JP2004356511A - Plasma treatment device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットパネルディスプレイ(FPD)基板等の被処理基板に対して、誘導結合プラズマによりプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、フラットパネルディスプレイの一種である液晶表示装置(LCD)の製造プロセスにおいては、被処理基板であるLCDガラス基板に対して、エッチングやスパッタリング、CVD(化学気相成長)等のプラズマ処理が多用されている。
【0003】
このようなプラズマ処理を行うためのプラズマ処理装置としては、種々のものが用いられているが、その中で、高密度プラズマを発生することができるものとして誘導結合プラズマ(ICP)処理装置が知られている。
【0004】
誘導結合プラズマ処理装置は、特許文献1に開示されているように、典型的には、真空に保持可能なプラズマ処理を行うための処理室の天井が誘電体壁で構成され、その上に高周波(RF)アンテナが配設されている。そして、この高周波アンテナに高周波電力が供給されることにより、処理室内に誘導電界が形成され、この誘導電界により処理室に導入された処理ガスがプラズマ化し、このようにして形成された処理ガスのプラズマによりエッチング等のプラズマ処理が施される。
【0005】
ところで、LCDの製造工程において処理される被処理基板(LCDガラス基板)は、生産効率の向上等を目的として、通常、1枚の被処理基板から複数枚、例えば9枚のLCDパネル製品が得られるような寸法に設定される。従って、被処理基板であるLCDガラス基板の寸法は、市販のLCDに比べてかなり大きなものとなる。更に、近年、LCD自体(画面サイズ)の大型化に伴って、被処理基板であるLCDガラス基板の寸法は、大型化しており、例えば、1辺が2mに達するような巨大なLCDガラス基板も出現している。
【0006】
このため、LCDガラス基板を処理するための誘導結合プラズマ処理装置も大型化し、これに伴い高周波アンテナも大型化している。
【0007】
【特許文献1】
特開平7−106316号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように高周波アンテナが大型化すると、誘電体壁に生じる容量結合成分も増加し、プラズマ分布の均一性の低下、さらには処理室内での堆積物の発生および誘電体壁の削れ、さらには、これらに起因する基板への微小異物(パーティクル)の付着等の原因となる。
【0009】
このため、高周波アンテナ(誘電体壁)と基板との距離を大きくしたり、アンテナを誘電体壁面に対して垂直に立てる等の対策が考えられるが、この場合には、処理室の容積増加、プラズマと基板との距離の増加によるエッチングレートの低下、さらにはアンテナとプラズマ間の容量結合減少によるプラズマの着火性の悪化等の別の問題を生じる。
【0010】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、プラズマの着火性を悪化させることなく、装置の大型化による高周波アンテナの大型化と、高周波アンテナとプラズマとの容量結合成分の低減によるプラズマ処理の均一化および被処理基板への異物付着の減少とを両立させることが可能なプラズマ装置を提供することを目的とする。
【0011】
また、本発明は、処理室の容積を増加させることなく、高周波アンテナとプラズマとの容量結合成分の低減によるプラズマ処理の均一化および被処理基板への異物付着の減少と、プラズマの着火性の向上とを両立させることが可能なプラズマ装置を提供することを目的とする。
【0012】
また、本発明は、高周波アンテナとプラズマとの容量結合成分の低減によるプラズマ処理の均一化および被処理基板への異物付着の減少と、エッチングレート等のプラズマ処理効率の向上とを両立させることが可能なプラズマ装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第1の観点は、被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、誘導結合アンテナと、前記誘導結合アンテナに接続された高周波電源と、前記誘導結合アンテナと被処理基板との間に配置され、接地されていない導電性部材と、前記誘導結合アンテナと前記導電性部材とを接続し、これらとともに電気回路を構成するコンデンサと、を具備したプラズマ処理装置を提供する。
【0014】
本発明の第2の観点は、被処理基板にプラズマ処理を施す処理室と、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、前記処理室の上部壁を構成する誘電体壁と、前記処理室外の前記誘電体壁に対応する部分に設けられ、高周波電力が供給されることにより前記処理室内に誘導電界を形成するための高周波アンテナとを具備し、前記誘導電界により前記処理ガスをプラズマ化して前記被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、前記誘導結合アンテナと前記被処理基板との間に配置された導電性部材と、前記導電性部材と前記誘導結合アンテナとを接続し、これらとともに電気回路を構成するコンデンサと、を備えているプラズマ処理装置を提供する。
【0015】
上記した本発明によれば、たとえば、誘導結合アンテナが大型化してプラズマとの容量結合が増加する場合でも、誘導結合アンテナを処理室(誘電体壁)から十分離すことで当該容量結合を低下させ、高周波アンテナとプラズマとの容量結合成分の低減によるプラズマ処理の均一化および被処理基板への堆積異物の付着の低減を実現できるとともに、コンデンサを含む電気回路を介して誘導結合アンテナと接続された導電性部材とプラズマとの必要最小限の容量結合により、プラズマの着火性の維持向上を実現できる。また、プラズマ処理中は、コンデンサの存在により、プラズマ着火に必要な量以上の高周波電力の導電性部材への供給が制限され、導電性部材の存在がプラズマ処理に影響することを抑止できる。
【0016】
また、高周波アンテナを処理室(誘電体壁)から十分離すことができることにより、誘電体壁を被処理基板に近づけるように処理室の容積を削減でき、誘電体壁の直下に形成されるプラズマと被処理基板との距離が縮まることで、たとえばプラズマエッチングにおけるエッチングレート等のプラズマ処理の向上を実現できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明のプラズマ処理装置の一実施形態に係る誘導プラズマエッチング装置を示す断面図、図2および図3は、本実施形態の誘導プラズマエッチング装置の一部を取り出して示す平面図である。この実施形態の装置は被処理基板、例えばLCDの製造においてLCDガラス基板上に薄膜トランジスターを形成する際に、メタル膜、ITO膜、酸化膜等をエッチングするために用いられる。
【0018】
この誘導プラズマエッチング処理装置は、導電性材料、例えば、内壁面がアルマイト処理(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10を有する。この本体容器10は分解可能に組み立てられており、接地線11により接地されている。本体容器10は、誘電体壁20により上下にアンテナ室30および気密な処理室40に区画されている。したがって、誘電体壁20は処理室40の天井壁を構成している。
【0019】
誘電体壁20の下面には、複数のガス吹き出し口21aを備えたシャワーヘッド21が設けられ、このシャワーヘッド21は、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90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90から供給された処理ガスがシャワーヘッド21の複数のガス吹き出し口21aを介して処理室40内へ吐出される。
【0020】
アンテナ室30内には誘電体壁20の上方に距離h2(後述の被処理基板Gからの距離h1)の高さの位置に誘電体壁20に対向するように高周波(RF)アンテナからなる誘導結合アンテナ60が配設されている。図2に例示されるように、この誘導結合アンテナ60は渦巻き状をなす複数の導体パターン61〜64を備えた平面型のコイルアンテナからなる。誘導結合アンテナ60は渦巻きの中心部60aが本体容器10の天井からその外側へ導出され、整合器65を介して高周波電源66に接続される。一方、複数の導体パターン61〜64の各々の渦巻きの外側端部は、複数のコンデンサC1〜C4の各々を介して本体容器10に接続され、これにより接地されている。
【0021】
プラズマ処理中、高周波電源66からは、誘導電界形成用の例えば周波数が13.56MHzの高周波電力が誘導結合アンテナ60へ供給される。このように高周波電力が供給された誘導結合アンテナ60により、処理室40内に誘導電界が形成され、この誘導電界により、ガス吹き出し口21aから供給された処理ガスがプラズマ化される。この際の高周波電源66の出力は、プラズマを発生させるのに十分な値になるように適宜設定される。
【0022】
誘導結合アンテナ60の誘電体壁20からの距離h2は、処理室40内に形成されるプラズマと当該誘導結合アンテナ60とが容量結合しない十分な距離に設定されている。
【0023】
本実施形態の場合、誘電体壁20の上面には、プラズマに容量結合する容量パターン50が設けられており、容量値が固定あるいは可変なコンデンサC5を備えた電気回路100を介して上方の誘導結合アンテナ60に接続されている。
【0024】
この容量パターン50は、図3に例示されるように、十字形の軸部50aの各々に、閉回路を構成しないように先端部が開放された複数のフィン50bを卍形に放射状に接続した構成となっている。容量パターン50の複数のフィン50bは、その上方に位置する誘導結合アンテナ60から処理室40に至る誘導電界を阻害しないように、かつ、処理室40内に形成されるプラズマとの容量結合が所望の真空度におけるプラズマ着火に必要な最小値となるように、相互の間隙が十分に大きく、細長く、すなわち誘電体壁20に対する正射影の面積が最小となるように形成されている。
【0025】
また、誘導結合アンテナ60と容量パターン50との間に介在するコンデンサC5の容量値は、たとえば、プラズマに対する容量パターン50の容量値のほぼ1/2になるように設定され、プラズマ着火に必要な値以上の電力が、高周波電源66に接続された誘導結合アンテナ60の側から容量パターン50に供給されないように制限している。
【0026】
なお、処理室40の真空度に応じてプラズマ着火に必要な容量パターン50の容量値は異なるため、この容量パターン50と直列なコンデンサC5の容量値を手動操作または自動で可変とし、コンデンサC5と容量パターン50の合成容量値が、プラズマ着火に必要な値に設定されるようにすることができる。
【0027】
処理室40内の下方には、誘電体壁20を挟んで誘導結合アンテナ60と対向するように、LCDガラス基板等の被処理基板Gを載置するための載置台としてのサセプタ70が設けられている。サセプタ70は、導電性材料、例えば表面がアルマイト処理(陽極酸化処理)されたアルミニウムで構成されている。サセプタ70に載置された被処理基板Gは、静電チャック(図示せず)によりサセプタ70に吸着保持される。
【0028】
サセプタ70は絶縁体枠71内に収納され、さらに、中空の支柱72に支持される。支柱72は本体容器10の底部を気密状態を維持しつつ貫通し、本体容器10外に配設された昇降機構(図示せず)に支持され、被処理基板Gの搬入出時に昇降機構によりサセプタ70が上下方向に駆動される。なお、サセプタ70を収納する絶縁体枠71と本体容器10の底部との間には、支柱72を気密に包囲するベローズ73が配設されており、これにより、サセプタ70の上下動によっても処理室40内の気密性が保証される。また処理室40の側壁41には、被処理基板Gを搬入出するためのゲートバルブ74が設けられている。
【0029】
サセプタ70には、中空の支柱72内に設けられた給電棒により、整合器75を介して高周波電源76が接続されている。この高周波電源76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の高周波電力をサセプタ70に印加する。このバイアス用の高周波電力により、処理室40内に生成されたプラズマ中のイオンが効果的に被処理基板Gに引き込まれる。
【0030】
さらに、サセプタ70内には、被処理基板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72を通して本体容器10外に導出される。
【0031】
処理室40の底部には、排気管81を介して真空ポンプ等を含む排気機構80が接続される、この排気機構80により、処理室40が排気され、プラズマ処理中、処理室40内が所定の真空雰囲気(例えば1.33Pa)に設定、維持される。
【0032】
本実施形態では、上述のように、誘導結合アンテナ60や容量パターン50とプラズマとの容量結合が十分に小さくなるようにされているため、当該容量結合による処理室40内での堆積物やそれに起因する異物等の発生を懸念することなく、被処理基板Gと誘電体壁20の距離h3を十分に小さく、たとえば、ゲートバルブ74による被処理基板Gの処理室40内への搬入出に必要な最小限の寸法とすることができる。
【0033】
これにより、誘電体壁20と被処理基板Gとの間に形成されるプラズマと当該被処理基板Gとの距離が縮まり、プラズマによる被処理基板Gのエッチング処理における高いエッチングレートを実現できる。
【0034】
次に、以上のように構成される誘導結合プラズマエッチング装置を用いて、被処理基板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の一例について説明する。
【0035】
まず、ゲートバルブ74を開にした状態でそこから搬送機構(図示せず)により被処理基板Gを処理室40内に搬入し、サセプタ70の載置面に載置した後、静電チャック(図示せず)により被処理基板Gをサセプタ70上に固定する。次に、処理ガス供給系90から、エッチングガスを含む処理ガスを誘電体壁20のガス吹き出し口21aを通じて処理室40内に吐出させるとともに、排気機構80により排気管81を介して処理室40内を真空排気することにより、処理室内を例えば1.33Pa程度の圧力雰囲気に維持する。
【0036】
次に、高周波電源66から13.56MHzの高周波を誘導結合アンテナ60に印加し、これにより誘電体壁20を介して処理室40内に均一な誘導電界を形成する。そして、電気回路100のコンデンサC5を介して誘導結合アンテナ60に接続されて誘電体壁20上に配置され、プラズマに容量結合する容量パターン50により、処理室40内で処理ガスがプラズマ化(着火)し、誘電体壁20から離間した誘導結合アンテナ60にて形成された誘導電界によって誘導結合プラズマが生成される。
【0037】
すなわち、誘導結合アンテナ60を誘電体壁20(被処理基板G)から遠ざけて当該誘導結合アンテナ60によるプラズマとの容量結合を低くしプラズマ分布を均一化しようとする場合には、プラズマとの容量結合低下のためプラズマ着火性が悪くなるが、本実施形態の場合には、誘導結合アンテナ60にコンデンサC5を介して接続され誘電体壁20(被処理基板G)に近接して配置された容量パターン50により、プラズマ着火に必要な最小の容量結合を確保して、プラズマ着火性の向上を実現でき、プラズマ形成の初期に確実にプラズマを形成することが可能になる。
【0038】
このように、本実施形態では、被処理基板Gの大型化に呼応して誘導結合アンテナ60が大型化しても、容量結合の低下によるプラズマの着火性の悪化を懸念することなく、距離h2のように、誘導結合アンテナ60を誘電体壁20から十分に離間させ、プラズマの分布の不均化の一因となる当該誘導結合アンテナ60とプラズマとの容量結合を低下させることができるので、装置の大型化と、プラズマ着火の安定化および均一なプラズマの形成とを両立させることが可能になる。
【0039】
このようにして処理室40内に均一に生成されたプラズマ中のイオンは、高周波電源76からサセプタ70に対して印加される6MHzの高周波電力によって被処理基板Gに効果的に引き込まれ、被処理基板Gに対して均一なエッチング処理が施される。
【0040】
さらに、本実施形態の場合には、上述のようにプラズマの着火性の悪化を懸念することなく、誘導結合アンテナ60を誘電体壁20から離間させることができるので、この誘電体壁20を被処理基板Gに近接するように移動させた構造として、処理室40の容積を減少させることが可能になり、誘電体壁20と被処理基板Gとの間の空間に形成されるプラズマと当該被処理基板Gとの距離が縮まり、当該プラズマによる被処理基板Gへのエッチング作用におけるエッチングレートが増大する。
【0041】
この結果、エッチングの所要時間の短縮によるスループット向上が可能になる。また、処理室40の容積の減少により、真空排気の所要時間も短縮され、この点でもスループットの向上に寄与する。
【0042】
なお、容量パターン50の構造としては、図3に例示した形状にかぎらず、図4に例示した形状とすることもできる。
【0043】
すなわち、図4に例示された容量パターン51は、X字形の軸部51aに対して、互いに直交する複数のフィン51bを備えた形状を呈している。これにより、容量パターン51の個々のフィン51bは、図2に例示されるような誘導結合アンテナ60の渦巻き状をなす複数の導体パターン61〜64と直交する位置関係となり、容量パターン51と誘導結合アンテナ60の導体パターンにおいて平行な部分が減少し、誘導結合アンテナ60から放射され処理室40に至る誘導電界が容量パターン51によって減衰する割合が減り、誘導結合アンテナ60による効率的なプラズマ励起が可能になる。
【0044】
また、電気回路100としては、図5に例示されるようなスイッチを備えた電気回路110でもよい。この図5の電気回路110では、コンデンサC5として機能する可変容量コンデンサ111と、この可変容量コンデンサ111に直列なスイッチ112を備えている。
【0045】
可変容量コンデンサ111(コンデンサC5)は、外部から入力される容量制御信号111aによってその容量値を可変に設定可能となっている。
【0046】
スイッチ112は、外部から入力されるスイッチ開閉制御信号112aにて開閉動作が制御され、閉じた状態では、容量パターン50が可変容量コンデンサ111(コンデンサC5)を介して誘導結合アンテナ60に電気的に接続され、開いた状態では、容量パターン50が誘導結合アンテナ60から電気的に切り離された状態となる。
【0047】
これにより、被処理基板Gに対する処理の種別により、要求される処理室40の雰囲気等が異なる場合、すなわち、プラズマの着火性の難易度が異なる場合、その着火性の難易度に応じて、プラズマの着火が可能な必要最小限の容量結合を容量パターン50が持つように、可変容量コンデンサ111(コンデンサC5)の容量を設定/制御することが可能になる。
【0048】
また、スイッチ112は、一例として、プラズマ処理開始時のプラズマ着火時に閉じておき、着火後は開くように開閉状態が制御される。これにより、プラズマ処理開始時には、容量パターン50がコンデンサC5を介して誘導結合アンテナ60に接続される状態にして、容量パターン50がプラズマの着火を補助して確実なプラズマの着火を実現するとともに、着火後は、容量パターン50を誘導結合アンテナ60から電気的に完全に切り離して、当該容量パターン50の容量結合がプラズマの均一性等に影響しないように制御することができる。
【0049】
図6および図7に、上述の図1および図2の例とは異なる形状の誘導結合アンテナを備えた装置構成例を示す。図6は、プラズマ処理装置の断面図であり、図7は、誘導結合アンテナを取り出して示す平面図である。なお、図6および図7において、図1および図2と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【0050】
この図6の例では、誘導結合アンテナ60−1は、高周波電源66に接続される中心部60−1aから引き出され高さ方向に螺線状に引き回される複数の導体パターン61−1〜64−1を、互いに重なり合わないように、アンテナ室30の断面空間をほぼ4等分するように配置した形状となっており、複数の導体パターン61−1〜64−1の各々の外側端部は、複数のコンデンサC1〜C4の各々を介して本体容器10に接続され、これにより接地されている。
【0051】
この場合、誘導結合アンテナ60−1の複数の導体パターン61−1〜64−1は中心部60−1aから個別に分割可能になっており、これにより、誘導結合アンテナ60−1が大型化しても、装置の分解や組み立てにおいて、誘導結合アンテナ60−1の取り扱いが容易になる、という利点がある。
【0052】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、容量パターンや誘導結合アンテナの形状は、上述の形状に限らず、種々変更可能である。また、容量パターンは処理室の内部に配置してもよい。
【0053】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプラズマ処理装置によれば、処理室内の種々の雰囲気に対して、プラズマの着火性を悪化させることなく、装置の大型化による高周波アンテナの大型化と、高周波アンテナとプラズマとの容量結合成分の低減によるプラズマ処理の均一化および被処理基板への異物付着の減少とを両立させることが可能となる。
【0054】
また、処理室の容積を増加させることなく、高周波アンテナとプラズマとの容量結合成分の低減によるプラズマ処理の均一化および被処理基板への異物付着の減少と、プラズマの着火性の向上とを両立させることが可能となる。
【0055】
また、高周波アンテナとプラズマとの容量結合成分の低減によるプラズマ処理の均一化および被処理基板への異物付着の減少と、エッチングレート等のプラズマ処理効率の向上とを両立させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る誘導プラズマエッチング装置を示す断面図。
【図2】本発明の一実施形態に係る誘導プラズマエッチング装置の構成要素の平面図。
【図3】本発明の一実施形態に係る誘導プラズマエッチング装置の構成要素の平面図。
【図4】本発明の一実施形態に係る誘導プラズマエッチング装置の構成要素の変形例を示す平面図。
【図5】本発明の一実施形態に係る誘導プラズマエッチング装置の電気回路の変形例の概念図。
【図6】本発明の一実施形態に係る誘導プラズマエッチング装置の変形例の斜視図。
【図7】本発明の一実施形態に係る誘導プラズマエッチング装置の変形例の構成要素の平面図。
【符号の説明】
10…本体容器
20…誘電体壁
21…シャワーヘッド
30…アンテナ室
40…処理室
50…容量パターン(導電性部材)
50a…軸部
50b…フィン
51…容量パターン(導電性部材)
51a…軸部
51b…フィン
60…誘導結合アンテナ
60a…中心部
61〜64…導体パターン
60−1…誘導結合アンテナ
60−1a…中心部
61−1〜64−1…導体パターン
65…整合器
66…高周波電源
70…サセプタ
80…排気機構
100…電気回路
110…電気回路
111…可変容量コンデンサ
111a…容量制御信号
112…スイッチ
112a…スイッチ開閉制御信号
C1〜C4…コンデンサ
C5…コンデンサ
G…被処理基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus that performs plasma processing on a substrate to be processed, such as a flat panel display (FPD) substrate, using inductively coupled plasma.
[0002]
[Prior art]
For example, in a manufacturing process of a liquid crystal display (LCD), which is a kind of flat panel display, plasma processing such as etching, sputtering, and CVD (chemical vapor deposition) is frequently used on an LCD glass substrate as a substrate to be processed. Have been.
[0003]
Various types of plasma processing apparatuses are used for performing such plasma processing. Among them, an inductively coupled plasma (ICP) processing apparatus is known as a type capable of generating high-density plasma. Has been.
[0004]
As disclosed in Patent Literature 1, an inductively coupled plasma processing apparatus typically includes a dielectric wall on a ceiling of a processing chamber for performing plasma processing that can be maintained in a vacuum, and a high frequency An (RF) antenna is provided. When high-frequency power is supplied to the high-frequency antenna, an induction electric field is formed in the processing chamber, and the processing gas introduced into the processing chamber is turned into plasma by the induction electric field. Plasma processing such as etching is performed by the plasma.
[0005]
By the way, for the substrate to be processed (LCD glass substrate) processed in the LCD manufacturing process, a plurality of, for example, nine LCD panel products are usually obtained from one substrate for the purpose of improving production efficiency and the like. It is set to the size that can be done. Therefore, the dimensions of the LCD glass substrate, which is the substrate to be processed, are considerably larger than those of commercially available LCDs. Further, in recent years, the size of an LCD glass substrate as a substrate to be processed has been increasing with the enlargement of the LCD itself (screen size). For example, a huge LCD glass substrate having a side of 2 m has been used. Has appeared.
[0006]
For this reason, an inductively coupled plasma processing apparatus for processing an LCD glass substrate has also been increased in size, and accordingly, a high-frequency antenna has also been increased in size.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-7-106316
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the high-frequency antenna is enlarged as described above, the capacitive coupling component generated on the dielectric wall also increases, the uniformity of the plasma distribution is reduced, and furthermore, the generation of deposits in the processing chamber and the shaving of the dielectric wall, Further, these may cause attachment of minute foreign matter (particles) to the substrate.
[0009]
For this reason, measures such as increasing the distance between the high-frequency antenna (dielectric wall) and the substrate or standing the antenna perpendicular to the dielectric wall are conceivable. In this case, the volume of the processing chamber is increased, Other problems arise, such as a decrease in the etching rate due to an increase in the distance between the plasma and the substrate, and a deterioration in the ignitability of the plasma due to a decrease in the capacitive coupling between the antenna and the plasma.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has been made to increase the size of a high-frequency antenna by increasing the size of a device and reduce the plasma coupling by reducing the capacitive coupling component between the high-frequency antenna and the plasma without deteriorating the ignitability of the plasma. It is an object of the present invention to provide a plasma apparatus capable of achieving both uniform processing and reduction in foreign matter adhesion to a substrate to be processed.
[0011]
In addition, the present invention provides uniform plasma processing by reducing a capacitive coupling component between a high-frequency antenna and plasma, reduces foreign matter adhesion to a substrate to be processed, and increases plasma ignitability without increasing the volume of a processing chamber. It is an object of the present invention to provide a plasma device capable of achieving both improvement and improvement.
[0012]
Further, the present invention can achieve both uniform plasma processing by reducing the capacitive coupling component between the high-frequency antenna and the plasma, reduction of foreign matter adhesion to the substrate to be processed, and improvement in plasma processing efficiency such as an etching rate. It is an object to provide a possible plasma device.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, a first aspect of the present invention is a plasma processing apparatus for performing a plasma process on a substrate to be processed, comprising: an inductively coupled antenna; a high-frequency power source connected to the inductively coupled antenna; A conductive member disposed between the inductively coupled antenna and the substrate to be processed and not grounded, and a capacitor that connects the inductively coupled antenna and the conductive member and forms an electric circuit with them. A plasma processing apparatus is provided.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a processing chamber for performing a plasma processing on a substrate to be processed, a processing gas supply system for supplying a processing gas into the processing chamber, an exhaust system for exhausting the processing chamber, A dielectric wall constituting an upper wall, and a high-frequency antenna provided on a portion corresponding to the dielectric wall outside the processing chamber and configured to generate an induction electric field in the processing chamber by supplying high-frequency power. A plasma processing apparatus that converts the processing gas into plasma by the induction electric field to perform plasma processing on the substrate to be processed, and a conductive member disposed between the inductive coupling antenna and the substrate to be processed. A plasma processing apparatus comprising: a capacitor that connects the conductive member and the inductive coupling antenna and forms an electric circuit together with the conductive member.
[0015]
According to the above-described present invention, for example, even when the inductive coupling antenna is enlarged and capacitive coupling with plasma increases, the inductive coupling antenna is sufficiently separated from the processing chamber (dielectric wall) to reduce the capacitive coupling. In addition to reducing the capacitive coupling component between the high-frequency antenna and the plasma, the plasma processing can be made uniform and the adhesion of deposited foreign matter to the substrate to be processed can be reduced, and connected to the inductively coupled antenna via an electric circuit including a capacitor. The minimum required capacitive coupling between the conductive member and the plasma can maintain and improve the ignitability of the plasma. In addition, during the plasma processing, the presence of the capacitor limits the supply of high-frequency power to the conductive member in an amount equal to or greater than that required for plasma ignition, thereby suppressing the presence of the conductive member from affecting the plasma processing.
[0016]
In addition, since the high-frequency antenna can be sufficiently separated from the processing chamber (dielectric wall), the volume of the processing chamber can be reduced so that the dielectric wall is close to the substrate to be processed, and the plasma formed immediately below the dielectric wall can be reduced. By reducing the distance to the substrate to be processed, for example, an improvement in plasma processing such as an etching rate in plasma etching can be realized.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an induction plasma etching apparatus according to one embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are plan views showing a part of the induction plasma etching apparatus of this embodiment. . The apparatus of this embodiment is used for etching a metal film, an ITO film, an oxide film, and the like when a thin film transistor is formed on a substrate to be processed, for example, an LCD glass substrate in manufacturing an LCD.
[0018]
The induction plasma etching apparatus has an airtight
[0019]
A
[0020]
In the
[0021]
During the plasma processing, a high frequency power for generating an induced electric field, for example, a frequency of 13.56 MHz, is supplied to the
[0022]
The distance h2 of the inductively coupled
[0023]
In the case of the present embodiment, on the upper surface of the
[0024]
As shown in FIG. 3, in this
[0025]
Further, the capacitance value of the capacitor C5 interposed between the
[0026]
Since the capacitance value of the
[0027]
A
[0028]
The
[0029]
A high-
[0030]
Further, in the
[0031]
An exhaust mechanism 80 including a vacuum pump and the like is connected to the bottom of the
[0032]
In the present embodiment, as described above, since the capacitive coupling between the inductively coupled
[0033]
Accordingly, the distance between the plasma formed between the
[0034]
Next, an example of a processing operation when performing a plasma etching process on the substrate G to be processed using the inductively coupled plasma etching apparatus configured as described above will be described.
[0035]
First, in a state where the
[0036]
Next, a high frequency of 13.56 MHz is applied to the
[0037]
That is, when the
[0038]
As described above, in the present embodiment, even if the
[0039]
The ions in the plasma uniformly generated in the
[0040]
Further, in the case of the present embodiment, the inductively coupled
[0041]
As a result, the throughput can be improved by shortening the time required for etching. In addition, the reduction in the volume of the
[0042]
The structure of the
[0043]
That is, the
[0044]
Further, the
[0045]
The capacitance value of the variable capacitance capacitor 111 (capacitor C5) can be variably set by a
[0046]
The opening / closing operation of the
[0047]
Accordingly, when the required atmosphere or the like of the
[0048]
The
[0049]
FIGS. 6 and 7 show an example of a device configuration provided with an inductive coupling antenna having a shape different from the examples of FIGS. 1 and 2 described above. FIG. 6 is a sectional view of the plasma processing apparatus, and FIG. 7 is a plan view showing the inductively coupled antenna. 6 and 7, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
[0050]
In the example of FIG. 6, the inductively coupled antenna 60-1 includes a plurality of conductor patterns 61-1 to 1-1 drawn from a central portion 60-1 a connected to the high-
[0051]
In this case, the plurality of conductor patterns 61-1 to 64-1 of the inductively coupled antenna 60-1 can be individually divided from the central portion 60-1a, thereby increasing the size of the inductively coupled antenna 60-1. Also, there is an advantage that the inductive coupling antenna 60-1 can be easily handled in disassembly and assembly of the device.
[0052]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, the shape of the capacitance pattern and the shape of the inductive coupling antenna are not limited to the above-described shapes, and can be variously changed. Further, the capacity pattern may be arranged inside the processing chamber.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the plasma processing apparatus of the present invention, it is possible to increase the size of the high-frequency antenna by increasing the size of the apparatus without deteriorating the ignitability of plasma for various atmospheres in the processing chamber. It is possible to make the plasma processing uniform by reducing the capacitive coupling component between the plasma and the plasma and to reduce the adhesion of foreign substances to the substrate to be processed.
[0054]
Also, without increasing the volume of the processing chamber, it is possible to achieve uniform plasma processing by reducing the capacitive coupling component between the high-frequency antenna and the plasma, to reduce the attachment of foreign substances to the substrate to be processed, and to improve the ignitability of the plasma. It is possible to do.
[0055]
In addition, it is possible to make plasma processing uniform by reducing the capacitive coupling component between the high-frequency antenna and the plasma, to reduce adhesion of foreign substances to the substrate to be processed, and to improve plasma processing efficiency such as an etching rate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an induction plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of components of an induction plasma etching apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view of components of an induction plasma etching apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing a modification of the components of the induction plasma etching apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a conceptual diagram of a modification of the electric circuit of the induction plasma etching apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view of a modification of the induction plasma etching apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan view of components of a modification of the induction plasma etching apparatus according to one embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
50a:
51a ...
Claims (14)
誘導結合アンテナと、
前記誘導結合アンテナに接続された高周波電源と、
前記誘導結合アンテナと被処理基板との間に配置され、接地されていない導電性部材と、
前記誘導結合アンテナと前記導電性部材とを接続し、これらとともに電気回路を構成するコンデンサと
を具備したことを特徴とするプラズマ処理装置。A plasma processing apparatus for performing plasma processing on a substrate to be processed,
An inductively coupled antenna;
A high-frequency power supply connected to the inductive coupling antenna,
A conductive member that is arranged between the inductive coupling antenna and the substrate to be processed and is not grounded,
A plasma processing apparatus comprising: a capacitor that connects the inductive coupling antenna and the conductive member and forms an electric circuit together with the conductive member.
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、
前記処理室の上部壁を構成する誘電体壁と、
前記処理室外の前記誘電体壁に対応する部分に設けられ、高周波電力が供給されることにより前記処理室内に誘導電界を形成するための高周波アンテナとを具備し、前記誘導電界により前記処理ガスをプラズマ化して前記被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
前記誘導結合アンテナと前記被処理基板との間に配置された導電性部材と、前記導電性部材と前記誘導結合アンテナとを接続し、これらとともに電気回路を構成するコンデンサと、を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。A processing chamber for performing plasma processing on the substrate to be processed,
A processing gas supply system for supplying a processing gas into the processing chamber,
An exhaust system that exhausts the processing chamber;
A dielectric wall constituting an upper wall of the processing chamber;
A high-frequency antenna provided at a portion corresponding to the dielectric wall outside the processing chamber and configured to generate an induction electric field in the processing chamber by being supplied with high-frequency power; A plasma processing apparatus for performing plasma processing on the substrate to be processed by turning into plasma,
A conductive member disposed between the inductive coupling antenna and the substrate to be processed, and a capacitor that connects the conductive member and the inductive coupling antenna and forms an electric circuit together with the conductive member. A plasma processing apparatus characterized by the above-mentioned.
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