JP6261220B2 - Inductively coupled plasma processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、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被処理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。 The present invention relates to an inductively coupled plasma processing apparatus for performing plasma processing on a substrate to be processed such as a glass substrate for manufacturing a flat panel display (FPD).
液晶表示装置(LCD)等のフラットパネルディスプレイ(FPD)製造工程においては、ガラス基板にプラズマエッチングや成膜処理等のプラズマ処理を行う工程が存在し、このようなプラズマ処理を行うためにプラズマエッチング装置やプラズマCVD装置等の種々のプラズマ処理装置が用いられる。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 flat panel display (FPD) manufacturing process such as a liquid crystal display (LCD), there is a process of performing plasma processing such as plasma etching or film formation on a glass substrate, and plasma etching is performed in order to perform such plasma processing. Various plasma processing apparatuses such as an apparatus and a plasma CVD apparatus are used. Conventionally, a capacitively coupled plasma processing apparatus has been widely used as a plasma processing apparatus. Recently, however, an inductively coupled plasma (ICP) has a great advantage that a high-density plasma can be obtained at a high vacuum level. 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室の天壁を構成する誘電体窓の上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。このような誘導結合プラズマ処理装置としては、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。
In the inductively coupled plasma processing apparatus, a high frequency antenna is disposed above a dielectric window that forms the top wall of a processing chamber for accommodating a substrate to be processed, and a processing gas is supplied into the processing chamber and high frequency power is supplied to the high frequency antenna Thus, inductively coupled plasma is generated in the processing chamber, and a predetermined plasma treatment 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 planar antenna having a predetermined planar pattern is often used. As such an inductively coupled plasma processing apparatus, for example, one disclosed in
近時、被処理基板のサイズが大型化しており、例えばLCD用の矩形状ガラス基板では、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のサイズへと著しく大型化している。 Recently, the size of the substrate to be processed has been increased. For example, in the case of a rectangular glass substrate for LCD, the length of short side × long side is changed from about 1500 mm × about 1800 mm to about 2200 mm × about 2400 mm. Furthermore, the size is remarkably increased to a size of about 2800 mm × about 3000 mm.
このような被処理基板の大型化にともない、誘導結合プラズマ処理装置の天壁を構成する矩形状の誘電体窓も大型化されるが、誘電体窓を構成する石英あるいはセラミックス等の誘電体材料は脆いため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、誘電体窓を金属製の支持梁(金属支持梁)で4分割する等して誘電体窓の大型化に対処している。
As the substrate to be processed increases in size, the rectangular dielectric window that forms the top wall of the inductively coupled plasma processing apparatus also increases in size, but the dielectric material such as quartz or ceramics that forms the dielectric window Is not suitable for enlargement due to its brittleness. For this reason, for example, as described in
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ため、誘電体窓部の分割数を一層増やすことが検討されているが、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、誘電体窓を一辺当たり3つに分割して、例えば均等に9分割する場合、高周波アンテナが環状または渦巻状にすると、中央の分割窓を区画する金属支持梁が高周波アンテナに平行な閉回路を構成して金属支持梁に逆起電力が発生し、金属支持梁直下のプラズマが弱くなってしまう。
By the way, since the enlargement of the substrate to be processed is still progressing significantly, it has been studied to further increase the number of divisions of the dielectric window portion, but by linear division as described in
このため、特許文献3には、金属支持梁に高周波アンテナに平行な閉回路が構成されないように、誘電体窓の中央部分に高周波アンテナに交差する放射状の金属支持梁で誘電体窓を分割する技術が開示されている。
For this reason, in
例えば、図17に示すように、高周波アンテナ413を3つの環状アンテナ413a,413b,413cを同心状に形成したものである場合に、金属支持梁406に誘電体窓402の中央から放射状に延びる部分を設けて8分割とすることにより、金属支持梁406が高周波アンテナに平行な閉回路を構成しないようになっている。
For example, as shown in FIG. 17, when the high-
しかしながら、図17に示すように、金属支持梁406を誘電体窓402の中央から放射状に延びるように形成すると、矩形状基板に対応して矩形状に形成された誘電体窓402の、長辺を含む長辺中央分割片402aと短辺を含む短辺中央分割片402bとで径方向の幅が異なり、高周波アンテナ413のアンテナ線の巻数は同じであるため、長辺中央分割片402aと短辺中央分割片402bとで誘導電界の電界強度が異なり、均一性の高いプラズマ処理を行うことが困難である。
However, as shown in FIG. 17, when the
このような問題は、金属支持梁に高周波アンテナに平行な閉回路が構成される問題が生じない、例えば矩形の誘電体窓402を対角線で4分割する場合にも同様に生じる。
Such a problem does not occur when a closed circuit parallel to the high-frequency antenna is formed on the metal support beam. For example, the rectangular
一方、特許文献3には、金属支持梁をシャワー筐体として処理ガスを供給することが開示されているが、図17のような分割態様では金属支持梁からではガス供給が不十分な場合があり、その場合には、ユニオンジャック状にガス吐出孔が配置されたセラミックス製のシャワー部材を誘電体窓402の中央部に別個に設ける必要がある。この場合、セラミックス製のシャワー部材は高価であるため、コストが上昇する。また、処理室内に凹凸が形成されることになるので、副生成物が付着しやすく、またそれが剥がれることによるパーティクルが発生しやすくなる。
On the other hand,
このため、図18に示すように、金属支持梁406自体をユニオンジャック状にしてそれをシャワー筐体として用いることが考えられるが、金属支持梁406が誘電体窓402の中心に集中するため、処理室の中央部においてプラズマ密度が低下することが懸念される。
Therefore, as shown in FIG. 18, it is conceivable to use the
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、大型の被処理基板に対し、分割タイプの誘電体窓を用いて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課題とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an inductively coupled plasma processing apparatus capable of performing uniform plasma processing on a large substrate to be processed using a split type dielectric window. Is an issue.
また、大型の被処理基板に対し、分割タイプの誘電体窓を用いた場合に、誘電体窓を分割する金属支持梁をシャワー筐体として用いても、中央部のプラズマ密度が低下することのない誘導結合プラズマ処理装置を提供することを課題とする。 In addition, when a split type dielectric window is used for a large substrate to be processed, the plasma density at the center may be lowered even if a metal support beam that divides the dielectric window is used as a shower casing. It is an object of the present invention to provide a non-inductively coupled plasma processing apparatus.
上記課題を解決するため、本発明の第1の観点では、矩形状の基板に誘導結合プラズマ処理を施す誘導結合プラズマ処理装置であって、基板を収容する処理室と、前記処理室内の基板が配置される領域に誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナと、前記誘導結合プラズマが生成される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、基板に対応して設けられた矩形状をなす誘電体窓とを備え、前記高周波アンテナは、前記誘電体窓に対応する面内に周回するように設けられ、前記誘電体窓は、長辺を含む第1の分割片と、短辺を含む第2の分割片とを含むように、金属製の支持梁により複数の分割片に分割され、かつ前記第2の分割片の短辺からの高さaと前記第1の分割片の長辺からの高さbとの比a/bが、0.8以上1.2以下の範囲となるように分割され、前記誘電体窓は、その四隅から45°±6°の方向に延びる線を第1の線とし、前記第1の線のうち、それぞれ前記短辺を挟む2つが交わる2つの交点を結ぶ、前記長辺に平行な線を第2の線とした場合に、前記第1の線および前記第2の線に沿って設けられた前記金属製の支持梁により、前記第1の分割片と前記第2の分割片に分割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を提供する。 In order to solve the above-described problem, according to a first aspect of the present invention, there is provided an inductively coupled plasma processing apparatus for performing inductively coupled plasma processing on a rectangular substrate, wherein a processing chamber that accommodates a substrate, and a substrate in the processing chamber are provided. A high frequency antenna for generating inductively coupled plasma in a region to be disposed, and a rectangular shape disposed between the plasma generating region in which the inductively coupled plasma is generated and the high frequency antenna are provided corresponding to the substrate. And the high frequency antenna is provided to circulate in a plane corresponding to the dielectric window, the dielectric window including a first divided piece including a long side, and a short side. A second divided piece that is divided into a plurality of divided pieces by a metal support beam, and the height a from the short side of the second divided piece and the length of the first divided piece the ratio a / b between the height b of the sides, 0.8 Above 1.2 are divided so that the range, the dielectric window, a line extending in the direction of 45 ° ± 6 ° from the four corners and the first line, among the first line, each of the The metal provided along the first line and the second line when a line parallel to the long side connecting the two intersections where two of the short sides intersect is a second line An inductively coupled plasma processing apparatus is provided that is divided into the first divided piece and the second divided piece by the support beam .
本発明の第2の観点では、矩形状の基板に誘導結合プラズマ処理を施す誘導結合プラズマ処理装置であって、基板を収容する処理室と、前記処理室内の基板が配置される領域に誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナと、前記誘導結合プラズマが生成される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、基板に対応して設けられた矩形状をなす誘電体窓とを備え、前記高周波アンテナは、前記誘電体窓に対応する面内に周回するように設けられ、前記誘電体窓は、長辺を含む第1の分割片と、短辺を含む第2の分割片とを含むように、金属製の支持梁により複数の分割片に分割され、かつ前記第2の分割片の短辺からの高さaと前記第1の分割片の長辺からの高さbとの比a/bが、0.8以上1.2以下の範囲となるように分割され、前記誘電体窓は、前記長辺および前記短辺が、それぞれ3分割以上されており、前記金属製の支持梁には、前記高周波アンテナに沿って生じる閉ループ回路が存在せず、前記誘電体窓の四隅から45°±6°の方向に延びる線を第1の線とし、前記第1の線のうち、それぞれ前記短辺を挟む2つが交わる2つの第1の交点を結ぶ、前記長辺に平行な線を第2の線とし、一対の長辺をそれぞれ3分割する線を第3の線とし、一対の短辺をそれぞれ3分割する線を第4の線とし、前記第1の線と前記第3の線と前記第4の線との交点を第2の交点とした場合に、前記誘電体窓は、前記第2の線と、一方の前記長辺から延びる2つの前記第3の線と、前記第1の線の前記第1の交点と前記第2の交点の間の部分とで区画される、前記長辺を含み、前記長辺の中央部に形成される2つの前記第1の分割片、一方の前記短辺から延びる2つの前記第4の線と、前記第1の線の前記第1の交点と前記第2の交点の間の部分とで区画される、前記短辺を含み、前記短辺の中央部に形成される2つの前記第2の分割片、および、前記第3の線と前記第4の線とで区画され、前記誘電体窓の角部に形成される4つの第3の分割片を有し、これら分割片は前記金属製の支持梁により分割されていることを特徴とする記載の誘導結合プラズマ処理装置を提供する。 In a second aspect of the present invention, there is provided an inductively coupled plasma processing apparatus for performing inductively coupled plasma processing on a rectangular substrate. A high-frequency antenna for generating plasma, and a dielectric window having a rectangular shape disposed between the plasma generation region in which the inductively coupled plasma is generated and the high-frequency antenna are provided corresponding to the substrate. The high-frequency antenna is provided to circulate in a plane corresponding to the dielectric window, and the dielectric window includes a first divided piece including a long side and a second divided piece including a short side. So as to include a height a from the short side of the second divided piece and a height b from the long side of the first divided piece. The ratio a / b is in the range of 0.8 to 1.2. Is divided as the dielectric window, the long sides and the short sides are each divided into three or more, wherein the metal support beams, absent a closed loop circuit is caused along the high frequency antenna A line extending in the direction of 45 ° ± 6 ° from the four corners of the dielectric window is defined as a first line, and two first intersections of the first lines where two of the short sides intersect are connected. , A line parallel to the long side is a second line, a pair of long sides is divided into three lines, a pair of short sides is divided into three lines, a pair of short sides is divided into three lines, and the fourth line is When the intersection of the first line, the third line, and the fourth line is a second intersection, the dielectric window extends from the second line and one of the long sides. Defined by two third lines and a portion of the first line between the first intersection and the second intersection. Two first divided pieces formed at the center of the long side, including the long side, the two fourth lines extending from one short side, and the first of the first line Two second divided pieces including the short side and formed in a central portion of the short side, which are partitioned by an intersection and a portion between the second intersection, and the third line It has four third divided pieces that are partitioned by the fourth line and are formed at the corners of the dielectric window, and these divided pieces are divided by the metal support beams. An inductively coupled plasma processing apparatus is provided.
本発明の第3の観点では、矩形状の基板に誘導結合プラズマ処理を施す誘導結合プラズマ処理装置であって、基板を収容する処理室と、前記処理室内の基板が配置される領域に誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナと、前記誘導結合プラズマが生成される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、基板に対応して設けられた矩形状をなす誘電体窓と、前記処理室にプラズマを形成するための処理ガスを供給するガス供給部とを備え、前記高周波アンテナは、前記誘電体窓に対応する面内に周回するように設けられ、前記誘電体窓は、長辺を含む第1の分割片と、短辺を含む第2の分割片とを含むように、金属製の第1の支持梁により複数の分割片に分割する第1の分割がなされ、かつ前記第2の分割片の短辺からの高さaと前記第1の分割片の長辺からの高さbとの比a/bが、0.8以上1.2以下の範囲となるように分割され、さらに、前記複数の分割片の少なくとも一部が、前記誘電体窓の中心を通るように設けられた金属製の第2の支持梁により第2の分割がなされ、前記第1の支持梁および前記第2の支持梁は、処理ガスが通流するガス流路と処理ガスを吐出する複数のガス吐出孔を有し、前記ガス供給部として機能し、前記誘電体窓は、その四隅から45°±6°の方向に延びる線を第1の線とし、前記第1の線のうち、それぞれ前記短辺を挟む2つが交わる2つの交点を結ぶ、前記長辺に平行な線を第2の線とした場合に、前記第1の支持梁は前記第1の線および前記第2の線に沿って設けられ、前記第1の支持梁により、前記第1の分割片と前記第2の分割片に分割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を提供する。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an inductively coupled plasma processing apparatus for performing inductively coupled plasma processing on a rectangular substrate, wherein the inductive coupling is performed between a processing chamber for accommodating the substrate and a region in which the substrate is disposed in the processing chamber. A high-frequency antenna for generating plasma, a dielectric window that is disposed between a plasma generation region in which the inductively coupled plasma is generated and the high-frequency antenna, and has a rectangular shape corresponding to a substrate; A gas supply section for supplying a processing gas for forming plasma in the processing chamber, the high-frequency antenna is provided so as to circulate in a plane corresponding to the dielectric window, and the dielectric window is long. The first division of dividing into a plurality of divided pieces by a metal first support beam so as to include a first divided piece including a side and a second divided piece including a short side, and or short sides of the second divided piece The ratio a / b between the height b of the long side of the height a and the first divided piece is divided to be in the range of 0.8 to 1.2, further wherein the plurality of split At least a part of the piece is divided into a second part by a metal second support beam provided so as to pass through the center of the dielectric window, and the first support beam and the second support beam are A gas flow path through which the processing gas flows and a plurality of gas discharge holes for discharging the processing gas, functioning as the gas supply unit, and the dielectric window in a direction of 45 ° ± 6 ° from its four corners When the extending line is the first line and the line parallel to the long side connecting the two intersecting points where the two of the first lines sandwich each of the short sides is the second line, The first support beam is provided along the first line and the second line, and the first support beam is formed by the first support beam. Providing an inductively coupled plasma processing apparatus characterized by being divided piece to the second divided piece.
本発明の第4の観点では、矩形状の基板に誘導結合プラズマ処理を施す誘導結合プラズマ処理装置であって、基板を収容する処理室と、前記処理室内の基板が配置される領域に誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナと、前記誘導結合プラズマが生成される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、基板に対応して設けられた矩形状をなす誘電体窓と、前記処理室にプラズマを形成するための処理ガスを供給するガス供給部とを備え、前記高周波アンテナは、前記誘電体窓に対応する面内に周回するように設けられ、前記誘電体窓は、長辺を含む第1の分割片と、短辺を含む第2の分割片とを含むように、金属製の第1の支持梁により複数の分割片に分割する第1の分割がなされ、かつ前記第2の分割片の短辺からの高さaと前記第1の分割片の長辺からの高さbとの比a/bが、0.8以上1.2以下の範囲となるように分割され、さらに、前記複数の分割片の少なくとも一部が、前記誘電体窓の中心を通るように設けられた金属製の第2の支持梁により第2の分割がなされ、前記誘電体窓は、前記長辺および前記短辺が、前記第1の支持梁によって、それぞれ3分割以上されており、前記第1の支持梁および前記第2の支持梁には、前記高周波アンテナに沿って生じる閉ループ回路が存在せず、前記誘電体窓の四隅から45°±6°の方向に延びる線を第1の線とし、前記第1の線のうち、それぞれ前記短辺を挟む2つが交わる2つの第1の交点を結ぶ、前記長辺に平行な線を第2の線とし、一対の長辺をそれぞれ3分割する線を第3の線とし、一対の短辺をそれぞれ3分割する線を第4の線とし、前記第1の線と前記第3の線と前記第4の線との交点を第2の交点とした場合に、前記誘電体窓は、前記第2の線と、一方の前記長辺から延びる2つの前記第3の線と、前記第1の線の前記第1の交点と前記第2の交点の間の部分とで区画される、前記長辺を含み、前記長辺の中央部に形成される2つの前記第1の分割片、一方の前記短辺から延びる2つの前記第4の線と、前記第1の線の前記第1の交点と前記第2の交点の間の部分とで区画される、前記短辺を含み、前記短辺の中央部に形成される2つの前記第2の分割片、および、前記第3の線と前記第4の線とで区画され、前記誘電体窓の角部に形成される4つの第3の分割片を有し、これら分割片は前記第1の支持梁により分割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を提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an inductively coupled plasma processing apparatus for performing inductively coupled plasma processing on a rectangular substrate, wherein the substrate is inductively coupled to a processing chamber containing the substrate and a region where the substrate is disposed in the processing chamber. A high-frequency antenna for generating plasma, a dielectric window that is disposed between a plasma generation region in which the inductively coupled plasma is generated and the high-frequency antenna, and has a rectangular shape corresponding to a substrate; A gas supply section for supplying a processing gas for forming plasma in the processing chamber, the high-frequency antenna is provided so as to circulate in a plane corresponding to the dielectric window, and the dielectric window is long. The first division of dividing into a plurality of divided pieces by a metal first support beam so as to include a first divided piece including a side and a second divided piece including a short side, and Is it the short side of the second segment? The ratio a / b between the height a of the first divided piece and the height b from the long side of the first divided piece is divided within a range of 0.8 to 1.2, and the plurality of divided pieces At least a part of the piece is divided into a second part by a metal second support beam provided so as to pass through the center of the dielectric window, and the dielectric window has the long side and the short side. The first support beam is divided into three or more parts, and the first support beam and the second support beam do not have a closed loop circuit generated along the high-frequency antenna, and the dielectric The long side connecting two first intersecting points where two lines sandwiching the short side of each of the first lines are defined as a first line extending from the four corners of the window in a direction of 45 ° ± 6 °. A line parallel to the second line is a second line, a pair of long sides each divided into three is a third line, When the line that divides each short side into three is the fourth line, and the intersection of the first line, the third line, and the fourth line is the second intersection, the dielectric window is The second line, the two third lines extending from one of the long sides, and the portion of the first line between the first intersection and the second intersection. , Two first divided pieces formed at a central portion of the long side, two fourth lines extending from one short side, and the first line of the first line. Two second divided pieces formed at a central portion of the short side, including the short side, and partitioned by a portion between one intersection and the second intersection; and the third A third line segment that is divided by a line and the fourth line and is formed at a corner of the dielectric window. The segment pieces are divided by the first support beam. An inductively coupled plasma processing apparatus is provided.
上記第3および第4の観点の誘導結合プラズマ処理装置において、前記第2の支持梁は、前記誘電体窓の中心を通る十字状に設けることができる。 In the inductively coupled plasma processing apparatus according to the third and fourth aspects, the second support beam can be provided in a cross shape passing through the center of the dielectric window.
上記第1から第4の観点の誘導結合プラズマ処理装置において、前記高周波アンテナは、前記誘電体窓に対応する面内で前記誘電体窓の周方向に沿って周回するように設けられた複数のアンテナ部を同心状に配置して構成することができる。また、前記高周波アンテナには、1MHz以上27MHz以下の高周波が印加されることが好ましい。 In the inductively coupled plasma processing apparatus according to the first to fourth aspects, the high-frequency antenna is provided in a plurality of directions so as to circulate along a circumferential direction of the dielectric window within a plane corresponding to the dielectric window. The antenna portion can be arranged concentrically. Moreover, it is preferable that a high frequency of 1 MHz to 27 MHz is applied to the high frequency antenna.
本発明の第1および第2の観点によれば、矩形状をなす誘電体窓が、長辺を含む第1の分割片と、短辺を含む第2の分割片とを含むように、金属製の支持梁により複数の分割片に分割され、かつ第2の分割片の短辺からの高さaと第1の分割片の長辺からの高さbとの比a/bが、0.8以上1.2以下の範囲となるように分割されている。このため、大型の被処理基板に対し、分割タイプの誘電体窓を用いて均一なプラズマ処理を行うことができる。 According to the first and second aspects of the present invention, the dielectric window having a rectangular shape includes a first divided piece including a long side and a second divided piece including a short side. The ratio a / b between the height a from the short side of the second divided piece and the height b from the long side of the first divided piece is 0. It is divided so as to be in the range of .8 to 1.2. For this reason, uniform plasma processing can be performed on a large substrate to be processed using the split type dielectric window.
本発明の第3および第4の観点によれば、矩形状をなす誘電体窓が、長辺を含む第1の分割片と、短辺を含む第2の分割片とを含むように、金属製の第1の支持梁により複数の分割片に分割する第1の分割がなされ、かつ第2の分割片の短辺からの高さaと第1の分割片の長辺からの高さ幅bとの比a/bが、0.8以上1.2以下の範囲となるように分割され、さらに、複数の分割片の少なくとも一部が、誘電体窓の中心を通るように設けられた金属製の第2の支持梁により第2の分割がなされ、第1の支持梁および第2の支持梁が、処理ガスが通流するガス流路と処理ガスを吐出する複数のガス吐出孔を有し、ガス供給部として機能するように構成する。このように、分割タイプの誘電体窓を用いた場合に、第1の支持梁は誘電体窓の中心で交差しないため、支持梁から十分な処理ガスを供給するように、誘電体窓の中心を通る第2の支持梁を設けても、中央部のプラズマ密度が低下することを回避することができる。 According to the third and fourth aspects of the present invention, the dielectric window having a rectangular shape includes a first divided piece including a long side and a second divided piece including a short side. The first division which is divided into a plurality of divided pieces by the first support beam made of the metal, and the height a from the short side of the second divided piece and the height width from the long side of the first divided piece The ratio a / b to b is divided so as to be in the range of 0.8 to 1.2, and at least a part of the plurality of divided pieces is provided so as to pass through the center of the dielectric window. The second division is made by the metal second support beam, and the first support beam and the second support beam have a gas flow path through which the process gas flows and a plurality of gas discharge holes for discharging the process gas. And configured to function as a gas supply unit. As described above, when the split type dielectric window is used, the first support beam does not intersect at the center of the dielectric window, so that a sufficient processing gas is supplied from the support beam. Even if the second support beam passing through is provided, it is possible to avoid a decrease in the plasma density in the central portion.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<第1の実施形態>
図1は本発明の第1の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、矩形基板、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。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an inductively coupled plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. The inductively coupled plasma processing apparatus shown in FIG. 1 is a plasma process such as etching of a metal film, ITO film, oxide film or the like when forming a thin film transistor on a rectangular substrate, for example, a glass substrate for FPD, or an ashing process of a resist film. Can be used. Here, as FPD, a liquid crystal display (LCD), an electroluminescence (Electro Luminescence; EL) display, a plasma display panel (PDP), etc. are illustrated. Moreover, it can use also for the plasma processing similar to the above with respect to the glass substrate for solar cell panels not only for the glass substrate for FPD.
この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により電気的に接地されている。本体容器1は、本体容器1と絶縁されて形成された矩形状の誘電体窓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。誘電体窓2は、処理室4の天壁を構成する。
This plasma processing apparatus has a rectangular tube-shaped airtight
アンテナ室3の側壁3aと処理室4の側壁4aとの間には、本体容器1の内側に突出する金属製の支持棚(金属支持棚)5、および金属製の支持梁(金属支持梁)6が設けられている。金属支持棚5および金属支持梁6は例えばアルミニウムで構成される。誘電体窓2は後述するように、アルミナ等のセラミックスや石英等の誘電体で形成された複数の誘電体窓片に分割されており、分割された状態で金属支持棚5および金属支持梁6に支持される。金属支持梁6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。金属支持棚5および金属支持梁6は誘電体部材で被覆されていてもよい。
Between the
金属支持梁6は、処理ガス供給用のシャワー筐体を兼ねてもよい。金属支持梁6がシャワー筐体を兼ねる場合には、図示するように、金属支持梁6の内部に、被処理基板の被処理面に対して平行に延びるガス流路8が形成される。ガス流路8には、処理室4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、処理ガス供給系20からガス供給管20aを介して処理ガスが供給され、ガス吐出孔8aから処理室4の内部に、処理ガスが吐出される。なお、処理ガスは、支持梁6から供給される代わりに、またはそれに加えて、誘電体窓2と別個に設けられたセラミックス製のシャワー部材を設けて処理ガスを吐出することもできる。
The
誘電体窓2の上のアンテナ室3内には、誘電体窓2に面するように高周波アンテナ13が配置されている。高周波アンテナ13は絶縁部材からなるスペーサ14により誘電体窓2から離間して配置されている。
A
高周波アンテナ13には、給電部材15、給電線16、整合器17を介して第1の高周波電源18が接続されている。そして、プラズマ処理の間、高周波アンテナ13に第1の高周波電源18から整合器17、給電線16および給電部材15を介して、例えば13.56MHzの高周波電力が供給されることで、処理室4内のプラズマ生成領域に誘導電界が形成され、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4内のプラズマ生成領域においてプラズマ化される。
A first high
処理室4内の下方には、誘電体窓2を挟んで高周波アンテナ13と対向するように、被処理基板として、矩形状のFPD用ガラス基板(以下単に基板と記す)Gを載置するための載置台23が設けられている。載置台23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23に載置された基板Gは、静電チャック(図示せず)により吸着保持される。
In order to place a rectangular FPD glass substrate (hereinafter simply referred to as a substrate) G as a substrate to be processed so as to face the high-
載置台23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載置台23が上下方向に駆動される。なお、載置台23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、載置台23の上下動によっても処理室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 mounting table 23 is housed in an
載置台23には、中空の支柱25内に設けられた給電線25aにより、整合器28を介して第2の高周波電源29が接続されている。この第2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3.2MHzの高周波電力を載置台23に印加する。このバイアス用の高周波電力により生成されたセルフバイアスによって、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 second high-
さらに、載置台23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 the mounting table 23, 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 order to control the temperature of the substrate G (both not shown). ). Piping and wiring for these mechanisms and members are all led out of 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
載置台23に載置された基板Gの裏面側には冷却空間(図示せず)が形成されており、一定の圧力の熱伝達用ガスとしてHeガスを供給するためのHeガス流路41が設けられている。このように基板Gの裏面側に熱伝達用ガスを供給することにより、真空下において基板Gの温度上昇や温度変化を回避することができるようになっている。
A cooling space (not shown) is formed on the back side of the substrate G mounted on the mounting table 23, and a He
このプラズマ処理装置の各構成部は、マイクロプロセッサ(コンピュータ)からなる制御部100に接続されて制御される構成となっている。また、制御部100には、オペレータによるプラズマ処理装置を管理するためのコマンド入力等の入力操作を行うキーボードや、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からなるユーザーインターフェース101が接続されている。さらに、制御部100には、プラズマ処理装置で実行される各種処理を制御部100の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわち処理レシピが格納された記憶部102が接続されている。処理レシピは記憶部102の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、コンピュータに内蔵されたハードディスクや半導体メモリであってもよいし、CDROM、DVD、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース101からの指示等にて任意の処理レシピを記憶部102から呼び出して制御部100に実行させることで、制御部100の制御下で、プラズマ処理装置での所望の処理が行われる。
Each component of the plasma processing apparatus is connected to and controlled by a
次に、誘電体窓2および高周波アンテナ13について、図2および図3を参照しながら説明する。
図2は誘電体窓を示す平面図、図3は誘電体窓および高周波アンテナを示す平面図である。
Next, the
FIG. 2 is a plan view showing the dielectric window, and FIG. 3 is a plan view showing the dielectric window and the high-frequency antenna.
図2に示すように、矩形状の誘電体窓2は、長辺2aと短辺2bとを有している。誘電体窓2は、金属支持梁6により、長辺2aを含む2つの長辺側分割片201と、短辺2bを含む2つの短辺側分割片202とに分割され、かつ長辺側分割片201と短辺側分割片202とは径方向の幅が等しくなるように分割されている。
As shown in FIG. 2, the rectangular
具体的には、誘電体窓2は、その四隅から45°の方向に延びる4つの線を第1の線51とし、第1の線51のうち、それぞれ短辺2bを挟む2つが交わる2つの交点Pを結ぶ、長辺に平行な線を第2の線52とした場合に、第1の線51および第2の線52により、2つの長辺側分割片201と2つの短辺側分割片202に分割されている。第1の線51および第2の線52を含む所定の幅で金属支持梁6が存在しており、長辺側分割片201と、短辺側分割片202とは金属支持梁6に支持されている。
Specifically, the
高周波アンテナ13は、誘電体窓2の面内で周方向に周回するように設けられており、本例では、径方向に間隔をおいて、外側アンテナ部13aと中間アンテナ部13bと内側アンテナ部13cの3つの周回するアンテナ部を同心状に有し、いずれも輪郭が誘電体窓2と同様の矩形状をなしている。本例では、これらアンテナ部は環状に形成されている。
The high-
処理室4内おいては、高周波アンテナ13のアンテナ線の直下の空間にプラズマが生成されるが、その際に、高周波アンテナ13のアンテナ線直下の各位置での電界強度に応じて高プラズマ密度領域と低プラズマ密度領域の分布を持つことから、高周波アンテナ13を、径方向に間隔をおいて外側アンテナ部13aと中間アンテナ部13bと内側アンテナ部13cの3つの周回するアンテナ部を有するものとし、これらのインピーダンスを調整して電流値を独立して制御し、誘導結合プラズマの全体としての密度分布を制御することができるようになっている。
In the
なお、誘電体窓2の分割の形態や、高周波アンテナ13の形状は、例示に過ぎず、後述するように種々のものを用いることができる。
The form of division of the
次に、以上のように構成される誘導結合プラズマ処理装置を用いて基板Gに対してプラズマ処理、例えば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, a processing operation when performing plasma processing, for example, plasma etching processing, on the substrate G using the inductively coupled plasma processing apparatus configured as described above will be described.
まず、ゲートバルブ27を開にした状態で搬入出口27a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、載置台23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を載置台23上に固定する。次に、処理室4内に処理ガス供給系20から供給される処理ガスをシャワー筐体を兼ねる金属支持梁6のガス吐出孔8a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0.66〜26.6Pa程度の圧力雰囲気に維持する。
First, the substrate G is loaded into the
また、このとき基板Gの裏面側の冷却空間には、基板Gの温度上昇や温度変化を回避するために、Heガス流路41を介して、熱伝達用ガスとしてHeガスを供給する。
At this time, He gas is supplied to the cooling space on the back side of the substrate G as a heat transfer gas via the He
次いで、高周波電源18から例えば1MHz以上27MHz以下の高周波を高周波アンテナ13に印加し、これにより誘電体窓2を介して処理室4内に均一な誘導電界を生成する。このようにして生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。このプラズマにより、基板Gに対してプラズマ処理として、例えばプラズマエッチング処理が行われる。
Next, a high frequency of 1 MHz to 27 MHz, for example, is applied from the high
この場合に、誘電体窓2の大型化が進んでおり、複数の誘電体窓片に分割されるが、そのとき、誘電体窓2を放射状に分割すると、誘導電界の電界強度分布が不均一となってプラズマ処理の均一性が不十分になることが判明した。
In this case, the size of the
この点について、図4の模式図を参照して説明する。図4は放射状に分割した誘電体窓を示す模式図である。図4では便宜上、高周波アンテナ13を2巻の環状アンテナとして描いており、金属支持梁6は省略している。図4に示すように、矩形状の誘電体窓2を典型的な放射状分割である対角線分割した場合には、長辺2aを含む長辺側分割片201′の径方向の幅(すなわち誘電体窓2の中心から長辺2aまでの距離)は、短辺2bの長さをBとするとB/2となる。一方、短辺2bを含む短辺側分割片領域202′の径方向の幅(すなわち誘電体窓2の中心から短辺2bまでの距離)は、長辺2aの長さをAとするとA/2となる。したがって、長辺側分割片201′の径方向の幅よりも短辺側分割片202′の径方向の幅のほうが大きくなる。ここで、高周波アンテナ13の巻数は長辺側分割片201′および短辺側分割片202′で同じであるから、径方向の幅が小さい分、長辺側分割片201′に対応する部分のほうが誘導電界の電界強度が大きくなってしまう。このため、長辺側分割片201′に対応する部分のほうが電流密度が大きくなってプラズマが強くなり、プラズマの均一性が低下する。
This point will be described with reference to the schematic diagram of FIG. FIG. 4 is a schematic view showing a dielectric window divided radially. In FIG. 4, for convenience, the high-
上述したように、このような問題は、図17に示す、金属支持梁に中央から放射状に延びる部分を設けて8分割した誘電体窓を用い、高周波アンテナに平行な閉回路を構成しないようにした特許文献3に記載の技術の場合にも同様に生じる。
As described above, such a problem is that the metal support beam shown in FIG. 17 is provided with a portion extending radially from the center and divided into eight windows so as not to form a closed circuit parallel to the high-frequency antenna. This also occurs in the case of the technique described in
実際に、図17に示す誘電体窓および高周波アンテナを用いたプラズマ処理装置でエッチング処理を行ったところ、基板のエッチング分布は図5に示すようになった。図5は、基板Gの内側および外側それぞれ短辺中央部のエッチングレートを1.00としたときの各部分のエッチングレートを示すものであるが、短辺中央部のほうが長辺中央部よりもエッチングレートが低くなった。 When the etching process was actually performed by the plasma processing apparatus using the dielectric window and the high-frequency antenna shown in FIG. 17, the etching distribution of the substrate was as shown in FIG. FIG. 5 shows the etching rate of each part when the etching rate of the short side central part of each of the inner side and the outer side of the substrate G is 1.00. The short side central part is more than the long side central part. The etching rate was lowered.
そこで、本実施形態では、矩形状の誘電体窓2を、長辺2aを含む長辺側分割片201と、短辺2bを含む短辺側分割片202とに分割し、かつ長辺側分割片201と短辺側分割片202とが径方向の幅が等しくなるように分割する。具体的には、図2に示すように、誘電体窓2は、その四隅から45°の方向に延びる4つの第1の線51と、第1の線51のうち、それぞれ短辺2bを挟む2つが交わる2つの交点Pを結ぶ、長辺2aに平行な第2の線52とを有し、これら第1の線51および第2の線52により、長辺側分割片201と短辺側分割片202に分割している。このため、図4に対応して模式的に示す図6に示すように、長辺側分割片201の径方向の幅(長辺2aからの高さ)および短辺側分割片202の径方向の幅(短辺2bからの高さ)は、いずれもB/2となる。このため、長辺側分割片201および短辺側分割片202は、高周波アンテナ13の巻数が同じで、径方向の幅も同じであるから、これらに対応する部分の誘導電界の電界強度が同じになり、均一なプラズマを形成することができる。
Therefore, in the present embodiment, the rectangular
図7、図8は、高周波アンテナに平行な閉回路が構成されないようにした分割態様の誘電体窓に本実施形態を適用した例を示す。図7は誘電体窓を示す平面図、図8は誘電体窓および高周波アンテナを示す平面図である。この例では、長辺2aおよび短辺2bがそれぞれ3つに分割されており、誘電体窓2は、金属支持梁6により、長辺中央に相当する部分に形成された2つの長辺中央分割片203と、短辺中央に相当する部分に形成された2つの短辺中央分割片204と、長辺端部および短辺端部を含む4つのコーナー分割片205とに分割されている8分割タイプとなっている。そして長辺中央分割片203と短辺中央分割片204とは径方向の幅が等しくなるように分割されている。長辺2aおよび短辺2bの分割数は3つ以上であってもよい。
7 and 8 show an example in which the present embodiment is applied to a dielectric window having a division mode in which a closed circuit parallel to the high-frequency antenna is not configured. FIG. 7 is a plan view showing the dielectric window, and FIG. 8 is a plan view showing the dielectric window and the high-frequency antenna. In this example, the
具体的には、誘電体窓2の四隅から45°の方向に延びる線を第1の線51とし、第1の線51のうちそれぞれ短辺2bを挟む2つが交わる2つの交点Pを結ぶ、長辺に平行な線を第2の線52とし、一対の長辺2aをそれぞれ3分割する線を第3の線53とし、一対の短辺2bをそれぞれ3分割する線を第4の線54とし、第1の線51と第3の線53と第4の線54との交点を交点Qとした場合に、誘電体窓2は、第2の線52と、一方の長辺2aから延びる2つの第3の線53と、第1の線51の交点Pと交点Qの間の部分とで区画される2つの長辺中央分割片203、および、一方の短辺2bから延びる2つの第4の線54と、第1の線51の交点Pと交点Qの間の部分とで区画される2つの短辺中央分割片204、および、第3の線53と第4の線54とで区画される4つのコーナー分割辺205に分割される。第2の線52、第3の線53、第4の線54、および第1の線51の交点Pと交点Qの間の部分、すなわち分割部分には所定の幅で金属支持梁6が存在しており、これら分割片は金属支持梁6に支持されている。
Specifically, a line extending in the direction of 45 ° from the four corners of the
高周波アンテナ13は、図3と同様、外側アンテナ部13aと中間アンテナ部13bと内側アンテナ部13cの3つの周回するアンテナ部を同心状に有し、いずれも輪郭が誘電体窓2と同様の矩形状をなしている。
As in FIG. 3, the high-
本例においては、長辺中央分割片203の径方向の長さおよび短辺中央分割片204の径方向の長さは、いずれも短辺2bの長さの1/2となって両者は等しくなる。したがって、長辺中央分割片203および短辺中央分割片204は、高周波アンテナ13の巻数が同じで、径方向の幅も同じであるから、これらに対応する部分の誘導電界の電界強度が同じになり、均一なプラズマを形成することができる。
In this example, the length in the radial direction of the long side central divided
また、このように誘電体窓2の長辺2aおよび短辺2bを3つに分割する分割形態であっても、金属支持梁6が高周波アンテナ13に平行な閉回路が構成されないので、金属支持梁6に逆起電力が発生して金属支持梁6直下のプラズマが弱くなってしまうことはない。
Further, even if the
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
第1の実施形態では、誘電体窓2の金属支持梁6が必ずしも処理ガスを吐出するシャワー筐体の機能を持っている必要はなく、また金属支持梁6がシャワー筐体の機能を持っていても、付加的なセラミックス製のシャワー部材を許容するものであったが、本実施形態では、第1の実施形態の金属支持梁をシャワー筐体として構成するとともに、付加的な金属支持梁を加えて金属支持梁のみから処理ガスを供給するように構成された誘電体窓を有する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment, the
第1の実施形態では、誘電体窓2をプラズマの均一性を考慮した分割態様とするために金属支持梁6を用いていた。そのため、金属支持梁6をシャワー筐体として用いても、特に誘電体窓2の中央に対応する部分において処理ガスの供給が不十分になる場合がある。そのような場合には、従来、ユニオンジャック状にガス吐出孔が配置されたセラミックス製のシャワー部材を別個に設けていた。
In the first embodiment, the
しかし、セラミックス製のシャワー部材は高価であるため、コストが上昇する。また、処理室内に凹凸が形成されることになるので、副生成物が付着しやすく、またそれが剥がれることによるパーティクルが発生しやすくなる。 However, since the ceramic shower member is expensive, the cost increases. In addition, since unevenness is formed in the processing chamber, by-products are likely to adhere, and particles are likely to be generated due to peeling.
このため、本実施形態では、図9に示すように、金属支持梁をシャワー筐体として用いるとともに、金属支持梁のみから十分な処理ガスを供給可能なように、図2、3に示す誘電体窓2の金属支持梁6に加えて、中心を通る十字状の金属支持梁6aを設けた誘電体窓2′を用いる。
For this reason, in the present embodiment, as shown in FIG. 9, the metal support beam is used as a shower casing, and the dielectric shown in FIGS. In addition to the
この場合には、金属支持梁6aにより、長辺側分割片201がさらに第1の分割片201aおよび第2の分割片201bに分割され、短辺側分割片202がさらに第1の分割片202aおよび第2の分割片202bに分割される。
In this case, the long side divided
また、図10は、第1の実施形態の他の例である図7、8に示す誘電体窓2の金属支持梁6に加えて、中心を通る十字状の金属支持梁6aを設けた誘電体窓2′を用いた例である。図10の例では、さらに第1の線51に沿って、交点Qから誘電体窓2′の角部を結ぶ金属支持梁6bを設けている。
FIG. 10 shows a dielectric provided with a cross-shaped
図10の例では、金属支持梁6aにより、長辺中央分割片203がさらに第1の分割片203aおよび第2の分割片203bに分割され、かつ短辺中央分割片204がさらに第1の分割片204aおよび第2の分割片204bに分割され、また、金属支持梁6bにより、コーナー分割片205がさらに第1の分割片205aおよび第2の分割片205bに分割される。
In the example of FIG. 10, the long side central divided
第1の実施形態の誘電体窓2は、長辺側の分割片と短辺側の分割片の径方向の幅を同じにするために、その中央部には分割線として長辺2aに平行な第2の線52に沿って金属支持梁6が設けられており、中心には金属支持梁6の交差部分は存在しない。このため、この誘電体窓2の金属支持梁6に、中心を通る十字状の金属支持梁6aを追加して誘電体窓2′を構成しても、図18に示すような、その中心における金属支持梁の集中は生じず、処理室4の中央部においてプラズマ密度が低下することはない。また、図10の例では、金属支持梁6aが高周波アンテナ13に交差するように設けられているので、高周波アンテナ13に沿って生じる閉ループ回路も存在しない。
The
また、このように金属支持梁6a、6bを付加することにより、誘電体窓の分割数をさらに増やすことができ、装置のさらなる大型化にともなう誘電体窓の大型化に対応しやすくなる。
Further, by adding the
<誘導電界の電界強度比>
次に、短辺2bを含む第2の分割片202と長辺2aを含む第1の分割片201との誘導電界の電界強度比について説明する。
<Field strength ratio of induction field>
Next, the electric field strength ratio of the induced electric field between the second divided
誘導電界の電界強度Eは、下記(1)式に示すように、アンテナの電流量Iと巻き数nに比例し、窓幅(径方向の幅)dに反比例する。
E ∝ I×n/d …(1)
The electric field strength E of the induction electric field is proportional to the antenna current amount I and the number of turns n, and inversely proportional to the window width (radial width) d, as shown in the following equation (1).
E ∝ I × n / d (1)
(1)式から、誘導電界の電界強度は窓幅dの幅に応じて変わる。窓幅dが径方向に沿って広くなると、窓幅dが狭い場合に比較して、より幅広くプラズマを生成しなければならなくなる。このため、誘導電界Eの電界強度が弱まり、プラズマが弱まる。反対に、窓幅dが径方向に狭まれば、誘導電界Eの電界強度が強まる。 From the equation (1), the electric field strength of the induction electric field varies depending on the width of the window width d. When the window width d is increased along the radial direction, plasma must be generated more widely than when the window width d is narrow. For this reason, the electric field strength of the induction electric field E is weakened, and the plasma is weakened. On the contrary, if the window width d narrows in the radial direction, the electric field strength of the induction electric field E increases.
例えば、図12(A)に示すように、第1の線51′が対角線状であった場合に、短辺2bを含む第2の分割片202′の誘導電界Eの電界強度は最も弱くなる。図12(A)に示す例においては、第2の分割片202′の窓幅dB(=a)と第1の分割片201′の窓幅dA(=b)との窓幅比a/bを仮に1.3とする。
For example, as shown in FIG. 12A, when the first line 51 'is diagonal, the electric field strength of the induction electric field E of the second divided piece 202' including the
以下、窓幅比a/bを、図12(B)に示されるように1.1と小さくすると、第2の分割片202の窓幅dB(=a)は狭くなり、第2の分割片202の電界強度は強まる。さらに、図12(C)に示されるように窓幅比a/bが1になると、第2の分割片202の電界強度はさらに強まって、第2の分割片202および第1の分割片201の双方の誘導電界Eの電界強度は等しくなる。さらに、図12(D)に示されるように窓幅比a/bを1未満、例えば、0.9とすると、第2の分割片202と第1の分割片201とで誘導電界Eの電界強度は逆転する。
Hereinafter, when the window width ratio a / b is reduced to 1.1 as shown in FIG. 12B, the window width dB (= a) of the second divided
図12(A)〜(D)に示す長辺2aを含む第1の分割片201′および201の電界強度EAは、
EA = I×n/dA …(2)
である。
The electric field strength EA of the first divided
EA = I × n / dA (2)
It is.
また、短辺2bを含む第2の分割片202′および202の電界強度EBは、
EB = I×n/dB …(3)
である。
The electric field strength EB of the second divided
EB = I × n / dB (3)
It is.
第2の分割片202′および202の電界強度EBと、第1の分割片201′および201の電界強度EAとの比“EB/EA”は、
EB/EA = (I×n/dB)/(I×n/dA) …(4)
である。
The ratio “EB / EA” between the electric field intensity EB of the second divided
EB / EA = (I × n / dB) / (I × n / dA) (4)
It is.
第1の分割片201′および201と第2の分割片202′および202とでは、アンテナの電流量Iと巻き数nとが同等であるから、
EB/EA = (1/dB)/(1/dA)
= dA/dB …(5)
となる。
Since the first divided
EB / EA = (1 / dB) / (1 / dA)
= DA / dB (5)
It becomes.
窓幅dAは第1の分割片201′および201の径方向の窓幅bであり、同じく窓幅dBは第2の分割片202′および202の径方向の窓幅aであるから、
EB/EA = b/a …(6)
となる。
Since the window width dA is the radial window width b of the first divided
EB / EA = b / a (6)
It becomes.
(6)式に示すように、誘導電界Eの電界強度比“EB/EA”は、第1の分割片201′および201の径方向の窓幅aと、第2の分割片202′および202の径方向の窓幅bとの窓幅比“a/b”に反比例する。
As shown in the equation (6), the electric field intensity ratio “EB / EA” of the induction electric field E is determined by the radial window width a of the first divided
表1は、窓幅a、窓幅b、窓幅比a/b、電界強度比EB/EA、および第1の線51′又は51と長辺2aとが成す角度θを示す表である。
また、図13は電界強度比および角度の窓幅比依存性を示す図である。
図13に示すように、窓幅比a/bの値が“1”からずれていくにしたがって、誘導電界の電界強度比EB/EAの値も“1”からずれていく。これは、窓幅比a/bが“1”からずれることで、第2の分割片202′および202に生成される誘導電界EBと第1の分割片201′および201に生成される誘導電界EAとのずれが大きくなっていくことを示している。
FIG. 13 is a graph showing the dependence of the electric field strength ratio and angle on the window width ratio.
As shown in FIG. 13, as the value of the window width ratio a / b deviates from “1”, the value of the electric field intensity ratio EB / EA of the induced electric field deviates from “1”. This is because the induced electric field EB generated in the second divided
実際の処理に際しては、誘導電界EBと誘導電界EAとの差は小さい方、好ましくは誘導電界EBと誘導電界EAとの差はほとんどないことが、均一な処理に有効である。しかし、実際には、誘導電界EBと誘導電界EAとのずれには、ある程度の許容誤差を見込むことができる。許容誤差の一例は、実用的な観点から考慮すれば、約±20〜25%の範囲である。例えば、誘導電界EBと誘導電界EAとのずれを約±20〜25%以内に抑えるには、誘導電界の電界強度比EB/EAを約0.8以上1.2以下の範囲に抑えればよい。このためには、図13中の範囲M1に示すように、窓幅比a/bを0.8以上1.2以下の範囲となるように設定し、第1の分割片201と第2の分割片202とを分割すればよい。
In actual processing, it is effective for uniform processing that the difference between the induced electric field EB and the induced electric field EA is smaller, preferably that there is almost no difference between the induced electric field EB and the induced electric field EA. However, in practice, a certain tolerance can be expected for the deviation between the induced electric field EB and the induced electric field EA. An example of the allowable error is a range of about ± 20 to 25% from a practical viewpoint. For example, in order to suppress the deviation between the induced electric field EB and the induced electric field EA within about ± 20 to 25%, the electric field intensity ratio EB / EA of the induced electric field is suppressed to a range of about 0.8 to 1.2. Good. For this purpose, as shown in a range M1 in FIG. 13, the window width ratio a / b is set to be in the range of 0.8 to 1.2, and the first divided
また、窓幅比a/bを0.8以上1.2以下の範囲に設定するということは、第1の線51と第1の分割片201の長辺2aとが成す角度θも45°からずらす、ということである。例えば、図13に示すように角度θを45°から約±6°(約39°以上約51°以下の範囲)の範囲M2となるように角度θを設定することでも、誘導電界Eの電界強度比EB/EAを約0.8以上1.2以下の範囲に抑えることができる。
In addition, setting the window width ratio a / b within the range of 0.8 to 1.2 means that the angle θ formed by the
また、45°から約±6°(約39°以上約51°以下の範囲)の範囲となるように、角度θを設定すれば、窓幅比a/bを0.8以上1.2以下の範囲に設定できる、ということもできる。 Further, if the angle θ is set to be in the range of 45 ° to about ± 6 ° (a range of about 39 ° to about 51 °), the window width ratio a / b is 0.8 to 1.2. It can also be said that it can be set within the range.
このように、窓幅比a/bを0.8以上1.2以下の範囲とすること、および/または第1の線51と第1の分割片201の長辺2aとが成す角度θを45°から約±6°(約39°以上約51°以下の範囲)の範囲とすることで、誘導電界の電界強度比EB/EAを約0.8以上1.2以下の範囲に抑えることが可能な誘導結合プラズマ処理装置を得ることができる。
As described above, the window width ratio a / b is set in the range of 0.8 to 1.2, and / or the angle θ formed by the
また、このような窓幅比a/bの設定は、図14(A)〜(C)に示すように、図7、図8を参照して説明した誘電体窓2や、図15(A)〜(C)に示すように、図9を参照して説明した誘電体窓2′、図16(A)〜(C)に示すように、図10を参照して説明した誘電体窓2′にも適用することができる。
Further, the window width ratio a / b is set as shown in FIGS. 14A to 14C, the
なお、本発明は上記実施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、高周波アンテナとして3つの周回するアンテナ部を同心状に設けたものを示したが、1つのアンテナ部のみであっても、2つのアンテナ部であっても、4つ以上であってもよい。アンテナ部を2つ以上設けることにより、各アンテナ部のインピーダンスを調整して電流値を独立して制御し、誘導結合プラズマの全体としての密度分布を制御することができる。また、高周波アンテナを構成するアンテナ部として環状のものを例にとって説明したが、誘電体窓に対応する面内で周方向に沿って周回するように設けられていればよく、螺旋状等、他の形状であってもよい。例えば、図11に示すような、多重渦巻きアンテナを挙げることができる。図11の例では、4本のアンテナ線131,132,133,134を90°ずつ位置をずらして巻回して全体が渦巻状となるようにした多重(四重)アンテナを構成し、アンテナ線の配置領域が略額縁状をなしている。
The present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment.
For example, in the above-described embodiment, a concentric arrangement of three circulating antenna units is shown as a high-frequency antenna. However, there are four or more antenna units including only one antenna unit or two antenna units. It may be. By providing two or more antenna parts, the impedance value of each antenna part can be adjusted to control the current value independently, and the density distribution of the inductively coupled plasma as a whole can be controlled. In addition, the antenna portion constituting the high-frequency antenna has been described as an example of an annular portion. However, the antenna portion may be provided so as to circulate along the circumferential direction in the plane corresponding to the dielectric window. The shape may also be For example, a multiple spiral antenna as shown in FIG. In the example of FIG. 11, a multiplex (quadruple) antenna is configured in which four
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エッチング装置を例示したが、エッチング装置に限らず、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。 In the above embodiment, the etching apparatus is illustrated as an example of the inductively coupled plasma processing apparatus. However, the present invention is not limited to the etching apparatus, and can be applied to the other plasma processing apparatus such as CVD film formation.
さらにまた、被処理基板としてFPD基板を用いた例を示したが、矩形基板であれば太陽電池パネル用の基板等他の基板に対するプラズマ処理にも適用可能である。 Furthermore, although an example in which an FPD substrate is used as the substrate to be processed has been shown, a rectangular substrate can be applied to plasma processing for other substrates such as a substrate for a solar cell panel.
1;本体容器
2;誘電体窓
3;アンテナ室
4;処理室
5;金属支持棚
6,6a,6b;金属支持梁
13;高周波アンテナ
13a;外側アンテナ部
13b;中間アンテナ部
13c;内側アンテナ部
51;第1の線
52;第2の線
53;第3の線
54;第4の線
201;長辺側分割片
202;短辺側分割片
203;長辺中央分割片
204;短辺中央分割片
205;コーナー分割片
G;基板(矩形基板)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板が配置される領域に誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナと、
前記誘導結合プラズマが生成される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、基板に対応して設けられた矩形状をなす誘電体窓とを備え、
前記高周波アンテナは、前記誘電体窓に対応する面内に周回するように設けられ、
前記誘電体窓は、長辺を含む第1の分割片と、短辺を含む第2の分割片とを含むように、金属製の支持梁により複数の分割片に分割され、かつ前記第2の分割片の短辺からの高さaと前記第1の分割片の長辺からの高さbとの比a/bが、0.8以上1.2以下の範囲となるように分割され、
前記誘電体窓は、その四隅から45°±6°の方向に延びる線を第1の線とし、前記第1の線のうち、それぞれ前記短辺を挟む2つが交わる2つの交点を結ぶ、前記長辺に平行な線を第2の線とした場合に、前記第1の線および前記第2の線に沿って設けられた前記金属製の支持梁により、前記第1の分割片と前記第2の分割片に分割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。 An inductively coupled plasma processing apparatus for performing inductively coupled plasma processing on a rectangular substrate,
A processing chamber for accommodating the substrate;
A high-frequency antenna for generating inductively coupled plasma in a region where a substrate in the processing chamber is disposed;
A dielectric window that is disposed between the plasma generation region where the inductively coupled plasma is generated and the high-frequency antenna and has a rectangular shape provided corresponding to the substrate;
The high-frequency antenna is provided so as to circulate in a plane corresponding to the dielectric window,
The dielectric window is divided into a plurality of divided pieces by a metal support beam so as to include a first divided piece including a long side and a second divided piece including a short side, and the second The ratio a / b of the height a from the short side of the divided piece to the height b from the long side of the first divided piece is divided into a range of 0.8 to 1.2. ,
The dielectric window has a line extending in the direction of 45 ° ± 6 ° from its four corners as a first line, and connects two intersections where two of the first lines sandwich the short side, respectively. When the line parallel to the long side is the second line, the first divided piece and the first line are formed by the metal supporting beam provided along the first line and the second line. The inductively coupled plasma processing apparatus is divided into two divided pieces .
基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板が配置される領域に誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナと、
前記誘導結合プラズマが生成される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、基板に対応して設けられた矩形状をなす誘電体窓とを備え、
前記高周波アンテナは、前記誘電体窓に対応する面内に周回するように設けられ、
前記誘電体窓は、長辺を含む第1の分割片と、短辺を含む第2の分割片とを含むように、金属製の支持梁により複数の分割片に分割され、かつ前記第2の分割片の短辺からの高さaと前記第1の分割片の長辺からの高さbとの比a/bが、0.8以上1.2以下の範囲となるように分割され、
前記誘電体窓は、前記長辺および前記短辺が、それぞれ3分割以上されており、前記金属製の支持梁には、前記高周波アンテナに沿って生じる閉ループ回路が存在せず、
前記誘電体窓の四隅から45°±6°の方向に延びる線を第1の線とし、前記第1の線のうち、それぞれ前記短辺を挟む2つが交わる2つの第1の交点を結ぶ、前記長辺に平行な線を第2の線とし、一対の長辺をそれぞれ3分割する線を第3の線とし、一対の短辺をそれぞれ3分割する線を第4の線とし、前記第1の線と前記第3の線と前記第4の線との交点を第2の交点とした場合に、
前記誘電体窓は、
前記第2の線と、一方の前記長辺から延びる2つの前記第3の線と、前記第1の線の前記第1の交点と前記第2の交点の間の部分とで区画される、前記長辺を含み、前記長辺の中央部に形成される2つの前記第1の分割片、
一方の前記短辺から延びる2つの前記第4の線と、前記第1の線の前記第1の交点と前記第2の交点の間の部分とで区画される、前記短辺を含み、前記短辺の中央部に形成される2つの前記第2の分割片、および、
前記第3の線と前記第4の線とで区画され、前記誘電体窓の角部に形成される4つの第3の分割片を有し、これら分割片は前記金属製の支持梁により分割されていることを特徴とする記載の誘導結合プラズマ処理装置。 An inductively coupled plasma processing apparatus for performing inductively coupled plasma processing on a rectangular substrate,
A processing chamber for accommodating the substrate;
A high-frequency antenna for generating inductively coupled plasma in a region where a substrate in the processing chamber is disposed;
A dielectric window that is disposed between the plasma generation region where the inductively coupled plasma is generated and the high-frequency antenna and has a rectangular shape provided corresponding to the substrate;
The high-frequency antenna is provided so as to circulate in a plane corresponding to the dielectric window,
The dielectric window is divided into a plurality of divided pieces by a metal support beam so as to include a first divided piece including a long side and a second divided piece including a short side, and the second The ratio a / b of the height a from the short side of the divided piece to the height b from the long side of the first divided piece is divided into a range of 0.8 to 1.2. ,
In the dielectric window, the long side and the short side are each divided into three or more, and the metal support beam does not have a closed loop circuit generated along the high-frequency antenna ,
A line extending in the direction of 45 ° ± 6 ° from the four corners of the dielectric window is defined as a first line, and the first line is connected to two first intersections where two of the short sides intersect each other. The line parallel to the long side is the second line, the pair of long sides is divided into three lines, the third line is the pair of short sides, and the fourth line is the line dividing the pair of short sides is the third line. When the intersection of the first line, the third line, and the fourth line is the second intersection,
The dielectric window is
Partitioned by the second line, two third lines extending from one of the long sides, and a portion of the first line between the first intersection and the second intersection. The two first divided pieces that include the long side and are formed at the center of the long side,
Including the short side defined by two fourth lines extending from one short side and a portion between the first intersection and the second intersection of the first line, The two second divided pieces formed at the center of the short side; and
The third line and the fourth line are divided into four third divided pieces formed at corners of the dielectric window, and these divided pieces are divided by the metal support beam. inductively coupled plasma processing apparatus, wherein the being.
基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板が配置される領域に誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナと、
前記誘導結合プラズマが生成される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、基板に対応して設けられた矩形状をなす誘電体窓と、
前記処理室にプラズマを形成するための処理ガスを供給するガス供給部と
を備え、
前記高周波アンテナは、前記誘電体窓に対応する面内に周回するように設けられ、
前記誘電体窓は、長辺を含む第1の分割片と、短辺を含む第2の分割片とを含むように、金属製の第1の支持梁により複数の分割片に分割する第1の分割がなされ、かつ前記第2の分割片の短辺からの高さaと前記第1の分割片の長辺からの高さbとの比a/bが、0.8以上1.2以下の範囲となるように分割され、
さらに、前記複数の分割片の少なくとも一部が、前記誘電体窓の中心を通るように設けられた金属製の第2の支持梁により第2の分割がなされ、
前記第1の支持梁および前記第2の支持梁は、処理ガスが通流するガス流路と処理ガスを吐出する複数のガス吐出孔を有し、前記ガス供給部として機能し、
前記誘電体窓は、その四隅から45°±6°の方向に延びる線を第1の線とし、前記第1の線のうち、それぞれ前記短辺を挟む2つが交わる2つの交点を結ぶ、前記長辺に平行な線を第2の線とした場合に、前記第1の支持梁は前記第1の線および前記第2の線に沿って設けられ、前記第1の支持梁により、前記第1の分割片と前記第2の分割片に分割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。 An inductively coupled plasma processing apparatus for performing inductively coupled plasma processing on a rectangular substrate,
A processing chamber for accommodating the substrate;
A high-frequency antenna for generating inductively coupled plasma in a region where a substrate in the processing chamber is disposed;
A dielectric window disposed between the plasma generation region where the inductively coupled plasma is generated and the high-frequency antenna, and having a rectangular shape corresponding to the substrate;
A gas supply unit for supplying a processing gas for forming plasma in the processing chamber;
The high-frequency antenna is provided so as to circulate in a plane corresponding to the dielectric window,
The dielectric window is divided into a plurality of divided pieces by a metal first support beam so as to include a first divided piece including a long side and a second divided piece including a short side. The ratio a / b between the height a from the short side of the second divided piece and the height b from the long side of the first divided piece is 0.8 or more and 1.2. Divided into the following ranges,
Further, at least a part of the plurality of divided pieces is second divided by a metal second support beam provided so as to pass through the center of the dielectric window,
The first support beam and the second support beam have a gas flow path through which a processing gas flows and a plurality of gas discharge holes for discharging the processing gas, and function as the gas supply unit ,
The dielectric window has a line extending in the direction of 45 ° ± 6 ° from its four corners as a first line, and connects two intersections where two of the first lines sandwich the short side, respectively. When the line parallel to the long side is the second line, the first support beam is provided along the first line and the second line, and the first support beam causes the first The inductively coupled plasma processing apparatus is divided into one divided piece and the second divided piece .
基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板が配置される領域に誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナと、
前記誘導結合プラズマが生成される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、基板に対応して設けられた矩形状をなす誘電体窓と、
前記処理室にプラズマを形成するための処理ガスを供給するガス供給部と
を備え、
前記高周波アンテナは、前記誘電体窓に対応する面内に周回するように設けられ、
前記誘電体窓は、長辺を含む第1の分割片と、短辺を含む第2の分割片とを含むように、金属製の第1の支持梁により複数の分割片に分割する第1の分割がなされ、かつ前記第2の分割片の短辺からの高さaと前記第1の分割片の長辺からの高さbとの比a/bが、0.8以上1.2以下の範囲となるように分割され、
さらに、前記複数の分割片の少なくとも一部が、前記誘電体窓の中心を通るように設けられた金属製の第2の支持梁により第2の分割がなされ、
前記誘電体窓は、前記長辺および前記短辺が、前記第1の支持梁によって、それぞれ3分割以上されており、前記第1の支持梁および前記第2の支持梁には、前記高周波アンテナに沿って生じる閉ループ回路が存在せず、
前記誘電体窓の四隅から45°±6°の方向に延びる線を第1の線とし、前記第1の線のうち、それぞれ前記短辺を挟む2つが交わる2つの第1の交点を結ぶ、前記長辺に平行な線を第2の線とし、一対の長辺をそれぞれ3分割する線を第3の線とし、一対の短辺をそれぞれ3分割する線を第4の線とし、前記第1の線と前記第3の線と前記第4の線との交点を第2の交点とした場合に、
前記誘電体窓は、
前記第2の線と、一方の前記長辺から延びる2つの前記第3の線と、前記第1の線の前記第1の交点と前記第2の交点の間の部分とで区画される、前記長辺を含み、前記長辺の中央部に形成される2つの前記第1の分割片、
一方の前記短辺から延びる2つの前記第4の線と、前記第1の線の前記第1の交点と前記第2の交点の間の部分とで区画される、前記短辺を含み、前記短辺の中央部に形成される2つの前記第2の分割片、および、
前記第3の線と前記第4の線とで区画され、前記誘電体窓の角部に形成される4つの第3の分割片を有し、これら分割片は前記第1の支持梁により分割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。 An inductively coupled plasma processing apparatus for performing inductively coupled plasma processing on a rectangular substrate,
A processing chamber for accommodating the substrate;
A high-frequency antenna for generating inductively coupled plasma in a region where a substrate in the processing chamber is disposed;
A dielectric window disposed between the plasma generation region where the inductively coupled plasma is generated and the high-frequency antenna, and having a rectangular shape corresponding to the substrate;
A gas supply unit for supplying a processing gas for forming plasma in the processing chamber;
With
The high-frequency antenna is provided so as to circulate in a plane corresponding to the dielectric window,
The dielectric window is divided into a plurality of divided pieces by a metal first support beam so as to include a first divided piece including a long side and a second divided piece including a short side. The ratio a / b between the height a from the short side of the second divided piece and the height b from the long side of the first divided piece is 0.8 or more and 1.2. Divided into the following ranges,
Further, at least a part of the plurality of divided pieces is second divided by a metal second support beam provided so as to pass through the center of the dielectric window,
In the dielectric window, the long side and the short side are respectively divided into three or more by the first support beam, and the first support beam and the second support beam include the high-frequency antenna. There is no closed-loop circuit that occurs along
A line extending in the direction of 45 ° ± 6 ° from the four corners of the dielectric window is defined as a first line, and the first line is connected to two first intersections where two of the short sides intersect each other. The line parallel to the long side is the second line, the pair of long sides is divided into three lines, the third line is the pair of short sides, and the fourth line is the line dividing the pair of short sides is the third line. When the intersection of the first line, the third line, and the fourth line is the second intersection,
The dielectric window is
Partitioned by the second line, two third lines extending from one of the long sides, and a portion of the first line between the first intersection and the second intersection. The two first divided pieces that include the long side and are formed at the center of the long side,
Including the short side defined by two fourth lines extending from one short side and a portion between the first intersection and the second intersection of the first line, The two second divided pieces formed at the center of the short side; and
The third line and the fourth line are divided into four third divided pieces formed at corners of the dielectric window, and these divided pieces are divided by the first support beam. inductively coupled plasma processing apparatus characterized by being.
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