等離子體處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及具有向處理容器內(nèi)供給預(yù)定的氣體的噴淋板的等離子體處理裝置。
[0002]本申請(qǐng)基于2013年9月11日在日本國(guó)提出申請(qǐng)的特愿2013-188665號(hào)以及2014年6月9日在日本國(guó)提出申請(qǐng)的特愿2014-118531號(hào)要求優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容引用于此。
【背景技術(shù)】
[0003]等離子體處理是制造半導(dǎo)體器件不可缺少的技術(shù)。近年來(lái)，出于LSI的高集成化以及高速化的要求，構(gòu)成LSI的半導(dǎo)體元件要求進(jìn)一步的細(xì)微加工。
[0004]然而，在容量耦合型等離子體處理裝置、感應(yīng)耦合型等離子體處理裝置中，所生成的等離子體的電子溫度較高、且等離子體密度較高的區(qū)域被限定。因此，難以實(shí)現(xiàn)可滿足半導(dǎo)體元件的進(jìn)一步的細(xì)微加工的要求的等離子體處理。
[0005]因而，為了實(shí)現(xiàn)這種細(xì)微加工，需要生成低電子溫度且高等離子體密度的等離子體。為了滿足這需要，提出有如下這樣的裝置:利用微波在處理容器內(nèi)生成表面波等離子體，由此，對(duì)半導(dǎo)體晶圓(以下稱為“晶圓”)進(jìn)行等離子體處理(例如專利文獻(xiàn)I)。
[0006]在專利文獻(xiàn)I中，提出了一種等離子體處理裝置，其中，使微波向同軸管傳輸而向處理容器內(nèi)輻射，利用微波的表面波所具有的電場(chǎng)能量使等離子體產(chǎn)生用的氣體激發(fā)，產(chǎn)生低電子溫度且高等離子體密度的表面波等離子體。
[0007]然而，在專利文獻(xiàn)I的等離子體處理裝置中，微波從同軸管向處理容器內(nèi)輻射，因此，其頂部成為利用石英等電介質(zhì)板將表面波等離子體和天線之間夾持的構(gòu)造，成為處理氣體從處理容器的側(cè)壁向處理容器內(nèi)供給的構(gòu)造。這樣，氣體從頂部以外進(jìn)行了供給，因此，氣體的流動(dòng)無(wú)法控制，難以進(jìn)行良好的等離子體控制。
[0008]因此，在引用文獻(xiàn)2中提出了一種技術(shù)，在該技術(shù)中，在天線之下設(shè)置具有很多氣體噴出孔的由電介質(zhì)體構(gòu)成的噴淋板，經(jīng)由該噴淋板將處理氣體鉛垂向下地導(dǎo)入處理容器內(nèi)。由此，在處理容器內(nèi)形成鉛垂方向的氣流并均勻地供給處理氣體，形成均勻的等離子體。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)
[0011 ] 專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2003-188103號(hào)公報(bào)
[0012]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2005-196994號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0014]另外，由本發(fā)明人等確認(rèn)了如下內(nèi)容:若利用例如引用文獻(xiàn)2那樣的具有天線以及噴淋板的等離子體處理裝置例如對(duì)晶圓進(jìn)行成膜處理，則在噴淋板的孔的內(nèi)部也形成膜。這樣一來(lái)，由于在孔的內(nèi)部形成膜，有可能堵塞噴淋板的孔。
[0015]推測(cè)其原因在于，在表面波等離子體的影響下，噴淋板附近的區(qū)域中的等離子體的電子溫度比遠(yuǎn)離噴淋板的表面的位置的電子溫度高。因此，在成膜處理中，例如甲硅烷氣體(SiH4)等原料氣體在噴淋板附近被過(guò)度分解。其結(jié)果，成膜堆積在噴淋板的孔部分、或發(fā)生了氣相反應(yīng)而導(dǎo)致產(chǎn)生灰塵。
[0016]關(guān)于這一點(diǎn)本發(fā)明人等進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果確認(rèn)了:在形成于噴淋板的、微波的輻射孔(槽)的附近電子溫度特別升高。因此，推測(cè)為原料氣體的過(guò)度分解的大多數(shù)在形成于噴淋板的槽的附近中產(chǎn)生。
[0017]為了防止原料氣體的過(guò)度分解，使向天線供給的微波的功率降低即可。然而，若使微波的功率降低，則存在這樣的問(wèn)題:等離子體產(chǎn)生用的氣體的激發(fā)變得不充分，無(wú)法形成穩(wěn)定的等離子體。另外，出于生產(chǎn)率的觀點(diǎn)考慮，期望的是使等離子體產(chǎn)生用的氣體高效地激發(fā)，使例如成膜處理中的成膜速度提高。
[0018]本發(fā)明是鑒于這點(diǎn)做成的，其目的在于，在具有向處理容器內(nèi)導(dǎo)入氣體的噴淋板并利用微波產(chǎn)生表面波等離子體的等離子體處理裝置中，抑制在噴淋板的氣孔進(jìn)行成膜且高效地產(chǎn)生等離子體。
[0019]用于解決問(wèn)題的方案
[0020]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是一種等離子體處理裝置，該等離子體處理裝置具有等離子體產(chǎn)生用天線，該等離子體產(chǎn)生用天線包括向處理容器內(nèi)供給第I氣體和第2氣體的噴淋板，利用由于微波的供給而形成于所述噴淋板的表面的表面波形成等離子體而對(duì)基板進(jìn)行處理，其中，該等離子體處理裝置具有由導(dǎo)電體構(gòu)成的垂下構(gòu)件，該垂下構(gòu)件從所述噴淋板的下端面向下方突出，所述垂下構(gòu)件的外側(cè)面從上端部朝向下端部向外側(cè)擴(kuò)展，所述噴淋板包括向所述處理容器內(nèi)供給第I氣體的多個(gè)第I氣體供給口和向所述處理容器內(nèi)供給第2氣體的多個(gè)第2氣體供給口，所述第I氣體供給口配置于比所述垂下構(gòu)件的外側(cè)面靠?jī)?nèi)側(cè)的位置，所述第2氣體供給口配置于比所述垂下構(gòu)件的外側(cè)面靠外側(cè)的位置。
[0021]采用本發(fā)明，在比垂下構(gòu)件的外側(cè)面靠?jī)?nèi)側(cè)的位置設(shè)有第I氣體供給口，因此，第I氣體不會(huì)通過(guò)噴淋板外周部的電子溫度較高的區(qū)域。因而，即使例如使用原料氣體作為第2氣體，也能夠避免該原料氣體被表面波等離子體過(guò)度分解。其結(jié)果，能夠抑制向噴淋板的氣孔堆積由反應(yīng)生成和氣相反應(yīng)形成的堆積物。另外，垂下構(gòu)件的外側(cè)面從上端部朝向下端部向外側(cè)擴(kuò)展，因此，微波被該垂下構(gòu)件的外側(cè)面向橫向和斜上方向反射。其結(jié)果，垂下構(gòu)件的外側(cè)面附近的電場(chǎng)強(qiáng)度變高，能夠使從第2氣體供給口供給的第2氣體高效地激發(fā)而產(chǎn)生等離子體。
[0022]發(fā)明的效果
[0023]采用本發(fā)明，在具有向處理容器內(nèi)導(dǎo)入氣體的噴淋板并利用微波產(chǎn)生表面波等離子體的等離子體處理裝置中，能夠抑制向噴淋板的氣孔堆積由反應(yīng)生成和氣相反應(yīng)形成的堆積物，并且高效地產(chǎn)生等離子體。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是表示本實(shí)施方式的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)的概略的縱剖視圖。
[0025]圖2是表示微波輸出側(cè)的機(jī)構(gòu)的圖。
[0026]圖3是示意地表示微波傳輸機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0027]圖4是表示微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)附近的結(jié)構(gòu)的概略的放大縱剖視圖。
[0028]圖5是表示垂下構(gòu)件附近的結(jié)構(gòu)的概略的立體圖。
[0029]圖6是表示以往的噴淋板附近的電子溫度的分布的說(shuō)明圖。
[0030]圖7是表示以往的噴淋板附近的電場(chǎng)強(qiáng)度的分布的說(shuō)明圖。
[0031]圖8是表示具有垂下構(gòu)件的噴淋板的附近的電場(chǎng)強(qiáng)度的分布的說(shuō)明圖。
[0032]圖9是表示具有垂下構(gòu)件的噴淋板的附近的電子溫度的分布的說(shuō)明圖。
[0033]圖10是表示具有垂下構(gòu)件的噴淋板的附近的電子密度的分布的說(shuō)明圖。
[0034]圖11是表示其他實(shí)施方式的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)的概略的縱剖視圖。
[0035]圖12是表示其他實(shí)施方式的垂下部件的結(jié)構(gòu)的概略的側(cè)視圖。
[0036]圖13是表示其他實(shí)施方式的垂下部件的結(jié)構(gòu)的概略的側(cè)視圖。
[0037]圖14是表示其他實(shí)施方式的垂下部件的結(jié)構(gòu)的概略的縱剖視圖。
[0038]圖15是垂下構(gòu)件的下表面上的電場(chǎng)強(qiáng)度分布的實(shí)測(cè)值。
[0039]圖16是垂下構(gòu)件的下表面上的表面波的傳播模型。
[0040]圖17是表示垂下構(gòu)件的下表面上的表面波的Bessel方程式。
[0041 ]圖18是作為Bessel方程式的解所獲得的Bessel函數(shù)。
[0042]圖19是垂下構(gòu)件的下表面上的電場(chǎng)強(qiáng)度分布的理論值以及實(shí)測(cè)值。
[0043]圖20是表示其他實(shí)施方式的垂下部件的結(jié)構(gòu)的概略的說(shuō)明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。另外，在本說(shuō)明書(shū)以及附圖中，通過(guò)對(duì)實(shí)質(zhì)上具有同一功能結(jié)構(gòu)的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，省略重復(fù)說(shuō)明。
[0045]首先，參照?qǐng)D1說(shuō)明本實(shí)施方式的等離子體處理裝置的整體結(jié)構(gòu)。圖1是概略地表示等離子體處理裝置I的縱剖視圖。
[0046]在本實(shí)施方式中，列舉對(duì)半導(dǎo)體晶圓W(以下稱為晶圓W。)實(shí)施作為等離子體處理的成膜處理的CVD裝置為例來(lái)說(shuō)明等離子體處理裝置I。等離子體處理裝置I具有在被保持為氣密的內(nèi)部對(duì)晶圓W進(jìn)行等離子體處理的處理容器10。處理容器10是上表面開(kāi)口了的大致圓筒狀，由例如鋁等金屬形成。該處理容器10被接地。
[0047]在處理容器10的底部設(shè)有用于載置晶圓W的基座11?；?1被支承構(gòu)件12支持，隔著絕緣體12a被設(shè)置于處理容器10的底部。由此，基座11成為與處理容器10電絕緣的狀態(tài)。作為基座11以及支承構(gòu)件12的材料，可列舉出對(duì)表面進(jìn)行了鋁陽(yáng)極化處理(陽(yáng)極氧化處理)的招等。
[0048]基座11經(jīng)由匹配器13與偏置用的高頻電源14連接。高頻電源14對(duì)基座11施加偏置用的高頻電力，由此，等離子體里的離子被向晶圓W側(cè)吸引。另外，在基座11中也可以設(shè)有用于對(duì)晶圓W進(jìn)行靜電吸附的靜電卡盤(pán)、溫度控制機(jī)構(gòu)、用于向晶圓W的背面供給熱傳遞用的氣體的氣體流路、輸送晶圓W時(shí)升降的升降銷等，但對(duì)此并未圖示。