微波等离子体源和等离子体处理装置

摘要

本发明提供一种微波等离子体源，其能够确保等离子体的扩散，并且即使减少微波辐射部的数量，也能够形成均匀的表面波等离子体。微波等离子体源(2)包括微波输出部(30)、微波供给部(40)和微波辐射板(50)。微波供给部(40)具有在微波辐射部件(50)的周缘部(50a)之上沿着圆周方向设置的多个微波导入机构(43)，微波辐射板(50)包括：隙缝天线部(124)，其具有沿着微波导入机构配置区域以整体形状呈圆周状的方式设置有多个的微波辐射用的隙缝(123)；和在与微波导入机构配置区域对应的位置以覆盖隙缝(123)的方式设置成圆周状，用于透射从隙缝(123)辐射的微波的微波透射部件(122)。

权利要求

1.一种微波等离子体源，其向等离子体处理装置的腔室内辐射微波而形成表面波等离子体，所述微波等离子体源的特征在于，包括：生成并输出微波的微波输出部；

用于传送从所述微波输出部输出的微波的微波供给部；和构成所述腔室的顶壁，用于将从所述微波供给部供给来的微波辐射到所述腔室内的微波辐射部件，所述微波供给部包括多个微波导入机构，该多个微波导入机构在所述微波辐射部件之上的与所述腔室内的周缘部分对应的位置沿圆周方向设置，将微波导入到所述微波辐射部件，所述微波辐射部件包括：

隙缝天线部，其具有在配置有所述多个微波导入机构的微波导入机构配置区域设置的微波辐射用的多个隙缝，所述多个隙缝整体所成的形状为圆形状；和圆环状的微波透射部件，其在与所述微波导入机构配置区域对应的位置以覆盖所述多个隙缝的方式设置，由使从所述多个隙缝辐射的微波透射的电介质构成。

2.如权利要求1所述的微波等离子体源，其特征在于：所述微波辐射部件在与所述微波导入机构对应的位置具有用于缩短微波的波长的滞波件。

3.如权利要求1或2所述的微波等离子体源，其特征在于：所述微波辐射部件还包括：设置于所述隙缝天线部的内侧部分，向所述腔室内喷淋状地导入用于等离子体处理的气体的喷淋构造部。

4.如权利要求1或2所述的微波等离子体源，其特征在于：所述微波辐射部件呈圆板状，所述微波等离子体源还包括配置在所述微波辐射部件之上的与所述腔室内的中央部分对应的位置的微波导入机构，从所述微波辐射部件的中央也在所述腔室内的中央部生成表面波等离子体。

5.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：收纳被处理基板的腔室；

向所述腔室内供给气体的气体供给机构；和

向所述腔室内辐射微波而形成表面波等离子体的微波等离子体源，所述等离子体处理装置通过所述表面波等离子体对被处理基板实施等离子体处理，所述微波等离子体源包括：生成并输出微波的微波输出部；

用于传送从所述微波输出部输出的微波的的微波供给部；和构成所述腔室的顶壁，用于将从所述微波供给部供给来的微波辐射到所述腔室内的微波辐射部件，所述微波供给部包括多个微波导入机构，该多个微波导入机构在所述微波辐射部件之上的与所述腔室内的周缘部分对应的位置沿圆周方向设置，将微波导入到所述微波辐射部件，所述微波辐射部件包括：

隙缝天线部，其具有在配置有所述多个微波导入机构的微波导入机构配置区域设置的微波辐射用的多个隙缝，所述多个隙缝整体所成的形状为圆形状；和圆环状的微波透射部件，其在与所述微波导入机构配置区域对应的位置以覆盖所述多个隙缝的方式设置，由使从所述多个隙缝辐射的微波透射的电介质构成。

6.如权利要求5所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述微波辐射部件在与所述微波导入机构对应的位置具有用于缩短微波的波长的滞波件。

7.如权利要求5或6所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述微波辐射部件还包括：设置于所述隙缝天线部的内侧部分，向所述腔室内喷淋状地导入用于等离子体处理的气体的喷淋构造部。

8.如权利要求5或6所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述微波辐射部件呈圆板状，所述微波等离子体源还包括配置在所述微波辐射部件之上的与所述腔室内的中央部分对应的位置的微波导入机构，从所述微波辐射部件的中央也在所述腔室内的中央部生成表面波等离子体。

9.如权利要求5或6所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述微波辐射部件呈与所述腔室内的周缘部对应的环状，所述等离子体处理装置还包括：

载置所述被处理基板的载置台；

在所述微波辐射部件的内侧部分向所述腔室内喷淋状地导入用于等离子体处理的气体的喷淋头；和在所述喷淋头与所述载置台之间形成高频电场的高频电场形成机构，利用所述高频电场形成机构在所述腔室内形成电容耦合等离子体。

说明书

微波等离子体源和等离子体处理装置

技术领域

[0001] 本发明涉及微波等离子体源和等离子体处理装置。

背景技术

[0002] 等离子体处理是半导体器件的制造中不可或缺的技术，但近来，对应LSI的高集成化、高速化的要求，构成LSI的半导体元件的设计规则越来越微细化，另外，半导体晶片也越来越大型化伴随于此，等离子体处理装置也需求与这种微细化和大型化对应。

[0003] 然而，现有技术中广泛使用的平行平板型和感应耦合型的等离子体处理装置中，难以对大型的半导体晶片进行均匀且高速的等离子体处理。

[0004] 因此，能够均匀地形成高密度且低电子温度的表面波等离子体的RLSA(注册商标)微波等离子体处理装置受到关注(例如专利文献1)。

[0005] RLSA(注册商标)微波等离子体处理装置作为辐射用于产生表面波等离子体的微波的微波辐射天线，在腔室的上部设置有以规定的图案形成有多个隙缝的平面隙缝天线即径向线隙缝天线，使从微波发生源导出的微波从天线的隙缝辐射，并且经由由设置于其下方的电介质构成的微波透射板辐射到保持为真空的腔室内，利用该微波电场在腔室内生成表面波等离子体，由此，对半导体晶片等的被处理体进行处理。

[0006] 在这种RLSA(注册商标)微波等离子体装置中，在调整等离子体分布的情况下，需要准备隙缝形状和图案等不同的多个天线，更换天线，极其繁杂。

[0007] 与此不同，在专利文献2中，公开了这样的等离子体源：将微波分配成多个，设置多个具有如上所述的平面天线的微波导入机构，将从上述微波导入机构中辐射出的微波导入到腔室内，在腔室内空间合成出微波。

[0008] 像这样，利用多个微波导入机构空间合成微波，由此能够分别对从各微波导入机构导入的微波的相位和强度进行调整，能够比较容易地进行等离子体分布的调整。

[0009] 另外，专利文献3中公开：通过研究设计多个微波导入机构的配置，实现了等离子体的分布的均匀化。

[0010] 现有技术文献

[0011] 专利文献

[0012] 专利文献1：日本特开2000－294550号公报

[0013] 专利文献2：国际公开第2008/013112号公报

[0014] 专利文献3：日本特开2012－216745号公报

发明内容

[0015] 发明想要解决的技术问题

[0016] 然而，在专利文献2、3中，在腔室的顶壁按每个微波导入机构设置有由电介质构成的微波透射窗(微波透射部件)，经由该微波透射窗向腔室内辐射微波，但在这种构成的情况下，等离子体无法充分扩散，为了获得均匀的等离子体，微波辐射部的数量变多。

[0017] 本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种微波等离子体源和使用其的等离子体处理装置，能够确保等离子体的扩散，即使减少微波辐射部的数量，也能够形成均匀的表面波等离子体。

[0018] 用于解决技术课题的技术方案

[0019] 为了解决上述技术问题，本发明的第一方面中，提供一种微波等离子体源，其向等离子体处理装置的腔室内辐射微波而形成表面波等离子体，上述微波等离子体源的特征在于，包括：生成并输出微波的微波输出部；用于传送从上述微波输出部输出的微波的的微波供给部；和构成上述腔室的顶壁，用于将从上述微波供给部供给来的微波辐射到上述腔室内的微波辐射部件，上述微波供给部包括微波导入机构，该微波导入机构在上述微波辐射部件之上的与上述腔室内的周缘部分对应的位置沿圆周方向设置有多个，将微波导入到上述微波辐射部件，上述微波辐射部件包括：隙缝天线部，其具有沿着配置有上述微波导入机构的微波导入机构配置区域以整体形状呈圆周状的方式设置有多个的微波辐射用的隙缝；和微波透射部件，其在与上述微波导入机构配置区域对应的位置以覆盖上述隙缝的方式设置成圆周状，由使从上述隙缝辐射的微波透射的电介质构成。

[0020] 本发明的第二方面中，提供一种等离子体处理装置，一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：收纳被处理基板的腔室；向上述腔室内供给气体的气体供给机构；和向上述腔室内辐射微波而形成表面波等离子体的微波等离子体源，上述等离子体处理装置通过上述表面波等离子体对被处理基板实施等离子体处理，上述微波等离子体源包括：生成并输出微波的微波输出部；用于传送从上述微波输出部输出的微波的的微波供给部；和构成上述腔室的顶壁，用于将从上述微波供给部供给来的微波辐射到上述腔室内的微波辐射部件，上述微波供给部包括微波导入机构，该微波导入机构在上述微波辐射部件之上的与上述腔室内的周缘部分对应的位置沿圆周方向设置有多个，将微波导入到上述微波辐射部件，上述微波辐射部件包括：隙缝天线部，其具有沿着配置有上述微波导入机构的微波导入机构配置区域以整体形状呈圆周状的方式设置有多个的微波辐射用的隙缝；和微波透射部件，其在与上述微波导入机构配置区域对应的位置以覆盖上述隙缝的方式设置成圆周状，由使从上述隙缝辐射的微波透射的电介质构成。

[0021] 在上述第一方面中，优选上述微波辐射部件在与上述微波导入机构对应的位置具有用于缩短微波的波长的滞波件。

[0022] 上述微波辐射部件还能够包括：设置于上述隙缝天线部的内侧部分，向上述腔室内喷淋状地导入用于等离子体处理的气体的喷淋构造部。

[0023] 上述微波辐射部件能够呈圆板状，上述微波等离子体源还包括配置在上述微波辐射部件之上的与上述腔室内的中央部分对应的位置的微波导入机构，从上述微波辐射部件的中央也在上述腔室内的中央部生成表面波等离子体。

[0024] 在上述第二方面中，上述微波辐射部件可以呈与上述腔室内的周缘部对应的环状，上述等离子体处理装置还包括：载置被处理基板的载置台；在上述微波辐射部件的内侧部分向上述腔室内喷淋状地导入用于等离子体处理的气体的喷淋头；和在上述喷淋头与上述载置台之间形成高频电场的高频电场形成机构，利用上述高频电场形成机构在上述腔室内形成电容耦合等离子体。

[0025] 发明效果

[0026] 根据本发明，将微波导入机构沿着周方向配置，沿着微波导入机构配置区域以整体形状呈圆周状的方式设置多个微波辐射用的隙缝，并且，将用于透射从隙缝辐射的微波的微波透射部件在与微波导入机构配置区域对应的位置以覆盖隙缝的方式设置成圆周状，所以能够分散电场强度，并且能够使表面波等离子体扩散。因此，能够沿着周方向形成均匀的等离子体。另外，如上述方式，能够扩散等离子体，所以能够减少微波导入机构的所需个数，能够降低装置成本。

附图说明

[0027] 图1是表示本发明的一实施方式的等离子体处理装置的概略构成的截面图。

[0028] 图2是示意地表示用于图1的等离子体处理装置的微波等离子体源中的微波导入机构的平面图。

[0029] 图3是表示用于图1的等离子体处理装置的微波等离子体源的构成的框图。

[0030] 图4是表示图1的等离子体处理装置的微波等离子体源的微波透射板的截面图。

[0031] 图5是表示微波透射板的周缘部表面的概略的平面图。

[0032] 图6是示意地表示微波透射板的周缘部的设置于隙缝天线部的隙缝、微波透射部件、滞波件、和周缘部的微波导入机构的位置关系的图。

[0033] 图7是表示设置于微波透射板的中央部的隙缝的形状和配置的一例的平面图。

[0034] 图8是表示微波透射板的中央部的底面图。

[0035] 图9是表示微波导入机构的截面图。

[0036] 图10是表示微波导入机构的供电机构的图9的AA′线的横截面图。

[0037] 图11是表示微波导入机构的调谐器的铁芯和滑动部件的图9的BB′线的横截面图。

[0038] 图12是表示设置有图6所示的形状的隙缝的情况下的电磁仿真结果的图。

[0039] 图13是表示本发明的其它的实施方式的等离子体处理装置的概略构成的截面图。

[0040] 附图标记说明

[0041] 1：腔室；2：微波等离子体源；3：控制部；11：基座；12：支承部件；15：排气管；16：排气装置；17：搬入搬出口；30：微波输出部31：微波电源；32：微波振荡器；40：微波供给部；42：放大部43：微波导入机构；44：导波路径；50：微波辐射板；50a：周缘部；50b：中央部；52：外侧导体；53：内侧导体54：供电机构；55：微波电力导入口；60：调谐器；100：等离子体处理装置；
110：气体供给源；111：气体配管；120、130：主体部；121：滞波件；122：微波透射部件；123：隙缝；124：隙缝天线部；125：喷淋头部；W：半导体晶片。

具体实施方式

[0042] 以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。

[0043] ＜等离子体处理装置的构成＞

[0044] 图1是表示本发明的一实施方式的等离子体处理装置的概略构成的截面图。图2是示意地表示用于图1的等离子体处理装置的微波等离子体源中的微波导入机构的平面图。图3是表示用于图1的等离子体处理装置的微波等离子体源的构成的框图。

[0045] 等离子体处理装置100构成为作为等离子体处理对晶片实施例如成膜处理或蚀刻处理的装置，其包括：气密地构成的由铝或不锈钢等的金属材料形成的大致圆筒状的接地的腔室1；和用于在腔室1内形成微波等离子体的微波等离子体源2。在腔室1之上部，形成有开口部1a，微波等离子体源2设置成从该开口部1a面对腔室1的内部。

[0046] 另外，等离子体处理装置100包括具有微处理器的控制部3。控制部3对等离子体处理装置100的各部进行控制。控制部3包括存储有作为等离子体处理装置100的处理步骤和控制参数的处理方案(process recipe)的存储部、输入单元和显示器等，能够按照选择出的处理方案进行规定的控制。

[0047] 在腔室1内，在由在腔室1的底部中央隔着绝缘部件12a直立设置的筒状的支承部件12支承的状态下，设置有用于将被处理体半导体晶片W(以下记为晶片W)水平支承的基座(载置台)11。作为构成基座11和支承部件12的材料，能够列举表面经耐酸铝处理(阳极氧化处理)的铝等的金属、内部具有高频用的电极的绝缘性部件(陶瓷等)。

[0048] 另外，虽未图示，但在基座11，设置有用于将晶片W静电吸附的静电吸盘、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、和为了搬送晶片W而升降的升降销等。并且，基座11经由匹配器13与高频偏置电源14电连接。通过从该高频偏置电源14对基座11供给高频电力，将等离子体中的离子引入晶片W侧。此外，高频偏置电源14根据等离子体处理的特性不同也可以不设置。该情况下，作为基座11能够使用由AlN之类的陶瓷等构成的绝缘性部件。

[0049] 腔室1的底部与排气管15连接，该排气管15与包含真空泵的排气装置16连接。另外，通过使该排气装置16工作，将腔室1内排气，能够使腔室1内高速减压至规定的真空度。另外，在腔室1的侧壁，设置有用于进行晶片W的搬入搬出的搬入搬出口17、和用于开闭该搬入搬出口17的闸阀18。

[0050] 微波等离子体源2包括：分配为多个路径而输出微波的微波输出部30；用于将从微波输出部30输出的微波传送并导入腔室1内的微波供给部40；和以由设置在腔室1之上部的支承环29气密地密封的状态设置的、用于将从微波供给部40供给来的微波辐射到腔室1内的呈圆板状的微波辐射板50(微波辐射部件)。微波辐射板50具有微波辐射用的隙缝天线部和气体导入用的喷淋头部。微波辐射板50构成腔室1的顶壁，包括：与腔室1内的周缘部分对应的呈圆环状的周缘部50a；和与腔室1内的中央部分对应的呈圆柱状的中央部50b，它们以能够分离的方式被实施螺纹固定。

[0051] 微波供给部40具有多个放大部42和与放大部42对应设置的多个微波导入机构43。也如图2所示，微波导入机构43在微波辐射板50的周缘部50a之上沿着周方向等间隔地设置有四个，在中央部50b之上设置有一个。其中，关于微波供给部40和微波辐射板50的详细在后文进行描述。

[0052] 另外，微波等离子体源2具有供给用于生成等离子体的等离子体生成气体、用于进行成膜处理、蚀刻处理的处理气体的气体供给源110。作为等离子体生成气体，能够优选使用Ar气体等的稀有气体。另外，作为处理气体，能够根据成膜处理、蚀刻处理等处理的内容而采用各种气体。

[0053] 如图3所示，微波输出部30包括微波电源31、微波振荡器32、用于对微波进行放大的放大器33、和将被放大了的微波分配为多个的分配器34。

[0054] 微波振荡器32使规定频率(例如，915MHz)的微波进行例如PLL振荡。在分配器34中，一边使输入侧和输出侧的阻抗匹配一边对由放大器33放大了的微波进行分配，使得尽量不产生微波的损失。其中，作为微波的频率，除了915MHz以外，还能够使用700MHz至3GHz。

[0055] 微波供给部40的放大部42将经分配器34分配的微波引导到微波导入机构43。放大部42包括相位器46、可变增益放大器47、构成固态放大器的主放大器48、和隔离器49。

[0056] 相位器46构成为能够使微波的相位变化，对微波的相位进行调整，由此能够对辐射特性进行调制。例如，按每个天线模块对相位进行调整，由此能够控制指向性，使等离子体分布发生变化。另外，在相邻的天线模块中，使相位90°地错开，能够得到圆偏波。另外，相位器46能够调整放大器内的部件间的延迟特性，以调谐器内的空间合成为目进行使用。但是，在不需要这种辐射特性的调制、放大器内的部件间的延迟特性的调整的情况下，无需设置相位器46。

[0057] 可变增益放大器47是用于对向主放大器48输入的微波的电力电平进行调整，进行等离子体强度调整的放大器。通过使可变增益放大器47按每个天线模块变化，还能够使产生的等离子体产生分布。

[0058] 构成固态放大器的主放大器48例如能够采用包括输入匹配电路、半导体放大组件、输出匹配电路、高Q谐振电路的构成。

[0059] 隔离器49用于分离在后述的隙缝天线处经反射去往主放大器48的反射微波，具有环行器和虚载荷(同轴终端器)。环行器将反射的微波引导至虚载荷，虚载荷将经环行器引导来的反射微波转换为热量。

[0060] 微波导入机构43具有如后所述对从放大部42输出的微波进行传送的功能和阻抗匹配功能，将微波引导到微波辐射板50的后述的隙缝天线部。

[0061] 如后所述，微波辐射板50，将从上述的多个微波导入机构43导入的微波从隙缝天线部辐射到腔室1内，并且，将从气体供给源110通过气体供给配管111供给来的等离子体生成气体和处理气体从喷淋头部导入到腔室1内。由此，在腔室1内生成表面波等离子体。

[0062] 接下来，对微波辐射板50进行更详细的说明。

[0063] 图4是表示微波辐射板50的截面图。如上所述，微波辐射板50包括与腔室1内的周缘部分对应的周缘部50a和与腔室内的中央部分对应的中央部50b。另外，周缘部50a与晶片W的周缘区域对应，中央部50b与晶片的中央区域对应。

[0064] 周缘部50a的整体形状呈圆环状，具有由金属构成的主体部120，在主体部120的上表面，在与4个微波导入机构43对应的位置分别嵌入有滞波件121。另外，在主体部120的下表面，嵌入有沿着周缘部的4个微波导入机构43的配置区域设置的呈圆周状的微波透射部件122。另外，在主体部120的滞波件121与微波透射部件122之间，形成具有沿着周缘部的4个微波导入机构43的配置区域形成的多个隙缝123的隙缝天线部124。另外，主体部120的隙缝天线部124的内侧部分成为向腔室1内喷淋状地导入等离子体生成气体和处理气体的喷淋头部(喷淋构造部)125。喷淋头部125包括：圆环状地形成在比主体部120的隙缝部124靠内侧部分的位置的气体扩散空间126；从气体扩散空间126到主体部120的下表面的多个气体排出孔127；和从主体部120之上表面到气体扩散空间126的气体导入孔128。气体导入孔128与从气体供给源110供给气体的气体供给配管111连接。

[0065] 作为构成主体部120的金属，优选为铝、铜之类的热导率高的金属。

[0066] 滞波件121具有比真空高的介电常数，例如由石英、陶瓷、聚四氟乙烯等的氟类树脂、聚酰亚胺类树脂构成，具有因真空中微波的波长长而使微波的波长变短使天线减小的作用。微波透射部件122由透射微波的材料电介质材料构成，例如由石英、陶瓷、聚四氟乙烯等的氟类树脂、聚酰亚胺类树脂构成。

[0067] 隙缝天线部124的隙缝123将从微波导入机构43导入的微波辐射到腔室1内。在隙缝123内可以填充有电介质。通过在隙缝123中填充电介质，微波的实效波长能够变短，能够使隙缝的厚度变薄。作为填充在隙缝123中的电介质，例如能够使用石英、陶瓷、聚四氟乙烯等的氟类树脂、聚酰亚胺类树脂。

[0068] 图5是表示周缘部50a表面的概略的平面图。如该图所示，滞波件121在周缘部50a的表面，在呈同心的圆周上圆弧状地分离地设置四个，在各滞波件121的中央部设置有微波导入机构43。

[0069] 另外，图6是示意地表示周缘部50a中的设置在隙缝天线部124的隙缝123、微波透射部件122、滞波件121、和周缘部的微波导入机构43的位置关系的图。如该图所示，多个隙缝123设置成在配置有周缘部的微波导入机构43的圆周区域整体形状呈圆周状，微波透射部件122设置成覆盖隙缝123的配置区域。另外，滞波件121也沿着隙缝123的配置区域设置。

[0070] 如图4所示，隙缝123设置成从主体部120的与滞波件121接触的上表面位置贯通至与微波透射部件122接触的下表面位置，决定从周缘部50a的4个微波导入机构43供给来的微波的辐射特性。主体部120与微波透射部件122之间的隙缝123的周围部分由密封环(未图示)密封，微波透射部件122将隙缝123密闭，作为真空密封件发挥作用。隙缝123以在微波导入机构43的配置区域沿着周方向整体形状呈圆周状的方式设置，使得电场分散。本例中，如图6所示，隙缝123针对各个微波导入机构43各配置有两个，以整体形状呈圆周状的方式配置总共8个隙缝。与一个微波导入机构43对应的2个隙缝123，作为整体形成从微波辐射板50的中心呈约90°的圆弧状，一方的隙缝的端部和另一方的隙缝的端部在微波导入机构43的正下方区域内外重叠，这些隙缝从微波导入机构43的正下方区域分别向周方向的相反侧延伸。由此，能够使电场适当地在周方向上分散。

[0071] 一个隙缝123的圆周方向的长度优选为λg/2。其中，λg为微波的实效波长，δ为以在圆周方向(角度方向)电场强度的均匀性变高的方式进行微调整的微调整分量(含0)。λg能够表示为λg＝λ/εs1/2。此处，εs是填充在隙缝中的电介质的介电常数，λ是真空中的微波的波长。另外，与一个微波导入机构43对应的2个隙缝123中，2个隙缝123重叠的区域的长度L1、其一方侧的不重叠的区域的长度L2、另一方侧的不重叠的区域的长度L3优选为大致相同长度。其中，只要隙缝123沿圆周方向设置，能够实现均匀的微波辐射，则不限于图6的形状。

[0072] 中央部50b如图4所示，整体形状呈圆柱状，具有由金属构成的主体部130，在主体部130的上表面的中央，与微波导入机构43对应地嵌入有呈圆形的滞波件131。另外，在主体部130的下表面嵌入有微波透射部件132。另外，主体部130的滞波件131与微波透射部件132之间，形成具有隙缝133的隙缝天线部134。另外，在主体部130内，设置有用于构成喷淋头的呈圆板状的气体扩散空间135，在主体部130的气体扩散空间135之下的部分，以从气体扩散空间135面对主体部130的下表面的方式形成有多个气体排出孔136。在主体部130的上表面，形成有到达气体扩散空间135的气体导入孔137，气体导入孔137与从气体供给源110供给气体的气体供给配管111连接。在气体扩散空间135的内部，沿着隙缝133的外形设置有围绕隙缝133的围绕部件138，使得隙缝133与供给到气体扩散空间135的气体不发生干扰。

[0073] 作为构成主体部130的金属，优选为铝、铜之类热导率高的金属。

[0074] 滞波件131具有比真空大的介电常数，例如由石英、陶瓷、聚四氟乙烯等的氟类树脂、聚酰亚胺类树脂构成，具有因真空中微波的波长长而使微波的波长缩短使天线变小的作用。微波透射部件132由透射微波的材料电介质材料构成，例如由石英、陶瓷、聚四氟乙烯等的氟类树脂、聚酰亚胺类树脂构成。

[0075] 隙缝天线部134作为将从微波导入机构43传送来的微波辐射到腔室1内的辐射天线发挥作用，微波通过隙缝133辐射。在隙缝133内可以填充电介质。通过在隙缝133中填充电介质，微波的实效波长能变短，能够使隙缝的厚度变薄。作为填充在隙缝133中的电介质，例如，能够使用石英、陶瓷、聚四氟乙烯等的氟类树脂、聚酰亚胺类树脂。

[0076] 隙缝133的形状决定来自与中央部50b对应的微波导入机构43的微波的辐射特性，例如，如图7所示。具体而言，四个隙缝133以整体形状呈圆周状的方式均匀地形成。这些隙缝133全都为相同形状，沿着圆周形成为细长的形状。这些隙缝133配置成关于隙缝天线部134的微波辐射面的与微波导入机构43的中心轴对应的点对称。

[0077] 一个隙缝133的圆周方向的长度为(λg/2)－δ，设计成在隙缝133的中心位置出现微波电场强度的峰值。其中，λg为微波的实效波长，δ为以在圆周方向(角度方向)上电场强度的均匀性变高的方式进行微调整的微调整分量(含0)。此外，隙缝133的长度不限于约λg/2，只要为λg/2的整数倍减去微调整分量(含0)得到的长度即可。

[0078] 四个隙缝133中的相邻的隙缝彼此间的接缝部分构成为，一方的隙缝133的端部与另一方的隙缝133的端部在径向上隔开规定间隔内外重叠。由此，使得在周方向上不存在隙缝的部分，设计成周方向的辐射特性变均匀。一个隙缝133具有与另一个隙缝133不重叠的中央部，其两侧的端部与其它的部分重叠，但一方的端部位于相邻的隙缝的端部的内周侧，另一方的端部位于相邻的隙缝的端部的外周侧。各端部和中央部优选具有大致相同的长度。另外，隙缝133优选形成为其内周位于自中央部50b的下表面的中心点起(λg/4)±δ′(其中，δ′是为了使径方向的电场强度分布均匀而进行微调整的微调整分量(含0)。)的位置或自中央部50b的下表面的中心点起将λg/4的整数倍与同样的微调整分量相加得到的距离的位置。

[0079] 这种隙缝天线部134在微波导入机构43中将电场强度低的隙缝的端部重叠配置，由此能够使该部分的电场强度变高，结果是，能够使周方向(角度方向)的电场强度分布均匀。

[0080] 另外，与中央部50b的微波导入机构43对应的隙缝的数量不限于4个，也可以是3个，还可以是5个以上，也能够得到同样的效果。另外，隙缝形状不限于图7的方式，例如也可以采用多个圆弧状的隙缝均匀地形成在圆周上的结构等其它的结构。

[0081] 如图8所示，微波透射部件132，在主体部130的下表面侧以包含(覆盖)形成有隙缝133的隙缝形成区域的方式环状地设置。主体部130与微波透射部件132之间的隙缝133的周围部分由密封环(未图示)密封。微波透射部件132将隙缝133密闭，作为真空密封件发挥作用。

[0082] 此外，图8中，微波透射部件132设置成圆环状，但也可以是三角环状，四角环状等的多角环状。

[0083] 接下来，参照图9～11，对微波导入机构43进行详细说明。图9是表示微波导入机构43的截面图，图10是表示微波导入机构43的供电机构的图9的AA′线的横截面图，图11是表示微波导入机构43的调谐器60的铁芯和滑动部件的图9的BB′线的横截面图。

[0084] 如图9所示，微波导入机构43包括用于传输微波的同轴构造的微波传送路(导波路径)44和设置在微波传送路44上的调谐器60。另外，经由微波导入机构43的导波路径44，从与各微波导入机构43对应地设置在隙缝天线部124或134的隙缝(后述)向腔室1内辐射微波，利用该微波在腔室1内形成表面波等离子体。

[0085] 微波传送路44构成为筒状的外侧导体52和设置在该外侧导体52的中心处的棒状的内侧导体53呈同轴状配置，微波传送路44的前端与微波辐射板50连接。

[0086] 在微波传送路44中，对内侧导体53供电，外侧导体52接地。外侧导体52和内侧导体53的上端设置有反射板58。

[0087] 在微波传送路44的基端侧设置有供给微波(电磁波)的供电机构54。供电机构54具有设置在微波传送路44(外侧导体52)的侧面的用于导入微波电力的微波电力导入口55。在微波电力导入口55，连接有作为用于供给由放大部42放大后的微波的供电线的、由内侧导体56a和外侧导体56b构成的同轴线路56。另外，在同轴线路56的内侧导体56a的前端，连接有向外侧导体52的内部水平延伸的供电天线90。

[0088] 供电天线90在例如对铝等的金属板进行切削加工后，嵌入到特氟龙(注册商标)等的电介质部件的模具而形成。从反射板58至供电天线90之间，设置有用于缩短反射波的实效波长的由特氟龙(注册商标)等的电介质构成的滞波件59。另外，在使用2.45GHz等的频率高的微波的情况下，也可以不设置滞波件59。此时，使从供电天线90至反射板58的距离最优化，使从供电天线90辐射来的电磁波在反射板58处反射，由此使最大的电磁波传送到同轴构造的微波传送路44内。

[0089] 如图10所示，供电天线90包括：在微波电力导入口55处与同轴线路56的内侧导体56a连接，从具有供给电磁波的第一极92和辐射供给来的电磁波的第二极93的天线体91；和从天线体91的两侧沿内侧导体53的外侧延伸的呈环状的反射部94，由入射到天线体91的电磁波和在反射部94反射的电磁波形成驻波。天线体91的第二极93与内侧导体53接触。

[0090] 供电天线90通过辐射微波(电磁波)，对外侧导体52与内侧导体53之间的空间供给微波电力。另外，供给到供电机构54的微波电力向微波辐射板50传播。

[0091] 调谐器60用于使腔室1内的负载(等离子体)的阻抗与微波输出部30的微波电源的特性阻抗匹配，具有使外侧导体52与内侧导体53之间的微波传送路44上下移动的2个铁芯61a、61b、和在反射板58的外侧(上侧)设置的铁芯驱动部70。

[0092] 这些铁芯中，铁芯61a设置在铁芯驱动部70侧，铁芯61b设置在隙缝天线部124或134侧。另外，在内侧导体53的内部空间，沿着其长度方向设置有例如形成有梯形螺纹的螺柱构成的铁芯移动用的两条铁芯移动轴64a、64b。

[0093] 如图11所示，铁芯61a呈由电介质构成的圆环状，在其内侧嵌入有具有滑动性的由树脂构成的滑动部件63。在滑动部件63，设置有用于螺合铁芯移动轴64a的螺纹孔65a和用于插通铁芯移动轴64b的通孔65b。另一方面，铁芯61b与铁芯61a同样具有螺纹孔65a和通孔65b，但是与铁芯61a相反，螺纹孔65a与铁芯移动轴64b螺合，铁芯移动轴64a挿通到通孔
65b。由此，通过使铁芯移动轴64a旋转，铁芯61a升降移动，通过使铁芯移动轴64b旋转，铁芯
61b升降移动。即，通过由铁芯移动轴64a、64b和滑动部件63构成的螺纹机构使铁芯61a、61b升降移动。

[0094] 在内侧导体53，沿着长度方向等间隔地形成有3个狭缝53a。另一方面，滑动部件63上，与这些狭缝53a对应地等间隔地设置有3个突出部63a。另外，在这些突出部63a与铁芯61a、61b的内周抵接的状态下，滑动部件63被嵌入到铁芯61a、61b的内部。滑动部件63的外周面与内侧导体53的内周面无间隙地接触，通过铁芯移动轴64a、64b旋转，滑动部件63在内侧导体53滑动而升降。即内侧导体53的内周面作为铁芯61a、61b的滑动引导件发挥作用。

[0095] 上述铁芯移动轴64a、64b贯通反射板58而延伸到铁芯驱动部70。铁芯移动轴64a、64b与反射板58之间设置有轴承(未图示)。

[0096] 铁芯驱动部70具有壳体71，铁芯移动轴64a和64b在壳体71内延伸，在铁芯移动轴64a和64b的上端分别安装有齿轮72a和72b。另外，在铁芯驱动部70，设置有使铁芯移动轴
64a旋转的电动机73a、和使铁芯移动轴64b旋转的电动机73b。在电动机73a的轴安装有齿轮
74a，在电动机73b的轴安装有齿轮74b，齿轮74a与齿轮72a啮合，齿轮74b与齿轮72b啮合。因此，利用电动机73a通过齿轮74a和72a使铁芯移动轴64a旋转，利用电动机73b通过齿轮74b和72b使铁芯移动轴64b旋转。另外，电动机73a、73b例如为步进电动机。

[0097] 另外，铁芯移动轴64b比铁芯移动轴64a长，到达更上方的位置，因此，齿轮72a和72b的位置上下偏移，电动机73a和73b也上下偏移，所以电动机和齿轮等的传动机构的空间减小，壳体71与外侧导体52成为相同直径。

[0098] 在电动机73a和73b之上，以与它们的输出轴直接连结的方式，设置有分别用于检测铁芯61a和61b的位置的增量型的编码器75a和75b。

[0099] 铁芯61a和61b的位置由铁芯控制器68控制。具体而言，基于由未图示的阻抗检测器检测出的输入端的阻抗值以及由编码器75a和75b检测到的铁芯61a和61b的位置信息，铁芯控制器68向电动机73a和73b发送控制信号，控制铁芯61a和61b的位置，由此调整阻抗。铁芯控制器68执行阻抗匹配，使得终端例如为50Ω。当2个铁芯中仅移动一个铁芯时，描绘通过史密斯圆图的原点的轨迹，当同时移动两者时，仅相位旋转。

[0100] 在微波传送路44的前端部，设置有阻抗调整部件140。阻抗调整部件140能够由电介质构成，根据其介电常数调整微波传送路44的阻抗。在微波传送路44的前端设置有圆柱部件82，该圆柱部件82贯通上述的滞波件121或滞波件131，与周缘部50a的主体部120或中央部50b的主体部130连接。滞波件121或滞波件131能够根据滞波件121或滞波件131的厚度调整微波的相位，将滞波件121或滞波件131的厚度调整成使得主体部120或主体部130的表面(微波辐射面)位于驻波的波腹位置。由此，能够使反射最小，微波的辐射能最大。

[0101] 本实施方式中，主放大器48、调谐器60、微波辐射板50的隙缝天线部124或134靠近配置。另外，调谐器60和隙缝天线部124或134构成在1/2波长内存在的集中常数电路，且隙缝天线部124(134)、波件121(131)的合成电阻设定为50Ω，所以，调谐器60对等离子体负载直接进行调谐，能够高效地将能量传递给等离子体。

[0102] ＜等离子体处理装置的动作＞

[0103] 接下来，对如上那样构成的等离子体处理装置100的动作进行说明。

[0104] 首先，将晶片W搬入到腔室1内，载置在基座11上。然后，从气体供给源110通过气体供给配管111，将等离子体生成气体例如Ar气体经由微波辐射板50向腔室1内排出，并且将从微波等离子体源2的微波输出部30经微波供给部40的多个放大部42和多个微波导入机构43传送来的微波通过微波辐射板50辐射到腔室1内，在微波辐射板50的表面生成表面波等离子体。另外，同样从气体供给源110通过气体供给配管111将处理气体经由微波辐射板50供给到腔室1内。处理气体被表面波等离子体激发而等离子体化，利用所生成的处理气体的等离子体对晶片W实施等离子体处理，例如成膜处理或蚀刻处理。

[0105] 具体而言，在微波辐射板50的周缘部50a，从气体供给源110经由气体供给配管111，将等离子体生成气体和处理气体供给到喷淋头部125，在喷淋头部125中等离子体气体和处理气体经由气体导入孔128扩散到气体扩散空间126，从气体排出孔127排出。另一方面，对设置在周缘部50a上的四个微波导入机构43，供给从微波输出部30的微波振荡器32振荡、经放大器33放大后通过分配器34分配为多个的经过放大部42的微波电力。对这4个微波导入机构43供给的微波电力经微波传送路44传送，被导入到微波辐射板50的周缘部50a。从微波导入机构43导入的微波透射滞波件121，经由隙缝天线部124的隙缝123和微波透射部件122辐射到腔室1内，在微波透射部件122和主体部120的下表面形成表面波，利用该表面波在腔室1内的周缘部50a的正下方部分生成表面波等离子体。

[0106] 像这样，在微波辐射板50的周缘部50a，沿周方向设置有4个微波导入机构43，从这4个微波导入机构43导入的微波从在微波导入机构43的配置区域沿周方向设置的隙缝123辐射，所以能够分散电场强度。而且，微波透射部件122在微波导入机构43的配置区域沿周方向以覆盖隙缝123的方式设置成圆周状，所以能够使表面波在微波透射部件122的下表面扩散。所以，能够使表面波等离子体在与晶片W的周缘部对应的位置扩散，能够沿周方向形成均匀的等离子体。另外，能够如上述方式扩散等离子体，所以能够减少微波导入机构43的所需个数，能够降低装置成本。

[0107] 特别地，在本实施方式中，隙缝123与各微波导入机构43对应地各设置有两个，与一个微波导入机构43对应的2个隙缝123中，一方的隙缝的端部和另一方的隙缝的端部在微波导入机构43的正下方区域内外重叠，这些隙缝形成从微波导入机构43的正下方区域分别向周方向的相反侧延伸的方式，由此能够防止电场较强的部分仅在微波导入机构43附近集中，能够使电场强度在周方向上适当分散。另外。不会发生微波从一个微波导入机构43进入到另外的微波导入机构43的不良。

[0108] 图12表示设置有图6所示的形状的隙缝的情况下的电磁仿真结果，可知电场强度较强的部分不仅在微波导入机构的正下方，而且还分散。

[0109] 并且，微波透射部件122以沿着在周缘部50a配置的4个微波导入机构43呈圆周状的方式设置，所以能够将喷淋头部125在其内侧部分的广泛范围设置。所以，不发生与辐射的微波的位置上的干扰，能够向晶片W均匀地导入等离子体气体和处理气体。另外，像这样，通过将气体从腔室1的顶部导入，能够使气体的流向与微波的辐射方向一致，能够使气体有效地等离子体化。

[0110] 另一方面，在微波辐射板50的中央部50b，从气体供给源110经由气体供给配管111和气体导入孔137到达气体扩散空间135，在此处扩散，从气体排出孔136排出。另一方面，对设置在中央部50b的微波导入机构43，与周缘部50a的微波导入机构43同样供给微波电力，从该微波导入机构43向微波辐射板50的中央部50b导入微波。从微波导入机构43导入的微波，透射滞波件131经由隙缝天线部134的隙缝133和微波透射部件132辐射到腔室1内，在腔室1内的中央部50b的正下方部分生成表面波等离子体。

[0111] 在中央部50b，也能够使气体的流向与微波的辐射方向，能够将气体有效地等离子体化。另外，气体扩散空间135和气体排出孔136与透射微波的隙缝133分离，所以不会产生在气体通过它们时发生等离子体化的不良。另外，微波透射部件132以包含隙缝形成区域的方式设置，所以在中央部50b的正下方区域也能够使等离子体均匀。

[0112] ＜其它实施方式＞

[0113] 在上述实施方式中，在微波辐射板50的中央部设置有微波导入机构43，在腔室1内的与晶片W的中央区域对应的部分也生成表面波等离子体，但是本发明的要点在于在周缘部生成均匀的等离子体，中央部的构成不限于上述实施方式。本发明的其它实施方式中，在中央部具有形成电容耦合等离子体的构成。图13是表示本发明的其它实施方式的等离子体处理装置的概略构成的截面图。

[0114] 如图13所示，本实施方式的等离子体装置100′在微波供给部40，微波辐射机构43仅采用周缘部的4个，替代图1的微波辐射板50，设置包含配置有微波辐射机构43的区域的环状的微波辐射板50′，在其内侧的中央部分，隔着绝缘部件151设置有具有与晶片W大致同等的大小的呈导电性的喷淋头150。喷淋头150包括：形成为圆板状的气体扩散空间152；以从气体扩散空间152面对腔室1内的方式形成的多个气体排出孔153；和用于将来自气体供给配管111气体导入到气体扩散空间152的气体导入孔154。喷淋头150通过匹配器155与等离子体生成用的高频电源156电连接。基座11具有导电性部分，作为喷淋头150的对向电极发挥作用。通过从该高频电源156向喷淋头150供给高频电力，在喷淋头150与基座11之间形成高频电场，在晶片W的正上方的空间形成电容耦合等离子体。该中央部分的构成与对晶片进行等离子体蚀刻的等离子体蚀刻装置相同，这种构成的等离子体处理装置100′能够用作利用微波生成的表面波等离子体进行例如晶片的周缘的等离子体密度调整的等离子体蚀刻装置。另外，在图13中，对与图1相同的部分标注相同附图标记省略说明。

[0115] ＜其它的应用＞

[0116] 以上，参照附图，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述2个实施方式，在本发明的思想范围内能够进行各种变形。例如，本发明的要点在于，在周缘部生成均匀的等离子体，中央部的构成不限于上述2个实施方式，能够根据所要求的等离子体分布采用各种构成。也可以不在中央部设置生成等离子体的机构。

[0117] 另外，上述实施方式中，示出了在微波辐射板50的周缘部50a之上沿着周方向设有4个微波导入机构43的例子，但周缘部的微波导入机构43的数量不限于四个，只要为两个以上即可，其数量能够适当设定，以获得本发明的效果。

[0118] 并且，微波输出部30和微波供给部40的构成等不限于上述实施方式，例如，在无需进行从隙缝天线部辐射的微波的指向性控制或形成圆偏波的情况下，不需要相位器。另外，滞波件也不是必须的。

[0119] 另外，在上述实施方式中，作为等离子体处理装置，例示了成膜装置和蚀刻装置，但不限于此，也能够用于包括氧化处理和氮化处理在内的氮氧化膜形成处理、灰化处理等的其它的等离子体处理。并且，被处理体不限于半导体晶片W，也可以为以LCD(液晶显示器)用基板为代表的FPD(平板显示器)基板、陶瓷基板等的其它的基板。