CN101371341A - 等离子处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种等离子处理装置，该等离子处理装置具有真空处理容器(34)、设于该容器内的、载置被处理体(W)的载置台(36)。处理容器(34)具有形成有上部开口的筒状容器主体(34A)、气密地安装于该主体的上部开口、由透过电磁波的电介体制的顶板(50)。该等离子处理装置还具有通过顶板向容器内供给用于产生等离子的电磁波的电磁波供给***(54)、用于将包含处理气体的气体供给到容器内的气体供给***(110)。在顶板(50)上形成有用于将由气体供给***供给的气体向容器内喷出的气体喷射孔(108)。在各喷射孔(108)内配置由具有透气性的电介体制的放电防止构件(120)。

Description

等离子处理装置
技术领域
本发明涉及一种使由电磁波产生的等离子作用于半导体晶圆等来对半导体晶圆等实施处理时所使用的等离子处理装置。
背景技术
近年来，在半导体制品的制造工序中，为了进行成膜、蚀刻、灰化(ashing)等处理而使用等离子处理装置。特别趋向于使用利用微波产生高密度等离子的等离子处理装置，这是由于这样的装置即使在0.1mTorr(13.3mPa)～几Torr(几百Pa)左右的压力较低的高真空状态下也可以稳定地激发等离子。
这样的等离子装置例如在日本特开平3-191073号公报、日本特开平5-343334号公报、日本特开平9-181052号公报、日本特开平2003-332326号公报、日本特开平2004-039972号公报中公开。
参照图18概略地说明使用了微波的普通的等离子处理装置。
图18所示的等离子处理装置2在真空处理容器4内设有用于载置半导体晶圆W的载置台6。在与该载置台6相对的处理容器4上部，气密地设有可使微波透过的圆板状顶板8。在处理容器4的侧壁设有用于向容器内导入气体的气体喷嘴9。
在顶板8的上表面设置平面天线构件10和滞波件12。在天线构件10上形成有多个微波放射孔14。在天线构件10的中心部连接有同轴波导管16的中心导体18，借助模式转换器导入由微波产生器20产生的微波。
并且，使微波呈放射状向天线构件10的半径方向传播且从平面天线构件10的放射孔14放射。放射出的微波透过顶板8而被导入到处理容器4内。使用由该微波在处理容器4内的处理空间S中产生的等离子，对半导体晶圆W实施蚀刻、成膜等等离子处理。
在该情况下，从设于处理容器4的侧壁上的气体喷嘴9供给需要的处理气体。因此，在晶圆W的中心部和离喷嘴9较近的晶圆W外侧，气体离解度根据扩散的处理气体暴露于等离子中的时间而不同。因此，有时晶圆面内的等离子处理结果会产生例如蚀刻程度不均匀、形成的膜厚不均匀。
为此，也可采取例如日本特开平5-345982号公报所公开的那样的对策。即，使穿过同轴波导管16中心的棒状中心导体18为空洞状态，在其内部设置气体流路。另外，贯通顶板8那样地设置气体流路，并使该气体流路与中心导体18的气体流路相连通。由此，在处理空间S的中心部直接导入处理气体。
但是，在该情况下，形成于顶板8的中央部的气体通路内部的电场强度高达某种程度，且处理空间内的等离子容易从气体通路的前端开口进入到气体通路内，因此，有时会在气体通路内产生等离子异常放电。因此，存在由该等离子异常放电而导致顶板8的中央部被过度加热，从而导致顶板8破损这样的问题。
因此，也可以考虑在顶板8自身上形成沿半径方向延伸到中心部的气体通路。但是，在该情况下，也会由于气体通路内的电场强度较高，且处理空间内的等离子容易从气体通路的前端开口进入到气体通路内，而产生等离子异常放电，因此，不可采用该结构。
另外，也提出有如下结构：将具有多个气体喷射孔的玻璃管组成为格子状来制作喷头，将该喷头设于处理容器上部。但是，在该情况下也会在玻璃管内产生等离子异常放电，也不是优选的。
发明内容
本发明是着眼于以上那样的问题，为了有效地解决上述问题而发明的。本发明的目的在于，在通过处理容器的顶板或喷头将用于产生等离子的电磁波和气体导入到处理容器内的等离子处理装置中，防止产生等离子异常放电。
为了达成该目的，本发明提供一种等离子处理装置，其特征在于，该等离子处理装置具有真空处理容器、载置台、电磁波供给***和气体供给***，
上述真空处理容器具有形成有上部开口的筒状的容器主体以及气密地安装于该主体的上述上部开口、由可使电磁波透过的电介体制的顶板；
上述载置台设于上述处理容器内，载置被处理体；
上述电磁波供给***通过上述顶板向上述处理容器内供给用于产生等离子的电磁波；
上述气体供给***向上述处理容器内供给含有处理气体的气体；
在上述顶板上形成有气体喷射孔，该气体喷射孔将由上述气体供给***供给的气体喷出到上述处理容器内，在该喷射孔内配置有由具有透气性的电介体制的放电防止构件
这样，通过在设于顶板上的气体喷射孔中设置由具有透气性的电介体制的放电防止构件，既可以确保将通过了气体喷射孔的气体导入到处理容器内，又可以防止在气体喷射孔内产生等离子异常放电。
优选在上述顶板上相互隔开距离地设有多个气体喷射孔，在各喷射孔内分别配置有上述放电防止构件。
当在上述顶板上形成有将由上述气体供给***供给的气体导入到上述气体喷射孔的气体流路时，优选在该气体流路内也配置上述放电防止构件。由此，既可以确保气体在气体流路中流通，又可以防止气体流路内产生等离子异常放电。
构成上述放电防止构件的主要材料，特别是从热膨胀率方面考虑，优选与上述顶板的材料相同。
上述放电防止构件可以由多孔质材料形成。在该情况下，上述多孔质材料的细孔直径优选为0.1mm以下。
优选使上述气体喷射孔的直径为在上述顶板中传播的上述电磁波的波长的1/2以下。
例如，上述电磁波供给***具有平面天线构件、微波产生器和波导管，
上述平面天线构件设于上述顶板上；
上述微波产生器用于产生微波；
上述波导管用于向上述平面天线构件传播由上述微波产生器产生的上述微波。
或者，上述电磁波供给***具有高频产生器和感应线圈，
上述高频产生器用于产生高频电力；
上述感应线圈配置于上述顶板上，与上述高频产生器相连接。
优选是，上述放电防止构件具有放电防止构件主体和致密构件，
上述放电防止构件主体由具有透气性的电介体制成；
上述致密构件覆盖上述主体的至少侧面，由无透气性的电介体制成。
例如，上述致密构件预先形成为筒状。或者，上述致密构件由粘接剂层构成，该粘接剂层通过使涂敷于上述主体表面上的粘接剂固化而形成。
优选是，在上述顶板上形成有气体流路，该气体流路向上述气体喷射孔引导由上述气体供给***供给的气体。
在上述气体流路与上述气体喷射孔之间设有气体缓冲空间，该气体缓冲空间具有大于上述气体流路的截面积的截面积。
优选是，上述放电防止构件主体具有气体喷射面、气体导入面和气体导入凹部，
上述气体喷射面与上述气体喷射孔的开口相对应；
上述气体导入面位于上述喷射面的相反侧；
上述气体导入凹部形成于上述导入面。
本发明还提供一种等离子处理装置，其特征在于，该等离子处理装置具有真空处理容器、载置台、喷头和高频供给***，
上述载置台设于上述处理容器内，载置被处理体；
上述喷头设于上述处理容器的上部，具有气体喷射面，该气体喷射面形成有向上述处理容器内喷出含有处理气体的气体的多个气体喷射口；
上述高频供给***以上述载置台为下部电极，以上述喷头为上部电极，供给施加在两电极之间的高频电力；
在上述喷头的气体喷射面安装有由具有透气性的电介体制的放电防止构件。
在该装置中，上述放电防止构件也可以由多孔质材料形成，但多孔质材料的细孔直径优选为0.1mm以下。
本发明的另一技术方案提供一种顶板，该顶板气密地安装于筒状的容器主体的上部开口来形成等离子处理装置的处理容器，其特征在于，
该顶板具有顶板主体和放电防止构件，
上述顶板主体形成有将气体喷出到上述处理容器内的气体喷射孔，由可使电磁波透过的电介体制成；
上述放电防止构件配置于上述主体的气体喷射孔内，由具有透气性的电介体制成。
也可以在上述顶板主体上形成向上述气体喷射孔引导气体的气体流路。
本发明的另一技术方案提供一种顶板的制造方法，该顶板气密地安装于筒状的容器主体的上部开口来形成等离子处理装置的处理容器，其特征在于，
该顶板的制造方法包括：
准备顶板主体的工序，该顶板主体形成有将气体喷出到上述处理容器内的气体喷射孔，由可使电磁波透过的电介体制成；
形成放电防止构件的工序，该放电防止构件具有放电防止构件主体和致密构件，该放电防止构件主体由具有透气性的电介体制成，该致密构件覆盖该主体的至少侧面，由无透气性的电介体制成；
将上述放电防止构件安装于上述顶板主体的上述气体喷射孔内的工序。
例如，形成上述放电防止构件的工序包括：
准备预先形成为筒状的上述致密构件的副工序；
在上述筒状的致密构件内填充上述放电防止构件主体的材料并进行烧制的副工序。
或者，形成上述放电防止构件的工序包括：
在上述放电防止构件主体的整个表面上涂敷熔化状态的作为上述致密构件材料的粘接剂并使其固化来形成粘接剂层的副工序；
从与上述气体喷射孔的开口相对应的上述放电防止构件主体的气体喷射面上除去上述粘接剂层的副工序；
在上述放电防止构件主体的与上述喷射面相反侧的气体导入面上形成气体导入凹部的副工序。
例如，在安装上述放电防止构件的工序中，在上述放电防止构件与上述气体喷射孔之间使用粘接剂。
或者，在安装上述放电防止构件的工序中，在将上述放电防止构件***到上述气体喷射孔中的状态下，将上述放电防止构件与上述顶板烧制成一体。
附图说明
图1是表示本发明等离子处理装置的第1实施方式的纵剖视图。
图2是表示图1所示的装置的顶板的仰视图。
图3是构成图2所示的顶板的下侧顶板构件的俯视图。
图4A是以设置放电防止构件之前的状态表示图3所示的下侧顶板构件的图。
图4B是沿图4A的A—A线剖切的剖视图。
图5是表示基于图4B所示的下侧顶板构件制造顶板的过程的图。
图6是表示顶板的变形例的纵剖视图。
图7是表示顶板的另一变形例的纵剖视图。
图8是表示本发明的等离子处理装置的第2实施方式的纵剖视图。
图9是表示本发明的等离子处理装置的第3实施方式的纵剖视图。
图10是表示本发明的等离子处理装置的第4实施方式的顶板的纵剖视图。
图11是放大表示图10所示的顶板的主要部分的图。
图12是表示图11所示的顶板的组装图。
图13是放大表示本发明的等离子处理装置的第5实施方式的顶板的主要部分的纵剖视图。
图14是表示图13所示的放电防止构件的制造工序的图。
图15A是表示图11所示的第4实施方式的顶板的变形例的图。
图15B是表示图13所示的第5实施方式的顶板的变形例的图。
图16是表示图11所示的第4实施方式的顶板的另一变形例的图。
图17是表示矩形状的顶板的仰视图。
图18是表示以往的通常的微波等离子处理装置的纵剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的等离子处理装置的一实施方式。
第1实施方式
图1所示的等离子处理装置32为使用等离子进行蚀刻处理的装置。该装置32具有真空处理容器34，该真空处理容器34的内部划分出密闭的处理空间S。该处理容器34具有圆筒状的容器主体34A和圆板状的顶板50，该容器主体34A形成有上部开口；该顶板50安装于该主体34A的上部开口。借助O形密封圈等密封构件51将顶板50气密地安装于主体34A的上部开口。容器主体34A例如由铝等导体形成，并且接地。
在该处理容器34内设有载置台36，该载置台36用于在上表面载置作为被处理体的半导体晶圆W。该载置台36由例如氧化铝等陶瓷形成为大致圆板状，并由支柱38支承于容器底部上。
在容器主体34A的侧壁设有在将晶圆搬入、搬出处理空间S时开闭的闸阀40。另外，在容器主体34A的底部设有排气口42。在该排气口42与排气通路48相连接，该排气通路48上依次连接有压力控制阀44及真空泵46，可以根据需要将处理容器34内真空抽吸到规定的压力。
在载置台36的下方设有多个、例如3个升降销82(在图1中仅记载了2个)，在搬出搬入晶圆W时使该升降销82进行升降。升降销82借助可伸缩的波纹管84并利用贯通容器主体34A底部地设置的升降杆86进行升降。在载置台36上形成有用于供升降销82穿过的销穿过孔88。整个载置台36由耐热材料、例如氧化铝等陶瓷构成。在载置台36上以埋设状态设有作为加热构件的例如薄板状的电阻加热器92。该加热器92借助从支柱38内通过的配线94与加热器电源96相连接。
在载置台36的上表面侧设有具有导线98的静电卡盘100。可用该静电卡盘100静电吸附晶圆W。该静电卡盘100的导线98借助配线102与直流电源104相连接。在该配线102上连接有用于施加例如13.56MHz的偏压用高频电力的高频电源106。
顶板50的主体由可使微波透过的电介体、例如石英、Al2O3等陶瓷形成。考虑到耐压性，该顶板50的厚度设定为例如20mm左右。如后述所示，在该顶板50的主体上形成有多个气体喷射孔108和气体流路112。
该装置32具有电磁波供给***54，该电磁波供给***54将作为用于产生等离子的电磁波的微波通过顶板50导入处理容器34内。该电磁波供给***54具有设于顶板50上表面的圆板状的平面天线构件56以及用于产生例如2.45GHz、8.35GHz的微波的微波产生器70。在天线构件56上设有滞波件58。该滞波件58为了缩短微波波长，而用具有高介电常数特性的材料、例如氮化铝制成。平面天线构件56被构成为由覆盖滞波件58的导电性圆筒状容器形成的波导箱60的底板。在波导箱60的上部设有用于冷却波导箱60的冷却套62。
波导箱60在平面天线构件56的外周部与处理容器34导通。在波导箱60上部的中心连接有同轴波导管64的外管64A。同轴波导管64的内部导体64B通过滞波件58的中心贯通孔与平面天线构件56的中心部相连接。同轴波导管64借助模式转换器66与矩形波导管68相连接。该波导管68借助谋求阻抗匹配的匹配电路(matching circuit)72与微波产生器70相连接。
平面天线构件56由导电性材料、例如表面镀银的铜板或铝板构成。例如在与300mm尺寸的晶圆相对应时，天线构件56的尺寸为直径400～500mm、厚度1～几mm。在天线构件56上形成有多个例如长孔(slot)状的微波放射孔74。该微波放射孔74的配置形式没有特别限定，可以配置成例如同心圆状、涡旋状或放射状，也可以使其在天线构件整面上均匀地分布。该平面天线构件56为所谓RLSA(Radial Line Slot Antenna径向线隙缝天线)方式的天线结构，由此，得到高密度等离子及低电子能量的特征。
该装置32具有气体供给***110，该气体供给***110一边对包含处理气体的气体进行流量控制一边将其供给到处理容器34内。如上所述，在顶板50上形成有多个气体喷射孔108和气体流路112。气体喷射孔108在顶板50的下表面开口，以向下方的处理空间S喷出气体。气体流路112连通各喷射孔108的上端部，在顶板50内部沿水平方向延伸，将由气体供给***110供给的气体导入到各喷射孔108。在各喷射孔108及气体流路112内填充有具有透气性的电介体制的放电防止构件120及122。
如图2所示，气体喷射孔108在大致整个顶板50的下表面上相互分离地分散形成。喷射孔108分为位于同心圆的内侧圆周上的气体喷射孔108A和位于外侧圆周上的气体喷射孔108B。另外，也可以在1个圆周上或3个以上的同心圆周上分别排列喷射孔108。
气体流路112分为内侧气体流路112A和外侧气体流路112B。内侧气体流路112A连通内侧的各喷射孔108A。内侧气体流路112A包括沿半径方向延伸到顶板50外周的气体流路112AA。另外，外侧气体流路112B连通外侧的各喷射孔108B。该外侧气体流路112B包括沿半径方向延伸到顶板50外周的气体流路112BB。
图3所示的气体喷射孔108的直径D1具有在顶板50中传播的电磁波(微波)的波长λo的1/2以下、例如1～35mm左右的尺寸。若直径D1大于波长λo的1/2，则在喷射孔108部分的介电常数相对于其它部分有较大变化。其结果，喷射孔108部分的电场密度与其他部分不同，在等离子密度上产生较大偏差，因此不优选。
各气体流路112A、112B的直径(宽度)D2优选是，在不阻碍气体流动的范围内尽可能小，至少小于气体喷射孔108的直径D1。由此，可避免对微波或电场的分布带来不良影响。
用于形成放电防止构件120、122的具有透气性的电介体材料优选是细孔直径为0.1mm以下的多孔质材料。在细孔直径大于0.1mm的情况下，由微波导致产生等离子异常放电的概率变大。形成放电防止构件120、122的多孔质材料在内部有无数细孔相互连通，从而具有透气性。
返回到图1，以上那样结构的等离子处理装置32的整体动作由控制部件130进行控制，该控制部件130例如由微型计算机构成。该计算机的程序被存储到软盘、CD(Compact Disc光盘)、闪存器等存储介质132中。具体地讲，根据来自该控制部件130的指令来进行气体供给及流量控制、微波或高频波供给及电力控制、处理温度或处理压力的控制等。
在此，简单地说明顶板50的制造方法的一个例子。在此，接合下侧顶板构件50A和上侧顶板构件50B而形成顶板50。首先，如图4A及图4B所示，准备作为下侧顶板构件50A的母材的圆板状玻璃基板。在该玻璃基板上形成与各气体喷射孔108相对应的贯通孔124以及与各气体流路112相对应的槽126。
接着，如图5所示，使作为放电防止构件128(120、122)的材料的熔化状态的包含气泡的多孔质石英流入到各贯通孔124及槽126内并使其固化。然后，研磨基板的整个表面来进行平坦化，从而完成下侧顶板构件50A。接着，在下侧顶板构件50A上载置由另外进行平坦化了的圆板状玻璃基板构成的上侧顶板构件50B。然后，在石英的应变点(Strain Point)以下的温度对两顶板构件50A、50B进行烧制及热处理，将它们相互接合。这样，填充了多孔质石英制的放电防止构件120、122的状态的顶板50完成。
接着，对使用以上那样结构的处理装置32进行等离子处理、例如蚀刻处理进行说明。
首先，将半导体晶圆W通过闸阀40搬入到处理容器34内，将其载置于载置台36上，通过静电卡盘100进行吸附。用电阻加热器92将该晶圆W维持为规定的处理温度。由气体供给***110将例如Cl2气体、O2气体及N2气体等气体分别以规定流量供给到处理容器34内。这些气体通过顶板50的气体流路112A、112B由各气体喷射孔108A、108B喷出到处理容器34内。另一方面，控制压力控制阀44将处理容器34内维持为规定的处理压力。
与此同时，在电磁波供给***54中，将用微波产生器70产生的微波供给到平面天线构件56，将通过滞波件58缩短了波长的微波导入到处理容器34内。由此，在处理空间S内产生等离子，从而进行蚀刻处理。
具体地讲，通过等离子化Cl2、O2、N2各气体而产生的活性种蚀刻除去晶圆W表面的被蚀刻层。另外，在蚀刻处理时，通过偏压用高频电源106向静电卡盘100中的导线98施加偏压用的高频电力。由此，直进性良好地向晶圆表面引入活性种等，尽量避免破坏蚀刻形状。
在该装置32中，通过气体流路112A、112B供给的气体从分散配置于顶板50的大致整个下表面上的气体喷射孔108A、108B以喷射状态向下方扩散供给。因此，可以将气体均匀地供给到整个处理空间S。
并且，由于在各气体喷射孔108及气体流路112中填充有具有透气性的放电防止构件120、122，因此，可以确保气体的流通，而不产生由于微波引起的异常放电。另外，通过设于气体喷射孔108中的多孔质材料制的放电防止构件120使气体向所有方向扩散且放出，因此，可以使气体更均匀地分散到整个处理空间S。特别是各放电防止构件120、122的多孔质材料，由于其细孔直径设定为0.1mm以下，因此，可以大致可靠地阻止产生异常放电。
另外，将气体喷射孔108的直径D1设定为在顶板50的电介体中传播的微波的波长λo的1/2以下，因此，可以减小喷射孔108部分的介电常数的变化。因此，可以抑制气体喷射孔108部分的电场分布的变化，因此，不管是否设置了气体喷射孔108，都可以较高地维持等离子密度的均匀性。作为一个例子，由介电常数为3.78的石英玻璃构成顶板50，将介电常数为2.7的多孔质石英埋入到直径D1为32mm的气体喷射孔108内，模拟(simulation)电场强度(顶板内波长：约64mm)。其结果可以确认，气体喷射孔108正下方的电场强度减少到只剩一半左右，在使用时能充分承受。
另外，气体喷射孔108分为2组：内侧及外侧的气体喷射孔108A、108B；因此，也可以对各组独立控制气体流量。在该情况下，可以将气体以更均匀的分布或以期望的分布状态供给到处理空间S。另外，也可以根据需要设置3组以上的气体喷射孔。另外，也可以对气体喷射孔108的各组供给不同种类的气体。
从热膨胀率来考虑，构成放电防止构件120、122的主要材料优选为与顶板50主体的材料相同。例如，优选是，顶板50主体使用石英玻璃时，放电防止构件120、122使用多孔质石英，顶板50主体使用陶瓷材料时，放电防止构件120、122使用多孔质陶瓷。
在此作为陶瓷材料、可以使用氧化铝、硅石、磷酸钙、SiC、氧化锆等。另外，多孔质陶瓷可以使用例如在日本特开2002-343788号公报、日本特开2003-95764号公报、日本特开2004-59344号公报等所公开的多孔质陶瓷。
气体喷射孔108的数量不限定于图示例。例如，也可以如图6所示的变形例，在顶板50的中心部设置单一的气体喷射孔108。
另外，也可以如图7所示的另一变形例，不在顶板50中设置气体流路，而在顶板50的上方配置用于向气体喷射孔108供给气体的金属制气体管136。在该情况下，使气体喷射孔108沿上下方向贯通顶板50地设置气体喷射孔108。并且，借助O形密封圈等密封构件140在喷射孔108的上端部气密地连接气体管136的凸缘部138。由于气体管136不会给平面天线构件56的微波的传播带来不良影响，因此，优选是尽可能用细且导电性良好的金属材料、例如铜等形成气体管136。
第2实施方式
用于产生等离子的电磁波不限定于微波，也可以使用例如比微波频率低的高频波。
在图8所示的本发明的第2实施方式中，使用高频波作为电磁波且在电磁波供给***使用感应线圈142。在图8中，对与图1所示的构成部分相同的构成部分标注相同附图标记，并省略其说明。
如图8所示，顶板50的气体喷射孔108、气体流路112和填充于它们中的放电防止构件120、122与图1所示的第1实施方式结构相同。另一方面，本实施方式的电磁波供给***54具有感应线圈142和高频产生器144，该感应线圈142接近于顶板50上方地设置，该高频产生器144与该感应线圈142相连接，产生高频电力。可以使用例如13.56MHz作为高频电力的频率。在高频产生器144与感应线圈142之间夹设有用于阻抗匹配的匹配电路146。
在本实施方式中，向感应线圈142供给高频电力时，通过顶板50在处理空间S中产生电场。在本实施方式中，与第1实施方式的情况相同，也可以使气体均匀地分散到处理空间S内，而不在气体喷射孔108、气体流路112内产生异常放电。
第3实施方式
在图9所示的本发明的第3实施方式中，使用高频波作为电磁波，且使用平行平板型电极作为电磁波供给***54的一部分。在图9中，对与图1及图8所示的构成部分相同的构成部分标注相同附图标记，并省略其说明。
在图9所示的本发明第3实施方式中，在处理容器34上部具有隔着绝缘材料152安装的金属制圆筒形喷头150。该喷头150具有气体喷射面(下表面)155，该气体喷射面155形成有向处理容器34内喷出气体的多个气体喷射口154。本实施方式的电磁波供给***54形成为高频供给***，该高频供给***以载置台36为下部电极，以喷头150为上部电极，供给施加在两电极36、150之间的高频电力。具体地讲，在处理容器34的上部设置喷头150来代替顶板，高频产生器144借助匹配电路146连接于该喷头150。
在喷头150的气体喷射面155上安装有具有透气性的电介体制的圆板形的放电防止构件156，使放电防止构件156覆盖气体喷射口154。通过该放电防止构件156，可以使从各喷射气体口154放出的气体均匀地分散到处理空间S内，而不在各喷射气体口154内产生异常放电。
第4实施方式
接着，说明本发明的等离子处理装置的第4实施方式。本实施方式除顶板以外的结构与第1或第2实施方式的结构相同，因此省略其说明。
在上述第1或第2实施方式中，将放电防止构件120直接安装于顶板50主体的气体喷射孔108内，因此，存在如下这样的问题。即，由多孔质材料等具有透气性的材料构成的放电防止构件120表面不平滑、尺寸精度也容易变低。因此，容易在放电防止构件120外周面与构成气体喷射孔108内周面的致密材料(石英或陶瓷材料)之间产生一点点间隙。处理空间内的等离子可能通过该间隙进入到气体流路内，产生异常放电。
因此，在该第4实施方式中，可以使处理放电防止构件容易化，并提高其尺寸精度，并且安装时不会产生等离子漏泄。
具体地讲，如图10～图12所示，本实施方式的放电防止构件162由放电防止构件主体161和致密构件160构成，该放电防止构件主体161与上述放电防止构件120相对应，该致密构件160覆盖该主体161的至少侧面，由无透气性的电介体制成。更具体地讲，由致密构件160覆盖圆柱状的放电防止构件主体161的侧面来形成放电防止构件162。
另外，在本实施方式的顶板50上形成有在水平方向上延伸的主气体流路112和从主气体流路112分支并向下方延伸的分支气体流路112a。该分支气体流路112a的前端部与气体喷射孔108的中央部相连通。
本实施方式的顶板50的制造按如下方式进行(图12)。首先，准备形成有多个气体喷射孔108的顶板50主体以及与该气体喷射孔108相对应的数量的放电防止构件主体161。接着，用致密构件160覆盖各放电防止构件主体161的侧面，分别形成放电防止构件162。然后，将这些放电防止构件162安装到顶板50主体的各气体喷射孔108中。
此时，在放电防止构件162与气体喷射孔之间使用(apply)粘接剂。在该情况下，使粘接剂164附着于气体喷射孔108的内壁面和放电防止构件162(致密构件160)的表面中的至少一方。图12表示仅使粘接剂164附着于致密构件160表面的状态。
形成放电防止构件162的工序可以由如下副工序来进行：准备预先形成为筒状的致密构件160的副工序；在筒状的致密构件160内填充放电防止构件主体161的材料并进行烧制的副工序。这样的致密构件160可以使用例如由石英、Al2O3等陶瓷材料的致密材料构成的筒状(在此为圆筒状)的管材166。
另外，上述粘接剂164可以使用例如石英—氧化铝系列粘接剂。向顶板50主体安装放电防止构件162在上述粘接剂164熔化的高温状态、例如500℃～1000℃左右进行。
放电防止构件162的高度及直径分别为10mm左右，管材166的壁厚为2～4mm左右，但不特别限定为这些数值。另外，为了避免给电场分布带来影响，分支气体流路112a的内径尽可能细为好，典型的内径为上述波长λo的1/10以下，优选为1～2mm左右。
在该第4实施方式的情况下，也可以通过放电防止构件162确保气体的流通，而不在气体喷射孔108内产生等离子异常放电。
另外，形成放电防止构件162外周面的致密构件160(特别是管材166)与放电防止构件主体161相比可以提高外径尺寸的精度。因此，可以避免在气体喷射孔108内产生间隙地、高精度接合安装放电防止构件162。特别是，作为形成有气体喷射孔108的顶板50主体材料的石英、陶瓷材料和形成致密构件160的石英、陶瓷材料为彼此相同的致密材料，因此，可在它们的交界部分一点间隙也不产生地高精度地进行安装。因此，可以大致可靠地防止处理空间S内的等离子进入到气体喷射孔108内或气体流路112a、112内而产生异常放电。
另外，放电防止构件162在安装到气体喷射孔108内之前，通过个别地进行特性检查可以在安装前预先除去不合格品。因此，可以大幅度地抑制完成顶板50后的不合格品率。
另外，在不使用致密构件160而将放电防止构件主体161单独安装到气体喷射孔108内的情况下，粘接剂164偏置或在接合交界部分产生间隙，不合格品率在20％左右。与此相对，在本实施方式的情况下，可以将不合格品率抑制到10％左右。
第5实施方式
接着，说明本发明的等离子处理装置的第5实施方式。本实施方式的除顶板以外的结构与第1或第2实施方式的结构相同，因此省略其说明。另外，对于顶板的结构，省略与上述第4实施方式相同的部分的说明。
图13所示的本实施方式的放电防止构件172使用粘接剂层168代替上述第4实施方式的管材166等预先形成为筒状的致密构件作为覆盖放电防止构件主体161侧面的致密构件160。另外，本实施方式的放电防止构件172，在放电防止构件161的、与气体喷射孔108的开口相对应的气体喷射面174相反侧的气体导入面176(图14(D))上形成有气体导入凹部170。该放电防止构件172也与上述放电防止构件162相同，使用粘接剂164粘接并安装于气体喷射孔108内。构成致密构件160的粘接剂层168的材质，可以使用例如与粘接放电防止构件162的粘接剂164相同的材质。
在此，说明图14所示的放电防止构件172的制造工序。首先，如图14(A)所示，准备用具有透气性的电介体材料(例如多孔性材料)形成为圆筒形的放电防止构件主体161。接着，如图14(B)所示，在该放电防止构件主体161的整个表面上，在高温下涂敷熔化状态的作为致密材料的粘接剂(通过浸渍法等)并使其冷却固化来形成粘接剂层168。由此，用粘接剂层168封闭放电防止构件主体161的整个表面。
接着，如图14(C)所示，从与气体喷射孔108的开口相对应的放电防止构件主体161的气体喷射面174上除去粘接剂层168，使喷射面174露出，进行表面找正。然后，如图14(D)所示，在与喷射面174相反侧的气体导入面176(贯通粘接剂层168)上形成气体导入凹部170。另外，也可以在形成了气体导入凹部170之后，再从气体喷射面174除去粘接剂层168。
在该第5实施方式的情况下，也可以发挥与第4实施方式相同的作用效果。另外，在该第5实施方式的情况下，可以通过气体导入凹部170将气体导入到放电防止构件主体161的最深处后，使该气体在主体161内扩散。因此，即使例如一部分粘接剂164在向分支气体流路112a侧溅出的状态下固化，也可以不受此影响地均匀地分散供给来自放电防止构件主体161的喷射面174的气体。并且，也不会对放电防止构件172所具有电导产生不良影响。
该放电防止构件172也可以通过在将其安装到气体喷射孔108内之前个别地进行特性检查，来在安装前预先除去不合格品。因此，可以大幅度地抑制完成顶板50后的不合格品率。在本实施方式的情况下，甚至可以将安装放电防止构件172后的顶板的不合格品率抑制到1～2％。
另外，还可以将气体导入凹部170应用于图11所示的第4实施方式。
第4及第5实施方式的变形例
接着，说明第4及第5实施方式的变形例。图15A表示第4实施方式的变形例，图15B表示第5实施方式的变形例。
在图15A及图15B所示的变形例中，在分支气体流路112a和气体喷射孔108之间形成气体缓冲空间180，该气体缓冲空间180具有大于该流路112a的截面积的截面积。可以通过该气体缓冲空间180使气体更均匀地向放电防止构件主体161内扩散。
特别是在图15A所示的情况下，为了抑制由于过剩的粘接剂164溢出导致的不良影响，优选将气体缓冲空间180形成为具有大于放电防止构件主体161直径且小于致密构件160外径的直径。
这样，在放电防止构件162、172的气体导入侧设有气体缓冲空间180的情况下，即使过剩的粘接剂164溢出，该粘接剂164也不会覆盖到放电防止构件主体161的气体导入面176。因此，可以防止在安装放电防止构件162、172后对电导产生不良影响。
另外，还可以将第4实施方式应用于图7所示结构中，构成图16所示的第4实施方式的另一个变形例。
即，在图16所示的变形例中，从配置于顶板50上方的金属制气体管136，通过垂直贯通顶板50的气体流路112a，将气体导入到安装有放电防止构件162的气体喷射孔108内。
设置了这样的气体管136的结构也可以应用于图15A所示的第4实施方式的变形例、第5实施方式以及图15B所示的第5实施方式的变形例。
在以上的图10～图16所示的实施方式中，在将放电防止构件162、172安装到气体喷射孔108内的工序中，以使用粘接剂164的情况为例进行了说明，但不限定于此。例如，也可以这样做：不使用粘接剂164，在将放电防止构件162、172***到气体喷射孔108内的状态下，维持高温状态例如700～900℃左右，对构件162、172与顶板50主体进行一体烧制(相互熔接)。
在以上的各实施方式中，以将圆板状的半导体晶圆W作为被处理体进行处理的情况为例进行了说明，但也可以是例如LCD(液晶显示器Liquid Crystal Display)基板等那样的矩形板状的被处理体。
图17表示用于处理这样的矩形被处理体的等离子处理装置的顶板的变形例。在这样的处理装置中，处理容器的水平截面形成为矩形，与此对应，如图17所示，顶板50的平面形状也构成为矩形。并且，气体喷射孔108在沿顶板50的长度方向相互平行的多条(在图中2条)直线上，分别相互隔开间隔地配置。
另外，不言而喻，在各实施方式中所说明的各尺寸仅仅表示一个例子，不限定于此。另外，被处理体也不限定于半导体晶圆或LCD基板，也可以为其他玻璃基板、陶瓷基板等。

Claims (24)

1.一种等离子处理装置，其特征在于，
该等离子处理装置具有真空处理容器、载置台、电磁波供给***与气体供给***，
上述真空处理容器具有形成有上部开口的筒状的容器主体以及气密地安装于该主体的上述上部开口、由可使电磁波透过的电介体制的顶板；
上述载置台设于上述处理容器内，载置被处理体；
上述电磁波供给***通过上述顶板向上述处理容器内供给用于产生等离子的电磁波；
上述气体供给***向上述处理容器内供给含有处理气体的气体；
在上述顶板上形成有气体喷射孔，该气体喷射孔将由上述气体供给***供给的气体喷出到上述处理容器内，在该喷射孔内配置有由具有透气性的电介体制的放电防止构件。
2.根据权利要求1所述的等离子处理装置，其特征在于，
在上述顶板上相互隔开地设有多个气体喷射孔，在各喷射孔内分别配置有上述放电防止构件。
3.根据权利要求1所述的等离子处理装置，其特征在于，
在上述顶板上形成有气体流路，该气体流路向上述气体喷射孔引导由上述气体供给***供给的气体，在该气体流路内也配置有上述放电防止构件。
4.根据权利要求1所述的等离子处理装置，其特征在于，
构成上述放电防止构件的主要材料与上述顶板的材料相同。
5.根据权利要求1所述的等离子处理装置，其特征在于，
上述放电防止构件由多孔质材料形成。
6.根据权利要求5所述的等离子处理装置，其特征在于，
上述多孔质材料的细孔直径为0.1mm以下。
7.根据权利要求1所述的等离子处理装置，其特征在于，
设上述气体喷射孔的直径为在上述顶板中传播的上述电磁波的波长的1/2以下。
8.根据权利要求1所述的等离子处理装置，其特征在于，
上述电磁波供给***具有平面天线构件、微波产生器和波导管，
上述平面天线构件设于上述顶板上；
上述微波产生器用于产生微波；
上述波导管用于向上述平面天线构件传播由上述微波产生器产生的上述微波。
9.根据权利要求1所述的等离子处理装置，其特征在于，
上述电磁波供给***具有高频产生器和感应线圈，
上述高频产生器用于产生高频电力；
上述感应线圈配置于上述顶板上，与上述高频产生器相连接。
10.根据权利要求1所述的等离子处理装置，其特征在于，
上述放电防止构件具有放电防止构件主体和致密构件，
上述放电防止构件主体由具有透气性的电介体制成；
上述致密构件覆盖上述主体的至少侧面，由无透气性的电介体制成。
11.根据权利要求10所述的等离子处理装置，其特征在于，
上述致密构件预先形成为筒状。
12.根据权利要求10所述的等离子处理装置，其特征在于，
上述致密构件由粘接剂层构成，该粘接剂层通过使涂敷于上述主体表面上的粘接剂固化而形成。
13.根据权利要求10所述的等离子处理装置，其特征在于，
在上述顶板上形成有气体流路，该气体流路向上述气体喷射孔引导由上述气体供给***供给的气体；
在上述气体流路与上述气体喷射孔之间设有气体缓冲空间，该气体缓冲空间具有大于上述气体流路的截面积的截面积。
14.根据权利要求10所述的等离子处理装置，其特征在于，
上述放电防止构件主体具有气体喷射面、气体导入面和气体导入凹部，
上述气体喷射面与上述气体喷射孔的开口相对应；
上述气体导入面位于上述喷射面的相反侧；
上述气体导入凹部形成于上述导入面。
15.一种等离子处理装置，其特征在于，
该等离子处理装置具有真空处理容器、载置台、喷头和高频供给***，
上述载置台设于上述处理容器内，载置被处理体；
上述喷头设于上述处理容器的上部，具有气体喷射面，该气体喷射面形成有向上述处理容器内喷出含有处理气体的气体的多个气体喷射口；
上述高频供给***以上述载置台为下部电极，以上述喷头为上部电极，供给施加在两电极之间的高频电力；
在上述喷头的气体喷射面安装有具有透气性的电介体制的放电防止构件。
16.根据权利要求15所述的等离子处理装置，其特征在于，
上述放电防止构件由多孔质材料形成。
17.根据权利要求16所述的等离子处理装置，其特征在于，
上述多孔质材料的细孔直径为0.1mm以下。
18.一种顶板，该顶板气密地安装于筒状的容器主体的上部开口来形成等离子处理装置的处理容器，其特征在于，
该顶板具有顶板主体和放电防止构件，
上述顶板主体形成有将气体喷出到上述处理容器内的气体喷射孔，由可使电磁波透过的电介体制成；
上述放电防止构件配置于上述主体的气体喷射孔内，由具有透气性的电介体制成。
19.根据权利要求18所述的天板，其特征在于，
在上述顶板主体上形成有向上述气体喷射孔引导气体的气体流路。
20.一种顶板的制造方法，该顶板气密地安装于筒状的容器主体的上部开口来形成等离子处理装置的处理容器，其特征在于，
该顶板的制造方法包括：
准备顶板主体的工序，该顶板主体形成有将气体喷出到上述处理容器内的气体喷射孔，由可使电磁波透过的电介体制成；
形成放电防止构件的工序，该放电防止构件具有放电防止构件主体和致密构件，该放电防止构件主体由具有透气性的电介体制成，该致密构件覆盖该主体的至少侧面，由无透气性的电介体制成；
将上述放电防止构件安装于上述顶板主体的上述气体喷射孔内的工序。
21.根据权利要求20所述的顶部的制造方法，其特征在于，
形成上述放电防止构件的工序包括：
准备预先形成为筒状的上述致密构件的副工序；
在上述筒状的致密构件内填充上述放电防止构件主体的材料再进行烧制的副工序。
22.根据权利要求20所述的顶部的制造方法，其特征在于，
形成上述放电防止构件的工序包括：
在上述放电防止构件主体的整个表面上通过使熔化状态的作为上述致密构件材料的粘接固化来形成粘接剂层的副工序；
从与上述气体喷射孔的开口相对应的上述放电防止构件主体的气体喷射面上除去上述粘接剂层的副工序；
在上述放电防止构件主体的与上述喷射面相反侧的气体导入面上形成气体导入凹部的副工序。
23.根据权利要求20所述的顶板的制造方法，其特征在于，
在安装上述放电防止构件的工序中，在上述放电防止构件与上述气体喷射孔之间使用粘接剂。
24.根据权利要求20所述的顶板的制造方法，其特征在于，
在安装上述放电防止构件的工序中，在将上述放电防止构件***到上述气体喷射孔中的状态下，一体烧制上述放电防止构件与上述顶板。
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