等离子体装置及等离子体生成方法制造方法及图纸

一种等离子体装置，包括将通过馈电部供给的高频电磁场（Ｆ）供给到处理容器（１１）内的缝隙天线（３０），所述馈电部具有谐振腔（３５），所述谐振腔构成谐振器，同时将馈电的高频电磁场（Ｆ）变换成旋转电磁场并供给所述缝隙天线（３０）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过使用缝隙天线向处理容器内供给电磁场来生成等离子体的。
技术介绍
在半导体器件和平板显示器的制造中，为了进行氧化膜的形成或半导体层的结晶生长、蚀刻、或灰化等处理，大多使用等离子体装置。在这些等离子体装置中，有使用缝隙天线向处理容器内供给高频电磁场，通过其电磁场而产生高密度等离子体的高频等离子体装置。这种高频等离子体装置具有即使等离子体气体的压力比较低，也可以稳定生成等离子体的特点。在使用这样的等离子体装置进行各种处理时，需要使半导体基片等处理面上的等离子体的二维分布(以下称为“平面分布”)均匀。作为使用缝隙天线来生成具有均匀平面分布的等离子体的方法，被认为是，将从高频电源馈电的高频电磁场变换成旋转电磁场，将形成圆偏振波的旋转高频电磁场供给缝隙天线。图21是表示现有的高频等离子体装置的一构成例的图。在此图21中，示出有关现有的高频等离子体装置的一部分构成的纵剖面结构。现有的等离子体装置包括上部开口的有底的圆筒形处理容器111；堵住此处理容器111的上部开口的电介质板113；配置于此电介质板113上、向处理容器111内发射高频电磁场的径向天线130。基片台122被固定在此处理容器111的底部，在此基片台122的放置面上配置作为被处理体的基片121。而且，在处理容器111的底部，设置用于真空排气的排气口116，在处理容器111的侧壁上，设置用于供给等离子态气体和处理气体的喷嘴117。电介质板113由石英玻璃等构成，通过使O形圈等密封部件(未图示)介于电介质板113与处理容器111之间，从而不使处理容器111内的等离子体泄漏到外部。此外，径向天线130是缝隙天线的一种，由形成径向波导路径33的相互平行的两片圆形导体板131、132、以及连接这些导体板131、132的外周部的导体环134构成。在径向波导路径133的上面的导体板132的中心部，形成将高频电磁场导入径向天线130内的导入口135。在径向波导路径133下面的导体板131中，在圆周方向上形成多个缝隙136，将在径向波导路径133内传送的电磁场F通过电介质板113向处理容器111内发射，并形成径向天线130的天线面。而且，径向天线130和电介质板113的外周被环状的密封材料112覆盖，其结构使得电磁场不泄漏到外部。在现有的等离子体装置中，通过采取以下构成，来向径向天线130供给旋转电磁场。即，为了供给旋转电磁场，现有的等离子体装置包括产生高频电磁场的高频发生器145；引导从高频发生器145输出的高频电磁场的矩形波导管143；用于连接矩形波导管和圆筒波导管的矩形—圆筒变换器147；以及将直线偏振波的高频电磁场变换成旋转电磁场的圆偏振波变换器146。这里，作为圆偏振波变换器146，例如，如图22C所示，使用在轴方向上设置1组或多组对置于圆筒波导管的内壁的导体制的圆柱状突起146A。将这些圆柱状突起146A配置在与从矩形—圆筒变换器147输入的TE11模的电磁场的电场主方向形成45°的方向上，在多组情况下，在轴方向上按λ/4(λ是传输的电磁波的管内波长)的间隔来设置，将此TE11模的高频电磁场变换成其电场主方向以圆筒波导管的轴线为中心进行旋转的旋转电磁场。下面，参照图22来说明具有这样构成的现有的等离子体装置中供给旋转电磁场的结构。再有，图22是表示在矩形波导管143、矩形—圆筒变换器147、圆偏振波变换器146的内部传送的电磁场状况的示意图。这里，图22A表示在图21所示的矩形波导管143中传送的电磁场的A-A’上的电场状况，图22B、图22E、图22F表示矩形—圆筒变换器147的出口B-B’上的电场状况，图22C、图22D、图22G表示在圆偏振波变换器146中传送的电磁场的电场旋转方向。由高频发生器145以TE10模在矩形波导管143中传送的高频电磁场(图22A)通过矩形—圆筒变换器147变换成TE11模(图22B)，并被导入圆偏振波变换器146的圆筒波导管内。然后，一边在圆偏振波变换器146中传送一边变换成旋转电磁场(图22C)，由形成在导体板132中心部的导入口135供给到径向天线130内。但是，供给到径向天线130的一部分旋转电磁场被位于径向波导路径133端部的导体环134反射，其反射的旋转电磁场一边沿相同方向旋转一边在圆偏振波变换器146内反向传送(图22D)。然后，这种反射电磁场在矩形—圆筒变换器147中进行固定端的反射(图22E、图22F)，接着就成为反方向上旋转的旋转电磁场，在圆偏振波变换器146内传送(图22G)，并供给径向天线130。其结果，相位和旋转方向相互不同的旋转电磁场在混杂的状态下被供给径向天线130，此时的高频电磁场的偏振波成为图23所示的椭圆。于是，处理容器内生成的等离子体的平面分布的均匀性下降，特别在周边部的等离子体处理中产生不匀。这样，将圆偏振波变换器146变换的旋转电磁场仅供给径向天线130时，因来自径向天线130的反射电磁场的影响，难以获得等离子体分布的平面均匀性。
技术实现思路
本专利技术是为解决这样的问题而进行的，其目的在于改善等离子体分布的平面均匀性。为了实现这样的目的，本专利技术的等离子体装置具有将通过馈电部供给的高频电磁场提供给处理容器内的缝隙天线，其特征在于，所述馈电部具有谐振腔，所述谐振腔构成谐振器，同时将馈电的高频电磁场变换成旋转电磁场并供给所述缝隙天线。在本专利技术中，在谐振腔内旋转电磁场一边进行谐振一边将成为圆偏振波的旋转高频电磁场供给到缝隙天线内。此等离子体装置也可以具有环形部件，所述环形部件设置在缝隙天线内的谐振腔的开口部周围，具有与所述谐振腔内径相同的内径。通过调节此环形部件的厚度和宽度，在谐振腔内谐振的高频电磁场中，就可以调节供给到缝隙天线内的高频电磁场的比例。作为本专利技术的等离子体装置的第一构成例，其特征在于，所述谐振腔由圆形导体部件和圆筒导体部件形成，其中，所述圆形导体部件，与馈电高频电磁场的同轴波导管的外部导体相连接；所述圆筒导体部件，一端与此圆形导体部件相连接，另一端在所述缝隙天线内开口；此谐振腔同时具有，馈电针，被设置在从所述圆形导体部件的中心沿其径向方向隔开的位置上，其一端与所述同轴波导管的内部导体相连接；以及扰动针，被设置在夹置此馈电针和所述圆形导体的中心并形成规定角度的位置上，一端与所述圆形导体部件相连接。在这样的构成中，通过同轴波导管所馈电的高频电磁场由于馈电针和扰动针的相互作用而被变换成旋转磁场，一边在谐振腔内谐振一边被供给到缝隙天线内。这里，馈电针的另一端既可以为开路状态，也可以连接到形成有构成缝隙天线的缝隙的天线面上。在馈电针的另一端连接到天线面的情况下，在其馈电针的另一端上，也可设置扩展到天线面侧的圆锥台状的导电部件。通过使用有这样形状的导电部件，可以将谐振腔内谐振的高频电磁场容易地导入到缝隙天线内。扰动针的另一端既可为开路状态，也可以连接到天线面。此外，也可以连接到圆筒导体部件。此外，馈电针的另一端也可连接到圆筒导体部件。这种情况下，即可将扰动针的另一端连接到形成了构成缝隙天线的缝隙的天线面，也可连接到圆筒导体部件。作为本专利技术的等离子体装置的第二构成例，其特征在于，所述谐振腔由圆形导体部件、圆筒导体部件和导电部件形成，其中，所述圆形导体部件，与馈电高频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体装置，具有将通过馈电部供给的高频电磁场供给到处理容器内的缝隙天线，　　　　其特征在于，　　　　所述馈电部具有谐振腔，所述谐振腔构成谐振器，同时，将馈电的高频电磁场变换成旋转电磁场并供给所述缝隙天线。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：安藤真，高桥応明，石井信雄，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，安藤真，高桥応明，
类型：发明
国别省市：JP[日本]