TW201332403A - 感應耦合電漿用天線單元及感應耦合電漿處理裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種縱使是使用同心狀地設置有3個以上環狀天線部之高頻天線的情況，而環狀天線部的電流獨立控制性仍相當高之感應耦合電漿用天線單元。在天線單元中，天線係具有藉由供應有高頻電功率而於處理室內形成感應電場之設置為同心狀的至少3個天線部，各天線部係由捲繞成漩渦狀之天線等所構成，天線部當中的相鄰接彼此，其天線係相互逆捲般地捲繞。
Description
本發明關於一種對平板顯示器(FPD)製造用的玻璃基板等之被處理基板施予感應耦合電漿處理之際所使用之感應耦合電漿用天線單元及使用其之感應耦合電漿處理裝置。
液晶顯示裝置(LCD)等的平板顯示器(FPD)製造工序中包含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之工序，為了進行上述電漿處理，係使用電漿蝕刻裝置或電漿CVD成膜裝置等的各種電漿處理裝置。電漿處理裝置過去大多使用電容耦合電漿處理裝置，但近年來，具有能夠以高真空度來獲得高密度電漿之優點的感應耦合電漿(Inductively Coupled Plasma：ICP)處理裝置受到矚目。
感應耦合電漿處理裝置係藉由將高頻天線配置在介電體窗(其係構成收納被處理基板之處理容器的頂壁)的上側，來對處理容器內供應處理氣體，並且對該高頻天線供應高頻電功率，而於處理容器內生成感應耦合電漿，再藉由該感應耦合電漿來對被處理基板施予特定的電漿處理。作為高頻天線，大多係使用呈平面狀的特定圖案之平面環狀天線。
使用平面環狀天線之感應耦合電漿處理裝置中，雖會在處理容器內之平面天線正下方的空間生成有電
漿，但此時，由於會對應於天線正下方之各位置處的電場強度，而具有高電漿密度區域與低電漿密度區域的分佈，因此平面環狀天線的圖案形狀便成為決定電漿密度分佈的重要因素，而藉由調整平面環狀天線的疏密，來使感應電場均勻化，以生成均勻的電漿。
於是，已提出有一種技術，其係於徑向方向上相距間隔而設置有具有內側部分與外側部分的2個環狀天線部之天線單元，並調整該等的阻抗來獨立地控制該等2個環狀天線部的電流值，且藉由分別的環狀天線部來控制所產生之電漿因擴散而形成的密度分佈重疊方式，藉以控制感應耦合電漿整體的密度分佈(專利文獻1)。
然而，當基板為一邊的長度超過1m之大型基板的情況，若僅仰賴內側部分與外側部分的2個環狀天線部，由於2個環狀天線之中間部分處的電漿擴散效果並不充分，因此會難以進行密度分佈控制。
於是，已提出有一種技術，其係同心狀地設置3個以上環狀天線部，且獨立地控制該等電流值，藉此，則縱使基板尺寸為大型基板的情況，仍可形成均勻的電漿(專利文獻2)。
專利文獻1：日本特開平2007-311182號公報
專利文獻2：日本特開平2009-277859號公報。
然而，同心狀地設置有3個以上環狀天線部之情況，天線周圍會發生磁場重疊，導致環狀天線部間相互干擾，而導致各環狀天線部之感應電場的獨立控制性降低。
本發明有鑑於上述情事，其目的在於提供一種縱使是使用同心狀地設置有3個以上環狀天線部之高頻天線的情況，而環狀天線部之感應電場的獨立控制性仍相當高
之感應耦合電漿用天線單元及使用其之感應耦合電漿處理裝置。
為解決上述課題，本發明第1觀點提供一種感應耦合電漿用天線單元，其具有形成感應電場之平面型天線，該感應電場係用以在電漿處理裝置的處理室內生成對基板進行電漿處理的感應耦合電漿；其特徵為：該天線係同心狀地設置有至少3個天線部，該天線部係藉由供應有高頻電功率而於該處理室內形成感應電場；該天線部係由捲繞成漩渦狀之天線所構成；該天線部當中的相鄰接彼此，其天線係相互逆捲般地捲繞。
又，本發明第2觀點提供一種感應耦合電漿處理裝置，其具備有：處理室，係收納矩形基板而施予電漿處理；載置台，係於該處理室內載置有矩形基板；處理氣體供應系統，係對該處理室內供應處理氣體；排氣系統，係將該處理室內排氣；平面型天線，係介隔著介電體組件而配置在該處理室的外部，且藉由供應有高頻電功率來形成感應電場，該感應電場係於該處理室內生成用以對基板進行電漿處理的感應耦合電漿；以及高頻電功率供應機構，係對該天線供應高頻電功率；該天線係具有藉由供應有高頻電功率而於該處理室內形成感應電場之同心狀地設置之至少3個天線部；該天線部係由捲繞成漩渦狀之天線所構成；該天線部當中的相鄰接彼此，其天線係相互逆捲般地捲繞。
上述任一實施型態中，較佳地，該天線部係由捲繞成漩渦狀之複數天線所構成的多重天線，該複數天線係配置為於周圍方向分別錯開特定角度。
又，較佳地，可應用於該基板係呈矩形，該天線部係呈對應於矩形基板之額緣狀。
此情況下，該天線部的至少其中之一可構成為在
同一平面內，以角部的捲數要多於邊緣之中央部的捲數之方式，來將複數天線加以捲繞而整體成為漩渦狀。又，較佳地，以該角部的捲數要多於邊緣之中央部的捲數之方式來加以捲繞而整體成為漩渦狀所構成的天線部，係以其外輪廓線及內輪廓線所圍繞之額緣區域會相對於貫穿該天線部的對向2邊之中心線呈線對稱之方式而於各天線形成有彎曲部。
該天線部的至少其中之一亦可具有對應於基板的相異部分之複數區域，而對該等複數區域獨立地供應高頻電功率。
較佳地，其具備有供電部，且形成有包含該各天線部及各供電部之複數天線電路，並另具有調整該天線電路當中的至少一阻抗，藉以控制該各天線部的電流值之阻抗控制機構，其中該供電部係具有從連接於用以對該各天線部供電的高頻電源之匹配器至該各天線的供電路徑。此情況下，較佳地，可使用設置於該供電路徑之可變電容器來作為該阻抗控制機構。
依據本發明，由於天線部係由捲繞成漩渦狀之天線所構成，天線部當中的相鄰接彼此，其天線係以該等天線部會相互逆捲之方式而捲繞，因此具有例如3個天線部的情況，由於中間的天線部係相對於外側天線部及內側天線部而為逆向捲繞，因此便會在中間天線部產生相反方向的感應電場，藉此，便可使得藉由外側天線部、內側天線部、中間天線部所形成之感應電場分離來排除該等的干擾，從而提高該等的獨立控制性。於是，便可對應於各種製程來控制電漿密度分佈。
1‧‧‧本體容器
2‧‧‧介電體壁(介電體組件)
3‧‧‧天線室
4‧‧‧處理室
13‧‧‧高頻天線
13a‧‧‧外側天線部
13b‧‧‧內側天線部
13c‧‧‧中間天線部
14‧‧‧匹配器
15‧‧‧高頻電源
16a,16b,16c‧‧‧供電組件
19,19a,19b,19c‧‧‧供電線
20‧‧‧處理氣體供應系統
21a,21c‧‧‧可變電容器
22a,22b,22c‧‧‧端子
23‧‧‧載置台
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
67,77,87‧‧‧額緣區域
68,78,88‧‧‧曲柄部(彎曲部)
91a‧‧‧外側天線電路
91b‧‧‧內側天線電路
91c‧‧‧中間天線電路
100‧‧‧控制部
101‧‧‧使用者介面
102‧‧‧記憶部
G‧‧‧基板
圖1係顯示本發明一實施型態之感應耦合電漿處理裝置之剖視圖。
圖2係顯示使用於圖1之感應耦合電漿處理裝置的感應耦合電漿用天線單元一例之平面圖。
圖3係用以說明圖2之高頻天線的外輪廓線、內輪廓線及該等所圍繞之額緣區域、天線的彎曲部之平面圖。
圖4係顯示使用於圖1之感應耦合電漿處理裝置之高頻天線的供電電路之圖式。
圖5係用以比較並說明當電流流經傳統的三環狀天線時之磁場與誘導磁場及電漿的狀態(a)，以及當電流流經本實施型態的天線時之磁場與誘導磁場及電漿的狀態(b)之示意圖。
圖6係顯示高頻天線的其他實施型態之平面圖。
圖7係顯示使用於圖6之高頻天線的天線部之第1部分之平面圖。
圖8係顯示使用於圖6之高頻天線的天線部之第2部分之平面圖。
圖9係顯示天線部的再一其他例之圖式。
以下，參閱添附圖式來加以說明本發明之實施型態。圖1係顯示本發明一實施型態之感應耦合電漿處理裝置之剖視圖，圖2係顯示使用於該感應耦合電漿處理裝置的天線單元之平面圖。該裝置係使用於例如於FPD用玻璃基板上形成薄膜電晶體時，金屬膜、ITO膜、氧化膜等的蝕刻、或阻膜的灰化處理。作為FPD，例示液晶顯示器、電激發光(Electro Luminescence；EL)顯示器、電漿顯示器面板(PDP)等。
該電漿處理裝置係具有由導電性材料(例如，內
壁面經陽極氧化處理後的鋁)所構成之方筒狀的氣密本體容器1。該本體容器1係可分解地被加以組裝，而藉由接地線1a為接地狀態。本體容器1係藉由介電體壁2而上下地被區劃成天線室3及處理室4。於是，介電體壁2便構成了處理室4的頂壁。介電體壁2係由Al2O3等的陶瓷、石英等所構成。
介電體壁2的下側部分係嵌入有處理氣體供應用的噴淋框體11。噴淋框體11係設置為十字狀，而成為由下支撐介電體壁2之構造。此外，支撐上述介電體壁2之噴淋框體11係藉由複數根吊桿(未圖示)而成為被懸吊在本體容器1的頂部之狀態。
該噴淋框體11係由導電性材料，較佳為金屬，例如其內面或外面經陽極氧化處理後的鋁所構成，如此便不會產生污染物。該噴淋框體11係形成有水平地延伸之氣體流道12，該氣體流道12係連通有朝下方延伸之複數氣體噴出孔12a。另一方面，介電體壁2的上面中央係連通於該氣體流道12般地設置有氣體供應管20a。氣體供應管20a係從本體容器1的頂部朝其外側貫穿，而連接於包含有處理氣體供應源及閥系統等之處理氣體供應系統20。於是，在電漿處理中，從處理氣體供應系統20所供應之處理氣體便會經由氣體供應管20a而被供應至噴淋框體11內，再從其下面的氣體噴出孔12a噴出至處理室4內。
本體容器1中之天線室3的側壁3a與處理室4的側壁4a之間係設置有朝內側突出之支撐架5，該支撐架5上係載置有介電體壁2。
天線室3內係配設有包含有高頻(RF)天線13之天線單元50。高頻天線13係透過匹配器14而連接於高頻電源15。又，高頻天線13係藉由絕緣組件所構成的分隔件17而自介電體壁2分離。然後，藉由從高頻電源15來
對高頻天線13供應頻率為例如13.56MHz的高頻電功率，而於處理室4內形成感應電場，再藉由該感應電場來將從噴淋框體11所供應的處理氣體電漿化。此外，有關天線單元50將敘述於後。
處理室4內的下方係將介電體壁2挾置其中而與高頻天線13呈對向般地設置有用以載置矩形的FPD用玻璃基板(以下簡略記載為基板)G之載置台23。載置台23係由導電性材料，例如表面經陽極氧化處理後的鋁所構成。載置於載置台23的基板G係藉由靜電夾具(未圖示)而被吸附保持。
載置台23係收納在絕緣體框24內，且更進一步地被支撐在中空的支柱25。支柱25係一邊維持氣密狀態一邊貫穿本體容器1的底部，而被支撐在配設於本體容器1外之升降機構(未圖示)，在基板G的搬出入時，係藉由升降機構來將載置台23往上下方向驅動。此外，收納有載置台23之絕緣體框24與本體容器1的底部之間係配設有氣密地包圍支柱25之波紋管26，藉此，便亦可藉由載置台23的上下移動來確保處理容器4內的氣密性。又，處理室4的側壁4a係設置有用以搬出入基板G之搬出入口27a以及將其開閉之閘閥27。
載置台23係藉由設置於中空的支柱25內之供電線25a，且透過匹配器28而連接有高頻電源29。該高頻電源29會在電漿處理中對載置台23施加偏壓用高頻電功率，例如頻率為6MHz的高頻電功率。藉由該偏壓用高頻電功率，則生成於處理室4內之電漿中的離子便會有效地被吸引至基板G。
再者，載置台23內係設置有用以控制基板G的溫度之陶瓷加熱器等的加熱機構或冷媒流道等所構成之溫度控制機構，與溫度感測器(皆未圖示)。相對於該等機構
或組件之配管或配線皆係通過中空的支柱25而被導出至本體容器1外。
處理室4的底部係透過排氣管31而連接有包含有真空幫浦等之排氣裝置30。藉由該排氣裝置30來將處理室4排氣，則在電漿處理中，處理室4內便會被設定、維持在特定的真空氛圍(例如1.33Pa)。
載置於載置台23之基板G的內面側係形成有冷卻空間(未圖示)，且設置有用以供應作為一定壓力的熱傳導用氣體之He氣體之He氣體流道41。藉由如此地對基板G的內面側供應熱傳導用氣體，便可在真空下避免基板G的溫度上升或溫度變化。
該電漿處理裝置的各構成部，其結構為係連接於微處理器(電腦)所構成的控制部100而受到控制。又，控制部100係連接有作業員為了管理電漿處理裝置而進行指令輸入等的輸入操作之鍵盤，或可視化地顯示電漿處理裝置的運轉狀況之顯示器等所構成的使用者介面101。再者，控制部100係連接有記憶部102，該記憶部102係儲存有藉由控制部100的控制來實現電漿處理裝置中所執行的各種處理之控制程式，或對應於處理條件來使電漿處理裝置的各構成部執行處理之程式(即處理配方)。處理配方係記憶在記憶部102中的記憶媒體。記憶媒體可為內建於電腦之硬碟或半導體記憶體，或是CDROM、DVD、快閃記憶體等可移動性者。又，亦可從其他裝置透過例如專用回線來適當地傳送配方。然後，依需要，以來自使用者介面101的指示等而從記憶部102呼叫出任意的處理配方，並使控制部100執行，藉以在控制部100的控制下，以電漿處理裝置來進行所欲處理。
接下來，詳細地說明上述天線單元50。
天線單元50係如上所述地具有高頻天線13，另
外，係具有將經由匹配器14的高頻電功率供電給高頻天線13之供電部51。
如圖2所示，高頻天線13係同心地相距間隔而配置有配置在外側部分之環狀天線部(外側天線部13a)、配置在內側部分之環狀天線(內側天線部13b)、以及配置在該等的中間部分之環狀天線部(中間天線部13c)所構成之三環狀天線。外側天線部13a、內側天線部13b、中間天線部13c皆為輪廓呈矩形之平面型，與基板呈對向配置之天線的配置區域係呈額緣狀。
該等外側天線部13a、內側天線部13b及中間天線部13c構成了多重(四重)天線，其係捲繞4根天線而整體成為漩渦狀，天線的捲向為外側天線部13a與內側天線部13b相同，中間天線部13c則與該等相反。亦即，天線的捲向係構成為在鄰接之天線部間為逆向。
外側天線部13a具有4根天線61,62,63,64，該等天線61,62,63,64的位置係分別錯開90°而捲繞，天線的配置區域呈額緣狀，其係使得位在電漿會有變弱傾向之角部的捲數較邊緣之中央部的捲數要來得多。圖示之範例中，角部的捲數為3，邊緣之中央部的捲數為2。又，如圖3所示，為了使外側天線部13a的外輪廓線65及內輪廓線66所圍繞之斜線顯示的天線配置區域(額緣區域67)正對於矩形基板G，係以相對於貫穿外側天線13a的對向2邊之中心線呈線對稱(鏡面對稱)之方式而於各天線形成有曲柄(crank)部(彎曲部)68。由於電漿會對應於天線的配置區域產生，因此如上述般地藉由使額緣區域67正對於基板G，便可使藉由外側天線部13a而產生的電漿亦正對於基板G。
內側天線部13b具有4根天線71,72,73,74，該等天線71,72,73,74的位置係分別錯開90°，而捲繞成與外側
天線部13a的天線為相同方向，天線的配置區域呈略額緣狀，其係使得位在電漿會有變弱傾向之角部的捲數較邊緣之中央部的捲數要來得多。圖示之範例中，角部的捲數為3，邊緣之中央部的捲數為2。又，如圖3所示，為了使內側天線部13b的外輪廓線75及內輪廓線76所圍繞之斜線顯示的額緣區域77正對於矩形基板G，係以相對於貫穿對向2邊之中心線呈線對稱(鏡面對稱)之方式而於各天線形成有曲柄部(彎曲部)78。藉此，便可使藉由內側天線部13b而產生的電漿亦正對於基板G。
中間天線部13c具有4根天線81,82,83,84，該等天線81,82,83,84的位置係分別錯開90°，而捲繞成與外側天線部13a及內側天線部13b的天線為相反方向，天線的配置區域呈略額緣狀，其係使得位在電漿會有變弱傾向之角部的捲數較邊緣之中央部的捲數要來得多。圖示之範例中，角部的捲數為2，邊緣之中央部的捲數為1。又，如圖3所示，為了使中間天線部13c的外輪廓線85及內輪廓線86所圍繞之斜線顯示的額緣區域87正對於矩形基板G，係以相對於貫穿對向2邊之中心線呈線對稱(鏡面對稱)之方式而於各天線形成有曲柄部(彎曲部)88。藉此，便可使藉由中間天線部13c而產生的電漿亦正對於基板G。
天線室3係設置有供電給外側天線部13a之4根第1供電組件16a、供電給內側天線部13b之4根第2供電組件16b、以及供電給中間天線部13c之4根第3供電組件16c(圖1中皆僅圖示1根)，各第1供電組件16a的下端係連接於外側天線部13a的端子22a，各第2供電組件16b的下端係連接於內側天線部13b的端子22b，各第3供電組件16c的下端係連接於中間天線部13c的端子22c。該等第1供電組件16a、第2供電組件16b及第3供電組件16c係透過匹配器14而並聯連接於高頻電源15。高頻
電源15及匹配器14係連接於供電線19，供電線19係在匹配器14的下游側分歧為供電線19a，19b及19c，供電線19a係連接於4根第1供電組件16a，供電線19b係連接於4根第2供電組件16b，供電線19c係連接於4根第3供電組件16c。
供電線19、19a、19b、19c，供電組件16a、16b、16c，端子22a、22b、22c構成了天線單元50的供電部51。
供電線19a係介設有可變電容器21a，供電線19c係介設有可變電容器21c，供電線19b則未介設有可變電容器。然後，藉由可變電容器21a與外側天線部13a而構成了外側天線電路，藉由可變電容器21c與中間天線部13c而構成了中間天線電路。另一方面，內側天線電路則僅由內側天線部13b所構成。
如後所述地，藉由調節可變電容器21a的電容來控制外側天線電路的阻抗，藉由調節可變電容器21c的電容來控制中間天線電路的阻抗，藉由該等控制，便可調整流通於外側天線電路、內側天線電路及中間天線電路之電流的大小關係。可變電容器21a、21c係作為外側天線電路及中間天線電路的電流控制部而發揮功能。
關於高頻天線13的阻抗控制，參閱圖4加以說明。圖4係顯示高頻天線13的供電電路之圖式。如該圖所示，來自高頻電源15的高頻電功率係經由匹配器14而被供應至外側天線電路91a、內側天線電路91b及中間天線電路91c。此處，由於外側天線電路91a係由外側天線部13a與可變電容器21a所構成，中間天線電路91c係由中間天線電路13c與可變電容器21c所構成，因此外側天線電路91a的阻抗Zout便可藉由調節可變電容器21a的方位來使其電容變化而改變，中間天線電路91c的阻抗Zmiddle則可藉由調節可變電容器21c的方位來使其電容變化而改
變。另一方面，內側天線電路91b係僅由內側天線部13b所構成，其阻抗Zin為固定。此時，可使外側天線電路91a的電流Iout對應於阻抗Zout的變化而改變，可使中間天線電路91c的電流Imiddle對應於阻抗Zmiddle的變化的變化而改變。然後，內側天線電路91b的電流Iinc會對應於Zout與Zmiddle與Zin的比率而改變。於是，藉由可變電容器21a,21c的電容調節來改變Zout及Zmiddle，便可使外側天線電路91a的電流Iout、內側天線電路91b的電流Iin及中間天線電路91c的電流Imiddle自由地變化。然後，便可藉由如此地控制流通於外側天線部13a之電流、流通於內側天線部13b之電流以及流通於中間天線部13c之電流，來控制電漿密度分佈。
接下來，針對使用上述方式構成的感應耦合電漿處理裝置來對基板G施予電漿處理(例如電漿蝕刻處理)時的處理動作加以說明。
首先，在打開閘閥27之狀態下從搬出入口27a藉由搬送機構(未圖示)來將基板G搬入至處理室4內並載置於載置台23的載置面後，藉由靜電夾具(未圖示)來將基板G固定在載置台23上。接下來，將從處理氣體供應系統20被供應至處理室4內之處理氣體從噴淋框體11的氣體噴出孔12a噴出至處理室4內，並藉由排氣裝置30而透過排氣管31來將處理室4內真空排氣，藉以將處理室內維持在例如0.66~26.6Pa左右的壓力氛圍。
又，此時，基板G內面側的冷卻空間，為了避免基板G的溫度上升或溫度變化，係透過He氣體流道41而供應有作為熱傳導用氣體之He氣體。
接下來，從高頻電源15對高頻天線13施加例如13.56MHz的高頻，藉以透過介電體壁2而於處理室4內形成均勻的感應電場。藉由如此地形成之感應電場，在處
理室4內將處理氣體電漿化，而生成高密度的感應耦合電漿。再藉由該電漿來對基板G進行電漿處理，例如電漿蝕刻處理。
此情況下，由於高頻天線13係如上所述地，為同心地相距間隔而配置有配置在外側部分之環狀天線部(外側天線部13a)、配置在內側部分之環狀天線部(內側天線部13b)、以及配置在該等的中間部分之環狀天線部(中間天線部13c)所構成的三環狀天線，因此縱使玻璃基板G的尺寸為1邊超過1m之大型基板的情況，仍不容易在各天線部之間發生因電漿密度降低而導致的電漿不均勻。
又，由於高頻天線13係於外側天線部13a連接有可變電容器21a，可調整外側天線電路91a的阻抗，於中間天線部13c連接有可變電容器21c，可調整中間天線電路91c的阻抗調，因此可自由地改變外側天線電路91a的電流Iout、內側天線電路91b的電流Iin及中間天線電路91c的電流Imiddle。亦即，藉由調節可變電容器21a、21c的方位，便可控制流通於外側天線部13a之電流、流通於內側天線部13b之電流以及流通於中間天線部13c之電流。感應耦合電漿雖係使得電漿生成於高頻天線13正下方的空間，但由於此時各位置處的電漿密度係對應於各位置處的電場強度，因此藉由如此地控制流通於外側天線部13a之電流、流通於內側天線部13b之電流以及流通於中間天線部13c之電流來控制電場強度分佈，便可控制電漿密度分佈。
依各種製程，並非具有均勻的密度分佈之電漿便最適合於該製程。因此，藉由對應於製程來掌握最適當的電漿密度分佈，並預先將可獲得該電漿密度分佈之可變電容器21a,21c的方位設定在記憶部102，便可藉由控制部100而針對各個製程來選擇最適當之可變電容器21a,21c
的方位而進行電漿處理。
然而，過去，上述般的三環狀天線中，其3個天線部皆係將天線的捲向往相同方向捲繞。因此，如圖5(a)所示般地，發現了因流通於天線之電流而產生的磁場在各天線部為相同方向，由於該等磁場的重疊，而在3個天線部間發生干擾，因而導致該等天線部處之感應電場的獨立控制性變差。於是，電漿密度分佈的控制性便會變差。
相對於此，本實施型態中，如圖5(b)所示，天線的捲向為外側天線部13a與內側天線部13b相同，中間天線部13c則與該等相反。亦即，天線的捲向係構成為鄰接之天線部彼此之間為相反方向。藉由如此地使中間天線部13c的捲向為相反方向，則中間天線部13c便會產生相反方向的感應電場，藉此，便可使得藉由外側天線部13a、內側天線部13b及中間天線部13c所形成之感應電場分離來排除該等的干擾，從而提高該等的獨立控制性。於是，便可對應於各種製程來控制電漿密度分佈。
此外，圖5中，天線的×係表示電場為垂直於紙面而從表面朝向內面之方向，˙係表示電場為垂直於紙面而從內面朝向表面之方向。
又，由於高頻天線13的整體形狀係呈對應於基板G之矩形，因此便可針對矩形基板G整體供應電漿。再者，由於係使得各天線部為略額緣狀，且增加位於電漿會有變弱傾向之角部處的天線捲數，因此可獲得均勻性較高之電漿密度分佈。但若在各天線部中使得角部的天線捲數較多，由於會如專利文獻1、2所示般地，在最外周與最內周處，天線會相較於邊緣的中央部而分別超出至外側及內側，因此其外輪廓線及內輪廓線便成為斜向，導致該等所圍繞之電漿生成區域會相對於矩形基板G的中心而成為旋轉特定角度之傾斜狀態，而有相對於基板G之電漿的均勻
性不充分之虞。
相對於此，本實施型態中，係分別於外側天線部13a、內側天線部13b、中間天線部13c的天線形成有曲柄部(彎曲部)68、78、88，來消除因角部的捲數增加而伴隨之超出至外側及內側，從而可使各天線部的額緣區域67、77、87正對於矩形基板G，可生成正對於矩形基板G之狀態的電漿，且可進行更均勻的電漿處理。
此外，本發明未限定於上述實施型態，可做各種變形。例如，上述實施型態中，雖係顯示設置有3個天線部之情況，但不限於此，只要使得天線的捲向在鄰接之天線部間為相反方向，則亦可對應於基板的大小而設置有4個以上的天線部。
又，上述實施型態中，雖係使得各天線部為將4根天線分別錯開90°來加以捲繞而整體成為漩渦狀之四重天線，但天線的數量不限於4根，而亦可為任意數量的多重天線，又，錯開角度亦不限於90°。再者，各天線部中，雖係為了使額緣區域正對於矩形基板而形成有曲柄部(彎曲部)，但亦可為未形成有曲柄部而使額緣區域正對於矩形基板之多重天線。
再者，上述實施型態中，雖係將各天線部構成為環狀，而一體地供應高頻電功率，但亦可使得天線部具有分別對應於基板的相異部分之複數區域，來獨立地對該等複數區域供應高頻電功率。藉此，便可進行更精細的電漿分佈控制。例如，係構成對應於矩形基板之矩形平面，且具有將複數天線捲繞成漩渦狀所構成的第1部分及第2部分，第1部分係設置為複數天線係形成矩形平面的4個角部，且在與矩形平面相異之位置處結合4個角部，第2部分係設置為複數天線係形成矩形平面之4個邊的中央部，且在與矩形平面相異之位置處結合4個邊的中央部，便可
分別獨立地對第1部分與第2部分供應高頻電功率。
參閱圖6~8來加以說明具體的結構。例如，外側天線部13a係如圖6所示般地，面向介電體壁2(其會形成有助於電漿生成的感應電場)之部分係整體地構成對應於矩形基板G之矩形(額緣狀)平面，且具有將複數天線捲繞成漩渦狀所構成的第1部分113a與第2部分113b。第1部分113a的天線係設置為形成矩形平面的4個角部，而在與矩形平面相異之位置處結合4個角部。又，第2部分113b的天線係設置為形成矩形平面之4個邊的中央部，且在與矩形平面相異之位置處結合該等4個邊的中央部。針對第1部分113a之供電係透過4個端子122a及供電線169而進行，針對第2部分113b之供電係透過4個端子122b及供電線179而進行，該等端子122a、122b係分別獨立地供應有高頻電功率。
如圖7所示，第1部分113a係構成了將4根天線161,162,163,164的位置分別錯開90°所捲繞而成的四重天線，並且，形成面向介電體壁2之矩形平面的4個角部之部分係成為平面部161a、162a、163a、164a，該等平面部161a、162a、163a、164a之間的部分則以會成為與矩形平面相異之位置處般地，而成為退避至上方之無助於電漿生成的位置處之狀態的立體部161b、162b、163b、164b。如圖8所示，第2部分113b亦構成了將4根天線171,172,173,174的位置分別錯開90°所捲繞而成的四重天線，並且，形成面向介電體壁2之上述矩形平面的4個邊的中央部之部分係成為平面部171a、172a、173a、174a，該等平面部171a、172a、173a、174a之間的部分則以會成為與矩形平面相異之位置處般地，而成為退避至上方之無助於電漿生成的位置處之狀態的立體部171b、172b、173b、174b。
藉由上述般的結構，便可獲得將與上述實施型態同樣的4根天線往一定方向捲繞之較簡單的多重天線結構，同時實現角部與邊緣中央部為獨立之電漿分佈控制。又，上述般的結構中，亦可藉由改變天線的捲向來形成相反方向的感應電場。
又再者，上述實施型態中，雖係以捲繞有複數天線之多重天線來構成各天線部，但亦可如圖9所示般地，將1根天線181捲繞成漩渦狀。
又再者，各天線部的型態可並不一定要相同。例如，亦可使僅有外側天線部為上述圖6~8所說明般的結構，而其他則為通常的多重天線，或是於一部分的天線部設置有曲柄部，又，亦可為混合有多重天線與捲繞1根天線者。
又再者，上述實施型態中，雖係從一個高頻電源來對各天線部分配、供應高頻電功率，但亦可於各個天線部設置有高頻電源。
又再者，上述實施型態中，雖係為了控制各天線部的電流而使用於外側天線電路及中間天線電路設置有可變電容器，內側天線電路則未設置有可變電容器之阻抗調整電路，但只要是於外側天線電路、內側天線電路、中間天線電路中的任2者設置有可變電容器，則可進行與上述實施型態同等的電流控制，又，縱使非為與上述實施型態同等的電流控制性，而亦可對應於所需的電流控制性來設置可變電容器。例如，亦可於所有的天線電路設置有可變電容器，又，亦可僅於任一天線電路設置有可變電容器。再者，雖係為了調整阻抗而使用可變電容器，但亦可為可變線圈等之其他的阻抗調整機構。
又再者，上述實施型態中，雖係針對以介電體壁來構成處理室的頂部，且天線係配置在處理室外之頂部的
介電體壁上面之結構加以說明，但只要是能夠以介電體壁來隔絕天線與電漿生成區域之間，則亦可為天線係配置在處理室內之構造。
又再者，上述實施型態中，雖係顯示將本發明應用於蝕刻裝置之情況，但亦可應用於CVD成膜等之其他的電漿處理裝置。又再者，雖係顯示使用FPD用的矩形基板來作為基板之範例，但亦可應用於處理太陽能電池等之其他的矩形基板之情況，且不限於矩形，而亦可應用於例如半導體晶圓等的圓形基板。
13‧‧‧高頻天線
13a‧‧‧外側天線部
13b‧‧‧內側天線部
13c‧‧‧中間天線部
20a‧‧‧氣體供應管
22a,22b,22c‧‧‧端子
61,62,63,64,71,72,73,74,81,82,83,84‧‧‧天線
68,78,88‧‧‧曲柄部(彎曲部)
G‧‧‧基板
Claims (16)
- 一種感應耦合電漿用天線單元，其具有形成感應電場之平面型天線，該感應電場係用以在電漿處理裝置的處理室內生成對基板進行電漿處理的感應耦合電漿；其特徵為：該天線係同心狀地設置有至少3個天線部，該天線部係藉由供應有高頻電功率而於該處理室內形成感應電場；該天線部係由捲繞成漩渦狀之天線所構成；該天線部當中的相鄰接彼此，其天線係相互逆捲般地捲繞。
- 如申請專利範圍第1項之感應耦合電漿用天線單元，其中該天線部係由捲繞成漩渦狀之複數天線所構成的多重天線，該複數天線係配置為於周圍方向分別錯開特定角度。
- 如申請專利範圍第2項之感應耦合電漿用天線單元，其中該基板係呈矩形，該天線部係呈對應於矩形基板之額緣狀。
- 如申請專利範圍第3項之感應耦合電漿用天線單元，其中該天線部的至少其中之一係構成為在同一平面內，以角部的捲數要多於邊緣之中央部的捲數之方式，來將複數天線加以捲繞而整體成為漩渦狀。
- 如申請專利範圍第4項之感應耦合電漿用天線單元，其中以該角部的捲數要多於邊緣之中央部的捲數之方式來加以捲繞而整體成為漩渦狀所構成的天線部，係以其外輪廓線及內輪廓線所圍繞之額緣區域會相對於貫穿該天線部的對向2邊之中心線呈線對稱之方式而於各天線形成有彎曲部。
- 如申請專利範圍第1至5項中任一項之感應耦合電漿用天線單元，其中該天線部的至少其中之一係具有對應於基板 的相異部分之複數區域，而對該等複數區域獨立地供應高頻電功率。
- 如申請專利範圍第1至6項中任一項之感應耦合電漿用天線單元，其具備有供電部，且形成有包含該各天線部及各供電部之複數天線電路，並另具有調整該天線電路當中的至少一阻抗，藉以控制該各天線部的電流值之阻抗控制機構，其中該供電部係具有從連接於用以對該各天線部供電的高頻電源之匹配器至該各天線的供電路徑。
- 如申請專利範圍第7項之感應耦合電漿用天線單元，其中該阻抗控制機構係具有設置於該供電路徑之可變電容器。
- 一種感應耦合電漿處理裝置，其具備有：處理室，係收納矩形基板而施予電漿處理；載置台，係於該處理室內載置有矩形基板；處理氣體供應系統，係對該處理室內供應處理氣體；排氣系統，係將該處理室內排氣；平面型天線，係介隔著介電體組件而配置在該處理室的外部，且藉由供應有高頻電功率來形成感應電場，該感應電場係於該處理室內生成用以對基板進行電漿處理的感應耦合電漿；以及高頻電功率供應機構，係對該天線供應高頻電功率；該天線係具有藉由供應有高頻電功率而於該處理室內形成感應電場之同心狀地設置之至少3個天線部；該天線部係由捲繞成漩渦狀之天線所構成；該天線部當中的相鄰接彼此，其天線係相互逆捲般地捲繞。
- 如申請專利範圍第9項之感應耦合電漿處理裝置，其中該天線部係由捲繞成漩渦狀之複數天線所構成的多重天線，該複數天線係配置為於周圍方向分別錯開特定角度。
- 如申請專利範圍第10項之感應耦合電漿處理裝置，其中 該基板係呈矩形，該天線部係呈對應於矩形基板之額緣狀。
- 如申請專利範圍第11項之感應耦合電漿處理裝置，其中該天線部的至少其中之一係構成為在同一平面內，以角部的捲數要多於邊緣之中央部的捲數之方式，來將複數天線加以捲繞而整體成為漩渦狀。
- 如申請專利範圍第12項之感應耦合電漿處理裝置，其中以該角部的捲數要多於邊緣之中央部的捲數之方式來加以捲繞而整體成為漩渦狀所構成的天線部，係以其外輪廓線及內輪廓線所圍繞之額緣區域會相對於貫穿該天線部的對向2邊之中心線呈線對稱之方式而於各天線形成有彎曲部。
- 如申請專利範圍第9至13項中任一項之感應耦合電漿處理裝置，其中該天線部的至少其中之一係具有對應於基板的相異部分之複數區域，而對該等複數區域獨立地供應高頻電功率。
- 如申請專利範圍第9至14項中任一項之感應耦合電漿處理裝置，其中該高頻電功率供應機構具有：用以對各天線部供電之高頻電源；連接於該高頻電源來進行阻抗匹配之匹配器；具有從該匹配器至該各天線的供電路徑之供電部；包含有該各天線部與各供電部之複數天線電路；以及，調整該天線電路當中的至少一阻抗，進而控制該各天線部的電流值之阻抗控制機構。
- 如申請專利範圍第15項之感應耦合電漿處理裝置，其中該阻抗控制機構係具有設置於該供電路徑之可變電容器。
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