[发明专利]微波等离子体处理装置及其处理方法

说明书

本发明涉及微波等离子体处理装置及其处理方法，特别涉及能够在大面积上产生高密度的均匀等离子体，以低温度和高速度进行大面积基片的高质量处理的微波等离子体处理装置及其处理方法。

在利用微波作产生等离子体的激励源的等离子体处理装置当中，有已知的CVD装置，腐蚀装置，抛光装置等。

用这类微波等离子体CVD装置的膜形成按下列方式进行。将气体引入微波等离子体CVD装置的等离子体发生室和膜形成室(处理室)，并提供微波能量使等离子体发生室中产生等离子体，从而激励和分解气体并在放置在膜成形室(处理室)中的基片上淀积膜。

用这类微波等离子体腐蚀装置对基片腐蚀也按下列方式进行。腐蚀气体被引入装置的处理室，提供微波能量以激励和分解腐蚀气体并在处理室中产生等离子体，从而腐蚀放在处理室中的基片表面。

利用微波作气体激励源的这类微波等离子体处理装置能够利用高频电场加速电子，从而有效地电离和激励气体分子。相应地，这类装置在气体的电离、激励和分解中具有高效率，因此具备形成高密度等离子体相对地容易和实现低温度高速度下的高质量处理的优点。由于微波也能穿过介质物质，等离子体处理装置就能够以无电极放电类型构成，而且等离子体处理能够在高度清洁的环境中完成。

为了在这类微波等离子体处理装置中实现更高的处理速度，已把使用电子回旋共谐振(ECR)的这类装置商品化了。ECR是电子围绕磁通量密度为87.5mT的磁通量旋转的电子回旋频率与公用2.45GHz微波频率相一致的现象，因而电子被微波的共振吸收加速，从而产生高密度的等离子体。在这类ECR等离子体处理装置中，已知有用于微波引入装置和磁场发生装置的四种有代表性的构造。

更具体地，这类构造是：(i)该构造中，经波导管传输的微波经传输窗口从要被处理的基片(下文中简称为待处理基片)的相反方向被引入圆柱形等离子体发生室，同时，与等离子体发生室中心轴同心的发散磁场经设置在等离子体发生室周围的电磁线圈被引入；(ii)该构造中，经波导管传输的微波经传输窗口从与待处理基片的相反方向被引入钟形等离子体发生室，同时，与等离子体发生室的中心轴同心的磁场经设置在等离子体发生室周围的电磁线圈被引入，(iii)该构造中，微波经圆柱形隙缝天线的Rigitano线圈从其周边被引入等离子体发生室，同时，与等离子体发生室中心轴同心的磁场经设置在等离子体发生室周围的电磁线圈被引入；(iv)该构造中，经波导管传输的微波经平板状的隙缝天线从与待处理基片的相反方向被引入圆柱形等离子体发生室，同时，平行于该天线平面的环状磁场由设置在该平板天线后面的永磁铁引入。

在这类微波等离子体处理装置的范围内，近来提出了使用在其内侧面上带有多个槽的环形波导管装置，用于微波的均匀和有效的引入，如披露于美国专利的No.5,487,875中。这类微波等离子体处理装置的例子如图1所示，这类装置的等离子体产生机理用图2所示的横截面图说明。这些图中，表示出了等离子体发生室501；把等离子体发生室501与外界空气隔离开的介质构件502；把微波引入等离子体发生室501的开槽无端环形波导管503；等离子体发生气体引入装置504；与等离子体发生室501连接的处理室511；待处理基片512；支承待处理基片512的支承构件513；加热待处理基片512的加热器514；处理气体引入装置515；气体出口516；向左向右分流微波的挡板521；槽522；被引入环形波导管503中的微波523；环形波导管503中传导的微波524；经槽522和介质构件502引入到等离子体发生室501的微波的漏泄波525；通过槽522传输并在介质构件502中传导的微波的表面波526；由漏泄波产生的等离子体527；及由表面波产生的等离子体528。