JP5597071B2 - アンテナユニットおよび誘導結合プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）製造用のガラス基板等の矩形基板に誘導結合プラズマ処理を施す際に用いられるアンテナユニットおよびそれを用いた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、ガラス製の矩形基板にプラズマエッチングや成膜処理等のプラズマ処理を行う工程が存在し、このようなプラズマ処理を行うためにプラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ成膜装置等の種々のプラズマ処理装置が用いられる。プラズマ処理装置としては従来、容量結合プラズマ処理装置が多用されていたが、近時、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。

誘導結合プラズマ処理装置は、被処理基板を収容する処理容器の天壁を構成する誘電体窓の上側に高周波アンテナを配置し、処理容器内に処理ガスを供給するとともにこの高周波アンテナに高周波電力を供給することにより、処理容器内に誘導結合プラズマを生じさせ、この誘導結合プラズマによって被処理基板に所定のプラズマ処理を施すものである。高周波アンテナとしては、平面状の所定パターンをなす平面アンテナが多用されている。

平面アンテナを用いた誘導結合プラズマ処理装置では、処理容器内の平面アンテナ直下の空間にプラズマが生成されるが、その際に、アンテナ直下の各位置での電界強度に比例して高プラズマ密度領域と低プラズマ領域の分布を持つことから、平面アンテナのパターン形状がプラズマ密度分布を決める重要なファクターとなっている。

ＦＰＤを製造するための矩形基板にプラズマ処理を施す場合には、平面アンテナとして全体形状が矩形基板に対応した形状のものが用いられれる。例えば、特許文献１には、外側部分を構成する、配置領域が額縁状をなす外側アンテナ部と、外側アンテナ部の中に設けられて内側部分を構成する、同じく配置領域が額縁状をなす内側アンテナ部とを有し、全体として矩形状をなす平面アンテナが開示されている。

特許文献１に開示された平面アンテナは、外側アンテナ部および内側アンテナ部は、４つのアンテナ線を９０°ずつ位置をずらして全体が略額縁形状になるように渦巻状に配置している。そして、このような額縁形状の場合、角部のプラズマが弱くなる傾向にあるため、辺の中央部よりも角部のほうが巻数が多くなるようにしている（図２参照）。

特開平２００７−３１１１８２号公報

しかしながら、引用文献１の図２に示すように、角部の巻数を多くする場合には、巻数を多くした分、最外周と最内周において、アンテナ線が辺の中央部よりもそれぞれ外側および内側にはみ出た状態となり、プラズマ生成領域が矩形基板に対して少し回転した状態で形成され、均一なプラズマ処理を行えないおそれがある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、矩形基板に正対した状態のプラズマを生成することができるアンテナユニットおよびそれを用いて矩形基板に均一な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ことを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、プラズマ処理装置の処理室内に矩形基板をプラズマ処理するための誘導結合プラズマを生成する誘導電界を形成し、輪郭が矩形状をなす平面型のアンテナを有するアンテナユニットであって、前記アンテナは、複数のアンテナ線を、同一平面内において、辺の中央部の巻数よりも角部の巻数が多くなるように巻回して全体が渦巻状になるように構成され、アンテナ線の配置領域が額縁状をなし、前記アンテナの外郭線および内郭線で囲まれた額縁領域が、各アンテナ線に屈曲部が形成されることにより、前記アンテナの対向する２辺を貫く中心線について線対称となることを特徴とするアンテナユニットを提供する。

上記第１の観点において、前記アンテナが同心状に複数配置される構成とすることができる。また、前記アンテナは、４つのアンテナ線を９０°ずつ位置をずらして巻回されるものとすることができる。

さらに、前記アンテナに給電するための高周波電源に接続された整合器から前記各アンテナ線に至る給電経路を有する給電部を有し、前記アンテナを構成する前記各アンテナ線の長さとそのアンテナ線に給電する給電経路の長さの和が、互いに等しくなるようにすることが好ましい。

本発明の第２の観点では、プラズマ処理装置の処理室内に誘導結合プラズマを生成するための誘導電界を形成する、輪郭が矩形状をなす平面型の複数のアンテナを有し、これらアンテナが同心状に配置されたアンテナユニットであって、前記アンテナの少なくとも一つは、複数のアンテナ線を、同一平面内において、辺の中央部の巻数よりも角部の巻数が多くなるように巻回して全体が渦巻状になるように構成され、アンテナ線の配置領域が額縁状をなし、前記アンテナの外郭線および内郭線で囲まれた額縁領域が、各アンテナ線に屈曲部が形成されることにより、前記アンテナの対向する２辺を貫く中心線について線対称となることを特徴とするアンテナユニットを提供する。

本発明の第３の観点では、矩形基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で矩形基板が載置される載置台と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気系と、前記処理室の外部に誘電体部材を介して配置され、高周波電力が供給されることにより前記処理室内に矩形基板をプラズマ処理するための誘導結合プラズマを生成する誘導電界を形成する、輪郭が矩形状をなす平面型のアンテナと、を具備し、前記アンテナは、複数のアンテナ線を、同一平面内において、辺の中央部の巻数よりも角部の巻数が多くなるように巻回して全体が渦巻状になるように構成され、アンテナ線の配置領域が額縁状をなし、前記アンテナの外郭線および内郭線で囲まれた額縁領域が、各アンテナ線に屈曲部が形成されることにより、前記アンテナの対向する２辺を貫く中心線について線対称となることを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置を提供する。

本発明の第４の観点では、矩形基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で矩形基板が載置される載置台と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気系と、前記処理室の外部に誘電体部材を介して配置され、高周波電力が供給されることにより前記処理室内に矩形基板をプラズマ処理するための誘導結合プラズマを生成する誘導電界を形成する、輪郭が矩形状をなす平面型の複数のアンテナと、を具備し、前記複数のアンテナは、同心状に配置され、前記アンテナの少なくとも一つは、複数のアンテナ線を、同一平面内において、辺の中央部の巻数よりも角部の巻数が多くなるように巻回して全体が渦巻状になるように構成され、アンテナ線の配置領域が額縁状をなし、前記アンテナの外郭線および内郭線で囲まれた額縁領域が、各アンテナ線に屈曲部が形成されることにより、前記アンテナの対向する２辺を貫く中心線について線対称となることを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置を提供する。

本発明によれば、アンテナが、複数のアンテナ線を、同一平面内において、辺の中央部の巻数よりも角部の巻数が多くなるように巻回して全体が渦巻状になるように構成され、アンテナ線の配置領域が額縁状をなし、前記アンテナの外郭線および内郭線で囲まれた額縁領域が、前記アンテナの対向する２辺を貫く中心線について線対称となるように、各アンテナ線に屈曲部が形成されている構成とした。これにより、プラズマ生成領域に対応する額縁領域を矩形基板に正対させることができ、矩形基板に正対した状態のプラズマにより均一なプラズマ処理を行うことが可能となる。

本発明の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の誘導結合プラズマ処理装置に用いられる高周波アンテナを示す平面図である。 図２の高周波アンテナの外郭線、内郭線およびそれらに囲まれた額縁領域、アンテナ線の屈曲部を説明するための平面図である。 図２の高周波アンテナを構成する第２のアンテナのアンテナ線および給電部の構成を模式的に示す図である。 従来のアンテナを説明するための平面図である。 本発明に用いるアンテナの他の例を示す平面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の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、図２はこの誘導結合プラズマ処理装置に用いられる高周波アンテナを示す平面図である。この装置は、矩形基板、例えばＦＰＤ用ガラス基板上に薄膜トランジスター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に用いられる。ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ、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。

この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により接地されている。本体容器１は、誘電体壁２により上下にアンテナ室３および処理室４に区画されている。したがって、誘電体壁２は処理室４の天井壁を構成している。誘電体壁２は、Ａｌ₂Ｏ₃等のセラミックス、石英等で構成されている。

誘電体壁２の下側部分には、処理ガス供給用のシャワー筐体１１が嵌め込まれている。シャワー筐体１１は十字状に設けられており、誘電体壁２を下から支持する構造となっている。なお、上記誘電体壁２を支持するシャワー筐体１１は、複数本のサスペンダ（図示せず）により本体容器１の天井に吊された状態となっている。

このシャワー筐体１１は導電性材料、望ましくは金属、例えば汚染物が発生しないようにその内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。このシャワー筐体１１には水平に伸びるガス流路１２が形成されており、このガス流路１２には、下方に向かって延びる複数のガス吐出孔１２ａが連通している。一方、誘電体壁２の上面中央には、このガス流路１２に連通するようにガス供給管２０ａが設けられている。ガス供給管２０ａは、本体容器１の天井からその外側へ貫通し、処理ガス供給源およびバルブシステム等を含む処理ガス供給系２０に接続されている。したがって、プラズマ処理においては、処理ガス供給系２０から供給された処理ガスがガス供給管２０ａを介してシャワー筐体１１内に供給され、その下面のガス供給孔１２ａから処理室４内へ吐出される。

本体容器１におけるアンテナ室３の側壁３ａと処理室４の側壁４ａとの間には内側に突出する支持棚５が設けられており、この支持棚５の上に誘電体壁２が載置される。

アンテナ室３内には、高周波（ＲＦ）アンテナ１３を含むアンテナユニット５０が配設されている。高周波アンテナ１３は整合器１４を介して高周波電源１５に接続されている。そして、高周波アンテナ１３に、高周波電源１５から例えば周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給されることにより、処理室４内に誘導電界が形成され、この誘導電界によりシャワー筐体１１から供給された処理ガスがプラズマ化される。なお、アンテナユニット５０については後述する。

処理室４内の下方には、誘電体壁２を挟んで高周波アンテナ１３と対向するように、矩形基板Ｇを載置するための載置台２３が設けられている。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に載置された矩形基板Ｇは、静電チャック（図示せず）により吸着保持される。

載置台２３は絶縁体枠２４内に収納され、さらに、中空の支柱２５に支持される。支柱２５は本体容器１の底部を気密状態を維持しつつ貫通し、本体容器１外に配設された昇降機構（図示せず）に支持され、矩形基板Ｇの搬入出時に昇降機構により載置台２３が上下方向に駆動される。なお、載置台２３を収納する絶縁体枠２４と本体容器１の底部との間には、支柱２５を気密に包囲するベローズ２６が配設されており、これにより、載置台２３の上下動によっても処理容器４内の気密性が保証される。また処理室４の側壁４ａには、矩形基板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。

載置台２３には、中空の支柱２５内に設けられた給電線２５ａにより、整合器２８を介して高周波電源２９が接続されている。この高周波電源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６ＭＨｚ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、処理室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、セラミック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、いずれも中空の支柱２５を通して本体容器１外に導出される。

処理室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、処理室４が排気され、プラズマ処理中、処理室４内が所定の真空雰囲気（例えば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４１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の温度上昇や温度変化を回避することができるようになっている。

このプラズマ処理装置の各構成部は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）からなる制御部８０に接続されて制御される構成となっている。また、制御部８０には、オペレータによるプラズマ処理装置を管理するためのコマンド入力等の入力操作を行うキーボードや、プラズマ処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース８１が接続されている。さらに、制御部８０には、プラズマ処理装置で実行される各種処理を制御部８０の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわち処理レシピが格納された記憶部８２が接続されている。処理レシピは記憶部８２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、コンピュータに内蔵されたハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース８１からの指示等にて任意の処理レシピを記憶部８２から呼び出して制御部８０に実行させることで、制御部８０の制御下で、プラズマ処理装置での所望の処理が行われる。

次に、上記アンテナユニット５０について詳細に説明する。
アンテナユニット５０は、上述したように高周波アンテナ１３を有しており、さらに、整合器１４を経た高周波電力を高周波アンテナ１３に給電する給電部５１を有する。

高周波アンテナ１３は、絶縁部材からなるスペーサ１７により誘電体壁２から離間して配置している。高周波アンテナ１３は、平面形状をなし輪郭が矩形状（長方形状）をなしており、その配置領域が矩形基板Ｇに対応している。

高周波アンテナ１３は、外側部分を構成する第１のアンテナ１３ａと、内側部分を構成する第２のアンテナ１３ｂとを有している。第１アンテナ１３ａおよび第２アンテナ１３ｂは、いずれも輪郭が矩形状をなす平面型のものであり、基板に対向して配置されるアンテナ線の配置領域が額縁状をなしている。そして、これら第１のアンテナ１３ａおよび第２のアンテナ１３ｂは同心状に配置されている。

なお、高周波アンテナ１３は、矩形基板Ｇが小さい場合等には、１つの額縁状のアンテナのみで構成されていてもよい。また、額縁状のアンテナを３つ以上同心状に配置したものであってもよい。

外側部分を構成する第１のアンテナ１３ａは、図２に示すように４本のアンテナ線６１，６２，６３，６４を巻回して全体が渦巻状となるようにした多重（四重）アンテナを構成している。具体的には、アンテナ線６１，６２，６３，６４は９０°ずつ位置をずらして巻回され、アンテナ線の配置領域が略額縁状をなし、プラズマが弱くなる傾向にある角部の巻数を辺の中央部の巻数よりも多くなるようにしている。図示の例では角部の巻数が３、辺の中央部の巻数が２となっている。また、図３に示すように、第１のアンテナ１３ａの外郭線６５および内郭線６６で囲まれた、斜線で示すアンテナ線の配置領域である額縁領域６７が、第１のアンテナ１３ａの対向する２辺を貫く中心線について線対称（鏡面対称）となるように、各アンテナ線にクランク部（屈曲部）６８が形成されている。これにより額縁領域６７を矩形基板Ｇに正対させることができる。すなわち、額縁領域６７はプラズマ生成領域に対応することから、矩形基板Ｇに正対した状態のプラズマを生成することができる。

内側部分を構成する第２のアンテナ１３ｂは、図２に示すように４本のアンテナ線７１，７２，７３，７４を巻回して全体が渦巻状となるようにした多重（四重）アンテナを構成している。具体的には、アンテナ線７１，７２，７３，７４は９０°ずつ位置をずらして巻回され、アンテナ線の配置領域が略額縁状をなし、プラズマが弱くなる傾向にある角部の巻数を辺の中央部の巻数よりも多くなるようにしている。図示の例では角部の巻数が３、辺の中央部の巻数が２となっている。また、図３に示すように、第２のアンテナ１３ｂの外郭線７５および内郭線７６で囲まれる斜線で示す額縁領域７７が、対向する２辺を貫く中心線について線対称（鏡面対称）となるように、各アンテナ線にクランク部（屈曲部）７８が形成されている。これにより額縁領域７７を矩形基板Ｇに正対させることができる。すなわち、額縁領域７７はプラズマ生成領域に対応することから、矩形基板Ｇに正対した状態のプラズマを生成することができる。

ただし、第１のアンテナ１３ａおよび第２のアンテナ１３ｂの両方が必ずしもこのような構成をとっていなくてもよく、これらの少なくとも一方が、このような構成をとっていればよい。

第１のアンテナ１３ａのアンテナ線６１，６２，６３，６４へは、中央の４つの端子２２ａおよび給電線６９を介して給電されるようになっている。また、第２のアンテナ部１３ｂのアンテナ線７１，７２，７３，７４へは、中央に配置された４つの端子２２ｂおよび給電線７９を介して給電されるようになっている。

アンテナ室３の中央部付近には、第１のアンテナ１３ａに給電する４本の第１の給電部材１６ａおよび第２のアンテナ１３ｂに給電する４本の第の２給電部材１６ｂ（図１ではいずれも１本のみ図示）が設けられており、各第１給電部材１６ａの下端は第１のアンテナ１３ａの端子２２ａに接続され、各第２給電部材１６ｂの下端は第２のアンテナ１３ｂの端子２２ｂに接続されている。４本の第１の給電部材１６ａは、給電線１９ａに接続されており、また４本の第２の給電部材１６ｂは、給電線１９ｂに接続されていて、これら給電線１９ａ，１９ｂは整合器１４から延びる給電線１９から分岐している。

すなわち、給電線１９，１９ａ，１９ｂ、給電部材１６ａ，１６ｂ、端子２２ａ，２２ｂ、給電線６９、７９は、アンテナユニット５０の給電部５１を構成しており、この中で、第１のアンテナ１３ａに給電する、給電線１９，１９ａ、給電部材１６ａ、端子２２ａおよび給電線６９が第１の給電部５１ａを構成し、第２のアンテナ１３ｂに給電する、給電線１９，１９ｂ、給電部材１６ｂ、端子２２ｂおよび給電線７９が第２の給電部５１ｂを構成する。

上記第１のアンテナ１３ａおよび上記第２のアンテナ１３ｂはいずれも４本のアンテナ線を用いているが、アンテナ形成領域が長方形状であるため、隣接するアンテナ線の長さが不可避的に異なるものとなる。このようにアンテナ線の長さが異なる場合、アンテナ線のインピーダンスの値が一致せず、各アンテナ線に流れる電流に差が生じる。極めて高いプラズマの均一性を得るためには、このような電流差をも解消することが好ましい。そのため、本実施形態ではアンテナ線に給電する給電部の整合器１４からの給電経路の長さを調整し、アンテナ線の長さとそれに給電するための給電経路の長さの和を、４つのアンテナ線で一致させて、整合器１４から見たインピーダンスを各アンテナ線で一致させる。例えば、図４に示すように、第２のアンテナ１３ｂにおいて、互いに隣接するアンテナ線７１、７２の長さが異なるため、短いほうのアンテナ線７２に給電するための給電部５１ｂの給電経路に屈曲部５２を形成して給電経路を長くし、アンテナ線の長さと給電経路の長さの和を一致させ、整合器１４から見たインピーダンスが両者で等しくなるようにする。

プラズマ処理中、高周波電源１５からは、誘導電界形成用の例えば周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力が高周波アンテナ１３へ供給され、このように高周波電力が供給された高周波アンテナ１３により、処理室４内に誘導電界が形成され、この誘導電界によりシャワー筐体１１から供給された処理ガスがプラズマ化される。

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矩形基板Ｇに対して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を開にした状態でそこから搬送機構（図示せず）により矩形基板Ｇを処理室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、処理室４内に処理ガス供給系２０から処理ガスをシャワー筐体１１のガス吐出孔１２ａから処理室４内に吐出させるとともに、排気装置３０により排気管３１を介して処理室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回避するために、Ｈｅガス流路４１を介して、熱伝達用ガスとしてＨｅガスを供給する。

次いで、高周波電源１５から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を高周波アンテナ１３に印加し、これにより誘電体壁２を介して処理室４内に均一な誘導電界を形成する。このようにして形成された誘導電界により、処理室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。

高周波アンテナ１３は、全体形状が矩形基板Ｇに対応する矩形状をなしているので、矩形基板Ｇ全体に対してプラズマを供給することができる。また、高周波アンテナ１３を略額縁状にアンテナ線を配置した第１のアンテナ１３ａと第２のアンテナ１３ｂを有するものとし、プラズマが弱くなる傾向にある角部においてアンテナ線の巻き数を増やしたので、比較的均一なプラズマ密度分布を得ることができる。

この場合に、例えば高周波アンテナ１３の外側部分が、上記特許文献１に記載された外側アンテナと同様、図５に示すように、角部のアンテナ線の巻数を多くした分、最外周と最内周において、アンテナ線が辺の中央部よりもそれぞれ外側および内側にはみ出た状態とした構造を有するアンテナ１３ａ′である場合には、その外郭線６５′および内郭線６６′は、斜めになり、これら外郭線６５′および内郭線６６′で囲まれた斜線で示す額縁領域６７′は、アンテナ１３ａ′の対向する２辺を貫く中心線に対して線対称にならず、矩形基板Ｇの中心に対して所定角度回転した傾いた状態となってしまう。この額縁領域６７′はアンテナ線の配置領域であり、この額縁領域６７′がほぼアンテナ１３ａ′によるプラズマ生成領域と重なるため、このように額縁領域６７′が傾いた状態では、矩形基板Ｇに対するプラズマの均一性が不十分となるおそれがある。

そこで、本実施形態では、図２、図３に示すように、第１のアンテナ１３ａについて、アンテナ線６１〜６４にクランク部（屈曲部）６８を形成して、角部の巻数を増加させたことにともなう外側および内側へのはみ出しを解消し、第１のアンテナ１３ａの外郭線６５および内郭線６６で囲まれた、アンテナ線の配置領域である額縁領域６７が、第１のアンテナ１３ａの対向する２辺を貫く中心線について線対称となるようにする。これにより額縁領域６７を矩形基板Ｇに正対させることができる。すなわち、額縁領域６７はプラズマ生成領域に対応することから、矩形基板Ｇに正対した状態のプラズマを生成することができ、均一なプラズマ処理を行うことが可能となる。

同様に、高周波アンテナ１３の内側部分を構成する第２のアンテナ１３ｂについても、アンテナ線７１〜７４にクランク部（屈曲部）７８を形成して、角部の巻数を増加させたことにともなう外側および内側へのはみ出しを解消し、第２のアンテナ１３ａの外郭線７５および内郭線７６で囲まれた、アンテナ線の配置領域である額縁領域７７が、第２のアンテナ１３ｂの対向する２辺を貫く中心線について線対称となるようにする。これにより額縁領域７７を矩形基板Ｇに正対させることができ、同様に、矩形基板Ｇに正対した状態のプラズマにより均一なプラズマ処理を行うことが可能となる。

このように第１のアンテナ１３ａおよび第２のアンテナ１３ｂの両方がこのような構成をとることが最も好ましいが、少なくとも一方をこのような構成にすることにより、その領域のプラズマ均一性を確保することができる。

また、上記第１のアンテナ１３ａおよび上記第２のアンテナ１３ｂはいずれも４本のアンテナ線を用いているが、アンテナ形成領域が長方形状であるため、隣接するアンテナ線の長さが不可避的に異なるものとなり、これらアンテナ線のインピーダンスが異なるものとなる。このため、各アンテナ線に流れる電流に差が生じてしまい、極めて高いプラズマ均一性が求められる場合には、プラズマ均一性が十分なものとならないおそれがある。

ＦＰＤガラス基板は大型化の一途であり、このような基板の大型化にともなって、アンテナ長の差はより大きくなり、電流差によるプラズマ均一性低下の懸念はますます大きくなる。

このようなアンテナ線のインピーダンスの差を解消する方法としては、それぞれのアンテナ線ごとにコンデンサを挿入してコンデンサ容量により微調整する方法が考えられるが、容量固定タイプのコンデンサでは、アンテナインピーダンスの微調整は難しく、一方、容量可変タイプのコンデンサでは、固定コンデンサに比べ価格が高く、また取り付けのために構造変更を要する点からコストアップとなってしまい、好ましくない。また、アンテナ線の長さを等しくすべくアンテナのデザインを変更することは、アンテナレイアウトの対称性が損なわれて基板に対する処理が不均一となる懸念を生じてしまう。

そこで、本実施形態では、第１のアンテナ１３ａおよび第２のアンテナ１３ｂのアンテナ線に給電する給電部の整合器１４からの給電経路の長さを調整し、各アンテナにおいて、アンテナ線の長さとそれに給電するための給電経路の長さの和を、４つのアンテナ線で一致させて、整合器１４から見たインピーダンスを各アンテナ線で一致させる。すなわち、各アンテナ線のインピーダンスの調整を、プラズマ生成に寄与しない、整合器１４からアンテナまでの給電部の給電経路の長さを変更することにより行う。これにより、アンテナのレイアウトの対称性を損なうことなく、かつコンデンサを挿入することなく、各アンテナのアンテナ線の電流量を一致させることができ、プラズマの均一性を極めて高いものとすることが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、アンテナにおけるアンテナ線のレイアウトは、上記実施形態に示したものに限らず、外郭線および内郭線で囲まれた額縁領域が、アンテナの対向する２辺を貫く中心線について線対称となり、矩形基板に正対するように、各アンテナ線に屈曲部が形成されたものであればよく、例えば、図６の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で示すようなレイアウトを採用することができる。また、アンテナ線の巻数が角部で３、辺の中央で２の例を示したが、これに限らず、例えば、角部で４巻、辺の中央で３巻であってもよい。

また、高周波アンテナとしては、外郭線および内郭線で囲まれた額縁領域が、アンテナの対向する２辺を貫く中心線について線対称となり、矩形基板に正対するように、各アンテナ線に屈曲部が形成された額縁状のアンテナ単独でもよく、このような額縁状のアンテナを３つ以上同心状に設けたものであってもよい。また、３つ以上同心状に設けたアンテナのうち、少なくとも１つが外郭線および内郭線で囲まれた額縁領域が、アンテナの対向する２辺を貫く中心線について線対称となり、矩形基板に正対するように、各アンテナ線に屈曲部が形成された額縁状のアンテナからなっていてもよい。

さらにまた、上記実施形態では本発明をエッチング装置に適用した場合について示したが、ＣＶＤ成膜等の他のプラズマ処理装置に適用することができる。さらにまた、矩形基板としてＦＰＤ基板を用いた例を示したが、太陽電池等の他の矩形基板を処理する場合にも適用可能である。

１；本体容器
２；誘電体壁（誘電体部材）
３；アンテナ室
４；処理室
１３；高周波アンテナ
１３ａ；第１のアンテナ
１３ｂ；第２のアンテナ
１４；整合器
１５；高周波電源
１６ａ，１６ｂ；給電部材
１９，１９ａ，１９ｂ；給電線
２０；処理ガス供給系
２２ａ，２２ｂ；端子
２３；載置台
３０；排気装置
５０；アンテナユニット
５１；給電部
５１ａ；第１の給電部
５１ｂ；第２の給電部
６１，６２，６３，６４，７１，７２，７３，７４；アンテナ線
６５，７５；外郭線
６６，７６；内郭線
６７，７７；額縁領域
６８，７８；クランク部（屈曲部）
６９，７９；給電線
８０；制御部
８１；ユーザーインターフェース
８２；記憶部
Ｇ；矩形基板

Claims (10)

1. プラズマ処理装置の処理室内に矩形基板をプラズマ処理するための誘導結合プラズマを生成する誘導電界を形成し、輪郭が矩形状をなす平面型のアンテナを有するアンテナユニットであって、
   前記アンテナは、複数のアンテナ線を、同一平面内において、辺の中央部の巻数よりも角部の巻数が多くなるように巻回して全体が渦巻状になるように構成され、アンテナ線の配置領域が額縁状をなし、
   前記アンテナの外郭線および内郭線で囲まれた額縁領域が、各アンテナ線に屈曲部が形成されることにより、前記アンテナの対向する２辺を貫く中心線について線対称となることを特徴とするアンテナユニット。
2. 前記アンテナが同心状に複数配置されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナユニット。
3. 前記アンテナは、４つのアンテナ線を９０°ずつ位置をずらして巻回されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナユニット。
4. 前記アンテナに給電するための高周波電源に接続された整合器から前記各アンテナ線に至る給電経路を有する給電部を有し、前記アンテナを構成する前記各アンテナ線の長さとそのアンテナ線に給電する給電経路の長さの和が、互いに等しくなるようにすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアンテナユニット。
5. プラズマ処理装置の処理室内に誘導結合プラズマを生成するための誘導電界を形成する、輪郭が矩形状をなす平面型の複数のアンテナを有し、これらアンテナが同心状に配置されたアンテナユニットであって、
   前記アンテナの少なくとも一つは、複数のアンテナ線を、同一平面内において、辺の中央部の巻数よりも角部の巻数が多くなるように巻回して全体が渦巻状になるように構成され、アンテナ線の配置領域が額縁状をなし、
   前記アンテナの外郭線および内郭線で囲まれた額縁領域が、各アンテナ線に屈曲部が形成されることにより、前記アンテナの対向する２辺を貫く中心線について線対称となることを特徴とするアンテナユニット。
6. 矩形基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、
   前記処理室内で矩形基板が載置される載置台と、
   前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
   前記処理室内を排気する排気系と、
   前記処理室の外部に誘電体部材を介して配置され、高周波電力が供給されることにより前記処理室内に矩形基板をプラズマ処理するための誘導結合プラズマを生成する誘導電界を形成する、輪郭が矩形状をなす平面型のアンテナと、
   を具備し、
   前記アンテナは、複数のアンテナ線を、同一平面内において、辺の中央部の巻数よりも角部の巻数が多くなるように巻回して全体が渦巻状になるように構成され、アンテナ線の配置領域が額縁状をなし、
   前記アンテナの外郭線および内郭線で囲まれた額縁領域が、各アンテナ線に屈曲部が形成されることにより、前記アンテナの対向する２辺を貫く中心線について線対称となることを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置。
7. 前記アンテナが同心状に複数配置されることを特徴とする請求項６に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
8. 前記アンテナは、４つのアンテナ線を９０°ずつ位置をずらして巻回されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
9. 前記アンテナに給電するための高周波電源に接続された整合器から前記各アンテナ線に至る給電経路を有する給電部をさらに具備し、前記アンテナを構成する前記各アンテナ線の長さとそのアンテナ線に給電する給電経路の長さの和が、互いに等しくなるようにすることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
10. 矩形基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、
    前記処理室内で矩形基板が載置される載置台と、
    前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
    前記処理室内を排気する排気系と、
    前記処理室の外部に誘電体部材を介して配置され、高周波電力が供給されることにより前記処理室内に矩形基板をプラズマ処理するための誘導結合プラズマを生成する誘導電界を形成する、輪郭が矩形状をなす平面型の複数のアンテナと、
    を具備し、
    前記複数のアンテナは、同心状に配置され、
    前記アンテナの少なくとも一つは、複数のアンテナ線を、同一平面内において、辺の中央部の巻数よりも角部の巻数が多くなるように巻回して全体が渦巻状になるように構成され、アンテナ線の配置領域が額縁状をなし、
    前記アンテナの外郭線および内郭線で囲まれた額縁領域が、各アンテナ線に屈曲部が形成されることにより、前記アンテナの対向する２辺を貫く中心線について線対称となることを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置。

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