CN103249242A - 感应耦合等离子体用天线部件、处理装置以及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及感应耦合等离子体用天线部件、处理装置以及处理方法，在平面状地邻接设置多个天线的情况下，确保良好的等离子体控制性。感应耦合等离子体用天线部件(50)具有用于在等离子体处理装置的处理室内生成对基板(G)进行等离子体处理的感应耦合等离子体的天线，在该感应耦合等离子体用天线部件(50)中，天线(131)被配置成具有与基板(G)相对置地形成的、生成有助于生成等离子体的感应电场的平面区域(141)。并且，平面区域(141)由多个天线段(61、71)构成，该多个天线段(61、71)是在与基板(G)交叉的方向上纵向螺旋状地卷绕天线线材(62、72)而构成的，具有形成平面区域(141)的一部分的平面部(63、73)。

Description

感应耦合等离子体用天线部件、处理装置以及处理方法
技术领域
本发明涉及在对平板显示器(FPD)制造用的玻璃基板等的被处理基板实施感应耦合等离子体处理时使用的感应耦合等离子体用天线部件、使用了该感应耦合等离子体用天线部件的感应耦合等离子体处理装置以及感应耦合等离子体处理方法。
背景技术
在液晶显示装置(LCD)等的平板显示器(FPD)制造工序中，存在对玻璃制的基板进行等离子体蚀刻、成膜处理等的等离子体处理的工序，为了进行这种等离子体处理而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。以往，作为等离子体处理装置，大多使用电容耦合等离子体处理装置，但是，近来，具有高真空度且能够得到高密度的等离子体这种大优点的感应耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma：ICP)处理装置受到关注。
在感应耦合等离子体处理装置中，在构成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，对处理容器内供给处理气体并对该高频天线供给高频电力，由此使处理容器内产生感应耦合等离子体，使用该感应耦合等离子体对被处理基板实施规定的等离子体处理。作为高频天线，大多使用形成涡旋状的环状天线。
在使用平面环状天线的感应耦合等离子体处理装置中，通过在处理容器内的平面天线正下方的空间内生成的感应电场来生成等离子体，但是，此时，与天线正下方的各位置上的电场强度相应地具有等离子体高密度区域和等离子体低密度区域的分布，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，来使感应电场均匀化，生成均匀的等离子体。
因此，提出了以下技术：在径方向上隔着间隔设置具有形成内侧部分和外侧部分这两个涡旋状的环状天线的天线部件，调整它们的阻抗而独立地控制这两个环状天线部的电流值，通过对由这些环状天线部产生的等离子体由于扩散而形成的密度分布的重叠方式进行控制，来控制作为感应耦合等离子体的整体的密度分布(专利文献1)。另外，还提出了以下技术：为了针对大型基板得到均匀的等离子体分布，将三个以上的涡旋状的环状天线以同心状的方式配置(专利文献2)。
并且，近来，为了针对大型基板进行更精细的等离子体控制，使等离子体控制区域更细分化，与该区域对应地配置更多的平面状的涡旋天线，尝试控制它们的电流。
专利文献1：日本特开2007-311182号公报
专利文献2：日本特开2009-277859号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在平面状地配置多个涡旋状天线的情况下，在邻接的天线之间感应电场的方向有时成为相反方向，在其间的部分处电场相互抵消，因此形成几乎不生成等离子体的区域。
本发明是鉴于上述情形而完成的，目的在于提供一种在平面状地邻接设置多个天线的情况下能够确保良好的等离子体控制性的天线部件、使用了该天线部件的感应耦合等离子体处理装置以及感应耦合等离子体处理方法。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，在本发明的第一观点中，提供一种感应耦合等离子体用天线部件，具有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感应耦合等离子体的天线，其特征在于，构成为，上述天线具有与上述基板相对置地形成的、生成有助于生成上述感应耦合等离子体的感应电场的平面区域，并且配置为上述平面区域由多个天线段构成，所述多个天线段均具有形成上述平面区域的一部分的平面部，上述天线段是在与上述基板交叉的方向上纵向螺旋状地卷绕天线线材构成的。
在上述第一观点中，能够将上述多个天线段的上述平面部配置成使上述平面区域形成环状，上述多个天线段构成为天线线材形成环状的多段环状天线。在该情况下，能够分别对上述多个天线段提供高频电力，使其独立地流动电流，上述平面区域作为整体流动环状的电流。
另外，能够形成以下结构：上述基板呈矩形状，上述多段环状天线呈与上述矩形状的基板对应的框缘状，上述多个天线段中的一部分天线段为上述平面区域的多个角要素，上述多个天线段中的另一部分天线段为上述平面区域的多个边要素。
还可以是，将上述多段环状天线与一个以上的其它环状天线同心状地配置，来构成上述感应耦合等离子体用天线部件，在该情况下，能够将上述其它环状天线设为单一的涡旋状天线。
将上述多个天线段的上述平面部以格子状或者直线状配置而使上述平面区域形成为矩形状，上述多个天线段构成将天线线材平行地配置的多段平行天线。在该情况下，能够分别对上述多个天线段提供高频电力，使其分别独立地流动平行且同一方向的电流。
并且，在上述第一观点中，还能够具有对分别流过上述多个天线段的电流进行控制的单元。
在本发明的第二观点中，提供一种感应耦合等离子体处理装置，对基板实施感应耦合等离子体处理，其特征在于，具备：处理容器；电介质壁，其在上述处理容器内划分出对基板实施处理的处理室，并成为上述处理室的顶壁；载置台，其在上述处理室内载置上述基板；天线部件，其设置于上述电介质壁的上方，具有用于在上述处理室内生成感应耦合等离子体的天线；以及高频电力提供单元，其对上述天线提供高频电力，其中，上述天线具有面对上述电介质壁的上表面且与上述基板相对置地形成的、生成有助于生成上述感应耦合等离子体的感应电场的平面区域，并且配置为上述平面区域由多个天线段构成，所述多个天线段均具有形成上述平面区域的一部分的平面部，上述天线段是在与上述基板交叉的方向上纵向螺旋状地卷绕天线线材构成的。
在本发明的第三观点中，提供一种感应耦合等离子体处理装置，对基板实施感应耦合等离子体处理，其特征在于，具备：处理容器；金属壁，其在上述处理容器内划分出对基板实施处理的处理室，成为上述处理室的顶壁，并与上述处理容器绝缘；载置台，其在上述处理室内载置基板；天线部件，其设置于上述金属壁的上方，具有用于在上述处理室内生成感应耦合等离子体的天线；以及高频电力提供单元，其对上述天线提供高频电力，其中，上述天线具有面对上述金属壁的上表面且与上述基板相对置地形成的、生成有助于生成上述感应耦合等离子体的感应电场的平面区域，并且配置为上述平面区域由多个天线段构成，所述多个天线段均具有形成上述平面区域的一部分的平面部，上述天线段是在与上述基板交叉的方向上纵向螺旋状地卷绕天线线材构成的。
在上述第三观点中，作为上述金属壁，能够使用包含铝或者铝合金的金属壁。另外，上述金属壁是将多个分割壁在相互绝缘的状态下配置成格子状而构成的。
在本发明的第四观点中，提供一种感应耦合等离子体处理方法，使用感应耦合等离子体处理装置对基板实施感应耦合等离子体处理，其特征在于，该感应耦合等离子体处理装置具备：处理室，其收容基板而实施等离子体处理；载置台，其在上述处理室内载置基板；天线部件，其具有用于在上述处理室内生成感应耦合等离子体的天线；以及高频电力提供单元，其对上述天线提供高频电力，该感应耦合等离子体处理装置构成为，上述天线具有与上述基板相对置地形成的、生成有助于生成上述感应耦合等离子体的感应电场的平面区域，并且配置为上述平面区域由多个天线段构成，所述多个天线段均具有形成上述平面区域的一部分的平面部，上述天线段是在与上述基板交叉的方向上纵向螺旋状地卷绕天线线材构成的，其中，将上述多个天线段的上述平面部配置成使上述平面区域形成为环状，上述多个天线段分别独立地流动电流，使得上述平面区域作为整体流动环状的电流。
在本发明的第五观点中，提供一种感应耦合等离子体处理方法，使用感应耦合等离子体处理装置对基板实施感应耦合等离子体处理，其特征在于，该感应耦合等离子体处理装置具备：处理室，其收容基板而实施等离子体处理；载置台，其在上述处理室内载置基板；天线部件，其具有用于在上述处理室内生成感应耦合等离子体的天线；以及高频电力提供单元，其对上述天线提供高频电力，该感应耦合等离子体处理装置构成为，上述天线具有与上述基板相对置地形成的、生成有助于生成上述感应耦合等离子体的感应电场的平面区域，并且配置为上述平面区域由多个天线段构成，所述多个天线段均具有形成上述平面区域的一部分的平面部，上述天线段是在与上述基板交叉的方向上纵向螺旋状地卷绕天线线材构成的，其中，将上述多个天线段的上述平面部以格子状或者直线状配置而使上述平面区域形成为矩形状，使上述多个天线段分别独立地流动平行且同一方向的电流。
发明的效果
根据本发明，构成为，天线具有与基板相对置地形成的、生成有助于生成感应耦合等离子体的感应电场的平面区域，并且配置为平面区域由多个天线段构成，所述多个天线段均具有形成上述平面区域的一部分的平面部，天线段是在与上述基板交叉的方向上纵向螺旋状地卷绕天线线材构成的，因此能够被配置成在平面区域中邻接的天线段之间感应电场(高频电流)的方向不会成为相反方向，不存在感应电场相互抵消的区域。因此，具有良好的效率并且能够提高等离子体的均匀性。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的感应耦合等离子体处理装置的截面图。
图2是表示使用于图1的感应耦合等离子体处理装置的感应耦合等离子体用天线部件的高频天线的一例的俯视图。
图3是表示感应耦合等离子体用天线部件的外侧天线中的第一天线段的立体图。
图4是表示感应耦合等离子体用天线部件的外侧天线中的第二天线段的立体图。
图5是表示感应耦合等离子体用天线部件的中间天线的俯视图。
图6是表示感应耦合等离子体用天线部件的内侧天线的俯视图。
图7是表示感应耦合等离子体用天线部件的中间天线和内侧天线的其它例的俯视图。
图8是表示感应耦合等离子体用天线部件的供电部的示意图。
图9是用于说明作为天线段使用以往的涡旋状天线的情况下的感应电场(高频电流)的方向的图。
图10是表示使用了本发明的第一实施方式所涉及的感应耦合等离子体处理装置的天线部件的情况下的感应电场的方向的示意图。
图11是用于说明优选的天线段的结构的图。
图12是表示构成在本发明的第二实施方式的天线部件中使用的高频天线的天线的俯视图。
图13是表示图12的天线的天线段的立体图。
图14是表示本发明的第三实施方式所涉及的感应耦合等离子体处理装置的截面图。
图15是用于说明图14的金属壁的结构的俯视图。
图16是用于说明本发明的第三实施方式所涉及的感应耦合等离子体处理装置中的等离子体生成原理的图。
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；14：匹配器；15：高频电源；19：供电线；20：处理气体供给系统；23：载置台；30：排气装置；50：天线部件；51：供电部；52：分支线；53：可变电容器；61：第一天线段；62、72、81、82、83、84、91、92、93、94、151、184：天线线材；63、73、185：平面部；71：第二天线段；100：控制部；101：用户接口；102：存储部；131：外侧天线；132：中间天线；133：内侧天线；181：直线状天线；182：矩形状区域；183：天线段；202：金属壁；202a~202d：分割壁；203：绝缘构件；G：基板。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。
<第一实施方式>
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的感应耦合等离子体处理装置的截面图，图2是表示使用于该感应耦合等离子体处理装置的天线部件的俯视图。该装置例如使用于在FPD用玻璃基板上形成薄膜晶体管时的金属膜、ITO膜、氧化膜等的蚀刻、抗蚀膜的灰化处理。作为FPD，例示液晶显示器(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、例如对内壁面进行阳极氧化处理而得到的铝构成的方筒形状的气密的主体容器1。可分解地组装该主体容器1，通过接地线1a进行电接地。主体容器1被电介质壁(电介质窗)2上下划分为天线室3和处理室4。因而电介质壁2作为处理室4的顶壁而发挥功能。电介质壁2由Al2O3等陶瓷、石英等构成。
在电介质壁2的下侧部分中嵌入了处理气体供给用的喷头壳体11。喷头壳体11例如被设置成十字状，作为从下方支承电介质壁2的梁而发挥功能。也可以是电介质壁2与十字状的喷头壳体11对应地被分割成四个部分。此外，支承上述电介质壁2的喷头壳体11成为通过利用多个吊杆(未图示)悬挂于主体容器1的顶部的状态。
该喷头壳体11由导电性材料、优选金属、例如以不产生污染物的方式对其内表面或者外表面进行阳极氧化处理而得到的铝构成。该喷头壳体11进行电接地。
在该喷头壳体11中形成有水平延伸的气体流路12，向下方延伸的多个气体喷出孔12a与该气体流路12连通。另一方面，在电介质壁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，与包括处理气体供给源和阀系统等的处理气体供给系统20连接。因而，在等离子体处理过程中，从处理气体供给系统20供给的处理气体通过气体供给管20a被供给到喷头壳体11内，从其下表面的气体喷出孔12a向处理室4内喷出。
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之间设置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内设置有包括高频(RF)天线13的天线部件50。高频电源15经由供电部51、供电线19、匹配器14来与高频天线13连接。另外，利用由绝缘构件构成的隔离件17，将高频天线13与电介质壁2分离。而且，从高频电源15对高频天线13例如提供频率为13.56MHz的高频电力，由此在处理室4内生成感应电场，从喷头壳体11供给的处理气体由于该感应电场而等离子体化。此外，在后文中说明天线部件50和供电部51。
处理室4内的下方设置有载置台23，该载置台23用于载置矩形状的FPD用玻璃基板(以下简单称为基板)G，使得基板G隔着电介质壁2来与高频天线13相对置。载置台23由导电性材料、例如对表面进行阳极氧化处理而得到的铝构成。载置于载置台23的基板G通过静电卡盘(未图示)被吸附保持。
载置台23被收纳于绝缘体框24内，并且，被中空的支柱25支承。支柱25维持气密状态并贯通主体容器1的底部，配置于主体容器1外的升降机构(未图示)支承，在搬入搬出基板G时由升降机构在上下方向上驱动载置台23。此外，在收纳载置台23的绝缘体框24与主体容器1的底部之间配置有气密地包围支柱25的波纹管26，由此，即使载置台23上下运动，也保证处理容器4内的气密性。另外，在处理室4的侧壁4a上设置有用于搬入搬出基板G的搬入搬出口27a以及打开和关闭该搬入搬出口27a的闸阀27。
在载置台23上通过设置于中空的支柱25内的供电线25a而经由匹配器28连接高频电源29。该高频电源29在等离子体处理过程中将偏压用的高频电力、例如频率为6MHz的高频电力施加到载置台23。由于由该偏压用的高频电力生成的自偏压，在处理室4内生成的等离子体中的离子被有效地吸引到基板G。
并且，在载置台23内设置有由陶瓷加热器等加热单元、制冷剂流路等构成的温度控制机构以及温度传感器(均未图示)，以控制基板G的温度。针对这些机构、构件的配管、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的底部中通过排气管31连接有包括真空泵等的排气装置30。通过该排气装置30对处理室4进行排气，从而在等离子体处理过程中，处理室4内被设定和维持为规定的真空气氛(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)，设置有用于供给He气体的He气体流路41，其中He气体作为固定压力的导热用气体。这样，对基板G的背面侧供给导热用气体，由此能够避免在真空下基板G的温度上升、温度变化。
该等离子体处理装置的各结构部构成为与由微处理器(计算机)构成的控制部100进行连接而得到控制。另外，在控制部100上连接有键盘、用户接口101，该键盘由操作员进行输入用于管理等离子体处理装置的命令等的输入操作，该用户接口101由使等离子体处理装置的运行状况可视化显示的显示器等构成。并且，在控制部100上连接有存储部102，该存储部102保存用于通过控制部100的控制来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，也可以是CDROM、DVD、快闪存储器等便携式存储器。另外，也可以从其它装置例如通过专用线路来适当地传输制程程序。而且，根据需要，根据来自用户接口101的指示等从存储部102调出任意的处理制程程序而使控制部100执行，由此在控制部100的控制下，在等离子体处理装置进行期望的处理。
接着，详细说明上述天线部件50。
如上所述，天线部件50具有高频天线13，并且，具有供电部51，其将经过匹配器14得到的高频电力提供给高频天线13。
如图2所示，高频天线13具有外侧天线131、中间天线132以及内侧天线133，这些天线具有生成有助于生成等离子体的感应电场的平面区域、具体地说平面状的框缘状区域141、142、143。这些框缘状区域141、142、143形成为面对电介质壁2而与基板G相对置。另外，框缘状区域141、142、143被配置为形成同心状，作为整体构成与矩形基板G对应的矩形状平面。
外侧天线131由构成框缘状区域141的角部的四个第一天线段61以及构成边中央部的四个第二天线段71这共计八个天线段构成，构成为整体为环状天线的多段环状天线。
如图3所示，第一天线段61构成为，在与基板G(电介质壁2)交叉的方向上纵向螺旋状地卷绕由导电性材料、例如铜等构成的天线线材62，面对电介质壁2的平面部63构成生成有助于等离子体的感应电场的框缘状区域141的一部分(角部)。在平面部63中，天线线材62被配置成三条平行且形成角部。
另外，如图4所示，第二天线段71构成为在与基板G(电介质壁2)交叉的方向上纵向螺旋状地卷绕由导电性材料、例如铜等构成的天线线材72，面对电介质壁2的平面部73构成生成有助于等离子体的感应电场的框缘状区域141的一部分(边中央部)。在平面部73中，天线线材72被配置成三条平行。
中间天线132和内侧天线133均构成为螺旋状的平面天线(在图2中，方便起见，描绘成同心状)，各个天线面对电介质壁2而形成的平面整体构成框缘状区域142和143。
例如图5所示，中间天线132卷绕由导电性材料、例如铜等构成的四个天线线材81、82、83、84而构成整体成为螺旋状的多单元(四单元)天线。具体地说，天线线材81、82、83、84每隔90°错开位置而卷绕，使具有等离子体变弱的趋势的角部的卷数多于边的中央部的卷数。在图示的例子中，角部的卷数为二，边的中央部的卷数为一。该天线线材的配置区域构成上述框缘状区域142。
例如图6所示，内侧天线133卷绕由导电性材料、例如铜等构成的四个天线线材91、92、93、94而构成整体成为螺旋状的多层(四层)天线。具体地说，天线线材91、92、93、94每隔90°错开位置而卷绕，使具有等离子体变弱的趋势的角部的卷数多于边的中央部的卷数。在图示的例子中，角部的卷数为三，边的中央部的卷数为二。该天线线材的配置区域构成上述框缘状区域143。
此外，在使用多层天线构成中间天线132、内侧天线133的情况下，天线线材的数量并不限定于四条，也可以是任意数量的多层天线，并且错开角度也并不限定于90°。
另外，如图7所示，中间天线132、内侧天线133也可以是螺旋状地卷绕一个天线线材151而得到的。
并且，并不限定于具有这种三个环状天线的天线，也可以是两个环状天线和四个以上的环状天线。即，除了环状地配置天线段的结构的环状天线以外，还能够设为设置了一个或者两个以上的单一环状天线的结构。
并且，还可以仅设置一个或者两个以上与外侧天线131同样的、环状地配置天线段而成的结构的多段环状天线而构成高频天线13。
如图8所示，供电部51具有从供电线19分支而与外侧天线131的八个天线段、中间天线132以及内侧天线133相连接的十个分支线52。在这些分支线52中除了一个以外设置有作为阻抗调整单元的可变电容器53。在图示的例子中，仅向内侧天线133的分支线52未设置可变电容器53。因而，共计设置了九个可变电容器53。分支线52与外侧天线131的八个天线段以及设置于中间天线132、内侧天线133的端部的供电端子(未图示)相连接。
关于外侧天线131的八个天线段和中间天线132，通过这些外侧天线131的八个天线段和中间天线132以及与之相连接的可变电容器53，分别构成天线电路，内侧天线133单独构成天线电路。而且，通过调节九个可变电容器53的电容，对包括外侧天线131的八个天线段和中间天线132的各个天线电路的阻抗进行控制，其结果，能够对流过包括外侧天线131的八个天线段、中间天线132以及内侧天线133的各个天线电路的电流进行控制。这样，通过控制流过这些天线电路的电流，对与这些对应的等离子体控制区域的感应电场进行控制而能够精确地控制等离子体密度分布。此外，也可以对所有天线电路设置电容器53。
此外，可以按照各天线段的每个天线段来控制流过外侧天线131的电流，也可以将多个天线段进行分组而按照每个组来控制流过外侧天线131的电流。
在以下第二实施方式和第三实施方式中也能够同样地进行上述电流控制。
接着，说明使用具有上述结构的感应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时的处理动作。
首先，在打开闸阀27的状态下从搬入搬出口27a通过搬送机构(未图示)将基板G搬入到处理室4内，在载置到载置台23的载置面之后，通过静电卡盘(未图示)将基板G固定于载置台23上。接着，在处理室4内将从处理气体供给系统20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，并且使用排气装置30通过排气管31对处理室4内进行真空排气，由此使处理室内维持为例如0.66~26.6Pa左右的压力气氛。
另外，此时，在基板G的背面侧的冷却空间内，为了避免基板G的温度上升、温度变化，通过He气体流路41来供给He气体作为导热用气体。
接着，从高频电源15例如将13.56MHz的高频施加到高频天线13，由此通过电介质壁2在处理室4内生成均匀的感应电场。通过这样生成的感应电场，在处理室4内使处理气体等离子体化，生成高密度的感应耦合等离子体。使用该等离子体，作为等离子体处理对基板G例如进行等离子体蚀刻处理。
在该情况下，如上所述，高频天线13为将作为环状天线的外侧天线131、中间天线132、内侧天线133同心状地设置，并且外侧天线131由生成有助于生成等离子体的感应电场的缘状区域141的、构成角部的四个第一天线段61以及构成边中央部的四个第二天线段71这共计八个天线段构成，因此通过对与这些对应的等离子体控制区域的感应电场进行控制，能够精确地控制等离子体密度分布。
另外，当将构成外侧天线131的第一天线段61和第二天线段71构成为以往天线使用的平面状地卷绕天线线材而成的涡旋状天线时，如图9所示，在邻接的涡旋状天线171中感应电场(高频电流)有时成为相反方向，在这种情况下，导致感应电场相互抵消，在邻接的涡旋状天线171之间的区域A内感应电场变得非常弱，形成几乎不生成等离子体的区域。
与此相对，在本实施方式中，关于第一天线段61和第二天线段71，在与基板G(电介质壁2)交叉的方向上卷绕天线线材62和72而构成纵向螺旋状，因此如图10所示，面对电介质壁2的生成有助于等离子体的感应电场的部分即平面部63和73的感应电场(高频电流)的方向成为沿着环状区域141的一个方向，不存在感应电场相互抵消的区域，因此与平面地排列涡旋状天线的情况相比效率更高，并且能够提高等离子体的均匀性。另外，中间天线132和内侧天线133的感应电场的方向也与外侧天线131相同，即使在内侧的区域内也不存在感应电场相互抵消的区域。
此外，关于第一天线段61和第二天线段71，优选为如图11中示意地所示那样，为了使天线线材62和72的在平面部63和73的相反侧的中空上方的部分的感应电场无助于生成等离子体，该部分与等离子体之间的距离B为平面部63和73中的天线线材62和72与等离子体之间的距离A的2倍以上。
<第二实施方式>
接着，说明本发明的第二实施方式。
图12是表示构成在本发明的第二实施方式的天线部件中使用的高频天线的天线的俯视图。
在上述第一实施方式中，示出了使用天线部件50的例子，该天线部件50具有高频天线13，该高频天线13是将作为多段螺旋状的环状天线的外侧天线131与作为环状天线的中间天线132和内侧天线133同心状地配置而得到的，其中将外侧天线131为将多个纵向螺旋状的天线段以环状方式配置，使得其下表面的平面部形成生成有助于生成等离子体的感应电场的框缘状区域141。但是在本实施方式中，如图12所示，仅以平行天线181构成高频天线。即，平行天线181生成有助于生成等离子体的感应电场，并且具有面对电介质壁2而与基板G相对置地形成的矩形状平面区域182，将这些矩形状区域182分为格子状的等离子体控制区域，在这些区域中分别配置构成矩形状区域182的一部分的天线段183，以在矩形状区域182中天线线材全部平行的方式构成为多段平行天线。
如图13所示，天线段183构成为在与基板G(电介质壁2)交叉的方向、例如正交的方向即垂直方向上螺旋状地卷绕由导电性材料、例如铜等构成的天线线材184，面对电介质壁2的平面部185构成生成有助于生成等离子体的感应电场的矩形状区域182的一部分。在平面部185中，天线线材184被配置成四条平行。
在图12中，示出了纵横各设置四个天线段183而成的16分割类型的例子，但是也可以纵横各设置两个而成的4分割类型、纵横各设置三个而成的3分割类型、纵横各设置五个而成的25分割类型或者进行更多分割的类型。这样，使格子的网格变细而增加等离子体控制区域，由此能够实现更精确的等离子体控制。
这样，将天线段183的平面部185配置成格子状，如图12所示，设为天线段183的感应电场(高频电流)的方向全部相同，由此不存在以往的涡旋状天线排列的情况下的感应电场相互抵消的区域。因此，与涡旋状天线排列的情况相比，效率更高，并且能够提高等离子体的均匀性。
此外，平行天线181并不限定于将天线段183配置成格子状的天线，也可以是单纯地直线状地配置的天线。
<第三实施方式>
接着，说明本发明的第三实施方式。
图14是表示本发明的第三实施方式所涉及的感应耦合等离子体处理装置的截面图。
在本实施方式中，代替第一实施方式所涉及的感应耦合等离子体处理装置的电介质壁(电介质窗)2，设置有由非磁性的金属、例如铝或者铝合金构成的金属壁(金属窗)202。其它结构基本上与第一实施方式相同。因此，在图14中，对与图1相同的部分附加相同的附图标记而省略说明。
在本实施方式中，金属壁202被分割成格子状。具体地说，如图15所示，被分割成分割壁202a、202b、202c、202d这四个部分。这些四个分割壁202a~202d通过绝缘构件203载置于作为支承架5和支承梁而发挥功能的喷头壳体11上。这样，四个分割壁202a~202d通过绝缘构件203载置于支承架5和喷头壳体11上，由此与支承架5、喷头壳体11以及主体容器1绝缘，并且分割壁202a~202d之间也相互绝缘。
使用于第一实施方式的电介质壁2由脆性材料、例如石英构成，但是使用于本实施方式的金属壁是延性材料，因此在制作时容易使其本身大型化，从而容易应对大型基板。
使用金属壁202的情况下的等离子体生成原理与使用电介质壁2的情况不同。即，如图16所示，通过环状地流过高频天线13的高频电流IRF，在金属壁202的上表面(高频天线侧表面)产生感应电流。感应电流由于集肤效应而仅流入到金属壁202的表面部分，但是金属壁202被分割成四个分割壁202a~202d，这四个分割壁202a~202d与作为支承架5、支承梁的喷头壳体11以及主体容器1绝缘，因此流过金属壁202的上表面、即分割壁202a~202d的感应电流分别流向分割壁202a~202d的侧面，接着，流过侧面的感应电流流向分割壁202a~202d的下表面(处理室侧表面)，并且，通过分割壁202a~202d的侧面再次返回到金属壁202的上表面，生成涡流IED。这样，在金属壁202中生成从分割壁202a~202d的上表面(高频天线侧表面)向下表面(处理室侧表面)循环的涡流IED。循环的该涡流IED中的、流过金属壁202的下表面的电流在处理室4内生成感应电场，通过该感应电场生成处理气体的等离子体。
作为高频天线，可以是如图2示出的将作为环状天线的外侧天线131、中间天线132、内侧天线133的天线同心状地设置得到的天线，也可以是仅由与外侧天线131同样的、具有环状地配置天线段的结构的环状天线构成的天线，也可以是仅具有将图12示出的直线状的天线段183配置成同一方向的而成的直线状天线181的天线。
在高频天线由环状天线构成的情况下，当使用一个板作为金属壁202时，由于高频天线在金属壁202的上表面生成的涡流IED仅在金属壁202的上表面循环。因而，涡流IED不在金属壁202的下表面流动而不生成等离子体。因此，如上所述，将金属壁202分割成多个分割壁并且使相互绝缘，涡流IED流过金属壁202的下表面。
另一方面，在高频天线由图12示出的直线状天线181构成的情况下，即使是金属壁202为一个板，在其上表面上生成的涡流IED也生成从上表面通过侧面到达下表面并且通过侧面返回到上表面的循环电流，因此在金属壁202的下表面生成感应电场，从而能够生成等离子体。即，不管是否分割成多个部分的金属壁还是由一个板构成的金属壁，如果与一个金属板对应的天线电流不是在上表面上循环状地封闭而是以横切的方式流动即可。
此外，本发明并不限定于上述实施方式而能够进行各种变形。例如，在上述实施方式中，示出了将设置成纵向螺旋状的多个天线段环状地配置的例子以及直线状(矩阵状)地配置的例子，但是并不限定于此，能够根据要生成的等离子体来任意地进行配置。另外，如上所述，可以是仅以将设置成纵向螺旋状的多个天线段配置而成的天线来构成高频天线，也可以是使将设置成纵向螺旋状的多个天线段配置而成的天线与其它天线进行组合来构成高频天线。
并且，在上述实施方式中，作为用于对各天线段或者天线进行电流控制的阻抗调整单元而使用了可变电容器，但是也可以是可变线圈等其它阻抗调整单元。另外，为了对各天线段或者天线进行电流控制，也可以使用功率分配器来分配电流。并且，为了对各天线段或者天线进行电流控制，也可以按照每个天线段或者天线来设置高频电源。
并且，在上述实施方式中，说明了使用电介质壁或者金属壁构成处理室的顶部并沿着作为处理室外的顶部的电介质壁或者金属壁的上表面配置天线的结构，但是如果能够通过电介质壁或者金属壁来隔在天线与等离子体生成区域之间，则也可以是在处理室内配置天线的结构。
并且，在上述实施方式中，示出了将本发明应用于蚀刻处理的情况，但是还能够应用于CVD成膜等的其它等离子体处理装置。并且，示出了作为基板使用了FPD用的矩形基板的例子，但是还能够应用于对太阳能电池等其它矩形基板进行处理的情况，并不限定于矩形，例如还能够应用于半导体晶圆等圆形的基板。

Claims (15)

1.一种感应耦合等离子体用天线部件，具有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感应耦合等离子体的天线，该感应耦合等离子体用天线部件的特征在于，构成为，
上述天线具有与上述基板相对置地形成的、生成有助于生成上述感应耦合等离子体的感应电场的平面区域，并且配置为上述平面区域由多个天线段构成，所述多个天线段均具有形成上述平面区域的一部分的平面部，上述天线段是在与上述基板交叉的方向上纵向螺旋状地卷绕天线线材构成的。
2.根据权利要求1所述的感应耦合等离子体用天线部件，其特征在于，
将上述多个天线段的上述平面部配置成使上述平面区域形成为环状，上述多个天线段构成天线线材呈环状的多段环状天线。
3.根据权利要求2所述的感应耦合等离子体用天线部件，其特征在于，
对上述多个天线段分别提供高频电力，使得上述多个天线段分别独立地流动电流，上述平面区域作为整体流动环状的电流。
4.根据权利要求2或者3所述的感应耦合等离子体用天线部件，其特征在于，
上述基板呈矩形状，上述多段环状天线呈与上述矩形状的基板对应的框缘状，上述多个天线段中的一部分天线段为上述平面区域的多个角要素，上述多个天线段中的另一部分天线段为上述平面区域的多个边要素。
5.根据权利要求2~4中的任一项所述的感应耦合等离子体用天线部件，其特征在于，
将上述多段环状天线与一个以上的其它环状天线同心状地配置，来构成上述感应耦合等离子体用天线部件。
6.根据权利要求5所述的感应耦合等离子体用天线部件，其特征在于，
上述其它环状天线为单一的涡旋状天线。
7.根据权利要求1所述的感应耦合等离子体用天线部件，其特征在于，
将上述多个天线段的上述平面部以格子状或者直线状配置而使上述平面区域形成为矩形状，上述多个天线段构成将天线线材平行地配置的多段平行天线。
8.根据权利要求7所述的感应耦合等离子体用天线部件，其特征在于，
对上述多个天线段分别提供高频电力，使得上述多个天线段分别独立地流动平行且同一方向的电流。
9.根据权利要求1~8中的任一项所述的感应耦合等离子体用天线部件，其特征在于，
还具有对分别流过上述多个天线段的电流进行控制的单元。
10.一种感应耦合等离子体处理装置，对基板实施感应耦合等离子体处理，其特征在于，具备：
处理容器；
电介质壁，其在上述处理容器内划分出对基板实施处理的处理室，并成为上述处理室的顶壁；
载置台，其在上述处理室内载置上述基板；
天线部件，其设置于上述电介质壁的上方，具有用于在上述处理室内生成感应耦合等离子体的天线；以及
高频电力提供单元，其对上述天线提供高频电力，
其中，上述天线具有面对上述电介质壁的上表面且与上述基板相对置地形成的、生成有助于生成上述感应耦合等离子体的感应电场的平面区域，并且配置为上述平面区域由多个天线段构成，所述多个天线段均具有形成上述平面区域的一部分的平面部，上述天线段是在与上述基板交叉的方向上纵向螺旋状地卷绕天线线材构成的。
11.一种感应耦合等离子体处理装置，对基板实施感应耦合等离子体处理，其特征在于，具备：
处理容器；
金属壁，其在上述处理容器内划分出对基板实施处理的处理室，成为上述处理室的顶壁，并与上述处理容器绝缘；
载置台，其在上述处理室内载置基板；
天线部件，其设置于上述金属壁的上方，具有用于在上述处理室内生成感应耦合等离子体的天线；以及
高频电力提供单元，其对上述天线提供高频电力，
其中，上述天线具有面对上述金属壁的上表面且与上述基板相对置地形成的、生成有助于生成上述感应耦合等离子体的感应电场的平面区域，并且配置为上述平面区域由多个天线段构成，所述多个天线段均具有形成上述平面区域的一部分的平面部，上述天线段是在与上述基板交叉的方向上纵向螺旋状地卷绕天线线材构成的。
12.根据权利要求11所述的感应耦合等离子体处理装置，其特征在于，
上述金属壁由铝或者铝合金构成。
13.根据权利要求11或者12所述的感应耦合等离子体处理装置，其特征在于，
上述金属壁是将多个分割壁在相互绝缘的状态下配置成格子状而构成的。
14.一种感应耦合等离子体处理方法，使用感应耦合等离子体处理装置对基板实施感应耦合等离子体处理，其特征在于，该感应耦合等离子体处理装置具备：处理室，其收容基板而实施等离子体处理；载置台，其在上述处理室内载置基板；天线部件，其具有用于在上述处理室内生成感应耦合等离子体的天线；以及高频电力提供单元，其对上述天线提供高频电力，
该感应耦合等离子体处理装置构成为，上述天线具有与上述基板相对置地形成的、生成有助于生成上述感应耦合等离子体的感应电场的平面区域，并且配置为上述平面区域由多个天线段构成，所述多个天线段均具有形成上述平面区域的一部分的平面部，上述天线段是在与上述基板交叉的方向上纵向螺旋状地卷绕天线线材构成的，
其中，将上述多个天线段的上述平面部配置成使上述平面区域形成为环状，上述多个天线段分别独立地流动电流，使得上述平面区域作为整体流动环状的电流。
15.一种感应耦合等离子体处理方法，使用感应耦合等离子体处理装置对基板实施感应耦合等离子体处理，其特征在于，该感应耦合等离子体处理装置具备：处理室，其收容基板而实施等离子体处理；载置台，其在上述处理室内载置基板；天线部件，其具有用于在上述处理室内生成感应耦合等离子体的天线；以及高频电力提供单元，其对上述天线提供高频电力，
该感应耦合等离子体处理装置构成为，上述天线具有与上述基板相对置地形成的、生成有助于生成上述感应耦合等离子体的感应电场的平面区域，并且配置为上述平面区域由多个天线段构成，所述多个天线段均具有形成上述平面区域的一部分的平面部，上述天线段是在与上述基板交叉的方向上纵向螺旋状地卷绕天线线材构成的，
其中，将上述多个天线段的上述平面部以格子状或者直线状配置而使上述平面区域形成为矩形状，使上述多个天线段分别独立地流动平行且同一方向的电流。
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