JP7403347B2 - 誘導結合アンテナ及びプラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
本開示は、誘導結合アンテナ及びプラズマ処理装置に関する。
特許文献１には、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るアンテナユニットが開示されている。
本開示は、プラズマ密度の均一性を向上させる誘導結合アンテナ及びプラズマ処理装置を提供する。
本開示の一態様による誘導結合アンテナは、載置台の載置面に載置された矩形基板をプラズマ処理する処理容器内に、該処理容器に設けられた金属窓を介して前記プラズマを生成する誘導電界を形成し、前記載置面に対向する対向面を有し、前記金属窓を構成する導体プレートに面して配置される矩形枠状の誘導結合アンテナであって、前記対向面において４つのアンテナ線を９０°ずつ位置をずらして巻回される平面部と、前記アンテナ線のそれぞれの末端において、前記対向面に平行で且つ前記矩形枠の角部と交差する巻回軸の周りに、前記対向面を共有する底部平面部を形成しながら前記導体プレートの表面に直交する方向を縦方向として縦巻きに巻回する縦巻き部と、を有し、前記アンテナ線は、前記矩形枠の辺部に沿って配置されるアンテナ線に屈曲部を有する。
本開示によれば、プラズマ密度の均一性を向上させる誘導結合アンテナ及びプラズマ処理装置を提供することができる。
以下、本開示の実施形態に係るガス供給方法及び基板処理装置（誘導結合プラズマ装置）１０について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。
［第１の実施形態に係る基板処理装置］
図１を参照して、本開示の第１の実施形態に係る基板処理装置１０について説明する。ここで、図１は、第１の実施形態に係る基板処理装置１０の一例を示す縦断面図である。
図１を参照して、本開示の第１の実施形態に係る基板処理装置１０について説明する。ここで、図１は、第１の実施形態に係る基板処理装置１０の一例を示す縦断面図である。
図１に示す基板処理装置１０は、フラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display、以下、「ＦＰＤ」という）用の平面視矩形の基板Ｇ（以下、単に「基板」という）に対して、各種の基板処理方法を実行する誘導結合型プラズマ（Inductive Coupled Plasma: ＩＣＰ）処理装置である。基板Ｇの材料としては、主にガラスが用いられ、用途によっては透明の合成樹脂などが用いられることもある。ここで、基板処理には、エッチング処理や、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いた成膜処理等が含まれる。ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display: ＬＣＤ）やエレクトロルミネセンス（Electro Luminescence: ＥＬ）、プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel;ＰＤＰ）等が例示される。基板Ｇは、その表面に回路がパターニングされる形態の他、支持基板も含まれる。また、ＦＰＤ用基板の平面寸法は世代の推移と共に大規模化しており、基板処理装置１０によって処理される基板Ｇの平面寸法は、例えば、第６世代の１５００ｍｍ×１８００ｍｍ程度の寸法から、第１０．５世代の３０００ｍｍ×３４００ｍｍ程度の寸法までを少なくとも含む。また、基板Ｇの厚みは０．２ｍｍ乃至数ｍｍ程度である。
図１に示す基板処理装置１０は、直方体状の箱型の処理容器２０と、処理容器２０内に配設されて基板Ｇが載置される平面視矩形の外形の基板載置台７０と、制御部９０とを有する。尚、処理容器は、円筒状の箱型や楕円筒状の箱型などの形状であってもよく、この形態では、基板載置台も円形もしくは楕円形となり、基板載置台に載置される基板も円形等になる。
処理容器２０は、金属窓５０により上下２つの空間に区画されており、上方空間であるアンテナ室Ａは上チャンバー１３により形成され、下方空間である処理領域Ｓ（処理室）は下チャンバー１７により形成される。処理容器２０において、上チャンバー１３と下チャンバー１７の境界となる位置には矩形環状の支持枠１４が処理容器２０の内側に突設するようにして配設されており、支持枠１４に金属窓５０が取り付けられている。
アンテナ室Ａを形成する上チャンバー１３は、側壁１１と天板１２とにより形成され、全体としてアルミニウムやアルミニウム合金等の金属により形成される。
処理領域Ｓを内部に有する下チャンバー１７は、側壁１５と底板１６とにより形成され、全体としてアルミニウムやアルミニウム合金等の金属により形成される。また、側壁１５は、接地線２１により接地されている。
さらに、支持枠１４は、導電性のアルミニウムやアルミニウム合金等の金属により形成されており、金属枠と称することもできる。
下チャンバー１７の側壁１５の上端には、矩形環状（無端状）のシール溝２２が形成されており、シール溝２２にＯリング等のシール部材２３が嵌め込まれ、シール部材２３を支持枠１４の当接面が保持することにより、下チャンバー１７と支持枠１４とのシール構造が形成される。
下チャンバー１７の側壁１５には、下チャンバー１７に対して基板Ｇを搬出入するための搬出入口１８が開設されており、搬出入口１８はゲートバルブ２４により開閉自在に構成されている。下チャンバー１７には搬送機構を内包する搬送室（いずれも図示せず）が隣接しており、ゲートバルブ２４を開閉制御し、搬送機構にて搬出入口１８を介して基板Ｇの搬出入が行われる。
また、下チャンバー１７の有する底板１６には複数の排気口１９が開設されており、各排気口１９にはガス排気管２５が接続され、ガス排気管２５は開閉弁２６を介して排気装置２７に接続されている。ガス排気管２５、開閉弁２６及び排気装置２７により、ガス排気部２８が形成される。排気装置２７はターボ分子ポンプ等の真空ポンプを有し、プロセス中に下チャンバー１７内を所定の真空度まで真空引き自在に構成されている。尚、下チャンバー１７の適所には圧力計（図示せず）が設置されており、圧力計によるモニター情報が制御部９０に送信されるようになっている。
基板載置台７０は、基材７３と、基材７３の上面７３ａに形成されている静電チャック７６とを有する。
基材７３は、平面視形状は矩形であり、基板載置台７０に載置されるＦＰＤと同程度の平面寸法を有する。例えば、基材７３は、載置される基板Ｇと同程度の平面寸法を有し、長辺の長さは１８００ｍｍ乃至３４００ｍｍ程度であり、短辺の長さは１５００ｍｍ乃至３０００ｍｍ程度の寸法に設定できる。この平面寸法に対して、基材７３の厚みは、例えば５０ｍｍ乃至１００ｍｍ程度となり得る。
基材７３には、矩形平面の全領域をカバーするように蛇行した温調媒体流路７２ａが設けられており、ステンレス鋼やアルミニウム、アルミニウム合金等から形成される。また、基材７３が、図示例のように単一の部材でなく、上方基材と下方基材の二部材の積層体から形成されてもよい。その際、温調媒体流路７２ａは、下方基材に設けられてもよく、上方基材に設けられてもよい。
下チャンバー１７の底板１６の上には、絶縁材料により形成されて内側に段部を有する箱型の台座７８が固定されており、台座７８の段部の上に基板載置台７０が載置される。
基材７３の上面には、基板Ｇが直接載置される静電チャック７６が形成されている。静電チャック７６は、アルミナ等のセラミックスを溶射して形成される誘電体被膜であるセラミックス層７４と、セラミックス層７４の内部に埋設されて静電吸着機能を有する導電層７５（電極）とを有する。
導電層７５は、給電線８４を介して直流電源８５に接続されている。制御部９０により、給電線８４に介在するスイッチ（図示せず）がオンされると、直流電源８５から導電層７５に直流電圧が印加されることによりクーロン力が発生する。このクーロン力により、基板Ｇが静電チャック７６の上面に静電吸着され、基材７３の上面に載置された状態で保持される。
基板載置台７０を構成する基材７３には、矩形平面の全領域をカバーするように蛇行した温調媒体流路７２ａが設けられている。温調媒体流路７２ａの両端には、温調媒体流路７２ａに対して温調媒体が供給される送り配管７２ｂと、温調媒体流路７２ａを流通して昇温または降温された温調媒体が排出される戻り配管７２ｃとが連通している。
図１に示すように、送り配管７２ｂと戻り配管７２ｃにはそれぞれ、送り流路８７と戻り流路８８が連通しており、送り流路８７と戻り流路８８は温調手段、例えば、チラー８６に連通している。チラー８６は、温調媒体の温度や吐出流量を制御する本体部と、温調媒体を圧送するポンプとを有する（いずれも図示せず）。温調媒体としては、例えば、冷媒が適用され、この冷媒には、ガルデン（登録商標）やフロリナート（登録商標）等が適用される。送り流路８７、戻り流路８８及びチラー８６により、温度制御装置８９が構成される。
基材７３には熱電対等の温度センサが配設されており、温度センサによるモニター情報は、制御部９０に随時送信される。そして、送信されたモニター情報に基づいて、基材７３及び基板Ｇの温調制御が制御部９０により実行される。より具体的には、制御部９０により、チラー８６から送り流路８７に供給される温調媒体の温度や流量が調整される。そして、温度調整や流量調整が行われた温調媒体が温調媒体流路７２ａに循環されることにより、基板載置台７０の温調制御が実行される。尚、熱電対等の温度センサは、例えば静電チャック７６に配設されてもよい。
静電チャック７６及び基材７３の外周と、台座７８の上面とにより段部が形成され、この段部には、矩形枠状のフォーカスリング７９が載置されている。段部にフォーカスリング７９が設置された状態において、フォーカスリング７９の上面の方が静電チャック７６の上面よりも低くなるよう設定されている。フォーカスリング７９は、アルミナ等のセラミックスもしくは石英等から形成される。
基材７３の下面には、給電部材８０が接続されている。給電部材８０の下端には給電線８１が接続されており、給電線８１はインピーダンス整合を行う整合器８２を介してバイアス電源である高周波電源８３に接続されている。基板載置台７０に対して高周波電源８３から例えば３．２ＭＨｚの高周波電力が印加されることにより、ＲＦバイアスを発生させ、以下で説明するプラズマ発生用のソース源である高周波電源５９にて生成されたイオンを基板Ｇに引き付けることができる。従って、プラズマエッチング処理においては、エッチングレートとエッチング選択比を共に高めることが可能になる。このように、基板載置台７０は、基板Ｇを載置しＲＦバイアスを発生させるバイアス電極を形成する。この時、チャンバー内部の接地電位となる部位がバイアス電極の対向電極として機能し、高周波電力のリターン回路を構成する。尚、金属窓５０を高周波電力のリターン回路の一部として構成してもよい。
金属窓５０は、複数の分割金属窓５７により形成される。金属窓５０を形成する分割金属窓５７の数（図１には断面方向に６個が示されている）は、１２個、２４個等、多様な個数が設定できる。
それぞれの分割金属窓５７は、絶縁部材５６により、支持枠１４や隣接する分割金属窓５７と絶縁されている。ここで、絶縁部材５６は、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）等のフッ素樹脂により形成される。
分割金属窓５７は、導体プレート３０と、シャワープレート４０とを有する。導体プレート３０とシャワープレート４０はいずれも、非磁性で導電性を有し、さらに耐食性を有する金属もしくは耐食性の表面加工が施された金属である、アルミニウムやアルミニウム合金、ステンレス鋼等により形成されている。耐食性を有する表面加工は、例えば、陽極酸化処理やセラミックス溶射などである。また、処理領域Ｓに臨むシャワープレート４０の下面には、陽極酸化処理やセラミックス溶射による耐プラズマコーティングが施されていてもよい。導体プレート３０は接地線（図示せず）を介して接地されていてもよい。シャワープレート４０と導体プレート３０とは、相互に導通するように接合されている。
図１に示すように、それぞれの分割金属窓５７の上方には、絶縁部材により形成されるスペーサ（図示せず）が配設され、該スペーサにより導体プレート３０から離間して高周波アンテナ５４が配設されている。高周波アンテナ５４は、銅等の良導電性の金属から形成されるアンテナ線を、環状もしくは渦巻き状に巻装することにより形成される。例えば、環状のアンテナ線を多重に配設してもよい。
また、高周波アンテナ５４には、上チャンバー１３の上方に延設する給電部材５７ａが接続されており、給電部材５７ａの上端には給電線５７ｂが接続され、給電線５７ｂはインピーダンス整合を行う整合器５８を介して高周波電源５９に接続されている。高周波アンテナ５４に対して高周波電源５９から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が印加されることにより、分割金属窓５７に誘導電流が誘起され、分割金属窓５７に誘起された誘導電流により、下チャンバー１７内に誘導電界が形成される。この誘導電界により、シャワープレート４０から処理領域Ｓに供給された処理ガスがプラズマ化されて誘導結合型プラズマが生成され、プラズマ中のイオンが基板Ｇに提供される。尚、各分割金属窓５７が固有の高周波アンテナを有し、各高周波アンテナに対して個別に高周波電力が印加される制御が実行されてもよい。
高周波電源５９はプラズマ発生用のソース源であり、基板載置台７０に接続されている高周波電源８３は、発生したイオンを引き付けて運動エネルギを付与するバイアス源となる。このように、イオンソース源には誘導結合を利用してプラズマを生成し、別電源であるバイアス源を基板載置台７０に接続してイオンエネルギの制御を行うことより、プラズマの生成とイオンエネルギの制御が独立して行われ、プロセスの自由度を高めることができる。高周波電源５９から出力される高周波電力の周波数は、０．１乃至５００ＭＨｚの範囲内で設定されるのが好ましい。
金属窓５０は、複数の分割金属窓５７により形成され、各分割金属窓５７は複数本のサスペンダ（図示せず）により、上チャンバー１３の天板１２から吊り下げられている。プラズマの生成に寄与する高周波アンテナ５４は分割金属窓５７の上面に配設されていることから、高周波アンテナ５４は分割金属窓５７を介して天板１２から吊り下げられている。
導体プレート３０を形成する導体プレート本体３１の下面には、ガス拡散溝３２が形成されている。尚、ガス拡散溝は、シャワープレートの上面に開設されてもよい。また、ガス拡散溝を構成する形状には、長尺状に形成された凹部形状のみならず、面状に形成された凹部形状も含む。
シャワープレート４０を形成するシャワープレート本体４１には、シャワープレート本体４１を貫通して導体プレート３０のガス拡散溝３２と処理領域Ｓとに連通する、複数のガス吐出孔４２が開設されている。
図１に示すように、それぞれの分割金属窓５７の有するガス導入管５５は、アンテナ室Ａ内で一箇所に纏められ、上方に延びるガス導入管５５は上チャンバー１３の天板１２に開設されている供給口１２ａを気密に貫通する。そして、ガス導入管５５は、気密に結合されたガス供給管６１を介して処理ガス供給源６４に接続されている。
ガス供給管６１の途中位置には開閉バルブ６２とマスフローコントローラのような流量制御器６３が介在している。ガス供給管６１、開閉バルブ６２、流量制御器６３及び処理ガス供給源６４により、ガス供給装置６０が形成される。尚、処理領域Ｓ内の複数の領域にガスを供給するため、ガス供給管６１は途中で分岐しており、各分岐管には開閉バルブと流量制御器、及び処理ガス種に応じた処理ガス供給源が連通している（図示せず）。
プラズマ処理においては、ガス供給装置６０から供給される処理ガスがガス供給管６１及びガス導入管５５を介して、各分割金属窓５７の有する導体プレート３０のガス拡散溝３２に供給される。そして、各ガス拡散溝３２から各シャワープレート４０のガス吐出孔４２を介して、処理領域Ｓに吐出される。
さらに、各分割金属窓５７が固有の高周波アンテナを有し、各高周波アンテナに対して個別に高周波電力が印加される制御が実行されてもよい。
制御部９０は、基板処理装置１０の各構成部、例えば、チラー８６や、高周波電源５９，８３、ガス供給装置６０、圧力計から送信されるモニター情報に基づくガス排気部２８等の動作を制御する。制御部９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有する。ＣＰＵは、ＲＡＭやＲＯＭの記憶領域に格納されたレシピに従い、所定の処理を実行する。レシピには、プロセス条件に対する基板処理装置１０の制御情報が設定されている。制御情報には、例えば、ガス流量や処理容器２０内の圧力、処理容器２０内の温度や基材７３の温度、プロセス時間等が含まれる。
レシピ及び制御部９０が適用するプログラムは、例えば、ハードディスクやコンパクトディスク、光磁気ディスク等に記憶されてもよい。また、レシピ等は、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、メモリカード等の可搬性のコンピュータによる読み取りが可能な記憶媒体に収容された状態で制御部９０にセットされ、読み出される形態であってもよい。制御部９０はその他、コマンドの入力操作等を行うキーボードやマウス等の入力装置、基板処理装置１０の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等の表示装置、及びプリンタ等の出力装置といったユーザーインターフェイスを有している。
図２は、金属窓５０及び高周波アンテナ５４の配置の一例を示す平面図である。なお、図２において、金属窓５０の中央から外周へ向かう方向を径方向とし、金属窓５０の外周を辿る方向を周方向として、説明する。また、図２において、高周波アンテナ５４の形状及び配置は、模式的に図示しており、図２に示す形状や配置に限定されるものではない。
金属窓５０は、絶縁部材５６を介して、複数の分割金属窓５７に分割される。具体的には、金属窓５０は、径方向に関して、３分割される。また、径方向に３分割された金属窓５０は、周方向に関して、中央側から順に、４分割、８分割、１２分割される。
また、絶縁部材５６によって分割される金属窓５０は、金属窓５０の四隅から４５°の方向に延びる第１分割線５１と、金属窓５０の短辺を挟む２つの第１分割線５１が交わる２つの交点を結ぶ長辺に平行な第２分割線５２と、を有している。ここで、金属窓５０の短辺の長さをＷとする。金属窓５０の短辺および２つの第１分割線５１で囲まれる三角形状の領域の径方向の幅は、Ｗ／２となる。また、金属窓５０の長辺、２つの第１分割線５１および第２分割線５２で囲まれる台形状の領域の径方向の幅は、Ｗ／２となる。このような構成により、三角形状の領域および台形状の領域において、高周波アンテナ５４の巻数を等しくし、径方向の幅を等しくすることにより、分割金属窓５７を介在して形成される誘導電界の電界強度を等しくすることができる。これにより、均一なプラズマを形成することができる。
また、絶縁部材５６によって分割される金属窓５０は、各辺の周方向に対し、外周側で３分割、中間側で２分割されている。このような構成により、金属窓５０の分割数を増やして各分割金属窓５７の大きさを小さくすることができ、誘導電界の電界強度分布を細かく調整することができる。これにより、プラズマ分布を精度良く制御することができる。
高周波アンテナ５４は、外側アンテナ１１０と、中間アンテナ１２０と、内側アンテナ１３０と、を有する。これら外側アンテナ１１０、中間アンテナ１２０、内側アンテナ１３０は、プラズマ生成に寄与する誘導電界を生成する平面領域、具体的には平面状の額縁状領域１４１，１４２，１４３を有している。額縁状領域１４１，１４２，１４３は、導体プレート３０に面して基板Ｇに対向するように形成されている。また、額縁状領域１４１，１４２，１４３は同心状をなすように配置されており、全体として矩形の基板Ｇに対応する矩形状平面を構成している。
また、外側アンテナ１１０と対応する額縁状領域１４１は、径方向に関して３分割された金属窓５０のうち、外周側の分割金属窓５７上に配置される。中間アンテナ１２０と対応する額縁状領域１４２は、径方向に関して３分割された金属窓５０のうち、中間の分割金属窓５７上に配置される。内側アンテナ１３０と対応する額縁状領域１４３は、径方向に関して３分割された金属窓５０のうち、中央側の分割金属窓５７上に配置される。
外側アンテナ１１０は、例えば、渦巻き状の平面アンテナとして構成され（図２では便宜上、同心状に描いている）、それぞれのアンテナが導体プレート３０に面して形成する平面全体が額縁状領域１４１を構成している。なお、図２において、外側アンテナ１１０の形状は、これに限られるものではない。
中間アンテナ１２０は、渦巻き状の平面アンテナとして構成され、それぞれのアンテナが導体プレート３０に面して形成する平面全体が額縁状領域１４２を構成している。中間アンテナ１２０は、導電性材料、例えば銅などからなる複数本（例えば、４本）のアンテナ線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もよい。中間アンテナ１２０のアンテナ線の配置領域が額縁状領域１４２を構成している。
内側アンテナ１３０は、渦巻き状の平面アンテナとして構成され、それぞれのアンテナが導体プレート３０に面して形成する平面全体が額縁状領域１４３を構成している。内側アンテナ１３０は、導電性材料、例えば銅などからなる複数本（例えば、２本）のアンテナ線を巻回して全体が渦巻状となるようにした多重（二重）アンテナを構成してもよい。また、内側アンテナ１３０は、１本のアンテナ線を渦巻き状に巻回して構成してもよい。内側アンテナ１３０のアンテナ線の配置領域が額縁状領域１４３を構成している。
なお、高周波アンテナ５４は、３つの環状アンテナ（外側アンテナ１１０、中間アンテナ１２０、内側アンテナ１３０）を有する構成に限られるものではなく、２つまたは４つ以上の環状アンテナを有する構成であってもよい。また、外側アンテナ１１０は、渦巻き状の平面アンテナ以外の形状、例えば、導体プレート３０の平面に対して縦巻きに巻回する複数のアンテナセグメントを環状に配置した多分割環状アンテナであってもよい。
＜中間アンテナ＞
次に、中間アンテナ１２０の一例について、図３及び図４を用いて更に説明する。図３は、中間アンテナ１２０の一例の平面図である。図４は、中間アンテナ１２０の一例の斜視図である。
次に、中間アンテナ１２０の一例について、図３及び図４を用いて更に説明する。図３は、中間アンテナ１２０の一例の平面図である。図４は、中間アンテナ１２０の一例の斜視図である。
図３に示すように、中間アンテナ１２０は、４本のアンテナ線１２１～１２４を９０°ずつ位置をずらして巻回して、全体が渦巻状となるようにした四重アンテナを構成している。なお、図３においては、４本のアンテナ線１２１～１２４のうちの１つのアンテナ線１２１にドットの網掛けを付して、他のアンテナ線１２２～１２４との識別が容易となるように図示している。また、以下の説明において、中間アンテナ１２０の長手方向をＸ方向、中間アンテナ１２０の短手方向をＹ方向、中間アンテナ１２０の高さ方向（縦方向）をＺ方向として、説明する。
アンテナ線１２１は、第１角部１２１ａ、第１辺部１２１ｂ、第２角部１２１ｃ、第２辺部１２１ｄ、第３角部１２１ｅ、接続部１２１ｆを有している。第１辺部１２１ｂ、第２角部１２１ｃ、第２辺部１２１ｄ、第３角部１２１ｅは、基板載置台７０の載置面に対向する対向面に配置されており、中間アンテナ１２０の平面部を形成する。アンテナ線１２１の一端には、接続部１２１ｆが形成される。接続部１２１ｆは、給電部材５７ａ（図１参照）を介して、高周波電源５９と接続される。アンテナ線１２１の他端（末端）には、縦巻きに巻回する縦巻き部としての第１角部１２１ａが形成されている。アンテナ線１２１の他端は、接地電位に接続される（図示しない）。
同様に、アンテナ線１２２は、第１角部１２２ａ、第１辺部１２２ｂ、第２角部１２２ｃ、第２辺部１２２ｄ、第３角部１２２ｅ、接続部１２２ｆを有している。アンテナ線１２３は、第１角部１２３ａ、第１辺部１２３ｂ、第２角部１２３ｃ、第２辺部１２３ｄ、第３角部１２３ｅ、接続部１２３ｆを有している。アンテナ線１２４は、第１角部１２４ａ、第１辺部１２４ｂ、第２角部１２４ｃ、第２辺部１２４ｄ、第３角部１２４ｅ、接続部１２４ｆを有している。接続部１２２ｆ～１２４ｆは、給電部材５７ａ（図１参照）を介して、高周波電源５９と接続される。アンテナ線１２２～１２４の他端は、接地電位に接続される（図示しない）。
額縁状領域１４２（図２参照）の角部には、それぞれ第１角部１２１ａ～１２４ａが配置される。アンテナ線１２１の第１角部１２１ａの内側には、アンテナ線１２４の第２角部１２４ｃ及びアンテナ線１２３の第３角部１２３ｅが配置される。同様に、アンテナ線１２２の第１角部１２２ａの内側には、アンテナ線１２１の第２角部１２１ｃ及びアンテナ線１２４の第３角部１２４ｅが配置される。アンテナ線１２３の第１角部１２３ａの内側には、アンテナ線１２２の第２角部１２２ｃ及びアンテナ線１２１の第３角部１２１ｅが配置される。アンテナ線１２４の第１角部１２４ａの内側には、アンテナ線１２３の第２角部１２３ｃ及びアンテナ線１２２の第３角部１２２ｅが配置される。
第１角部１２１ａが配置される額縁状領域１４２の角部と第１角部１２２ａが配置される額縁状領域１４２の角部との間の辺部には、アンテナ線１２１の第１辺部１２１ｂ及びアンテナ線１２４の第２辺部１２４ｄが配置される。中間アンテナ１２０の平面部を形成する第１辺部１２１ｂ及び第２辺部１２４ｄは、プラズマに寄与する誘導電界を生成する額縁状領域１４２の一部（辺部）を構成している。
第１辺部１２１ｂは、直線部１２１ｂ１、屈曲部１２１ｂ２、直線部１２１ｂ３を有している。また、第２辺部１２４ｄは、直線部１２４ｄ１、屈曲部１２４ｄ２、直線部１２４ｄ３を有している。直線部１２１ｂ１と直線部１２４ｄ１とは、所定の間隔を有して配置されている。直線部１２１ｂ３と直線部１２４ｄ３とは、所定の間隔を有して配置されている。また、直線部１２１ｂ３と直線部１２４ｄ１とは、同一線上に配置されている。また、屈曲部１２１ｂ２，１２４ｄ２は、額縁状領域１４２の辺の中央部に設けられている。
同様に、第１角部１２２ａが配置される額縁状領域１４２の角部と第１角部１２３ａが配置される額縁状領域１４２の角部との間の辺部には、アンテナ線１２２の第１辺部１２２ｂ及びアンテナ線１２１の第２辺部１２１ｄが配置される。中間アンテナ１２０の平面部を形成する第１辺部１２２ｂ及び第２辺部１２１ｄは、プラズマに寄与する誘導電界を生成する額縁状領域１４２の一部（辺部）を構成している。第１角部１２３ａが配置される額縁状領域１４２の角部と第１角部１２４ａが配置される額縁状領域１４２の角部との間の辺部には、アンテナ線１２３の第１辺部１２３ｂ及びアンテナ線１２２の第２辺部１２２ｄが配置される。中間アンテナ１２０の平面部を形成する第１辺部１２３ｂ及び第２辺部１２２ｄは、プラズマに寄与する誘導電界を生成する額縁状領域１４２の一部（辺部）を構成している。第１角部１２４ａが配置される額縁状領域１４２の角部と第１角部１２１ａが配置される額縁状領域１４２の角部との間の辺部には、アンテナ線１２４の第１辺部１２４ｂ及びアンテナ線１２３の第２辺部１２３ｄが配置される。中間アンテナ１２０の平面部を形成する第１辺部１２４ｂ及び第２辺部１２３ｄは、プラズマに寄与する誘導電界を生成する額縁状領域１４２の一部（辺部）を構成している。また、第１辺部１２２ｂ，１２３ｂ，１２４ｂ、第２辺部１２１ｄ，１２２ｄ，１２３ｄは、それぞれ第１辺部１２１ｂ、第２辺部１２４ｄと同様の屈曲部を有している。
図４に示すように、アンテナ線１２１の第１角部１２１ａは、アンテナ線２１１～２１３と、アンテナ線２２１～２２３と、アンテナ線２３１～２３２と、アンテナ線２４１～２４２と、を有している。
アンテナ線１２１の第１角部１２１ａは、アンテナ線を基板Ｇ（導体プレート３０）の表面に直交する方向である縦方向が巻回方向となる縦巻きで、螺旋状に巻回する縦巻き部として構成されている。また、第１角部１２１ａの巻回軸は、基板載置台７０の載置面に対向する対向面と平行で、かつ、平面視して額縁状領域１４２の角部と交差する。
アンテナ線２１１～２１３は、基板載置台７０の載置面に対向する対向面上に配置されている。即ち、第１角部１２１ａのアンテナ線２１１～２１３で形成される底部平面部２０１は、載置面に対向する対向面を共有する。また、底部平面部２０１を形成する第１角部１２１ａのアンテナ線２１１～２１３と、中間アンテナ１２０の平面部を形成するアンテナ線１２４の第２角部１２４ｃ及びアンテナ線１２３の第３角部１２３ｅとは、プラズマに寄与する誘導電界を生成する額縁状領域１４２の一部（角部）を構成している。尚、アンテナ線１２４の第２角部１２４ｃ及びアンテナ線１２３の第３角部１２３ｅも、アンテナ線２１１～２１３と、載置面に対向する対向面を共有する。
具体的には、３本のアンテナ線２１１～２１３は、対向面に配置され、角部を形成するようにＬ字状に形成されている。即ち、アンテナ線２１１～２１３は、＋Ｙ方向（一端から角部に向かう方向）に延びる一端側の直線部分と、９０°屈曲する角部と、＋Ｘ方向（角部から他端に向かう方向）に延びる他端側の直線部分と、を有する。また、アンテナ線２１１～２１３の一端側の直線部分は、所定の間隔（一方のアンテナ線の近接面と他方のアンテナ線の近接面との距離）Ｇ１を有して互いに平行に配置されている。また、アンテナ線２１１～２１３の他端側の直線部分は、所定の間隔Ｇ１を有して互いに平行に配置されている。なお、所定の間隔Ｇ１は、例えば、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下が好適である。これにより、アンテナ線間の異常放電を防止することができる。
アンテナ線２１１～２１３の他端には、＋Ｚ方向（対向面から離れる方向）に延びるアンテナ線２２１～２２３がそれぞれ接続されている。また、アンテナ線２１２～２１３の一端には、＋Ｚ方向（対向面から離れる方向）に延びるアンテナ線２４１～２４２がそれぞれ接続されている。アンテナ線２２１～２２３及びアンテナ線２４１～２４２は、底部平面部２０１の両側に立折する２つの側部を形成する。また、アンテナ線２２１～２２２の上端と、アンテナ線２４１～２４２の上端とは、水平に伸びるアンテナ線２３１～２３２でそれぞれ接続されている。アンテナ線２２１～２２２の上端はアンテナ線２３１～２３２の一端に接続され、アンテナ線２４１～２４２の上端はアンテナ線２３１～２３２の他端に接続される。アンテナ線２３１～２３２は、第１角部１２１ａの上面部を形成する。なお、アンテナ線２３１～２３２で形成される第１角部１２１ａの上面部は、対向面（底部平面部２０１）と平行に形成されている。また、アンテナ線２２３は、接地電位に接続される（図示しない）。
図３及び図４の示す第１角部１２１ａにおいて、アンテナ線２３１は、アンテナ線２２１の上端と、アンテナ線２４１の上端とを直線的に結合する（斜めに伸びる）ように形成されている。また、アンテナ線２３２は、アンテナ線２２２の上端と、アンテナ線２４２の上端とを直線的に結合する（斜めに伸びる）ように形成されている。
なお、アンテナ線２３１，２３２は、アンテナ線２１１～２１３の形状に対応して角部を形成するようにＬ字状に屈曲して形成され、アンテナ線２２１～２２２とアンテナ線２４１～２４２と結合してもよい。即ち、アンテナ線２３１は、－Ｘ方向（アンテナ線２３１の一端から角部に向かう方向）に延びる一端側の直線部分と、９０°屈曲する角部と、－Ｙ方向（角部からアンテナ線２３１の他端に向かう方向）に延びる他端側の直線部分と、を有する。アンテナ線２３１の一端側の直線部分は、平面視して、アンテナ線２１１の他端側の直線部分と重なるように配置される。アンテナ線２３１の他端側の直線部分は、平面視して、アンテナ線２１２の一端側の直線部分と重なるように配置される。同様に、アンテナ線２３２も、角部を形成するようにＬ字状に形成されていてもよい。
アンテナ線１２４の第２角部１２４ｃは、３本のアンテナ線２１１～２１３の角部の内側に配置される。アンテナ線１２３の第３角部１２３ｅは、３本のアンテナ線２１１～２１３の角部及びアンテナ線１２４の第２角部１２４ｃの内側に配置される。なお、アンテナ線２１１～２１３、第２角部１２４ｃ及び第３角部１２３ｅは、所定の間隔Ｇ１を有して等間隔に配置されている。
アンテナ線１２２の第１角部１２２ａ、アンテナ線１２３の第１角部１２３ａ及びアンテナ線１２４の第１角部１２４ａについても、アンテナ線１２１の第１角部１２１ａと同様の構成を有している。
このような構成により、中間アンテナ１２０は、額縁状領域１４２の角部の巻数を額縁状領域１４２の辺中央部の巻数よりも多くすることができる。具体的には、図３及び図４に示す中間アンテナ１２０の一例において、角部の巻数を５、辺の中央部の巻数を２としている。中間アンテナ１２０によれば、角部の巻数を辺の中央部の巻数よりも多くして、額縁状領域１４２の角部の誘導電界を強くすることができる。これにより、プラズマが弱く（プラズマ密度が低く）なる傾向にある額縁状領域１４２の角部について、プラズマを強く（プラズマ密度を高く）することができる。よって、基板Ｇ上のプラズマ密度の均一性を向上させることができる。
なお、第１角部１２１ａ～１２４ａにおける対向面上に配置されるアンテナ線２１１～２１３の数は、３本であるものとして説明したが、本数はこれに限られるものではない。第１角部１２１ａ～１２４ａにおける対向面上に配置されるアンテナ線の数を変えることにより、中間アンテナ１２０によって生成される電界生成を制御することができる。
次に、他の中間アンテナ１２０Ａの一例について、図５から図７を用いて説明する。図５は、中間アンテナ１２０Ａの他の一例の平面図である。図６は、中間アンテナ１２０Ａの他の一例の斜視図である。図７は、中間アンテナ１２０Ａの他の一例の正面図である。
図５に示すように、アンテナ線１２１は、第２角部１２１ｃ及び第３角部１２１ｅの構造が異なっている。アンテナ線１２１の第２角部１２１ｃは、アンテナ線１２２の第１角部１２２ａにおいて、外廻しされている。アンテナ線１２１の第３角部１２１ｅは、アンテナ線１２３の第１角部１２３ａにおいて、外廻しされている。アンテナ線１２２～１２４についても同様である。
図６に示すように、アンテナ線１２１の第１角部１２１ａにおいて、アンテナ線１２４の第２角部１２４ｃ及びアンテナ線１２３の第３角部１２３ｅが外廻しされている。
アンテナ線１２４の第２角部１２４ｃは、連結部１２４ｃ１と、外廻し部１２４ｃ２と、連結部１２４ｃ３と、を有する。
外廻し部１２４ｃ２は、角部を形成するようにＬ字状に形成されている。即ち、外廻し部１２４ｃ２は、＋Ｙ方向に延びる一端側の直線部分と、９０°屈曲する角部と、＋Ｘ方向に延びる他端側の直線部分と、を有する。また、外廻し部１２４ｃ２は、平面視して、アンテナ線２１３の角部の上に重なるように配置される。また、図７に示すように、外廻し部１２４ｃ２は、水平視して、アンテナ線２１３の上端から外廻し部１２４ｃ２の下端まで、高さＨの隙間を有して配置される。ここで、高さＨは、所定の間隔Ｇ１以下とすることが好ましい（Ｈ≦Ｇ１）。また、高さＨは、外廻し部１２４ｃ２とアンテナ線２１３との間で異常放電が生じない間隔以上とすることが好ましい。この様に外廻し部１２４ｃ２を配置することにより、外廻し部１２４ｃ２の誘導電界がプラズマの生成に寄与する。
連結部１２４ｃ１は、第１辺部１２４ｂの一端と外廻し部１２４ｃ２の他端とを接続する。連結部１２４ｃ１は、例えば第１辺部１２４ｂの一端から立ち上がる立ち上がり部と、角部の内側から外側に向かって延びて外廻し部１２４ｃ２の他端と接続する延伸部と、を有している。連結部１２４ｃ３は、第２辺部１２４ｄの他端と外廻し部１２４ｃ２の一端とを接続する。連結部１２４ｃ３は、例えば第２辺部１２４ｄの他端から立ち上がる立ち上がり部と、角部の内側から外側に向かって延びて外廻し部１２４ｃ２の一端と接続する延伸部と、を有している。
同様に、アンテナ線１２３の第３角部１２３ｅは、連結部１２３ｅ１と、外廻し部１２３ｅ２と、連結部１２３ｅ３と、を有する。外廻し部１２３ｅ２は、平面視して、アンテナ線２１２の角部の上に重なるように配置される。
このような構成により、中間アンテナ１２０Ａは、額縁状領域１４２の角部の巻数を額縁状領域１４２の辺中央部の巻数よりも多くすることができる。加えて、中間アンテナ１２０Ａは、アンテナ線１２１の縦巻き部である第１角部１２１ａに配置される他のアンテナ線であるアンテナ線１２４の第２角部１２４ｃ、アンテナ線１２３の第３角部１２３ｅを角部の外側部分に配置することができる。これにより、額縁状領域１４２の角部の誘導電界を強くすることができる。
なお、図５及び図６に示す中間アンテナ１２０Ａは、第２角部１２４ｃ及び第３角部１２３ｅの２本を外廻しするものとして説明したが、これに限られるものではなく、第３角部１２３ｅの１本のみを外廻しする構成であってもよい。この場合、第３角部１２３ｅの外廻し部１２３ｅ２は、平面視して、アンテナ線２１３の角部の上に重なるように配置されてもよい。また、３本以上を外廻しする構成であってもよい。なお、外廻しする本数は、額縁状領域１４２の角部の巻数の半分以下が好ましい。
次に、更に他の中間アンテナ１２０Ｂの一例について、図８から図９を用いて説明する。図８は、中間アンテナ１２０Ａの他の一例の平面図である。図９は、中間アンテナ１２０Ａの他の一例の斜視図である。
図８に示すように、アンテナ線１２１は、第２角部１２１ｃ及び第３角部１２１ｅの構造が異なっている。アンテナ線１２１の第２角部１２１ｃは、アンテナ線１２２の第１角部１２２ａにおいて、ショートカットするように角部の内側に斜めに配線されている。アンテナ線１２１の第３角部１２１ｅは、アンテナ線１２３の第１角部１２３ａにおいて、ショートカットするように角部の内側に斜めに配線されている。アンテナ線１２２～１２４についても同様である。
図９に示すように、アンテナ線１２１の第１角部１２１ａにおいて、対向面上のアンテナ線（底部平面部２０１を形成するアンテナ線）であるアンテナ線１２３の第３角部１２３ｅ、アンテナ線１２４の第２角部１２４ｃ、アンテナ線２１１～２１３のうち、内側のアンテナ線であるアンテナ線１２３の第３角部１２３ｅ、アンテナ線１２４の第２角部１２４ｃが角部を構成せずに直線的に短絡して形成されている。即ち、第２角部１２４ｃは、額縁状領域１４２一方の辺部に沿って配置されるアンテナ線（第１辺部１２４ｂ）の端部と、額縁状領域１４２他方の辺部に沿って配置されるアンテナ線（第２辺部１２４ｄ）の端部とを直線的に短絡する。また、第３角部１２３ｅは、額縁状領域１４２一方の辺部に沿って配置されるアンテナ線（第２辺部１２３ｄ）の端部と、額縁状領域１４２他方の辺部に沿って配置されるアンテナ線（接続部１２３ｆ）の端部とを直線的に短絡する。
このような構成により、中間アンテナ１２０Ｂは、額縁状領域１４２の角部の巻数を額縁状領域１４２の辺中央部の巻数よりも多くすることができる。これにより、額縁状領域１４２の角部の誘導電界を強くすることができる。また、中間アンテナ１２０Ｂは、角部内側の電界生成を補助することができる。
なお、図８及び図９に示す中間アンテナ１２０Ｂは、第３角部１２３ｅ、第２角部１２４ｃの２本を直線的に短絡するものとして説明したが、これに限られるものではなく、第３角部１２３ｅの１本のみを直線的に短絡する構成であってもよい。また、３本以上を直線的に短絡する構成であってもよい。
上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、また、本開示はここで示した構成に何等限定されるものではない。この点に関しては、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
例えば、図１の基板処理装置１０は、処理容器２０の窓部材として金属窓５０を備えた誘導結合型のプラズマ処理装置として説明したが、これに限られるものではなく、窓部材として誘電体窓を備えた誘導結合型のプラズマ処理装置であってもよい。また、他の形態のプラズマ処理装置であってもよい。
図１０は、中間アンテナ１２０Ｃの一例の平面図である。図３等に示す中間アンテナ１２０（１２０Ａ，１２０Ｂ）では、額縁状領域１４２の辺の中央部にアンテナ線の屈曲部（１２１ｂ２，１２４ｄ２）を設けるものとして説明したがこれに限られるものではない。図１０に示すように、屈曲部（１２１ｂ２，１２４ｄ２）を額縁状領域１４２の角部付近に設けてもよい。
図２において、中間アンテナ１２０のアンテナ線１２１～１２４に縦巻き部（１２１ａ～１２４ａ）を設けるものとして説明したが、これに限られるものではない。内側アンテナ１３０についても、縦巻き部を有するアンテナ線から構成される四重アンテナとしてもよい。
Ｇ 基板
１０ 基板処理装置
５０ 金属窓（窓部材）
５４ 高周波アンテナ（アンテナユニット）
５７ 分割金属窓
７０ 基板載置台（載置台）
１２０ 中間アンテナ（誘導結合アンテナ）
１２１～１２４ アンテナ線
１２１ａ～１２４ａ 第１角部（縦巻き部）
１２１ｂ～１２４ｂ 第１辺部（平面部）
１２１ｃ～１２４ｃ 第２角部（平面部）
１２１ｄ～１２４ｄ 第２辺部（平面部）
１２１ｅ～１２４ｅ 第３角部（平面部）
１２１ｆ～１２４ｆ 接続部
１２３ｅ２，１２４ｃ２外廻し部（積層部）
１２１ｂ２，１２４ｄ２ 屈曲部
１４２ 額縁状領域（矩形枠）
２０１ 底部平面部
２１１～２１３ アンテナ線（底部平面部）
２２１，２２２ アンテナ線（側部）
２３１，２３２ アンテナ線（上面部）
２４１，２４２ アンテナ線（側部）
１０ 基板処理装置
５０ 金属窓（窓部材）
５４ 高周波アンテナ（アンテナユニット）
５７ 分割金属窓
７０ 基板載置台（載置台）
１２０ 中間アンテナ（誘導結合アンテナ）
１２１～１２４ アンテナ線
１２１ａ～１２４ａ 第１角部（縦巻き部）
１２１ｂ～１２４ｂ 第１辺部（平面部）
１２１ｃ～１２４ｃ 第２角部（平面部）
１２１ｄ～１２４ｄ 第２辺部（平面部）
１２１ｅ～１２４ｅ 第３角部（平面部）
１２１ｆ～１２４ｆ 接続部
１２３ｅ２，１２４ｃ２外廻し部（積層部）
１２１ｂ２，１２４ｄ２ 屈曲部
１４２ 額縁状領域（矩形枠）
２０１ 底部平面部
２１１～２１３ アンテナ線（底部平面部）
２２１，２２２ アンテナ線（側部）
２３１，２３２ アンテナ線（上面部）
２４１，２４２ アンテナ線（側部）
Claims (7)
- 載置台の載置面に載置された矩形基板をプラズマ処理する処理容器内に、該処理容器に設けられた金属窓を介して前記プラズマを生成する誘導電界を形成し、前記載置面に対向する対向面を有し、前記金属窓を構成する導体プレートに面して配置される矩形枠状の誘導結合アンテナであって、
前記対向面において４つのアンテナ線を９０°ずつ位置をずらして巻回される平面部と、
前記アンテナ線のそれぞれの末端において、前記対向面に平行で且つ前記矩形枠の角部と交差する巻回軸の周りに、前記対向面を共有する底部平面部を形成しながら前記導体プレートの表面に直交する方向を縦方向として縦巻きに巻回する縦巻き部と、を有し、
前記アンテナ線は、前記矩形枠の辺部に沿って配置されるアンテナ線に屈曲部を有する、
誘導結合アンテナ。 - 前記縦巻き部は、
前記底部平面部の両側に立折する２つの側部と、
前記２つの側部の間において前記底部平面部と対向する上面部と、を有する、
請求項１に記載の誘導結合アンテナ。 - 前記上面部において、
前記アンテナ線が前記２つの側部のアンテナ線の間を、直線的に結合する、
請求項２に記載の誘導結合アンテナ。 - 前記上面部において、
前記アンテナ線が前記２つの側部のアンテナ線の間を、前記底部平面部の形状に対応して屈曲して結合する、
請求項２に記載の誘導結合アンテナ。 - 載置台の載置面に載置された矩形基板をプラズマ処理する処理容器内に、該処理容器に設けられた金属窓を介して前記プラズマを生成する誘導電界を形成し、前記載置面に対向する対向面を有し、前記金属窓を構成する導体プレートに面して配置される矩形枠状の誘導結合アンテナであって、
前記対向面において４つのアンテナ線を９０°ずつ位置をずらして巻回される平面部と、
前記アンテナ線のそれぞれの末端において、前記対向面に平行で且つ前記矩形枠の角部と交差する巻回軸の周りに、前記対向面を共有する底部平面部を形成しながら前記導体プレートの表面に直交する方向を縦方向として縦巻きに巻回する縦巻き部と、を有し、
一のアンテナ線の前記底部平面部の角部の内側に配置される他のアンテナ線は、
前記底部平面部の角部外側を構成するアンテナ線の上方に離間して配置される積層部を有する、
誘導結合アンテナ。 - 載置台の載置面に載置された矩形基板をプラズマ処理する処理容器内に、該処理容器に設けられた金属窓を介して前記プラズマを生成する誘導電界を形成し、前記載置面に対向する対向面を有し、前記金属窓を構成する導体プレートに面して配置される矩形枠状の誘導結合アンテナであって、
前記対向面において４つのアンテナ線を９０°ずつ位置をずらして巻回される平面部と、
前記アンテナ線のそれぞれの末端において、前記対向面に平行で且つ前記矩形枠の角部と交差する巻回軸の周りに、前記対向面を共有する底部平面部を形成しながら前記導体プレートの表面に直交する方向を縦方向として縦巻きに巻回する縦巻き部と、を有し、
一のアンテナ線の前記底部平面部の角部の内側に配置される他のアンテナ線は、
前記矩形枠の一の辺部に沿って配置されるアンテナ線の端部と前記矩形枠の他の辺部に沿って配置されるアンテナ線の端部とを直線的に短絡する、
誘導結合アンテナ。 - 矩形基板をプラズマにより処理し上部に窓部材を有する処理容器と、
前記処理容器に設けられた金属窓と、
前記金属窓を構成する導体プレートと、
前記処理容器内において前記矩形基板を載置する載置面を有する載置台と、
前記処理容器内に前記金属窓を介して前記プラズマを生成する誘導電界を形成し、前記載置面に対向する対向面を有し、前記導体プレートに面して配置される誘導結合アンテナと、を備えるプラズマ処理装置であって、
前記誘導結合アンテナは、
前記対向面において４つのアンテナ線を９０°ずつ位置をずらして巻回される平面部と、
前記アンテナ線のそれぞれの末端において、前記対向面に平行で且つ前記矩形枠の角部と交差する巻回軸の周りに、前記対向面を共有する底部平面部を形成しながら前記導体プレートの表面に直交する方向を縦方向として縦巻きに巻回する縦巻き部と、を有し、
前記アンテナ線は、前記矩形枠の辺部に沿って配置されるアンテナ線に屈曲部を有する、
プラズマ処理装置。
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