JP3104117B2 - プラズマ処理装置およびその方法 - Google Patents
プラズマ処理装置およびその方法Info
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- JP3104117B2 JP3104117B2 JP07004174A JP417495A JP3104117B2 JP 3104117 B2 JP3104117 B2 JP 3104117B2 JP 07004174 A JP07004174 A JP 07004174A JP 417495 A JP417495 A JP 417495A JP 3104117 B2 JP3104117 B2 JP 3104117B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、大型基板対応の高周波
誘導結合放電を利用したプラズマ処理装置に関するもの
であり、高真空度で大面積にわたり高密度のプラズマを
発生することが可能で、耐久性に優れた低価格のプラズ
マ処理装置およびその装置に係るプラズマ処理方法に関
する。
誘導結合放電を利用したプラズマ処理装置に関するもの
であり、高真空度で大面積にわたり高密度のプラズマを
発生することが可能で、耐久性に優れた低価格のプラズ
マ処理装置およびその装置に係るプラズマ処理方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近来、半導体素子や液晶素子の製造コス
ト削減のため、製造装置の低価格化を望む声が高まって
おり、特に、液晶素子については液晶パネルの大型化傾
向に伴い、大型基板対応の製造装置を低価格で供給する
ことが求められている。
ト削減のため、製造装置の低価格化を望む声が高まって
おり、特に、液晶素子については液晶パネルの大型化傾
向に伴い、大型基板対応の製造装置を低価格で供給する
ことが求められている。
【０００３】図８に示すものは、従来の大型基板対応の
平板型の高周波誘導結合型プラズマ処理装置であり、図
中、Ｌは高周波誘導結合用コイル、ＰＷ1は第１の高周
波電源、ＰＷ2は第２の高周波電源、Ｅは下部電極、ＱP
は石英板、ＶBは真空容器、ＢPは製造対象物である例え
ば液晶素子等の基板である。この装置の動作は高周波誘
導結合用コイルＬに第１の高周波電源ＰＷ1によって高
周波電力を供給し、下部電極Ｅに第２の高周波電源ＰＷ
2によって高周波電力を印加することにより、高真空度
において高密度のプラズマを発生させ、基板に対して、
例えば、保護膜等の薄膜の形成処理やエッチング処理等
の処理を行うものであり、この装置は、プラズマ密度の
分布及びイオンエネルギーの制御に優れているものであ
る。しかしながら、基板ＢPのサイズが大きい場合、高
周波誘導結合用コイルＬを敷設するための誘電体として
使用している石英板ＱPも前記基板ＢPのサイズに合わせ
て大きくする必要があり、機械的強度と価格の面で不利
となる。図９に示すものは、従来の大型基板対応の円筒
型の高周波誘導結合型プラズマ処理装置であるが、この
装置も前記の装置と同じ問題を抱えている。なお、図８
に示す装置と同一の部分については同一符号を付すもの
とする。図中、Ｌは高周波誘導結合用コイル、ＰＷ1は
第１の高周波電源、ＰＷ2は第２の高周波電源、Ｅは下
部電極、ＱCは円筒状の石英筒で、実際にはその上下の
開口部は蓋体(図示省略)で閉塞され、真空容器ＶBを形
成している。ＢPは製造対象物である例えば液晶素子等
の基板であり、装置全体の機能としては、前記の図８に
示す装置と同一である。
平板型の高周波誘導結合型プラズマ処理装置であり、図
中、Ｌは高周波誘導結合用コイル、ＰＷ1は第１の高周
波電源、ＰＷ2は第２の高周波電源、Ｅは下部電極、ＱP
は石英板、ＶBは真空容器、ＢPは製造対象物である例え
ば液晶素子等の基板である。この装置の動作は高周波誘
導結合用コイルＬに第１の高周波電源ＰＷ1によって高
周波電力を供給し、下部電極Ｅに第２の高周波電源ＰＷ
2によって高周波電力を印加することにより、高真空度
において高密度のプラズマを発生させ、基板に対して、
例えば、保護膜等の薄膜の形成処理やエッチング処理等
の処理を行うものであり、この装置は、プラズマ密度の
分布及びイオンエネルギーの制御に優れているものであ
る。しかしながら、基板ＢPのサイズが大きい場合、高
周波誘導結合用コイルＬを敷設するための誘電体として
使用している石英板ＱPも前記基板ＢPのサイズに合わせ
て大きくする必要があり、機械的強度と価格の面で不利
となる。図９に示すものは、従来の大型基板対応の円筒
型の高周波誘導結合型プラズマ処理装置であるが、この
装置も前記の装置と同じ問題を抱えている。なお、図８
に示す装置と同一の部分については同一符号を付すもの
とする。図中、Ｌは高周波誘導結合用コイル、ＰＷ1は
第１の高周波電源、ＰＷ2は第２の高周波電源、Ｅは下
部電極、ＱCは円筒状の石英筒で、実際にはその上下の
開口部は蓋体(図示省略)で閉塞され、真空容器ＶBを形
成している。ＢPは製造対象物である例えば液晶素子等
の基板であり、装置全体の機能としては、前記の図８に
示す装置と同一である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、装置の
低価格化という課題を考慮すると、誘電体として使用し
ている石英板は面積が大きくなると、その面積比以上に
価格が高くなり、また耐久性の面から見ても割れやすく
なるという問題点がある。
低価格化という課題を考慮すると、誘電体として使用し
ている石英板は面積が大きくなると、その面積比以上に
価格が高くなり、また耐久性の面から見ても割れやすく
なるという問題点がある。
【０００５】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、高真空で大面積にわたり高密度プラズマを発生する
ことが可能で耐久性に優れた低価格のプラズマ処理装置
を提供することを目的とする。
み、高真空で大面積にわたり高密度プラズマを発生する
ことが可能で耐久性に優れた低価格のプラズマ処理装置
を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために以下の手段を備えたことを特徴とする。
成するために以下の手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】第１の手段： 箱状の真空容器内に処理すべき基板を配置し、外部より
高周波誘導結合により前記真空容器内にプラズマを発生
させて前記基板を処理するプラズマ処理装置において、
前記真空容器の一面が、複数の貫通窓にそれぞれ石英板
が嵌め込まれた誘電体製枠体からなり、前記各石英板上
および誘電体上に跨って、１つの高周波誘導結合用コイ
ルを配設したものである。
高周波誘導結合により前記真空容器内にプラズマを発生
させて前記基板を処理するプラズマ処理装置において、
前記真空容器の一面が、複数の貫通窓にそれぞれ石英板
が嵌め込まれた誘電体製枠体からなり、前記各石英板上
および誘電体上に跨って、１つの高周波誘導結合用コイ
ルを配設したものである。
【０００８】第２の手段：有底円筒 状の真空容器内に処理すべき基板を配置し、外
部より高周波誘導結合により前記真空容器内にプラズマ
を発生させて前記基板を処理するプラズマ処理装置にお
いて、前記真空容器の円筒胴部が、複数の金属リングと
複数の石英リングとを交互に重ねた構造を有し、前記各
石英リング上に、高周波誘導結合用コイルをそれぞれ巻
回したものである。
部より高周波誘導結合により前記真空容器内にプラズマ
を発生させて前記基板を処理するプラズマ処理装置にお
いて、前記真空容器の円筒胴部が、複数の金属リングと
複数の石英リングとを交互に重ねた構造を有し、前記各
石英リング上に、高周波誘導結合用コイルをそれぞれ巻
回したものである。
【０００９】第３の手段： 有底円筒状の真空容器内に処理すべき基板を配置し、外
部より高周波誘導結合により前記真空容器内にプラズマ
を発生させて前記基板を処理するプラズマ処理装置にお
いて、前記真空容器の円筒胴部が、複数の誘電体リング
と複数の石英リングとを交互に重ねた構造を有し、前記
各誘電体リング上および石英リング上に跨って、１つの
高周波誘導結合用コイルを巻回したものである。
部より高周波誘導結合により前記真空容器内にプラズマ
を発生させて前記基板を処理するプラズマ処理装置にお
いて、前記真空容器の円筒胴部が、複数の誘電体リング
と複数の石英リングとを交互に重ねた構造を有し、前記
各誘電体リング上および石英リング上に跨って、１つの
高周波誘導結合用コイルを巻回したものである。
【００１０】第４の手段：真空容器内に処理すべき基板を配置し、真空容器の一面
に複数個嵌め込まれた石英板上に跨って形成された高周
波誘導結合用コイルに電圧を印加することにより、前記
真空容器内にプラズマを発生させて前記基板を処理する
方法である。
に複数個嵌め込まれた石英板上に跨って形成された高周
波誘導結合用コイルに電圧を印加することにより、前記
真空容器内にプラズマを発生させて前記基板を処理する
方法である。
【００１１】
【作用】したがって、本発明は、大型基板対応の高周波
誘導結合型プラズマ処理装置において、高周波誘導結合
用コイルを配設する石英板または石英リングを複数個の
小片に分割することにより、耐久性に優れた低価格のプ
ラズマ処理装置を提供することができる。
誘導結合型プラズマ処理装置において、高周波誘導結合
用コイルを配設する石英板または石英リングを複数個の
小片に分割することにより、耐久性に優れた低価格のプ
ラズマ処理装置を提供することができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明のプラズマ処理装置の各実施例
について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明のプ
ラズマ処理装置の第１実施例を示しており、図中、１
a，１b，１c，１dは石英板で、金属製枠体２に設けられ
た貫通窓２a，２b，２c，２dにそれぞれ埋め込まれてい
る。３は真空容器、４a，４b，４c，４dは前記石英板１
a，１b，１c，１dにそれぞれ載置された高周波誘導結合
用コイル、５は電極、６は基板、７は第１の高周波電
源、８は第２の高周波電源である。ここで、各々の高周
波誘導結合用コイル４a，４b，４c，４dに第１の高周波
電源７より高周波電圧を印加することにより高周波誘導
結合型プラズマが真空容器３内に発生する。また、電極
５に第２の高周波電源８により高周波電圧を印加するこ
とによって、基板６に入射するイオンのエネルギーを制
御することができるようになっている。
について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明のプ
ラズマ処理装置の第１実施例を示しており、図中、１
a，１b，１c，１dは石英板で、金属製枠体２に設けられ
た貫通窓２a，２b，２c，２dにそれぞれ埋め込まれてい
る。３は真空容器、４a，４b，４c，４dは前記石英板１
a，１b，１c，１dにそれぞれ載置された高周波誘導結合
用コイル、５は電極、６は基板、７は第１の高周波電
源、８は第２の高周波電源である。ここで、各々の高周
波誘導結合用コイル４a，４b，４c，４dに第１の高周波
電源７より高周波電圧を印加することにより高周波誘導
結合型プラズマが真空容器３内に発生する。また、電極
５に第２の高周波電源８により高周波電圧を印加するこ
とによって、基板６に入射するイオンのエネルギーを制
御することができるようになっている。
【００１３】このように構成することにより、石英板の
大きさは前記従来の装置に比し、大幅に小さくすること
が可能となり、耐久性に優れ、低価格のプラズマ処理装
置を提供することができる。なお、一般的に複数の高周
波誘導結合用コイルにより誘電結合放電をさせると、隣
り合った高周波誘導結合用コイルによって発生する高周
波磁界が打ち消されてしまうことが考えられるが、本実
施例の場合は、金属製枠体２によるシールド効果によ
り、この打消現象を防止することができる。したがっ
て、従来の大型基板対応の平板型高周波誘導結合型プラ
ズマ処理装置と同様、高真空度で高密度プラズマを発生
できるプラズマ処理装置が実現できるのである。
大きさは前記従来の装置に比し、大幅に小さくすること
が可能となり、耐久性に優れ、低価格のプラズマ処理装
置を提供することができる。なお、一般的に複数の高周
波誘導結合用コイルにより誘電結合放電をさせると、隣
り合った高周波誘導結合用コイルによって発生する高周
波磁界が打ち消されてしまうことが考えられるが、本実
施例の場合は、金属製枠体２によるシールド効果によ
り、この打消現象を防止することができる。したがっ
て、従来の大型基板対応の平板型高周波誘導結合型プラ
ズマ処理装置と同様、高真空度で高密度プラズマを発生
できるプラズマ処理装置が実現できるのである。
【００１４】図２及び図３は本発明のプラズマ処理装置
の第２実施例を示しており、図２は全体の斜視図、図３
はその上面図である。図２及び図３において、９a，９
b，９c，９dは４枚の石英板で、誘電体製枠体10に設け
られた貫通窓10a，10b，10c，10dにそれぞれ埋め込まれ
ている。11は真空容器、12は前記石英板９a，９b，９
c，９d上に跨って配置された高周波誘導結合用コイル、
13は電極、14は基板、15は第１の高周波電源、16は第２
の高周波電源である。ここで、高周波誘導結合用コイル
12に第１の高周波電源15より高周波電圧を印加すること
により高周波誘導結合型プラズマが真空容器11内に発生
する。また、電極13に第２の高周波電源16より高周波電
圧を印加することによって、基板14に入射するイオンの
エネルギーを制御することができるようになっている。
の第２実施例を示しており、図２は全体の斜視図、図３
はその上面図である。図２及び図３において、９a，９
b，９c，９dは４枚の石英板で、誘電体製枠体10に設け
られた貫通窓10a，10b，10c，10dにそれぞれ埋め込まれ
ている。11は真空容器、12は前記石英板９a，９b，９
c，９d上に跨って配置された高周波誘導結合用コイル、
13は電極、14は基板、15は第１の高周波電源、16は第２
の高周波電源である。ここで、高周波誘導結合用コイル
12に第１の高周波電源15より高周波電圧を印加すること
により高周波誘導結合型プラズマが真空容器11内に発生
する。また、電極13に第２の高周波電源16より高周波電
圧を印加することによって、基板14に入射するイオンの
エネルギーを制御することができるようになっている。
【００１５】このように構成することにより、石英板の
大きさは前記従来の装置に比し、大幅に小さくすること
が可能となり、耐久性に優れ、低価格のプラズマ処理装
置を提供することができる。
大きさは前記従来の装置に比し、大幅に小さくすること
が可能となり、耐久性に優れ、低価格のプラズマ処理装
置を提供することができる。
【００１６】図４及び図５は本発明のプラズマ処理装置
の第３実施例を示しており、図４は全体の斜視図、図５
はその側面図である。図４及び図５において、17a，17
b，17cは同一形状の３個の石英リング、18a，18b，18
c，18dは同一形状の４個の金属リングで、石英リングと
金属リングが隣り合うように積層して筒状体としたもの
である。なお、図４では省略しているが、実際には前記
筒状体の上下の開口部は、図５の破線に示すように閉塞
され、真空容器19を形成している。20a，20b，20cは前
記３個の石英リング17a，17b，17cの近傍に配置された
３個の高周波誘導結合用コイル、21は電極、22は基板、
23は第１の高周波電源、24は第２の高周波電源である。
ここで、各々の高周波誘導結合用コイル20a，20b，20c
に第１の高周波電源23より高周波電圧を印加することに
より高周波誘導結合型プラズマが真空容器19内に発生す
る。また、電極21に第２の高周波電源24より高周波電圧
を印加することによって、基板22に入射するイオンのエ
ネルギーを制御することができるようになっている。
の第３実施例を示しており、図４は全体の斜視図、図５
はその側面図である。図４及び図５において、17a，17
b，17cは同一形状の３個の石英リング、18a，18b，18
c，18dは同一形状の４個の金属リングで、石英リングと
金属リングが隣り合うように積層して筒状体としたもの
である。なお、図４では省略しているが、実際には前記
筒状体の上下の開口部は、図５の破線に示すように閉塞
され、真空容器19を形成している。20a，20b，20cは前
記３個の石英リング17a，17b，17cの近傍に配置された
３個の高周波誘導結合用コイル、21は電極、22は基板、
23は第１の高周波電源、24は第２の高周波電源である。
ここで、各々の高周波誘導結合用コイル20a，20b，20c
に第１の高周波電源23より高周波電圧を印加することに
より高周波誘導結合型プラズマが真空容器19内に発生す
る。また、電極21に第２の高周波電源24より高周波電圧
を印加することによって、基板22に入射するイオンのエ
ネルギーを制御することができるようになっている。
【００１７】このように構成することにより、石英リン
グの大きさは前記従来の装置に比し、大幅に小さくする
ことが可能となり、耐久性に優れ、低価格のプラズマ処
理装置を提供することができる。
グの大きさは前記従来の装置に比し、大幅に小さくする
ことが可能となり、耐久性に優れ、低価格のプラズマ処
理装置を提供することができる。
【００１８】図６及び図７は本発明のプラズマ処理装置
の第４実施例を示しており、図６は全体の斜視図、図７
はその側面図である。図６及び図７において、25a，25
b，25cは同一形状の３個の石英リング、26a，26b，26
c，26dは同一形状の４個の誘電体リングで、石英リング
と誘電体リングが隣り合うように積層して筒状体とした
ものである。なお、図６では省略しているが、実際には
前記筒状体の上下の開口部は、図７の破線に示すように
閉塞され、真空容器27を形成している。28は前記筒状体
に巻回される高周波誘導結合用コイル、29は電極、30は
基板、31は第１の高周波電源、32は第２の高周波電源で
ある。ここで、高周波誘導結合用コイル28に第１の高周
波電源31より高周波電圧を印加することにより高周波誘
導結合型プラズマが真空容器27内に発生する。また、電
極29に第２の高周波電源32より高周波電圧を印加するこ
とによって、基板30に入射するイオンのエネルギーを制
御することができるようになっている。
の第４実施例を示しており、図６は全体の斜視図、図７
はその側面図である。図６及び図７において、25a，25
b，25cは同一形状の３個の石英リング、26a，26b，26
c，26dは同一形状の４個の誘電体リングで、石英リング
と誘電体リングが隣り合うように積層して筒状体とした
ものである。なお、図６では省略しているが、実際には
前記筒状体の上下の開口部は、図７の破線に示すように
閉塞され、真空容器27を形成している。28は前記筒状体
に巻回される高周波誘導結合用コイル、29は電極、30は
基板、31は第１の高周波電源、32は第２の高周波電源で
ある。ここで、高周波誘導結合用コイル28に第１の高周
波電源31より高周波電圧を印加することにより高周波誘
導結合型プラズマが真空容器27内に発生する。また、電
極29に第２の高周波電源32より高周波電圧を印加するこ
とによって、基板30に入射するイオンのエネルギーを制
御することができるようになっている。
【００１９】このように構成することにより、石英リン
グの大きさは前記従来の装置に比し、大幅に小さくする
ことが可能となり、耐久性に優れ、低価格のプラズマ処
理装置を提供することができる。
グの大きさは前記従来の装置に比し、大幅に小さくする
ことが可能となり、耐久性に優れ、低価格のプラズマ処
理装置を提供することができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、大型基板対応の高周波
誘導結合型プラズマ処理装置において、石英板または石
英リングを複数個の小片に分割し、その各々の近傍に高
周波誘導結合用コイルを配設することにより、耐久性に
優れた低価格のプラズマ処理装置を提供することができ
る。
誘導結合型プラズマ処理装置において、石英板または石
英リングを複数個の小片に分割し、その各々の近傍に高
周波誘導結合用コイルを配設することにより、耐久性に
優れた低価格のプラズマ処理装置を提供することができ
る。
【図１】本発明のプラズマ処理装置の第１実施例の構成
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図２】本発明のプラズマ処理装置の第２実施例の構成
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２実施例の構成の上部を示す上面図
である。
である。
【図４】本発明のプラズマ処理装置の第３実施例の構成
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図５】本発明の第３実施例の構成を示す側面図であ
る。
る。
【図６】本発明のプラズマ処理装置の第４実施例の構成
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図７】本発明の第４実施例の構成を示す側面図であ
る。
る。
【図８】従来のプラズマ処理装置の一例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図９】従来のプラズマ処理装置の他の例を示す斜視図
である。
である。
１a，１b，１c，１d，９a，９b，９c，９d…石英板、
２…金属製枠体、 ２a，２b，２c，２d…貫通窓、
３，11，19，27…真空容器、 ４a，４b，４c，４d，1
2，20a，20b，20c，28…高周波誘導結合用コイル、
５，13，21，29…電極、 ６，14，22，30…基板、
７，15，23，31…第１の高周波電源、 ８，16，24，32
…第２の高周波電源、 10…誘電体製枠体、 17a，17
b，17c，25a，25b，25c…石英リング、 18a，18b，18
c，18d…金属リング、 26a，26b，26c，26d…誘電体リ
ング。
２…金属製枠体、 ２a，２b，２c，２d…貫通窓、
３，11，19，27…真空容器、 ４a，４b，４c，４d，1
2，20a，20b，20c，28…高周波誘導結合用コイル、
５，13，21，29…電極、 ６，14，22，30…基板、
７，15，23，31…第１の高周波電源、 ８，16，24，32
…第２の高周波電源、 10…誘電体製枠体、 17a，17
b，17c，25a，25b，25c…石英リング、 18a，18b，18
c，18d…金属リング、 26a，26b，26c，26d…誘電体リ
ング。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｃ (56)参考文献 特開 平４−94530（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−17595（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05H 1/46 H01L 21/3065 C23C 16/50 C23F 4/00
Claims (4)
- 【請求項１】 箱状の真空容器内に処理すべき基板を配
置し、外部より高周波誘導結合により前記真空容器内に
プラズマを発生させて前記基板を処理するプラズマ処理
装置において、 前記真空容器の一面が、複数の貫通窓にそれぞれ石英板
が嵌め込まれた誘電体製枠体からなり、前記各石英板上
および誘電体上に跨って、１つの高周波誘導結合用コイ
ルが配設されていることを特徴とするプラズマ処理装
置。 - 【請求項２】 有底円筒状の真空容器内に処理すべき基
板を配置し、外部より高周波誘導結合により前記真空容
器内にプラズマを発生させて前記基板を処理するプラズ
マ処理装置において、 前記真空容器の円筒胴部が、複数の金属リングと複数の
石英リングとを交互に重ねた構造を有し、前記各石英リ
ング上に、高周波誘導結合用コイルがそれぞれ巻回され
ていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項３】 有底円筒状の真空容器内に処理すべき基
板を配置し、外部より高周波誘導結合により前記真空容
器内にプラズマを発生させて前記基板を処理するプラズ
マ処理装置において、 前記真空容器の円筒胴部が、複数の誘電体リングと複数
の石英リングとを交互に重ねた構造を有し、前記各誘電
体リング上および石英リング上に跨って、１つの高周波
誘導結合用コイルが巻回されていることを特徴とするプ
ラズマ処理装置。 - 【請求項４】 真空容器内に処理すべき基板を配置し、
真空容器の一面に複数個嵌め込まれた石英板上に跨って
形成された高周波誘導結合用コイルに電圧を印加するこ
とにより、前記真空容器内にプラズマを発生させて前記
基板を処理することを特徴とするプラズマ処理方法。
Priority Applications (1)
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