JP2006344998A - Inductive coupling plasma treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板に対してエッチング等の処理を施す誘導結合プラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to an inductively coupled plasma processing apparatus that performs processing such as etching on a substrate.
液晶表示装置(LCD)等の製造工程においては、ガラス基板に所定の処理を施すために、プラズマエッチング装置やプラズマCVD成膜装置等の種々のプラズマ処理装置が用いられる。このようなプラズマ処理装置としては従来、容量結合プラズマ処理装置が多用されていたが、近時、高真空度で高密度のプラズマを得ることができるという大きな利点を有する誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma:ICP)処理装置が注目されている。 In a manufacturing process of a liquid crystal display (LCD) or the like, various plasma processing apparatuses such as a plasma etching apparatus and a plasma CVD film forming apparatus are used to perform a predetermined process on a glass substrate. Conventionally, a capacitively coupled plasma processing apparatus has been widely used as such a plasma processing apparatus. Recently, however, an inductively coupled plasma (Inductively Coupled Plasma) having a great advantage that a high-density plasma can be obtained at a high vacuum degree. : ICP) processing devices are attracting attention.
誘導結合プラズマ処理装置は、被処理基板を収容する処理容器の誘電体窓の外側に高周波アンテナを配置し、処理容器内に処理ガスを供給するとともにこの高周波アンテナに高周波電力を供給することにより、処理容器内に誘導結合プラズマを生じさせ、この誘導結合プラズマによって被処理基板に所定のプラズマ処理を施すものである。誘導結合プラズマ処理装置の高周波アンテナとしては、渦巻き状の平面アンテナが多用されている。 The inductively coupled plasma processing apparatus arranges a high frequency antenna outside a dielectric window of a processing container that accommodates a substrate to be processed, supplies a processing gas into the processing container and supplies high frequency power to the high frequency antenna. Inductively coupled plasma is generated in the processing vessel, and a predetermined plasma process is performed on the substrate to be processed by the inductively coupled plasma. As a high-frequency antenna for an inductively coupled plasma processing apparatus, a spiral planar antenna is frequently used.
ところで、近時、LCDガラス基板の大型化が進み、そのため誘導結合プラズマ処理装置も大型化せざるを得ず、それに対応して高周波アンテナも大型化している。 By the way, recently, the LCD glass substrate has been increased in size, so that the inductively coupled plasma processing apparatus has to be increased in size, and the high-frequency antenna has also been increased in size accordingly.
しかし、うずまき状の高周波アンテナをそのまま大型化すると、アンテナ長が長くなり、アンテナインピーダンスが高くなって、高周波アンテナに供給する高周波電力の整合がとりにくくなるとともに、アンテナ電位が高くなるという問題がある。アンテナ電位が高くなると、高周波アンテナとプラズマとの間の容量結合が強まって、誘導結合プラズマを効果的に形成することができないとともに、電界分布に偏りが生じてプラズマ密度が不均一になり、処理が不均一になるという問題が発生する。 However, if the spiral high-frequency antenna is enlarged as it is, the antenna length becomes long, the antenna impedance becomes high, the high-frequency power supplied to the high-frequency antenna becomes difficult to match, and the antenna potential becomes high. . When the antenna potential is increased, capacitive coupling between the high-frequency antenna and the plasma is strengthened, so that inductively coupled plasma cannot be formed effectively, and the electric field distribution is biased, resulting in non-uniform plasma density and processing. The problem of non-uniformity occurs.
アンテナインピーダンスを低下させる技術としては、高周波アンテナを平面内にて多重化してインダクタンスを低減することによるものが知られている(特許文献1等)。 As a technique for reducing the antenna impedance, a technique is known in which a high-frequency antenna is multiplexed in a plane to reduce inductance (Patent Document 1, etc.).
しかしながら、従来の多重化アンテナは中央に分岐部があるため、多重化が進むと分岐部が平板化して容量結合成分が増加して十分なプラズマ密度が得られなくなってしまい、また、上述のように基板が大型化した場合、このようなアンテナの多重化による電界分布の偏りを防止する効果にも限界がある。このため、容量結合成分をより減少させ、かつ電界分布の偏りによる処理の不均一をさらに改善して、より高密度なプラズマで均一なプラズマ処理を実現することが強く望まれている。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、大型基板に対して容量結合成分によるプラズマ密度の低下および電界分布の偏りによるプラズマ密度の不均一が生じずに、より高密度なプラズマで均一なプラズマ処理を行うことができる誘導結合プラズマ処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to achieve a higher density plasma without causing a decrease in plasma density due to capacitive coupling components and nonuniformity of plasma density due to bias of electric field distribution with respect to a large substrate. An object of the present invention is to provide an inductively coupled plasma processing apparatus capable of performing uniform plasma processing.
上記課題を解決するために、本発明は、被処理基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で被処理基板が載置される基板載置台と、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アンテナ線を所定のパターンに形成して接地して設けられ、所定の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、前記高周波アンテナの中心部付近に高周波電源からの高周波電力を供給する給電部材とを具備し、前記高周波アンテナに高周波電力を供給することにより前記処理室内に誘導結合プラズマを形成して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、前記高周波アンテナは、前記アンテナ線の存在密度が疎になる部分と密になる部分を有するとともに、その中心部分にアンテナ線が存在しないように構成されており、前記高周波アンテナとプラズマ間の容量結合が所望の値に低下する程度に、その全部が前記誘電体壁から離間していることを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置が提供される。 In order to solve the above problems, the present invention provides a processing chamber that accommodates a substrate to be processed and performs plasma processing, a substrate mounting table on which the substrate to be processed is mounted, and a processing gas in the processing chamber. A processing gas supply system for supplying gas, an exhaust system for exhausting the processing chamber, a dielectric wall constituting the upper wall of the processing chamber, and an antenna wire at a portion corresponding to the dielectric wall outside the processing chamber A high-frequency antenna for forming an induction electric field in the processing chamber by being supplied with a predetermined high-frequency power, and a high-frequency power source from a high-frequency power source near the center of the high-frequency antenna A power supply member for supplying power, and plasma processing is performed on the substrate to be processed by forming inductively coupled plasma in the processing chamber by supplying high frequency power to the high frequency antenna The high-frequency antenna has a portion where the density of the antenna wire is sparse and a portion where the antenna wire is sparse, and is configured such that no antenna wire exists in the center portion thereof. There is provided an inductively coupled plasma processing apparatus characterized in that all of them are separated from the dielectric wall to such an extent that capacitive coupling between plasmas is reduced to a desired value.
このように、高周波アンテナを、アンテナ線の存在密度が疎になる部分と密になる部分を有することによって、誘導電界の均一化(誘導電界分布の偏りの解消)が図れ、均一なプラズマを生成することができ、給電部分に対応する中心部分にアンテナ線が存在しないことによって、大型基板であっても、アンテナとプラズマの容量結合を低減し、プラズマ密度の低下を抑えることができる。また、高周波アンテナの全部を誘電体壁から適度に離間させることで、高周波アンテナとプラズマ間の容量結合を低下させることができる。 As described above, the high-frequency antenna has a portion where the density of the antenna wire is sparse and a portion where the antenna wire is sparse, so that the induction electric field can be made uniform (the uneven distribution of the induction electric field can be eliminated) and uniform plasma can be generated. In addition, since the antenna line does not exist in the central portion corresponding to the power feeding portion, the capacitive coupling between the antenna and the plasma can be reduced even if the substrate is large, and the decrease in plasma density can be suppressed. Also, capacitive coupling between the high frequency antenna and the plasma can be reduced by appropriately separating the entire high frequency antenna from the dielectric wall.
上記誘導結合型プラズマ処理装置において、前記高周波アンテナは、前記給電部材から前記アンテナ線が複数分岐して多重化されていることが好ましい。このように多重化することにより、インダクタンスを低減してアンテナインピーダンスを低下させ、アンテナ電位を低下させることができ、上記電界分布の不均一をより一層有効に解消することができるとともに、容量結合を生じ難くすることができる。このアンテナ線の数を8本として8重化することにより、このような効果を極めて高いものとすることができる。 In the inductively coupled plasma processing apparatus, it is preferable that the high-frequency antenna is multiplexed with a plurality of the antenna wires branched from the feeding member. By multiplexing in this way, the inductance can be reduced, the antenna impedance can be lowered, the antenna potential can be lowered, the unevenness of the electric field distribution can be more effectively eliminated, and the capacitive coupling can be reduced. It can be made difficult to occur. Such an effect can be made extremely high by making the number of antenna wires eight and making it eight.
アンテナ線には1個または複数個のコンデンサが直列に介在されていることが好ましい。これによりアンテナインピーダンスを低下させ、アンテナ電位を低下させることができる。また、多重化したアンテナにおいては、複数のアンテナ線のいずれにも1個または複数個のコンデンサを直列に介在させることにより、多重化との相乗作用によりアンテナインピーダンスを低下させる効果を一層高めることができる。 It is preferable that one or more capacitors are interposed in series on the antenna line. As a result, the antenna impedance can be lowered and the antenna potential can be lowered. Further, in a multiplexed antenna, by interposing one or a plurality of capacitors in series in any of the plurality of antenna lines, the effect of reducing the antenna impedance due to the synergistic action with the multiplexing can be further enhanced. it can.
高周波アンテナにおいて、中央部分が周縁部分よりも誘電体壁からの距離が大きくなるようにしてもよい。これにより、アンテナの最も電位の高い給電部近傍部分を誘電体壁からより離隔させて容量結合成分を有効に低減させることができる。この場合に、アンテナの周縁部分を誘電体壁に接触させ、中央部分のみを誘電体壁から離間するようにしてもよい。 In the high-frequency antenna, the distance from the dielectric wall may be greater in the center portion than in the peripheral portion. As a result, the capacitive coupling component can be effectively reduced by separating the vicinity of the feeding portion having the highest potential of the antenna from the dielectric wall. In this case, the peripheral portion of the antenna may be brought into contact with the dielectric wall, and only the central portion may be separated from the dielectric wall.
本発明によれば、略平面的に配置された高周波アンテナを、アンテナ線の存在密度が疎になる部分と密になる部分を有し、かつ給電部分に対応する中心部分にアンテナ線が存在しないように構成し、さらに高周波アンテナの全部を誘電体壁から適度に離間させて容量結合成分が増加しないようにしたので、大型基板であっても容量結合成分によるプラズマ密度の低下および電界分布の偏りによるプラズマ密度の不均一が生じずに、より高密度なプラズマで均一なプラズマ処理を行うことができる。 According to the present invention, a high-frequency antenna arranged substantially in a plane has a portion where the density of antenna wires is sparse and a portion where it is dense, and there is no antenna wire in the central portion corresponding to the feeding portion. In addition, since the capacitive coupling component does not increase by appropriately separating all of the high frequency antennas from the dielectric wall, the plasma density is reduced and the electric field distribution is biased by the capacitive coupling component even for large substrates. Therefore, a uniform plasma treatment can be performed with a higher density plasma without causing a non-uniform plasma density.
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は本発明の一実施形態に係る誘導結合プラズマエッチング装置を示す断面図である。この装置は、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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an inductively coupled plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention. This apparatus is used for etching a metal film, an ITO film, an oxide film or the like when forming a thin film transistor on an LCD glass substrate in the manufacture of an LCD, for example.
このプラズマエッチング装置は、導電性材料、例えば、内壁面が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1を有する。この本体容器1は分解可能に組み立てられており、接地線1aにより接地されている。本体容器1は、誘電体壁2により上下にアンテナ室3および処理室4に区画されている。したがって、誘電体壁2は処理室4の天井壁を構成している。誘電体壁2は、Al2O3等のセラミックス、石英等で構成されている。
This plasma etching apparatus has a rectangular tube-shaped airtight main body container 1 made of a conductive material, for example, aluminum whose inner wall surface is anodized. The main body container 1 is assembled so as to be disassembled, and is grounded by a
誘電体壁2の下側部分には、処理ガス供給用のシャワー筐体11が嵌め込まれている。シャワー筐体11は十字状に設けられており、誘電体壁2を下から支持する構造となっている。なお、上記誘電体壁2を支持するシャワー筐体11は、複数本のサスペンダ(図示せず)により本体容器1の天井に吊された状態となっている。
A
このシャワー筐体11は導電性材料、望ましくは金属、例えば汚染物が発生しないようにその内面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。このシャワー筐体11には水平に伸びるガス流路12が形成されており、このガス流路12には、下方に向かって延びる複数のガス吐出孔12aが連通している。一方、誘電体壁2の上面中央には、このガス流路12に連通するようにガス供給管20aが設けられている。ガス供給管20aは、本体容器1の天井からその外側へ貫通し、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20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20から供給された処理ガスがガス供給管20aを介してシャワー筐体11内に供給され、その下面のガス供給孔12aから処理室4内へ吐出される。
The
本体容器1におけるアンテナ室3の側壁3aと処理室4の側壁4aとの間には内側に突出する支持棚5が設けられており、この支持棚5の上に誘電体壁2が載置される。
A
アンテナ室3内には誘電体壁2の上に誘電体壁2に面するように高周波(RF)アンテナ13が配設されている。この高周波アンテナ13は絶縁部材からなるスペーサ13aにより誘電体壁2から50mm以下の範囲で離間している。アンテナ室3の中央部付近には、鉛直に延びる4つの給電部材16が設けられており、これら給電部材16には整合器14を介して高周波電源15が接続されている。給電部材16は、上記ガス供給管20aの周囲に設けられている。なお、高周波アンテナ13の詳細については後述する。
In the
プラズマ処理中、高周波電源15からは、誘導電界形成用の例えば周波数が13.56MHzの高周波電力が高周波アンテナ13へ供給される。このように高周波電力が供給された高周波アンテナ13により、処理室4内に誘導電界が形成され、この誘導電界によりシャワー筐体11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15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。
During the plasma processing, the high frequency power supply 15 supplies, for example, high frequency power having a frequency of 13.56 MHz for forming an induction electric field to the
処理室4内の下方には、誘電体壁2を挟んで高周波アンテナ13と対向するように、LCDガラス基板Gを載置するための載置台としてのサセプタ22が設けられている。サセプタ22は、導電性材料、例えば表面が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22に載置されたLCDガラス基板Gは、静電チャック(図示せず)によりサセプタ22に吸着保持される。
A
サセプタ22は絶縁体枠24内に収納され、さらに、中空の支柱25に支持される。支柱25は本体容器1の底部を気密状態を維持しつつ貫通し、本体容器1外に配設された昇降機構(図示せず)に支持され、基板Gの搬入出時に昇降機構によりサセプタ22が上下方向に駆動される。なお、サセプタ22を収納する絶縁体枠24と本体容器1の底部との間には、支柱25を気密に包囲するベローズ26が配設されており、これにより、サセプタ22の上下動によっても処理容器4内の気密性が保証される。また処理室4の側壁4aには、基板Gを搬入出するための搬入出口27aおよびそれを開閉するゲートバルブ27が設けられている。
The
サセプタ22には、中空の支柱25内に設けられた給電棒25aにより、整合器28を介して高周波電源29が接続されている。この高周波電源29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22に印加する。このバイアス用の高周波電力により、処理室4内に生成されたプラズマ中のイオンが効果的に基板Gに引き込まれる。
A high
さらに、サセプタ22内には、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25を通して本体容器1外に導出される。
Further, in order to control the temperature of the substrate G, a temperature control mechanism including a heating means such as a ceramic heater, a refrigerant flow path, and the like, and a temperature sensor are provided in the susceptor 22 (none is shown). . Piping and wiring for these mechanisms and members are all led out of the main body container 1 through the
処理室4の底部には、排気管31を介して真空ポンプ等を含む排気装置30が接続される、この排気装置30により、処理室4が排気され、プラズマ処理中、処理室4内が所定の真空雰囲気(例えば1.33Pa)に設定、維持される。
An
次に、上記高周波アンテナ13の詳細な構成について説明する。
図2は高周波アンテナ13を示す平面図である。図2に示すように、高周波アンテナ13は、外形が正方形状の8重アンテナである。以下、便宜的に高周波アンテナ13の中心を原点OとするXY座標系によりこの高周波アンテナ13について説明する。
Next, a detailed configuration of the
FIG. 2 is a plan view showing the high-
この高周波アンテナ13は、その中心部の周囲に、中心から略同一半径位置でかつ略90°ずつずれた位置に給電部材16に接続する4つの給電部41、42,43,44を有し、この各給電部から2つずつのアンテナ線が外側に延びて構成されている。具体的には、給電部41からは2つのアンテナ線45および46が延びており、給電部42からはアンテナ線47および48が延びており、給電部43からはアンテナ線49および50が延びており、給電部44からはアンテナ線51および52が延びている。そして、各給電部から延びる2つのアンテナ線は、互いに近接して平行に設けられている。
The high-
給電部41から延びるアンテナ線45および46は、それぞれ、Y軸負方向に向かって給電部41からアンテナ周縁の中間位置まで延びる第1の直線部45a,46aと、第1の直線部の終端位置で内側に90°屈曲してアンテナ周縁までの中間位置まで延びる第2の直線部45b,46bと、第2の直線部の終端位置で斜め外側に略45°の角度で屈曲してアンテナ周縁部まで延びる第3の直線部45c,46cと、第3の直線部45c,46cの終端位置で屈曲して前記第1の直線部45a,46aと略平行に延びる第4の直線部45d,46dとを有している。また、内側のアンテナ線46は外側のアンテナ線45と同じ長さになるように、第4の直線部46dの終端位置で90°内側に屈曲した第5の直線部46eを有している。そしてアンテナ線45は第4の直線部45dの終端で直列に接続されたコンデンサ18を介して接地されており、アンテナ線46は第5の直線部46eの終端で直列に接続されたコンデンサ18を介して接地されている。
The antenna lines 45 and 46 extending from the
給電部41の時計回り方向に隣接する給電部42から延びるアンテナ線47および48は、それぞれ、上記アンテナ線45,46の第1の直線部45a,46aの方向から90°ずれた方向、すなわちX軸負方向に向かって給電部42からアンテナ周縁の中間位置まで延びる第1の直線部47a,48aと、第1の直線部の終端位置で内側に90°屈曲してアンテナ周縁までの中間位置まで延びる第2の直線部47b,48bと、第2の直線部の終端位置で斜め外側に略45°の角度で屈曲してアンテナ周縁部まで延びる第3の直線部47c,48cと、第3の直線部47c,48cの終端位置で屈曲して前記第1の直線部47a,48aと略平行に延びる第4の直線部47d,48dとを有している。また、内側のアンテナ線48は外側のアンテナ線47と同じ長さになるように、第4の直線部48dの終端位置で90°内側に屈曲した第5の直線部48eを有している。そしてアンテナ線47は第4の直線部47dの終端で直列に接続されたコンデンサ18を介して接地されており、アンテナ線48は第5の直線部48eの終端で直列に接続されたコンデンサ18を介して接地されている。
The antenna lines 47 and 48 extending from the
給電部42の時計回り方向に隣接する給電部43から延びるアンテナ線49および50は、それぞれ、上記アンテナ線47,48の第1の直線部47a,48aの方向から90°ずれた方向、すなわちY軸正方向に向かって給電部43からアンテナ周縁の中間位置まで延びる第1の直線部49a,50aと、第1の直線部の終端位置で内側に90°屈曲してアンテナ周縁までの中間位置まで延びる第2の直線部49b,50bと、第2の直線部の終端位置で斜め外側に略45°の角度で屈曲してアンテナ周縁部まで延びる第3の直線部49c,50cと、第3の直線部49c,50cの終端位置で屈曲して前記第1の直線部49a,50aと略平行に延びる第4の直線部49d,50dとを有している。また、内側のアンテナ線50は外側のアンテナ線49と同じ長さになるように、第4の直線部50dの終端位置で90°内側に屈曲した第5の直線部50eを有している。そしてアンテナ線49は第4の直線部49dの終端で直列に接続されたコンデンサ18を介して接地されており、アンテナ線50は第5の直線部50eの終端で直列に接続されたコンデンサ18を介して接地されている。
The antenna lines 49 and 50 extending from the
給電部43の時計回り方向に隣接する給電部44から延びるアンテナ線51および52は、それぞれ、上記アンテナ線49,50の第1の直線部49a,50aの方向から90°ずれた方向、すなわちX軸正方向に向かって給電部44からアンテナ周縁の中間位置まで延びる第1の直線部51a,52aと、第1の直線部の終端位置で内側に90°屈曲してアンテナ周縁までの中間位置まで延びる第2の直線部51b,52bと、第2の直線部の終端位置で斜め外側に略45°の角度で屈曲してアンテナ周縁部まで延びる第3の直線部51c,52cと、第3の直線部51c,52cの終端位置で屈曲して前記第1の直線部51a,52aと略平行に延びる第4の直線部51d,52dとを有している。また、内側のアンテナ線52は外側のアンテナ線51と同じ長さになるように、第4の直線部52dの終端位置で90°内側に屈曲した第5の直線部52eを有している。そしてアンテナ線51は第4の直線部51dの終端で直列に接続されたコンデンサ18を介して接地されており、アンテナ線52は第5の直線部52eの終端で直列に接続されたコンデンサ18を介して接地されている。
The antenna lines 51 and 52 extending from the
そして、4つの給電部41,42,43,44の間のアンテナ線が存在しない中心部分60の外側部分に、アンテナ線45,46,47,48,49,50,51,52の第1の直線部45a,46a,47a,48a,49a,50a,51a,52aおよび第2の直線部45b,46b,47b,48b,49b,50b,51b,52bが配置されたアンテナ線が密に存在する略正方形の中央部61が形成され、第4の直線部45d,46d,47d,48d,49d,50d,51d,52dが配置されたアンテナ線が密に存在する略正方形の周縁部62が形成され、中央部61と周縁部62との間には第3の直線部45c,46c,47c,48c,49c,50c,51c,52cが配置されたアンテナ線が疎に存在する中間部63が形成されている。
The first of the
アンテナ線45,46,47,48,49,50,51,52はいずれも同じ長さを有しており、かつ各アンテナ線に接続されているコンデンサ18は全て同一の容量を有している。したがって、各アンテナ線に流れる電流値は等しくなる。
The antenna lines 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52 all have the same length, and the
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LCDガラス基板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について説明する。 Next, the processing operation when the plasma etching process is performed on the LCD glass substrate G using the inductively coupled plasma etching apparatus configured as described above will be described.
まず、ゲートバルブ27を開にした状態でそこから搬送機構(図示せず)により基板Gを処理室4内に搬入し、サセプタ22の載置面に載置した後、静電チャック(図示せず)により基板Gをサセプタ22上に固定する。次に、処理室4内に処理ガス供給系20からエッチングガスを含む処理ガスをシャワー筐体11のガス吐出孔12aから処理室4内に吐出させるとともに、排気装置30により排気管31を介して処理室4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。
First, after the
次いで、高周波電源15から13.56MHzの高周波を高周波アンテナ13に印加し、これにより誘電体壁2を介して処理室4内に均一な誘導電界を形成する。このようにして形成された誘導電界により、処理室4内で処理ガスがプラズマ化し、高密度の誘導結合プラズマが生成される。
Next, a high frequency of 13.56 MHz is applied from the high
この場合に、高周波アンテナ13は、上述のように、アンテナ線を密に配置した中央部61および周縁部62、アンテナ線を疎に配置した中間部63を形成し、アンテナ線が密に存在する部分と疎に存在する部分とが交互になるように構成されており、かつ給電部分に対応する中心部分60にアンテナ線が存在しないので、基板Gが一辺1m以上の超大型のものであっても電界分布の偏りによるプラズマ密度の不均一および容量結合成分によるプラズマ密度の低下が生じない。
In this case, as described above, the high-
アンテナ線の中央部分から給電するタイプのものは、容量電界強度が処理容器の中心部分で大きく、周辺部分で小さい傾向があるが、このように中心部分にアンテナ線が存在せず、かつアンテナ線の存在密度に疎密を形成することにより、処理室4内の高周波アンテナ13直下部分に図3に示すような誘導電界強度分布が形成され、処理室4内の基板Gの配置部分において誘導電界強度分布がならされて電界強度分布を均一とすることができる。
The type that feeds power from the central part of the antenna wire has a tendency that the capacitance electric field strength is large in the central part of the processing vessel and small in the peripheral part. Thus, there is no antenna line in the central part, and the
また、高周波アンテナ13は、給電部材から8本のアンテナ線が分岐して多重化されているので、アンテナ線1本の場合に比較してインダクタンスを1/8に低減してアンテナインピーダンスを低下させることができる。したがって、これによってアンテナ電位を有効に低下させることができ、これによっても電界分布の不均一や容量結合成分の増加を生じ難くすることができる。
Further, since the
さらに、アンテナ線45,46,47,48,49,50,51,52の終端部分にコンデンサ18が直列に介在されているので、これによってもアンテナインピーダンスを低下させ、アンテナ電位を低下させることができる。
Furthermore, since the
さらにまた、高周波アンテナ13は、スペーサー13aにより誘電体壁2から離間しているので、これによっても高周波アンテナ13とプラズマ間の容量結合を低下させることができる。なお、この際の離間距離は、高周波電力の周波数、出力、得ようとするプラズマ密度に応じて50mm以下の範囲で適宜設定することができる。
Furthermore, since the
さらにまた、アンテナ線45,46,47,48,49,50,51,52はいずれも同じ長さを有しており、かつ各アンテナ線に接続されているコンデンサ18は全て同一の容量を有しているので、各アンテナ線に流れる電流値は等しくなり、電界強度均一化効果が高いものとなる。ただし、8本のアンテナ線を1本おきに4本の長さが等しい2組からなるように構成すれば、全く同じアンテナ線のペアが90°ずつずれて4つ配置されることとなるためアンテナ線の配置が対称的となり、電界強度均一化効果を得ることができる。
Furthermore, the
以上のようにプラズマ密度の不均一および容量結合成分によるプラズマ密度の低下が防止されるので、基板Gが一辺1m以上の超大型のものであっても、より高密度なプラズマでより均一なプラズマエッチング処理を行うことができる。 As described above, since plasma density non-uniformity and reduction of plasma density due to capacitive coupling components are prevented, even with a very large substrate G having a side of 1 m or more, a more uniform plasma with a higher density plasma. An etching process can be performed.
以上のようにしてエッチング処理を施した後、高周波電源15および29からの高周波電力の印加を停止し、処理室4内の圧力を所定の圧力まで昇圧してゲートバルブ27を開いた状態とし、搬入出口27aを介して処理室4内から図示しないロードロック室に基板Gを搬出することにより、基板Gのエッチング処理は終了する。
After performing the etching process as described above, the application of the high frequency power from the high
次に、高周波アンテナの他の例について説明する。
図4は、高周波アンテナの他の例の構造を示す平面図である。この高周波アンテナ13′は、図2の高周波アンテナ13の給電部41,42,43,44と同様に設けられた4つの給電部41′,42′,43′,44′を有し、これら給電部からそれぞれアンテナ線が1本ずつ延びた4重化アンテナである。具体的には、給電部41′からはアンテナ線45′が、給電部42′からはアンテナ線47′が、給電部43′からはアンテナ線49′が、給電部44′からはアンテナ線51′が延びている。
Next, another example of the high frequency antenna will be described.
FIG. 4 is a plan view showing the structure of another example of the high-frequency antenna. This high-frequency antenna 13 'has four power supply portions 41', 42 ', 43', 44 'provided in the same manner as the
これらアンテナ線45′,47′,49′,51′は、それぞれ第1の直線部45a′,47a′,49a′,51a′、第2の直線部45b′,47b′,49b′,51b′、第3の直線部45c′,47c′,49c′,51c′、第4の直線部45d′,47d′,49d′,51d′を有しており、これらアンテナ線45′、47′、49′、51′は第3の直線部45c′,47c′,49c′,51c′にコンデンサ19が介在されている以外は、図2のアンテナ線45,47,49,51と同じ構造および配置を有している。
The antenna wires 45 ', 47', 49 ', 51' are respectively connected to the first
したがって、この高周波アンテナ13′は図2の高周波アンテナ13と同様、4つの給電部41′,42′,43′,44′の間のアンテナ線が存在しない中心部分60′の外側部分に、アンテナ線45′,47′,49′,51′の第1の直線部45a′,47a′,49a′,51a′および第2の直線部45b′,47b′,49b′51b′が配置されたアンテナ線が密に存在する略正方形の中央部61′が形成され、第4の直線部45d′,47d′,49d′,51d′が配置されたアンテナ線が密に存在する略正方形の周縁部62′が形成され、中央部61′と周縁部62′との間には第3の直線部45c′,47c′,49c′,51c′が配置されたアンテナ線が疎に存在する中間部63′が形成されている。
Accordingly, the high-frequency antenna 13 'is similar to the high-
アンテナ線45′,47′,49′,51′はいずれも同じ長さを有しており、かつ各アンテナ線に接続されている終端コンデンサ18および第3の直線部に設けられたコンデンサ19はそれぞれ全て同一の容量を有しており、したがって、各アンテナ線に流れる電流値は等しくなる。
The antenna wires 45 ', 47', 49 ', 51' all have the same length, and the terminating
このように、図4の高周波アンテナ13′も、図2の高周波アンテナと同様、アンテナ線を密に配置した中央部61′および周縁部62′、アンテナ線を疎に配置した中間部63′を形成し、アンテナ線が密に存在する部分と疎に存在する部分とが交互になるように構成されており、かつ給電部分に対応する中心部分60′にアンテナ線が存在しないので、基板Gが一辺1m以上の超大型のものであっても電界分布の偏りによるプラズマ密度の不均一および容量結合成分によるプラズマ密度の低下が生じない。
As described above, the high-frequency antenna 13 'in FIG. 4 also has the central portion 61' and the peripheral portion 62 'in which the antenna wires are densely arranged, and the intermediate portion 63' in which the antenna wires are sparsely arranged, similarly to the high-frequency antenna in FIG. Formed so that the portions where the antenna lines are densely present and the portions where the antenna wires are sparsely alternated, and the antenna line does not exist in the
また、高周波アンテナ13′は、給電部材から4本のアンテナ線が分岐して多重化されているので、アンテナ線1本の場合に比較してインダクタンスを1/4に低減してアンテナインピーダンスを低下させることができる。したがって、アンテナ電位を有効に低下させることができ、これによっても電界分布の不均一や容量結合成分の増加を生じ難くすることができる。 Also, since the high frequency antenna 13 'has four antenna lines branched from the power supply member and multiplexed, the inductance is reduced to ¼ and the antenna impedance is reduced as compared with the case of one antenna line. Can be made. Therefore, the antenna potential can be effectively lowered, and this also makes it difficult to cause nonuniform electric field distribution and increase in capacitive coupling components.
アンテナ線45′,47′,49′,51′の終端部分および第3の直線部にそれぞれコンデンサ18および19が各アンテナ線に対し直列に介在されているので、これによってもアンテナインピーダンスを低下させ、アンテナ電位を低下させることができる。なお、この高周波アンテナ13′は4重化アンテナであるから図2の8重化した高周波アンテナに比較して本質的にアンテナインピーダンス低減効果は小さいが、各アンテナ線に2つのコンデンサ18,19が介在されているため、アンテナインピーダンス低減効果およびアンテナ電位を途中で低下させる効果を得ることができ、図2の高周波アンテナ13に近い効果を得ることができる。この場合に、コンデンサ19を各アンテナ線の長さの中心に位置させることにより、上記効果を一層高めることができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、高周波アンテナを図2に示すパターンとしたが、これに限らず、被処理基板配置部分の電界が均一になるようにアンテナ線の疎密が形成されていればよい。例えば、図2の例では給電部を4つ設けたが、3つ以下でも5以上であってもよく、また各給電部から延びるアンテナ線の数も1つまたは2つに限らず3つ(アンテナの総数は12本)以上でもよい。また、各アンテナ線を正方形を形成するように屈曲させたが、これに限らず、基板形状等に応じて曲線を含む等他の形状に屈曲していてもよい。アンテナ線の本数が増加するほどインピーダンス低下効果は大きくなるが、多重化が進むとアンテナ線の配置が困難となり、かつ容量結合成分が増加しやすくなる傾向にあるので、このような不都合が生じずにインピーダンス低下効果を有効に発揮させる観点から、図2に示すような8重アンテナが好ましい。 The present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the high-frequency antenna has the pattern shown in FIG. 2, but the present invention is not limited to this, and it is only necessary that the density of the antenna line be formed so that the electric field of the substrate placement portion is uniform. For example, in the example of FIG. 2, four power feeding units are provided, but three or less or five or more may be used, and the number of antenna lines extending from each power feeding unit is not limited to one or two, but three ( The total number of antennas may be 12) or more. Further, although each antenna line is bent so as to form a square, the present invention is not limited to this, and may be bent to other shapes such as including a curve according to the substrate shape or the like. As the number of antenna lines increases, the impedance reduction effect increases. However, as multiplexing progresses, antenna lines are difficult to be arranged and capacitive coupling components tend to increase. From the viewpoint of effectively exhibiting the impedance lowering effect, an eight-fold antenna as shown in FIG. 2 is preferable.
上記実施形態では、高周波アンテナ全部を一様な距離で誘電体壁から離間させたが、図5に示すように、中央部分が周縁部分よりも前記誘電体壁からの距離が大きくなるようにしてもよい。これにより、アンテナの最も電位の高い給電部近傍部分を誘電体壁からより離隔させて容量結合成分を有効に低減させることができる。また、同様の理由からアンテナの中央部分のみを離間させるようにしてもよい。他の対策で容量結合成分が十分に低減されている場合には、高周波アンテナを誘電体壁から離間させないようにしてもよい。 In the above embodiment, all the high-frequency antennas are separated from the dielectric wall by a uniform distance. However, as shown in FIG. 5, the distance from the dielectric wall is larger in the center portion than in the peripheral portion. Also good. As a result, the capacitive coupling component can be effectively reduced by separating the vicinity of the feeding portion having the highest potential of the antenna from the dielectric wall. For the same reason, only the central portion of the antenna may be separated. When the capacitive coupling component is sufficiently reduced by other measures, the high frequency antenna may not be separated from the dielectric wall.
上記実施形態では、各アンテナ線にコンデンサを1個または2個ずつ設けたが、3個以上であってもよい。また、コンデンサを設ける位置も上記実施形態に限るものではない。 In the above embodiment, one or two capacitors are provided for each antenna line, but three or more capacitors may be provided. Further, the position where the capacitor is provided is not limited to the above embodiment.
さらに、上記実施の形態では、本発明をエッチング装置に適用した場合について示したが、エッチング装置に限らず、スパッタリングや、CVD成膜等の他のプラズマ処理装置に適用することができる。さらにまた、被処理基板としてLCD基板を用いたが、本発明はこれに限らず半導体ウエハ等他の基板を処理する場合にも適用可能である。 Furthermore, although the case where the present invention is applied to an etching apparatus has been described in the above embodiment, the present invention can be applied not only to an etching apparatus but also to other plasma processing apparatuses such as sputtering and CVD film formation. Furthermore, although the LCD substrate is used as the substrate to be processed, the present invention is not limited to this, and can be applied to processing other substrates such as a semiconductor wafer.
1;本体容器
2;誘電体壁
3;アンテナ室
4;処理室
13;高周波アンテナ
15;高周波電源
16;給電部材
20;処理ガス供給系
22;サセプタ
30;排気装置
41,42,43,44;給電部
45,46,47,48,49,50,51,52;アンテナ線
45a,46a,47a,48a,49a,50a,51a,52a;第1の直線部
45b,46b,47b,48b,49b,50b,51b,52b;第2の直線部
45c,46c,47c,48c,49c,50c,51c,52c;第3の直線部
45d,46d,47d,48d,49d,50d,51d,52d;第4の直線部
60;中心部分
61;中央部
62;周縁部
63;中間部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Main body container 2;
Claims (6)
前記処理室内で被処理基板が載置される基板載置台と、
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アンテナ線を所定のパターンに形成して接地して設けられ、所定の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、
前記高周波アンテナの中心部付近に高周波電源からの高周波電力を供給する給電部材と
を具備し、前記高周波アンテナに高周波電力を供給することにより前記処理室内に誘導結合プラズマを形成して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、
前記高周波アンテナは、前記アンテナ線の存在密度が疎になる部分と密になる部分を有するとともに、その中心部分にアンテナ線が存在しないように構成されており、前記高周波アンテナとプラズマ間の容量結合が所望の値に低下する程度に、その全部が前記誘電体壁から離間していることを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置。 A processing chamber for accommodating a substrate to be processed and performing plasma processing;
A substrate mounting table on which a substrate to be processed is mounted in the processing chamber;
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 the upper wall of the processing chamber;
An antenna wire is formed in a predetermined pattern and grounded at a portion corresponding to the dielectric wall outside the processing chamber, and an induction electric field is formed in the processing chamber by supplying a predetermined high-frequency power. A high frequency antenna,
A power supply member for supplying high-frequency power from a high-frequency power source near the center of the high-frequency antenna, and by supplying high-frequency power to the high-frequency antenna, inductively coupled plasma is formed in the processing chamber to form a substrate to be processed. A plasma processing apparatus for performing plasma processing,
The high-frequency antenna has a portion where the density of the antenna wire is sparse and a portion where the antenna wire is sparse, and is configured so that no antenna wire exists in the center portion, and capacitive coupling between the high-frequency antenna and the plasma The inductively coupled plasma processing apparatus is characterized in that all of them are separated from the dielectric wall to such an extent that the value decreases to a desired value.
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