微波导入机构、微波等离子源以及微波等离子处理装置.pdf

上传人:a1 文档编号:1095544 上传时间:2018-03-31 格式:PDF 页数:16 大小:515.46KB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN200980117362.6

申请日:

2009.08.21

公开号:

CN102027575A

公开日:

2011.04.20

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):H01L 21/3065申请日:20090821授权公告日:20121003终止日期:20160821|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H01L 21/3065申请日:20090821|||公开

IPC分类号:

H01L21/3065; H01L21/205; H01L21/31; H05H1/46

主分类号:

H01L21/3065

申请人:

东京毅力科创株式会社

发明人:

池田太郎

地址:

日本东京都

优先权:

2008.08.22 JP 2008-214466

专利代理机构:

北京集佳知识产权代理有限公司 11227

代理人:

李伟;舒艳君

PDF下载: PDF下载
内容摘要

微波导入机构(43)具备:天线部(45),其具有将微波向腔室(1)内放射的平面天线(54);同轴管(50),其与平面天线(54)连接,向平面天线(54)引导微波;调谐器部(44),其设置在同轴管(50)上,进行阻抗匹配,平面天线(54)在其面上具有以λg/4+δ的整数倍的间隔同心地描画出了多个假想圆的情况下,在各假想圆上以相同的长度均等地形成了n个(n为2以上的整数)的形成为圆弧状的多个槽(54a),上述多个槽形成n个群,属于各群的槽具有相互相同的中心角以及角度位置并沿半径方向排列。

权利要求书

1: 一种微波导入机构,其被使用于在腔室内形成微波等离子的微波等离子源,将从 微波输出部输出的微波导入腔室内,其特征在于, 具备 :天线部,其具有向上述腔室内放射微波的平面天线 ; 微波传送部件,其与上述平面天线连接,向上述平面天线引导微波,形成为同轴构 造 ;和 阻抗匹配部,其设置在上述微波传送部件上,进行阻抗匹配, 上述阻抗匹配部具有沿上述微波传送部件可移动的由一对电介体构成的铁心, 上述平面天线在其面上具有多个放射微波的形成为圆弧状的槽,这些槽是在以 λg/4+δ( 其中 λg 是微波的实效波长, δ 是满足 0≤δ≤0.05λg 的范围的值 ) 的整数倍 的间隔同心地描画出了多个假想圆的情况下,在各假想圆上以相同的长度均等地形成了 n 个 (n 为 2 以上的整数 ) 的槽, 上述槽形成 n 个群,属于各群的槽具有相互相同的中心角以及角度位置并沿半径方 向排列。
2: 根据权利要求 1 所述的微波导入机构,其特征在于,上述天线部具有 :供从上述 天线放射的微波透过的由电介体构成顶板 ;和设置在与上述天线的顶板相反一侧,缩短 到达上述天线的微波的波长的由电介体构成的慢波件。
3: 根据权利要求 1 或 2 所述的微波导入机构,其特征在于,上述微波传送部件具有被 调整为不传送 TE 波、 TM 波而仅传送 TEM 波的尺寸的微波传送路。
4: 根据权利要求 1-3 中任一项所述的微波导入机构,其特征在于,上述微波传送部件 具有与上述平面天线连接且形成为筒状或者棒状的内侧导体和、在该内侧导体的外侧呈 同轴状设置的形成为筒状的外侧导体,在上述内侧导体与外侧导体之间形成有上述微波 传送路。
5: 根据权利要求 4 所述的微波导入机构,其特征在于,还具备电力扩散部件,其设置 在上述内侧导体与上述平面天线的连接部分,用来扩散电力。
6: 根据权利要求 1-5 中任一项所述的微波导入机构,其特征在于,上述平面天线构成 为在 TM01 波的感应磁场的相互感应作用下从中心部向外周部传递电磁波。
7: 根据权利要求 1-5 中任一项所述的微波导入机构,其特征在于,上述阻抗匹配部与 上述天线作为共振器发挥作用。
8: 一种微波等离子源,其是具有生成微波的微波生成机构以及将所生成的微波导入 腔室内的微波导入机构,并将微波导入上述腔室内并将供给到上述腔室内的气体等离子 化的微波等离子源,其特征在于,作为上述微波导入机构使用权利要求 1-6 中任一项所 述的微波导入机构。
9: 一种微波等离子处理装置,其具备容置被处理基板的腔室、向上述腔室内供给气 体的气体供给机构和微波等离子源,其中,该微波等离子源具有生成微波的微波生成机 构以及将所生成的微波导入上述腔室内的微波导入机构,并且将微波导入上述腔室内并 将供给到上述腔室内的气体等离子化, 该微波等离子处理装置利用等离子对上述腔室内的被处理基板实施处理,其特征在 于, 作为上述微波导入机构使用权利要求 1-6 中任一项所述的微波导入机构。

说明书


微波导入机构、 微波等离子源以及微波等离子处理装置

    技术领域 本发明涉及向进行等离子处理的腔室内导入微波的微波导入机构、使用这种微 波导入机构的微波等离子源、以及微波等离子处理装置。
     背景技术 等离子处理是半导体器件制造所不可缺少的技术,但是近日,由于要求 LSI 的 高集成化、高速化,所以构成 LSI 的半导体元件的设计规则日益细微化,此外,半导体 晶片被大型化,并且与此同时,在等离子处理装置中也要求与这样的细微化以及大型化 对应的技术。
     但是,在现在经常使用的平行平板型或者感应结合型的等离子处理装置中,由 于电子温度高而会在细微元件发生等离子损伤,此外,由于等离子密度高的区域被限定 了,因此很难均匀且高速地对大型的半导体晶片进行等离子处理。
     因此,可以以高密度均匀地形成低电子温度的等离子的 RLSA(Radial Line Slot Antenna) 微波等离子处理装置受到关注 ( 参照例如 JP 特开 2000-294550 号公报 )。
     RLSA 微波等离子处理装置,在腔室的上部设置按规定的图案形成了多个槽的平 面天线 (Radial Line Slot Antenna),从微波发生源导出的微波从平面天线的槽放射出来的 同时,经由在其下设置的由电介体构成的微波透过板向保持为真空的腔室内放射,利用 该微波电场将被导入腔室内的气体等离子化,利用这样形成的等离子处理半导体晶片等 被处理体。
     现有的 RLSA 微波等离子处理装置利用磁控管产生微波,其输出口为方形导波 管形状。 另一方面,为了向缝隙天线传送微波,必须利用该形状向同轴导波管进行模式 变换。 为此,在磁控管与天线部之间存在模式转换器等零件。 此外,RLSA 微波等离子 处理装置为了进行负载的阻抗匹配,必须要有阻抗匹配部 ( 调谐器 ),但是为了安装阻抗 匹配部,必须有一定程度的长度和宽度,从而设置有与同轴导波管相比可减少单位长度 的电力损失的方形导波管阻抗匹配部。 因此,在天线部与阻抗匹配部之间存在模式转换 器等零件。
     在这种构造中,在阻抗匹配时,在天线与阻抗匹配部之间存在驻波上升,由 此,在天线 - 阻抗匹配部之间会产生电力消失。 其大小,与天线和阻抗匹配部的长度成 比例,因此将其长度极力缩短是将电力损失控制为最小限度的必要条件。 在现有的构成 的情况下,在天线与阻抗匹配部之间存在模式转换器等零件,因此其长度必然会变长。 特 别是,近年来,与上述的半导体晶片的大口径化对应地,使用了大口径的天线这种电力消 失造成的影响很大。 即,天线 - 阻抗匹配部之间如果电力消失,则本来应供给电力的天线 以及向载荷部分 ( 等离子 ) 传递电力的效率降低,很难从大口径的天线供给充足的电力。
     此外,在大口径天线的情况下,天线本身不一定会高效地向等离子生成空间供 给电力,并且均匀性也不能说很充足。 此外,由于没有天线 - 阻抗匹配部之间的电力消 失,在该部分会产生很大的发热,因此必须有将其充分冷却的冷却机构。
     发明内容 本发明提供一种即使使用了大口径天线,也可以向天线以及载荷部分 ( 等离子 ) 高效地传达电力,并且电力供给的均匀性高的微波导入机构,使用其的微波等离子源以 及微波等离子处理装置。
     在本发明的第一观点,提供一种微波导入机构,其被使用于在腔室内形成微波 等离子的微波等离子源,将从微波输出部输出的微波导入腔室内,其特征在于,具备 : 天线部,其具有向上述腔室内放射微波的平面天线 ;微波传送部件,其与上述平面天线 连接,向上述平面天线引导微波,形成为同轴构造 ;阻抗匹配部,设置在上述微波传送 部件上,进行阻抗匹配,上述阻抗匹配部具有沿上述微波传送部件可移动的由一对电介 体构成的铁心,上述平面天线在其面上具有多个放射微波的形成为圆弧状的槽,这些槽 是在以 λg/4+δ( 其中 λg 是微波的实效波长,δ 是满足 0≤δ≤0.05λg 的范围的值 ) 的 整数倍的间隔同心地描画出了多个假想圆的情况下,在各假想圆上以相同的长度均等地 形成了 n 个 (n 为 2 以上的整数 ) 的槽,上述槽形成 n 个群,属于各群的槽具有相互相同 的中心角以及角度位置并沿半径方向排列。
     在上述第一观点中,优选上述天线部具有 :供从上述天线放射的微波透过的由 电介体构成顶板 ;和设置在与上述天线的顶板相反一侧,缩短到达上述天线的微波的波 长的由电介体构成的慢波件。 此外,优选上述微波传送部件具有被调整为不传送 TE 波、 TM 波而仅传送 TEM 波的尺寸的微波传送路。 此时,可以做成如下结构 :上述微波传送 部件具有与上述平面天线连接且形成为筒状或者棒状的内侧导体和、在该内侧导体的外 侧呈同轴状设置的形成为筒状的外侧导体,在上述内侧导体与外侧导体之间形成有上述 微波传送路。
     进而,优选还具备电力扩散部件,其设置在上述内侧导体与上述平面天线的连 接部分,用来扩散电力。 进而,此外,优选上述平面天线构成为在 TM01 波的感应磁场 的相互感应作用下从中心部向外周部传递电磁波。 进而,此外,优选上述阻抗匹配部与 上述天线作为共振器发挥作用。
     在本发明的第二观点中,提高一种微波等离子源,其是具有生成微波的微波生 成机构以及将所生成的微波导入腔室内的微波导入机构,并将微波导入上述腔室内并将 供给到上述腔室内的气体等离子化的微波等离子源,其特征在于,作为上述微波导入机 构使用上述第一观点的微波导入机构。
     本发明的第三观点提供一种微波等离子处理装置,其具备容置被处理基板的腔 室、向上述腔室内供给气体的气体供给机构和微波等离子源,其中,该微波等离子源具 有生成微波的微波生成机构以及将所生成的微波导入上述腔室内的微波导入机构,并且 将微波导入上述腔室内并将供给到上述腔室内的气体等离子化,该微波等离子处理装置 利用等离子对上述腔室内的被处理基板实施处理,其特征在于,作为上述微波导入机构 使用上述第一观点的微波导入机构。
     附图说明
     图 1 是表示安装了具有本发明的一实施方式涉及的微波导入机构的微波等离子 源的等离子处理装置的概略结构的剖视图。图 2 是表示图 1 的微波等离子源的结构图。 图 3 是表示主放大器的电路结构的例子的图。 图 4 是表示图 1 的微波等离子处理装置的微波导入机构的剖视图。 图 5 是表示图 4 是微波导入机构的平面天线的俯视图。 图 6 是用于说明平面天线的微波传达方式的示意图。 图 7 是用于说明增强在平面天线上形成的驻波的原理的示意图。 图 8 是表示本发明的其他实施方式的微波导入机构的剖视图。 图 9 是表示本发明的微波导入机构的具体设计例的示意图。具体实施方式
     以下,参照附图详细地说明本发明的实施方式。 图 1 是表示安装了具有本发明 的一实施方式涉及的微波等离子源的等离子处理装置的概略结构的剖视图。 图 2 是表示 本实施方式的微波等离子源的结构的结构图。
     等离子处理装置 100 构成为对晶片实施等离子处理的例如实施蚀刻处理的等离 子蚀刻装置,具备 :气密地构成的由铝或者不锈钢等金属材料构成的近似圆筒状的接地 的腔室 1 和、在腔室 1 内形成微波等离子用的微波等离子源 2。 在腔室 1 的上部形成开口 部 1a,微波等离子源 2 设置成从该开口部 1a 面对腔室 1 的内部。
     在腔室 1 内用于水平地支承作为被处理体的晶片 W 的电纳 11,在腔室 1 的底部 中央,以由经绝缘部件 12a 立设的筒状的支承部件 12 支承的状态设置。 构成电纳 11 以 及支撑部件 12 的材料例示有对表面进行了铝阳极电镀处理 ( 阳极氧化处理 ) 了的铝等。
     此外,虽然未图示,但是在电纳 11 上设置有用于静电吸附晶片 W 的静电卡盘、 温度控制机构,对晶片 W 的背面供给热传递用的气体的气体流路,以及用于输送晶片 W 而升降的升降销等。 进而,在电纳 11 上,经匹配器 13 而电连接着高频偏压电源 14。 通 过从该高频偏压电源 14 供给高频电力,向晶片 W 侧引入离子。
     在腔室 1 的底部连接着排气管 15,在该排气管 15 连接着包含真空泵的排气装置 16。 然后,使该排气装置 16 工作来排出腔室 1 内的气体,将腔室 1 内高速地减压到规定 的真空度。 此外,在腔室 1 的侧壁上设置有进行晶片 W 的搬入搬出的搬入搬出口 17 和 开闭该搬入搬出口 17 的闸阀 18。
     在腔室 1 内的电纳 11 的上方位置,水平地设置有将等离子蚀刻用的处理气体朝 向晶片 W 喷出的喷头板 20。 该喷头板 20 具有形成为格子状的气体流路 21 和在该气体流 路 21 上形成的多个气体喷出孔 22,格子状的气体流路 21 之间成为空间部 23。 该喷头板 20 的气体流路 21 与向腔室 1 的外侧延伸的配管 24 连接,在该配管 24 上连接着处理气体 供给源 25。
     另一方面,在腔室 1 的喷头板 20 的上方位置,沿腔室壁设置有环状的等离子气 体导入部件 26,在该等离子气体导入部件 26 的内周设有多个气体喷出孔。 该等离子气体 导入部件 26 与供给等离子气体的等离子气体供给源 27 经配管 28 被连接起来。 作为等离 子气体优选使用氩气气体等稀有气体。
     从等离子气体导入部件 26 被导入腔室 1 内的等离子气体,通过从微波等离子源 2 导入腔室 1 内的微波而被等离子化,该氩等离子通过喷头板 20 的空间部 23 而激发从喷头板 20 的气体喷出孔 22 被喷出的处理气体,形成处理气体的等离子。
     微波等离子源 2 由设置在腔室 1 的上部的支承环 29 支承,它们之间气密地被密 封。 如图 2 所示,微波等离子源 2 具有输出微波的微波输出部 30 和将从微波输出部 30 输出的微波导入腔室 1 而向腔室 1 内放射用的天线单元 40。
     微波输出部 30,如图 2 所示,具有电源部 31 和微波振荡器 32。微波振荡器 32 使 规定频率的 ( 例如 2.45GHz) 微波例如 PLL 振荡。 另外,作为微波的频率,除了 2.45GHz 之外,可以使用 8.35GHz、5.8GHz、1.98GHz 等。
     天线单元 40 具有主要对微波进行放大的放大器部 42 和微波导入机构 43。此外, 微波导入机构 43 具有 :具有使阻抗匹配的调谐器的调谐器部 44 和、将被放大的微波放射 到腔室 1 内的天线部 45。 另外,天线部 45 的上侧被导体罩 29a 覆盖。
     放大器部 42 具有可变增益放大器 46、构成固态放大器的主放大器 47 和、隔离器 48。
     可变增益放大器 46 是调整向主放大器 47 输入的微波的电力级别,用于调整等离 子强度的放大器。
     构成固态放大器的主放大器 47,例如如图 3 所示,可以构成为具有输入匹配电 路 61、半导体放大元件 62、输出匹配电路 63、高 Q 共振电路 64。 作为半导体放大元件 62,可以是 E 级动作。 可以使用 GaAsHEMT、 GaNHEMT、 LD-MOS。 特别地,作为 半导体放大元件 62 在使用了 GaNHEMT 时,可变增益放大器变为一定值,使 E 级动作放 大器的电源电压可变地进行功率控制。 隔离器 48 是分离由天线部 45 反射而转向主放大器 47 的反射微波的部件,具有 环行器 (circulator) 和假负载 ( 同轴终端器 )。 环行器将由天线部 45 反射的微波向假负载 导入,假负载将由环行器引导来的反射微波转换为热。
     接着,针对微波导入机构 43,参照图 4 详细地说明。 如图 4 所示,该微波导入 机构 43 具有调谐器部 44 和天线部 45。
     调谐器部 44,具有作为传送微波的微波传送部件发挥作用的、由内侧导体 51 以 及外侧导体 52 构成的同轴管 50,在该同轴管 50 上可滑动地设有由电介体构成的两个铁心 (slug)53。 内侧导体 51 形成筒状或者棒状,外侧导体 52 形成包围内侧导体 51 的筒状。 此外,铁心 53 形成为板状,且形成为在中心具有供内侧导体插入贯通的孔的圆环状。 并 且,通过基于来自控制器 60 的指令利用致动器 59 使上述铁心 53 上下移动来调整阻抗。 控制器 60 以使终端例如变为 50 欧姆的方式执行阻抗匹配。 当仅使两个铁心中的一个移 动时,描绘通过史密斯圆图的原点的轨迹,当两个同时移动时仅相位发生旋转。 即,调 谐器部 44 构成铁心调谐器。
     此外,在构成微波传送部件的同轴管 50 上,内侧导体 51 与外侧导体 52 之间变 为微波传送路,基于微波的传送路的尺寸与截止波长的关系,该微波传送路被调整为仅 传送 TEM 波而不传送 TE 波、 TM 波的尺寸。
     天线部 45 具有呈平面状且在其面上形成有放射微波的多个槽 54a 的平面天线 54,上述内侧导体 51 与该平面天线 54 的中心部连接。 此外,天线部 45 具有在平面天 线 54 的上表面设置的慢波件 55 和在平面天线 54 的下表面设置的电介体材料构成的顶板 56。 慢波件 55、顶板 56 以及平面天线 54 构成电磁波放射源,由此向等离子中放射电磁
     波。 等离子根据其状态具有特定的阻抗,由此从电磁波放射源放射的电磁波的一部分被 反射而返回天线内。 此时,调整调谐器部 44,在调谐器部 44 与等离子之间产生共振,从 而可以消除反射带来的能量损失,使最大限度的电磁波能量向等离子吸收。
     平面天线 54 中,如图 5 所示,在以 λg/4+δ( 其中, λg 是微波的实效波长, δ 是满足 0≤δ≤0.05λg 的范围的值 ) 的整数倍 (m 倍 )、例如 3×(λg/4+δ) 的间隔同心 地描绘出多个 ( 图中是 4 个 ) 假想圆 A 的情况下,在各假想圆上以相同的长度均等地呈圆 弧状形成 4 个多个槽 54a。 但是,各假想圆上的槽 54a 的数量只要均等地配置即可不限于 4 个,只要是 2 以上的整数即可。 此外,根据图 5 可知,上述微波放射用的槽 54a 形成 4 个 ( 与各假想圆上的槽 54a 的数量相同 ) 群,属于各群的槽 54a 具有相同的开口角度 B 以 及相同的角度位置,并沿半径方向排列。 另外,在此所说的槽 54a 的 “开口角度 B” 是 从上述同心假想圆 A 的中心、即平面天线 54 的中心开始向槽 54a 的两端拉出的两个直线 所成的角度,换言之是槽 54a 在其上延伸的圆弧的中心角。 此外, “角度位置” 的意思 是在平面天线 54 的平面上设定了将假想圆 A 的中心作为原点的 r-θ 坐标系的情况下的 θ 坐标。 因此, “槽的角度位置相同” 意思是槽的两端的 θ 坐标相同。 另外,在图 5 所 示的例子中,全部的槽 54a 的开口角度 B 是 83.6°,槽 54a 的总数是 4×4 = 16 个。 此外,在平面天线 54 中,如图 6 所示,在 TM01 波的感应磁场的相互感应作用 下,从中心部向外周部传递微波 ( 电磁波 )。 即,基于在中心部形成的磁场 M,在相互 感应作用下一个接一个地在外侧形成感应磁场 M1, M2, M3...... 来传递微波。
     上述慢波件 55,设置在平面天线 54 的上表面,具有比真空更大的介电常数,例 如由石英、陶瓷、聚四氟乙烯等氟系树脂和聚酰亚胺系树脂构成。 该慢波件 55 具有调整 等离子而将其波长做得短于真空中的微波的波长的功能。 慢波件 55 可以根据其厚度调整 微波的相位,使慢波件 55 与平面天线 54 的交界位置与驻波的波腹 (anti-node) 的位置一 致地调整慢波件 55 的厚度以使得驻波为最大。
     上述顶板 56 设置在平面天线 54 的下表面,具有作为真空密封垫的功能以及使微 波放射的功能。 该顶板 56 由电介体材料例如石英和陶瓷等构成。
     因此,由主放大器 47 被放大了的微波 ( 电磁波 ) 作为 TEM 波在内侧导体 51 与 外侧导体 52 之间的微波传送路中传送,在 TM01 波的感应磁场的相互感应作用下从平面 天线 54 的中心部向外周部传递,从平面天线 54 的槽 54a 透过顶板 56 向腔室 1 内的空间 放射。 另外,主放大器 47、调谐器部 44、平面天线 54 接近配置,调谐器部 44 与平面天 线 54 构成在 1/2 波长内存在的集中常数电路。
     等离子处理装置 100 的各构成部通过具备微处理器的控制部 70 而被控制。 控制 部 70 具备存储有处理方案的存储部、输入装置以及显示器等,按照所选择的方案控制等 离子处理装置。
     接着,针对如上结构的等离子处理装置中的动作进行说明。 首先,将晶片 W 搬 入腔室 1 内,放置到电纳 11 上。 然后,从等离子气体供给源 27 从配管 28 以及等离子气 体导入部件 26 向腔室 1 内导入等离子气体、例如氩气气体,同时从微波等离子源 2 向腔 室 1 内导入微波而形成等离子。
     接着,处理气体例如氯气气体等蚀刻气体从处理气体供给源 25 经配管 24 以及喷 头板 20 向腔室 1 内喷出。 被喷出的处理气体利用通过喷头板 20 的空间部 23 的等离子被
     激发而等离子化,利用这样形成的处理气体的等离子对晶片 W 实施等离子处理、例如蚀 刻处理。
     此时,在微波等离子源 2 中,从微波输出部 30 的微波振荡器 32 振荡的微波由天 线单元 40 的主放大器 47 被放大,由微波导入机构 43 的调谐器部 44 被调谐,经天线部 45 的平面天线 54 向腔室 1 内放射。
     此时,在与平面天线 54 连接的微波传送路上设置用于获得阻抗匹配的铁心 53, 在平面天线 54 与构成铁心调谐器的调谐器部 44 之间不存在其他的部件,并使它们接近, 因此可以将平面天线 54 与调谐器部 44 之间的电力消失变少。
     此外,平面天线 54,在其面上,在以 λg/4+δ( 其中,λg 是微波的实效波长, δ 是满足 0≤δ≤0.05λg 的范围的值 ) 的整数倍的间隔同心地描绘出多个假想圆 A( 参照 图 5) 的情况下,具有在各假想圆上以相同的长度均等地形成了 4 个 (2 以上的整数 ) 的放 射微波的形成圆弧状的多个槽 54a,并且上述多个槽 54a 形成 4 个 (2 以上的整数 ) 群,属 于各群的槽 54a 具有相互相同的中心角和角度位置,并沿半径方向排列那样地设置,因此 由槽 54a 反射的反射波增强驻波那样地发挥作用,从而可以做成平面天线的电力放射效率 高的结构,也可以提高电场强度的均匀性。 即,在平面天线 54 上传递的微波,如图 7 所示,如果槽 54a 的间隔是 λg/4+δ 的整数倍,则由槽 54a 反射的反射波以加强在平面天线 54 上传送的入射波那样地作用, 它们所合成的驻波的振幅大,可以提高电力发射效率。 并且,通过如上述那样地配置槽 54a,从而槽的配置变得均等,电场强度的均匀性也变得良好。
     进而,慢波件 55 可以根据其厚度调整微波的相位,平面天线 54 以变为驻波的 “波腹” 的方式调整其厚度,因此可以通过最小的反射,使平面天线 54 的放射能量变得 最大。
     进而,在平面天线 54 在 TM01 波的感应磁场的相互感应作用下从中心部向外周 部传递电磁波,由此从原理上来说无论如何,平面天线的大口径化都有可能。 即,如图 6 所示,在槽 54a 上,通过利用 TM01 波的相互感应作用,首先,向在于中心部形成的磁 场 M 的外侧生成反向的感应磁场 M1,进而在磁场 M1 的外侧生成反向的感应磁场 M2, 进而,同样地一个接一个地在外侧生成感应磁场 M3, M4, M5......,传递微波,因此可 以对应平面天线 54 的大口径化。
     进而,在构成微波传送部件的同轴管 50 中,调整内侧导体 51 与外侧导体 52 之 间的微波传送路的尺寸,使得仅传送 TEM 波而不传送 TE 波、TM 波,因此可以容易地进 行阻抗匹配。 就是说,在一次匹配动作中,只有 TE 波、 TM 波、 TEM 波中的一个模式 能够获得匹配,因此在微波中混合有 TE 波、TM 波、TEM 波中的两个以上的情况下,很 难用一次匹配动作获得匹配,这样通过仅传送 TEM 波,可以用一次匹配动作进行阻抗匹 配。
     接着,针对本发明的其他实施方式进行说明。 如上述的实施方式那样,在单纯 地连接调谐器部 44 的构成同轴管 50 的内侧导体 51 与平面天线 54 的情况下,平面天线 54 的中央部上的电场强度有可能变得比其他部分的电场强度大。
     在此,在本实施方式中,如图 8 所示,在内侧导体 51 与平面天线 54 的结合部设 置呈原板状的电力扩散部件 57,使这种平面天线 54 的中央部的电场强度向外侧分散,可
     以进一步提高电场强度的面内分布的均匀性。
     该电力扩散部件 57 用良导体构成,防止在电力扩散的作用下,在平面天线 54 的 中央部电场强度变高。
     接着,参照图 9 说明本发明的微波导入机构的具体设计例。 在此,表示以 300mm 晶片为对象的设计例。 首先,作为微波使用频率为 2.45GHz,作为慢波件 55 使用 石英 ( 介电常数 3.88)。 因此,实效波长 λg 是 62mm。
     此外,作为微波传送部件的同轴管 50 的内侧导体 51 的外径是 19.5mm,外侧导 体 52 的内径是 45mm。 因此,微波传送路的宽度为 12.75mm,仅传送 TEM 波。
     作为平面天线 54 使用直径为 340mm 厚度为 13.2mm 的铜制圆板。 槽 54a 呈同心 状形成 4 重,这些槽的间隔 ( 假想圆的间隔 ) 是 3×(λg/4+0.01λg) = 48.825mm。 此 外,槽 54a 的开口角度 B 是 83.6°,槽 54a 的宽度是 6.75mm。
     慢波件 55 使用直径为 452mm 厚度为 25.4mm 的圆板。 此外,顶板 56 使用与慢 波件同样的石英制的直径为 452mm 厚度为 10mm 的圆板。 进而,电力扩散部件使用直径 为 51.0mm 厚度为 9.5mm 的圆板。
     模拟了以上那样设计的微波导入机构的微波放射时,出现了电磁波电解强度在 天线表面以及其正下方都均匀地产生的结果。
     另外,本发明不限于上述实施方式,在本发明的思想的范围内可以进行种种变 更。 例如,微波输出部 30 的电路构成和天线单元 40、主放大器 47 的电路构成等也不限 定于上述实施方式。
     进而,在上述实施方式中,作为等离子处理装置例示了蚀刻处理装置,但是不 限定于此,等离子处理装置也可以适用于成膜处理、氮氧化膜处理、灰化处理等其他的 等离子处理。 此外,被处理基板不限定于半导体晶片 W,也可以是 LCD( 液晶显示器 ) 用基板所代表的 FPD( 平板显示器 ) 基板、陶瓷基板等其他的基板。

微波导入机构、微波等离子源以及微波等离子处理装置.pdf_第1页
第1页 / 共16页
微波导入机构、微波等离子源以及微波等离子处理装置.pdf_第2页
第2页 / 共16页
微波导入机构、微波等离子源以及微波等离子处理装置.pdf_第3页
第3页 / 共16页
点击查看更多>>
资源描述

《微波导入机构、微波等离子源以及微波等离子处理装置.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《微波导入机构、微波等离子源以及微波等离子处理装置.pdf(16页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

1、10申请公布号CN102027575A43申请公布日20110420CN102027575ACN102027575A21申请号200980117362622申请日20090821200821446620080822JPH01L21/3065200601H01L21/205200601H01L21/31200601H05H1/4620060171申请人东京毅力科创株式会社地址日本东京都72发明人池田太郎74专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227代理人李伟舒艳君54发明名称微波导入机构、微波等离子源以及微波等离子处理装置57摘要微波导入机构43具备天线部45,其具有将微波向腔室1内放射。

2、的平面天线54;同轴管50,其与平面天线54连接,向平面天线54引导微波;调谐器部44,其设置在同轴管50上,进行阻抗匹配,平面天线54在其面上具有以G/4的整数倍的间隔同心地描画出了多个假想圆的情况下,在各假想圆上以相同的长度均等地形成了N个N为2以上的整数的形成为圆弧状的多个槽54A,上述多个槽形成N个群,属于各群的槽具有相互相同的中心角以及角度位置并沿半径方向排列。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010111586PCT申请的申请数据PCT/JP2009/0646632009082187PCT申请的公布数据WO2010/021382JA2010022551INTCL19中华人。

3、民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书7页附图7页CN102027590A1/1页21一种微波导入机构,其被使用于在腔室内形成微波等离子的微波等离子源,将从微波输出部输出的微波导入腔室内,其特征在于,具备天线部,其具有向上述腔室内放射微波的平面天线;微波传送部件,其与上述平面天线连接,向上述平面天线引导微波,形成为同轴构造;和阻抗匹配部,其设置在上述微波传送部件上,进行阻抗匹配,上述阻抗匹配部具有沿上述微波传送部件可移动的由一对电介体构成的铁心,上述平面天线在其面上具有多个放射微波的形成为圆弧状的槽,这些槽是在以G/4其中G是微波的实效波长,是满足0005G的范围的值的整数。

4、倍的间隔同心地描画出了多个假想圆的情况下,在各假想圆上以相同的长度均等地形成了N个N为2以上的整数的槽,上述槽形成N个群,属于各群的槽具有相互相同的中心角以及角度位置并沿半径方向排列。2根据权利要求1所述的微波导入机构,其特征在于,上述天线部具有供从上述天线放射的微波透过的由电介体构成顶板;和设置在与上述天线的顶板相反一侧,缩短到达上述天线的微波的波长的由电介体构成的慢波件。3根据权利要求1或2所述的微波导入机构,其特征在于,上述微波传送部件具有被调整为不传送TE波、TM波而仅传送TEM波的尺寸的微波传送路。4根据权利要求13中任一项所述的微波导入机构,其特征在于,上述微波传送部件具有与上述平。

5、面天线连接且形成为筒状或者棒状的内侧导体和、在该内侧导体的外侧呈同轴状设置的形成为筒状的外侧导体,在上述内侧导体与外侧导体之间形成有上述微波传送路。5根据权利要求4所述的微波导入机构,其特征在于,还具备电力扩散部件,其设置在上述内侧导体与上述平面天线的连接部分,用来扩散电力。6根据权利要求15中任一项所述的微波导入机构,其特征在于,上述平面天线构成为在TM01波的感应磁场的相互感应作用下从中心部向外周部传递电磁波。7根据权利要求15中任一项所述的微波导入机构,其特征在于,上述阻抗匹配部与上述天线作为共振器发挥作用。8一种微波等离子源,其是具有生成微波的微波生成机构以及将所生成的微波导入腔室内的。

6、微波导入机构,并将微波导入上述腔室内并将供给到上述腔室内的气体等离子化的微波等离子源,其特征在于,作为上述微波导入机构使用权利要求16中任一项所述的微波导入机构。9一种微波等离子处理装置,其具备容置被处理基板的腔室、向上述腔室内供给气体的气体供给机构和微波等离子源,其中,该微波等离子源具有生成微波的微波生成机构以及将所生成的微波导入上述腔室内的微波导入机构,并且将微波导入上述腔室内并将供给到上述腔室内的气体等离子化,该微波等离子处理装置利用等离子对上述腔室内的被处理基板实施处理,其特征在于,作为上述微波导入机构使用权利要求16中任一项所述的微波导入机构。权利要求书CN102027575ACN1。

7、02027590A1/7页3微波导入机构、微波等离子源以及微波等离子处理装置技术领域0001本发明涉及向进行等离子处理的腔室内导入微波的微波导入机构、使用这种微波导入机构的微波等离子源、以及微波等离子处理装置。背景技术0002等离子处理是半导体器件制造所不可缺少的技术,但是近日,由于要求LSI的高集成化、高速化,所以构成LSI的半导体元件的设计规则日益细微化,此外,半导体晶片被大型化,并且与此同时,在等离子处理装置中也要求与这样的细微化以及大型化对应的技术。0003但是,在现在经常使用的平行平板型或者感应结合型的等离子处理装置中,由于电子温度高而会在细微元件发生等离子损伤,此外,由于等离子密度。

8、高的区域被限定了,因此很难均匀且高速地对大型的半导体晶片进行等离子处理。0004因此,可以以高密度均匀地形成低电子温度的等离子的RLSARADIALLINESLOTANTENNA微波等离子处理装置受到关注参照例如JP特开2000294550号公报。0005RLSA微波等离子处理装置,在腔室的上部设置按规定的图案形成了多个槽的平面天线RADIALLINESLOTANTENNA,从微波发生源导出的微波从平面天线的槽放射出来的同时,经由在其下设置的由电介体构成的微波透过板向保持为真空的腔室内放射,利用该微波电场将被导入腔室内的气体等离子化,利用这样形成的等离子处理半导体晶片等被处理体。0006现有的。

9、RLSA微波等离子处理装置利用磁控管产生微波,其输出口为方形导波管形状。另一方面,为了向缝隙天线传送微波,必须利用该形状向同轴导波管进行模式变换。为此,在磁控管与天线部之间存在模式转换器等零件。此外,RLSA微波等离子处理装置为了进行负载的阻抗匹配,必须要有阻抗匹配部调谐器,但是为了安装阻抗匹配部,必须有一定程度的长度和宽度,从而设置有与同轴导波管相比可减少单位长度的电力损失的方形导波管阻抗匹配部。因此,在天线部与阻抗匹配部之间存在模式转换器等零件。0007在这种构造中,在阻抗匹配时,在天线与阻抗匹配部之间存在驻波上升,由此,在天线阻抗匹配部之间会产生电力消失。其大小,与天线和阻抗匹配部的长度。

10、成比例,因此将其长度极力缩短是将电力损失控制为最小限度的必要条件。在现有的构成的情况下,在天线与阻抗匹配部之间存在模式转换器等零件,因此其长度必然会变长。特别是,近年来,与上述的半导体晶片的大口径化对应地,使用了大口径的天线这种电力消失造成的影响很大。即,天线阻抗匹配部之间如果电力消失,则本来应供给电力的天线以及向载荷部分等离子传递电力的效率降低,很难从大口径的天线供给充足的电力。0008此外,在大口径天线的情况下,天线本身不一定会高效地向等离子生成空间供给电力,并且均匀性也不能说很充足。此外,由于没有天线阻抗匹配部之间的电力消失,在该部分会产生很大的发热,因此必须有将其充分冷却的冷却机构。说。

11、明书CN102027575ACN102027590A2/7页4发明内容0009本发明提供一种即使使用了大口径天线,也可以向天线以及载荷部分等离子高效地传达电力,并且电力供给的均匀性高的微波导入机构,使用其的微波等离子源以及微波等离子处理装置。0010在本发明的第一观点,提供一种微波导入机构,其被使用于在腔室内形成微波等离子的微波等离子源,将从微波输出部输出的微波导入腔室内,其特征在于,具备天线部,其具有向上述腔室内放射微波的平面天线;微波传送部件,其与上述平面天线连接,向上述平面天线引导微波,形成为同轴构造;阻抗匹配部,设置在上述微波传送部件上,进行阻抗匹配,上述阻抗匹配部具有沿上述微波传送部。

12、件可移动的由一对电介体构成的铁心,上述平面天线在其面上具有多个放射微波的形成为圆弧状的槽,这些槽是在以G/4其中G是微波的实效波长,是满足0005G的范围的值的整数倍的间隔同心地描画出了多个假想圆的情况下,在各假想圆上以相同的长度均等地形成了N个N为2以上的整数的槽,上述槽形成N个群,属于各群的槽具有相互相同的中心角以及角度位置并沿半径方向排列。0011在上述第一观点中,优选上述天线部具有供从上述天线放射的微波透过的由电介体构成顶板;和设置在与上述天线的顶板相反一侧,缩短到达上述天线的微波的波长的由电介体构成的慢波件。此外,优选上述微波传送部件具有被调整为不传送TE波、TM波而仅传送TEM波的。

13、尺寸的微波传送路。此时,可以做成如下结构上述微波传送部件具有与上述平面天线连接且形成为筒状或者棒状的内侧导体和、在该内侧导体的外侧呈同轴状设置的形成为筒状的外侧导体,在上述内侧导体与外侧导体之间形成有上述微波传送路。0012进而,优选还具备电力扩散部件,其设置在上述内侧导体与上述平面天线的连接部分,用来扩散电力。进而,此外,优选上述平面天线构成为在TM01波的感应磁场的相互感应作用下从中心部向外周部传递电磁波。进而,此外,优选上述阻抗匹配部与上述天线作为共振器发挥作用。0013在本发明的第二观点中,提高一种微波等离子源,其是具有生成微波的微波生成机构以及将所生成的微波导入腔室内的微波导入机构,。

14、并将微波导入上述腔室内并将供给到上述腔室内的气体等离子化的微波等离子源,其特征在于,作为上述微波导入机构使用上述第一观点的微波导入机构。0014本发明的第三观点提供一种微波等离子处理装置,其具备容置被处理基板的腔室、向上述腔室内供给气体的气体供给机构和微波等离子源,其中,该微波等离子源具有生成微波的微波生成机构以及将所生成的微波导入上述腔室内的微波导入机构,并且将微波导入上述腔室内并将供给到上述腔室内的气体等离子化,该微波等离子处理装置利用等离子对上述腔室内的被处理基板实施处理,其特征在于,作为上述微波导入机构使用上述第一观点的微波导入机构。附图说明0015图1是表示安装了具有本发明的一实施方。

15、式涉及的微波导入机构的微波等离子源的等离子处理装置的概略结构的剖视图。说明书CN102027575ACN102027590A3/7页50016图2是表示图1的微波等离子源的结构图。0017图3是表示主放大器的电路结构的例子的图。0018图4是表示图1的微波等离子处理装置的微波导入机构的剖视图。0019图5是表示图4是微波导入机构的平面天线的俯视图。0020图6是用于说明平面天线的微波传达方式的示意图。0021图7是用于说明增强在平面天线上形成的驻波的原理的示意图。0022图8是表示本发明的其他实施方式的微波导入机构的剖视图。0023图9是表示本发明的微波导入机构的具体设计例的示意图。具体实施方。

16、式0024以下,参照附图详细地说明本发明的实施方式。图1是表示安装了具有本发明的一实施方式涉及的微波等离子源的等离子处理装置的概略结构的剖视图。图2是表示本实施方式的微波等离子源的结构的结构图。0025等离子处理装置100构成为对晶片实施等离子处理的例如实施蚀刻处理的等离子蚀刻装置,具备气密地构成的由铝或者不锈钢等金属材料构成的近似圆筒状的接地的腔室1和、在腔室1内形成微波等离子用的微波等离子源2。在腔室1的上部形成开口部1A,微波等离子源2设置成从该开口部1A面对腔室1的内部。0026在腔室1内用于水平地支承作为被处理体的晶片W的电纳11,在腔室1的底部中央,以由经绝缘部件12A立设的筒状的。

17、支承部件12支承的状态设置。构成电纳11以及支撑部件12的材料例示有对表面进行了铝阳极电镀处理阳极氧化处理了的铝等。0027此外,虽然未图示,但是在电纳11上设置有用于静电吸附晶片W的静电卡盘、温度控制机构,对晶片W的背面供给热传递用的气体的气体流路,以及用于输送晶片W而升降的升降销等。进而,在电纳11上,经匹配器13而电连接着高频偏压电源14。通过从该高频偏压电源14供给高频电力,向晶片W侧引入离子。0028在腔室1的底部连接着排气管15,在该排气管15连接着包含真空泵的排气装置16。然后,使该排气装置16工作来排出腔室1内的气体,将腔室1内高速地减压到规定的真空度。此外,在腔室1的侧壁上设。

18、置有进行晶片W的搬入搬出的搬入搬出口17和开闭该搬入搬出口17的闸阀18。0029在腔室1内的电纳11的上方位置,水平地设置有将等离子蚀刻用的处理气体朝向晶片W喷出的喷头板20。该喷头板20具有形成为格子状的气体流路21和在该气体流路21上形成的多个气体喷出孔22,格子状的气体流路21之间成为空间部23。该喷头板20的气体流路21与向腔室1的外侧延伸的配管24连接,在该配管24上连接着处理气体供给源25。0030另一方面,在腔室1的喷头板20的上方位置,沿腔室壁设置有环状的等离子气体导入部件26,在该等离子气体导入部件26的内周设有多个气体喷出孔。该等离子气体导入部件26与供给等离子气体的等离。

19、子气体供给源27经配管28被连接起来。作为等离子气体优选使用氩气气体等稀有气体。0031从等离子气体导入部件26被导入腔室1内的等离子气体,通过从微波等离子源2导入腔室1内的微波而被等离子化,该氩等离子通过喷头板20的空间部23而激发从喷说明书CN102027575ACN102027590A4/7页6头板20的气体喷出孔22被喷出的处理气体,形成处理气体的等离子。0032微波等离子源2由设置在腔室1的上部的支承环29支承,它们之间气密地被密封。如图2所示,微波等离子源2具有输出微波的微波输出部30和将从微波输出部30输出的微波导入腔室1而向腔室1内放射用的天线单元40。0033微波输出部30,。

20、如图2所示,具有电源部31和微波振荡器32。微波振荡器32使规定频率的例如245GHZ微波例如PLL振荡。另外,作为微波的频率,除了245GHZ之外,可以使用835GHZ、58GHZ、198GHZ等。0034天线单元40具有主要对微波进行放大的放大器部42和微波导入机构43。此外,微波导入机构43具有具有使阻抗匹配的调谐器的调谐器部44和、将被放大的微波放射到腔室1内的天线部45。另外,天线部45的上侧被导体罩29A覆盖。0035放大器部42具有可变增益放大器46、构成固态放大器的主放大器47和、隔离器48。0036可变增益放大器46是调整向主放大器47输入的微波的电力级别,用于调整等离子强度。

21、的放大器。0037构成固态放大器的主放大器47,例如如图3所示,可以构成为具有输入匹配电路61、半导体放大元件62、输出匹配电路63、高Q共振电路64。作为半导体放大元件62,可以是E级动作。可以使用GAASHEMT、GANHEMT、LDMOS。特别地,作为半导体放大元件62在使用了GANHEMT时,可变增益放大器变为一定值,使E级动作放大器的电源电压可变地进行功率控制。0038隔离器48是分离由天线部45反射而转向主放大器47的反射微波的部件,具有环行器CIRCULATOR和假负载同轴终端器。环行器将由天线部45反射的微波向假负载导入,假负载将由环行器引导来的反射微波转换为热。0039接着,。

22、针对微波导入机构43,参照图4详细地说明。如图4所示,该微波导入机构43具有调谐器部44和天线部45。0040调谐器部44,具有作为传送微波的微波传送部件发挥作用的、由内侧导体51以及外侧导体52构成的同轴管50,在该同轴管50上可滑动地设有由电介体构成的两个铁心SLUG53。内侧导体51形成筒状或者棒状,外侧导体52形成包围内侧导体51的筒状。此外,铁心53形成为板状,且形成为在中心具有供内侧导体插入贯通的孔的圆环状。并且,通过基于来自控制器60的指令利用致动器59使上述铁心53上下移动来调整阻抗。控制器60以使终端例如变为50欧姆的方式执行阻抗匹配。当仅使两个铁心中的一个移动时,描绘通过史。

23、密斯圆图的原点的轨迹,当两个同时移动时仅相位发生旋转。即,调谐器部44构成铁心调谐器。0041此外,在构成微波传送部件的同轴管50上,内侧导体51与外侧导体52之间变为微波传送路,基于微波的传送路的尺寸与截止波长的关系,该微波传送路被调整为仅传送TEM波而不传送TE波、TM波的尺寸。0042天线部45具有呈平面状且在其面上形成有放射微波的多个槽54A的平面天线54,上述内侧导体51与该平面天线54的中心部连接。此外,天线部45具有在平面天线54的上表面设置的慢波件55和在平面天线54的下表面设置的电介体材料构成的顶板56。慢波件55、顶板56以及平面天线54构成电磁波放射源,由此向等离子中放射。

24、电磁说明书CN102027575ACN102027590A5/7页7波。等离子根据其状态具有特定的阻抗,由此从电磁波放射源放射的电磁波的一部分被反射而返回天线内。此时,调整调谐器部44,在调谐器部44与等离子之间产生共振,从而可以消除反射带来的能量损失,使最大限度的电磁波能量向等离子吸收。0043平面天线54中,如图5所示,在以G/4其中,G是微波的实效波长,是满足0005G的范围的值的整数倍M倍、例如3G/4的间隔同心地描绘出多个图中是4个假想圆A的情况下,在各假想圆上以相同的长度均等地呈圆弧状形成4个多个槽54A。但是,各假想圆上的槽54A的数量只要均等地配置即可不限于4个,只要是2以上的。

25、整数即可。此外,根据图5可知,上述微波放射用的槽54A形成4个与各假想圆上的槽54A的数量相同群,属于各群的槽54A具有相同的开口角度B以及相同的角度位置,并沿半径方向排列。另外,在此所说的槽54A的“开口角度B”是从上述同心假想圆A的中心、即平面天线54的中心开始向槽54A的两端拉出的两个直线所成的角度,换言之是槽54A在其上延伸的圆弧的中心角。此外,“角度位置”的意思是在平面天线54的平面上设定了将假想圆A的中心作为原点的R坐标系的情况下的坐标。因此,“槽的角度位置相同”意思是槽的两端的坐标相同。另外,在图5所示的例子中,全部的槽54A的开口角度B是836,槽54A的总数是4416个。00。

26、44此外,在平面天线54中,如图6所示,在TM01波的感应磁场的相互感应作用下,从中心部向外周部传递微波电磁波。即,基于在中心部形成的磁场M,在相互感应作用下一个接一个地在外侧形成感应磁场M1,M2,M3来传递微波。0045上述慢波件55,设置在平面天线54的上表面,具有比真空更大的介电常数,例如由石英、陶瓷、聚四氟乙烯等氟系树脂和聚酰亚胺系树脂构成。该慢波件55具有调整等离子而将其波长做得短于真空中的微波的波长的功能。慢波件55可以根据其厚度调整微波的相位,使慢波件55与平面天线54的交界位置与驻波的波腹ANTINODE的位置一致地调整慢波件55的厚度以使得驻波为最大。0046上述顶板56设。

27、置在平面天线54的下表面,具有作为真空密封垫的功能以及使微波放射的功能。该顶板56由电介体材料例如石英和陶瓷等构成。0047因此,由主放大器47被放大了的微波电磁波作为TEM波在内侧导体51与外侧导体52之间的微波传送路中传送,在TM01波的感应磁场的相互感应作用下从平面天线54的中心部向外周部传递,从平面天线54的槽54A透过顶板56向腔室1内的空间放射。另外,主放大器47、调谐器部44、平面天线54接近配置,调谐器部44与平面天线54构成在1/2波长内存在的集中常数电路。0048等离子处理装置100的各构成部通过具备微处理器的控制部70而被控制。控制部70具备存储有处理方案的存储部、输入装。

28、置以及显示器等,按照所选择的方案控制等离子处理装置。0049接着,针对如上结构的等离子处理装置中的动作进行说明。首先,将晶片W搬入腔室1内,放置到电纳11上。然后,从等离子气体供给源27从配管28以及等离子气体导入部件26向腔室1内导入等离子气体、例如氩气气体,同时从微波等离子源2向腔室1内导入微波而形成等离子。0050接着,处理气体例如氯气气体等蚀刻气体从处理气体供给源25经配管24以及喷头板20向腔室1内喷出。被喷出的处理气体利用通过喷头板20的空间部23的等离子被说明书CN102027575ACN102027590A6/7页8激发而等离子化,利用这样形成的处理气体的等离子对晶片W实施等离。

29、子处理、例如蚀刻处理。0051此时,在微波等离子源2中,从微波输出部30的微波振荡器32振荡的微波由天线单元40的主放大器47被放大,由微波导入机构43的调谐器部44被调谐,经天线部45的平面天线54向腔室1内放射。0052此时,在与平面天线54连接的微波传送路上设置用于获得阻抗匹配的铁心53,在平面天线54与构成铁心调谐器的调谐器部44之间不存在其他的部件,并使它们接近,因此可以将平面天线54与调谐器部44之间的电力消失变少。0053此外,平面天线54,在其面上,在以G/4其中,G是微波的实效波长,是满足0005G的范围的值的整数倍的间隔同心地描绘出多个假想圆A参照图5的情况下,具有在各假想。

30、圆上以相同的长度均等地形成了4个2以上的整数的放射微波的形成圆弧状的多个槽54A,并且上述多个槽54A形成4个2以上的整数群,属于各群的槽54A具有相互相同的中心角和角度位置,并沿半径方向排列那样地设置,因此由槽54A反射的反射波增强驻波那样地发挥作用,从而可以做成平面天线的电力放射效率高的结构,也可以提高电场强度的均匀性。0054即,在平面天线54上传递的微波,如图7所示,如果槽54A的间隔是G/4的整数倍,则由槽54A反射的反射波以加强在平面天线54上传送的入射波那样地作用,它们所合成的驻波的振幅大,可以提高电力发射效率。并且,通过如上述那样地配置槽54A,从而槽的配置变得均等,电场强度的。

31、均匀性也变得良好。0055进而,慢波件55可以根据其厚度调整微波的相位,平面天线54以变为驻波的“波腹”的方式调整其厚度,因此可以通过最小的反射,使平面天线54的放射能量变得最大。0056进而,在平面天线54在TM01波的感应磁场的相互感应作用下从中心部向外周部传递电磁波,由此从原理上来说无论如何,平面天线的大口径化都有可能。即,如图6所示,在槽54A上,通过利用TM01波的相互感应作用,首先,向在于中心部形成的磁场M的外侧生成反向的感应磁场M1,进而在磁场M1的外侧生成反向的感应磁场M2,进而,同样地一个接一个地在外侧生成感应磁场M3,M4,M5,传递微波,因此可以对应平面天线54的大口径化。

32、。0057进而,在构成微波传送部件的同轴管50中,调整内侧导体51与外侧导体52之间的微波传送路的尺寸,使得仅传送TEM波而不传送TE波、TM波,因此可以容易地进行阻抗匹配。就是说,在一次匹配动作中,只有TE波、TM波、TEM波中的一个模式能够获得匹配,因此在微波中混合有TE波、TM波、TEM波中的两个以上的情况下,很难用一次匹配动作获得匹配,这样通过仅传送TEM波,可以用一次匹配动作进行阻抗匹配。0058接着,针对本发明的其他实施方式进行说明。如上述的实施方式那样,在单纯地连接调谐器部44的构成同轴管50的内侧导体51与平面天线54的情况下,平面天线54的中央部上的电场强度有可能变得比其他部。

33、分的电场强度大。0059在此,在本实施方式中,如图8所示,在内侧导体51与平面天线54的结合部设置呈原板状的电力扩散部件57,使这种平面天线54的中央部的电场强度向外侧分散,可说明书CN102027575ACN102027590A7/7页9以进一步提高电场强度的面内分布的均匀性。0060该电力扩散部件57用良导体构成,防止在电力扩散的作用下,在平面天线54的中央部电场强度变高。0061接着,参照图9说明本发明的微波导入机构的具体设计例。在此,表示以300MM晶片为对象的设计例。首先,作为微波使用频率为245GHZ,作为慢波件55使用石英介电常数388。因此,实效波长G是62MM。0062此外,。

34、作为微波传送部件的同轴管50的内侧导体51的外径是195MM,外侧导体52的内径是45MM。因此,微波传送路的宽度为1275MM,仅传送TEM波。0063作为平面天线54使用直径为340MM厚度为132MM的铜制圆板。槽54A呈同心状形成4重,这些槽的间隔假想圆的间隔是3G/4001G48825MM。此外,槽54A的开口角度B是836,槽54A的宽度是675MM。0064慢波件55使用直径为452MM厚度为254MM的圆板。此外,顶板56使用与慢波件同样的石英制的直径为452MM厚度为10MM的圆板。进而,电力扩散部件使用直径为510MM厚度为95MM的圆板。0065模拟了以上那样设计的微波导。

35、入机构的微波放射时,出现了电磁波电解强度在天线表面以及其正下方都均匀地产生的结果。0066另外,本发明不限于上述实施方式,在本发明的思想的范围内可以进行种种变更。例如,微波输出部30的电路构成和天线单元40、主放大器47的电路构成等也不限定于上述实施方式。0067进而,在上述实施方式中,作为等离子处理装置例示了蚀刻处理装置,但是不限定于此,等离子处理装置也可以适用于成膜处理、氮氧化膜处理、灰化处理等其他的等离子处理。此外,被处理基板不限定于半导体晶片W,也可以是LCD液晶显示器用基板所代表的FPD平板显示器基板、陶瓷基板等其他的基板。说明书CN102027575ACN102027590A1/7页10图1说明书附图CN102027575ACN102027590A2/7页11图2图3说明书附图CN102027575ACN102027590A3/7页12图4说明书附图CN102027575ACN102027590A4/7页13图5图6说明书附图CN102027575ACN102027590A5/7页14图7说明书附图CN102027575ACN102027590A6/7页15图8说明书附图CN102027575ACN102027590A7/7页16图9说明书附图CN102027575A。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 电学 > 基本电气元件


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1