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微波等离子体源和等离子体处理装置

阅读：505发布：2021-03-02

IPRDB可以提供微波等离子体源和等离子体处理装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供一种极力抑制在处理容器内的由微波的驻波引起的影响，并在腔室内能够提高等离子体密度的均匀性的微波等离子体源和使用其的等离子体处理装置。微波等离子体源(2)具有微波供给部(40)，微波供给部(40)具有：将微波导入处理容器内的多个微波导入机构(43)；和多个相位器(46)，其调整分别向多个微波导入机构(43)输入的微波的相位，通过多个相位器(46)调整输入多个微波导入机构(43)的微波的相位，关于多个微波导入机构(43)中邻接的微波导入机构，固定一个的微波的输入相位使另一个的微波的输入相位按照周期性波形变化。，下面是微波等离子体源和等离子体处理装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种微波等离子体源，是向实施等离子体处理的处理容器内导入微波、并使向所述处理容器内供给的气体等离子体化的等离子体源，其特征在于，具备：生成微波的微波生成机构；和

将生成的微波供给到所述处理容器内的微波供给部，所述微波供给部具有：将微波导入所述处理容器内的多个微波导入机构；对分别向所述多个微波导入机构输入的微波的相位进行调整的多个相位器，通过所述多个相位器对输入所述多个微波导入机构的微波的相位进行调整，使得关于多个微波导入机构中邻接的微波导入机构，固定一个的微波的输入相位使另一个的微波的输入相位按照周期性波形变化，或者使邻接的微波导入机构的双方的微波的输入相位按照相互不重叠的周期性波形变化。

2.如权利要求1所述的微波等离子体源，其特征在于：所述周期性波形可以是正弦波、三角波、梯形波和正弦波状波形中的任一个。

3.如权利要求1或者2所述的微波等离子体源，其特征在于：还具有构成所述处理容器的上壁、并使从所述多个微波导入机构辐射的微波透过的顶板，所述顶板具有在与所述多个微波导入机构对应的位置设置的多个电介质部件和支承电介质部件的金属制的框体，所述框体具有蜂巢状结构。

4.如权利要求3所述的微波等离子体源，其特征在于：所述框体具有气体流路和多个气体喷出孔，能将等离子体处理所需要的气体从所述气体喷出孔向所述处理容器喷出。

5.一种等离子体处理装置，其特征在于，具备：收容被处理基板的处理容器；

在所述处理容器内载置被处理基板的载置台；

向所述处理容器内供给气体的气体供给机构；和权利要求1～4中任一项所述的微波等离子体源，由从所述微波等离子体源向所述处理容器内导入的微波产生等离子体，通过该等离子体对被处理基板实施处理。

说明书全文

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使用其的等离子体处理装置。

背景技术

[0002] 在半导体设备和液晶显示装置的制造工序中，为了在半导体晶片或玻璃基板等这样的被处理基板上实施蚀刻处理或成膜处理等等离子体处理，使用等离子体蚀刻装置或等离子体CVD成膜装置等等离子体处理装置。

[0003] 最近，作为这样的等离子体处理装置，能以高密度均匀地形成低电子温度的表面波等离子体的RLSA(Radial Line Slot Antenna)微波等离子体处理装置备受关注(例如，专利文献1)。

[0004] RLSA微波等离子体处理装置，在腔室(处理容器)的上部设置以规定的图案形成有槽口的平面天线(Radial Line Slot Antenna)，来自微波发生源并通过同轴结构的波导路径导入的微波，从平面天线的槽口辐射到腔室内，由微波电场使导入腔室内的气体等离子体化，来对半导体晶片等被处理体实施等离子体处理。

[0005] 在这样的RLSA微波等离子体装置中，调整等离子体分布时，需要准备槽口形状和图案等不同的多个天线，需要交换天线，非常麻烦。

[0006] 与此相对，专利文献2中，公开了将微波分配为多个，并通过多个天线模块将微波辐射到腔室内，而在腔室内空间合成微波的微波等离子体源。

[0007] 通过这样使用多个天线模块来空间合成微波，能调整从各天线模块的天线辐射的微波的相位和强度来调整等离子体分布。

[0008] 专利文献

[0009] 【专利文献1】特开2000-294550号公报

[0010] 【专利文献2】国际公开第2008/013112号小册子

发明内容

[0011] 但是，在这样使用多个天线模块将微波辐射到腔室内来形成等离子体的情况下，在微波辐射到腔室内时产生的驻波的波腹和波节明显化，这会导致等离子体中的电子密度分布的局部化，产生等离子体密度分布的均匀性恶化的问题。

[0012] 本发明是鉴于上述事实而产生的，其课题在于，提供在处理容器内能够极力抑制微波的驻波的波腹和波节的位置被固定化，并能够提高在腔室内的等离子体密度的均匀性的微波等离子体源和使用其的等离子体处理装置。

[0013] 本发明的第一观点，提供一种微波等离子体源，是向实施等离子体处理的处理容器内导入微波、并使向上述处理容器内供给的气体等离子体化的等离子体源，其特征在于，具备生成微波的微波生成机构和将生成的微波供给到上述处理容器内的微波供给部，上述微波供给部具有：将微波导入上述处理容器内的多个微波导入机构；对分别向上述多个微波导入机构输入的微波的相位进行调整的多个相位器，通过上述多个相位器对向所述多个微波导入机构输入的微波的相位进行调整，使得关于多个微波导入机构中邻接的微波导入机构，固定一个的微波的输入相位使另一个的微波的输入相位按照周期性波形变化，或者使邻接的微波导入机构的双方的微波的输入相位按照相互不重叠的周期性波形变化。

[0014] 在上述第一观点中，作为上述周期性波形，能使用正弦波、三角波、梯形波和正弦波状波形中的任一个。

[0015] 此外，构成上述处理容器的上壁、并使从上述多个微波导入机构辐射的微波透过的顶板，为具有在与上述多个微波导入机构对应的位置设置的多个电介质部件和支承电介质部件的金属制的框体的结构，所述框体能具有蜂巢状结构。这种情况下，上述框体为具有气体流路和多个气体喷出孔的结构，能将等离子体处理所需要的气体从上述气体喷出孔朝向上述处理容器喷出。

[0016] 本发明的第二观点，提供一种等离子体处理装置，其特征在于，具备：收容被处理基板的处理容器；在上述处理容器内载置被处理基板的载置台；向上述处理容器内供给气体的气体供给机构；所述第一观点的微波等离子体源，由从上述微波等离子体源导入上述处理容器内的微波产生等离子体，由该等离子体对被处理基板实施处理。

[0017] 根据本发明，通过上述多个相位器调整向上述多个微波导入机构输入的微波的相位，使得关于多个微波导入机构中邻接的微波导入机构，固定一个的微波输入相位，使另一个的微波的输入相位按照周期性波形变化，或者使邻接的微波导入机构的双方的微波的输入相位按照相互不重叠的周期性波形变化，因此，辐射到处理容器内的微波中的驻波的波节和波腹的位置连续地变化并使电场强度平均化，能够提高电场强度的面内均匀性。因此，能够使处理容器内的电子密度、即等离子体密度均匀化，并进行均匀的等离子体处理。

附图说明

[0018] 图1为表示本发明第一实施方式的具有微波等离子体源的表面波等离子体处理装置的概略结构的截面图。

[0019] 图2为表示微波等离子体源的结构的结构图。

[0020] 图3为模式性地表示微波等离子体源中微波供给部的平面图。

[0021] 图4为表示微波等离子体源中天线模块使用的主增幅器的电路结构的例子的图。

[0022] 图5为表示微波等离子体源中的天线模块使用的微波导入机构的截面图。

[0023] 图6为表示微波导入机构的供电结构的、在图5的AA’线的横截面图。

[0024] 图7为表示调谐器中的铁芯和滑动部件的、在图5的BB’线的横截面图。

[0025] 图8为用于说明使搭载于微波等离子体源的7根微波导入机构中微波的输入相位按照周期性波形变化的机构的模式图。

[0026] 图9为表示将邻接的微波导入机构的一个的相位固定在0°，使另一个的输入相位为正弦波时的输入相位的时间变化的图。

[0027] 图10为表示周期性波形的正弦波以外的例子的图。

[0028] 图11为表示使用配置有图3那样的7个微波导入机构的等离子体源，在全部的微波导入机构的微波的输入相位为0°的情况下，和外周的3个微波导入机构的输入相位变化为180°的情况下，对腔室内的电场分布已掌握的结果的图。

[0029] 图12为模式性地表示本发明第二实施方式的等离子体源的微波供给部和顶板的平面图。

[0030] 图13为在图12的CC’线的截面图。

[0031] 图14为模式性地表示顶板的结构的变形例的平面图。

[0032] 图15为表示顶板的结构的其他变形例的仰视图。

[0033] 符号说明

[0034] 1腔室

[0035] 2微波等离子体源

[0036] 11基座

[0037] 12支承部件

[0038] 16排气装置

[0039] 20喷淋板

[0040] 30微波输出部

[0041] 40微波供给部

[0042] 41天线模块

[0043] 43微波导入机构

[0044] 45天线部

[0045] 46相位器

[0046] 52外侧导体

[0047] 53内侧导体

[0048] 54供电机构

[0049] 60调谐器

[0050] 81平面隙缝天线(slot antenna)

[0051] 100表面波等离子体处理装置

[0052] 110顶板

[0053] 110a框体

[0054] 110b电介质部件

[0055] 120控制部

[0056] W晶片

具体实施方式

[0057] 以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。

[0058] <第一实施方式>

[0059] 图1为表示本发明第一实施方式的具有微波等离子体源的表面波等离子体处理装置的概略结构的截面图，图2为表示微波等离子体源的结构的结构图，图3为模式性地表示微波等离子体源的微波供给部的平面图，图4为表示微波等离子体源中天线模块使用的主增幅器的电路结构的例子的图，图5为表示微波等离子体源的天线模块使用的微波导入机构的截面图，图6为表示微波导入机构的供电结构的、在图5的AA’线的横截面图，图7为表示调谐器中的铁芯和滑动部件的、在图5的BB’线的横截面图。

[0060] 表面波等离子体处理装置100，构成为对晶片实施等离子体处理例如蚀刻处理的等离子体蚀刻装置，具有：气密地构成的、由铝或不锈钢等的金属材料构成的大致为圆筒状的、接地的腔室1；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的上部形成开口部1a，微波等离子体源2设置为从该开口部1a朝向腔室1的内部。

[0061] 在腔室1内，用于水平支承作为被处理体的晶片W的基座11，以隔着绝缘部件12a并由竖立设置的筒状的支承部件12支承的状态，设置于腔室1的底部中央。作为构成基座11和支承部件12的材料，举例说明有对表面进行了氧化铝膜(alumite)处理(阳极氧化处理)的铝等。

[0062] 此外，虽然未图示，但是在基座11上根据需要设置：用于对晶片W进行静电吸附的静电夹具、温度控制机构、向晶片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进行升降的升降销等。并且，通过匹配器13高频偏压电源14与基座11电连接。通过从该高频偏压电源14向基座11供给高频电力，在晶片W侧引入等离子体中的离子。

[0063] 腔室1的底部与排气管15连接，在该排气管15连接含有真空泵的排气装置16。于是通过使该排气装置16动作能使腔室1内排气，腔室1内能够高速减压到规定的真空度。此外，在腔室1的侧壁上设置用于进行晶片W的搬入搬出的搬入搬出口17和开关该搬入搬出口17的闸阀18。

[0064] 在腔室1内的基座11的上方位置，水平地设置向晶片W喷出用于等离子体蚀刻的处理气体的喷淋板20。该喷淋板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之间是空间部23。该喷淋板20的气体流路21与在腔室1的外侧延伸的配管24连接，该配管24与处理气体供给源25连接。

[0065] 另一方面，在腔室1的喷淋板20的上方位置，沿着腔室壁设置环状的等离子体气体导入部件26，在该等离子体气体导入部件26的内周设置多个气体喷出孔。在该等离子体气体导入部件26通过配管28连接供给等离子体气体的等离子体气体供给源27。作为等离子体气体，适宜使用Ar气体等的稀有气体。

[0066] 从等离子体气体导入部件26导入腔室1内的等离子体气体，依靠从微波等离子体源2导入腔室1内的微波被等离子体化，该等离子体通过喷淋板20的空间部23并激发从喷淋板20的气体喷出孔22喷出的处理气体，形成处理气体的等离子体。

[0067] 微波等离子体源2设置于由在腔室1的上部设置的支承环29支承的顶板110上。支承环29和顶板110之间气密密封。如图2所示，微波等离子体源2具有：向多个路径分配地输出微波的微波输出部30；用于将从微波输出部30输出的微波导入腔室1、并向腔室
1内辐射的微波供给部40。

[0068] 微波输出部30具有：微波电源31、微波振荡器32、对被振动的微波进行增幅的增幅器33、将增幅的微波分配为多个的分配器34。

[0069] 微波振荡器32使规定频率(例如，2.45GHz)的微波例如PLL振动。分配器34，以尽可能不引起微波的损失的方式，边取得输入侧和输出侧的阻抗匹配边分配在增幅器33被增幅的微波。而且，作为微波的频率，除了2.45GHz以外，能使用8.35GHz、5.8GHz、1.98GHz、915MHz等。

[0070] 微波供给部40具有将在分配器34分配的微波导入腔室1内的多个天线模块41。各天线模块41具有主要对被分配的微波进行增幅的增幅部42和微波导入机构43。此外，微波导入机构43具有用于使阻抗匹配的调谐器60和将被增幅的微波辐射到腔室1内的天线部45。而且，从各天线模块41中微波导入机构43的天线部45向腔室1内辐射微波。如图3所示，微波供给部40具有7个天线模块41，各天线模块41的微波导入机构43以圆周状6个和其中心1个的方式配置于为圆形的顶板110上。顶板110作为真空密封和微波透过板起作用，具有金属制的框体110a和由在配置微波导入机构43的部分嵌入的石英等电介质构成的电介质部件110b。

[0071] 增幅部42具有相位器46、可变增益放大器47、构成固态增幅器(solid-state amplifier)的主增幅器48和隔离器(isolator)49。

[0072] 相位器46构成为能够使微波的相位变化，通过调整这个能够调制辐射特性。例如，通过在每个天线模块调整相位，能控制指向性并使等离子体分布变化。在本实施方式中，如后所述，固定规定的天线模块的相位，使与其邻接的天线模块的相位连续变化，由此抑制微波的驻波。

[0073] 可变增益放大器47，对向主增幅器48输入的微波的电力水平进行调整，是调整各个天线模块的标准离差或等离子体强度调整用的增幅器。通过使可变增益放大器47按各个天线模块变化，也能在产生的等离子体中产生分布。

[0074] 构成固态增幅器的主增幅器48，例如如图4所示，能够构成为具有：输入匹配电路131、半导体增幅元件132、输出匹配电路133、高Q共振电路134。

[0075] 隔离器49分离在天线部45反射并朝向主增幅器48的反射微波，具有循环器和仿真负载(dummy load)(同轴终端器)。循环器将在天线部45反射的微波导向仿真负载，仿真负载将由循环器导入的反射微波变换为热。

[0076] 接着，对微波导入机构43进行说明。

[0077] 如图5、6所示，微波导入机构43具有传送微波的同轴结构的导波路径44和使在导波路径44传送的微波向腔室1内辐射的天线部45。而且，从微波导入机构43向腔室1内辐射的微波在腔室1内的空间合成，在腔室1内形成表面波等离子体。

[0078] 导波路径44，构成为筒状的外侧导体52和设置于其中心的棒状的内侧导体53同轴状地配置，在导波路径44的顶端设置天线部45。导波路径44，内侧导体53为供电侧，外侧导体52为接地侧。外侧导体52和内侧导体53的上端为反射板58。

[0079] 在导波路径44的基端侧设置对微波(电磁波)供电的供电机构54。供电机构54具有设置于导波路径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连接由内侧导体56a和外侧导体56b构成的同轴线路56，作为用于从增幅部42供给被增幅的微波的供电线。而且，在同轴线路56的内侧导体56a的前端，连接朝向外侧导体52的内部水平延伸的供电天线90。

[0080] 供电天线90例如在作为印刷基板的PCB基板上作为带状传输线而形成。在从反射板58到供电天线90之间，设置由用于缩短反射波的实际波长的特氟纶(Telfon聚四氟乙烯)(注册商标)等电介质构成的慢波材料59。而且，在使用2.45G等频率高的微波的情况下也可以不设置慢波材料59。此时，通过使从供电天线90辐射的电磁波在反射板58反射，能将最大的电磁波电传到同轴结构的导波路径44内。这种情况下，将从供电天线90到反射板58的距离设定为大约λg/4的半波长倍。

[0081] 供电天线90，如图6所示，具有：天线本体91，其在微波电力导入口55与同轴线路56的内侧导体56a连接，具有供给电磁波的第一极92和辐射供给的电磁波的第二极93；从天线本体91的两侧沿着内侧导体53的外侧延伸、并构成环状的反射部94，按照入射天线本体91的电磁波和在反射部94反射的电磁波形成驻波的方式构成。天线本体91的第二极
93与内侧导体53接触。

[0082] 通过供电天线90辐射微波(电磁波)，向外侧导体52和内侧导体53之间的空间供给微波电力。于是，向供电机构54供给的微波电力向着天线部45传播。

[0083] 此外，在导波路径44设置调谐器60。调谐器60是使腔室1内的负荷(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的部件，具有在外侧导体52与内侧导体53之间上下移动的2个铁芯61a、61b和设置在反射板58的外侧(上侧)的铁芯驱动部70。

[0084] 这些铁芯中，铁芯61a设置在铁芯驱动部70侧，铁芯61b设置在天线部45侧。此外，在内侧导体53的内部空间，设置沿着其长度方向形成有例如梯形螺纹的由螺棒构成的铁芯移动用的2根铁芯移动轴64a、64b。

[0085] 如图7所示，铁芯61a由电介质构成为圆环状，在其内侧嵌入由具有滑动性的树脂构成的滑动部件63。在滑动部件63上设置铁芯移动轴64a旋合的螺纹孔65a和铁芯移动轴64b能插通的通孔65b。另一方面，铁芯61b与铁芯61a相同，具有螺纹孔65a和通孔65b，但是与铁芯61a不同，螺纹孔65a与铁芯移动轴64b旋合，在通孔65b能使铁芯移动轴
64a插通。由此，通过使铁芯移动轴64a转动，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，利用铁芯移动轴64a、64b和滑动部件63构成的螺纹机构，铁芯
61a、61b能升降移动。

[0086] 在内侧导体53沿着长度方向等间隔地形成3个切口53a。另一方面，滑动部件63，以与这些切口53a相对应的方式等间隔地设置3个突出部63a。而且，以这些突出部63a与铁芯61a、61b的内周抵接的状态，滑动部件63嵌入铁芯61a、61b的内部。滑动部件63的外周面与内侧导体53的内周面无游隙地接触，通过铁芯移动轴64a、64b旋转，滑动部件63在内侧导体53滑动地升降。即，内侧导体53的内周面作为铁芯61a、61b的滑动导轨起作用。此外，切口53a的宽度优选为5mm以下。由此，能实质性地消除后述的向内侧导体53的内部泄露的微波电力，能够维持高的微波电力的辐射效率。

[0087] 作为构成滑动部件63的树脂材料，能够举出具有良好的滑动性，且加工比较容易的树脂，优选例如聚苯硫醚(PPS：polyphenylene sulfide)树脂(商品名：Beary AS5000(NTN株式会社制造))。

[0088] 上述铁芯移动轴64a、64b，贯通反射板58延伸到铁芯驱动部70。在铁芯移动轴64a、64b与反射板58之间设置轴承(未图示)。此外，在内侧导体53的下端设置由导体构成的轴承部67，铁芯移动轴64a、64b的下端由该轴承部67轴支承。

[0089] 铁芯驱动部70具有框体71，铁芯移动轴64a和64b延伸到框体71内，在铁芯移动轴64a和64b的上端分别安装齿轮72a和72b。此外，在铁芯驱动部70设置使铁芯移动轴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的轴上安装齿轮74a，在电动机73b的轴上安装齿轮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铁芯移动轴64a能旋转，利用电动机
73b通过齿轮74b和72b铁芯移动轴64b能旋转。而且，电动机73a、73b是例如步进电动机。

[0090] 此外，铁芯移动轴64b比铁芯移动轴64a长，到达更上方，因此，齿轮72a和72b的位置上下偏离，电动机73a和73b也上下偏离。由此，能减小电动机和齿轮等的动力传达机构的空间，能使收容这些的框体71为与外侧导体52相同直径。

[0091] 在电动机73a和73b上，以直接连接这些输出轴的方式，设置用于分别检测铁芯61a和铁芯61b的位置的增量型编码器75a和75b。

[0092] 铁芯61a和61b的位置，通过铁芯控制器68进行控制。具体来说，基于通过未图示的阻抗检测器检测出的输入端的阻抗值和通过编码器75a和75b探测的铁芯61a和61b的位置信息，铁芯控制器68向电动机73a和73b输送控制信号，控制铁芯61a和61b的位置，由此调整阻抗。铁芯控制器68能实施阻抗匹配来使终端成为例如50Ω。使2个铁芯中的一个动作时，描绘通过史密斯圆图的原点的轨迹，两者同时移动时仅相位旋转。

[0093] 天线部45作为微波辐射天线起作用，具有为平面状且具有槽口81a的平面隙缝天线81。天线部45具有在平面隙缝天线81上表面设置的慢波材料82。由导体构成的圆柱部件82a贯通慢波材料82的中心，连接轴承部67和平面隙缝天线81。因此，内侧导体53通过轴承部67和圆柱部件82a与平面隙缝天线81连接。在平面隙缝天线81的端部侧配置慢波材料83。而且，外侧导体52的下端延伸到平面隙缝天线81，慢波材料82的周围被外侧导体52覆盖。此外，平面隙缝天线81和慢波材料83的周围被覆盖导体84覆盖。

[0094] 慢波材料82、83具有比真空大的介电常数，例如，由石英、陶瓷、聚四氟乙烯等氟类树脂或聚酰亚胺类树脂构成，在真空中微波的波长变长，因此具有缩短微波的波长并缩小天线的功能。慢波材料82、83能够通过其厚度来调整微波的相位，调整其厚度使平面隙缝天线81为驻波的“波腹”。由此，能反射最小而平面隙缝天线81的辐射能量最大。

[0095] 慢波材料83设置为与嵌入顶板110的框体110a的电介质部件110b连接。而且，在主增幅器48被增幅的微波通过内侧导体53和外侧导体52的周围的壁之间，从平面隙缝天线81的槽口81a透过慢波材料83和顶板110的电介质部件110b，辐射到腔室1的空间内。

[0096] 本实施方式中，主增幅器48、调谐器60、平面隙缝天线81接近地配置。而且，调谐器60和平面隙缝天线81构成1/2波长内存在的集总常数电路，并且平面隙缝天线81、慢波材料82、83设定为合成阻抗为50Ω，因此调谐器60对等离子体负荷进行直接调整，能够有效地向等离子体传达能量。

[0097] 表面波等离子体处理装置100中的各构成部，由具备微处理器的控制部120进行控制。控制部120具备存储表面波等离子体处理装置100的工艺步骤和作为控制参数的工艺方法的存储部、输入机构和显示器等，依照选择的工艺方法控制等离子体处理装置。

[0098] 接着，对按以上方式构成的表面波等离子体处理装置100的动作进行说明。

[0099] 首先，将晶片W搬入腔室1内，载置在基座11上。然后，从等离子体气体供给源27通过配管28和等离子体气体导入部件26向腔室1内导入等离子体气体、例如Ar气体，并且从微波等离子体源2向腔室1内导入微波，产生表面波等离子体。

[0100] 如此，生成表面波等离子体后，将处理气体、例如Cl2气体等蚀刻气体从处理气体供给源25通过配管24和喷淋板20喷出到腔室1内。喷出的处理气体，由通过喷淋板20的空间部23过来的等离子体激发而等离子体化，通过该处理气体的等离子体对晶片W实施等离子体处理、例如蚀刻处理。

[0101] 在生成上述表面波等离子体时，在微波等离子体源2，从微波输出部30的微波振荡器32起振的微波电力在增幅器33被增幅之后，由分配器34分配为多个，已分配的微波电力导入微波供给部40。在微波供给部40，如此分配为多个的微波电力，在构成固态增幅器的主增幅器48分别增幅，向微波导入机构43的导波路径44供电，在调谐器60阻抗自动匹配，在实质上没有电力反射的状态下，通过天线部45的慢波材料82、平面隙缝天线81、慢波材料83和顶板110的电介质部件110b，辐射到腔室1内，被空间合成。

[0102] 此时，在向多个微波导入机构43输入的微波的输入相位全部固定在例如0°的情况下，由于在微波辐射到腔室1内时发生的驻波的波腹和波节的位置固定化，因此这会导致等离子体的电子密度的局部化，能使等离子体密度分布的均匀性恶化。

[0103] 因此，本实施方式中，关于多个微波导入机构43中邻接的微波导入机构，固定一个的微波的输入相位使另一个的微波的输入相位按照正弦波等周期性波形变化。或者，使邻接的微波导入机构43的两者的微波的输入相位按照相互不重叠的周期性波形变化。

[0104] 例如，对如图8的斜线所示的3个微波导入机构43，使微波的输入相位按照周期性波形变化，对余下的露白的微波导入机构43，将输入相位固定在0°。因此，此时的邻接的微波导入机构43的微波的输入相位，周期性波形为正弦波时，如图9所示。而且，邻接的微波导入机构43的微波的输入相位都为0°时，成为驻波的波腹的部分，在一个的输入相位偏离180°时为波节，为波节的部分变为波腹。因此，通过这样的周期性地使输入相位变化，驻波的波节和波腹的位置连续地变化，并电场强度平均化，能够提高电场强度的面内均匀性。因此，使在腔室1内的电子密度、即等离子体密度均匀，能够进行均匀的等离子体处理。

[0105] 此时的向各微波输入机构43输入的微波的相位，通过各天线模块41的相位器46调整。各相位器46通过控制部120控制。

[0106] 作为周期性波形，不限于使用正弦波，能够使用图10(a)所示的三角波，(b)所示的梯形波等的各种波形。此外，不限于完整的正弦波，例如在延长相位为180°附近的时间的情况下，如(c)所示，也能够使正弦波为以在相位180°附近扁平的正弦波为基准的波形(正弦波状波形)。矩形波也能够适用，但是由于存在微分值无限大的部分所以不优选。

[0107] 实际上，使用配置了图3的7个微波导入机构的等离子体源，在使全部的微波导入机构的微波的输入相位为0°的情况下，和在外周的6个微波导入机构中的3个的输入相位变更为180°的情况下，掌握腔室内的电场分布。在此，腔室内的压力为0.5Torr，微波功率为200W。其结果示于图11。图11(a)表示使全部的微波导入机构的微波的输入相位为0°时的电场分布，(b)表示使外周的3个微波导入机构的微波的输入相位变更为180°时的电场分布。图11是用黑白不同颜色表示实际的电场强度大小的图，(a)中薄的圆环状部分为天线模块中微波导入机构的周围的电场强度高的部分，相当于驻波的波腹。其中浓的部分为电场强度更高的部分。此外，邻接的微波导入机构之间的部分的电场强度低，相当于驻波的波节。由点化线包围的区域为相当于驻波的波节的部分。通过使3个微波导入机构的输入相位变更为180°，如(b)所示知道电场分布有较大变化。(a)中相当于驻波的波节的部分的、由点化线包围的部分，在(b)中夹持该部分的2个微波导入机构中的一个由于输入相位为180°的影响，电场强度变强，变化为驻波的波腹。即，在全部的输入相位为0°时，邻接的微波导入机构43之间的部分为驻波的波节，但是通过使外周的3个微波导入机构43的输入相位变更为180°，这些部分变更为驻波的波腹。由此，能理解若使输入相位周期性变化，则驻波的波腹和波节的位置连续移动，电场强度平均化。因此，由电场得到的等离子体的密度也平均化。

[0108] 在本实施方式中，关于多个微波导入机构43中邻接的微波导入机构，固定一个的微波的输入相位使另一个的微波的输入相位按照正弦波等的周期性波形变化，或者使邻接的微波导入机构43两者的微波的输入相位按照相互不重叠的周期性波形变化，但是邻接的微波导入机构不需要全部满足这样的关系，邻接的微波导入机构43的组合中只有一部分组合满足这样的关系就可以。

[0109] <第二实施方式>

[0110] 接着，说明本发明的第二实施方式。

[0111] 本实施方式中，微波等离子体源和等离子体处理装置的基本结构与第一实施方式相同，顶板的结构不同。

[0112] 图12为模式性地表示本实施方式中的等离子体源的微波供给部和顶板的平面图，图13为在图12的CC’线的截面图。如这些图所示，在本实施方式中，成为圆形的顶板110，由在用于向腔室1内辐射微波的多个微波导入机构43配置的部分嵌入的石英等电介质构成的电介质部件110b为六角形，邻接的电介质部件110b之间，该六角形的一边以相对的方式接近地设置。因此，支承电介质部件110b的金属制的框体110a，邻接的电介质部件
110b之间的部分为细的直线状，具有蜂巢结构。框体110a具有支承电介质部件110b的支承部110c。

[0113] 顶板110，具有上述那样透过微波的功能，从有效地透过微波的观点出发优选全部由电介质形成。但是，如本实施方式的等离子体源，在从多个微波导入机构43辐射微波的情况下，顶板全部由石英等电介质形成时，从微波导入机构43辐射的微波不会全部辐射到腔室1内，而有可能一部分通过顶板110，达到其他的微波导入机构43。这种情况下，从微波导入机构43辐射的微波和从其他的微波导入机构43辐射的微波相互干涉。此外，如此顶板全部由电介质形成时，会有容易产生等离子体的振荡模跳变的问题，和没有电介质部件的强度等麻烦。

[0114] 因此，如第一实施方式，在顶板110中，只在配置天线模块41的微波导入机构43的部分设置电介质部件，其他部分为支承电介质部件而设置的金属制框体。而且，作为电介质部件，可以为如第一实施方式的圆形，或者可以为长方形或是正方形。

[0115] 但是，在电介质部件为圆形的情况下，邻接的电介质部件之间的框体部分的面积不得不变大，电介质部件的占有面积变小，微波辐射区域变窄，很难有效地生成等离子体。此外，电介质部件为长方形或正方形的情况下，顶板的强度变小。

[0116] 与此相对，如本实施方式，通过使顶板110的框体110a为蜂巢结构，且使电介质部件形成为六角状，能使占有顶板110的电介质部件110b的面积最大化，因此能使微波照射区域变大并有效地生成等离子体。此外，通过如此使框体110a为蜂巢结构，也能够确保顶板110的强度。

[0117] 图12表示框体110a构成为蜂巢结构的情况，不一定必须完全是蜂巢状结构，只要是以蜂巢状结构为基准的结构即可，例如，如图14所示，能够为与外侧的微波导入机构43对应的电介质部件110b的外周部分向外侧突出的结构。为这样的结构的情况下，优选能使电介质部件110b的面积变大。如此，在本实施方式中，框体110a为蜂巢结构或者包含以蜂巢结构为准的结构的蜂巢状结构即可。

[0118] 如图15所示，在顶板110的框体110a设置多个气体喷出口112，也能喷淋状地供给Ar等等离子体气体。这种情况下，在顶板110的框体110a的内部形成气体流路，在该气体流路通过例如配管28连接等离子体气体供给源27，能从气体喷出口112均匀地喷出Ar气体等等离子体气体。由此，迅速将Ar气体等离子体化，能够生成均匀的等离子体。

[0119] 此外，本实施方式，通过与第一实施方式组合，能够发挥更大的效果，当然即使不以第一实施方式为前提，也能够获得上述效果。

[0120] 而且，本发明不限于上述实施方式，在本发明的思想的范围内，能够进行各种变形。例如，微波输出部的电路结构、微波供给部、主增幅器电路结构等，不限于上述实施方式。此外，微波导入机构也不限于上述实施方式的结构，只要是能将微波适当地辐射到腔室内的结构即可。而且，微波导入机构的数量、配置，也不限于上述实施方式。

[0121] 而且，在上述事实方式中，作为等离子体处理装置举例说明了蚀刻处理装置，但是不限于此，也能用于成膜处理、氧氮化膜处理、灰化处理等其他等离子体处理。此外，被处理基板不限于半导体晶片，也可以是LCD(液晶显示器)用基板为代表的FPD(平板显示器)基板、陶瓷基板等其他基板。

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