(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形基板をプラズマ処理するための誘導結合プラズマを誘導結合プラズマ処理装置の処理室内に生成するコイル状のアンテナを有する誘導結合プラズマ用アンテナユニットであって、
前記アンテナは、誘導電界を形成する部分が全体として前記矩形基板の外側領域に対応する額縁状平面を構成し、かつ、複数のアンテナ線を渦巻状に巻回してなる第１のアンテナ部と第２のアンテナ部とを有し、
前記第１のアンテナ部の複数のアンテナ線は、前記額縁状平面の４つの角部を形成するとともに、前記額縁状平面とは異なる位置において、前記４つの角部を結合するように設けられ、
前記第２のアンテナ部の複数のアンテナ線は、前記額縁状平面の４つの辺の中央部を形成するとともに、前記額縁状平面とは異なる位置において、前記４つの辺の中央部を結合するように設けられ、
前記第１のアンテナ部と前記第２のアンテナ部には、それぞれ独立して高周波電力が供給されることを特徴とする誘導結合プラズマ用アンテナユニット。
【請求項２】
前記第１のアンテナ部を構成する前記複数のアンテナ線は、前記角部を形成する第１の平面部と、前記第１の平面部の間の部分となる前記第１の平面部の上方に退避した状態の第１の立体部とを有しており、
前記第２のアンテナ部を構成する前記複数のアンテナ線は、前記辺の中央部を形成する第２の平面部と、前記第２の平面部の間の部分となる前記第２の平面部の上方に退避した状態の第２の立体部とを有していることを特徴とする請求項１に記載の誘導結合プラズマ用アンテナユニット。
【請求項３】
前記第１のアンテナ部および前記第２のアンテナ部は、それぞれにおいて４つのアンテナ線を９０°ずつ位置をずらして巻回されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘導結合プラズマ用アンテナユニット。
【請求項４】
矩形基板をプラズマ処理するための誘導結合プラズマを誘導結合プラズマ処理装置の処理室内に生成するコイル状の複数のアンテナを有し、前記複数のアンテナは、それぞれ誘導電界を形成する部分が全体として額縁状平面を構成し、これらアンテナが同心状に配置された誘導結合プラズマ用アンテナユニットであって、
前記複数のアンテナの少なくとも最外周のものは、その額縁状平面が前記矩形基板の外側領域に対応し、かつ、複数のアンテナ線を渦巻状に巻回してなる第１のアンテナ部と第２のアンテナ部とを有し、
前記第１のアンテナ部の複数のアンテナ線は、前記額縁状平面の４つの角部を形成するとともに、前記額縁状平面とは異なる位置において、前記４つの角部を結合するように設けられ、
前記第２のアンテナ部の複数のアンテナ線は、前記額縁状平面の４つの辺の中央部を形成するとともに、前記額縁状平面とは異なる位置において、前記４つの辺の中央部を結合するように設けられ、
前記第１のアンテナ部と前記第２のアンテナ部には、それぞれ独立して高周波電力が供給されることを特徴とする誘導結合プラズマ用アンテナユニット。
【請求項５】
前記複数のアンテナのうち、前記最外周のもの以外のいずれかが、複数のアンテナ線を有し、その一部が所望の部分に配置された誘導電界を形成する部分を構成し、残部が誘導電界を形成しない退避部である構成を有していることを特徴とする請求項４に記載の誘導結合プラズマ用アンテナユニット。
【請求項６】
矩形基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、
前記処理室内で矩形基板が載置される載置台と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内に矩形基板をプラズマ処理するための誘導結合プラズマを生成するコイル状のアンテナを有する誘導結合プラズマ用アンテナユニットと、
前記アンテナに高周波電力を給電する給電機構と
を具備し、
前記アンテナは、誘導電界を形成する部分が全体として前記矩形基板の外側領域に対応する額縁状平面を構成し、かつ、複数のアンテナ線を渦巻状に巻回してなる第１のアンテナ部と第２のアンテナ部とを有し、
前記第１のアンテナ部の複数のアンテナ線は、前記額縁状平面の４つの角部を形成するとともに、前記額縁状平面とは異なる位置において、前記４つの角部を結合するように設けられ、
前記第２のアンテナ部の複数のアンテナ線は、前記額縁状平面の４つの辺の中央部を形成するとともに、前記額縁状平面とは異なる位置において、前記４つの辺の中央部を結合するように設けられ、
前記給電機構は、前記第１のアンテナ部と前記第２のアンテナ部に、それぞれ独立して高周波電力を供給することを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項７】
矩形基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、
前記処理室内で矩形基板が載置される載置台と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内に矩形基板をプラズマ処理するための誘導結合プラズマを生成するコイル状の複数のアンテナを有する誘導結合プラズマ用アンテナユニットと、
前記アンテナに高周波電力を給電する給電機構と
を具備し、
前記複数のアンテナは、それぞれ誘導電界を形成する部分が全体として額縁状平面を構成し、これらアンテナが同心状に配置され、前記複数のアンテナの少なくとも最外周のものは、その額縁状平面が前記矩形基板の外側領域に対応し、かつ、複数のアンテナ線を渦巻状に巻回してなる第１のアンテナ部と第２のアンテナ部とを有し、
前記第１のアンテナ部の複数のアンテナ線は、前記額縁状平面の４つの角部を形成するとともに、前記額縁状平面とは異なる位置において、前記４つの角部を結合するように設けられ、
前記第２のアンテナ部の複数のアンテナ線は、前記額縁状平面の４つの辺の中央部を形成するとともに、前記額縁状平面とは異なる位置において、前記４つの辺の中央部を結合するように設けられ、
前記給電機構は、前記第１のアンテナ部と前記第２のアンテナ部に、それぞれ独立して高周波電力を供給することを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項８】
前記第１のアンテナ部に流れる電流値と、前記第２のアンテナ部に流れる電流値とを制御する制御部をさらに有することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）製造用のガラス基板等の矩形基板に誘導結合プラズマ処理を施す際に用いられる誘導結合プラズマ用アンテナユニットおよびそれを用いた誘導結合プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）製造工程においては、ガラス製の矩形基板にプラズマエッチングや成膜処理等のプラズマ処理を行う工程が存在し、このようなプラズマ処理を行うためにプラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ成膜装置等の種々のプラズマ処理装置が用いられる。プラズマ処理装置としては従来、容量結合プラズマ処理装置が多用されていたが、近時、高真空度で高密度のプラズマを得ることができるという大きな利点を有する誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）処理装置が注目されている。
【０００３】
誘導結合プラズマ処理装置は、被処理基板を収容する処理容器の天壁を構成する誘電体窓の上側に高周波アンテナを配置し、処理容器内に処理ガスを供給するとともにこの高周波アンテナに高周波電力を供給することにより、処理容器内に誘導結合プラズマを生じさせ、この誘導結合プラズマによって被処理基板に所定のプラズマ処理を施すものである。高周波アンテナとしては、平面状の所定パターンをなす平面コイルアンテナが多用されている。
【０００４】
平面コイルアンテナを用いた誘導結合プラズマ処理装置では、処理容器内の平面アンテナ直下の空間にプラズマが生成されるが、その際に、アンテナ直下の各位置での電界強度に比例して高プラズマ密度領域と低プラズマ密度領域の分布を持つことから、平面アンテナのパターン形状がプラズマ密度分布を決める重要なファクターとなっている。
【０００５】
ＦＰＤを製造するための矩形基板にプラズマ処理を施す場合には、平面アンテナとして全体形状が矩形基板に対応した形状のものが用いられる。例えば、特許文献１には、外側部分を構成する、配置領域が額縁状をなす外側アンテナ部と、外側アンテナ部の中に設けられて内側部分を構成する、同じく配置領域が額縁状をなす内側アンテナ部とを有し、全体として矩形状をなす平面アンテナが開示されている。
【０００６】
特許文献１に開示された平面アンテナは、外側アンテナ部および内側アンテナ部は、４つのアンテナ線を９０°ずつ位置をずらして全体が略額縁形状になるように渦巻状に配置している。一般に、プラズマは、等方的に拡散しようとするため軸対称になろうとする性質があり、このような額縁形状のアンテナを使用した場合でも、角部のプラズマが弱くなる傾向にあるため、辺の中央部よりも角部のほうが巻数が多くなるようにしている（引用文献１の図２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平２００７−３１１１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、近時、矩形基板の外側領域における角部と辺中央のプラズマ分布をより微細に制御することが求められており、特許文献１の技術では対応が困難な場合がある。例えば、矩形基板の外側領域において辺中央部のエッチングレートを抑えつつ角部のエッチングレートを上げたい等の要求があるが、特許文献１の技術ではこのような要求には対応が困難である。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、矩形基板の外側領域におけるプラズマ分布制御を行うことができる誘導結合プラズマ用アンテナユニットおよび誘導結合プラズマ処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、矩形基板をプラズマ処理するための誘導結合プラズマを誘導結合プラズマ処理装置の処理室内に生成するコイル状のアンテナを有する誘導結合プラズマ用アンテナユニットであって、前記アンテナは、誘導電界を形成する部分が全体として前記矩形基板の外側領域に対応する額縁状平面を構成し、かつ、複数のアンテナ線を渦巻状に巻回してなる第１のアンテナ部と第２のアンテナ部とを有し、前記第１のアンテナ部の複数のアンテナ線は、前記額縁状平面の４つの角部を形成するとともに、前記額縁状平面とは異なる位置において、前記４つの角部を結合するように設けられ、前記第２のアンテナ部の複数のアンテナ線は、前記額縁状平面の４つの辺の中央部を形成するとともに、前記額縁状平面とは異なる位置において、前記４つの辺の中央部を結合するように設けられ、前記第１のアンテナ部と前記第２のアンテナ部には、それぞれ独立して高周波電力が供給されることを特徴とする誘導結合プラズマ用アンテナユニットを提供する。
【００１１】
上記第１の観点において、前記第１のアンテナ部を構成する前記複数のアンテナ線は、前記角部を形成する第１の平面部と、前記第１の平面部の間の部分となる前記第１の平面部の上方に退避した状態の第１の立体部とを有しており、前記第２のアンテナ部を構成する前記複数のアンテナ線は、前記辺の中央部を形成する第２の平面部と、前記第２の平面部の間の部分となる前記第２の平面部の上方に退避した状態の第２の立体部とを有している構成とすることができる。また、前記第１のアンテナ部および前記第２のアンテナ部は、それぞれにおいて４つのアンテナ線を９０°ずつ位置をずらして巻回されている構成とすることができる。
【００１２】
本発明の第２の観点では、矩形基板をプラズマ処理するための誘導結合プラズマを誘導結合プラズマ処理装置の処理室内に生成するコイル状の複数のアンテナを有し、前記複数のアンテナは、それぞれ誘導電界を形成する部分が全体として額縁状平面を構成し、これらアンテナが同心状に配置された誘導結合プラズマ用アンテナユニットであって、前記複数のアンテナの少なくとも最外周のものは、その額縁状平面が前記矩形基板の外側領域に対応し、かつ、複数のアンテナ線を渦巻状に巻回してなる第１のアンテナ部と第２のアンテナ部とを有し、前記第１のアンテナ部の複数のアンテナ線は、前記額縁状平面の４つの角部を形成するとともに、前記額縁状平面とは異なる位置において、前記４つの角部を結合するように設けられ、前記第２のアンテナ部の複数のアンテナ線は、前記額縁状平面の４つの辺の中央部を形成するとともに、前記額縁状平面とは異なる位置において、前記４つの辺の中央部を結合するように設けられ、前記第１のアンテナ部と前記第２のアンテナ部には、それぞれ独立して高周波電力が供給されることを特徴とする誘導結合プラズマ用アンテナユニットを提供する。
【００１３】
本発明の第３の観点では、矩形基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で矩形基板が載置される載置台と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気系と、前記処理室内に矩形基板をプラズマ処理するための誘導結合プラズマを生成するコイル状のアンテナを有する誘導結合プラズマ用アンテナユニットと、前記アンテナに高周波電力を給電する給電機構とを具備し、前記アンテナは、誘導電界を形成する部分が全体として前記矩形基板の外側領域に対応する額縁状平面を構成し、かつ、複数のアンテナ線を渦巻状に巻回してなる第１のアンテナ部と第２のアンテナ部とを有し、前記第１のアンテナ部の複数のアンテナ線は、前記額縁状平面の４つの角部を形成するとともに、前記額縁状平面とは異なる位置において、前記４つの角部を結合するように設けられ、前記第２のアンテナ部の複数のアンテナ線は、前記額縁状平面の４つの辺の中央部を形成するとともに、前記額縁状平面とは異なる位置において、前記４つの辺の中央部を結合するように設けられ、前記給電機構は、前記第１のアンテナ部と前記第２のアンテナ部に、それぞれ独立して高周波電力を供給することを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置を提供する。
【００１４】
本発明の第４の観点では、矩形基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で矩形基板が載置される載置台と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気系と、前記処理室内に矩形基板をプラズマ処理するための誘導結合プラズマを生成するコイル状の複数のアンテナを有する誘導結合プラズマ用アンテナユニットと、前記アンテナに高周波電力を給電する給電機構とを具備し、前記複数のアンテナは、それぞれ誘導電界を形成する部分が全体として額縁状平面を構成し、これらアンテナが同心状に配置され、前記複数のアンテナの少なくとも最外周のものは、その額縁状平面が前記矩形基板の外側領域に対応し、かつ、複数のアンテナ線を渦巻状に巻回してなる第１のアンテナ部と第２のアンテナ部とを有し、前記第１のアンテナ部の複数のアンテナ線は、前記額縁状平面の４つの角部を形成するとともに、前記額縁状平面とは異なる位置において、前記４つの角部を結合するように設けられ、前記第２のアンテナ部の複数のアンテナ線は、前記額縁状平面の４つの辺の中央部を形成するとともに、前記額縁状平面とは異なる位置において、前記４つの辺の中央部を結合するように設けられ、前記給電機構は、前記第１のアンテナ部と前記第２のアンテナ部に、それぞれ独立して高周波電力を供給することを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、アンテナは、誘導電界を形成する部分が全体として矩形基板の外側領域に対応する額縁状平面を構成し、第１のアンテナ部の複数のアンテナ線は、額縁状平面の４つの角部を形成するとともに、額縁状平面とは異なる位置において、４つの角部を結合するように設けられ、第２のアンテナ部の複数のアンテナ線は、額縁状平面の４つの辺の中央部を形成するとともに、額縁状平面とは異なる位置において、４つの辺の中央部を結合するように設けられ、第１のアンテナ部と第２のアンテナ部に、それぞれ独立して高周波電力を供給するようにしたので、角部と辺の中央部との電界強度を制御することができ、矩形基板の外側領域におけるプラズマ分布制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置を示す断面図である。
【図２】図１の誘導結合プラズマ処理装置に用いられるアンテナユニットの一例を示す平面図である。
【図３】図２のアンテナユニットに用いられる高周波アンテナの第１のアンテナ部を示す平面図である。
【図４】図２のアンテナユニットに用いられる高周波アンテナの第１のアンテナ部を示す斜視図である。
【図５】図２のアンテナユニットに用いられる高周波アンテナの第２のアンテナ部を示す平面図である。
【図６】図２のアンテナユニットに用いられる高周波アンテナの第２のアンテナ部を示す斜視図である。
【図７】第１のアンテナ部と第２のアンテナ部の個別的な電流制御を実現するための他の形態を示す図である。
【図８】第１のアンテナ部と第２のアンテナ部の個別的な電流制御を実現するためのさらに他の形態を示す図である。
【図９】外側アンテナと内側アンテナを備えたアンテナユニットの例を示す平面図である。
【図１０】外側アンテナと内側アンテナを備えたアンテナユニットの他の例を示す平面図である。
【図１１】外側アンテナと内側アンテナの他に中間アンテナを備えたアンテナユニットの例を示す平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置を示す断面図である。この装置は、矩形基板、例えばＦＰＤ用ガラス基板上に薄膜トランジスターを形成する際のメタル膜、ＩＴＯ膜、酸化膜等のエッチングや、レジスト膜のアッシング処理に用いられる。ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネセンス（Electro  Luminescence；ＥＬ）ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等が例示される。
【００１８】
このプラズマ処理装置は、導電性材料、例えば、内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状の気密な本体容器１を有する。この本体容器１は分解可能に組み立てられており、接地線１ａにより接地されている。本体容器１は、誘電体壁２により上下にアンテナ室３および処理室４に区画されている。したがって、誘電体壁２は処理室４の天井壁を構成している。誘電体壁２は、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックス、石英等で構成されている。
【００１９】
誘電体壁２の下側部分には、処理ガス供給用のシャワー筐体１１が嵌め込まれている。シャワー筐体１１は十字状に設けられており、誘電体壁２を下から支持する構造となっている。なお、上記誘電体壁２を支持するシャワー筐体１１は、複数本のサスペンダ（図示せず）により本体容器１の天井に吊された状態となっている。
【００２０】
このシャワー筐体１１は導電性材料、望ましくは金属、例えば処理ガスにより腐食されて汚染物が発生しないようにその内面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。このシャワー筐体１１には水平に伸びるガス流路１２が形成されており、このガス流路１２には、下方に向かって延びる複数のガス吐出孔１２ａが連通している。一方、誘電体壁２の上面中央には、このガス流路１２に連通するようにガス供給管２０ａが設けられている。ガス供給管２０ａは、本体容器１の天井からその外側へ貫通し、処理ガス供給源およびバルブシステム等を含む処理ガス供給系２０に接続されている。したがって、プラズマ処理においては、処理ガス供給系２０から供給された処理ガスがガス供給管２０ａを介してシャワー筐体１１内に供給され、その下面のガス吐出孔１２ａから処理室４内へ吐出される。
【００２１】
本体容器１におけるアンテナ室３の側壁３ａと処理室４の側壁４ａとの間には内側に突出する支持棚５が設けられており、この支持棚５の上に誘電体壁２が載置される。
【００２２】
アンテナ室３内には、高周波（ＲＦ）アンテナ１３を含むアンテナユニット５０が配設されている。高周波アンテナ１３に高周波電力が供給されることにより、処理室４内に誘導電界が形成され、この誘導電界によりシャワー筐体１１から供給された処理ガスがプラズマ化される。なお、アンテナユニット５０の詳細については後述する。
【００２３】
処理室４内の下方には、誘電体壁２を挟んで高周波アンテナ１３と対向するように、矩形基板Ｇを載置するための載置台２３が設けられている。載置台２３は、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。載置台２３に載置された矩形基板Ｇは、静電チャック（図示せず）により吸着保持される。
【００２４】
載置台２３は絶縁体枠２４内に収納され、さらに、中空の支柱２５に支持される。支柱２５は本体容器１の底部を気密状態を維持しつつ貫通し、本体容器１外に配設された昇降機構（図示せず）に支持され、矩形基板Ｇの搬入出時に昇降機構により載置台２３が上下方向に駆動される。なお、載置台２３を収納する絶縁体枠２４と本体容器１の底部との間には、支柱２５を気密に包囲するベローズ２６が配設されており、これにより、載置台２３の上下動によっても処理容器４内の気密性が保証される。また処理室４の側壁４ａには、矩形基板Ｇを搬入出するための搬入出口２７ａおよびそれを開閉するゲートバルブ２７が設けられている。
【００２５】
載置台２３には、中空の支柱２５内に設けられた給電線２５ａにより、整合器２８を介して高周波電源２９が接続されている。この高周波電源２９は、プラズマ処理中に、バイアス用の高周波電力、例えば周波数が６ＭＨｚの高周波電力を載置台２３に印加する。このバイアス用の高周波電力により、処理室４内に生成されたプラズマ中のイオンが効果的に矩形基板Ｇに引き込まれる。
【００２６】
さらに、載置台２３内には、矩形基板Ｇの温度を制御するため、セラミックヒータ等の加熱手段や冷媒流路等からなる温度制御機構と、温度センサーとが設けられている（いずれも図示せず）。これらの機構や部材に対する配管や配線は、いずれも中空の支柱２５を通して本体容器１外に導出される。
【００２７】
処理室４の底部には、排気管３１を介して真空ポンプ等を含む排気装置３０が接続される。この排気装置３０により、処理室４が排気され、プラズマ処理中、処理室４内が所定の真空雰囲気（例えば１．３３Ｐａ）に設定、維持される。
【００２８】
載置台２３に載置された矩形基板Ｇの裏面側には冷却空間（図示せず）が形成されており、一定の圧力の熱伝達用ガスとしてＨｅガスを供給するためのＨｅガス流路４１が設けられている。このように矩形基板Ｇの裏面側に熱伝達用ガスを供給することにより、真空下において矩形基板Ｇの温度上昇や温度変化を回避することができるようになっている。
【００２９】
このプラズマ処理装置の各構成部は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）からなる制御部８０に接続されて制御される構成となっている。また、制御部８０には、オペレータによるプラズマ処理装置を管理するためのコマンド入力等の入力操作を行うキーボードや、プラズマ処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース８１が接続されている。さらに、制御部８０には、プラズマ処理装置で実行される各種処理を制御部８０の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわち処理レシピが格納された記憶部８２が接続されている。処理レシピは記憶部８２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、コンピュータに内蔵されたハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース８１からの指示等にて任意の処理レシピを記憶部８２から呼び出して制御部８０に実行させることで、制御部８０の制御下で、プラズマ処理装置での所望の処理が行われる。
【００３０】
次に、上記アンテナユニット５０について詳細に説明する。
図２は図１の装置のアンテナユニットに用いられるアンテナユニットの一例を示す平面図、図３は図２のアンテナユニットに用いられる高周波アンテナの第１のアンテナ部を示す平面図、図４は図２のアンテナユニットに用いられる高周波アンテナの第１のアンテナ部を示す斜視図、図５は図２のアンテナユニットに用いられる高周波アンテナの第２のアンテナ部を示す平面図、図６は図２のアンテナユニットに用いられる高周波アンテナの第２のアンテナ部を示す斜視図である。
【００３１】
アンテナユニット５０の高周波アンテナ１３は、図２に示すように、プラズマ生成に寄与する誘導電界を形成する誘電体壁２に面した部分が全体として矩形基板Ｇに対応する矩形状（額縁状）平面を構成し、かつ、複数のアンテナ線を渦巻状に巻回してなる第１のアンテナ部１３ａと第２のアンテナ部１３ｂとを有している。第１のアンテナ部１３ａのアンテナ線は、矩形状平面の４つの角部を形成し、矩形状平面とは異なる位置において、４つの角部を結合するように設けられている。また、第２のアンテナ部１３ｂのアンテナ線は、矩形状平面の４つの辺の中央部を形成するとともに、矩形状平面とは異なる位置において、これら４つの辺の中央部を結合するように設けられている。
【００３２】
第１のアンテナ部１３ａへの給電は、ガス供給配管２０ａの周囲に設けられた４つの端子２２ａおよび給電線６９を介して行われ、第２のアンテナ部１３ｂへの給電は、ガス供給配管２０ａの周囲に設けられた４つの端子２２ｂおよび給電線７９を介して行われる。
【００３３】
図１に示すように、第１アンテナ部１３ａの４つの端子２２ａにはそれぞれ第１の給電部材１６ａが接続され、第２アンテナ部１３ｂの４つの端子２２ｂにはそれぞれ第２の給電部材１６ｂが接続されている（図１ではいずれも１本のみ図示）。４本の第１の給電部材１６ａは、給電線１９ａに接続されており、４本の第２の給電部材１６ｂは、給電線１９ｂに接続されている。給電線１９ａには整合器１４ａおよび第１の高周波電源１５ａが接続されており、給電線１９ｂには整合器１４ｂおよび第２の高周波電源１５ｂが接続されている。これにより、第１のアンテナ部１３ａおよび第２のアンテナ部１３ｂに、第１の高周波電源１５ａおよび第２の高周波電源１５ｂから、例えば周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力が、それぞれ独立して供給されるようになっており、制御部８０によりこれらに供給される電流値を独立に制御できるようになっている。
【００３４】
高周波アンテナ１３は、絶縁部材からなるスペーサ１７により誘電体壁２から離間して配置されており、その配置領域が矩形基板Ｇに対応している。
【００３５】
高周波アンテナ１３の上記矩形状平面の４つの角部を形成する第１のアンテナ部１３ａは、図３および図４に示すように、４本のアンテナ線６１，６２，６３，６４を巻回して平面形状が額縁状となるようにした多重（四重）アンテナを構成している。具体的には、アンテナ線６１，６２，６３，６４は９０°ずつ位置をずらして巻回され、誘電体壁２に面した上記矩形状平面の４つの角部を形成する部分は平面部６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａとなっており、これら平面部６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａの間の部分は、矩形状平面とは異なる位置になるように上方に退避した状態の立体部６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂとなっている。この立体部６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂは、プラズマの生成に寄与しない位置に配置される。
【００３６】
また、高周波アンテナ１３の上記矩形状平面の４つの辺の中央部を構成する第２のアンテナ部１３ｂは、図５および図６に示すように、４本のアンテナ線７１，７２，７３，７４を巻回して平面形状が額縁状となるようにした多重（四重）アンテナを構成している。具体的には、アンテナ線７１，７２，７３，７４は９０°ずつ位置をずらして巻回され、誘電体壁２に面した上記矩形状平面の４つの辺の中央部を形成する部分は平面部７１ａ、７２ａ、７３ａ、７４ａとなっており、これら平面部７１ａ、７２ａ、７３ａ、７４ａの間の部分は、矩形状平面とは異なる位置になるように上方に退避した状態の立体部７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ、７４ｂとなっている。この立体部７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ、７４ｂは、プラズマの生成に寄与しない位置に配置される。
【００３７】
第１のアンテナ部１３ａのアンテナ線６１，６２，６３，６４へは、上述した４つの端子２２ａおよび給電線６９を介して給電され、第２のアンテナ部１３ｂのアンテナ線７１，７２，７３，７４へは、上述した４つの端子２２ｂおよび給電線７９を介して給電される。
【００３８】
次に、以上のように構成される誘導結合プラズマ処理装置を用いて矩形基板Ｇに対してプラズマエッチング処理を施す際の処理動作について説明する。
【００３９】
まず、ゲートバルブ２７を開にした状態でそこから搬送機構（図示せず）により矩形基板Ｇを処理室４内に搬入し、載置台２３の載置面に載置した後、静電チャック（図示せず）により矩形基板Ｇを載置台２３上に固定する。次に、処理室４内に処理ガス供給系２０から供給される処理ガスをシャワー筐体１１のガス吐出孔１２ａから処理室４内に吐出させるとともに、排気装置３０により排気管３１を介して処理室４内を真空排気することにより、処理室内を例えば０．６６〜２６．６Ｐａ程度の圧力雰囲気に維持する。
【００４０】
また、このとき矩形基板Ｇの裏面側の冷却空間には、矩形基板Ｇの温度上昇や温度変化を回避するために、Ｈｅガス流路４１を介して、熱伝達用ガスとしてＨｅガスを供給する。
【００４１】
次いで、第１の高周波電源１５ａおよび第２の高周波電源１５ｂから例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を、それぞれ高周波アンテナ１３の角部を構成する第１のアンテナ部１３ａおよび辺中央部を構成する第２のアンテナ部１３ｂに印加し、これにより誘電体壁２を介して処理室４内に矩形基板Ｇに対応した誘導電界を形成する。このようにして形成された誘導電界により、処理室４内で処理ガスがプラズマ化し、矩形基板Ｇに対応した領域内で均一な高密度の誘導結合プラズマが生成される。
【００４２】
この結果、高周波アンテナ１３は、誘電体壁２に面した部分の第１のアンテナ部１３ａと第２のアンテナ部１３ｂにより構成された全体形状が矩形基板Ｇに対応する額縁状をなしているので、矩形基板Ｇの全体に対してプラズマを供給することができる。
【００４３】
前述の通り、従来のように単にアンテナ線を額縁状に形成しただけでは角部のプラズマが弱くなる傾向にあるため、上記特許文献１では辺の中央部よりも角部のほうがアンテナ線の巻数が多くなるようにしてプラズマの均一性を図っているが、近時、矩形基板の外側領域における角部と辺中央のプラズマ分布をより微細に制御することが求められており、特許文献１の技術では対応が困難である。
【００４４】
そこで、本実施形態では、高周波アンテナ１３は、プラズマ生成に寄与する誘導電界を形成する誘電体壁２に面した部分が全体として矩形基板Ｇに対応する矩形状（額縁状）平面を構成し、アンテナ線が４つの角部を形成する第１のアンテナ部１３ａとアンテナ線が４つの辺の中央部を構成する第２のアンテナ部１３ｂとを有する構成とし、第１のアンテナ部１３ａおよび第２のアンテナ部１３ｂに、第１の高周波電源１５ａおよび第２の高周波電源１５ｂからの高周波電力をそれぞれ独立して供給するようにし、制御部８０により、これらに流れる電流値を制御するようにしたので、矩形基板Ｇの外側領域における角部と辺中央のプラズマ分布をより微細に制御することができ、所望のプラズマ処理を行うことができる。
【００４５】
また、第１のアンテナ部１３ａは、４本のアンテナ線６１，６２，６３，６４を９０°ずつ位置をずらして巻回した平面形状が額縁状となるようにした多重（四重）アンテナを構成し、４つの角部に対応する位置では、誘電体壁２に面したプラズマ生成に寄与する平面部６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ、これら平面部６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａの間の部分は、プラズマ生成に寄与しないように上方に退避した立体部６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂとなっており、第２のアンテナ部１３ｂも、４本のアンテナ線７１，７２，７３，７４を９０°ずつ位置をずらして巻回した平面形状が額縁状となるようにした多重（四重）アンテナを構成し、４つの辺中央部に対応する位置では、誘電体壁２に面したプラズマ生成に寄与する平面部７１ａ、７２ａ、７３ａ、７４ａ、これら平面部７１ａ、７２ａ、７３ａ、７４ａの間の部分は、プラズマ生成に寄与しないように上方に退避した立体部７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ、７４ｂとなっており、第１のアンテナ部１３ａおよび第２のアンテナ部１３ｂとも基本的に従来の多重アンテナの形態を踏襲しつつ、これらを組み合わせる比較的簡易な構成により、角部と辺中央部との独立したプラズマ分布制御を実現することができる。
【００４６】
なお、以上は、角部に対応する第１のアンテナ部１３ａと辺中央に対応する第２のアンテナ部の２つのアンテナ部により額縁状の高周波アンテナ１３を構成して、これらを独立して電流制御可能にした例を示したが、３つ以上のアンテナ部で構成して、それらを独立して電流制御可能にしてもよい。例えば、辺中央を第２のアンテナ部と第３のアンテナ部の２つのアンテナ部に分けてもよく、さらに、辺中央を三つに分け、三つに分けた真中部分を第２のアンテナ部、真中部分を挟む両側部分を第３のアンテナ部とするような構成としてもよい。その他これに準ずるような構成が可能である。
【００４７】
また、第１のアンテナ部１３ａと第２のアンテナ部１３ｂに別個の高周波電源を接続して電流値制御を行う代わりに、図７に示すように一つの高周波電源１５からの高周波電力をパワースプリッター８３で分割した後、整合器１４ａ、１４ｂを経て第１のアンテナ部１３ａと第２のアンテナ部１３ｂのそれぞれに高周波電力を供給して第１のアンテナ部１３ａと第２のアンテナ部１３ｂの電流値制御を行うようにしてもよい。これにより、一つの高周波電源でよく設備負担を軽減することができる。また、図８に示すように、給電線１９ａまたは１９ｂのいずれかに可変コンデンサ等からなるインピーダンス調整機構８４を設けることにより第１のアンテナ部１３ａと第２のアンテナ部１３ｂの電流値制御を行うようにしてもよい。この場合には一つの高周波電源１５と一つの整合器１４を設ければよく、より設備負担を軽減することができる。
【００４８】
次に、アンテナユニットの他の例について説明する。
図９はアンテナユニットの他の例を示す平面図である。矩形基板Ｇが大型になると、輪郭が矩形状をなす額縁状の高周波アンテナ１３のみでは中央部分のプラズマパワーが弱くなり、均一なプラズマを形成することが困難になる。そこで、本例では、図９に示すように、外側アンテナとして上記高周波アンテナ１３を配置し、その内側に、同心状に輪郭が矩形状をなす額縁状の内側アンテナ１１３を配置してアンテナユニット５０ａを構成し、矩形基板Ｇの中央部に対応する内側領域のプラズマ密度を高めてプラズマ密度をより均一にする。本例では、内側アンテナ１１３は、上記高周波アンテナ１３と同様の構成を有している。すなわち、誘電体壁２に面した部分の平面形状が全体として額縁状をなし、その中の４つの角部を構成する第１のアンテナ部１１３ａと各辺の中央部を構成する第２のアンテナ部１１３ｂとを有する。そして、外側アンテナを構成する高周波アンテナ１３と同様、第１のアンテナ部１１３ａの電流値と第２のアンテナ部１１３ｂの電流値とを独立に制御するようにしている。これにより内側アンテナ１１３の角部と辺中央部のプラズマ密度分布も調整することができ、プラズマ密度をより均一にすることができる。
【００４９】
ただし、辺中央と角部におけるプラズマ密度の不均一がもっとも顕著に現れるのは外周部であるため、外側アンテナだけを高周波アンテナ１３の構成とすることで十分にプラズマ密度分布の制御が可能であれば、内側アンテナについては必ずしも高周波アンテナ１３と同様の構成でなくてもよく、少なくとも外側アンテナが角部と辺中央部の電流値を独立して制御できれば、特に限定されない。例えば、図１０に示すような内側アンテナ１２３を有するアンテナユニット５０ｂであってもよい。すなわち、内側アンテナ１２３は、４本のアンテナ線９１，９２，９３，９４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いる。具体的には、アンテナ線９１，９２，９３，９４は９０°ずつ位置をずらして巻回され、アンテナ線の配置領域が略額縁状をなし、プラズマが弱くなる傾向にある角部の巻数を辺の中央部の巻数よりも多くなるようにしている。図示の例では角部の巻数が３、辺の中央部の巻数が２となっている。また、内側アンテナ１２３の外郭線および内郭線で囲まれるプラズマ生成領域が、対向する２辺を貫く中心線について線対称（鏡面対称）となるように、各アンテナ線にクランク部（屈曲部）９８を形成しているので、プラズマ生成領域を矩形基板Ｇに正対させることができる。すなわち、矩形基板Ｇに正対した状態のプラズマを生成することができ、プラズマの均一性を高めることができる。
【００５０】
また、内側アンテナとしては、上記特許文献１のような通常の多重アンテナを用いてもよい。
【００５１】
さらに、額縁状のアンテナを同心状に３つ以上配置してもよい。この場合には、少なくとも最も外側のアンテナが少なくとも角部と辺中央の２つの部分で独立して電流制御ができるようになっていることが必要である。
【００５２】
また、図１１に示すように、上記第１のアンテナ部１３ａと同様の構成の中間アンテナ１３３を、外側アンテナ１３と内側アンテナ１２３との間に設けたアンテナユニット５０ｃであってもよい。このような構成により、外側アンテナ１３と内側アンテナ１２３との間の領域の角部のみを強化するといった、部分的なプラズマ分布制御を行うことが可能となり、プラズマ分布の制御性を向上させることができる。上記中間アンテナ１３３の代わりに第２のアンテナ部１３ｂと同様の構成の中間アンテナを外側アンテナ１３と内側アンテナ１２３との間に設けて部分的なプラズマ分布制御を行うようにすることもできる。さらには、中間アンテナ１３３の代わりに、アンテナ部１３ａと同様のアンテナ部と、アンテナ部１３ｂと同様のアンテナ部とで構成される外側アンテナ１３と同様のアンテナを設けてもよい。すなわち、外側アンテナ、中間アンテナ、内側アンテナからなる３重アンテナにおいて、外側アンテナと中間アンテナが本願に開示した分割アンテナの構成となる。この構成により、処理すべき基板が更に大型化した場合にも均一な処理が可能なプラズマ処理装置を実現することができる。なお、内側アンテナは内側アンテナ１２３の構成に限らないのはもちろんである。
【００５３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、アンテナにおけるアンテナ線のレイアウトは、上記実施形態に示したものに限らず、少なくとも矩形基板の外周部を覆う矩形状の輪郭を有し、矩形基板の外周に対応する部分が少なくとも２つの領域を有し、これら領域の電流値を独立して制御できれば限定されない。また、アンテナ線の巻数が３の例を示したがこれに限るものではない。さらに、アンテナを４本のアンテナ線を巻回して全体が渦巻き状となるようにした四重アンテナとして構成したが、四重以外の多重アンテナで構成することもできる。
【００５４】
また、上記実施形態では処理室の天井部を誘電体壁で構成し、アンテナが処理室の外である天井部の誘電体壁の上面に配置された構成について説明したが、アンテナとプラズマ生成領域との間を誘電体壁で隔絶することが可能であればアンテナが処理室内に配置される構造であってもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では本発明をエッチング装置に適用した場合について示したが、ＣＶＤ成膜等の他のプラズマ処理装置に適用することができる。さらにまた、矩形基板としてＦＰＤ基板を用いた例を示したが、太陽電池等の他の矩形基板を処理する場合にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１；本体容器
２；誘電体壁（誘電体部材）
３；アンテナ室
４；処理室
１３；高周波アンテナ
１３ａ；第１のアンテナ部
１３ｂ；第２のアンテナ部
１４；整合器
１５；高周波電源
１５ａ；第１の高周波電源
１５ｂ；第２の高周波電源
１６ａ，１６ｂ；給電部材
１９，１９ａ，１９ｂ；給電線
２０；処理ガス供給系
２２ａ，２２ｂ；端子
２３；載置台
３０；排気装置
５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ；アンテナユニット
６１，６２，６３，６４，７１，７２，７３，７４，９１，９２，９３，９４；アンテナ線
６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ，７１ａ，７２ａ，７３ａ，７４ａ；平面部
６１ｂ，６２ｂ，６３ｂ，６４ｂ，７１ｂ，７２ｂ，７３ｂ，７４ｂ；立体部
６９，７９；給電線
８０；制御部
８１；ユーザーインターフェース
８２；記憶部
８３；パワースプリッター
８４；インピーダンス調整機構
９８；屈曲部
１１３，１２３；内側アンテナ
１１３ａ；第１のアンテナ部
１１３ｂ；第２のアンテナ部
１３３；中間アンテナ
Ｇ；矩形基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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