專利名稱：微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)、微波等離子體源和微波等離子體處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向進(jìn)行等離子體處理的腔室內(nèi)導(dǎo)入微波的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)、使用這種微 波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)的微波等離子體源、和使用微波等離子體源的微波等離子體處理裝置。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體設(shè)備、液晶顯示裝置的制造工序中，為了對(duì)稱為半導(dǎo)體晶片、玻璃基板的 被處理基板實(shí)施蝕刻處理、成膜處理等的等離子體處理而使用等離子體蝕刻裝置、等離子 體CVD成膜裝置等的等離子體處理裝置。作為等離子體處理裝置中的等離子體產(chǎn)生方法，公知有下述的方法向配置有平 行平板電極的腔室內(nèi)供給處理氣體，向該平行平板電極施加規(guī)定的電力，利用電極之間的 容量結(jié)合產(chǎn)生等離子體的方法，或者利用由微波產(chǎn)生的電場(chǎng)和利用由配置在腔室外的磁場(chǎng) 產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)電子進(jìn)行加速，該電子與處理氣體的中性分子產(chǎn)生沖突而使中性 分子發(fā)生電離，由此產(chǎn)生等離子體的方法等。在利用由后者的微波所產(chǎn)生的電場(chǎng)和由磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的電場(chǎng)的磁電管 (magnetron、磁控管)效果的方法時(shí)，通過波導(dǎo)管/同軸管向配置在腔室內(nèi)的天線供給規(guī)定 電力的微波，使微波從天線向腔室內(nèi)的處理空間進(jìn)行放射。在現(xiàn)有技術(shù)中的一般的微波導(dǎo)入裝置包括輸出已被調(diào)整至規(guī)定電力的微波的磁 電管和向磁電管供給直流陽極電流的具有微波產(chǎn)生電源的微波振蕩器，從該微波振蕩器輸 出的微波經(jīng)由天線而被放射到腔室內(nèi)的處理空間。然而，磁電管的壽命非常短，其壽命大約僅為半年，因此，在這種使用磁電管的微 波導(dǎo)入裝置中存在下述問題裝置成本和維護(hù)費(fèi)用非常高。此外，磁電管的振蕩穩(wěn)定性大約 為1%，而且輸出穩(wěn)定性大約為3%左右，其偏差非常大，因此很難振蕩出穩(wěn)定的微波。因此，在日本專利特開2004-128141號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中公開有下述技術(shù)利 用使用半導(dǎo)體放大元件的放大器、即所謂的固態(tài)放大器(solid state amplifier)來放大 低電力的微波以生成必要的較大電力的微波，延長(zhǎng)裝置壽命，得到輸出穩(wěn)定的微波。該技術(shù) 在利用分配器對(duì)微波進(jìn)行分配之后，使用固態(tài)放大器對(duì)從分配器輸出的微波進(jìn)行放大，在 各固態(tài)放大器中被放大的微波由合成器所合成。此外，在專利文獻(xiàn)1的技術(shù)中，因?yàn)椴荒芾煤铣善髑蟮镁艿淖杩蛊ヅ洹榱藢?從合成器輸出的較大電力的微波向隔離器(isolator)傳送而使得作為隔離器需要大型 化、不能在天線的面內(nèi)對(duì)微波的輸出分布進(jìn)行調(diào)整，所以，作為解決該方面的技術(shù)，在日本 專利特開2004-128385號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中，提出有下述技術(shù)在利用分配器將微波分 配成多個(gè)后，利用放大器進(jìn)行放大，之后不利用合成器進(jìn)行合成而從多個(gè)天線放射微波，在 空間進(jìn)行合成。然而，在該技術(shù)中，在被分配的各溝槽(channel)內(nèi)組裝有兩個(gè)以上較大規(guī)模的 短線調(diào)諧器(stub timer)，有必要進(jìn)行非匹配部的調(diào)諧，因此，導(dǎo)致裝置不得不變得復(fù)雜 化。此外，還存在下述問題未必就能夠以高精度來進(jìn)行非匹配部的阻抗調(diào)整。
作為解決該問題點(diǎn)的技術(shù)，在國際公開第2008/013112號(hào)小冊(cè)子(專利文獻(xiàn)3) 中，揭示有下述的微波等離子體源該微波等離子體源將微波分配為多個(gè)，經(jīng)由多個(gè)天線模 塊向腔室內(nèi)導(dǎo)入微波，在各天線模塊中，一體地設(shè)置平面狀的縫隙天線和短線調(diào)諧器，并且 該微波等離子體源接近放大器設(shè)置。
通過這樣一體地設(shè)置天線和調(diào)諧器，能夠顯著地緊湊化微波等離子體源本身，此 夕卜，通過將放大器、調(diào)諧器和天線接近設(shè)置，在存在阻抗不匹配的天線安裝部中，能夠高精 度地利用調(diào)諧器進(jìn)行調(diào)諧，能夠可靠地消除反射的影響。然而，在專利文獻(xiàn)3所揭示的技術(shù)中，作為芯塊調(diào)諧器(slug tuner)的匹配件，使 用由樹脂或者石英等電介質(zhì)構(gòu)成的兩個(gè)芯塊(slug)，通過使它們移動(dòng)來對(duì)阻抗進(jìn)行調(diào)整， 為了能夠遍及史密斯特性圖表(Smith chart)的整個(gè)區(qū)域進(jìn)行調(diào)整，使這些可動(dòng)范圍為微 波的1/2波長(zhǎng)，并且兩個(gè)芯塊之間能夠在1/2波長(zhǎng)的范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，此外，芯塊的厚度在 微波的實(shí)效波長(zhǎng)為Xg時(shí)為λ g/4，但是因?yàn)椴牧系脑蛴斜匾筙g變大而較厚地形成 芯塊，而且，因?yàn)樘炀€的最近的1/4波長(zhǎng)的部分成為非匹配區(qū)域，所以在阻抗調(diào)整中不能夠 使用，芯塊的可動(dòng)范圍有必要進(jìn)一步加長(zhǎng)1/4波長(zhǎng)。因此，其結(jié)果是，不得不使一體構(gòu)成天 線和調(diào)諧器的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)的主體容器的整體長(zhǎng)度變長(zhǎng)，微波等離子體源的緊湊化存在界 限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)微波等離子體源的進(jìn)一步緊湊化(簡(jiǎn)單小 型)的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)、使用其的微波等離子體源和微波等離子體處理裝置。根據(jù)本發(fā)明的第一方面提供一種微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，該微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)是用于在腔室內(nèi) 形成微波等離子體的微波等離子體源所使用的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于，該微波導(dǎo)入機(jī) 構(gòu)包括形成為筒狀的主體容器；內(nèi)側(cè)導(dǎo)體，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體同軸地設(shè)置在所述主體容器內(nèi)，在 該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體與所述主體容器之間形成微波傳送通路，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體形成為筒狀或者棒狀；調(diào) 諧器；該調(diào)諧器進(jìn)行所述微波傳送通路中的阻抗調(diào)整；和天線部，該天線部具有向所述腔 室內(nèi)放射從所述微波傳送通路傳送來的微波的微波放射天線，所述調(diào)諧器包括能夠沿著所 述內(nèi)側(cè)導(dǎo)體移動(dòng)的一對(duì)由電介質(zhì)構(gòu)成的芯塊、使這些芯塊移動(dòng)的致動(dòng)器和控制芯塊的移動(dòng) 的控制器，所述控制器對(duì)所述致動(dòng)器進(jìn)行控制，使得所述一對(duì)芯塊在被保持在相同間隔的 狀態(tài)下，在微波的1/2波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，并且使所述一對(duì)芯塊中的任一個(gè)芯塊 相對(duì)于另一個(gè)芯塊在1/4波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)。在上述第一方面中，所述一對(duì)芯塊優(yōu)選由高純度氧化鋁構(gòu)成。此外，所述微波放射 天線優(yōu)選為形成有放射微波的縫隙的平面狀的縫隙天線。根據(jù)本發(fā)明的第二方面提供一種微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，該微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)是用于在腔室內(nèi) 形成微波等離子體的微波等離子體源所使用的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于，該微波導(dǎo)入機(jī) 構(gòu)包括形成為筒狀的主體容器；內(nèi)側(cè)導(dǎo)體，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體同軸地設(shè)置在所述主體容器內(nèi)，在 該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體與所述主體容器之間形成微波傳送通路，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體形成為筒狀或者棒狀；調(diào) 諧器；該調(diào)諧器進(jìn)行所述微波傳送通路中的阻抗調(diào)整；和天線部，該天線部具有向所述腔 室內(nèi)放射從所述微波傳送通路傳送來的微波的微波放射天線，所述微波放射天線為均等地 形成有放射微波的四個(gè)以上縫隙的平面狀的縫隙天線，所述調(diào)諧器包括能夠沿著所述內(nèi)側(cè)導(dǎo)體移動(dòng)的一對(duì)由電介質(zhì)構(gòu)成的芯塊和使這些芯塊移動(dòng)的致動(dòng)器，所述一對(duì)芯塊由高純度氧化鋁構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的第三方面提供一種微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，該微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)是用于在腔室內(nèi) 形成微波等離子體的微波等離子體源所使用的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括形成為筒 狀的主體容器；內(nèi)導(dǎo)體，該內(nèi)導(dǎo)體同軸地設(shè)置在所述主體容器內(nèi)，在該內(nèi)導(dǎo)體與所述主體容 器之間形成微波傳送通路，該內(nèi)導(dǎo)體形成為筒狀或者棒狀；調(diào)諧器；該調(diào)諧器進(jìn)行所述微 波傳送通路中的阻抗調(diào)整；和天線部，該天線部具有向所述腔室內(nèi)放射從所述微波傳送通 路傳送來的微波的微波放射天線，所述微波放射天線為均等地形成有放射微波的四個(gè)以上 縫隙的平面狀的縫隙天線，所述調(diào)諧器包括能夠沿著所述內(nèi)導(dǎo)體移動(dòng)的一對(duì)由電介質(zhì)構(gòu)成 的芯塊、使這些芯塊移動(dòng)的致動(dòng)器和控制芯塊的移動(dòng)的控制器，所述控制器對(duì)所述致動(dòng)器 進(jìn)行控制，使得所述一對(duì)芯塊在被保持在相同間隔的狀態(tài)下，在微波的1/2波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范 圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，并且使所述一對(duì)芯塊中的任一個(gè)芯塊相對(duì)于另一個(gè)芯塊在1/4波長(zhǎng)的長(zhǎng)度 范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的第四方面提供一種微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，該微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)是用于在腔室內(nèi) 形成微波等離子體的微波等離子體源所使用的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括形成為筒 狀的主體容器；內(nèi)側(cè)導(dǎo)體，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體同軸地設(shè)置在所述主體容器內(nèi)，在該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體與所述 主體容器之間形成微波傳送通路，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體形成為筒狀或者棒狀；調(diào)諧器；該調(diào)諧器進(jìn) 行所述微波傳送通路中的阻抗調(diào)整；和天線部，該天線部具有向所述腔室內(nèi)放射從所述微 波傳送通路傳送來的微波的微波放射天線，所述微波放射天線為均等地形成有放射微波的 四個(gè)以上縫隙的平面狀的縫隙天線，所述調(diào)諧器包括能夠沿著所述內(nèi)側(cè)導(dǎo)體移動(dòng)的一對(duì)由 電介質(zhì)構(gòu)成的芯塊、使這些芯塊移動(dòng)的致動(dòng)器和控制芯塊的移動(dòng)的控制器，所述一對(duì)芯塊 由高純度氧化鋁構(gòu)成，所述控制器對(duì)所述致動(dòng)器進(jìn)行控制，使得所述一對(duì)芯塊在被保持在 相同間隔的狀態(tài)下，在微波的1/2波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，并且使所述一對(duì)芯塊中的 任一個(gè)芯塊相對(duì)于另一個(gè)芯塊在1/4波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)。在上述第一 第四方面中，優(yōu)選所述縫隙具有扇形。此外，優(yōu)選所述天線部包括 由透過從所述天線放射的微波的電介質(zhì)構(gòu)成的頂板；和設(shè)置在所述天線的與頂板相反的一 側(cè)、由縮短到達(dá)所述天線的微波的波長(zhǎng)的電介質(zhì)構(gòu)成的滯波件。而且，優(yōu)選所述調(diào)諧器和所 述天線構(gòu)成集中常數(shù)電路。進(jìn)一步，優(yōu)選所述調(diào)諧器和所述天線作為共振器發(fā)揮功能。根據(jù)本發(fā)明的第五方面提供一種微波等離子體源，其包括生成微波的微波生成機(jī) 構(gòu)和將生成的微波導(dǎo)入腔室內(nèi)的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，該微波等離子體源將微波導(dǎo)入到所述腔室 內(nèi)使供給到所述腔室內(nèi)的氣體等離子體化，其特征在于所述微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)包括形成為 筒狀的主體容器；內(nèi)側(cè)導(dǎo)體，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體同軸地設(shè)置在所述主體容器內(nèi)，在該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體與所 述主體容器之間形成微波傳送通路，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體形成為筒狀或者棒狀；調(diào)諧器；該調(diào)諧器 進(jìn)行所述微波傳送通路中的阻抗調(diào)整；和天線部，該天線部具有向所述腔室內(nèi)放射從所述 微波傳送通路傳送來的微波的微波放射天線，所述調(diào)諧器包括能夠沿著所述內(nèi)側(cè)導(dǎo)體移動(dòng) 的一對(duì)由電介質(zhì)構(gòu)成的芯塊、使這些芯塊移動(dòng)的致動(dòng)器和控制芯塊的移動(dòng)的控制器，所述 控制器對(duì)所述致動(dòng)器進(jìn)行控制，使得所述一對(duì)芯塊在被保持在相同間隔的狀態(tài)下，在微波 的1/2波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，并且使所述一對(duì)芯塊中的任一個(gè)芯塊相對(duì)于另一個(gè)芯 塊在1/4波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面提供一種微波等離子體源，其包括生成微波的微波生成機(jī) 構(gòu)和將生成的微波導(dǎo)入腔室內(nèi)的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，該微波等離子體源將微波導(dǎo)入到所述腔室 內(nèi)使供給到所述腔室內(nèi)的氣體等離子體化，其特征在于所述微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)包括形成為 筒狀的主體容器；內(nèi)側(cè)導(dǎo)體，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體同軸地設(shè)置在所述主體容器內(nèi)，在該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體與所 述主體容器之間形成微波傳送通路，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體形成為筒狀或者棒狀；調(diào)諧器；該調(diào)諧器 進(jìn)行所述微波傳送通路中的阻抗調(diào)整；和天線部，該天線部具有向所述腔室內(nèi)放射從所述 微波傳送通路傳送來的微波的微波放射天線，所述微波放射天線為均等地形成有放射微波 的四個(gè)以上縫隙的平面狀的縫隙天線，所述調(diào)諧器包括能夠沿著所述內(nèi)側(cè)導(dǎo)體移動(dòng)的一對(duì) 由電介質(zhì)構(gòu)成的芯塊和使這些芯塊移動(dòng)的致動(dòng)器，所述一對(duì)芯塊由高純度氧化鋁構(gòu)成。 根據(jù)本發(fā)明的第七方面提供一種微波等離子體處理裝置，對(duì)基板實(shí)施利用微波等 離子體進(jìn)行的處理，其特征在于，包括收容被處理基板的腔室；向所述腔室內(nèi)供給氣體的 氣體供給機(jī)構(gòu)；和微波等離子體源，其包括生成微波的微波生成機(jī)構(gòu)和將生成的微波導(dǎo)入 腔室內(nèi)的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，該微波等離子體源將微波導(dǎo)入到所述腔室內(nèi)使供給到所述腔室 內(nèi)的氣體等離子體化，所述微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)包括形成為筒狀的主體容器；內(nèi)側(cè)導(dǎo)體，該內(nèi)側(cè) 導(dǎo)體同軸地設(shè)置在所述主體容器內(nèi)，在該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體與所述主體容器之間形成微波傳送通 路，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體形成為筒狀或者棒狀；調(diào)諧器；該調(diào)諧器進(jìn)行所述微波傳送通路中的阻抗 調(diào)整；和天線部，該天線部具有向所述腔室內(nèi)放射從所述微波傳送通路傳送來的微波的微 波放射天線，所述調(diào)諧器包括能夠沿著所述內(nèi)側(cè)導(dǎo)體移動(dòng)的一對(duì)由電介質(zhì)構(gòu)成的芯塊、使 這些芯塊移動(dòng)的致動(dòng)器和控制芯塊的移動(dòng)的控制器，所述控制器對(duì)所述致動(dòng)器進(jìn)行控制， 使得所述一對(duì)芯塊在被保持在相同間隔的狀態(tài)下，在微波的1/2波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行移 動(dòng)，并且使所述一對(duì)芯塊中的任一個(gè)芯塊相對(duì)于另一個(gè)芯塊在1/4波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行 移動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的第八方面提供一種微波等離子體處理裝置，對(duì)基板實(shí)施利用微波等 離子體進(jìn)行的處理，其特征在于，包括收容被處理基板的腔室；向所述腔室內(nèi)供給氣體的 氣體供給機(jī)構(gòu)；和微波等離子體源，其包括生成微波的微波生成機(jī)構(gòu)和將生成的微波導(dǎo)入 腔室內(nèi)的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，該微波等離子體源將微波導(dǎo)入到所述腔室內(nèi)使供給到所述腔室內(nèi) 的氣體等離子體化，所述微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)包括形成為筒狀的主體容器；內(nèi)側(cè)導(dǎo)體，該內(nèi)側(cè)導(dǎo) 體同軸地設(shè)置在所述主體容器內(nèi)，在該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體與所述主體容器之間形成微波傳送通路， 該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體形成為筒狀或者棒狀；調(diào)諧器；該調(diào)諧器進(jìn)行所述微波傳送通路中的阻抗調(diào) 整；和天線部，該天線部具有向所述腔室內(nèi)放射從所述微波傳送通路傳送來的微波的微波 放射天線，所述微波放射天線為均等地形成有放射微波的四個(gè)以上縫隙的平面狀的縫隙天 線，所述調(diào)諧器包括能夠沿著所述內(nèi)側(cè)導(dǎo)體移動(dòng)的一對(duì)由電介質(zhì)構(gòu)成的芯塊和使這些芯塊 移動(dòng)的致動(dòng)器，所述一對(duì)芯塊由高純度氧化鋁構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，作為芯塊調(diào)諧器，使用下述調(diào)諧器，其包括沿著在與主 體容器之間形成有微波傳送通路的內(nèi)導(dǎo)體能夠移動(dòng)的一對(duì)由電介質(zhì)構(gòu)成的芯塊；使這些芯 塊移動(dòng)的致動(dòng)器；和控制芯塊的移動(dòng)的控制器，所述控制器對(duì)所述致動(dòng)器進(jìn)行控制，使得所 述一對(duì)芯塊在被保持在相同間隔的狀態(tài)下，在微波的1/2波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，并 且使所述一對(duì)芯塊中的任一個(gè)芯塊相對(duì)于另一個(gè)芯塊在1/4波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)， 由此，芯塊的移動(dòng)范圍與現(xiàn)有技術(shù)相比縮短了 1/4波長(zhǎng)，由此能夠?qū)崿F(xiàn)微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)的小型化，能夠使微波等離子體源緊湊化(小型化)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，作為芯塊調(diào)諧器，使用下述調(diào)諧器，其包括沿著在與主 體容器之間形成有微波傳送通路的內(nèi)導(dǎo)體能夠移動(dòng)的一對(duì)由電介質(zhì)構(gòu)成的芯塊；和使這些 芯塊移動(dòng)的致動(dòng)器，所述一對(duì)芯塊由高純度氧化鋁構(gòu)成，高純度氧化鋁其介電常數(shù)高，因此 芯塊的厚度與石英、樹脂相比能夠變薄，其結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)的小型化。此外，因 為介電常數(shù)高，所以負(fù)載匹配范圍能夠擴(kuò)大。此外，因?yàn)閠an δ小，所以能夠得到損失減小、 并且變形偏差減小的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，與上述第一方面相同，所述控制器對(duì)所述致動(dòng)器進(jìn)行控 制，使得所述一對(duì)芯塊在被保持在相同間隔的狀態(tài)下，在微波的1/2波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn) 行移動(dòng)，并且使所述一對(duì)芯塊中的任一個(gè)芯塊相對(duì)于另一個(gè)芯塊在1/4波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi) 進(jìn)行移動(dòng)，在此基礎(chǔ)上，作為微波放射天線，因?yàn)槭褂镁鹊匦纬捎蟹派湮⒉ǖ乃膫€(gè)以上縫 隙的平面狀的縫隙天線，除了能夠使芯塊的移動(dòng)范圍與現(xiàn)有技術(shù)相比縮短了 1/4波長(zhǎng)以 夕卜，還能夠使天線最近的非匹配區(qū)域消失。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)的小型化，能夠使 微波等離子體源進(jìn)一步緊湊化(小型化)。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，一個(gè)芯塊由高純度氧化鋁構(gòu)成，作為微波放射天線，使用 均等地形成有放射微波的四個(gè)以上縫隙的平面狀的縫隙天線，而且所述控制器對(duì)所述致動(dòng) 器進(jìn)行控制，使得所述一對(duì)芯塊在被保持在相同間隔的狀態(tài)下，在微波的1/2波長(zhǎng)的長(zhǎng)度 范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，并且使所述一對(duì)芯塊中的任一個(gè)芯塊相對(duì)于另一個(gè)芯塊在1/4波長(zhǎng)的長(zhǎng) 度范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，因此，能夠得到上述第一方面和第二方面相疊加的效果，由此，能夠進(jìn) 一步實(shí)現(xiàn)微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)的小型化，能夠使微波等離子體源更加緊湊化。


圖1是表示裝備有具有本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)的微波等 離子體源的等離子體處理裝置的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的截面圖。圖2是表示圖1的微波等離子體源的結(jié)構(gòu)的構(gòu)成圖。圖3是表示主放大器的電路構(gòu)成的例子的示意圖。圖4是表示圖1所示的微波等離子體處理裝置中的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)的截面圖。圖5是表示平面縫隙天線的優(yōu)選方式的平面圖。圖6是表示具有四邊形(四角形)的頂板的天線部的立體圖。圖7是用于說明利用現(xiàn)有技術(shù)中的芯塊進(jìn)行阻抗調(diào)整時(shí)的芯塊的可動(dòng)范圍的史 密斯特性圖表。圖8是表示利用現(xiàn)有技術(shù)中的芯塊進(jìn)行阻抗調(diào)整時(shí)的芯塊的可動(dòng)范圍的示意圖。圖9是用于說明利用本發(fā)明的芯塊進(jìn)行阻抗調(diào)整時(shí)的芯塊的可動(dòng)范圍的史密斯 特性圖表。圖10是表示利用本發(fā)明中的芯塊進(jìn)行阻抗調(diào)整時(shí)的芯塊的可動(dòng)范圍的示意圖。圖11是表示芯塊的材質(zhì)所實(shí)現(xiàn)的匹配范圍的史密斯特性圖表。圖12是表示現(xiàn)有技術(shù)的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)中的天線部最近的非匹配區(qū)域的示意圖。
具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1是表示等離子體處理裝 置的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的截面圖，該等離子體處理裝置裝備有具有本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的 微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)的微波等離子體源，圖2是表示圖1的微波等離子體源的結(jié)構(gòu)的構(gòu)成圖。等離子體處理裝置100作為對(duì)晶片實(shí)施等離子體處理例如蝕刻處理的等離子體 蝕刻裝置而構(gòu)成，其包括氣密地(氣體密封地)形成的由鋁或者不銹鋼等金屬材料構(gòu)成的 大致圓筒狀的接地的腔室1 ；和用于在腔室1內(nèi)形成微波等離子體的微波等離子體源2。在 腔室1的上部形成有開口部la，微波等離子體源2被設(shè)置成從該開口部Ia朝向(面臨)腔 室1的內(nèi)部。在腔室1內(nèi)，利用經(jīng)由絕緣部件12a立設(shè)在腔室1的底部中央的筒狀的支撐部件 12，以被支撐的狀態(tài)設(shè)置有用于水平支撐作為被處理體的晶片W的基座11。作為構(gòu)成基座 11和支撐部件12的材料，例示有表面經(jīng)過表面鈍化處理(表面防蝕處理)(陽極氧化處理) 的鋁等。此外，雖然圖未示出，但是在基座11上設(shè)置有用于靜電吸附晶片W的靜電卡盤、溫 度控制機(jī)構(gòu)、向晶片W的背面供給熱傳遞用氣體的氣體流路和為了搬送晶片W而進(jìn)行升降 的升降銷等。而且，基座11經(jīng)由匹配器13而與高頻偏壓電源14電連接。通過從該高頻偏 壓電源14向基座11供給高頻電力，將離子引入晶片W側(cè)。腔室1的底部與排氣管15連接，該排氣管15與含有真空泵的排氣裝置16連接。 通過使該排氣裝置16動(dòng)作來對(duì)腔室1內(nèi)進(jìn)行排氣，能夠快速地將腔室1內(nèi)減壓至規(guī)定的真 空度。此外，在腔室1的側(cè)壁設(shè)置有用于進(jìn)行晶片W的搬入搬出的搬入搬出口 17和對(duì)該搬 入搬出口 17進(jìn)行開閉的門閥18。在腔室1內(nèi)的基座11的上方位置，水平地設(shè)置有向晶片W噴出用于等離子體蝕刻 的處理氣體的噴淋板20。該噴淋板20具有形成為格子狀的氣體流路21和形成在該氣體流 路21中的多個(gè)氣體噴出孔22，格子狀的氣體流路21之間成為空間部23。該噴淋板20的 氣體流路21與延伸至腔室1的外側(cè)的配管24連接，該配管24與處理氣體供給源25連接。另一方面，在腔室1的噴淋板20的上方位置，沿著腔室壁設(shè)置有環(huán)狀的等離子體 氣體導(dǎo)入部件26，在該等離子體氣體導(dǎo)入部件26上，沿著內(nèi)周設(shè)置有多個(gè)氣體噴出孔。該 等離子體氣體導(dǎo)入部件26經(jīng)由配管28與供給等離子體氣體的等離子體供給源27連接。作 為等離子體氣體優(yōu)選使用Ar氣體等稀有氣體。從等離子體氣體導(dǎo)入部件26導(dǎo)入到腔室1內(nèi)的等離子體氣體，被從微波等離子體 源2導(dǎo)入到腔室1內(nèi)的微波等離子體化，該Ar等離子體將通過噴淋板20的空間部23從噴 淋板20的氣體噴出孔22噴出的處理氣體激勵(lì)，從而形成處理氣體的等離子體。微波等離子體源2通過設(shè)置在腔室1的上部的支撐環(huán)29而被支撐，它們之間被氣 密地密封。如圖2所示，微波等離子體源2包括被分配成多個(gè)路徑輸出微波的微波輸出部 30 ；和將從微波輸出部30輸出的微波導(dǎo)入到腔室1，用于向腔室1內(nèi)放射的天線單元40。微波輸出部30包括電源部31 ；微波振蕩器32 ；對(duì)振蕩的微波進(jìn)行放大的放大器 33 ；和將被放大的微波分配為多個(gè)的分配器34。微波振蕩器32使規(guī)定頻率(例如2. 45GHz)的微波進(jìn)行例如PLL振蕩。對(duì)于分配 器34，以盡可能不引起微波損失的方式，在取得輸入側(cè)和輸出側(cè)的阻抗匹配的同時(shí)對(duì)由放大器33放大的微波進(jìn)行分配。其中，作為微波的頻率，除了 2. 45GHz之外，還可以使用其它 的諸如 8. 35GHz、5. 8GHz、l. 98GHz 等。天線單元40具有將由分配器34所分配的微波進(jìn)行引導(dǎo)的多個(gè)天線模塊41。各天 線模塊41包括主要放大被分配的微波的放大部(放大器部)42和微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)43。此外，微 波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)43包括用于匹配阻抗的調(diào)諧器44和向腔室1內(nèi)放射被放大的微波的天線部45。 這樣，從微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)43的天線部45向腔室1內(nèi)放射微波，從而在腔室內(nèi)空間合成微波。
放大部42包括相位器46、可變?cè)鲆娣糯笃?7、構(gòu)成固態(tài)放大器的主放大器48、和 隔離器(isolator)49。相位器46構(gòu)成為能夠利用芯塊調(diào)諧器使微波的相位發(fā)生變化，能夠通過對(duì)其進(jìn) 行調(diào)整來調(diào)制放射特性。例如，能夠通過針對(duì)各天線模塊調(diào)整相位來控制指向性從而使等 離子體分布變化，如后所述那樣在鄰接的天線模塊中以每90°相位偏離的方式得到圓偏振 波。其中，在不需要進(jìn)行這種放射特性的調(diào)制時(shí)沒有必要設(shè)置相位器46。可變?cè)鲆娣糯笃?7為如下的放大器，其用于調(diào)整向主放大器48輸入的微波的電 平(level)來調(diào)整各個(gè)天線模塊的偏差或者等離子體強(qiáng)度。通過針對(duì)各天線模塊使可變?cè)?益放大器47變化而能夠使產(chǎn)生的等離子體形成分布。構(gòu)成固態(tài)放大器的主放大器48例如如圖3所示，能夠形成為包括輸入匹配電路 61、半導(dǎo)體放大元件62、輸出匹配電路63、高Q共振電路64。作為半導(dǎo)體放大元件62可以 使用能夠進(jìn)行 E 級(jí)動(dòng)作的 GaAsHEMT、GaNHEMT, LD(Laterally Diffused)-M0S。特別是，作 為半導(dǎo)體放大元件62，在使用GaNHEMT時(shí)，可變?cè)鲆娣糯笃?7成為規(guī)定值，E級(jí)動(dòng)作放大器 的電源電壓成為可變，進(jìn)行功率控制。隔離器49將由天線部45反射而向著主放大器48的反射微波分離，其包括循環(huán)器 (circulator)和虛擬負(fù)載(dummy load)(同軸終端器)。循環(huán)器向虛擬負(fù)載導(dǎo)入由天線部 45反射的微波，虛擬負(fù)載將利用循環(huán)器導(dǎo)入的反射微波轉(zhuǎn)換為熱量。在本實(shí)施方式中，因?yàn)樵O(shè)置有多個(gè)天線模塊41，對(duì)從各天線模塊的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu) 43導(dǎo)入到腔室1內(nèi)的微波進(jìn)行空間合成，所以隔離器49不僅能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，并且還能夠 鄰接主放大器48來設(shè)置。接著，參照?qǐng)D4的同時(shí)，對(duì)微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)43進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖4所示，該微波導(dǎo) 入機(jī)構(gòu)43包括主體容器50。在主體容器50的前端部配置有天線部45，主體容器50的與 天線部45相比位于基端側(cè)的部分成為利用調(diào)諧器44進(jìn)行阻抗調(diào)整的范圍。主體容器50 形成為由金屬制成的圓筒狀，構(gòu)成同軸管的外側(cè)導(dǎo)體。此外，在主體容器50內(nèi)，同軸管的內(nèi) 側(cè)導(dǎo)體52垂直延伸。該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體52形成為棒狀或者筒狀。在主體容器50與內(nèi)側(cè)導(dǎo)體52 之間形成微波傳送通路。天線部45形成為平面狀，其包括具有縫隙(槽)51a的平面縫隙天線51，上述內(nèi)側(cè) 導(dǎo)體52與該平面縫隙天線51的中心部連接。在主體容器50的基端側(cè)安裝有圖未示出的供電交換部，供電交換部經(jīng)由同軸電 纜與主放大器48連接，在同軸電纜的中途插入設(shè)置有隔離器49。主放大器48作為功率放 大器而取得較大電力，因此進(jìn)行E級(jí)等高效率的動(dòng)作，因?yàn)槠錈崃肯喈?dāng)于幾十 幾百W，所 以從散熱觀點(diǎn)出發(fā)將其與天線部45串聯(lián)安裝。天線部45具有設(shè)置在平面縫隙天線51的上面的滯波件55。滯波件55與真空相比具有較大的介電率(介電常數(shù))，例如由石英、陶瓷、聚四氟乙烯 (polytetrafluoroethylene)等的氟類樹脂或者聚酰亞胺(polyimide)類樹脂構(gòu)成，與真 空中的微波的波長(zhǎng)相比，其波長(zhǎng)較短，起到調(diào)整等離子體的作用。滯波件55能夠利用其厚 度來調(diào)整微波的相位，以平面縫隙天線51成為駐波的“反節(jié)點(diǎn)(anti-node、波腹、腹點(diǎn))，， 的方式對(duì)其厚度進(jìn)行調(diào)整。由此，能夠使反射為最小，并且使平面縫隙天線51的放射能量 為最大。此外，在平面縫隙天線51的下表面配置有用于真空密封的電介質(zhì)部件例如石英、 陶瓷等構(gòu)成的頂板56。由主放大器48放大的微波通過內(nèi)側(cè)導(dǎo)體52和主體容器50的周壁 之間從平面縫隙天線51的縫隙51a透過頂板56而放射到腔室1的空間。在本實(shí)施方式中，縫隙51a如圖5所示以被分割的圓弧的形狀而被4等分。由此， 因?yàn)樵趫A周方向形成大致均勻的縫隙51a，所以能夠抑制傳播來的微波被平面縫隙天線51 所反射，如后所述能夠減少非匹配區(qū)域或者實(shí)質(zhì)上使其消失。該縫隙51a從能夠降低其自 身的長(zhǎng)度而能夠緊湊化的觀點(diǎn)出發(fā)，因此優(yōu)選其為扇形。此外，如圖6所示，頂板56優(yōu)選形 成為四邊形(矩形)或者直徑比主體容器50大的圓的形狀(圓柱)。由此，能夠有效地以 TE模式放射微波。
如圖4所示，調(diào)諧器44在主體容器50的與天線部45相比更靠基端側(cè)的部分具有 兩個(gè)芯塊58，構(gòu)成芯塊調(diào)諧器。芯塊58成為由電介質(zhì)構(gòu)成的板狀體，以圓環(huán)狀設(shè)置在內(nèi)側(cè) 導(dǎo)體52和主體容器50的外壁之間。根據(jù)來自于控制器60的指令利用致動(dòng)器59使這些芯 塊58上下移動(dòng)，由此對(duì)阻抗進(jìn)行調(diào)整?？刂破?0進(jìn)行阻抗調(diào)整使終端例如成為50 Ω。若 只使兩個(gè)芯塊58中的一個(gè)發(fā)生變動(dòng)，則描繪出通過史密斯特性圖表的原點(diǎn)的圓的軌跡，若 兩者同時(shí)發(fā)生變動(dòng)則只反轉(zhuǎn)反射系數(shù)的相位。在本實(shí)施方式中，如后所述，利用控制器60 的計(jì)算程序?qū)π緣K58的動(dòng)作進(jìn)行控制，由此，當(dāng)微波的管內(nèi)波長(zhǎng)為λ時(shí)，使一對(duì)芯塊58同 時(shí)移動(dòng)的范圍為λ/2，固定一方使另一方移動(dòng)的范圍為λ/4，由此，能夠在全部區(qū)域中進(jìn) 行阻抗調(diào)整。由此，如后所述，能夠使一對(duì)芯塊58的全部的移動(dòng)范圍為(3/4) λ，與現(xiàn)有技 術(shù)相比，能夠縮小芯塊58的移動(dòng)范圍λ/4。在本實(shí)施方式中，作為構(gòu)成芯塊58的電介質(zhì)使用高純度氧化鋁。高純度氧化鋁器 的介電常數(shù)為10，與現(xiàn)有技術(shù)中所使用的石英的介電常數(shù)為3. 88和特氟龍(TEFLON)(注冊(cè) 商標(biāo))的介電常數(shù)為2. 03相比，非常之高，因此，能夠更薄地形成，能夠擴(kuò)大匹配范圍。此 夕卜，高純度氧化鋁與石英和特氟龍(注冊(cè)商標(biāo))相比具有下述優(yōu)點(diǎn)，能夠減小tan δ而減 小損失，并且偏差也會(huì)變小。而且，高純度氧化鋁具有在耐熱方面強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。作為高純度 氧化鋁，優(yōu)選使用純度為99. 9%以上的氧化鋁的燒制體。作為具體的商品名可以列舉出有 SAPPHAL ( ^ > K l· >卜歹丨」7 A株式會(huì)社)。對(duì)于單晶氧化鋁(sapphire 寶石藍(lán))也 可以。在本實(shí)施方式中，使主放大器48、調(diào)諧器44、平面縫隙天線51接近配置。調(diào)諧器 44和平面縫隙天線51構(gòu)成1/2波長(zhǎng)內(nèi)所存在的集中常數(shù)電路，并且它們具有共振器的功 能。等離子體處理裝置100中的各構(gòu)成部通過具有微處理器的控制部70所控制?？?制部70包括存儲(chǔ)有工序方案的存儲(chǔ)部、輸入機(jī)構(gòu)、顯示器等，形成為根據(jù)所選擇的方案控 制等離子體處理裝置。
接著，對(duì)以上構(gòu)成的等離子體處理裝置的動(dòng)作進(jìn)行說明。 首先，將晶片W搬入到腔室1內(nèi)，并將其載置于基座11上。然后，從等離子體供給 源27經(jīng)由配管28和等離子體導(dǎo)入部件26向腔室1內(nèi)導(dǎo)入等離子體氣體例如Ar氣體，并 且從微波等離子體源2向腔室1內(nèi)導(dǎo)入微波而形成等離子體。接著，從處理氣體供給源25經(jīng)由配管24和噴淋板20將處理氣體例如Cl2氣體等 蝕刻氣體噴出至腔室1內(nèi)。噴出的處理氣體利用通過了噴淋板20的空間部23的等離子體 被激勵(lì)而被等離子體化，利用這樣形成的處理氣體的等離子體對(duì)晶片W實(shí)施等離子體處理 例如蝕刻處理。此時(shí)，在微波等離子體源2中，從微波輸出部30的微波振蕩器32振蕩的微波被放 大器33放大后，由分配器34分配成多個(gè)，被分配后的微波在天線單元40中被導(dǎo)入到多個(gè) 天線模塊41。在天線模塊41中，這樣被分配成多個(gè)的微波分別被構(gòu)成固態(tài)放大器的主放大 器48放大，通過微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)43的微波傳送通路53分別從平面縫隙天線51放射，導(dǎo)入到 腔室1內(nèi)，之后，在空間對(duì)它們進(jìn)行合成，因此，不需要大型的隔離器、合成器。此外，微波導(dǎo) 入機(jī)構(gòu)43因?yàn)橐惑w地設(shè)置有天線部45和調(diào)諧器44，因此緊湊化。而且，主放大器48、調(diào)諧 器44和平面縫隙天線41接近設(shè)置，特別是調(diào)諧器44和平面縫隙天線51構(gòu)成集中常數(shù)電 路，并且起到共振器的作用，由此，能夠在存在阻抗非匹配的平面縫隙天線安裝部中利用調(diào) 諧器44含有等離子且高精度地進(jìn)行調(diào)諧，能夠可靠得消除反射的影響。而且，通過這樣使調(diào)諧器44和平面縫隙天線51接近，構(gòu)成集中常數(shù)電路并且起到 共振器的作用，使得能夠高精度地消除至平面縫隙天線51為止的阻抗不匹配，使實(shí)質(zhì)上非 匹配部分成為等離子體空間，所以能夠利用調(diào)諧器44進(jìn)行高精度的等離子體控制。而且， 通過使安裝在平面縫隙天線51上的頂板56形成為四邊形(四角狀)或者圓柱狀，使得微 波能夠作為TE波高效地放射。而且，微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)43在移動(dòng)調(diào)諧器44的芯塊58進(jìn)行阻抗調(diào)整的關(guān)系方面，有 必要確保芯塊58的移動(dòng)邊緣部分的長(zhǎng)度。現(xiàn)有技術(shù)中，在微波的管內(nèi)波長(zhǎng)為λ的情況下， 通過使一對(duì)芯塊58同時(shí)在λ /2的范圍內(nèi)移動(dòng)，如圖7所示那樣能夠使例如斯密斯特性圖 表上的A點(diǎn)的反射系數(shù)的相位360°變化(虛線表示的圓B的軌跡)，此外，通過僅使一個(gè) 芯塊58相對(duì)于另一個(gè)在λ/2的范圍內(nèi)移動(dòng)，能夠描繪出通過原點(diǎn)和A點(diǎn)的圓C，因此利用 這些組合能夠?qū)θ康狞c(diǎn)的阻抗進(jìn)行調(diào)整。因此，如圖8所示，一對(duì)芯塊58的可動(dòng)范圍為 λ /2+λ /2 = λ。與此相對(duì)，在本實(shí)施方式中，相對(duì)于一個(gè)芯塊58的另一個(gè)芯塊58的可動(dòng)范圍減半 至λ/4。具體而言，例如使圖7的圓C上的可動(dòng)范圍為以圖9的斜線表示的范圍。此時(shí)，因 為A點(diǎn)在圓C的可動(dòng)范圍之外，例如控制器60進(jìn)行動(dòng)作，使得選擇C’的圓作為通過A點(diǎn)和 原點(diǎn)的圓。這樣，A點(diǎn)能夠沿著圓C’上的可動(dòng)范圍移動(dòng)至原點(diǎn)，能夠在λ/4的可動(dòng)范圍內(nèi) 進(jìn)行阻抗調(diào)整。因此，如圖10所示，一對(duì)芯塊58的可動(dòng)范圍為λ/2+λ/4= (3/4) λ，與現(xiàn) 有技術(shù)相比能夠使芯塊58的可動(dòng)范圍縮短λ/4。因此，該部分能夠縮短微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)43 的主體容器50的長(zhǎng)度，由此，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)微波等離子體源2的緊湊化。此外，在本實(shí)施方式中，因?yàn)槭褂媒殡姵?shù)高的高純度氧化鋁作為構(gòu)成芯塊58的 電介質(zhì)，所以能夠使芯塊58更加薄。即，芯塊58的厚度d，在微波的實(shí)效波長(zhǎng)(芯塊58中 的微波的波長(zhǎng))為Xg時(shí)，為d= λ g/4，但是在空氣中的微波的波長(zhǎng)為λ、芯塊的相對(duì)介電常數(shù)為、時(shí)，為Xg= λ/ε/2，因此對(duì)于芯塊58，相對(duì)介電常數(shù)越高則能夠越薄，高純 度氧化鋁其相對(duì)介電常數(shù)為10，與現(xiàn)有技術(shù)所使用的石英的3. 88、特氟龍(注冊(cè)商標(biāo))的 2. 03相比，非常之大，因此能夠變薄，能夠使其厚度為現(xiàn)有技術(shù)中的石英制成的芯塊的2/3 左右。具體而言，在石英制芯塊中厚度為16mm，而在本實(shí)施方式中厚度為10mm。因此，其結(jié) 果能夠縮短微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)43的主體容器50的長(zhǎng)度12mm左右，從而能夠緊湊化微波等離子 體源2。此外，通過使用介電常數(shù)高的材料，能夠擴(kuò)大匹配范圍。圖11是利用分布常數(shù)電 路的計(jì)算方法計(jì)算得到的使用各材料的芯塊時(shí)的負(fù)載匹配范圍的斯密斯特性圖表，在使用 高純度氧化鋁時(shí)，與使用石英、特氟龍(注冊(cè)商標(biāo))的情況相比，負(fù)載匹配范圍變大，能夠使 調(diào)整邊緣變廣。
因?yàn)槿粜緣K58的介電常數(shù)變大則衰減常數(shù)變大，所以有可能導(dǎo)致?lián)p失變大，但是 因?yàn)樾緣K本身的厚度能夠變薄，因此將損失抵消。而且，高純度氧化鋁其tan δ小，所以從 整體出發(fā)，與石英、特氟龍(注冊(cè)商標(biāo))相比，能夠使損失變小。具體而言，在現(xiàn)有技術(shù)的石 英制的芯塊的情況下，能夠匹配的駐波比(VSWR)最大為20左右，與此相對(duì)，通過在芯塊中 使用高純度氧化鋁，能夠?qū)⒃撝堤嵘?0左右。此外，高純度氧化鋁與石英、特氟龍(注冊(cè)商標(biāo))相比，還具有在耐熱方面強(qiáng)的優(yōu) 點(diǎn)，即便在1500°C的高溫下也不會(huì)發(fā)生變形。而且，在本實(shí)施方式中，縫隙天線51的縫隙51a均等地形成4個(gè)，因此能夠更加均 等地放射微波，其結(jié)果，能夠使天線部45最近的非匹配區(qū)域減少或者使其消失。S卩，在設(shè)置 有兩個(gè)縫隙的情況下，來自平面天線51的微波的放射均勻性肯定不高，如圖12所示，主體 容器50的天線部45的最近的λ /4的區(qū)域?yàn)榉瞧ヅ鋮^(qū)域，該非匹配區(qū)域不能夠被利用芯塊 58進(jìn)行的阻抗調(diào)整所采用，但是，通過均等地形成四個(gè)縫隙51a，能夠減小甚至消除該非匹 配區(qū)域，該區(qū)域能夠被利用芯塊58進(jìn)行的阻抗調(diào)整所采用。因此，微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)43的主體 容器50的長(zhǎng)度能夠進(jìn)一步縮短λ /4，由此能夠緊湊化微波等離子體源2。如上所述，通過利用控制器60的計(jì)算程序?qū)π緣K58的移動(dòng)進(jìn)行控制，而能夠?qū)⑽?波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)43的主體容器50的長(zhǎng)度縮短λ /4，此外，通過使用高純度氧化鋁作為構(gòu)成芯塊 58的材料，使得與現(xiàn)有技術(shù)中的使用石英制成芯塊的情況相比，能夠縮短主體容器50的長(zhǎng) 度12mm左右，而且，通過均等地設(shè)置4個(gè)平面縫隙天線51的縫隙51a，能夠?qū)⒅黧w容器50 的長(zhǎng)度最大縮短λ /4，因此，上述方面中單獨(dú)一個(gè)便能夠?qū)崿F(xiàn)微波等離子體源2的緊湊化 自必不說，通過將其中的兩個(gè)或者三個(gè)全部進(jìn)行組合，通過組合這些效果，能夠進(jìn)一步緊湊 化微波等離子體源2。特別是，在將這三個(gè)特征進(jìn)行組合的情況下，因?yàn)棣藶?2. 2cm，所以 主體容器50的長(zhǎng)度最大能夠縮短7. 3cm。其中，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，能夠在本發(fā)明的宗旨范圍內(nèi)進(jìn)行各種變 形。例如，微波輸出部30的電路構(gòu)成、天線單元40、主放大器48的電路構(gòu)成等，并不局限于 上述實(shí)施方式。具體而言，在沒有必要對(duì)從平面縫隙天線放射的微波的指向性進(jìn)行控制使 其成為圓偏振波的情況下，不需要相位器。此外，天線單元40沒有必要一定由多個(gè)天線模 塊41構(gòu)成，在遠(yuǎn)程等離子體等、小的等離子體源便足夠的情況下，一個(gè)天線模塊足矣。而且，在上述實(shí)施方式中，通過控制器60控制芯塊58的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)主體容器50 的長(zhǎng)度的縮短、通過使構(gòu)成芯塊58的材料為高純度氧化鋁來實(shí)現(xiàn)主體容器50的縮短、通過均等地設(shè)置四個(gè)平面縫隙天線51的縫隙51a來實(shí)現(xiàn)主體容器50的長(zhǎng)度的縮短，上述方面 全部進(jìn)行，但是也可以單獨(dú)進(jìn)行其中的一項(xiàng)或者進(jìn)行任意兩項(xiàng)。此時(shí)，剩下的要件可以與現(xiàn) 有技術(shù)中的相同。此外，在上述實(shí)施方式中，表示出均等地設(shè)置四個(gè)天線51的縫隙51a，但是也可以 均等地設(shè)置5個(gè)以上，此外雖然效率稍微有所降低但是設(shè)置1 3個(gè)也可以。此外，在平面 縫隙天線51上形成的縫隙從能夠降低其自身長(zhǎng)度能夠緊湊化的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為扇形，但 是其并不局限于此。而且，在上述實(shí)施方式中，作為等離子體處理裝置例示出蝕刻處理 裝置，但是并不 局限于此，也可以使用于成膜處理、氮氧化膜處理、灰化處理等其它的等離子體處理中。此 夕卜，被處理基板并不局限于半導(dǎo)體晶片W，以LCD(液晶顯示器)用基板為代表的FPD(平面 平板顯示器)基板、陶瓷基板等其它的基板也可以。
權(quán)利要求
一種微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，該微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)是用于在腔室內(nèi)形成微波等離子體的微波等離子體源所使用的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于，該微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)包括形成為筒狀的主體容器；內(nèi)側(cè)導(dǎo)體，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體同軸地設(shè)置在所述主體容器內(nèi)，在該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體與所述主體容器之間形成微波傳送通路，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體形成為筒狀或者棒狀；調(diào)諧器；該調(diào)諧器進(jìn)行所述微波傳送通路中的阻抗調(diào)整；和天線部，該天線部具有向所述腔室內(nèi)放射從所述微波傳送通路傳送來的微波的微波放射天線，所述調(diào)諧器包括能夠沿著所述內(nèi)側(cè)導(dǎo)體移動(dòng)的一對(duì)由電介質(zhì)構(gòu)成的芯塊、使這些芯塊移動(dòng)的致動(dòng)器和控制芯塊的移動(dòng)的控制器，所述控制器對(duì)所述致動(dòng)器進(jìn)行控制，使得所述一對(duì)芯塊在被保持在相同間隔的狀態(tài)下，在微波的1/2波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，并且使所述一對(duì)芯塊中的任一個(gè)芯塊相對(duì)于另一個(gè)芯塊在1/4波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述一對(duì)芯塊由高純度氧化鋁構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于所述微波放射天線為形成有放射微波的縫隙的平面狀的縫隙天線。
4.如權(quán)利要求3所述的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述縫隙具有扇形。
5.如權(quán)利要求1所述的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述天線部包括由透過從所述天線放射的微波的電介質(zhì)構(gòu)成的頂板；和設(shè)置在所述天線的與頂板相反的一側(cè)、由縮短到達(dá)所述天線的微波的波長(zhǎng)的電介質(zhì)構(gòu) 成的滯波件。
6.如權(quán)利要求1所述的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述調(diào)諧器和所述天線構(gòu)成集中常數(shù)電路。
7.如權(quán)利要求1所述的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述調(diào)諧器和所述天線作為共振器發(fā)揮功能。
8.一種微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，該微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)是用于在腔室內(nèi)形成微波等離子體的微波等離 子體源所使用的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于，該微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)包括形成為筒狀的主體容器；內(nèi)側(cè)導(dǎo)體，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體同軸地設(shè)置在所述主體容器內(nèi)，在該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體與所述主體容器 之間形成微波傳送通路，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體形成為筒狀或者棒狀； 調(diào)諧器；該調(diào)諧器進(jìn)行所述微波傳送通路中的阻抗調(diào)整；和天線部，該天線部具有向所述腔室內(nèi)放射從所述微波傳送通路傳送來的微波的微波放 射天線，所述微波放射天線為均等地形成有放射微波的四個(gè)以上縫隙的平面狀的縫隙天線， 所述調(diào)諧器包括能夠沿著所述內(nèi)側(cè)導(dǎo)體移動(dòng)的一對(duì)由電介質(zhì)構(gòu)成的芯塊和使這些芯 塊移動(dòng)的致動(dòng)器，所述一對(duì)芯塊由高純度氧化鋁構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求8所述的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括 所述縫隙具有扇形。
10.如權(quán)利要求8所述的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述天線部包括由透過從所述天線放射的微波的電介質(zhì)構(gòu)成的頂板；和設(shè)置在所述天線的與頂板相反的一側(cè)、由縮短到達(dá)所述天線的微波的波長(zhǎng)的電介質(zhì)構(gòu) 成的滯波件。
11.如權(quán)利要求8所述的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述調(diào)諧器和所述天線構(gòu)成集中常數(shù)電路。
12.如權(quán)利要求8所述的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述調(diào)諧器和所述天線作為共振器發(fā)揮功能。
13.—種微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，該微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)是用于在腔室內(nèi)形成微波等離子體的微波等 離子體源所使用的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于，該微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)包括形成為筒狀的主體容器；內(nèi)導(dǎo)體，該內(nèi)導(dǎo)體同軸地設(shè)置在所述主體容器內(nèi)，在該內(nèi)導(dǎo)體與所述主體容器之間形 成微波傳送通路，該內(nèi)導(dǎo)體形成為筒狀或者棒狀；調(diào)諧器；該調(diào)諧器進(jìn)行所述微波傳送通路中的阻抗調(diào)整；和天線部，該天線部具有向所述腔室內(nèi)放射從所述微波傳送通路傳送來的微波的微波放 射天線，所述微波放射天線為均等地形成有放射微波的四個(gè)以上縫隙的平面狀的縫隙天線， 所述調(diào)諧器包括能夠沿著所述內(nèi)導(dǎo)體移動(dòng)的一對(duì)由電介質(zhì)構(gòu)成的芯塊、使這些芯塊移 動(dòng)的致動(dòng)器和控制芯塊的移動(dòng)的控制器，所述控制器對(duì)所述致動(dòng)器進(jìn)行控制，使得所述一對(duì)芯塊在被保持在相同間隔的狀態(tài) 下，在微波的1/2波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，并且使所述一對(duì)芯塊中的任一個(gè)芯塊相對(duì) 于另一個(gè)芯塊在1/4波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)。
14.如權(quán)利要求13所述的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括 所述縫隙具有扇形。
15.如權(quán)利要求13所述的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述天線部包括由透過從所述天線放射的微波的電介質(zhì)構(gòu)成的頂板；和設(shè)置在所述天線的與頂板相反的一側(cè)、由縮短到達(dá)所述天線的微波的波長(zhǎng)的電介質(zhì)構(gòu) 成的滯波件。
16.如權(quán)利要求13所述的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述調(diào)諧器和所述天線構(gòu)成集中常數(shù)電路。
17.如權(quán)利要求13所述的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述調(diào)諧器和所述天線作為共振器發(fā)揮功能。
18.—種微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，該微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)用于將在腔室內(nèi)形成微波等離子體的微波加 以導(dǎo)入，其特征在于，包括形成為筒狀的主體容器；內(nèi)側(cè)導(dǎo)體，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體同軸地設(shè)置在所述主體容器內(nèi)，在該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體與所述主體容器 之間形成微波傳送通路，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體形成為筒狀或者棒狀；調(diào)諧器；該調(diào)諧器進(jìn)行所述微波傳送通路中的阻抗調(diào)整；和天線部，該天線部具有向所述腔室內(nèi)放射從所述微波傳送通路傳送來的微波的微波放 射天線，所述微波放射天線為均等地形成有放射微波的四個(gè)以上縫隙的平面狀的縫隙天線， 所述調(diào)諧器包括能夠沿著所述內(nèi)側(cè)導(dǎo)體移動(dòng)的一對(duì)由電介質(zhì)構(gòu)成的芯塊、使這些芯塊 移動(dòng)的致動(dòng)器和控制芯塊的移動(dòng)的控制器， 所述一對(duì)芯塊由高純度氧化鋁構(gòu)成，所述控制器對(duì)所述致動(dòng)器進(jìn)行控制，使得所述一對(duì)芯塊在被保持在相同間隔的狀態(tài) 下，在微波的1/2波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，并且使所述一對(duì)芯塊中的任一個(gè)芯塊相對(duì) 于另一個(gè)芯塊在1/4波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)。
19.如權(quán)利要求18所述的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括 所述縫隙具有扇形。
20.如權(quán)利要求18所述的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述天線部包括由透過從所述天線放射的微波的電介質(zhì)構(gòu)成的頂板；和設(shè)置在所述天線的與頂板相反的一側(cè)、由縮短到達(dá)所述天線的微波的波長(zhǎng)的電介質(zhì)構(gòu) 成的滯波件。
21.如權(quán)利要求18所述的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述調(diào)諧器和所述天線構(gòu)成集中常數(shù)電路。
22.如權(quán)利要求18所述的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述調(diào)諧器和所述天線作為共振器發(fā)揮功能。
23.一種微波等離子體源，其包括生成微波的微波生成機(jī)構(gòu)和將生成的微波導(dǎo)入腔室 內(nèi)的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，該微波等離子體源將微波導(dǎo)入到所述腔室內(nèi)使供給到所述腔室內(nèi)的氣 體等離子體化，其特征在于所述微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)包括 形成為筒狀的主體容器；內(nèi)側(cè)導(dǎo)體，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體同軸地設(shè)置在所述主體容器內(nèi)，在該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體與所述主體容器 之間形成微波傳送通路，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體形成為筒狀或者棒狀；調(diào)諧器；該調(diào)諧器進(jìn)行所述微波傳送通路中的阻抗調(diào)整；和天線部，該天線部具有向所述腔室內(nèi)放射從所述微波傳送通路傳送來的微波的微波放 射天線，所述調(diào)諧器包括能夠沿著所述內(nèi)側(cè)導(dǎo)體移動(dòng)的一對(duì)由電介質(zhì)構(gòu)成的芯塊、使這些芯塊 移動(dòng)的致動(dòng)器和控制芯塊的移動(dòng)的控制器，所述控制器對(duì)所述致動(dòng)器進(jìn)行控制，使得所述一對(duì)芯塊在被保持在相同間隔的狀態(tài) 下，在微波的1/2波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，并且使所述一對(duì)芯塊中的任一個(gè)芯塊相對(duì) 于另一個(gè)芯塊在1/4波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)。
24.一種微波等離子體源，其包括生成微波的微波生成機(jī)構(gòu)和將生成的微波導(dǎo)入腔室 內(nèi)的微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，該微波等離子體源將微波導(dǎo)入到所述腔室內(nèi)使供給到所述腔室內(nèi)的氣 體等離子體化，其特征在于所述微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)包括 形成為筒狀的主體容器；內(nèi)側(cè)導(dǎo)體，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體同軸地設(shè)置在所述主體容器內(nèi)，在該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體與所述主體容器 之間形成微波傳送通路，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體形成為筒狀或者棒狀；調(diào)諧器；該調(diào)諧器進(jìn)行所述微波傳送通路中的阻抗調(diào)整；和天線部，該天線部具有向所述腔室內(nèi)放射從所述微波傳送通路傳送來的微波的微波放 射天線，所述微波放射天線為均等地形成有放射微波的四個(gè)以上縫隙的平面狀的縫隙天線， 所述調(diào)諧器包括能夠沿著所述內(nèi)側(cè)導(dǎo)體移動(dòng)的一對(duì)由電介質(zhì)構(gòu)成的芯塊和使這些芯 塊移動(dòng)的致動(dòng)器，所述一對(duì)芯塊由高純度氧化鋁構(gòu)成。
25.一種微波等離子體處理裝置，對(duì)基板實(shí)施基于微波等離子體的處理，其特征在于， 該微波等離子體處理裝置包括收容被處理基板的腔室；向所述腔室內(nèi)供給氣體的氣體供給機(jī)構(gòu)；和微波等離子體源，其包括生成微波的微波生成機(jī)構(gòu)和將生成的微波導(dǎo)入所述腔室內(nèi)的 微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，該微波等離子體源將微波導(dǎo)入到所述腔室內(nèi)使供給到所述腔室內(nèi)的氣體等 離子體化，所述微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)包括 形成為筒狀的主體容器；內(nèi)側(cè)導(dǎo)體，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體同軸地設(shè)置在所述主體容器內(nèi)，在該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體與所述主體容器 之間形成微波傳送通路，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體形成為筒狀或者棒狀；調(diào)諧器；該調(diào)諧器進(jìn)行所述微波傳送通路中的阻抗調(diào)整；和天線部，該天線部具有向所述腔室內(nèi)放射從所述微波傳送通路傳送來的微波的微波放 射天線，所述調(diào)諧器包括能夠沿著所述內(nèi)側(cè)導(dǎo)體移動(dòng)的一對(duì)由電介質(zhì)構(gòu)成的芯塊、使這些芯塊 移動(dòng)的致動(dòng)器和控制芯塊的移動(dòng)的控制器，所述控制器對(duì)所述致動(dòng)器進(jìn)行控制，使得所述一對(duì)芯塊在被保持在相同間隔的狀態(tài) 下，在微波的1/2波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，并且使所述一對(duì)芯塊中的任一個(gè)芯塊相對(duì) 于另一個(gè)芯塊在1/4波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)。
26.一種微波等離子體處理裝置，對(duì)基板實(shí)施基于微波等離子體的處理，其特征在于， 該微波等離子體處理裝置包括收容被處理基板的腔室；向所述腔室內(nèi)供給氣體的氣體供給機(jī)構(gòu)；和微波等離子體源，其包括生成微波的微波生成機(jī)構(gòu)和將生成的微波導(dǎo)入所述腔室內(nèi)的 微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，該微波等離子體源將微波導(dǎo)入到所述腔室內(nèi)使供給到所述腔室內(nèi)的氣體等離子體化，所述微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)包括 形成為筒狀的主體容器；內(nèi)側(cè)導(dǎo)體，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體同軸地設(shè)置在所述主體容器內(nèi)，在該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體與所述主體容器 之間形成微波傳送通路，該內(nèi)側(cè)導(dǎo)體形成為筒狀或者棒狀；調(diào)諧器；該調(diào)諧器進(jìn)行所述微波傳送通路中的阻抗調(diào)整；和天線部，該天線部具有向所述腔室內(nèi)放射從所述微波傳送通路傳送來的微波的微波放 射天線，所述微波放射天線為均等地形成有放射微波的四個(gè)以上縫隙的平面狀的縫隙天線， 所述調(diào)諧器包括能夠沿著所述內(nèi)側(cè)導(dǎo)體移動(dòng)的一對(duì)由電介質(zhì)構(gòu)成的芯塊和使這些芯 塊移動(dòng)的致動(dòng)器，所述一對(duì)芯塊由高純度氧化鋁構(gòu)成。
全文摘要
微波導(dǎo)入機(jī)構(gòu)(43)包括形成為筒狀的主體容器(50)；同軸地設(shè)置在主體容器(50)內(nèi)、在與主體容器(50)之間形成微波傳送通路(53)的內(nèi)側(cè)導(dǎo)體(52)；進(jìn)行阻抗調(diào)整的調(diào)諧器(44)；和具有向腔室內(nèi)放射從微波傳送通路(53)傳送來的微波的天線(51)的天線部(45)，調(diào)諧器(44)包括一對(duì)由電介質(zhì)構(gòu)成的芯塊(58)、使這些芯塊(58)移動(dòng)的致動(dòng)器(59)和控制器(60)，控制器(60)進(jìn)行控制，使一對(duì)芯塊(58)同時(shí)在1/2波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)移動(dòng)，并且使芯塊(58)的一個(gè)芯塊(58)相對(duì)于另一個(gè)芯塊(58)在1/4波長(zhǎng)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)移動(dòng)。
文檔編號(hào)H05H1/46GK101971302SQ20098010890
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者池田太郎 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社