TW200915931A - Plasma processing system and use of plasma processing system - Google Patents

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200915931 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關藉由電磁波來使氣體激發而電漿處理被 處理體之電漿處理裝置，特別是有關具備控制電磁波的傳 播的機構之電漿處理裝置。 【先前技術】 在利用電磁波來產生的電漿中，微波電漿是藉由經介 電體板來將微波導入減壓狀態的處理室内而產生。就微波 電漿處理裝置而言，當電漿的電子密度ne比截止密度nc 更高時，微波是無法進入電漿内，傳播於介電體板與電漿 之間。傳播中，微波的一部份是作爲漸逝波而被電漿吸收 ，使用於電漿的維持。如此，傳播於介電體板與電漿之間 的微波是被稱爲表面波。 表面波是根據微波的頻率、電漿的電子密度、介電體 板的形狀或尺寸、介電體板的介電常數等來決定所被激發 的傳播模式。一般用以使電漿產生的激發手段是使用 2.4 5GHz的微波，由此微波產生於介電體板的正下方的表 面波，一般是顯示多模式的重疊。特別是在適於被處理體 的處理之1 X 1 Ο1、ηΤ3〜1 X 1 0I2cnT3程度的電子密度的區域 ，多數的表面波的模式會集中。 另一方面，表面波的模式對電漿的電子密度而言是離 散性的。因此，有可能從由多模式產生的表面波產生不適 於處理的不均一電漿。 -5- 200915931 丰目對的’有藉由鄰接於介電體板的基板側的面來配設 具:有複數的線狀突起的導體板來控制傳播模式的技術被揭 示（例如參照專利文獻1 )。若根據此，則在微波被導入 至處理室時’微波會避開導體板的線狀突起來選擇性地通 過隙縫。此時，進行模式的選擇，藉此可提高所被產生之 電漿的均一性。 〔專利文獻1〕特開2 0 0 0 - 2 7 3 6 4 6號公報 【發明內容】 (發明所欲解決的課題） 然而’在將低頻率的電磁波供給至電漿處理裝置時， 不僅傳播於介電體板與電漿之間的表面波（以下稱爲表面 波）’還會產生傳播於處理容器内面的金屬面與電漿之間 的表面波（以下稱爲導體表面波）。導體表面波是若電漿 中的電子密度比截止密度η。的2倍更低，則無法傳播。 由於截止密度η。是與電磁波的頻率的二次方成比例，因 此導體表面波若頻率，電子密度不高，則無法傳播。而且 ’導體表面波是具有頻率越低越難衰減的特徴。 —般使用於電漿的產生之2450MHz的頻率中，若截 止密度 的値形成 7·5><101()(：πΓ3，電子密度不爲 1.5 xlO11 cnT3以上，則導體表面波不會傳播。例如，就表 面附近的電子密度爲ΙχΙΟ1、!!!·3程度的低密度電漿而言， 導體表面波是全部不傳播。即使是電子密度更高時，還是 會因爲衰減大，所以大多導體表面波的傳播不太會成爲問 -6- 200915931 題。 另一方面，例如就915MHz的頻率而言，即使是表面 附近的電子密度爲1 X 1 0 1 1 c m _3程度的低密度電漿’導體表 面波還是會長傳於處理室的内面。 藉此，利用低頻的電磁波來執行電漿處理時’除了以 往進行的控制表面波的傳播之手段以外，還必須論及控制 導體表面波的傳播之手段。 (用以解決課題的手段） 爲了解決上述課題，若根據本發明的某形態，則可提 供一種電漿處理裝置，係藉由電磁波來使氣體激發，而電 漿處理被處理體之電漿處理裝置，其特徵係具備： 處理容器；其係藉由金屬所形成； 電磁波源，其係輸出電磁波； 介電體板，其係面向上述處理容器的内壁，將由上述 電磁波源輸出的電磁波透過至上述處理容器内；及 傳播障礙部，其係設於上述處理容器的内面。 如圖8所示，一旦導體表面波TM到達溝3 00a，則會 被分配成傳播於溝3 0 0 a的底面的導體表面波T M u及跳過 溝300a而直接傳至電漿中的透過波ΤΜ12。導體表面波 Τ Μ !】與透過波Τ Μ】2是再度合流於溝3 0 0 a的端部Ρ。此時 ’導體表面波的一部份會反射’形成反射波（導體表面波 ΤΜ22 )，剩下是形成進行波（導體表面波ΤΜ21 )更傳播 而去。 200915931 此時’一旦導體表面波ΤΜη與透過波ΤΜ12的相位偏 差1 8 0度’則在合流地點p，此2個波會彼此打消，幾乎 全反射。此時，進行波（導體表面波TM21)不存在，亦 即導體表面波TM不會傳播至溝300a的前方。 如此’上述傳播障礙部係具有制止沿著上述處理容器 的内面傳播的電磁波之機構。 藉此，可迴避導體表面波沿著處理容器的内面而傳播 至被處理體的周圍，處理的均一性受損。並且，可迴避導 體表面波傳播於介電體板間，彼此干渉而有損電漿的均一 性或安定性。而且，可防止在無法使用於被處理體的處理 之位置產生電漿，因而電磁波的能量被浪費地消費。又， 可制止導體表面波傳播至因導體表面波的能量而恐有機器 損傷之虞的區域。 另外，處理容器的内面，例如可舉電漿所接觸之處理 容器的内壁的金屬面 '在處理容器的内壁中劃成電漿處理 被處理體的空間之内壁的金屬面、比載置被處理體的位置 更位於上部（介電體板側）之處理容器的内壁的金屬面。 上述傳播障礙部可包含使沿著上述處理容器的内面而 傳播的電磁波的至少一部份反射之溝部。上述溝部可以能 夠在上述處理容器的内面包圍上述介電體的周圍之方式設 置。又，上述溝部的剖面大槪爲矩形’上述溝部的寬度W 與深度D可符合〇_26<D/W<2.3的關係。 藉由模擬所求取導體表面波在溝衰減如何的程度之結 果，如圖9及圖1 〇所示’導體表面波的9 0 %衰減（亦即 200915931 ’導體表面波的90%會在溝反射，僅導體表面波的丨〇%會 超過溝而傳播）時的長寬比D/W是下限値0.26及上限値 2.3。由此結果，藉由使溝的形狀（D/W )適當化成 0.20<D/W<2.3 ，可利用溝來制止導體表面波的傳播。 上述溝部的寬度，可比電磁波之往電漿的進入長的2 倍更小，比形成於上述處理容器的内面與電漿之間的鞘層 的厚度的2倍更大。 當溝的寬度W爲鞘層厚度ds的2倍以下時（2ds2W )，如圖1 1 A所示，溝的内部空間是全部形成鞘層區域。 其結果，即使設置溝，鞘層厚度ds也不會產生階差’對 於導體表面波TM來說是與沒有溝者相同。因此’爲了藉 由溝來制止導體表面波的傳播，如圖1 1 B所示’最好是溝 的寬度W比鞘層厚度的2倍更大。 電磁波的進入長δ是表示在射入電磁波時’電磁波可 射入電漿内部的程度。因此，如圖1 2 Α所示’當溝的寬度 ί W爲進入長δ的2倍以上時（25SW) ’導體表面波ΤΜ>2 無法比進入長δ更深進入電漿内部’不能越過溝而傳播。 其結果，即使設置溝還是小會在端部Ρ產生導體表面波的 反射，導體表面波ΤΜ ! ί是不會被制止其傳播’行進至溝 的前方（導體表面波ΤΜ21)。因此，爲了藉由溝來制止 導體表面波的傳播’如圖1 2 Β所示，最好溝的寬度W疋 比電磁波的進入長的2倍還要小。 上述溝部的角落部的曲率半徑，可比傳播於處理谷器 的内面與電漿之間的電磁波的波長λ的1 /4 0更小。 200915931 將藉由模擬來計算導體表面波通過一處的曲率半徑R 的角落部時的透過量的結果顯示於圖13。電子密度116是 設定成lxl〇12cm·3，電漿電位是設定成24V。此時的鞘層 厚ds是0.07mm，導體表面波的波長λ是30.4mm，進入長 δ 是 5 . 3 mm。 可知導體表面波的透過量是曲率半徑爲〇mm，亦即角 落部爲直角時最小，隨著曲率半徑R的増加而變大。對於 角落部爲直角時的透過量而言，若爲增加到10%透過量爲 止，則溝3 00a具有傳播制止機能，角落部的曲率半徑到 0.77mm爲止爲容許範圍。0_ 77mm是導體表面波TM的波 長30.4mm的約1 /40 (=0.77/30.4 )。由以上的模擬結果 及考察發明者們所賦予的結論是溝3 00a的角落部的曲率 半徑R必須比導體表面波TM的波長λ的1 /40更小。 上述傳播障礙部可包含使沿著上述處理容器的内面傳 播的電磁波的至少一部份反射之凸部。上述凸部可以能夠 在上述處理容器的内面包圍上述介電體的周圍之方式設置 〇 如圖14所示’有關沿著凸部300b的表面之導體表面 波TM的傳播，4個的角C!〜C 4是阻抗的不連續點，角c ! 〜C4間的3個的平面部是視爲持有某特性阻抗的傳送線路 ，可想像成4個阻抗的不連續點以3個某長度的傳送線路 來結合的傳送線路濾波器。就單一的角C ,〜C4而言，即 使無法令導體表面波TM充分反射，還是可藉由使凸部 3 0 0b的平面部的長度（傳送線路的長度）最適化來全體實 -10 - 200915931 現小的透過量。 若將凸部的高度提高至必要以上’則電漿的電子與離 子會在凸部的壁面再結合’電漿密度會變低’因此凸部的 高度最好儘可能低。然而’凸部的高度必須比鞘層厚度更 高。因爲若非導體表面波τ M爲階差的凸部所能捕捉的高 度，則凸部無法發揮傳播制止機能。又，因爲傳送線路的 反射係數的相位是在電磁波的波長的1 /2的長度旋轉3 6 0 ° ’所以凸部的高度在導體表面波TM的波長的1 /2以下可 實現所有的阻抗。 因此，當上述凸部的剖面爲大槪矩形時，上述凸部的 高度，可比沿著上述處理容器的内面傳播的電磁波的波長 的 W2更小，比形成於上述處理容器的内面與電漿之間的 鞘層的厚度更大。 另外，溝的形狀，其剖面可爲大槪矩形狀、半圓狀、 金隹狀。又，凸部的形狀，其剖面可爲大槪矩形狀、C字狀 、T字狀。 上述介電體板是由複數的介電體板所構成，上述傳播 障礙部可以能夠分別包圍各介電體板之方式設於上述處理 容器的内面。 藉此，可迴避產生於各介電體板的下部的表面波傳播 至處理容器的内面，而形成導體表面波傳播至隣接的介電 體板附近，進而能夠提高電漿的均一性。 上述傳播障礙部可以能夠包圍上述複數的介電體板的 全體之方式設於上述處理容器的内面。此時，上述傳播障 -11 - 200915931 礙部可以能夠包圍上述處理容器的開口之方式設於上述處 理谷益的内面。又，上述傳播障礙部可以能夠包圍設於上 述處理容器的内壁的機器之方式設於上述處理容器的内面 〇 藉此，藉由設於適當的位置的溝或凸部，可防止設於 處理容器的内壁之閘閥或視窗等的裝置因導體表面波的功 率而故障或破損。又，可迴避導體表面波傳播於介電體板 間，互相干渉而有損電漿的均一性。又，可防止在無法使 用於被處理體的處理之位置產生電漿，因而電磁波的能量 被浪費地消費。 上述複數的介電體板可分別形成大略正方形，等間隔 配置。上述傳播障礙部可在位於上述複數的介電體板之間 的處理容器的内面等間隔形成。又，上述介電體板可以能 夠構成圓周或多角形的方式連續或不連續地延伸配置，以 能夠包圍上述圓周或多角形的内部的中心部之方式在上述 處理容器的内面設置上述傳播障礙部。 藉此，可藉由從具有對稱性的複數的介電體所導入的 電磁波來均一地產生電漿，且藉由位於複數的介電體板之 間的傳播障礙部來制止導體表面波的傳播，而更可均一地 產生電漿。 上述傳播障礙部可從相隣的介電體板的外周面設於等 間隔的位置。 藉此，可迴避導體表面波傳播於介電體板間，彼此干 渉而有損電漿的均一性或安定性。 -12- 200915931 上述電磁波源可輸出頻率爲1 .9 GHz以下的電磁波。 如圖7所示，就1.9 GHz以下的頻率而言，導體表面 波會沿著處理容器的内面來傳播至被處理體的周圍，在被 處理體的周圍產生無意圖的電漿，而有對處理造成不良影 響的情況，傳播障礙部特別具有效能。 上述溝部或凸部可大槪平行設置複數個。又，上述溝 部或凸部可形成於上述溝部的剖面越小，越遠離上述金屬 電極的位置。 如圖1 〇所示，依電子密度，最適的溝尺寸或長寬比 相異。因此，藉由排列配置尺寸或長寬比相異的複數個溝 ，可對應於更廣的電子密度的範圍。又，藉由複數排列配 置相同尺寸的溝，可更確實制止導體表面波的傳播。 又，如圖18所示，在導體表面波TM中除了基本波 成分以外還含有高次諧波成分。因此，較理想是將高次諧 波用的溝或凸部設置於與基本波用的溝或凸部相異的位置 〇 又，爲了解決上述課題，若根據本發明的其他形態， 則可提供一種電漿處理裝置的使用方法，其特徵爲： 從電磁波源輸出頻率爲1.9GHz以下的電磁波， 使從上述電磁波源輸出的電磁波傳送至導體棒， 使傳送於上述導體棒的電磁波透過至面向處理容器的 内壁之介電體板，藉此使上述電磁波傳送至上述處理容器 内， 一邊藉由設於上述處理容器的内面之傳播障礙部來控 -13- 200915931 制傳播於處理容器的内面與電漿之間的電磁波的傳播，一 邊藉由電磁波來使導入上述處理容器的處理氣體激發，而 對被處理體實施所望的電漿處理。 又’爲了解決上述課題，若根據本發明的其他形態， 則可提供一種電漿處理裝置的洗滌方法，其特徵爲： 從電磁波源輸出頻率爲1 _ 9GHz以下的電磁波， 使從上述電磁波源輸出的電磁波傳送至導體棒， 使傳送於上述導體棒的電磁波透過至面向處理容器的 内壁之介電體板，藉此使上述電磁波傳送至上述處理容器 内， 一邊藉由設於上述處理容器的内面之傳播障礙部來控 制傳播於處理容器的内面與電漿之間的電磁波的傳播，一 邊藉由電磁波來使導入上述處理容器的洗滌氣體激發，而 洗滌電漿處理裝置。 藉此，例如 1.9GHz以下的頻率的電磁波爲利用 9 15MHz的頻率的微波時，相較於利用24 5 0MHz的頻率的 微波時，可將用以取得安定且電子温度低的電漿之下限的 電子密度設爲約1 /7，可在以往未能使用之廣範圍的條件 下取得適於電漿處理的電漿，可顯著地使處理裝置的泛用 性提升。其結果，可以一台的處理裝置來進行處理條件相 異的複數個連續的處理，可以短時間低成本來製造高品質 的製品。 【實施方式】 -14- 200915931 (第1實施形態） 以下一邊參照圖面一邊進行說明，首先’針對本發明 的第1實施形態的電漿處理裝置，一邊參照模式性顯示本 裝置的縱剖面之圖1(圖2的剖面0-0)及顯示處理容器 的頂面之圖2，一邊説明。另外，在以下的説明及圖面中 ，有關具有同一構成及機能的構成要素是賦予同一符號’ 而省略了重複説明。 (電漿處理裝置的構成） 電漿處理裝置10是在其内部具有用以電漿處理玻璃 基板（以下稱爲「基板G」）的處理容器1 〇〇。處理容器 100是由容器本體200及蓋體300所構成。容器本體2〇〇 是具有其上部被開口的有底立方體形狀，該開口是藉由蓋 體300所閉塞。在容器本體200與蓋體300的接觸面設有 Ο型環205’藉此容器本體200與蓋體300會被密閉’形 成處理室u。容器本體200及蓋體3 00是例如由鋁等的金 屬所構成’且被電性接地。 在處理容器1 00的内部設有用以載置基板G的基座 1 05 (平台）。基座1 05是例如由氮化鋁所構成，在其内 部設有給電部1 1 〇及加熱器1 1 5。 在給電部1 1 0是經由整合器1 2 0 (例如電容器）來連 接高頻電源1 25。並且，在給電部1 1 0是經由線圈1 3 0來 連接高壓直流電源1 3 5。整合器1 2 0、高頻電源1 2 5、線圈 1 3 0及高壓直流電源1 3 5是被設於處理容器1 0 0的外部。 -15- 200915931 而且，高頻電源1 2 5及高壓直流電源1 3 5會被接地 給電部110是藉由從高頻電源125輸出的高頻 對處理容器1 00的内部施加所定的偏壓電壓。並且 部Π0可藉由從高壓直流電源135輸出的直流電壓 吸附基板G。 在加熱器Π5是連接設於處理容器1〇〇外部的 源140，可藉由從交流電源140輸出的交流電壓來 G保持於所定的温度。基座1 05是被支撐體1 4 5所 在其周圍設有用以將處理室U的氣流控制於較理想 之障板1 5 0。 在處理容器的底部設有氣體排出管15 5, 於處理容器1 〇 〇的外部之真空栗（未圖示）來從氣 管155排出處理容器1〇〇内的氣體，藉此處理室U 壓至所望的真空度。 在蓋體300設有複數的介電體板305、複數的 極3 1 0及複數的同軸管3 1 5的内部導體3 1 5 a。參照 介電體板 305是藉由氧化鋁（Al2〇3)所开 148mmx 148mm之大略正方形的板是在將分岐Η軸 的管内波長設爲Xg (在915MHz是328 mm)時，j 的整數倍（在此是1倍）的等間隔來縱橫配置。 224片（=14x16)的介電體板305會被均等地 2277.4mmx2605mm的處理容器的頂面。 如此，介電體板3 0 5是形成對稱性佳的形狀’ 1片的介電體板305中容易產生均一的電漿。並且 電力來 ，給電 來靜電 交流電 將基板 支撐， 的狀態 利用設 體排出 會被減 金屬電 圖2， 多成， 管 670 lg/2 藉此， 配置於 因此在 ，藉由 -16- 200915931 複數的介電體板3 05被配置成Xg/2 在利用同軸管的内部導體3 1 5 a來導 一的電漿。 若參照由AP方向來擴大圖2後 體板3 0 5的周圍的處理容器的内面形 3 00a。溝3 00a是由相隣的介電體板 等間隔的位置，包圍各介電體板305 止導體表面波的傳播。 在介電體板3 0 5的下面（電漿側 金屬電極310的方式，對金屬電極3 有8個的凹部3 05b，藉此可將微波均 内。 當微波透過介電體板305時，微 於介電體板3 0 5所形成的凹部3 05b 305的長度方向垂直的壁面）。被供彳 下部之微波的電場能量是依其厚度而 3 05設置凹部3 05b，則其内部的電場 在凹部305b的附近安定地產生高密 安定性及電漿激發效率會提升。並且 的微波的電場強度是依其厚度而改變 具體而言’介電體板305越薄的 度會有越強的傾向。於是，藉由增厚 部份的介電體板3 0 5的厚度，相反的 的厚度’可在介電體板305全面產生: 的整數倍的等間隔， 入微波時，可產生均 :的圖3，則在各介電 成有大略矩形狀的溝 3 0 5的外周面來設於 。藉此，溝3 00a可制 的面），以能夠包圍 1 0大槪成軸對稱地設 等地放出至處理容器 波的電場能量是集中 的側壁（與介電體板 洽至介電體板305的 改變。若在介電體板 強度會特別強，由於 度電漿，因此電漿的 ，介電體板3 0 5下部 〇 部份，表面的電場強 電漿密度容易變高白勺 弄薄容易變低的部份· 更均一的電漿。 -17- 200915931 特別是本實施形態在介電體板3 05的基板側的面大槪 中央部配置金屬電極310，在該金屬電極310的周圍，8 個的上述凹部或凸部會被設於大槪點對稱的位置。本實施 形態是在8個的凹部3 05b中，將因爲離開介電體板305 的中心而電漿密度容易變低的角部的凹部3〇5b的深度設 定深（4mm )，將除此以外的凹部3 0 5 b的深度設定淺（ 2mm)設定，藉此可使凹部305b的介電體板305的厚度 最適化來產生更均一的電漿。 如圖5所示，微波是形成表面波S W來傳播於介電體 板3 05與電漿之間。在供給低頻率的微波時，到達介電體 板3 05的端部之表面波SW是更作爲導體表面波TM來傳 播於處理容器1〇〇的内面（例如處理容器的内壁的金屬面 )與電漿之間。 一旦導體表面波TM傳播至圖3所示之隣接的介電體 板3 0 5，則會與傳播於隣接的介電體板3 0 5的表面之表面 波SW互相干渉，恐有損電漿的均一性或安定性之虞。 對此，藉由在離隣接的介電體板3 05的外周面等間隔 的位置以能夠包圍各介電體板3 0 5的方式設置溝3 00a，可 迴避導體表面波傳播於介電體板間，互相干渉而有損電漿 的均一性或安定性。並且，可迴避導體表面波沿著處理容 器的内面來傳播至基板G的周圍，有損製程的均一性。而 且’可防止在無法使用於被處理體的處理之位置產生電漿 ’因而電磁波的能量被浪費地消費。又，可制止導體表面 波傳播至因導體表面波的能量而恐有機器損傷之虞的區域 -18- 200915931 在介電體板3 0 5的中央，經由貫通穴3〇5a來連結至 内部導體3 1 5 a的前端之金屬電極3 1 0會以能夠露出於基 板側的方式設置，而使能夠藉由内部導體3 1 5 a及金屬電 極310來保持介電體板305。在金屬電極310的露出部份 的一部份是設有介電體罩320，可防止電場的集中。 一邊參照顯示圖2的剖面A-A，-A的圖4 一邊更繼續 説明。同軸管3 1 5是由筒狀的内部導體（軸部）3 1 5 a及外 部導體3 1 5 b所構成，藉由金屬（較理想是銅）所形成。 在蓋體300與内部導體315a之間’在環狀的介電體410 與介電體410的兩端設有真空密封處理室U的内部之0 型環 415a、 415b° 内部導體315a是貫穿與蓋體300 —體形成的蓋部 3〇〇d而突出至處理容器100的外部。内部導體315a是藉 由由連結部5 1 0、彈簧構件5 1 5及短路部5 2 0所構成的固 定機構5 00來利用彈簧構件515的彈性力朝處理容器100 的外側吊起。 在内部導體3 15a的貫通部份設有短路部520，可使同 軸管3 15的内部導體315a與蓋部3 00d電性短路。短路部 5 2 0是由屏蔽螺線屏蔽螺線所構成，設成可上下滑動於内 部導體3 1 5 a。另外，短路部5 2 0亦可使用金屬刷子。 另外，在短路部5 2 0以〇型環（未圖示）來真空密封 蓋部300d與内部導體315a之間、及後述的介電體615與 蓋部3 00d之間’且在蓋部3 00d内的空間充塡惰性氣體， -19- 200915931 藉此可防止大氣中的雜質混入處理室内。 圖1的冷媒供給源700是被連接至冷媒配 冷媒供給源700供給的冷媒會循環於冷媒配管 回到冷媒供給源700，藉此可將處理容器100 的温度。氣體供給源8 0 0是經由氣體路線8 0 5 示的内部導體3 1 5 a内的氣體流路導入處理室内 從 2台的微波源 900輸出之120kW( 2W/cm2))的微波是傳送於分岐導波管905、 、同軸管620、同軸管600、分岐板610及同軸 過複數的介電體板3 0 5來供給至處理室内。被 室U的微波是使從氣體供給源800供給的處理 利用藉此產生的電漿在基板G上執行所望的電 (導體表面波的傳播制止） 其次，說明有關微波的傳播，然後，詳細 體表面波的傳播制止。以下說明有關導體表面; 播與頻率的關係。 (導體表面波的傳播與頻率的關係） 電漿的介電常數是以ε/-；ΐε，來表示。由於 常數也有損失成分，因此電漿的介電常數是以 現。電漿的介電常數的絶對値ε/通常是比-1 的介電常數是以次式（1)來表示。 :管705 ，從 70 5内再度 保持於所望 來從圖4所 〇 = 60kWx2 ( 變換器6 0 5 丨管315 ，透 放出至處理 氣體激發， 漿處理。 說明有關導 波TM的傳 電漿的介電 複素數來表 更小。電漿 -20- (1)200915931

{ωΡ^ω} 1-y»)’ (2 )來 並且，微波射入電漿時的傳播特性是以次式 表不。 〔數2〕

(2)

在此，k是波數，kQ是真空中的波數，ω是導 波的頻率，ve是電子衝突頻率，cope是以次式（3 ) 的電子電漿頻率。 〔數3〕 (3) 在此，e是素電荷，ne是電漿的電子密度，ε〇 中的介電常數，me是電子的質量。 進入長δ是表示射入微波時，微波可射入電漿 程度。具體而言，微波的電場強度Ε衰減至電漿的 的電場強度Ε。的1 /e爲止所進入的距離是進入長έ 長δ是以次式（4)來表示。 體表面 來表示 是真空 内部的 境界面 。進入 -21 - 200915931 k是如前述爲波數。 當電子密度ne比次式（5 )所表示的截止密度ne更大 時，微波是無法傳播於電槳中’被射入電漿的微波會急速 衰減。 nc = ε〇 me ro2/e2··· (5) 根據式（4)，進入長δ是形成數mm〜數10mm，電 子密度越高則越短。並且，當電子密度ne比截止密度nc 還要充分大時，進入長δ是不太依存於頻率。 另一方面，電漿的鞘層厚度ds是以次式（6 )來表示 〔數4〕 ds =0.606AD|-^-j .....(6) 在此，Vp是電漿電位’ Kb是波耳茲曼定數，Te是電 子温度，λ〇是以次式（7 )來表示的德拜長度（Debye length)。德拜長度是表不電知·中的電位的變亂是如此 地迅速衰減。 〔數5〕 55Ϊ .....(7)

V -22- 200915931 根據式（6 )，鞘層厚度ds是形成數1 〇μηι〜數1 ΟΟμιη 。並且’可知鞘層厚度ds是與德拜長度λ0成比例。而且 ’就式（7 )而言，可理解電子密度ne越高則德拜長度λ〇 越短。 「導體表面波ΤΜ的波長、衰減量」 導體表面波ΤΜ的傳播模型，如圖6所示，針對在ζ 方向導體表面波ΤΜ傳播於導體的蓋體300 (表面波傳播 部5 1 )的下面與電漿ρ之間所形成的無限寬廣的厚度ds 的鞘層g時來進行說明。將鞘層g的介電常數設爲ε f = 1 ’ 將電漿P的介電常數設爲’。若由麥克斯韋的方程 式來導出圖6的y方向的磁場Hy所符合的方程式’則形 成其次般。 〔數6〕 但，h是固有値，在鞘層的内外如其次般表示 〔數7〕 0<x<t (9) x> t (10) 在此，γ是傳播定數，hi是鞘餍g中的固有値，he是 電漿P中的固有値。固有値hi及he 一般是複素數。 在導體的蓋體300的下面，由z方向的電場強度爲〇 -23- 200915931 的境界條件，式（8 )的一般解是形成其次般。 〔數8〕

Hy = Acos{hix)e~)z 0 < x < ί

Hy = Be-^e^ x>t 在此，A及B是任意定數。 在鞘層g與電漿P的境界，若由磁場及電: 分爲連續的情況來消去任意定數，則會導出以胃 程式。 (11) (12) i的接線成 的特性方

(Κ tanfei/J = A ( 在特性方程式（1 3 )中，鞘層厚度ds是由 求取，電漿P的介電常數sr’-jsr’’是由式（1 )绅 此，藉由解連立方程式（1 3 )來分別求取固有値 。當複數的解存在時，只要選擇鞘層内的磁場另 曲線函數的解即可。而且，由式（9 )來求取傳_ 傳播定數γ是由衰減定數α及相位定數β γ = α + 〗β。由傳播定數的定義，電漿的電場強度ε (1 4 )表示。 式（6 )來 〔求取。因 hi 及 he -布形成雙 昏定數γ。 來表示成 是以次式 -24 - 200915931 E = E〇xe-j7Z二E0e-〇zejPz· . . ( 14) 在此，z是表示導體表面波TM的傳播距離，Eo是表 示傳播距離z爲〇時的電場強度。ε·αζ是表示隨著導體表 面波ΤΜ傳播，指數函數性地衰減的效應，e^z是表示導 體表面波TM的相位的旋轉。又，因爲β = 2π/λ，所以由相 位定數β來求取導體表面波ΤΜ的波長λ。因此，若傳播 定數γ知道，則可算出導體表面波ΤΜ的衰減量及導體表 面波ΤΜ的波長λ。另外，衰減定數α的單位是Νρ (奈培 )/m，與後示的各曲線圖的單位dB/m具有以下的關係。 lNp/m = 20/ln ( 10) d B/m = 8.6 8 6 d B / m 利用該等的式子來分別計算微波頻率爲9 1 5MHz，電 子温度Te爲2eV，電漿電位Vp爲24V，電子密度〜爲 lxloHcm·3，4xlOncnT3，lxl012cm·3 時的進入長 δ，鞘層 厚度ds’導體表面波ΤΜ的波長λ。將其結果顯示於次表 〔表1〕 電子密度1% 進入長δ 鞘層厚度dt 導體表面波波長厂 1X10" cm-3 17. 8 ram 0. 22 mm 11. 7 mm 4X10" cm"3 8. 5 mm 0. 11 mm 23. 6 mm IX 1012 cm'3 5. 3 mm 0. 07 mm 30. 4 mm -25- 200915931 導體表面波是在某電子密度以下形成截止無法傳播。 將此電子密度稱爲導體表面波共鳴密度，形成在式（5 )所表示的截止密度ne的2倍的値。截止密度ne是與頻 率的二次方成比例，因此導體表面波即使在頻率越低則越 低的電子密度照樣傳播。 若計算導體表面波共鳴密度〜的値，則在2.45GHz 時形成1 · 5 X 1 0 1 1 cm·3。就實際的電漿處理條件而言，雖有 表面附近的電子密度形成1 X 1 0 11 cnT3以下的情況，但在如 此的條件下導體表面波不會傳播。另一方面，在9 1 5MHz 時是形成 2.1 X 1 0 1Q c m ·3，形成 2 4 5 GH z時的約 1 / 7。就 915MHz而言，即使表面附近的電子密度形成lxlOnCm·3 以下照樣導體表面波會傳播。 「頻率的限定」 圖7所示的曲線圖是以下的代表性條件之導體表面波 TM的哀減量的頻率依存性。由圖7可知，一旦降低頻率 ，則衰減量會減小。這如其次般説明。根據式（1 )可知 ，一旦降低頻率，則電漿P的介電常數的實部ε r '會負變 大，電漿阻抗變小。因此，加諸於電漿的微波電場要比加 諸於鞘層的微波電場還要弱，電漿中的微波的損失會變小 ，所以導體表面波T Μ的衰減量會減小。處理容器内壁附 近的電子密度是4x101 1 cm-3，電子温度是2eV，鞘層電壓 是24V，壓力是l3.3Pa，氣體是Ar的條件。 在圖1所示的電漿處理裝置10中’若從介電體305 -26- 200915931 放出的導體表面波TM沿著處理容器10〇的内壁（蓋體 3 00下面及容器本體200内面）來傳播至基板G的周邊， 則被產生處理谷器100内的電獎p會形成不均—，製程 的均一性會惡化’或使基板G搬出入處理容器1〇〇内時所 被開閉的間閥、或使基板G載置的基座ι〇5會有劣化等的 弊害產生。導體表面波TM傳播於介電體305與基板g間 的距離的期間未充分衰減時（衰減量爲2〇dB以下），需 要使導體表面波τ M反射不再傳播的手段。在本實施形態 的電漿處理裝置1 0中’介電體3 〇5與基板G間的標準間 隔是約’若傳播該距離時的衰減量爲20dB，則每lm 的哀減量是形成200dB/m。此時的頻率可由圖7得知 1.9GHz。亦即，在19 〇Hz以下時，需要使導體表面波TM 反射的手段。 「溝3 0 0 a的長寬比d / W」 本發明者們爲了提高傳播制止的效果，謀求溝300a 的形狀的適當化。在進行溝3 0 0 a的形狀的最適化時，如 何設定使用於計算的電子密度是件重要的事。導體表面波 進入電漿中的深度是進入長δ程度，爲數mm〜十數mm ( 參照表1 )。。若在各種處理條件下實測如此接近電漿表 面的部份的電子密度，則爲1 X 1 〇 1 1 c m -3〜1 X 1 〇 12 c m_ 3。於 是’將電子密度ne定在ΙχΙΟ11^-3〜lxl〇12cm-3的範圍來 進行檢討。如圖8所示，選擇剖面爲大略矩形狀的溝3 0 0 a 。電漿電位是設定成24V，電子温度是設定成2eV。將溝 -27- 200915931 3 00a的寬度設爲W，深度設爲D。 爲了導出溝的長寬比D/W的適當値，在電子密度ne 爲 lMOHcm·3、4xl0"cm·3、lxl012cm·3 時，模擬求取導 體表面波TM在溝3 00a是衰減怎樣的程度。此時，將溝 3 00a的寬度W設定成4mm。將其結果顯示於圖9的同時 ，針對此結果一邊參照圖1〇 —邊進行以下考察。 如圖8所示，一旦導體表面波TM到達溝3 00a，則會 被分配成傳播於溝3 00a的底面的導體表面波TM η及跳過 溝3 00a而直接傳播於電漿中的透過波ΤΜ12。導體表面波 ΤΜ, !與透過波ΤΜ12是在溝300a的端部Ρ再度合流。此 時，導體表面波的一部份會反射，成爲反射波（導體表面 波tm22 )，剩下是形成進行波（導體表面波TM2!)更傳 播而去。 此時，一旦導體表面波ΤΜη與透過波TM〗2的相位偏 差18 0度，則在合流地點Ρ，此2個波會彼此打消’幾乎 全反射。此時，進行波（導體表面波ΤΜ21 )不存在’亦 即導體表面波ΤΜ不會傳播至溝30〇a的前方。 例如，在圖9中，當導體表面波TM的透過量爲-1 0 d B時，導體表面波T Μ的9 0 %是藉由溝3 0 0 a所反射， 形成反射波TM22而返回，僅剩下的1 〇%會形成導體表面 波T Μ 2,，超過溝3 0 0 a而傳播。亦即’此時’溝3 0 0 a會 形成障礙，導體表面波的90%是藉由溝300a而衰減。 根據圖9可知，電子密度n e越高’則形成透過量最 小的長寬比D / W的値會往大的一方偏移。並且可知’有 -28- 200915931 關電子密度〜爲lxl〇l2cm·3的 所有情況，只要長寬比D/W爲0_26以上，便可使導體表 面波TM的90%以上反射於溝3 00a。若導體表面波TM的 9 0 %在溝3 0 0 a被反射’則該溝3 0 0 a可謂充分達成導體表 面波TM的傳播制止機能。因此，本發明者們是將所有的 電子密度中導體表面波TM的90%被反射之0.26設定爲長 寬比D/W的下限値。 其次，圖10是表示將溝3 00a的寬度W設爲4mm、 6mm、12mm時，求取對長寬比D/W之導體表面波TM的 透過量的結果。在此是將電子密度ne設定成1 xl〇12cm_3。 如前述’電子密度ne越高’則形成透過量最小的長寬比 D/W的値會往大的一方偏移。因此，模擬時’箱由將導體 表面波TM的電子密度ne設定成最高’可求取長寬比D/W 的上限値。 在改變溝的寬度 W時，形成透過量最小的長寬比 D/W的値是在W = 6mm取最大値。此時’可知導體表面波 TM的90%被反射於溝300a的長寬比D/W是形成2.3。如 此一來，本發明者們所得的結論’是爲了制止導體表面波 T Μ的傳播，必須將溝3 0 〇a的長寬比D /W設定成符合 0_26 g D/W $ 2.3。 <溝的寬度W > 其次，發明者們著眼於溝3 0 0 a的寬度W與鞘層厚度 ds的關係及溝3 0 0a的寬度W與進入長δ的關係來針對溝 -29- 200915931 3 〇 〇 a的寬度W的適當値如其次般考察。如圖 當溝3 00a的寬度W爲鞘層厚度ds的2倍以下 )，溝3 0 0 a的内部空間是全部形成鞘層區域 在有溝3 0 0 a的部份與未有溝3 0 0 a的部份的鞘 會產生階差，即使設置溝3 00a，對於導體表面 是與沒有溝300a者相同。因此，就2ds2W而 是不會實現傳播制止的機能。 另一方面，如圖11B所示，當溝300a的 層厚度ds的2倍更大時（2ds<W)，因爲沿_ 底面所產生的鞘層區域僅爲〇 · 1 m m程度的寬度 由設置溝3 00a在鞘層區域產生階差。其結果 溝300a的底面附近而傳播的導體表面波TM』 而傳播的導體表面波T Μ ! 2，在溝3 0 0 a的端部 ，導體表面波TM的一部份是形成反射波（ TM22 )，僅剩下的導體表面波TM21會超過溝 。由以上的考察，發明者們發現爲了溝3 0 0 a 面波T Μ的傳播制止機能，溝3 0 0 a的寬度W 厚度ds的2倍更大（2ds<W )。 其次’發明者們著眼於溝3 00a的寬度W 的關係，作爲使溝3 0 0 a的寬度W適當化的其 前述，進入長δ是表示微波可多少射入電漿p 導體表面波ΤΜ是無法從電漿Ρ的境界面 長δ更深至電漿内部。因此，當溝3 00a的寬丨 長δ的2倍以上時（2δ S W )，如圖1 2 Α所 1 1 A所示， .時(2ds^ W 。其結果， 層厚度ds不 丨波T Μ來說 言，溝3 0 〇 a 寬度W比鞘 f溝3 0 0 a的 :，所以可藉 ，依照沿著 1、及飛越溝 P產生反射 導體表面波 3 0 0 a來傳播 具有導體表 必須比鞘層 與進入長λ 他方法。如 〇 射入比進入 荽W爲進入 示，透過波 -30- 200915931 ΤΜ12是不會進入比進入長δ更深的電漿内部，無法飛越 溝3 0 0 a來傳播。因此，即使設置進入長δ的2倍以上的 寬度W的溝3 0 0a，還是不會在溝3 00a的端部Ρ產生有效 制止導體表面波TM的傳播之反射，導體表面波TM會超 過溝3 00a而傳播至其前方。 另一方面，如圖12B所示，當溝3 00a的寬度W比進 入長δ的2倍更小時（2S>W )，不會產生透過波ΤΜ12無 法傳播的區域。其結果，依照沿著溝3 00a的底面而傳播 的導體表面波TMU、及飛越溝3 00a而傳播的導體表面波 TM12，在溝3 00a的端部P產生反射，導體表面波TM的 一部份是形成反射波（導體表面波TM22 )，僅剩下的導 體表面波TM21會超過溝300 a而傳播。由以上的考察’發 明者們得知，爲了溝3 00a具有制止導體表面波TM的傳 播之機能，而溝3 0 0 a的寬度W必須比進入長δ的2倍更 小（2 δ > W )。 再度參照圖10。此時的電子密度〜是lxl〇12cnT3’ 進入長δ是5.3mm。當溝3 00a的寬度W爲4mm及6mm 時，因爲溝3 0 0 a的寬度W比進入長δ的2倍更小，所以 若使長寬比D/W最適化，則可將透過量壓到非常小-4〇dB 以下。另—方面，當w=12mm時，因爲比進入長δ的2倍 大，所以可知即使令長寬比D/W最適化也無法將透過量 形成-1 OdB以下。 「曲率半徑」 -31 - 200915931 在溝的角落部（圖8的角落Ca、Cb)或邊端部，因 爲阻抗形成不連續，所以傳播的導體表面波的一部份會反 射。若角落部或邊端部的角成圓形，則阻抗的不連續性會 被緩和，因此透過量會増加。特別是若角落部或邊端部的 曲率半徑R形成對導體表面波的波長不能無視的程度，則 透過量會大幅度増加。 將藉由模擬來計算導體表面波通過一處的曲率半徑R 的角落部時的透過量的結果顯示於圖1 3。電子密度ne是 設定成lxl〇12CrrT3，電漿電位是設定成24V。此時的鞘層 厚ds是0.07mm，導體表面波的波長λ是30.4mm’進入長 δ 是 5 _ 3 m m。 可知導體表面波的透過量是曲率半徑爲0mm，亦即角 落部爲直角時最小，隨著曲率半徑R的増加而變大。對於 角落部爲直角時的透過量而言，若爲增加到1 〇%透過量爲 止，則溝3 00a具有傳播制止機能，角落部的曲率半徑到 〇.77mm爲止爲容許範圍。0.77mm是導體表面波TM的波 長30.4mm的約 1 /40 (=0.77/30.4 )。由以上的模擬結果 及考察所賦予的結論是溝3 00a的角落部的曲率半徑R必 須比導體表面波TM的波長λ的1/40更小。 「溝的位置」 如上述，藉由設置溝3 00a，可利用傳播於表面波傳播 部5 1全體的導體表面波TM來使電漿P產生。亦即，可 在以溝300a所包圍的表面波傳播部51的下面全體使電漿 -32- 200915931 P產生，因此可藉由溝3 00a的位置來控制產生於處 4内的電漿P的區域。 通常，在電漿處理裝置10的處理容器100内 板G的上方，到超過基板尺寸的外側的範圍爲止， P產生，可在基板G的上面（處理面）全體進行均 漿處理。因此，最好在蓋體300的下面，在超過基 的外側的位置配置溝3 0 0 a，在基板G的上方，使 面波傳播至超過基板尺寸的外側的範圍爲止。 又，亦可取代溝3 00a，或除此以外再設置凸部 圖14凸部3 00b)。溝的情況是之後難以改變形狀 爲凸部，則比較容易藉由更換來改變形狀。 如圖1 4所示，說明有關沿著凸部3 00b的表面 表面波TM的傳播。4個的角C !〜C4是阻抗的不連 角C !〜C4間的3個的平面部是視爲持有某特性阻 送線路，可想像成4個阻抗的不連續點以3個某長 送線路來結合的傳送線路濾波器。就單一的角C i 言，即使無法令導體表面波TM充分反射，還是可 凸部3 00b的平面部的長度（傳送線路的長度）最 全體實現小的透過量。 可是，最好凸部300b的高度hz是儘可能低。 爲若將凸部3 00b的高度hz提高至必要以上，則電 電子與離子會在凸部3 00b的壁面再結合，電漿密 低，因此不盡理想。又，因爲傳送線路的反射係數 是在電磁波的波長的1 /2的長度旋轉3 60。，所以凸 :理容器 是在基 使電漿 一的電 板尺寸 導體表 (參照 ，但若 之導體 續點， 抗的傳 度的傳 〜C4而 藉由使 適化來 這是因 漿P的 度會變 的相位 部 3 00b -33- 200915931 的高度hz在導體表面波TM的波長的1/2以下可實現所有 的阻抗。 若將凸部的高度提高至必要以上，則電發的電子與離 子會在凸部的壁面再結合，電漿密度會變低，因此凸部的 闻度最好儘可能低。然而，凸部的高度必須比鞘層厚度更 高。因爲若非導體表面波Τ Μ爲階差的凸部所能捕捉的高 度’則凸部無法發揮傳播制止機能。又，因爲傳送線路的 反射係數的相位是在電磁波的波長的1 /2的長度旋轉3 6 0。 ’所以凸部的高度在導體表面波ΤΜ的波長的1 /2以下可 實現所有的阻抗。 又’與溝時同様，凸部3 00b的高度hz必須比鞘層厚 度ds更高。因爲若非導體表面波TM爲階差的凸部3 00b 所能捕捉的高度，則凸部無法發揮傳播制止機能。 以上’發明者們所賦予的結論是爲了制止導體表面波 TM的傳播，凸部3 00b的高度Η必須比鞘層厚度ds更高 ’比導體表面波TM的波長λ的1 /2還要小。 溝3 00a或凸部3 00b是爲了制止導體表面波的傳播， 設於處理容器的内面之傳播障礙部的一例。就其他的例子 而言’可舉圖1 5 A的半圓矩形溝，圖1 5 B的犠溝’圖1 5 C 的凹口（溝300a及凸部300b的融合），圖15D的C形狀 (溝3〇〇a及凸部300b的融合例），圖15E之使用凸緣的 溝30〇a等。 溝部或凸部亦可大槪平行設置複數個。又’溝部或凸 部亦可形成於上述溝部或凸部的剖面越小，越遠離金屬電 -34- 200915931 極的位置。 如圖10所示’依電子密度，最適的溝尺寸或長寬比 相異。因此’例如圖1 5F所示，平行排列設置寬度3mmx 深度3mm的溝3 00al及寬度2mmx深度5mm的溝3 00a2 等，藉由排列配置尺寸或長寬比相異的複數個溝，可對應 於更廣的電子密度的範圍。 圖18是導入Ar氣體而以導體表面波來激發電漿，實 測導體表面波TM的電壓波形的結果。由圖！ 8可知，無 論是低密度時（投入的微波功率爲0 · 5 kW時），還是高密 度時（投入的微波功率爲1 kW時，在導體表面波TM的波 形除了基本波成分以外還含有高次諧波成分。之所以導體 表面波的波形含有高次諧波成分，是因爲施加於鞘層的電 壓與電流的關係爲非線形，所以波形變形。 因此，爲了使導體表面波確實地反射，如前述，不僅 圖1 5G的基本波用的溝部3 0 0al，最好設置高次諧波用的 溝部3 00a2。溝部或凸部亦可對於基本波用及2次以上的 高次諧波用設置2個以上。如圖1 5 G所示，高次諧波用的 溝對基本波用的溝，寬度及深度亦可形成1 /1 ( 1爲高次諧 波次數）。 如以上説明，若根據本實施形態的電漿處理裝置1 0， 則特別是在投入低頻的微波之電漿處理中，可制止能量的 供給往不要的位置之導體表面波的傳播。 在上述實施形態中，各部的動作是互相關連，可一邊 考慮互相的關連，一邊置換作爲一連串的動作。而且，可 -35- 200915931 藉由如此的置換’將電漿處理裝置的發明的實施形態作爲 電漿處理裝置的使用方法或電發處理裝置的洗滌方法的實 施形態。 另外，在電氣學會.微波電漿調査專門委員會編「微 波電漿的技術」Ohmsha ’ Lt d ·出版’平成1 5年9月2 5 日發行的序文中’就本書而S ’ 「微波頻帶」是指UHF 頻帶的300MHz以上的頻率區域」，因此在本說明書中也 是微波的頻率爲3 00MHz以上。 就上述實施形態而言，雖是舉輸出915MHz的微波之 微波源 900，但亦可爲輸出 896MHz、922MHz、2.45GHz 的微波之微波源。並且，微波源是產生用以激發電漿的電 磁波（能量）之電磁波源的一例，只要是輸出1 00MHz以 上的電磁波之電磁波源即可，亦包含磁控管或高頻電源。 以上，一邊參照圖面一邊說明有關本發明之一實施形 態，但當然並非限於本發明的例子。只要是該當業者，便 可在申請專利範圍所記載的範疇内，思及各種的變更例或 修正例，當然該等隸屬本發明的技術範圍。 又’例如本發明的電漿處理裝置並非限於上述那樣具 有同軸構造的電漿處理裝置，如圖16所示，亦可爲在導 波管3 5 0下部的隙縫天線3 5 5切開隙縫3 5 5 a，使微波通過 於隙縫3 5 5 a，藉此從介電體板3 〇 5供給微波至處理容器内 的電漿處理裝置10。藉由在電漿處理裝置10的處理容器 的内面設置包圍介電體全體或頂面全體的溝3 00a，可制止 導體表面波的傳播，迴避損毀處理的均一性。 -36- 200915931 設於介電體板3 05的基板側的面之凹部305e並非所 有爲同深度，可設定成隨著離開隙縫3 5 5 a而變深。藉由 在給電點附近加厚介電體板3 0 5，將微波的能量均等地供 給於介電體板3 0 5的下部，藉此可均一地產生電漿。在各 凹部305e的位置之介電體板305的厚度是設定成微波傳 播於介電體板3 0 5的内部時，不會實質妨礙微波的傳播之 厚度。 溝3 00a是只要在電漿處理中電漿所接觸的處理容器 1 00的内面，設於那裡皆可。例如圖1 7所示，亦可以能夠 包圍閘閥210'視窗（viewport) 215、氣體排出管155等 的開口之方式來形成溝3 0 0 a。藉此，可迴避各機器的損失 、反應產生物的附著等不良情況。 又，内部導體315a是隣接或接近於複數的介電體板 ’使微波傳送至複數的介電體板之複數的導體棒的一例， 導體棒亦可電磁性連接且機械性連結至介電體板。又，導 體棒亦可如圖17所示般，隣接至複數的介電體板，或雖 未圖示’但亦可爲接近複數的介電體板，電磁性連接但未 機械性連結的狀態。又，導體棒亦可爲板狀或錐狀。 特別是因機械性較差或熱膨脹所發生之未被控制的間 隙會使裝置的電氣特性不安定，相對的，藉由如此使導體 棒接近介電體板，在導體棒與介電體板3 〇 5之間設置被控 制的間隙時’不會使裝置的電氣特性不安定，可使微波有 效率地傳送至介電體板。 本發明的電漿處理裝置亦可處理大面積的玻璃基板、 -37- 200915931 圓形的砂晶圓或角型的S0I ( siHcon 〇n insulat〇r )基板 ο 又’本發明的電漿處理裝置可執行成膜處理、擴散處 理、飩刻處理、灰化處理等所有的電漿處理。 【圖式簡單說明】 圖1是表示本發明的第1實施形態的電漿處理裝置的 縱剖面圖。 圖2是表示同實施形態的電漿處理裝置的頂面。 圖3是表示頂面的擴大圖。 圖4是表示擴大同實施形態的電漿處理裝置的分岐板 附近的剖面圖。 圖5是表示擴大同實施形態的金屬電極附近的剖面圖 〇 圖6是表示導體表面波的傳播模型的説明圖。 圖7是表示導體表面波的衰減量的頻率依存性的曲線 圖。 圖8是表示傳播於溝的導體表面波的説明圖。 圖9是使電子密度變化來顯示溝的D/W與透過量的 關係的曲線圖。 圖1 0是使溝的寬度變化來顯示溝的D/W與透過量的 關係的曲線圖。 圖1 1 Α是用以說明溝的寬度與鞘層厚度的關係。 圖1 1 B是用以說明溝的寬度與鞘層厚度的關係。 -38- 200915931 圖12A是用以說明溝的寬度與進入長的關係。 圖1 2 B是用以說明溝的寬度與進入長的關係。 圖13是表示曲率半徑與透過量的關係的曲線圖。 圖1 4是用以說明傳播於凸部的導體表面波。 圖1 5 A是表示傳播障礙部的其他例。 圖1 5 B是表示傳播障礙部的其他例。 圖1 5 C是表示傳播障礙部的其他例。 圖1 5 D是表示傳播障礙部的其他例。 圖1 5 E是表示傳播障礙部的其他例。 圖1 5 F是表示傳播障礙部的其他例。 圖1 5 G是表示基本波用及高次諧波用的溝部。 圖1 6是表示電漿處理裝置的其他例。 圖1 7是表示電槳處理裝置的其他例。 圖1 8是表示導體表面波的波形的曲線圖。 【主要元件符號說明】 1 〇 :電漿處理裝置 100 :處理容器 200 :容器本體 3〇〇 :蓋體 300a:溝 3 0 0 b :凸部 3 0 5 :介電體板 3 05 a :貫通穴 -39- 200915931 3 1 0 :金屬電極 3 1 5 a :内部導體 5 00 :固定機構 9 0 0 :微波源 U :處理室 SW :表面波 TM :導體表面波 -40-

Claims (1)

1. 200915931 十、申請專利範圍 1. 一種電漿處理裝置’係藉由電磁波來使氣體激發， 而電槳處理被處理體之電漿處理裝置，其特徵係具備： 處理谷器，其係藉由金屬所形成； 電磁波源，其係輸出電磁波； 介電體板，其係面向上述處理容器的内壁，將由上述 電磁波源輸出的電磁波透過至上述處理容器内；及 傳播障礙部，其係設於上述處理容器的内面。 2 ·如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，上 述傳播障礙部係具有制止沿著上述處理容器的内面傳播的 電磁波之機構。 3 .如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，上 述傳播障礙部係包含使沿著上述處理容器的内面而傳播的 電磁波的至少一部份反射之溝部。 4.如申請專利範圍第3項之電槳處理裝置，其中，上 述溝部係以能夠在上述處理容器的内面包圍上述介電體的 周圍之方式設置。 5 ·如申請專利範圍第3項之電漿處理裝置，其中，上 述溝部的剖面大槪爲矩形， 上述溝部的寬度W與深度D係符合〇.26<D/w<2.3的 關係。 6 ·如申請專利範圍第5項之電漿處理裝置，其中，上 述溝部的寬度，係比電磁波之往電漿的進入長的2倍更小 ，比形成於上述處理容器的内面與電漿之間的鞘層的厚度 -41 - 200915931 的2倍更大。 7.如申請專利範圍第3項之電漿處理裝置’其中’上 述溝部的角落部的曲率半徑，係比傳播於處理容器的内面 與電漿之間的電磁波的波長λ的1 /40更小。 8 ·如申請專利範圍第3項之電漿處理裝置’其中’上 述溝部，係其剖面大槪形成矩形狀、半圓狀、錐狀的至少 其中之一。 9.如申請專利範圍第1項之電槳處理裝置’其中’上 述傳播障礙部係包含使沿著上述處理容器的内面傳播的電 磁波的至少一部份反射之凸部。 1 〇 .如申請專利範圍第9項之電漿處理裝置，其中， 上述凸部係以能夠在上述處理容器的内面包圍上述介電體 的周圍之方式設置。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之電漿處理裝置，其中， 上述凸部的剖面大槪爲矩形， 上述凸部的高度，係比沿著上述處理容器的内面傳播 的電磁波的波長的1 / 2更小’比形成於上述處理容器的内 面與電漿之間的鞘層的厚度更大。 1 2 .如申請專利範圍第9項之電漿處理裝置，其中， 上述凸部’係其剖面大槪形成矩形狀、C字狀、τ字狀的 其中之一。 1 3 .如申請專利範圍第1項之電槳處理裝置，其中， 上述介電體板係由複數的介電體板所構成， 上述傳播障礙部係以能夠分別包圍各介電體板之方式 -42 - 200915931 設於上述處理容器的内面。 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之電漿處理裝置，其中， 上述傳播障礙部係以能夠包圍上述複數的介電體板的全體 之方式設於上述處理容器的内面。 1 5 .如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中， 上述傳播障礙部係以能夠包圍上述處理容器的開口之方式 設於上述處理容器的内面。 1 6 ·如申請專利範圍第1 3項之電漿處理裝置，其中， 上述複數的介電體板係等間隔配置。 1 7 ·如申請專利範圍第1 3項之電漿處理裝置，其中， 上述傳播障礙部係從相隣的介電體板的外周面設於等間隔 的位置。 1 8 .如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中， 上述電磁波源係輸出頻率爲1 · 9 G Η z以下的電磁波。 1 9 _如申請專利範圍第〗項之電漿處理裝置，其中，上 述介電體板係以能夠構成圓周或多角形的方式連續或不連 續地延伸配置，以能夠包圍上述圓周或多角形的内部的中 心部之方式在上述處理容器的内面設置上述傳播障礙部。 20.如申請專利範圍第3項之電漿處理裝置，其中， 上述溝部係大槪平行設置複數個。 2 1 ·如申請專利範圍第2 〇項之電漿處理裝置，其中， 上述溝部’係形成於上述溝部的剖面越小，越遠離上述金 屬電極的位置。 22_如申請專利範圍第9項之電漿處理裝置，其中， -43- 200915931 上述凸部係大槪平行設置複數個 23 .如申請專利範圍第22項之電漿處理裝置，其中， 上述凸部，係形成於上述溝部的剖面越小，越遠離上述金 屬電極的位置。 2 4.—種電漿處理裝置的使用方法，其特徵爲： 從電磁波源輸出頻率爲1 .9GHz以下的電磁波， 使從上述電磁波源輸出的電磁波傳送至導體棒， 使傳送於上述導體棒的電磁波透過至面向處理容器的 内壁之介電體板，藉此使上述電磁波傳送至上述處理容器 内， 一邊藉由設於上述處理容器的内面之傳播障礙部來控 制傳播於處理容器的内面與電漿之間的電磁波的傳播，一 邊藉由電磁波來使導入上述處理容器的處理氣體激發，而 對被處理體實施所望的電漿處理。 2 5.—種電漿處理裝置的洗滌方法，其特徵爲： 從電磁波源輸出頻率爲1 .9GHz以下的電磁波， 使從上述電磁波源輸出的電磁波傳送至導體棒， 使傳送於上述導體棒的電磁波透過至面向處理容器的 内壁之介電體板，藉此使上述電磁波傳送至上述處理容器 内， 一邊藉由設於上述處理容器的内面之傳播障礙部來控 制傳播於處理容器的内面與電漿之間的電磁波的傳播，一 邊藉由電磁波來使導入上述處理容器的洗滌氣體激發，而 洗滌電漿處理裝置。 -44-