[发明专利]等离子体处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及激发等离子体，对基板施加成膜等处理的等离子体处理装置。

背景技术

在例如半导体装置、LCD装置等制造工序中，使用下述的等离子体处理装置，其利用微波在处理容器内激发出等离子体，对基板施加CVD处理、蚀刻处理等。作为该等离子体处理装置，已知有下述装置：从微波源经由同轴管、波导管向配置于处理容器的内面的介电体供给微波，利用微波的能量使供给到处理容器内的规定的气体等离子体化。

近年来，随着基板等的大型化，等离子体处理装置也逐渐变大，在将配置于处理容器的内面的介电体制成单一板的情况下，很难制造大型化的介电体，成为增加制造成本的要因。因此，为消除该缺陷，本申请人提出通过在处理容器的盖体下表面安装多个介电体而将介电体板分割为多个的技术(专利文献1)。

专利文献1：日本特开2006-310794号公报

然而，在以上的利用微波的以往的等离子体处理装置中，是将由微波源输出的例如2.45GHz的微波穿透配置于处理容器的盖体下表面的介电体而向处理容器的内部供给的结构。该情况下，介电体被配置为几乎覆盖整个容纳于处理容器中的基板的处理面(上表面)，在处理容器的内部露出的介电体的露出面的面积与基板的处理面的面积为几乎相同程度的大小。由此，使用在介电体的整个下表面产生的等离子体对基板的整个处理面进行均匀的处理。

然而，在如以往的等离子体处理装置那样使介电体的露出面积与基板的处理面的面积大致相同时，存在介电体的使用量需要很多，经济性差的难题。尤其最近基板趋于大型化，介电体的使用量需要更多，成为成本上涨的主要因素。

另外，当在处理容器的整个盖体下表面配置介电体时，还产生难以向基板的整个处理面均匀地供给处理气体的问题。即、例如采用Al₂O₃等作为介电体，但与金属制的盖体相比，难以在介电体上加工出气体供给孔，通常气体供给孔仅设置在盖体的露出部位。因此，很难向基板的整个处理面以喷淋板的状态均匀地供给处理气体。

在蚀刻、CVD(chemical vapor deposition)等离子体处理中，为了对从等离子体入射到基板表面的离子的能量进行控制，有时对基板施加高频率偏压，使基板产生自偏压(负的直流电压)。此时，对基板施加的高频率偏压优选仅施加在基板周边的鞘层(sheath)，但在处理容器内面的较大部分被介电体覆盖从等离子体中不太能看见接地面(处理容器内面)的状况下，高频率偏压也会施加在接地面周边的鞘层。因此，不仅要对基板施加过量且较大的高频率电力，而且面临着入射到接地面的离子的能量增加导致接地面被蚀刻、引起金属污染的问题。

进而，当为了加快处理速度而投入大功率的微波时，因离子、电子从等离子体射入导致介电体的温度上升，使得介电体在热应力作用下损坏或促进了介电体表面的蚀刻反应，由此面临着引发杂质污染的问题。

如上所述，在利用微波的等离子体处理装置中，根据便于制造、经济性等理由，通常使用可输出2.45GHz微波的微波源。另外，最近提出利用2GHz以下的低频微波的等离子体处理，研究利用例如896MHz、915MHz、922MHz之类较低频率微波的等离子体处理。由于用于获得稳定且电子温度较低的等离子体的下限的电子密度与频率的二次方成正比，因此降低频率会在更宽范围的条件下得到适于等离子体处理的等离子体。

本发明者对于使用该2GHz以下的低频微波的等离子体处理进行了各种研究。其结果发现在使2GHz以下的频率的微波穿透处理容器内面的介电体时，能够从介电体的周围沿处理容器内面等金属表面有效地传播微波，利用该沿该金属表面传播的微波能够在处理容器内激发出等离子体。其中，将像这样在金属表面与等离子体之间沿金属表面传播的微波在本说明书中称为“导体表面波”。

另一方面，在使该导体表面波沿金属表面传播、在处理容器内激发等离子体的情况下，当在介电体的周围使微波传播的表面波传播部的形状、大小不均匀时，会导致由导体表面波向处理容器内激发的等离子体也不均匀。其结果担心无法对基板的整个处理面进行均匀的处理。

发明内容

本发明正是鉴于上述情况而形成的，其目的在于针对利用导体表面波在处理容器内激发等离子体的等离子体处理装置中，进一步提高针对基板的处理的均匀性。