質(zhì)板，并經(jīng)由上述電介質(zhì)板將微波輻射至上述處理容器內(nèi)，由此生成被供給到上述處理容器內(nèi)的處理氣體的等離子體， 上述電介質(zhì)板具有: 平板部，其設于上述天線的下表面，該平板部的至少與上述載置臺相對的一側(cè)的面形成為平面狀；以及 肋，其形成于上述平板部的與上述載置臺相對的一側(cè)的面的相反側(cè)的面上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 上述天線具有導體板，該導體板以與上述平板部的與上述載置臺相對的一側(cè)的面的相反側(cè)的面相接觸的方式設置，用于傳輸上述微波， 上述肋形成于上述平板部的與上述載置臺相對的一側(cè)的面的相反側(cè)的面中的、未設置有上述導體板的區(qū)域。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 上述肋以從上述平板部朝向上方突出的方式沿著上述平板部的與上述載置臺相對的一側(cè)的面的相反側(cè)的面的周緣形成。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 上述肋在上述平板部的與上述載置臺相對的一側(cè)的面的相反側(cè)的面的周緣的整周范圍內(nèi)設于上述平板部。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 在上述電介質(zhì)板內(nèi)的微波的波長為λ的情況下，上述平板部的厚度在λ/8到3λ/8的范圍內(nèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 上述肋的自上述平板部算起的高度在上述平板部的厚度的2倍到4倍的范圍內(nèi)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 上述肋的寬度在上述平板部的厚度的I倍到1.5倍的范圍內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 在上述平板部的與上述載置臺相對的一側(cè)的平面狀的面上實施了規(guī)定的涂覆。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 上述平板部的下表面與載置于上述載置臺的上述被處理基板之間的距離在上述平板部的厚度的3倍到4倍的范圍內(nèi)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 上述電介質(zhì)板由氧化鋁、石英、氮化鋁、氮化硅或氧化釔形成。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 將上述載置臺設置為能夠以軸線為中心旋轉(zhuǎn)，以使上述被處理基板在上述軸線的周圍移動； 在通過上述載置臺的旋轉(zhuǎn)而上述被處理基板相對于上述軸線移動的周向上，上述處理容器被劃分為多個區(qū)域； 上述天線在上述多個區(qū)域中的一個區(qū)域中將微波輻射至上述處理容器內(nèi)，由此生成被供給到上述處理容器內(nèi)的處理氣體的等離子體。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 上述天線的從沿著上述軸線的方向觀察的情況下的截面形狀為大致正三角形形狀。
【文檔編號】H01J37/20GK106067412SQ201610258284
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年4月22日 公開號201610258284.3, CN 106067412 A, CN 106067412A, CN 201610258284, CN-A-106067412, CN106067412 A, CN106067412A, CN201610258284, CN201610258284.3
【發(fā)明人】平野高廣, 巖尾俊彥, 加藤貴彰
【申請人】東京毅力科創(chuàng)株式會社