[发明专利]高频天线单元及等离子处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种感应耦合型高频天线及使用该高频天线的基板表面处理装置。

背景技术

近年来，在真空容器内配置高频天线的内置天线方式的等离子处理装置被开发且不断实用化。在该离子处理装置中，通过在高频天线上流动高频电流而在高频天线的周边形成感应电场，从而在真空容器内激发放电等离子。使用此放电等离子，可在被处理物体表面上形成期望的薄膜，或蚀刻处理被处理物体表面。

在内置天线方式的等离子处理装置中，因为在高频天线及放电等离子之间形成静电场，在高频天线中对于等离子产生负的直流自给偏压。由于此偏压，等离子中的离子被加速后入射至高频天线，且高频天线本身被溅镀(sputtering)。因为如此被溅镀的高频天线的材料的原子及离子被混入至放电等离子中，在这些直接或一旦附着于真空容器的内壁等之后，会导致附着于被处理物体表面的问题。

为了防止这种高频天线的溅镀，目前以绝缘体制(例如石英制)的保护管覆盖高频天线的外周。例如，在专利文献1中，公开了一种内置天线，以直径15mm的石英制保护管覆盖直径6mm的铜导管的高频天线的周围。

不过，在专利文献1记载的构成中，在高频天线及保护管之间的空间内的压力为与制程气压相同的压力。因此，在该空间内也会发生放电，结果，从高频天线放射的感应电场被消耗于上述空间中的放电，产生的问题是在真空容器内产生等离子这一目的难以实现。

[专利文献1]特开平11-317299号公报

为了解决上述问题，本发明的课题在于提供一种高频天线单元，其抑制在高频天线与保护管之间发生放电，且在真空容器内产生高密度的放电等离子。另外，课题还在于提供使用这些高频天线单元的等离子处理装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的高频天线单元，在用以在真空容器内产生等离子的装置中使用，其特征在于，包括：

a)高频天线，用以流动高频电流；

b)绝缘体制作的保护管，被设置在上述高频天线之中位于真空容器内的部分的周围；及

c)上述高频天线与上述保护管之间的缓冲区域。

在此，“缓冲区域”表示抑制电子加速的区域，例如，可由真空或绝缘体形成。在此，绝缘体也可系固体、液体、气体的任一状态。另外，缓冲区域也可由纤维状或粉末状等具有间隙的绝缘体形成。例如，市售的玻璃棉中，各个玻璃纤维为绝缘体，且在玻璃纤维之间具有数十～数百μm(不压缩而直接使用时)的间隙。即使制程气体进入这种间隙，通过存在玻璃纤维，可抑制高频电场造成之电子的加速及由其导致的制程气体的离子化。

因为通过如此在缓冲区域中抑制电子的加速，可抑制在此区域中发生持续的放电，故可防止由高频天线产生的电磁波的能量被无益地消耗。结果，可更有效率地在真空容器内产生等离子。

在本发明中，虽然如上述制程气体很可能侵入缓冲区域内，为了更进一步抑制放电，最好在上述保护管及上述真空容器之间包括气密封。通过使用这种气密封，可独立于真空容器调整缓冲区域内的气体的压力。若使缓冲区域成为真空，则可几近完全地防止在缓冲区域内的放电。另一方面，也可使缓冲区域与真空容器外连通，使得缓冲区域内变成大气压。在大气压之下，因为压力比一般等离子处理中的制程气体高，电子以更高的频率撞击气体分子。因此，电子不会被充分地加速，故可防止持续地放电。

对于上述保护管，可使用在成为基底的管的表面上施以由对等离子的耐受性比该基底管的材料高之材料构成的高耐受性被覆而成的构件。结果，通过高耐受性被覆确保高的耐等离子性，而可以基于耐等离子性以外的观点选择基底管的材料。

例如，在产生卤素等离子时，基底管的材料可使用虽然对卤素等离子的耐受性比较低但加工性优异的石英，高耐受性被覆的材料可使用氧化物陶瓷(氧化铝、氧化钇等)、氟化物陶瓷(氟化镁及氟化铝等)、氮化物陶瓷(氮化硅、氮化铝等)、碳化物陶瓷(碳化硅等)、硅的任一种或其二个以上的混合物。

对于上述高频天线，可使用在成为基底的金属部件的表面上施以由导电性比该基底金属部件的材料高之金属构成的高导电性被覆而成的构件。由于高频电流在流过导体时集中于导体表面(集肤效应)，被施以这种高导电性被覆的高频天线，无论基底金属部件的材料如何都具有高导电性。因此，基底金属部件的材料可使用具有导电性以外的特点(耐腐蚀性、加工的容易性、价格等)的材料。

上述高频天线最好是使冷媒通过的管状构件。从而，可防止高频天线的温度上升，电阻变高。