等离子体处理方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术等离子体处理方法和装置，利用微波来发生等离子体，对晶片等基板进行等离子体腐蚀、成膜等处理。从空腔谐振器底部上设置的缝隙天线上放射出来的微波生成等离子体，利用它来处理试样，按一定的角度设置缝隙天线，该角度既不平行于也不垂直于空腔谐振器底部上流过的表面电流方向，利用从缝隙天线上放射出来的ＴＥ↓［ＯＭ］方式和ＴＭ↓［ＯＭ］（ｍ、ｎ为正整数）相混合的微波，生成圆环状等离子体，均匀地对直径大的试样进行处理。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及等离子体处理方法和装置，尤其涉及适合下列情况的等离子体处理方法和装置；即利用微波来发生等离子体，对半导体晶片等被处理衬底进行腐蚀、成膜等处理。已知的现有微波等离子体处理装置，如EP-A-0674334号公报所述，其中采用空腔谐振器和缝隙天线，该天线的安装方向与流过空腔谐振器底部的表面电流相垂直。其结构是利用该缝隙天线来放射与空腔谐振器内的微波方式相同的微波，生成等离子体。并且，采用原有缝隙天线的装置有以下两种一种如U.S.P4,776,918号专利说明书所示，把缝隙设置在空腔谐振器的一个部分上，使该缝隙位于等离子体发生室的对面；另一种如U.S.P.5,134,965号专利说明书所示，把缝隙设在同轴空腔谐振器基板的对面，通过第1缝隙板在等离子体室内设置第1空腔谐振室，通过第2缝隙板在第1空腔谐振室内设置第2空腔谐振室。上述现有技术存在的问题是没有考虑对多种方式的微波进行组合的等离子体控制方法，只能生成由单一方式微波所形成的等离子体，难于控制等离子体的均匀性。但是，随着半导体集成电路集成度的提高，为提高生产效率，被称之谓晶片的被处理基板，其尺寸增大。下一代的集成电路必须在直径12英寸(约300mm)的巨大基板上形成许多半导体器件。因此，必须在这种巨大的基板上进行均匀成膜或腐蚀等处理。但是，上述现有技术没有充分考虑被处理基板直径的增大问题。本专利技术的目的在于提供一种容易控制等离子体均匀性的等离子体处理方法和装置。并且还在于提供这样一种等离子体处理方法和装置，即在采用微波的等离子体处理时，即使晶片直径达到12英寸(约300mm)以上，也能在晶片半径方向上进行均匀的等离子体处理。一种等离子体处理装置，其构成部分包括处理室，它与真空排气装置相连接，能使室内压力降低；气体供应装置，用于向上述处理室内供应气体；以及等离子体发生装置；利用从设置在空腔谐振器底部的缝隙天线上放射出来的微波使上述处理室内部产生等离子体。为实现上述目的，本专利技术在上述结构的等离子体处理装置中，设置上述缝隙天线时，使该天线不平行于上述缝隙天线安装面上所流过的表面电流方向，并且与该表面电流方向也不形成直角，而是呈其他各种角度。并且，本专利技术是把TM01方式的微波导入空腔谐振器内，在空腔谐振器内被激励成TMomn方式(m、n为正整数)的微波，然后从下述缝隙天线上放射出微波，该缝隙天线被配置成圆环形状，既不是平行于，也不是垂直于空腔谐振器底部上流过的表面电流的方向。也就是说，通过把TM01方式的微波导入至空腔谐振器内，即可很容易地在空腔谐振器内激励出TMomn方式(m、n为正整数)的微波。表面电流在该空腔谐振器的底面上呈放射状、即向径向流动。如果缝隙天线的配置状态呈圆环状，并且既不平行于也不垂直于表面电流方向，而是以一定角度与其相交，那么，就能从缝隙天线上放射出径向和圆周方向的微波电场。换言之，可以放射出TEon方式和TMom方式(m、n为正整数)相混合的微波。所以，通过选定缝隙天线和上述表面电流相交的角度，即可使TEon方式和TMom方式(m、n为正整数)的比达到最佳状态，因此，很容易控制生成的微波等离子体的均匀性。附图说明图1是表示本专利技术的等离子体处理装置的一实施例，即有磁场微波干法腐蚀装置的纵断面(剖视)图。图2是图1的II-II断面向视图。图3是表示图1的缝隙天线形态的平面图。图4是表示从图3所示的缝隙天线放射出来的微波电磁场的图。图5是表示使图3的缝隙天线孔倾斜角度变化时的微波方式的透过率的图。图6是表示在图1的装置中使由线圈所形成的磁场发生变化时的等离子体密度分布的图。图7是表示图3缝隙天线形状的其他实施例的平面图。图8是表示本专利技术的等离子体处理装置的第2实施例有磁场微波干法腐蚀装置的纵断面图。图9是表示图8的装置中晶片对面的电极详细结构的纵断面图。图10是表示图9的电极的其他实施例的纵断面图。图11是表示本专利技术的等离子体处理装置的第3实施例的微波等离子体处理装置的纵断面图。图12是表示在图11的装置中以TE方式谐振的圆环状空腔谐振器底部上使缝隙天线形成“八”字形时的平面图。图13是表示在图11的装置中以TM方式进行谐振的圆环形空腔谐振器底部上设置的其他实施例的缝隙天线的基本平面图。图14是表示图13的缝隙天线的其他实施例的平面图。图15是表示本专利技术的等离子体处理装置第4实施例微波等离子体处理装置的纵断面图。图16是表示本专利技术的等离子体处理装置第5实施例微波等离子体处理装置的纵断面图。图17是表示图16的匹配(调整)室详细情况的图。图18是表示本专利技术的等离子体处理装置的第6实施例的有磁场微波干法腐蚀装置的纵断面图。图19是图18中的XIX-XIX断面向视图。图20是表示具有三角形断面的波导管基本方式的微波电场强度分布图。图21是图18的XXI-XXI断面向视图。图22是表示本专利技术的等离子体处理装置第7实施例有磁场微波干法腐蚀装置的纵断面图。图23是图22的XXIII-XXIII断面向视图。实施例的说明以下根据图1-图6来说明本专利技术的一实施例。图1表示本专利技术的等离子体处理装置一实施例的有磁场微波干法腐蚀装置。1的构成部分包括容器1a、在其上部设置的放电管1b以及装在放电管1b上部开槽内的石英窗2。1是可使内部保持密封的处理室。3是绕在放电管1b外侧的线圈。4是振荡微波的磁控管。5是传播磁控管4所射出的微波的波导管。这里的波导管5的构成部分包括矩形波导管5a，在其一端上设置磁控管4，其作用是传播矩形TE10方式的微波；圆形波导管5b，它与矩形波导管5a的另一端垂直连接，用于传播圆形TM01方式的微波；以及短路板5c，它是导电性长方体，用于变换微波的传播方式，把微波从设置在矩形波导管5a的另一端的矩形波导管5a传播到圆形波导管5b内。6是谐振器，它连接在圆形波导管5b的另一端上，使TM011方式的微波进行谐振。7是缝隙天线板，它构成谐振器6的底面，并具有缝隙天线孔8。9是试样台，它穿通容器1a的底部并进行电气绝缘，在处理室1内部摆放晶片10。11是与试样台9相连接的高频电源。在上述结构的装置中，利用真空排气装置(图中省略)来对容器1a、放电管1b以及由石英窗2进行隔离分割的处理室1的内部进行抽气减压，然后利用气体供应装置(图中省略)把腐蚀气体导入处理室1内，调整到所需的压力。并且，处理室1处于由线圈3形成的磁场区域内。从磁控管4中振荡产生的2.45GHz微波在波导管5内，即矩形波导管5a和圆形波导管5b内传播，被导入谐振器6内。缝隙天线板7设置在谐振器6的底面上。从缝隙天线板7放射出的微波在石英窗7内传播时形成特定的方式，透过石英窗2射入到处理室1内。在此情况下，石英窗2的板厚加大，具体来说，使板厚达到25mm左右。缝隙天线和等离子体界面之间的距离被设定为处于媒质中的微波的管内波长的四分之一以上。由于设定此距离从缝隙天线板7放射出来的微波在石英窗2内传播期间形成一定的方式，射入等离子体中，即处理室1内。利用由该微波所生成的等离子体来对放置在试样台9上的晶片10进行腐蚀处理。并且，为了控制晶片10的腐蚀形状，通过耦合器(图中省略)把高频电源11连接到试样台9上，以供应高频电压，这样即可把偏置电压加在试样台9上。在本实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体处理方法，其特征在于，把以空腔谐振器的中心轴附近为中心具有角度成分的微波电磁场，从上述空腔谐振器通过微波导入窗辐射到处理室内，在被处理基板对面的区域内产生圆环状等离子体，利用用该圆环状等离子体来对上述被处理基板进行等离子体处理。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：渡边成一，古濑宗雄，田村仁，大坪彻，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]