JP2020113618A - 誘導結合プラズマ処理装置 - Google Patents

誘導結合プラズマ処理装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2020113618A
JP2020113618A JP2019002703A JP2019002703A JP2020113618A JP 2020113618 A JP2020113618 A JP 2020113618A JP 2019002703 A JP2019002703 A JP 2019002703A JP 2019002703 A JP2019002703 A JP 2019002703A JP 2020113618 A JP2020113618 A JP 2020113618A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antenna
divided
metal window
division
inductively coupled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019002703A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7169885B2 (ja
Inventor
均 齊藤
Hitoshi Saito
均 齊藤
和男 佐々木
Kazuo Sasaki
和男 佐々木
里吉　務
Tsutomu Satoyoshi
務 里吉
利洋 東条
Toshihiro Tojo
利洋 東条
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2019002703A priority Critical patent/JP7169885B2/ja
Priority to TW108148283A priority patent/TWI830849B/zh
Priority to KR1020200000787A priority patent/KR102309968B1/ko
Priority to US16/737,068 priority patent/US20200227236A1/en
Priority to CN202010026911.7A priority patent/CN111430210B/zh
Publication of JP2020113618A publication Critical patent/JP2020113618A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7169885B2 publication Critical patent/JP7169885B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/32119—Windows
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/26—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with electric discharge tube
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065—Patch antenna array
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0464—Annular ring patch
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H05H1/4645—Radiofrequency discharges
    • H05H1/4652—Radiofrequency discharges using inductive coupling means, e.g. coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H01Q1/2216—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in interrogator/reader equipment

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

【課題】金属窓を用いた誘導結合プラズマにより、プラズマ制御性が高く、均一性の高いプラズマ処理を行う。【解決手段】誘導結合プラズマ処理装置は、処理容器と、矩形基板を載置する載置台と、処理容器の天壁を構成し、処理容器とは電気的に絶縁された矩形状の金属窓２と、金属窓の上方に設けられ、処理容器内に誘導結合プラズマを生成するアンテナユニット４０とを具備する。金属窓は、第１の分割により、電気的に絶縁された分割領域に分割され、アンテナユニットは、金属窓の上面に対向して形成された平面部を有する複数のアンテナセグメント６１１、７１１を、平面部が全体として矩形の枠状領域となるように配置してなる高周波アンテナ４１１〜４１３を有する。複数のアンテナセグメントは、それぞれ、アンテナ線を縦方向に、巻回軸が金属窓の上面と平行になるように螺旋状に巻回して構成され、複数のアンテナセグメント夫々への供給電流が制御可能である。【選択図】図３１

Description

本開示は、誘導結合プラズマ処理装置に関する。
液晶表示装置（ＬＣＤ）等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）製造工程においては、矩形状のガラス基板の所定の膜にプラズマエッチング等のプラズマ処理を行う工程が存在する。このようなプラズマ処理装置としては、高真空度で高密度のプラズマを得ることができるという大きな利点を有する誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）処理装置が注目されている。
従来の誘導結合プラズマ処理装置は、高周波アンテナと処理室との間に被処理基板に対応した矩形状の誘電体窓が介在されていたが、基板の大型化にともない、近時、誘電体窓に代えて大型化に適した金属窓を用いた誘導結合プラズマ処理装置が提案されている（特許文献１）。
また、このような金属窓として、その周方向に沿って２以上に互いに電気的に絶縁されて分割される第１の分割がされ、かつ、周方向と交差する方向に沿って互いに電気的に絶縁されて分割される第２の分割がされたものを用い、大型の被処理基板に対してプラズマ分布の制御性を良好にする技術も提案されている（特許文献２）。
特開２０１１−２９５８４号公報 特開２０１２−２２７４２７号公報
本開示は、金属窓を用いた誘導結合プラズマにより、よりプラズマ制御性が高く、均一性の高いプラズマ処理を行うことができる誘導結合プラズマ処理装置を提供する。
本開示の一態様に係る誘導結合プラズマ処理装置は、矩形基板に誘導結合プラズマ処理を施す誘導結合プラズマ処理装置であって、処理容器と、前記処理容器内で矩形基板を載置する載置台と、前記処理容器の天壁を構成し、前記処理容器とは電気的に絶縁され、前記載置台に対向して設けられた矩形状の金属窓と、前記金属窓の上方に設けられ、前記処理容器内に誘導結合プラズマを生成するためのアンテナユニットと、を具備し、前記金属窓は、各角部に向かう放射状の第１の分割により、互いに電気的に絶縁された分割領域に分割され、前記アンテナユニットは、前記金属窓の上面に対向して形成された平面部を有する複数のアンテナセグメントを、前記平面部が全体として矩形の枠状領域となるように配置してなり、多分割環状アンテナとして構成される高周波アンテナを有し、前記複数のアンテナセグメントは、それぞれ、アンテナ線を前記金属窓の上面に直交する方向である縦方向に、巻回軸が前記金属窓の上面と平行になるように螺旋状に巻回して構成され、前記複数のアンテナセグメントのそれぞれに供給される電流が制御可能である。
本開示によれば、金属窓を用いた誘導結合プラズマにより、よりプラズマ制御性が高く、均一性の高いプラズマ処理を行うことができる誘導結合プラズマ処理装置が提供される。
一実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置を示す断面図である。 金属窓を用いた場合の誘導結合プラズマの主な生成原理を示す図である。 金属窓の第１の態様の第１の例を模式的に示す平面図である。 金属窓の第１の態様の第２の例を模式的に示す平面図である。 金属窓の第１の態様の第３の例を模式的に示す平面図である。 金属窓の第１の態様の第４の例を模式的に示す平面図である。 金属窓の第１の態様の第５の例を模式的に示す平面図である。 金属窓の第１の態様の第６の例を模式的に示す平面図である。 金属窓の第２の態様の第１の例を模式的に示す平面図である。 金属窓の第２の態様の第２の例を模式的に示す平面図である。 金属窓の第２の態様の第３の例を模式的に示す平面図である。 金属窓の第２の態様の第４の例を模式的に示す平面図である。 金属窓の第２の態様の第５の例を模式的に示す平面図である。 金属窓の第２の態様の第６の例を模式的に示す平面図である。 金属窓の第３の態様の第１の例を模式的に示す平面図である。 金属窓の第３の態様の第２の例を模式的に示す平面図である。 アンテナユニットの高周波アンテナの一例を示す概略平面図である。 図１７の高周波アンテナの第１のアンテナセグメントを示す斜視図である。 図１７の高周波アンテナの第２のアンテナセグメントを示す斜視図である。 アンテナユニットの給電部の一例を示す模式図である。 金属窓の分割部とアンテナセグメントの配置関係の第１の例を示す図である。 金属窓の分割部とアンテナセグメントの配置関係の第２の例を示す図である。 金属窓の分割部とアンテナセグメントの配置関係の第３の例を示す図である。 金属窓の分割部とアンテナセグメントの配置関係の第４の例を示す図である。 アンテナセグメントの間に仕切り板を設けた状態を示す斜視図である。 アンテナセグメントの間に仕切り板を設けた状態を示す側断面図である。 アンテナユニットを構成する多環状アンテナの一例を示す概略平面図である。 アンテナユニットを構成する多環状アンテナの他の例を示す概略平面図である。 図２７の中間高周波アンテナ、内側高周波アンテナ、および図２６の内側高周波アンテナを構成する渦巻き状の平面アンテナの一例を示す平面図である。 図２７の中間高周波アンテナ、内側高周波アンテナ、および図２６の内側高周波アンテナを構成する渦巻き状の平面アンテナの他の例を示す平面図である。 金属窓と高周波アンテナとの組み合わせのタイプ１の第１の例を模式的に示す平面図である。 金属窓と高周波アンテナとの組み合わせのタイプ１の第２の例を模式的に示す平面図である。 金属窓と高周波アンテナとの組み合わせのタイプ１の第３の例を模式的に示す平面図である。 金属窓と高周波アンテナとの組み合わせのタイプ１の第４の例を模式的に示す平面図である。 金属窓と高周波アンテナとの組み合わせのタイプ２の第１の例を模式的に示す平面図である。 金属窓と高周波アンテナとの組み合わせのタイプ２の第２の例を模式的に示す平面図である。 金属窓と高周波アンテナとの組み合わせのタイプ２の第３の例を模式的に示す平面図である。 金属窓と高周波アンテナとの組み合わせのタイプ２の第４の例を模式的に示す平面図である。 検証実験に用いた金属窓の分割形態を示す図である。 検証実験においてプラズマ密度を測定した箇所を説明するための図である。 図３９に示す２４分割の金属窓を用いた場合のプラズマ密度分布を示す図である。 図３９に示す２０分割の金属窓を用いた場合のプラズマ密度分布を示す図である。 図３９に示す１６分割の金属窓を用いた場合のプラズマ密度分布を示す図である。
以下、添付図面を参照して実施形態について説明する。
＜プラズマ処理装置＞
最初に、一実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置について説明する。図１は、一実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置を示す断面図である。図１に示す誘導結合プラズマ処理装置は、矩形基板、例えば、ＦＰＤ用ガラス基板上に薄膜トランジスタを形成する際のメタル膜、ＩＴＯ膜、酸化膜等のエッチングや、レジスト膜のアッシング処理、また、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などの成膜等のプラズマ処理に用いることができる。ここで、ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence；ＥＬ）ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等が例示される。ただし、基板はＦＰＤ用ガラス基板に限るものではない。
この誘導結合プラズマ処理装置は、導電性材料、例えば、内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状の気密な本体容器１を有する。この本体容器１は分解可能に組み立てられており、接地線１ａにより電気的に接地されている。
本体容器１は、本体容器１と絶縁されて形成された矩形状の金属窓２により上下にアンテナ室３およびチャンバー（処理容器）４に区画されている。金属窓２は、チャンバー４の天壁を構成する。金属窓２は、例えば、非磁性体で導電性の金属、例えばアルミニウムまたはアルミニウムを含む合金で構成される。また、金属窓２の耐プラズマ性を向上させるために、金属窓２のチャンバー４側の表面に誘電体膜や誘電体カバーを設けてもよい。誘電体膜としては陽極酸化膜または溶射セラミックス膜を挙げることができる。また誘電体カバーとしては石英製またはセラミックス製のものを挙げることができる。
アンテナ室３の側壁３ａとチャンバー４の側壁４ａとの間には、本体容器１の内側に突出する支持棚５が設けられている。支持棚５は導電性材料、望ましくはアルミニウム等の金属で構成される。
金属窓２は、絶縁部材７を介して複数に分割されて構成されている。そして、複数に分割された金属窓２の分割部５０は、絶縁部材７を介して支持棚５に支持される。金属窓２を複数本のサスペンダ（図示せず）により本体容器１の天井から吊り下げる構造である。なお、図１は、金属窓２の分割形態を模式的に示したものであり、実際の分割形態を示したものではない。金属窓２の種々の分割形態については後述する。
金属窓２の各分割部５０は、本体部５２と、複数のガス吐出孔５４を有するシャワープレート５３と、本体部５２とシャワープレート５３との間に設けられたガス拡散空間５１とを有している。ガス拡散空間５１には処理ガス供給機構２０からガス供給管２１を介して処理ガスが導入される。ガス拡散空間５１は複数のガス吐出孔５４に連通し、ガス拡散空間５１から複数のガス吐出孔５４を介して処理ガスが吐出される。すなわち、金属窓２が処理ガス吐出用のシャワーヘッドとして構成される。
金属窓２の上のアンテナ室３内には、金属窓２に面し、かつ周回して環状をなすように配置された高周波アンテナ１３を有するアンテナユニット４０を有している。高周波アンテナ１３は、後述するように、導電性材料、例えば銅などからなり、絶縁部材からなるスペーサ（図示せず）により金属窓２から離間して配置されている。アンテナユニット４０は、また、後述するように、高周波アンテナに給電する給電部を有している。
アンテナユニット４０の高周波アンテナ１３には、給電線１６、整合器１７を介して第１の高周波電源１８が接続されている。そして、プラズマ処理の間、高周波アンテナ１３には、第１の高周波電源１８から延びる給電線１６を介して、４００ｋＨｚ〜２７．１２ＭＨｚ、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給され、高周波アンテナ１３が形成する誘導電界により金属窓２の分割部５０にループ電流を誘起する。これにより、金属窓２の分割部５０に誘起されるループ電流を介して、チャンバー４内に誘導電界が形成される。そして、この誘導電界により、チャンバー４内の金属窓２直下のプラズマ生成空間Ｓにおいて、金属窓２のガス吐出孔５４から供給された処理ガスがプラズマ化され、誘導結合プラズマが生成される。なお、アンテナユニットの詳細な構造については後述する。
チャンバー４内の底部には、金属窓２を挟んで高周波アンテナ１３と対向するように、被処理基板として、矩形状基板（以下単に基板と記す）Ｇを載置するための載置台２３が絶縁体部材２４を介して固定されている。載置台２３は、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。載置台２３の載置面に載置された基板Ｇは、載置面に設けられた静電チャック（図示せず）により吸着保持される。
載置台２３の上部周縁部には絶縁性のシールドリング２５ａが設けられ、載置台２３の周面には絶縁リング２５ｂが設けられている。載置台２３には基板Ｇの搬入出のためのリフターピン２６が、本体容器１の底壁、絶縁体部材２４を介して挿通されている。リフターピン２６は、本体容器１外に設けられた昇降機構（図示せず）により昇降駆動して基板Ｇの搬入出を行うようになっている。
本体容器１外には、整合器２８および第２の高周波電源２９が設けられており、載置台２３には給電線２８ａにより整合器２８を介して第２の高周波電源２９が接続されている。この第２の高周波電源２９は、プラズマ処理中に、バイアス用の高周波電力、例えば周波数が３．２ＭＨｚの高周波電力を載置台２３に印加する。このバイアス用の高周波電力により生成されたセルフバイアスによって、チャンバー４内に生成されたプラズマ中のイオンが効果的に基板Ｇに引き込まれる。
さらに、載置台２３内には、基板Ｇの温度を制御するため、ヒータ等の加熱手段や冷媒流路等からなる温度制御機構と、温度センサーとが設けられている（いずれも図示せず）。これらの機構や部材に対する配管や配線は、いずれも本体容器１の底面および絶縁体部材２４に設けられた開口部１ｂを通して本体容器１外に導出される。
チャンバー４の側壁４ａには、基板Ｇを搬入出するための搬入出口２７ａおよびそれを開閉するゲートバルブ２７が設けられている。また、チャンバー４の底部には、排気管３１を介して真空ポンプ等を含む排気装置３０が接続される。この排気装置３０により、チャンバー４内が排気され、プラズマ処理中、チャンバー４内が所定の真空雰囲気（例えば１０ｍＴｏｒｒ（１．３３Ｐａ））に設定、維持される。
載置台２３に載置された基板Ｇの裏面側には冷却空間（図示せず）が形成されており、一定の圧力の熱伝達用ガスとしてＨｅガスを供給するためのＨｅガス流路３２が設けられている。このように基板Ｇの裏面側に熱伝達用ガスを供給することにより、真空下において基板Ｇのプラズマ処理による温度上昇や温度変化を抑制することができるようになっている。
この誘導結合プラズマ処理装置は、さらに制御部１００を有している。制御部１００は、コンピュータからなり、プラズマ処理装置の各構成部を制御するＣＰＵからなる主制御部と、入力装置と、出力装置と、表示装置と、記憶装置とを有している。記憶装置は、プラズマ処理装置で実行される各種処理のパラメータや、誘導結合プラズマ処理装置で実行される処理を制御するためのプログラム、すなわち処理レシピが記憶された記憶媒体を有している。主制御部は、記憶媒体に記憶されている所定の処理レシピを呼び出し、その処理レシピに基づいてプラズマ処理装置に、所定の処理動作を実行させる。
＜金属窓＞
次に、金属窓２について詳細に説明する。
図２は、金属窓２を用いた場合の誘導結合プラズマの主な生成原理を示す図である。図２に示すように、高周波アンテナ１３に流れる高周波電流ＩＲＦより、金属窓２の上面（高周波アンテナ側表面）に誘導電流が発生する。誘導電流は表皮効果により金属窓２の表面部分にしか流れないが、金属窓２は支持棚５および本体容器１から絶縁されているため、高周波アンテナ１３の平面形状が直線状であれば、金属窓２の上面に流れた誘導電流は、金属窓２の側面に流れ、次いで、側面に流れた誘導電流は、金属窓２の下面（チャンバー側表面）に流れ、さらに、金属窓２の側面を介して、再度金属窓２の上面に戻り、渦電流ＩＥＤを生成する。このようにして、金属窓２には、その上面（高周波アンテナ側表面）から下面（チャンバー側表面）にループする渦電流ＩＥＤが生成される。このループする渦電流ＩＥＤのうち、金属窓２の下面を流れた電流がチャンバー４内に誘導電界ＩＰを生成し、この誘導電界ＩＰにより処理ガスのプラズマが生成される。
一方、高周波アンテナ１３が金属窓２に対応する面内で周方向に沿って周回するように設けられている場合には、金属窓２として無垢の一枚板を用いると、金属窓２の下面に渦電流は流れずプラズマは生成されない。つまり、高周波アンテナによって金属窓２の上面に生成される渦電流ＩＥＤは、金属窓２の上面をループするのみとなって、渦電流ＩＥＤは金属窓２の下面には流れない。そこで、金属窓２を、以下のような種々の構成にして下面に渦電流が流れて、所望の誘導電界が生成されるようにする。
［金属窓の第１の態様］
第１の態様では、金属窓２を複数の分割領域に分割するとともに互いに絶縁する。これにより、渦電流ＩＥＤが金属窓２の下面に流れるようになる。すなわち、金属窓２を互いに絶縁した状態で複数に分割することにより、分割された金属窓の上面には側面に達する誘導電流が流れ、側面から下面に流れ、再度側面を流れて上面に戻るループ状の渦電流ＩＥＤを生成する。このため、金属窓２を複数の分割部に分割する。以下に金属窓２のいくつかの例について説明する。以下の例では、便宜上、金属窓２の複数の分割部５０を、個々の分割部ごとに別符号を付して説明する。
（第１の態様の第１の例）
図３は金属窓２の第１の態様の第１の例を模式的に示す平面図である。
金属窓２は、基板Ｇに対応して長辺２ａ短辺２ｂの矩形状をなしている。上述したように、高周波アンテナ１３が金属窓２に面して周回するように環状に設けられていることから、本例では、金属窓２の下面に沿って均一に誘導電界を形成するために、矩形状の金属窓２の各角部に向かって放射状（対角状）の分割線２５０により第１の分割を行う。具体的には、第１の分割により、長辺２ａを含む２つの第１の分割部２０１と、短辺２ｂを含む２つの第２の分割部２０２に分割される。これら分割部２０１および２０２はいずれも三角状である。
（第１の態様の第２の例）
図４は金属窓２の第１の態様の第２の例を模式的に示す平面図である。
本例では、長辺２ａを含む分割部が台形状の第１の分割部２０３、短辺２ｂを含む分割部が三角状の第２の分割部２０４となるように、各角部に向かって放射状の第１の分割を行っている。上記図３の例では、金属窓２が基板Ｇに対応した矩形状をなしていることから、長辺２ａを底辺とする三角形で構成される第１の分割部２０１の径方向（矩形における「径方向」とは、矩形の中心、すなわち矩形の２つの対角線の交点から矩形の周縁に向かう方向を意味する。以下同じ。）の幅ａ（すなわち、第１の分割部２０１を構成する三角形の高さ）と短辺２ｂを底辺とする三角形で構成される第２の分割部２０２の径方向の幅ｂ（すなわち、第２の分割片２０２を構成する三角形の高さ）とは異なり、分割部２０１と分割部２０２とで誘導電界の電界強度が異なる。これに対し、図４の例では、長辺２ａを下底とする台形で構成される第１の分割部２０３を径方向の幅ａ（すなわち、第１の分割部２０３を構成する台形の高さ）の長さを維持したまま台形状としたので、短辺２ｂを底辺とする三角形で構成される第２の分割部２０４の径方向の幅（すなわち、第２の分割部２０４を構成する三角形の高さ）もａと一致し、長辺２ａを含む第１の分割部２０３と短辺２ｂを含む第２の分割部２０４との誘導電界の電界強度を揃えることができる。このため、プラズマの均一性がより向上する。このときの分割は、金属窓２の４つの角部へ延びる放射状の第１の分割線２５１と、第１の分割線２５１のうち、それぞれ短辺２ｂを挟む２つが交わる２つの交点Ｐを結ぶ、長辺２ａに平行な第２の分割線２５２とにより行われる。第２の分割線２５２の延長方向に対する第１の分割線２５１の角度は４５°の方向であることが好ましいが、多少ずれていてもかまわない。ずれの程度は、例えば、±６°程度に見積もられる。
（第１の態様の第３の例）
図５は、金属窓の第１の態様の第３の例を模式的に示す平面図である。
本例では、放射状の第１の分割を行った上で、さらに周方向に沿って互いに電気的に絶縁されるように第２の分割を行っている。第２の分割は、絶縁部材７によってなされる。本例は周方向に沿って３分割した例である。具体的には、本例では、図５に示す第１の例の第１の分割部２０１を、分割線２５４により外側分割部２０１ａ、中間分割部２０１ｂ、内側分割部２０１ｃに分割し、第２の分割部２０２を、外側分割部２０２ａ、中間分割部２０２ｂ、内側分割部２０２ｃに分割して、全体として周方向に３分割している。
このように、金属窓２を周方向に、互いに絶縁されるように分割することにより、ループする渦電流ＩＥＤが流れる方向と直交とする方向へ拡散することを抑制することができ、チャンバー４の内部に発生するプラズマの分布の制御性をより良好とすることができる。また、このようにループする渦電流ＩＥＤの拡散が抑制されることにより、ループする渦電流ＩＥＤをより強く金属窓２の表面に発生させることができ、チャンバー４の内部により強い誘導電界Ｅを発生させることができる。第２の分割の分割数は３に限らず、基板Ｇの大きさに応じて適宜設定される。
金属窓２に対し周方向に第２の分割を行って形成された複数の周方向分割領域（環状分割領域）は、後述するように、複数の環状をなす高周波アンテナに対応させる。本例では、複数の周方向分割領域は、外側分割部２０１ａおよび２０２ａからなる外側周方向分割領域、中間分割部２０１ｂおよび２０２ｂからなる中間周方向分割領域、ならびに内側分割部２０１ｃおよび２０２ｃからなる内側周方向分割領域の３つの領域である。これにより、各アンテナ部のインピーダンスを調整して電流値を独立に制御することができる。この効果と上述の金属窓２を周方向に分割することによるループする渦電流ＩＥＤの拡散を抑制する効果と相俟って、高いプラズマ制御性を得ることができる。
（第１の態様の第４の例）
図６は、金属窓の第１の態様の第４の例を模式的に示す平面図である。
本例では、第３の例と同様、放射状の第１の分割を行った上で、さらに周方向に沿って互いに電気的に絶縁されるように第２の分割を行っている。第２の分割は、絶縁部材７によってなされる。本例は周方向に沿って３分割した例である。具体的には、本例では、図４に示す第２の例の第１の分割部２０３を、分割線２５５により、外側分割部２０３ａ、中間分割部２０３ｂ、内側分割部２０３ｃに分割し、第２の分割部２０４を、外側分割部２０４ａ、中間分割部２０４ｂ、内側分割部２０４ｃに分割して、全体として周方向に３分割している。
本例においても、金属窓２を周方向に、互いに絶縁されるように分割することにより、ループする渦電流ＩＥＤが流れる方向と直交する方向へ拡散することを抑制することができ、チャンバー４の内部に発生するプラズマの分布の制御性をより良好とすることができる。また、このようにループする渦電流ＩＥＤの拡散が抑制されることにより、ループする渦電流ＩＥＤをより強く金属窓２の表面に発生させることができ、チャンバー４の内部により強い誘導電界Ｅを発生させることができる。第２の分割の分割数は３に限らず、基板Ｇの大きさに応じて適宜設定される。
本例においても、金属窓２に対し周方向に第２の分割を行って形成された複数の分割領域は、後述するように、複数の環状をなす高周波アンテナに対応させる。これにより、各アンテナ部のインピーダンスを調整して電流値を独立に制御することができる。この効果と上述の金属窓２を周方向に分割することによるループする渦電流ＩＥＤの拡散を抑制する効果と相俟って、高いプラズマ制御性を得ることができる。
（第１の態様の第５の例）
図７は金属窓２の第１の態様の第５の例を模式的に示す平面図である。
本例では、放射状の第１の分割、周方向の第２の分割を行った上で、さらに周方向と直交する方向（縦方向）に互いに電気的に絶縁されるように第３の分割を行っている。第３の分割も第２の分割と同様、絶縁部材７によってなされる。具体的には、図５の第３の例の外側分割部２０１ａおよび２０２ａを、分割線２５６により、それぞれ小分割部２０１ａ１、２０１ａ２、２０１ａ３、および小分割部２０２ａ１、２０２ａ２、２０２ａ３に３分割している。また、中間分割部２０１ｂおよび２０２ｂを、分割線２５６により、それぞれ小分割部２０１ｂ１、２０１ｂ２、および小分割部２０２ｂ１、２０２ｂ２に２分割している。このようにすることにより、さらに金属窓２の分割数を増やして分割された領域のサイズ（面積）を小さくすることができる。これにより、プラズマから金属窓２に向かう縦電界ＥＶをより小さくすることができ、金属窓２の損傷を少なくすることができる。このとき、周方向に分割された領域の周方向に交差する方向の分割数は任意であるが、金属窓２の周縁部分に向かうにつれて多くなるようにすることが好ましい。これにより、金属窓２の外側のより面積の広い部分の分割数を多くすることができるので、分割数を一層増やすことができる。
（第１の態様の第６の例）
図８は金属窓２の第１の態様の第６の例を模式的に示す平面図である。
本例においても、第５の例と同様、放射状の第１の分割、周方向の第２の分割を行った上で、さらに周方向と直交する方向（縦方向）に互いに電気的に絶縁されるように第３の分割を行っている。具体的には、図６の第４の例の外側分割部２０３ａおよび２０４ａを、分割線２５７により、それぞれ小分割部２０３ａ１、２０３ａ２、２０３ａ３、および小分割部２０４ａ１、２０４ａ２、２０４ａ３に３分割している。また、中間分割部２０３ｂおよび２０４ｂを、分割線２５７により、それぞれ小分割部２０３ｂ１、２０３ｂ２、および小分割部２０４ｂ１、２０４ｂ２に２分割している。これにより、第５の例と同様、さらに金属窓２の分割数を増やして分割された領域のサイズ（面積）を小さくすることができ、プラズマから金属窓２に向かう縦電界ＥＶをより小さくして金属窓２の損傷を少なくすることができる。また、同様に、金属窓２の周縁部分に向かうにつれて多くなるようにすることが好ましい。
［金属窓の第２の態様］
第２の態様では、金属窓２を分割せず、第１の態様の分割線に対応した部分にスリットを形成する。スリットは、第１の態様の分割線と同様、誘導電流が流れる道筋として機能する。したがって、第２の態様では、金属窓２に、第１の態様の各例の分割線に対応する方向にスリットを形成することにより、第１の態様の各例と同様の効果を得ることができる。以下、具体例について説明する。
（第２の態様の第１の例）
図９は金属窓２の第２の態様の第１の例を模式的に示す平面図である。
本例では、上記第１の態様の第１の例の放射状（対角状）の分割線に対応する、角部に向かう４本の放射状のスリット２６０が設けられ、金属窓２は、これらのスリットにより、２つの長辺側領域２１２、および２つの短辺側領域２１３に区分けされている。スリットには絶縁体を埋め込んでもよい。以下の例も同様である。
（第２の態様の第２の例）
図１０は金属窓２の第２の態様の第２の例を模式的に示す平面図である。
本例では、上記第１の態様の第２の例の放射状の分割線２５１に対応する４本の放射状のスリット２６１、および分割線２５２に対応するスリット２６２が設けられ、これらのスリットにより、２つの長辺側領域２１６、および２つの短辺側領域２１７に区分けされている。
（第２の態様の第３の例）
図１１は金属窓２の第２の態様の第３の例を模式的に示す平面図である。
本例では、図９に示す上記第２の態様の第１の例の放射状（対角状）の分割線に対応する４本の放射状のスリット２６０を設けた上で、さらに周方向に沿った第２の分割の分割線に相当するスリット２６３を形成して、周方向に３つの環状領域に区分けした例である。具体的には、本例では、長辺側領域２１２を、スリット２６３により、周方向に沿って外側領域２１２ａ、中間領域２１２ｂ、内側領域２１２ｃに区分けしている。また、短辺側領域２１３を、スリット２６３により、周方向に外側領域２１３ａ、中間領域２１３ｂ、内側領域２１３ｃに区分けしている。これにより金属窓２を全体として周方向に３つの環状領域に区分けしている。
（第２の態様の第４の例）
図１２は金属窓２の第２の態様の第４の例を模式的に示す平面図である。
本例では、図１０に示す上記第２の例の分割線に対応する４本の放射状のスリット２６１、および横方向のスリット２６２を設けた上で、さらに周方向に沿った第２の分割の分割線に相当するスリット２６４を形成して、周方向に３つの環状領域（区分け部分）に区分けした例である。具体的には、本例では、長辺側領域２１６を、スリット２６４により、周方向に外側領域２１６ａ、中間領域２１６ｂ、内側領域２１６ｃに区分けしている。また、短辺側領域２１７を、スリット２６４により、周方向に沿って外側領域２１７ａ、中間領域２１７ｂ、内側領域２１７ｃに区分けしている。これにより金属窓２を全体として周方向に３つの環状領域に区分けしている。
（第２の態様の第５の例）
図１３は金属窓２の第２の態様の第５の例を模式的に示す平面図である。
本例では、図１１に示す第３の例のように４本の放射状（対角状）のスリット２６０、周方向のスリット２６３により金属窓２を区分けした上で、さらに第３の分割に対応するスリット２６５を形成している。具体的には、図１１の第３の例の外側領域２１２ａおよび２１３ａを、スリット２６５により、小領域２１２ａ１、２１２ａ２、２１２ａ３、および小領域２１３ａ１、２１３ａ２、２１３ａ３の３つずつの区分け部分に区分けしている。また、中間領域２１２ｂおよび２１３ｂを、スリット２６５により、小領域２１２ｂ１、２１２ｂ２、および小領域２１３ｂ１、２１３ｂ２の２つずつの区分け部分に区分けしている。
（第２の態様の第６の例）
図１４は金属窓２の第２の態様の第６の例を模式的に示す平面図である。
本例では、図１２に示す第４の例のように４本の放射状のスリット２６１およびスリット２６２、ならびに周方向のスリット２６４により金属窓２を区分けした上で、さらに第３の分割に対応するスリット２６６を形成している。具体的には、図１２の第４の例の外側領域２１６ａおよび２１７ａを、スリット２６６により、小領域２１６ａ１、２１６ａ２、２１６ａ３、および小領域２１７ａ１、２１７ａ２、２１７ａ３の３つずつの区分け部分に区分けしている。また、中間領域２１６ｂおよび２１７ｂを、スリット２６６により、小領域２１６ｂ１、２１６ｂ２、および小領域２１７ｂ１、２１７ｂ２の２つずつの区分け部分に区分けしている。
［金属窓の第３の態様］
第３の態様では、金属窓２を絶縁部材により複数に分割し互いに絶縁するとともに、分割した分割部を導線などの導電性連結部材２７０で周方向に連結する。これにより、金属窓２の各分割部において、渦電流ＩＥＤが上面から側面を通り下面に流れるとともに、金属窓の上面においても導電性部材を含む閉ループに沿って閉ループ電流が流れるようになる。すなわち、分割部と分割部の間の導電性連結部材２７０にも電流が流れる。このことにより、分割部と分割部の間においても誘導電界を発生することができ、また、連結位置を変えることにより誘導電界を発生させる位置を調整することができるため、誘導電界分布をより適正に調整することができる。図１５は第３の態様の第１の例であり、図７に示される第１の態様の第５の例に第３の態様を適用した構成である。図１６は第３の態様の第２の例であり、図８に示される第１の態様の第６の例に第３の態様を適用した構成である。これらの例においては、外側分割部、中間分割部、内側分割部のそれぞれにおいて周方向に各分割部が導電性連結部材２７０によって連結されている。また、導電性連結部材２７０に一つまたは複数の容量要素を介在させることにより、閉ループのインピーダンスを調整することができ、分割部と分割部との間に形成される誘導電界の強度を調整することができる。
＜アンテナユニット＞
次に、アンテナユニット４０について詳細に説明する。
図１７は、アンテナユニット４０の高周波アンテナの一例を示す概略平面図である。図１７に示すように、高周波アンテナ１３は、金属窓２の上面に対向して形成された平面部を有する複数のアンテナセグメントを、該平面部が全体としてプラズマ生成に寄与する誘導電界を生成する矩形の枠状領域８１をなすように環状に配置してなる。すなわち、高周波アンテナ１３は、多分割環状アンテナとして構成されている。
具体的には、高周波アンテナ１３は、枠状領域８１の角部を構成する複数の第１のアンテナセグメント６１と、枠状領域８１の辺部を構成する複数の第２のアンテナセグメント７１とを有している。図では、便宜上、第１のアンテナセグメント６１および第２のアンテナセグメント７１をいずれも４個ずつ示しているが、第２のアンテナセグメント７１は、各辺に対して２以上であってもよい。
第１のアンテナセグメント６１は、例えば、図１８に示すように、導電性材料、例えば銅などからなるアンテナ線６２を金属窓２の上面に直交する方向である縦方向に、巻回軸が金属窓２の上面と平行になるように縦巻螺旋状に巻回して構成されている。そして、第１のアンテナセグメント６１は、金属窓２に面した平面部６３がプラズマに寄与する誘導電界を生成する枠状領域８１の一部（角部）を構成している。平面部６３においてはアンテナ線６２が３本平行にかつ角部を形成するように配置されている。なお、図１８においては、第１のアンテナセグメント６１の平面部６３に対向する上部のアンテナ線６２は直線で構成されているが、平面部６３と同様に角部を形成するように構成されてもよい。
また、第２のアンテナセグメント７１は、例えば、図１９に示すように、導電性材料、例えば銅などからなるアンテナ線７２を金属窓２の上面に直交する方向である縦方向に、巻回軸が金属窓２と平行になるように縦巻螺旋状に巻回して構成されている。そして、第２のアンテナセグメント７１は、金属窓２に面した平面部７３がプラズマに寄与する誘導電界を生成する枠状領域８１の一部（辺中央部）を構成している。平面部７３においてはアンテナ線７２が３本平行に配置されている。
第１のアンテナセグメント６１および第２のアンテナセグメント７１には、給電部４１を介して第１の高周波電源１８から高周波電力が供給される。給電部４１は、例えば図２０に示すように、給電線１６から分岐し、高周波アンテナ１３の第１のアンテナセグメント６１および第２のアンテナセグメント７１のそれぞれに接続される複数の分岐ライン４２を有している。これら分岐ライン４２には、インピーダンス調整手段としての可変コンデンサ４３が設けられている。分岐ライン４２は、高周波アンテナ１３の第１のアンテナセグメント６１および第２のアンテナセグメント７１のそれぞれの端部に設けられた給電端子（図示せず）に接続されている。
高周波アンテナ１３の第１のアンテナセグメント６１および第２のアンテナセグメント７１のそれぞれと、これらに接続された可変コンデンサ４３とにより、それぞれアンテナ回路を構成している。そして、可変コンデンサ４３の容量を調節することにより、それぞれのアンテナ回路のインピーダンスが制御され、その結果それぞれのアンテナ回路に流れる電流を制御することができる。
このようにアンテナ回路に流れる電流を制御することにより、それぞれのアンテナセグメントに対応するプラズマ制御エリアの誘導電界を制御してプラズマ密度分布をきめ細かく制御することができる。特に、角部と辺部の電流を独立制御することができ、チャンバー４内の角部に対応する部分と辺部に対応する部分のプラズマの制御性を高めて均一なプラズマを形成することができる。
また、金属窓２の高周波アンテナ１３に対応する領域の分割数にかかわらず（金属窓２の分割数よりもアンテナ分割数が多い場合でも）、高周波アンテナ１３の分割数を多くすることにより、それらのアンテナ分割エリアを反映したプラズマ制御が可能になる。これにより、プラズマ均一性も高めることができる。
金属窓２の高周波アンテナ１３に対応する領域において、すなわち、外側領域、中間領域、内側領域のそれぞれにおいて、金属窓２の分割数（区分け数）と、高周波アンテナ１３の分割数（アンテナセグメントの数）との関係は任意である。
例えば、図２１の第１の例に示すように、金属窓２の１つの分割部３００（区分け領域）に対して１つのアンテナセグメント４００を配置してもよい（窓分割数＝アンテナ分割数）。この場合、アンテナセグメント４００の長さは分割部３００の長さより短くてもよく、等しいもしくは長くてもよい。なお、ここでは、金属窓の分割部を区別することなく「分割部３００」とし、また、第１のアンテナセグメント６１および第２のアンテナセグメント７１を区別することなく「アンテナセグメント４００」とし、アンテナセグメントの平面部のみで表している（以下の図２２〜図２６も同様）。また、図２２の第２の例に示すように、金属窓２の２つ（以上）の分割部３００に１つのアンテナセグメント４００を設置してもよい（窓分割数＞アンテナ分割数）。これらの場合は、分割部３００は、１つのアンテナセグメント４００のみに対応している。アンテナセグメント４００の高周波電流ＩＲＦより１つの分割部３００には１つの渦電流ＩＥＤがアンテナ配置方向であるＸ方向に直線的にループするように流れる。
また、例えば図２３、図２４の第３、第４の例に示すように、１つの分割部３００に対応して、２以上のアンテナセグメント４００を配置してもよい。図２３の例では、金属窓２の１つの分割部３００に対して２つのアンテナセグメントを配置しており、図２４の例では、２つの分割部３００に対して５つのアンテナセグメント４００を配置している。すなわち、金属窓２の分割部３００の数よりもアンテナセグメント４００の数のほうが多い（窓分割数＜アンテナ分割数）。図２４の例のように、アンテナセグメント４００は、複数の分割部３００にまたがっていてもよい。図２３および図２４に示すように、１つの分割部３００に対して、２以上のアンテナセグメント４００を配置した場合は、個々のアンテナセグメント４００により誘起される渦電流ＩＥＤがアンテナ配置方向であるＸ方向だけでなく、Ｘ方向に直交する平面方向であるＹ方向にも広がり、分割部３００のＹ方向の側面を通って裏面に回りループを描く。すなわち渦電流ＩＥＤが平面的に広がる。これにより、チャンバー４内に形成される誘導電界のアンテナセグメント単位での制御性、ひいてはプラズマの制御性をより高めることができる。
なお、金属窓２を分割せずにスリットにより区分けした場合も同様である。また、図２３、図２４の例は、全部の分割部３００が例示する配置になっている必要はなく、少なくとも一部が例示する配置になっていればよい。
図２５に示すように、高周波アンテナ１３を分割したアンテナセグメント４００どうしの間には、接地された仕切り板５００を金属窓２と絶縁した状態で設けることが好ましい。アンテナセグメント４００間を仕切り板５００により隔てることにより、隣接するアンテナセグメント４００間における個々のアンテナセグメント４００によって形成された誘導電界の相互の干渉を防止してアンテナセグメント４００の電流の制御性を高めることができる。これにより、アンテナセグメント４００による誘導電界の独立制御性を高めることができる。図２６に示すように、仕切り板５００は、その下端と金属窓２（分割部３００または区分け部分）との間に１０ｍｍ程度の隙間５１０が形成されるようにして金属窓２と絶縁する。金属窓２と絶縁することにより、異常放電や、誘導電界に悪影響が及ぼされることを防止することができる。
金属窓２の１つの分割部３００（区分け部分）に対して、アンテナセグメント４００を複数設置した上で、仕切り板５００によりアンテナセグメント４００間の誘導電界の干渉を防止して電流の制御性を高めることにより、金属窓２の分割数（区分け数）を増やすことなく、細分化した高周波アンテナによるきめ細かなプラズマ制御が可能となる。
基板Ｇの径方向のプラズマ分布を制御する必要がある場合は、アンテナユニット４０として、上記高周波アンテナ１３の他に、１または２以上の環状をなす他の高周波アンテナを有し、これらの高周波アンテナを同心状に配置して多環状アンテナを構成することが好ましい。各高周波アンテナ（環状アンテナ）の電流を別個に制御することにより、チャンバー４内の径方向のプラズマ分布を制御することができる。このような多環状アンテナの電流制御は、他の高周波アンテナ（多分割環状アンテナの場合はアンテナセグメント）にも図２０に示したように可変コンデンサを接続してアンテナ回路を形成し、各アンテナ回路のインピーダンスを制御することによりなされる。
他の高周波アンテナは、上記高周波アンテナ１３と同様の多分割環状アンテナであってもよいし、渦巻き状の平面アンテナであってもよい。このように多環状アンテナを構成する場合は、少なくとも最も外側の高周波アンテナを、多分割環状アンテナとすることが好ましい。これにより、プラズマ空間の基板Ｇの角部に対応する領域と角部の間の辺部に対応する領域のプラズマ分布を制御することができる。
アンテナユニット４０を構成する多環状アンテナとしては、例えば、図２７に示すように、最も外側に上記高周波アンテナ１３と同様の多分割環状アンテナからなる外側高周波アンテナ１３１が配置され、その内側に渦巻き平面アンテナである中間高周波アンテナ１３２が配置され、最も内側に渦巻き平面アンテナである内側高周波アンテナ１３３が配置された、３つの環状アンテナを有するものが例示される。
また、図２８に示すように、アンテナユニット４０として、最も外側に上記高周波アンテナ１３と同じ多分割環状アンテナである高周波アンテナ１４１が配置され、その内側に同じく多分割環状アンテナである中間アンテナ１４２が配置され、最も内側に渦巻き平面アンテナである内側アンテナ１４３が配置された、３つの環状アンテナを有するものも例示される。
図２７の中間高周波アンテナ１３２、内側高周波アンテナ１３３、および図２８の内側高周波アンテナ１４３を構成する渦巻き平面アンテナとしては、図２９のように、銅などの導電性材料からなる４本のアンテナ線１５１、１５２、１５３、１５４を巻回して全体が渦巻状となるようにした多重（四重）アンテナを用いることができる。また、図３０に示すような、１本のアンテナ線１６１を渦巻状に巻回したものであってもよい。
各環状アンテナは、金属窓２の第２の分割である周方向の分割による環状分割領域（またはスリットにより区分けされた環状領域）に沿って設けることが好ましい。これにより、各環状アンテナの下の金属窓２の環状分割領域（区分け環状領域）に発生する渦電流ＩＥＤどうしの干渉を抑制することができ、チャンバー４内に発生する誘導電界のばらつきを抑制して、プラズマ分布の制御性を良好にすることができる。この場合、各環状アンテナの幅は、対応する金属窓２の環状分割領域（区分け環状領域）の幅よりも小さくすることが好ましい。これにより、制御性をより高めることができる。
＜金属窓と高周波アンテナとの組み合わせ例＞
次に、金属窓と高周波アンテナとの組み合わせ例のいくつかについて、タイプ別に説明する。
なお、以下の例は全て金属窓２を所定の分割線で分割した場合を示すが、金属窓２を分割する代わりに、対応するスリットを形成した場合にも同様の効果が得られる。
［タイプ１］
タイプ１は、アンテナユニットが多環状アンテナを構成し、最外周の高周波アンテナを窓分割数≧アンテナ分割数とした多分割環状アンテナを用いた例である。
（タイプ１の第１の例）
図３１はタイプ１の第１の例を模式的に示す平面図である。本例では、金属窓２として、図７に示した、放射状（対角状）の第１の分割を行い、周方向の第２の分割により３分割し、さらに、周方向と直交する第３の分割を行ったものを用いる。金属窓２は、第２の分割により、周方向に沿って、外側周方向分割領域３１１、中間周方向分割領域３１２、内側周方向分割領域３１３の３つの環状分割領域に分割されている。なお、第３の分割を経て形成された個々の分割部を図２１〜２６と同様、全て共通の分割部３００とする（以下同じ）。
アンテナユニット４０は、それぞれ、外側周方向分割領域３１１、中間周方向分割領域３１２、内側周方向分割領域３１３に沿って環状に設けられた、外側高周波アンテナ４１１、中間高周波アンテナ４１２、内側高周波アンテナ４１３を有している。
外側高周波アンテナ４１１は、上記高周波アンテナ１３と同様、多分割環状アンテナを構成している。外側高周波アンテナ４１１は、角部を構成する４つの第１のアンテナセグメント６１１と、辺部を構成する４つの第２のアンテナセグメント７１１とを有している。第１のアンテナセグメント６１１および第２のアンテナセグメント７１１は、上記高周波アンテナ１３の第１のアンテナセグメント６１および第２のアンテナセグメント７１と同様に構成されている。第２のアンテナセグメント７１１は、外側周方向分割領域３１１の辺中央の分割部３００に対応するように設けられている。また第１のアンテナセグメント６１１は、外側周方向分割領域３１１の角部の２つの分割部３００にまたがるように設けられている。
中間高周波アンテナ４１２および内側高周波アンテナ４１３は、上記中間高周波アンテナ１３２および内側高周波アンテナ１３３と同様、渦巻き平面アンテナで構成されている。
このような構成により、外周部分の角部と辺部の電流を独立制御することができ、プラズマの不均一が問題となるチャンバー４内の外周部分の角部に対応する部分と辺部に対応する部分のプラズマの制御性を高めて均一なプラズマを形成することができる。
外側高周波アンテナ４１１、中間高周波アンテナ４１２および内側高周波アンテナ４１３は、それぞれ、外側周方向分割領域３１１、中間周方向分割領域３１２、内側周方向分割領域３１３に沿って、これらの領域の幅よりも小さくなるように設けられている。これにより、各分割領域に発生する渦電流どうしの干渉が抑制され、プラズマ分布の制御性が良好となる。
また、上述したように、第１のアンテナセグメント６１１と第２のアンテナセグメント７１１との間に仕切り板（図示せず）を設けることにより、これらアンテナセグメント間の干渉を防止することができ、電流の制御性を高めて、アンテナセグメント４００による誘導電界の独立制御性を高めることができる。
（タイプ１の第２の例）
図３２はタイプ１の第２の例を模式的に示す平面図である。本例では、金属窓２として、図８に示したような、放射状の第１の分割を、長辺を含む分割部と短辺を含む分割部で幅が揃うように行い、周方向の第２の分割により３分割し、さらに、周方向と直交する第３の分割を行ったものを用いる。金属窓２は、第２の分割により、周方向に沿って、外側周方向分割領域３２１、中間周方向分割領域３２２、内側周方向分割領域３２３の３つの環状分割領域に分割されている。
アンテナユニット４０は、それぞれ、外側周方向分割領域３２１、中間周方向分割領域３２２、内側周方向分割領域３２３に沿って環状に設けられた、外側高周波アンテナ４２１、中間高周波アンテナ４２２、内側高周波アンテナ４２３を有している。
外側高周波アンテナ４２１は、第１の例の外側高周波アンテナ４１１と同様の、多分割環状アンテナを構成している。外側高周波アンテナ４２１は、角部を構成する４つの第１のアンテナセグメント６２１と、辺部を構成する４つの第２のアンテナセグメント７２１とを有している。これらは第１の例の第１のアンテナセグメント６１１および第２のアンテナセグメント７１１と同様に構成されている。
中間高周波アンテナ４２２および内側高周波アンテナ４２３は、第１の例の中間高周波アンテナ４１２および内側高周波アンテナ４１３と同様、渦巻き平面アンテナで構成されている。
本例においても、第１の例と同様、外周部分の角部と辺部の電流を独立制御することができ、プラズマの不均一が問題となるチャンバー４内の外周部分の角部に対応する部分と辺部に対応する部分のプラズマの制御性を高めて均一なプラズマを形成することができる。また、その他、第１の例と同様の効果を得ることができる。
また、本例では、放射状の第１の分割を、長辺を含む分割部と短辺を含む分割部で幅が揃うように行っているので、これらの分割部の誘導電界の電界強度を揃えることができ、プラズマの均一性がより向上する。
（タイプ１の第３の例）
図３３はタイプ１の第３の例を模式的に示す平面図である。本例では、金属窓２として、放射状の第１の分割を、長辺を含む分割部と短辺を含む分割部で幅が揃うように行い、周方向の第２の分割により４分割し、さらに、周方向と直交する第３の分割を行ったものを用いる。金属窓２は、第２の分割により、周方向に沿って、外側周方向分割領域３３１、第１中間周方向分割領域３３２、第２中間周方向分割領域３３３、内側周方向分割領域３３４の４つの環状分割領域に分割されている。また、第３の分割により、外側周方向分割領域３３１の各辺が４分割され、第１中間周方向分割領域３３２の各辺が３分割され、第２中間周方向分割領域３３３の各辺が２分割されている。
アンテナユニット４０は、外側高周波アンテナ４３１、第１中間高周波アンテナ４３２、第２中間高周波アンテナ４３３、および内側高周波アンテナ４３４を有している。外側高周波アンテナ４３１は、外側周方向分割領域３３１に沿って環状に設けられている。第１中間高周波アンテナ４３２は、第１中間周方向分割領域３３２に沿って環状に設けられている。第２中間高周波アンテナ４３３は、第２中間周方向分割領域３３３に沿って環状に設けられている。内側高周波アンテナ４３４は、内側周方向分割領域３３４に沿って環状に設けられている。
外側高周波アンテナ４３１は、上記高周波アンテナ１３と同様、多分割環状アンテナを構成している。外側高周波アンテナ４３１は、角部を構成する４つの第１のアンテナセグメント６３１と、辺部を構成する８つの第２のアンテナセグメント７３１とを有している。第２のアンテナセグメント７３１は、各辺２つずつ設けられている。第１のアンテナセグメント６３１および第２のアンテナセグメント７３１は、上記高周波アンテナ１３の第１のアンテナセグメント６１および第２のアンテナセグメント７１と同様に構成されている。第２のアンテナセグメント７３１は、それぞれ外側周方向分割領域３３１の辺部の分割部３００の１つに対応するように設けられている。また第１のアンテナセグメント６３１は、外側周方向分割領域３３１の角部の２つの分割部３００にまたがるように設けられている。
第１中間高周波アンテナ４３２、第２中間高周波アンテナ４３３、および内側高周波アンテナ４３４は、上記中間高周波アンテナ１３２および内側高周波アンテナ１３３と同様、渦巻き平面アンテナで構成されている。
このような構成により、外周部分の角部と辺部の電流を独立制御することができ、プラズマの不均一が問題となるチャンバー４内の外周部分の角部に対応する部分と辺部に対応する部分のプラズマの制御性を高めて均一なプラズマを形成することができる。また、その他、第２の例と同様の効果を得ることができる。本例は、第１の例および第２の例で適用可能な基板よりも、大きな基板に対して、制御性良くかつ均一に誘導結合プラズマ処理を行うことができる。
（タイプ１の第４の例）
図３４はタイプ１の第４の例を模式的に示す平面図である。本例では、金属窓２として、図１６に示したような、放射状の第１の分割を、長辺を含む分割部と短辺を含む分割部で幅が揃うように行い、周方向の第２の分割により３分割し、周方向と直交する第３の分割により分割し、さらに、各分割部を周方向に導電性連結部材により連結を行ったものを用いる。金属窓２は、第２の分割により、周方向に沿って、外側周方向分割領域３２１、中間周方向分割領域３２２、内側周方向分割領域３２３の３つの環状分割領域に分割されている。アンテナユニットの配置は第２の例と同様であり、本例においても、外周部分の角部と辺部の電流を独立制御することができる。そのため、プラズマの不均一が問題となるチャンバー４内の外周部分の角部に対応する部分と辺部に対応する部分のプラズマの制御性を高めて均一なプラズマを形成することができるとともに、分割部と分割部の間においてもプラズマ密度分布の補強を行うことができる。また、一つまたは複数の導電性連結部材に容量要素を介在させることにより、プラズマ分布の制御性を更に向上させることができる。また、その他、第１の例および第２の例と同様の効果を得ることができる。また、本例では、放射状の第１の分割を、長辺を含む分割部と短辺を含む分割部で幅が揃うように行っているので、これらの分割部の誘導電界の電界強度を揃えることができ、プラズマの均一性がより向上する。
［タイプ２］
タイプ２は、アンテナユニットが多環状アンテナを構成し、最外周の高周波アンテナを窓分割数＜アンテナ分割数とした多分割環状アンテナを用いた例である。
（タイプ２の第１の例）
図３５はタイプ２の第１の例を模式的に示す平面図である。本例では、金属窓２として、図３１に示すタイプ１の第１の例と同じ、放射状（対角状）の第１の分割を行い、周方向の第２の分割により３分割し、さらに、周方向と直交する第３の分割を行ったものを用いる。金属窓２は、図３１と同様、第２の分割により、周方向に沿って、外側周方向分割領域３１１、中間周方向分割領域３１２、内側周方向分割領域３１３の３つの環状分割領域に分割されている。
アンテナユニット４０は、それぞれ、外側周方向分割領域３１１、中間周方向分割領域３１２、内側周方向分割領域３１３に沿って環状に設けられた、外側高周波アンテナ４４１、中間高周波アンテナ４４２、内側高周波アンテナ４４３を有している。
外側高周波アンテナ４４１は、上記高周波アンテナ１３と同様、多分割環状アンテナを構成している。外側高周波アンテナ４４１は、角部を構成する４つの第１のアンテナセグメント６４１と、辺部を構成する１２個の第２のアンテナセグメント７４１とを有している。第２のアンテナセグメント７４１は、各辺３つずつ設けられている。第１のアンテナセグメント６４１および第２のアンテナセグメント７４１は、上記高周波アンテナ１３の第１のアンテナセグメント６１および第２のアンテナセグメント７１と同様に構成されている。第２のアンテナセグメント７４１は、隣接する分割部３００にまたがるように設けられている。外側周方向分割領域３１１の辺中央の分割部３００には、３つの第２のアンテナセグメント７４１が対応している。また、外側周方向分割領域３１１の角部の分割部３００には、第１のアンテナセグメント６４１と２つの第２のアンテナセグメント７４１が対応している。つまり、外側周方向分割領域３１１は、第３の分割による分割数よりも、アンテナ分割数（アンテナセグメントの数）の方が多くなっている。なお、第２のアンテナセグメント７４１は、必ずしも隣接する分割部３００にまたがるように設けられていなくてもよく、一つの分割部３００に対し複数の第２のアンテナセグメント７４１が対応していればよい。
中間高周波アンテナ４４２も、同様に多分割環状アンテナを構成している。中間高周波アンテナ４４２は、角部を構成する４つの第１のアンテナセグメント６５１と、辺部を構成する４個の第２のアンテナセグメント７５１とを有している。第１のアンテナセグメント６５１および第２のアンテナセグメント７５１は、上記高周波アンテナ１３の第１のアンテナセグメント６１および第２のアンテナセグメント７１と同様に構成されている。金属窓２の中間周方向分割領域３１２は、各辺２つずつの分割部３００を有しており、第２のアンテナセグメント７５１は、各辺の２つの分割部３００にまたがるように設けられている。また、第１のアンテナセグメント６５１は、角部において金属窓２の隣接する分割部３００にまたがるように設けられている。つまり、中間周方向分割領域３１２は、１つの分割部３００に対して複数のアンテナセグメントが対応しているが、第３の分割による分割数と、アンテナ分割数（アンテナセグメントの数）とは同じ数である。
内側高周波アンテナ４４３は、上記中間高周波アンテナ１３２および内側高周波アンテナ１３３と同様、渦巻き平面アンテナで構成されている。
このように、外側高周波アンテナ４４１が多分割環状アンテナで構成されているので、金属窓２の外側周方向分割領域３１１において外周部分の角部と辺部の電流を独立制御することができる。このため、プラズマの不均一が問題となるチャンバー４内の外周部分の角部に対応する部分と辺部に対応する部分のプラズマの制御性を高めて均一なプラズマを形成することができる。また、外側高周波アンテナ４４１の分割数が、金属窓２の外側周方向分割領域３１１の分割数よりも多いため、１つの分割部３００に対して、複数のアンテナセグメントが配置されている。このため、渦電流が平面的に広がり、上述したように、チャンバー４内に形成される誘導電界の制御性、ひいてはプラズマの制御性をより高めることができる。
また、中間高周波アンテナ４４２も多分割環状アンテナで構成されているので、金属窓２の中間周方向分割領域３１２においても外周部分の角部と辺部の電流を独立制御することができる。このため、プラズマの制御性をより高めることができ、プラズマの均一性をより高めることができる。中間周方向分割領域３１２は、中間高周波アンテナ４４２の分割数が、金属窓２の中間周方向分割領域３１２の分割数と同数ではあるが、アンテナセグメントが金属窓２の分割部３００からずれて配置されている。このため、１つの分割部３００に複数のアンテナセグメントが配置され、渦電流が平面的に広がり、チャンバー４内の中間周方向分割領域３１２に対応する部分のプラズマ制御性を高くすることができる。また、その他、タイプ１の第１の例と同様の効果を得ることができる。
（タイプ２の第２の例）
図３６はタイプ２の第２の例を模式的に示す平面図である。本例では、金属窓２として、図３２に示すタイプ１の第２の例と同じ、放射状の第１の分割を、長辺を含む分割部と短辺を含む分割部で幅が揃うように行い、周方向の第２の分割により３分割し、さらに、周方向と直交する第３の分割を行ったものを用いる。金属窓２は、図３２と同様、第２の分割により、周方向に沿って、外側周方向分割領域３２１、中間周方向分割領域３２２、内側周方向分割領域３２３の３つの環状分割領域に分割されている。
アンテナユニット４０は、それぞれ、外側周方向分割領域３２１、中間周方向分割領域３２２、内側周方向分割領域３２３に沿って環状に設けられた、外側高周波アンテナ４５１、中間高周波アンテナ４５２、内側高周波アンテナ４５３を有している。
外側高周波アンテナ４５１は、第１の例の外側高周波アンテナ４４１と同様の、多分割環状アンテナを構成している。外側高周波アンテナ４２１は、角部を構成する４つの第１のアンテナセグメント６６１と、辺部を構成する１２個の第２のアンテナセグメント７６１とを有している。これらは第１の例の第１のアンテナセグメント６４１および第２のアンテナセグメント７４１と同様に構成されている。
中間高周波アンテナ４５２も、同様に多分割環状アンテナを構成している。中間高周波アンテナ４５２は、角部を構成する４つの第１のアンテナセグメント６７１と、辺部を構成する４個の第２のアンテナセグメント７７１とを有している。これらは第１の例の第１のアンテナセグメント６５１および第２のアンテナセグメント７５１と同様に構成されている。
内側高周波アンテナ４５３は、第１の例の内側高周波アンテナ４４３と同様、渦巻き平面アンテナで構成されている。
本例においても、基本的に、第１の例と同様の効果を得ることができる。また、本例では、放射状の第１の分割を、長辺を含む分割部と短辺を含む分割部で幅が揃うように行っているので、これらの分割部の誘導電界の電界強度を揃えることができ、プラズマの均一性がより向上する。
（タイプ２の第３の例）
図３７はタイプ２の第３の例を模式的に示す平面図である。本例では、金属窓２として、図３６に示す第２の例と同様に第１の分割および第２の分割を行い、第３の分割を行わないものを用いる。金属窓２は、図３６と同様、第２の分割により、周方向に沿って、外側周方向分割領域３２１、中間周方向分割領域３２２、内側周方向分割領域３２３の３つの環状分割領域に分割されている。分割部３００は、金属窓２の一辺に対応している。
アンテナユニット４０は、図３６と同様の、外側高周波アンテナ４４１、中間高周波アンテナ４４２、内側高周波アンテナ４４３を有するものを用いる。
このように、金属窓２として第３の分割を行わず、外側周方向分割領域３２１、中間周方向分割領域３２２、内側周方向分割領域３２３の各辺が１枚のものを用いても、アンテナユニット４０が第２の例と同じであるから、同様の効果を得ることができる。すなわち、外側高周波アンテナ４４１および中間高周波アンテナ４４２として多分割環状アンテナを用いることにより、第２の例と同様、金属窓２の外側周方向分割領域３２１および中間周方向分割領域３２２において外周部分の角部と辺部の電流を独立制御することができる。このため、チャンバー４内の外側周方向分割領域３２１および中間周方向分割領域３２２の角部に対応する部分と辺部に対応する部分のプラズマの制御性を高めて均一なプラズマを形成することができる。
（タイプ２の第４の例）
図３８はタイプ２の第４の例を模式的に示す平面図である。本例では、金属窓２として、タイプ１の第４の例と同様に、放射状の第１の分割を、長辺を含む分割部と短辺を含む分割部で幅が揃うように行い、周方向の第２の分割により３分割し、周方向と直交する第３の分割し、さらに、各分割部を周方向に導電性連結部材により連結を行ったものを用いる。金属窓２は、第２の分割により、周方向に沿って、外側周方向分割領域３２１、中間周方向分割領域３２２、内側周方向分割領域３２３の３つの環状分割領域に分割されている。アンテナユニットの配置はタイプ２の第２の例と同様であり、本例においても、第２の例と同様の効果を得られるとともに、分割部と分割部の間においてもプラズマ密度分布の補強を行うことができる。また、一つまたは複数の導電性連結部材に容量要素を介在させることにより、プラズマ分布の制御性をさらに向上させることができる。また、その他、第１の例および第２の例と同様の効果を得ることができる。また、本例では、放射状の第１の分割を、長辺を含む分割部と短辺を含む分割部で幅が揃うように行っているので、これらの分割部の誘導電界の電界強度を揃えることができ、プラズマの均一性がより向上する。
＜誘導結合プラズマ処理装置の動作＞
次に、以上のように構成される誘導結合プラズマ処理装置を用いて基板Ｇに対してプラズマ処理、例えばプラズマエッチング処理を施す際の処理動作について説明する。
まず、ゲートバルブ２７を開にした状態で搬入出口２７ａから搬送機構（図示せず）により基板Ｇをチャンバー４内に搬入し、載置台２３の載置面に載置した後、静電チャック（図示せず）により基板Ｇを載置台２３上に固定する。次に、チャンバー４内に処理ガス供給機構２０から供給される処理ガスを、金属窓２の各分割部５０のガス拡散空間５１からシャワープレート５３のガス吐出孔５４を介してチャンバー４内に吐出させるとともに、排気装置３０により排気管３１を介してチャンバー４内を真空排気することにより、処理室内を例えば０．６６〜２６．６Ｐａ程度の圧力雰囲気に維持する。
また、このとき基板Ｇの裏面側の冷却空間には、基板Ｇの温度上昇や温度変化を抑制し適切な温度に調整するために、Ｈｅガス流路３２を介して、熱伝達用ガスとしてＨｅガスを供給する。
次いで、第１の高周波電源１８から４００ｋＨｚ〜２７．１２ＭＨｚ、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を高周波アンテナ１３に印加し、これにより金属窓２を介して処理室４内に均一な誘導電界を生成する。このようにして生成された誘導電界により、チャンバー４内で処理ガスがプラズマ化し、高密度の誘導結合プラズマが生成される。このプラズマにより、基板Ｇに対してプラズマ処理として、例えばプラズマエッチング処理が行われる。このとき、第２の高周波電源２９からバイアス用の高周波電力を載置台２３に印加し、これにより生成されたセルフバイアスによって、チャンバー４内に生成されたプラズマ中のイオンを効果的に基板Ｇに引き込む。
このようなプラズマ処理においては、金属窓２を用いているので、誘電体窓に比べて加工しやすく、基板の大型化に適したものとなり、また、加工性が容易なことから、シャワーヘッド構造とすることができ、ガスの供給が容易になる。また、金属窓を用いることにより、誘電体窓に比べて温度制御性も良好となるという利点もある。
上記特許文献１、２には、このような金属窓を用いた誘導結合プラズマ処理装置が提案されているが、プラズマの制御性のさらなる向上が指向されている。
そこで、一実施形態では、金属窓２の上面に対向して形成された平面部を有する複数のアンテナセグメントを、該平面部が全体としてプラズマ生成に寄与する誘導電界を生成する矩形の枠状領域８１をなすように環状に配置してなる高周波アンテナ１３を有するアンテナユニット４０を用いている。具体的には、アンテナセグメントとして、アンテナ線を金属窓２の上面に直交する方向である縦方向に、巻回軸が金属窓２と平行になるように縦巻螺旋状に巻回して構成する。そして、個々のアンテナセグメントに対して独立して電流制御を行う。これにより、それぞれのアンテナセグメントに対応するプラズマ制御エリアの誘導電界を制御してプラズマ密度分布をきめ細かく制御することができる。特に、角部と辺部の電流を独立制御することができ、チャンバー４内の角部に対応する部分と辺部に対応する部分のプラズマの制御性を高めて均一なプラズマを形成することができる。
このような複数のアンテナセグメントを用いることは、特開２０１３−１６２０３５号公報に記載されているが、特開２０１３−１６２０３５号公報は、主に誘電体窓を用いた誘導結合プラズマ処理装置を対象としており、金属窓を用いた場合とはプラズマ生成のメカニズムが異なる。
一実施形態では、金属窓を用いた誘導結合プラズマ処理装置においても、金属窓を適切に分割し、複数のアンテナセグメントを用いた多分割環状アンテナにより、それぞれのアンテナセグメントに対応するプラズマ制御エリアの誘導電界を制御してプラズマ密度分布をきめ細かく制御できることを明らかにした。すなわち、矩形状の金属窓２の各角部に向かって放射状（対角状）の第１の分割（放射状のスリットによる第１の区分け）を行った上で、多分割環状アンテナを用いることにより、プラズマ制御エリアの誘導電界を制御してプラズマ密度分布をきめ細かく制御できる。
また、金属窓２に対して放射状の第１の分割に加え、周方向の第２の分割（第２の区分け）を行うことにより、周方向の分割による、ループする渦電流ＩＥＤの拡散を抑制する効果と、多分割環状アンテナを用いることの相乗効果でプラズマの制御性をより高めることができる。
さらに、金属窓２に対して、第１の分割および第２の分割に加え、周方向に直交する第３の分割を行うことにより、プラズマから金属窓２に向かう縦電界ＥＶをより小さくすることができ、金属窓２の損傷を少なくすることができる。また、第３の分割により分割された金属窓の分割部分に対し、アンテナセグメントが２つ以上対応するように高周波アンテナを分割することにより、ループする渦電流の平面的な広がりを形成することができ、プラズマの制御性を一層高めることができる。
さらにまた、多分割環状アンテナのアンテナセグメントどうしの間に金属窓２と絶縁した仕切り板５００を設けることにより、隣接するアンテナセグメント間の誘導電界の干渉を防止してアンテナセグメントの電流の制御性を高めることができる。これにより、アンテナセグメント４００による誘導電界の独立制御性を高めることができる。
金属窓２を分割することに代えて、金属窓２を分割せずに１枚のまま、以上のような種々の分割に対応するスリットを設けることにより、分割した場合と同様の効果を得ることができる。
＜検証実験＞
次に、検証実験について説明する。
ここでは、図３９に示すように、２４分割、２０分割、１６分割（外側部分の辺一体）した３種類の金属窓を用いた。また、アンテナユニットとして、図３１に示すような、多分割環状アンテナである外側高周波アンテナ、渦巻き平面アンテナである中間高周波アンテナ、渦巻き平面アンテナである内側高周波アンテナを有するものを用いた。処理ガスとしてＯ２ガスを用い、圧力：１５ｍＴｏｒｒ、プラズマ生成用高周波パワー：１５ｋＷの条件で、短辺が１５０ｃｍ、長辺が１８５ｃｍの基板に対して誘導結合プラズマ処理を行った。
そのときのプラズマを目視で観察するとともに、図４０に示すような基板の短辺エッジの上方４０ｍｍのプラズマ密度をプラズマ吸収プローブ法で測定した。その結果を図４１〜４３に示す。
これらの図から、角部と辺部のアンテナセグメントの電流値を制御することで、金属窓の分割態様にかかわらずプラズマ密度分布が制御可能であることが確認された。また、１６分割では、目視で角部のプラズマが強になるようにアンテナセグメントの電流制御を行うと、他の金属窓より角部のプラズマ密度が低めになるが、角部の電流をさらに上昇させる（角強２）ことにより角部のプラズマ密度が上昇可能であることが確認された。
＜他の適用＞
以上、実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
例えば、上記実施形態では、多分割環状アンテナのアンテナセグメントの電流制御を、インピーダンス調整手段として可変コンデンサを用いてインピーダンス調整することにより行った例を示したが、可変コイル等の他のインピーダンス調整手段を用いてもよい。また、パワースプリッターを用いてアンテナセグメントに電流を分配してもよいし、アンテナセグメントごとに高周波電源を用いてもよい。
また、上記実施形態ではプラズマ処理としてエッチング処理やアッシング処理を例示したが、ＣＶＤ成膜等の他のプラズマ処理に適用することができる。さらに、矩形基板としてＦＰＤ用のガラス基板を適用した例を示したが、セラミックス基板等、他の基板であってもよい。
１；本体容器
２；金属窓
３；アンテナ室
４；チャンバー
５；支持棚
７；絶縁部材
１３；高周波アンテナ
１８；第１の高周波電源
２０；処理ガス供給機構
４０；アンテナユニット
５０，３００；分割部
６１，６１１，６２１，６３１，６５１，６４１，６６１，６７１；第１のアンテナセグメント
７１，７１１，７２１，７３１，７４１，７５１，７６１，７７１；第２のアンテナセグメント
８１；枠状領域
２５０，２５１，２５２，２５４，２５５，２５６，２５７；分割線
２６０，２６１，２６２，２６３，２６４，２６５，２６６；スリット
３１１，３２１，３３１；外側周方向分割領域
３１２，３２２，３３２，３３３；中間周方向分割領域
３１３，３２３，３３４；内側周方向分割領域
１３１，４１１，４２１，４３１，４４１，４５１；外側高周波アンテナ
１３２，４１２，４２２，４３２，４３３，４４２，４５２；中間高周波アンテナ
１３３，４１３，４２３，１３４，４４３，４５３；内側高周波アンテナ
Ｇ；基板

Claims (18)

  1. 矩形基板に誘導結合プラズマ処理を施す誘導結合プラズマ処理装置であって、
    処理容器と、
    前記処理容器内で矩形基板を載置する載置台と、
    前記処理容器の天壁を構成し、前記処理容器とは電気的に絶縁され、前記載置台に対向して設けられた矩形状の金属窓と、
    前記金属窓の上方に設けられ、前記処理容器内に誘導結合プラズマを生成するためのアンテナユニットと、
    を具備し、
    前記金属窓は、各角部に向かう放射状の第１の分割により、互いに電気的に絶縁された分割領域に分割され、
    前記アンテナユニットは、
    前記金属窓の上面に対向して形成された平面部を有する複数のアンテナセグメントを、前記平面部が全体として矩形の枠状領域となるように配置してなり、多分割環状アンテナとして構成される高周波アンテナを有し、
    前記複数のアンテナセグメントは、それぞれ、アンテナ線を前記金属窓の上面に直交する方向である縦方向に、巻回軸が前記金属窓の上面と平行になるように螺旋状に巻回して構成され、
    前記複数のアンテナセグメントのそれぞれに供給される電流が制御可能である、誘導結合プラズマ処理装置。
  2. 前記金属窓は、周方向に沿った第２の分割により、互いに電気的に絶縁された複数の環状分割領域に分割され、
    前記高周波アンテナは、前記複数の環状分割領域の一つに対応して設けられる、請求項１に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
  3. 前記アンテナユニットは、環状をなす１以上の他の高周波アンテナを有し、前記他の高周波アンテナは、前記複数の環状分割領域のうちの前記高周波アンテナに対応していないものに対応して設けられる、請求項２に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
  4. 前記複数の環状分割領域は３以上であり、前記高周波アンテナは、前記複数の環状分割領域の最外周の外側環状分割領域に対応して設けられる、請求項３に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
  5. 前記他の高周波アンテナは、前記多分割環状アンテナであるか、または平面環状アンテナである、請求項４に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
  6. 前記複数の環状分割領域のうち、前記外側環状分割領域の内側に隣接して位置する中間環状分割領域に対応して、前記多分割環状アンテナを構成する前記他の高周波アンテナが設けられる、請求項５に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
  7. 前記環状分割領域の幅は、対応する前記高周波アンテナまたは前記他の高周波アンテナの幅よりも広い、請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
  8. 前記金属窓は、前記環状分割領域の各辺に対応する部分が、前記第２の分割の方向に直交する方向の第３の分割により、互いに電気的に絶縁された複数の分割部に分割される、請求項２から請求項７のいずれか１項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
  9. 前記第３の分割により分割されて形成された前記分割部は、前記アンテナセグメントの１つのみに対応している、請求項８に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
  10. 前記第３の分割により分割されて形成された前記分割部の少なくとも一部は、それぞれ前記アンテナセグメントの２つ以上に対応している、請求項８に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
  11. 矩形基板に誘導結合プラズマ処理を施す誘導結合プラズマ処理装置であって、
    処理容器と、
    前記処理容器内で矩形基板を載置する載置台と、
    前記処理容器の天壁を構成し、前記処理容器とは電気的に絶縁され、前記載置台に対向して設けられた矩形状の金属窓と、
    前記金属窓の上方に設けられ、前記処理容器内に誘導結合プラズマを生成するためのアンテナユニットと、
    を具備し、
    前記金属窓は、各角部に向かう放射状のスリットによる第１の区分けにより区分けされ、
    前記アンテナユニットは、
    前記金属窓の上面に対向して形成された平面部を有する複数のアンテナセグメントを、前記平面部が全体として矩形の枠状領域となるように配置してなり、多分割環状アンテナとして構成される高周波アンテナを有し、
    前記複数のアンテナセグメントは、それぞれ、アンテナ線を前記金属窓の上面に直交する方向である縦方向に、巻回軸が前記金属窓の上面と平行になるように螺旋状に巻回して構成され、
    前記複数のアンテナセグメントのそれぞれに供給される電流が制御可能である、誘導結合プラズマ処理装置。
  12. 前記金属窓は、周方向に沿ったスリットによる第２の区分けにより複数の環状領域に区分けされ、
    前記高周波アンテナは、前記複数の環状領域の一つに対応して設けられる、請求項１１に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
  13. 前記環状領域の幅は、対応する前記高周波アンテナまたは前記他の高周波アンテナの幅よりも広い、請求項１２に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
  14. 前記金属窓は、前記環状領域の各辺に対応する部分が、前記第２の区分けの方向に直交する方向の第３の区分けにより複数の区分け部分に区分けされる、請求項１２または請求項１３に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
  15. 前記第３の区分けにより区分けされて形成された前記区分け部分は、前記アンテナセグメントの１つのみに対応している、請求項１４に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
  16. 前記第３の区分けにより区分けされて形成された前記区分け部分の少なくとも一部は、それぞれ前記アンテナセグメントの２つ以上に対応している、請求項１４に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
  17. 前記複数のアンテナセグメントの間は、前記金属窓と電気的に絶縁された仕切り板により隔てられている、請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
  18. 前記複数のアンテナセグメントの一部は、前記多分割環状アンテナの角部を構成し、Ｌ字状をなす複数の角要素であり、前記複数のアンテナセグメントの他の一部は、前記多分割環状アンテナの辺部を構成し、直線状を有する複数の辺要素である、請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
JP2019002703A 2019-01-10 2019-01-10 誘導結合プラズマ処理装置 Active JP7169885B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019002703A JP7169885B2 (ja) 2019-01-10 2019-01-10 誘導結合プラズマ処理装置
TW108148283A TWI830849B (zh) 2019-01-10 2019-12-30 感應耦合電漿處理裝置
KR1020200000787A KR102309968B1 (ko) 2019-01-10 2020-01-03 유도 결합 플라스마 처리 장치
US16/737,068 US20200227236A1 (en) 2019-01-10 2020-01-08 Inductively-Coupled Plasma Processing Apparatus
CN202010026911.7A CN111430210B (zh) 2019-01-10 2020-01-10 电感耦合等离子体处理装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019002703A JP7169885B2 (ja) 2019-01-10 2019-01-10 誘導結合プラズマ処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020113618A true JP2020113618A (ja) 2020-07-27
JP7169885B2 JP7169885B2 (ja) 2022-11-11

Family

ID=71516386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019002703A Active JP7169885B2 (ja) 2019-01-10 2019-01-10 誘導結合プラズマ処理装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20200227236A1 (ja)
JP (1) JP7169885B2 (ja)
KR (1) KR102309968B1 (ja)
CN (1) CN111430210B (ja)
TW (1) TWI830849B (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7433169B2 (ja) 2020-09-01 2024-02-19 東京エレクトロン株式会社 制御方法、及び、誘導結合プラズマ処理装置
JP7515423B2 (ja) 2021-01-22 2024-07-12 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置の異常検知方法及びプラズマ処理装置
WO2024166889A1 (ja) * 2023-02-07 2024-08-15 日新電機株式会社 プラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の制御方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7292115B2 (ja) * 2019-06-07 2023-06-16 東京エレクトロン株式会社 温度調整装置及び温度制御方法。
KR20220003862A (ko) * 2020-07-02 2022-01-11 삼성전자주식회사 유도 결합형 플라즈마 처리 장치
JP2023003828A (ja) * 2021-06-24 2023-01-17 東京エレクトロン株式会社 成膜装置及び成膜方法
JP2023021764A (ja) * 2021-08-02 2023-02-14 日新電機株式会社 プラズマ処理装置
JP2023061729A (ja) * 2021-10-20 2023-05-02 東京エレクトロン株式会社 スパッタ成膜装置及びスパッタ成膜方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012227427A (ja) * 2011-04-21 2012-11-15 Tokyo Electron Ltd 誘導結合プラズマ処理装置
JP2013162035A (ja) * 2012-02-07 2013-08-19 Tokyo Electron Ltd 誘導結合プラズマ用アンテナユニット、誘導結合プラズマ処理装置および誘導結合プラズマ処理方法
JP2014049302A (ja) * 2012-08-31 2014-03-17 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置、プラズマ生成装置、アンテナ構造体及びプラズマ生成方法
JP2018206975A (ja) * 2017-06-05 2018-12-27 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びガスシャワーヘッド

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5812561U (ja) * 1981-07-15 1983-01-26 株式会社共立機械製作所 ヤ−ンガイド
KR100276736B1 (ko) * 1993-10-20 2001-03-02 히가시 데쓰로 플라즈마 처리장치
US6036878A (en) * 1996-02-02 2000-03-14 Applied Materials, Inc. Low density high frequency process for a parallel-plate electrode plasma reactor having an inductive antenna
US6095084A (en) * 1996-02-02 2000-08-01 Applied Materials, Inc. High density plasma process chamber
US5683548A (en) * 1996-02-22 1997-11-04 Motorola, Inc. Inductively coupled plasma reactor and process
US6051073A (en) * 1998-02-11 2000-04-18 Silicon Genesis Corporation Perforated shield for plasma immersion ion implantation
US6331754B1 (en) * 1999-05-13 2001-12-18 Tokyo Electron Limited Inductively-coupled-plasma-processing apparatus
JP3903730B2 (ja) * 2001-04-04 2007-04-11 松下電器産業株式会社 エッチング方法
JP3935401B2 (ja) * 2002-07-22 2007-06-20 東京エレクトロン株式会社 誘導結合プラズマ処理装置
JP5479867B2 (ja) 2009-01-14 2014-04-23 東京エレクトロン株式会社 誘導結合プラズマ処理装置
US7994724B2 (en) * 2009-03-27 2011-08-09 Ecole Polytechnique Inductive plasma applicator
KR101775751B1 (ko) * 2012-11-14 2017-09-06 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 유도 결합 플라즈마 처리 장치
JP6163373B2 (ja) * 2012-11-14 2017-07-12 東京エレクトロン株式会社 誘導結合プラズマ処理装置
JP2014154684A (ja) * 2013-02-07 2014-08-25 Tokyo Electron Ltd 誘導結合プラズマ処理装置
JP6261220B2 (ja) * 2013-02-18 2018-01-17 東京エレクトロン株式会社 誘導結合プラズマ処理装置
JP6228400B2 (ja) * 2013-07-16 2017-11-08 東京エレクトロン株式会社 誘導結合プラズマ処理装置
JP6719290B2 (ja) * 2016-06-22 2020-07-08 東京エレクトロン株式会社 補強構造体、真空チャンバー、およびプラズマ処理装置
US10381238B2 (en) * 2017-03-03 2019-08-13 Tokyo Electron Limited Process for performing self-limited etching of organic materials
KR102015381B1 (ko) * 2017-03-29 2019-08-29 세메스 주식회사 플라즈마 발생 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012227427A (ja) * 2011-04-21 2012-11-15 Tokyo Electron Ltd 誘導結合プラズマ処理装置
JP2013162035A (ja) * 2012-02-07 2013-08-19 Tokyo Electron Ltd 誘導結合プラズマ用アンテナユニット、誘導結合プラズマ処理装置および誘導結合プラズマ処理方法
JP2014049302A (ja) * 2012-08-31 2014-03-17 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置、プラズマ生成装置、アンテナ構造体及びプラズマ生成方法
JP2018206975A (ja) * 2017-06-05 2018-12-27 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びガスシャワーヘッド

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7433169B2 (ja) 2020-09-01 2024-02-19 東京エレクトロン株式会社 制御方法、及び、誘導結合プラズマ処理装置
JP7515423B2 (ja) 2021-01-22 2024-07-12 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置の異常検知方法及びプラズマ処理装置
WO2024166889A1 (ja) * 2023-02-07 2024-08-15 日新電機株式会社 プラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111430210A (zh) 2020-07-17
US20200227236A1 (en) 2020-07-16
JP7169885B2 (ja) 2022-11-11
CN111430210B (zh) 2023-05-12
KR20200087081A (ko) 2020-07-20
KR102309968B1 (ko) 2021-10-06
TWI830849B (zh) 2024-02-01
TW202040683A (zh) 2020-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7169885B2 (ja) 誘導結合プラズマ処理装置
KR102508029B1 (ko) 유도 결합 플라즈마용 안테나 유닛, 유도 결합 플라즈마 처리 장치 및 유도 결합 플라즈마 처리 방법
KR101124754B1 (ko) 유도 결합 플라즈마 처리 장치
JP5666991B2 (ja) 誘導結合プラズマ用アンテナユニットおよび誘導結合プラズマ処理装置
JP2016225018A (ja) ガス処理装置およびそれに用いる多分割シャワーヘッド
KR101754439B1 (ko) 유도 결합 플라즈마 처리 방법 및 유도 결합 플라즈마 처리 장치
KR101432907B1 (ko) 유도 결합 플라즈마용 안테나 유닛 및 유도 결합 플라즈마 처리 장치
KR20140100890A (ko) 유도 결합 플라즈마 처리 장치
KR101768744B1 (ko) 유도 결합 플라즈마 처리 장치
JP2013077715A (ja) 誘導結合プラズマ用アンテナユニットおよび誘導結合プラズマ処理装置
TWI600048B (zh) Inductively coupled plasma processing device
KR101775751B1 (ko) 유도 결합 플라즈마 처리 장치
JP5674871B2 (ja) 誘導結合プラズマ処理装置
WO2023175690A1 (ja) プラズマ処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190110

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210917

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220603

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220607

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220704

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221004

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221031

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7169885

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150