[發明專利]等離子體處理裝置和氣體導入機構

有效

• 申請號: 201710275334.3
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN107393798B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 藤野豐;小松智仁;池田太郎;中入淳;和久津岳生
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創株式會社
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;H01L21/3065;H05H1/46
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

本發明提供能夠使處理氣體在與氣體的特性對應的適當的解離狀態下解離的、且能夠兼顧處理氣體的導入均勻性和所需的等離子體均勻性的等離子體處理裝置。等離子體處理裝置包括：腔室(1)、載置晶片的載置臺(11)、經由頂壁(10)向腔室內導入微波的等離子體源(2)、從頂壁(10)將第一氣體導入腔室內的第一氣體導入部(21)、從頂壁與載置臺(11)之間將第二氣體導入腔室內的第二氣體導入部(22)。第二氣體導入部包括：環狀部件(110)，形成有多個氣體排出孔(116)，設置成位于頂壁與載置臺(11)之間的規定高度位置；和連接頂壁與環狀部件的腳部(111a)，第二氣體向環狀部件的供給經由腳部(11a)進行。

技術領域

本發明涉及等離子體處理裝置和其使用的氣體導入機構。

背景技術

等離子體處理是半導體器件的制造中不可缺少的技術，但是最近，因LSI的高集成化、高速化的要求而構成LSI的半導體元件的設計標準更加微細化，而且半導體晶片大型化，伴隨于此，等離子體處理裝置也要求與這樣的微細化和大型化對應的部件。

作為等離子體處理裝置，歷來使用平行平板型或者電感耦合型的等離子體處理裝置，但是難以均勻且高速地對大型的半導體晶片進行等離子體處理。

因此，能夠以高密度均勻地形成低電子溫度的表面波等離子體的RLSA(注冊商標)微波等離子體處理裝置備受矚目(例如專利文獻1)。

RLSA(注冊商標)微波等離子體處理裝置，在腔室的上部設置以所定的圖案形成有多個隙縫的平面隙縫天線，作為輻射用于產生表面波等離子體的微波的微波輻射天線，使從微波發生源引導的微波從天線的隙縫輻射，并且經由包括構成腔室的頂壁的電介質的微波透過板向被保持為真空的腔室內輻射，利用該微波電場在腔室內生成表面波等離子體，由此對半導體晶片等被處理體進行處理。

另一方面，專利文獻2中公開了一種等離子體源，其在腔室的上表面設置多個將微波分配成多個、具有上述那樣的平面天線和進行阻抗匹配的調諧器的微波輻射機構，將從它們輻射出的微波引導至腔室內并在腔室內空間合成等離子體。這樣，通過使用多個微波輻射機構空間合成等離子體，能夠個別地調整從各微波輻射機構導入的微波的相位和強度，能夠比較容易地進行等離子體分布的調整。

在專利文獻1、2記載的裝置中，從腔室的側壁供給處理氣體。因此，腔室內中的處理氣體的流動的控制性差，難以均勻地導入處理氣體。針對這樣的問題，專利文獻3公開了從腔室的頂壁導入氣體的技術。

但是，在這種微波等離子體處理裝置中，在等離子體處理時，將Ar氣體那樣的激勵用氣體和處理氣體導入腔室內，但是此時需要與氣體的特性對應的適當的解離狀態。例如，在使用SiH₄、N₂氣體和NH₃氣體等氮化氣體作為處理氣體并利用等離子體CVD形成SiN膜的情況下，Ar氣體、N₂氣體、NH₃等氮化氣體為了激勵、解離而需要充分的能量，但是SiH₄氣體需要防止過剩解離。但是，如專利文獻3那樣，在從腔室的頂壁導入氣體的情況下，不得不使氣體導入電子溫度高的區域，SiH₄氣體等不要過剩解離的氣體也過剩解離，產生氣相顆?；驀娮斓亩氯?/p>

對此，專利文獻4記載有如下技術，即：在導入微波的頂壁具有上層噴淋板，在上層噴淋板與被處理基板之間具有下層噴淋板，從上層噴淋板導入Ar氣體等激勵用氣體或想積極地解離的氣體，從下層噴淋板導入SiH₄氣體等不要過剩解離的氣體。即，微波等離子體處理裝置從頂壁將微波導入腔室內而生成表面波等離子體，但是具有這樣的等離子體的電子溫度在頂壁正下部分最高，在從頂壁分開的擴散等離子體區域電子溫度急劇地降低的特征，所以能夠利用這樣的腔室的位置上的電子溫度的差異實現與氣體的特性對應的適當的解離狀態。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2000-294550號公開