JP2005086208A - プラズマエッチング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ガスがチャンバー内に均一に流入するプラズマエッチング装置を提供する。
【解決手段】本発明のプラズマエッチング装置においては、チャンバー１０内に上部及び下部に各々配設されている上部プラズマ電極３２及び下部プラズマ電極３１が設けられ、また前記チャンバーと連結されているガス注入管６０と上部プラズマ電極との間には複数個の拡散板７０が配設されている。さらに上部及び下部プラズマ電極にプラズマ電圧を印加する電力発生器４０が設けられ、上部プラズマ電極には複数個の噴射孔３２ａが形成されており、拡散板には複数個の補助噴射孔７０ａが形成されている。
【選択図】 図１
Description
本発明はプラズマエッチング装置に関し、特に半導体素子や液晶表示装置の製造工程に用いられるプラズマエッチング装置に関する。
一般に、プラズマエッチング工程は、プラズマエッチング装置チャンバーの上部に連結されているガス注入管を通じてチャンバー内にガスが流入する装置内において行われる。この時、チャンバーの内部を横切って配設されている上部電極には、複数個の噴射孔が形成されており、ガス注入管によって上部電極に供給されたガスが噴射孔を通じてチャンバー内に位置しているガラス基板の全表面に噴射される。
しかし、ガラス基板の大型化に伴い１つのガス注入管を通じてチャンバー内に流入するガスが不均一に噴射されるおそれが大きくなった。即ち、ガス注入管を通じて流入したガスがガス注入管から所定間隔離れている上部電極の噴射孔を通じてチャンバー内に流入する場合、ガラス基板が大きいため、ガラス基板の中央部にはガスが多量噴射され、ガラス基板の周辺部にはガスが少量噴射される。したがって、流入するガスの流量と密度がチャンバー内で不均等に分布する。
さらに、流入するガスが混合ガスの場合、その構成ガスの分布の不均一の問題も生じる。即ち、流入する混合ガスを構成する構成ガスが全て同じ温度で流入するので、混合ガスを構成する構成ガスの速度に差異が生じて不均一にチャンバーに流入する。より詳しくは、ガス分子の速度（Thermal velocity）は次の式のとおりである。
ここで、Ｔはガス分子の温度であり、Ｍはガス分子の分子量である。
混合ガスを構成する構成ガス等の温度が互いに同じである場合、構成ガス間の質量差によって構成ガス分子の速度が互いに異なる。したがって、混合ガスを構成する構成ガス間に質量差がある場合、ガス全体の流れが中央部に集中している場合、構成ガス間で水平方向の拡散速度に差が生じてチャンバー内で不均一な分布となる。
本発明の技術的課題は、ガスがチャンバー内に均一に流入するプラズマエッチング装置を提供することにある。
本発明によるプラズマエッチング装置は、チャンバー、前記チャンバー内の上部及び下部に各々配設されている上部プラズマ電極及び下部プラズマ電極、前記チャンバーと連結されて前記上部プラズマ電極の上方部にガスを供給するガス注入管、前記上部プラズマ電極と前記ガス注入管の間に配設されている複数個の拡散板、前記上部及び下部プラズマ電極にプラズマ電圧を印加する電力発生器を含み、前記上部プラズマ電極には複数個の噴射孔が形成されており、前記拡散板の各々にも複数個の補助噴射孔が形成されている。
この構成において、互いに対向する前記拡散板に形成されている補助噴射孔が互いにずれるように前記拡散板が配置されることが好ましい。
また、前記複数個の拡散板のために温度調節装置が設けられることが好ましい。
また、前記ガス注入管の入口に小型拡散板が配設されることが好ましい。
本発明によるプラズマエッチング装置は、ガス注入管と上部プラズマ電極の間に補助噴射孔が形成されている拡散板を配設することによって、チャンバー内において上部電極からの噴射の前に水平方向に均一に分散させることができるので、下部電極に対しガスを均一に向けることができる。また、この効果はガスが混合ガスである場合に各成分が異なる水平方向速度成分を有する問題も有効に解決できる。即ち、混合ガスは上部電極からの噴射の前に中央に集中せず水平方向に均一に分散されるため、各部分において構成ガス毎に水平方向速度成分に差が生じても全体としては上下の電極間における構成ガスの分布は均一となる。
添付した図面を参照して、本発明の実施例に対して、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な形態で実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。
以下、本発明の実施例によるプラズマエッチング装置について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例によるプラズマエッチング装置の概略図であり、図２は本発明の一実施例によるプラズマエッチング装置の拡散板の平面図である。
図１及び図２を参照すれば、本発明の一実施例によるプラズマエッチング装置は、プラズマ工程が実施されるチャンバー１０、チャンバー１０内に位置し、薄膜が蒸着されるガラス基板２０が取り付けられる支持台３１を含む。この支持台３１は、下部プラズマ電極３１の役割もする。
チャンバー１０内には、上部プラズマ電極３２が配設されており、この上部プラズマ電極３２及び下部プラズマ電極３１にＲＦ電力発生器４０からプラズマ電圧を印加する。そして、ＲＦ電力発生器４０から発生した電力は、インピーダンスマッチングボックス５０によってチューニングされチャンバー１０内に印加される。
プラズマエッチング装置のチャンバー１０の上部には、混合ガスが流入するガス注入管６０が連結されている。このガス注入管６０を通じてチャンバー１０の内部にガスが流入する。流入した混合ガスの均一な拡散のために、ガス注入管６０と上部プラズマ電極３２の間に複数個の拡散板７０が配設されている。拡散板７０には、複数個の補助噴射孔７０aが形成されている。このような補助噴射孔７０aは、直径０．２乃至０．５mmであり、補助噴射貢７０a間の間隔（p）は５cm程度であるのが好ましい。
本発明の一実施例による図１には２つの拡散板が配設されている。図１に示すように、上部拡散板７１及び下部拡散板７２には、補助噴射孔７１a、７２aが各々形成されている。
ガス注入管６０を通じて流入した混合ガスは、上部拡散板７１及び下部拡散板７２の補助噴射孔７１a、７２aを通じて上部プラズマ電極の噴射孔３２aに供給される。
この場合、ガス注入管６０を通じて流入した混合ガスの一部は、上部拡散板７１で数回反射され水平方向に拡散された後、補助噴射孔７１aを通じて下部拡散板７２に流入し、一部は、上部拡散板７１の補助噴射孔７１aを直接通過して下部拡散板７２に流入する。そして、下部拡散板７２に流入した混合ガスの一部は、下部拡散板７２で数回反射され水平方向に拡散された後、補助噴射孔７２aを通じて上部プラズマ電極３２に流入し、一部は、下部拡散板７２の補助噴射孔７２aを直接通過して上部プラズマ電極３２に流入する。そして、上部プラズマ電極３２に流入した混合ガスの一部は、上部プラズマ電極３２で数回反射され水平方向に拡散された後、噴射孔３２aを通じてチャンバー１０内に流入し、一部は噴射孔３２ａを直接通過してチャンバー１０内に流入する。
このような混合ガスの水平方向への拡散によってチャンバー１０内に流入する混合ガスの均一性が向上する。即ち、複数個の拡散板の補助噴射孔７１a、７２a及びプラズマ電極の噴射孔３２aを通ることによって、チャンバーの中央部及び周辺部に均一に拡散する。
上部拡散板７１に形成されている補助噴射孔７１aと下部拡散板７２に形成されている補助噴射孔７２aが互いにずれるように上部拡散板７１及び下部拡散板７２を配設することが好ましい。これは、ガス注入管６０を通じて流入した混合ガスがチャンバー１０の周辺部に拡散されやすくするためである。
そして、ガス注入管６０の入口に小型拡散板７３をさらに配設することによって、混合ガスをさらに水平方向に拡散されやすくすることができる。この小型拡散板７３は、ガスの少なくとも一部がガス注入管６０の出口において水平方向外方に変向されるようにすることができる限り任意の構成をとることができる。
一方、複数個の拡散板７１、７２に温度調節装置８０を組み合わせることで、拡散板７１、７２を通過する混合ガスの温度を一定に維持し、チャンバー１０内に流入する混合ガスの温度を一定に調節することが好ましい。これは、プラズマエッチング工程を実施していなかったチャンバーと、プラズマエッチング工程を続けて実施したチャンバーの両方において、チャンバー１０内に流入する混合ガスの温度が一定になるよう調節し、ガラス基板に薄膜を均一に形成するためである。
本発明は、添付した図面を参照して一実施例について説明したが、これに限定されず、当該技術分野の通常の知識を有する者であればこれによる様々な変形及び均等な他の実施例が可能であることが理解できるであろう。よって、本発明の真の技術的保護範囲は添付された特許請求の範囲のによって決まらなければならない。
１０ チャンバー
３１ 下部プラズマ電極
３２ 上部プラズマ電極
７０ 拡散板
７０a 補助噴射孔
３１ 下部プラズマ電極
３２ 上部プラズマ電極
７０ 拡散板
７０a 補助噴射孔
Claims (5)
- チャンバー、
前記チャンバー内の上部及び下部に各々配設されている上部プラズマ電極及び下部プラズマ電極、
前記チャンバーと連結されて前記上部プラズマ電極の上方部にガスを供給するガス注入管、
前記上部プラズマ電極と前記ガス注入管の間に配設されている複数個の拡散板、
前記上部及び下部プラズマ電極にプラズマ電圧を印加する電力発生器を含み、
前記上部プラズマ電極には複数個の噴射孔が形成されており、前記拡散板の各々にも複数個の補助噴射孔が形成されているプラズマエッチング装置。 - 互いに対向する前記拡散板に形成されている補助噴射孔が互いにずれるように前記拡散板が配置されている請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
- 前記複数個の拡散板の少なくとも１つを温度調節する温度調節装置が設けられている請求項２に記載のプラズマエッチング装置。
- 前記温度調節装置は前記複数個の拡散板の全てを温度調節するようになっている請求項３に記載のプラズマエッチング装置。
- 前記ガス注入管の入口に小型拡散板が配設されている請求項１−３のいずれかに記載のプラズマエッチング装置。
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