等離子體處理裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及具有向處理容器內供給預定的氣體的噴淋板的等離子體處理裝置。
[0002]本申請基于2013年9月11日在日本國提出申請的特愿2013-188665號以及2014年6月9日在日本國提出申請的特愿2014-118531號要求優(yōu)先權，并將其內容引用于此。
【背景技術】
[0003]等離子體處理是制造半導體器件不可缺少的技術。近年來，出于LSI的高集成化以及高速化的要求，構成LSI的半導體元件要求進一步的細微加工。
[0004]然而，在容量耦合型等離子體處理裝置、感應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，難以實現(xiàn)可滿足半導體元件的進一步的細微加工的要求的等離子體處理。
[0005]因而，為了實現(xiàn)這種細微加工，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生成表面波等離子體，由此，對半導體晶圓(以下稱為“晶圓”)進行等離子體處理(例如專利文獻I)。
[0006]在專利文獻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輻射，利用微波的表面波所具有的電場能量使等離子體產生用的氣體激發(fā)，產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I的等離子體處理裝置中，微波從同軸管向處理容器內輻射，因此，其頂部成為利用石英等電介質板將表面波等離子體和天線之間夾持的構造，成為處理氣體從處理容器的側壁向處理容器內供給的構造。這樣，氣體從頂部以外進行了供給，因此，氣體的流動無法控制，難以進行良好的等離子體控制。
[0008]因此，在引用文獻2中提出了一種技術，在該技術中，在天線之下設置具有很多氣體噴出孔的由電介質體構成的噴淋板，經由該噴淋板將處理氣體鉛垂向下地導入處理容器內。由此，在處理容器內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)有技術文獻
[0010]專利文獻
[0011 ] 專利文獻1:日本特開2003-188103號公報
[0012]專利文獻2:日本特開2005-196994號公報

【發(fā)明內容】

[0013]發(fā)明要解決的問題
[0014]另外，由本發(fā)明人等確認了如下內容:若利用例如引用文獻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晶圓進行成膜處理，則在噴淋板的孔的內部也形成膜。這樣一來，由于在孔的內部形成膜，有可能堵塞噴淋板的孔。
[0015]推測其原因在于，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度分解。其結果，成膜堆積在噴淋板的孔部分、或發(fā)生了氣相反應而導致產生灰塵。
[0016]關于這一點本發(fā)明人等進行了調查，結果確認了: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，推測為原料氣體的過度分解的大多數(shù)在形成于噴淋板的槽的附近中產生。
[0017]為了防止原料氣體的過度分解，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，則存在這樣的問題:等離子體產生用的氣體的激發(fā)變得不充分，無法形成穩(wěn)定的等離子體。另外，出于生產率的觀點考慮，期望的是使等離子體產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)明是鑒于這點做成的，其目的在于，在具有向處理容器內導入氣體的噴淋板并利用微波產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行成膜且高效地產生等離子體。
[0019]用于解決問題的方案
[0020]為了達到上述目的，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生用天線，該等離子體產生用天線包括向處理容器內供給第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基板進行處理，其中，該等離子體處理裝置具有由導電體構成的垂下構件，該垂下構件從所述噴淋板的下端面向下方突出，所述垂下構件的外側面從上端部朝向下端部向外側擴展，所述噴淋板包括向所述處理容器內供給第I氣體的多個第I氣體供給口和向所述處理容器內供給第2氣體的多個第2氣體供給口，所述第I氣體供給口配置于比所述垂下構件的外側面靠內側的位置，所述第2氣體供給口配置于比所述垂下構件的外側面靠外側的位置。
[0021]采用本發(fā)明，在比垂下構件的外側面靠內側的位置設有第I氣體供給口，因此，第I氣體不會通過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度分解。其結果，能夠抑制向噴淋板的氣孔堆積由反應生成和氣相反應形成的堆積物。另外，垂下構件的外側面從上端部朝向下端部向外側擴展，因此，微波被該垂下構件的外側面向橫向和斜上方向反射。其結果，垂下構件的外側面附近的電場強度變高，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導入氣體的噴淋板并利用微波產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生成和氣相反應形成的堆積物，并且高效地產生等離子體。
【附圖說明】
[0024]圖1是表示本實施方式的等離子體處理裝置的結構的概略的縱剖視圖。
[0025]圖2是表示微波輸出側的機構的圖。
[0026]圖3是示意地表示微波傳輸機構的結構的俯視圖。
[0027]圖4是表示微波導入機構附近的結構的概略的放大縱剖視圖。
[0028]圖5是表示垂下構件附近的結構的概略的立體圖。
[0029]圖6是表示以往的噴淋板附近的電子溫度的分布的說明圖。
[0030]圖7是表示以往的噴淋板附近的電場強度的分布的說明圖。
[0031]圖8是表示具有垂下構件的噴淋板的附近的電場強度的分布的說明圖。
[0032]圖9是表示具有垂下構件的噴淋板的附近的電子溫度的分布的說明圖。
[0033]圖10是表示具有垂下構件的噴淋板的附近的電子密度的分布的說明圖。
[0034]圖11是表示其他實施方式的等離子體處理裝置的結構的概略的縱剖視圖。
[0035]圖12是表示其他實施方式的垂下部件的結構的概略的側視圖。
[0036]圖13是表示其他實施方式的垂下部件的結構的概略的側視圖。
[0037]圖14是表示其他實施方式的垂下部件的結構的概略的縱剖視圖。
[0038]圖15是垂下構件的下表面上的電場強度分布的實測值。
[0039]圖16是垂下構件的下表面上的表面波的傳播模型。
[0040]圖17是表示垂下構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是垂下構件的下表面上的電場強度分布的理論值以及實測值。
[0043]圖20是表示其他實施方式的垂下部件的結構的概略的說明圖。
【具體實施方式】
[0044]以下參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細地說明。另外，在本說明書以及附圖中，通過對實質上具有同一功能結構的構成要素標注相同的附圖標記，省略重復說明。
[0045]首先，參照圖1說明本實施方式的等離子體處理裝置的整體結構。圖1是概略地表示等離子體處理裝置I的縱剖視圖。
[0046]在本實施方式中，列舉對半導體晶圓W(以下稱為晶圓W。)實施作為等離子體處理的成膜處理的CVD裝置為例來說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部對晶圓W進行等離子體處理的處理容器10。處理容器10是上表面開口了的大致圓筒狀，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的底部設有用于載置晶圓W的基座11?；?1被支承構件12支持，隔著絕緣體12a被設置于處理容器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以及支承構件12的材料，可列舉出對表面進行了鋁陽極化處理(陽極氧化處理)的招等。
[0048]基座11經由匹配器13與偏置用的高頻電源14連接。高頻電源14對基座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側吸引。另外，在基座11中也可以設有用于對晶圓W進行靜電吸附的靜電卡盤、溫度控制機構、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時升降的升降銷等，但對此并未圖示。