CN103996595B - 电感耦合等离子体处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够使用分割型电介质窗对大型被处理基板进行均匀的等离子体处理的电感耦合等离子体处理装置。本发明为对矩形形状的基板实施电感耦合等离子体处理的电感耦合等离子体处理装置，包括：收纳基板的处理室；用于在处理室内的配置基板的区域生成电感耦合等离子体的高频天线；和配置在生成电感耦等离子体的生成区域与高频天线之间，与基板对应地设置的呈矩形形状的电介质窗，高频天线设置成在与电介质窗对应的面内回转走线，电介质窗由金属制的支承梁分割为多个分割片，多个分割片包括包含长边的第一分割片和包含短边的第二分割片，第二分割片的径向的宽度（a）与上述第一分割片的径向的宽度（b）之比a/b为0.8以上1.2以下的范围。

Description

电感耦合等离子体处理装置

技术领域

本发明涉及对平板显示器（FPD）制造用的玻璃基板等被处理基板实施等离子体处理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，为了进行这样的等离子体处理，能够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，但是，最近，具有能够在高真空度下得到高密度的等离子体的大优点的电感耦合等离子体（Inductively Coupled Plasma：ICP）处理装置受到关注。

电感耦合等离子体处理装置，在构成收容被处理基板的处理室的顶壁的电介质窗的上侧配置高频天线、对处理室内供给处理气体并且对该高频天线供给高频电力，由此在处理室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规定的等离子体处理。作为电感耦合等离子体处理装置的高频天线，大多使用平面状的呈规定图案的平面天线。作为这样的电感耦合等离子体处理装置，已知有例如专利文献1中公开的电感耦合等离子体处理装置。

近来，被处理基板的尺寸变得大型化，例如在LCD用的矩形玻璃基板中，短边×长边的长度从约1500mm×约1800mm的尺寸向约2200mm×约2400mm的尺寸、进而向约2800mm×约3000mm的尺寸显著地大型化。

随着这种被处理基板的大型化，构成电感耦合等离子体处理装置的顶壁的矩形形状的电介质窗也进行大型化，但构成电介质窗的石英或陶瓷等电介质材料较脆，所以不适合大型化。因此，例如，如专利文献2记载的那样，用金属制的支承梁（金属支承梁）将电介质窗分割成四个部分等来应对电介质窗的大型化。

另外，由于被处理基板的大型化更加显著地进展，所以探讨进一步增加电介质窗部的分割数，但在使用专利文献2中记载那样的进行直线的分割的方法，将电介质窗每边分割成3个部分例如均等地分割为9个部分的情况下，当高频天线为环状或涡旋状时，划分中央的分割窗的金属支承梁构成与高频天线平行的闭合回路而在金属支承梁产生反电动势，金属支承梁正下方的等离子体变弱。

因此，在专利文献3中公开了如下技术：在电介质窗的中央部分用与高频天线交叉的辐射状的金属支承梁分割电介质窗，使得不在金属支承梁构成与高频天线平行的闭合回路。

例如如图17所示，在高频天线413呈同心状地形成3个环状天线413a、413b、413c的情况下，在金属支承梁406设置从电介质窗402的中央辐射状地延伸的部分而成为分割成8个部分，由此金属支承梁406不构成与高频天线平行的闭合回路。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第3077009号公报

专利文献2：日本特许第3609985号公报

专利文献3：特开2012-227428号公报

发明内容

发明想要解决的技术问题

但是，如图17所示，当金属支承梁406以从电介质窗402的中央辐射状延伸的方式形成时，与矩形形状基板对应地形成为矩形形状的电介质窗402的、包含长边的长边中央分割片402a和包含短边的短边中央分割片402b在径向上的宽度不同，高频天线413的天线的匝数相同，所以感应电场的电场强度因长边中央分割片402a和短边中央分割片402b而不同，难以进行均匀性高的等离子体处理。

这样的问题也同样产生于不产生在金属支承梁构成与高频天线平行的闭合回路的问题的、例如用对角线将矩形的电介质窗402分割为4份的情况下。

另一方面，专利文献3公开了将金属支承梁作为喷淋框体供给处理气体的情况，但在图17所示的分割方式下存在从金属支承梁供给气体不充分的情况，在该情况下需要在电介质窗402的中央部单独设置呈米字旗（Union Jack）状地配置有气体排出孔的陶瓷制的喷淋部件。在这种情况下，由于陶瓷制的喷淋部件价格高，所以成本上升。另外，由于在处理室内形成凹凸，所以副产物容易附着，而且容易产生其剥落导致的微粒。

因此，如图18所示，可以考虑使金属支承梁406自身成为米字旗状将其用作喷淋框体，但由于金属支承梁406集中在电介质窗402的中心，所以在处理室的中央部等离子体密度有可能降低。

本发明鉴于所述情况，课题在于提供一种能够对大型的被处理基板用分割型的电介质窗进行均匀的等离子体处理的电感耦合等离子体处理装置。

另外，课题在于提供一种在对大型的被处理基板使用分割型的电介质窗的情况下，即使将分割电介质窗的金属支承梁用作喷淋框体，中央部的等离子体密度也不会降低的电感耦合等离子体处理装置。

用于解决技术问题的技术方案

为了解决上述技术问题，本发明的第一方案为一种电感耦合等离子体处理装置，其对矩形形状的基板实施电感耦合等离子体处理，上述电感耦合等离子体处理装置的特征在于，包括：收纳基板的处理室；用于在上述处理室内的配置基板的区域生成电感耦合等离子体的高频天线；和配置在生成上述电感耦合等离子体的等离子体生成区域与上述高频天线之间，与基板对应地设置的呈矩形形状的电介质窗，上述高频天线设置成在与上述电介质窗对应的面内回转走线，上述电介质窗由金属制的支承梁分割为多个分割片，上述多个分割片包括包含长边的第一分割片和包含短边的第二分割片，上述第二分割片的径向的宽度a与上述第一分割片的径向的宽度b之比a/b为0.8以上1.2以下的范围。

在上述第一方案的电感耦合等离子体处理装置中，能够构成为：在以从上述电介质窗的四角在45°±6°的方向上延伸的线为第一线，以将上述第一线中分别夹着上述短边的2条第一线相交的2个交点连结的、与上述长边平行的线为第二线的情况下，上述电介质窗由沿上述第一线和上述第二线设置的上述金属制的支承梁分割为上述第一分割片和上述第二分割片。

另外，上述电介质窗能够构成为：上述电介质窗的上述长边和上述短边分别被分割为三个部分以上，在上述金属制的支承梁不存在沿上述高频天线产生的闭合回路。

此时，在以从上述电介质窗的四角在45°±6°的方向上延伸的线为第一线，将上述第一线中分别夹着上述短边的2个第一线相交的2个第一交点连结的、与上述长边平行的线为第二线，以将一对长边分别分割为三个部分的线为第三线，以将一对短边分别分割为三个部分的线为第四线，以上述第一线、上述第三线和上述第四线的交点为第二交点的情况下，上述电介质窗包括：包含上述长边的、形成于上述长边的中央部的2个上述第一分割片，其由上述第二线、从一方的上述长边延伸的2个上述第三线、以及上述第一线的上述第一交点和上述第二交点之间的部分所划分；包含上述短边的、形成于上述短边的中央部的2个上述第二分割片，其由从一方的上述短边延伸的2个上述第四线、以及上述第一线的上述第一交点和上述第二交点之间的部分所划分；和形成于上述电介质窗的角部的4个第三分割片，其由上述第三线和上述第四线所划分，这些分割片由上述金属制的支承梁分割。

本发明的第二方案为一种电感耦合等离子体处理装置，其对矩形形状的基板实施电感耦合等离子体处理，上述电感耦合等离子体处理装置的特征在于，包括：收纳基板的处理室；用于在上述处理室内的配置基板的区域生成电感耦合等离子体的高频天线；配置在生成上述电感耦合等离子体的等离子体生成区域与上述高频天线之间，与基板对应地设置的呈矩形形状的电介质窗；和对上述处理室供给用于形成等离子体的处理气体的气体供给部，上述高频天线设置成在与上述电介质窗对应的面内回转走线，上述电介质窗由金属制的第一支承梁进行分割为多个分割片的第一分割，使得上述多个分割片包括包含长边的第一分割片和包含短边的第二分割片，上述第二分割片的径向的宽度a与上述第一分割片的径向的宽度b之比a/b为0.8以上1.2以下的范围，并且，上述多个分割片的至少一部分由以通过上述电介质窗的中心的方式设置的金属制的第二支承梁进行第二分割，上述第一支承梁和上述第二支承梁具有处理气体流通的气体流路和排出处理气体的多个气体排出孔，作为上述气体供给部发挥作用。

上述第二方案的电感耦合等离子体处理装置中，上述第二支承梁设置成通过上述电介质窗的中心的十字状。

另外，能够构成为：在以从上述电介质窗的四角在45°±6°的方向上延伸的线为第一线，以将上述第一线中分别夹着上述短边的2个第一线相交的2个交点连结的、与上述长边平行的线为第二线的情况下，上述电介质窗由沿上述第一线和上述第二线设置的上述第一支承梁分割为上述第一分割片和上述第二分割片。

并且，能够构成为：上述电介质窗的上述长边和上述短边由上述第一支承梁分别分割为三个部分以上，在上述第一支承梁和上述第二支承梁不存在沿上述高频天线产生的闭合回路。

此时，在以从上述电介质窗的四角在45°±6°的方向上延伸的线为第一线，将上述第一线中分别夹着上述短边的2个第一线相交的2个第一交点连结的、与上述长边平行的线为第二线，以将一对长边分别分割为三个部分的线作为第三线，以将一对短边分别分割为三个部分的线为第四线，以上述第一线、上述第三线和上述第四线的交点为第二交点的情况下，上述电介质窗包括：包含上述长边的、形成于上述长边的中央部的2个上述第一分割片，其由上述第二线、从一方的上述长边延伸的2个上述第三线、以及上述第一线的上述第一交点和上述第二交点之间的部分所划分；包含上述短边的、形成于上述短边的中央部的2个上述第二分割片，其由从一方的上述短边延伸的2个上述第四线、以及上述第一线的上述第一交点和上述第二交点之间的部分所划分；和形成于上述电介质窗的角部的4个第三分割片，其由上述第三线和上述第四线所划分，这些分割片由上述第一支承梁分割。

在上述第一方案和第二方案的电感耦合等离子体处理装置中，上述高频天线呈同心状地配置有多个天线部，该多个天线部在与上述电介质窗对应的面内在上述电介质窗的周向上回转走线。另外，优选上述高频天线被施加1MHz以上27MHz以下的高频。

发明效果

根据本发明的第一方案，呈矩形形状的电介质窗由金属制的第一支承梁分割为多个分割片的第一分割，使得上述多个分割片包括包含长边的第一分割片和包含短边的第二分割片，上述第二分割片的径向的宽度a与上述第一分割片的径向的宽度b之比a/b为0.8以上1.2以下的范围。因此，能够使用分割型电介质窗对大型的被处理基板进行均匀的等离子体处理。

根据本发明的第二方案，呈矩形形状的电介质窗由金属制的第一支承梁进行分割为多个分割片的第一分割，使得上述多个分割片包括包含长边的第一分割片和包含短边的第二分割片，上述第二分割片的径向的宽度a与上述第一分割片的径向的宽度b之比a/b为0.8以上1.2以下的范围，并且，上述多个分割片的至少一部分由以通过上述电介质窗的中心的方式设置的金属制的第二支承梁进行第二分割，上述第一支承梁和上述第二支承梁具有处理气体流通的气体流路和排出处理气体的多个气体排出孔，作为上述气体供给部发挥作用。像这样，使用分割型的电介质窗的情况下，第一支承梁在电介质窗的中心不交叉，所以即使设置通过电介质窗的中心的第二支承梁，使得从支承梁供给充足的处理气体，也能够避免中央部的等离子体密度降低。

附图说明

图1是概略地表示本发明的第一实施方式的电感耦合等离子体处理装置的截面图。

图2是表示图1的电感耦合等离子体处理装置所用的电介质窗的平面图。

图3是表示图1的电感耦合等离子体处理装置所用的电介质窗和高频天线的平面图。

图4是表示辐射状地分割的电介质窗的示意图。

图5是表示在金属支承梁设置有从中央辐射状延伸的部分分割为8个部分的电介质窗和使用回转走线的高频天线进行了蚀刻的情况下的蚀刻分布的图。

图6是用于说明本发明的第一实施方式的电感耦合等离子体处理装置所用的电介质窗的分割状态的示意图。

图7是表示图1的电感耦合等离子体处理装置所用的电介质窗的其它例子的平面图。

图8是表示图7的电介质窗和高频天线的平面图。

图9是表示本发明的第二实施方式的电感耦合等离子体处理装置所用的电介质窗的平面图。

图10是表示本发明的第二实施方式的电感耦合等离子体处理装置所用的电介质窗的其它例子的平面图。

图11是表示高频天线的其它例子的平面图。

图12（A）是表示参考例的金属窗的平面图，图12（B）～图12（D）是表示本发明的实施方式所用的电介质窗的例子的平面图。

图13是表示电场强度比和角度的窗宽比依赖性的图。

图14（A）～图14（C）是图1的电感耦合等离子体处理装置所用的电介质窗的又一例子的平面图。

图15（A）～图15（C）是表示本发明的第二实施方式的电感耦合等离子体处理装置所用的电介质窗的另一例子的平面图。

图16（A）～图16（C）是表示本发明的第二实施方式的电感耦合等离子体处理装置所用的电介质窗的又一例子的平面图。

图17是表示现有的电介质窗的图。

图18是表示在现有的电介质窗追加了具有喷淋功能的金属支承梁的例子的图。

附图标记说明

1主体容器

2电介质窗

3天线室

4处理室

5金属支承架

6、6a、6b金属支承梁

13高频天线

13a外侧天线部

13b中间天线部

13c内侧天线部

51第一线

52第二线

53第三线

54第四线

201长边侧分割片

202短边侧分割片

203长边中央分割片

204短边中央分割片

205角落分割片

G基板（矩形基板）

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

<第一实施方式>

图1是概略地表示本发明的第一实施方式的电感耦合等离子体处理装置的截面图。图1所示的电感耦合等离子体处理装置，能够用于在矩形基板、例如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、抗蚀剂膜的灰化处理等的等离子体处理中。在此，作为FPD，例示有液晶显示器（LCD）、电致发光（Electro Luminescence：EL）显示器、等离子体显示面板（PDP）等。另外，不限于FPD用玻璃基板，也能够用于对太阳能电池用玻璃基板的上述同样的等离子体处理。

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过的铝构成的角筒形状的气密的主体容器1。该主体容器1被可分解地组装，通过接地线1a电接地。主体容器1由与主体容器1绝缘地形成的矩形形状的电介质窗2上下划分为天线室3和处理室4。电介质窗2构成处理室4的顶壁。

在天线室3的侧壁3a与处理室4的侧壁4a之间，设置有向主体容器1的内侧突出的金属制的支承架（金属支承架）5和金属制的支承梁（金属支承梁）6。金属支承架5和金属支承梁6例如由铝构成。电介质窗2如后所述，被分割为由氧化铝等陶瓷、石英等电介质形成的多个电介质窗片，以被分割的状态被支承于金属支承架5和金属支承梁6。金属支承梁6成为由多根吊杆（未图示）悬挂于主体容器1的顶棚的状态。金属支承架5和金属支承梁6由电介质部件覆盖。

金属支承梁6也可以兼作处理气体供给用的喷淋框体。在金属支承梁6兼作喷淋框体的情况下，如图所示，在金属支承梁6的内部形成有与被处理基板的被处理面平行地延伸的气体流路8。在气体流路8形成有对处理室4内喷出处理气体的多个气体排出孔8a。从处理气体供给系统20经由气体供给管20a将处理气体供给到气体流路8，将处理气体从气体排出孔8a排出到处理室4的内部。另外，处理气体可以不从支承梁6供给，而是设置与电介质窗2不同的另外设置的陶瓷制的喷淋部件从而排出处理气体，或者，在除了从支承梁6供给外，还设置与电介质窗2不同的另外设置的陶瓷制的喷淋部件从而排出处理气体。

在电介质窗2之上的天线室3内以面向电介质窗2的方式配置有高频天线13。高频天线13通过由绝缘部件构成的间隔件14从电介质窗2离开地配置。

高频天线13经由供电部件15、供电线16、匹配器17与第一高频电源18连接。而且，在等离子体处理期间，从第一高频电源18经由匹配器17、供电线16和供电部件15对高频天线13供给例如13.56MHz的高频电力，由此在处理室4内的等离子体生成区域形成感应电场，通过该感应电场，使从多个气体排出孔8a供给的处理气体在处理室4内的等离子体生成区域等离子体化。

在处理室4内的下方，以夹着电介质窗2与高频天线13相对的方式，设置有用于载置作为被处理基板的、矩形形状的FPD用玻璃基板（以下简称为基板）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过的铝构成。载置于载置台23的基板G，由静电吸盘（未图示）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，由配设于主体容器1外的升降机构（未图示）支承，在基板G的搬入搬出时载置台23被升降机构在上下方向上驱动。另外，在收纳载置台23的绝缘体框24与主体容器1的底部之间，配设有气密地包围支柱25的波纹管26，由此也通过载置台23的上下运动保证处理室4内的气密性。另外，在处理室4的侧壁4a设置有用于搬入搬出基板G的搬入搬出口27a和对搬入搬出口27a进行开闭的闸阀（gate valve）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与第二高频电源29连接。该第二高频电源29在等离子体处理中，对载置台23施加偏压用的高频电力、例如频率为3.2MHz的高频电力。通过由该偏压用的高频电力生成的自偏压（Self-bias），将在处理室4内生成的等离子体中的离子有效地引入到基板G。

并且，在载置台23内，为了控制基板G的温度而设置有包括陶瓷加热器等加热单元、制冷剂流路等的温度控制机构和温度传感器（均未图示）。这些机构、部件的配管、配线，都通过中空的支柱25被导出到主体容器1外。

处理室4的底部经由排气管31与包括真空泵等的排气装置30连接。利用该排气装置30将处理室4排气，在等离子体处理期间，处理室4内被设定、维持在规定的真空气氛（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气体作为一定的压力的热传递用气体的He气体流路41。通过像这样对基板G的背面侧供给热传递用气体，能够避免在真空下基板G的温度上升或温度变化。

该等离子体处理装置的各结构部与包括微处理器（计算机）的控制部100连接而被控制。另外，控制部100与用户接口101连接，该用户接口101包括由操作者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、和将等离子体处理装置的运转状况可视化显示的显示器等。另外，控制部100与存储部102连接，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、和用于根据处理条件使等离子体处理装置的各构成部执行处理的程序即处理方案。处理方案存储在存储部102中的存储介质中。存储介质可以为内置在计算机中的硬盘或半导体存储器，也可以为CDROM、DVD、闪存等可移动的存储介质。另外，也可以使得从其它装置通过例如专用线路适当传送方案。而且，可以根据需要，利用来自用户接口101的指示等从存储部102调出任意的处理方案使控制部100执行，由此，在控制部100的控制下，在等离子体处理装置中进行期望的处理。

接着，参照图2和图3对电介质窗2和高频天线13进行说明。

图2是表示电介质窗的平面图，图3是表示电介质窗和高频天线的平面图。

如图2所示，矩形形状的电介质窗2具有长边2a和短边2b。电介质窗2由金属支承梁6分割为包含长边2a的2个长边侧分割片201和包含短边2b的2个短边侧分割片202，且以长边侧分割片201和短边侧分割片202在径向上的宽度相等的方式分割。

具体而言，在以从电介质窗2的四角在45°的方向上延伸的4条线为第一线51，以将第一线51中分别夹着短边2b的2个第一线51相交的2个交点P连结的、与长边平行的线为第二线52的情况下，电介质窗2由第一线51和第二线52分割为2个长边侧分割片201和2个短边侧分割片202。以包含第一线51和第二线52的规定宽度存在金属支承梁6，长边侧分割片201和短边侧分割片202被金属支承梁6支承。

高频天线13设置成在电介质窗2的面内在周方向上回转走线，在本例中，在径向上空开间隔同心状地具有外侧天线部13a、中间天线部13b和内侧天线部13c的3个回转走线的天线部，轮廓都为与电介质窗2同样的矩形形状。本例中，这些天线部形成为环状。

在处理室4内，在高频天线13的天线正下方的空间生成等离子体，但此时，根据在高频天线13的天线正下方的各位置的电场强度具有高等离子体密度区域和低等离子体密度区域的分布，所以令高频天线13为在径向上空开间隔具有外侧天线部13a、中间天线部13b和内侧天线部13c的3个回转走线的天线部，调整它们的阻抗来独立控制电流值，能够控制电感耦合等离子体的整体的密度分布。

另外，电介质窗2的分割的方式和高频天线13的形状仅是例示，也能够使用后述的各种方式和形状。

接着，说明用如上述方式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时的处理动作。

首先，在打开闸阀27的状态下，利用搬送机构（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的载置面之后，利用静电吸盘（未图示）将基板G固定到载置台23上。接着，将从处理气体供给系统20供给到处理室4内的处理气体从兼作喷淋框体的金属支承梁6的气体排出孔8a排出到处理室4内，并且利用排气装置30经由排气管31对处理室4内进行真空排气，由此将处理室内维持在例如0.66～26.6Pa左右的压力气氛。

另外，此时，为了避免基板G的温度上升或温度变化，经由He气体流路41将He气体作为热传递用气体供给到基板G的背面侧的冷却空间。

接着，从高频电源18对高频天线13施加例如1MHz以上27MHz以下的高频电力，由此经由电介质窗2在处理室4内生成均匀的感应电场。利用由此生成的感应电场，在处理室4内处理气体等离子体化，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进行等离子体处理，例如等离子体蚀刻处理。

在这种情况下，电介质窗2的大型化进行，被分割为多个电介质窗片，但可知此时将电介质窗2辐射状分割，则感应电场的电场强度分布变得不均匀，等离子体处理的均匀性变得不充分。

参照图4的示意图对这一点进行说明。图4是表示辐射状地分割的电介质窗的示意图。在图4中为了便于说明，将高频天线13描绘为2匝的环状天线，省略金属支承梁6。如图4所示，在将矩形形状的电介质窗2进行了作为典型的辐射状分割的对角线分割的情况下，当设短边2b的长度为B时，包含长边2a的长边侧分割片201'的径向的宽度（即从电介质窗2的中心至长边2a的距离）为B/2。另一方面，设长边2a的长度为A时，包含短边2b的短边侧分割片区域202'的径向的宽度（即从电介质窗2的中心至短边2b的距离）为A/2。因此，短边侧分割片202'的径向的宽度大于长边侧分割片201'的径向的宽度。在此，高频天线13的匝数在长边侧分割片201'和短边侧分割片202'中相同，而长边侧分割片201'的径向的宽度较小，所以与长边侧分割片201'对应的部分的感应电场的电场强度相应地较大。因此，与长边侧分割片201'对应的部分的电流密度变大、等离子体变强，等离子体的均匀性降低。

如上所述，这样的问题也同样产生于图17所示的、使用在金属支承梁设置从中央辐射状延伸的部分并分割为8个部分的电介质窗，不构成与高频天线平行的闭合回路的专利文献3中记载的技术的情况下。

实际上，在使用图17所示的电介质窗和高频天线的等离子体处理装置中进行蚀刻处理时，基板的蚀刻分布如图5所示。图5表示以基板G的内侧和外侧各自的短边中央部的蚀刻率为1.00时的各部分的蚀刻率，短边中央部的蚀刻率比长边中央部的蚀刻率低。

于是，本实施方式中，将矩形形状的电介质窗2分割为包含长边2a的个长边侧分割片201和包含短边2b的个短边侧分割片202，且以长边侧分割片201和短边侧分割片202在径向上的宽度相等的方式分割。具体而言，如图2所示，电介质窗2具有：从其四角在45°的方向上延伸的4条第一线51；和将第一线51中分别夹着短边2b的2个第一线51相交的2个交点P连结的、与长边2a平行的第二线52，由这些第一线51和第二线52分割为长边侧分割片201和短边侧分割片202。因此，如与图4对应示意性地表示的图6所示，长边侧分割片201的径向的宽度和短边侧分割片202的径向的宽度，均为B/2。因此，对于长边侧分割片201和短边侧分割片202而言，高频天线13的匝数相同，径向的宽度也相同，所以与它们对应的部分的感应电场的电场强度变为相同，能够形成均匀的等离子体。

图7、图8表示在以不构成与高频天线平行的闭合回路的方式分割的方式的电介质窗中应用本实施方式的例子。图7是表示电介质窗的平面图，图8是表示电介质窗和高频天线的平面图。在本例中，长边2a和短边2b分别被分割为3个部分，电介质窗2成为通过金属支承梁6分割为形成于相当于长边中央的部分的2个长边中央分割片203、形成于相当于短边中央的部分的2个短边中央分割片204、和包含长边端部和短边端部的4个角落分割片205的八分割型。而且，长边中央分割片203和短边中央分割片204分割为径向上的宽度相等。长边2a和短边2b的分割数也可以为3个以上。

具体而言，在以从电介质窗2的四角在45°方向上延伸的线为第一线51，以将第一线51中各自夹着短边2b的2个第一线51相交的2个交点P连结的、与长边平行的线为第二线52，以将一对长边2a分别分割为3个部分的线为第三线53，以将一对短边2b分别分割为3个部分的线为第四线54，以第一线51、第三线53和第四线54的交点为交点Q的情况下，电介质窗2被分割为：由第二线52、从一方的长边2a延伸的2个第三线53、以及第一线51的交点P和交点Q之间的部分所划分的2个长边中央分割片203；由从一方的短边2b延伸的2个第四线54、和第一线51的交点P与交点Q之间的部分所划分的2个短边中央分割片204；和由第三线53和第四线54所划分的4个角落分割边205。在第二线52、第三线53、第四线54、和第一线51的交点P与交点Q之间的部分、即分割部分以规定的宽度存在金属支承梁6，这些分割片被金属支承梁6支承。

高频天线13，与图3同样地，呈同心状地具有外侧天线部13a、中间天线部13b和内侧天线部13c的3个回转走线的天线部，轮廓都为与电介质窗2同样的矩形形状。

本例中，长边中央分割片203的径向的长度和短边中央分割片204的径向的长度，都为短边2b的长度的1/2，两者相等。因此，对于长边中央分割片203和短边中央分割片204而言，高频天线13的匝数相同，径向的宽度也相同，所以与它们对应的部分的感应电场的电场强度变为相同，能够形成均匀的等离子体。

另外，即使是像这样将电介质窗2的长边2a和短边2b分割为3个的分割方式，也不会构成金属支承梁6与高频天线13平行的闭合回路，所以不会在金属支承梁6产生反电动势，金属支承梁6正下方的等离子体不会变弱。

<第二实施方式>

接着，对本发明的第二实施方式进行说明。

在第一实施方式中，电介质窗2的金属支承梁6并不一定需要具有排出处理气体的喷淋框体的功能，另外即使金属支承梁6具有喷淋框体的功能，也是允许附加的陶瓷制的喷淋部件的电介质窗，而在本实施方式中具有一种电介质窗，该电介质窗以第一实施方式的金属支承梁作为喷淋框体，并且在附加的金属支承梁的基础上仅用金属支承梁供给处理气体。

第一实施方式中，为了使电介质窗2为考虑了等离子体的均匀性的分割方式而使用了金属支承梁6。因此，即使将金属支承梁6作为喷淋框体使用，特别是在与电介质窗2的中央对应的部分有时会发生处理气体的供给不充分的情况。在这种情况下，现有技术中，另外设置米字旗状地配置有气体排出孔的陶瓷制的喷淋部件。

但是，由于陶瓷制的喷淋部件价格高，所以成本上升。另外，由于在处理室内形成凹凸，所以副产物容易附着，而且容易产生其剥落导致的微粒。

因此，本实施方式中，如图9所示，将金属支承梁作为喷淋框体使用，并且使用在图2、3所示的电介质窗2的金属支承梁6的基础上设置有通过中心的十字状的金属支承梁6a的电介质窗2'，以使得仅用金属支承梁就能够供给充分的处理气体。

在这种情况下，通过金属支承梁6a，将长边侧分割片201进一步分割为第一分割片201a和第二分割片201b，将短边侧分割片202进一步分割为第一分割片202a和第二分割片202b。

另外，图10是使用在第一实施方式的其它例子即在图7、8所示的电介质窗2的金属支承梁6的基础上设置有通过中心的十字状的金属支承梁6a的电介质窗2'的例子。在图10的例子中，还沿着第一线51设置有从交点Q连结电介质窗2'的角部的金属支承梁6b。

在图10的例子中，利用金属支承梁6a，将长边中央分割片203进一步分割为第一分割片203a和第二分割片203b，且将短边中央分割片204进一步分割为第一分割片204a和第二分割片204b，另外，利用金属支承梁6b将角落分割片205进一步分割为第一分割片205a和第二分割片205b。

第一实施方式的电介质窗2，为了使长边侧的分割片与短边侧的分割片的径向的宽度相同，所以在其中央部沿着与长边2a平行的第二线52设置有金属支承梁6作为分割线，在中心不存在金属支承梁6的交叉部分。因此，即使在该电介质窗2的金属支承梁6追加通过中心的十字状的金属支承梁6a来构成电介质窗2'，也不会像图18所示的那样产生该中心的金属支承梁的集中，在处理室4的中央部等离子体密度不会降低。另外，在图10的例子中，金属支承梁6a设置成与高频天线13交叉，所以沿高频天线13产生的闭合回路也不存在。

另外，通过像这样附加金属支承梁6a、6b，能够进一步增加电介质窗的分割数，与伴随装置的进一步大型化的电介质窗的大型化的应对也变得容易。

<感应电场的电场强度比>

接着，对包含短边2b的第二分割片202与包含长边2a的第一分割片201的感应电场的电场强度比进行说明。

感应电场的电场强度E，如下述（1）式所示，与天线的电流量I和匝数n成比例，与窗宽（径向的宽度）d成反比例。

E∝I×n/d…（1）

根据（1）式，感应电场的电场强度与窗宽d的宽度相应地变化。窗宽d沿着径向变宽时，与窗宽d变窄的情况相比，必须更大范围地生成等离子体。因此，感应电场E的电场强度变弱，等离子体变弱。反之，如果窗宽d在径向上变窄，则感应电场E的电场强度变强。

例如如图12（A）所示，在第一线51'为对角线状的情况下，包含短边2b的第二分割片202'的感应电场E的电场强度最弱。图12（A）所示的例子中，第二分割片202'的窗宽dB（=a）和第一分割片201'的窗宽dA（=b）的窗宽比a/b假设为1.3。

以下，当使窗宽比a/b如图12（B）所示变小为1.1时，第二分割片202的窗宽dB（=a）变窄，第二分割片202的电场强度变强。进而，当如图12（C）所示窗宽比a/b变为1时，第二分割片202的电场强度进一步变强，第二分割片202和第一分割片201两者的感应电场E的电场强度变得相等。进而，当如图12（D）所示窗宽比a/b变为小于1、例如为0.9时，在第二分割片202和第一分割片201感应电场E的电场强度反转。

包含图12（A）～图12（D）所示的长边2a的第一分割片201'和201的电场强度EA为

EA=I×n/dA…（2）。

另外，包含短边2b的第二分割片202'和202的电场强度EB为

EB=I×n/dB…（3）。

第二分割片202'和202的电场强度EB与第一分割片201'和201的电场强度EA之比“EB/EA”为

EB/EA=（I×n/dB）/（I×n/dA）…（4）。

第一分割片201'和201以及第二分割片202'和202中，天线的电流量I和匝数n是相等的。

EB/EA=（1/dB）/（1/dA）

=dA/dB…（5）。

窗宽dA为第一分割片201'和201的径向的窗宽b，同样，窗宽dB为第二分割片202'和202的径向的窗宽a。

EB/EA=b/a…（6）。

如（6）式所示，感应电场E的电场强度比“EB/EA”，与第一分割片201'和201的径向的窗宽a以及第二分割片202'和202的径向的窗宽b的窗宽比“a/b”成反比例。

表1是表示窗宽a、窗宽b、窗宽比a/b、电场强度比EB/EA、以及第一线51'或51与长边2a所成角度θ的表。

【表1】

另外，图13是表示电场强度比和角度的窗宽比依赖性的图。

如图13所示，随着窗宽比a/b从“1”偏离，感应电场的电场强度比EB/EA的值也从“1”偏离。这表示了，由于窗宽比a/b从“1”偏离，在第二分割片202'和202生成的感应电场EB与在第一分割片201'和201生成的感应电场EA的偏差变大。

在实际处理时，感应电场EB与感应电场EA之差越小，越能实现均匀的处理，其中优选感应电场EB与感应电场EA之差几乎为零。但是，实际上感应电场EB和感应电场EA的偏差能够预料有一定程度的允许误差。允许误差的一例，从实用的观点出发考虑时，为约±20～25%的范围。例如，将感应电场EB与感应电场EA的偏差抑制在±20～25%以内，只要将感应电场的电场强度比EB/EA抑制到约0.8以上1.2以下的范围即可。为此，如图13中的范围M1所示，将窗宽比a/b设定为0.8以上1.2以下的范围，分割为第一分割片201和第二分割片202即可。

另外，将窗宽比a/b设定为0.8以上1.2以下的范围，意味着第一线51与第一分割片201的长边2a所成角度θ从45°起偏差。例如，如图13所示以使角度θ成为从45°起约±6°（约39°以上约51°以下的范围）的范围M2的方式设定角度θ，也能够将感应电场E的电场强度比EB/EA抑制到约0.8以上1.2以下的范围。

另外，以成为从45°起约±6°（约39°以上约51°以下的范围）的范围的方式设定角度θ，也能够将窗宽比a/b设定在0.8以上1.2以下的范围。

像这样，通过使窗宽比a/b为0.8以上1.2以下的范围，和/或第一线51与第一分割片201的长边2a所成角度θ为从45°起约±6°（约39°以上约51°以下的范围）的范围，能够得到能够将感应电场的电场强度比EB/EA抑制到约0.8以上1.2以下的范围的电感耦合等离子体处理装置。

另外，这样的窗宽比a/b的设定，也能够适用于如图14（A）～图14（C）所示参照图7、图8说明的电介质窗2、如图15（A）～图15（C）所示参照图9说明的电介质窗2'、如图16（A）～图16（C）所示参照图10说明的电介质窗2'。

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，表示了作为高频天线同心状地设置有3个回转走线的天线部的天线，但也可以仅为1个天线部，也可以为2个天线部，也可以为4个以上。通过将天线部设定为2个以上，调整各天线部的阻抗来独立控制电流值，能够控制电感耦合等离子体的整体的密度分布。另外，作为构成高频天线的天线部以环状的天线为例进行了说明，但也可以以在与电介质窗对应的面内在周向上回转走线的方式设置，也可以为螺旋状等其它形状。例如能够列举图11所示的多重涡旋天线。在图11的例子中，将4根天线131、132、133、134的位置逐一错开90°进行卷绕，构成整体呈涡旋状形成的多重（四重）天线，天线的配置区域为大致框缘状。

另外，在上述实施方式中，作为电感耦合等离子体处理装置的一个例子例示了蚀刻装置，但并不限定于蚀刻装置，也可以应用于CVD成膜等其它的等离子体处理装置。

进而，例示了作为被处理基板使用了FPD基板的例子，但只要是矩形基板也能够应用于针对太阳能电池面板用的基板等其它基板的等离子体处理。

Claims (8)

1.一种电感耦合等离子体处理装置，其对矩形形状的基板实施电感耦合等离子体处理，所述电感耦合等离子体处理装置的特征在于，包括：

收纳基板的处理室；

用于在所述处理室内的配置基板的区域生成电感耦合等离子体的高频天线；和

配置在生成所述电感耦合等离子体的等离子体生成区域与所述高频天线之间，与基板对应地设置的呈矩形形状的电介质窗，

所述高频天线设置成在与所述电介质窗对应的面内回转走线，

所述电介质窗由金属制的支承梁分割为多个分割片，所述多个分割片包括包含长边的第一分割片和包含短边的第二分割片，

在以从所述电介质窗的四角在45°±6°的方向上延伸的线为第一线，以将所述第一线中分别夹着所述短边的2条第一线相交的2个交点连结的、与所述长边平行的线为第二线的情况下，所述电介质窗由沿所述第一线和所述第二线设置的所述金属制的支承梁分割为所述第一分割片和所述第二分割片，并且，所述第二分割片的径向的宽度a与所述第一分割片的径向的宽度b之比a/b为0.8以上1.2以下的范围。

2.一种电感耦合等离子体处理装置，其对矩形形状的基板实施电感耦合等离子体处理，所述电感耦合等离子体处理装置的特征在于，包括：

收纳基板的处理室；

用于在所述处理室内的配置基板的区域生成电感耦合等离子体的高频天线；和

配置在生成所述电感耦合等离子体的等离子体生成区域与所述高频天线之间，与基板对应地设置的呈矩形形状的电介质窗，

所述高频天线设置成在与所述电介质窗对应的面内回转走线，

所述电介质窗由金属制的支承梁分割为多个分割片，所述多个分割片包括包含长边的第一分割片和包含短边的第二分割片，所述第二分割片的径向的宽度a与所述第一分割片的径向的宽度b之比a/b为0.8以上1.2以下的范围，

所述电介质窗的所述长边和所述短边分别被分割为三个部分以上，在所述金属制的支承梁不存在沿所述高频天线产生的闭合回路，

在以从所述电介质窗的四角在45°±6°的方向上延伸的线为第一线，将所述第一线中分别夹着所述短边的2个第一线相交的2个第一交点连结的、与所述长边平行的线为第二线，以将一对长边分别分割为三个部分的线为第三线，以将一对短边分别分割为三个部分的线为第四线，以所述第一线、所述第三线和所述第四线的交点为第二交点的情况下，

所述电介质窗包括：

包含所述长边的、形成于所述长边的中央部的2个所述第一分割片，其由所述第二线、从一方的所述长边延伸的2个所述第三线、以及所述第一线的所述第一交点和所述第二交点之间的部分所划分；

包含所述短边的、形成于所述短边的中央部的2个所述第二分割片，其由从一方的所述短边延伸的2个所述第四线、以及所述第一线的所述第一交点和所述第二交点之间的部分所划分；和

形成于所述电介质窗的角部的4个第三分割片，其由所述第三线和所述第四线所划分，

这些分割片由所述金属制的支承梁分割。

3.一种电感耦合等离子体处理装置，其对矩形形状的基板实施电感耦合等离子体处理，所述电感耦合等离子体处理装置的特征在于，包括：

收纳基板的处理室；

用于在所述处理室内的配置基板的区域生成电感耦合等离子体的高频天线；

配置在生成所述电感耦合等离子体的等离子体生成区域与所述高频天线之间，与基板对应地设置的呈矩形形状的电介质窗；和

对所述处理室供给用于形成等离子体的处理气体的气体供给部，

所述高频天线设置成在与所述电介质窗对应的面内回转走线，

所述电介质窗由金属制的第一支承梁进行分割为多个分割片的第一分割，使得所述多个分割片包括包含长边的第一分割片和包含短边的第二分割片，

在以从所述电介质窗的四角在45°±6°的方向上延伸的线为第一线，以将所述第一线中分别夹着所述短边的2个第一线相交的2个交点连结的、与所述长边平行的线为第二线的情况下，所述电介质窗由沿所述第一线和所述第二线设置的所述第一支承梁分割为所述第一分割片和所述第二分割片，并且，所述第二分割片的径向的宽度a与所述第一分割片的径向的宽度b之比a/b为0.8以上1.2以下的范围，

并且，所述多个分割片的至少一部分由以通过所述电介质窗的中心的方式设置的金属制的第二支承梁进行第二分割，

所述第一支承梁和所述第二支承梁具有处理气体流通的气体流路和排出处理气体的多个气体排出孔，作为所述气体供给部发挥作用。

4.如权利要求3所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于：

所述第二支承梁设置成通过所述电介质窗的中心的十字状。

5.一种电感耦合等离子体处理装置，其对矩形形状的基板实施电感耦合等离子体处理，所述电感耦合等离子体处理装置的特征在于，包括：

收纳基板的处理室；

用于在所述处理室内的配置基板的区域生成电感耦合等离子体的高频天线；

配置在生成所述电感耦合等离子体的等离子体生成区域与所述高频天线之间，与基板对应地设置的呈矩形形状的电介质窗；和

对所述处理室供给用于形成等离子体的处理气体的气体供给部，

所述高频天线设置成在与所述电介质窗对应的面内回转走线，

所述电介质窗由金属制的第一支承梁进行分割为多个分割片的第一分割，使得所述多个分割片包括包含长边的第一分割片和包含短边的第二分割片，所述第二分割片的径向的宽度a与所述第一分割片的径向的宽度b之比a/b为0.8以上1.2以下的范围，

并且，所述多个分割片的至少一部分由以通过所述电介质窗的中心的方式设置的金属制的第二支承梁进行第二分割，

所述第一支承梁和所述第二支承梁具有处理气体流通的气体流路和排出处理气体的多个气体排出孔，作为所述气体供给部发挥作用，

所述电介质窗的所述长边和所述短边由所述第一支承梁分别分割为三个部分以上，在所述第一支承梁和所述第二支承梁不存在沿所述高频天线产生的闭合回路，

在以从所述电介质窗的四角在45°±6°的方向上延伸的线为第一线，将所述第一线中分别夹着所述短边的2个第一线相交的2个第一交点连结的、与所述长边平行的线为第二线，以将一对长边分别分割为三个部分的线作为第三线，以将一对短边分别分割为三个部分的线为第四线，以所述第一线、所述第三线和所述第四线的交点为第二交点的情况下，

所述电介质窗包括：

包含所述长边的、形成于所述长边的中央部的2个所述第一分割片，其由所述第二线、从一方的所述长边延伸的2个所述第三线、以及所述第一线的所述第一交点和所述第二交点之间的部分所划分；

包含所述短边的、形成于所述短边的中央部的2个所述第二分割片，其由从一方的所述短边延伸的2个所述第四线、以及所述第一线的所述第一交点和所述第二交点之间的部分所划分；和

形成于所述电介质窗的角部的4个第三分割片，其由所述第三线和所述第四线所划分，

这些分割片由所述第一支承梁分割。

6.如权利要求5所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于：

所述第二支承梁设置成通过所述电介质窗的中心的十字状。

7.如权利要求1～6中任一项所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于：

所述高频天线呈同心状地配置有多个天线部，该多个天线部在与所述电介质窗对应的面内在所述电介质窗的周向上回转走线。

8.如权利要求1～6中任一项所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于：

所述高频天线被施加1MHz以上27MHz以下的高频。