TWI665713B - 電漿處理裝置 - Google Patents

Abstract

本發明所揭露之電漿處理裝置10，具備載置台14及天線22a。載置台14係設置於處理容器內，用以載置基板W。天線22a係以面對載置台14之方式設置於載置台14的上方，並具有頂板40，藉由透過頂板40向處理容器內輻射微波，生成供給至處理容器內的處理氣體之電漿。頂板40，具有：平板部40a，設置於天線22a的底面，至少在面對載置台14一側的面形成平面狀；以及肋部40b，沿著平板部40a的周緣，自平板部40a向上方突出。

Description

電漿處理裝置

本發明所揭露的各種面向以及實施態樣，係關於電漿處理裝置。

吾人知悉使用由微波激發之高密度電漿來處理被處理基板之微波電漿處理裝置。微波電漿處理裝置，例如，可藉由使用配列有複數槽之平板狀的天線將微波輻射至處理裝置內，以使處理裝置內產生更為平均的微波。藉此，微波電漿處理裝置可使供給至處理裝置內的氣體電離，而生成更為平均的高密度電漿。

又，在上述天線的底面，設有以介電材料形成之介電窗。為了確保機械強度，在該介電窗形成肋部(參照日本國特開2015－18686號公報)。

﹝概要﹞ 依本發明一面向之電漿處理裝置，使用微波之電漿於處理容器內處理被處理基板，具備載置台及天線。載置台係設置於處理容器內，用以載置被處理基板。天線係面對載置台而設置於載置台的上方，並具有介電板，藉由透過介電板向處理容器內輻射微波，而生成供給至處理容器內的處理氣體之電漿。介電板具有：平板部，設置於天線的底面，並至少在面對載置台一側的面形成平面狀；以及肋部，形成於平板部面對載置台一側的面之相反側的面。

上述概要僅用於說明，不論於何種形式均非意圖制限本發明。除上述說明的樣態、實施例及特徵外，追加的樣態、實施例及特徵，係藉由參照圖式及以下的詳細說明而明確化。

在以下的詳細說明中，參照形成說明書之一部份的附加圖式。詳細的說明、圖式及請求項所記載的說明上的實施例，並非意圖制限本發明。只要不超出此處所示之本發明揭露的思想或範圍，亦可使用其他的實施例，或進行其他的改變。

在微波電漿裝置中，為使被處理基板的膜質提高，吾人考量將被處理基板設定為高溫，或縮短天線與被處理基板之間的距離。然而，若將被處理基板的溫度設定過高，有時會因熱造成下層承受傷害。因此，吾人檢討，藉由縮短天線與被處理基板之間的距離，而使被處理基板的膜質提高。然而，由於在上述微波電漿裝置中，於介電窗的底面形成有肋部，因此，難以縮短天線與被處理基板之間的距離。

本發明所揭露之電漿處理裝置，於一實施態樣，係使用微波之電漿在處理容器內處理被處理基板之電漿處理裝置，並具備載置台及天線。載置台係設於處理容器內，用以載置被處理基板。天線係以面對載置台之方式設置於載置台的上方，並具有介電板，藉由透過介電板向處理容器內輻射微波，而生成供給至處理容器內之處理氣體的電漿。介電板具有：平板部，設置於天線的底面，並至少在面對載置台一側的面形成為平面狀；以及肋部，形成於平板部面對載置台一側的面之相反側的面。

又，本發明所揭露之電漿處理裝置之一實施態樣中，於平板部，天線亦可具有導體板，該導體板係設置成接觸面對載置台一側的面之相反側的面，而使微波傳播；於平板部，肋部亦可形成於面對載置台一側的面之相反側的面中未設置導體板的區域。

又，本發明所揭露之電漿處理裝置之一實施態樣中，於平板部，肋部亦可沿著面對載置台一側的面之相反側的面之周緣形成，而自平板部向上方突出。

又，本發明所揭露之電漿處理裝置之一實施態樣中，於該平板部，肋部亦可遍及面對載置台一側的面之相反側的面之周緣全周而設置於平板部。

又，本發明所揭露之電漿處理裝置之一實施態樣中，當介電板內的微波波長設為λ時，平板部的厚度亦可在λ／8至3λ／8的範圍內。

又，本發明所揭露之電漿處理裝置之一實施態樣中，肋部自平板部起算的高度，亦可落於平板部的厚度之2倍至4倍的範圍內。

又，本發明所揭露之電漿處理裝置之一實施態樣中，肋部的厚度，亦可落於平板部的厚度之1倍至1.5倍的範圍內。

又，本發明所揭露之電漿處理裝置之一實施態樣中，平板部亦可在面對載置台一側之平面狀的面，施予既定之鍍膜。

又，本發明所揭露之電漿處理裝置之一實施態樣中，平板部的底面與載置於載置台之被處理基板的距離，亦可落於平板部的厚度之3倍至4倍的範圍內。

又，本發明所揭露之電漿處理裝置之一實施態樣中，介電板亦能以氧化鋁、石英、氮化鋁、氮化矽或是氧化釔形成。

又，本發明所揭露之電漿處理裝置之一實施態樣中，為使被處理基板於軸線的周圍移動，載置台亦可設置成能以軸線為中心旋轉。又，處理容器亦可在被處理基板因載置台的旋轉而對於軸線移動的圓周方向，劃分為複數區域。又，天線亦可藉由在複數區域之中的一區域，向處理容器內輻射微波，而生成向處理容器內供給之處理氣體的電漿。

又，本發明所揭露之電漿處理裝置之一實施態樣中，從沿著軸線的方向觀察時，天線之剖面形狀亦可為略正三角形。

依本發明所揭露之各種面向及實施態樣，可確保天線的機械強度，同時可縮短天線與被處理基板之間的距離。

以下，就本發明所揭露之電漿處理裝置的實施態樣，基於圖式詳細說明。又，依本實施態樣所揭露的發明並非用於限定本發明。又，各實施態樣可在不使處理內容產生矛盾的範圍內，適當地組合。 (實施態樣) ［電漿處理裝置10］

圖1為概略表示電漿處理裝置10的頂面圖。圖2係表示自圖1所示的電漿處理裝置10除去處理容器12的上部構件12b後之狀態的俯視圖。圖3為圖1及圖2中電漿處理裝置10之A－A剖面圖。圖4為圖3中軸線X的左側部分之放大剖面圖。圖5為圖3中軸線X的右側部分之放大剖面圖。圖1～圖5所示之電漿處理裝置10，主要具備處理容器12、載置台14、第一氣體供給部16、排氣部18、第二氣體供給部20及電漿生成部22。本實施態樣中的電漿處理裝置10，例如為半分批次之基板處理裝置。

如圖1所示，處理容器12係以軸線X作為中心軸之略圓筒狀的容器。處理容器12內部具備處理室C。處理室C包含單元U，該單元U具備噴射部16a。處理容器12，例如，係由在內面施加氧化鋁膜處理或是Y₂ O₃ (氧化釔)之溶射處理等耐電漿處理之Al(鋁)等金屬形成。電漿處理裝置10於處理容器12內，具有複數電漿生成部22。各個電漿生成部22於處理容器12的上方，具備輸出微波的天線22a。雖然在圖1及圖2所例示之電漿處理裝置10，例如設有3個天線22a，然而，設置於電漿處理裝置10的天線22a的數量並不限定於圖1及圖2所示，亦可適當變更。

如圖2所示，電漿處理裝置10於頂面具備載置台14，該載置台14具有複數之載置區域14a。載置台14係以軸線X作為中心軸之略圓板狀的構件。在載置台14的頂面，以軸線X為中心依同心圓狀形成複數(圖2之例子中為5個)之載置區域14a，該載置區域14a載置作為被處理基板之一例的基板W。基板W係配置於載置區域14a內，載置區域14a係以在載置台14旋轉時基板W不會偏移之方式支持基板W。載置區域14a係與略圓形的基板W大致呈相同形狀之略圓形的凹部。載置區域14a的凹部之直徑W1，係與載置於載置區域14a之基板W的直徑大致相同。亦即，載置區域14a的凹部之直徑W1可設定成以下之程度，以固定基板W：能使受載置的基板W係嵌合於凹部，且即使載置台14旋轉，亦不會因離心力造成基板W自嵌合位置移動。

電漿處理裝置10於處理容器12的外緣具備閘閥G，該閘閥G係用於：透過機器手臂等輸送裝置，將基板W送入處理室C，並將基板W從處理室C送出。又，電漿處理裝置10於載置台14的外緣下方，具備排氣口22h。在排氣口22h連接排氣裝置52。電漿處理裝置10藉由控制排氣裝置52的動作，使處理室C內的壓力維持為目標壓力。本實施態樣中，處理室C內的壓力例如係設定為1～5Torr的範圍內。

如圖3所示，處理容器12具有下部構件12a及上部構件12b。下部構件12a呈向上方開口之略筒狀，並形成凹部，該凹部包含形成處理室C之側壁及底壁。上部構件12b係呈略筒狀之蓋體，該蓋體藉由封蓋下部構件12a之凹部的上部開口而形成處理室C。在下部構件12a與上部構件12b之間的外圍部，亦可設置將處理室C密閉用之彈性密封構件，例如O型環等。

電漿處理裝置10於處理室C的內部，具備載置台14，該處理室C係藉由處理容器12形成。載置台14藉由驅動機構24，以軸線X為中心旋轉驅動。驅動機構24具有馬達等驅動裝置24a及旋轉軸24b，並安裝於處理容器12的下部構件12a。

旋轉軸24b係以軸線X為中心軸線，並延伸至處理室C的內部。旋轉軸24b藉由自驅動裝置24a傳達之驅動力，以軸線X為中心旋轉。載置台14的中央部分係藉由旋轉軸24b支持。因此，載置台14係以軸線X為中心，並隨著旋轉軸24b的旋轉而旋轉。又，在處理容器12的下部構件12a與驅動機構24之間，亦可設置將處理室C密閉之O型環等彈性密封構件。

電漿處理裝置10在處理室C內部的載置台14下方具備加熱器26，用以加熱載置於載置區域14a之基板W。具體而言，藉由將載置台14加熱，以加熱載置於載置台14的基板W。基板W透過設置於處理容器12之閘閥G，藉由未圖示之機器手臂等輸送裝置送入處理室C，而載置於載置區域14a。又，基板W藉由輸送裝置，透過閘閥G自處理室C送出。

如圖2所示，處理室C形成配列在以軸線X為中心之圓周上的第一區域R1及第二區域R2。載置於載置區域14a之基板W，伴隨載置台14的旋轉，依序通過第一區域R1及第二區域R2。

如圖4所示，電漿處理裝置10中，在第一區域R1的上方，相對載置台14的頂面配置第一氣體供給部16。第一氣體供給部16具備噴射部16a。亦即，處理室C所包含的區域之中，相對噴射部16a的區域為第一區域R1。

噴射部16a具備複數之噴射口16h。第一氣體供給部16透過複數之噴射口16h，朝第一區域R1供給前驅物氣體。藉由向第一區域R1供給前驅物氣體，以在通過第一區域R1之基板W的表面，將前驅物氣體的原子或是分子化學吸附。前驅物氣體例如為DCS(二氯矽烷)或一氯甲硅烷、三氯矽烷等。

在第一區域R1的上方，相對載置台14的頂面設有排氣部18之排氣口18a。排氣口18a係設置於噴射部16a的周圍。排氣部18藉由真空泵等排氣裝置34的動作，透過排氣口18a排放處理室C內的氣體。

在第一區域R1的上方，相對載置台14的頂面，設有第二氣體供給部20之噴射口20a。噴射口20a係設置於排氣口18a的周圍。第二氣體供給部20透過噴射口20a向第一區域R1供給沖洗氣體。由第二氣體供給部20供給之沖洗氣體，例如為Ar(氬)等惰性氣體。藉由將沖洗氣體噴射至基板W的表面，以從基板W除去過剩化學吸附於基板W之前驅物氣體的原子或是分子(殘留氣體成分)。藉此，在基板W的表面形成由前驅物氣體的原子或是分子所化學吸附而成之原子層或是分子層。

電漿處理裝置10自噴射口20a噴射沖洗氣體，並由排氣口18a沿載置台14的表面排放沖洗氣體。藉此，電漿處理裝置10抑制供給至第一區域R1的前驅物氣體向第一區域R1外漏出。又，由於電漿處理裝置10自噴射口20a噴射沖洗氣體，而由排氣口18a沿著載置台14的面排放沖洗氣體，因此，可抑制向第二區域R2供給之反應氣體或是反應氣體的自由基等侵入第一區域R1內。亦即，電漿處理裝置10藉由自第二氣體供給部20的沖洗氣體之噴射及自排氣部18之排氣，將第一區域R1與第二區域R2分離。

又，電漿處理裝置10具備單元U，該單元U包含噴射部16a、排氣口18a及噴射口20a。亦即，噴射部16a、排氣口18a及噴射口20a，係作為構成單元U之部件而形成。如圖4所示，單元U具有由第一構件M1、第二構件M2、第三構件M3及第四構件M4依序堆疊之構造。單元U係安裝於處理容器12，以抵接於處理容器12的上部構件12b之底面。

如圖4所示，在單元U形成有貫通第二構件M2～第四構件M4之氣體供給路16p。氣體供給路16p之上端，係連接設置於處理容器12的上部構件12b之氣體供給路12p。在氣體供給路12p，經由閥16v及質流控制器等流量控制器16c，連接前驅物氣體的氣體供給源16g。又，在氣體供給路16p的下端，連接形成於第一構件M1與第二構件M2之間的空間16d。在空間16d，連接設置於第一構件M1之噴射部16a的噴射口16h。

在單元U，形成貫通第四構件M4之氣體供給路20r。氣體供給路20r之上端，係連接設置於處理容器12的上部構件12b之氣體供給路12r。在氣體供給路12r，經由閥20v及質流控制器等流量控制器20c，連接沖洗氣體的氣體供給源20g。

單元U中，氣體供給路20r的下端，係連接於設置在第四構件M4的底面與第三構件M3的頂面之間的空間20d。又，第四構件M4形成容納第一構件M1～第三構件M3的凹部。在形成凹部的第四構件M4的內側面，與第三構件M3的外側面之間，設置間隙20p。間隙20p連接空間20d。間隙20p的下端，作為噴射口20a發揮功能。

在單元U，形成貫通第三構件M3及第四構件M4之排氣路18q。排氣路18q的上端，係與處理容器12的上部構件12b所設置之排氣路12q連接。排氣路12q係連接至真空泵等排氣裝置34。又，排氣路18q的下端，係連接至設置於第三構件M3的底面與第二構件M2的頂面之間的空間18d。

第三構件M3具備容納第一構件M1及第二構件M2之凹部。在「構成第三構件M3所具備的凹部之第三構件M3內側面」與「第一構件M1及第二構件M2的外側面」之間，設置間隙18g。空間18d連接間隙18g。間隙18g的下端係作為排氣口18a發揮功能。電漿處理裝置10藉由自噴射口20a噴射沖洗氣體，而由排氣口18a沿著載置台14之面排放沖洗氣體，以抑制向第一區域R1供給的前驅物氣體朝第一區域R1外漏出。

如圖5所示，電漿處理裝置10中，在設於第二區域R2上方的上部構件12b的開口AP，具備相對載置台14的頂面設置之電漿生成部22。電漿生成部22具有天線22a及向天線22a供給微波之同軸導波管22b。本實施態樣中，例如在上部構件12b形成3個開口AP，電漿處理裝置10例如具備3個電漿生成部22。

電漿生成部22朝向第二區域R2供給反應氣體及微波，而於第二區域R2生成反應氣體的電漿。在使用含氮氣體作為反應氣體的情形下，電漿生成部22會使基板W所化學吸附的原子層或是分子層與氮化合。作為反應氣體，例如可使用N₂ (氮)或是NH₃ (氨)等含氮氣體。

如圖5所示，電漿生成部22以封閉開口AP之方式氣密性地配置天線22a。天線22a具有頂板40、槽板42及慢波板44。

圖6及圖7係表示頂板40之一例的圖式。圖6表示沿著軸線X從上方觀察頂板40時之頂板40的形狀之一例，圖7表示沿著軸線X從下方觀察頂板40時之頂板40的形狀之一例。頂板40係由介電材料形成，如圖6及圖7所示，其具有平板部40a及沿著平板部40a的周緣自平板部40a向上方突出的肋部40b。本實施態樣中，肋部40b遍及平板部40a的周緣全周，而形成於平板部40a上。

本實施態樣中，如圖6及圖7所示，頂板40自軸線X的方向觀察時的形狀，例如為角落為圓弧之略正三角形。本實施態樣中，頂板40例如係以氧化鋁形成。又，氧化鋁外，頂板40亦可以石英、氮化鋁、氮化矽、或是氧化釔等形成。頂板40係藉由上部構件12b支持，以使平板部40a的底面自「形成於處理容器12的上部構件12b的開口AP」向第二區域R2露出。

本實施態樣之頂板40中，至少平板部40a的底面區域係形成為平面狀，該平板部40a面對「載置在載置區域14a之基板W所通過的區域」。此外，形成為平面狀之平板部40a的底面區域，例如係由Al₂ O₃ 、Y₂ O₃ 、或是YF₂ 等進行鍍膜。這些鍍膜，可藉由溶射或氣膠沉積法等進行。藉此，可防止在基板W之處理過程，因頂板40的材料附著於基板W的表面而產生之污染物質。又，本實施態樣中，由於平板部40a的底面係形成為平面狀，故可使鍍膜於平板部40a底面的膜之緊密貼合性提高。

在頂板40上設有槽板42。槽板42係配置於以頂板40的肋部40b包圍的區域內。圖8係表示槽板42之一例的圖式。槽板42係由金屬形成為板狀。如圖8所示，槽板42自軸線X的方向觀察時之形狀，例如為角落為圓弧之略正三角形。如圖8所示，在槽板42形成有複數之槽對42c。在各槽對42c，包含有互相交叉或是向垂直方向延伸之長孔亦即二個槽孔42a及42b。這些槽對42c，在槽板42的面內以半徑相異的同心圓狀複數形成於圓周方向。又，在槽板42設置開口42d，用以配置同軸導波管22b。槽板42為導體板之一例。

在槽板42上設有慢波板44。慢波板44係配置在由頂板40之慢波板44b所包圍的區域內。圖9係表示慢波板44之一例的圖式。慢波板44例如係以氧化鋁等介電材料形成。如圖9所示，自軸線X的方向觀察時，慢波板44形狀例如為角落為圓弧之略正三角形。在慢波板44設置略圓筒狀的開口，用以配置同軸導波管22b的外側導體62b。在形成該開口周圍之慢波板44的內徑側端部，設有向慢波板44的厚度方向突出之環狀的突出部44a。慢波板44係以突出部44a向上側突出之方式安裝於槽板42上。

在慢波板44的頂面設置冷卻板46。冷卻板46將形成於其內部之流道，藉由流通之冷媒，透過慢波板44冷卻天線22a。冷卻板46的表面為金屬製。冷卻板46，藉由未圖示之螺旋彈簧墊片等彈簧，按壓慢波板44的頂面，冷卻板46的底面係緊密貼合於慢波板44的頂面。藉此，天線22a可透過冷卻板46高效率地放熱。

同軸導波管22b具備中空之略圓筒狀的內側導體62a及外側導體62b。內側導體62a自天線22a的上方貫通慢波板44的開口及槽板42的開口。外側導體62b係設置為：在內側導體62a的外圍面與外側導體62b的內周面之間，隔著間隙，包圍內側導體62a。外側導體62b的下端，連接冷卻板46的開口部。在內側導體62a與外側導體62b之間，自外側導體62b朝向內側導體62a的方向，朝斜下方向插入有複數之短柱80。藉由控制各個短柱80的插入量，可以控制自頂板40底面向第二區域R2輻射之微波的分佈。

電漿處理裝置10具有導波管60及高頻產生器68。高頻產生器68，例如使1MHz～3THz之帶域所包含的高頻產生。本實施態樣中，高頻產生器68係使300MHz～3THz之帶域所包含的微波(例如2.45GHz的微波)產生。由高頻產生器68所產生之例如約2.45GHz的微波，係透過導波管60傳播至同軸導波管22b，並傳播於內側導體62a與外側導體62b之間隙。此外，傳播於慢波板44內之微波，係自槽板42的槽孔向頂板40傳播，並自頂板40向第二區域R2輻射。

在第二區域R2，自反應氣體供給部22c供給反應氣體。反應氣體供給部22c例如係以向開口AP的周圍延伸之方式，複數設置於處理容器12的上部構件12b之內側，並向頂板40的下方噴射反應氣體。在反應氣體供給部22c，經由閥50v及質流控制器等流量控制器50c，連接反應氣體之氣體供給源50g。

電漿生成部22藉由反應氣體供給部22c，向第二區域R2供給反應氣體，並藉由天線22a向第二區域R2輻射微波。藉此，於第二區域R2生成反應氣體電漿。

又，如圖3所示，電漿處理裝置10具備控制部70，用以控制電漿處理裝置10的各構成元件。控制部70亦可為具備CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)等控制裝置、記憶體等儲存裝置及輸出入裝置等之電腦。控制部70基於依照儲存於記憶體之控制程式的CPU之動作，控制電漿處理裝置10的各構成元件。

例如，控制部70對驅動裝置24a輸出控制載置台14的旋轉速度之控制訊號。又，控制部70對連接於加熱器26之電源輸出控制基板W的溫度之控制訊號。又，控制部70對閥16v及流量控制器16c輸出控制前驅物氣體的流量之控制訊號。又，控制部70對排氣裝置34輸出控制排氣量之控制訊號。

又，控制部70對閥20v及流量控制器20c輸出控制沖洗氣體的流量之控制訊號。又，控制部70對高頻產生器68輸出控制微波的能量之控制訊號。又，控制部70對閥50v及流量控制器50c輸出控制反應氣體的流量之控制訊號。又，控制部70對排氣裝置52發送控制自來排氣口22h的排氣量之控制訊號。 ［頂板40的形狀］

在使用電漿處理裝置10進行之基板W的電漿處理當中，處理容器12內係設定成比大氣壓更低的壓力。因此，對於頂板40施加因應大氣壓與處理容器12內的壓力之差壓的壓力。因此，為了確保頂板40對於壓力之強度，有時會於頂板40設置肋部。在使用了微波之電漿處理中，若縮短天線22a與基板W之間的距離，則向基板W供給之自由基的量會增加，而提高形成於基板W上的膜之品質。然而，為了確保頂板40的機械強度，若於頂板40的載置台14側之面設置肋部，則因肋部之高度，會難以將天線22a靠近基板W。因此，難以使形成於基板W上的膜之品質提高。

在此，發明者們檢討後，思及使用未於載置台14一側的面設置肋部之頂板40。在模擬使用未設置肋部之板狀的頂板而實施電漿處理時之頂板的第一主應力後，得到如圖10所示之模擬結果。圖10係表示未設置肋部之頂板的第一主應力之模擬結果的一例之圖式。圖10所示之模擬結果表示，有關11mm、13mm及16mm三種厚度L1之頂板，改變自天線22a供給之微波的電力時之頂板的第一主應力之模擬結果。又，圖10所示的模擬結果中，頂板的材質係使用氧化鋁。

從圖10之結果可理解，無論於任一厚度L1之頂板，隨著微波的電力增加，頂板之第一主應力均會增加。此外，在厚度L1為11mm或是13mm之頂板，供給了5kW的微波時之第一主應力超過75MPa。又，對於厚度L1為16mm之頂板，供給5kW的微波時之第一主應力在75MPa附近。

在此，本實施態樣中，從頂板的過去使用實績，將供給了5kW的微波時之第一主應力的上限値定為75MPa。若參照圖10之模擬結果可理解，在厚度L1為11mm或是13mm的頂板，供給了5kW的微波時之第一主應力超過上限値。又，可理解：對於厚度L1為16mm的頂板，供給5kW的微波時之第一主應力在75MPa附近，故對於上限値未取得邊限。從而，吾人理解，在使用未設置肋部的板狀的頂板時，無法確保強度。

其次，就設有肋部之頂板的模擬結果加以說明。若於頂板的載置台14一側之面設置肋部，則因肋部的高度，難以將天線22a靠近基板W。因此，本實施態樣中，如圖6及圖7已說明般，使用設有肋部之頂板40，該肋部係設於與載置台14一側的面之相反側的面之周緣整體。

在此，就模擬中使用的參數加以說明。圖11係說明肋部的高度及寬度之圖式。如圖11所示，於頂板40，將平板部40a的厚度定義為L1，將自肋部40b起算之平板部40a的高度定義為L2，並將肋部40b的寬度定義為L3。

又，頂板40之平板部40a係配置於槽板42下。此外，從設置於槽板42之各個槽孔42a及42b輻射之微波，傳播至頂板40，並自頂板40向第二區域R2輻射。在此，為提高機械強度，考量使頂板40的厚度L1增加。然而，若頂板40的厚度L1增加，從各個槽孔42a及42b輻射的微波，易於向頂板40的面內方向擴散，而容易在頂板40上產生微波的駐波。若產生微波的駐波，於頂板40的面內，有時在有別於槽孔42a及42b正下方的位置微波會增強。因此，微波會與槽孔42a及42b之配置成為不同的分佈，造成微波分佈之可控制性下降。由此，會產生電漿之點火不良或是電漿分佈的偏離。因此，平板部40a的厚度亦不宜過厚。

本實施態樣中，從機械強度與微波分佈之可控制性的觀點，當頂板40內之微波的波長為λ時，平板部40a的厚度L1較佳為例如落於λ／8～3λ／8的範圍內之厚度。頂板40的材質為氧化鋁時，對於2.45GHz的微波，平板部40a的厚度L1較佳為例如落於大約5mm～15mm的範圍內。從微波分佈之可控制性的觀點，平板部40a的厚度L1更佳為λ／4。頂板40的材質為氧化鋁時，由於頂板40內的2.45GHz之微波的波長約為40mm，因此，從微波分佈之可控制性的觀點，平板部40a的厚度L1較佳約為10mm左右。然而，若考慮機械強度，吾人認為對於10mm左右的厚度，強度的邊限太小。因此，以下係以平板部40a的厚度L1為13mm進行模擬。

圖12係表示設置於肋部之頂板40的模擬結果的一例之圖式。又，在圖12所示之模擬結果中，頂板40的材質係使用氧化鋁。

從圖12的模擬結果可理解，肋部40b的高度L2愈高，愈能抑制第一主應力相對於微波強度的增強之增加。然而，若肋部40b的高度L2過高，則在肋部40b與平板部40a連接的部分，有集中之應力增加的傾向。因此，肋部40b的高度L2較佳為落於既定範圍內，例如較佳為落於平板部40a的厚度L1之2倍～4倍的範圍內。本實施態樣中，肋部40b的高度L2較佳為例如落於20mm～40mm的範圍內。

又，從圖12的模擬結果可理解，肋部40b的寬度L3愈大，愈能抑制第一主應力相對於微波的強度的增強之增加。然而，若肋部40b的寬度L3過大，則用以配置槽板42或慢波板44之平板部40a的區域變狹窄。因此，肋部40b的寬度L3較佳為落於既定範圍內，例如較佳為落於平板部40a的厚度L1之1倍～1.5倍的範圍內。本實施態樣中，肋部40b的寬度L3較佳為例如落於10mm～15mm的範圍內。

從圖12可理解，從模擬中能確認，藉由將平板部40a的厚度L1設定為13mm，將肋部40b的高度L2設定為27.5mm，並將肋部40b的寬度L3設定12.5mm，可抑制在頂板40產生之第一主應力至62.9MPa為止。

如此，本實施態樣中，如圖5～圖7所示般，藉由使用「在載置台14一側的面之相反側的面設有肋部之頂板40」，即便為在載置台14一側的面未設置肋部之情形，亦可將產生於頂板40之第一主應力抑制為既定値以下。藉此，可將天線22a與基板W之間的距離縮短。

例如，使用「於底面形成肋部之頂板40」的習知電漿處理裝置10中，頂板40除肋部以外之部分，從底面至基板W的距離為67mm。相對於此，本實施態樣之電漿處理裝置10中，可將頂板40從底面至基板W的距離，進而縮短至45.7mm。亦即，本實施態樣之電漿處理裝置10中，相較於習知的電漿處理裝置10，可將頂板40至基板W的距離，縮短21.3mm。

如此，藉由縮短天線22a與基板W之間的距離，在天線22a附近生成的自由基更容易到達基板W。從而，可使供給至基板W之自由基的量增加，即使為更低的處理溫度，亦可使基板W的膜質提高。

又，若頂板40與基板W之間的距離過短，會對基板W產生充電損害。實驗中，當頂板40的底面與基板W之距離未滿30mm時，對基板W產生了充電損害。因此，最好不要使天線22a與基板W之間的距離過短。因此，本實施例中，天線22a與基板W之間的距離，較佳為落於既定範圍內，例如較佳為落於平板部40a的厚度L1之3倍～4倍的範圍內。本實施態樣中，天線22a與基板W之間的距離，較佳為例如落於30mm～40mm的範圍內。

以上，就實施態樣加以說明。依本實施態樣之電漿處理裝置10，可使基板W的膜質提高。尤其，由於依本實施態樣之電漿處理裝置10，可使天線22a底面之頂板40的厚度L1維持在3λ／8以下的厚度之狀態，而使頂板40的底面平坦化，因此，可同時實現：「提高生成電漿的區域中之微波分佈的可控制性」以及「增加向基板W供給之自由基的量」。

又，本發明揭露之技術，並不限定於上述實施態樣，可在其主旨的範圍內進行各種變化。

例如，上述實施態樣中，係使用從沿著軸線X方向觀察時之剖面形狀為略正三角形之天線22a作為天線22a，然而，本發明揭露之技術並不限於此。作為本發明之其他形態，從沿著軸線X的方向觀察時，天線22a的形狀亦可為略正三角形以外的形狀，例如略圓形或多角形等。

又，上述實施態樣中，關於電漿處理裝置10，係以半分批次的基板處理裝置為例說明。然而，本發明揭露之技術並不限於此。例如，對於單片式的電漿處理裝置10，亦可使用上述頂板40。

又，在上述實施態樣中的頂板40中，係遍及平板部40a的周緣全周設置肋部40b。然而，本發明揭露之技術並不限於此。例如，肋部40b亦可僅設置於平板部40a的周緣之中的一部份區間。又，從沿著軸線X的方向觀察時之頂板40的形狀為略正三角形之情形，在角落部分有應力易於集中之傾向。因此，即便為未於平板部40a的周緣全周設置肋部40b之情形，較佳為亦於該角落部分設置肋部40b。又，肋部40b亦可設置於平板部40a之周緣以外的部分。

又，肋部40b只設於平板部40a的頂面(面對載置台14一側的面之相反側的面)即可，不必然須設於平板部40a的頂面周緣。惟，此時肋部40b於平板部40a的頂面，較佳為設置於配置槽板42之區域以外的區域。

又，雖然上述實施態樣中，頂板40的肋部40b係沿著平板部40a的周緣，自平板部40a向面對載置台14一側的面之相反側突出，然而，本發明揭露之技術並不限於此。如圖13所示，肋部40b亦可沿著平板部40a的周緣，自平板部40a向面對載置台14一側的面之相反側突出，進而，成為沿著與平板部40a的面略呈平行之方向朝向外側突出之形狀。藉此，在保有頂板40之機械強度的同時，可進而使天線22a整體靠近基板W。

自上述之內容來看，本發明之各種實施例係為了說明之目的而加以記載，此外，應理解可不自本發明之範圍及思想逸脫地施行各種變形。因此，此處所揭露之各種實施例，並非用於限制以下之各請求項所指定的本質之範圍及思想。

10‧‧‧電漿處理裝置

12‧‧‧處理容器

12a‧‧‧下部構件

12b‧‧‧上部構件

12p‧‧‧氣體供給路

12q‧‧‧排氣路

12r‧‧‧氣體供給路

14‧‧‧載置台

14a‧‧‧載置區域

16‧‧‧第一氣體供給部

16a‧‧‧噴射部

16c‧‧‧流量控制器

16d‧‧‧空間

16g‧‧‧氣體供給源

16h‧‧‧噴射口

16p‧‧‧氣體供給路

16v‧‧‧閥

18‧‧‧排氣部

18a‧‧‧排氣口

18d‧‧‧空間

18g‧‧‧間隙

18q‧‧‧排氣路

20‧‧‧第二氣體供給部

20a‧‧‧噴射口

20c‧‧‧流量控制器

20d‧‧‧空間

20g‧‧‧氣體供給源

20p‧‧‧間隙

20r‧‧‧氣體供給路

20v‧‧‧閥

22‧‧‧電漿生成部

22a‧‧‧天線

22b‧‧‧同軸導波管

22c‧‧‧反應氣體供給部

22h‧‧‧排氣口

24‧‧‧驅動機構

24a‧‧‧驅動裝置

24b‧‧‧旋轉軸

26‧‧‧加熱器

34‧‧‧排氣裝置

40‧‧‧頂板

40a‧‧‧平板部

40b‧‧‧肋部

42‧‧‧槽板

42a‧‧‧槽孔

42b‧‧‧槽孔

42c‧‧‧槽對

42d‧‧‧開口

44‧‧‧慢波板

44a‧‧‧突出部

44b‧‧‧慢波板

46‧‧‧冷卻板

50c‧‧‧流量控制器

50g‧‧‧氣體供給源

50v‧‧‧閥

52‧‧‧排氣裝置

60‧‧‧導波管

62a‧‧‧內側導體

62b‧‧‧外側導體

68‧‧‧高頻產生器

70‧‧‧控制部

80‧‧‧短柱

L1‧‧‧平板部40a的厚度

L2‧‧‧肋部40b的高度

L3‧‧‧肋部40b的寬度

A－A‧‧‧剖面

AP‧‧‧開口

G‧‧‧閘閥

M1‧‧‧第一構件

M2‧‧‧第二構件

M3‧‧‧第三構件

M4‧‧‧第四構件

R1‧‧‧第一區域

R2‧‧‧第二區域

U‧‧‧單元

W‧‧‧基板

W1‧‧‧載置區域14a的凹部之直徑

X‧‧‧軸線

【圖1】圖1為概略表示電漿處理裝置之頂面圖。

【圖2】圖2係表示自圖1所示之電漿處理裝置除去處理容器的上部後之狀態的俯視圖。

【圖3】圖3為圖1及圖2中的電漿處理裝置之A－A剖面圖。

【圖4】圖4為圖3中軸線X的左側部分之放大剖面圖。

【圖5】圖5為圖3中軸線X的右側部分之放大剖面圖。

【圖6】圖6係表示頂板的概略形狀之一例的俯視圖。

【圖7】圖7係表示頂板的概略形狀之一例的俯視圖。

【圖8】圖8係表示槽板的概略形狀之一例的俯視圖。

【圖9】圖9係表示慢波板的概略形狀之一例的俯視圖。

【圖10】圖10係表示未設置肋部的頂板之第一主應力的模擬結果之一例的圖式。

【圖11】圖11係說明肋部的高度及寬度之圖式。

【圖12】圖12係表示設置了肋部之頂板的模擬結果之一例的圖式。

【圖13】圖13係表示天線之其他例子的放大剖面圖式。

Claims (11)

1. 一種電漿處理裝置，使用微波之電漿在處理容器內處理被處理基板，該電漿處理裝置具備：載置台，設置於該處理容器內，用以載置該被處理基板；以及天線，以面對該載置台之方式設置於該載置台的上方，並具有介電板，藉由透過該介電板向該處理容器內輻射微波，生成供給至該處理容器內之處理氣體的電漿；該介電板，具有：平板部，設置於該天線的底面，至少在面對該載置台一側的面形成為平面狀；以及肋部，形成於平板部面對該載置台一側的面之相反側的面；於該平板部，該肋部沿著面對該載置台一側的面之相反側的面之周緣形成，而自該平板部向上方突出。
2. 如請求項1所述之電漿處理裝置，其中於該平板部，該天線具有導體板，該導體板係設置成接觸面對該載置台一側的面之相反側的面，而使該微波傳播；於該平板部，該肋部係形成於面對該載置台一側的面之相反側的面中未設置該導體板的區域。
3. 如請求項1所述之電漿處理裝置，其中於該平板部，該肋部係遍及面對該載置台一側的面之相反側的面之周緣全周而設置於該平板部。
4. 如請求項1所述之電漿處理裝置，其中當該介電板內的微波波長設為λ時，該平板部的厚度落於λ/8至3λ/8的範圍內。
5. 如請求項1所述之電漿處理裝置，其中該肋部自該平板部起算的高度，落於該平板部厚度的2倍至4倍的範圍內。
6. 如請求項1所述之電漿處理裝置，其中該肋部的厚度，落於該平板部的厚度之1倍至1.5倍的範圍內。
7. 如請求項1所述之電漿處理裝置，其中該平板部在面對該載置台一側之平面狀的面，施予既定之鍍膜。
8. 如請求項1所述之電漿處理裝置，其中該平板部的底面與載置於該載置台之該被處理基板的距離，係落在該平板部的厚度之3倍至4倍的範圍內。
9. 如請求項1所述之電漿處理裝置，其中該介電板係以氧化鋁、石英、氮化鋁、氮化矽或是氧化釔形成。
10. 如請求項1所述之電漿處理裝置，其中為使該被處理基板於軸線的周圍移動，該載置台係設置能成以該軸線為中心旋轉；該處理容器在該被處理基板因該載置台的旋轉而對於該軸線移動的圓周方向，被劃分為複數區域；該天線藉由在該等複數區域之中的一區域，向該處理容器內輻射微波，而生成向該處理容器內供給之處理氣體的電漿。
11. 如請求項10所述之電漿處理裝置，其中從沿著該軸線的方向觀察時，該天線之剖面形狀為略正三角形。