专利名称：电感耦合等离子体处理装置和等离子体处理方法
技术领域：
本发明涉及对液晶显示装置(LCD)等的平板显示器(FPD)制造用的玻璃基板等的基板实施等离子体处理的电感耦合等离子体处理装置和等离子体处理方法。
背景技术：
在液晶显示装置(LCD)等的制造步骤中，为了对玻璃基板施加规定的处理，可以用等离子体蚀刻装置和等离子体CVD成膜装置等的种种等离子体处理装置。作为这种等离子体处理装置至今多使用电容耦合等离子体处理装置，但是近来，具有能够在高真空度中得到高密度的等离子体的这样大优点的电感耦合等离子体(Inductively CoupledPlasmaICP)处理装置正在引起人们注意。
就电感耦合等离子体处理装置来说，在收容被处理基板的处理容器的电介体窗外侧配置高频天线，将处理气体供给至处理容器内并且将高频电力供给该高频天线，在处理容器内生成电感耦合等离子体，由该电感耦合等离子体对被处理基板施加规定等离子体处理。作为电感耦合等离子体处理装置的高频天线，多使用形成平面状的规定图案的平面天线。
在这种使用平面天线的电感耦合等离子体处理装置中，在处理容器内的平面天线正下方的空间中生成等离子体，但是这时，因为与在天线正下方的各位置上的电场强度成比例地具有高等离子体密度区域和低等离子体密度区域的分布，所以平面天线的图案形状成为决定等离子体密度分布的重要因素。
可是，一台电感耦合等离子体处理装置应该对应的应用不限于一种，需要与多种应用对应。这时，为了在各种应用中进行均匀的处理需要改变等离子体密度分布，因此准备多个不同形状的天线，以使高密度区域和低密度区域的位置不同，根据应用相应地替换天线。
但是，根据多个应用相应地准备多个天线，根据每种不同的应用进行交换需要非常多的工作，再者，近来，因为LCD用的玻璃基板正在显著地大型化，所以天线制造费用也正在提高。另外，即便这样地准备好多种天线，在给予的应用中也不一定是最适合的条件，而不得不通过调整处理条件使之相对应。
对此，在专利文献1中揭示了将螺旋形天线分割成内侧部分和外侧部分这样2个部分，分别流过独立的高频电流的等离子体处理装置。根据这种结构，通过调整供给内侧部分的功率和供给外侧部分的功率，能够控制等离子体密度分布。
但是，在专利文献1记载的技术中，需要设置螺旋形天线内侧部分用的高频电源和外侧部分用的高频电源这样2个的高频电源或者电力分配电路，使装置变大，装置的成本提高。另外，这时电力损耗变大电力成本提高，并且难以进行高精度的等离子体密度分布控制。
日本专利第3077009号专利公报(图5，段落0026～0028)发明内容本发明就是鉴于这种情况而提出的，本发明的目的在于提供不交换天线，不提高装置成本和电力成本，并且能够进行高精度的等离子体密度分布控制的电感耦合等离子体处理装置和电感耦合等离子体处理方法。
为了解决上述课题，在本发明的第一观点中，提供一种电感耦合等离子体处理装置，其特征在于，包括收容被处理基板并实施等离子体处理的处理室；在上述处理室内载置被处理基板的载置台；将处理气体供给上述处理室内的处理气体供给系统；为上述处理室内进行排气的排气系统；高频天线，其经由电介体部件配置在上述处理室的外部，其具有多个天线部，上述多个天线部通过供给高频电力在上述处理室内形成分别具有不同电场强度分布的感应电场；和阻抗调节部件，与包含上述各天线部的天线电路中的至少一个连接，调节所连接的天线电路的阻抗，其中，通过由上述阻抗调节部件调节阻抗，控制上述多个天线部的电流值，控制在上述处理室内形成的电感耦合等离子体的等离子体密度分布。
在上述第一观点中，上述阻抗调节部件能够具有可变电容器。另外，可以还包括控制部件，预先设定能够得到对每种应用最合适的等离子体密度分布的上述阻抗调节部件的调节参数，当选择规定的应用时，以使与该应用对应的上述阻抗调节部件的调节参数成为预先设定的最适合的值的方式控制上述阻抗调节部件。
在本发明的第二观点中，提供一种电感耦合等离子体处理装置，其特征在于，包括收容被处理基板并实施等离子体处理的处理室；在上述处理室内载置被处理基板的载置台；将处理气体供给上述处理室内的处理气体供给系统；为上述处理室内进行排气的排气系统；高频天线，经过电介体部件配置在上述处理室的上方，具有通过供给高频电力在上述处理室内的、主要在外侧部分形成感应电场的外侧天线部；和主要在内侧部分形成感应电场的内侧天线部；和与上述外侧天线部和上述内侧天线部的一方连接的可变电容器，其中，通过调节上述可变电容器的电容量，调整包含上述外侧天线部的外侧天线电路和包含上述内侧天线部的内侧天线电路中的任何一个的阻抗，控制上述外侧天线部和上述内侧天线部的电流值，控制在上述处理室内形成的电感耦合等离子体的等离子体密度分布。
在上述第二观点中，能够形成上述外侧天线部在与上述处理室的外侧部分对应的位置上紧密地配置天线用线，上述内侧天线部在与上述处理室的内侧部分对应的位置上紧密地配置天线用线的结构。另外，上述外侧天线部和上述内侧天线部能够是具有多条天线用线的多重天线。而且，可以还包括控制部件，预先设定能够得到对每种应用最合适的等离子体密度分布的上述可变电容器的位置，当选择规定的应用时，以使与该应用对应的上述可变电容器的位置成为预先设定的最适合值的方式控制可变电容器的位置。
在本发明的第三观点中，提供一种电感耦合等离子体处理方法，其特征在于将基板载置在设置于处理室内部的载置台上，在处理室的外部经由电介体部件设置高频天线，该高频天线具有多个天线部，上述多个天线部通过供给高频电力在上述处理室内形成分别具有不同电场强度分布的感应电场，向处理室内供给处理气体，并且将高频电力供给上述高频天线，同时，调节包含上述各天线部的天线电路中的至少一个的阻抗，控制上述多个天线部的电流值，控制在上述处理室内形成的电感耦合等离子体的等离子体密度分布。
在上述第三观点中，能够在调整上述阻抗的天线电路中，预先求得能够得到对每种应用最合适的等离子体密度分布的阻抗的调节参数，当选择规定的应用时以使与该应用对应的上述调节参数成为预先设定的最适合值的方式进行等离子体处理。
在本发明的第四观点中，提供一种电感耦合等离子体处理方法，其特征在于将基板载置在设置于处理室内部的载置台上，在处理室的外部经由电介体部件设置高频天线，该高频天线具有通过供给高频电力在上述处理室内的、主要在外侧部分形成感应电场的外侧天线部；和主要在内侧部分形成感应电场的内侧天线部，将可变电容器设置在包含上述外侧天线部的外侧天线电路和包含上述内侧天线部的内侧天线电路中的任何一方上，将处理气体供给上述处理室内，并且将高频电力供给上述高频天线，同时调节上述可变电容器的电容量，由此调节该天线电路的阻抗，控制上述外侧天线部和上述内侧天线部的电流值，控制在上述处理室内形成的电感耦合等离子体的等离子体密度分布。
在上述第四观点中，能够预先求得能够得到对每种应用最合适的等离子体密度分布的上述可变电容器的位置，当选择规定的应用时，以使与该应用对应的上述可变电容器的位置成为预先求得的最适合值的方式调整可变电容器的位置，进行等离子体处理。
在本发明的第五观点中，提供一种计算机可读取的存储介质，存储有在计算机上运行的控制程序，其特征在于上述控制程序在运行时控制电感耦合等离子体处理装置，以实施第三观点及第四观点中任一项所述的方法。
根据本发明，使高频天线具有多个天线部，该多个高频天线部形成分别具有不同电场强度分布的感应电场，设置阻抗调节部件，该阻抗调节部件与包含各天线部的天线电路中的至少一个连接，调节所连接的天线电路的阻抗，通过由阻抗调节部件进行的阻抗调节，控制多个天线部的电流值，控制在处理室内形成的电感耦合等离子体的等离子体密度分布，所以不需要交换高频天线，不需要用于交换天线的劳力和对每种应用准备天线的费用。另外，因为只通过阻抗调节进行多个天线部的电流控制，所以不存在增大装置、提高成本、电力成本增加等的不合适的情形，控制精度也很高。
图1是表示与本发明的一个实施方式有关的电感耦合等离子体处理装置的截面图。
图2是表示用于图1的电感耦合等离子体处理装置中的高频天线的平面图。
图3是表示用于图1的电感耦合等离子体处理装置中的高频天线的供电电路的图。
图4是表示伴随着图3的供电电路中的阻抗变化的外侧天线电路电流Iout和内侧天线电路电流Iin的变化的图。
图5是表示伴随着图3的供电电路中的阻抗变化的外侧天线电路电流Iout和内侧天线电路电流Iin的变化的图。
图6是表示用图1所示的装置，测定当实际上使可变电容器的位置变化生成等离子体时的电子密度分布的结果的图。
图7是表示用图1的装置，测定当使可变电容器的位置变化时玻璃基板的灰化速率的结果的图。
图8是表示伴随着图7的供电电路中的阻抗变化的外侧天线电路电流Iout和内侧天线电路电流Iin的变化的图。
图9是表示高频天线的供电电路的其它例子的图。
图10是表示伴随着图9的供电电路中的阻抗变化的外侧天线电路电流Iout和内侧天线电路电流Iin的变化的图。
标号说明1本体容器2电介体壁(电介体部件)3天线室4处理室13 高频天线
13a 外侧天线部13b 内侧天线部14 匹配器15 高频电源16a、16b 供电部件20 处理气体供给系统21 可变电容器23 载置台30 排气装置50 控制部51 用户界面52 存储部61a 外侧天线电路61b 内侧天线电路G基板具体实施方式
下面，我们参照
本发明的实施方式。图1是表示与本发明的一个实施方式有关的电感耦合等离子体处理装置的截面图，图2是表示用于该电感耦合等离子体处理装置中的高频天线的平面图。可以将该装置用于例如在FPD用玻璃基板上形成薄膜晶体管时的金属膜、ITO膜、氧化膜等的蚀刻和抗蚀剂膜的灰化处理中。这里，作为FPD，例如表示有液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、电致发光(Electro LuminescenceEL)显示器、荧光显示管(VacuumFluorescent DisplayVFD)、等离子体显示面板(PDP)等。
该等离子体处理装置具有由导电性材料、例如内壁面经过阳极氧化处理的铝构成的方筒形状的气密的本体容器1。该本体容器1以可以分解的方式进行组装，通过接地线1a接地。由电介体壁2将本体容器1上下区划成天线室3和处理室4。所以，电介体壁2构成处理室4的顶棚壁。电介体壁2由Al2O3等的陶瓷、石英等构成。
在电介体壁2的下侧部分中，嵌入处理气体供给用的喷头筐体11。将喷头筐体11设置成十字状，形成从下支承电介体壁2的构造。此外，支承上述电介体壁2的喷头筐体11形成由多根吊杆(suspender)(未图示)吊在本体容器1的顶棚上的状态。
该喷头筐体11由导电性材料，优选是金属，例如为了不产生污染物对其内面进行了阳极氧化处理的铝构成。在该喷头筐体11中形成沿水平延伸的气体流路12，向下方延伸的多个气体喷出孔12a与该气体流路12连通。另一方面，在电介体壁2的上面中央，以与该气体流路12连通的方式设置着气体供给管20a。气体供给管20a从本体容器1的顶棚贯通到它的外侧，与包含处理气体供给源和阀门系统等的处理气体供给系统20连接。所以，在等离子体处理中，从处理气体供给系统20供给的处理气体经由气体供给管20a供给至喷头筐体11内，从其下面的气体喷出孔12a喷出到处理室4内。
在本体容器1中的天线室3侧壁3a和处理室4侧壁4a之间设置着向内侧突出的支承架5，将电介体壁2载置在该支承架5上。
在天线室3内在电介体壁2上以面对电介体壁2的方式配设着高频(RF)天线13。该高频天线13通过由绝缘材料构成的垫片17与电介体壁2隔离。高频天线13具有在外侧部分紧密地配置着天线用线的外侧天线部13a和在内侧部分紧密地配置着天线用线的内侧天线部13b。这些外侧天线部13a和内侧天线部13b，如图2所示，构成螺旋状的多重(四重)天线。此外，多重天线的结构也可以是内外侧都是两重的结构或者内侧两重外侧四重的结构。
外侧天线部13a以使4个天线用线各移动90°的位置整体成大致矩形状的方式配置四根天线用线，其中央部分形成空间。另外，经由中央的4个端子22a向各天线用线供电。另外，为了改变天线用线的电压分布，各天线用线的外端部经过电容器18a与天线室3的侧壁连接并接地。但是，也可以不经过电容器18a直接接地，进一步也可以在端子22a的部分或天线用线的中途，例如在弯曲部100a插入电容器。
另外，内侧天线部13b在外侧天线部13a的中央部分的空间中以使四根天线用线各偏移90°的位置整体成大致矩形状的方式配置四根天线用线。另外，经由中央的四个端子22b向各天线用线供电。再者，为了改变天线用线的电压分布，各天线用线的外端部经由电容器18b与天线室3的上壁连接并接地。但是，也可以不经过电容器18b直接接地，进一步也可以在端子22b的部分或天线用线的中途，例如在弯曲部100b插入电容器。而且，在内侧天线部13b的最外侧的天线用线和外侧天线部13a的最内侧的天线用线之间形成大的空间。
在天线室3的中央部分附近，设置着向外侧天线部13a供电的四根第一供电部件16a和向内侧天线部13b供电的四根第二供电部件16b(在图1中都只图示了1根)，各第一供电部件16a的下端与外侧天线部13a的端子22a连接，各第二供电部件16b的下端与内侧天线部13b的端子22b连接。高频电源15经由匹配器14与这些第一和第二供电部件16a和16b连接。高频电源15和匹配器14连接在供电线19上，供电线19在匹配器14的下游侧分开成供电线19a和19b，供电线19a与四根第一供电部件16a连接，供电线19b与四根第二供电部件16b连接。在供电线19a中插入地安装着可变电容器21。所以，由该可变电容器21和外侧天线部13a构成外侧天线电路。另一方面，内侧天线电路只由内侧天线部13b构成。而且，通过调节可变电容器21的电容量，如后所述，控制外侧天线电路的阻抗，能够调整在外侧天线电路和内侧天线电路中流动的电流的大小关系。
在等离子体处理中，从高频电源15向高频天线13供给形成感应电场用的例如频率为13.56MHz的高频电力，通过被这样供给了高频电力的高频天线13，在处理室4内形成感应电场，由该感应电场使从喷头筐体11供给的处理气体等离子体化。通过控制可变电容器21的外侧天线部13a和内侧天线部13b的阻抗，对这时的等离子体的密度分布进行控制。
在处理室4的下方，以夹着电介体壁2与高频天线13对置的方式，设置着用于载置LCD玻璃基板G的载置台23。载置台23由导电性材料，例如表面经过阳极氧化处理的铝构成。由静电卡盘(未图示)吸附保持载置在载置台23上的LCD玻璃基板G。
将载置台23收容在绝缘体框24内，再者，由中空的支柱25支承着。支柱25以维持气密状态的方式贯通本体容器1的底部，由配设在本体容器1外的升降机构(未图示)支承着，当搬入搬出基板G时由升降机构沿上下方向驱动载置台23。此外，在收容载置台23的绝缘体框24和本体容器1的底部之间配设着气密地包围支柱25的波纹管26，由此，即便载置台23上下移动也能够保证处理容器4内的气密性。再者，在处理室4的侧壁4a上设置着用于搬入搬出基板G的搬入搬出口27a和开闭它的门阀27。
在载置台23上，通过设置在中空的支柱25内的供电线25a，经由匹配器28连接着高频电源29。该高频电源29，在等离子体处理中，将偏置用的高频电力，例如频率为6MHz的高频电力加到载置台23上。由该偏置用的高频电力将在处理室4内生成的等离子体中的离子有效地引入到基板G上。
再者，在载置台23内，为了控制基板G的温度，设置着由陶瓷加热器等的加热部件和制冷剂流路等构成的温度控制机构和温度传感器(都未图示)。相对于这些机构和部件的配管或配线都通过中空的支柱25导出到本体容器1外。
使包含真空泵等的排气装置30经过排气管31与处理室4的底部连接，由该排气装置30，对处理室4进行排气，在等离子体处理中，将处理室4内设定并维持在规定的真空气氛(例如1.33Pa)中。
在载置在载置台23上的基板G的背面侧形成冷却空间(未图示)，设置着用于供给作为一定压力的热传导用气体的He气的He气流路41。通过这样地将热传导用气体供给基板G的背面侧，能够避免在真空下基板G的温度上升或温度变化。
He气管线42与He气流路41连接，在该He气管线42上连接着未图示的He源。在该He气管线42中设置着压力控制阀44，在它的下游侧设置着与He气槽罐(tank)47连接的配管43。在He气管线42的配管43连接部的下游侧设置着开闭阀45，并且在它的下游侧连接着开放管48，在该开放管48中设置着安全阀49。使得槽罐47成为与以设定压力充满基板G的背面侧的冷却空间时同等的压力，充填对槽罐47的容量最合适的压力的He气，从该槽罐47可以迅速地将热传导用的He气供给冷却空间。此外，热传导用气体不限于He气，也可以是其它气体。
该等离子体处理装置的各构成部形成与由计算机构成的控制部50连接并被控制的结构。另外，在控制部50上，连接着用户界面51，该用户界面包括管理者为了管理等离子体处理装置进行指令的输入操作等的键盘和可视化地显示等离子体处理装置的工作状况的显示器等。再者，在控制部50上，连接着存储部52，该存储部中存储着用于通过控制部50的控制实现由等离子体处理装置实施的各种处理的控制程序和用于与处理条件相应地在等离子体处理装置的各构成部中实施处理的程序即方案。既可以将方案存储在硬盘和半导体存储器中，也可以在将其收容在CDROM、DVD等的可移动性的存储介质中的状态下设置在存储部52的规定位置上。再者，也可以从其它装置，例如经过专用线路适当地传送方案。而且，需要时，通过来自用户界面51的指示等从存储部52调出任意的方案由控制部50使其实施，在控制部50的控制下，进行在等离子体处理装置中的所需要的处理。
下面，我们说明高频天线13的阻抗控制。图3是表示高频天线13的供电电路的图。如图所示，将来自高频电源15的高频电力经过匹配器14供给外侧天线电路61a和内侧天线电路61b。这里，因为外侧天线电路61a由外侧天线部13a和可变电容器21构成，所以能够通过调节可变电容器21的位置(position)改变它的电容量，使外侧天线电路61a的阻抗Zout变化。另一方面，内侧天线电路61b只由内侧天线部13b构成，它的阻抗Zin是固定的。这时，能够使外侧天线电路61a的电流Iout与阻抗Zout的变化对应地进行变化。而且，内侧天线电路61b的电流Iin根据Zout和Zin的比率相应地进行变化。这时的Iout和Iin的变化如图4所示。如图所示的那样，通过调节可变电容器21的电容量使Zout变化，能够使外侧天线电路61a的电流Iout和内侧天线电路61b的电流Iin自由地变化。因此，能够控制在外侧天线部13a中流动的电流和在内侧天线部13b中流动的电流，因此能够控制等离子体密度分布。
下面，我们说明用以上那样结构的电感耦合等离子体蚀刻处理装置对LCD玻璃基板G施加等离子体蚀刻处理时的处理动作。
首先，在打开门阀27的状态中由搬运机构(未图示)从那里将基板G搬入到处理室4内，载置在载置台23的载置面上后，由静电卡盘(未图示)将基板G固定在载置台23上。其次，从处理气体供给系统20将处理气体从喷头筐体11的气体喷出孔12a喷出到处理室4内，并且由排气装置30经过排气管31对处理室4内进行真空排气，将处理室内维持在例如约0.66～26.6Pa左右的压力气氛。
另外，这时为了避免基板G的温度上升或温度变化，经过He气管线42、He气流路41，将作为热传导用气体的He气供给基板G的背面侧的冷却空间。这时，在已有技术中，从气瓶直接将He气供给He气管线42，用压力控制阀控制压力，但是由于伴随着基板大型化的装置大型化，使得气体管的距离加长，由气体充满的空间容量增大，从供给气体到完成调压的时间变长了，但是这里，因为在压力控制阀44的下游侧设置着He气槽罐47，在其中预先充填着He气，所以能够在极短时间内进行调压。即，当将作为热传导用气体的He气供给基板G的背面时，首先，从槽罐47供给He气，不足的部分从来自现有气瓶的管线进行补充，由此，能够在瞬时得到接近设定压力的压力，又因为经过压力控制阀填补的气体量也是微量，所以可以在极短时间内完成调压。这时，使得充填在槽罐47中的气体压力变为与以设定压力充满冷却空间时的压力相等，优选成为对于槽罐47的容量最适合的压力。此外，优选在基板G的搬运时等，不对基板处理时间造成影响的时候进行对槽罐47中充填气体的动作。
其次，从高频电源15向高频天线13上施加例如频率为13.56MHz的高频，由此，经由电介体壁2在处理室4内形成均匀的感应电场。通过这样形成的感应电场在处理室4内使处理气体等离子体化，生成高密度的电感耦合等离子体。
这时，如上所述，高频天线13，形成具有在外侧部分紧密地配置天线用线的外侧天线部13a和在内侧部分紧密地配置天线用线的内侧天线部13b的构造，可变电容器21与外侧天线部13a连接，可以调节外侧天线电路61a的阻抗，所以如图4中模式地表示的那样，能够自由地改变外侧天线电路61a的电流Iout和内侧天线电路61b的电流Iin。因此，通过调节可变电容器21的位置，能够控制在外侧天线部13a中流动的电流和在内侧天线部13b中流动的电流。电感耦合等离子体，在高频天线13正下方的空间中生成等离子体，但是因为在这时的各位置中的等离子体密度与在各位置中的电场强度成比例，所以，这样控制在外侧天线部13a中流动的电流和在内侧天线部13b中流动的电流，可以控制等离子体密度分布。
这时，通过掌握对每种应用最合适的等离子体密度分布，预先将可以得到该等离子体密度分布的可变电容器21的位置设定在存储部52中，由此，能够由控制部50选择对每种应用最合适的可变电容器21的位置，进行等离子体处理。
这样，通过由可变电容器21进行的阻抗控制能够对等离子体密度分布进行控制，所以不需要更换天线，不需要更换天线的劳力或对每种应用准备天线的费用。另外，通过调节可变电容器21的位置能够进行极细致的电流控制，能够进行控制以与应用相应地得到最合适的等离子体密度分布。再者，因为不需要用多个高频电源分配高频电力的功率，只通过简单地由可变电容器21进行阻抗调整，进行外侧天线部13a和内侧天线部13b的电流控制，所以不存在装置增大成本提高，电力成本增高等的不合适情形，控制精度也比用多个高频电源分配功率的情形高。
下面，用图1所示的装置，测定实际上改变可变电容器21的位置时的外侧天线部13a和内侧天线部13b的电流值的变化。图5是表示这时的可变电容器21的位置与外侧天线部13a和内侧天线部13b的电流值的关系的图。这里，可变电容器21的位置0～100％与100～500pF的电容变化相当。如图5所示，我们确认通过改变可变电容器21的位置可以改变外侧天线部13a和内侧天线部13b的电流值。具体地说，可变电容器21的位置在50％以前时，外侧天线部13a的电流值比内侧天线部13b的大，在50％时大致相同，当超过50％时相反地内侧天线部13b的电流值比外侧天线部13a的大。
这样，在由可变电容器21进行阻抗调节的各条件中，掌握用O2气(灰化条件)生成等离子体时的等离子体发光状态。结果，当外侧天线部13a的电流值大、可变电容器21的位置为30％时，外侧发光强度强，当外侧天线部13a和内侧天线部13b的电流值相等，为50％时，外侧和内侧发光强度大致相等，当内侧天线部13b的电流值大、可变电容器的位置为100％时，内侧发光强度强。即，确认了通过由可变电容器21进行阻抗调节，可以控制外侧天线部13a和内侧天线部13b的电流值，该电流值状态和等离子体状态一致。即，确认了通过由可变电容器进行的阻抗控制能够控制等离子体状态。
下面，图6表示了当令可变电容器的位置为20％、50％、100％，针对各位置，测定用O2气(灰化条件)生成等离子体时的电子密度分布的结果。如该图所示，确认了通过由可变电容器21进行的阻抗控制也可以控制电子密度分布(等离子体密度分布)。
下面，我们说明用安装了可变电容器21的图1中所示的装置，改变可变电容器21的位置对玻璃基板进行灰化处理的结果。这里，使可变电容器21的位置在20～100％的范围内分10个阶段地变化，就玻璃基板的中央的1个地方、边缘的3个地方、中间位置的1个地方共计5个地方测定灰化速率。此外，作为灰化条件，O2气流量750mL/min(sccm)，压力2.67Pa(20mTorr)，高频电力6kW。其结果如图7所示。另外，这时的测定灰化速率的部分如图8所示。此外，边缘的灰化速率表示了3个地方的最大值和最小值。如图7所示，有如下确认，按照本发明，通过可变电容器进行阻抗调节，进行外侧部分和内侧部分的等离子体密度分部的控制，由此，能够进行灰化速率均匀性高的灰化处理。在该例子的情形中，当可变电容器21的位置为36％时，灰化速率的平均值为260.7nm，偏差为±6.2％，得到良好的均匀性。
同样，确认了在使用氟系气体的钨等的高熔点金属膜的蚀刻中，当可变电容器21的位置为40％时能够得到良好的均匀性。因此，在同一处理腔室中，进行钨等的高熔点金属的蚀刻处理后，进行光致抗蚀剂的灰化处理等，连续实施不同的应用时，除了变更与各应用对应的气体和压力等的已有处理条件以外，在选择预先求得的每种应用的最合适的可变电容器21的位置后进行各应用的处理，由此即便是同一处理室的处理，也可以得到具有良好均匀性的处理特性。
此外，在上述实施方式中，使用了在100～500pF范围内可变的电容器，但是当在天线用线外端接地的电容器18a、18b的值，或者在天线用线中途插入电容器时，通过适当地选择该电容器的值，能够变更对等离子体密度分布控制有效的可变电容器的可变范围，例如如果是在10～2000pF范围的一部分或全部区域中可变的电容器，则可以充分适用。
此外，本发明不限定于上述实施方式可以进行种种变形。例如，在上述实施方式中，表示了使可变电容器与外侧天线部连接的例子，但是不限于此，如图9所示，也可以在内侧天线部13b侧设置可变电容器21′。这时，通过调节可变电容器21′的位置改变它的电容量，能够改变内侧天线电路61b的阻抗Zin，由此，如图10那样能够改变外侧天线电路61a的电流Iout和内侧天线电路61b的电流Iin。
另外，高频天线的构造不限于上述构造，能够采用持有同样功能的其它种种图案。另外，在上述实施方式中，将高频天线分成在外侧形成等离子体的外侧天线部和在内侧形成等离子体的内侧天线部，但是不一定需要分成外侧和内侧，也可以采用各种分法。再者，不限于分成形成等离子体的位置不同的天线部的情形，也可以分成等离子体分布特性不同的天线部。另外，在上述实施方式中，表示了将高频天线分成外侧和内侧2个部分的情形，但是也可以分成3个以上。例如，能够举出分成外侧部分、中央部分和它们的中间部分这样3个部分的例子。
再者，为了调整阻抗设置了可变电容器，但是也可以是可变线圈等的其它阻抗调整部件。
另外，我们表示了将本发明应用于灰化装置的情形，但是不限于灰化装置，也能够应用于蚀刻或CVD成膜等的其它等离子体处理装置。再者，作为被处理基板用了FPD基板，但是本发明不限于此。也可以应用于处理半导体晶片等的其它基板的情形。
权利要求
1.一种电感耦合等离子体处理装置，其特征在于，包括收容被处理基板并实施等离子体处理的处理室；在所述处理室内载置被处理基板的载置台；将处理气体供给所述处理室内的处理气体供给系统；对所述处理室内进行排气的排气系统；高频天线，其经由电介体部件配置在所述处理室的外部，具有多个天线部，所述多个天线部通过供给高频电力在所述处理室内形成分别具有不同电场强度分布的感应电场；和阻抗调节部件，与包含所述各天线部的天线电路中的至少一个连接，调节所连接的天线电路的阻抗，其中，通过由所述阻抗调节部件调节阻抗，控制所述多个天线部的电流值，控制在所述处理室内形成的电感耦合等离子体的等离子体密度分布。
2.根据权利要求1所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于所述阻抗调节部件具有可变电容器。
3.根据权利要求1或2所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于还包括控制部件，预先设定能够得到对每种应用最合适的等离子体密度分布的所述阻抗调节部件的调节参数，当选择规定的应用时，以使与该应用对应的所述阻抗调节部件的调节参数成为预先设定的最适合的值的方式控制所述阻抗调节部件。
4.一种电感耦合等离子体处理装置，其特征在于，包括收容被处理基板并实施等离子体处理的处理室；在所述处理室内载置被处理基板的载置台；将处理气体供给所述处理室内的处理气体供给系统；对所述处理室内进行排气的排气系统；高频天线，其经过电介体部件配置在所述处理室的上方，具有通过供给高频电力在所述处理室内的、主要在外侧部分形成感应电场的外侧天线部；和主要在内侧部分形成感应电场的内侧天线部；和与所述外侧天线部和所述内侧天线部的一方连接的可变电容器，其中，通过调节所述可变电容器的电容量，调整包含所述外侧天线部的外侧天线电路和包含所述内侧天线部的内侧天线电路中的任何一个的阻抗，控制所述外侧天线部和所述内侧天线部的电流值，控制在所述处理室内形成的电感耦合等离子体的等离子体密度分布。
5.根据权利要求4所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于所述外侧天线部在与所述处理室的外侧部分对应的位置上紧密地配置天线用线，所述内侧天线部在与所述处理室的内侧部分对应的位置上紧密地配置天线用线。
6.根据权利要求4或5所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于所述外侧天线部和所述内侧天线部是具有多条天线用线的多重天线。
7.根据权利要求4～6中任一项所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于还包括控制部件，预先设定能够得到对每种应用最合适的等离子体密度分布的所述可变电容器的位置，当选择规定的应用时，以使与该应用对应的所述可变电容器的位置成为预先设定的最适合值的方式控制可变电容器的位置。
8.一种电感耦合等离子体处理方法，其特征在于将基板载置在设置于处理室内部的载置台上，在处理室的外部经由电介体部件设置高频天线，该高频天线具有多个天线部，所述多个天线部通过供给高频电力在所述处理室内形成分别具有不同电场强度分布的感应电场，向处理室内供给处理气体，并且将高频电力供给所述高频天线，同时，调节包含所述各天线部的天线电路中的至少一个的阻抗，控制所述多个天线部的电流值，控制在所述处理室内形成的电感耦合等离子体的等离子体密度分布。
9.根据权利要求8所述的电感耦合等离子体处理方法，其特征在于在调整所述阻抗的天线电路中，预先求得能够得到对每种应用最合适的等离子体密度分布的阻抗的调节参数，当选择规定的应用时，以使与该应用对应的所述调节参数成为预先求得的最适合值的方式进行等离子体处理。
10.一种电感耦合等离子体处理方法，其特征在于将基板载置在设置于处理室内部的载置台上，在处理室的外部经由电介体部件设置高频天线，该高频天线具有通过供给高频电力在所述处理室内的、主要在外侧部分形成感应电场的外侧天线部；和主要在内侧部分形成感应电场的内侧天线部，将可变电容器设置在包含所述外侧天线部的外侧天线电路和包含所述内侧天线部的内侧天线电路中的任何一方上，将处理气体供给所述处理室内，并且将高频电力供给所述高频天线，同时调节所述可变电容器的电容量，由此调节该天线电路的阻抗，控制所述外侧天线部和所述内侧天线部的电流值，控制在所述处理室内形成的电感耦合等离子体的等离子体密度分布。
11.根据权利要求10所述的电感耦合等离子体处理方法，其特征在于预先求得能够得到对每种应用最合适的等离子体密度分布的所述可变电容器的位置，当选择规定的应用时，以使与该应用对应的所述可变电容器的位置成为预先求得的最适合的值的方式调整可变电容器的位置，进行等离子体处理。
12.一种计算机可读取的存储介质，存储有在计算机上运行的控制程序，其特征在于所述控制程序在运行时控制电感耦合等离子体处理装置，以实施权利要求8～11中任一项所述的方法。
全文摘要
本发明提供一种不更换天线，不提高装置成本和电力成本，并且能够进行高精度的等离子体密度分布控制的电感耦合等离子体处理装置。在处理室(4)的上方经由电介体壁(2)配置着高频天线(13)，该高频天线具有通过供给高频电力在处理室(4)内、主要在外侧部分形成感应电场的外侧天线部(13a)和主要在内侧部分形成感应电场的内侧天线部(13b)，使可变电容器(21)与外侧天线部(13a)和内侧天线部(13b)的一方连接，通过调节可变电容器(21)的电容量控制外侧天线部(13a)和内侧天线部(13b)的电流值，控制在处理室(4)内形成的电感耦合等离子体的等离子体密度分布。
文档编号H01L21/3065GK101076220SQ20071010463
公开日2007年11月21日 申请日期2007年5月18日 优先权日2006年5月18日
发明者斋藤均, 佐藤亮 申请人:东京毅力科创株式会社