[发明专利]微波等离子体处理装置、电介质窗部件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波等离子体处理装置，其利用透过电介质板及/或簇射板的微波生成等离子体并对被处理体进行等离子体处理，特别是，涉及一种构成电介质板及/或簇射板的陶瓷部件及其制造方法。

背景技术

通常，这种微波等离子体处理装置具有使用等离子体对玻璃基板、半导体基板等被处理基板进行成膜、蚀刻、灰化等处理的处理室，一方面对该处理室内导入气体，另一方面使用径向线缝隙天线(RLSA)(以下简称缝隙天线)等微波导入装置将微波供给到用电介质板隔开的处理室内，由此使处理室内产生等离子体。这样，微波等离子体处理装置在处理室内部配置成使放置玻璃基板、半导体基板等被处理体的放置台与电介质板相对。

此外，电介质板使处理空间内保持气密性，并且构成将微波导入到处理空间内的窗。

这种微波等离子体处理装置具有只有用电介质板构成的电介质窗的结构、和具有簇射板并将其作为电介质窗的结构。

日本特开2004-265919号公报(专利文献1)所公开的是前一种结构，在处理室中设置电介质板并使其与缝隙天线相对，利用该电介质板，使进行等离子体处理的处理空间保持气密性。该形式的微波等离子体处理装置通过由电介质板构成的电介质窗将来自缝隙天线的微波导入到处理空间内。这种情况下，氩(Ar)等等离子气体从电介质板和放置台之间，即、电介质板的下部导入到处理空间内。

另一方面，日本特开2006-310794号公报(专利文献2)已公开有以砖状铺满使微波透过的多个电介质板，从这些砖状板之间将用于生成等离子体的氩等气体供给到处理室内的等离子体处理装置及处理方法。专利文献2所示的电介质板是由多个电介质元件构成的。

此外，作为具有后一种结构的微波等离子体处理装置，其具有圆形形状的缝隙天线和圆形形状的簇射板，所述簇射板具有用于通过氩等等离子气体的多个孔，该装置也是一种用电介质部件构成该簇射板的微波等离子体处理装置。另外，还提出了具有上下两段结构的簇射板的微波等离子体处理装置。

作为如上所述的电介质板、电介质元件以及簇射板来使用的电介质窗通常是用氧化铝陶瓷等陶瓷来形成的。

以下，本说明书将用含有电介质板、电介质元件以及簇射板的电介质窗等电介质来构成的部件统称为电介质窗部件。

另一方面，有报告说，对于这种微波等离子体处理装置，与使用氩作为等离子体生成用气体时相比，使用氪(Kr)时能够形成特性优异的膜，例如，氧化膜。

专利文献1：日本特开2004-265919号公报

专利文献2：日本特开2006-310794号公报

发明内容

但是，已发现：实际上即使使用氪作为等离子体生成用气体，根据微波等离子体处理装置的不同，也会有仅能得到具有与使用氩时相同程度的特性的膜、如氧化膜的情况。具体地说，用这种微波等离子体处理装置进行氧化时，通常供给氩和氧气(Ar/O₂)作为等离子体生成用气体，但是，即使将该等离子体生成用气体换成氪和氧气(Kr/O₂)，根据微波等离子体处理装置的不同，也会有不能得到显著差异的情况。这种情况在将氩和氨气(Ar/NH₃)换成氪和氨气(Kr/NH₃)来形成氮化膜时也是一样的。

因此，本发明的课题是查明用微波等离子体处理装置形成的膜、特别是氧化膜、氮化膜的特性劣化的原因，提出消除该原因的方法，并通过消除原因来改善生成的膜的特性。

使用Kr等离子体时，理论上应该能够形成比使用Ar等离子体时好的氧化膜，但是，实际上，即使使用Kr等离子体，也仅能得到与使用Ar等离子体时同等程度的氧化膜。发明者为此进行了研究，结果发现：其原因之一是用等离子体形成的氧自由基在构成电介质部件的陶瓷板的表面上被浪费，失去活性。具体地说，由于Kr等离子体比Ar等离子体更容易生成高密度的等离子体，所以等离子体存在于更靠近电介质窗部件的位置。其结果是，Kr等离子体变得容易受到电介质窗部件表面的影响。另一方面，虽然电介质窗部件表面通过研磨而变得平滑，但是，微观地观察该氧化铝陶瓷的电介质窗部件表面时，发现其具有峰谷差(P-V)为2μm的凸凹。这样就发现，由于表面的凹凸大，所以等离子会再结合而使得等离子体消失。

另外还发现：另一个原因是由于氧化铝陶瓷的表面由于研磨而呈现缺氧状态，所以氧自由基被用于其表面的氧化，而没有被用到关键的处理上。

本发明人在上述发现的基础上，寻求电介质窗部件的改善，并取得了极好的效果。