等离子体处理装置的制作方法

专利名称：等离子体处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及等离子体处理装置，尤其涉及将微波作为等离子体源来产生等离子体 的等离子体处理装置。
背景技术：
LSI (Large Scale Integrated Circuit :超大规模集成电路)等半导体装置是通 过对作为被处理基板的半导体基板(晶片)实施蚀刻、CVD(Chemical Vapor Deposition 化学气相淀积)、溅射等多种处理后制造而成的。对于蚀刻、CVD、和溅射等处理，存在作为 其能量供应源使用了等离子体的处理方法。即，等离子蚀刻、等离子CVD、和等离子溅射等。这里，在日本特开2005-100931号公报(专利文献1)中公开了一种使用了微波的 等离子体处理装置作为等离子体的发生源的技术。根据专利文献1，在在等离子体处理装置 中所设置的顶板(电介质板)的下表面侧设置有锥形的凸部或者凹部。通过由微波发生器 产生的微波在顶板的下表面侧的锥形的凸部或凹部形成电场的最适谐振区域，使得在腔室 (处理容器)内产生稳定的等离子体，从而进行上述的蚀刻处理等。专利文献1 日本特开2005-100931号公报。对被处理基板进行等离子体处理时，从等离子体处理的效率化等观点出发，有时 采用向被处理基板的中央区域供应反应气体的中心气体导入方式。图16是表示中心气体导入方式的等离子体处理装置201的概略剖视图。其中，在 下面所示的附图中，将纸面上作为上方向。如图16所示那样，等离子体处理装置201包括 圆板状的电介质板206 ；作为反应气体供应部的喷射器203，其被设置在电介质板206的径 向的中央区域，将等离子体处理用的反应气体向处理容器202内供应；以及保持台204，其 设置在与电介质板206对置的位置上，且保持被处理基板205。喷射器203具备向保持台204侧延伸的突出部207。在突出部207的前端部208 上设置有将反应气体向处理容器202内供应的供应孔209。设置有供应孔209的突出部207 的前端部208位于比成为与保持台204对置的对置面的电介质板206的下表面210更靠保 持台204侧。通过这样的构成的喷射器203将反应气体供应到处理容器202内，从而进行 等离子体处理。在等离子体处理时，保持台204与电介质板206之间，S卩，比电介质板206的下表 面201靠下部侧，产生电场。这里，设置有供应孔209的突出部207的前端部208若位于比 电介质板206的下表面210更位于下部侧，则前端部208被暴露在产生电场的区域，因此有 电场在前端部208集中的可能性。这样，由于电场的集中而使前端部208承受负荷过大。 例如，将混合有Ar的混合气体作为反应气体使用时，有时前端部208的温度会到达200°C。 由此，存在喷射器203乃至等离子体处理装置201的寿命变短的可能性。

发明内容
本发明的目的在于提供一种可以实现长寿命化的等离子体处理装置。
本发明涉及的等离子体处理装置具备在其内部对被处理基板进行等离子体处理 的处理容器；被配置在处理容器内，并且将处理基板保持在其上的保持台；使等离子体激 发用的微波产生的微波发生器；被设置在与保持台对置的位置，用来将微波向处理容器内 导入的电介质板；向被保持在保持台上的被处理基板的中央区域供应等离子体处理用的反 应气体的反应气体供应部。反应气体供应部包含喷射器基座，该喷射器基座被配置在比与 保持台对置的电介质板的壁面更向电介质板的内侧后缩的位置上。在喷射器基座上设置有 将等离子体处理用的反应气体向处理容器供应的供应孔。在等离子体处理时，在保持台与电介质板之间形成了由微波等离子体产生的电 场。根据这样的等离子体处理装置，在等离子体处理时，由于包含在反应气体供应部的喷射 器基座被配置在比与保持台对置的电介质板的壁面更靠电介质板的内侧的后缩的位置上， 所以喷射器基座不会被暴露在形成有电场的区域中。这样，可以降低电场在设置有将反应 气体向处理容器内供应的供应孔的喷射器基座集中的可能性。因此，这样的等离子体处理 装置可以实现长寿命化。优选地在喷射器基座中，供应孔被设置在与保持台对置的壁面上。更优选与保持台对置的壁面是平坦的。并且，喷射器基座可以是包含突出部的构成，该突出部在未到达与保持台对置的 电介质板的壁面的范围内，从与保持台对置的壁面延伸到保持台侧。优选地在突出部的前端部设置有供应孔。作为更优选的一实施方式，电介质板为圆板状，在喷射器基座上，供应孔被设置成 位于电介质板的径向中央。并且，优选电介质板设置有贯通板厚度方向，用来将喷射器基座收容的基座收容 部，在喷射器基座中，在与基座收容部的壁面对置的壁面上设置有通过与基座收容部的壁 面紧密结合来密封处理容器的密封件，并且在处理容器内露出的壁面与设置有密封件的壁 面之间有台阶。在对被处理基板进行等离子体处理时，从等离子体处理的高效率化等的观点出 发，有时采用向被处理基板的中央区域供应反应气体的中心气体导入方式。这里，对采用中心气体导入方式的等离子体处理装置的构成进行简单的说明。在 中心气体导入方式的等离子体处理装置中，供应等离子体处理用的反应气体的反应气体供 应部包括设置有将反应气体向处理容器内供应的供应孔的喷射器基座。喷射器基座被收容 在基座收容部，该基座收容部被设置成在电介质板的径方向的中央区域贯通板厚度方向。 并且，在喷射器基座的壁面中，在与基座收容部的壁面对置的壁面设置有0形密封圈，该0 形密封圈为通过与基座收容部的壁面紧密结合来密封处理容器的橡胶制的密封件。即，通 过在喷射器基座的壁面与基座收容部的壁面之间设置0形密封圈，可以确保处理容器的密 封性。在等离子体处理中，在处理容器内使等离子体产生，并从设置在喷射器基座的壁 面的供应孔向处理容器内供应反应气体。这里，有时使用混合有氧的反应气体作为反应气 体。在该情况下，通过在处理容器内产生等离子体而产生氧自由基。由于这样的氧自由基 对0形密封圈等密封件具有攻击性，所以0形密封圈被自由基攻击而导致0形密封圈的劣 化或消耗。尤其，当0形密封圈被暴露在自由基的浓度高的区域中时，该倾向就更加明显。
5由此导致0形密封圈的寿命降低，乃至无法实现等离子体处理装置的长寿命化。然而，通过这样的构成，可以实现等离子体处理装置的长寿命化。即，在等离子体 处理时，在处理容器的密闭空间内，产生反应气体的自由基，并对夹在喷射器基座的壁面与 基座收容部之间的密封件进行攻击。但是，在如这样构成的等离子体处理装置中，在喷射器 基座中，由于在处理容器内露出的壁面与设置有密封件的壁面之间有台阶，从而可以使从 向处理容器内露出的壁面到设置有密封件的壁面的距离变长。这样，可以使密封件配置在 自由基的浓度低的区域，能够缓和自由基对密封件的攻击性。因此，可以防止密封件的寿命 降低，并实现等离子体处理装置的长寿命化。还优选地从电介质板的下表面到在处理容器内露出的壁面的距离与从电介质板 的下表面到设置有密封件的壁面的距离不同。并且优选地构成台阶的喷射器基座的壁面包括向与下面两个壁面中的至少一方 正交的方向延伸的面。这两个壁面分别是在处理容器内露出的壁面以及设置有密封件的壁进一步优选在设置有密封件的喷射器基座的壁面设置有将密封件收入的从壁面 的表面凹陷的凹部。并且优选设置有多个台阶。并且优选密封件包括0形密封圈。进一步优选所述气体包括混合有氧气的反应气体。根据这样的等离子体处理装置，在等离子体处理时，由于包含在反应气体供应部 的喷射器基座被配置在比与保持台对置的电介质板的壁面更靠电介质板的内侧的后缩的 位置上，因而喷射器基座不会被暴露在形成有电场的区域。这样，电场不会集中在设置有将 反应气体向处理容器内供应的供应孔的喷射器基座上，从而可以减轻电场对喷射器基座造 成的负荷。因此，这样的等离子体处理装置可以实现长寿命化。


图1是表示本发明的一实施方式涉及的等离子体处理装置的主要部分的概略剖 视图。图2是图1所示的等离子体处理装置11中II所示的部分的放大图。图3是从图1的箭头III方向观察包含在图1所示的等离子体处理装置中的喷射 器基座的图。图4是表示本发明其他实施方式涉及的等离子体处理装置的一部分的放大剖视 图，相当于图2所示的部分。图5是表示本发明的其他实施方式涉及的等离子体处理装置的主要部分的概略 剖视图。图6是表示图5所示的等离子体处理装置中VI所示部分的放大图。图7是从图5中的箭头VII方向观察包含在图5所示的等离子体处理装置中的喷 射器基座的图。图8是表示在没有台阶的结构的等离子体处理装置与在本发明涉及的等离子体 处理装置中，氧自由基的量与0形密封圈的位置的关系的曲线图。
图9是表示没有台阶的结构的等离子体处理装置的一部分的概略剖视图，相当于 图6所示的部分。图10表示比图9所示的等离子体处理装置到设置有0形密封圈的位置的距离长 的等离子体处理装置的一部分，相当于图6所示的部分。图11是表示0形密封圈的重量减少量与等离子体处理时间的关系的曲线图。图12是表示0形密封圈的重量减少率与等离子体处理时间的关系的曲线图。图13是表示本发明的其他实施方式涉及的等离子体处理装置的一部分的放大剖 视图。图14是表示本发明的其他实施方式涉及的等离子体处理装置的一部分的放大剖 视图。图15是表示本发明的其他实施方式涉及的等离子体处理装置的一部分的放大剖 视图。图16是表示包含喷射器的中心气体导入方式的等离子体处理装置的主要部分的 概略剖视图。符号说明11、87、111、116、121、131、141 …等离子体处理装置；12 处理容器；
13 反应气体供应部；
14 保持台；
15 微波发生器；
1690、122、146···电介质板；
17 底部；
18 侧壁；
19 排气孔；
2065、95、114、119、126、134、148…0 形密封圈
21 匹配器；
22 模式转换器；
23 波导管；
24 同轴波导管；
25 中心导体；
26 外周导体；
27106…凹部；
28 慢波板；
29 隙缝孔；
30 隙缝天线；
3132…筒状支承部；
33 排气路；
34 挡板；
35 排气管；
7
36…排气装置；37…高频电源；38…匹配单元；39...给电棒；41···静电卡盘；42…聚焦环；43...电极；44、45…绝缘膜；46…直流电源；47…开关；48…包覆线；51…冷媒室；52、53…配管；M…气体供应管；61、81、91、147".喷射器基座；63、93、123、150 …下表面；64、94…基座收容部；86、96、112、117、124、132、142…供应孔；82、97、103、104、105、107、113、118、125、127、133、135、136、137、138、143、149···壁 面；68…气体流路；69…气体入口 ；70...开关阀；71…流量控制器；72…气体供应系；108…接触部；109…中央部；100…点；83、145 …突出部；84···上表面；85、144 …前端部。
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明的一实施方式 涉及的等离子体处理装置的主要部分的概略剖视图。如图1所示那样，等离子体处理装置 11具备在其内部对被处理基板W进行等离子体处理的处理容器12 ；向处理容器12内供应 等离子体处理用的反应气体的反应气体供应部13 ；将被处理基板W保持在其上的圆板状的 保持台14 ；产生用于激发等离子体的微波的微波发生器15 ；被配置在与保持台14对置的 位置，将由微波发生器15产生的微波向处理容器12内导入的电介质板16 ；和对等离子体处理装置11整体进行控制的控制部(未图示)。控制部控制反应气体供应部13中的气体 流量、处理容器12内的压力等、用于对被处理基板W进行等离子体处理的工序条件。处理容器12包含位于保持台14的下方侧的底部17、和从底部17的外周向上方延 伸的侧壁18。侧壁18呈圆筒状。在处理容器12的底部17设置有排气用的排气孔19。处 理容器12的上部侧有开口，并通过配置在处理容器12的上部侧的电介质板16以及作为夹 在电介质板16与处理容器12之间的密封部件的0形密封圈20，处理容器12成为可密封的 构成。具有匹配器(Matching) 21的微波发生器15通过模式转换器22以及波导管23与 导入微波的同轴波导管M的上部连接。同轴波导管M包括被设置在径向中央的中心导体 25、和设置在中心导体25的径向外侧的外周导体26。中心导体25的上端部与模式转换器 22的顶划分壁连接。作为在微波发生器15产生的微波的频率例如可以选择2. 45GHz。其 中，使用剖面为圆形的或为矩形的波导管作为波导管23。电介质板16呈圆板状，并且由电介质构成。在电介质板16的下部侧设置有凹陷 成用于使基于被导入的微波的驻波容易地产生的锥形的环状凹部27。通过该环状凹部27 可以在电介质板16的下部侧高效地生成由微波产生的等离子体。其中，作为电介质板16 的具体材料例如石英和矾土等。而且，等离子体处理装置11具备传播由同轴波导管M导入的微波的慢波板观； 从被设置的多个隙缝孔四向电介质板16导入微波的薄板圆板状的隙缝天线30。由微波发 生器15产生的微波通过同轴波导管M被传播到慢波板观，并从设置在隙缝天线30上的多 个隙缝孔四被导入电介质板16。透过电介质板16的微波使电场产生在电介质板16的正 下方，并且在处理容器12内生成等离子体。保持台14兼作高频电极，并且被从底部17垂直向上方延伸的绝缘性的筒状支承 部31支承。在沿着筒状支承部31的外周从处理容器12的底部17垂直向上方延伸的导电 性的筒状支承部32与处理容器12的侧壁18之间，形成有环状的排气路33。在该排气路 33的上部安装有设置有多个贯通孔的环状的挡板34。排气孔19的下部经由排气管35连 接着排气装置36。排气装置36具有涡轮分子泵等真空泵。通过排气装置36可以将处理容 器12内减压到所希望的真空度。RF偏压用的高频电源37通过匹配单元38以及供电棒39与保持台14电性连接。 该高频电源37将适合于控制引入被处理基板W的离子的能量的一定频率、例如13. 65MHz 的高频以规定的功率输出。匹配单元38收容有匹配器，该匹配器用于在高频电源37侧的 阻抗与电极、等离子体、处理容器12等主要负载侧的阻抗之间进行匹配，在该匹配器中包 含自偏压生成用的阻塞电容器。在保持台14的上表面设置有用于将被处理基板W通过静电吸附力保持的静电卡 盘41。而且，在静电卡盘41的径向外侧设置有将被处理基板W的周围环状包围的聚焦环 42。静电卡盘41是通过将由导电膜形成的电极43夹在一对绝缘膜44、45之间而形成的。 高压的直流电源46通过开关47以及包覆线48与电极43电性连接。通过由直流电源46 施加的直流电压，可以将被处理基板W通过库仑力吸附并保持在静电卡盘41上。在保持台14的内部设置有沿圆周方向延伸的环状的冷媒室51。对该冷媒室51由 冷却单元(未图视)通过配管52、53循环供应规定温度的冷媒、例如冷水。可以基于冷媒的温度来控制静电卡盘41上的被处理基板W的处理温度。并且，来自传热气体供应部(未 图示)的传热气体、例如He气体，通过气体供应管M被供应到静电卡盘41的上表面与被 处理基板W的背面之间。这里，对反应气体供应部13的具体结构进行说明。图2是图1所示的等离子体处 理装置11中II所示部分的放大图。如图1以及图2所示那样，反应气体供应部13包括喷 射器基座61，该喷射器基座61被配置在比成为与保持台14对置的壁面的电介质板16的下 表面63更向电介质板16的内侧后缩的位置。在电介质16中设置有基座收容部64，基座 收容部64在径向的中央区域贯通板厚方向，用于将喷射器基座61收容。喷射器基座61被 设置成收容在基座收容部64中。在喷射器基座61和基座收容部64之间夹着0形密封圈 65，从而确保了处理容器12内的密封性。其中，作为喷射器基座61的材质使用实施了氧化铝膜处理的铝或敷IO3(氧化钇) 膜铝等。这里，在喷射器基座61中，优选对于比0形密封圈65靠内侧配置的部分使用敷 Y203 (氧化钇)膜铝，而对比0形密封圈65靠外侧配置的部分使用实施了氧化铝膜处理的 铝。并且，从图1中的箭头III的方向观察喷射器基座61单体的图如图3所示。另外，虽 然未图示，但是由这样的导体构成的喷射器基座61为在等离子体处理装置11的外部接地 的构成。在喷射器基座61中，设置有将等离子体处理用的反应气体向处理容器12内供应 的供应孔66。在喷射器基座61中，供应孔66被设置在与保持台14对置的壁面67上。与 保持台14对置的壁面67是平坦的。设置有多个供应孔66。并且，在喷射器基座61中，供 应孔66被设置成位于电介质板16的径向中央，包含供应孔66的壁面67的一部分被构成 为在处理容器12内露出。在反应气体供应部13中，设置有将同轴波导管M的中心导体25、隙缝天线30以 及电介质板16分别贯通，并且形成至供应孔66的气体流路68。形成在中心导体25的上端 部的气体入口 69与气体供应系统72连接。该气体供应系统72在其途中设置有开关阀70 和如质量流量控制器那样的流量控制器71等。通过气体供应系统72 —边调整流量等一边 供应反应气体。接着，使用本发明的一实施方式涉及的上述等离子体处理装置11，对被处理基板 W的等离子体处理方法进行说明。首先，使被处理基板W保持在保持台14上。然后将处理容器12内减压到规定的 压力，通过由反应气体供应部13供应反应气体来维持至规定的压力。具体而言，从气体流 路68送入反应气体，并从供应孔66向处理容器12内朝着被处理基板W的中央区域供应反 应气体。然后，通过微波发生器15使等离子体激发用的微波产生，并通过电介质板16将微 波导入到处理容器12内，在处理容器12内产生等离子体。其中，反应气体包含混合有氧的 反应气体。如上述那样，对被处理基板W进行等离子体处理。这里，在等离子体发生时，在保持台14与电介质板16之间沿上下方向形成有基于 微波等离子体的电场。在这样的区域中，若由导电体构成的部件被配置并暴露在电场中，则 存在通过电场集中而增加负荷带来的可能性。但是，根据这样的等离子体处理装置11，在等离子体处理时，包含在反应气体供应 部13中的喷射器基座61由于被配置在比电介质板16的下表面63更向电介质板16的内侧的后缩的位置，所以喷射器基座61没有被暴露在形成有电场的区域中。这样可以降低电 场集中在设置有将反应气体向处理容器12内供应的供应孔66的喷射器基座61上的可能 性，并且可以减轻电场对喷射器基座61带来的负荷。因此，这样的等离子体处理装置11能 够实现长寿命化。并且，在等离子体处理装置11中进行了使用混合有上述的Ar的混合气体作为反 应气体的实验，但是并没有引起喷射器基座61温度上升。在上述实施方式中，在喷射器基座61中，虽然使与保持台14对置的壁面76变得 平坦，但不限于此，还可以是其他形状，并且可以设置有凹凸。而且，还可以将突出部设置成从与保持台14对置的壁面67向保持台14侧延伸， 并且在该突出部的前端设置供应孔。图4是表示该情况下的等离子体处理装置的一部分的 放大剖视图，相当于图2所示的部分。其中，图4与图2所示的等离子体处理装置除了喷射 器基座以外，均为相同结构，并且对图4中，与图2相同的部件赋予相同参照符号，并省略其 说明。如图4所示那样，喷射器基座81包含突出部83，该突出部83在未到达电介质板16 的下表面63的范围内，从与保持台14对置的壁面82向保持台14侧延伸。具体而言，与从 图4中所示的保持台14的上表面84到电介质板16的下表面63的距离L1比较，从保持台 14的上表面84到突出部83的前端部85的距离L2被更长地构成。并且，在突出部83的前 端部85设置有供应孔86。即使是这样的构成，也不在喷射器基座81的突出部83的前端部85集中电场，可 以减轻电场对喷射器基座81带来的负荷。在该情况下，由于可以在与被处理基板W更近的 位置将反应气体从供应孔86供应，所以可以实现等离子体处理的高效率化。这里，优选被构成为从与保持台14对置的壁面82到前端部85的突出部83的长 度，与在将微波导入到处理容器12内时形成于保持台14与电介质板16之间的电场的谐振 长度不同。这样，可以使突出部83因电场谐振的影响减少从而减轻负荷。另外，作为本发明的其他实施方式，还可以具有下面那样的结构。图5是表示本发明的其他实施方式涉及的等离子体处理装置87的主要部分的概 略剖视图。图6是表示图5所示的等离子体处理装置中VI所示部分的放大图。其中，图5 与图1所示的等离子体处理装置除喷射器基座以及电介质板以外，均为相同结构，图5中对 于与图1相同的部件赋予相同参照符号，并省略其说明。参照图5，供应孔96被设置在与保持台14对置的对置面且在处理容器12内露出 其一部分的壁面97上。S卩，喷射器基座91的壁面97的一部分没有被设置有基座收容部94 的电介质板90包覆而在处理容器12内露出。在壁面97中，在处理容器12内露出的部分 是在图6中，从被电介质板90包覆的最内径的点100开始向内径侧的部分。供应孔96被 设置于壁面97中在处理容器12内露出的部分。壁面97是平坦的。从图5中的箭头VII 的方向观察喷射器基座91单体的图如图7所示。设置了多个供应孔96。供应孔96被设置 成位于喷射器基座91的径向中央。在喷射器基座91中，与基座收容部94的壁面107对置的壁面103上设置有通过 与基座收容部94的壁面107紧密结合来作为密封处理容器12内部的密封件的环状的0形 密封圈95。0形密封圈95由全氟系橡胶部件构成。其中，在喷射器基座91中，优选对于比0形密封圈95更靠内侧配置的部分，使用敷IO3 (氧化钇)膜铝，而对于比0形密封圈95靠 外方侧配置的部分，使用实施了氧化铝膜处理的铝。0形密封圈95被设置成夹在喷射器基座91的壁面103与基座收容部94的壁面 107之间。具体而言，在壁面103上设置有从其表面凹陷的环状凹部106以便存放0形密封 圈95收入，0形密封圈95被设置成被存放到该凹部106。因此可以使0形密封圈95的位 置稳定。其中，壁面103被设置在壁面107的外径侧，壁面97与壁面103被构成为近似平 行。这里，在处理容器12内露出的壁面97与设置有0形密封圈95的壁面103之间有 台阶。该台阶由向与壁面97以及壁面103两方都正交的方向延伸的壁面104构成。而且， 从电介质板90的下表面93到在处理容器12内露出的壁面97的距离L3被构成为比从电 介质板90的下表面93到设置有0形密封圈95的壁面103的距离L4短。其中，基座收容 部94设置有与壁面104对置，且与壁面104近似平行的壁面105。接下来，使用本发明的其他实施方式涉及的上述等离子体处理装置87，对被处理 基板W的等离子体处理方法进行说明。首先，使被处理基板W保持在保持台14上。接着，将处理容器12内减压到规定的 压力，并通过由反应气体供应部13供应反应气体来维持到规定的压力。具体而言，从气体 流路68送入反应气体，并从供应孔96向处理容器12内朝着被处理基板W的中央区域供应 反应气体。然后，通过微波发生器15产生等离子激发用的微波，并通过电介质板90将微波 导入处理容器12内，在处理容器12内使等离子体产生。其中，反应气体包含混合有氧的反 应气体。如所述这样，对被处理基板W进行等离子体处理。这里，在等离子体处理时在处理容器12内密闭的空间内产生反应气体的自由基。 在该情况下，产生氧自由基。但是，在这样的等离子体处理装置87中，由于在设置有供应孔96且在处理容器12 内露出的壁面97与设置有0形密封圈95的壁面103之间有台阶，具体而言，由于具有向与 壁面97以及壁面103正交的方向延伸，且构成壁面97与壁面103之间的台阶的壁面104， 所以可以使从在处理容器12内露出的壁面97到设置有0形密封圈95的壁面103的距离 变长。由于这样做可以使0形密封圈95配置在自由基的浓度稀薄的区域，从而可以缓和自 由基对0形密封圈95的攻击性。因此可以防止0形密封圈95的寿命降低，并且可以实现 等离子体处理装置87的长寿命化。这里，对在处理容器内露出的壁面与设置有0形密封圈95的壁面之间没有台阶结 构的等离子体处理装置、和本发明涉及的等离子体处理装置中，氧自由基的量与0形密封 圈的位置关系进行说明。图8表示在没有台阶的等离子体处理装置、和本发明涉及的等离子体处理装置 中，氧自由基的量与0形密封圈的位置的关系的图。图8中，竖轴表示氧自由基的量(#/m3)， 横轴将设置有0形密封圈的位置(mm)通过从壁面97的径向中央部109到0形密封圈95 与壁面107之间的接触部108的位置D来表示。图9是表示没有台阶的等离子体处理装置111的一部分的概略剖视图，相当于图7 所示的部分。在图9中，设置有供应孔112且在处理容器内露出的壁面113与设置有0形 密封圈114的壁面113相同。即，是在处理容器内露出的壁面113与设置有0形密封圈114的壁面113之间没有台阶的结构。并且，图10表示比图9所示的等离子体处理装置111到 设置有0形密封圈119的位置的距离长的等离子体处理装置116的一部分，相当于图6以 及图9所示的部分。在图10中，设置有供应孔117且在处理容器内露出的壁面118与设置 有0形密封圈119的壁面118也相同。图8中，四方标记是图9所示的等离子体处理装置 111的情况，三角标记是图10所示的等离子体处理装置116的情况，X标记是图5以及图 6所示的本发明涉及的等离子体处理装置87的情况。如图5 图10所示那样，在图9所示的等离子体处理装置111的情况下，在D = 约IOmm的位置上，自由基的量为3. 8E+19。在图10所示的等离子体处理装置116的情况 下，在D=约14mm的位置上，自由基的量为1. 09E+19。与此相对，在图5及图6所示的等离 子体处理装置87的情况下，在D =约19mm的位置上，自由基的量为1. 77E+18。这样，在有 上述台阶的等离子体处理装置中，可以使设置0形密封圈的位置为自由基的量非常少的区 域。然后，说明对于0形密封圈的影响。图11是表示0形密封圈的重量减少量与等离 子体处理时间的关系的曲线图。图12是表示0形密封圈的重量减少率与等离子体处理时间 的关系的曲线图。在图11中，竖轴表示0形密封圈的重量减少量(mg)，在图12中，竖轴表 示0形密封圈的重量减少率(％)。在图11以及图12中，横轴表示等离子体处理时间(小 时)。并且，在图11以及图12中，四方标记是上述图9所示的等离子体处理装置的情况，三 角标记是图6所示的本发明涉及的等离子体处理装置的情况。在四角标记表示的等离子体 处理装置中，从径向中央到设置有0形密封圈的位置的距离相同。其中，在图11以及图12 中，0形密封圈的重量减少越大，0形密封圈消耗越大。如图11以及图12所述那样，在使用四方标记表示的等离子体处理装置的情况下， 在经过了 4小时的时刻，与三角标记所示的本发明涉及的等离子体处理装置的情况相比 较，0形密封圈的重量减少明显。经过10小时后，可以判定0形密封圈的减少率与在使用 四方标记所示的等离子体处理装置的情况下重量减少率近似为0. 030%相对，在使用三角 标记表示的等离子体处理装置的情况下，重量减少率为0. 010%左右，0形密封圈的消耗为 三分之一左右。根据上述内容，在本发明涉及的等离子体处理装置中，可以防止0形密封圈的寿 命减少，从而可以实现等离子体处理装置的长寿命化。其中，虽然在上述的实施方式中，从电介质板90的下表面93到在处理容器12内 露出的壁面97的距离L3被构成为比从电介质板90的下表面93到设置有0形密封圈95的 壁面103的距离L4短，但不限于此，还可以被构成为从电介质板90的下表面93到在处理容 器12内露出的壁面97的距离L3比从电介质板90的下表面93到设置有0形密封圈95的 壁面103的距离L4长。图13是放大表示将该情况下的等离子体处理装置121的一部分的放大剖视图，相 当于图6所示的部分。如图13所示那样，本发明的其他设施方式涉及的等离子体处理装置 121被构成为从电介质板122的下表面123到设置有供应孔IM且在处理容器内露出的壁 面125的距离L5比从电介质板122的下表面123到设置有0形密封圈126的壁面127的 距离L6长。即使通过这样的构成，也可以使上述距离变长，来防止0形密封圈1 的寿命 降低，从而实现等离子体处理装置121的长寿命化。
而且，即使从电介质板的下表面到在处理容器内露出的壁面的距离与从电介质板 的下表面到设置有0形密封圈的壁面的距离相同，也可以构成为如图14所示的本发明的其 他实施方式涉及的等离子体处理装置131那样，在设置有供应孔132且在处理容器内露出 的壁面133与设置有0形密封圈134的壁面135之间形成多个壁面136、137、138，并且在壁 面133与壁面135之间有台阶。其中，在上述的实施方式中，构成台阶的壁面是向与在处理容器内露出的壁面以 及设置有密封件的壁面正交的方向延伸的壁面，但是不限于此，还可以是向与任意一方正 交的方向延伸的壁面，或者是不与任何一方垂直，向倾斜方向延伸的壁面。并且，在构成台 阶的壁面在如图2等所示的剖面中，还可包括圆弧形状等，并且还可以借助多个壁面来设 置多个台阶。并且，在上述实施方式中，使在喷射器基座中与保持台对置且在处理容器内露出 的壁面作成平面状，但是不限于此，还可以是其他的形状，并且可以设置有凹凸。另外，在处理容器内露出的壁面可以被构成为包含向保持台侧突出的突出部，并 且在突出部的前端设置有供应孔。图15是表示该情况下的等离子体处理装置的一部分的 剖视图，相当于图6所示的部分。如图15所示那样，在等离子体处理装置141所包含的喷 射器基座147中，与图15中的位于下方的保持台(未图示)对置的壁面143包含向保持台 侧突出的突出部145。在突出部145的前端部144设置有供应孔142。在处理容器内露出 的壁面143与设置有0形密封圈148的壁面149之间有台阶。即使通过这样的构成，也可 以达到上述效果。这里，在处理容器内露出的壁面143是指，包括没有被设置有基座收容部 的电介质板146包覆的部分的壁面，在图15所示的实施方式中是指，向纸面左右方向延伸 的壁面143。其中，在该情况下，对于突出部145从壁面143突出的突出量，优选突出部145的 前端部144与突出电介质板146的下表面150相比较，位于电介质板146的内侧。具体而 言，与从保持台的上表面到电介质板146的下表面150的距离L7比较，从保持台的上表面到 突出部145的前端部144的距离L8长。在等离子体处理时，虽然在电介质板146的下表面 150侧产生电场，但是通过这样的构成，可以降低电场在突出部145的前端部144集中的可 能性，从而可以减轻电场对突出部145带来的负荷。并且，在上述的实施方式中，虽然对将0形密封圈作为密封件适用的情况进行了 说明，但并不限于此，还可以是将喷射器基座与基座收容部之间密封的其他的密封件。并 且，在0形密封圈的内径侧，即在0形密封圈与在处理容器内露出的壁面之间配置以不具有 密封功能的PTFE (Poly Tertra Fuluoro Ethylene 聚四氟乙烯)等作为素材的环，由此可 以捕捉到产生出的自由基。这样，可以进一步降低基于自由基对0形密封圈带来的损害，从 而可以实现长寿命化。而且，在上述实施方式中，作为反应气体使用了混合有氧的混合气体，但是并不限 于此，在等离子体处理时即使使用了混合了产生自由基的其他气体的其他气体的混合气体 的情况也适用。具体而言，例如氟或氯、溴、碘等卤素类气体产生卤素自由基，因此对于使用 了这样的卤素类气体的情况也适用。其中，在上述的实施方式中，喷射器基座由导电体构成，但是不限于此，还可以有 石英等绝缘体构成。
上面，参照附图对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不被图示的实施方 式所限定。对图示的实施方式，在与本发明相同的范围内，或者等同的范围内，可以进行各 种修改或者变形。产业上的利用可能性本发明涉及的等离子体处理装置可以有效地利用于被要求长寿命化的情况。
权利要求
1.一种等离子体处理装置，其特征在于，具备处理容器，在其内部对被处理基板进行等离子体处理； 保持台，其被配置在所述处理容器内，并且将所述被处理基板保持在其上； 微波发生器，其产生用于激发等离子体的微波；电介质板，其被设置在与所述保持台对置的位置，用于将微波导入所述处理容器内； 反应气体供应部，其向被保持在所述保持台的所述被处理基板的中央区域供应等离子 体处理用的反应气体，所述反应气体供应部包括喷射器基座，该喷射器基座被配置在比与所述保持台对置的 所述电介质板的壁面向所述电介质板的内侧后缩的位置，在所述喷射器基座上设置有将所述等离子体处理用的反应气体向所述处理容器内供 应的供应孔。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，在所述喷射器基座中，所述供应孔被设置在与所述保持台对置的壁面上。
3.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于， 与所述保持台对置的壁面是平坦的。
4.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述喷射器基座包含突出部，所述突出部在未到达与所述保持台对置的所述电介质板 的壁面的范围内，从与所述保持台对置的壁面向所述保持台侧延伸。
5.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于， 在所述突出部的前端部设置有所述供应孔。
6.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于， 所述电介质板是圆板状，在所述喷射器基座上，所述供应孔被设置成位于所述电介质板的径向中央。
7.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述电介质板设置有贯通板厚度方向且用于将所述喷射器基座收容的基座收容部， 在所述喷射器基座中与所述基座收容部的壁面对置的壁面，设置有通过与所述基座收 容部的壁面紧密结合来密封所述处理容器的密封件，在所述处理容器内露出的壁面与设置有所述密封件的壁面之间具有台阶。
8.根据权利要求7所述的等离子体处理装置，其特征在于，从所述电介质板的下表面到在所述处理容器内露出的壁面的距离与从所述电介质板 的下表面到设置有所述密封件的壁面的距离不同。
9.根据权利要求7所述的等离子体处理装置，其特征在于，构成所述台阶的所述喷射器基座的壁面包含向与下述的两个壁面中的至少一方正交 的方向延伸的面，所述两个壁面分别是，在所述处理容器内露出的壁面以及设置有所述密封件的壁面。
10.根据权利要求7所述的等离子体处理装置，其特征在于，在设置有所述密封件的所述喷射器基座的壁面，设置有从壁面表面凹陷的凹部以便存 放所述密封件。
11.根据权利要求7所述的等离子体处理装置，其特征在于，设置有多个所述台阶。
12.根据权利要求7所述的等离子体处理装置，其特征在于， 所述密封件包括0形密封圈。
13.根据权利要求7所述的等离子体处理装置，其特征在于， 所述反应气体包含混合了氧的反应气体。
全文摘要
等离子体处理装置(11)具备在其内部对被处理基板W进行等离子体处理的处理容器(12)；配置在处理容器(12)内且将被处理基板(W)保持在其上面的保持台(14)；被设置在与保持台(14)对置的位置，并且将微波向处理容器(12)内导入的电介质板(16)；向被保持在保持台(14)上的被处理基板(W)的中央区域供应等离子体处理用的反应气体的反应气体供应部(13)。这里，反应气体供应部(13)包含喷射器基座(61)，该喷射器基座(61)被配置在比与保持台(14)对置的呈相对面的电介质板(16)的下表面63向电介质板(16)的内侧后缩的位置。在喷射器基座(61)中设置有将等离子体处理用的反应气体向处理容器(12)内供应的供应孔(66)。
文档编号H01L21/3065GK102084469SQ20098012571
公开日2011年6月1日 申请日期2009年6月16日 优先权日2008年7月9日
发明者加藤和行, 四方政史, 松本直树, 高井和人 申请人:东京毅力科创株式会社