專利名稱：等離子體處理裝置和等離子體處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用兩個(gè)系統(tǒng)的氣體供給單元將處理氣體供給到處理容器內(nèi)的等離子體處理裝置和等離子體處理方法。
背景技術(shù)：
歷來(lái)，提出有從設(shè)在處理容器上下的兩個(gè)系統(tǒng)的氣體供給機(jī)構(gòu)(例如氣體噴淋頭)分別供給兩種不同性質(zhì)的氣體的等離子體處理裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
另一方面，近年來(lái)，為了適應(yīng)基板的大面積化，對(duì)該基板進(jìn)行等離子體處理的等離子體處理裝置也大型化。隨此，為了在處理容器內(nèi)發(fā)生均勻的等離子體，有必要也使氣體噴淋頭大型化。但是，如果用上述現(xiàn)有技術(shù)，則因?yàn)闅怏w噴淋頭一體化形成，故如果考慮氣體噴淋頭的剛性，則使氣體噴淋頭大型化是有界限的。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開平7-312348號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題，其目的在于提供一種利用多根氣體供給管件將處理氣體供給到處理容器內(nèi)的等離子體處理裝置和等離子體處理方法。
為了解決上述課題，本發(fā)明的一個(gè)觀點(diǎn)是提供一種等離子體處理裝置，由微波使供給到處理容器內(nèi)的處理氣體等離子體化，對(duì)基板進(jìn)行等離子體處理，其特征在于，具有導(dǎo)入處理氣體的多個(gè)氣體導(dǎo)入部；多根氣體供給管件；將導(dǎo)入到至少一個(gè)氣體導(dǎo)入部的第一處理氣體放出到上述處理容器內(nèi)的第一氣體供給單元；和利用上述多根氣體供給管件，將導(dǎo)入到至少一個(gè)氣體導(dǎo)入部的第二處理氣體放出到上述處理容器內(nèi)的第二氣體供給單元。
如前所述，現(xiàn)有的氣體供給機(jī)構(gòu)(例如，氣體噴淋頭)一體地形成。與此相反，本發(fā)明的氣體供給機(jī)構(gòu)由多個(gè)氣體供給管件形成。結(jié)果，僅靠增加氣體供給管件的根數(shù)，就可以容易地使氣體噴淋頭大面積化。
此外，根據(jù)本發(fā)明，由第一氣體供給單元和第二氣體供給單元將兩個(gè)系統(tǒng)的處理氣體分別供給到處理容器內(nèi)。由此，在一個(gè)處理過(guò)程中可以分別使兩種以上的處理氣體等離子體化。結(jié)果，可以按照處理氣體的性質(zhì)適度地離解或電離各自的氣體，由此可以由產(chǎn)生的等離子體對(duì)基板實(shí)施所需要的等離子體處理。
此外，如氣體供給管件因處理過(guò)程中產(chǎn)生的離子的撞擊而劣化的情況等，氣體供給管件上產(chǎn)生不良情況時(shí)，僅更換產(chǎn)生不良情況的管件就可以，沒(méi)有必要更換氣體噴淋頭全體。結(jié)果，等離子體處理裝置的維護(hù)管理變得容易，并且可以減少等離子體處理裝置維護(hù)所需的費(fèi)用。
這里，上述多根氣體供給管件可以設(shè)置在供給上述第一處理氣體的供給口的下方。
由此，第一處理氣體被等離子體化，由該等離子體，第二處理氣體被等離子體化。結(jié)果，可以不促進(jìn)第二處理氣體的離解，對(duì)基板實(shí)施所需的等離子體處理。
此外，雖然上述多根氣體供給管件也可以由非金屬形成，但是優(yōu)選由電介質(zhì)形成。特別是在氣體供給管件由電介質(zhì)形成的情況下，如氣體供給管件由金屬形成時(shí)那樣，因?yàn)榍蕦?sheath)對(duì)氣體供給管件的表面的影響小，故氣體供給管件的表面附近的電磁場(chǎng)不被干擾，不扭曲等離子體生成的分布。因此，可以生成更均勻的等離子體。此外，如果用這些，則可以消除氣體供給管件由金屬形成時(shí)所產(chǎn)生的問(wèn)題，即氣體供給管件熱變形(例如，氣體供給管件因等離子體的熱量而彎曲、熔化)，或氣體供給管件在等離子體處理中被腐蝕的問(wèn)題。
此外，也可以在上述多根氣體供給管件上分別設(shè)有多個(gè)氣孔，上述第二氣體供給單元，從分別設(shè)在上述多根氣體供給管件上的多個(gè)氣孔將上述第二處理氣體噴淋狀地放出到上述處理容器內(nèi)。
利用這些，第二處理氣體可以從設(shè)在多根氣體供給管件上的多個(gè)氣孔噴淋狀地放出到處理容器內(nèi)。由此，可以將第二處理氣體均勻地放出到處理容器中。結(jié)果，可以由第二處理氣體更均勻地發(fā)生等離子體。
還有，所謂設(shè)置有多根氣體供給管件的處理容器內(nèi)的規(guī)定位置是例如設(shè)置在處理容器內(nèi)的電介質(zhì)與相對(duì)該電介質(zhì)設(shè)置的載置臺(tái)之間的位置，也可以是與供給第一處理氣體的位置的電介質(zhì)相離開的位置。
此外，上述等離子體處理裝置還具有支撐上述多根氣體供給管件的支撐體。利用這些，通過(guò)支撐體支撐多根氣體供給管件，可以保證氣體噴淋頭全體的剛性，并且通過(guò)增加氣體供給管件的根數(shù)，可以使氣體噴淋頭大面積化。
具體地說(shuō)，現(xiàn)有噴淋頭全體由電介質(zhì)一體地形成，噴淋頭本身設(shè)置為被支撐在處理容器的壁上。但是，在本發(fā)明中，如上所述，噴淋頭由支撐體所支撐的多根氣體供給管件形成。而且，該支撐體也可以由金屬形成。由此，與噴淋頭全體由電介質(zhì)形成的現(xiàn)有技術(shù)比較，可以從氣體供給管件向金屬的支撐體高效率地散熱。結(jié)果，在等離子體處理中可以防止氣體供給管件因等離子體熱量等而成為高溫導(dǎo)致的氣體供給管件被破損。
此外，上述支撐體以相對(duì)于上述處理容器可伸縮的方式固定。由此，通過(guò)支撐體的伸縮可以使多個(gè)氣體供給管件移動(dòng)到處理容器內(nèi)需要的位置。由此，考慮到在第一處理氣體被等離子體化時(shí)通過(guò)被減弱的電磁場(chǎng)或與由第一處理氣體發(fā)生的等離子體的碰撞，第二處理氣體被等離子體化的方面，可以基于根據(jù)處理過(guò)程所供給的各種處理氣體的性質(zhì)，使氣體供給管件移動(dòng)到發(fā)生最好的等離子體的位置。結(jié)果，可以按照希望更均勻地由電子溫度(Te)低、電子密度(Ne)高的等離子體進(jìn)行離解氣體的程度，設(shè)定多個(gè)氣體供給管件的位置。
此外，分別設(shè)置多個(gè)上述支撐體和上述氣體導(dǎo)入部，在上述多個(gè)支撐體的內(nèi)部，可以設(shè)有分別連接在上述多個(gè)氣體導(dǎo)入部的第一路徑或第二路徑的至少一個(gè)。此時(shí)，上述第一氣體供給單元可以經(jīng)由至少一個(gè)氣體導(dǎo)入部，從上述第一路徑供給上述第一處理氣體。此外，上述第二氣體供給單元可以經(jīng)由至少一個(gè)氣體導(dǎo)入部和上述第二路徑，從上述多根氣體供給管件供給上述第二處理氣體。
利用這些，第一處理氣體從第一路徑供給，第二處理氣體經(jīng)由第二路徑從多根氣體供給管件供給。由此，第二處理氣體，經(jīng)由與第一處理氣體通過(guò)的路徑不同的路徑供給到處理容器內(nèi)的各自的位置。由此在一個(gè)處理過(guò)程中可以分別使兩種以上的處理氣體等離子體化成需要的狀態(tài)。結(jié)果，從處理氣體更均勻地生成電子溫度(Te)低、電子密度(Ne)高的等離子體，由該等離子體能夠高精度地對(duì)基板進(jìn)行等離子體處理。
作為所供給的氣體的種類，例如，第一處理氣體可以是分子結(jié)合能大于第二處理氣體的氣體。如果用這些，可以在使第一處理氣體等離子體化時(shí)消耗能量，第二處理氣體由能量稍微減弱的微波進(jìn)行等離子體化。由此，可以從分子結(jié)合能大的、作為惰性的第一處理氣體發(fā)生強(qiáng)的等離子體，并且可以等離子體化到不太促進(jìn)分子結(jié)合能小的、作為反應(yīng)性氣體的第二處理氣體的離解的程度。結(jié)果，更均勻地利用電子密度(Ne)高的等離子體且電子溫度(Te)低的等離子體高精度地對(duì)基板進(jìn)行等離子體處理。
例如，在第一處理氣體是分子結(jié)合能大的氬氣(Ar)，第二處理氣體為分子結(jié)合能小的硅烷氣體(SiH4)或氫氣(H2)時(shí)，氬氣由具有強(qiáng)能量的微波充分地離解或電離。另一方面，硅烷氣體或氫氣從由電介質(zhì)構(gòu)成的狹縫天線離開、并由電場(chǎng)弱的微波適當(dāng)?shù)仉x解或電離。例如SiH4離解到SiH3基，但離解不到SiH2基的程度。結(jié)果，不會(huì)因SiH2基使膜劣化，用所生成的等離子體可以在基板上生成精度高的無(wú)定形硅膜。
此外，如果用本發(fā)明的另一種觀點(diǎn)，提供一種等離子體處理方法，用于由微波使供給到處理容器內(nèi)的處理氣體等離子體化，對(duì)基板進(jìn)行等離子體處理，其特征在于，包括經(jīng)由導(dǎo)入氣體的多個(gè)氣體導(dǎo)入部中的至少一個(gè)氣體導(dǎo)入部，從第一路徑將第一處理氣體供給到上述處理容器內(nèi)的工序；和經(jīng)由與供給上述第一處理氣體的氣體導(dǎo)入部不同的氣體導(dǎo)入部和第二路徑，從多根氣體供給管件將第二處理氣體供給到上述處理容器內(nèi)的工序。
由此，第一處理氣體從第一路徑供給到處理容器內(nèi)，第二處理氣體經(jīng)由第二路徑從多個(gè)氣體供給管件供給。由此，通過(guò)增加氣體供給管件的根數(shù)可以容易地使氣體噴淋頭大面積化。此外，在一個(gè)處理過(guò)程中可以分別供給兩種以上的處理氣體，可以按照各自的氣體性質(zhì)生成等離子體，結(jié)果，可以對(duì)基板實(shí)施需要的等離子體處理。
如以上說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種利用多根氣體供給管件將處理氣體供給到處理容器內(nèi)的等離子體處理裝置和等離子體處理方法。


圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的等離子體處理裝置的截面圖。
圖2是說(shuō)明從處理容器下部向上看的氣閥的圖。
圖3是表示圖1的微波等離子體處理裝置的一部分的截面圖。
符號(hào)說(shuō)明10 處理容器11 基座20 蓋體22a～22f導(dǎo)波管23a～23f狹縫天線24a～24f電介質(zhì)26a～26g梁27 支撐體28 氣體管29 微波發(fā)生器30a～30g氣體導(dǎo)入管31a 第一流路31b 第二流路32 氣體供給源32a4氬氣供給源32b4硅烷氣體供給源32b8氫氣供給源100 微波等離子體處理裝置
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。另外，在本說(shuō)明書和附圖中，就實(shí)質(zhì)上具有相同功能構(gòu)成的構(gòu)成要素，賦予相同標(biāo)號(hào)而省略重復(fù)說(shuō)明。
(微波等離子體處理裝置的構(gòu)成)首先，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的微波等離子體處理裝置，參照?qǐng)D1說(shuō)明其構(gòu)成。圖1是用平行于x軸方向和z軸方向的面切斷微波等離子體處理裝置100的截面圖。微波等離子體處理裝置100是等離子體處理裝置的一例。在本實(shí)施方式中，舉出由微波等離子體處理裝置100生成無(wú)定形硅膜(a-Si)的例子進(jìn)行說(shuō)明。
微波等離子體處理裝置100具有由處理容器10和蓋體20構(gòu)成的框體。處理容器10具有上部開口的有底立方體形狀，被接地。處理容器10由例如鋁(Al)等金屬形成。在處理容器10的內(nèi)部，在大致中央處，設(shè)有作為載置例如玻璃基板W(以下稱為“基板W”)的載置臺(tái)的基座11。基座11由例如氮化鋁形成。
在基座11的內(nèi)部，設(shè)有供電部11a和加熱器11b。在供電部11a上經(jīng)由匹配器12a(例如電容器)連接有高頻電源12b。此外，在供電部11a上經(jīng)由線圈13a連接有高壓直流電源13b。匹配器12a、高頻電源12b、線圈13a和高壓直流電源13b設(shè)在處理容器10的外部，高頻電源12b和高壓直流電源13b被接地。
供電部11a通過(guò)從高頻電源12b所輸出的高頻電力將規(guī)定的偏置電壓施加到處理容器10的內(nèi)部。另外，供電部11a通過(guò)從高壓直流電源13b所輸出的直流電流靜電吸附基板W。
在加熱器11b上連接有設(shè)在處理容器10的外部的交流電源14，通過(guò)從交流電源14所輸出的交流電流將基板W保持在規(guī)定的溫度下。
處理容器10的底面被開口為筒狀，在開口的外周附近，波紋管15的一端朝向處理容器10的外部而裝設(shè)。在波紋管15的另一端上固定有升降板16。這樣一來(lái)，處理容器10底面的開口部分由波紋管15和升降板16封閉。
基座11被支撐在固定在升降板16上的筒體17上，與升降板16和筒體17成為一體地升降。由此，基座11被調(diào)整為根據(jù)處理過(guò)程的高度。
在基座11的周圍設(shè)置用來(lái)將處理容器內(nèi)的氣體的流動(dòng)控制成良好狀態(tài)的整流板18。此外，在處理容器10的底面上，設(shè)有連接于未圖示的真空泵的氣體排出管19。真空泵通過(guò)從氣體排出管19排出處理容器內(nèi)的氣體，將處理容器內(nèi)排氣到需要的真空度。
蓋體20在處理容器10的上方配置成封閉處理容器10。蓋體20與處理容器10同樣，由例如鋁(Al)等金屬形成。此外，蓋體20與處理容器10同樣被接地。在蓋體20上設(shè)有蓋主體21、導(dǎo)波管22a～導(dǎo)波管22f、狹縫天線23a～狹縫天線23f、和電介質(zhì)24a～電介質(zhì)24f。
處理容器10和蓋體20，通過(guò)配置在蓋主體21的下面外周部與處理容器10的上面外周部之間的O形圈25，保持氣密性地固定，在蓋主體21的下部形成有上述導(dǎo)波管22a～導(dǎo)波管22f。
導(dǎo)波管22a～導(dǎo)波管22f由垂直于軸方向的截面的形狀為矩形的矩形導(dǎo)波管形成，如圖2所示，連接在微波發(fā)生器29a～微波發(fā)生器29f上。例如，在TE10模式(TE波transverse electric wave(橫電波)；磁場(chǎng)具有微波的行進(jìn)方向分量的波)的情況下，導(dǎo)波管22的寬管壁成為平行于磁場(chǎng)的H面，窄管壁成為平行于電場(chǎng)的E面。在垂直于導(dǎo)波管22的軸方向(縱長(zhǎng)方向)的方向上如何配置切斷的面的長(zhǎng)邊方向(導(dǎo)波管的寬度)和短邊方向，因模式(導(dǎo)波管內(nèi)的電磁場(chǎng)分布)而變化。
圖1的狹縫天線23a～狹縫天線23f分別設(shè)在導(dǎo)波管22a～導(dǎo)波管22f的下部。狹縫天線23a～狹縫天線23f由例如鋁(Al)等金屬形成。在狹縫天線23a～狹縫天線23f上分別設(shè)有多個(gè)狹縫(開口)。
在狹縫天線23a～狹縫天線23f的下部分別設(shè)有電介質(zhì)24a～電介質(zhì)24f。各電介質(zhì)24由例如石英、氧化鋁(Al2O3)等形成，以便透過(guò)微波。
電介質(zhì)24a～電介質(zhì)24f通過(guò)由例如鋁等金屬形成的梁26a～梁26g分別支撐其兩端。此外，在梁26a～梁26g的下部，分別固定有由金屬形成的支撐體27a～支撐體27g，在成為構(gòu)成氣體供給管件(氣體供給機(jī)構(gòu)(例如，氣體噴淋頭))的一個(gè)單位的氣體管28a～氣體管28f的兩端支撐各氣體管28。再者，電介質(zhì)24與氣體管28之間的距離為25mm左右。此外，電介質(zhì)24與基座11之間的距離，為70mm～210mm左右。
氣體管28由氧化鋁(Al2O3)等電介質(zhì)形成。因此，與氣體管28由金屬形成的現(xiàn)有技術(shù)相比，氣體管28的表面處的鞘層影響小，致使氣體管28的表面附近的電磁場(chǎng)不被干擾，不扭曲等離子體生成的分布。結(jié)果，可以生成更均勻的等離子體。此外，可以消除氣體噴淋頭由金屬形成時(shí)產(chǎn)生的問(wèn)題，即氣體管28熱變形(例如，氣體供給管件因等離子體的熱量而彎曲或熔化)，或氣體管28在等離子體處理中腐蝕這樣的問(wèn)題。
此外，氣體管28為管狀，其直徑為8mm左右。如從基座11側(cè)向上看氣體管28側(cè)的圖2所示，在各氣體管28上設(shè)有將氣體供給到處理容器內(nèi)用的細(xì)孔(氣孔)。該細(xì)孔的直徑為0.5mm左右。
這樣一來(lái)，電介質(zhì)的氣體管28通過(guò)由支撐體27支撐而可以保證氣體噴淋頭全體的剛性，并且通過(guò)增加氣體管28的根數(shù)可以使氣體噴淋頭大面積化。另外，如氣體管28因處理過(guò)程中的離子的撞擊而劣化的情況等，氣體管28上產(chǎn)生不良情況時(shí)，僅更換產(chǎn)生不良情況的管件就可以，沒(méi)有必要更換氣體噴淋頭全體。結(jié)果，微波等離子體處理裝置100的維護(hù)管理變得容易，并且可以減少微波等離子體處理裝置100的維護(hù)所需要的費(fèi)用。
此外，通過(guò)支撐體27由金屬形成，可以從熱傳導(dǎo)性低的電介質(zhì)的氣體管28向熱傳導(dǎo)性高的金屬的支撐體27和金屬的梁26散熱。其結(jié)果，在過(guò)程處理中可以防止氣體管28因等離子體熱量而成為高溫。
由以上說(shuō)明的這種構(gòu)成，從微波發(fā)生器29a～微波發(fā)生器29f所輸出的、例如2.45GHz的微波在導(dǎo)波管22a～導(dǎo)波管22f中傳播，通過(guò)設(shè)在狹縫天線23a～狹縫天線23f上的狹縫，透過(guò)電介質(zhì)24a～電介質(zhì)24f入射到處理容器內(nèi)，傳播到多個(gè)氣體管28。
(第一氣體供給單元和第二氣體供給單元)接下來(lái)，就本實(shí)施方式的微波等離子體處理裝置100的氣體供給機(jī)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，然后就第一氣體供給單元和第二氣體供給單元的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
氣體導(dǎo)入管30a～氣體導(dǎo)入管30g貫通梁26a～梁26g的內(nèi)部。各氣體導(dǎo)入管30中，如圖1所示，在氣體導(dǎo)入管30a、氣體導(dǎo)入管30c、氣體導(dǎo)入管30e和氣體導(dǎo)入管30g的一端經(jīng)由第一流路31a連接處理氣體供給源32內(nèi)的氬氣供給源32a4。此外，在氣體導(dǎo)入管30b、氣體導(dǎo)入管30d和氣體導(dǎo)入管30f上，經(jīng)由第二流路31b連接處理氣體供給源32內(nèi)的硅烷氣體供給源32b4和氫氣供給源32b8。
處理氣體供給源32由閥32a1、質(zhì)量流量控制器32a2、閥32a3、氬氣供給源32a4、閥32b1、質(zhì)量流量控制器32b2、閥32b3和硅烷氣體供給源32b4、閥32b5、質(zhì)量流量控制器32b6、閥32b7和氫氣供給源32b8構(gòu)成。
處理氣體供給源32通過(guò)控制閥32a1、閥32a3、閥32b1和閥32b3、閥32b5和閥32b7的開閉，分別將氬(Ar)氣(相當(dāng)于第一處理氣體)、硅烷(SiH4)氣體和氫(H2)氣(相當(dāng)于第二處理氣體)供給到處理容器內(nèi)。此外，質(zhì)量流量控制器32a2、質(zhì)量流量控制器32b2和質(zhì)量流量控制器32b6分別通過(guò)控制供給的處理氣體的流量而將所需要的濃度的氣體供給到處理容器內(nèi)。
此外，如圖3表示其一部分，在供給氬氣的氣體導(dǎo)入管30a、氣體導(dǎo)入管30c、氣體導(dǎo)入管30e和氣體導(dǎo)入管30g的另一端上連接有從各梁26的下面延伸的支撐體27a、支撐體27c、支撐體27e和支撐體27g內(nèi)部的路徑A(相當(dāng)于第一路徑)的一端。路徑A的另一端在氣體管28的上部開口。
此外，在供給硅烷氣體和氫氣的氣體導(dǎo)入管30b、氣體導(dǎo)入管30d和氣體導(dǎo)入管30f的另一端上連接有從各梁26延伸的支撐體27b、支撐體27d和支撐體27f內(nèi)部的路徑B(相當(dāng)于第二路徑)的一端。進(jìn)而，路徑B的另一端連接在由支撐體27所支撐的氣體管28的一端。
利用這種的氣體供給機(jī)構(gòu)，第一氣體供給單元從氣體導(dǎo)入管30a、氣體導(dǎo)入管30c、氣體導(dǎo)入管30e和氣體導(dǎo)入管30g以及分別連接于這些氣體導(dǎo)入管30的各路徑A，將氬氣放出到各電介質(zhì)24與各氣體管28之間的空間。
微波等離子體處理裝置100由透過(guò)各電介質(zhì)24而入射到處理容器內(nèi)的微波，由放出到各電介質(zhì)24與各氣體管28之間的空間的氬氣，發(fā)生等離子體P1。
另一方面，第二氣體供給單元經(jīng)由氣體導(dǎo)入管30b、氣體導(dǎo)入管30d、氣體導(dǎo)入管30f和分別連接于這些氣體導(dǎo)入管30的各路徑B，從設(shè)在氣體管28上的細(xì)孔將硅烷氣體和氫氣放出到氣體管28的下部。
微波等離子體處理裝置100在生成等離子體P1時(shí)消耗能量，利用減弱的微波，由噴淋狀地放出到氣體管28下部的硅烷氣體和氫氣發(fā)生等離子體P2。
由此，由惰性氬氣可以發(fā)生強(qiáng)等離子體，并且可以使活性的硅烷氣體和氫氣適當(dāng)?shù)氐入x子體化。這里，所謂“適當(dāng)?shù)氐入x子體化”是指例如硅烷氣體由稍微減弱的微波離解到SiH3基，是不過(guò)度離解到SiH2基的程度的離解。
如以上這樣，兩個(gè)系統(tǒng)的處理氣體分別由第一氣體供給單元和第二氣體供給單元供給到處理容器內(nèi)。由此，可以使兩種以上的處理氣體分別等離子體化。此外，多根氣體管28設(shè)置在供給第一處理氣體的供給口下方。由此在一個(gè)處理過(guò)程中，分別等離子體化的處理氣體中，首先，第一處理氣體被等離子體化，由該等離子體使第二處理氣體等離子體化。結(jié)果，不促進(jìn)第二處理氣體的離解，可以對(duì)基板實(shí)施所需要的等離子體處理。
與此相反，例如，在考慮通過(guò)將入射時(shí)的微波的功率抑制得低而適當(dāng)?shù)仉x解氣體的情況時(shí)，因?yàn)樗傻牡入x子體變得不穩(wěn)定，氣體的離解也不一定，故無(wú)法生成優(yōu)質(zhì)的無(wú)定形硅膜。但是，如果用本實(shí)施方式的微波等離子體處理裝置100，則不抑制入射時(shí)的微波的功率，由產(chǎn)生的等離子體P1和等離子體P2可以在基板W上生成非常優(yōu)質(zhì)的無(wú)定形硅膜。
如以上說(shuō)明，利用本實(shí)施方式的微波等離子體處理裝置100，第一處理氣體(氬氣)從第一路徑(路徑A)供給，第二處理氣體(硅烷氣體和氫氣)經(jīng)由第二路徑(路徑B)從多根氣體供給管件(氣體管28)供給。由此，可以分別由產(chǎn)生的等離子體對(duì)基板實(shí)施所需要的等離子體處理。此外，通過(guò)氣體噴淋頭由多根氣體供給管件形成，可以既保證氣體噴淋頭全體的剛性又容易使氣體噴淋頭大面積化。
以上說(shuō)明的第一處理氣體，優(yōu)選分子結(jié)合能大的惰性氣體。此外，第二處理氣體優(yōu)選分子結(jié)合能小的反應(yīng)性氣體。氬氣的離子化能量為15.759(eV)。此外，H與H的分子結(jié)合能為4.48(eV)，Si與H的分子結(jié)合能為3.2(eV)。因此，在無(wú)定形硅CVD處理中，分子結(jié)合能大于硅烷或氫氣的氬氣作為第一處理氣體從處理容器的上部供給，硅烷或氫氣作為第二處理氣體從處理容器的下部供給。
在上述各實(shí)施方式中，各部分的動(dòng)作相互關(guān)聯(lián)，可以一邊考慮相互的關(guān)聯(lián)，一邊作為一系列的動(dòng)作進(jìn)行置換。因而，通過(guò)如這樣置換，以上說(shuō)明的等離子體處理裝置的發(fā)明可以作為等離子體處理方法的發(fā)明實(shí)施方式。
以上，參照附圖就本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，但是本發(fā)明當(dāng)然不限定于這些例子。只要是本專業(yè)的技術(shù)人員，在權(quán)利要求書中所述的范疇內(nèi)，在各種變形例或修正例中可以想到是顯而易見(jiàn)的，應(yīng)該指出有關(guān)這些也當(dāng)然屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍。
例如，等離子體處理裝置，不限于微波等離子體處理裝置，只要是電感耦合型等離子體處理裝置或ECR(electron-cyclotron-resonance)等離子體處理裝置等，使等離子體擴(kuò)散的類型的等離子體處理裝置就可以。
此外，作為所供給的處理氣體，例如，第一處理氣體可以是分子結(jié)合能大的氣體(例如，容易離子化的惰性氣體(氬氣、氙氣(Xe)等))，第二處理氣體可以是分子結(jié)合能小的氣體(例如，硅烷氣體(SiH4)、氫氣(H2)等反應(yīng)性氣體)。
此外，作為第一處理氣體和第二處理氣體不限于成膜氣體，也可以是蝕刻氣體、濺射氣體等。
此外，本發(fā)明中的氣體導(dǎo)入部也可以不僅由氣體導(dǎo)入管30a～氣體導(dǎo)入管30g構(gòu)成，也可以僅由第一流路31a和第二流路31b構(gòu)成，或者，也可以由氣體導(dǎo)入管30a～氣體導(dǎo)入管30g、第一流路31a和第二流路31b構(gòu)成。
此外，本發(fā)明的支撐體27也可以以相對(duì)于處理容器10可上下動(dòng)(可伸縮)的方式固定。根據(jù)這些，通過(guò)支撐體27的伸縮使多個(gè)氣體管28的位置上下動(dòng)，可以適當(dāng)改變放出第二處理氣體的位置。由此，考慮到在第一處理氣體等離子體化時(shí)通過(guò)減弱的電磁場(chǎng)或與由第一處理氣體發(fā)生的等離子體的碰撞而第二處理氣體被等離子體化，可以基于所供給的處理氣體的性質(zhì)，將氣體供給管件移動(dòng)到發(fā)生最好的等離子體的位置。結(jié)果，可以由第二處理氣體更均勻地生成電子溫度(Te)低、電子密度(Ne)高的等離子體。
此外，在支撐體27a～支撐體27g內(nèi)部，設(shè)有第一路徑或第二路徑的任一個(gè)。但是，本發(fā)明不限于此，支撐體27a～支撐體27g也可以在其內(nèi)部設(shè)置第一路徑和第二路徑兩方，并且設(shè)置可以選擇第一路徑或第二路徑的任一個(gè)的機(jī)構(gòu)，將氣體供給到選擇的路徑。
此外，多根氣體供給管件優(yōu)選由陶瓷、石英、玻璃管等電介質(zhì)形成，但是也可以由樹脂等非金屬形成。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠適用于利用多根氣體供給管件將處理氣體供給到處理容器內(nèi)的等離子體處理裝置。
權(quán)利要求
1.一種等離子體處理裝置，由微波使供給到處理容器內(nèi)的處理氣體等離子體化，并對(duì)基板進(jìn)行等離子體處理，其特征在于，具有導(dǎo)入處理氣體的多個(gè)氣體導(dǎo)入部；多根氣體供給管件；將導(dǎo)入到至少一個(gè)氣體導(dǎo)入部的第一處理氣體放出到所述處理容器內(nèi)的第一氣體供給單元；和利用所述多根氣體供給管件將導(dǎo)入到至少一個(gè)氣體導(dǎo)入部的第二處理氣體放出到所述處理容器內(nèi)的第二氣體供給單元。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述多根氣體供給管件設(shè)置在供給所述第一處理氣體的供給口的下方。
3.如權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述多根氣體供給管件由非金屬形成。
4.如權(quán)利要求3所述的等離子體處理裝置，其特征在于形成所述多根氣體供給管件的非金屬是電介質(zhì)。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述多根氣體供給管件上分別設(shè)有多個(gè)氣孔，所述第二氣體供給單元從分別設(shè)在所述多根氣體供給管件上的多個(gè)氣孔，將所述第二處理氣體噴淋狀地放出到所述處理容器內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于還具有支撐所述多根氣體供給管件的支撐體。
7.如權(quán)利要求6所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述支撐體由金屬形成。
8.如權(quán)利要求6或7任一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述支撐體以相對(duì)于所述處理容器可伸縮的方式固定。
9.如權(quán)利要求6～8中任一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于設(shè)置多個(gè)所述支撐體，在所述多個(gè)支撐體的內(nèi)部設(shè)有分別連接于所述多個(gè)氣體導(dǎo)入部的第一路徑或第二路徑的至少一個(gè)，所述第一氣體供給單元經(jīng)由至少一個(gè)氣體導(dǎo)入部從所述第一路徑供給所述第一處理氣體，所述第二氣體供給單元經(jīng)由至少一個(gè)氣體導(dǎo)入部和所述第二路徑從所述多根氣體供給管件供給所述第二處理氣體。
10.一種等離子體處理方法，用于由微波使供給到處理容器內(nèi)的處理氣體等離子體化，并對(duì)基板進(jìn)行等離子體處理，其特征在于，包括經(jīng)由導(dǎo)入處理氣體的多個(gè)氣體導(dǎo)入部中的至少一個(gè)氣體導(dǎo)入部，從連接于所述氣體導(dǎo)入部的第一路徑，將第一處理氣體供給到所述處理容器內(nèi)的工序；和經(jīng)由至少一個(gè)氣體導(dǎo)入部和連接于所述氣體導(dǎo)入部的第二路徑，從多根氣體供給管件，將第二處理氣體供給到所述處理容器內(nèi)的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用多根氣體供給管件將處理氣體供給到處理容器內(nèi)的等離子體處理裝置和等離子體處理方法。其中，微波等離子體處理裝置(100)構(gòu)成為具有多根氣體導(dǎo)入管(30)、多根氣體管(28)、和支撐這些氣體管(28)的多個(gè)支撐體(27)。在多個(gè)支撐體(27)的內(nèi)部設(shè)有連接于氣體導(dǎo)入管(30)的第一路徑或第二路徑。氬氣經(jīng)由氣體導(dǎo)入管(30)從第一路徑供給，由微波進(jìn)行等離子體化(P1)。硅烷氣體和氫氣經(jīng)由氣體導(dǎo)入管(30)、第二路徑從多根氣體管(28)供給，由使氬氣等離子體化時(shí)被減弱的微波進(jìn)行等離子體化(P2)。由如此產(chǎn)生的等離子體可以生成優(yōu)質(zhì)的無(wú)定形硅膜。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1863427SQ20061007211
公開日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2006年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月12日
發(fā)明者堀口貴弘, 岡信介 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社