CN103037612A - 电感耦合等离子体用天线单元和电感耦合等离子体处理装置 - Google Patents

电感耦合等离子体用天线单元和电感耦合等离子体处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电感耦合等离子体用天线单元，即使使用将三个以上环状天线部同心状地设置的高频天线时，也具有高的环状天线部的电流的独立控制性。天线单元（50）的天线（13）具有通过供给高频电在处理室内部形成感应电场的、同心状地设置的至少三个天线部（13a、13b、13c），各天线部由天线用线（61、62、63、64）以涡旋状卷绕而构成，天线部（13a、13b、13c）中相邻的天线部彼此，其天线用线以互相反绕的方式卷绕。

Description

电感耦合等离子体用天线单元和电感耦合等离子体处理装置
技术领域
本发明涉及一种电感耦合等离子体用天线单元和使用了这种电感耦合等离子体用天线单元的电感耦合等离子体处理装置，用于对平板显示器（FPD）制造用的玻璃基板等被处理基板实施电感耦合等离子体处理。
背景技术
在液晶显示装置（LCD）等平板显示器（FPD）制造工序中，存在一种对玻璃制的基板进行蚀刻和成膜处理等等离子体处理的工序。为了进行这种等离子体处理，会使用到等离子体蚀刻装置、等离子体CVD成膜装置等各种等离子体处理装置。以往，作为等离子体处理装置，多使用了电容耦合等离子体处理装置。但是，最近，具有能够在高真空中得到高密度等离子体这种很大优点的电感耦合等离子体处理装置（Inductively Coupled Plasma：ICP）备受关注。
电感耦合等离子体处理装置，其在构成收容被处理基板的处理容器的顶壁的电介体窗上侧配置有高频天线，通过向处理容器内部提供处理气体，并且向该高频天线提供高频电，在处理容器内部生成电感耦合等离子体，并用该电感耦合等离子体对被处理基板实施规定等离子体处理。作为高频天线，通常采用构成平面状的规定图案的平面环状天线。
在使用平面环状天线的电感耦合等离子体处理装置中，在处理容器内的平面天线的正下方的空间里生成等离子体，但是这时，由于根据天线正下方各位置的电场强度，等离子体呈现出高等离子体密度区域和低等离子体密度区域的分布，因此平面环状天线的图案形状成为决定等离子体密度分布的重要因素。并且通过调整平面环状天线的疏密，使感应电场均一化，并生成均一的等离子体。
于是，提出了一种控制电感耦合等离子体整体密度分布的技术（专利文献1），其在径向保持间隔设置具有内侧部分和外侧部分的两个环状天线部的天线单元，通过调整它们的阻抗来独立控制这两个环状天线部的电流值，并通过控制由各个环状天线部产生的等离子体通过扩散形成的密度分布重叠方式，来控制电感耦合等离子体整体的密度分布。
然而，当大型化到基板的一个边长超过1m时，仅有内侧部分和外侧部分的两个环状天线部，由于在两个环状天线的中间部分等离子体的扩散效果不充分，密度分布的控制会变得困难。
于是，提出了如下技术方案，即：将三个以上环状天线部以同心状设置，通过独立控制它们的电流值，即使在大型基板的情况下也能产生均匀等离子体的技术(专利文献2)。
现有技术文献
<专利文献>
专利文献1：日本特开平2007-311182号公报
专利文献2：日本特开平2009-277859号公报
发明内容
<发明要解决的问题>
然而，当将三个以上环状天线部以同心状设置时，天线周围发生磁场的重叠，环状天线部之间互相干涉，破坏各环状天线部的感应电场的独立控制性。
本发明是鉴于所述的以上问题做出来的，其课题为提供一种即使将三个以上环状天线部同心状地设置，也具有环状天线部感应电场独立控制性高的电感耦合等离子体用天线单元和使用这种天线单元的电感耦合等离子体处理装置。
为了解决上述问题，本发明的第一个方面，提供一种电感耦合等离子体用天线单元，其具有平面型天线，该平面型天线形成用于在等离子体处理装置的处理室内生成对基板进行等离子体处理的电感耦合等离子体的感应电场，该电感耦合等离子体用天线单元的特征在于：所述天线具有通过被供给高频电在所述处理室内产生感应电场的被同心状地设置的至少三个天线部，所述天线部以天线用线（天线线缆）被卷绕成涡旋状的方式构成，所述天线部中相邻的天线部彼此的天线用线以互相反绕的方式被卷绕。
此外，本发明在第二个方面，提供一种电感耦合等离子体处理装置，其特征在于，包括：处理室，其收容矩形基板并实施等离子体处理；载置台，其在所述处理室内部载置矩形基板；处理气体供给系统，其将处理气体供给至所述处理室内；排气系统，其对所述处理室内进行排气；平面型天线，其隔着电介体部件配置于所述处理室外部，通过被供给高频电在所述处理室内形成生成用于对基板进行等离子体处理的电感耦合等离子体的感应电场；和高频电供给单元，其对所述天线供给高频电，所述天线具有：通过被供给高频电在所述处理室内形成感应电场的、同心状地设置的至少三个天线部，所述天线部构成为：天线用线被涡旋状地卷绕，所述天线部中相邻的天线部彼此的天线用线以互相反绕的方式被卷绕。
无论是上述的哪一种的实施方式，优选构成为上述天线部将多个天线用线卷绕成涡旋状而形成的多重天线，并且将上述多个天线用线以在周向逐一错开规定角度的方式配置。
此外，上述基板构成矩形状，上述天线部则适于应用构成与矩形状的基板相对应的框形状。在这种情况下，上述天线部的至少一个能够将多个天线用线在同一个平面内，以角部的卷绕圈数比边的中央部的卷绕圈数多的方式卷绕，使整体呈涡旋状地构成。此外，以角部的卷绕圈数比上述边中央部的卷绕圈数多的方式卷绕的、整体呈涡旋状构成的天线部，在各个天线用线形成折曲部，使得由其外轮廓线和内轮廓线包围的框形区域相对于贯穿上述天线部的相对的两边的中心线为线对称。
上述天线部中的至少一个具有与基板的相互不同部分相对应的多个区域，并且也能够对这些多个区域独立地提供高频电。
优选具有供电部，其具有从与用于供电给上述各天线部的高频电源连接的匹配器到各上述天线用线的供电路径；形成有包含各上述天线部和各供电部的多个天线电路，还具有阻抗控制单元，其调整上述天线电路中至少一个天线电路的阻抗，并控制上述各天线部的电流值。在这种情况下，作为上述阻抗控制单元，能够适宜地使用设置于上述供电路径的可变电容器。
发明效果
根据本发明，由于天线部以天线用线被卷绕成涡旋状的方式构成，并且天线部中相邻的彼此之间，以天线部互相反绕的方式卷绕天线用线，例如具有三个天线部的情况中，中间的天线部与外侧天线部及内侧天线部绕向相反，于是在中间的天线部会产生反向的感应电场，由此，可以分由开外侧天线部、内侧天线部和中间天线部产生的感应电场，排除这些电场之间的干涉，并且能够提高这些电场的独立控制性。于是，可以按照各种工序控制等离子体密度分布。
附图说明
图1是表示构成本发明的一个实施方式的电感耦合等离子体处理装置的截面图。
图2是表示用于图1的电感耦合等离子体处理装置的电感耦合等离子体用天线单元的一个例子的俯视图。
图3是用来说明图2的高频天线的外轮廓线、内轮廓线以及被其包围的框形区域、天线用线的折曲部的俯视图。
图4是表示用于图1的电感耦合等离子体装置的高频天线供电电路的图。
图5是用来比较说明现有的三环状天线中电流流通时的磁场、感应磁场、等离子体的状况（a）和本实施方式中的天线中电流流通时的磁场、感应磁场、等离子体状态（b）的模式图。
图6是表示高频天线其它实施方式的俯视图。
图7是表示用于图6的高频天线的天线部的第一部分的俯视图。
图8是表示用于图6的高频天线的天线部的第二部分的俯视图。
图9是表示天线部的更多其它例子的图。
符号说明
1主体容器
2电介体壁（电介体部件）
3天线室
4处理室
13高频天线
13a外侧天线部
13b内侧天线部
13c中间天线部
14匹配器
15高频电源
16a、16b、16c供电部件
19、19a、19b、19c供电线
20处理气体供给系统
21a、21c可变电容器
22a、22b、22c接线端
23载置台
30排气装置
50天线单元
51供电部
61、62、63、64、71、72、73、74、81、82、83、84天线用线
67、77、87框形区域
68、78、88折曲部（弯曲部）
91a外侧天线电路
91b内侧天线电路
91c中间天线电路
100控制部
101用户界面
102存储部
G基板
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是表示构成本发明的一个实施方式的电感耦合等离子体处理装置的截面图，图2是表示用于这种电感耦合等离子体处理装置的天线单元的俯视图。该装置用于例如在FPD用玻璃基板上形成薄膜晶体管时的金属膜、ITO膜、氧化膜等蚀刻、抗蚀膜的灰化处理。作为FPD，可以举出液晶显示器、电致发光（Electro Luminescence；EL）显示器、等离子显示板（PDP）等例子。
该等离子体处理装置具有导电材料，例如内壁面被阳极氧化处理的由铝形成的方矩形管形状的气密的主体容器1。该主体容器1以能够拆卸的方式组装而成，并通过接地线1a接地。主体容器1利用电介体壁2上下被分隔成天线室3和处理室4。从而，电介体壁2构成处理室4的顶壁。电介体壁2由Al2O3等的陶瓷、石英等形成。
在电介体壁2的下侧部分，嵌入有处理气体供给用的喷淋框体11。喷淋框体11被设置成十字状，呈从下面支承电介体2的结构。而且，支承上述电介体壁2的喷淋框体11呈通过多个悬吊部件（suspender）（未图示）悬吊在主体容器1顶部的状态。
该喷淋框体11由导电材料，优选由金属，例如以不产生污染物的方式，其内表面或外表面被阳极氧化处理的铝构成。在该喷淋框体11形成有水平延伸的气体流路12。在该气体流路12，连通有向下方延伸的多个气体排出孔12a。另一方面，在电介体壁2的上表面中央，以与该气体流路12连通的方式，设置有气体供给管20a。气体供给管20a从主体容器1的顶部向其外侧贯通，并与包含处理气体供给源和阀系统等的处理气体供给系统20连接。从而，在等离子体处理中，从处理气体供给系统20供给的处理气体，经由气体供给管20a被供给至喷淋框体11内部，并且从其下表面气体排出孔12a向处理室4内部排出。
在主体容器1中天线室3的侧壁3a与处理室4的侧壁4a之间，设置有向内侧突出的支承架5，在该支承架5上载置有电介体壁2。
在天线室3内部，配设有包括高频（RF）天线13的天线单元50。高频天线13经由匹配器14连接于高频电源15。此外，高频天线13通过由绝缘部件形成的垫片（spacer）17与电介体壁2保持距离。并且，由于从高频电源15将例如频率为13.56MHz的高频电供给到高频天线13，在处理室4内部产生感应电场，并由该感应电场从喷淋框体11供给的处理气体被等离子体化。此外，对于天线单元50稍后叙述。
在处理室4内的下方，以夹持电介体壁2并与高频天线13对置的方式设置有用于载置矩形状的FPD用玻璃基板（以下简记为基板）G的载置台23。载置台23由导电材料，例如表面被阳极氧化处理的铝形成。载置于载置台23的基板G，通过静电吸盘（未图示）被吸附保持。
载置台23收纳于绝缘体框24内，并且，支承于中空的支柱25。支柱25将主体容器1的底部维持气密状态并且贯通，并支承在配设于主体容器1外的升降机构（未图示）。搬入搬出基板G时，由升降机构来驱动载置台23在上下方向移动。此外，收纳了载置台23的绝缘体框24与主体容器1的底部之间，配设有气密地包围支柱25的波纹管(bellows)26，由此，即使载置台23上下移动也能保证处理容器4内部的气密性。此外，在处理室4的侧壁4a设置有用于搬出搬入基板G的搬入搬出口27a和开启关闭该搬入搬出口27a的门阀27。
载置台23通过设置于中空的支柱25内的供电线25a，经由匹配器28，连接有高频电源29。该高频电源29在等离子体处理中，对载置台23施加例如频率为6MHz的偏压用高频电。通过该偏压用高频电，在处理室4内生成的等离子体中的离子被有效地引入基板G。
并且，在载置台23内，为了控制基板G的温度，设置有包括陶瓷加热器等加热元件和冷媒流路等的温度控制机构和温度传感器（均未图示）。与这些机构和部件相对应的管道和线路均通过中空的支柱25被导出到主体容器1外。
在处理室4的底部，经由排气管31连接有含真空泵等的排气装置30。通过该排气装置30，处理室4被排气，并且在等离子体处理过程中，处理室4内被设定并维持在规定的真空度（例如，1.33Pa）。
在载置于载置台23的基板G的背面侧，形成有冷却空间（未图示），并设置有供给作为定压热传递用气体的氦气（He）的氦气流路41。如此，通过向基板G的背面侧供给热传递用气体，能够避免真空下基板G的温度上升等温度变化。
该等离子体处理装置的各结构部为接通至由微处理器（计算机）形成的控制部100并进行控制的结构。此外，在控制部100接通有用户界面101，其包括由操作员进行用于管理等离子体处理装置的命令输入等输入操作的键盘、将等离子体处理装置的工作状况进行可视化显示的显示器等。并且，在控制部100，接通有存储部102，其存储控制部100的控制下用于实现等离子体处理装置实施的各种处理的控制程序、按照处理条件用于让等离子体处理装置的各结构部实施处理的程序即处理方案。处理方案被存储于存储部102中的存储介质。存储介质可以是内置于计算机的硬盘、半导体存储器等，也可以是CDROM、DVD、闪存等可移动存储介质。此外，可以从其它装置，例如通过专用线路适当地传送。并且，根据需要，通过来自用户界面101的指示等，从存储部102提取任意的处理方案并让控制部100实施，以此，在控制部100的控制下，进行等离子体处理装置中的希望的处理。
接着，详细说明上述天线单元50。
天线单元50具有如上述的高频天线13，并且具有将经由匹配器14的高频电供给高频天线13的供电部51。
如图2所示，高频天线13是一种三环状天线，其通过将配置在外侧部分的环状天线部即外侧天线部13a、配置在内侧部分的环状天线部即内侧天线部13b和配置在外侧天线部13a与内侧天线部13b中间部分的环状天线部即中间天线部13c同心状地隔开间隔进行配置而构成。外侧天线部13a、内侧天线部13b、中间天线部13c，轮廓均形成矩形状的平面型，并且与基板对置的天线用线的配置区域呈框形状。
这些外侧天线部13a、内侧天线部13b以及中间天线部13c构成为以卷绕四条天线用线整体呈涡旋状的方式构成的多重（四层）天线，外侧天线部13a和内侧天线部13b的天线用线的卷绕方向相同，中间天线部13c的卷绕方向与上述相反。总之，天线用线的卷绕方向以相邻的天线部间成为反向的方式构成。
外侧天线部13a具有四条天线用线61、62、63、64，这些天线用线61、62、63、64以逐一错开90°位置卷绕，天线用线的配置区域呈大致框形状，并使具有等离子体变弱倾向的角部的卷绕圈数比边的中央部的卷绕圈数更多。在图示的例子中角部的卷绕圈数为3，边的中央部的卷绕圈数为2。此外，如图3所示，为了使得将由外侧天线部13a的外轮廓线65和内轮廓线66包围的，用斜线表示的天线用线的配置区域，即框形区域67与矩形状基板G正对，以对于贯穿外侧天线13a相对的两边的中心线呈线对称（镜面对称）的方式，在各个天线用线形成有折曲部（crank部）68。由于等离子体是与天线用线的配置区域相对应产生的，如上述情况，通过使框形区域67正对于基板G，能够使得由外侧天线部13a产生的等离子体也正对于基板G。
内侧天线部13b具有四条天线用线71、72、73、74，这些天线用线71、72、73、74逐一错开90°位置，以与外侧天线部13a的天线用线同方向卷绕，天线用线的配置区域呈大致框形状，并使得将有等离子体变弱倾向的角部的卷绕圈数比边的中央部的卷绕圈数更多。在图示的例子中角部的卷绕圈数为3，边的中央部的卷绕圈数为2。此外，如图3所示，为了使得将由内侧天线部13b的外轮廓线75和内轮廓线76包围的、用斜线表示的框形区域77与矩形状基板G正对，以对于贯穿相对的两边的中心线呈线对称（镜面对称）的方式，在各个天线用线形成有折曲部（crank部）78。由此也可以使得由内侧天线部13b产生的等离子体也正对于基板G。
中间天线部13c具有四条天线用线81、82、83、84，这些天线用线81、82、83、84逐一错开90°位置，以与外侧天线部13a的天线用线和内侧天线部13b的天线用线反方向卷绕，天线用线的配置区域呈大致框形状，并使具有等离子体变弱倾向的角部的卷绕圈数比边中部的卷绕圈数更多。在图示的例子中角部的卷绕圈数为2，边的中央部的卷绕圈数为1。此外，如图3所示，为了使得将由中间天线部13c的外轮廓线85和内轮廓线86包围的、用斜线表示的框形区域87与矩形状基板G正对，以对于贯穿相对的两边的中心线呈线对称（镜面对称）的方式，在各个天线用线形成有折曲部（crank部）88。由此也可以使得由中间天线部13c产生的等离子体也正对于基板G。
在天线室3中，设置了给外侧天线部13a供电的四个第一供电部件16a、给内侧天线部13b供电的四个第二供电部件16b以及给中间天线部13c供电的四个第三供电部件16c（图1中，均只列出一个），各第一供电部件16a的下端与外侧天线部13a的端子22a连接，各第二供电部件16b的下端与内侧天线部13b的端子22b连接，各第三供电部件16c的下端与中间天线部13c的端子22c连接。这些第一供电部件16a、第二供电部件16b以及第三供电部件16c经由匹配器14并联地连接于高频电源15。高频电源15和匹配器14与供电线19连接，供电线19在匹配器14的下游侧分支为供电线19a、19b和19c。供电线19a与四个第一供电部件16a连接；供电线19b与四个第二供电部件16b连接；供电线19c与四个第三供电部件16c连接。
供电线19、19a、19b、19c、供电部件16a、16b、16c、端子22a、22b、22c构成天线单元50的供电部51。
在供电线19a安装有可变电容器21a；在供电线19c安装有可变电容器21c；在供电线19b没有安装可变电容器。并且，由可变电容器21a和外侧天线部13a构成了外侧天线电路；由可变电容器21c与中间天线部13c构成了中间天线电路。另一方面，内侧天线电路仅由13b构成。
如后面所述，通过调节可变电容器21a的电容，控制外侧天线电路的阻抗；通过调节可变电容器21c的电容，控制中间天线电路的阻抗；通过上述控制，可以调整外侧天线电路、内侧天线电路以及中间天线电路中流通的电流的大小关系。可变电容器21a、21c起到外侧天线电路和中间天线电路的电流控制部的功能。
参照图4，对高频天线13的阻抗控制进行说明。图4是表示高频天线13的供电电路的图。如图所示，来自高频电源15的高频电经过匹配器14供给到外侧天线电路91a、内侧天线电路91b以及中间天线电路91c。在此，由于外侧天线电路91a由外侧天线部13a和可变电容器21a构成，中间天线电路91c由中间天线部13c和可变电容器21c构成，于是，外侧天线电路91a的阻抗Zout能够通过调节可变电容器21a的位置改变其电容来进行改变，中间天线电路91c的阻抗Zmiddle能够通过调节可变电容器21c的位置改变其电容来进行改变。另一方面，内侧天线电路91b仅由内侧天线部13b构成，其阻抗Zin是固定的。这时，外侧天线电路91a的电流Iout能够随阻抗Zout的变化相应地改变，中间天线电路91c的电流Imiddle能够随阻抗Zmiddle的变化相应地改变。并且，内侧天线电路91b的电流Iin按照Zout、Zmiddle和Zin的比例改变。从而，通过调节可变电容器21a、21c的电容使Zout和Zmiddle变化，能够自由地改变外侧天线电路91a的电流Iout、内侧天线电路91b的电流Iin以及中间天线电路91c的电流Imiddle。并且，如此通过控制流通外侧天线部13a的电流、流通内侧天线部13b的电流、流通中间天线部13c的电流，能够控制等离子体的密度分布。
下面说明使用如上结构的电感耦合等离子体处理装置对基板G实施等离子体处理，如等离子体蚀刻处理时的处理动作。
首先，在打开门阀27的状态下由搬送机构（未图示）将基板G从搬入搬出口27a搬入到处理室4内，载置于载置台23的载置面后，通过静电吸盘（未图示）将基板G固定在载置台23上。接着，使从处理气体供给系统20向处理室4内供给的处理气体从喷淋框体11的气体排出孔12a向处理室4内排出，并且通过排气装置30经由排气管31对处理室4内进行真空排气，将处理室内维持在如0.66~26.6Pa程度的压力气氛。
此外，此时在基板G的背面侧的冷却空间，为了避免基板G的温度上升和温度变化，通过氦气流路41，将氦气作为热传递用气体进行供给。
接着，从高频电源15将例如13.56MHz的高频施加于高频天线13，由此隔着电介体壁2在处理室4内形成均匀的感应电场。通过如此形成的感应电场，在处理室4内处理气体被等离子化，产生高密度的电感耦合等离子体。通过这种等离子体，对基板G进行等离子体处理，例如进行等离子体蚀刻处理。
在这种情况下，由于高频天线13，如上所述，是一种配置在外侧部分的环状天线部即外侧天线部13a、配置在内侧部分的环状天线部即内侧天线部13b以及配置在它们中间部分的环状天线部即中间天线部13c以同心状地隔开间隔进行配置而构成的三环状天线，即使当玻璃基板G的尺寸为一个边超过1m的大型基板时，也难以发生由于各天线部之间的等离子体密度的降低引起的等离子体不均匀的情况。
此外，高频天线13，由于在外侧天线部13a连接有可变电容器21a，由此能够调整外侧天线电路91a的阻抗，在中间天线部13c连接有可变电容器21c，由此能够调节中间天线电路91c的阻抗，因此能够自由地改变外侧天线电路91a的电流Iout、内侧天线电路91b的电流Iin以及中间天线电路91c的电流Imiddle。即通过调节可变电容器21a、21c的位置，能够控制流通外侧天线部13a的电流、流通内侧天线部13b的电流以及流通中间天线部13c的电流。电感耦合等离子体虽然在高频天线13的正下方空间产生，但是，由于这时各位置上的等离子体密度与各位置上的电场强度相对应，于是，如此能够通过控制流通外侧天线部13a的电流、流通内侧天线部13b的电流以及流通中间天线部13c的电流控制电场强度分布，能够控制等离子体密度分布。
对于各种各样的工序，具有均匀的密度分布的等离子体未必最合适于该工序。于是，通过按照工序把握最合适的等离子体密度分布，并预先在存储部102设定能够得到最合适的等离子体密度分布的可变电容器21a、21c的位置，就能够由控制部100选择每种工序最合适的可变电容器21a、21c的位置，进行等离子体处理。
然而，以往，像这种三环状天线中，天线用线的绕向三个天线部均设置为同向。于是，如图5（a）所示，在天线用线流通的电流产生的磁场在各天线部是同向的，并且，可以明确地知道，由于这些磁场的重叠，三个天线部之间发生干涉，这些天线部中的感应电场的独立控制性变差。由此，等离子体密度分布的控制性变差。
相对于这种情况，在本实施方式当中，如图5（b）所示，天线用线的卷绕方向，外侧天线部13a和内侧天线部13b一致，而中间天线部13c则与这些相反。总之，天线用线的卷绕方向在相邻的天线部彼此之间以反向的方式构成。如此，通过将中间天线部13c的卷绕方向设置成反向，在中间天线部13c产生反向的感应电场，由此，能够分开由外侧天线部13a、内侧天线部13b以及中间天线部13c形成的感应电场，排除这些感应电场之间的干涉，提高这些感应电场的独立控制性。于是，能够根据各种工序控制等离子体密度分布。
另外，图5中，天线用线的×表示电场垂直于纸面从表面向里面的方向，●表示电场垂直于纸面从里面向表面的方向。
此外，高频天线13，由于整体形状呈与基板G对应的矩形形状，能够对矩形形状的整个基板G提供等离子体。并且，由于使各天线部呈大致框形状，并在等离子体有变弱倾向的角部增加了天线用线的卷绕圈数，于是能够得到比较高的等离子体密度分布均匀性。但是，如果各天线部角部的天线用线卷绕圈数变多，如专利文献1、2所示，由于在最外周和最内周天线用线相比于边的中央部分别向外侧和内侧伸出，其外轮廓线和内轮廓线倾斜，由这些包围的等离子体产生区域，相对于矩形状基板G的中心旋转规定角度并倾斜，于是存在对于基板G的等离子体均匀性不充分的问题。
相对于这种情况，在本实施方式中，在外侧天线部13a、内侧天线部13b、中间天线部13c的天线用线分别形成折曲部68、78、88，消除天线用线伴随角部卷绕圈数增加所致的向外侧和内侧的伸出，能够使各天线部的框形区域67、77、87正对于矩形状基板G，并能够生成正对于矩形状基板G的状态的等离子体，能够进行更加均匀的等离子体处理。
此外，本发明不局限于上述实施方式，可以有各种改进。例如，上述实施方式当中表示的是设置了三个天线部的情况，但是不限于此，如果使天线用线的卷绕方向在相邻的天线部之间反向，与基板的大小相应地可以设置四个以上的天线部。
并且，在上述实施方式当中，将各天线部以四条天线用线逐一错开90°进行卷绕，设为整体呈涡旋状的四层天线。但是，天线用线的数目并不限于四条，可以是任意数目的多重天线，而且，错开角度也并不限于90°。另外，在各天线部形成有折曲部，以使框形区域正对于矩形基板，但也可以是不形成折曲部，使框形区域正对于矩形基板的多重天线。
此外，在上述实施方式中，将各天线部环状地构成，整体地供给高频电，但是可以将天线部设置为具有分别与基板的相互不同部分对应的多个领域，对这些多个区域独立地供给高频电。由此，能够进行更加细致的等离子体分布控制。例如，设置为：构成与矩形基板对应的矩形状平面，具有由将多个天线用线卷绕成涡旋状所构成的第一部分和第二部分，第一部分的多个天线用线形成矩形形状平面的四个角部，并且在与矩形状平面不同的位置将四个角部结合；第二部分的多个天线用线形成矩形形状平面的四个边的中央部，并且在与矩形形状平面不同的位置，将四个边的中央部结合。由此能够分别独立地向第一部分和第二部分供给高频电。
参照图6~8说明具体的结构。
例如，外侧天线部13a，如图6所示，以面向形成对等离子体生成有贡献的感应电场的电介体壁2的部分为整体，构成与矩形基板G对应的矩形形状（框形状）平面，并且具有通过将多个天线卷绕成涡旋状构成的第一部分113a和第二部分113b。第一部分113a的天线用线被设置为：形成矩形形状平面的四个角部，在与矩形形状平面不同的位置将四个角部结合（连结）。第二部分113b的天线用线被设置为：形成矩形形状平面的四个边的中央部，并且在与矩形形状平面不同的位置将这四个边的中央部结合（连结）。通过四个端子122a和供电线169向第一部分113a供电；通过四个端子122b和供电线179向第二部分113b供电；这些端子122a、122b分别独立地被供给高频电。
如图7所示，第一部分113a构成为将四条天线用线161、162、163、164逐一错开90°位置卷绕的四层天线，形成面向电介体壁2的矩形形状平面的四个角部的部分成为平面部161a、162a、163a、164a，这些平面部161a、162a、163a、164a之间的部分成为立体部161b、162b、163b、164b，上述立体部呈退避到对上方的等离子体的生成无贡献的位置的状态，以使平面部161a、162a、163a、164a之间的部分处于与矩形状平面不同的位置。如图8所示，第二部分113b也构成为将四条天线用线171、172、173、174逐一错开90°位置卷绕的四层天线，并且形成面向电介体壁2的上述矩形形状平面的四个边的中央部的部分成为平面部171a、172a、173a、174a，这些平面部171a、172a、173a、174a之间的部分形成立体部171b、172b、173b、174b，上述立体部呈退避到对上方的等离子体生成无贡献的位置的状态，以使平面部171a、172a、173a、174a之间的部分处于与矩形状平面不同的位置。
由于这种结构，能够采取与上述实施方式一样的将四条天线用线在一定方向卷绕的比较简单的多重天线结构，实现角部与边的中央部独立的等离子体分布控制。另外，在这种结构中，也能够通过改变天线用线卷绕方向形成反向的感应电场。
此外，上述实施方式中，虽然以卷绕多个天线用线的多重天线构成了各天线部，但是也可以采用如图9所示将一条天线用线181以涡旋状卷绕的结构。
此外，各天线部的形态也可以不一样。例如，可以仅外侧天线部采取如上述图6~8中说明的结构，而其它部分则采用通常的多重天线，也可以在一部分的天线部设置折曲部，而且也可以让多重天线和卷绕一条天线的天线混合存在。
此外，上述实施方式中，虽然从一个高频电源向各天线部分配提供给高频电，但是也可以给每个天线部设置高频电源。
此外，上述实施方式当中，为了控制各天线部的电流，使用了在外侧天线电路和中间天线电路设置可变电容器，而在内侧天线电路中不设置可变电容器的阻抗调整电路，但是，如果在外侧天线电路、内侧天线电路、中间天线电路的任意两个电路里设置可变电容器，可以进行和上述实施方式同等的电流控制，并且，即使电流的控制性与上述实施不同等，也可以按照必要的电流控制性使其设置可变电容器。例如，可以给全部天线电路设置可变电容器，而且，也可以只给任一的天线电路设置可变电容器。此外，虽然为了调整阻抗使用了可变电容器，但是，也可以采用可变线圈等其它的阻抗调整单元。
此外，上述实施方式中，阐述了由电介体壁构成处理室的顶部，天线配置于处理室外面即顶部的电介体壁上表面的结构。但是，如果天线和等离子体生成区域之间能够用电介体壁进行隔绝，也可以采用天线配置于处理室内部的结构。
此外，上述实施方式当中，表示的是将本发明应用到蚀刻装置的情况，但是也能够将其应用到CVD成膜等其它的等离子体处理装置。另外，上述实施方式中表示的是将FPD用的矩形基板作为基板使用的例子，但是，本发明可以应用到处理太阳能电池等其它矩形基板的情况，也可以应用到不限于矩形的例如半导体晶片等的圆形基板。

Claims (16)

1.一种电感耦合等离子体用天线单元，其具有平面型天线，该平面型天线形成用于在等离子体处理装置的处理室内生成对基板进行等离子体处理的电感耦合等离子体的感应电场，该电感耦合等离子体用天线单元的特征在于：
所述天线具有通过被供给高频电在所述处理室内产生感应电场的被同心状地设置的至少三个天线部，
所述天线部以天线用线被卷绕成涡旋状的方式构成，
所述天线部中相邻的天线部彼此的天线用线以互相反绕的方式被卷绕。
2.如权利要求1所述的电感耦合等离子体用天线单元，其特征在于：
所述天线部构成多个天线用线卷绕成涡旋状而形成的多重天线，所述多个天线用线以在周向逐一错开规定角度的方式配置。
3.如权利要求2所述的电感耦合等离子体用天线单元，其特征在于：
所述基板呈矩形形状，所述天线部呈与矩形形状的基板对应的框形状。
4.如权利要求3所述的电感耦合等离子体用天线单元，其特征在于：
所述天线部的至少一个构成为：将多个天线用线在同一个平面内，以角部的卷绕圈数比边的中央部的卷绕圈数更多的方式卷绕，使整体呈涡旋状。
5.如权利要求4所述的电感耦合等离子体用天线单元，其特征在于：
以角部的卷绕圈数比所述边的中央部的卷绕圈数更多的方式卷绕的、整体呈涡旋状构成的天线部，在各天线用线形成有折曲部，使得由其外轮廓线和内轮廓线包围的框形区域，相对于贯穿所述天线部的相对的两边的中心线为线对称。
6.如权利要求1～5中任一项所述的电感耦合等离子体用天线单元，其特征在于：
所述天线部的至少一个具有与基板的相互不同部分对应的多个区域，这多个区域被独立地供给高频电。
7.如权利要求1～5中任一项所述的电感耦合等离子体用天线单元，其特征在于：
具有供电部，其具有从与用于供电给各所述天线部的高频电源连接的匹配器到各所述天线用线的供电路径，
形成有包含所述各天线部和各供电部的多个天线电路，
还具有阻抗控制单元，其调整所述天线电路中至少一个天线电路的阻抗，并控制各所述天线部的电流值。
8.如权利要求7所述的电感耦合等离子体用天线单元，其特征在于：
所述阻抗控制单元具有设置于所述供电路径的可变电容器。
9.一种电感耦合等离子体处理装置，其特征在于，包括：
处理室，其收容矩形基板并实施等离子体处理；
载置台，其在所述处理室内部载置矩形基板；
处理气体供给系统，其将处理气体供给至所述处理室内；
排气系统，其对所述处理室内进行排气；
平面型天线，其隔着电介体部件配置于所述处理室外部，通过被供给高频电在所述处理室内形成生成用于对基板进行等离子体处理的电感耦合等离子体的感应电场；和
高频电供给单元，其对所述天线供给高频电，
所述天线具有：通过被供给高频电在所述处理室内形成感应电场的、同心状地设置的至少三个天线部，
所述天线部构成为：天线用线被涡旋状地卷绕，
所述天线部中相邻的天线部彼此的天线用线以互相反绕的方式被卷绕。
10.如权利要求9所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于：
所述天线部构成多个天线用线卷绕成涡旋状而形成的多重天线，所述多个天线用线以在周向逐一错开规定角度的方式配置。
11.如权利要求10所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于：
所述基板呈矩形形状，所述天线部呈与矩形形状的基板对应的框形状。
12.如权利要求11所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于：
所述天线部的至少一个构成为：将多个天线用线在同一个平面内，以角部的卷绕圈数比边的中央部的卷绕圈数更多的方式卷绕，使整体呈涡旋状。
13.如权利要求12所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于：
以角部的卷绕圈数比所述边的中央部的卷绕圈数更多的方式卷绕的、整体呈涡旋状构成的天线部，在各天线用线形成有折曲部，使得由其外轮廓线和内轮廓线包围的框形区域，相对于贯穿所述天线部的相对的两边的中心线为线对称。
14.如权利要求9～13中任一项所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于：
所述天线部的至少一个具有与基板的相互不同部分对应的多个区域，这多个区域被独立地供给高频电。
15.如权利要求9～13中任一项所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于：
所述高频电供给单元包括：
高频电源，其用于对各天线部供电；
匹配器，其与所述高频电源连接并进行阻抗匹配；
供电部，其具有从所述匹配器到各所述天线用线的供电路径；
多个天线电路，其包括各所述天线部和各供电部；和
阻抗控制单元，其调整所述天线电路中至少一个天线电路的阻抗并控制各所述天线部的电流值。
16.如权利要求15所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于：
所述阻抗控制单元具有设置于所述供电路径的可变电容器。
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C05 Deemed withdrawal (patent law before 1993)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130410