TW201345323A - 感應耦合電漿用天線單元，感應耦合電漿處理裝置及感應耦合電漿處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題是在平面狀鄰接複數的天線而設時，確保良好的電漿控制性。其解決手段是在具有用以在電漿處理裝置的處理室內產生電漿處理基板(G)的感應耦合電漿的天線之感應耦合電漿用天線單元(50)中，天線(131)是具有與基板(G)對向形成之產生有助於電漿生成的感應電場之平面區域(141)，且將天線線(62，72)縱捲螺旋狀地捲繞於與基板(G)交叉的方向而構成，將具有形成平面區域(141)的一部分的平面部(63，73)之複數的天線區段(61，71)配置成可構成平面區域(141)。

Description

感應耦合電漿用天線單元，感應耦合電漿處理裝置及感應耦合電漿處理方法
本發明是有關在對平板顯示器(FPD)製造用的玻璃基板等的被處理基板實施感應耦合電漿處理時使用的感應耦合電漿用天線單元及使用彼之感應耦合電漿處理裝置及感應耦合電漿處理方法。
在液晶顯示裝置(LCD)等的平板顯示器(FPD)製造工程中，存在有對玻璃製的基板進行電漿蝕刻或成膜處理等的電漿處理的工程，為了進行如此的電漿處理，而使用電漿蝕刻裝置或電漿CVD裝置等的各種的電漿處理裝置。電漿處理裝置，以往大多使用電容耦合電漿處理裝置，但最近具有可在高真空度取得高密度的電漿之大的優點的感應耦合電漿(Inductively Coupled Plasma：ICP)處理裝置受到注目。
感應耦合電漿處理裝置是在構成收容被處理基板的處理容器的頂壁之介電質窗的上側配置高頻天線，在處理容器內供給處理氣體，且對此高頻天線供給高頻電 力，藉此使感應耦合電漿產生於處理容器內，藉由此感應耦合電漿來對被處理基板實施所定的電漿處理。高頻天線大多是使用形成漩渦狀的環狀天線。
就使用平面環狀天線的感應耦合電漿處理裝置而言，是藉由在處理容器內的平面天線正下面的空間所產生的感應電場來產生電漿，但此時，因為對應於天線正下面的各位置的電場強度而具有高電漿密度區域及低電漿密度區域的分布，所以平面環狀天線的圖案形狀會成為決定電漿密度分布的重要因素，藉由調整平面環狀天線的疏密，使感應電場均一化，產生均一的電漿。
為此，在徑方向取間隔設置具有形成內側部分及外側部分的2個漩渦狀的環狀天線之天線單元，調整該等的阻抗來獨立控制該等2個環狀天線部的電流值，而控制藉由各個的環狀天線部所產生的電漿隨擴散形成的密度分布的重疊形式，藉此控制感應耦合電漿的全體的密度分布之技術被提案(專利文獻1)。並且，為了對大型基板取得均一的電漿分布，而將形成3個以上的漩渦狀的環狀天線配置成同心狀的技術也被提案(專利文獻2)。
而且，最近，為了對大型基板進行更細的電漿控制，使電漿控制區域更細分化，對應於此區域來配置更多的平面狀的漩渦天線，嘗試控制該等的電流。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2007-311182號公報
[專利文獻2]日本特開2009-277859號公報
然而，在將漩渦狀天線多數配置成平面狀時，在鄰接的天線間會有感應電場的方向形成逆向的情形，就該等之間的部分而言，電場會互相抵消，因此成為電漿幾乎不被產生的區域。
本發明是有鑑於如此的情事而研發者，以提供一種在平面狀鄰接設置複數的天線時，可確保良好的電漿控制性之天線單元及使用彼之感應耦合電漿處理裝置及感應耦合電漿處理方法為課題。
為了解決上述課題，本發明的第1觀點係提供一種感應耦合電漿用天線單元，係具有用以在電漿處理裝置的處理室內產生電漿處理基板的感應耦合電漿的天線之感應耦合電漿用天線單元，其特徵為： 前述天線係具有與前述基板對向形成之產生有助於前述感應耦合電漿生成的感應電場之平面區域，且將具有形成前述平面區域的一部分的平面部之複數的天線區段配置成可構成前述平面區域，前述天線區段係將天線線縱捲螺 旋狀地捲繞於與前述基板交叉的方向而構成。
在上述第1觀點中，前述複數的天線區段係以該等的前述平面部能夠將前述平面區域形成環狀的方式配置，可構成天線線形成環狀的多分割環狀天線。該情況，可分別在前述複數的天線區段個別地流動電流，以前述平面區域全體能夠流動環狀的電流之方式供給高頻電力。
並且，前述基板係形成矩形狀，前述多分割環狀天線係形成對應於前述矩形狀的基板之框狀，前述複數的天線區段的一部分為複數的角要素，前述複數的天線區段的其他部分為複數的邊要素。
除了前述多分割環狀天線以外，亦可將1個或2個以上的其他環狀天線配置成同心狀，該情況，前述其他的環狀天線可為單一的漩渦狀天線。
前述複數的天線區段係將該等的前述平面部配置成格子狀或直線狀，而將前述平面區域形成矩形狀，可構成天線線被平行配置的多分割平行天線。該情況，可分別在前述複數的天線區段，以能夠個別地流動平行且同方向的電流之方式供給高頻電力。
而且，在上述第1觀點中，可更更具有控制分別流動於前述複數的天線區段的電流之手段。
本發明的第2觀點是提供一種感應耦合電漿處理裝置，係對基板實施感應耦合電漿處理的感應耦合電漿處理裝置，其特徵係具備： 處理容器；介電質壁，其係於前述處理容器內區劃對基板實施處理的處理室，成為前述處理室的頂壁；載置台，其係於前述處理室內載置基板；天線單元，其係設於前述介電質壁的上方，具有用以在前述處理室內產生感應耦合電漿的天線；及高頻電力供給手段，其係對前述天線供給高頻電力，前述天線係具有面向前述介電質壁的上面且與前述基板對向而形成之產生有助於前述感應耦合電漿生成的感應電場之平面區域，且將具有形成前述平面區域的一部分的平面部之複數的天線區段配置成可構成前述平面區域，前述天線區段係將天線線縱捲螺旋狀地捲繞於與前述基板交叉的方向而構成。
本發明的第3觀點係提供一種感應耦合電漿處理裝置，係對基板實施感應耦合電漿處理的感應耦合電漿處理裝置，其特徵係具備：處理容器；金屬壁，其係於前述處理容器內區劃對基板實施處理的處理室，成為前述處理室的頂壁，與前述處理容器絕緣；載置台，其係於前述處理室內載置基板；天線單元，其係設於前述金屬壁的上方，具有用以在前述處理室內產生感應耦合電漿的天線；及高頻電力供給手段，其係對前述天線供給高頻電力， 前述天線係具有面向前述金屬壁的上面且與前述基板對向而形成之產生有助於前述感應耦合電漿生成的感應電場之平面區域，且將具有形成前述平面區域的一部分的平面部之複數的天線區段配置成可構成前述平面區域，前述天線區段係將天線線縱捲螺旋狀地捲繞於與前述基板交叉的方向而構成。
在上述第3觀點中，前述金屬壁可由鋁或鋁合金所構成。又，前述金屬壁可在複數的分割壁彼此被絕緣的狀態下配置成格子狀而構成。
本發明的第4觀點是提供一種感應耦合電漿處理方法，係利用感應耦合電漿處理裝置來對基板實施感應耦合電漿處理的感應耦合電漿處理方法，該感應耦合電漿處理裝置係具備：處理室，其係收容基板來實施電漿處理；載置台，其係於前述處理室內載置基板；天線單元，其係具有用以在前述處理室內產生感應耦合電漿的天線；及高頻電力供給手段，其係對前述天線供給高頻電力，前述天線係具有與前述基板對向而形成之產生有助於前述感應耦合電漿生成的感應電場之平面區域，且將具有形成前述平面區域的一部分的平面部之複數的天線區段配置成可構成前述平面區域，前述天線區段係將天線線縱捲螺旋狀地捲繞於與前述基板交叉的方向而構成，其特徵為： 前述複數的天線區段係以該等的前述平面部能夠將前述平面區域形成環狀的方式配置，前述複數的天線區段係以前述平面區域全體能夠流動環狀的電流之方式分別個別地流動電流。
本發明的第5觀點是提供一種感應耦合電漿處理方法，係利用感應耦合電漿處理裝置來對基板實施感應耦合電漿處理的感應耦合電漿處理方法，該感應耦合電漿處理裝置係具備：處理室，其係收容基板來實施電漿處理；載置台，其係於前述處理室內載置基板；天線單元，其係具有用以在前述處理室內產生感應耦合電漿的天線；及高頻電力供給手段，其係對前述天線供給高頻電力，前述天線係具有與前述基板對向而形成之產生有助於前述感應耦合電漿生成的感應電場之平面區域，且將具有形成前述平面區域的一部分的平面部之複數的天線區段配置成可構成前述平面區域，前述天線區段係將天線線縱捲螺旋狀地捲繞於與前述基板交叉的方向而構成，其特徵為：前述複數的天線區段係將該等的前述平面部配置成格子狀或直線狀，將前述平面區域形成矩形狀，分別在前述複數的天線區段個別地流動平行且同方向的電流。
若根據本發明，則天線是具有與基板對向形成之產生有助於感應耦合電漿生成的感應電場之平面區域，且將具有形成平面區域的一部分的平面部之複數的天線區段配置成可構成平面區域，天線區段是將天線線縱捲螺旋狀地捲繞於與基板交叉的方向而構成，因此可在平面區域中鄰接的天線區段間不會有感應電場(高頻電流)的方向形成逆向的情形配置，不存在感應電場相抵消的區域。因此，效率佳，且可提高電漿的均一性。
1‧‧‧本體容器
2‧‧‧介電質壁(介電質構件)
3‧‧‧天線室
4‧‧‧處理室
13‧‧‧高頻天線
14‧‧‧匹配器
15‧‧‧高頻電源
19‧‧‧給電線
20‧‧‧處理氣體供給系統
23‧‧‧載置台
30‧‧‧排氣裝置
50‧‧‧天線單元
51‧‧‧給電部
52‧‧‧分歧線
53‧‧‧可變電容器
61‧‧‧第1天線區段
62，72，81，82，83，84，91，92，93，94，151，184‧‧‧天線線
63，73，185‧‧‧平面部
71‧‧‧第2天線區段
100‧‧‧控制部
101‧‧‧使用者介面
102‧‧‧記憶部
131‧‧‧外側天線
132‧‧‧中間天線
133‧‧‧內側天線
181‧‧‧直線狀天線
182‧‧‧矩形狀區域
183‧‧‧天線區段
202‧‧‧金屬壁
202a~202d‧‧‧分割壁
203‧‧‧絕緣構件
G‧‧‧基板
圖1是表示本發明的第1實施形態的感應耦合電漿處理裝置的剖面圖。
圖2是表示使用在圖1的感應耦合電漿處理裝置的感應耦合電漿用天線單元的高頻天線的一例的平面圖。
圖3是表示感應耦合電漿用天線單元的外側天線的第1天線區段的立體圖。
圖4是表示感應耦合電漿用天線單元的外側天線的第2天線區段的立體圖。
圖5是表示感應耦合電漿用天線單元的中間天線的平面圖。
圖6是表示感應耦合電漿用天線單元的內側天線的平面圖。
圖7是表示感應耦合電漿用天線單元的中間天線及內 側天線的其他例的平面圖。
圖8是表示感應耦合電漿用天線單元的給電部的模式圖。
圖9是用以說明使用以往的漩渦狀天線作為天線區段時的感應電場(高頻電流)的方向的圖。
圖10是表示使用本發明的第1實施形態的感應耦合電漿處理裝置的天線單元時的感應電場的方向的模式圖。
圖11是用以說明理想的天線區段的構成的圖。
圖12是表示構成使用在本發明的第2實施形態的天線單元的高頻天線之天線的平面圖。
圖13是表示圖12的天線的天線區段的立體圖。
圖14是表示本發明的第3實施形態的感應耦合電漿處理裝置的剖面圖。
圖15是用以說明圖14的金屬壁的構造的平面圖。
圖16是用以說明本發明的第3實施形態的感應耦合電漿處理裝置的電漿生成原理的圖。
以下，參照附圖來說明有關本發明的實施形態。
<第1實施形態>
圖1是表示本發明的第1實施形態的感應耦合電漿處理裝置的剖面圖，圖2是表示在此感應耦合電漿處理裝置 所使用的天線單元的平面圖。此裝置是被使用在例如在FPD用玻璃基板上形成薄膜電晶體時的金屬膜、ITO膜、氧化膜等的蝕刻、或阻劑膜的灰化處理。FPD是例如可舉液晶顯示器(LCD)、電致發光(Electro Luminescence；EL)顯示器、電漿顯示器面板(PDP)等。
此電漿處理裝置是具有方筒形狀的氣密的本體容器1，其係由導電性材料，例如內壁面被陽極氧化處理的鋁所構成。此本體容器1是可分解組裝，藉由接地線1a來電性接地。本體容器1是藉由介電質壁(介電質窗)2來上下區劃成天線室3及處理室4。因此，介電質壁2是具有作為處理室4的頂壁之機能。介電質壁2是以Al2O3等的陶瓷、石英等所構成。
在介電質壁2的下側部分是嵌入有處理氣體供給用的淋浴框體11。淋浴框體11是例如設成十字狀，具有作為由下來支撐介電質壁2的梁之機能。介電質壁2是亦可對應於十字狀的淋浴框體11來分割四分。另外，支撐上述介電質壁2的淋浴框體11是形成藉由複數根的吊桿(未圖示)來吊於本體容器1的頂棚之狀態。
此淋浴框體11是以導電性材料，最好以金屬，例如以汚染物不會發生的方式，其內面或外面被陽極氧化處理的鋁所構成。此淋浴框體11是被電性接地。
在此淋浴框體11是形成有水平延伸的氣體流路12，此氣體流路12是連通朝下方延伸的複數個氣體吐出孔12a。另一方面，在介電質壁2的上面中央，以能夠 連通至此氣體流路12的方式設有氣體供給管20a。氣體供給管20a是從本體容器1的頂棚往其外側貫通，連接至包含處理氣體供給源及閥系統等的處理氣體供給系統20。因此，在電漿處理中，從處理氣體供給系統20供給的處理氣體會經由氣體供給管20a來供給至淋浴框體11內，從其下面的氣體吐出孔12a來往處理室4內吐出。
在本體容器1的天線室3的側壁3a與處理室4的側壁4a之間是設有突出至內側的支撐棚架5，在此支撐棚架5上載置介電質壁2。
在天線室3內設有包含高頻(RF)天線13的天線單元50。高頻天線13是經由給電部51、給電線19、匹配器14來連接高頻電源15。並且，高頻天線13是藉由由絕緣構件所形成的間隔件17來從介電質壁2分離。然後，從高頻電源15供給例如頻率為13.56MHz的高頻電力至高頻天線13，藉此在處理室4內產生感應電場，藉由此感應電場來使從淋浴框體11供給的處理氣體電漿化。另外，有關天線單元50及給電部51會在往後敘述。
在處理室4內的下方，以隔著介電質壁2來與高頻天線13對向的方式設有用以載置矩形狀的FPD用玻璃基板(以下簡稱基板)G的載置台23。載置台23是以導電性材料，例如表面被陽極氧化處理的鋁所構成。被載置於載置台23的基板G是藉由靜電吸盤(未圖示)來吸附保持。
載置台23是被收納於絕緣體框24內，且被中空的支柱25所支撐。支柱25是一面維持氣密狀態一面貫通本體容器1的底部，被設在本體容器1外的昇降機構(未圖示)所支撐，在基板G的搬出入時藉由昇降機構來將載置台23驅動於上下方向。另外，在收納載置台23的絕緣體框24與本體容器1的底部之間是配設有氣密地包圍支柱25的波紋管26，藉此即使載置台23的上下作動，還是可保證處理容器4內的氣密性。並且，在處理室4的側壁4a設有用以搬出入基板G的搬出入口27a及予以開閉的閘閥27。
載置台23是藉由設在中空的支柱25內的給電線25a來經匹配器28而連接高頻電源29。此高頻電源29是在電漿處理中，將偏壓用的高頻電力，例如頻率為6MHz的高頻電力施加於載置台23。利用藉由此偏壓用的高頻電力所生成的自我偏壓來將處理室4內所被生成的電漿中的離子有效地引入至基板G。
而且，在載置台23內，為了控制基板G的溫度，而設有由陶瓷加熱器等的加熱手段或冷媒流路等所構成的溫度控制機構、及溫度感測器(皆未圖示)。對於該等的機構或構件的配管或配線皆是通過中空的支柱25來導出至本體容器1外。
在處理室4的底部，經由排氣管31來連接包含真空泵等的排氣裝置30。藉由此排氣裝置30來對處理室4進行排氣，電漿處理中，處理室4內會被設定維持於 所定的真空環境(例如1.33Pa)。
在被載置於載置台23的基板G的背面側形成有冷卻空間(未圖示)，設有用以供給He氣體(作為一定的壓力的熱傳達用氣體)的He氣體流路41。藉由如此在基板G的背面側供給熱傳達用氣體，可在真空下迴避基板G的溫度上昇或溫度變化。
此電漿處理裝置的各構成部是形成被連接至由微處理器(電腦)所構成的控制部100來控制的構成。並且，在控制部100連接由鍵盤或顯示器等所構成的使用者介面101，該鍵盤是供操作員進行為了管理電漿處理裝置而輸入指令等的輸入操作，該顯示器是使電漿處理裝置的運轉狀況可視化顯示。而且，在控制部100連接記憶部102，該記憶部102是儲存有用以藉由控制部100的控制來實現在電漿處理裝置所被實行的各種處理之控制程式，或用以按照處理條件來使處理實行於電漿處理裝置的各構成部之程式亦即處方。處方是被記憶於記憶部102之中的記憶媒體。記憶媒體是可為內藏於電腦的硬碟或半導體記憶體，或CDROM、DVD、快閃記憶體等的可攜帶性者。又，亦可從其他的裝置例如經由專線來使處方適當傳送。然後，因應所需，以來自使用者介面101的指示等，從記憶部102叫出任意的處方，而使實行於控制部100，在控制部100的控制下，進行在電漿處理裝置之所望的處理。
其次，詳細說明有關上述天線單元50。
天線單元50是如上述般具有高頻天線13，且具有將 經過匹配器14的高頻電力供應給高頻天線13的給電部51。
如圖2所示般，高頻天線13是具有外側天線131、中間天線132、及內側天線133，該等是具有產生有助於電漿生成的感應電場之平面區域，具體而言是平面狀的框狀區域141，142，143。該等框狀區域141，142，143是形成面向介電質壁2而與基板G對向。並且，框狀區域141，142，143是配置成同心狀，全體構成對應於矩形基板G的矩形狀平面。
外側天線131是以構成框狀區域141的角部的4個第1天線區段(antenna segment)61及構成邊中央部的4個第2天線區段71之合計8個的天線區段所構成，全體構成環狀天線的多分割環狀天線。
如圖3所示般，第1天線區段61是將由導電性材料例如銅等所構成的天線線62縱捲螺旋狀地捲繞於與基板G(介電質壁2)交叉的方向而構成，面向介電質壁2的平面部63是構成產生有助於電漿生成的感應電場之框狀區域141的一部分(角部)。在平面部63，天線線62會被配置3條平行且形成角部。
又，如圖4所示般，第2天線區段71是將由導電性材料例如銅等所構成的天線線72縱捲螺旋狀地捲繞於與基板G(介電質壁2)交叉的方向而構成，面向介電質壁2的平面部73是構成產生有助於電漿生成的感應電場之框狀區域141的一部分(邊中央部)。在平面部 73，天線線72會被配成3條平行。
中間天線132及內側天線133皆是構成為漩渦狀的平面天線(在圖2基於方便起見描繪成同心狀)，各天線面向介電質壁2而形成的平面全體會構成框狀區域142及143。
例如圖5所示般，中間天線132是將由導電性材料例如銅等所構成的4條天線線81，82，83，84捲繞而構成全體會成為渦卷狀的多重(四重)天線。具體而言，天線線81，82，83，84是各錯開90°位置而捲繞，將電漿有變弱的傾向之角部的捲數形成比邊的中央部的捲數更多。就圖示的例子而言，角部的捲數為2，邊的中央部的捲數為1。此天線線的配置區域是構成上述框狀區域142。
例如圖6所示般，內側天線133是將由導電性材料例如銅等所構成的4條天線線91，92，93，94捲繞而構成全體會成為渦卷狀的多重(四重)天線。具體而言，天線線91，92，93，94是各錯開90°位置而捲繞，將電漿有變弱的傾向之角部的捲數形成比邊的中央部的捲數更多。就圖示的例子而言，角部的捲數為3，邊的中央部的捲數為2。此天線線的配置區域是構成上述框狀區域143。
另外，以多重天線來構成中間天線132、內側天線133時，天線線的數量並非限於4根，亦可為任意數量的多重天線，且錯開的角度也非限於90°。
並且，如圖7所示般，中間天線132、內側天線133是亦可將1根的天線線151捲繞成漩渦狀。
而且，不是限於如此3個的環狀天線，亦可為2個的環狀天線及4個以上的環狀天線。亦即，除了將天線區段配置成環狀的構造的環狀天線以外，亦可為設置1個或2個以上的單一的環狀天線的構造。
而且，亦可與外側天線131同樣，只設置1個或2個以上將天線區段配置成環狀的構造之多分割環狀天線，來構成高頻天線13。
如圖8所示般，給電部51是具有從給電線19分歧，連接至外側天線131的8個天線區段、中間天線132及內側天線133之10個的分歧線52。在該等分歧線52是除一個以外，設有作為阻抗調整手段的可變電容器53。就圖示的例子而言，是僅往內側天線133的分歧線52未設可變電容器53。因此，可變電容器53是合計設置9個。分歧線52是被連接至設在外側天線131的8個天線區段、中間天線132及內側天線133的端部之給電端子(未圖示)。
有關外側天線131的8個天線區段及中間天線132是藉由該等及連接至該等的可變電容器53來分別構成天線電路，內側天線133是單獨構成天線電路。然後，藉由調節9個的可變電容器53的容量來控制包含外側天線131的8個天線區段及中間天線132的各個天線電路的阻抗，其結果，可控制包含外側天線131的8個天線 區段、中間天線132及內側天線133的各個天線電路中所流動的電流。藉由如此控制該等天線電路中所流動的電流，可控制對應於該等的電漿控制區域的感應電場來仔細控制電漿密度分布。另外，亦可在所有的天線電路設置電容器53。
另外，流動於外側天線131的電流是可按各天線區段來控制，或將複數的天線區段分成群組，按群組控制。
以上的電流控制是在以下的第2實施形態及第3實施形態也可同樣進行。
其次，說明有關利用以上那樣構成的感應耦合電漿處理裝置來對基板G實施電漿處理，例如電漿蝕刻處理時的處理動作。
首先，在開啟閘閥27的狀態下，從搬出入口27a，藉由搬送機構(未圖示)來將基板G搬入至處理室4內，載置於載置台23的載置面之後，藉由靜電吸盤(未圖示)來將基板G固定於載置台23上。其次，使從處理氣體供給系統20供給至處理室4內的處理氣體從淋浴框體11的氣體吐出孔12a吐出至處理室4內，且利用排氣裝置30經由排氣管31來將處理室4內真空排氣，藉此將處理室內例如維持於0.66~26.6Pa程度的壓力環境。
並且，此時在基板G的背面側的冷卻空間，為了迴避基板G的溫度上昇或溫度變化，經由He氣體流路41來供給He氣體作為熱傳達用氣體。
其次，從高頻電源15對高頻天線13例如施加13.56MHz的高頻，藉此經由介電質壁2在處理室4內產生均一的感應電場。藉由如此產生的感應電場，在處理室4內使處理氣體電漿化，生成高密度的感應耦合電漿。藉由此電漿，對基板G進行電漿處理，例如電漿蝕刻處理。
此情況，高頻天線13是如上述般，將環狀天線之外側天線131、中間天線132、內側天線133設成同心狀，且外側天線131是以產生有助於電漿生成的感應電場之框狀區域141之構成角部的4個第1天線區段61及構成邊中央部的4個第2天線區段71等合計8個的天線區段所構成，因此藉由控制對應於該等的電漿控制區域的感應電場，可仔細控制電漿密度分布。
可是，若使用以往的天線，亦即將天線線捲繞成平面狀而成的漩渦狀天線來構成：構成外側天線131的第1天線區段61及第2天線區段71，則如圖9所示般，在鄰接的漩渦狀天線171會有感應電場(高頻電流)形成逆向的情形，如此的情況是感應電場會互相抵消，在鄰接的漩渦狀天線171之間的區域A中感應電場非常弱，成為電漿幾乎不被生成的區域。
對於此，本實施形態是將第1天線區段61及第2天線區段71構成：將天線線62及72捲繞於與基板G(介電質壁2)交叉的方向而構成縱捲螺旋狀，因此如圖10所示般，產生面向介電質壁2之有助於的電漿生成 的感應電場的部分之平面部63及73的感應電場(高頻電流)的方向會成為沿著環狀區域141的一方向，不存在感應電場互相抵消的區域，因此相較於平面性地排列漩渦狀天線時效率佳，且可提高電漿的均一性。並且，中間天線132及內側天線133的感應電場的方向也與外側天線131相同，在內側的區域也不存在感應電場互相抵消的區域。
另外，在第1天線區段61及第2天線區段71中，如圖11模式性地顯示般，以天線線62及72之繞過平面部63及73的相反側的中空的部分的感應電場不會對電漿的生成作出貢獻的方式，離該部分的電漿的距離B是至平面部63及73的天線線62及72的電漿的距離A的2倍以上為理想。
<第2實施形態>
其次，說明有關本發明的第2實施形態。
圖12是表示構成使用在本發明的第2實施形態的天線單元的高頻天線之天線的平面圖。
在上述第1實施形態是顯示外側天線131為多分割漩渦狀的環狀天線，其係以其下面的平面部能夠形成產生有助於電漿生成的感應電場的框狀區域141之方式，將複數的縱捲螺旋狀的天線區段配置成環狀，且使用具有將環狀天線的中間天線132及內側天線133配置成同心狀的高頻天線13之天線單元50的例子，但在本實施形態則是如圖12所示般，只以平行天線181來構成高頻天線。亦即， 平行天線181是具有產生有助於電漿生成的感應電場，且以能夠面向介電質壁2來與基板G對向的方式形成的矩形狀平面區域182，將該等矩形狀區域182分成格子狀的電漿控制區域，分別在該等區域配置構成矩形狀區域182的一部分的天線區段183，以在矩形狀區域182中天線線能夠全部形成平行的方式構成多分割平行天線。
天線區段183是如圖13所示般，將由導電性材料例如銅等所構成的天線線184漩渦狀地捲繞於與基板G(介電質壁2)交叉的方向，例如正交的方向，亦即垂直方向而構成，面向介電質壁2的平面部185會成為產生有助於電漿生成的感應電場之矩形狀區域182的一部分。在平面部185是天線線184會被配置成4條平行。
在圖12是表示將天線區段183形成縱橫各4個的16分割型的例子，但亦可縱橫各2個的4分割型、縱橫各3個的9分割型、縱橫各5個的25分割型、或分割成以上者。藉由如此細分格子來增加電漿控制區域，可實現更仔細的電漿控制。
如此將天線區段183的平面部185配置成格子狀，如圖12所示般，天線區段183的感應電場(高頻電流)的方向會全部相同，藉此像排列以往的漩渦狀天線時那樣的感應電場抵消的區域是不存在。因此，相較於排列漩渦狀天線時效率佳，且可提高電漿的均一性。
另外，平行天線181並非限於將天線區段183配置成格子狀者，亦可為單純配置成直線狀者。
<第3實施形態>
其次，說明有關本發明的第3實施形態。
圖14是表示本發明的第3實施形態的感應耦合電漿處理裝置的剖面圖。
在本實施形態是取代第1實施形態的感應耦合電漿處理裝置的介電質壁(介電質窗)2，而設置以非磁性的金屬例如鋁或鋁合金所構成的金屬壁(金屬窗)202。其他的構成基本上是與第1實施形態同樣構成。因此，在圖14中與圖1相同者是附上同樣的符號，而省略說明。
就本實施形態而言，金屬壁202是被分割成格子狀。具體而言，如圖15所示般，被四分割成分割壁202a、202b、202c、202d。該等四個的分割壁202a~202d是在作為支撐棚架5及支撐梁的機能之淋浴框體11上隔著絕緣構件203來載置。藉由如此四個的分割壁202a~202d隔著絕緣構件203來載置於支撐棚架5及淋浴框體11上，可與支撐棚架5、淋浴框體11、及本體容器1絕緣，且分割壁202a~202d彼此間也被絕緣。
使用在第1實施形態的介電質壁2是以脆性材料、例如石英所構成，但在本實施形態所使用的金屬壁是延性材料，因此製作時本身的大型化容易，容易對應大型基板。
使用金屬壁202時的電漿生成原理是與使用介電質壁2時不同。亦即，如圖16所示般，由環狀地流 動於高頻天線13的高頻電流IRF來產生感應電流於金屬壁202的上面(高頻天線側表面)。感應電流是藉由集膚效應只流動於金屬壁202的表面部分，但金屬壁202是被分割成四個的分割壁202a~202d，該等是與支撐棚架5、支撐梁的淋浴框體11、及本體容器1絕緣，因此流動於金屬壁202的上面，亦即流動於分割壁202a~202d的感應電流是分別流動於分割壁202a~202d的側面，其次，流動於側面的感應電流是流至分割壁202a~202d的下面(處理室側表面)，且經由分割壁202a~202d的側面來再度回到金屬壁202的上面，產生渦電流IED。如此，在金屬壁202產生從分割壁202a~202d的上面(高頻天線側表面)循環至下面(處理室側表面)的渦電流IED。此循環的渦電流IED之中，流動於金屬壁202的下面之電流會在處理室4內產生感應電場，藉由此感應電場來產生處理氣體的電漿。
高頻天線可為圖2所示那樣，將環狀天線的外側天線131、中間天線132、內側天線133設成同心狀者，亦可與外側天線131同樣，只以將天線區段配置成環狀的構造的環狀天線所構成者，亦可為圖12所示那樣只具有將直線狀的天線區段183配置成同一方向的直線狀天線181。
當高頻天線為以環狀天線所構成時，若使用一片板作為金屬壁202，則藉由高頻天線來產生於金屬壁202的上面的渦電流IED是成為只循環於金屬壁202的上 面。因此，渦電流IED是在金屬壁202的下面不流動，電漿不被產生。因此，如上述般，將金屬壁202分割成複數的分割壁，且彼此絕緣，使渦電流IED能夠流動於金屬壁202的下面。
另一方面，當高頻天線為以圖12那樣的直線狀天線181所構成時，即使金屬壁202為一片板，其上面所生成的渦電流IED還是會從上面通過側面來到下面，且產生通過側面回到表面的循環電流，因此可在金屬壁202的下面產生感應電場，產生電漿。亦即，不論是被分割成複數的金屬壁或是由一片板所構成的金屬壁，只要以對應於一片的金屬板的天線電流在上面不會關閉成循環狀而可穿過方式流動即可。
另外，本發明並非限於上述實施形態，亦可實施各種的變形。例如，上述實施形態是顯示將形成縱捲螺旋狀的複數個天線區段配置成環狀的例子、及配置成直線狀(矩陣狀)的例子，但並非限於此，亦可按照所欲產生的電漿來任意地配置。又，如上述般，亦可只以配置形成縱捲螺旋狀的複數個天線區段而成的天線來構成高頻天線，或組合配置形成縱捲螺旋狀的複數個天線區段而成的天線與其他的天線來構成高頻天線。
又，上述實施形態是使用可變電容器作為各天線區段或天線的電流控制用的阻抗調整手段，但亦可為可變線圈等其他的阻抗調整手段。又，為了各天線區段或天線的電流控制，亦可使用功率分配器來分配電流。又， 為了各天線區段或天線的電流控制，亦可在每個天線區段或天線設置高頻電源。
又，上述實施形態是說明有關以介電質壁或金屬壁來構成處理室的頂棚部，天線是沿著處理室外的頂棚部的介電質壁或金屬壁的上面來配置的構成，但只要可以介電質壁或金屬壁來隔絶天線與電漿生成區域之間，亦可為天線配置於處理室內的構造。
又，上述實施形態是顯示有關將本發明適用於蝕刻處理時，但亦可適用在CVD成膜等其他的電漿處理裝置。又，顯示使用FPD用的矩形基板作為基板的例子，但亦可適用在處理太陽電池等其他的矩形基板時，或不限於矩形，例如半導體晶圓等的圓形的基板。
61‧‧‧第1天線區段
71‧‧‧第2天線區段
131‧‧‧外側天線
13‧‧‧高頻天線
50‧‧‧天線單元
141、142、143‧‧‧框狀區域
133‧‧‧內側天線
132‧‧‧中間天線

Claims (15)

  1. 一種感應耦合電漿用天線單元，係具有用以在電漿處理裝置的處理室內產生電漿處理基板的感應耦合電漿的天線之感應耦合電漿用天線單元，其特徵為：前述天線係具有與前述基板對向形成之產生有助於前述感應耦合電漿生成的感應電場之平面區域，且將具有形成前述平面區域的一部分的平面部之複數的天線區段配置成可構成前述平面區域，前述天線區段係將天線線縱捲螺旋狀地捲繞於與前述基板交叉的方向而構成。
  2. 如申請專利範圍第1項之感應耦合電漿用天線單元，其中，前述複數的天線區段係以該等的前述平面部能夠將前述平面區域形成環狀的方式配置，構成天線線形成環狀的多分割環狀天線。
  3. 如申請專利範圍第2項之感應耦合電漿用天線單元，其中，分別在前述複數的天線區段個別地流動電流，以前述平面區域全體能夠流動環狀的電流之方式供給高頻電力。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之感應耦合電漿用天線單元，其中，前述基板係形成矩形狀，前述多分割環狀天線係形成對應於前述矩形狀的基板之框狀，前述複數的天線區段的一部分為複數的角要素，前述複數的天線區段的其他部分為複數的邊要素。
  5. 如申請專利範圍第2或3項之感應耦合電漿用天線單元，其中，除了前述多分割環狀天線以外，將1個或2 個以上的其他環狀天線配置成同心狀。
  6. 如申請專利範圍第5項之感應耦合電漿用天線單元，其中，前述其他的環狀天線為單一的漩渦狀天線。
  7. 如申請專利範圍第1項之感應耦合電漿用天線單元，其中，前述複數的天線區段係將該等的前述平面部配置成格子狀或直線狀，而將前述平面區域形成矩形狀，構成天線線被平行配置的多分割平行天線。
  8. 如申請專利範圍第7項之感應耦合電漿用天線單元，其中，分別在前述複數的天線區段，以能夠個別地流動平行且同方向的電流之方式供給高頻電力。
  9. 如申請專利範圍第1~3項中的任一項所記載之感應耦合電漿用天線單元，其中，更具有控制分別流動於前述複數的天線區段的電流之手段。
  10. 一種感應耦合電漿處理裝置，係對基板實施感應耦合電漿處理的感應耦合電漿處理裝置，其特徵係具備：處理容器；介電質壁，其係於前述處理容器內區劃對基板實施處理的處理室，成為前述處理室的頂壁；載置台，其係於前述處理室內載置基板；天線單元，其係設於前述介電質壁的上方，具有用以在前述處理室內產生感應耦合電漿的天線；及高頻電力供給手段，其係對前述天線供給高頻電力，前述天線係具有面向前述介電質壁的上面且與前述基板對向而形成之產生有助於前述感應耦合電漿生成的感應 電場之平面區域，且將具有形成前述平面區域的一部分的平面部之複數的天線區段配置成可構成前述平面區域，前述天線區段係將天線線縱捲螺旋狀地捲繞於與前述基板交叉的方向而構成。
  11. 一種感應耦合電漿處理裝置，係對基板實施感應耦合電漿處理的感應耦合電漿處理裝置，其特徵係具備：處理容器；金屬壁，其係於前述處理容器內區劃對基板實施處理的處理室，成為前述處理室的頂壁，與前述處理容器絕緣；載置台，其係於前述處理室內載置基板；天線單元，其係設於前述金屬壁的上方，具有用以在前述處理室內產生感應耦合電漿的天線；及高頻電力供給手段，其係對前述天線供給高頻電力，前述天線係具有面向前述金屬壁的上面且與前述基板對向而形成之產生有助於前述感應耦合電漿生成的感應電場之平面區域，且將具有形成前述平面區域的一部分的平面部之複數的天線區段配置成可構成前述平面區域，前述天線區段係將天線線縱捲螺旋狀地捲繞於與前述基板交叉的方向而構成。
  12. 如申請專利範圍第11項之感應耦合電漿處理裝置，其中，前述金屬壁係由鋁或鋁合金所構成。
  13. 如申請專利範圍第11或12項之感應耦合電漿處理裝置，其中，前述金屬壁係於複數的分割壁彼此被絕緣 的狀態下配置成格子狀而構成。
  14. 一種感應耦合電漿處理方法，係利用感應耦合電漿處理裝置來對基板實施感應耦合電漿處理的感應耦合電漿處理方法，該感應耦合電漿處理裝置係具備：處理室，其係收容基板來實施電漿處理；載置台，其係於前述處理室內載置基板；天線單元，其係具有用以在前述處理室內產生感應耦合電漿的天線；及高頻電力供給手段，其係對前述天線供給高頻電力，前述天線係具有與前述基板對向而形成之產生有助於前述感應耦合電漿生成的感應電場之平面區域，且將具有形成前述平面區域的一部分的平面部之複數的天線區段配置成可構成前述平面區域，前述天線區段係將天線線縱捲螺旋狀地捲繞於與前述基板交叉的方向而構成，其特徵為：前述複數的天線區段係以該等的前述平面部能夠將前述平面區域形成環狀的方式配置，前述複數的天線區段係以前述平面區域全體能夠流動環狀的電流之方式分別個別地流動電流。
  15. 一種感應耦合電漿處理方法，係利用感應耦合電漿處理裝置來對基板實施感應耦合電漿處理的感應耦合電漿處理方法，該感應耦合電漿處理裝置係具備：處理室，其係收容基板來實施電漿處理；載置台，其係於前述處理室內載置基板； 天線單元，其係具有用以在前述處理室內產生感應耦合電漿的天線；及高頻電力供給手段，其係對前述天線供給高頻電力，前述天線係具有與前述基板對向而形成之產生有助於前述感應耦合電漿生成的感應電場之平面區域，且將具有形成前述平面區域的一部分的平面部之複數的天線區段配置成可構成前述平面區域，前述天線區段係將天線線縱捲螺旋狀地捲繞於與前述基板交叉的方向而構成，其特徵為：前述複數的天線區段係將該等的前述平面部配置成格子狀或直線狀，將前述平面區域形成矩形狀，分別在前述複數的天線區段個別地流動平行且同方向的電流。
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