在腔室（１）上部的开口部配置有由微波驱动并产生电磁场的天线部（３），在天线部（３）的下部设置有密封腔室（１）的开口部的顶板（４），在顶板（４）的下表面一侧设置有环形的突条（４１），其径向的厚度以锥形连续变化，从而在等离子的任意条件下均可以在某处产生共振。由此，仅准备一种顶板就可以起到与准备各种厚度的顶板相同的效果，可以使等离子的吸收率显著提高，并且从高压至低压均可以稳定地产生等离子。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及等离子处理装置，特别涉及经由顶板来放射提供给天线的微波并由此在腔室内产生等离子的等离子处理装置，该顶板由对腔室内的开口部进行密封的电介质形成。
技术介绍
近年来，伴随着半导体装置的高密度化和微小化，在半导体装置的制造工序中，为了进行成膜、蚀刻、抛光等处理而使用等离子处理装置。特别是，在使用微波来产生等离子的微波等离子处理装置中，在约0.1-10Pa的压力比较低(高真空)的条件下也能够可靠地产生等离子。因此，例如使用频率为2.45GHz的微波的微波等离子处理装置受到关注。图18是这种现有的等离子处理装置的一个示例的截面图。在图18中，等离子处理装置包括用于收存衬底11并对衬底11进行预定处理的腔室1、用于产生微波的高频电源5、以及用于向腔室1内放射微波的天线部3。天线部3具有槽板3c、慢波板3b和天线罩3a。在槽板3c上形成有多个槽(开口部)，用于向腔室1内放射微波。由高频电源5产生的微波通过波导管6被传送给天线部3。在腔室1的上部设置有顶板4，该顶板4构成腔室1的隔壁的一部分，在顶板4和腔室1的隔壁之间例如配置有O型环等密封部件14。天线部3配置在顶板4的上方。在腔室1内设置有基座7，用于支撑被收存的衬底11。并且，在腔室1上连接有真空泵9，用于排出腔室1内的气体。通过该真空泵9排出腔室1内的气体，之后导入用于在预定的压力范围下生成等离子的气体，例如氩气。在上述等离子装置中，由高频电源5产生的微波经由波导管6传送至天线部3。传送至天线部3的微波在慢波板3b中传播，并通过槽板3c向顶板4辐射。在顶板4中，微波在面方向上产生振动，并从中心部向周边部传播，在腔室1内产生电磁场。通过在腔室1内产生的电磁场，氩气离解，在衬底11和顶板4之间形成等离子生成区域22，从而对衬底11进行预定的等离子处理。在这样的等离子处理装置中，需要向衬底11均匀地照射等离子。但是，由于在顶板4的中心部和周边部等离子强度不同，所以在日本专利文献特开2002-299240号公报中有如下记载通过使顶板4形成为凹面形状并使衬底11和顶板4的周边部的距离缩短，可以补偿衬底11周边部的等离子密度的下降，在低压处理下也可以对等离子进行维持，从而能够进行稳定的等离子处理。另外，在日本专利文献特开2003-59919号公报中有如下记载在电介质窗上形成环形的套管，以使等离子激发区域不直接与处理容器壁的金属表面接触，由此在衬底表面上得到均匀的等离子密度。在等离子装置中，在内部被减压的腔室1中，为了确保强度以对抗外部气体的压力，要求顶板4在面方向上有一定程度的厚度。顶板4由电介质构成，通过微波在电介质上形成共振区域，产生强电场，并形成驻波，通过该驻波在腔室1内产生电磁场，等离子密度变高。存在适于产生驻波的电介质的厚度。图19A-图19E示出了与顶板的厚度相关的电场强度分布。图19A示出了顶板4的面方向的厚度为22.8mm时的电场强度分布，中心的斜线所示的部分为电场强度变强的部分。图19B示出了使顶板4的厚度为27.8mm时的电场强度分布，与图19A相比，电场强度分布从中心向周边扩展。图19C示出了使顶板4的厚度为31.6mm时的电场强度分布，电场强度分布除顶板4的中心部分以外还分布至周边，是最合适的厚度。图19D示出了使顶板4的厚度为32.8mm时的电场强度分布，电场强度分布仅在中心部变强。图19E示出了使顶板4的厚度为37.8mm时的电场强度分布，中心部的电场强度变强。在图18所示的等离子处理装置中，如果对腔室1内的压力和微波的功率等的等离子条件进行改变，则等离子表面附近的电子密度会发生变化，从而等离子侵入物质的侵入深度会发生变化。由于使压力降低的话扩散系数会增大，所以等离子表面附近的电子密度降低并且侵入深度增加。如上所述，由于改变等离子条件的话电介质的合适厚度就会发生改变，所以用于形成驻波的共振区域偏离了。因此，存在如下问题为了总在最合适的状态下产生等离子，需要预先准备与等离子条件对应的各种厚度的电介质。另外，低压下的等离子对微波的吸收率低，在低压(20m Torr)下难以稳定地生成等离子。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种等离子处理装置，该等离子处理装置能够根据等离子条件在顶板内形成最合适的共振区域，并且从高压直至低压均可以在腔室内稳定地产生等离子。本专利技术的等离子处理装置的特征在于具有收存被处理衬底并产生等离子的等离子发生室；配置在等离子发生室上部的开口部并由微波驱动而产生电磁场的天线；设置在天线的下部并在面方向上、具有均匀的预定的厚度且密封等离子发生室的开口部的顶板；以及在顶板的下表面一侧形成的锥形的凸部或凹部。在本专利技术中，可以通过在顶板上形成的凸部或凹部的锥形部分，使径向的厚度连续改变，从而在任意的等离子条件下都可以在某处发生共振并形成最合适的共振区域。因此，只要准备一种顶板就可以起到与准备各种厚度的顶板相同的效果。由此，可以显著地提高等离子的吸收效率，并且从高压至低压均可以稳定地产生等离子。优选的是顶板包括由凸部或凹部形成的壁厚薄的部分和壁厚厚的部分，壁厚薄的部分的厚度选为λ/4±λ/8。顶板的凸部或凹部通过以下方式形成，通过在顶板厚的部分上形成共振区域，可以提高等离子密度。即，凸部或凹部包括在顶板的下表面上形成的环形的突条，突条可以与顶板的中心同心地在径向上形成多个，或者突条形成为顶板一侧的径向厚度比顶端一侧的径向厚度厚。优选的是凸部或凹部包括在顶板的下表面上形成的圆锥形的突起，圆锥形的突起在顶板的中心下面形成。也可以设置多个这样的圆锥形的突起并使多个圆锥形的突起配置成环形。优选的是凸部或凹部包括多个环形的凹部、在多个环形凹部之间形成的向下的第一突条、以及在最外周的环形凹部的外侧形成的向下的第二突条。优选的是第二凸部的壁厚形成为比第一凸部的壁厚厚。优选的是在顶板的天线一侧的中心部形成有凹部，在凹部配置有与顶板的介电常数不同的物质。优选的是顶板的凹部的深度形成为λ/8以上或λ/4以上。优选的是在顶板的被处理衬底一侧的中心部形成有凸部，凸部的周边的顶板的壁厚为λ/4±λ/8。优选的是被处理衬底为圆板形状，当使被处理衬底的半径为R时，在从顶板的中心起半径R外侧形成有至少一个凸部或凹部。优选的是当使顶板和处理衬底的距离为D时，在从顶板的中心起半径D的内侧形成有至少一个凸部或凹部。优选的是天线包括有槽分布在面上而形成的槽板，在顶板上形成有凸部或凹部，该凸部或凹部与槽板上的槽的位置对应。附图说明图1是本专利技术一个实施方式的等离子处理装置的截面图；图2是从下面观察图1所示的顶板的仰视图；图3是用于说明微波在顶板内传播的状态的图；图4是示出本专利技术其他实施方式中的在顶板的中心部形成凸部的例子的截面图；图5是示出本专利技术其他实施方式中的在顶板的周边部形成凸部的例子的截面图；图6是示出本专利技术其他实施方式中的在顶板的中心部和周边部形成凸部的例子的截面图；图7是示出本专利技术其他实施方式中的在顶板的中心部形成凹部的例子的截面图；图8是示出本专利技术其他实施方式中的在顶板的周边部形成凹部的例子的截面图；图9是示出本专利技术其他实施方式中的在顶板的中心部和周边部形成凹部的例子的截面图；图10是示出本专利技术其他实施方式中的在顶板的中心部和周边部形成凹部的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种等离子处理装置，其包括：等离子发生室，其收存被处理衬底，并产生等离子；天线，其配置在所述等离子发生室上部的开口部，并由微波驱动而产生电磁场；顶板，其设置在所述天线的下部，并在面方向上具有均匀的预定厚度，且密封所述 等离子发生室的开口部；以及形成在所述顶板的下表面一侧的、锥形的凸部或凹部。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：野泽俊久，石桥清隆，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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