JP5638449B2 - 誘導結合プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、液晶表示装置（ＬＣＤ）等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）製造用のガラス基板等の基板にプラズマ処理を施す誘導結合プラズマ処理装置に関する。

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。

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室の誘電体窓の外側に高周波アンテナを配置し、処理室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、処理室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、平面状の所定パターンをなす平面アンテナが多用されている。公知例としては、特許文献１がある。

近時、被処理基板のサイズが大型化している。例えば、ＬＣＤ用の矩形状ガラス基板を例にあげると、短辺×長辺の長さが、約１５００ｍｍ×約１８００ｍｍのサイズから約２２００ｍｍ×約２４００ｍｍのサイズへ、さらには約２８００ｍｍ×約３０００ｍｍのサイズへとその大型化が著しい。

誘導結合プラズマ処理装置の場合、高周波アンテナと処理室との間に、誘電体窓部を介在させる。被処理基板が大型化すれば、誘電体窓部も大型化される。誘電体窓部には、特許文献１にも記載されているように、一般的に石英ガラス、あるいはセラミックが用いられる。

しかし、石英ガラスやセラミックは脆く、大型化には不向きである。このため、例えば、特許文献２に記載されているように４分割する等して、石英ガラスを適当な大きさの分割片に分割することで誘電体窓部の大型化に対処している。

特許第３０７７００９号公報 特許第３６０９９８５号公報

ところで、被処理基板の大型化はなお著しく進展している。このため、誘電体窓部の分割数をさらに増やさなければ適当な分割片の大きさにすることができない。

しかしながら、被処理基板の大型化に応じ、特許文献２に記載されているような直線的な分割による手法を用いて、特許文献２で一辺当たり二に分割して全体を均等に４分割する方法と同様に誘電体窓部を一辺当たり三以上に分割して均等に９分割しようとすると、後述の理由により処理室内に発生する誘導電界が小さくなり、これに伴い誘導電界により生成されるプラズマが弱くなってしまう、という事情がある。

この発明は、被処理基板の大型化に対応して誘電体窓部を一辺当たり三以上に分割して従来技術よりも多数の分割片に分割した場合でも、処理室内に強いプラズマを発生させることが可能な誘導結合プラズマ処理装置を提供する。

この発明の一態様に係る誘導結合プラズマ処理装置は、処理室内のプラズマ生成領域に誘導結合プラズマを発生させ、基板をプラズマ処理する誘導結合プラズマ処理装置であって、前記プラズマ生成領域に前記誘導結合プラズマを発生させる高周波アンテナと、前記プラズマ生成領域と前記高周波アンテナとの間に配置され、複数の誘電部材と、該複数の誘電部材を支持する導電性梁とを含む矩形状の誘電体窓部を備え、前記導電性梁が前記誘電体窓部を一辺当たり三以上に分割し、かつ、前記導電性梁が前記誘電体窓部を一辺当たり三以上に分割したとき、前記誘電体窓部の中央部分に前記高周波アンテナに沿って生じる閉ループ回路が消失されるように、前記誘電体窓部の中央部分において前記高周波アンテナと交差するように配置されている。

この発明によれば、被処理基板の大型化に対応して誘電体窓部を一辺当たり三以上に分割して従来技術よりも多数の分割片に分割した場合でも、処理室内に強いプラズマを発生させることが可能な誘導結合プラズマ処理装置を提供できる。

この発明の一実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置を概略的に示す断面図 （Ａ）図は一実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置が備える誘電体窓部の第１の分割例を示す平面図、（Ｂ）図、（Ｃ）図は（Ａ）図から高周波アンテナを省略した平面図 （Ａ）図は一実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置が備える誘電体窓部の第２の分割例を示す平面図、（Ｂ）図、（Ｃ）図は（Ａ）図から高周波アンテナを省略した平面図 （Ａ）図は一実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置が備える誘電体窓部の第３の分割例を示す平面図、（Ｂ）図、（Ｃ）図は（Ａ）図から高周波アンテナを省略した平面図 （Ａ）図は一実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置が備える誘電体窓部の第４の分割例を示す平面図、（Ｂ）図は（Ａ）図から高周波アンテナを省略した平面図 高周波アンテナの他例を示す平面図 （Ａ）図は誘電体窓部を一辺当たり三つに分割した９分割型誘電体窓部の平面図、（Ｂ）図〜（Ｄ）図は（Ａ）図から高周波アンテナを省略した平面図 （Ａ）図は誘電体窓部を一辺当たり四つに分割した１６分割型誘電体窓部の平面図、（Ｂ）図は（Ａ）図から高周波アンテナを省略した平面図

実施の形態の説明に先立ち、誘電体窓部を一辺当たり三以上に分割しようとすると、処理室内に発生する誘導電界が小さくなる、という事情について説明する。

図７Ａは誘電体窓部を一辺当たり三つに分割した９分割型誘電体窓部の平面図、図７Ｂ〜図７Ｄは図７Ａから高周波アンテナを省略した平面図である。

図７Ａ及び図７Ｂに示すように、９分割型誘電体窓部１０３は、縦横それぞれ３×３の合計９枚の分割片（分割された複数の誘電部材）１０３ａ〜１０３ｉに分割されている。分割片１０３ａ〜１０３ｉは格子状の平面パターンを持つ導電性支持梁、例えば金属支持梁１０７により支持されている。高周波アンテナ１１１は、本例では３組あり、それぞれ内側高周波アンテナ１１１ａ、中間高周波アンテナ１１１ｂ、並びに外側高周波アンテナ１１１ｃに別れている。内側高周波アンテナ１１１ａは、誘電体窓部１０３の中央部分に配置された１つの分割片１０３ｉの上方に配置され、中間高周波アンテナ１１１ｂ及び外側高周波アンテナ１１１ｃは、誘電体窓部１０３の外側部分に配置された８つの分割片１０３ａ〜１０３ｈの上方に配置されている。

しかし、このような９分割型誘電体窓部１０３であると、内側高周波アンテナ１１１ａと中間高周波アンテナ１１１ｂとの間の金属梁１０７内に、これら内側高周波アンテナ１１１ａと中間高周波アンテナ１１１ｂに沿って環状に寄生的に生じる閉ループ回路２００ができてしまう。

閉ループ回路２００には、内側高周波アンテナ１１１ａ及び中間高周波アンテナ１１１ｂに時計回りに電流Ｉが流れると、反時計回りに電流Ｉｉが流れる（図７Ｃ）。反対に、内側高周波アンテナ１１１ａ及び中間高周波アンテナ１１１ｂに反時計回りに電流Ｉが流れると、閉ループ回路２００には時計回りに電流Ｉｉが流れる（図７Ｄ）。いわゆる、逆起電力である。

金属梁１０７中に逆起電力による電流Ｉｉが流れると、電流Ｉｉは、内側高周波アンテナ１１１ａ及び中間高周波アンテナ１１１ｂにより処理室内に発生される誘導電界を打ち消すように作用する。このため、処理室内に発生する誘導電界が小さくなり、処理室内に発生するプラズマが弱ってしまう。このような事情を、以下の実施形態では解決する。

以下、添付図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。なお、全図にわたり、同一の部分には同一の参照符号を付す。

図１はこの発明の一実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。図１に示す誘導結合プラズマ処理装置は、例えば、ＦＰＤ用ガラス基板上に薄膜トランジスタを形成する際のメタル膜、ＩＴＯ膜、酸化膜等のエッチングや、レジスト膜のアッシング処理等のプラズマ処理に用いることができる。ここで、ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、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）等が例示される。また、ＦＰＤ用ガラス基板に限らず、太陽電池パネル用ガラス基板に対する上記同様のプラズマ処理にも用いることができる。

プラズマ処理装置は、導電性材料、例えば、内壁面が陽極酸化処理（アルマイト処理）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。本体容器１は、接地線２により接地されている。本体容器１は、本体容器１と絶縁されて形成された誘電体窓部３により上下にアンテナ室４および処理室５に区画されている。誘電体窓部３は、本例では処理室５の天井壁を構成する。誘電体窓部３は、誘電材料を用いて構成される。誘電材料は、例えば、石英ガラス、あるいはセラミックである。

アンテナ室４の側壁４ａと処理室５の側壁５ａとの間には、誘電体窓部３に向かって、本体容器１の内側に突出する支持棚６及び支持梁７が設けられている。支持棚６及び支持梁７は導電性材料、望ましくは金属で構成される。以下、金属支持棚６、及び金属支持梁７と呼ぶ。金属の例としてはアルミニウムである。金属支持梁７は、本例では処理ガス供給用のシャワー筐体を兼ねる。金属支持梁７がシャワー筐体を兼ねる場合には、金属支持梁７の内部に、被処理基板Ｇの被処理面に対して平行に伸びるガス流路８が形成される。ガス流路８には、処理室５内に処理ガスを噴出する複数のガス吐出孔８ａが形成される。ガス流路８には、処理ガス供給機構９からガス供給管１０を介して処理ガスが供給され、ガス吐出孔８ａから処理室５の内部に、処理ガスが吐出される。

誘電体窓部３の上のアンテナ室４内には、誘電体窓部３に面するように高周波アンテナ１１が配置されている。高周波アンテナ１１は絶縁部材からなるスペーサ１２により誘電体窓部３から離間して配置されている。プラズマ処理の間、高周波アンテナ１１には誘導電界形成用の高周波電力が、第一の高周波電源１３から整合器１４及び給電部材１５を介して供給される。高周波電力の周波数は、例えば、１３．５６ＭＨｚである。高周波電力が高周波アンテナ１１に供給されることで、処理室５内のプラズマ生成領域には誘導電界が形成される。この誘導電界により複数のガス吐出孔８ａから供給された処理ガスが、処理室５内のプラズマ生成領域においてプラズマ化される。

処理室５内の下方には、誘電体窓部３を介して高周波アンテナ１１と対向する載置台１６が、本体容器１から絶縁部材１７によって絶縁された状態で配置されている。載置台１６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。載置台１６には、被処理基板Ｇ、例えば、ＬＣＤガラス基板が載置される。載置台１６には静電チャック（図示せず）が設けられている。被処理基板Ｇは、静電チャックによって載置台１６に吸着保持される。載置台１６には、第二の高周波電源１８が整合器１９及び給電線２０を介して接続されている。本例では、プラズマ処理の間、載置台１６にバイアス用の高周波電力を、第二の高周波電源１８から整合器１９及び給電線２０を介して供給する。バイアス用の高周波電力の周波数は、例えば、３．２ＭＨｚである。バイアス用の高周波電力を載置台１６に印加することで、処理室５内に生成されたプラズマ中のイオンは、効果的に被処理基板Ｇに引き込まれる。また、特に図示しないが、載置台１６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、及び温度センサーなどが設けられる。

処理室５の側壁５ａには、処理室５の内部へ被処理基板Ｇを搬入出する搬入出口２１が設けられている。搬入出口２１はゲートバルブ２２によって開閉される。

処理室５の底壁５ｂには、処理室５の内部を排気する排気口２３が設けられている。排気口２３には真空ポンプ等を含む排気装置２４が接続される。排気装置２４により、処理室５の内部が排気され、プラズマ処理の間、処理室５の内部の圧力が所定の真空雰囲気（例えば、１．３３Ｐａ）に設定、維持される。

誘導結合プラズマ処理装置は、コンピュータを含む制御部２５により制御される。制御部２５には、ユーザインターフェース２６及び記憶部２７が接続されている。ユーザインターフェース２６には、工程管理者が、誘導結合プラズマ処理装置を管理するためのコマンド入力操作等を行うキーボードや、誘導結合プラズマ処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等が含まれている。記憶部２７には、誘導結合プラズマ処理装置で実行される各種処理を制御部２５の制御にて実現する制御プログラムや、処理条件に応じて誘導結合プラズマ処理装置の各部に処理を実行させるプログラム（プロセスレシピ）が格納される。プロセスレシピは、ハードディスクや半導体メモリに記憶されていてもよいし、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性の記憶媒体に収容された状態で記憶部２７にセットするようになっていてもよい。さらに、プロセスレシピは、例えば、専用回線を介して別の装置から適宜伝送させるようにしてもよい。プラズマ処理は、ユーザインターフェース２６からの指示等にて任意のプロセスレシピを記憶部２７から呼び出し、プロセスレシピに従った処理を制御部２５に実行させることで、制御部２５の制御のもと行われる。

次に、この発明の一実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置が備える誘電体窓部について説明する。

（誘電体窓部の第１の分割例）
図２Ａはこの発明の一実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置が備える誘電体窓部の第１の分割例を示す平面図、図２Ｂ、図２Ｃは図２Ａから高周波アンテナを省略した平面図である。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、第１の分割例に係る誘電体窓部３の平面形状は矩形状である。矩形状の誘電体窓部３は一辺当たり三つに分割され、それぞれ分割片（分割された複数の誘電部材）３ａ〜３ｈに８分割されている。これら分割誘電体窓３ａ〜３ｈはそれぞれ、金属支持棚６及び金属支持梁７上に支持される。

高周波アンテナ１１は、本例では環状の内側高周波アンテナ１１ａと、環状の外側高周波アンテナ１１ｃと、内側高周波アンテナ１１ａと外側高周波アンテナ１１ｃとの間に、環状の中間高周波アンテナ１１ｂとが備えられている。

本例における誘電体窓部３の分割の仕方は次の通りである。

先に説明したとおり、誘電体窓部を単純に一辺当たり三つに分割すれば図７のような９分割の構成が得られるが、本実施の形態のアンテナ構成においては逆起電力による電流が閉ループ回路２００に流れてしまうため、この閉ループ回路２００が生じるのを防がなければならない。そこで、図２Ｃに示すように、金属支持梁７を用いて、矩形状の誘電体窓部３を一辺当たり三つに分割する際に図中想像線（２点鎖線）で示すような誘電体窓部３の中央部分に閉ループ回路２００が生じるのを防ぐため、本例では、閉ループ回路２００を生じさせる金属支持梁７を、図中矢印で示すように誘電体窓部３の中心点に向けて曲げる。これにより、高周波アンテナ１１、本例では図２Ａに示すように、内側高周波アンテナ１１ａが、誘電体窓部３の中央部分において、金属支持梁７と交差する。このように金属支持梁７の配置を工夫することで、内側高周波アンテナ１１ａと中間高周波アンテナ１１ｂとの間に、これらのアンテナ１１ａ、１１ｂに沿って生じようとしていた閉ループ回路２００を消失させた。閉ループ回路２００を消失させた結果、金属支持梁７には逆起電力による電流が流れることはなくなり、誘電体窓部３を一辺当たり三以上に分割しようとした際に生ずる、処理室５内に発生する誘導電界が小さくなる、という事情を解消することができる。図２Ｃに示すように、金属支持梁７を用いて、矩形状の誘電体窓部３を一辺当たり三つに分割しようとすると、図中想像線で示すように、誘電体窓部３の中央部分において、金属支持梁７中に閉ループ回路２００が生じようとする。本例では、閉ループ回路２００を生じさせようとする金属支持梁７を、図中矢印で示すように誘電体窓部３の中心点に向けて曲げる。これにより、高周波アンテナ１１、本例では図２Ａに示すように、内側高周波アンテナ１１ａが、誘電体窓部３の中央部分において、金属支持梁７と交差する。このように金属支持梁７の配置を工夫することで、内側高周波アンテナ１１ａと中間高周波アンテナ１１ｂとの間に、これらのアンテナ１１ａ、１１ｂに沿って生じようとしていた閉ループ回路２００を消失させた。閉ループ回路２００を消失させた結果、金属支持梁７には逆起電力による電流が流れることはなくなり、誘電体窓部３を一辺当たり三以上に分割しようとした際に生ずる、処理室５内に発生する誘導電界が小さくなる、という事情を解消することができる。

よって、一実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置によれば、誘電体窓部３を一辺当たり三以上に分割した場合でも、処理室５内に強いプラズマを発生させることが可能となる、という利点を得ることができる。

なお、本例においては、金属支持梁７は誘電体窓部３の中央部分において放射状に延びる放射状部位を有し、金属支持梁７が前記誘電体窓部３の中央部分で交差している平面形状を有している。

また、放射状部位は、誘電体窓部３の対角線に沿ったものとなっている。

（誘電体窓部の第２の分割例）
上記誘電体窓部を一辺当たり三分割した際に生ずる、処理室５内に発生する誘導電界が小さくなる、という事情は、誘電体窓部を一辺当たり四分割した際にも生ずる。参考例を図８Ａ、図８Ｂに示す。

図８Ａは誘電体窓部を一辺当たり四つに分割した１６分割型誘電体窓部の平面図、図８Ｂは図８Ａから高周波アンテナを省略した平面図である。

図８Ａ及び図８Ｂに示すように、１６分割型誘電体窓部１０３は、縦横それぞれ４×４の合計１６枚の分割片（分割された複数の誘電部材）１０３ａ〜１０３ｐに分割されている。これら分割片１０３ａ〜１０３ｐは格子状の平面パターンを持つ導電性支持梁、例えば金属支持梁１０７により支持されている。高周波アンテナ１１１は、内側高周波アンテナ１１１ａ、中間高周波アンテナ１１１ｂ、並びに外側高周波アンテナ１１１ｃを備えており、内側高周波アンテナ１１１ａ及び中間高周波アンテナ１１１ｂは、誘電体窓部１０３の中央部分に配置された４つの分割片１０３ｍ〜１０３ｐの上方に配置され、外側高周波アンテナ１１１ｃは、誘電体窓部１０３の外側部分に配置された１２の分割片１０３ａ〜１０３ｌの上方に配置されている。

このような１６分割型誘電体窓部１０３においては、図８Ａに示すように、中間高周波アンテナ１１１ｂと外側高周波アンテナ１１１ｃとの間の金属梁１０７内に、これら中間高周波アンテナ１１１ｂと外側高周波アンテナ１１１ｃに沿って環状に寄生的に生じる閉ループ回路２００ができる。閉ループ回路２００には、図７Ａ〜図７Ｃに示した９分割型誘電体窓部の閉ループ回路２００と同様に、逆起電力による電流が流れる。よって、逆起電力による電流が、内側高周波アンテナ１１１ａ及び中間高周波アンテナ１１１ｂにより処理室内に発生される誘導電界を打ち消すように作用し、処理室内に発生する誘導電界が小さくなり、処理室内に発生するプラズマが弱まる。

このように、閉ループ回路２００は、金属支持梁１０７が誘電体窓部１０３を一辺当たり三以上に分割したときに生じるものである。逆に言えば特許文献２のように誘電体窓部１０３を一辺当たり二に分割したときには、このような閉ループ回路は生じないから、本件出願のような解決課題はない。

第２の分割例は、誘電体窓部を一辺当たり四つに分割したときに、閉ループ回路２００を消失させる例である。

図３Ａはこの発明の一実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置が備える誘電体窓部の第２の分割例を示す平面図、図３Ｂ、図３Ｃは図３Ａから高周波アンテナを省略した平面図である。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、第２の分割例に係る誘電体窓部３の平面形状は、第１の分割例と同様に矩形状である。矩形状の誘電体窓部３は一辺当たり四つに分割され、それぞれ分割片（分割された複数の誘電部材）３ａ〜３ｌに１２分割されている。これら分割誘電体窓３ａ〜３ｌはそれぞれ、金属支持棚６及び金属支持梁７上に支持される。

高周波アンテナ１１は、環状の内側高周波アンテナ１１ａと、環状の外側高周波アンテナ１１ｃと、内側高周波アンテナ１１ａと外側高周波アンテナ１１ｃとの間に、環状の中間高周波アンテナ１１ｂとが備えられている。

本例における誘電体窓部３の分割の仕方は次の通りである。

先に説明したとおり、誘電体窓部を単純に一辺当たり四つに分割すれば図８のような１６分割の構成が得られるが、本実施の形態のアンテナ構成においては逆起電力による電流が閉ループ回路２００に流れてしまうため、この閉ループ回路２００が生じるのを防がなければならない。そこで、図３Ｃに示すように、金属支持梁７を用いて誘電体窓部３を一辺当たり四つに分割する際に誘電体窓部３の中央部分に閉ループ回路２００が生じる（図中想像線で示す）のを防ぐため、本例では、閉ループ回路２００を生じさせる金属支持梁７を、第１の分割例と同様に、図中矢印で示すように誘電体窓部３の中心点に向けて曲げる。これにより、高周波アンテナ１１、本例では図３Ａに示すように、内側高周波アンテナ１１ａ、中間高周波アンテナ１１ｂが、誘電体窓部３の中央部分において、金属支持梁７と交差する。

このように第２の分割例においても、内側高周波アンテナ１１ａ、中間高周波アンテナ１１ｂが金属支持梁７と交差するように、金属支持梁７の配置を工夫したことで、中間高周波アンテナ１１ｂと外側高周波アンテナ１１ｃとの間に、これらのアンテナ１１ｂ、１１ｃに沿って生じようとしていた閉ループ回路２００を消失させている。閉ループ回路２００が消失した結果、第２の分割例においても、第１の分割例と同様の利点を得ることができる。

なお、本例においても、金属支持梁７は誘電体窓部３の中央部分において放射状に延びる放射状部位を有しており、金属支持梁７が前記誘電体窓部３の中央部分で交差している平面形状を有している。

また、放射状部位は、誘電体窓部３の対角線に沿ったものとなっている。

（誘電体窓部の第３の分割例）
第３の分割例は、第１の分割例から、さらに分割数を上げた例である。

図４Ａはこの発明の一実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置が備える誘電体窓部の第３の分割例を示す平面図、図４Ｂ、図４Ｃは図４Ａから高周波アンテナを省略した平面図である。

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第３の分割例においては、矩形状の誘電体窓部３を一辺当たり三つに分割し、さらに角部以外の分割片については、さらに誘電体窓部３の周方向に沿って、さらに分割している。この結果、本例では誘電体窓部３は、それぞれ分割片（分割された複数の誘電部材）３ａ〜３ｌに１２分割される。これら分割誘電体窓３ａ〜３ｌはそれぞれ、金属支持棚６及び金属支持梁７上に支持される。

本例における誘電体窓部３の分割の仕方は次の通りである。

図４Ｃに示すように、金属支持梁７を用いて誘電体窓部３を周方向θに沿ってさらに分割しようとすると、誘電体窓部３の中央部分において、金属支持梁７中に閉ループ回路２００が生じる（図中想像線で示す）。本例では、閉ループ回路２００を生じさせようとする金属支持梁７を、誘電体窓部３の中心点に向けて曲げるのではなく、閉ループ回路２００が消失されるように、金属支持梁７を、誘電体窓部３の中央部分において途切れるように配置したものである。

このように、第３の分割例においては、閉ループ回路２００を生じさせようとする金属支持梁７を誘電体窓部３の中央部分において途切れさせることで、中間高周波アンテナ１１ｂと外側高周波アンテナ１１ｃとの間に、これらのアンテナ１１ｂ、１１ｃに沿って生じようとしていた閉ループ回路２００を消失させる。閉ループ回路２００が消失した結果、第３の分割例においても、第１、第２の分割例と同様の利点を得ることができる。

（誘電体窓部の第４の分割例）
第４の分割例は、誘電体窓部３を一辺当たり三以上に分割する際、誘電体窓部３の中央部分にある全ての金属支持梁７を、高周波アンテナ１１と交差するように、金属支持梁７の配置を工夫したものである。

図５Ａはこの発明の一実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置が備える誘電体窓部の第４の分割例を示す平面図、図５Ｂは図５Ａから高周波アンテナを省略した平面図である。

図５Ａ及び図５Ｂに示すように、第４の分割例においては、矩形状の誘電体窓部３を一辺当たり三分割（例えば、図５Ｂの上辺においては３ａ、３ｂ、３ｃの三分割）する際、誘電体窓部３の中央部分において、金属支持梁７を、周方向に沿って環状に形成されている内側高周波アンテナ１１ａ、中間高周波アンテナ１１ｂ、外側高周波アンテナ１１ｃと交差する方向に配置したものである。本例では、周方向と交差する方向として、誘電体窓部３の対角線方向としている。誘電体窓部３を２つの対角線に沿って、まず４分割する。

さらに、誘電体窓部３を、第１の辺の中心ｏ１と第１の辺に時計回りに隣接する第２の辺の中心ｏ２とを結ぶ線、第２の辺の中心ｏ２と第２の辺に時計回りに隣接する第３の辺の中心ｏ３とを結ぶ線、第３の辺の中心ｏ３と第３の辺に時計回りに隣接する第４の辺の中心ｏ４とを結ぶ線、第４の辺の中心ｏ４と第４の辺に時計回りに隣接する第１の辺の中心ｏ１とを結ぶ線に沿って、さらに分割する。

このような分割により、誘電体窓部３は、それぞれ分割片（分割された複数の誘電部材）３ａ〜３ｌに１２分割される。これら分割誘電体窓３ａ〜３ｌはそれぞれ、金属支持棚６及び金属支持梁７上に支持される。

このように、誘電体窓部３の中央部分において、金属支持梁７の全ての辺が、高周波アンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃと交差するように、金属支持梁７の配置を工夫しても閉ループ回路２００が発生しなくなる。閉ループ回路２００が発生しない結果、第４の分割例においても、第１〜第３の分割例と同様の利点を得ることができる。

以上、この発明の実施形態によれば、誘電体窓部３を一辺当たり三以上に分割した場合でも、逆起電力が発生するような閉ループ回路を生じることが無いので、処理室５内に強いプラズマを発生させることが可能な誘導結合プラズマ処理装置を提供することができる。

なお、この発明は上記一実施形態に限定されることなく種々変形可能である。また、この発明の実施形態は上記一実施形態が唯一の実施形態でもない。

例えば、高周波アンテナ１１の構造は上記実施形態に開示した構造に限るものではない。例えば、図６に示すような渦巻状の高周波アンテナ４０も用いることができる。

図６に示すように、渦巻状の高周波アンテナ４０は、その中心部の周囲に、中心からほぼ同一半径位置で９０°ずつ、ずれた位置に図１に示した給電部材１５に接続される４つの給電部４１、４２、４３、４４を有し、これら各給電部４１、４２、４３、４４から２本ずつのアンテナ線が外側に延びて構成される。各アンテナ線の終端にはコンデンサ４５が接続され、各アンテナ線はコンデンサ４５を介して接地される。

このような渦巻状の高周波アンテナ４０においては、アンテナ線が密に配置された箇所を持つ。本例では、アンテナ線が密に配置された箇所を、内側と外側とに二箇所有している。アンテナ線が密に配置された内側箇所４６ａは、上記一実施形態の内側高周波アンテナ１１ａに対応する。また、アンテナ線が密に配置された外側箇所４６ｂは、上記一実施形態の中間高周波アンテナ１１ｂ又は外側高周波アンテナ１１ｃに対応する。

なお、高周波アンテナ１１の構造は、環状、又は渦巻状に限らず、本体容器１内に誘導電界を形成することができるならば、如何なる構造であっても採用することができる。

さらにまた、上記実施形態では誘導結合プラズマ処理装置の一例としてアッシング装置を例示したが、アッシング装置に限らず、エッチングや、ＣＶＤ成膜等の他方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ＦＰＤ基板を用いたが、この発明はこれに限らず半導体ウエハ等他方の基板を処理する場合にも適用可能である。

１；本体容器、３；誘電体窓部、４；アンテナ室、５；処理室、６；金属支持棚、７；金属支持梁、１１；高周波アンテナ、１６；載置台

Claims (6)

1. 処理室内のプラズマ生成領域に誘導結合プラズマを発生させ、基板をプラズマ処理する誘導結合プラズマ処理装置であって、
   前記プラズマ生成領域に前記誘導結合プラズマを発生させる高周波アンテナと、
   前記プラズマ生成領域と前記高周波アンテナとの間に配置され、複数の誘電部材と、該複数の誘電部材を支持する導電性梁とを含む矩形状の誘電体窓部を備え、
   前記導電性梁が前記誘電体窓部を一辺当たり三以上に分割し、
   かつ、前記導電性梁が前記誘電体窓部を一辺当たり三以上に分割したとき、前記誘電体窓部の中央部分に前記高周波アンテナに沿って生じる閉ループ回路が消失されるように、前記誘電体窓部の中央部分において前記高周波アンテナと交差するように配置されていることを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置。
2. 前記導電性梁が、前記誘電体窓部の中央部分において放射状に延びる放射状部位を有し、前記導電性梁が前記誘電体窓部の中央部分で交差していることを特徴とする請求項１に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
3. 前記放射状部位は、前記誘電体窓部の対角線に沿っていることを特徴とする請求項２に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
4. 前記導電性梁が、前記閉ループ回路が消失されるように、前記誘電体窓部の中央部分において途切れるように配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
5. 前記誘電体窓部の中央部分において、前記導電性梁の全ての辺が、前記高周波アンテナと交差していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
6. 前記高周波アンテナは、少なくとも第１高周波アンテナとこの第１高周波アンテナの外側にある第２高周波アンテナの２つを含み、
   前記閉ループ回路は、前記第１高周波アンテナと前記第２高周波アンテナとの間で、かつ、前記第１の高周波アンテナと前記第２の高周波アンテナに沿って環状に生じるものであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。

Images