[发明专利]等离子体产生用的天线及具备该天线的等离子体处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种天线以及等离子体处理装置，所述天线用于使高频电流流经而使真空容器内产生电感耦合型等离子体，所述等离子体处理装置通过使高频电流流经配置在真空容器内的天线而使真空容器内产生感应电场以生成电感耦合型等离子体，并使用该等离子体来对基板实施处理。另外，本申请中，离子(ion)是指正离子。而且，对基板实施的处理例如是借助等离子体化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)法等的膜形成、蚀刻(etching)、灰化(ashing)、溅镀(sputtering)等。

背景技术

以往，提出有一种天线以及具备该天线的等离子体处理装置，其是用于使高频电流流经天线，并利用由此产生的感应电场来使真空容器内产生电感耦合型等离子体(简称ICP(Inductively Coupled Plasma))。

此种等离子体处理装置中，若为了应对大型基板等而加长天线，则该天线的阻抗(impedance)将变大，由此会在天线的两端间产生大的电位差。其结果，存在下述问题：受到该大的电位差影响，等离子体的密度分布、电位分布、电子温度分布等的等离子体的均匀性将变差，甚而基板处理的均匀性将变差。而且，还存在下述问题：若天线的阻抗变大，将难以使高频电流流经天线。

为了解决此类问题等，提出有若干种将天线与电容器串联连接的结构的等离子体处理装置。

例如，专利文献1中提出了一种具有外部天线(即配置在真空容器外部的天线，以下同样)的等离子体处理装置，该装置中，将构成环(loop)状天线的多个直线导体排列配置在构成真空容器的一部分的介电体窗的上部(外部)，且将电容器串联连接于该环状天线的远离介电体窗的返回导体。

专利文献2中记载了一种具有内部天线(即配置在真空容器内的天线，以下同样)的等离子体处理装置，该装置中，将多根使天线导体穿过绝缘管内而构成的直线状的天线排列配置在真空容器内，且利用设置在真空容器外的电容器将各天线间串联连接。

专利文献3中记载了一种具有内部天线的等离子体处理装置，该装置中，在其中一个主面位于真空容器内的平面状天线(平面导体)的该主面上，形成1条以上的沿着与高频电流的流动方向交叉的方向延伸的槽，以将该主面分割成多个区域，且在各槽内分别设置电容器，以将平面状天线的各区域与各电容器彼此电性串联连接。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特表2002-510841号公报(段落0014、段落0028、图3、图10)

专利文献2：日本专利特开平11-317299号公报(段落0044、段落0109、图1、图12、图22)

专利文献3：日本专利特开2012-133899号公报(段落0006、图1、图2)

发明内容

[发明所要解决的问题]

所述专利文献1所记载的技术采用了将天线导体与电容器串联连接的结构，因此尽管能够使因电位反转引起的环状天线整体的两端间的电位差降低，但由于与等离子体产生直接相关的、接近介电体窗的导体为直线状导体，因此若为了应对基板的大型化等而加长该直线状导体，则伴随于此，各直线状导体的阻抗将增加。其结果，在接近介电体窗的各直线状导体的两端间产生的电位差将变大，从而导致等离子体的均匀性下降。而且，伴随各直线状导体的阻抗增加，高频电流变得难以流动，从而无法有效率地获得电感耦合状态。

进而，由于为外部天线且为通过介电体窗的电感耦合，因此，因介电体窗材的厚度，距等离子体空间的距离远，与内部天线相比，等离子体生成的效率下降。

所述专利文献2所记载的技术中，若为了应对基板的大型化等而加长各天线，则伴随于此，各天线的阻抗将增加。其结果，在各天线的两端间产生的电位差变大，从而导致等离子体的均匀性下降。而且，伴随各天线的阻抗增加，高频电流变得难以流动，从而无法有效率地获得电感耦合状态。