JP5606821B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、基板にプラズマ処理を施す誘導結合型のプラズマ処理装置に関する。
半導体デバイスや液晶表示装置（ＬＣＤ）をはじめとするＦＰＤ（Flat Panel Display）の製造工程において、ガラス基板をはじめとする各種基板に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置が知られている。プラズマ処理装置は、プラズマの生成方法の違いによって、容量結合型プラズマ処理装置と誘導結合型プラズマ処理装置とに大別される。
誘導結合型プラズマ処理装置（以下、「ＩＣＰ処理装置」という。）は、処理室（チャンバ）の一部に設けられた石英等の誘電体を介してチャンバの外部に配置された渦巻き状、コイル状又は螺旋状の高周波アンテナ（以下、「ＲＦアンテナ」という。）に高周波電力を印加し、該高周波電力が印加されたＲＦアンテナの周りに誘導磁場を形成し、該誘導磁場に基づいてチャンバ内に形成される誘導電界によって処理ガスのプラズマを生成し、生成したプラズマを用いて基板にプラズマ処理を施すものである。
このようなＩＣＰ処理装置は、主に誘導電界によってプラズマが生成されるために高密度のプラズマが得られるという点で優れており、ＦＰＤ等の製造におけるエッチング及び成膜工程で好適に用いられている。
また、最近では、ＩＣＰ処理装置のチャンバ内に配置された誘電体にプラズマ処理中に発生した異物が付着することを効果的に防止するための技術等も開発されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、このようなＩＣＰ処理装置において、例えば多重にＲＦアンテナを配置し、該ＲＦアンテナに印加するプラズマ生成用の高周波電力（以下、「励起用ＲＦＨ」という。）のパワーを制御しても、ＲＦアンテナに対して１対１で対応するように分布するプラズマを発生させることは困難であり、チャンバ内のプラズマ分布を任意に制御できないという問題がある。
図１６は、高周波アンテナに対応する位置とは異なる位置にプラズマが発生する状況を説明するためのプラズマ処理装置の断面図である。
図１６において、プラズマ処理装置２００のチャンバ２０１の天井部分に誘電体（以下、「誘電体窓」という。）２０２が配置されており、誘電体窓２０２上、すなわち誘電体窓２０２を介してチャンバ２０１の処理空間Ｓと隣接する空間内に、円環状のＲＦアンテナ２０３ａ及び２０３ｂが同心円状に配置されている。円環状のＲＦアンテナ２０３ａ及び２０３ｂの一端はそれぞれ整合器を介してプラズマ生成用の高周波電源２０４ａ及び２０４ｂに電気的に接続されており、他端はそれぞれグランド電位に接地されている。
このようなプラズマ処理装置２００において、ＲＦアンテナ２０３ａ及び２０３ｂに、励起用ＲＦＨを印加した場合、同心円状に配置された２つの円環状のＲＦアンテナ２０３ａ及び２０３ｂにそれぞれ対応する２重のプラズマが生成されないで、２つの円環状のＲＦアンテナ２０３ａ及び２０３ｂの中間部に対応する１つの円環状のプラズマ２０５が生成することがある。
この原因は、以下のように考えられる。すなわち、円環状のＲＦアンテナ２０３ａ及び２０３ｂに励起用ＲＦＨを印加すると、ＲＦアンテナ２０３ａ及び２０３ｂには高周波電流が流れ、ＲＦアンテナ２０３ａ及び２０３ｂのそれぞれの周りに誘導磁場が形成される。そして、合成された誘導磁場が強い所に対応して１つの円環状のプラズマ２０５が形成される。
すなわち、従来のプラズマ処理装置においては、ＲＦアンテナ２０３ａ及び２０３ｂに１対１で対応するプラズマを生成することが困難であり、チャンバ内のプラズマ分布を任意に制御することができないという問題があった。
本発明の課題は、高周波アンテナに１対１で対応するプラズマをパワーに応じて生成させることができ、処理室内のプラズマ分布を任意に制御することができるプラズマ処理装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のプラズマ処理装置は、基板に所定のプラズマ処理を施す真空排気可能な処理室と、該処理室内で、前記基板を載置する基板載置台と、該基板載置台と処理空間を隔てて対向するように設けられた誘電体窓と、該誘電体窓を介して前記処理空間と隣接する空間内に設けられた複数又は多重の高周波アンテナと、前記処理空間に処理ガスを供給するガス供給部と、前記複数又は多重の高周波アンテナに高周波電力を印加して誘導結合によって前記処理空間内に前記処理ガスのプラズマを発生させる高周波電源と、を有し、前記複数又は多重の高周波アンテナに対応して前記誘電体窓が分割され、該分割された誘電体窓の相互間にグランド電位に接地された導電体が配置され、前記プラズマに接する前記導電体の面はＳｉＯ ２ やイットリアで被覆されることを特徴とすることを特徴とする。
本発明によれば、高周波アンテナに１対１で対応するプラズマをパワーに応じて生成させることができ、処理室内のプラズマ分布を任意に制御することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。このプラズマ処理装置は、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）製造用のガラス基板にエッチング又は成膜等の所定のプラズマ処理を施すものである。
図１において、プラズマ処理装置１０は、処理対象のガラス基板（以下、単に「基板」という。）Ｇを収容する処理室（チャンバ）１１を有し、該チャンバ１１の図中下方には基板Ｇを載置する円筒状の載置台（サセプタ）１２が配置されている。サセプタ１２は、例えば、表面がアルマイト処理されたアルミニウムからなる基材１３で主として構成されており、基材１３は絶縁部材１４を介してチャンバ１１の底部に支持されている。基材１３の上部平面は基板Ｇを載置する基板載置面となっており、基板載置面の周囲を囲むようにフォーカスリング１５が設けられている。
基材１３の基板載置面には、静電電極板１６を内蔵する静電チャック（ＥＳＣ）２０が形成されている。静電電極板１６には直流電源１７が接続されており、静電電極板１６に正の直流電圧が印加されると、基板載置面に載置された基板Ｇにおける静電電極板１６側の面（以下、「裏面」という。）には負電位が発生し、これによって静電電極板１６及び基板Ｇの裏面の間に電位差が生じ、該電位差に起因するクーロン力又はジョンソン・ラーベック力により、基板Ｇが基板載置面に吸着保持される。
サセプタ１２における基材１３の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒流路１８が設けられている。冷媒流路１８には、チラーユニット（図示省略）から冷媒用配管１９を介して低温の冷媒、例えば、冷却水やガルデン（登録商標）が循環供給される。冷媒によって冷却されたサセプタ１２は上部の静電チャック２０を介して基板Ｇ及びフォーカスリング１５を冷却する。
基材１３及び静電チャック２０には、複数の伝熱ガス供給孔２１が開口している。複数の伝熱ガス供給孔２１は図示省略された伝熱ガス供給部に接続され、伝熱ガス供給部から伝熱ガスとして、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガスが静電チャック２０及び基板Ｇの裏面の間隙に供給される。静電チャック２０及び基板Ｇの裏面の間隙に供給されたヘリウムガスは基板Ｇの熱をサセプタ１２に効果的に伝達する。
サセプタ１２の基材１３には、バイアス用高周波電力（以下、「バイアス用ＲＦＬ」という。）を供給するための高周波電源２４が給電棒２２及び整合器２３を介して接続されている。サセプタ１２は下部電極として機能し、整合器２４は、サセプタ１２からの高周波電力の反射を低減して高周波電力のサセプタ１２への印加効率を最大にする。高周波電源２４からは、４０ＭＨｚ以下、例えば１３．５６ＭＨｚのバイアス用ＲＦＬがサセプタ１２に印加され、これによって、処理空間Ｓで生成されるプラズマが基板Ｇに引き込まれる。
プラズマ処理装置１０では、チャンバ１１の内側壁とサセプタ１２の側面との間に側方排気路２６が形成される。この側方排気路２６は排気管２７を介して排気装置２８に接続されている。排気装置２８としてのＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）及びＤＰ（Dry Pump）（ともに図示省略）はチャンバ１１内を真空引きして減圧する。具体的には、ＤＰはチャンバ１１内を大気圧から中真空状態（例えば、１．３×１０Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧し、ＴＭＰはＤＰと協働してチャンバ１１内を中真空状態より低い圧力である高真空状態（例えば、１．３×１０−３Ｐａ（１．０×１０−５Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧する。なお、チャンバ１１内の圧力はＡＰＣバルブ（図示省略）によって制御される。
チャンバ１１の天井部分には、サセプタ１２と処理空間Ｓを介して対向するように誘電体窓３０が配置されている。誘電体窓３０は、例えば、石英板からなる気密状のものであり、磁力線を透過させる。誘電体窓３０の上部空間２９には、円環状のＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂが同心円状に、且つ、例えばサセプタ１２と同軸状に配置されている。円環状のＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂは、例えば絶縁体からなる固定部材（図示省略）によって誘電体窓３０における上部空間Ｓ側の表面とは逆の表面（以下、「上面」という。）に固定されている。
ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂの一端は、それぞれ整合器３２ａ、３２ｂを介してプラズマ生成用の高周波電源３３ａ及び３３ｂに電気的に接続されており、他端は、それぞれグランド電位に接地されている。高周波電源３３ａ及び３３ｂは、高周波放電によりプラズマの生成に適した一定周波数、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力（ＲＦＨ）を出力し、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに印加する。整合器３２ａ及び３２ｂの機能は、整合器２３の機能と同じである。
誘電体窓３０の下方のチャンバ１１の側壁には、チャンバ１１の内周に沿って環状のマニホールド３６が設けられており、この環状のマニホールド３６は、ガス流路を介して処理ガス供給源３７に接続されている。マニホールド３６には、例えば、等間隔に複数のガス吐出口３６ａが設けられており、処理ガス供給源３７からマニホールド３６に導入された処理ガスはガス吐出口３６ａを経てチャンバ１１内に供給される。
このプラズマ処理装置１０においては、高周波電源３３ａ及び３３ｂから高周波電力が印加されたＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂの周りに形成される誘導磁場が合成することを防止するための誘導磁場合成防止手段が設けられている。
すなわち、図１中、誘電体窓３０の処理空間Ｓ側の表面（以下、「下面」という。）における円環状のＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂ相互間に対応する位置にそれぞれ誘電体からなる突出部３４が設けられている。ここで、ＲＦアンテナ相互間とは、別個独立に設けられたＲＦアンテナ相互の間に加え、渦巻き状又は螺旋状のＲＦアンテナにおける渦巻き形状もしくは螺旋形状を形成する隙間部分及び円環状のＲＦアンテナの中心部空間を含む広い概念である（以下、本明細書において同様）。突出部３４を構成する誘電体としては、例えば、イットリア、アルミナ等を適用することができ、好適にはガラスが適用される。突出部３４は、合成磁場が発生する箇所を物理的に占領するように設けられるので、合成磁場に基づくプラズマが存在することができず、結果としてＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂにそれぞれ対応する箇所にプラズマが生成される。
チャンバ１１の側壁には基板搬入出口３８が設けられており、この基板搬入出口３８はゲートバルブ３９により開閉可能となっている。基板搬入出口３８を介して処理対象である基板Ｇがチャンバ１１内に搬入出される。
このような構成のプラズマ処理装置１０において、処理ガス供給源３７からマニホールド３６及びガス吐出口３６ａを介してチャンバ１１の処理空間Ｓ内に処理ガスが供給される。一方、高周波電源３３ａ及び３３ｂから整合器３２ａ及び３２ｂを介してＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂにそれぞれ励起用ＲＦＨが印加され、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに高周波電流が流れる。高周波電流が流れることによってＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂの周りに誘導磁場が発生し、該誘導磁場によって処理空間Ｓに誘導電界が発生する。そして、この誘導電界によって加速された電子が処理ガスの分子や原子と電離衝突を起こし、誘導電界に対応した処理ガスのプラズマが生成する。
生成したプラズマ中のイオンは、高周波電源２４から整合器２３及び給電棒２２を介してサセプタ１２に印加されるバイアス用ＲＦＬによって基板Ｇに引きこまれ、基板Ｇに対して所定のプラズマ処理が施される。
プラズマ処理装置１０の各構成部品の動作は、プラズマ処理装置１０が備える制御部（図示省略）のＣＰＵがプラズマ処理に対応するプログラムに応じて制御する。
本実施の形態によれば、誘電体窓３０の下面におけるＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂ相互間に対応する位置、具体的には、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂとの間及び円環状のＲＦアンテナ３１aにおける中心部に対応する位置に、それぞれガラスからなる円環状の突出部及び円形の突出部３４を設けたので、ＲＦアンテナ３１ａの周りに形成される誘導磁場と、ＲＦアンテナ３１ｂの周りに形成される誘導磁場との合成磁場の発生箇所にプラズマが存在し得ず、結果として、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂにそれぞれ対応する誘導磁場が維持され、各誘導磁場に基づいてそれぞれ誘導電界が発生し、各誘導電界に起因してそれぞれＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに１対１で対応し、且つ印加された高周波ＲＦＨのパワーに応じたプラズマが生成される。
本実施の形態によれば、チャンバ１１内のプラズマを生成させたい任意の位置に対応してＲＦアンテナを配置し、該ＲＦアンテナに印加する高周波ＲＦＨの出力を調整することにより、チャンバ１１内におけるプラズマ分布を任意に制御することができる。
本実施の形態において、誘電体からなる突出部３４は、誘電体窓３０と同じ材料を用いて一体に形成することができ、また、誘電体窓３０とは別の材料を用いて別体として形成することもできる。
本実施の形態において、誘電体からなる円環状又は円形の突出部３４に、例えばマニホールドを設け、ガス導入手段を兼用させることもできる。
図２は、本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置の要部の概略構成を示す断面図である。
近年、処理対象となる基板Ｇの大型化に伴ってチャンバ１１も大型化し、且つ大きなチャンバ１１の内部空間の真空度を保つために、誘電体窓３０の厚さも厚くなっている。誘電体窓３０が厚くなるとＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂとチャンバ１１内の処理空間Ｓとの距離が長くなって隣接するＲＦアンテナ相互の中間部に合成磁場が形成されやすくなり、これによって、ＲＦアンテナに１対１で対応するプラズマが生成され難くなっている。本実施の形態は、このような問題を解決するものであり、誘電体窓３０におけるＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに対応する位置の厚さをそれ以外の部分の厚さよりも薄くし、これによってチャンバ１１内にＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに１対１で対応するプラズマ４２を発生させるようにしたものである。
具体的には、図２に示すプラズマ処理装置４０は、図１のプラズマ処理装置１０と異なり、誘電体窓３０の下面におけるＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂ相互間に対応する位置に誘電体からなる円環状又は円形の突出部３４を設ける代わりに、誘電体窓３０の下面におけるＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂにそれぞれ対応する部分に円環状の凹部４１を設け、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに対応する部分の誘電体窓３０の厚さをそれ以外の部分の厚さよりも薄くしている。
本実施の形態によれば、誘電体窓３０の下面におけるＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに対応する部分に円環状の凹部４１を設けてその部分の厚さをそれ以外の部分の厚さよりも薄くしたので、合成磁場よりも強い誘導磁場がＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂの直下にそれぞれ形成される。これによって、チャンバ１１内に、各ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂにそれぞれ対応するプラズマ４２を生成させることができる。
本実施の形態において、誘電体窓３０の厚さは、例えば２０〜５０ｍｍであり、円環状の凹部４１を設けた部分の厚さは、例えば１０〜２０ｍｍである。
本実施の形態において、円環状の凹部４１は、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに対応して全周に亘って設けられるが、誘電体窓３０の強度等を考慮して、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに対応する全円周の一部に設けることもできる。
図３は、本発明の第３の実施の形態に係るプラズマ処理装置の要部の概略構成を示す断面図である。
図３において、このプラズマ処理装置５０が図１のプラズマ処理装置１０と異なるところは、誘電体窓３０の下面におけるＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂ相互間に対応する位置に誘電体からなる突出部３４を設ける代わりに、誘電体窓３０の上面におけるＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂ相互間に、誘電体窓３０とは透磁率の異なる部材からなる円環状又は円形の突出部５１ａを設けた点である。
本実施の形態によれば、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂ相互間に、それぞれ誘電体窓３０とは透磁率の異なる部材からなる円環状又は円形の突出部５１ａを設けたので、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂの回りにそれぞれ生成される誘導磁場における磁力線が突出部５１ａによって変化し生成されるプラズマが変わる。これによって、合成磁場の生成が阻害され、結果としてチャンバ１１内に、各ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂにそれぞれ対応する誘導電界が形成され、この誘導電界に基づいてそれぞれＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに対応する円環状のプラズマ５２が生成される。
本実施の形態によれば、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに１対１で対応する位置にプラズマ５２を生成することができ、その強度を印加する励起用ＲＦＨのパワーによって制御することができるので、チャンバ１１内におけるプラズマの制御性が著しく向上する。
本実施の形態において、誘電体窓３０とは透磁率の異なる部材としては、例えばフェライト、パーマロイ等が挙げられ、突出部５１ａは、例えばフェライトによって形成される。
図４は、第３の実施の形態の変形例の要部の概略構成を示す断面図である。
図４において、このプラズマ処理装置５０が、図３のプラズマ処理装置と異なるところは、誘電体窓３０とは透磁率の異なる部材からなる突出部５１ｂの断面積を図３の突出部５１ａの断面積よりも若干大きくすると共に、その一部を誘電体窓３０の上面に設けられた、例えばざぐり部分に嵌合して埋没させた点である。
本実施の形態の変形例においても、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
また、本実施の形態の変形例によれば、円環状の突出部５１ｂの断面積を上記実施の形態の突出部５０ａの断面積よりも若干大きくしたので、合成磁場の生成を阻害する効果が大きくなり、各ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに対応する位置に正確にプラズマ５２を生成することができる。また、突出部５１ｂの一部を誘電体窓３０に埋没させたことにより突出部５１ｂを正確に位置決めして固定することができる。
図５は、第３の実施の形態の別の変形例の要部の概略構成を示す断面図である。
図５において、このプラズマ処理装置５０が、図３のプラズマ処理装置と異なるところは、円環状の突出部５１ｃの断面積を上記実施の形態の突出部５１ａの断面積よりも若干大きくし、誘電体窓３０の下面に配置した点である。
本実施の形態の別の変形例においても、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
また、本実施の形態の別の変形例によれば、円環状の突出部５１ｃの断面積を上記実施の形態の突出部５０ａの断面積よりも若干大きくしたので、合成磁場の生成を阻害する効果が大きくなり、各ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに対応する位置に正確にプラズマ５２を生成することができる。
本実施の形態の別の変形例において、突出部５１ｃはチャンバ１１内で発生するプラズマに曝されるので、例えばＳｉＯ２やイットリア等によって被覆することが好ましい。これによって、突出部５１ｃの寿命を延ばすことができる。
図６は、本発明の第４の実施の形態に係るプラズマ処理装置の要部の概略構成を示す断面図である。
図６において、このプラズマ処理装置６０が図１のプラズマ処理装置１０と異なるところは、誘電体窓３０の下面におけるＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂ相互間に対応する位置に誘電体からなる突出部３４を設ける代わりに、ＲＦアンテナ３１ｂの円環状の径をＲＦアンテナ３１ａの円環状の径よりもかなり大きくして、ＲＦアンテナ３１ｂをチャンバ１１内に設けたものである。具体的には、基板Ｇの径よりも大きな径のＲＦアンテナ３１ｂを誘電体窓３０の外側であって、且つチャンバ１１内に配置したものである。
本実施の形態によれば、ＲＦアンテナ３１ａと３１ｂとの間隔を大きくしたので、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂの回りにそれぞれ発生する誘導磁場に起因する渦電流が重なることはない。従って、合成渦電流の生成が回避され、チャンバ１１内に各ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに１対１で対応する誘導電界、ひいてはプラズマ６２を生成させることができる。
本実施の形態において、チャンバ１１内に設けられたＲＦアンテナ３１ｂを、例えば、ＳｉＯ２やイットリア等の誘電体で被覆することが好ましい。これによって、ＲＦアンテナ３１ｂに対するプラズマの直接照射を回避することができ、ＲＦアンテナ３１ｂの寿命を延ばすことができる。
図７は、本発明の第５の実施の形態に係るプラズマ処理装置の要部の概略構成を示す断面図である。
図７において、このプラズマ処理装置７０が図１のプラズマ処理装置１０と異なるところは、誘電体窓３０の下面におけるＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂ相互間に対応する位置に誘電体の突出部３４を設ける代わりに、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに対応して誘電体窓３０を分割し、分割部分にグランド電位に接地された導電体としてのメタル７１を配置した点である。メタル７１としては、例えばアルミ等が使用される。プラズマに接するアルミの面はＳｉＯ２や イットリアで被覆することが望ましい。
チャンバ１１の中央部に配置された誘電体窓３０ａ上に円環状のＲＦアンテナ３１ａが設けられ、チャンバ１１の内周部に配置された誘電体窓３０ｂ上には円環状のＲＦアンテナ３１ｂが設けられている。
本実施の形態によれば、誘電体窓を、チャンバ１１の中央部に配置された誘電体窓３０ａとチャンバ１１の内周部に配置された誘電体窓３０ｂとに分割し、分割した誘電体窓相互間にグランド電位に接地されたメタル７１を配置したので、誘電体窓３０ａ上に設けられたＲＦアンテナ３１ａ及び誘電窓３０ｂ上に設けられたＲＦアンテナ３１ｂの回りにそれぞれ形成される誘導磁場における渦電流がメタル７１を介してグランドに流れる。これによって、渦電流の合成が回避され、各ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに１対１で対応するプラズマ７２が生成する。
本実施の形態において、分割した誘電体窓相互間に設けられたメタル７１に処理ガス導入手段を設けてシャワーヘッドとして機能させることもできる。
図８は、本発明の第６の実施の形態に係るプラズマ処理装置の要部の概略構成を示す断面図である。
図８において、このプラズマ処理装置８０は、第５の実施の形態の特徴部分と第２の実施の形態の特徴部分を組み合わせたものであり、誘電体窓３０をＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに対応して分割し、分割部分にグランド電位に接地されたメタル８１を配置すると共に、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに対応する誘電体窓３０ａ及び３０ｂの下面に円環状の凹部８２を設けてその部分における誘電体窓３０ａ及び３０ｂの厚さをそれ以外の部分の厚さよりも薄くしたものである。
本実施の形態によれば、誘電体窓を、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに対応して誘電体窓３０ａ及び３０ｂに分割し、分割した誘電体窓相互間にグランド電位に接地されたメタル８１を配置すると共に、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに対応する誘電体窓３０ａ及び３０ｂの下面に円環状の凹部８２を設けてその部分の厚さをそれ以外の部分の厚さよりも薄くしたので、グランド電位に接地されたメタル８１による渦電流を解消する作用と、誘電体窓を薄くして合成磁場よりも強い誘導磁場によってＲＦアンテナ直下のチャンバ内にプラズマを発生させる作用との相乗作用によって、チャンバ１１内にＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂにそれぞれ対応するプラズマ８３を生成させることができる。また、これによって、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂの配置位置に対応してチャンバ１１内の任意の位置にプラズマ８３を形成することができるようになり、チャンバ１１内におけるプラズマ分布の制御性が向上する。
図９は、本発明の第７の実施の形態に係るプラズマ処理装置の要部の概略構成を示す断面図である。
図９において、このプラズマ処理装置９０は、第５の実施の形態の特徴部分と第１の実施の形態の特徴部分を組み合わせたものであり、誘電体窓をＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに対応して誘電体窓３０ａと３０ｂとに分割し、分割部分にグランド電位に接地されたメタル９１を配置すると共に、誘電体窓３０ａ上にＲＦアンテナ３１ａよりも径の大きいＲＦアンテナ３１ｃを設け、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｃ相互間に対応する誘電体窓３０ａの下面に誘電体からなる突出部９２を設けたものである。
本実施の形態によれば、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに対応して誘電体窓を誘電体窓３０ａと３０ｂに分割し、分割した誘電体窓相互間にグランド電位に接地されたメタル９１を配置するとともに、誘電体窓３０ａ上にＲＦアンテナ３１ａよりも径の大きいＲＦアンテナ３１ｃを設け、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｃ相互間に対応する誘電体窓３０ａの下面に誘電体、例えばガラスからなる突出部９２を設けたので、グランド電位に接地されたメタル９１による渦電流を解消する作用と、誘電体からなる突出部９２による合成磁場の発生箇所にプラズマを物理的に存在させないようにする作用との相乗作用によって、チャンバ１１内に、ＲＦアンテナ３１ａ〜３１ｃにそれぞれ１対１で対応するプラズマ９３を生成させることができる。また、ＲＦアンテナ３１ａ〜３１ｃに対応して任意の位置にプラズマを生成させることができるので、チャンバ１１内におけるプラズマ制御性が向上する。
図１０は、本発明の第７の実施の形態の変形例の要部の概略構成を示す断面図である。
図１０において、このプラズマ処理装置９０が図９のプラズマ処理装置と異なるところは、誘電体窓３０ａにおけるＲＦアンテナ３１ａの外周部にＲＦアンテナ３１ｃを設ける代わりに、チャンバ１１の内周部に設けられた誘電体窓３１ｂ上にＲＦアンテナ３１ｂよりも径が小さいＲＦアンテナ３１ｃを設け、ＲＦアンテナ３１ｂと３１ｃ相互間に対応する誘電体窓３０ｂの下面にガラスからなる円環状の突出部９４を設けた点である。
本実施の形態においても、第７の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
図１１は、本発明の第８の実施の形態に係るプラズマ処理装置の要部の概略構成を示す断面図である。
図１１において、このプラズマ処理装置１００は、第５の実施の形態の特徴部分と第３の実施の形態の特徴部分を組み合わせたものであり、誘電体窓をチャンバ１１の中央部の誘電体窓３０ａと、チャンバ１１の内周部の誘電体窓３０ｂとに分割し、分割部分にグランド電位に接地されたメタル１０１を配置すると共に、誘電体窓３０ａ上にＲＦアンテナ３１ａよりも径の大きいＲＦアンテナ３１ｃを設け、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｃ相互間に対応する誘電体窓３０ａの上面に誘電体窓３０ａとは透磁率が異なる円環状又は円形の突出部１０２を設けたものである。
本実施の形態によれば、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに対応して誘電体窓を、誘電体窓３０ａ及び３０ｂに分割し、分割した誘電体窓相互間にグランド電位に接地されたメタル１０１を配置するとともに、誘電体窓３０ａ上にＲＦアンテナ３１ａよりも径の大きいＲＦアンテナ３１ｃを設け、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｃ相互間に対応する誘電体窓３０ａの上面に誘電体窓３０ａとは透磁率が異なる円環状又は円形の突出部１０２を設けたので、グランド電位に接地されたメタル１０１による渦電流を解消する作用と、透磁率が異なる突出部１０２による磁力線を分断する作用との相乗作用によって、ＲＦアンテナ３１ａ〜３１ｃにそれぞれ１対１で対応するプラズマ１０３を形成することができる。また、ＲＦアンテナ３１ａ〜３１ｃに対応してチャンバ１１内の任意の位置にプラズマ１０３を形成することができるので、プラズマ制御性が向上する。
図１２は、本発明の第９の実施の形態に係るプラズマ処理装置の要部の概略構成を示す断面図である。
図１２において、このプラズマ処理装置１１０は、第３の実施の形態の特徴部分と第２の実施の形態の特徴部分を組み合わせたものであり、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂ相互間に誘電体窓３０とは透磁率が異なる部材からなる円環状又は円形の突出部１１１を設けると共に、ＲＦアンテナ３１ａ及びＲＦアンテナ３１ｂに対応する誘電体窓３０の下面に凹部１１２を設け、その部分の厚さをそれ以外の部分の厚さよりも薄くしたものである。
本実施の形態によれば、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂ相互間に対応する誘電体窓３０の上面に誘電体窓３０とは透磁率が異なる円環状又は円形の突出部１１１を設けると共に、ＲＦアンテナ３１ａ及びＲＦアンテナ３１ｂに対応する誘電体窓３０の下面に凹部１１２を設けてその部分の厚さをそれ以外の部分の厚さよりも薄くしたので、透磁率が異なる突出部１１１による磁力線を分断する作用と、誘電体窓３０を薄くして合成磁場よりも強い誘導磁場によってＲＦアンテナ直下にプラズマを発生させる作用との相乗作用によって、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂにそれぞれ対応してプラズマ１１３を生成させることができる。
図１３は、本発明の第１０の実施の形態に係るプラズマ処理装置の要部の概略構成を示す断面図である。
図１３において、このプラズマ処理装置１２０は、第２の実施の形態の特徴部分と第１の実施の形態の特徴部分を組み合わせたものであり、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂ相互間に対応する誘電体窓３０の下面に誘電体からなる円環状又は円形の突出部１２１を設けると共に、ＲＦアンテナ３１ａ及びＲＦアンテナ３１ｂに対応する誘電体窓３０の下面に凹部１１２を設けてその部分の厚さをそれ以外の部分の厚さよりも薄くしたものである。
本実施の形態によれば、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂ相互間に対応する誘電体窓３０の下面に誘電体からなる円環状の突出部１２１を設け、且つＲＦアンテナ３１ａ及びＲＦアンテナ３１ｂに対応する誘電体窓３０の下面に円環状の凹部１２２を設けてその部分の厚さをそれ以外の部分の厚さよりも薄くしたので、誘電体からなる突出部１２１による合成磁場の発生箇所にプラズマを物理的に存在させないようにする作用と、ＲＦアンテナに対応する誘電体窓３０を薄くして合成磁場よりも強い誘導磁場によってＲＦアンテナ直下にプラズマを発生させる作用との相乗作用によって、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂにそれぞれ対応するプラズマ１２３を形成することができ、また、これによって、上記実施の形態と同様、チャンバ１１内のプラズマ制御性が向上する。
図１４は、本発明の第１１の実施の形態に係るプラズマ処理装置の要部の概略構成を示す断面図である。
図１４において、このプラズマ処理装置１３０は、第１の実施の形態の特徴部分と第４の実施の形態の特徴部分を組み合わせたものであり、ＲＦアンテナ３１ｂの径よりも大きい径を有するＲＦアンテナ３１ｃを誘電体窓３０の外周部の外側のチャンバ１１内に配置し、ＲＦアンテナ３１ａ乃至３１ｃ相互間に対応する誘電体窓３０の下面に、誘電体からなる円環状の突出部１３１を設けたものである。
本実施の形態によれば、誘電体からなる突出部１３１による合成磁場の発生箇所にプラズマを物理的に存在させないようにする作用と、ＲＦアンテナ３１ｃをＲＦアンテナ３１ｂから離してチャンバ１１内に配置することによる合成磁場の生成を防止する作用との相乗作用によって、ＲＦアンテナ３１ａ乃至３１ｃにそれぞれ対応する独立のプラズマ１３２を形成することができる。また、これによって、上記実施の形態と同様、チャンバ１１内のプラズマ制御性が向上する。
本実施の形態において、ＲＦアンテナ３１ｂと３１ｃにおいて高周波電源３３ｂを共用させたが、各高周波電源としてそれぞれ独立のものを設けることもできる。
図１５は、本発明の第１２の実施の形態に係るプラズマ処理装置の要部の概略構成を示す断面図である。
図１５において、このプラズマ処理装置１４０は、第１乃至第５の実施の形態の特徴部分を全て備えたものであり、誘電体窓をチャンバ１１の中央部の誘電体窓３０ａと内周部近傍に沿った誘電体窓３０ｂとに分割し、分割部分にグランド電位に接地されたメタル１４１を配置し、誘電体窓３０ａの下面におけるＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂ相互間に対応する位置に誘電体からなる円環状又は円形の突出部１４２を設け、上面に誘電体窓３０ａとは透磁率が異なる部材からなる円環状又は円形の突出部１４３を設け、誘電体窓３０ａ及び３０ｂの下面におけるＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂに対応する位置に凹部１４４を設けてその厚さをそれ以外の部分の厚さよりも薄くし、且つ誘電体窓３０ｂ上に設けたＲＦアンテナ３１ｃの径よりも大きい径を有するＲＦアンテナ３１ｄを誘電体窓３０ｂの外周部の外側のチャンバ１１内に配置したものである。
本実施の形態によれば、第１乃至第５の実施の形態の特徴的な構成を全て備えることによって、その特徴的な構成の相乗作用によって、各ＲＦアンテナ３１ａ乃至３１ｄに１対１で対応する位置にそれぞれプラズマ１４５を正確に発生させることができ、これによって、上記各実施の形態と同様、チャンバ１１内おけるプラズマ分布の制御性を向上させることができる。
本実施の形態において、ＲＦアンテナ３１ａ及び３１ｂで、並びにＲＦアンテナ３１ｃ及び３１ｄで、それぞれ高周波電源３３ａ及び３３ｂを共用したが、各ＲＦアンテナ３１ａ〜３１ｄに対応してそれぞれ別個の高周波電源を設けることもできる。すなわち、高周波電力の印加方法は特に限定されない。また、誘電体窓３０の分割方法も特に限定されるものではない。
上述した各実施の形態において、プラズマ処理が施される基板は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板だけでなく、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence；ＥＬ）ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等をはじめとするＦＰＤ（Flat Panel Display）に用いる各種基板であってもよい。
１０ プラズマ処理装置
３０、３０ａ、３０ｂ 誘電体窓
３１ａ〜３１ｄ ＲＦアンテナ
３３ａ、３３ｂ 高周波電源
３４、９２、９４ 誘電体からなる突出部
４１、８２、１１２ 凹部
４２、５２、６２、７２、 プラズマ
５１ａ〜５１ｃ 誘電体窓とは透磁率が異なる部材からなる突出部
７１、８１、９１ メタル
３０、３０ａ、３０ｂ 誘電体窓
３１ａ〜３１ｄ ＲＦアンテナ
３３ａ、３３ｂ 高周波電源
３４、９２、９４ 誘電体からなる突出部
４１、８２、１１２ 凹部
４２、５２、６２、７２、 プラズマ
５１ａ〜５１ｃ 誘電体窓とは透磁率が異なる部材からなる突出部
７１、８１、９１ メタル
Claims (9)
- 基板に所定のプラズマ処理を施す真空排気可能な処理室と、
該処理室内で、前記基板を載置する基板載置台と、
該基板載置台と処理空間を隔てて対向するように設けられた誘電体窓と、
該誘電体窓を介して前記処理空間と隣接する空間内に設けられた複数又は多重の高周波アンテナと、
前記処理空間に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記複数又は多重の高周波アンテナに高周波電力を印加して誘導結合によって前記処理空間内に前記処理ガスのプラズマを発生させる高周波電源と、を有し、
前記複数又は多重の高周波アンテナに対応して前記誘電体窓が分割され、該分割された誘電体窓の相互間にグランド電位に接地された導電体が配置され、前記プラズマに接する前記導電体の面はＳｉＯ ２ やイットリアで被覆されることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記導電体に前記処理ガスの導入手段を設けることを特徴する請求項１記載のプラズマ処理装置。
- 前記複数又は多重の高周波アンテナに対応して形成される誘導磁場の合成を防止する誘導磁場合成防止手段をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
- 前記誘導磁場合成防止手段は、前記誘電体窓の前記処理空間側表面における前記複数又は多重の高周波アンテナ相互間に対応する位置に設けられた誘電体からなる突出部であることを特徴とする請求項３記載のプラズマ処理装置。
- 前記誘電体窓の前記複数又は多重の高周波アンテナに対応する部分の厚さが、前記誘電体窓におけるその他の部分の厚さよりも薄くなっていることを特徴とする請求項３又は４記載のプラズマ処理装置。
- 前記誘電体窓における前記複数又は多重の高周波アンテナ相互間に対応する位置に、前記誘電体窓とは透磁率が異なる部材からなる突出部が設けられていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記誘電体窓とは透磁率が異なる部材からなる突出部は、前記誘電体窓における前記処理空間側表面又は前記処理空間側表面とは逆の表面に設けられていることを特徴とする請求項６記載のプラズマ処理装置。
- 前記誘電体窓とは透磁率が異なる部材からなる突出部は、その一部が、前記誘電体窓に埋没していることを特徴とする請求項６又は７記載のプラズマ処理装置。
- 前記複数又は多重の高周波アンテナ相互間が、前記複数又は多重の高周波アンテナに対応して生成される誘導磁場の合成を回避するのに十分な間隔となるように調整されていることを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
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