專利名稱：微波等離子體處理裝置及其制造方法、等離子體處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過用微波電力使氣體等離子體化對被處理體進行等離子體處理的等離子體處理裝置、微波等離子體處理裝置的制造方法和等離子體處理方法。更詳細地涉及支撐電介質(zhì)的梁的固定方法。
背景技術(shù)：
至今，一直在開發(fā)使供給處理室內(nèi)的氣體等離子體化，對基板等被處理體進行等離子體處理的各種等離子體處理裝置。其中，微波等離子體處理裝置，通過用微波電力電離和離解氣體生成等離子體，由生成的等離子體對基板施加CVD(化學(xué)氣相淀積法ChemicalVapor Deposition)處理和蝕刻處理。
這時，使微波經(jīng)過波導(dǎo)管傳播，通過隙縫天線的隙縫后，透過電介質(zhì)供給處理室內(nèi)。這樣供給的微波的電場能量集中在尖端。并且，由微波的電場能量生成的等離子體進入狹小的場所，發(fā)生異常放電。這樣發(fā)生的電場能量集中和異常放電引起氣體的過度離解，使等離子體不均勻且不穩(wěn)定。結(jié)果，妨礙對基板實施良好的等離子體處理。所以，為了穩(wěn)定地生成均勻的等離子體，希望在處理室內(nèi)的與等離子體接觸的面上盡可能不設(shè)置凹凸。
例如，在由梁支撐電介質(zhì)周邊的狀態(tài)下，使電介質(zhì)的上面和處理室的頂面(頂板的下面)面接觸，使外螺紋從處理室的內(nèi)部通過設(shè)置在梁上的貫通孔，進一步，通過使該外螺紋與設(shè)置在頂板上的內(nèi)螺紋螺合，固定梁和頂板(即，將電介質(zhì)固定在處理室的頂面)時，螺紋的頭部在處理室內(nèi)的與等離子體接觸的面露出。因此，電場能量集中在露出的螺紋頭部的凸部、凹部和螺栓接受角上，等離子體進入螺紋頭部的凹部和螺紋與羅紋接受部的縫隙，發(fā)生異常放電。從而，引起氣體的過度離解，等離子體變得不均勻、不穩(wěn)定，導(dǎo)致等離子體處理的惡化。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，在本發(fā)明中，提供使處理容器內(nèi)的與等離子體接觸的面平坦化，難以引起電場集中的微波等離子體處理裝置、微波等離子體處理裝置的制造方法和等離子體處理方法。
即，為了解決上述課題，根據(jù)本發(fā)明的觀點，提供一種微波等離子體處理裝置，是利用微波將氣體等離子體化，由此對被處理體進行等離子體處理的微波等離子體處理裝置，包括處理室；在上述處理室內(nèi)部透過微波的電介質(zhì)；支撐上述電介質(zhì)的梁；從上述處理室外部將上述梁固定在處理室上的固定單元。
上述固定單元也可以通過將多個螺栓從上述處理室的外部插入設(shè)置在上述處理室上的多個貫通孔，將貫通后的外螺紋與設(shè)置在上述梁中的內(nèi)螺紋螺合，由此，從處理室的外部將上述梁固定在處理室上。
如上所述，微波的電場能量具有集中在尖端的傾向。并且，由微波的電場能量生成的等離子體具有進入狹小場所的傾向。因此，需要考慮在處理室內(nèi)盡可能不設(shè)置凹凸。
從這種觀點出發(fā)，根據(jù)本發(fā)明，例如，通過從處理室的外部用螺栓將梁固定在頂板上，可以從處理室的外部將梁固定在處理室上。結(jié)果，螺栓不在處理室內(nèi)的與等離子體接觸的面上露出。因此，使處理室內(nèi)的與等離子體接觸的面平坦化。結(jié)果，因為在處理室內(nèi)的與等離子體接觸的面上沒有凹凸，所以能夠避免電場能量集中在凸部、等離子體進入凹部、發(fā)生異常放電。因此，不會引起氣體的過度離解，能夠生成均勻的等離子體并使其穩(wěn)定。結(jié)果，能夠?qū)迨┘恿己玫牡入x子體處理。
上述多個螺栓的間隔優(yōu)選在λg/4以下。這里，λg是波導(dǎo)管內(nèi)的微波的波長。一般來說，具有λ波長的波具有不能夠在以λ/4以下的間隔設(shè)置的縫隙中行進的波的性質(zhì)。因此，通過使多個螺栓的間隔在λg/4以下，能夠防止通過波導(dǎo)管傳播透過電介質(zhì)的微波從插入有多個螺栓的貫通孔和螺栓之間的縫隙泄漏出去，從而導(dǎo)致微波電力的損失。
此外，也可以在每個螺栓上具備密封插入有各螺栓的貫通孔與上述各螺栓的縫隙之間的O形環(huán)。這樣能夠用O形環(huán)分開處理室的內(nèi)部和外部。結(jié)果，在將上述處理室內(nèi)部減壓到所要的真空度后，能夠在保持氣密狀態(tài)的處理室內(nèi)對被處理體實施良好的等離子體處理。
上述梁也可以由作為非磁性體的導(dǎo)電性材料形成。同樣，上述螺栓也可以由作為非磁性體的導(dǎo)電性材料形成。由此，通過使各部件具有良好的導(dǎo)電性，能夠避免由微波的電磁場能量使各部件磁化。結(jié)果，能夠避免由于將從梁和螺栓發(fā)出的磁影響賦予等離子體，生成不均勻的等離子體。
上述電介質(zhì)也可以由多個電介質(zhì)零件構(gòu)成，上述梁為了支撐多個電介質(zhì)零件也可以形成為格子狀。由此，為了將梁固定在頂面，需要與梁的形狀相符地在頂面上散布多個螺栓。即便在這種情形中，根據(jù)本發(fā)明，因為從處理室的外部用螺栓固定梁，所以能夠避免散布在頂面上的螺栓露出。結(jié)果，因為在電介質(zhì)的下部不會發(fā)生電場能量的集中和異常放電，所以不會引起氣體的過度離解，能夠生成均勻的等離子體并使其穩(wěn)定。
此外，上述處理室的大小優(yōu)選在720mm×720mm以上。再者，優(yōu)選利用微波發(fā)生器將1～4W/cm2功率的微波供給至處理室內(nèi)。
此外，為了解決上述課題，根據(jù)本發(fā)明的另一觀點，提供一種微波等離子體處理裝置的制造方法，該微波等離子體處理裝置具備處理室；在上述處理室內(nèi)部透過微波的電介質(zhì)；和支撐上述電介質(zhì)的梁，通過透過上述電介質(zhì)的微波將氣體等離子體化，對被處理體進行等離子體處理，該等離子體處理裝置中，由梁支撐上述電介質(zhì)，使多個螺栓從上述處理室的外部通過設(shè)置在上述處理室上的多個貫通孔而與上述梁螺合，由此將上述梁固定在處理室上。
由此，將梁從處理室的外部固定在處理室上。即，從處理室的外部用螺栓將梁固定在頂板上。因此，螺栓不在處理室內(nèi)的與等離子體接觸的面露出。從而，能夠制造出在處理室內(nèi)的與等離子體接觸的面上沒有凹凸，平坦化的微波等離子體裝置。結(jié)果，能夠避免電場能量集中在處理室內(nèi)的凸部，等離子體進入凹部，發(fā)生異常放電。因此，不會引起氣體的過度離解，能夠生成均勻的等離子體并使其穩(wěn)定。結(jié)果，能夠?qū)迨┘恿己玫牡入x子體處理。
這種情況下，優(yōu)選使上述多個螺栓通過以λg/4以下的間隔設(shè)置在上述處理室上的多個貫通孔，由此將多個螺栓配置在λg/4以下的間隔上。
此外，為了解決上述課題，根據(jù)本發(fā)明的另一觀點，提供一種等離子體處理方法，是使用微波等離子體處理裝置對被處理體進行等離子體處理的方法，該微波等離子體處理裝置包括處理室；在上述處理室的內(nèi)部透過微波的電介質(zhì)；和支撐上述電介質(zhì)的梁，通過使微波透過被從上述處理室的外部固定在處理室上的上述梁支撐的電介質(zhì)，利用上述透過的微波使氣體等離子體化，對被處理體進行等離子體處理。
這種情況下，也可以利用從上述處理室的外部貫通設(shè)置在上述處理室上的多個貫通孔、與上述梁螺合的多個螺栓將上述梁固定在上述處理室上，使微波透過由該梁支撐的電介質(zhì)。
由此，利用螺栓從處理室的外部將梁和頂板固定。結(jié)果，螺栓的頭部不在處理室內(nèi)的與等離子體接觸的面露出。因此，使處理室內(nèi)的與等離子體接觸的面平坦化。結(jié)果，能夠避免電場能量集中在處理室內(nèi)的凸部，等離子體進入凹部，發(fā)生異常放電。因此，不會引起氣體的過度離解，能夠生成均勻的等離子體并使其穩(wěn)定。結(jié)果，能夠?qū)迨┘恿己玫牡入x子體處理。
此外，也可以使用使上述多個螺栓通過以λg/4以下的間隔設(shè)置在上述處理室上的多個貫通孔，由此將多個螺栓配置在λg/4以下的間隔上的微波等離子體處理裝置，對被處理體進行等離子體處理。
如以上說明，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供使處理容器內(nèi)的與等離子體接觸的面平坦化，難以引起電場集中的微波等離子體處理裝置、微波等離子體處理裝置的制造方法和等離子體處理方法。


圖1是表示本發(fā)明的一實施方式的微波等離子體處理裝置的縱剖面圖。
圖2是表示在同一實施方式中螺栓下固定梁時的處理室的頂面的圖。
圖3是表示在同一實施方式中螺栓下固定梁的狀態(tài)的圖。
圖4是表示在同一實施方式中螺栓上固定梁時的處理室的頂面的圖。
圖5是表示在同一實施方式中螺栓上固定梁的狀態(tài)的圖。
圖6是表示在同一實施方式中螺栓上固定/螺栓下固定時形成的膜的固定電荷密度與功率的關(guān)系的圖。
圖7是表示在同一實施方式中用螺栓上固定/螺栓下固定時形成的膜的固定電荷密度與SiH4/O2分壓的關(guān)系的圖。
圖8是表示在同一實施方式中用螺栓上固定/螺栓下固定時形成的膜的固定電荷密度與SiH4分壓的關(guān)系的圖。
圖9是表示在同一實施方式中用螺栓上固定/螺栓下固定時形成的膜的固定電荷密度與O2分壓的關(guān)系的圖。
符號說明11基座；21蓋本體；21b，27a貫通孔；21a，27b內(nèi)螺紋；27梁；31電介質(zhì)零件；33矩形波導(dǎo)管；37隙縫；40微波發(fā)生器；43氣體供給源；50，56外螺紋(陽螺栓)；50b頭部；51鋁帽(alumi-cap)；51a凹部；51b內(nèi)螺紋；32，52，57O形環(huán)；100微波等離子體處理裝置具體實施方式
下面一面參照附圖一面詳細說明本發(fā)明的一個實施方式的微波等離子體處理裝置。此外，在以下的說明和附圖中，對具有相同結(jié)構(gòu)和功能的構(gòu)成要素，付以相同的標(biāo)號，省略對它們的重復(fù)說明。此外，在本說明書中1mTorr等于(10-3×101325/760)Pa，1sccm等于(10-6/60)m3/sec。
首先，我們一面參照沿縱方向(與y軸垂直的方向)切斷本裝置的剖面圖的圖1和表示處理室的頂面的圖2一面說明本實施方式的微波等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)。此外，在以下的說明中，作為例子舉出用本實施方式的微波等離子體處理裝置的柵極氧化膜形成過程進行說明。
(微波等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu))微波等離子體處理裝置100具備處理容器10和蓋體20。處理容器10具有在其上部開口的有底立方體形狀。處理容器10和蓋體20通過配設(shè)在蓋體20的下面外周部和處理容器10的上面外周部之間的O形環(huán)32密封，從而形成實施等離子體處理的處理室U。處理容器10和蓋體20，例如，由鋁等的金屬構(gòu)成，電接地。
在處理容器10的內(nèi)部設(shè)置有用于載置玻璃基板(以下稱為“基板”)G的基座11(載置臺)?；?1例如由氮化鋁構(gòu)成，在其內(nèi)部設(shè)置有供電部11a和加熱器11b。
高頻電源12b通過匹配器12a(例如，電容器)與供電部11a連接。并且，高壓直流電源13b通過線圈13a與供電部11a連接。將匹配器12a、高頻電源12b、線圈13a和高壓直流電源13b設(shè)置在處理容器10的外部，高頻電源12b和高壓直流電源13b接地。
供電部11a利用從高頻電源12b輸出的高頻電力將規(guī)定的偏置電壓施加在處理容器10的內(nèi)部。并且，供電部11a利用從高壓直流電源13b輸出的直流電壓對基板G進行靜電吸附。
設(shè)置在處理容器10的外部的交流電源14與加熱器11b連接，利用從交流電源14輸出的交流電壓將基板G保持在規(guī)定的溫度。
處理容器10的底面開口成筒狀，在其外部周圍安裝有波紋管15的一端。并且，將波紋管15的另一端固定在升降板16上。由此，處理容器10底面的開口部分由波紋管15和升降板16密封。
基座11，被配設(shè)在升降板16上的筒體17支撐，與升降板16和筒體17形成一體進行升降，因此，能夠?qū)⒒?1調(diào)整到與處理工藝相應(yīng)的高度。并且，在基座11的周圍，設(shè)置有用于將處理室U的氣體流控制在理想狀態(tài)的緩沖板18。
在處理容器10的底部，具備設(shè)置在處理容器10的外部的真空泵(未圖示)。真空泵通過氣體排出管19排出處理容器10內(nèi)的氣體，將處理室U減壓到期望的真空度。
在蓋體20上，設(shè)置有蓋本體21(頂板)、6根矩形波導(dǎo)管33、隙縫天線30和電介質(zhì)(由多個電介質(zhì)零件31構(gòu)成)。
6根矩形波導(dǎo)管33，其剖面形狀為矩形，平行并列設(shè)置在蓋本體21的內(nèi)部。在各矩形波導(dǎo)管33的內(nèi)部填充有氟樹脂(例如Teflon(注冊商標(biāo)))、氧化鋁(Al2O3)、石英等的電介質(zhì)部件34，通過該電介質(zhì)部件34，按照λg1＝λc/(ε1)1/2的公式控制各矩形波導(dǎo)管33的管內(nèi)波長λg1。這里，λc是自由空間的波長，ε1是電介質(zhì)部件34的介電常數(shù)。
各矩形波導(dǎo)管33，在上部開口，在該開口中以可自由升降的方式插入有可動部35。可動部35由作為鋁等的非磁性體的導(dǎo)電性材料形成。
在蓋體20的外部，在各可動部35的上面，分別設(shè)置有升降機構(gòu)36，使可動單元35升降移動。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過將到電介質(zhì)部件34的上面作為限度，使可動部35升降移動，能夠任意改變矩形波導(dǎo)管33的高度。
在蓋體20下方與蓋本體21成為一體地形成有隙縫天線30。隙縫天線30由作為鋁等的非磁性體的金屬形成。在隙縫天線30中，在各矩形波導(dǎo)管33的下面，對每個矩形波導(dǎo)管分別串聯(lián)并列地設(shè)置有圖2所示的13個隙縫37(開口)。在各隙縫37的內(nèi)部，填充有氟樹脂、氧化鋁(Al2O3)、石英等的電介質(zhì)材料，通過該電介質(zhì)材料，按照λg2＝λc/(ε2)1/2的公式控制各隙縫37的管內(nèi)波長λg2。這里，λc是自由空間的波長，ε2是隙縫37內(nèi)部的電介質(zhì)材料的介電常數(shù)。與隙縫37的外周附近和隙縫37下面的電介質(zhì)零件相接的部分，由O形環(huán)52密封，保持處理室U內(nèi)部的密封性。
電介質(zhì)由形成瓦片狀(tile)的多個電介質(zhì)零件31構(gòu)成。13個電介質(zhì)零件31，以橫跨從各微波發(fā)生器40經(jīng)過Y分支管41連接的2根矩形波導(dǎo)管33的方式，設(shè)置成3列。
以橫跨在設(shè)置在相互鄰接的2根矩形波導(dǎo)管33(即，與同一微波發(fā)生器40連接的2根矩形波導(dǎo)管33)下面的26個(＝13個×2列)的隙縫37中、y坐標(biāo)相同的2個隙縫的方式，分別安裝有各電介質(zhì)零件31。根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，在隙縫天線30的下面，安裝全部39個(＝13個×3列)電介質(zhì)零件31。
各電介質(zhì)零件31使用石英玻璃、AlN、Al2O3、藍寶石、SiN、陶瓷等的電介質(zhì)材料形成。在各電介質(zhì)零件31中，如圖1所示在與基板G相對的面上形成有凹凸。這樣，通過在各電介質(zhì)零件31中設(shè)置凹部或凸部中的至少任一種，當(dāng)表面波在各電介質(zhì)零件31的表面?zhèn)鞑r其電場能量的損失增加，因此，能夠抑制表面波的傳播。結(jié)果，能夠抑制駐波的發(fā)生，能夠生成均勻的等離子體。
此外，在各矩形波導(dǎo)管33的下面形成的隙縫37的個數(shù)是任意的，例如，也可以在各矩形波導(dǎo)管33的下面分別以每個12個設(shè)置隙縫37，在隙縫天線30的下面配設(shè)全部36個(＝12個×3列)電介質(zhì)零件31。此外，也可以不將設(shè)置在各電介質(zhì)零件31上面的隙縫37的個數(shù)限定在2個，可以是1個或3個以上。
在隙縫天線30的下面，如圖2所示，設(shè)置有形成為格子狀的梁27。梁27在39個電介質(zhì)零件31的周邊支撐各電介質(zhì)零件31。梁27，例如，由作為鋁(Al)、銅(Cu)、不銹鋼(SUS)等的非磁性體的導(dǎo)電性材料形成，并且為了強化耐蝕性，施加Cr-Ni-Al擴散處理等的表面處理。此外，因為用螺栓將梁27固定在處理室U的室外上面，所以當(dāng)考慮機械強度時，梁27的材料優(yōu)選使用強度高的不銹鋼。后述說明梁27的固定方法。
如圖1所示，氣體供給源43由多個閥(閥43a1、43a3、43b1、43b3、43b5、43b7)、多個質(zhì)量流量控制器(質(zhì)量流量控制器43a2、43b2、43b6)、氬氣供給源43a4、硅烷氣供給源43b4和氧氣供給源43b8構(gòu)成。
氣體供給源43，通過分別控制各閥43a1、43a3、43b1、43b3、43b5、43b7的開閉和各質(zhì)量流量控制器43a2、43b2、43b6的開啟程度，分別將期望濃度的氬氣、硅烷氣體和氧氣供給處理容器10內(nèi)。
氣體導(dǎo)入管29a～29d貫通梁27的內(nèi)部。經(jīng)過第1流路42a氬氣供給源43a4與氣體導(dǎo)入管29a、29c連接。并且，經(jīng)過第2流路42b硅烷氣供給源43b4和氧氣供給源43b8與氣體導(dǎo)入管29b、29d連接。
配置在微波等離子體處理裝置100外部的冷卻水供給源45與圖1的冷卻水配管44連接，通過從冷卻水供給源45供給的冷卻水在冷卻水配管44內(nèi)循環(huán)回到冷卻水供給源45，將蓋本體21保持在期望溫度。
根據(jù)以上說明的結(jié)構(gòu)，例如，使2.45GHz×3的微波通過各隙縫37，透過各電介質(zhì)零件31入射到處理室U內(nèi)，并且從氣體供給源43將所要的氣體供給處理室U內(nèi)。在保持所要真空度的處理容器內(nèi)利用微波的電場能量使供給的氣體等離子體化，從而在基板G上形成柵極氧化膜。
(梁的固定方法)下面，我們一面參照圖2～圖5一面說明發(fā)明者設(shè)計的梁27的固定方法。圖2和圖3是表示從下用螺栓固定梁27的情況，圖4和圖5是表示從上用螺栓固定梁27時的固定方法和根據(jù)各固定方法用螺栓固定的頂面的圖。
(螺栓下固定)如圖3所示，針對從下(即從處理室U的內(nèi)側(cè))用螺栓固定梁27的情況進行說明。如圖3的放大圖所示，將在梁27中用于貫通外螺紋(陽螺栓)50的貫通孔27a以圖2所示的λg/4以下的間隔(這里，為λg/4的間隔)設(shè)置在梁27的一面。這里，λg是波導(dǎo)管內(nèi)的波長。
當(dāng)從處理室U的內(nèi)側(cè)用螺栓固定梁27時，首先，在由梁27支撐各電介質(zhì)零件31的周圍邊緣的狀態(tài)下，使各電介質(zhì)零件31的上面與構(gòu)成處理室U的頂部的頂板(蓋本體21)的下面面接觸。進而，從處理室U的內(nèi)側(cè)將使外螺紋(陽螺栓)50插入設(shè)置在梁27上的貫通孔27a中，用六角板手將插入的外螺紋(陽螺栓)50的螺紋部分50a(參照圖3的放大圖)與預(yù)先在頂板(蓋本體21)中形成的內(nèi)螺紋21a螺合。由此，從處理室U的內(nèi)部將梁27固定在頂板上。這樣一來，用多個外螺紋(陽螺栓)50從處理室U的內(nèi)部固定梁27和頂板后，將改錐插入設(shè)置在鋁帽51外側(cè)的凹部51a中，一面將外螺紋(陽螺栓)50的頭部50b和鋁帽51的內(nèi)螺紋51b螺合，一面將鋁帽51擰入梁27和外螺紋(陽螺栓)50的頭部50b之間。由此，將鋁帽51蓋在外螺紋(陽螺栓)50的頭部50b上。
由此，當(dāng)用外螺紋(陽螺栓)50從處理室U的內(nèi)部將梁27固定在頂板上時，在鋁帽51以從梁27的面S(與等離子體接觸側(cè)的梁的面)突出的狀態(tài)在處理室U的內(nèi)部露出。結(jié)果，如圖2所示，多個鋁帽51以大致λg/4的間隔配置在處理室U的頂面上。由此，當(dāng)在梁27的面S上以大致λg/4的間隔在處理室U的頂面上散布圓狀的凸部A時，透過電介質(zhì)零件31供給處理室U內(nèi)的微波的電場能量集中在散布在頂面上的凸部A上。
此外，如上所述，在鋁帽51中設(shè)置用于插入改錐的凹部51a(圖3的放大圖)。因此，如圖2和圖3所示，在梁27的面S上以大致λg/4的間隔散布有由B表示的凹部。因為在電介質(zhì)零件31下方生成的等離子體具有進入狹小場所的性質(zhì)，所以等離子體進入該凹部B，在凹部B的內(nèi)部發(fā)生異常放電。
從以上的結(jié)果可知，由于在梁27的面S上露出的鋁帽51的凹凸，在電介質(zhì)零件31的下面附近發(fā)生微波的電場能量的集中和異常放電，引起SiH4氣體的過度離解，使形成的膜質(zhì)惡化，并且因為等離子體變得不均勻，所以形成的膜變得不均勻。
(螺栓上固定)因此，為了使梁27的面S更加平坦化本發(fā)明者進行了改良，如圖5所示，設(shè)計了從處理室U的外部用螺栓將梁27固定在頂板上的方法。這種情況下，在蓋本體21(頂板)上以λg/4以下的間隔(這里，λg/4的間隔)設(shè)置多個用于貫通外螺紋(陽螺栓)56的貫通孔21b。
當(dāng)從處理室U的外部固定梁27時，首先，在各電介質(zhì)零件31通過其周邊被支撐在梁27上的狀態(tài)下，使各電介質(zhì)零件31的上面與構(gòu)成處理室U的頂部的頂板(蓋本體21)的下面面接觸。進而，從處理室U的外部將外螺紋(陽螺栓)56插入設(shè)置在蓋本體21上的貫通孔21b中，用六角板手使插入的外螺紋(陽螺栓)56的螺紋部56a與在梁27上形成的內(nèi)螺紋27b螺合。由此，從處理室U的外部將梁27固定在頂板上。這樣一來，用多個外螺紋(陽螺栓)56從處理室U的外部固定梁27和頂板后，用O形環(huán)57密封插入有外螺紋(陽螺栓)56的貫通孔21b和外螺紋(陽螺栓)56之間的間隙。
由此，用各外螺紋(陽螺栓)56從處理室U的外部將梁27固定在頂板上，如圖4所示，在處理室U的頂面中以大致λg/4的間隔配置的多個外螺紋(陽螺栓)56不在頂面上露出。即，梁27的面S形成沒有凹凸的平坦的狀態(tài)。結(jié)果，不會由于電場能量的集中和異常放電引起氣體的過度離解，能夠由均勻并且穩(wěn)定的等離子體形成品質(zhì)更良好的膜。
在以上的固定方法中，以λg/4以下的間隔配置多個外螺紋(陽螺栓)56(和當(dāng)從下用螺栓固定時使用的外螺紋(陽螺栓)50)具有非常大的意義。其理由是，通常具有波長λ的波具有不能夠在設(shè)置在λ/4以下的間隔的縫隙中行進的性質(zhì)。因此，作為經(jīng)過矩形波導(dǎo)管33傳播，透過電介質(zhì)零件31的微波，將設(shè)置為λg/4以下的間隔的縫隙視為壁，不能夠在該間隙中行進。結(jié)果，能夠防止微波從固定有外螺紋(陽螺栓)56和外螺紋(陽螺栓)50的部分的縫隙泄漏，從而導(dǎo)致微波電力的損失的問題。
此外，外螺紋(陽螺栓)50和外螺紋(陽螺栓)56優(yōu)選與梁27同樣由作為非磁性體的導(dǎo)電性材料形成。由此，則通過使梁27和各螺栓具有良好的導(dǎo)電性，能夠避免由微波的電磁場能量使各螺栓磁化。結(jié)果，能夠避免由于將從梁27和各螺栓發(fā)出的磁的影響賦予等離子體，生成不均勻的等離子體。此外，多個外螺紋(陽螺栓)56相當(dāng)于從處理室U的外部將梁27固定在頂板(蓋本體21)上的固定單元。
(實驗結(jié)果)下面，本發(fā)明者，使用從下固定梁27(螺栓下固定)的微波等離子體處理裝置和從上固定梁27(螺栓上固定)的微波等離子體處理裝置，實際實施柵極氧化膜處理。其結(jié)果如圖6～圖9所示。
這時，本發(fā)明者，在下述所示的處理條件下，測定螺栓下固定時和螺栓上固定時的固定電荷密度的變化。固定電荷密度是用于評價柵極氧化膜的性能及其均勻性的指標(biāo)，固定電荷密度低時表示膜性能好，相對于各變量的變化固定電荷密度的變化少時表示均勻地生成膜。
(與微波功率的關(guān)系)
下面考察實驗結(jié)果。首先，我們一面參照圖6一面說明變更微波功率時的固定電荷密度的變化。在該實驗中，處理條件是微波功率為x(圖6的橫軸)kW×3(微波發(fā)生器40為3臺)、壓力(Pres.)為60mTorr、載物臺溫度(Sub.Temp)為280℃、氣體種類和各氣體的流量為SiH4/O2/Ar＝100/833/1500sccm、電介質(zhì)(電介質(zhì)零件31)和基板(基座11)的間隔為150mm。
在實驗中，本發(fā)明者，一面變動微波功率使其為1.55kW、2.55kW、3.55kW，一面測定形成的柵極氧化膜的固定電荷密度。結(jié)果，螺栓上固定時的固定電荷密度與螺栓下固定時相比，明顯的小大約1/2。結(jié)果，發(fā)明者得出如下結(jié)論如果用螺栓在處理室U的頂面上露出的螺栓下固定，則由于電場能量集中在露出的螺栓部分的凸部，在露出的螺栓部分的凹部發(fā)生異常放電，促進SiH4的過度離解，使形成的柵極氧化膜的膜質(zhì)惡化，與此相反，如果用螺栓不在處理室U的頂面上露出的螺栓上固定，則因為不發(fā)生上述電場能量集中和異常放電，不促進SiH4的過度離解，結(jié)果，能夠顯著地提高柵極氧化膜的性能。
此外，關(guān)于變動微波功率時的固定電荷密度的變動，螺栓上固定的微波等離子體處理裝置的情形，與螺栓下固定的情形相比，變動少。關(guān)于這個問題，發(fā)明者在邏輯上進行分析認(rèn)為是如下原因當(dāng)螺栓下固定時，由在露出的螺栓部分的凸部、凹部和螺栓接受角生成的電場能量的集中和在露出的螺栓部分的凹部和螺栓與螺栓接受部的縫隙中生成的異常放電引起等離子體不均勻和不穩(wěn)定，與此相反，當(dāng)螺栓上固定時，在處理室的頂面中沒有凹凸，所以不會發(fā)生這種現(xiàn)象，結(jié)果，能夠生成均勻的等離子體并使其穩(wěn)定。結(jié)果，發(fā)明者得出了以下結(jié)論使用螺栓上固定的微波等離子體處理裝置，即便在處理容器內(nèi)透過的微波的功率發(fā)生某種程度的偏差，也能夠生成均勻的等離子體并使其穩(wěn)定，結(jié)果，能夠均勻地形成柵極氧化膜。
根據(jù)實驗中與在用螺栓下固定的微波等離子體處理裝置生成的等離子體中，看到局部發(fā)光相反，在用螺栓上固定的微波等離子體處理裝置生成的等離子體中，看不到這種局部的發(fā)光這一事實也證明了該結(jié)果。
(與SiH4/O2分壓的關(guān)系)下面，我們一面參照圖7一面說明當(dāng)變更SiH4/O2流量比時的實驗結(jié)果。在該實驗中，處理條件是微波功率為2.55kW×3(微波發(fā)生器40為3臺)、壓力(Pres.)為60mTorr、載物臺溫度(Sub.Temp)為280℃、氣體種類和各氣體的流量為SiH4/O2/Ar＝x/x(圖7的橫軸)/1500sccm、電介質(zhì)(電介質(zhì)零件31)和基板(基座11)的間隔為150mm。
在實驗中，發(fā)明者一面變動SiH4/O2流量比使其為75/625sccm、100/833sccm、125/1041sccm、一面測定由螺栓下固定和螺栓上固定的微波等離子體處理裝置形成的柵極氧化膜的固定電荷密度。結(jié)果，螺栓上固定時的固定電荷密度與螺栓下固定時相比，明顯地小約1/2。因此，發(fā)明者確認(rèn)在SiH4/O2分壓關(guān)系的實驗中，也能夠?qū)С雠c微波功率關(guān)系的實驗同樣的結(jié)果。
(與SiH4分壓的關(guān)系)下面，我們一面參照圖8一面說明當(dāng)變更SiH4流量比時的實驗結(jié)果。在該實驗中，處理條件是微波功率為2.55kW×3(微波發(fā)生器40為3臺)、壓力(Pres.)為60mTorr、載物臺溫度(Sub.Temp)為280℃、氣體種類和各氣體的流量為SiH4/O2/Ar＝x(圖8的橫軸)/625/1500sccm、電介質(zhì)(電介質(zhì)零件31)和基板(基座11)的間隔為91mm。
在實驗中，發(fā)明者，一面變動SiH4流量比使其為75、100、150、200sccm，一面測定由螺栓下固定和螺栓上固定的微波等離子體處理裝置形成的柵極氧化膜的固定電荷密度。結(jié)果，螺栓上固定時的固定電荷密度與螺栓下固定時相比，明顯地小約1/2。
此外，關(guān)于當(dāng)變動SiH4流量比時的固定電荷密度的變動，螺栓上固定時與螺栓下固定時相比，也顯著地減小。結(jié)果，發(fā)明者確認(rèn)在與SiH4分壓關(guān)系的實驗中，也能夠?qū)С雠c微波功率關(guān)系的實驗同樣的結(jié)果。
(與O2分壓的關(guān)系)下面，我們一面參照圖9一面說明當(dāng)變更O2流量比時的實驗結(jié)果。在該實驗中，處理條件是微波功率為2.55kW×3(微波發(fā)生器40為3臺)、壓力(Pres.)為60mTorr、載物臺溫度(Sub.Temp)為280℃、氣體種類和各氣體的流量為SiH4/O2/Ar＝100/x(圖9的橫軸)/1500sccm、電介質(zhì)(電介質(zhì)零件31)和基板(基座11)的間隔為150mm。
在實驗中，發(fā)明者，一面變動O2流量比使其為417、625、833sccm，一面測定由螺栓下固定和螺栓上固定時的柵極氧化膜的固定電荷密度。結(jié)果，螺栓上固定時的固定電荷密度與螺栓下固定時相比，明顯小約1/2以下。
此外，關(guān)于當(dāng)變動O2流量比時的固定電荷密度的變動，螺栓上固定時與螺栓下固定時相比，也顯著地減小。因此，發(fā)明者確認(rèn)在與O2分壓關(guān)系的實驗中，也能夠?qū)С雠c微波功率關(guān)系的實驗同樣的結(jié)果。
從以上的結(jié)果，發(fā)明者能夠證實改良成螺栓上固定的微波等離子體處理裝置具有簡單的結(jié)構(gòu)，并且作為穩(wěn)定并生成均勻的等離子體的裝置是非常有效的。
此外，玻璃基板的大小可以在720mm×720mm以上，例如，G3基板的大小為720mm×720mm(腔室內(nèi)的直徑400mm×500mm)、G4.5基板的大小為730mm×920mm(腔室內(nèi)的直徑1000mm×1190mm)、G5基板的大小為1100mm×1300mm(腔室內(nèi)的直徑1470mm×1590mm)。將1～4W/cm2功率的微波供給上述大小的處理室內(nèi)。
在上述實施方式中，各部分的工作相互關(guān)聯(lián)，能夠考慮到相互關(guān)聯(lián)，并作為一連串的工作進行置換。而且，通過這種置換，能夠?qū)⑽⒉ǖ入x子體處理裝置的發(fā)明的實施方式作為用微波的等離子體處理方法的實施方式。
以上，我們一面參照附圖一面說明了本發(fā)明的適宜的實施方式，但是本發(fā)明不限定于相關(guān)的例子，這是不言而喻的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白在權(quán)利要求書中記載的范疇內(nèi)，可以想到各種變更例或修正例，并了解它們當(dāng)然也屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍。
例如，本發(fā)明的等離子體處理裝置既可以是具有瓦片狀的多個電介質(zhì)(即電介質(zhì)零件31)的微波等離子體處理裝置，也可以是具有不分?jǐn)喑赏咂瑺畹拇竺娣e的電介質(zhì)的微波等離子體處理裝置。
此外，在上述實施方式中，我們說明了在大型顯示裝置制造中用于處理大型的玻璃基板的微波等離子體處理裝置，但是本發(fā)明也能夠適用于半導(dǎo)體裝置制造用的微波等離子體處理裝置。
此外，在本發(fā)明的微波等離子體處理裝置中，不限于成膜處理，也能夠?qū)嵤U散處理、蝕刻處理、灰化處理等的所有的等離子體處理。
權(quán)利要求
1.一種微波等離子體處理裝置，其特征在于，其通過利用微波使氣體等離子體化，對被處理體進行等離子體處理，包括處理室；在所述處理室內(nèi)透過微波的電介質(zhì)；支撐所述電介質(zhì)的梁；和從所述處理室的外部將所述梁固定在處理室上的固定單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波等離子體處理裝置，其特征在于，所述處理室具有多個貫通孔；所述固定單元具有從所述處理室的外部貫通設(shè)置在所述處理室上的多個貫通孔而與所述梁螺合的多個螺栓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波等離子體處理裝置，其特征在于，所述多個螺栓的間隔在λg/4以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3中任一項所述的微波等離子體處理裝置，其特征在于，每個螺栓還具備分別密封插入有各螺栓的貫通孔與所述各螺栓之間的縫隙的O形環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項所述的微波等離子體處理裝置，其特征在于，所述梁由作為非磁性體的導(dǎo)電性材料形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2～5中任一項所述的微波等離子體處理裝置，其特征在于，所述螺栓由作為非磁性體的導(dǎo)電性材料形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項所述的微波等離子體處理裝置，其特征在于，所述電介質(zhì)由多個電介質(zhì)零件構(gòu)成；所述梁為了支撐所述多個電介質(zhì)零件，形成為格子狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7中任一項所述的微波等離子體處理裝置，其特征在于，所述處理室的大小為720mm×720mm以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8中任一項所述的微波等離子體處理裝置，其特征在于，利用微波發(fā)生器將功率為1～4W/cm2的微波供給至處理室內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9中任一項所述的微波等離子體處理裝置，其特征在于，在將所述處理室內(nèi)減壓至期望的真空度后，在所述處理室內(nèi)生成等離子體，利用生成的等離子體對被處理體進行處理。
11.一種微波等離子體處理裝置的制造方法，其特征在于，該微波等離子體處理裝置包括處理室、在所述處理室內(nèi)透過微波的電介質(zhì)、和支撐所述電介質(zhì)的梁，通過利用透過所述電介質(zhì)的微波使氣體等離子體化，對被處理體進行等離子體處理，在該微波等離子體處理裝置中，由梁支撐所述電介質(zhì)，使多個螺栓從所述處理室的外部通過設(shè)置在所述處理室上的多個貫通孔而與所述梁螺合，由此將所述梁固定在處理室上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的微波等離子體處理裝置的制造方法，其特征在于，使所述螺栓通過以λg/4以下的間隔設(shè)置在所述處理室上的多個貫通孔，由此將多個螺栓配置在λg/4以下的間隔上。
13.一種等離子體處理方法，其特征在于，該等離子體處理方法使用下述微波等離子體處理裝置對被處理體進行等離子體處理，該微波等離子體處理裝置包括處理室、在所述處理室內(nèi)透過微波的電介質(zhì)、和支撐所述電介質(zhì)的梁，使微波透過電介質(zhì)，所述電介質(zhì)被從所述處理室的外部固定在處理室上的所述梁支撐，通過利用所述透過的微波使氣體等離子體化，對被處理體進行等離子體處理。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子體處理方法，其特征在于，利用從所述處理室的外部貫通設(shè)置在所述處理室上的多個貫通孔而與所述梁螺合的多個螺栓，將所述梁固定在所述處理室上，使微波透過由該梁支撐的電介質(zhì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14中任一項所述的等離子體處理方法，其特征在于，使用下述微波等離子體處理裝置對被處理體進行等離子體處理，所述微波等離子體處理裝置，使所述多個螺栓通過以λg/4以下的間隔設(shè)置在所述處理室上的多個貫通孔，由此將多個螺栓配置在λg/4以下的間隔上。
全文摘要
本發(fā)明提供在處理容器內(nèi)使與等離子體接觸的面平坦化的微波等離子體處理裝置(100)具備處理室(U)、在處理室(U)內(nèi)透過微波的多個電介質(zhì)零件(31)、支撐電介質(zhì)零件(31)的梁(27)、從處理室(U)的外部將梁(27)固定在處理容器上的固定單元。固定單元具有從處理室(U)的外部貫通設(shè)置在處理室(U)上的多個貫通孔(21b)與梁(27)螺合的多個陽螺栓(56)。通過多個螺栓(56)從處理室(U)的外部將梁(27)固定在處理室(U)上，使與等離子體接觸的梁(27)的面(S)平坦化。因此能夠避免電場能量集中在面(S)的凸部、在面(S)凹部發(fā)生異常放電。不會使氣體過度離解，能夠通過均勻等離子體在基板(G)上形成質(zhì)量好的膜。
文檔編號H01L21/3205GK101048029SQ20071009132
公開日2007年10月3日 申請日期2007年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
發(fā)明者堀口貴弘 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社