微波等離子體處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過微波電力產(chǎn)生等離子體而對晶片等被處理基板實施使用等離子體的CVD(chemical vapor deposit1n，化學(xué)氣相沉積)(化學(xué)氣相合成)、蝕刻、灰化(抗蝕劑灰化處理)、等離子體氮化等處理的微波等離子體處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，在材料開發(fā)或生產(chǎn)技術(shù)等的多個領(lǐng)域中等離子體處理技術(shù)成為不可缺少的技術(shù)。由于等離子體具有較高的非熱平衡性，并且可產(chǎn)生高密度的自由基，所以在低溫干式制程技術(shù)中被廣泛使用。
[0003]另外，以往作為中間氣壓(I托?100托)至大氣壓間的壓力下的等離子體源之一而利用等離子體射流。等離子體射流由于從裝置的噴嘴噴出等離子體，所以為對晶片等被處理基板實施使用等離子體的CVD(化學(xué)氣相合成)、蝕刻、灰化(抗蝕劑灰化處理)、等離子體氮化等處理的有用者。
[0004]目前，為了產(chǎn)生等離子體射流，眾所周知的有使用直流電弧放電或直流脈沖放電的方法。然而，使用直流電弧放電或直流脈沖放電的方法具有電極容易劣化及無法使用反應(yīng)性氣體等各種問題。
[0005]另外，眾所周知有使用介電質(zhì)阻擋放電的方法。然而，在使用介電質(zhì)阻擋放電的方法中，具有產(chǎn)生絲狀的放電及無法產(chǎn)生高密度的自由基等各種問題。
[0006]另外，也已知有無電極方式的等離子體射流產(chǎn)生裝置。例如，提出有使用VHF頻帶(30-300MHZ)的高頻的感應(yīng)耦合式熱等離子體產(chǎn)生裝置(參照專利文獻(xiàn)I)。然而，所提出的等離子體射流產(chǎn)生裝置由于阻抗匹配復(fù)雜、及因構(gòu)造上的問題而無法大規(guī)?；?、且使用高電壓的電路，所以具有裝置的制作上及運轉(zhuǎn)上的各種極限與問題點。
[0007]另一方面，如果使用微波放電產(chǎn)生等離子體射流則具有如下優(yōu)點。
[0008](I)微波電源便宜。
[0009 ] (2)可實現(xiàn)無電極運轉(zhuǎn)，且放電維持壽命較長。
[0010](3)可利用阻抗匹配簡單的元件來實現(xiàn)。
[0011](4)微波與等離子體的耦合效率良好。
[0012](5)向外部的輻射損耗較少，可使電力集中在需要的地方。
[0013](6)包含大氣壓在內(nèi)在廣泛的壓力范圍產(chǎn)生穩(wěn)定的高密度等離子體。
[0014]然而，在以往的使用微波電力的等離子體產(chǎn)生裝置中，作為微波傳輸線路而使用金屬管即波導(dǎo)管，具有微波傳輸回路的構(gòu)造大型且價格高、及難以在低電力下運轉(zhuǎn)等問題點。
[0015]最近，提出有代替以往的波導(dǎo)管而使用小電力用微波傳輸線路即微波傳輸帶線路來制作等離子體射流產(chǎn)生裝置的方法(參照專利文獻(xiàn)2與非專利文獻(xiàn)I)。
[0016]圖19表示以往的使用微波傳輸帶線路的等離子體射流產(chǎn)生裝置的示意圖。該裝置包括:微波輸入部31;介電質(zhì)基板I，在一端部設(shè)置有錐形構(gòu)造及在內(nèi)部設(shè)置有氣體流路;微波電力傳輸用微波傳輸帶線路11;以及接地導(dǎo)體12，覆蓋介電質(zhì)基板的一表面。
[0017]氣體從兩個氣體輸入口21輸入并通過氣體流路22，且在錐形部14上在微波傳輸帶線路11與接地導(dǎo)體12之間合流，并從寬度1mm的噴嘴24噴出至介電質(zhì)基板I的外部。
[0018]在以往的裝置中，為了在寬度1mm的噴嘴24形成具有均勻流速的氣流，而在介電質(zhì)基板I的兩側(cè)面分別設(shè)置氣體輸入口 21，通過傾斜的氣體流路22供給氣體。
[0019]微波(2.45GHz)電力通過同軸用微波連接器31導(dǎo)入至介電質(zhì)基板I內(nèi)，并在微波傳輸帶線路11與接地導(dǎo)體12之間傳輸，且在噴嘴24處集中。由此，產(chǎn)生等離子體，并與氣流一起從噴嘴24噴出至介電質(zhì)基板I的外部。
[0020]另一方面，為了在等離子體制程中提高生產(chǎn)性，而強烈要求開發(fā)具有能夠大面積地進(jìn)行等離子體處理的較寬寬度的等離子體射流。使用微波傳輸帶線路的等離子體產(chǎn)生裝置通過在構(gòu)造上使微波傳輸帶線路形成陣列而可實現(xiàn)大規(guī)?；云诖鋵?。
[0021 ]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0022]專利文獻(xiàn)
[0023]專利文獻(xiàn)I:日本專利公開第2003-109795號公報
[0024]專利文獻(xiàn)2:日本專利公開第2007-299720號公報
[0025]非專利文獻(xiàn)
[0026]非專利文南犬1: Jaeho Kim，et.al.，“Microwave-excited atmospheric-pressureplasma jets using a microstripline”，Applied Physics Letters，Vol.93，191505(2008).

【發(fā)明內(nèi)容】

[0027][發(fā)明要解決的問題]
[0028]然而，由于以往的使用等離子體的低溫處理在低氣壓(0.01托?I托)下進(jìn)行，所以不僅需要價格高的高真空裝置且裝置花費成本，而且處理花費時間，結(jié)果導(dǎo)致產(chǎn)品的成本變高等工業(yè)上的不利。因此，需要在較高壓的中間氣壓(I托?100托)或高氣壓(100托?760托)的壓力下產(chǎn)生非熱平衡等離子體的方法。
[0029]另外，以往，未開發(fā)出使等離子體射流大規(guī)?；木唧w技術(shù)，例如對寬幅的噴嘴供給均勻氣流的方法等，從而難以提供寬幅的等離子體射流。
[0030]本發(fā)明是鑒于以上的情況而完成的，其目的在于提供一種不限定于低氣壓，即便在中間氣壓至大氣壓的高氣壓下也可穩(wěn)定地產(chǎn)生低溫的較寬寬度的等離子體射流的微波等離子體處理裝置。
[0031][解決問題的手段]
[0032]本發(fā)明的微波等離子體處理裝置的主要特征在于具備:介電質(zhì)基板;錐形部，設(shè)置在所述介電質(zhì)基板的一端部，且為該介電質(zhì)基板的厚度慢慢變小的形狀;微波傳輸帶線路，從所述介電質(zhì)基板的正面與背面中的任一面即第I面的一端部橫跨至另一端部而設(shè)置;接地導(dǎo)體，從所述介電質(zhì)基板的所述第I面的相反側(cè)的面即第2面的一端部橫跨至另一端部而設(shè)置;微波輸入部，用以在所述介電質(zhì)基板的一端部將微波輸入至所述微波傳輸帶線路與所述接地導(dǎo)體之間；氣體輸入口，用以將氣體輸入至所述介電質(zhì)基板內(nèi)；等離子體產(chǎn)生部，為用以通過從所述微波輸入部輸入的微波來產(chǎn)生等離子體的空間，且為所述錐形部的設(shè)置在所述介電質(zhì)基板內(nèi)的空間；氣流寬幅化部，用以對所述等離子體產(chǎn)生部供給具有均勻流速的寬幅的氣流而設(shè)置在所述介電質(zhì)基板內(nèi)部，且以隨著氣流前進(jìn)而氣流寬度變寬的方式形成；氣體流路，用以將從所述氣體輸入口輸入的氣體供給至所述氣流寬幅化部；以及噴嘴，用以噴出通過供給至所述等離子體產(chǎn)生部的氣體與微波而產(chǎn)生的等離子體。
[0033]另外，本發(fā)明的微波等離子體處理裝置的主要特征在于具備:介電質(zhì)基板;錐形部，設(shè)置在所述介電質(zhì)基板的一端部，且為該介電質(zhì)基板的厚度慢慢變小的形狀;微波傳輸帶線路，從所述介電質(zhì)基板的正面與背面中的任一面即第I面的一端部橫跨至另一端部而設(shè)置;接地導(dǎo)體，從所述介電質(zhì)基板的所述第I面的相反側(cè)的面即第2面的一端部橫跨至另一端部而設(shè)置;微波輸入部，用以在所述介電質(zhì)基板的一端部將微波輸入至所述微波傳輸帶線路與所述接地導(dǎo)體之間；微波集中間隙，為所述錐形部的夾在所述接地導(dǎo)體的端部與所述微波傳輸帶線路的端部之間的空間，且形成在所述介電質(zhì)基板的所述第2面;氣體供給板，與所述接地導(dǎo)體接觸，且具有氣流寬幅化部，所述氣流寬幅化部用以對所述微波集中間隙供給均勻流速的寬幅的氣流而設(shè)置，且以隨著氣流前進(jìn)而氣流寬度變寬的方式形成;氣體輸入口，用以將氣體輸入至所述氣體供給板內(nèi)；氣體流路，用以在所述氣體供給板中將從所述氣體輸入口輸入的氣體供給至所述氣流寬幅化部;等離子體產(chǎn)生部，為用以從自所述氣流寬幅化部供給的氣體通過從所述微波集中間隙輻射的微波來產(chǎn)生等離子體而形成在所述氣體供給板、且面向所述微波集中間隙的空間；以及噴嘴，用以噴出從供給至所述等離子體產(chǎn)生部的氣體通過微波而產(chǎn)生的等離子體。
[0034]進(jìn)而，本發(fā)明的微波等離子體處理裝置的主要特征在于:所述氣流寬幅化部具備沿著所述噴嘴的長軸方向以固定的間隔設(shè)置的多個突起狀的障礙物，或形成有柱的部分即氣體簇射部。
[0035]進(jìn)而，另外，本發(fā)明的微波等離子體處理裝置的主要特征在于，所述微波傳輸帶線路具備:一