CN103167717A - 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

Abstract

本发明提供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。对于设有将多个形成螺旋状的天线相邻设置而成的高频天线的等离子体处理装置，能确保良好的等离子体控制性。在天线单元（50）中，高频天线（13）包括：第1天线（13a），其呈螺旋状，被供给第1高频电力而形成感应电场；第2天线（13b），其呈螺旋状，与第1螺旋状天线呈同心状设置，被供给第2高频电力而形成感应电场；隔离构件，其配置在第1天线（13a）与第2天线（13b）之间，呈接地的状态或者浮置状态，而且构成闭合电路，用于将利用第1天线（13a）形成的磁场和利用第2天线（13b）形成的磁场分离开。

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

本发明涉及一种在对平板显示器（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时所采用的电感耦合等离子体用天线单元和采用该天线单元的电感耦合等离子体处理装置。

背景技术

在液晶显示装置（LCD）等平板显示器（FPD）制造工序中，存在对玻璃制的基板进行等离子体蚀刻、成膜处理等等离子体处理的工序，为了进行该等离子体处理，使用等离子体蚀刻装置、等离子体CVD装置等各种等离子体处理装置。作为等离子体处理装置，以往大多使用电容耦合等离子体处理装置，但近来，具有能够得到高真空度且高密度的等离子体这样的很大优点的电感耦合等离子体（Inductively Coupled Plasma：ICP）处理装置受到瞩目。

电感耦合等离子体处理装置在构成用于收容被处理基板的处理容器的顶壁的电介质窗的上侧配置高频天线，通过向处理容器内供给处理气体，并向该高频天线供给高频电力，在处理容器内产生电感耦合等离子体，利用该电感耦合等离子体对被处理基板实施预定的等离子体处理。作为高频天线，大多使用形成螺旋状的环状天线。

在采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正下方的空间中生成等离子体，此时，与天线正下方的各位置的电场强度相应地具有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的因素，通过调整平面环状天线的疏密，使感应电场均匀化，生成均匀的等离子体。

因此，提出了这样的技术：设置具有沿径向隔开间隔的内侧部分和外侧部分这两部分环状天线的天线单元，调整这些环状天线的阻抗，独立地控制这两个环状天线部的电流值，控制利用各个环状天线部产生的等离子体因扩散而形成的密度分布的重合方式，从而控制电感耦合等离子体的整体的密度分布（专利文献1）。

专利文献1：日本特开2007－311182号公报

但是，在采用这样的具有内侧部分和外侧部分这两部分环状天线的天线单元的情况下，有时会在这这两部分环状天线之间的不存在天线的部分出现等离子体处理速率升高的倾向，有时即使控制这些天线部内的电流也无法改善该状况。

这样的状况并不限定于专利文献1这样的具有两个环状天线的天线单元，在将螺旋状天线相邻配置时，有时在其之间产生这样的状况。

发明内容

本发明即是鉴于这样的情况而做成的，其课题在于提供在设有将多个形成螺旋状的天线相邻设置而成的高频天线的情况下能够确保良好的等离子体控制性的电感耦合等离子体用天线单元和采用该天线单元的电感耦合等离子体处理装置。

为了解决上述课题，在本发明的第1技术方案中，提供一种电感耦合等离子体用天线单元，其具有用于在等离子体处理装置的处理室内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高频天线，其特征在于，上述高频天线包括：第1天线，其呈螺旋状，被供给第1高频电力而形成感应电场；第2天线，其呈螺旋状，与上述第1天线呈同心状设置，被供给第2高频电力而形成感应电场；隔离构件，其配置在上述第1天线与上述第2天线之间，呈电接地的状态或者浮置状态，而且构成闭合电路，用于将利用上述第1天线形成的磁场和利用上述第2天线形成的磁场分离开。

在本发明的第2技术方案中，提供一种电感耦合等离子体用天线单元，其具有用于在等离子体处理装置的处理室内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高频天线，其特征在于，上述高频天线包括：多个天线，其呈螺旋状，被供给高频电力而形成感应电场；至少一个隔离构件，其配置在上述多个天线中的相邻的天线之间，呈电接地的状态或者浮置状态，而且构成闭合电路，用于将利用上述相邻的天线分别形成的磁场分离开。

在本发明的第3技术方案中，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，其用于收容基板并对该基板实施等离子体处理；载置台，其用于在上述处理室内载置基板；处理气体供给系统，其用于向上述处理室内供给处理气体；排气系统，其用于对上述处理室内进行排气；天线单元，其具有用于在上述处理室内生成电感耦合等离子体的高频天线；高频电力供给部件，其用于向上述高频天线供给高频电力；上述高频天线包括：第1天线，其呈螺旋状，被供给第1高频电力而形成感应电场；第2天线，其呈螺旋状，与上述第1天线呈同心状设置，被供给第2高频电力而形成感应电场；隔离构件，其配置在上述第1天线与上述第2天线之间，呈电接地的状态或者浮置状态，而且构成闭合电路，用于将利用上述第1天线形成的磁场和利用上述第2天线形成的磁场分离开。

在本发明的第4技术方案中，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，其用于收容基板并对该基板实施等离子体处理；载置台，其用于在上述处理室内载置基板；处理气体供给系统，其用于向上述处理室内供给处理气体；排气系统，其用于对上述处理室内进行排气；天线单元，其具有用于在上述处理室内生成电感耦合等离子体的高频天线；高频电力供给部件，其用于向上述高频天线供给高频电力；上述高频天线包括：多个天线，其呈螺旋状，被供给高频电力而形成感应电场；至少一个隔离构件，其配置在上述多个天线中的相邻的天线之间，呈电接地的状态或者浮置状态，而且构成闭合电路，用于将利用上述相邻的天线分别形成的磁场分离开。

在上述第1技术方案和第3技术方案中，可以做成这样的结构：上述第1天线和第2天线中的至少一个天线构成由多根天线用线卷绕成螺旋状而成的多重天线，上述多根天线用线彼此在周向上错开预定角度地配置。在这种情况下，优选为上述基板呈矩形形状，上述第1天线和第2天线呈与矩形形状的基板相对应的边框状。

也可以做成这样的结构：上述第1天线和第2天线中的至少一个天线具有与基板的互不相同的部分相对应的多个区域，独立地向该多个区域供给高频电力。

优选的是，该天线单元包括连接于高频电源的、具有从匹配器到上述第1天线和第2天线的供电路径的供电部，形成有包含上述各天线和各供电部的第1天线电路和第2天线电路，该天线单元还包括阻抗控制部件，该阻抗控制部件用于控制上述第1天线电路和第2天线电路中的至少一个天线电路的阻抗，从而控制上述各天线中的电流值。

在上述第2技术方案和第4技术方案中，可以做成这样的结构：该天线单元还包括：供电通路，其自高频电源经过匹配器后被分支，用于向各天线供给电力；阻抗控制部件，其用于控制经由上述供电通路流向上述多个天线的电流值。

既可以是上述多个天线呈同心状配置，上述隔离构件配置在该多个天线之间区域中的至少一个天线之间区域，也可以是上述多个天线并列配置，上述隔离构件配置在上述多个天线中的相邻的天线之间区域中的至少一个相邻的天线之间区域。

在上述第1技术方案～第4技术方案中，上述隔离构件可以形成为连续的环状。

另外，上述隔离构件可以被分割成多个部分，上述多个部分中的与欲提高隔离效果的区域相对应的部分经由电容器接地。作为具体例子，能够列举出上述隔离构件呈矩形形状，按边分割出上述多个部分，与上述欲提高隔离效果的区域相对应的边经由电容器接地。

并且，可以做成这样的结构：上述隔离构件具有多个部分，该多个部分分别接地，能够拆除该多个部分中的一些部分并借助接地线形成闭合电路。作为具体例子，能够列举出上述隔离构件呈矩形形状，被分割成拐角部分和边中央部分，这些部分成为上述多个部分。

采用本发明，在呈螺旋状的被供给高频电力而形成感应电场第1天线和第2天线之间配置隔离构件。隔离构件呈电接地的状态或者浮置状态，而且构成闭合电路，隔离构件产生将利用第1天线形成的磁场和利用第2天线形成的磁场重合而产生的由两者共有的磁场消除的磁场，将第1天线和第2天线的磁场分离开，因此，在处理室内的位于隔离构件正下方的部分成为未形成感应电场的部分。因此，在位于电介质壁的正下方的部分，利用第1天线和第2天线分别形成的感应电场被分离开，能够提高对这些电场的独立控制性，从而能够确保良好的等离子体控制性。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的电感耦合等离子体处理装置的剖视图。

图2是表示图1的电感耦合等离子体处理装置所采用的电感耦合等离子体用天线单元的高频天线的一例子的俯视图。

图3是表示图1的电感耦合等离子体处理装置所采用的高频天线的供电电路的图。

图4是表示使用以往的将两个环状天线配置成同心状而成的高频天线进行O₂灰化时的灰化速率的面内分布的例子的图。

图5是用于比较说明向以往的将两个环状天线配置成同心状而成的高频天线中通入电流时的磁场、感应电场和等离子体的状态与向本实施方式的在两个环状天线之间设置隔离构件的高频天线中通入电流时的磁场、感应电场和等离子体的状态的示意图，其中，图5的（a）表示向以往的将两个环状天线配置成同心状而成的高频天线中通入电流时的磁场、感应电场和等离子体的状态，图5的（b）表示向本实施方式的在两个环状天线之间设置隔离构件的高频天线中通入电流时的磁场、感应电场和等离子体的状态。

图6是表示使用本实施方式的高频天线进行O₂灰化时的灰化速率的面内分布的例子的图。

图7是表示高频天线的另一天线例子的俯视图。

图8是表示图7的高频天线的天线部的第1部分的俯视图。

图9是表示图7的高频天线的天线部的第2部分的俯视图。

图10是表示高频天线所采用的天线的又一例子的俯视图。

图11是表示作为高频天线的另一例子的三环状天线的俯视图。

图12是用于说明图11的高频天线中的电场局部变强的例子的俯视图。

图13是用于说明消除图12中的电场局部变强的部分用的隔离构件的连接接地线的电容器插入位置的立体图。

图14是用于说明能够将隔离构件分成几部分分开接地、能够将隔离构件的一部分取下的例子的俯视图。

图15是表示将隔离构件应用于将天线并列配置而成的高频天线的例子的俯视图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的一实施方式的电感耦合等离子体处理装置的剖视图，图2是表示该电感耦合等离子体处理装置所采用的天线单元的俯视图。该装置例如可用于在FPD用玻璃基板上形成薄膜晶体管时对金属膜、ITO膜、氧化膜等进行蚀刻或对抗蚀剂膜进行灰化处理。作为FPD，能够例示出液晶显示器（LCD）、电致发光（Electro Luminescence：EL）显示器、等离子体显示板（PDP）等。

该等离子体处理装置具有由导电性材料、例如内壁面被阳极氧化处理后的铝构成的方筒形状的气密的主体容器1。该主体容器1以能够分解的方式组装，其利用接地线1a电接地。主体容器1被电介质壁2上下划分为天线室3和处理室4。因而，电介质壁2构成处理室4的顶壁。电介质壁2由Al₂O₃等陶瓷、石英等构成。

在电介质壁2的下侧部分中嵌入有处理气体供给用的喷头壳体11。喷头壳体11被设置为例如十字形，其具有作为从下方支承电介质壁2的梁的功能。另外，支承上述电介质壁2的喷头壳体11成为利用多个挂钩（未图示）悬吊在主体容器1的顶面的状态。

该喷头壳体11由导电性材料、期望为金属例如为了不产生污染物而内表面或者外表面被阳极氧化处理后的铝构成。该喷头壳体11电接地。

在该喷头壳体11中形成有水平延伸的气体流路12，在该气体流路12上连通有朝向下方延伸的多个气体喷出孔12a。另一方面，在电介质壁2的上表面中央设有气体供给管20a，气体供给管20a连通于该气体流路12。气体供给管20a从主体容器1的顶面向其外侧贯穿，连接于包含处理气体供给源和阀系统等的处理气体供给系统20。因而，在等离子体处理中，从气体供给系统20供给来的处理气体通过气体供给管20a被供给到喷头壳体11内，从喷头壳体11下表面的气体喷出孔12a被喷出到处理室4内。

在主体容器1中的天线室3的侧壁3a与处理室4的侧壁4a之间设有向内侧突出的支承架5，在该支承架5上载置电介质壁2。

在天线室3内配设有包含高频（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。另外，高频天线13利用由绝缘构件构成的隔离件17自电介质壁2分开。于是，通过自高频电源15向高频天线13供给例如频率为13.56MHz的高频电力，在处理室4内形成感应电场，利用该感应电场使从喷头壳体11供给来的处理气体等离子化。另外，天线单元50见后述。

在处理室4内的下方，以隔着电介质壁2与高频天线13相对的方式设有用于载置矩形形状的FPD用玻璃基板（以下简记作基板）G的载置台23。载置台23由导电性材料、例如表面被阳极氧化处理后的铝构成。载置在载置台23上的基板G利用静电吸盘（未图示）吸附保持。

载置台23收纳在绝缘体框24内，并且支承在中空的支柱25上。支柱25在维持气密状态的情况下贯穿该主体容器1的底部，支柱25支承在配设于主体容器1外的升降机构（未图示）上，在搬入或搬出基板G时，利用升降机构沿上下方向驱动载置台23。另外，在用于收纳载置台23的绝缘体框24与主体容器1的底部之间配设有用于气密地包围支柱25的波纹管26，由此，即使载置台23上下移动，也能够保证处理室4内的气密性。另外，在处理室4的侧壁4a上设有用于搬入或搬出基板G的搬入搬出口27a和用于打开或关闭该搬入搬出口27a的闸阀27。

载置台23经由设置在中空的支柱25内的供电线25a、匹配器28与高频电源29连接。该高频电源29用于在等离子体处理过程中对载置台23施加偏置用的高频电力、例如频率为6MHz的高频电力。利用该偏置用的高频电力，有效地将在处理室4内生成的等离子体中的离子吸引到基板G，形成自偏压。

并且，为了控制基板G的温度，在载置台23内设有温度传感器和由陶瓷加热器等加热部件、制冷剂流路等构成的温度控制机构（均未图示）。这些机构、构件的相关配管、布线均通过中空的支柱25导出到主体容器1外。

在处理室4的底部，通过排气管31连接有包含真空泵等的排气装置30。利用该排气装置30对处理室4排气，在等离子体处理过程中将处理室4内设定、维持在预定的真空气氛（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），设有用于供给作为恒定压力的导热用气体的He气体的He气体流路41。通过这样地向基板G的背面侧供给导热气体，能够避免基板G在真空条件下温度上升、温度变化。

该等离子体处理装置的各结构部连接于由微处理器（计算机）构成的控制部100，由控制部100进行控制。另外，在控制部100上连接有用户界面101，该用户界面101由供操作人员进行管理等离子体处理装置用的命令输入等输入操作的键盘、可视化地显示等离子体处理装置的运转状况的显示器等构成。并且，在控制部100上还连接有存储部102，该存储部102存储有用于通过控制部100的控制实现由等离子体处理装置执行的各种处理的控制程序、用于根据处理条件使等离子体处理装置的各结构部执行处理的程序即处理制程程序。处理制程程序存储在存储部102中的存储介质中。存储介质既可以是内置在计算机中的硬盘、半导体存储器，也可以是CDROM、DVD、闪存等便携式的设备。另外，也可以从其他装置例如通过专用线路适当地传送制程程序。然后，根据需要，依据来自用户界面101的指示等从存储部102调出任意的处理制程程序并利用控制部100执行该处理制程程序，从而在控制部100的控制下由等离子体处理装置进行期望的处理。

接着，详细说明上述天线单元50。

天线单元50如上所述具有高频天线13，还具有用于向高频天线13供给经过了匹配器14后的高频电力的供电部51。

如图2所示，图示为高频天线13的俯视形状，其轮廓形成矩形形状（长方形状），高频天线13的配置区域与矩形基板G相对应。

高频天线13具有构成外侧部分的第1天线13a、构成内侧部分的第2天线13b、设置在第1天线13a与第2天线13b之间的隔离构件18。第1天线13a和第2天线13b的俯视形状的轮廓均为矩形形状。而且，这些第1天线13a和第2天线13b呈同心状配置。

如图2所示，构成外侧部分的第1天线13a通过卷绕由导电性材料、例如铜等构成的4根天线用线61、62、63、64而构成整体成为螺旋状的多重（四重）天线。具体地讲，天线用线61、62、63、64彼此将位置错开90°地卷绕，天线用线的配置区域形成大致边框状，使具有等离子体变弱的倾向的角部的匝数多于边的中央部的匝数。在图示的例子中，角部的匝数为3，边的中央部的匝数为2。

如图2所示，构成内侧部分的第2天线13b通过卷绕由导电性材料、例如铜等构成的4根天线用线71、72、73、74而构成整体成为螺旋状的多重（四重）天线。具体地讲，天线用线71、72、73、74彼此将位置错开90°地卷绕，天线用线的配置区域形成大致边框状，使具有等离子体变弱的倾向的角部的匝数多于边的中央部的匝数。在图示的例子中，角部的匝数为3，边的中央部的匝数为2。

通过中央的4个端子22a和供电线69向第1天线13a的天线用线61、62、63、64供电。另外，通过配置在中央的4个端子22b和供电线79向第2天线13b的天线用线71、72、73、74供电。

隔离构件18由导电性材料、例如铜等构成，其以构成闭合电路的方式配置在第1天线13a与第2天线13b之间的空间中。隔离构件18既可以电接地，也可以是浮置状态。在接地的情况下，能够通过发挥梁的功能的喷头壳体11、自天线室3的顶面进行悬吊用的挂钩（日文：サスペンダ）等接地，或者设置从隔离构件18到主体容器1的顶面的接地线来接地。该隔离构件18具有将通过向第1天线13a中流入电流而产生的磁场和通过向第2天线13b中流入电流而产生的磁场分离开的功能。

在天线室3的中央部附近设有用于向第1天线13a供电的4根第1供电构件16a和用于向第2天线13b供电的4根第2供电构件16b（在图1中第1供电构件16a和第2供电构件16b均仅图示1根），各第1供电构件16a的下端连接于第1天线13a的端子22a，各第2供电构件16b的下端连接于第2天线13b的端子22b。4根第1供电构件16a连接于供电线19a，而且，4根第2供电构件16b连接于供电线19b。这些供电线19a、19b自从匹配器14延伸的供电线19分支。供电线19、19a、19b、供电构件16a、16b、端子22a、22b、供电线69、79构成天线单元50的供电部51。

在供电线19a上安装有可变电容器21，在供电线19b上未安装可变电容器。并且，由可变电容器21和第1天线13a构成外侧天线电路，由第2天线13b构成内侧天线电路。

如后所述，通过调节可变电容器21的电容，控制外侧天线电路的阻抗，由此，能够调整在外侧天线电路和内侧天线电路中流动的电流的大小关系。可变电容器21发挥外侧天线电路的电流控制部的功能。

参照图3说明高频天线13的阻抗控制。图3是表示高频天线13的供电电路的图。如该图所示，来自高频电源15的高频电力经由匹配器14被供给到外侧天线电路91a和内侧天线电路91b。在此，由于外侧天线电路91a由第1天线13a和可变电容器21构成，因此，能够通过调节可变电容器21的位置（日文：ポジション）而改变可变电容器21的电容来改变外侧天线电路91a的阻抗Z_out。另一方面，内侧天线电路91b仅由第2天线13b构成，其阻抗Z_in固定。此时，外侧天线电路91a的电流I_out能够与阻抗Z_out的变化相对应地变化。而且，内侧天线电路91b的电流I_in与Z_out和Z_out的比率相应地变化。通过这样地控制在第1天线13a中流动的电流和在第2天线13b中流动的电流，能够控制等离子体密度分布。另外，也可以在内侧天线电路91b中设置电容器来进一步提高电流的控制性。

接着，对使用如上所述地构成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、例如等离子体蚀刻处理或者等离子体灰化处理时的处理动作进行说明。

首先，在将闸阀27打开的状态下，利用输送机构（未图示）将基板G从搬入搬出口27a搬入到处理室4内，将其载置在载置台23的载置面上之后，利用静电吸盘（未图示）将基板G固定在载置台23上。接着，通过将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头壳体11的气体喷出孔12a喷出到处理室4内，并且，利用排气装置30通过排气管31对处理室4内进行真空排气，将处理室内维持在例如0.66Pa～26.6Pa左右的压力气氛。

另外，此时，为了避免基板G的温度上升、温度变化，通过He气体流路41向基板G背面侧的冷却空间中供给作为导热用气体的He气体。

接着，自高频电源15对高频天线13施加例如13.56MHz的高频电力，由此，隔着电介质壁2在处理室4内形成均匀的感应电场。利用这样地形成的感应电场，在处理室4内使处理气体等离子化，生成高密度的电感耦合等离子体。利用该等离子体，对基板G进行作为等离子体处理的等离子体蚀刻处理或者等离子体灰化处理。

在这种情况下，高频天线13如上所述通过构成外侧部分的第1天线13a和构成内侧部分的第2天线13b呈同心状隔开间隔地配置而构成，因此，不易发生等离子体密度的不均匀。

另外，在高频天线13中，将可变电容器21连接于构成外侧部分的第1天线13a，能够调整外侧天线电路91a的阻抗，因此，能够改变外侧天线电路91a的电流I_out和内侧天线电路91b的电流I_in。即，通过调节可变电容器21的位置（改变电容），能够控制在第1天线13a中流动的电流和在第2天线13b中流动的电流。电感耦合等离子体在高频天线13正下方的空间中生成等离子体，但此时各位置的等离子体密度与各位置的电场强度相对应，因此，通过这样地控制在第1天线13a中流动的电流和在第2天线13b中流动的电流而控制电场强度分布，能够控制等离子体密度分布。

根据工艺的不同，并不一定具有均匀的密度分布的等离子体的情况最适合该工艺，因此，通过根据工艺把握最佳的等离子体密度分布，预先将可变电容器21的能够得到该等离子体密度分布的位置设定在存储部102中，能够利用控制部100针对每个工艺选择可变电容器21的最佳位置来进行等离子体处理。

但是，在这样的仅具有外侧部分的第1天线13a和内侧部分的第2天线13b的高频天线的情况下，根据条件的不同，在第1天线13a与第2天线13b之间的不存在天线的部分存在蚀刻（灰化）速率较快的倾向，存在即使为了矫正该倾向而控制这些天线的电流，也无法消除该倾向的情况。图4表示进行O₂灰化时的灰化速率的面内分布，将灰化速率的平均值作为1.00，可知天线之间的部分的灰化速率高于作为平均值的1.00，灰化速率的均匀性较差。

其原因如下。

在外侧部分和内侧部分配置有环状天线的高频天线中，通常使电流向相同方向流动，但在这种情况下，如图5的（a）所示，利用在天线用线中流动的电流产生的磁场在各天线部中是相同方向，由于这些磁场的叠加，在第1天线13a与第2天线13b之间、即不存在天线的部分中产生由第1天线13a和第2天线13b共有的磁场。由于该共有的磁场，在处理室4内的电介质壁2的正下方部分生成从第1天线13a到第2天线13b未分开的、连续的感应电场，因此，即使控制天线的电流，电场的控制性也会较差。而且，由于利用该连续的感应电场形成连续的等离子体，因此，等离子体密度分布的控制性变差。

相对于此，在本实施方式中，如图5的（b）所示，在第1天线13a与第2天线13b之间设置隔离构件18。隔离构件18具有导电性，构成闭合电路，因此，由于第1天线13a和第2天线13b的磁场，在隔离构件18中朝向与这些天线中的电流方向相反的方向产生电动势。因此，第1天线13a和第2天线13b所共有的磁场与隔离构件18的磁场抵消，第1天线13a的磁场和第2天线13b的磁场分离开，能够在处理室4内的位于隔离构件18正下方的部分出现未形成感应电场的部分。因此，在处理室4内的靠电介质壁2的正下方部分，分别利用第1天线13a和第2天线13b形成的感应电场分离开，能够提高这些电场的独立控制性。因此，能够与各种工艺相应地控制等离子体密度分布。

另外，在图5中，天线用线中的×表示电场的方向是与纸面垂直地从纸面的表侧朝向纸面的背侧，●表示电场的方向是与纸面垂直地从纸面的背侧朝向纸面的表侧。

图6表示使用像这样设有隔离构件18的高频天线13来进行O₂灰化时的灰化速率的面内分布。如该图所示，可知通过设置隔离构件18，能够降低第1天线13a与第2天线13b之间的灰化速率，能够控制等离子体密度分布。

另外，对于第1天线13a和第2天线13b，采用将4根天线用线彼此错开90°地进行卷绕并使整体成为螺旋状的四重天线，但天线用线的数量并不限定于4根，可以是天线用线为任意根数的多重天线，而且，错开角度也并不限定于90°。

接着，说明天线构造的另一例子。

在上述例子中，将各天线构成为环状并一体地供给高频电力，但也可以将各天线做成具有分别与基板的互不相同的部分相对应的多个区域的构造，独立地向该多个区域供给高频电力。由此，能够进行更细微的等离子体分布控制。例如，可以这样，具有构成与矩形基板相对应的矩形形状平面的、将多根天线用线卷绕成螺旋状而成的第1部分和第2部分，第1部分被设置为多根天线用线形成矩形形状平面的4个角部，并且，在与矩形形状平面不同的位置将4个角部结合，第2部分被设置为多根天线用线形成矩形形状平面的4个边的中央部，并在与矩形形状平面不同的位置将4个边的中央部结合，能够分别独立地向第1部分和第2部分供给高频电力。

参照图7～图9说明具体的结构。

例如图7所示，构成外侧部分的第1天线13a具有第1部分113a和第2部分113b，该第1部分113a和第2部分113b的用于形成有助于生成等离子体的感应电场的与电介质壁2相面对的部分作为整体构成与矩形基板G相对应的矩形形状（边框状）平面，而且该第1部分113a和第2部分113b通过将多根天线用线卷绕成螺旋状而成。第1部分113a的天线用线被设置为形成矩形形状平面的4个角部，在与矩形形状平面不同的位置将4个角部结合。另外，第2部分113b的天线用线被设置为形成矩形形状平面的4个边的中央部，并在与矩形形状平面不同的位置将这4个边的中央部结合。通过4个端子122a和供电线169向第1部分113a供电，通过4个端子122b和供电线179向第2部分113b供电，分别独立地向这些端子122a、122b供给高频电力。

如图8所示，第1部分113a构成将4根天线用线161、162、163、164的位置彼此错开90°地卷绕而成的四重天线，形成与电介质壁2相面对的矩形形状平面的4个角部的部分成为平面部161a、162a、163a、164a，这些平面部161a、162a、163a、164a之间的部分成为以位于与矩形形状平面不同的位置的方式退避到上方的无助于生成等离子体的位置的状态的立体部161b、162b、163b、164b。如图9所示，第2部分113b也构成将4根天线用线171、172、173、174的位置彼此错开90°地卷绕而成的四重天线，形成与电介质壁2相面对的上述矩形形状平面的4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之间的部分成为以位于与矩形形状平面不同的位置的方式退避到上方的无助于生成等离子体的位置的状态的立体部171b、172b、173b、174b。

利用这样的结构，能够得到与上述实施方式同样的将4根天线用线向恒定方向卷绕而成的比较简单的多重天线结构，并且实现独立地对角部和中央部进行等离子体分布控制。

另外，在以上的例子中，利用由多根天线用线卷绕而成的多重天线构成各天线部，但也可以如图10所示地将1根天线用线181卷绕成螺旋状。

接着，说明高频天线的构造的另一例子。

在上述例子中，表示了将第1天线13a和第2天线13b这两个环状天线设置成同心状而构成高频天线的情况，但也可以是将3个以上环状天线配置成同心状的构造。

图11表示配置有3个环状天线的三环状的高频天线。在此，作为高频天线213，将配置在最外侧的第1天线213a、配置在中间的第2天线213b、配置在最内侧的第3天线213c设置成同心状，在第1天线213a与第2天线213b之间设置第1隔离构件18a，在第2天线213b与第3天线213c之间配置第2隔离构件18b。另外，在图11中省略了第1天线213a、第2天线213b、第3天线213c的详细构造的记载，但可以采用图2所示的第1天线13a和第2天线13b的构造、图7～图9所示的第1天线13a的构造、图10所示的天线181的构造。

在这样地将3个以上环状天线设置成同心状的情况下，也能通过在各天线之间设置隔离构件，将各天线的磁场分离开，能够提高各天线的电场的独立控制性。

在这种情况下，不必在3个以上环状天线之间的多个区域中都设置隔离构件，在至少一个区域中设置隔离构件即可。

在设有3个以上环状天线的情况下，与上述设有两个环状天线的高频天线的情况同样，自一个高频电源分支地向各环状天线供给高频电力，通过在通向环状天线的供电线上设置可变电容器，能够控制各天线中的电流。而且，通过在在至少一个通向天线的供电线上设置可变电容器，能够进行电流控制。在进行与上述设有两个环状天线的高频天线的情况同等的电流控制的情况下，在将环状天线的数量设为n时，在（n－1）个环状天线的供电线上设置电容器即可。

接着，说明控制隔离构件的效果的方法。

在电场强度局部较高的情况下，通过将隔离构件分割成多个分割部，将与该电场强度局部较高的部分相对应的分割部经由电容器接地，能够在该部分提高消除磁场的效果地进行控制。

例示具体例子，如图12所示，在图11的三环状的高频天线213中，在第1天线213a与第2天线213b之间的作为长边中心部分的区域A中电场过强的情况下，通过在例如以下说明的图13所示的位置配置电容器，能够减弱该部分的电场。

图13表示一种三环状天线的构造，在该三环状天线中，将最外侧的第1天线213a、中间的第2天线213b、最内侧的第3天线213c设置成同心状，在第1天线213a与第2天线213b之间配置有隔离构件18a，在第2天线213b与第3天线213c之间配置有隔离构件18b，其中，将挂钩214设置在与第1隔离构件18a的长边中央和短边中央相对应的部分，该挂钩214用于自顶面悬吊用于支承电介质壁的梁211，这些挂钩214与第1隔离构件18a相连接，并且，在第1隔离构件18a的角部设置有用于连接顶面和长边侧端部的接地线215a和用于连接顶面和短边侧端部的接地线215b。即，第1隔离构件18a被分割成能够分别接地的多个分割部。

而且，在图13的（a）中，通过第1天线213a与第2天线213b之间的第1隔离构件18a的长边中央部分在梁211的与挂钩214连接的连接部分B设置电容器，经由电容器和挂钩214接地，能够仅在第1隔离构件18a的长边对应部分使消除天线之间共有的磁场的效果得到提高，仅减弱部分A的电场。另外，在图13的（b）中，在接地线215a的中途的部分C设置电容器，使第1隔离构件18a的长边经由电容器接地，由此，也能够仅在第1隔离构件18a的长边对应部分使消除天线之间共有的磁场的效果得到提高，仅减弱部分A的电场。

另外，在将隔离构件接地的情况下，借助接地线形成闭合电路即可，因此，通过利用用于支承电介质壁的梁等设法接地，能使隔离构件并不一定必须设置成环状，也可以分割成多个分割部，将与不想发挥功能的部分相对应的分割部拆除。图14表示该例子。

图14是表示将电介质壁分割成8部分的等离子体处理装置所采用的高频天线的俯视图。如图14所示，用于支承电介质壁的支承构件310具有外侧的框架（未图示）、用于支承被分割成8部分的电介质壁的被分割部位的梁311。另一方面，高频天线313是将配置在最外侧的第1天线313a、配置在中间的第2天线313b、配置在最内侧的第3天线313c设置成同心状的三环状天线，在第1天线313a与第2天线313b之间设置有第1隔离构件18a，在第2天线313b与第3天线313c之间配置有第2隔离构件18b。第1隔离构件18a和第2隔离构件18b能够通过梁311接地。第1隔离构件18a被梁311分割成4个拐角部分118a和4个边中央部分118b，这些部分分别连接于梁311，通过梁311接地。因此，即使拆除4个拐角部分118a和4个边中央部分118b中的一部分、例如第1隔离构件18a的拐角部分118a，由于中央部分118b通过梁311接地，因此，也能够借助接地线构成闭合电路，从而能够在拐角部分不产生隔离构件的效果。

另外，本发明并不限定于上述实施方式，能够进行各种变形。例如，在上述实施方式中表示了将用于形成感应电场的多个天线设置成同心状的例子，但并不限定于此，如图15所示，例如也可以是将多个螺旋天线413并列配置，在这些螺旋天线之间设有隔离构件418的构造。在这种情况下，也能够利用隔离构件418将两个天线413所共有的磁场分离开而发挥提高电场分布的控制性的效果。此时，也可以在相邻的螺旋天线413之间的部分都配置隔离构件，但也可以仅在这些部分中的欲发挥隔离构件的效果的部分配置隔离构件，在相邻的螺旋天线413之间部分中的至少一个相邻的螺旋天线413之间部分配置隔离构件即可。

另外，各天线的形态也可以不相同。例如既可以一部分天线是图2所示的多重天线，其他天线是图7～图9所示的多重天线，也可以使多重天线和将一根天线用线缠绕成螺旋状而成的天线混合。

并且，在上述实施方式中，为了调整阻抗而使用了可变电容器，但也可以是可变线圈等其他的阻抗调整部件。

并且，在上述实施方式中，自一个高频电源向各天线分配供给高频电力，但也可以针对每个天线设置高频电源。

并且，在上述实施方式中，对由电介质壁构成处理室的顶部、天线配置在作为处理室之外的顶部的电介质壁上表面的结构进行了说明，但只要能够利用电介质壁将天线与等离子体生成区域之间隔绝，就也可以是天线配置在处理室内的构造。

并且，在上述实施方式中，表示了将本发明应用于蚀刻处理或者灰化处理的情况，但本发明也可以应用于CVD成膜等其他的等离子体处理装置。并且，例示了基板是FPD用的矩形基板的例子，但本发明也可以应用于处理太阳能电池等其他的矩形基板的情况，基板并不限定于矩形，本发明也可以适用于例如半导体晶圆等圆形的基板。

附图标记说明

1、主体容器；2、电介质壁（电介质构件）；3、天线室；4、处理室；13、高频天线；13a、第1天线；13b、第2天线；14、匹配器；15、高频电源；16a、16b、供电构件；18、18a、18b、隔离构件；19、19a、19b、供电线；20、处理气体供给系统；21、可变电容器；22a、22b、端子；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、天线用线；91a、外侧天线电路；91b、内侧天线电路；100、控制部；101、用户界面；102、存储部；G、基板。

Claims (28)

1.一种电感耦合等离子体用天线单元，其具有用于在等离子体处理装置的处理室内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高频天线，其特征在于，

上述高频天线包括：

第1天线，其呈螺旋状，被供给第1高频电力而形成感应电场；

第2天线，其呈螺旋状，与上述第1天线呈同心状设置，被供给第2高频电力而形成感应电场；

隔离构件，其配置在上述第1天线与上述第2天线之间，呈电接地的状态或者浮置状态，而且构成闭合电路，用于将利用上述第1天线形成的磁场和利用上述第2天线形成的磁场分离开。

2.根据权利要求1所述的电感耦合等离子体用天线单元，其特征在于，

上述第1天线和第2天线中的至少一个天线构成由多根天线用线卷绕成螺旋状而成的多重天线，上述多根天线用线彼此在周向上错开预定角度地配置。

3.根据权利要求2所述的电感耦合等离子体用天线单元，其特征在于，

上述基板呈矩形形状，上述第1天线和第2天线呈与矩形形状的基板相对应的边框状。

4.根据权利要求1～3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，

上述第1天线和第2天线中的至少一个天线具有与基板的互不相同的部分相对应的多个区域，独立地向上述多个区域供给高频电力。

5.根据权利要求1～4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，

该天线单元包括连接于用于向上述第1天线和第2天线供电的高频电源的、具有从匹配器到上述第1天线和第2天线的供电路径的供电部，形成有包含上述各天线和各供电部的第1天线电路和第2天线电路，该天线单元还包括阻抗控制部件，该阻抗控制部件用于控制上述第1天线电路和第2天线电路中的至少一个天线电路的阻抗，从而控制上述各天线中的电流值。

6.一种电感耦合等离子体用天线单元，其具有用于在等离子体处理装置的处理室内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高频天线，其特征在于，

上述高频天线包括：

多个天线，其呈螺旋状，被供给高频电力而形成感应电场；

至少一个隔离构件，其配置在上述多个天线中的相邻的天线之间，呈电接地的状态或者浮置状态，而且构成闭合电路，用于将利用上述相邻的天线分别形成的磁场分离开。

7.根据权利要求6所述的电感耦合等离子体用天线单元，其特征在于，

该天线单元还包括：

供电通路，其自高频电源经过匹配器后被分支，用于向各天线供给电力；

阻抗控制部件，其用于控制经由上述供电通路流向上述多个天线的电流值。

8.根据权利要求6或7所述的电感耦合等离子体用天线单元，其特征在于，

上述多个天线呈同心状配置，上述隔离构件配置在该多个天线之间区域中的至少一个天线之间区域。

9.根据权利要求6或7所述的电感耦合等离子体用天线单元，其特征在于，

上述多个天线并列配置，上述隔离构件配置在上述多个天线中的相邻的天线之间区域中的至少一个相邻的天线之间区域。

10.根据权利要求1～9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，

上述隔离构件形成为连续的环状。

11.根据权利要求1～9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，

上述隔离构件被分割成多个部分，上述多个部分中的与欲提高隔离效果的区域相对应的部分经由电容器接地。

12.根据权利要求11所述的电感耦合等离子体用天线单元，其特征在于，

上述隔离构件呈矩形形状，按边分割出上述多个部分，与上述欲提高隔离效果的区域相对应的边经由电容器接地。

13.根据权利要求1～9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，

上述隔离构件构成为：具有多个部分，该多个部分分别接地，能够拆除该多个部分中的一些部分并借助接地线形成闭合电路。

14.根据权利要求13所述的电感耦合等离子体用天线单元，其特征在于，

上述隔离构件呈矩形形状，被分割成拐角部分和边中央部分，这些部分成为上述多个部分。

15.一种电感耦合等离子体处理装置，其特征在于，

该装置包括：

处理室，其用于收容基板并对该基板实施等离子体处理；

载置台，其用于在上述处理室内载置基板；

处理气体供给系统，其用于向上述处理室内供给处理气体；

排气系统，其用于对上述处理室内进行排气；

天线单元，其具有用于在上述处理室内生成电感耦合等离子体的高频天线；

高频电力供给部件，其用于向上述高频天线供给高频电力；

上述高频天线包括：

第1天线，其呈螺旋状，被供给第1高频电力而形成感应电场；

第2天线，其呈螺旋状，与上述第1天线呈同心状设置，被供给第2高频电力而形成感应电场；

隔离构件，其配置在上述第1天线与上述第2天线之间，呈电接地的状态或者浮置状态，而且构成闭合电路，用于将利用上述第1天线形成的磁场和利用上述第2天线形成的磁场分离开。

16.根据权利要求15所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于，

上述第1天线和第2天线中的至少一个天线构成由多根天线用线卷绕成螺旋状而成的多重天线，上述多根天线用线彼此在周向上错开预定角度地配置。

17.根据权利要求16所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于，

上述基板呈矩形形状，上述第1天线和第2天线呈与矩形形状的基板相对应的边框状。

18.根据权利要求15～17中任一项所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于，

上述第1天线和第2天线中的至少一个天线具有与基板的互不相同的部分相对应的多个区域，能够独立地向该多个区域供给高频电力。

19.根据权利要求15～18中任一项所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于，

上述高频电力供给部件具有一个高频电源和一个匹配器，上述天线单元包括连接于上述高频电源的、具有从匹配器到上述第1天线和第2天线的供电路径的供电部，形成有包含上述各天线和各供电部的第1天线电路和第2天线电路，上述天线单元还包括阻抗控制部件，该阻抗控制部件用于调整上述第1天线电路和第2天线电路中的至少一个天线电路的阻抗，从而控制上述各天线中的电流值。

20.一种电感耦合等离子体处理装置，其特征在于，

该装置包括：

处理室，其用于收容基板并对该基板实施等离子体处理；

载置台，其用于在上述处理室内载置基板；

处理气体供给系统，其用于向上述处理室内供给处理气体；

排气系统，其用于对上述处理室内进行排气；

天线单元，其具有用于在上述处理室内生成电感耦合等离子体的高频天线；

高频电力供给部件，其用于向上述高频天线供给高频电力；

上述高频天线包括：

多个天线，其呈螺旋状，被供给高频电力而形成感应电场；

至少一个隔离构件，其配置在上述多个天线中的相邻的天线之间，呈电接地的状态或者浮置状态，而且构成闭合电路，用于将利用上述相邻的天线分别形成的磁场分离开。

21.根据权利要求20所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于，

上述高频电力供给部件具有一个高频电源和一个匹配器，上述天线单元还包括：

供电通路，其自上述高频电源经过上述匹配器后被分支，用于向各天线供给电力；

阻抗控制部件，其用于控制经由上述供电通路流向上述多个天线的电流值。

22.根据权利要求20或21所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于，

上述多个天线呈同心状配置，上述隔离构件配置在该多个天线之间区域中的至少一个天线之间区域。

23.根据权利要求20或21所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于，

上述多个天线并列配置，上述隔离构件配置在上述多个天线中的相邻的天线之间区域中的至少一个相邻的天线之间区域。

24.根据权利要求15～23中任一项所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于，

上述隔离构件形成为连续的环状。

25.根据权利要求15～23中任一项所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于，

上述隔离构件被分割成多个部分，上述多个部分中的与欲提高隔离效果的区域相对应的部分经由电容器接地。

26.根据权利要求25所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于，

上述隔离构件呈矩形形状，按边分割成上述多个部分，与上述欲提高隔离效果的区域相对应的边经由电容器接地。

27.根据权利要求15～23中任一项所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于，

上述隔离构件具有多个部分，该多个部分分别接地，能够拆除该多个部分中的一些部分并借助接地线形成闭合电路。

28.根据权利要求27所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于，

上述隔离构件呈矩形形状，被分割成拐角部分和边中央部分，这些部分成为上述多个部分。

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