等离子体产生装置及等离子体处理装置 技术领域 本发明涉及用于产生等离子体的装置，以及利用所产生的等离子体来做基板表 面蚀刻或薄膜形成的等离子体处理装置。
背景技术 半导体装置、液晶表示器或太阳能电池等的制造过程中，会使用等离子体 CVD 装置、干蚀刻装置、灰化 (Ashing) 装置等等离子体处理装置。 这些装置为了达到对应 大型基板、高速处理、精细加工等目的，会追求在广范围下有高密度且均匀性高的等离 子体产生。 因此一般的等离子体产生技术使用平行平板方式。 平行平板方式是将 2 块 平板电极平行地配置于真空容器内，一块电极板施加高频电压，另一块电极接地或施加 其他的高频电压，在两块电极板间产生等离子体。 此方式是所谓的电容耦合等离子体 (Capacitive Coupled Plasma ：CCP)，构造简单且具有在电极面能够产生几乎相同的等离 子体的优点。 再加上将电极板大型化，也可以使得对应大型基板较为容易。
可是近年来，由于表示器用的玻璃基板明显地大型化，电极板尺寸也变得相当 大，所要施加的高频电力的波长效果也变得无法忽略。 因而电极板面内的电子密度 ( 等 离子体密度 ) 等的不均匀性也显现出来。 作为克服使用高频电压的 CCP 的难点的方法， 开发了使用小型天线与高频电流的感应耦合等离子体 (Inductively Coupled Plasma ：ICP) 方式。 一般来说， ICP 比起 CCP 是可以在低气体力压下也能够获得高密度、电子温度 低、离子能量小的等离子体的技术。
专利文献 1 中揭露 ICP 相关的技术。 该装置在用来进行基板处理的真空容器上 连接由石英玻璃或陶瓷等电介质制作的用于产生等离子体的真空容器 ( 以下称为等离子 体室 )，围绕该等离子体室的外部配置有 1 圈以上圈数的线圈。 通过在此线圈上流过高频 电流，在等离子体室内产生感应电场，通过该感应电场电离等离子体室内的气体分子来 产生等离子体。 该技术就是所谓的由外部天线产生等离子体的方法。 可是这个方式的等 离子体室必须是电介质，电介质容器必须使用石英玻璃或氧化铝等材料。 这存在着容易 破损且处理困难等机械强度上的问题，因此大型装置的制作困难。
专利文献 2 中揭露内部天线方式的等离子体产生装置。 内部天线方式是将环绕 的天线设于真空容器内，通过匹配箱将该天线的一端连接高频电源，另一端直接或通过 电容器接地。 通过在该天线中流过高频电流，与专利文献 1 所记载的装置同样能够产生 等离子体。 可是要在真空容器内部大面积地产生一样的等离子体的话，天线必须沿着真 空容器内壁设置，所以该天线的长度会接近真空容器内周长，对高频率的阻抗会增大。 因此，存在相对于高频电流的变化，天线两端间产生的电位差出现相当大的变化，等离 子体电位也有相当大的变化的问题。
为了解决上述问题，使用线状导体的非环绕天线的方式在专利文献 3 中揭露。 而实现低阻抗的非环绕小型天线也被提出 ( 非专利文献 1)。 使用该技术的结果，被告知 高密度、低电子温度的等离子体可以在比较低的气体压力下获得。 而作为使用非环绕小
型天线处理大面积基板的方法，揭露了将多个天线分散配置的技术。
在非环绕天线方式中，为了抑制因高频电流而产生的天线的温度上升，采用将 天线导体做成管状而使冷却水循环的方法。 在这个方法中，因为在该管子的两端必须设 置真空密封部、冷却水连接部及与高频电源连接或接地的电连接部，不仅结构会变得复 杂，也会有天线装卸或保养检查发生障碍等问题。 另外，想要更低的阻抗化，需要为了 增大高频电流的电流路面积而增大天线导体管的口径。 因此出现天线导体的曲率半径增 大，全长必须增长等问题。
另外，一般知道为了在低气体压力下稳定地产生等离子体或是在高气体压力下 实现等离子体的高密度化，在天线附近重叠磁场是有效的方法。 但是在突出到真空容器 内的前述天线构造的情况下，存在对天线附近的等离子体产生有效地施加磁场并非容易 的问题。
[ 专利文献 1] 日本特开平 09-266174 号公报 ( 第 1 图 )
[ 专利文献 2] 日本特开平 11-233289 号公报 ( 第 1 图 )
[ 专利文献 3] 日本特开 2001-035697 号公报 ( 第 3 图 )
[ 非专利文献 1]J.Plasma Fusion Res.Vol.81， No.2(2005)85-93 发明内容 本发明所要解决的问题是能够提供一种构造简单、制作容易，且使用装卸或保 养检查等都相当容易的高频天线的等离子体产生装置，以及使用该等离子体产生装置的 等离子体处理装置。 另外提供能够容易地给予等离子体产生区域必要的磁场的等离子体 产生装置及等离子体处理装置。
用来解决上述问题的本发明的装置具备 a) 真空容器 ；b) 开口部，设置于上述真 空容器的壁面 ；c) 板状的高频天线导体，以气密地覆盖上述开口部的方式安装。
本发明的等离子体产生装置因采用高频天线覆盖真空容器壁面的开口部的方式 安装，装置的构造简单且制作容易，同时天线的装卸与保养检查也很容易。 又因为高频 天线导体为板状且设置成面向真空容器外侧，容易从高频天线导体放热。
一般来说，在制作容易且能够确保必要的强度的前提下还能够用于高频天线的 接地，着眼于这样的要求下，真空容器一般会使用金属制品。 因此在本发明的等离子体 产生装置中，在上述高频天线导体与上述壁面间最好能插入一绝缘件。 另外在使用如专 利文献 1 中记载的绝缘体制的真空容器的话，则不需要使用上述绝缘件。
高频天线导体的平面形状并没有特别要求，例如可以使用长方形的平面形状。 使用长方形高频天线导体的情况下，高频电力的供给如以下所述的方式进行。 第 1 个例 子是高频天线导体长边方向的一端连接高频电源，另一端接地。 如此可让高频电天线导 体内流动均匀的高频电流。 第 2 个例子是高频天线导体的中央部连接高频电源，长边方 向的两端搂地。 这个情况下高频天线导体的中心与长边方向的两端之间会流过高频电 流。 因此通过使高频天线导体的长边方向长度是第 1 个例子的 2 倍，使得与第 1 个例子 相同的阻抗下能够有 2 倍的电流。
在本发明的等离子体产生装置中，能够做成具有上述多个开口部，并且高频天 线导体安装于各开口部的构造。 如此一来，能够在大范围内产生高均匀性的等离子体，
能够对大面积基板进行更高均匀性的等离子体处理。
在本发明的等离子体产生装置中，能够在高频天线导体的大气侧设置磁场产生 机构，磁场产生机构所产生的磁力线具有垂直于高频天线导体的磁场成分。 磁场产生机 构使用永久磁铁或电磁铁皆可。 本发明因能够将磁场产生机构靠近高频天线导体设置， 所以能够给予等离子体产生区域有效的磁场。
本发明中，最好在与等离子体接触的一侧 ( 真空容器内部侧 ) 的高频天线导体的 面设置电介质遮蔽板。 如此一来可以防止高频天线导体与等离子体的直接接触。 又， 也可以代替电介质遮蔽板，在高频天线导体的真空侧的面设置电介质覆膜。 本发明的高 频天线导体因面向真空容器的外部，故高频天线导体本身可以有效率地冷却，且电介质 遮蔽板或电介质覆膜也能有效率地冷却。 因此，随着温度的上升电阻率急剧减小的材料 也可以作为这些遮蔽板或覆膜的材料来使用。 该电介质能够使用氧化物、氮化物、碳化 物、或氟化物。
本发明所使用的板状高频天线导体最好是真空容器内部侧表面的阻抗比大气侧 表面的阻抗低。 如此一来流入高频天线导体的真空容器内部侧表面的高频电流增加，所 供给的高频电力能够有效率地消耗于等离子体产生上。 本发明的等离子体产生装置能够用于等离子体 CVD 装置、干蚀刻装置、灰化装 置等各种等离子体处理装置。
根据本发明，能够提供一种构造简单、制作容易，且使用装卸、保养检查容易 的高频天线的等离子体产生装置，以及一种使用该等离子体产生装置的等离子体处理装 置。
又，由于在高频天线导体的大气侧设有磁场产生机构，本发明能够提供一种对 等离子体产生区域可以简单地施加必要的磁场的等离子体产生装置及等离子体处理装 置。
附图说明 图 1 为表示本发明等离子体产生装置的实施例 1 的概略纵剖面图。
图 2 为表示实施例 1 中形成的高频天线导体 13 附近所形成的磁力线的概略图。
图 3 为表示本发明等离子体产生装置的实施例 2 中的高频天线导体 33 附近的结 构的概略纵剖面图。
图 4 为表示本发明等离子体产生装置的实施例 3 的概略纵剖面图。
图 5 为表示使用实施例 3 的等离子体产生装置所产生的等离子体的电子密度的曲 线图。
图 6 为表示使用实施例 3 的等离子体产生装置所产生的等离子体的等离子体电位 的曲线图。
图 7 为表示使用实施例 3 的等离子体产生装置所产生的等离子体的电子温度的曲 线图。
图 8 为表示本发明等离子体产生装置的实施例 4 的概略纵剖面图。
图 9 为表示使用实施例 4 的等离子体产生装置所产生的等离子体的电子密度的曲 线图。
图 10 为表示实施例 4 的高频天线导体的其他结构的概略纵剖面图 (a) 及概略俯 视图 (b)。
图 11 为表示本发明等离子体产生装置的实施例 5 中，将高频天线导体的等离子 体室侧表面与真空容器内壁面配置于同一平面上的情况下的高频天线导体周边的概略剖 面图 (a)，以及将高频天线导体的等离子体室侧表面突出到比真空容器内壁面更靠内部侧 的情况下的高频天线导体周边的概略剖面图 (b)。
图 12 为表示本发明等离子体产生装置的实施例 6 的概略剖面图。
图 13 为实施例 6 的高频天线导体周边的概略俯视图 (a)、概略剖面图 (b) 及放大 图 (c)。
图 14 为表示实施例 6 的高频天线导体周边的其他结构的概略俯视图。
图 15 为本发明等离子体产生装置的实施例 7 中的高频天线导体周边的概略剖面 图。
图 16 为在实施例 7 的第 1 变形例中，将高频电源与匹配箱 2 组连接时的高频天 线导体周边的概略剖面图 (a)、及将高频电源与匹配箱仅 1 组连接时的高频天线导体周边 的概略剖面图 (b)。
图 17 为实施例 7 的第 2 变形例的高频天线导体周边的概略剖面图。 图 18 为本发明等离子体产生装置的实施例 8 中的高频天线导体周边的概略剖面 图 19 为表示本发明中将顶板整体作为高频天线导体的例子的概略纵剖面圈。 图 20 为表示本发明中将高频天线导体设置多个的例子的概略纵剖面图。图。
具体实施方式
关于本发明的实施例，使用图 1 ～图 3 来说明。 图 1 表示本发明等离子体产生 装置的概略剖面图。 本发明的等离子体产生装置具有真空容器 11、凸缘 12、高频天线导 体 13、绝缘碍子框体 14。 高频天线导体 13 为平板状。 真空容器 11 的壁面的一部分设 有开口部 19，凸缘 12 通过第 1 真空密封件 15( 例如 O 型环 ) 固定于该开口部 19，而开口 部 19 上载有高频天线导体 13。 在凸缘 12 与高频天线导体 13 之间插入有包围上述开口部 19 的绝缘碍子框体 14 以及第 2 真空密封件 16。
高频天线导体 13 的真空侧配置有电介质遮蔽板 17，使其覆盖高频天线导体 13 的 表面，而大气侧配置磁场产生装置 18。 高频天线导体 13 的一端通过匹配箱 21 连接到高 频电源 20，另一端接地。
另外，通过在真空容器 11 内设置基体台 29，本发明的等离子体产生装置能够用 作对基体台 29 所载置的基体进行等离子体 CVD、干蚀刻、灰化等处理的等离子体处理装 置。
实施例 1
一边参照图 1 一边详细地说明实施例 1 的等离子体产生装置。 高频天线导体 13 为短边约 60mm× 长边约 120mm 的长方形铝板。 高频天线导体 13 的真空侧的面为平面 状，大气侧的面设有凹状的切口部 23。 切口部 23 内载有磁场产生装置 18。 高频天线导 体 13 的厚度在切口部 23 的周围比切口部 23 厚，在该导体的较厚的部分的导体内设有用来循环冷却水的水路 22。 在本实施例，为了要使磁场通过高频天线导体 13 与电介质遮蔽 板 17 进入真空侧，切口部 23 的厚度设为约 3mm。 当然，因为所需要的磁通密度会由磁 铁大小、残留磁通密度以及距磁铁的距离等来决定，所以高频天线导体 13 的厚度并不限 于此值。
上 述 的 绝 缘 碍 子 框 体 14 使 用 聚 醚 醚 酮 (PEEK ：PolyEtherEtherKetone， 以 Ether-Ether-Ketone 的顺序合成的高分子 ) 材料。 绝缘碍子框体 14 与高频天线导体 13 之 间、以及绝缘碍子框体 14 与凸缘 12 之间分别夹有薄片状的密封件、使其满足对高频的绝 缘性能与真空密封。 另外绝缘碍子框体 14 的材料只要满足对高频的绝缘性能与加工性 能，并不限于这边介绍的材料，也可以使用陶瓷、环氧树脂、聚甲醛或铁氟龙 ( 注册商 标 )。 另外，真空密封用密封件一般的 O 型环也可。 凸缘 12 与高频导体天线 13 用树脂 制螺栓或隔着树脂制轴环用金属螺栓连结 ( 图中未表示 )。
高频天线导体 13 的长边方向一端的侧面，使用铜平板连接匹配箱 21 的输出端 子。 而长边方向的另一端则使用铜平板连接匹配箱的接地电位。
该构造的等离子体产生装置不是外部天线方式也不是内部天线方式，而是与一 般真空机器所使用的凸缘相同，高频天线导体 13 兼作真空容器 11 的一部分的结构。 由 于采用这样的结构，真空密封部、冷却水流路 22、冷却水连接部及高频电力供给用连接 部可以分离。 而保护天线导体用的电介质遮蔽板 17 也具有可以与上述高频天线导体 13 分开独立处理的优点。
相对于以往技术的高频天线导体是将管子折弯的构造或是弯曲的三维构造，本 发明的高频天线导体为二维构造，因此即使是相同尺寸的天线导体，电感较小而阻抗也 能变得较小。 又因为长方形的短边长与长边长能够各自独立的设定，在这一点上，要将 阻抗减小的设计自由度也比较高。
在本实施例，流过高频天线导体 13 的高频电流所产生的电场，会在沿着高频天 线导体 13 的长边的方向上在平行于该导体表面的方向产生。 而与该电场相垂直的磁场方 向则包括高频天线导体 13 的短边方向及与该导体表面垂直的方向。 前者的电场与磁场平 行于高频天线导体 13 且两者互向垂直地配置时，等离子体中的电子会在垂直于磁场与天 线导体面的平面内旋转，因此入射该导体表面的机率较大，电子损失大。
在本实施例，如图 2 所示的磁力线方向，通过组合与上述高频天线导体 13 平行 的电场及与高频天线导体 13 垂直的磁场，等离子体中的电子会在与该导体面平行的面内 旋转。 因此，减小了入射该导体表面的机率，电子的损失也可以减小，而能够产生高密 度的等离子体。
为了实现这样的磁场，高频天线导体 13 的大气侧表面设置有平板状的永久磁 铁，将该永久磁铁的朝向定在使该磁铁的磁化方向成为高频天线导体 13 的厚度的方向。 要给予高频天线导体 13 的真空侧的等离子体产生部有效的磁通密度，高频天线导体 13 的 磁铁设置部 ( 切口部 ) 的厚度最好为 3mm ～ 25mm。 由此，( 尽管因永久磁铁的种类、残 留磁通密度、磁铁尺寸的不同磁场的大小也有所不同 ) 通过上述厚度的金属材料，真空 侧的天线导体面附近的磁通密度可以使等离子体产生部产生有效的数 Gauss ～数百 Gauss 的磁场。 像这样的磁场并不限于上述的永久磁铁，也可以是空心线圈等使用电磁铁的磁 场产生装置。在本实施例，高频天线导体 13 的真空侧配置石英制的遮蔽板 17。 该遮蔽板是用 来阻止高频天线导体表面与产生的等离子体直接的接触。 如果天线导体表面与等离子体 有直接的接触，电线导体相对于等离子体会成为负电位，受加速离子的碰撞，天线导体 材料会飞溅，最后放电气体中会混入有害的杂质。 利用遮蔽板 17，可以避免这样的杂质 的混入。
电介质遮蔽板 17 的材料不限于石英，也可以使用高纯度的硅板、氧化铝、氧化 钇、或碳化硅等。 也可以在高频天线导体 13 的真空容器内侧表面直接覆盖上述电介质材 料。
实施例 2
关于实施例 2 的等离子体产生装置中的高频天线附近的结构，图 3 表示主要部分 概略剖面图。 本实施例的等离子体产生装置的结构，除了高频天线导体 33 及给高频天线 导体 33 供电的配线以外，其余几乎与实施例 1 相同。 高频天线导体 33 的长边长度是实施 例 1 的高频天线导体 13 的大约 2 倍，在中央部设有高频电力供电用的突起部 30，两端边 缘接地。 高频电力通过匹配箱对上述突起部 30 供电，高频电流往接地的两端边缘流去。
根据本实施例，能够不增加天线的阻抗而将等离子体产生领域大致扩充 2 倍。 又，例如在等离子体产生装置的顶板以规定间隔设置多个实施例 1 与实施例 2 的 高频天线，可以提供低价的大面积等离子体产生装置或等离子体处理装置。
实施例 3
关于实施例 3 的等离子体产生装置中高频天线附近的结构，表示于图 4 的主要部 分概略剖面图。 本实施例除了使用直径 180mm( 当中，等离子体产生区域的直径 130mm) 的铝制圆盘所形成的高频天线导体 43 以外，其余几乎与实施例 1 相同。 但是实施例 1 所 设有的磁场产生装置并不在本实施例使用。 另外，配合高频天线导体 43 的形状，将绝缘 碍子框体 44 变更为圆形环状，将电介质遮蔽板 47 变更为圆盘状，将开口部 49 变更为圆 形，从而分别不同于实施例 1。 高频天线导体 43 的圆盘圆周上的点 ( 供电点 ) 通过整合 器连接高频电源 ( 频率 13.56MHz)，在通过该供电点的直径上的圆盘端部的点接地。
使用实施例 3 的等离子体产生装置，进行以下实验。
首先将真空容器 11 内部排气至 1.0×10-3Pa 以下，然后由图中未表示的气体导入 部导 100ccm 的氩气至真空容器 11 内，将真空容器 11 内的压力调整至 10Pa。 之后对高 频天线导体 43 施加高频电力，在真空容器内产生等离子体。 然后用设置于真空容器 11 内的朗缪尔探针 40 测定产生的等离子体的特性。
此测试结果表示于图 5 ～图 7。 如图 5 所示，电子密度在相对于施加的高频电 力 (RF 功率 ) 的曲线图中直线增加。 在高频电力为测定范围的最大值 1200W 时，电子 密度可以得到 7.5×1010(cm-3) 的相当高的值。 另外，等离子体电位 ( 图 6) 或电子温度 ( 图 7) 不依赖于高频电力，几乎为一定值，等离子体电位、电子温度分别可以获得 8V、 1.4eV 的非常低的值。 这样的等离子体特性表现出使用低电感的高频天线所产生的等离子 体特征。 如上所述，在本发明的等离子体产生装置，以确认了能够产生高密度且低损害 的等离子体。
实施例 4
关于实施例 4 的等离子体产生装置中的高频天线附近的结构，将主要部分的概
略剖面表示于图 8。 本实施例几乎与实施例 1 的结构相同，但不使用凸缘 12，将绝缘碍 子框体 64 直接当凸缘使用，并在高频天线导体 63 的真空容器大气侧表面设置凹凸部 61， 等离子体室侧表面接合铜箔 62。
如图 8 所示，在高频天线导体 63 的真空容器大气侧表面，形成有垂直于天线导 体长边方向的多个槽 ( 凹凸部 61)。 如此一来，高频天线导体 63 的真空容器大气侧表面 相对于高频电流的流动会有高的阻抗。 另一方面，高频天线导体 63 的等离子体室侧表面 因为接合低电阻率构件的铜箔 62，使得对高频电流的流动变成低阻抗。 像这样将高频天 线导体 63 的真空容器大气侧表面与等离子体室侧表面的阻抗给予一差值，高频天线导体 的真空容器内部侧表面所流过的高频电流会增加，所供给的高频电力有效率地消耗于等 离子体产生上。
接合于高频天线导体 63 的等离子体室侧表面的铜箔 62，通过将厚度设在相对于 高频电流而言集肤效应所能及的深度以上，可以再进一步降低阻抗。 另外，铜箔 62 不光 只接合在高频天线导体 63 的等离子体室侧表面，还延长到供给高频天线导体电力的供电 部的位置，如此一来，能够将大部分的高频电流流入上述的铜箔部分，更有效地产生等 离子体。 在本实施例，铜箔的厚度为 100μm，并将供电部连接铜箔 62。 而高频电源 20 则使用频率 13.56MHz、最大输出 3kW 的电源。 使用实施例 4 的等离子体产生装置进行以下实验。
首先将真空容器 11 内部排气至 1.0×10-3Pa 以下，然后由图中未表示的气体导入 部导入 100ccm 的氩气至真空容器内，将真空容器内的压力调整至 1.33Pa。 之后对高频天 线导体 63 施加高频电力，在真空容器内产生等离子体。 然后用设置于真空容器内的朗缪 尔探针 ( 未图示 ) 测定产生的等离子体的密度。
距离上述天线导体表面 80mm 的等离子体室内的电子密度测定结果表示于图 9。 电子密度几乎随着施加的高频电压呈比例地增加。 高频电力在 1.5kW 时电子密度为 1.02×1012(cm-3)。 而高频功率吸收效率约为 80％。 此结果与使用高频天线导体的两面 都同样加工的天线导体的比较实验的结果 0.84×1012(cm-3) 相比，可以看出电子密度增加 了约 22％。
在本实施例，在高频天线导体 63 的真空容器大气侧表面形成了垂直于该高频天 线导体的长边方向的多个槽，但表面的凹凸加工只要是对高频电流的流动有高阻抗的加 工即可，并不限定于本实施例。 如图 10(a) 与图 10(b) 所示，高频天线导体 63 的真空容 器外侧表面形成蜂窝状图案部 61A，也可以抑制高频电流的流动。 而使用这样的蜂窝状 图案构造，可以保持天线导体的机械强度并寻求轻量化。
作为高频天线导体可以将电阻率高的铁 - 铬系合金 ( 不锈钢 ) 等当作基材使用， 在其表面的必要部分形成低电阻率的金属层。 也可以使用绝缘物的陶瓷材料等作为上述 高频天线导体的基材，在等离子体室侧表面形成低电阻率的金属层。 在这个情况下，高 频电流只会在等离子体室侧表面流动，对高密度的等离子体产生上极为有效。 而上述的 陶瓷材料可以使用石英、氧化铝、碳化硅等氧化物、氮化物、碳化物、或氟化物。
实施例 5
关于实施例 5 的等离子体产生装置中的高频天线附近的结构，将主要部分的概 略剖面表示于图 11(a) 与图 11(b)。 本实施例的高频天线附近的结构与实施例 4 几乎相
同，而与实施例 4 形状相异的绝缘碍子框体 64A 嵌入设于真空容器器壁的开口部。 又将 高频天线导体 63 的等离子体室侧表面进行镜面加工，在高频天线导体 63 的等离子体室侧 表面的阻抗降低的同时，在此高频天线导体 63 与绝缘碍子框体 64A 间插入真空密封件 65 来固定，而成为一体化的结构。 通过这样的结构，可以将高频天线导体 63 的等离子体室 侧表面设为与真空容器内壁面同一面 ( 图 11(a)) 或比真空容器内壁面更向等离子体室侧 突出 ( 图 11(b) 图 )，等离子体室内高密度的等离子体可以有效地产生。 高频天线导体 63 的装卸或保养检查也可以容易地进行。
在本实施例，在上述高频天线导体 63 的等离子体室侧表面，作为遮蔽板 67，由 绝缘碍子框体 64A 夹持厚度 0.6mm、电阻率 1000 ～ 4000Ωcm 的 n 型高纯度硅板。 将硅 板作为遮蔽板使用下的高频功率吸收效率的变化在 2％以下，几乎没有影响，可以遮蔽高 频天线导体与等离子体之间的直接接触。 通过使用这样的高纯度硅板，可以防止天线导 体材料的喷溅，同时在例如生成多晶硅薄膜的情况下，遮蔽板可以防止喷溅所造成的杂 质原子的混入。 遮蔽板 67 不限于高纯度的硅板，也可以使用石英板等电介质板。 也可 以在电介质板表面覆盖高纯度硅膜来使用。
本发明的等离子体产生装置通过绝缘碍子框体 64A 与板状的高频天线导体 63 而 耐于真空容器内外的气压差，因此设置于高频天线导体的等离子体室侧表面的遮蔽板 67 不需要讲求机械强度，而能够使用极薄的电介质板或电介质层。 因此能够减少在该电介 质板或电介质层的电力损失，有效提高等离子体产生效率。 又，将高频天线导体 63 和绝 缘碍子框体 64A 嵌入设于真空容器 11 壁面的开口部 19，可以降低高频天线导体与真空容 器间的电容量，抑制由于电容耦合所产生的高频电力损失。 实施例 6
本发明实施例 6 的等离子体产生装置的概略剖面图示于图 12。 本实施例的等离 子体产生装置在真空容器 11 的顶板设有大致并排配置的五个长方形开口部 191 ～ 195，分 别插入绝缘碍子框体 64A，高频天线导体 731 ～ 735 安装于其上。 用于产生等离子体的 原料气体由以一定的间隔设置于导入真空容器内的气体管 24 的管壁的细孔 ( 图中未表示 ) 供给。 真空容器 11 通过连接排气口 25 的真空泵 ( 图中未表示 ) 排气。 真空容器 11 内 设有基板支撑台 29，其表面载有基板 S。 在基板支撑台 29 上可以因需要设置加热基板用 的加热器 ( 图中未表示 )，而能调整基板温度。
关于实施例 6 的等离子体产生装置的高频天线附近的结构，将主要部分概略图 示于图 13。 图 13(a) 为高频天线导体周边的概略俯视图，图 13(b) 为 A-A’的剖面图， 图 13(c) 为剖面部分的放大图。
如图 13(a) 所示，5 个高频天线导体 731 ～ 735 的端部与铜板制的供电条 74 电连 接，供电条 74 中央部通过匹配箱 21 连接到高频电源 20(13.56MHz)，并由其供应高频电 力。 另外，高频天线导体 731 ～ 735 的另一端部由铜板制的接地条 75 电连接，该接地条 75 的两端部与处于接地电位的真空容器 11 的顶板连接。
通过上述的连接，可以使包括供电条 74 及接地条 75 在内的各个高频天线导体 731 ～ 735 中流过的高频电流的电流路实质上是同样的长度。 因此各高频天线导体 731 ～ 735 的阻抗几乎相同，等离子体室内能够产生均匀密度的等离子体。根据本发明，通过一 个高频电源与匹配箱，就能够使多个天线导体流过几乎相同的高频电流，而能够提供价
廉的等离子体处理装置。 以下，将多个高频天线导体作以 1 组的结构称为 “高频天线构 成体”。
又，图 13(c) 所示的高频天线导体 731 的周边结构除了高频天线导体 731 的真空 容器大气侧表面没有设置凹凸部以外，其余皆与实施例 5 相同。 高频天线导体 731 的等 离子体室侧表面采取与真空容器的内壁面在同一平面的构造。
本实施例的变形例表示于图 14。 图 14 中，5 个高频天线导体的一端部通过供电 条 74A 电连接，另一端部通过接地条 75A 电连接。 高频电源 20 通过匹配箱 21 连接至供 电条 74A 的一端，接地条 75A 的接地则是在从连接高频电源 20 一侧的高频天线导体 731 开始数过来的最后一个高频天线导体一侧 ( 高频天线导体 735 侧 ) 的端部进行。 通过这 样的结构，可以使各个高频天线导体 731 ～ 735 的阻抗几乎相同，而能够使各个高频天线 导体中流过的高频电流几乎相同。
更进一步如图 14 所示，本变形例通过一个模式切换开关 80 将接地条 75A 接地。 将此模式切换开关 80 切到断开会将高频天线导体 731 ～ 735 脱离接地状态，因此能将等 离子体的模式由感应耦合等离子体切换为电容耦合等离子体。 通过将等离子体的模式切 到电容耦合等离子体，利用喷溅或蚀刻去除高频天线导体表面或遮蔽板表面堆积的堆积 物会变得容易。 又，将模式接换开关 80 由断开状态回到接通状态，等离子体的模式能够 由电容耦合等离子体回到感应耦合等离子体。 像这样切换高频天线导体的接地状态所达 成的等离子体的模式切换，也可以在其他实施例进行。
实施例 7
关于实施例 7 的高频天线构成体附近的结构，其主要部分概略俯视图示于图 15。 在本实施例中，将高频天线导体 731 ～ 735 长边方向的长度设为实施例 6 的 2 倍的 1200mm。 5 个长方形开口部 191 ～ 195 与 5 块长方形高频天线导体 731 ～ 735 以一定的 间隔大致并列配置。 高频天线导体 731 ～ 735 的中央部通过供电条 74B 电连接，高频天 线导体 731 ～ 735 长边方向的两端部则分别通过接地条 75B 电连接。 高频电源 20 通过匹 配箱 21 连接供电条的一端，接地条 75B 的接地则是在从连接高频电源 20 一侧的高频天线 导体 731 开始数过来的最后一个高频天线导体一侧 ( 高频天线导体 735 侧 ) 的端部进行。 通过这样的结构，可以使包括供电条及接地条在内的各个高频天线导体 731 ～ 735 的阻抗 几乎相同，能够使各个高频天线导体中流入的高频电流几乎相同。 又，可以不增加各个 高频天线导体的阻抗，而将等离子体产生区域扩大至几乎 2 倍。
又，作为本实施例的变形例 1，在图 15 所示的高频天线构成体中，供电条与接 地条的配置可以交换。 在这个情况下，接地条为 1 块，而供电条为 2 块，因此接地条的 接地点 77 仅有 1 点，供电条的供电点 76 则有 2 点 ( 图 16(a) 及图 16(b))。 高频电源及 匹配箱可以如图 16(a) 所示在各供电点 76 各设置 1 组，也可以如图 16(b) 所示将 1 组高 频电源及匹配箱连接在各供电点。 通过这样的结构，与上述实施例同样，可以使包括供 电条及接地条在内的各个高频天线导体 731 ～ 735 的阻抗几乎相同，能够使各个高频天线 导体中流入的高频电流几乎相同。
又，作为本实施例的变形例 2，如图 17 所示，将供电点 76 设于供电条 74B 的中 央部，将接地点 77 设在 2 块接地条的所有两端部，通过这样的结构，可以使各高频天线 导体的阻抗与流入天线导体的高频电流几乎相同。此外，这些高频天线构成体能够以一定的间隔设置多个。 因此能够提供大面积 的等离子体产生装置或等离子体处理装置。
实施例 8
关于实施例 8 的等离子体产生装置中的高频天线附近的结构，主要部分概略剖 面示于图 18。 本实施例如图 18 所示，由 3 个以上的高频天线导体所组成的高频天线构成 体的至少两端的天线导体的表面向比所述两端更靠内侧的天线导体的方向倾斜。 如此一 来，通过将两端部的天线导体的表面往中央部倾斜，可以补偿天线构成体两端部的电子 密度降减低的情形，能够在整个面上产生几乎一样密度的等离子体。
之前的实施例使用的是频率 13.56MHz 的高频电力，但并不限于此频率，也可使 用如 500MHz 的高频或 13.56MHz 以下的频率。 但要产生均匀密度的等离子体，高频电力 的该频率的真空波长最好是在上述长方形高频天线导体的长边方向的长度的 8 倍以上。
又，目前为止所说明的例子都是在真空容器上面 ( 顶板 ) 的一部分设置开口部， 但也可以如图 19 所示，将整个顶板作为高频天线导体 53 来使用。 另外也可以将与之前 所说的同样的高频天线导体设于真空容器的侧面。 而使用多个高频天线导体的情况下， 也可以是高频电源与匹配箱分别与每个高频天线导体连接 1 台的构造 ( 图 20)，也可以使 用长方形以外形状的高频天线导体。
[ 符号说明 ]
11 ～真空容器 ；
12 ～凸缘 ；
13、33、43、53、63、731、732、733、734、735 ～高频天线导体 ；
14、44、64、64A ～绝缘碍子框体 ；
15 ～第 1 真空密封件 ；
16 ～第 2 真空密封件 ；
17、47、67 ～电介质遮蔽板 ；
18 ～磁场产生装置 ；
19、191、192、193、194、195、49 ～开口部 ；
20 ～高频电源 ；
21 ～匹配箱 ；
22 ～冷却水流路 ；
23 ～切口部 ；
24 ～气体管 ；
25 ～排气口 ；
29 ～基体台 ：
30 ～突起部 ；
40 ～朗缪尔探针 ；
61 ～凹凸部 ；
61A ～蜂窝图案部 ；
62 ～铜箔 ；
65 ～真空密封件 ；74、74A、74B ～供电条 ； 75、75A、75B ～接地条 ； 76 ～供电点 ； 77 ～接地点 ； 80 ～模式切换开关。