專利名稱：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)明涉及一種對基板實施蝕刻等處理的電感耦合等離子體處理裝置。
電感耦合等離子體處理裝置在容納被處理基板的處理容器的電介質(zhì)窗外側(cè)配置高頻天線，在向處理容器內(nèi)供給處理氣體的同時向該高頻天線供給高頻電，在處理容器內(nèi)產(chǎn)生電感耦合等離子體，通過該電感耦合等離子體，對被處理基板實施規(guī)定的等離子體處理。多采用旋渦形的平面天線作為電感耦合等離子體處理裝置的高頻天線。
可是，近來，隨著LCD玻璃基板的大型化的推進，電感耦合等離子體處理裝置也不得不大型化，與之相對應(yīng)，高頻天線也大型化。
但是，一旦原樣地使旋渦形的高頻天線大型化，則天線長度變長，天線阻抗變高，供給給高頻天線的高頻電難以匹配，并且還存在天線電位變高的問題。一旦天線電位變高，則高頻天線與等離子體之間的電容耦合增強，不能有效形成電感耦合等離子體，同時，電場分布產(chǎn)生偏差，等離子體密度變得不均勻，產(chǎn)生處理不均勻的問題。
作為降低天線阻抗的技術(shù)，已知在平面內(nèi)采用多重高頻天線來降低阻抗(特開平8-83696號公報等)。
但是，由于現(xiàn)有的多重天線在中央存在分支部，隨著多重天線的增加，則分支部平板化，電容耦合成分增加，不能得到充分的等離子體密度，另外，在上述基板大型化的情況下，防止采用多重天線引起的電場分布偏差的效果也是有限的。因此，強烈希望進一步減少電容耦合成分，并進一步改善電場分布偏差引起的處理不均勻，由更高密度的等離子體來實現(xiàn)均勻的等離子體處理。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種電感耦合等離子體處理裝置，具備容納被處理基板并實施等離子體處理的處理室；在上述處理室內(nèi)載置被處理基板的基板載置臺；向上述處理室內(nèi)供給處理氣體的處理氣體供給系統(tǒng)；對上述處理室內(nèi)進行排氣的排氣系統(tǒng)；構(gòu)成上述處理室的上部壁的電介質(zhì)壁；將天線形成為規(guī)定圖案并設(shè)置在上述處理室外的對應(yīng)于上述電介質(zhì)壁的部分中，通過供給規(guī)定高頻電而在上述處理室內(nèi)形成電感電場的高頻天線；以及向上述高頻天線中心部附近供給高頻電的供電部件，通過向上述高頻天線供給高頻電而在上述處理室內(nèi)形成電感耦合等離子體，從而對被處理基板實施等離子體處理，其中，上述高頻天線構(gòu)成為具有上述天線的存在密度變疏松的部分和變緊密的部分，同時，在其中心部分不存在天線。
由此，通過使高頻天線中具有天線的存在密度變疏松的部分和變緊密的部分，實現(xiàn)電感電場的均勻化(消除電感電場分布的偏差)，可產(chǎn)生均勻的等離子體，通過在對應(yīng)于供電部分的中心部分中不存在天線，即使是大型基板，也可降低天線與等離子體的電容耦合，抑制等離子體密度的降低。
在上述電感耦合型等離子體處理裝置中，上述高頻天線優(yōu)選從上述供電部件分支為多個天線后采用多重。通過采用多重降低感應(yīng)系數(shù)并降低天線阻抗，可降低天線電位，從而進一步有效消除上述電場分布的不均勻，并且難以產(chǎn)生電容耦合。通過使天線數(shù)量為8根而8重化，可取得較好效果。
優(yōu)選在天線中串聯(lián)存在一個或多個電容。由此，可降低天線阻抗，降低電線電位。另外，在采用多重后的天線中，通過在多個天線中的任一個中都串聯(lián)存在一個或多個電容，可通過與多重的相乘作用來進一步提高降低天線阻抗的效果。
優(yōu)選高頻天線的一部分或全部離開電介質(zhì)壁。通過使高頻天線適當離開電介質(zhì)壁，可降低高頻天線與等離子體之間的電容耦合。另外，在高頻天線中，也使中央部分比邊緣部分離開電介質(zhì)壁的距離大。由此，使天線電位最高的供電部附近部分更遠離電介質(zhì)壁，可有效降低電容耦合部分。在這種情況下，也可使天線的邊緣部分與電介質(zhì)壁接觸，僅中央部分離開電介質(zhì)壁。
另外，在天線為8根的情況下，高頻天線優(yōu)選構(gòu)成為在其中心部的周圍具有以距中心大致相同半徑位置上每隔90度的位置處配置的連接于上述供電部件上的四個供電部，從各供電部向外側(cè)延伸兩根天線，從各供電部延伸的兩根天線彼此接近且平行設(shè)置，具有從供電部延伸到天線邊緣中間位置的第一直線部，在上述第一直線部的終端位置向內(nèi)側(cè)彎曲90度后延伸到天線邊緣的中間位置的第二直線部，在第二直線部的終端位置斜向外側(cè)彎曲后延伸到天線邊緣部的第三直線部，以及在第三直線部的終端位置彎曲與上述第一直線部大致平行延伸的第四直線部，從相鄰供電部延伸的天線的第一直線部依次偏離90度，通過從四個供電部延伸的各兩個天線的第一直線部和第二直線部，形成緊密配置天線的中央部，通過第四直線部形成緊密配置天線的邊緣部，通過上述第三直線部形成疏松配置天線的中間部，在上述四個供電部的內(nèi)側(cè)中心部不存在天線。
通過如此結(jié)構(gòu)，在高頻天線中可使天線的松密適當，使電場分布均勻化，并且由于8重化天線，所以可降低天線阻抗，另外，在中心部周圍設(shè)置供電部，不產(chǎn)生伴隨采用多重而引起的電容耦合成分增加，所以即使是大型基板，也不會產(chǎn)生因電容耦合成分引起的等離子體密度降低和因電場分布偏差引起的等離子體密度不均勻，可用較高密度的等離子體來進行均勻的等離子體處理。
此時，8根天線優(yōu)選由每隔1根長度相等的4根一組的兩組天線構(gòu)成。由此，因為每偏離90度地配置四個完全相同的天線對，因此天線配置對稱，電場強度均勻化效果高。另外，8根天線也可具有相等的長度。另外，從各供電部延伸的兩個天線中內(nèi)側(cè)部分的天線也可具有在第四直線部的終端位置處向內(nèi)側(cè)彎曲90度后延伸的第五直線部。由此，可容易地使8根天線長度相等。另外，上述8根天線的邊緣側(cè)端部優(yōu)選通過電容接地。由此可降低天線阻抗。
另外，高頻天線構(gòu)成為在其中心部周圍具有在距中心大致相同半徑的位置上每隔90度的位置處配置的連接于上述供電部件的四個供電部，從各供電部向外側(cè)延伸一根總共四根天線，從各供電部延伸的天線優(yōu)選構(gòu)成為具有從供電部延伸到天線邊緣中間位置的第一直線部，在上述第一直線部的終端位置向內(nèi)側(cè)彎曲90度后延伸到天線邊緣的中間位置的第二直線部，在第二直線部的終端位置斜向外側(cè)彎曲后延伸到天線邊緣部的第三直線部，以及在第三直線部的終端位置彎曲并與上述第一直線部大致平行延伸的第四直線部，從相鄰供電部延伸的天線的第一直線部依次偏離90度，通過從四個供電部延伸的各一根天線的第一直線部和第二直線部，形成緊密配置天線的中央部，通過第四直線部形成緊密配置天線的邊緣部，通過上述第三直線部形成疏松配置天線的中間部，在上述四個供電部的內(nèi)側(cè)中心部不存在天線。
該結(jié)構(gòu)與上述8根天線形成的高頻天線一樣具有四個供電部，從這些供電部分別延伸出與上述相同結(jié)構(gòu)的一根天線，與上述結(jié)構(gòu)相同，可在高頻天線中使天線的松密適當，電場分布均勻化，雖然是4重化天線，而不是8重化，但仍可降低天線阻抗，并且，在中心部周圍設(shè)置供電部，不產(chǎn)生伴隨多重化而引起的電容耦合成分增加，所以即使是大型基板，也不會產(chǎn)生因電容耦合成分引起的等離子體密度降低和因電場分布偏差引起的等離子體密度不均勻，可以較高密度的等離子體來進行均勻的等離子體處理。
此時，在上述各天線部的邊緣側(cè)端部和上述第三直線部中優(yōu)選存在電容。由此，可進一步降低天線阻抗，在中途降低天線的電位。另外，通過使存在于上述第三直線部的電容位于天線長度的中心，可進一步提高這種效果。


圖1是本發(fā)明一實施方式的電感耦合等離子體蝕刻裝置的截面圖。
圖2是圖1所示裝置中設(shè)置的高頻天線結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖3是圖2的高頻天線正下位置處的電子密度分布圖。
圖4是高頻天線其它實例結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖5是高頻天線其它配置狀態(tài)的截面圖。
符號說明1主體容器；2電介質(zhì)壁；3天線室；4處理室；13高頻天線；15高頻電源；16供電部件；20處理氣體供給系統(tǒng)；22支持臺；30排氣裝置；41，42，43，44供電部；45，46，47，48，49，50，51，52天線；45a，46a，47a，48a，49a，50a，51a，52a第一直線部45b，46b，47b，48b，49b，50b，51b，52b第二直線部；45c，46c，47c，48c，49c，50c，51c，52c第三直線部；45d，46d，47d，48d，49d，50d，51d，52d第四直線部；60中心部分；61中央部；62邊緣部；63中間部。
該等離子體蝕刻裝置具有導電性材料、例如內(nèi)壁面陽極氧化處理的由氧化鋁構(gòu)成的矩形的氣密主體容器1。該主體容器1可分解地組裝，通過地線1a接地。主體容器1由電介質(zhì)壁2上下區(qū)分成天線室3和處理室4。另外，電介質(zhì)壁2構(gòu)成處理室4的頂壁。電介質(zhì)壁2由Al2O3等陶瓷、石英等構(gòu)成。
在電介質(zhì)壁2的下側(cè)部分中嵌入處理氣體供給用的噴淋筐體11。噴淋筐體11設(shè)置成十字形，從下面支持電介質(zhì)壁2。支持上述電介質(zhì)壁2的噴淋筐體11處于通過多個吊桿(未圖示)吊在主體容器1的頂棚中的狀態(tài)。
噴淋筐體11由導電性材料、希望是金屬例如不產(chǎn)生污染物地在其內(nèi)表面進行陽極氧化處理后的氧化鋁構(gòu)成。在該噴淋筐體11中形成沿水平延伸的氣體流路12，在該氣體流路12中連通向下方延伸的多個氣體噴出孔12a。另一方面，在電介質(zhì)壁2的上面中央處連通該氣體流路12地設(shè)置氣體供給管20a。氣體供給管20a從主體容器1的天井貫通到其外側(cè)，連接到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。因此，在等離子體處理中，從處理氣體供給系統(tǒng)供給的處理氣體經(jīng)氣體供給管20a供給給噴淋筐體11內(nèi)，從其下面的氣體供給孔12a噴出到處理室4內(nèi)。
在主體容器1的天線室3的側(cè)壁3a和處理室4的側(cè)壁4a之間設(shè)置向內(nèi)側(cè)突出的支持棚5，在該支持棚5上載置電介質(zhì)壁2。
在天線室3內(nèi)面向電介質(zhì)壁2地在電介質(zhì)壁2上配置高頻(RF)天線13。該高頻天線13經(jīng)絕緣部件構(gòu)成的隔板13a距離電介質(zhì)壁2在50mm以下的范圍內(nèi)。在天線室3的中央部附近設(shè)置垂直延伸的四個供電部件16，在這些供電部件16上經(jīng)匹配器14連接高頻電源15。供電部件16設(shè)置在上述氣體供給管20a的周圍。后面詳細描述高頻天線13。
在等離子體處理中，從高頻電源15向高頻天線13供給用于形成電感電場的例如頻率為13.56MHz的高頻電。因此，通過供給高頻電的高頻天線13，在處理室4內(nèi)形成電感電場，通過該電感電場使從噴淋筐體11供給的處理氣體等離子化。此時的高頻電源15的輸出適當設(shè)置成可足夠產(chǎn)生等離子體的值。
在處理室4內(nèi)的下方，通過夾持電介質(zhì)壁2與高頻天線13相對地設(shè)置作為載置LCD玻璃基板G的載置臺的支持臺22。支持臺22由導電性材料、例如表面被陽極氣體處理后的氧化鋁構(gòu)成。載置于支持臺22上的LCD玻璃基板G通過靜電吸盤(未圖示)吸附保持在支持臺22上。
支持臺22容納于絕緣體框24內(nèi)，并支持在中空的支柱25上。支柱25一面維持氣密狀態(tài)一面貫通主體容器1的底部，并支持在配置在主體容器1外的升降機構(gòu)(未圖示)上，在搬入搬出基板G時，經(jīng)升降機構(gòu)在上下方向上驅(qū)動支持臺22。另外，在容納支持臺22的絕緣體框24與主體容器1的底部之間配置氣密包圍支柱25的波紋管26，由此，即使支持臺22上下運動也能保證處理容器4內(nèi)的氣密性。另外，在處理室4的側(cè)壁4a上設(shè)置用于搬入搬出基板G的搬入搬出口27a和開閉搬入出口的閘閥27。
高頻電源29由設(shè)置在中空支柱25內(nèi)的供電棒25a經(jīng)匹配器28連接于支持臺22上。該高頻電源29在等離子體處理中，向支持臺22施加偏壓用高頻電、例如頻率為6MHz的高頻電。通過該偏壓用高頻電，可有效地將處理室4內(nèi)生成的等離子體中的離子引入基板G。
并且，在支持臺22中，為了控制基板G的溫度還設(shè)置有由陶瓷加熱器等加熱部件和冷媒流路等構(gòu)成的溫度控制機構(gòu)以及溫度傳感器(均未圖示)。對這些機構(gòu)和部件的配管和配線都通過中空的支柱25導出到主體容器1外。
在處理室4的底部經(jīng)排氣管31連接包含真空泵等的排氣裝置30，處理室4通過該排氣裝置30排氣，在等離子體處理中，將處理室4內(nèi)設(shè)定、維持在規(guī)定的真空環(huán)境(例如1.33Pa)。
下面說明上述高頻天線13的詳細結(jié)構(gòu)。
圖2是表示高頻天線13的平面圖。如圖2所示，高頻天線13是外形為正方形的8重天線。下面，為了方便，用以高頻天線13的中心為原點O的XY坐標系來說明該高頻天線13。
高頻天線13在其中心部周圍以距中心基本相同半徑位置上每隔大致90度的位置上具有連接于供電部件16上的四個供電部41、42、43、44，從各供電部分別向外側(cè)延伸兩根天線。具體而言，從供電部41延伸兩根天線45和46，從供電部42延伸天線47和48，從供電部43延伸天線49和50，從供電部44延伸天線51和52。另外，從各供電部延伸的兩根天線彼此接近且平行設(shè)置。
從供電部41延伸的天線45和46分別具有沿Y軸負方向從供電部41延伸到天線邊緣中間位置的第一直線部45a、46a；在上述第一直線部的終端位置向內(nèi)側(cè)彎曲90度后延伸到天線邊緣的中間位置的第二直線部45b、46b；在第二直線部的終端位置斜向外側(cè)彎曲約45度后延伸到天線邊緣部的第三直線部45c、46c；和在第三直線部45c、46c的終端位置彎曲與上述第一直線部45a、46a基本平行延伸的第四直線部45d、46d。另外，內(nèi)側(cè)天線46具有在第四直線部46d的終端位置處向內(nèi)側(cè)彎曲90度的第五直線部46e，從而與外側(cè)天線45的長度相同。另外，天線45經(jīng)串聯(lián)連接在第四直線部45d終端上的電容18接地，天線46經(jīng)串聯(lián)連接到第五直線部46e終端上的電容18接地。
在供電部41的順時針方向相鄰的從供電部42延伸的天線47和48分別具有從上述天線45、46的第一直線部45a、46a的方向偏移90度的方向、即向著X軸負方向從供電部42延伸到天線邊緣中間位置的第一直線部47a、48a；在上述第一直線部的終端位置向內(nèi)側(cè)彎曲90度后延伸到天線邊緣的中間位置的第二直線部47b、48b；在第二直線部的終端位置斜向外側(cè)彎曲約45度后延伸到天線邊緣部的第三直線部47c、48c；和在第三直線部47c、48c的終端位置彎曲與上述第一直線部47a、48a基本平行延伸的第四直線部47d、48d。另外，內(nèi)側(cè)天線48具有在第四直線部48d的終端位置處向內(nèi)側(cè)彎曲90度的第五直線部48e，從而與外側(cè)天線47的長度相同。另外，天線47經(jīng)串聯(lián)連接在第四直線部47d終端上的電容18接地，天線48經(jīng)串聯(lián)連接到第五直線部48e終端上的電容18接地。
在供電部42的順時針方向相鄰的從供電部43延伸的天線49和50分別具有從上述天線47、48的第一直線部47a、48a的方向偏移90度的方向、即向著Y軸正方向從供電部43延伸到天線邊緣中間位置的第一直線部49a、50a；在上述第一直線部的終端位置向內(nèi)側(cè)彎曲90度后延伸到天線邊緣的中間位置的第二直線部49b、50b；在第二直線部的終端位置斜向外側(cè)彎曲約45度后延伸到天線邊緣部的第三直線部49c、50c；和在第三直線部49c、50c的終端位置彎曲與上述第一直線部49a、50a基本平行延伸的第四直線部49d、50d。另外，內(nèi)側(cè)天線50具有在第四直線部50d的終端位置處向內(nèi)側(cè)彎曲90度的第五直線部50e，從而與外側(cè)天線49的長度相同。另外，天線49經(jīng)串聯(lián)連接在第四直線部49d終端上的電容18接地，天線50經(jīng)串聯(lián)連接到第五直線部50e終端上的電容18接地。
在供電部43的順時針方向相鄰的從供電部44延伸的天線51和52分別具有從上述天線49、50的第一直線部49a、50a的方向偏移90度的方向、即向著X軸正方向從供電部44延伸到天線邊緣中間位置的第一直線部51a、52a；在上述第一直線部的終端位置向內(nèi)側(cè)彎曲90度后延伸到天線邊緣的中間位置的第二直線部51b、52b；在第二直線部的終端位置斜向外側(cè)彎曲約45度后延伸到天線邊緣部的第三直線部51c、52c；和在第三直線部51c、52c的終端位置彎曲與上述第一直線部51a、52a基本平行延伸的第四直線部51d、52d。另外，內(nèi)側(cè)天線52具有在第四直線部52d的終端位置處向內(nèi)側(cè)彎曲90度的第五直線部52e，從而與外側(cè)天線51的長度相同。另外，天線51經(jīng)串聯(lián)連接在第四直線部51d終端上的電容18接地，天線52經(jīng)串聯(lián)連接到第五直線部52e終端上的電容18接地。
另外，在四個供電部41、42、43、44之間不存在天線的中心部分60的外側(cè)部分，形成配置了天線45、46、47、48、49、50、51、52的第一直線部45a、46a、47a、48a、49a、50a、51a、52a和第二直線部45b、46b、47b、48b、49b、50b、51b、52b的天線緊密存在的大致呈正方形的中央部61，并形成配置了第四直線部45d、46d、47d、48d、49d、50d、51d、52d的天線緊密存在的大致呈正方形的邊緣部62，在中央部61和邊緣部62之間形成配置了第三直線部45c、46c、47c、48c、49c、50c、51c、52c的天線疏松存在的中間部63。
天線45、46、47、48、49、50、51、52均都具有相同的長度，且連接于各天線上的電容18全部具有相同的容量。因此，各天線中流過的電流值相等。
下面說明使用如上構(gòu)成的電感耦合等離子體蝕刻裝置對LCD玻璃基板G實施等離子體蝕刻處理時的處理動作。
首先，在打開閘閥27的狀態(tài)下從閘閥經(jīng)搬運機構(gòu)(未圖示)將基板G搬入處理室4內(nèi)，載置于支持臺22的載置面上后，經(jīng)靜電吸盤(未圖示)將基板G固定在支持臺22上。接著，在處理室4內(nèi)從處理氣體供給系統(tǒng)20將包含蝕刻氣體的處理氣體從噴淋筐體11的氣體噴出孔12a噴出到處理室4內(nèi)，同時，通過排氣裝置30經(jīng)排氣管31真空排氣到處理室4內(nèi)，從而將處理室內(nèi)維持在例如1.33Pa左右的壓力氣氛下。
接著，從高頻電源15向高頻天線13施加13.56MHz的高頻，從而通過電介質(zhì)壁2在處理室4內(nèi)形成均勻的電感電場。通過由此形成的電感電場，在處理室4內(nèi)等離子體化處理氣體，生成高密度的電感耦合等離子體。
此時，如上所述，高頻天線13構(gòu)成為形成緊密配置天線的中央部61和邊緣部62、疏松配置天線的中間部63，天線緊密存在的部分和疏松存在的部分彼此交互存在，因為在對應(yīng)于供電部分的中心部分60中不存在天線，所以即使基板G為一邊大于1m的超大型基板，也不會產(chǎn)生因電場分布偏差而引起的等離子體密度不均勻和因電容耦合成分引起的等離子體密度降低。
從天線中央部分供電的類型中，電容電場強度傾向于在處理容器的中心部分大，在周邊部分小，因此，在中心部分中不存在天線，且在天線存在密度上形成疏密，由此在處理室4內(nèi)的高頻天線13正下部分中形成圖3所示的電感電場強度分布，在處理室4內(nèi)的基板G的配置部分中電感電場強度分布被平均，電場強度分布均勻。
另外，因為高頻天線13從供電部件分支為8根天線后采用多重，所以與一根天線的情況相比，感應(yīng)系數(shù)降低到1/8，并可降低天線阻抗。因此，可有效降低天線電位，從而難以產(chǎn)生電場分布不均勻或電容耦合成分增加。
并且，由于在天線45、46、47、48、49、50、51、52的終端部分串聯(lián)存在電容18，所以可降低天線阻抗，降低天線電位。
再者，因為高頻天線13經(jīng)隔板13a離開電介質(zhì)壁2，從而可降低高頻天線13與等離子體之間的電容耦合。另外，此時的間隔距離可對應(yīng)于由高頻電的頻率、輸出得到的等離子體密度而適當設(shè)定在50mm以下的范圍內(nèi)。
再者，天線45、46、47、48、49、50、51、52任一都具有相同的長度，且連接于各天線上的電容1 8全部具有相同的電容，所以流過各天線的電流值相等，電場強度均勻化效果高。另外，使8根天線由每隔1根長度相等的4根一組的兩組天線構(gòu)成，則每隔90度配置四個全部相同的天線對，從而天線配置對稱，可得到電場強度均勻化效果。
如上所述，因為防止了因等離子體密度不均勻和電容耦合成分引起的等離子體密度降低，所以即使基板G是一邊大于1m的超大型基板，也可由較高密度的等離子體來進行均勻的等離子體蝕刻處理。
如上所述，在實施蝕刻處理后，停止從高頻電源15和29施加高頻電，將處理室4內(nèi)的壓力上升到規(guī)定壓力后，閘閥27變?yōu)榇蜷_狀態(tài)，基板從處理室4內(nèi)經(jīng)搬入搬出口27搬出到未圖示的負載鎖定室內(nèi)，從而基板G的蝕刻處理結(jié)束。
下面說明高頻天線的其它實例。
圖4是表示高頻天線其它實例結(jié)構(gòu)的平面圖。高頻天線13’具有與圖2的高頻天線1 3的供電部41、42、43、44同樣設(shè)置的四個供電部41’、42’、43’、44’，是分別從這些供電部延伸一根天線的四重天線。具體而言，從供電部41’延伸天線45’，從供電部42’延伸天線47’，從供電部43’延伸天線49’，從供電部44’延伸天線51’。
這些天線45’、47’、49’、51’分別具有第一直線部45a’、47a’、49a’、51a’、第二直線部45b’、47b’、49b’、51b’、第三直線部45c’、47c’、49c’、51c’、第四直線部45d’、47d’、49d’、51d’，這些天線45’、47’、49’、51’除在第三直線部45c’、47c’、49c’、51c’中存在電容19外，具有與圖2的天線45、47、49、51相同的結(jié)構(gòu)和配置。
從而，高頻天線13’與圖2的高頻天線13一樣，在四個供電部41’、42’、43’、44’之間不存在天線的中心部分60’的外側(cè)部分中形成配置了天線45’、47’、49’、51’的第一直線部45a’、47a’、49a’、51a’和第二直線部45b’、47b’、49b’、51b’的天線緊密存在的大致呈正方形的中央部61’，形成配置了第四直線部45d’、47d’、49d’、51d’的天線緊密存在的大致呈正方形的邊緣部62’，在中央部61’和邊緣部62’之間形成配置了第三直線部45c’、47c’、49c’、51c’的天線疏松存在的中間部63’。
天線45’、47’、49’、51’任一都具有相同的長度，且連接于各天線上的終端電容18和設(shè)置在第三直線部中的電容19分別全部具有相同的容量，因此，各天線中流過的電流值相等。
如此，圖4的高頻天線13’也與圖2的高頻天線一樣，構(gòu)成為形成緊密配置天線的中央部61’和邊緣部62’、疏松配置天線的中間部63’，天線緊密存在的部分和疏松存在的部分彼此交互存在，并且因為在對應(yīng)于供電部分的中心部分60’中不存在天線，所以即使基板G為一邊大于1m的超大型基板，也不會產(chǎn)生因電場分布偏差而引起的等離子體密度不均勻和因電容耦合成分引起的等離子體密度降低。
另外，因為高頻天線13’從供電部件分支為4根天線后采用多重化，所以與一根天線的情況相比，感應(yīng)系數(shù)降低到1/4，并可降低天線阻抗。因此，可有效降低天線電位，從而難以產(chǎn)生電場分布不均勻或電容耦合成分增加。
因為在天線45’、47’、49’、51’的終端部分和第三直線部中分別存在對各天線串聯(lián)的電容18和19，所以可降低天線阻抗，降低天線電位。另外，由于高頻天線13’是4重天線，所以與圖2的8重高頻天線相比，本質(zhì)上天線阻抗降低效果小，但因為各天線中存在兩個電容18、19，所以可得到天線阻抗降低效果和在中途降低天線電位的效果，可得到接近于圖2的高頻天線13的效果。此時，通過使電容19位于各天線長度的中心，可進一步提高上述效果。
本發(fā)明不限于上述實施方式，可進行各種變形。例如，在上述實施方式中，高頻天線為圖2所示圖案，但不限于此，只要形成天線疏密而使得被處理基板配置部分的電場變均勻即可。例如，圖2的實例中設(shè)置了四個供電部，但既可以少于三個，也可以多于五個，另外，從各供電部延伸的天線數(shù)量也不限于一個或兩個，可以是三個(天線總數(shù)為12根)以上。另外，彎曲各天線形成正方形，但不限于此，也可以是對應(yīng)于基板形狀等彎曲成包含曲線等的其它形狀。雖然越增加天線根數(shù)阻抗降低效果越大，但存在隨著多重化的進展而難以配置天線，并且電容耦合成分也易增加的傾向，所以從不產(chǎn)生這種不適合而有效發(fā)揮阻抗降低效果的觀點來看，最好是圖2所示的8重天線。
在上述實施方式中，雖然高頻天線全部以一樣的距離離開電介質(zhì)壁，但如圖5所示，也可以是中央部分比邊緣部分距上述電介質(zhì)壁的距離大。由此，使天線電位最高的供電部附近部分進一步離開電介質(zhì)壁，可有效降低電容耦合成分。另外，基于同樣的理由，也可僅使天線的中央部分離開。在其它對策中，在充分降低電容耦合成分的情況下，也可不使高頻天線離開電介質(zhì)壁。
在上述實施方式中，在各天線中設(shè)置一個或兩個電容，但也可以是三個以上。另外，設(shè)置電容的位置也不限于上述實施方式。
并且，在上述實施方式中，表示了將本發(fā)明適用于蝕刻裝置的情況，但不限于蝕刻裝置，也可適用于濺射或CVD成膜等其它等離子體處理裝置。另外，雖然將LCD基板用作被處理基板，但本發(fā)明不限于此，也可適用于處理半導體晶片等其它基板的情況。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，大致平面地配置的高頻天線構(gòu)成為具有天線的存在密度變疏松的部分和變緊密的部分，并且，在對應(yīng)于供電部分的中心部分中不存在天線，不增加電容耦合成分，所以即使是大型基板，也不會產(chǎn)生因電容耦合成分引起的等離子體密度降低和由電場分布偏差引起的等離子體密度不均勻，可用更高密度的等離子體來進行均勻等離子體處理。
權(quán)利要求
1.一種電感耦合等離子體處理裝置，具備容納被處理基板并實施等離子體處理的處理室；在所述處理室內(nèi)載置被處理基板的基板載置臺；向所述處理室內(nèi)供給處理氣體的處理氣體供給系統(tǒng)；對所述處理室內(nèi)進行排氣的排氣系統(tǒng)；構(gòu)成所述處理室的上部壁的電介質(zhì)壁；將天線形成為規(guī)定圖案并設(shè)置在所述處理室外對應(yīng)于所述電介質(zhì)壁的部分中，通過供給規(guī)定的高頻電而在所述處理室內(nèi)形成電感電場的高頻天線；以及向所述高頻天線中心部附近供給來自高頻電源的高頻電的供電部件，通過向所述高頻天線供給高頻電來在所述處理室內(nèi)形成電感耦合等離子體，從而對被處理基板實施等離子體處理，其特征在于，所述高頻天線構(gòu)成為具有所述天線的存在密度變疏松的部分和變緊密的部分，同時，在其中心部分不存在天線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于，所述高頻天線從所述供電部件分支為多根天線而多重化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于，所述天線為8根。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于，在所述天線上串聯(lián)連接一個或多個電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于，在所述多個天線中的任一個中都串聯(lián)存在一個或多個電容。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于，所述高頻天線的一部分或全部離開所述電介質(zhì)壁。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于，所述高頻天線的中央部分比邊緣部分離開電介質(zhì)壁的距離大。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于，所述高頻天線構(gòu)成為在其中心部的周圍具有以距中心大致相同半徑位置上每隔90度的位置處配置的連接于所述供電部件上的四個供電部，從各供電部各外側(cè)延伸兩根天線，從各供電部延伸的兩根天線彼此接近且平行地設(shè)置，具有從供電部延伸到天線邊緣中間位置的第一直線部，在所述第一直線部的終端位置向內(nèi)側(cè)彎曲90度后延伸到天線邊緣的中間位置的第二直線部，在第二直線部的終端位置斜向外側(cè)彎曲后延伸到天線邊緣部的第三直線部，以及在第三直線部的終端位置彎曲且與所述第一直線部大致平行延伸的第四直線部，從相鄰供電部延伸的天線的第一直線部依次偏離90度，通過從四個供電部延伸的各兩個天線的第一直線部和第二直線部，形成緊密配置天線的中央部，通過第四直線部形成緊密配置天線的邊緣部，通過所述第三直線部形成疏松配置天線的中間部，在所述四個供電部的內(nèi)側(cè)中心部不存在天線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于，所述8根天線由每隔1根長度相等的4根一組的兩組天線構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于，從各供電部延伸的兩個天線中內(nèi)側(cè)部分的天線具有在第四直線部的終端位置處向內(nèi)側(cè)彎曲90度后延伸的第五直線部。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10任一項所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于，所述各天線的邊緣側(cè)端部通過電容接地。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于，所述高頻天線構(gòu)成為在其中心部周圍具有在距中心大致相同半徑的位置上每隔90度的位置處配置的連接于所述供電部件的四個供電部，從各供電部向外側(cè)延伸一根總共四根天線，從各供電部延伸的天線構(gòu)成為具有從供電部延伸到天線邊緣中間位置的第一直線部，在所述第一直線部的終端位置向內(nèi)側(cè)彎曲90度后延伸到天線邊緣的中間位置的第二直線部，在第二直線部的終端位置斜向外側(cè)彎曲后延伸到天線邊緣部的第三直線部，以及在第三直線部的終端位置彎曲并與所述第一直線部大致平行延伸的第四直線部，從相鄰供電部延伸的天線的第一直線部依次偏離90度，通過從四個供電部延伸的各一個天線的第一直線部和第二直線部，形成緊密配置天線的中央部，通過第四直線部形成緊密配置天線的邊緣部，通過所述第三直線部形成疏松配置天線的中間部，在所述四個供電部的內(nèi)側(cè)中心部不存在天線。
13.根據(jù)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，在所述各天線的邊緣側(cè)端部和所述第三直線部中存在電容。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于，存在于所述第三直線部中的電容位于天線長度的中心。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不使大型基板產(chǎn)生因電容耦合成分引起的等離子體密度降低和由電場分布偏差引起的等離子體密度不均勻，可用更高密度的等離子體來進行均勻等離子體處理的電感耦合等離子體處理裝置。在通過向高頻天線(13)供給高頻電，在處理室(4)內(nèi)形成電感耦合等離子體，對基板(G)實施等離子體處理的等離子體處理裝置中，高頻天線13構(gòu)成為具有天線(46、47、48、49、50、51、52)的存在密度變疏松的部分(63)和變緊密的部分(61、62)，同時，在其中心部分(60)中不存在天線。
文檔編號C23C16/50GK1437433SQ02156669
公開日2003年8月20日 申請日期2002年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月5日
發(fā)明者里吉務(wù) 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社