CN112017936B - 等离子体处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个方式提供一种等离子体处理装置，其包括：圆筒体状的处理容器；沿着所述处理容器的长度方向相对配置的一对等离子体电极；和向所述一对等离子体电极供给高频电功率的高频电源，在所述等离子体电极中，离被供给所述高频电功率的供电位置较远的位置的电极间距离比所述供电位置的电极间距离长。根据本发明，可提供能够提高沿着处理容器的长度方向的电场强度的均匀性的技术。

Description

等离子体处理装置
技术领域
本发明涉及等离子体处理装置。
背景技术
已知在上下方向上具有间隔地大致水平地收纳有多个基片的处理容器内，以对多个基片一起实施等离子体处理的方式构成的等离子体处理装置(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-258580号公报。
发明内容
本发明提供能够提高沿着处理容器的长度方向的电场强度的均匀性的技术。
本发明的一个方式的等离子体处理装置包括：圆筒体状的处理容器；沿所述处理容器的长度方向相对配置的一对等离子体电极；和对所述一对等离子体电极供给高频电功率的高频电源，在所述等离子体电极中，离被供给所述高频电功率的供电位置较远的位置的电极间距离比所述供电位置的电极间距离长。
根据本发明，能够提高沿着处理容器的长度方向的电场强度的均匀性。
附图说明
图1是第1实施方式的等离子体处理装置的截面图。
图2是用于说明图1的等离子体处理装置的等离子体生成机构的截面图。
图3是用于说明图1的等离子体处理装置的等离子体生成机构的立体图。
图4是等离子体生成机构的等离子体电极的说明图。
图5是第2实施方式的等离子体处理装置的等离子体电极的说明图。
图6是第3实施方式的等离子体处理装置的等离子体电极的说明图。
图7是距等离子体电极的下端的距离与离子鞘层电压的关系的说明图。
图8是第4实施方式的等离子体处理装置的等离子体电极的说明图。
图9是距等离子体电极的下端的距离与离子鞘层电压的关系的说明图。
图10是第5实施方式的等离子体处理装置的等离子体电极的说明图。
图11是距等离子体电极的下端的距离与离子鞘层电压的关系的说明图。
图12是第6实施方式的等离子体处理装置的等离子体电极的说明图。
图13是表示等离子体电极的长度方向上的位置与电场强度的关系的模拟结果的图。
附图标记说明
1 处理容器
30 等离子体生成机构
32 等离子体隔离壁
33 等离子体电极
35 高频电源
100 等离子体处理装置
W 晶片
具体实施方式
以下参照附图，说明不限定本发明的例示的实施方式。在全部附图中，对相同或对应的部材或部件标注相同或对应的附图标记，省略重复的说明。
〔第1实施方式〕
说明第1实施方式的等离子体处理装置。图1是第1实施方式的等离子体处理装置的截面图。图2是用于说明图1的等离子体处理装置的等离子体生成机构的截面图。图3是用于说明图1的等离子体处理装置的等离子体生成机构的立体图。
等离子体处理装置100具有以上下方向为长度方向的处理容器1。处理容器1具有下端开口的有顶的圆筒体状。处理容器1的整体例如由石英形成。在处理容器1内的上端附近，设置有由石英形成的顶板2，顶板2的下侧的区域被密封。在处理容器1的下端的开口经由O形环等密封部件4连结有成形为圆筒体状的金属制的复式接头3。
复式接头3支承处理容器1的下端，从复式接头3的下方将多层地载置着作为基片的多块(例如25～150块)半导体晶片(以下称为“晶片W”。)的晶片舟皿5***处理容器1内。像这样在处理容器1内，在上下方向具有间隔的多块晶片W大致水平地被收纳。晶片舟皿5例如由石英形成。晶片舟皿5具有3根杆6(参照图2)，由形成于杆6的槽(未图示)支承多块晶片W。
晶片舟皿5隔着由石英形成的保温筒7载置在工作台8上。工作台8支承在从用于开闭复式接头3的下端的开口的金属(不锈钢)制的盖体9贯通的旋转轴10上。
在旋转轴10的贯通部，设置有磁性流体密封件11，将旋转轴10气密地密封且可旋转地支承。在盖体9的周边部与复式接头3的下端之间，设置有用于保持处理容器1内的气密性的密封部件12。
旋转轴10安装在由例如晶片舟皿升降器等升降机构(未图示)支承的臂13的前端，晶片舟皿5和盖体9一体升降，相对于处理容器1内能够进行***和脱离。另外，也可以将工作台8向盖体9侧固定地设置，不使晶片舟皿5旋转地进行晶片W的处理。
此外，等离子体处理装置100具有向处理容器1内供给处理气体、清扫气体等规定的气体的气体供给部20。
气体供给部20具有气体供给管21、22、23、24。气体供给管21、22、23例如由石英形成，向内侧贯通复式接头3的侧壁后向上方弯曲并垂直地延伸。在气体供给管21、22、23的垂直部分，遍及与晶片舟皿5的晶片支承范围对应的上下方向的长度，分别以规定间隔形成有多个气体孔21a、22a、23a。各气体孔21a、22a、23a在水平方向上排出气体。气体供给管24例如由石英形成，由贯通复式接头3的侧壁而设置的短的石英管构成。另外，在图示的例子中，气体供给管21设置有2根，气体供给管22、23、24分别设置有1根。
气体供给管21的垂直部分设置在处理容器1内。对气体供给管21，经由气体配管从原料气体供给源供给包含成膜原料的气体(以下称为“原料气体”。)。在气体配管设置有流量控制器和开闭阀。由此，来自原料气体供给源的原料气体经由气体配管和气体供给管21供给至处理容器1内。作为原料气体，例如能够利用二氯硅烷(DCS；SiH2Cl2)、单氯硅烷(MCS；SiH3Cl)、三氯氢硅(TCS；SiHCl3)、四氯化硅(STC；SiCl4)、六氯乙硅烷(HCD；Si2Cl6)等含氯(Cl)的硅(Si)化合物。
气体供给管22的垂直部分设置于后述的等离子体生成空间。对气体供给管22，经由气体配管从氢气供给源供给氢(H2)气体。在气体配管设置有流量控制器和开闭阀。由此，来自氢气供给源的H2气体经由气体配管和气体供给管22被供给到等离子体生成空间，在等离子体生成空间被等离子体化后被供给至处理容器1内。
气体供给管23的垂直部分设置于后述的等离子体生成空间。对气体供给管23经由气体配管从氮化气体供给源供给氮化气体。在气体配管设置有流量控制器和开闭阀。由此，来自氮化气体供给源的H2气体经由气体配管和气体供给管23被供给至等离子体生成空间，在等离子体生成空间中被等离子体化后被供给至处理容器1内。作为氮化气体，例如能够利用氨气(NH3)、氮(N2)、二亚胺(N2H2)、联氨(N2H4)、单甲基肼(CH3(NH)NH2)等有机肼化合物。
对气体供给管24经由气体配管从清扫气体供给源供给清扫气体。在气体配管设置有流量控制器和开闭阀。由此，来自清扫气体供给源的清扫气体经由气体配管和气体供给管24被供给至处理容器1内。作为清扫气体，例如能够利用氩(Ar)、氮(N2)等非活性气体。另外，说明了清扫气体从清扫气体供给源经由气体配管和气体供给管24被供给到处理容器1内的情况，但并不限定于此，清扫气体也可以从气体供给管21、22、23的任一者供给。
在处理容器1的侧壁的一部分形成有等离子体生成机构30。等离子体生成机构30使氮化气体等离子体化，而生成用于氮化的活性种，进而使H2气体等离子体化而生成氢(H)自由基。
等离子体生成机构30包括等离子体隔离壁32、一对等离子体电极33、供电线34、高频电源35和绝缘保护罩36。
等离子体隔离壁32气密地熔接于处理容器1的外壁。等离子体隔离壁32例如由石英形成。等离子体隔离壁32形成为截面为凹状的形状，覆盖处理容器1的侧壁上所形成的开口31。开口31以能够在上下方向上覆盖支承于晶片舟皿5的全部晶片W的方式，在上下方向上细长地形成。在由等离子体隔离壁32规定并且与处理容器1内连通的内侧空间、即等离子体生成空间，配置有用于排出H2气体的气体供给管22和用于排出氮化气体的气体供给管23。另外，用于排出原料气体的气体供给管21，设置在等离子体生成空间之外的沿着处理容器1的内侧壁的靠近晶片W的位置。在图示的例子中，在夹着开口31的位置配置有2根气体供给管21，但并不限定于此，也可以仅配置有例如2根气体供给管21的一者。
一对等离子体电极33分别具有细长的形状，在等离子体隔离壁32的两侧的壁的外表面，沿着上下方向相对配置。各等离子体电极33由设置在例如等离子体隔离壁32的侧面的保持部32a保持。在各等离子体电极33的下端连接着供电线34。以下，将等离子体电极33与供电线34连接的下端位置也称为供电位置。
图4是等离子体生成机构30的等离子体电极33的说明图。一对等离子体电极33分别具有在平面观察时形成为包含长边和短边的矩形的平板形状，隔着等离子体隔离壁32对称地配置。各等离子体电极33为了使上端位置的电极间距离L41比供电位置的电极间距离L42长，以上端位置的厚度T41比供电位置的厚度T42薄的方式形成。图4的例子中，各等离子体电极33加工成按随着从供电位置接近上端位置而与等离子体隔离壁32的间隙变大的方式倾斜的形状。但是，各等离子体电极33只要上端位置的电极间距离L41比供电位置的电极间距离L42长即可，例如也可以按随着从供电位置接近上端位置而与等离子体隔离壁32的间隙变大的方式加工成阶梯状。
上端位置的一个等离子体电极33与等离子体隔离壁32的间隙的宽度W1和另一个等离子体电极33与等离子体隔离壁32的间隙的宽度W2的合计，可以相对于例如上端位置的电极间距离L41为10～20％。
供电线34将各等离子体电极33与高频电源35电连接。图示的例子中，供电线34的一端与各等离子体电极33的短边的侧部即下端连接，另一端与高频电源35连接。
高频电源35与各等离子体电极33的下端经由供电线34连接，对一对等离子体电极33供给例如13.56MHz的高频电功率。由此，对由等离子体隔离壁32规定的等离子体生成空间内施加高频电功率。从气体供给管22排出的H2气体在被施加了高频电功率的等离子体生成空间内被等离子体化，由此生成的氢自由基经由开口31向处理容器1的内部供给。此外，从气体供给管23排出的氮化气体在被施加了高频电功率的等离子体生成空间内等离子体化，由此生成的用于氮化的活性种经由开口31向处理容器1的内部供给。
绝缘保护罩36在等离子体隔离壁32的外侧以覆盖该等离子体隔离壁32的方式安装。在绝缘保护罩36的内侧部分设置有致冷剂通路(未图示)，在致冷剂通路流动冷却后的氮(N2)气体等致冷剂，由此等离子体电极33被冷却。此外，在等离子体电极33与绝缘保护罩36之间，也可以以覆盖等离子体电极33的方式设置屏蔽件(未图示)。屏蔽件例如由金属等良导体形成且被接地。
在与开口31相对的处理容器1的侧壁部分，设置有用于对处理容器1内进行真空排气的排气口40。排气口40与晶片舟皿5对应地在上下方向上形成得细长。在处理容器1的与排气口40对应的部分，安装有以覆盖排气口40的方式成形为截面为U字状的排气口罩部件41。排气口罩部件41沿着处理容器1的侧壁向上方延伸。在排气口罩部件41的下部，连接有用于经由排气口40对处理容器1进行排气的排气管42。在排气管42连接有包括控制处理容器1内的压力的压力控制阀43和真空泵等的排气装置44，利用排气装置44经由排气管42对处理容器1内排气。
此外，以包围处理容器1的外周的方式设置有对处理容器1和其内部的晶片W进行加热的圆筒体状的加热机构50。
此外，等离子体处理装置100具有控制部60。控制部60进行例如等离子体处理装置100的各部分的动作的控制、例如利用开闭阀的开闭而进行的各气体的供给、停止、利用流量控制器进行的气体流量的控制、利用排气装置44进行的排气控制。此外，控制部60进行例如利用高频电源35进行的高频电功率的导通、断开(ON/OFF)控制、利用加热机构50进行的晶片W的温度的控制。
控制部60例如可以是计算机等。此外，进行等离子体处理装置100的各部分的动作的计算机的程序存储于存储介质。存储介质例如可以是软盘、光盘、硬盘、闪存、DVD等。
接着，说明由等离子体处理装置100实施的成膜方法的一例。以下表示作为原料气体使用DCS气体、作为氮化气体使用NH3气体、作为清扫气体使用N2气体的例子。
首先，使处理容器1内的温度为300～630℃，将搭载有25～175块晶片W的晶片舟皿5送入处理容器1内，利用排气装置44对处理容器1内进行排气，并且将处理容器1内调压至15～70Pa。
在该状态下，反复进行规定次数的清扫工序(步骤S1)、原料气体供给工序(步骤S2)、氢自由基清扫工序(步骤S3)、清扫工序(步骤S4)和氮化气体供给工序(步骤S5)，形成规定膜厚的SiN膜。
步骤S1和步骤S4的清扫工序，通过由排气装置44对处理容器1内进行排气，并且从清扫气体供给源向处理容器1内作为清扫气体供给N2气体而进行。由此，将处理容器1内的气氛置换成N2气体。步骤S1的适合的条件是，N2气体流量：500～2000sccm，时间：1～10秒。
步骤S2的原料气体供给工序中，从原料气体供给源向处理容器1内作为原料气体供给DCS气体，使Si吸附于晶片W的表面。步骤S2的适合的条件是，DCS气体流量：1000～3000sccm，时间：1～10秒。
步骤S3的氢自由基清扫工序中，对处理容器1内进行排气，并且从氢气体供给源向处理容器1内供给H2气体，利用等离子体生成机构30使H2气体等离子体化而生成氢自由基。然后，对利用步骤S2吸附到的Si作用氢自由基。步骤S3的适合的条件是，高频电功率：50～300W，H2气体流量：500～5000sccm，时间：5～100秒。
步骤S5的氮化气体供给工序中，从氮化气体供给源向处理容器1内作为氮化气体供给NH3气体，利用等离子体生成机构30使NH3气体等离子体化而生成用于氮化的活性种，使由步骤S2吸附到的Si氮化。步骤S5的适合的条件是，高频电功率：30～300W，NH3气体流量：2000～7000sccm，时间：8～30秒。
另外，步骤S3的氢自由基清扫工序和步骤S4的清扫工序的顺序也可以互换。
接着，说明等离子体处理装置100的作用、效果。现有的等离子体处理装置中，从等离子体电极33的下端施加高频电功率时，离作为供电位置的下端位置较远的上端位置成为开放端。因此，等离子体电极的面内的电场强度的分布显示出随着从下端位置向开放端的上端位置去而电场强度变大的分布(以下称为“开放端效果”。)。等离子体电极的面内的电场强度的分布具有上述分布时，在成膜时从等离子体生成空间产生的颗粒显示出等离子体生成空间的上部侧较多、下部侧较少的倾向。即，颗粒的产生量与等离子体电极的面内的电场强度之间能够看到相关关系。等离子体电极的面内的电场变大时，在等离子体与等离子体隔离壁32之间生成的离子鞘层所产生的电位差也变大，被该电压加速的离子引起的对壁表面的损伤增加。
另一方面，第1实施方式的等离子体处理装置100中，为了使上端位置的电极间距离L41比下端位置的电极间距离L42长，以上端位置的厚度T41比供电位置的厚度T42薄的方式形成各等离子体电极33。由此，能够抑制开放端效果，提高沿着处理容器1的长度方向的电场强度的均匀性。此外，能够减小上端位置的电场强度，减少在等离子体生成空间的上部侧产生的颗粒的量。
〔第2实施方式〕
说明第2实施方式的等离子体处理装置。第2实施方式的等离子体处理装置与第1实施方式的等离子体处理装置100的不同点在于，一对等离子体电极以随着离开供电位置而彼此隔开更大距离的方式配置。另外，其它方面与第1实施方式的等离子体处理装置100相同，因此以下以不同点为中心进行说明。
图5是是第2实施方式的等离子体处理装置的等离子体电极的说明图。如图5所示，一对等离子体电极33A具有分别形成为在平面观察时包含长边和短边的矩形的平板形状，隔着等离子体隔离壁32对称地配置。各等离子体电极33A为了使上端位置的电极间距离L51比供电位置的电极间距离L52长，以通过使与供电位置的距离变长而扩大电极间的距离的方式配置。图5的例子中，各等离子体电极33A的面内的厚度相同或大致相同，以从供电位置起越接近上端位置，与等离子体隔离壁32的间隙越大的方式倾斜地配置。
第2实施方式的等离子体处理装置中，为了使上端位置的电极间距离L51比下端位置(供电位置)的电极间距离L52长，以通过使与供电位置的距离变长而使电极间的距离也扩大的方式配置一对等离子体电极33A。由此，能够抑制开放端效果，提高沿着处理容器1的长度方向的电场强度的均匀性。此外，上端位置的电场强度变小，能够减少在等离子体生成空间的上部侧产生的颗粒的量。
〔第3实施方式〕
说明第3实施方式的等离子体处理装置。第3实施方式的等离子体处理装置与第1实施方式的等离子体处理装置100的不同点在于，各等离子体电极从等离子体隔离壁隔开间隙地配置，在间隙的下部侧设置有电介质。另外，其它方面与第1实施方式的等离子体处理装置100同样，因此以下以不同点为中心进行说明。
图6是第3实施方式的等离子体处理装置的等离子体电极的说明图。图6中的(a)表示用于说明处理容器和等离子体生成机构的横截面，图6中的(b)表示在图6中的(a)中的点划线6B-6B处切断而得的截面。
如图6中的(a)和图6中的(b)所示，各等离子体电极33B从等离子体隔离壁32隔开间隙地配置。在间隙的下部侧设置有电介质37。另一方面，在间隙的上部侧没有设置电介质37。作为电介质37，只要是相对介电常数比1大的材料即可，例如能够适用高纯度氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氧化钇(Y2O3)、镁橄榄石(Mg2SiO4)、莫来石(3Al2O3·2SiO2)等高介电常数电介质。
使一对等离子体电极的电极间的静电电容为C1、使与C1相应的介电常数和其厚度分别为ε1、d1，使电介质的面积为A1。此外，使施加于一对等离子体电极的高频电功率为P，使高频的电源角频率为ω，使在电极间流动的电流为I1＝ωC1V0cosωt，使电极间电压为V1＝V0sinωt，用以下的(1)式表示的关系成立。
两侧的等离子体电极33B与等离子体隔离壁32之间存在间隙，使该间隙的静电电容为Cb、使与Cb相应的介电常数和其厚度分别为εb、db，使电介质的面积为A1。同样，使两侧的等离子体隔离壁32(石英玻璃壁)的静电电容为Cq、与Cq相应的介电常数和其厚度分别为εq、dq，将在等离子体中生成的离子鞘层看作电介质，使其静电电容为Cs，使与Cs相应的介电常数和其厚度分别为εs、ds。如果电极间的总静电电容C1由串联连接的Cb、Cq、Cs构成，则总静电电容C1由以下的(2)式表示。
将(2)式代入(1)式，则施加于电极的高频电功率P成为如下所示的(3)式。
使两侧的电极和等离子体箱壁间的电压的合计为Vb，使施加于两侧的石英玻璃壁的电压为Vq，使施加于离子鞘层的电压为Vs时，V0＝Vb+Vq+Vs。
此外，Vs与V0的关系由以下的(4)式表示。
将(4)式代入(3)式，则高频电功率P由如下的(5)式表示。
在(5)式中，施加于等离子体电极的高频电功率P如果是一定值，则V0也为一定值，因此，当等离子体电极33B与等离子体隔离壁32间距离db变大时，Vs变小。此外，等离子体电极33B与等离子体隔离壁间32的介电常数εb越小，Vs越小。
图7是等离子体电极33B的从下端起的距离X与在离子鞘层产生的电压(以下称为“离子鞘层电压”)Vs(最大值)的关系的说明图。图7中，横轴表示等离子体电极33B的从下端起的距离X，纵轴表示离子鞘层电压Vs。此外，图7中，点划线表示在各等离子体电极33B与等离子体隔离壁32的间隙的下部侧设置有电介质37时的离子鞘层电压Vs，虚线表示在该间隙没有设置电介质37时的离子鞘层电压Vs。实线表示在各等离子体电极33B与等离子体隔离壁32的间隙的下部侧设置有电介质37时，稍减少高频电功率而使离子鞘层电压Vs平均化的情况。
第3实施方式的等离子体处理装置中，各等离子体电极33B与等离子体隔离壁32隔开间隙地配置，在间隙的下部侧设置电介质37，在间隙的上部侧没有设置电介质37。由此，如图7的点划线所示，开放端效果得到抑制，沿着处理容器1的长度方向的离子鞘层电压Vs的均匀性提高。进而，如果将施加于等离子体电极33B的高频电功率调整得稍小，则如图7的实线所示，上端位置的离子鞘层电压Vs变小，能够减小在等离子体生成空间的上部侧产生的颗粒的量。
另一方面，如图7的虚线所示，在各等离子体电极33B与等离子体隔离壁32的间隙没有设置电介质37时，等离子体电极的面内的电场强度的分布是，随着从下端位置向开放端的上端位置去而电场强度变大，因此在等离子体电极上端侧的离子鞘层电压Vs也变大，在等离子体生成空间的上部侧产生的颗粒的量增加。
〔第4实施方式〕
说明第4实施方式的等离子体处理装置。第4实施方式的等离子体处理装置与第1实施方式的等离子体处理装置100的不同点在于，各等离子体电极与等离子体隔离壁隔开间隙地配置，在间隙设置有随着从下部侧向上部侧去而厚度变薄的电介质。另外，其他方面与第1实施方式的等离子体处理装置100相同，因此以下以不同点为中心进行说明。
图8是第4实施方式的等离子体处理装置的等离子体电极的说明图。图8中的(a)表示用于说明处理容器和等离子体生成机构的横截面，图8中的(b)表示在图8中的(a)的点划线8B-8B处切断而得的截面。
如图8中的(a)和图8中的(b)所示，各等离子体电极33C与等离子体隔离壁32隔开间隙地配置。在间隙中设置有随着从下部侧向上部侧去而厚度变薄的电介质37C。图8中的(a)和图8中的(b)的例子中，电介质37C被加工成以随着从下部侧向上部侧去而厚度变薄的方式倾斜的形状。但是，电介质37C只要以上部侧比下部侧薄的方式形成即可，例如也可以按越从下部侧接近上部侧，则厚度越薄的方式加工成阶梯状。
图9是等离子体电极33C的从下端起的距离X与离子鞘层电压Vs的关系的说明图。图9中，横轴表示等离子体电极33C的从下端起的距离X，纵轴表示离子鞘层电压Vs。此外，图9中，点划线表示在各等离子体电极33C与等离子体隔离壁32的间隙设置有电介质37C时的离子鞘层电压Vs，虚线表示在该间隙没有设置电介质37C时的离子鞘层电压Vs。实线表示在各等离子体电极33C与等离子体隔离壁32的间隙设置有电介质37C时，稍稍减少高频电功率而使离子鞘层电压Vs平均化的情况。
第4实施方式的等离子体处理装置中，各等离子体电极33C与等离子体隔离壁32隔开间隙地配置，在间隙设置有随着从下部侧向上部侧去而厚度变薄的电介质37C。由此，如图9的点划线所示，开放端效果得到抑制，沿着处理容器1的长度方向的离子鞘层电压Vs的均匀性提高。进而，如果将施加于等离子体电极33C的高频电功率调整得稍小，则如图9的实线所示，上端位置的离子鞘层电压Vs变小，能够减少在等离子体生成空间的上部侧产生的颗粒的量。
另一方面，如图9的虚线所示，在各等离子体电极33C与等离子体隔离壁32的间隙没有设置电介质37C时，等离子体电极的面内的电场强度的分布是，随着从下端位置向开放端的上端位置去而电场强度变大，因此在等离子体电极上端侧的离子鞘层电压Vs也变大，在等离子体生成空间的上部侧产生的颗粒的量增加。
〔第5实施方式〕
说明第5实施方式的等离子体处理装置。第5实施方式的等离子体处理装置与第1实施方式的等离子体处理装置100的不同点在于，各等离子体电极与等离子体隔离壁隔开间隙地配置，在间隙设置有随着从下部侧向上部侧去而相对介电常数变低的电介质。另外，其它方面与第1实施方式的等离子体处理装置100相同，因此以下以不同点为中心进行说明。
图10是第5实施方式的等离子体处理装置的等离子体电极的说明图。图10中的(a)表示用于说明处理容器和等离子体生成机构的横截面，图10中的(b)表示图10中的(a)中的点划线10B-10B处切断而得的截面。
如图10中的(a)和图10中的(b)所示，各等离子体电极33D与等离子体隔离壁32隔开间隙地配置。在间隙设置有随着从下部侧向上部侧去而相对介电常数变低的电介质37D。图10中的(a)和图10中的(b)的例子中，电介质37D随着从下部侧向上部侧去而相对介电常数连续地变低。但是，电介质37D只要从下部侧向上部侧去而相对介电常数变低即可，例如也可以组合相对介电常数不同的电介质而形成。此时，在上部侧配置相对介电常数低的电介质，在下部侧配置相对介电常数高的电介质。
图11是等离子体电极33D的从下端起的距离X与离子鞘层电压Vs的关系的说明图。图11中，横轴表示等离子体电极33D的从下端起的距离X，纵轴表示离子鞘层电压Vs。此外，图11中，点划线表示在各等离子体电极33D与等离子体隔离壁32的间隙设置有电介质37D时的离子鞘层电压Vs，虚线表示在该间隙没有设置电介质37D时的离子鞘层电压Vs。实线表示在各等离子体电极33D与等离子体隔离壁32的间隙设置有电介质37D时，稍稍减小高频电功率而使离子鞘层电压Vs平均化的情况。
第5实施方式的等离子体处理装置中，各等离子体电极33D与等离子体隔离壁32隔开间隙地配置，在间隙设置有随着从下部侧向上部侧去而相对介电常数变低的电介质37D。由此，如图11的点划线所示，开放端效果得到抑制，沿着处理容器1的长度方向的离子鞘层电压Vs的均匀性提高。进而，如果将施加于等离子体电极33D的高频电功率调整得稍小，则如图11的实线的所示，上端位置的离子鞘层电压Vs变小，能够减少在等离子体生成空间的上部侧产生的颗粒的量。
另一方面，如图11的虚线所示，在各等离子体电极33D与等离子体隔离壁32的间隙没有设置电介质37D时，等离子体电极的面内的电场强度的分布是，随着从下端位置向开放端的上端位置去而电场强度变大，因此在等离子体电极上端侧的离子鞘层电压Vs也变大，在等离子体生成空间的上部侧产生的颗粒的量增加。
〔第6实施方式〕
说明第6实施方式的等离子体处理装置。第6实施方式的等离子体处理装置与第1实施方式的等离子体处理装置100的不同点在于，供电位置处于各等离子体电极的上下方向的中间位置。另外，其它方面与第1实施方式的等离子体处理装置100相同，因此以下以不同点为中心进行说明。
图12是第6实施方式的等离子体处理装置的等离子体电极的说明图。如图12所示，一对等离子体电极33E分别具有在平面观察时形成为包含长边和短边的矩形的平板形状，隔着等离子体隔离壁32对称地配置。各等离子体电极33E为了使上端位置的电极间距离L61和下端位置的电极间距离L62比供电位置的电极间距离L63长，以上端位置的厚度T61和下端位置的厚度T62比供电位置的厚度T63薄的方式形成。图12的例子中，各等离子体电极33E加工成以越从供电位置接近上端位置和下端位置，与等离子体隔离壁32的间隙越大的方式倾斜的形状。但是，各等离子体电极33E只要上端位置的电极间距离L61和下端位置的电极间距离L62比供电位置的电极间距离L63长即可。例如，各等离子体电极33E也可以按越从供电位置接近上端位置和下端位置则与等离子体隔离壁32的间隙越大的方式加工成阶梯状。
供电线34将各等离子体电极33E与高频电源35电连接。图示的例子中，供电线34的一端与各等离子体电极33E的上下方向的中间位置连接，另一端与高频电源35连接。
第6实施方式的等离子体处理装置中，为了使上端位置和下端位置的电极间距离L61、L62比供电位置(中间位置)的电极间距离L63长，各等离子体电极33E的上端位置和下端位置的厚度T61、T62比供电位置的厚度T63薄。由此，开放端效果得到抑制，提高沿着处理容器1的长度方向的电场强度的均匀性。此外，上端位置和下端位置的电场强度变小，能够减少在等离子体生成空间的上部侧和下部侧产生的颗粒的量。
如以上所说明的，根据实施方式，在一对等离子体电极的电极间，至少在处理容器1的长度方向上处于靠近供电位置的位置的等离子体电极间的电长度(electricallength)，比处于离供电位置较远的位置的等离子体电极间的电长度短。由此，能够提高沿着处理容器1的长度方向的电场强度的均匀性。此处，等离子体电极间的电长度定义为，关于夹在等离子体电极间的、由各种物质构成的多个区间，将各个区间的长度除以构成该区间的物质的相对介电常数而得的值在全部区间合计而得的值。
〔实施例〕
使用与第1实施方式的等离子体处理装置100同样的结构的等离子体处理装置，关于一对等离子体电极33的电极间距离对等离子体电极的面内的电场强度的分布造成的影响，通过利用有限要素法的电磁场分析来验证。在模拟中，在上端位置的电极间距离比供电位置的电极间距离长时，计算等离子体电极33的长度方向(处理容器1的上下方向)上的电场强度的分布。此外，为了进行比较，计算在上端位置的电极间距离与供电位置的电极间距离相等时，等离子体电极33的长度方向(处理容器1的上下方向)上的电场强度的分布。
图13是表示等离子体电极的长度方向上的位置L与电场强度Ep的关系的模拟结果的图。图13中，横轴表示等离子体电极33的长度方向上的位置L，纵轴表示电场强度Ep[V/m]。此外，图13中，实线表示上端位置的电极间距离比供电位置的电极间距离长时的结果，虚线表示上端位置的电极间距离与供电位置的电极间距离相等时的结果。
如图13所示，可知在上端位置的电极间距离比供电位置的电极间距离长的情况下，与上端位置的电极间距离与供电位置的电极间距离相等的情况相比较，在等离子体生成空间的上部侧的电场强度变小。此外，可知产品晶片区域的电场强度的均匀性得到提高。
以上说明了第1实施方式到第6实施方式，但也可以组合上述第1实施方式到第6实施方式的2个以上。
此次公开的实施方式的所有方面均是例示而不是限制。上述实施方式在不脱离要保护的范围和其主旨的条件下，能够以各种方式省略、置换、变更。
上述实施方式中，说明了一对等离子体电极配置在等离子体隔离壁的两侧的壁的外表面的情况，但并不限定于此，例如一对等离子体电极也可以配置于处理容器内。
上述实施方式中，说明了各等离子体电极具有平板形状的情况，但并不限定于此，例如各等离子体电极也可以具有棒状。

Claims (11)

1.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：
圆筒体状的处理容器；
覆盖沿着所述处理容器的长度方向形成的开口的等离子体隔离壁；
沿着所述处理容器的长度方向相对配置在所述等离子体隔离壁的两侧的壁的外表面上的一对等离子体电极；
向所述一对等离子体电极供给高频电功率的高频电源；和
将所述一对等离子体电极分别与所述高频电源电连接的一对供电线，
从所述等离子体隔离壁的正面看，在所述一对等离子体电极中，离供电位置较远的位置的电极间距离比所述供电位置的电极间距离长，其中，所述供电位置是所述一对等离子体电极的与所述一对供电线分别连接的位置。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述一对等离子体电极分别具有平板形状，且从所述等离子体隔离壁的正面看，离所述供电位置较远的位置的厚度比所述供电位置的厚度薄。
3.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述一对等离子体电极分别具有平板形状，且从所述等离子体隔离壁的正面看，以随着离开所述供电位置而彼此隔开距离变大的方式配置。
4.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述一对等离子体电极在平面观察时为包含长边和短边的矩形，
所述供电位置是所述矩形的短边的侧部。
5.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述一对等离子体电极隔着所述等离子体隔离壁而对称地配置。
6.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述处理容器以在长度方向具有间隔的方式收纳多个基片。
7.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：
圆筒体状的处理容器；
覆盖沿着所述处理容器的长度方向形成的开口的等离子体隔离壁；
沿着所述处理容器的长度方向相对配置在所述等离子体隔离壁的两侧的壁的外表面上的一对等离子体电极；
向所述一对等离子体电极供给高频电功率的高频电源；和
将所述一对等离子体电极分别与所述高频电源电连接的一对供电线，
在所述一对等离子体电极的各等离子体电极与所述等离子体隔离壁之间，至少在所述处理容器的长度方向上的靠近供电位置的位置设置有相对介电常数大于1的电介质，其中，所述供电位置是所述一对等离子体电极的与所述一对供电线分别连接的位置。
8.如权利要求7所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述电介质的离所述供电位置较远的位置的厚度比所述供电位置的厚度薄。
9.如权利要求7或8所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述电介质的离所述供电位置较远的位置的相对介电常数比所述供电位置的相对介电常数低。
10.如权利要求7或8所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述处理容器以在长度方向具有间隔的方式收纳多个基片。
11.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：
圆筒体状的处理容器；
覆盖沿着所述处理容器的长度方向形成的开口的等离子体隔离壁；
沿着所述处理容器的长度方向相对配置在所述等离子体隔离壁的两侧的壁的外表面上的一对等离子体电极；
向所述一对等离子体电极供给高频电功率的高频电源；和
将所述一对等离子体电极分别与所述高频电源电连接的一对供电线，
从所述等离子体隔离壁的正面看，在所述一对等离子体电极的电极间，至少在所述处理容器的长度方向上的靠近供电位置的位置处的等离子体电极间的电长度，比离所述供电位置较远的位置处的等离子体电极间的电长度短，其中，所述供电位置是所述一对等离子体电极的与所述一对供电线分别连接的位置，所述等离子体电极间的电长度是指关于夹在所述等离子体电极间的由各种物质构成的多个区间，将各个区间的长度除以构成该区间的物质的相对介电常数而得的值在全部区间合计而得的值。
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