專(zhuān)利名稱(chēng)：電感耦合等離子體用天線單元和電感耦合等離子體處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電感耦合等離子體用天線單元和使用了這種電感耦合等離子體用天線單元的電感耦合等離子體處理裝置，用于對(duì)平板顯示器(FPD)制造用的玻璃基板等被處理基板實(shí)施電感耦合等離子體處理。
背景技術(shù)：
在液晶顯示裝置(IXD)等平板顯示器(FPD)制造工序中，存在一種對(duì)玻璃制的基板進(jìn)行蝕刻和成膜處理等等離子體處理的工序。為了進(jìn)行這種等離子體處理，會(huì)使用到等離子體蝕刻裝置、等離子體CVD成膜裝置等各種等離子體處理裝置。以往，作為等離子體處理裝置，多使用了電容耦合等離子體處理裝置。但是，最近，具有能夠在高真空中得到高密度等離子體這種很大優(yōu)點(diǎn)的電感稱(chēng)合等離子體處理裝置(Inductively Coupled Plasma ICP)備受:關(guān)注。電感耦合等離子體處理裝置，其在構(gòu)成收容被處理基板的處理容器的頂壁的電介體窗上側(cè)配置有高頻天線，通過(guò)向處理容器內(nèi)部提供處理氣體，并且向該高頻天線提供高頻電，在處理容器內(nèi)部生成電感耦合等離子體，并用該電感耦合等離子體對(duì)被處理基板實(shí)施規(guī)定等離子體處理。作為高頻天線，通常采用構(gòu)成平面狀的規(guī)定圖案的平面環(huán)狀天線。在使用平面環(huán)狀天線的電感耦合等離子體處理裝置中，在處理容器內(nèi)的平面天線的正下方的空間里生成等離子體，但是這時(shí)，由于根據(jù)天線正下方各位置的電場(chǎng)強(qiáng)度，等離子體呈現(xiàn)出高等離子體密度區(qū)域和低等離子體密度區(qū)域的分布，因此平面環(huán)狀天線的圖案形狀成為決定等離子體密度分布的重要因素。并且通過(guò)調(diào)整平面環(huán)狀天線的疏密，使感應(yīng)電場(chǎng)均一化，并生成均一的等離子體。于是，提出了一種控制電感耦合等離子體整體密度分布的技術(shù)(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)，其在徑向保持間隔設(shè)置具有內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分的兩個(gè)環(huán)狀天線部的天線單元，通過(guò)調(diào)整它們的阻抗來(lái)獨(dú)立控制這兩個(gè)環(huán)狀天線部的電流值，并通過(guò)控制由各個(gè)環(huán)狀天線部產(chǎn)生的等離子體通過(guò)擴(kuò)散形成的密度分布重疊方式，來(lái)控制電感耦合等離子體整體的密度分布。然而，當(dāng)大型化到基板的一個(gè)邊長(zhǎng)超過(guò)Im時(shí)，僅有內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分的兩個(gè)環(huán)狀天線部，由于在兩個(gè)環(huán)狀天線的中間部分等離子體的擴(kuò)散效果不充分，密度分布的控制會(huì)變得困難。于是，提出了如下技術(shù)方案，即將三個(gè)以上環(huán)狀天線部以同心狀設(shè)置，通過(guò)獨(dú)立控制它們的電流值，即使在大型基板的情況下也能產(chǎn)生均勻等離子體的技術(shù)(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)<專(zhuān)利文獻(xiàn)>專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平2007-311182號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)平2009-277859號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
〈發(fā)明要解決的問(wèn)題>然而，當(dāng)將三個(gè)以上環(huán)狀天線部以同心狀設(shè)置時(shí)，天線周?chē)l(fā)生磁場(chǎng)的重疊，環(huán)狀天線部之間互相干涉，破壞各環(huán)狀天線部的感應(yīng)電場(chǎng)的獨(dú)立控制性。本發(fā)明是鑒于所述的以上問(wèn)題做出來(lái)的，其課題為提供一種即使將三個(gè)以上環(huán)狀天線部同心狀地設(shè)置，也具有環(huán)狀天線部感應(yīng)電場(chǎng)獨(dú)立控制性高的電感耦合等離子體用天線單元和使用這種天線單元的電感耦合等離子體處理裝置。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種電感耦合等離子體用天線單元，其具有平面型天線，該平面型天線形成用于在等離子體處理裝置的處理室內(nèi)生成對(duì)基板進(jìn)行等離子體處理的電感耦合等離子體的感應(yīng)電場(chǎng)，該電感耦合等離子體用天線單元的特征在于所述天線具有通過(guò)被供給高頻電在所述處理室內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)的被同心狀地設(shè)置的至少三個(gè)天線部，所述天線部以天線用線(天線線纜)被卷繞成渦旋狀的方式構(gòu)成，所述天線部中相鄰的天線部彼此的天線用線以互相反繞的方式被卷繞。此外，本發(fā)明在第二個(gè)方面，提供一種電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于，包括處理室，其收容矩形基板并實(shí)施等離子體處理；載置臺(tái)，其在所述處理室內(nèi)部載置矩形基板；處理氣體供給系統(tǒng)，其將處理氣體供給至所述處理室內(nèi)；排氣系統(tǒng)，其對(duì)所述處理室內(nèi)進(jìn)行排氣；平面型天線，其隔著電介體部件配置于所述處理室外部，通過(guò)被供給高頻電在所述處理室內(nèi)形成生成用于對(duì)基板進(jìn)行等離子體處理的電感耦合等離子體的感應(yīng)電場(chǎng)；和高頻電供給單元，其對(duì)所述天線供給高頻電，所述天線具有通過(guò)被供給高頻電在所述處理室內(nèi)形成感應(yīng)電場(chǎng)的、同心狀地設(shè)置的至少三個(gè)天線部，所述天線部構(gòu)成為天線用線被渦旋狀地卷繞，所述天線部中相鄰的天線部彼此的天線用線以互相反繞的方式被卷繞。無(wú)論是上述的哪一種的實(shí)施方式，優(yōu)選構(gòu)成為上述天線部將多個(gè)天線用線卷繞成渦旋狀而形成的多重天線，并且將上述多個(gè)天線用線以在周向逐一錯(cuò)開(kāi)規(guī)定角度的方式配置。此外，上述基板構(gòu)成矩形狀，上述天線部則適于應(yīng)用構(gòu)成與矩形狀的基板相對(duì)應(yīng)的框形狀。在這種情況下，上述天線部的至少一個(gè)能夠?qū)⒍鄠€(gè)天線用線在同一個(gè)平面內(nèi)，以角部的卷繞圈數(shù)比邊的中央部的卷繞圈數(shù)多的方式卷繞，使整體呈渦旋狀地構(gòu)成。此外，以角部的卷繞圈數(shù)比上述邊中央部的卷繞圈數(shù)多的方式卷繞的、整體呈渦旋狀構(gòu)成的天線部，在各個(gè)天線用線形成折曲部，使得由其外輪廓線和內(nèi)輪廓線包圍的框形區(qū)域相對(duì)于貫穿上述天線部的相對(duì)的兩邊的中心線為線對(duì)稱(chēng)。上述天線部中的至少一個(gè)具有與基板的相互不同部分相對(duì)應(yīng)的多個(gè)區(qū)域，并且也能夠?qū)@些多個(gè)區(qū)域獨(dú)立地提供高頻電。優(yōu)選具有供電部，其具有從與用于供電給上述各天線部的高頻電源連接的匹配器到各上述天線用線的供電路徑；形成有包含各上述天線部和各供電部的多個(gè)天線電路，還具有阻抗控制單元，其調(diào)整上述天線電路中至少一個(gè)天線電路的阻抗，并控制上述各天線部的電流值。在這種情況下，作為上述阻抗控制單元，能夠適宜地使用設(shè)置于上述供電路徑的可變電容器。發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，由于天線部以天線用線被卷繞成渦旋狀的方式構(gòu)成，并且天線部中相鄰的彼此之間，以天線部互相反繞的方式卷繞天線用線，例如具有三個(gè)天線部的情況中，中間的天線部與外側(cè)天線部及內(nèi)側(cè)天線部繞向相反，于是在中間的天線部會(huì)產(chǎn)生反向的感應(yīng)電場(chǎng)，由此，可以分由開(kāi)外側(cè)天線部、內(nèi)側(cè)天線部和中間天線部產(chǎn)生的感應(yīng)電場(chǎng)，排除這些電場(chǎng)之間的干涉，并且能夠提高這些電場(chǎng)的獨(dú)立控制性。于是，可以按照各種工序控制等離子體密度分布。


圖1是表示構(gòu)成本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的電感耦合等離子體處理裝置的截面圖。圖2是表示用于圖1的電感耦合等離子體處理裝置的電感耦合等離子體用天線單元的一個(gè)例子的俯視圖。圖3是用來(lái)說(shuō)明圖2的高頻天線的外輪廓線、內(nèi)輪廓線以及被其包圍的框形區(qū)域、天線用線的折曲部的俯視圖。圖4是表示用于圖1的電感耦合等離子體裝置的高頻天線供電電路的圖。圖5是用來(lái)比較說(shuō)明現(xiàn)有的三環(huán)狀天線中電流流通時(shí)的磁場(chǎng)、感應(yīng)磁場(chǎng)、等離子體的狀況(a)和本實(shí)施方式中的天線中電流流通時(shí)的磁場(chǎng)、感應(yīng)磁場(chǎng)、等離子體狀態(tài)(b)的模式圖。圖6是表示高頻天線其它實(shí)施方式的俯視圖。圖7是表示用于圖6的高頻天線的天線部的第一部分的俯視圖。圖8是表示用于圖6的高頻天線的天線部的第二部分的俯視圖。圖9是表不天線部的更多其它例子的圖。符號(hào)說(shuō)明I主體容器2電介體壁(電介體部件)3天線室4處理室13高頻天線13a外側(cè)天線部13b內(nèi)側(cè)天線部13c中間天線部14匹配器15高頻電源l6a、l6b、l6c 供電部件19、19a、19b、19c 供電線20處理氣體供給系統(tǒng)21a、21c可變電容器22a、22b、22c 接線端23載置臺(tái)30排氣裝置
50天線單元51供電部61、62、63、64、71、72、73、74、81、82、83、84 天線用線67、77、87 框形區(qū)域68、78、88折曲部(彎曲部)91a外側(cè)天線電路91b內(nèi)側(cè)天線電路91c中間天線電路100控制部101用戶(hù)界面102存儲(chǔ)部G 基板
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示構(gòu)成本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的電感耦合等離子體處理裝置的截面圖，圖2是表示用于這種電感耦合等離子體處理裝置的天線單元的俯視圖。該裝置用于例如在Fro用玻璃基板上形成薄膜晶體管時(shí)的金屬膜、ITO膜、氧化膜等蝕刻、抗蝕膜的灰化處理。作為FPD，可以舉出液晶顯示器、電致發(fā)光(Electro Luminescence ；EL)顯示器、等離子顯示板(PDP)等例子。該等離子體處理裝置具有導(dǎo)電材料，例如內(nèi)壁面被陽(yáng)極氧化處理的由鋁形成的方矩形管形狀的氣密的主體容器I。該主體容器I以能夠拆卸的方式組裝而成，并通過(guò)接地線Ia接地。主體容器I利用電介體壁2上下被分隔成天線室3和處理室4。從而，電介體壁2構(gòu)成處理室4的頂壁。電介體壁2由Al2O3等的陶瓷、石英等形成。在電介體壁2的下側(cè)部分，嵌入有處理氣體供給用的噴淋框體11。噴淋框體11被設(shè)置成十字狀，呈從下面支承電介體2的結(jié)構(gòu)。而且，支承上述電介體壁2的噴淋框體11呈通過(guò)多個(gè)懸吊部件(suspender)(未圖示)懸吊在主體容器I頂部的狀態(tài)。該噴淋框體11由導(dǎo)電材料，優(yōu)選由金屬，例如以不產(chǎn)生污染物的方式，其內(nèi)表面或外表面被陽(yáng)極氧化處理的鋁構(gòu)成。在該噴淋框體11形成有水平延伸的氣體流路12。在該氣體流路12，連通有向下方延伸的多個(gè)氣體排出孔12a。另一方面，在電介體壁2的上表面中央，以與該氣體流路12連通的方式，設(shè)置有氣體供給管20a。氣體供給管20a從主體容器I的頂部向其外側(cè)貫通，并與包含處理氣體供給源和閥系統(tǒng)等的處理氣體供給系統(tǒng)20連接。從而，在等離子體處理中，從處理氣體供給系統(tǒng)20供給的處理氣體，經(jīng)由氣體供給管20a被供給至噴淋框體11內(nèi)部，并且從其下表面氣體排出孔12a向處理室4內(nèi)部排出。在主體容器I中天線室3的側(cè)壁3a與處理室4的側(cè)壁4a之間，設(shè)置有向內(nèi)側(cè)突出的支承架5，在該支承架5上載置有電介體壁2。在天線室3內(nèi)部，配設(shè)有包括高頻(RF)天線13的天線單元50。高頻天線13經(jīng)由匹配器14連接于高頻電源15。此外，高頻天線13通過(guò)由絕緣部件形成的墊片(spacer)17與電介體壁2保持距離。并且，由于從高頻電源15將例如頻率為13. 56MHz的高頻電供給到高頻天線13，在處理室4內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)，并由該感應(yīng)電場(chǎng)從噴淋框體11供給的處理氣體被等離子體化。此外，對(duì)于天線單元50稍后敘述。在處理室4內(nèi)的下方，以?shī)A持電介體壁2并與高頻天線13對(duì)置的方式設(shè)置有用于載置矩形狀的Fro用玻璃基板(以下簡(jiǎn)記為基板)G的載置臺(tái)23。載置臺(tái)23由導(dǎo)電材料，例如表面被陽(yáng)極氧化處理的鋁形成。載置于載置臺(tái)23的基板G，通過(guò)靜電吸盤(pán)(未圖示)被吸附保持。載置臺(tái)23收納于絕緣體框24內(nèi)，并且，支承于中空的支柱25。支柱25將主體容器I的底部維持氣密狀態(tài)并且貫通，并支承在配設(shè)于主體容器I外的升降機(jī)構(gòu)(未圖示)。搬入搬出基板G時(shí)，由升降機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)載置臺(tái)23在上下方向移動(dòng)。此外，收納了載置臺(tái)23的絕緣體框24與主體容器I的底部之間，配設(shè)有氣密地包圍支柱25的波紋管(bellows) 26，由此，即使載置臺(tái)23上下移動(dòng)也能保證處理容器4內(nèi)部的氣密性。此外，在處理室4的側(cè)壁4a設(shè)置有用于搬出搬入基板G的搬入搬出口 27a和開(kāi)啟關(guān)閉該搬入搬出口 27a的門(mén)閥27。載置臺(tái)23通過(guò)設(shè)置于中空的支柱25內(nèi)的供電線25a，經(jīng)由匹配器28，連接有高頻電源29。該高頻電源29在等離子體處理中，對(duì)載置臺(tái)23施加例如頻率為6MHz的偏壓用高頻電。通過(guò)該偏壓用高頻電，在處理室4內(nèi)生成的等離子體中的離子被有效地引入基板G。并且，在載置臺(tái)23內(nèi)，為了控制基板G的溫度，設(shè)置有包括陶瓷加熱器等加熱元件和冷媒流路等的溫度控制機(jī)構(gòu)和溫度傳感器(均未圖示)。與這些機(jī)構(gòu)和部件相對(duì)應(yīng)的管道和線路均通過(guò)中空的支柱25被導(dǎo)出到主體容器I外。在處理室4的底部，經(jīng)由排氣管31連接有含真空泵等的排氣裝置30。通過(guò)該排氣裝置30，處理室4被排氣，并且在等離子體處理過(guò)程中，處理室4內(nèi)被設(shè)定并維持在規(guī)定的真空度(例如，1.33Pa)。在載置于載置臺(tái)23的基板G的背面?zhèn)?，形成有冷卻空間(未圖示)，并設(shè)置有供給作為定壓熱傳遞用氣體的氦氣(He)的氦氣流路41。如此，通過(guò)向基板G的背面?zhèn)裙┙o熱傳遞用氣體，能夠避免真空下基板G的溫度上升等溫度變化。該等離子體處理裝置的各結(jié)構(gòu)部為接通至由微處理器(計(jì)算機(jī))形成的控制部100并進(jìn)行控制的結(jié)構(gòu)。此外，在控制部100接通有用戶(hù)界面101，其包括由操作員進(jìn)行用于管理等離子體處理裝置的命令輸入等輸入操作的鍵盤(pán)、將等離子體處理裝置的工作狀況進(jìn)行可視化顯示的顯示器等。并且，在控制部100，接通有存儲(chǔ)部102，其存儲(chǔ)控制部100的控制下用于實(shí)現(xiàn)等離子體處理裝置實(shí)施的各種處理的控制程序、按照處理?xiàng)l件用于讓等離子體處理裝置的各結(jié)構(gòu)部實(shí)施處理的程序即處理方案。處理方案被存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部102中的存儲(chǔ)介質(zhì)。存儲(chǔ)介質(zhì)可以是內(nèi)置于計(jì)算機(jī)的硬盤(pán)、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等，也可以是⑶ROM、DVD、閃存等可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)。此外，可以從其它裝置，例如通過(guò)專(zhuān)用線路適當(dāng)?shù)貍魉?。并且，根?jù)需要，通過(guò)來(lái)自用戶(hù)界面101的指示等，從存儲(chǔ)部102提取任意的處理方案并讓控制部100實(shí)施，以此，在控制部100的控制下，進(jìn)行等離子體處理裝置中的希望的處理。接著，詳細(xì)說(shuō)明上述天線單元50。天線單元50具有如上述的高頻天線13，并且具有將經(jīng)由匹配器14的高頻電供給高頻天線13的供電部51。如圖2所示，高頻天線13是一種三環(huán)狀天線，其通過(guò)將配置在外側(cè)部分的環(huán)狀天線部即外側(cè)天線部13a、配置在內(nèi)側(cè)部分的環(huán)狀天線部即內(nèi)側(cè)天線部13b和配置在外側(cè)天線部13a與內(nèi)側(cè)天線部13b中間部分的環(huán)狀天線部即中間天線部13c同心狀地隔開(kāi)間隔進(jìn)行配置而構(gòu)成。外側(cè)天線部13a、內(nèi)側(cè)天線部13b、中間天線部13c，輪廓均形成矩形狀的平面型，并且與基板對(duì)置的天線用線的配置區(qū)域呈框形狀。這些外側(cè)天線部13a、內(nèi)側(cè)天線部13b以及中間天線部13c構(gòu)成為以卷繞四條天線用線整體呈渦旋狀的方式構(gòu)成的多重(四層)天線，外側(cè)天線部13a和內(nèi)側(cè)天線部13b的天線用線的卷繞方向相同，中間天線部13c的卷繞方向與上述相反。總之，天線用線的卷繞方向以相鄰的天線部間成為反向的方式構(gòu)成。外側(cè)天線部13a具有四條天線用線61、62、63、64，這些天線用線61、62、63、64以
逐一錯(cuò)開(kāi)90°位置卷繞，天線用線的配置區(qū)域呈大致框形狀，并使具有等離子體變?nèi)鮾A向的角部的卷繞圈數(shù)比邊的中央部的卷繞圈數(shù)更多。在圖示的例子中角部的卷繞圈數(shù)為3，邊的中央部的卷繞圈數(shù)為2。此外，如圖3所示，為了使得將由外側(cè)天線部13a的外輪廓線65和內(nèi)輪廓線66包圍的，用斜線表示的天線用線的配置區(qū)域，即框形區(qū)域67與矩形狀基板G正對(duì)，以對(duì)于貫穿外側(cè)天線13a相對(duì)的兩邊的中心線呈線對(duì)稱(chēng)(鏡面對(duì)稱(chēng))的方式，在各個(gè)天線用線形成有折曲部(crank部)68。由于等離子體是與天線用線的配置區(qū)域相對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的，如上述情況，通過(guò)使框形區(qū)域67正對(duì)于基板G，能夠使得由外側(cè)天線部13a產(chǎn)生的等離子體也正對(duì)于基板G。內(nèi)側(cè)天線部13b具有四條天線用線71、72、73、74，這些天線用線71、72、73、74逐一錯(cuò)開(kāi)90°位置，以與外側(cè)天線部13a的天線用線同方向卷繞，天線用線的配置區(qū)域呈大致框形狀，并使得將有等離子體變?nèi)鮾A向的角部的卷繞圈數(shù)比邊的中央部的卷繞圈數(shù)更多。在圖示的例子中角部的卷繞圈數(shù)為3，邊的中央部的卷繞圈數(shù)為2。此外，如圖3所示，為了使得將由內(nèi)側(cè)天線部13b的外輪廓線75和內(nèi)輪廓線76包圍的、用斜線表示的框形區(qū)域77與矩形狀基板G正對(duì)，以對(duì)于貫穿相對(duì)的兩邊的中心線呈線對(duì)稱(chēng)(鏡面對(duì)稱(chēng))的方式，在各個(gè)天線用線形成有折曲部(crank部)78。由此也可以使得由內(nèi)側(cè)天線部13b產(chǎn)生的等離子體也正對(duì)于基板G。中間天線部13c具有四條天線用線81、82、83、84，這些天線用線81、82、83、84逐一錯(cuò)開(kāi)90°位置，以與外側(cè)天線部13a的天線用線和內(nèi)側(cè)天線部13b的天線用線反方向卷繞，天線用線的配置區(qū)域呈大致框形狀，并使具有等離子體變?nèi)鮾A向的角部的卷繞圈數(shù)比邊中部的卷繞圈數(shù)更多。在圖示的例子中角部的卷繞圈數(shù)為2，邊的中央部的卷繞圈數(shù)為I。此夕卜，如圖3所示，為了使得將由中間天線部13c的外輪廓線85和內(nèi)輪廓線86包圍的、用斜線表示的框形區(qū)域87與矩形狀基板G正對(duì)，以對(duì)于貫穿相對(duì)的兩邊的中心線呈線對(duì)稱(chēng)(鏡面對(duì)稱(chēng))的方式，在各個(gè)天線用線形成有折曲部(crank部)88。由此也可以使得由中間天線部13c產(chǎn)生的等離子體也正對(duì)于基板G。在天線室3中，設(shè)置了給外側(cè)天線部13a供電的四個(gè)第一供電部件16a、給內(nèi)側(cè)天線部13b供電的四個(gè)第二供電部件16b以及給中間天線部13c供電的四個(gè)第三供電部件16c (圖1中，均只列出一個(gè))，各第一供電部件16a的下端與外側(cè)天線部13a的端子22a連接，各第二供電部件16b的下端與內(nèi)側(cè)天線部13b的端子22b連接，各第三供電部件16c的下端與中間天線部13c的端子22c連接。這些第一供電部件16a、第二供電部件16b以及第三供電部件16c經(jīng)由匹配器14并聯(lián)地連接于高頻電源15。高頻電源15和匹配器14與供電線19連接，供電線19在匹配器14的下游側(cè)分支為供電線19a、19b和19c。供電線19a與四個(gè)第一供電部件16a連接；供電線19b與四個(gè)第二供電部件16b連接；供電線19c與四個(gè)第三供電部件16c連接。供電線19、19a、19b、19c、供電部件16a、16b、16c、端子22a、22b、22c構(gòu)成天線單元50的供電部51。在供電線19a安裝有可變電容器21a ;在供電線19c安裝有可變電容器21c ;在供電線1%沒(méi)有安裝可變電容器。并且，由可變電容器21a和外側(cè)天線部13a構(gòu)成了外側(cè)天線電路；由可變電容器21c與中間天線部13c構(gòu)成了中間天線電路。另一方面，內(nèi)側(cè)天線電路僅由13b構(gòu)成。如后面所述，通過(guò)調(diào)節(jié)可變電容器21a的電容，控制外側(cè)天線電路的阻抗；通過(guò)調(diào)節(jié)可變電容器21c的電容，控制中間天線電路的阻抗；通過(guò)上述控制，可以調(diào)整外側(cè)天線電路、內(nèi)側(cè)天線電路以及中間天線電路中流通的電流的大小關(guān)系?？勺冸娙萜?1 a、21 c起到外側(cè)天線電路和中間天線電路的電流控制部的功能。參照?qǐng)D4，對(duì)高頻天線13的阻抗控制進(jìn)行說(shuō)明。圖4是表示高頻天線13的供電電路的圖。如圖所示，來(lái)自高頻電源15的高頻電經(jīng)過(guò)匹配器14供給到外側(cè)天線電路91a、內(nèi)側(cè)天線電路91b以及中間天線電路91c。在此，由于外側(cè)天線電路91a由外側(cè)天線部13a和可變電容器21a構(gòu)成，中間天線電路91c由中間天線部13c和可變電容器21c構(gòu)成，于是，外側(cè)天線電路91a的阻抗Zwt能夠通過(guò)調(diào)節(jié)可變電容器21a的位置改變其電容來(lái)進(jìn)行改變，中間天線電路91c的阻抗Zmiddle能夠通過(guò)調(diào)節(jié)可變電容器21c的位置改變其電容來(lái)進(jìn)行改變。另一方面，內(nèi)側(cè)天線電路91b僅由內(nèi)側(cè)天線部13b構(gòu)成，其阻抗Zin是固定的。這時(shí)，外側(cè)天線電路91a的電流Itjut能夠隨阻抗Ztjut的變化相應(yīng)地改變，中間天線電路91c的電流ImiddIe能夠隨阻抗Zmiddle的變化相應(yīng)地改變。并且，內(nèi)側(cè)天線電路91b的電流Iin按照Z(yǔ)wt、Zmiddle和Zin的比例改變。從而，通過(guò)調(diào)節(jié)可變電容器21a、21c的電容使Ztjut和Zmiddle變化，能夠自由地改變外側(cè)天線電路91a的電流U、內(nèi)側(cè)天線電路91b的電流Iin以及中間天線電路91c的電流Imiddle。并且，如此通過(guò)控制流通外側(cè)天線部13a的電流、流通內(nèi)側(cè)天線部13b的電流、流通中間天線部13c的電流，能夠控制等離子體的密度分布。下面說(shuō)明使用如上結(jié)構(gòu)的電感耦合等離子體處理裝置對(duì)基板G實(shí)施等離子體處理,如等離子體蝕刻處理時(shí)的處理動(dòng)作。首先，在打開(kāi)門(mén)閥27的狀態(tài)下由搬送機(jī)構(gòu)(未圖示)將基板G從搬入搬出口 27a搬入到處理室4內(nèi)，載置于載置臺(tái)23的載置面后，通過(guò)靜電吸盤(pán)(未圖示)將基板G固定在載置臺(tái)23上。接著，使從處理氣體供給系統(tǒng)20向處理室4內(nèi)供給的處理氣體從噴淋框體11的氣體排出孔12a向處理室4內(nèi)排出，并且通過(guò)排氣裝置30經(jīng)由排氣管31對(duì)處理室4內(nèi)進(jìn)行真空排氣，將處理室內(nèi)維持在如O. 66^26. 6Pa程度的壓力氣氛。此外，此時(shí)在基板G的背面?zhèn)鹊睦鋮s空間，為了避免基板G的溫度上升和溫度變化，通過(guò)氦氣流路41，將氦氣作為熱傳遞用氣體進(jìn)行供給。接著，從高頻電源15將例如13. 56MHz的高頻施加于高頻天線13，由此隔著電介體壁2在處理室4內(nèi)形成均勻的感應(yīng)電場(chǎng)。通過(guò)如此形成的感應(yīng)電場(chǎng),在處理室4內(nèi)處理氣體被等離子化，產(chǎn)生高密度的電感耦合等離子體。通過(guò)這種等離子體，對(duì)基板G進(jìn)行等離子體處理，例如進(jìn)行等離子體蝕刻處理。在這種情況下，由于高頻天線13，如上所述，是一種配置在外側(cè)部分的環(huán)狀天線部即外側(cè)天線部13a、配置在內(nèi)側(cè)部分的環(huán)狀天線部即內(nèi)側(cè)天線部13b以及配置在它們中間部分的環(huán)狀天線部即中間天線部13c以同心狀地隔開(kāi)間隔進(jìn)行配置而構(gòu)成的三環(huán)狀天線，即使當(dāng)玻璃基板G的尺寸為一個(gè)邊超過(guò)Im的大型基板時(shí)，也難以發(fā)生由于各天線部之間的等離子體密度的降低引起的等離子體不均勻的情況。此外，高頻天線13，由于在外側(cè)天線部13a連接有可變電容器21a，由此能夠調(diào)整外側(cè)天線電路91a的阻抗，在中間天線部13c連接有可變電容器21c，由此能夠調(diào)節(jié)中間天線電路91c的阻抗，因此能夠自由地改變外側(cè)天線電路91a的電流Iwt、內(nèi)側(cè)天線電路91b的電流Iin以及中間天線電路91c的電流Imiddle。即通過(guò)調(diào)節(jié)可變電容器21a、21c的位置，能夠控制流通外側(cè)天線部13a的電流、流通內(nèi)側(cè)天線部13b的電流以及流通中間天線部13c的電流。電感耦合等離子體雖然在高頻天線13的正下方空間產(chǎn)生，但是，由于這時(shí)各位置上的等離子體密度與各位置上的電場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)，于是，如此能夠通過(guò)控制流通外側(cè)天線部13a的電流、流通內(nèi)側(cè)天線部1·3b的電流以及流通中間天線部13c的電流控制電場(chǎng)強(qiáng)度分布，能夠控制等離子體密度分布。對(duì)于各種各樣的工序，具有均勻的密度分布的等離子體未必最合適于該工序。于是，通過(guò)按照工序把握最合適的等離子體密度分布，并預(yù)先在存儲(chǔ)部102設(shè)定能夠得到最合適的等離子體密度分布的可變電容器21a、21c的位置，就能夠由控制部100選擇每種工序最合適的可變電容器21a、21c的位置，進(jìn)行等離子體處理。然而，以往，像這種三環(huán)狀天線中，天線用線的繞向三個(gè)天線部均設(shè)置為同向。于是，如圖5 (a)所示，在天線用線流通的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在各天線部是同向的，并且，可以明確地知道，由于這些磁場(chǎng)的重疊，三個(gè)天線部之間發(fā)生干涉，這些天線部中的感應(yīng)電場(chǎng)的獨(dú)立控制性變差。由此，等離子體密度分布的控制性變差。相對(duì)于這種情況，在本實(shí)施方式當(dāng)中，如圖5 (b)所示，天線用線的卷繞方向，外側(cè)天線部13a和內(nèi)側(cè)天線部13b—致，而中間天線部13c則與這些相反?？傊炀€用線的卷繞方向在相鄰的天線部彼此之間以反向的方式構(gòu)成。如此，通過(guò)將中間天線部13c的卷繞方向設(shè)置成反向，在中間天線部13c產(chǎn)生反向的感應(yīng)電場(chǎng)，由此，能夠分開(kāi)由外側(cè)天線部13a、內(nèi)側(cè)天線部13b以及中間天線部13c形成的感應(yīng)電場(chǎng)，排除這些感應(yīng)電場(chǎng)之間的干涉，提高這些感應(yīng)電場(chǎng)的獨(dú)立控制性。于是，能夠根據(jù)各種工序控制等離子體密度分布。另外，圖5中，天線用線的X表示電場(chǎng)垂直于紙面從表面向里面的方向， 表示電場(chǎng)垂直于紙面從里面向表面的方向。此外，高頻天線13，由于整體形狀呈與基板G對(duì)應(yīng)的矩形形狀，能夠?qū)匦涡螤畹恼麄€(gè)基板G提供等離子體。并且，由于使各天線部呈大致框形狀，并在等離子體有變?nèi)鮾A向的角部增加了天線用線的卷繞圈數(shù)，于是能夠得到比較高的等離子體密度分布均勻性。但是，如果各天線部角部的天線用線卷繞圈數(shù)變多，如專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2所示，由于在最外周和最內(nèi)周天線用線相比于邊的中央部分別向外側(cè)和內(nèi)側(cè)伸出，其外輪廓線和內(nèi)輪廓線傾斜，由這些包圍的等離子體產(chǎn)生區(qū)域，相對(duì)于矩形狀基板G的中心旋轉(zhuǎn)規(guī)定角度并傾斜，于是存在對(duì)于基板G的等離子體均勻性不充分的問(wèn)題。相對(duì)于這種情況，在本實(shí)施方式中，在外側(cè)天線部13a、內(nèi)側(cè)天線部13b、中間天線部13c的天線用線分別形成折曲部68、78、88，消除天線用線伴隨角部卷繞圈數(shù)增加所致的向外側(cè)和內(nèi)側(cè)的伸出，能夠使各天線部的框形區(qū)域67、77、87正對(duì)于矩形狀基板G，并能夠生成正對(duì)于矩形狀基板G的狀態(tài)的等離子體，能夠進(jìn)行更加均勻的等離子體處理。此外，本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，可以有各種改進(jìn)。例如，上述實(shí)施方式當(dāng)中表示的是設(shè)置了三個(gè)天線部的情況，但是不限于此，如果使天線用線的卷繞方向在相鄰的天線部之間反向，與基板的大小相應(yīng)地可以設(shè)置四個(gè)以上的天線部。并且，在上述實(shí)施方式當(dāng)中，將各天線部以四條天線用線逐一錯(cuò)開(kāi)90°進(jìn)行卷繞，設(shè)為整體呈渦旋狀的四層天線。但是，天線用線的數(shù)目并不限于四條，可以是任意數(shù)目的多重天線，而且，錯(cuò)開(kāi)角度也并不限于90°。另外，在各天線部形成有折曲部，以使框形區(qū)域正對(duì)于矩形基板，但也可以是不形成折曲部，使框形區(qū)域正對(duì)于矩形基板的多重天線。此外，在上述實(shí)施方式中，將各天線部環(huán)狀地構(gòu)成，整體地供給高頻電，但是可以將天線部設(shè)置為具有分別與基板的相互不同部分對(duì)應(yīng)的多個(gè)領(lǐng)域，對(duì)這些多個(gè)區(qū)域獨(dú)立地供給高頻電。由此，能夠進(jìn)行更加細(xì)致的等離子體分布控制。例如，設(shè)置為構(gòu)成與矩形基板對(duì)應(yīng)的矩形狀平面，具有由將多個(gè)天線用線卷繞成渦旋狀所構(gòu)成的第一部分和第二部分，第一部分的多個(gè)天線用線形成矩形形狀平面的四個(gè)角部，并且在與矩形狀平面不同的位置將四個(gè)角部結(jié)合；第二部分的多個(gè)天線用線形成矩形形狀平面的四個(gè)邊的中央部，并且在與矩形形狀平面不同的位置，將四個(gè)邊的中央部結(jié)合。由此能夠分別獨(dú)立地向第一部分和第二部分供給高頻電。參照?qǐng)D6 8說(shuō)明具體的結(jié)構(gòu)。例如，外側(cè)天線部13a，如圖6所示，以面向形成對(duì)等離子體生成有貢獻(xiàn)的感應(yīng)電場(chǎng)的電介體壁2的部分為整體，構(gòu)成與矩形基板G對(duì)應(yīng)的矩形形狀(框形狀)平面，并且具有通過(guò)將多個(gè)天線卷繞成渦旋狀構(gòu)成的第一部分113a和第二部分113b。第一部分113a的天線用線被設(shè)置為形成矩形形狀平面的四個(gè)角部，在與矩形形狀平面不同的位置將四個(gè)角部結(jié)合(連結(jié))。第二部分113b的天線用線被設(shè)置為形成矩形形狀平面的四個(gè)邊的中央部，并且在與矩形形狀平面不同的位置將這四個(gè)邊的中央部結(jié)合(連結(jié))。通過(guò)四個(gè)端子122a和供電線169向第一部分113a供電；通過(guò)四個(gè)端子122b和供電線179向第二部分113b供電；這些端子122a、122b分別獨(dú)立地被供給高頻電。如圖7所示，第一部分113a構(gòu)成為將四條天線用線161、162、163、164逐一錯(cuò)開(kāi)90°位置卷繞的四層天線，形成面向電介體壁2的矩形形狀平面的四個(gè)角部的部分成為平面部161a、162a、163a、164a,這些平面部161a、162a、163a、164a之間的部分成為立體部161b、162b、163b、164b，上述立體部呈退避到對(duì)上方的等離子體的生成無(wú)貢獻(xiàn)的位置的狀態(tài)，以使平面部161a、162a、163a、164a之間的部分處于與矩形狀平面不同的位置。如圖8所示，第二部分113b也構(gòu)成為將四條天線用線171、172、173、174逐一錯(cuò)開(kāi)90°位置卷繞的四層天線，并且形成面向電介體壁2的上述矩形形狀平面的四個(gè)邊的中央部的部分成為平面部171a、172a、173a、174a，這些平面部171a、172a、173a、174a之間的部分形成立體部171b、172b、173b、174b，上述立體部呈退避到對(duì)上方的等離子體生成無(wú)貢獻(xiàn)的位置的狀態(tài)，以使平面部171a、172a、173a、174a之間的部分處于與矩形狀平面不同的位置。由于這種結(jié)構(gòu)，能夠采取與上述實(shí)施方式一樣的將四條天線用線在一定方向卷繞的比較簡(jiǎn)單的多重天線結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)角部與邊的中央部獨(dú)立的等離子體分布控制。另外，在這種結(jié)構(gòu)中，也能夠通過(guò)改變天線用線卷繞方向形成反向的感應(yīng)電場(chǎng)。此外，上述實(shí)施方式中，雖然以卷繞多個(gè)天線用線的多重天線構(gòu)成了各天線部，但是也可以采用如圖9所示將一條天線用線181以渦旋狀卷繞的結(jié)構(gòu)。此外，各天線部的形態(tài)也可以不一樣。例如，可以?xún)H外側(cè)天線部采取如上述圖6 8中說(shuō)明的結(jié)構(gòu)，而其它部分則采用通常的多重天線，也可以在一部分的天線部設(shè)置折曲部，而且也可以讓多重天線和卷繞一條天線的天線混合存在。此外，上述實(shí)施方式中，雖然從一個(gè)高頻電源向各天線部分配提供給高頻電，但是也可以給每個(gè)天線部設(shè)置高頻電源。此外，上述實(shí)施方式當(dāng)中，為了控制各天線部的電流，使用了在外側(cè)天線電路和中間天線電路設(shè)置可變電容器，而在內(nèi)側(cè)天線電路中不設(shè)置可變電容器的阻抗調(diào)整電路，但是，如果在外側(cè)天線電路、內(nèi)側(cè)天線電路、中間天線電路的任意兩個(gè)電路里設(shè)置可變電容器，可以進(jìn)行和上述實(shí)施方式同等的電流控制，并且，即使電流的控制性與上述實(shí)施不同等，也可以按照必要的電流控制性使其設(shè)置可變電容器。例如，可以給全部天線電路設(shè)置可變電容器，而且，也可以只給任一的天線電路設(shè)置可變電容器。此外，雖然為了調(diào)整阻抗使用了可變電容器，但是，也可以采用可變線圈等其它的阻抗調(diào)整單元。此外，上述實(shí)施方式中，闡述了由電介體壁構(gòu)成處理室的頂部，天線配置于處理室外面即頂部的電介體壁上表面的結(jié)構(gòu)。但是，如果天線和等離子體生成區(qū)域之間能夠用電介體壁進(jìn)行隔絕，也可以采用天線配置于處理室內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。此外，上述實(shí)施方式當(dāng)中，表示的是將本發(fā)明應(yīng)用到蝕刻裝置的情況，但是也能夠?qū)⑵鋺?yīng)用到CVD成膜等其它的等離子體處理裝置。另外，上述實(shí)施方式中表示的是將FPD用的矩形基板作為基板使用的例子，但是，本發(fā)明可以應(yīng)用到處理太陽(yáng)能電池等其它矩形基板的情況，也可以應(yīng)用到不限于矩形的例如半導(dǎo)體晶片等的圓形基板。
權(quán)利要求
1.一種電感耦合等離子體用天線單元，其具有平面型天線，該平面型天線形成用于在等離子體處理裝置的處理室內(nèi)生成對(duì)基板進(jìn)行等離子體處理的電感耦合等離子體的感應(yīng)電場(chǎng)，該電感稱(chēng)合等離子體用天線單元的特征在于 所述天線具有通過(guò)被供給高頻電在所述處理室內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)的被同心狀地設(shè)置的至少三個(gè)天線部， 所述天線部以天線用線被卷繞成渦旋狀的方式構(gòu)成， 所述天線部中相鄰的天線部彼此的天線用線以互相反繞的方式被卷繞。
2.如權(quán)利要求1所述的電感耦合等離子體用天線單元，其特征在于 所述天線部構(gòu)成多個(gè)天線用線卷繞成渦旋狀而形成的多重天線，所述多個(gè)天線用線以在周向逐一錯(cuò)開(kāi)規(guī)定角度的方式配置。
3.如權(quán)利要求2所述的電感稱(chēng)合等離子體用天線單元,其特征在于 所述基板呈矩形形狀，所述天線部呈與矩形形狀的基板對(duì)應(yīng)的框形狀。
4.如權(quán)利要求3所述的電感稱(chēng)合等離子體用天線單元,其特征在于 所述天線部的至少ー個(gè)構(gòu)成為將多個(gè)天線用線在同一個(gè)平面內(nèi)，以角部的卷繞圈數(shù)比邊的中央部的卷繞圈數(shù)更多的方式卷繞，使整體呈渦旋狀。
5.如權(quán)利要求4所述的電感稱(chēng)合等離子體用天線單元,其特征在于 以角部的卷繞圈數(shù)比所述邊的中央部的卷繞圈數(shù)更多的方式卷繞的、整體呈渦旋狀構(gòu)成的天線部，在各天線用線形成有折曲部，使得由其外輪廓線和內(nèi)輪廓線包圍的框形區(qū)域，相對(duì)于貫穿所述天線部的相対的兩邊的中心線為線對(duì)稱(chēng)。
6.如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的電感稱(chēng)合等離子體用天線單元,其特征在于 所述天線部的至少ー個(gè)具有與基板的相互不同部分對(duì)應(yīng)的多個(gè)區(qū)域，這多個(gè)區(qū)域被獨(dú)立地供給高頻電。
7.如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的電感稱(chēng)合等離子體用天線單元,其特征在于 具有供電部，其具有從與用于供電給各所述天線部的高頻電源連接的匹配器到各所述天線用線的供電路徑， 形成有包含所述各天線部和各供電部的多個(gè)天線電路， 還具有阻抗控制単元，其調(diào)整所述天線電路中至少ー個(gè)天線電路的阻抗，并控制各所述天線部的電流值。
8.如權(quán)利要求7所述的電感稱(chēng)合等離子體用天線單元,其特征在于 所述阻抗控制單元具有設(shè)置于所述供電路徑的可變電容器。
9.ー種電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于，包括 處理室，其收容矩形基板并實(shí)施等離子體處理； 載置臺(tái)，其在所述處理室內(nèi)部載置矩形基板； 處理氣體供給系統(tǒng)，其將處理氣體供給至所述處理室內(nèi)； 排氣系統(tǒng)，其對(duì)所述處理室內(nèi)進(jìn)行排氣； 平面型天線，其隔著電介體部件配置于所述處理室外部，通過(guò)被供給高頻電在所述處理室內(nèi)形成生成用于對(duì)基板進(jìn)行等離子體處理的電感耦合等離子體的感應(yīng)電場(chǎng)；和高頻電供給單元，其對(duì)所述天線供給高頻電， 所述天線具有通過(guò)被供給高頻電在所述處理室內(nèi)形成感應(yīng)電場(chǎng)的、同心狀地設(shè)置的至少三個(gè)天線部， 所述天線部構(gòu)成為天線用線被渦旋狀地卷繞， 所述天線部中相鄰的天線部彼此的天線用線以互相反繞的方式被卷繞。
10.如權(quán)利要求9所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于 所述天線部構(gòu)成多個(gè)天線用線卷繞成渦旋狀而形成的多重天線，所述多個(gè)天線用線以在周向逐一錯(cuò)開(kāi)規(guī)定角度的方式配置。
11.如權(quán)利要求10所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于 所述基板呈矩形形狀，所述天線部呈與矩形形狀的基板對(duì)應(yīng)的框形狀。
12.如權(quán)利要求11所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于 所述天線部的至少ー個(gè)構(gòu)成為將多個(gè)天線用線在同一個(gè)平面內(nèi)，以角部的卷繞圈數(shù)比邊的中央部的卷繞圈數(shù)更多的方式卷繞，使整體呈渦旋狀。
13.如權(quán)利要求12所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于 以角部的卷繞圈數(shù)比所述邊的中央部的卷繞圈數(shù)更多的方式卷繞的、整體呈渦旋狀構(gòu)成的天線部，在各天線用線形成有折曲部，使得由其外輪廓線和內(nèi)輪廓線包圍的框形區(qū)域，相對(duì)于貫穿所述天線部的相対的兩邊的中心線為線對(duì)稱(chēng)。
14.如權(quán)利要求9 13中任一項(xiàng)所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于 所述天線部的至少ー個(gè)具有與基板的相互不同部分對(duì)應(yīng)的多個(gè)區(qū)域，這多個(gè)區(qū)域被獨(dú)立地供給高頻電。
15.如權(quán)利要求9 13中任一項(xiàng)所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于 所述高頻電供給單元包括 高頻電源，其用于對(duì)各天線部供電； 匹配器，其與所述高頻電源連接并進(jìn)行阻抗匹配； 供電部，其具有從所述匹配器到各所述天線用線的供電路徑； 多個(gè)天線電路，其包括各所述天線部和各供電部；和 阻抗控制単元，其調(diào)整所述天線電路中至少ー個(gè)天線電路的阻抗并控制各所述天線部的電流值。
16.如權(quán)利要求15所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于 所述阻抗控制單元具有設(shè)置于所述供電路徑的可變電容器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電感耦合等離子體用天線單元，即使使用將三個(gè)以上環(huán)狀天線部同心狀地設(shè)置的高頻天線時(shí)，也具有高的環(huán)狀天線部的電流的獨(dú)立控制性。天線單元(50)的天線(13)具有通過(guò)供給高頻電在處理室內(nèi)部形成感應(yīng)電場(chǎng)的、同心狀地設(shè)置的至少三個(gè)天線部(13a、13b、13c)，各天線部由天線用線(61、62、63、64)以渦旋狀卷繞而構(gòu)成，天線部(13a、13b、13c)中相鄰的天線部彼此，其天線用線以互相反繞的方式卷繞。
文檔編號(hào)H05H1/46GK103037612SQ20121037071
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者佐佐木和男, 佐藤亮 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社