KR100371676B1

KR100371676B1 - Plasma processing equipment

Info

Publication number: KR100371676B1
Application number: KR1019970050789A
Authority: KR
Inventors: 기이치 하마
Original assignee: 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 1996-10-02
Filing date: 1997-10-01
Publication date: 2003-03-28
Also published as: TW436871B; KR19980032475A

Abstract

본 발명은 플라스마처리장치에 관한 것으로, 특히 고주파안테나에 고주파전력을 인가함으로써 처리실내에 유도플라스마를 여기하는 유도결합플라스마처리장치에 관한 것으로서,The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly to an inductively coupled plasma processing apparatus for exciting an inductive plasma in a processing chamber by applying a high frequency electric power to a high frequency antenna,

LCD기판용의 고주파유도결합플라스마에칭장치는 기밀한 처리실(102a)을 규정하는 처리용기(102)를 갖고, 처리실(102a)내에는 LCD기판(L)을 지지하기 위한 재치대(106)가 설치되며, 처리실(102a)내를 배기하는 동시에 진공으로 설정하기 위한 진공펌프(136a)가 설치되고, 재치대(106)와 대향하도록 복수의 유전체층을 갖는 안테나블록(118)이 설치되며, 안테나블록(118)의 한 개의 층(118c)내에는 전계를 형성하기 위한 고주파안테나(120)가 매립되고, 고주파안테나(120)에는 고주파전압을 인가하기 위한 전원(126)이 접속되며, 안테나블록(118)의 가장 아래층(202)은 샤워헤드로서 형성되고 고주파안테나(120)와 재치대(106)사이의 위치에서 처리실(102a)내에 처리가스가 공급되고, 처리가스의 적어도 일부가 전계에 재촉되어 플라스마에 연화되며, 샤워헤드의 층(202)에 있어서 가스유통로(212)는 재치대(106)의 재치면의 평면외부윤곽내에 있어서의 투영면적비가 15%∼25%로 되도록 설정되는 것을 특징으로 한다.A high frequency inductively coupled plasma etching apparatus for an LCD substrate has a processing vessel 102 defining an airtight processing chamber 102a and a mounting table 106 for supporting the LCD substrate L is installed in the processing chamber 102a And a vacuum pump 136a for evacuating the inside of the process chamber 102a and setting the vacuum chamber at the same time is provided and an antenna block 118 having a plurality of dielectric layers is provided so as to face the mount table 106, A high frequency antenna 120 for forming an electric field is embedded in one layer 118c of the antenna block 118 and a power source 126 for applying a high frequency voltage is connected to the high frequency antenna 120, The lowest layer 202 of the processing gas is formed as a showerhead and the processing gas is supplied into the processing chamber 102a at a position between the high frequency antenna 120 and the table 106. At least a part of the processing gas is advanced to the plasma, And in the layer 202 of the showerhead, The flow passage 212 is characterized in that which is set such that the projected area ratio of 15-25% in the plane outer contour of the placement surface of the mounting table 106.

Description

Plasma processing equipment

본 발명은 플라스마처리장치에 관한 것으로, 특히 고주파안테나에 고주파전력을 인가함으로써 처리실내에 유도플라스마를 여기하는 유도결합플라스마처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to an inductively coupled plasma processing apparatus for exciting an inductive plasma in a processing chamber by applying a high frequency electric power to a high frequency antenna.

근래 반도체디바이스나 LCD의 초고집적화에 동반하여 서브미크롱단위, 또한 서브하프미크롱단위의 초미세가공을 실시할 필요가 발생하고 있다. 이러한 프로세스를 플라스마처리장치에 의해 실시하기 위해서는 저압분위기(예를 들면 1∼50mTorr)에 있어서, 고밀도의 플라스마를 높은 정밀도로 제어하는 것이 중요하다. 또한 그 플라스마는 대구경웨이퍼나 대형의 LCD기판에도 대응할 수 있도록 대면적이고 고균일한 것인 것이 필요하다.In recent years, it has become necessary to perform ultrafine processing of a submicron unit and a submicron unit in conjunction with the ultra-high integration of semiconductor devices and LCDs. In order to carry out such a process by the plasma processing apparatus, it is important to control the high-density plasma with high accuracy in a low-pressure atmosphere (for example, 1 to 50 mTorr). In addition, the plasma is required to be large-sized and highly uniform so as to cope with a large-sized wafer or a large-sized LCD substrate.

이와 같은 기술적 요구에 대하여 새로운 플라스마소스를 확립해야 하여 많은 어플로치가 이루어지고 있다. 예를 들면 EP-A-0, 379, 828에는 고주파안데나를 이용하는 고주파유도결합플라스마처리장치가 개시된다. 이 고주파유도플라스마처리장치(10)는 도 12에 도시한 바와 같이 피처리체(12)를 재치하는 재치대(14)와 대향하는 처리실(16)의 일면(천정면)을 석영유리 등의 유전체(18)로 구성하여 이루어진다. 유전체(18)의 외벽면에 예를 들면 소용돌이코일로 이루어지는 고주파안테나(20)가 설치된다. 고주파안테나(20)에 고주파전원(22)으로부터 매칭회로(24)를 통하여 고주파전력을 인가함으로써 처리실(16)내에 전계가 형성된다.이 전계내를 흐르는 전자를 처리가스의 중성입자에 충돌시켜서 가스를 전리시킴으로써 플라스마가 생성된다.In order to meet such technical requirements, a new plasma source has to be established and many applications have been made. For example, EP-A-0,379,828 discloses a high frequency inductively coupled plasma processing apparatus using high frequency andes. 12, the high frequency induction plasma processing apparatus 10 has a structure in which one surface (top surface) of the processing chamber 16 opposed to the mounting table 14 on which the workpiece 12 is mounted is covered with a dielectric material such as quartz glass 18). A high frequency antenna 20 made of, for example, a spiral coil is provided on the outer wall surface of the dielectric 18. Frequency electric power is applied to the high-frequency antenna 20 from the high-frequency power source 22 through the matching circuit 24 to generate an electric field in the processing chamber 16. Electrons flowing in the electric field are caused to impinge on the neutral particles of the processing gas, Thereby generating a plasma.

재치대(14)에는 피처리체(12)의 처리면에 대한 플라스마류의 입사를 촉진하도록 고주파전원(26)으로부터 바이어스용의 고주파전력이 인가된다. 또 처리실(16)의 바닥부에는 처리실(16)내를 소정의 압력분위기로 하도록 배기수단(도시하지 않음)에 연통하는 배기구(28)가 설치된다. 처리실(16)의 천정면을 이루는 유전제(18)의 중앙부에는 소정의 처리가스를 처리실(16)내에 도입하기 위한 처리가스도입구(30)가 설치된다.A high frequency electric power for bias is applied from the high frequency power source 26 to the desk 14 so as to promote the incidence of the plasma current to the processed surface of the subject 12. [ An exhaust port 28 communicating with the exhaust means (not shown) is provided at the bottom of the process chamber 16 to set the inside of the process chamber 16 to a predetermined pressure atmosphere. A processing gas inlet 30 for introducing a predetermined processing gas into the processing chamber 16 is provided at a central portion of the dielectric material 18 forming the ceiling surface of the processing chamber 16.

상기와 같은 종래의 고주파유도결합플라스마처리장치에 있어서는 고주파안테나가 설치되는 유전체는 저압분위기로 유지되는 처리실의 천정부를 구성하고 있다. 따라서 외부공기와 처리실내의 압력차에 대항하기 위해 유전체의 두께를 두껍게 할 필요가 있다. 그 결과 고주파전원으로부터의 투입에너지의 이용효율이 나빠지는 문제가 있다. 이 문제는 특히 대구경웨이퍼나 대면적LCD기판을 처리하기 위한 대형의 플라스마처리장치에서 현저하게 된다.In such a conventional high frequency inductively coupled plasma processing apparatus, the dielectric provided with the high frequency antenna constitutes a ceiling portion of the treatment chamber maintained in a low-pressure atmosphere. Therefore, it is necessary to increase the thickness of the dielectric to counter the pressure difference between the outside air and the processing chamber. As a result, there is a problem that the utilization efficiency of the input energy from the high-frequency power source is deteriorated. This problem is especially pronounced in large-sized plasma processing apparatuses for processing large-diameter wafers or large area LCD substrates.

또 도 12에 도시한 장치의 가스도입구(30)와는 달리 피처리체의 대형화에 대응하여 처리가스를 처리실내에 공급하기 위한 샤워헤드를 고주파안테나와 조합하여 사용하는 고주파유도결합플라스마처리장치도 이미 알려져 있다. 통상 샤워헤드는 가스도입구로부터 도입된 처리가스를 확산실을 통하여 다수의 소구멍으로부터 처리실내에 샤워상으로 분출하도록 구성된다. 따라서 샤워헤드를 갖는 고주파유도결합플라스마처리장치에 있어서는 고주파안테나와 처리실내의 플라스마생성공간의 사이에 샤워헤드의 확산실이 개재된 상태가 된다. 이 때문에 안테나로부터 공급되는 고주파에너지의 일부가 확산실내에서 플라스마를 생성하는 것에 소비되어 처리실내에 공급되는 고주파에너지가 감소하게 된다.Also, unlike the gas inlet 30 of the apparatus shown in Fig. 12, a high-frequency inductively coupled plasma processing apparatus using a showerhead for supplying a processing gas to the processing chamber in combination with a high frequency antenna It is known. The showerhead is usually configured to eject the process gas introduced from the gas inlet through the diffusion chamber into the shower chamber from the plurality of small holes into the processing chamber. Therefore, in the high-frequency inductively coupled plasma processing apparatus having a showerhead, the diffusion chamber of the showerhead is interposed between the high-frequency antenna and the plasma generation space of the processing chamber. Therefore, a part of the high frequency energy supplied from the antenna is consumed for generating plasma in the diffusion room, and the high frequency energy supplied to the processing room is reduced.

본 발명의 목적은 고주파유도결합플라스마처리장치에 있어서, 고주파전원으로부터 투입되는 에너지의 이용효율을 높여서 저압조건하이어도 보다 고밀도이며 균일한 플라스마를 발생할 수 있도록 하는 것이다.An object of the present invention is to increase the utilization efficiency of energy input from a high-frequency power source in a high-frequency inductively coupled plasma processing apparatus so as to generate a high-density and uniform plasma at a low-pressure condition.

본 발명의 다른 목적은 샤워헤드를 갖는 고주파유도결합플라스마처리장치에 있어서, 처리가스를 균일하게 플라스마화함으로써 처리가스의 해리의 진행을 정확히 제어할 수 있도록 하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a high frequency inductively coupled plasma processing apparatus having a showerhead, in which the progress of the dissociation of the processing gas can be precisely controlled by uniformly plasmaizing the processing gas.

본 발명의 제 1 관점은 피처리기판에 대하여 플라스마를 이용해서 처리를 실시하는 장치에 있어서,According to a first aspect of the present invention, there is provided an apparatus for performing a process on a substrate to be processed by using plasma,

기밀한 처리실을 규정하는 처리용기와,A processing vessel for defining an airtight processing chamber,

상기 처리실내에 설치되고, 또한 상기 피처리기판을 지지하기 위한 재치면을 갖는 재치대와,A mounting table provided in the processing chamber and having a mounting surface for supporting the substrate to be processed;

상기 처리실내에 배기하는 동시에 상기 처리실내를 진공으로 설정하기 위한 주배기계와,A main exhaust system for evacuating the processing chamber and setting the processing chamber to vacuum;

상기 재치면의 윗쪽에서 상기 처리실내에 전계를 형성하기 위한 고주파안테나와,A high frequency antenna for forming an electric field in the processing chamber above the placement surface,

상기 고주파안테나에 고주파전력을 인가하기 위한 전원부와,A power supply for applying a high frequency power to the high frequency antenna,

상기 처리실내에 처리가스를 공급하기 위한 주공급계와, 상기 처리가스의 적어도 일부가 상기 전계에 재촉되어 상기 플라스마에 연화되는 것과, 상기 주공급계는 상기 재치면과 상기 고주파안테나의 사이에 위치하고, 또한 상기 재치면과 대향하는 샤워헤드를 구비하며, 상기 샤워헤드는 상기 재치면에 대하여 실질적으로 평행하게 형성된 가스유통로와, 상기 재치면에 대하여 개구하는 복수의 가스공급구멍을 갖는 것과,A main supply system for supplying a processing gas to the processing chamber; at least a part of the processing gas being urged to the electric field and softened to the plasma; and the main supply system being located between the placement surface and the high- And a showerhead opposed to the placement surface, the showerhead having a gas flow passage formed substantially parallel to the placement surface, and a plurality of gas supply holes opened to the placement surface,

상기 샤워헤드는 유전체중실(中實)부와, 상기 가스유통로를 포함하는 중공부로 실질적으로 이루어지는 유전체제 패널에 의해 규정되고, 상기 재치면의 평면외부윤곽내에 있어서의 상기 중실부 및 상기 중공부의 투영면적을 각각 A1 및 A2로 했을 때 A2/(A1＋A2)가 0. 4미만으로 설정되는 것을 구비한다.Wherein the showerhead is defined by a dielectric body panel substantially comprised of a dielectric in the dielectric and a hollow portion including the gas flow path and wherein the solid portion and the hollow portion in the planar outer contour of the placement surface A2 / (A1 + A2) is set to less than 0.4 when the projected areas of the projected areas are respectively A1 and A2.

본 발명의 제 2 관점은 피처리기판에 대하여 플라스마를 이용해서 처리를 실시하는 장치에 있어서,A second aspect of the present invention is an apparatus for performing a process on a substrate to be processed by using plasma,

상기 처리실내를 배기하는 동시에 상기 처리실내를 진공으로 설정하기 위한 주배기계와,A main exhaust system for exhausting the processing chamber and setting the processing chamber to vacuum;

상기 재치면과 대향하고, 또한 상기 처리실내의 내면에 접촉하도록 설치된 안테나블록과,An antenna block provided so as to face the placement surface and to be brought into contact with the inner surface of the treatment chamber,

상기 안테나블록내에 설치되어 상기 재치면의 윗쪽에서 상기 처리실내에 전계를 형성하기 위한 고주파안테나와,A high frequency antenna provided in the antenna block for forming an electric field in the processing chamber above the placement surface,

상기 처리실내에 처리가스를 공급하기 위한 주공급계와, 상기 처리가스의 적어도 일부가 상기 전계에 재촉되어 상기 플라스마에 연화되는 것과, 상기 주공급계는 상기 재치면과 상기 고주파안테나의 사이에 위치하고, 또한 상기 재치면과 대향하는 상기 안테나블록의 유전체제의 대향벽에 의해 규정된 샤워헤드를 구비하고, 상기 샤워헤드는 상기 재치면에 대하여 실질적으로 평행하게 형성된 가스유통로와, 상기 재치면에 대하여 개구하는 복수의 가스공급구멍을 갖는 것을 구비한다.A main supply system for supplying a processing gas to the processing chamber; at least a part of the processing gas being urged to the electric field and softened to the plasma; and the main supply system being located between the placement surface and the high- And a showerhead defined by an opposing wall of a dielectric system of the antenna block facing the placement surface, the showerhead having a gas flow passage formed substantially parallel to the placement surface, And a plurality of gas supply holes which are open to the gas supply port.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관련되는 플라스마처리장치의 적용인 LCD기판용의 에칭장치를 나타내는 단면도.1 is a cross-sectional view showing an etching apparatus for an LCD substrate, which is an application of the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시한 에칭장치의 유전체에 매설되는 고주파안테나를 나타내는 개략평면도.2 is a schematic plan view showing a high frequency antenna embedded in a dielectric of the etching apparatus shown in Fig.

도 3은 도 1에 도시한 에칭장치의 처리가스공급층을 나타내는 평면도.3 is a plan view showing a process gas supply layer of the etching apparatus shown in Fig.

도 4는 도 1에 도시한 에칭장치의 처리가스공급층의 변경예를 나타내는 평면도.4 is a plan view showing a modification of the process gas supply layer of the etching apparatus shown in Fig.

도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 관련되는 플라스마처리장치의 적용인 LCD기판용의 에칭장치를 나타내는 단면도.5 is a cross-sectional view showing an etching apparatus for an LCD substrate, which is an application of the plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 6은 도 5에 도시한 에칭장치의 고주파안테나를 나타내는 개략평면도.Fig. 6 is a schematic plan view showing a high-frequency antenna of the etching apparatus shown in Fig. 5; Fig.

도 7은 본 발명의 또한 다른 실시형태에 관련되는 플라스마처리장치의 적용인 LCD기판용의 에칭장치를 나타내는 단면도.7 is a cross-sectional view showing an etching apparatus for an LCD substrate, which is an application of a plasma processing apparatus according to still another embodiment of the present invention.

도 8은 도 7에 도시한 에칭장치의 고주파안테나와 처리가스유통로의 관계를 나타내는 평면도.8 is a plan view showing the relationship between the high frequency antenna and the process gas flow path of the etching apparatus shown in Fig.

도 9는 도 7에 도시한 에칭장치의 고주파안테나와 처리가스유통로의 관계를 나타내는 단면도.9 is a cross-sectional view showing the relationship between the high-frequency antenna and the process gas flow path of the etching apparatus shown in Fig.

도 10은 도 7에 도시한 에칭장치의 처리가스공급층의 변경예를 나타내는 평면도.10 is a plan view showing a modification of the process gas supply layer of the etching apparatus shown in Fig. 7;

도 11은 도 7에 도시한 에칭장치의 고주파안테나에 의한 전계에너지의 강도분포를 나타내는 개략도.11 is a schematic view showing intensity distribution of electric field energy by the high-frequency antenna of the etching apparatus shown in Fig.

도 12는 종래의 고주파유도결합플라스마처리장치를 나타내는 개략단면도이다.12 is a schematic cross-sectional view showing a conventional high-frequency inductively coupled plasma processing apparatus.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명[Description of Drawings]

10: 플라스마처리장치 12: 피처리체10: Plasma processing device 12:

14, 106: 재치대 16: 처리실14, 106: Tray 16: Treatment room

18: 유전체 20, 120, 162: 고주파안테나18: dielectric 20, 120, 162: high frequency antenna

22, 126: 고주파전원 30: 처리가스도입구22, 126: High frequency power source 30: Process gas inlet

100: 플라스마에칭장치 102: 처리용기100: plasma etching apparatus 102: processing vessel

108: 벨로우즈 114: 냉각쟈켓108: Bellows 114: Cooling jacket

115: 가스공급관 116: 클램프프레임115: gas supply pipe 116: clamp frame

118: 안테나블록 124: 매칭회로118: antenna block 124: matching circuit

128, 212: 가스유통로 130: 처리가스원128, 212: gas flow path 130: process gas source

134: 처리가스공급관 138: 게이트밸브134: process gas supply pipe 138: gate valve

160: 안테나실 172: 처리가스공급구멍160: antenna chamber 172: process gas supply hole

190: 콘트롤러 216, 226: 매니홀드190: Controllers 216 and 226: Manifold

218, 228: 브랜치 224: 인넷218, 228: Branch 224: Innet

도 1은 본 발명의 실시형태에 관련되는 플라스마처리장치의 적용인 LCD기판용의 에칭장치를 나타낸다.1 shows an etching apparatus for an LCD substrate which is an application of the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 플라스마에칭장치(100)는 도전성 재료, 예를 들면 표면에 산화알루마이트처리가 실시된 알루미늄이나 스테인레스 등으로 이루어지는 원통 또는 직사각형의 각통상으로 성형된 처리용기(102)를 갖는다. 소정의 에칭처리는 이 처리용기(102)내에 형성되는 처리실(102a)내에서 실시된다.The plasma etching apparatus 100 shown in Fig. 1 has a conductive material, for example, a cylindrical or rectangular shaped processing container 102 made of aluminum or stainless steel on which an alumite-treated surface is subjected. The predetermined etching process is performed in the process chamber 102a formed in the process chamber 102. [

처리용기(102)는 라인(102c)을 통하여 접지된다. 처리용기(102)의 바닥부에는 피처리체, 예를 들면 LCD기판(L)을 재치하기 위한 대략 직사각형상의 재치대(106)가 설치된다. 재치대(106)는 예를 들면 표면에 산화알루마이트처리가 실시된 알루미늄이나 스테인레스 등의 도전성 재료로 이루어지는 전극부(106a)와, 그 전극부(106a)의 재치면 이외의 부분을 덮는 세라믹스 등의 절연재료로 이루어지는 전극보호부(106b)로 구성된다. 재치대(106)는 처리용기(102)의 바닥부에 뚫어 넣어진 승강축(106c)상에 부착된다. 승강축(106a)은 승강기구(도시하지 않음)에 의해 승강 자유로우며 필요에 따라서 재치대(106) 전체를 승강시킬 수 있다. 또 승강축(106a)의 외주부에는 처리실(102a)내를 기밀하게 유지하기 위한 수축 자유로운 벨로우즈(108)가 설치된다.The processing vessel 102 is grounded via line 102c. At the bottom of the processing vessel 102, an approximately rectangular mounting table 106 for mounting an object to be processed, for example, an LCD substrate L, is provided. The mounting table 106 includes an electrode portion 106a made of an electrically conductive material such as aluminum or stainless which is subjected to an alumite treatment on its surface and a ceramics or the like covering the portion other than the surface of the electrode portion 106a And an electrode protection portion 106b made of an insulating material. The mounting table 106 is mounted on the lift shaft 106c which is inserted into the bottom of the processing vessel 102. [ The lifting shaft 106a is freely lifted and lowered by a lifting mechanism (not shown), and the entire lifting base 106 can be lifted and lowered if necessary. A shroud-free bellows 108 is provided at the outer periphery of the lifting shaft 106a to keep air in the treatment chamber 102a airtight.

재치대(106)의 전극부(106a)에는 매칭회로(110)를 통하여 고주파전원(112)이 전기적으로 접속된다. 플라스마처리시에 소정의 고주파, 예를 들면 2MHz의 고주파전력을 전극부(106a)에 인가함으로써 바이어스전위를 발생시키고 처리실(102a)내에 여기된 플라스마를 기판(L)의 처리면에 효과적으로 끌어 넣을 수 있다. 또한 도 1에 도시한 장치에서는 재치대(106)에 바이어스용의 고주파전력을 인가하는 구성을 나타냈지만 단순히 재치대(106)를 접지시키는 구성을 채용할 수도 있다.The high frequency power source 112 is electrically connected to the electrode portion 106a of the mounting table 106 through the matching circuit 110. [ A high frequency electric power of, for example, 2 MHz, is applied to the electrode portion 106a to generate a bias potential and the plasma excited in the processing chamber 102a can be effectively attracted to the processing surface of the substrate L have. In the apparatus shown in Fig. 1, a high frequency power for bias is applied to the mounting table 106. However, a configuration may be adopted in which the mounting table 106 is simply grounded.

재치대(106)의 전극부(106a)에는 냉각쟈켓(114)이 내설된다. 냉각쟈켓(114)내에는 예를 들면 틸러에 의해 온조된 에틸렌글리콜 등의 냉매가 냉매도입관(114a)을 통하여 도입된다. 도입된 에틸렌글리콜은 동 냉각쟈켓(114)내를 순환하여 냉열을 발생한다. 이러한 구성에 의해 에틸렌글리콜의 냉열이 냉각쟈켓(114)으로부터 재치대(106)를 통하여 기판(L)에 대해서 전열(傳熱)하고 기판(L)의 처리면을 소망하는 온도까지 온조하는 것이 가능하게 된다. 냉각쟈켓(114)을 순환한 에틸렌글리콜은 냉매배출관(114b)으로부터 용기 밖으로 배출된다. 도 1에 도시한 장치에서는 생략하고 있지만 재치대(106)에 가열히터 등의 가열수단을 설치하여 기판(L)의 처리면의 온조를 실시하도록 구성해도 좋다.A cooling jacket 114 is installed in the electrode portion 106a of the mounting table 106. [ In the cooling jacket 114, for example, a refrigerant such as ethylene glycol, which is tempered by a tiller, is introduced through the refrigerant introducing tube 114a. The introduced ethylene glycol circulates in the cooling jacket 114 to generate cold heat. With this configuration, it is possible to cool the ethylene glycol from the cooling jacket 114 through the mounting table 106 to the substrate L and to heat the processed surface of the substrate L to a desired temperature . Ethylene glycol circulated through the cooling jacket 114 is discharged from the refrigerant discharge tube 114b to the outside of the vessel. 1, a heating means such as a heating heater may be provided on the mounting table 106 to heat the surface of the substrate L to be processed.

재치대(106)의 재치면에는 다수의 구멍(115a)이 뚫어 설치된다. 가스공급관(115)으로부터 구멍(115a)을 통하여 소정의 전열가스, 예를 들면 헬륨가스를 재치대(106)의 재치면과 기판(L)의 안쪽면의 사이에 공급함으로써 전열효율을 높일 수 있다. 이에 따라 감압분위기하이어도 효율적으로 기판(L)의 온조를 실시하는 것이 가능하게 된다.A plurality of holes 115a are drilled on the mounting surface of the mounting table 106. [ A predetermined heat transfer gas, for example, helium gas, is supplied from the gas supply pipe 115 through the hole 115a between the mounting surface of the mounting table 106 and the inner surface of the substrate L, thereby improving the thermal efficiency . As a result, it is possible to efficiently heat the substrate L even in the reduced-pressure atmosphere.

또 재치대(106)의 상부에는 기판(L)의 외부틀부를 클램프하는 것이 가능한 클램프프레임(116)이 설치된다. 클램프프레임(116)은 재치대(106)의 주위에 세워 설치된, 예를 들면 4개의 지지기둥(116a)에 의해 지지된다. 기판(L)이 재치된 재치대(106)를 상승시키고 기판(L)의 외틀부에 클램프프레임(116)을 맞닿게 함으로써 기판(L)을 재치대(106)상에 재치고정할 수 있다. 재치대(106)에는 푸셔핀(도시하지 않음)도 설치되어 있으며, 이 푸셔핀을 승강시킴으로써 기판(L)을 재치대(106)상에 재치하거나 재치대(106)로부터 들어올릴 수 있다.A clamp frame 116 capable of clamping the outer frame portion of the substrate L is provided on the mount table 106. The clamp frame 116 is supported by, for example, four support pillars 116a installed upright around the placement table 106. [ The substrate L can be mounted on the mounting table 106 by raising the mounting table 106 on which the substrate L is mounted and bringing the clamp frame 116 into contact with the frame of the substrate L. [ A pusher pin (not shown) is also provided on the mounting table 106. The substrate L can be mounted on the mounting table 106 or lifted from the mounting table 106 by raising and lowering the pusher pins.

또 재치대(106)의 기판(L)의 재치면과 대략 대향하는 처리용기(102)의 천정판부(102b)에 접하도록 고주파안테나(120)가 매설된 안테나블록(118)이 설치된다. 안테나블록(118)은 적층구조를 갖고 도시한 예에서는 각각이 기본적으로 유전체재료로 이루어지는 4층구조를 갖는다. 즉 천정판부(102b)측에서 파이렉스층(118a), 석영층(118b), 마이카(mica) 등의 압축된 분말상의 유전체재료속에 고주파안테나(120)가 매설된 안테나매립층(118c), 석영속에 처리가스경로가 내설된 처리가스공급층(118b)으로 구성된다.An antenna block 118 in which the high frequency antenna 120 is buried is provided so as to be in contact with the ceiling plate portion 102b of the processing vessel 102 substantially opposed to the placement surface of the substrate L of the table 106. [ The antenna block 118 has a laminated structure, and in the illustrated example, each of the antenna blocks has a four-layer structure basically made of a dielectric material. An antenna buried layer 118c in which a high frequency antenna 120 is buried in a compressed powdery dielectric material such as a pyrex layer 118a, a quartz layer 118b and a mica on the ceiling plate portion 102b side, And a process gas supply layer 118b having a gas path embedded therein.

또한 적층되는 유전체재료는 고주파전력의 인가에 의해 고주파안테나(120)가가열된 경우에, 그 열에 의해 박리 등의 현상이 발생하지 않도록 열팽창률이 근사한 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 또 도시한 예에서는 가공성 및 비용을 감안하여 마이카나 파이렉스를 이용하고 있는데, 전체를 석영으로 구성할 수도 있다. 또 적층하는 수도 4층에 한정되지 않고 보다 다수의 유전체층을 적층할 수도 있다. 또는 적층구조로 하지 않고 단일유전체층으로 이루어지는 안테나블록속에 고주파안테나를 매설하도록 구성할 수도 있다.Further, when the high-frequency antenna 120 is heated by application of a high-frequency power, it is preferable to use a material having a coefficient of thermal expansion that is close to that of the laminated dielectric material so that the phenomenon such as peeling does not occur due to the heat. In the example shown in the drawing, a Maikana or Pyrex is used in consideration of workability and cost, but the whole may be made of quartz. The number of layers to be laminated is not limited to four, and more dielectric layers may be laminated. Alternatively, the high-frequency antenna may be embedded in an antenna block composed of a single dielectric layer instead of a laminated structure.

처리용기(102)의 천정판부(102b)는 안테나블록(118) 및 고주파안테나(120)와 함께 떼어내기 자유롭다. 이에 따라 안테나블록(118) 및 고주파안테나(120)의 관리를 용이하게 실시하는 것이 가능하게 된다.The ceiling plate portion 102b of the processing vessel 102 is freely detachable together with the antenna block 118 and the high frequency antenna 120. [ Thus, the antenna block 118 and the high-frequency antenna 120 can be easily managed.

안테나매립층(118c)은 도 2에 도시한 바와 같이 압축된 분말상의 마이카 등의 유전체층속에 띠모양의 도전체, 예를 들면 동판, 알루미늄판, 스테인레스판 등을 고주파안테나(120)로서 끼워 넣은 구조를 갖는다. 분말상의 유전체재료속에 고주파안테나(120)를 매립함으로써 안테나매립층(118c)은 안테나(120)의 열팽창을 흡수할 수 있게 되어 박리 등의 발생을 방지할 수 있다.As shown in Fig. 2, the antenna-embedded layer 118c has a structure in which a strip-shaped conductor such as a copper plate, an aluminum plate, or a stainless steel plate is sandwiched as a high frequency antenna 120 in a dielectric layer such as a mica in the form of a powder . By embedding the high frequency antenna 120 in the dielectric material in the form of a powder, the antenna buried layer 118c can absorb the thermal expansion of the antenna 120, thereby preventing peeling and the like from occurring.

또 석영 등의 일반적인 고체유전체재료속에 고주파안테나(120)를 매립하는 경우 고주파안테나(120)에 고주파전력이 인가되고 고주파안테나(120) 및 그 주위가 가열되었을 때 유전체층과 고주파안테나(120)의 열팽창률의 상이에 기인하여 고주파안테나(120)의 열팽창에 의해 변형이 발생해서 박리 등의 현상이 발생할 염려가 있다. 따라서 이와 같은 경우 도 2에 도시한 바와 같이 고주파안테나(120)의 곳곳에 절개부(120a)를 설치하고 고주파안테나(120)의 열팽창분을 흡수시키도록 하는것이 바람직하다.When a high frequency antenna 120 is embedded in a general solid dielectric material such as quartz, high frequency power is applied to the high frequency antenna 120 and the thermal expansion of the dielectric layer and the high frequency antenna 120 when the high frequency antenna 120 and its surroundings are heated The deformation of the high frequency antenna 120 due to the thermal expansion of the high frequency antenna 120 may cause a phenomenon such as peeling. Therefore, in this case, it is preferable to provide a cutout 120a in the high frequency antenna 120 to absorb the thermal expansion of the high frequency antenna 120, as shown in FIG.

즉 본 실시형태와 같이 분말상의 유전체재료를 이용하는 동시에 고주파안테나(120)에 절개부(120a)를 설치하면 상승효과적으로 고주파안테나(120)의 열팽창분이 흡수되기 때문에 변형이 발생하기 어려워서 박리 등의 바람직하지 않은 현상의 발생을 방지할 수 있다.That is, when a powdered dielectric material is used and a cutout 120a is provided in the high-frequency antenna 120 as in the present embodiment, the thermal expansion of the high-frequency antenna 120 is absorbed in a synergistic manner, It is possible to prevent the occurrence of a phenomenon that is unavoidable.

또한 도시한 예에서는 고주파안테나(120)는 수턴의 소용돌이코일상으로 구성되는데, 고주파안테나(120)는 플라스마를 발생하기 위한 안테나작용을 나타내는 기능이 있으면 좋고 주파수가 높아지면 수턴이어도 좋다.In addition, in the illustrated example, the high frequency antenna 120 is configured as a spiral coil of a turn. The high frequency antenna 120 may have a function of representing an antenna action for generating plasma and may be a few turns as the frequency becomes high.

다시 도 1을 참조하면 파이렉스층(118a) 및 석영층(118b)을 관통하고, 또한 마이카층(118c) 속의 고주파안테나(120)에 이르기까지 급전경로(122a) 및 접지경로(122b)가 설치된다. 급전경로(122a)에는 매칭회로(124)를 통하여 고주파전원(126)이 접속된다. 처리시에는 고주파전원(126)으로부터 소정의 주파수, 예를 들면 13. 56MHz의 고주파전력을 고주파안테나(120)에 인가하고 처리실(102a)내에 유도플라스마를 여기할 수 있다. 또한 고주파안테나(120)와 접지된 처리용기(102)의 천정판부(102b)의 사이에 존재하는 유전체는 그랜드의 영향에 의해 고주파안테나(120)의 용량성분이 증가하는 것을 방지하는 역할을 완수한다.1, a feed path 122a and a ground path 122b are provided so as to penetrate the pyrex layer 118a and the quartz layer 118b and to reach the high frequency antenna 120 in the mica layer 118c . A high frequency power source 126 is connected to the feeding path 122a through a matching circuit 124. [ A high frequency power of, for example, 13.56 MHz can be applied to the high frequency antenna 120 from the high frequency power source 126 to excite the induction plasma in the treatment chamber 102a. The dielectric existing between the high frequency antenna 120 and the ceiling plate portion 102b of the grounded processing vessel 102 fulfills the role of preventing the capacitance component of the high frequency antenna 120 from increasing due to the influence of the ground .

처리가스공급층(118d)은 석영 등의 유전체제의 패널속에 가스유통로(128)가 형성되어 이루어진다. 처리가스공급층(118d)의 재치대(106)측의 면에는 도 3에 도시한 바와 같이 가스유통로(128)에 연통하는 다수의 구멍(128a)이 뚫어 설치되고 샤워헤드가 구성된다. 처리가스원(130)으로부터 유량제어장치(MFC)(132)를 통하여가스유통로(128)에 공급되는 소정의 처리가스, 예를 들면 CF₄가스(SiO₂에칭용), BCl₃＋Cl₂가스(Al에칭용)는 구멍(128a)으로부터 샤워상으로 처리실(102a)내에 불어내어진다. 이에 따라 처리실(102a)내의 처리가스농도를 균일화하고, 따라서 균일한 밀도의 플라스마를 처리실(102a)내에 여기할 수 있다.The process gas supply layer 118d is formed by forming a gas flow passage 128 in a panel of a dielectric system such as quartz. As shown in Fig. 3, a plurality of holes 128a communicating with the gas passage 128 are formed in the surface of the treatment gas supply layer 118d on the mount table 106 side to constitute a showerhead. For example, CF ₄ gas (for SiO ₂ etching), BCl ₃ + Cl ₂ gas (for etching), and the like are supplied from the process gas source 130 to the gas flow passage 128 through the flow control device (MFC) (For Al etching) is blown into the processing chamber 102a from the hole 128a in the shower state. Accordingly, the concentration of the processing gas in the processing chamber 102a can be made uniform, and thus the plasma of uniform density can be excited into the processing chamber 102a.

또한 도 3에 도시한 예에서는 처리가스공급층(118d)을 층구조의 일부로 했지만, 이에 대신하여 도 4에 도시한 바와 같이 석영 등의 유전체재료제의 처리가스공급관(134)을 안테나매립층(118c)의 재치대(106)측에 설치할 수 있다. 이 경우 처리가스공급관(134)의 재치대(106)측에 다수의 구멍(134a)을 뚫어 설치하고, 그 구멍(134a)으로부터 처리가스를 처리실(102a)내로 불어내도록 한다.3, the process gas supply layer 118d is a part of the layer structure. Alternatively, a process gas supply pipe 134 made of a dielectric material such as quartz may be disposed on the antenna buried layer 118c On the side of the mounting table 106 of the apparatus. In this case, a plurality of holes 134a are drilled on the side of the mounting table 106 of the process gas supply pipe 134, and the process gas is blown into the process chamber 102a from the holes 134a.

안테나블록(118)속에 냉각수가 순환하는 경로를 내설하여 냉각수를 순환시킬 수 있다. 이에 따라 고주파전력의 인가에 의해 가열한 고주파안테나(120)를 냉각하고 고주파안테나(120) 및 안테나블록(118)의 수명을 연장하는 것이 가능하게 된다.A path through which the cooling water circulates is provided in the antenna block 118 so that the cooling water can be circulated. Accordingly, it becomes possible to cool the high-frequency antenna 120 heated by application of the high-frequency power and extend the service life of the high-frequency antenna 120 and the antenna block 118.

본 실시형태에 관련되는 에칭장치(100)의 안테나블록(118) 및 고주파안테나(120)는 처리용기(102)의 내부에 일체적으로 설치된다. 이 때문에 대기압과 처리실내의 압력차에 불구하고 고주파안테나(120)보다도 피처리체측의 유전체층의 두께를 얇게 구성할 수 있다. 따라서 고주파전원(126)으로부터 고주파안테나(120)에 인가되는 고주파전력에 의해 보다 강한 전계를 처리실(102a)내에 형성할 수 있고 고주파에너지의 유효이용을 꾀할 수 있다. 또 유전체의 두께를 자유롭게조정할 수 있기 때문에 처리실내에 여기되는 유도플라스마의 분포 및 밀도를 보다 높은 정밀도로 제어하는 것이 가능하게 된다.The antenna block 118 and the high frequency antenna 120 of the etching apparatus 100 according to the present embodiment are integrally provided inside the processing vessel 102. Therefore, the thickness of the dielectric layer on the object side can be made thinner than the high frequency antenna 120, despite the atmospheric pressure and pressure difference in the processing chamber. Therefore, a stronger electric field can be formed in the process chamber 102a by the high-frequency power applied to the high-frequency antenna 120 from the high-frequency power source 126, and high-frequency energy can be effectively used. In addition, since the thickness of the dielectric can be freely adjusted, it becomes possible to control the distribution and density of the induced plasma excited in the processing chamber with higher accuracy.

처리용기(102)의 바닥부에는 배기수단, 예를 들면 진공펌프(136a)에 연계되는 배기관(136)이 접속된다. 처리실(102a)내의 분위기를 배기수단에 의해 배출함으로써 처리실(102a)의 분위기를 임의의 감압도에까지 진공당김할 수 있다.An exhaust pipe 136 connected to exhaust means, for example, a vacuum pump 136a, is connected to the bottom of the processing vessel 102. [ The atmosphere in the treatment chamber 102a can be evacuated to an arbitrary degree of vacuum by evacuating the atmosphere in the treatment chamber 102a by the evacuation means.

처리용기(102)의 측부에는 게이트밸브(138)가 설치된다. 게이트밸브(138)를 통하여 인접하는 로드록실(도시하지 않음)로부터 반송아암 등의 반송기구(도시하지 않음)에 의해 미처리의 LCD기판(L)을 처리실(102a)내에 반입하는 동시에 처리완료의 LCD기판(L)을 반출할 수 있다.A gate valve 138 is provided on the side of the processing vessel 102. The unprocessed LCD substrate L is carried into the processing chamber 102a by a transport mechanism (not shown) such as a transfer arm from an adjacent load lock chamber (not shown) through the gate valve 138, The substrate L can be taken out.

다음으로 도 1에 도시한 플라스마에칭장치의 동작에 대하여 설명한다.Next, the operation of the plasma etching apparatus shown in Fig. 1 will be described.

우선 게이트밸브(138)를 통하여 기판(L)을 반송아암(도시하지 않음)에 의해 처리실(102a)내에 수용한다. 이 때 재치대(106)는 아래쪽위치에 있으며 푸셔핀(도시하지 않음)이 상승하고 있다. 반송아암은 기판(L)을 푸셔핀상에 두고 게이트밸브(138)를 통하여 처리용기(102) 밖으로 대피한다. 다음으로 푸셔핀이 하강하고 기판(L)은 재치대(106)의 재치면에 재치된다. 다음으로 승강기구의 구동에 의해 재치대(106)가 상승하고 클램프프레임(116)의 하면에 기판(L)의 둘레틀부가 눌러져서 기판(L)이 재치대(106)에 고정된다.The substrate L is first received in the processing chamber 102a by the transfer arm (not shown) through the gate valve 138. [ At this time, the mounting table 106 is in the lower position and a pusher pin (not shown) is rising. The transfer arm places the substrate L on the pusher pin and evacuates the processing vessel 102 through the gate valve 138. Next, the pusher pin descends and the substrate L is placed on the mounting surface of the mounting table 106. [ The mounting table 106 is lifted by driving of the elevating mechanism and the substrate L is pressed against the lower surface of the clamp frame 116 to fix the substrate L to the mounting table 106. [

처리실(102a)내는 배기관(136)에 접속되는 진공펌프(136a)에 의해 진공당김된다. 이와 함께 처리가스공급층(118d)의 처리가스공급구멍(128a)으로부터 소정의처리가스, 예를 들면 CF₄가스(SiO₂에칭용), BCl₃＋Cl₂가스(Al에칭용)가 처리실(102a)내에 도입된다. 이에 따라 처리실(102a)내는 예를 들면 30mTorr 정도의 저압상태로 유지된다. 고주파전원(126)으로부터 매칭회로(124)를 통하여, 예를 들면 13. 56MHz의 고주파전력이 안테나블록(118)의 안테나매립층(118c)에 매설된 고주파안테나(120)에 인가된다. 그러면 고주파안테나(120)의 인덕턴스성분의 유도작용에 의해 처리실(102a)내에 전계가 형성된다. 고주파안테나(120)는 처리용기(102)의 천정부(102b)에 접하여 설치된 안테나블록(118)의 안테나매립층(118c)에 매설된다. 이 때문에 피처리체에 대한 대향면측의 유전체층의 두께를 종래의 것에 비교하여 얇게 형성할 수 있다. 따라서 종래의 장치에 비교하여 보다 강한 전계가 처리실(102a)내에 형성되고, 그 결과 보다 고밀도의 플라스마를 처리실(102a)내에 생성할 수 있다.The inside of the treatment chamber 102a is vacuum-pulled by a vacuum pump 136a connected to the exhaust pipe 136. [ A predetermined process gas such as CF ₄ gas (for SiO ₂ etching) and BCl ₃ + Cl ₂ gas (for Al etching) are supplied from the process gas supply hole 128a of the process gas supply layer 118d to the process chamber 102a . Accordingly, the inside of the processing chamber 102a is maintained at a low pressure of, for example, about 30 mTorr. A high frequency power of, for example, 13. 56 MHz is applied to the high frequency antenna 120 buried in the antenna buried layer 118c of the antenna block 118 from the high frequency power source 126 through the matching circuit 124. [ Then, an electric field is formed in the process chamber 102a by the induction action of the inductance component of the high-frequency antenna 120. [ The high frequency antenna 120 is buried in the antenna buried layer 118c of the antenna block 118 provided in contact with the ceiling portion 102b of the processing vessel 102. [ Therefore, the thickness of the dielectric layer on the opposite surface side to the object to be processed can be made thinner than the conventional one. Therefore, a stronger electric field is formed in the process chamber 102a than in the conventional device, and as a result, a plasma of a higher density can be generated in the process chamber 102a.

처리실(102a)내에 여기된 플라스마는 재치대(106)에 인가되는 바이어스전위에 의해 재치대(106)상의 기판(L)의 방향으로 이동한다. 이와 같이 하여 플라스마를 이용해서 처리면에 대하여 소망하는 에칭처리를 실시할 수 있다. 그리고 소정의 에칭처리가 종료된 후 처리완료의 LCD기판(L)은 반송아암에 의해 게이트밸브(138)를 통하여 로드록실에 반출되고 일련의 동작이 종료된다.The plasma excited in the processing chamber 102a moves in the direction of the substrate L on the table 106 by the bias potential applied to the table 106. [ In this manner, a desired etching process can be performed on the process surface by using plasma. After the completion of the predetermined etching process, the processed LCD substrate L is transferred to the load lock chamber through the gate valve 138 by the transfer arm, and a series of operations are completed.

에칭장치를 예시한 도 1 내지 도 4를 참조하여 서술한 실시형태에 관련되는 플라스마처리장치에 따르면 이하에 나타내는 바와 같은 우수한 작용효과를 이룰 수 있다.According to the plasma processing apparatus according to the embodiment described with reference to Figs. 1 to 4 exemplifying the etching apparatus, it is possible to achieve the following advantageous effects.

고주파안테나가 매설된 유전체가 처리용기내에 접하여 설치되기 때문에 대기압과 처리실내의 압력차에 불구하고 유전체의 두께를 얇게 구성할 수 있다. 따라서 고주파안테나에 인가되는 고주파에너지의 유효이용을 꾀할 수 있다. 또 유전체의 두께를 자유롭게 조정할 수 있기 때문에 처리실내에 여기되는 유도플라스마의 분포 및 밀도를 보다 높은 정밀도로 제어하는 것이 가능하게 된다.Since the dielectric with the high frequency antenna embedded therein is disposed in contact with the processing vessel, the dielectric thickness can be made thin despite the atmospheric pressure and the pressure difference in the processing chamber. Therefore, the high frequency energy applied to the high frequency antenna can be effectively used. In addition, since the thickness of the dielectric can be freely adjusted, it becomes possible to control the distribution and density of the induced plasma excited in the processing chamber with higher accuracy.

또 플라스마처리장치에 설치되는 유전체의 피처리체에 대한 대향면측에 뚫어 설치된 복수의 가스불어냄구멍으로부터 처리가스가 처리실내에 균일하게 공급된다. 이 때문에 비록 대구경웨이퍼나 대면적의 LCD기판을 처리하는 경우이어도 처리실내에 균일한 밀도로 여기된 플라스마에 의해 처리를 실시할 수 있어서 처리의 면내균일성의 향상을 꾀할 수 있다.In addition, the processing gas is uniformly supplied to the processing chamber from a plurality of gas blowing holes formed in the opposing face side of the dielectric body provided in the plasma processing apparatus. Therefore, even in the case of processing a large-diameter wafer or a large-area LCD substrate, the processing can be performed by the plasma excited at a uniform density in the processing chamber, and the in-plane uniformity of the processing can be improved.

또 플라스마처리장치에 설치되는 안테나블록이 복수의 유전체부재를 적층함으로써 구성되기 때문에 고주파안테나나 처리가스공급경로가 내설되는 구조를 비교적 용이하게 제조할 수 있다. 또한 적층구조에 구성된 안테나블록은 견고하고, 또 부재의 교환도 용이하게 실시할 수 있다.Further, since the antenna block provided in the plasma processing apparatus is constituted by laminating a plurality of dielectric members, a structure in which a high-frequency antenna and a process gas supply path are installed can be relatively easily manufactured. Further, the antenna block constituted in the laminated structure is rigid, and the members can be easily exchanged.

도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 관련되는 플라스마처리장치의 적용인 LCD기판용의 에칭장치를 나타낸다. 도 5 중 도 1에 도시한 에칭장치와 공통하는 부분에는 동일부호를 붙이고 그들의 상세한 설명은 필요한 경우만 실시한다.5 shows an etching apparatus for an LCD substrate which is an application of the plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention. Parts common to those of the etching apparatus shown in Fig. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is made only when necessary.

도 5에 도시한 에칭장치에 있어서는 재치대(106)의 기판(L)의 재치면과 대략 대향하는 처리용기(102)의 천정판부(102b)에 접하도록 중공인 안테나블록, 즉 안테나실(160)이 설치된다. 안테나실(160)은 예를 들면 석영유리나 세라믹 등의 유전체로 이루어지는 기밀한 용기에 의해 규정된다. 안테나실(160)내에 도 6에 도시한 바와 같이 도체, 예를 들면 동판, 알루미늄, 스테인레스 등을 소용돌이상, 코일상, 또는 루프상으로 형성한 고주파안테나(162)가 배치된다. 도 6에 도시한 고주파안테나(162)는 2턴의 소용돌이코일로 이루어지는데, 안테나(162)는 플라스마를 발생하기 위한 안테나작용을 나타내는 기능이 있으면 좋고 주파수가 높아지면 1턴이어도 좋다. 고주파안테나(162)의 양 단자, 즉 단자(162a) 및 (162b)간에는 매칭회로(124)를 통하여 플라스마생성용의 고주파전원(126)이 접속된다.5, a hollow antenna block, that is, an antenna chamber 160 (see FIG. 5) is formed so as to abut the ceiling plate portion 102b of the processing vessel 102 substantially opposed to the mounting surface of the substrate L of the mounting table 106. [ ) Is installed. The antenna chamber 160 is defined by an airtight container made of a dielectric material such as quartz glass or ceramics. 6, a high frequency antenna 162 in which a conductor, for example, a copper plate, aluminum, stainless steel, or the like is formed in a spiral shape, a coil shape, or a loop shape is disposed in the antenna chamber 160. The high-frequency antenna 162 shown in Fig. 6 is made up of two turns of spiral coils. The antenna 162 may have a function of indicating the antenna action for generating plasma, or one turn as the frequency becomes high. A high frequency power source 126 for generating plasma is connected between the terminals 162a and 162b of the high frequency antenna 162 through a matching circuit 124. [

안테나실(160)은 기판(L)에 대향하는 측의 벽체(160a)의 두께가 접지된 처리용기(102)의 천정부(102b)에 접하는 측의 벽체(160b)의 두께보다도 얇아지도록 구성된다. 이에 따라 고주파전원(126)으로부터 고주파안테나(162)에 인가된 고주파에너지에 의한 전계를 기판(L)측에 집중시킬 수 있다. 이 때문에 종래의 장치에 비교하여 보다 고밀도의 플라스마를 처리실(102a)내에 생성하는 것이 가능하게 된다.The antenna chamber 160 is configured such that the thickness of the wall body 160a on the side facing the substrate L becomes thinner than the thickness of the wall body 160b on the side in contact with the ceiling portion 102b of the grounded processing vessel 102. [ Accordingly, the electric field due to the high-frequency energy applied to the high-frequency antenna 162 from the high-frequency power source 126 can be concentrated on the substrate L side. Therefore, it is possible to generate a plasma with a higher density in the processing chamber 102a than in the conventional apparatus.

안테나실(160)에는 급기관(166)이 접속되고 냉각겸 압력조정용의 안테나실가스, 예를 들면 비활성 가스가 안테나실(160)내에 도입된다. 또 안테나실(160)에는 진공펌프(167a)에 접속된 배기관(167)이 접속된다. 안테나실가스, 즉 비활성 가스에 의해 고주파전원(126)으로부터 고주파에너지가 인가될 때에 과열하는 고주파안테나(162)를 냉각함으로써 고주파안테나(162)의 수명을 연장하는 것이 가능하게 된다.An air chamber 166 is connected to the antenna chamber 160 and an antenna room gas for cooling and pressure adjustment, for example, an inert gas, is introduced into the antenna chamber 160. The antenna chamber 160 is connected to an exhaust pipe 167 connected to the vacuum pump 167a. It is possible to extend the service life of the high frequency antenna 162 by cooling the high frequency antenna 162 that is overheated when the high frequency power is applied from the high frequency power supply 126 by the antenna room gas, that is, the inert gas.

또 도 5에 도시한 바와 같이 안테나실(160)의 벽내에 냉매, 예를 들면 냉수가 유통하는 냉매유통로(163)가 형성된다. 냉매유통로(163)내에 냉수를 흘림으로써 안테나실(160)의 과열을 방지하고 고주파안테나(162)의 수명을 연장할 수 있다.Further, as shown in Fig. 5, a coolant flow path 163 through which coolant such as cold water flows is formed in the wall of the antenna chamber 160. It is possible to prevent overheating of the antenna chamber 160 and extend the service life of the high frequency antenna 162 by flowing cold water into the coolant flow passage 163. [

상기 구성에 따르면 급기관(166)으로부터 안테나실(160)에 도입되는 가스의 유량 및 배기관(167)의 배기량을 조정함으로써 안테나실(160)내를 대기압미만, 바람직하게는 100Torr 이상으로 조정할 수 있다. 이에 대하여 종래의 장치에서는 고주파안테나는 대기압분위기에 놓여져 있었기 때문에 대기와 처리실내를 가로지르는 유전체의 두께를 두껍게 하여 대기압과 처리실내압력, 예를 들면 수10mTorr의 압력차에 대항하도록 구성할 필요가 있다.According to the above configuration, the amount of gas introduced into the antenna chamber 160 from the air supply pipe 166 and the amount of exhaust of the exhaust pipe 167 can be adjusted so that the inside of the antenna chamber 160 can be adjusted to atmospheric pressure or less, preferably 100 Torr or more . On the other hand, in the conventional apparatus, since the high-frequency antenna is placed in the atmosphere of atmospheric pressure, it is necessary to increase the thickness of the dielectric across the atmosphere and the treatment chamber so as to oppose the pressure difference between the atmospheric pressure and the treatment room pressure, for example, several tens of mTorr .

즉 도 5에 도시한 장치에 따르면 안테나실(160)내의 압력이 대기압미만으로 조정되기 때문에 고주파안테나(162)가 설치되는 안테나실내(160)와 처리실(102a)의 압력차를 작게 할 수 있다. 따라서 안테나실(160)과 처리실(102a)내를 가로지르는 벽체(160a)의 두께를 보다 얇게 형성할 수 있다. 그 결과 고주파전원(126)으로부터 고주파안테나(162)에 인가되는 고주파에너지에 의한 전계를 종래의 장치에 비교해서 처리실(102a)내에 보다 집중시키는 것이 가능하게 되어 고밀도의 플라스마를 얻을 수 있다.That is, according to the apparatus shown in FIG. 5, since the pressure in the antenna chamber 160 is adjusted to be less than the atmospheric pressure, the pressure difference between the antenna chamber 160 in which the high frequency antenna 162 is installed and the processing chamber 102a can be reduced. Therefore, the thickness of the wall 160a across the antenna chamber 160 and the processing chamber 102a can be made thinner. As a result, the electric field due to the high-frequency energy applied from the high-frequency power source 126 to the high-frequency antenna 162 can be concentrated more in the processing chamber 102a than in the conventional apparatus, and high-density plasma can be obtained.

또 필요하면 도 5에 도시한 바와 같이 처리실(102a)의 바닥부에 접속된 진공펌프(136a)와 안테나실(160)의 진공펌프(167a)를 압력콘트롤러(190)에 접속하고 콘트롤러(190)에 의해 처리실(102a)과 안테나실(160)의 차압이 소정의 범위가 되도록 진공펌프(167a)의 배기량을 제어할 수 있다. 이와 같이 하면 안테나실(160)과 처리실(102a)내를 가로지르는 벽체(160a)의 두께를 더욱 얇게 할 수 있다.5, the vacuum pump 136a connected to the bottom of the process chamber 102a and the vacuum pump 167a of the antenna chamber 160 are connected to the pressure controller 190, The displacement of the vacuum pump 167a can be controlled so that the differential pressure between the treatment chamber 102a and the antenna chamber 160 is within a predetermined range. In this way, the thickness of the wall 160a across the antenna chamber 160 and the treatment chamber 102a can be further reduced.

안테나실(160)의 하면에 처리가스공급부(168)가 배치된다. 처리가스공급부(168)는 석영 등의 유전체제의 패널속에 가스유통로(172)가 형성되어 이루어진다. 처리가스공급부(168)의 재치대(106)측의 면에는 가스유통로(172)에 연통하는 다수의 구멍(172a)이 도 3에 도시한 구멍(128a)과 같은 형태로 뚫어 설치되고 샤워헤드가 구성된다. 따라서 처리가스원(130)으로부터 유량제어장치(MFC)(132)를 통하여 가스유통로(172)에 공급되는 소정의 처리가스, 예를 들면 CF₄가스(SiO₂에칭용), BCl₃＋Cl₂(Al에칭용)는 구멍(172a)으로부터 샤워상으로 처리실(102a)내에 불어내어진다. 이에 따라 처리실(102a)내의 처리가스농도를 균일화하고, 따라서 균일한 밀도의 플라스마를 처리실(102a)내에 여기할 수 있다.A process gas supply unit 168 is disposed on the lower surface of the antenna chamber 160. The process gas supply unit 168 is formed by forming a gas flow channel 172 in a panel of a dielectric system such as quartz. A plurality of holes 172a communicating with the gas flow passageway 172 are formed in the surface of the treatment gas supply portion 168 on the side of the mounting table 106 in a manner similar to the hole 128a shown in FIG. . Therefore, a predetermined process gas such as CF ₄ gas (for SiO ₂ etching), BCl ₃ + Cl ₂ (for etching) is supplied from the process gas source 130 to the gas flow passage 172 through the flow control device (MFC) (For Al etching) is blown into the processing chamber 102a from the hole 172a into the shower state. Accordingly, the concentration of the processing gas in the processing chamber 102a can be made uniform, and thus the plasma of uniform density can be excited into the processing chamber 102a.

다음으로 도 5에 도시한 플라스마에칭장치의 동작에 대하여 설명한다.Next, the operation of the plasma etching apparatus shown in Fig. 5 will be described.

우선 도 1에 도시한 장치의 동작과 똑같은 순서로 기판(L)이 재치대(106)에 고정되면 처리실(102a)내는 배기관(136)에 접속되는 진공펌프(136a)에 의해 진공당김된다. 이와 함께 처리가스공급부(168)의 처리가스공급구멍(172a)으로부터 소정의 처리가스, 예를 들면 CF₄가스(SiO₂에칭용), BCl₃＋Cl₂(Al에칭용)가 처리실(102a)내에 도입된다. 이에 따라 처리실(102a)내는 예를 들면 30mTorr 정도의 저압상태로 유지된다. 또 안테나실(160)내에는 급기관(166)으로부터 안테나실가스, 즉 비활성 가스가 공급되고 예를 들면 100Torr 정도의 대기압미만의 압력상태로 유지된다.First, when the substrate L is fixed to the mounting table 106 in the same order as the operation of the apparatus shown in Fig. 1, the inside of the processing chamber 102a is vacuum-pulled by the vacuum pump 136a connected to the exhaust pipe 136. [ A predetermined process gas such as CF ₄ gas (for SiO ₂ etching) and BCl ₃ + Cl ₂ (for Al etching) are introduced into the process chamber 102a from the process gas supply hole 172a of the process gas supply unit 168 . Accordingly, the inside of the processing chamber 102a is maintained at a low pressure of, for example, about 30 mTorr. In the antenna chamber 160, an antenna room gas, that is, an inert gas, is supplied from the air supply pipe 166 and is maintained at a pressure of, for example, less than atmospheric pressure of about 100 Torr.

고주파전원(126)으로부터 매칭회로(124)를 통하여 예를 들면 13. 56MHz의 고주파에너지를 안테나실(160)내의 고주파안테나(162)에 인가한다. 그러면 고주파안테나(162)의 인덕턴스성분의 유도작용에 의해 처리실(102a)내에 전원이 형성된다. 안테나실(160)은 설치된 처리용기(102)의 천정부(102b)에 접하여 설치되는 동시에 안테나실(160)의 피처리체에 대한 대향면측의 벽(160a)의 두께는 종래의 장치에 비교하여 얇게 형성된다. 따라서 종래의 장치에 비교하여 보다 강한 전계가 처리실(102a)내에 형성되고, 그 결과 보다 고밀도의 플라스마를 처리실(102a)내에 생성할 수 있다.For example, a high frequency energy of, for example, 13. 56 MHz from the high frequency power source 126 via the matching circuit 124 to the high frequency antenna 162 in the antenna chamber 160. Then, power is generated in the process chamber 102a by the induction action of the inductance component of the high-frequency antenna 162. [ The antenna chamber 160 is provided in contact with the ceiling portion 102b of the installed processing vessel 102 and the thickness of the wall 160a on the opposite surface side of the antenna chamber 160 with respect to the object to be processed is thin do. Therefore, a stronger electric field is formed in the process chamber 102a than in the conventional device, and as a result, a plasma of a higher density can be generated in the process chamber 102a.

이와 같이 하여 처리실(102a)내에 생성한 플라스마를 이용해서 처리면에 대하여 소망하는 에칭처리가 실시된다. 에칭처리후의 기판(L)은 도 1에 도시한 장치의 동작과 똑같은 순서로 로드록실에 반출되고 일련의 동작이 종료된다.In this manner, a desired etching process is performed on the process surface using the plasma generated in the process chamber 102a. The substrate L after the etching process is taken out to the load lock chamber in the same order as the operation of the apparatus shown in Fig. 1, and the series of operations is ended.

에칭장치를 예시한 도 5 및 도 6을 참조하여 서술한 실시형태에 관련되는 플라스마처리장치에 따르면 이하에 나타내는 바와 같은 우수한 작용효과를 이룰 수 있다.According to the plasma processing apparatus according to the embodiment described with reference to Figs. 5 and 6 illustrating the etching apparatus, it is possible to achieve the following advantageous effects.

대기압미만의 압력분위기로 유지된 중공의 안테나록, 즉 안테나실이 처리실내에 설치되기 때문에 대기압과 저압의 처리실내를 격리하고 있던 종래의 유전체의 두께에 비교하여 안테나실의 측벽의 두께를 얇게 구성할 수 있다. 따라서 고주파전원으로부터 인가되는 고주파에너지를 보다 효율적으로 처리실내에 전파시킬 수 있다. 또 안테나실의 측벽은 접지된 처리실의 측면에 접하고 있기 때문에 그 반대면(즉 피처리체에 대향하는 면)에 고주파에 의한 전계를 집중시킬 수 있어서 보다고밀도의 플라스마를 발생시킬 수 있다.Since the hollow antenna lock, i.e., the antenna chamber, maintained in a pressure atmosphere below atmospheric pressure is installed in the treatment chamber, the thickness of the side wall of the antenna chamber is made thinner than the thickness of the conventional dielectric substance isolating the treatment chamber from the atmospheric pressure and the low- can do. Therefore, the high-frequency energy applied from the high-frequency power source can be more efficiently propagated to the processing chamber. In addition, since the side wall of the antenna chamber is in contact with the side surface of the grounded processing chamber, it is possible to concentrate the electric field by the high frequency on the opposite surface (that is, the surface facing the object to be processed), and more dense plasma can be generated.

또 고주파전원으로부터 고주파에너지가 인가되어 가열한 고주파안테나를 안테나실가스에 의해 냉각하는 것이 가능하다. 또 안테나실가스의 급기량 및 배기량을 조정함으로써 안테나실내의 압력을 대기압미만의 소망하는 압력으로 제어할 수 있다.In addition, it is possible to cool the high frequency antenna heated by applying the high frequency energy from the high frequency power source by the antenna room gas. In addition, the pressure in the antenna interior can be controlled to a desired pressure less than the atmospheric pressure by adjusting the supply amount and the displacement amount of the antenna room gas.

또 안테나실의 피처리체에 대향하는 측의 측벽의 두께가 처리실의 벽면측의 측벽의 두께보다도 얇기 때문에 고주파에 의한 고밀도의 전계가 피처리체방향으로 형성된다. 따라서 고주파에너지의 이용효율을 높여서 고밀도의 플라스마를 처리실내에 생성할 수 있다.In addition, since the thickness of the side wall of the antenna chamber on the side facing the object to be processed is thinner than the thickness of the side wall on the side of the wall of the treatment chamber, a high density electric field due to the high frequency is formed in the direction of the object to be processed. Therefore, the use efficiency of high-frequency energy is increased, and a high-density plasma can be generated in the processing chamber.

또 안테나실의 피처리체에 대향하는 측의 벽에 처리가스공급수단을 설치함으로써 예를 들면 피처리체의 대향면측에 형성된 복수의 처리가스공급구멍으로부터 처리실내에 처리가스를 공급할 수 있다. 이에 따라 처리가스의 분포밀도를 균일화하고, 따라서 처리실내에 생성하는 플라스마밀도의 균일화를 꾀할 수 있다.In addition, by providing the processing gas supply means on the wall opposite to the object to be processed of the antenna chamber, it is possible to supply the processing gas to the processing chamber through a plurality of process gas supply holes formed on the opposite surface side of the object. As a result, the distribution density of the processing gas can be made uniform, and the plasma density generated in the processing chamber can be made uniform.

또 안테나실의 피처리체에 대향하는 측의 벽에 냉매가 유통하는 냉매유로를 설치하고, 예를 들면 냉매유로속에 냉수를 유통시킴으로써 가열한 안테나실내를 냉각할 수 있다.Further, a coolant channel through which the coolant flows can be provided on a wall of the antenna chamber facing the workpiece, and the heated antenna room can be cooled, for example, by circulating cold water through the coolant channel.

도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 관련되는 플라스마처리장치의 적용인 LCD기판용의 에칭장치를 나타낸다. 본 실시형태는 안테나블록(118)의 가장 하층인 샤워헤드를 규정하기 위한 처리가스공급층(210)이 후술하는 바와 같은 점에서 도 1에 도시한 처리가스공급층(218d)과 다른 점을 제외하고 도 1에 도시한 실시형태와같다. 따라서 도 7 중 도 1에 도시한 에칭장치와 공통하는 부분에는 동일부호를 붙이고 그들의 상세한 설명은 필요한 경우만 실시한다.7 shows an etching apparatus for an LCD substrate which is an application of a plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention. The present embodiment differs from the process gas supply layer 218d shown in FIG. 1 in that the process gas supply layer 210 for defining the showerhead which is the lowest layer of the antenna block 118 is different from the process gas supply layer 218d shown in FIG. 1 And is the same as the embodiment shown in Fig. Therefore, parts common to those of the etching apparatus shown in Fig. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is carried out only when necessary.

처리가스공급층(210)은 처리가스공급층(118d)과 똑같이 석영 등의 유전체제의 패널로 이루어진다. 안테나매립층(118c)에 면하는 처리가스공급층(210)의 면에는 가스유통로를 구성하기 위한 홈이 형성된다. 층(118c, 210)이 접합됨으로써 처리가스공급층(210)의 홈에 의해 재치대(106)의 재치면과 평행하게 연장되는 가스유통로(212)가 형성된다. 가스유통로(212)로부터 재치대(106)의 재치면에 대하여 개구하도록 다수의 구멍(212a)이 처리가스공급층(210)에 형성된다. 따라서 가스유통로(212)에 공급되는 소정의 처리가스, 예를 들면 CF₄가스(SiO₂에칭용), BCl₃＋Cl₂가스(Al에칭용)는 구멍(2122a)으로부터 샤워상으로 처리실(102a)내에 불어내어진다. 이에 따라 처리실(102a)내의 처리가스농도를 균일화하고, 따라서 균일한 밀도의 플라스마를 처리실(102a)내에 여기할 수 있다.The process gas supply layer 210 is made of a panel of a dielectric system such as quartz like the process gas supply layer 118d. On the surface of the process gas supply layer 210 facing the antenna buried layer 118c, a groove for forming a gas flow path is formed. The layers 118c and 210 are joined together to form a gas flow passage 212 extending in parallel with the placement surface of the placement table 106 by the grooves of the process gas supply layer 210. [ A plurality of holes 212a are formed in the process gas supply layer 210 so as to be opened from the gas flow passage 212 to the placement surface of the mount table 106. [ Therefore, a predetermined process gas, for example, CF ₄ gas (for SiO ₂ etching) and BCl ₃ + Cl ₂ gas (for Al etching) supplied to the gas flow passage 212 is introduced into the processing chamber 102a ). &Lt; / RTI > Accordingly, the concentration of the processing gas in the processing chamber 102a can be made uniform, and thus the plasma of uniform density can be excited into the processing chamber 102a.

보다 구체적으로는 도 8에 도시한 바와 같이 가스유통로(212)는 상하 및 좌우(도 8에 있어서)에 대칭인 형상을 갖는다. 가스유통로(212)는 유량제어장치(MFC)(132)를 통하여 처리가스원(130)에 접속된 한쌍의 인렛(214)과, 인렛(214)에 직각으로 접속된 한쌍의 매니홀드(216)와, 처리가스공급층(210)을 횡단하도록 매니홀드(216)를 접속하는 복수, 예를 들면 6개의 브랜치(218)로 이루어진다. 브랜치(218)는 예를 들면 단면이 대략 직사각형인 동일단면적을 갖고 가스공급구멍(212a)이 균등하게 분배접속된다.More specifically, as shown in Fig. 8, the gas passage 212 has a shape that is symmetrical to the vertical and horizontal directions (in Fig. 8). The gas flow passage 212 has a pair of inlet 214 connected to the process gas source 130 through a flow control device (MFC) 132 and a pair of manifolds 216 connected at right angles to the inlet 214 And a plurality of, for example, six, branches 218 connecting the manifold 216 to traverse the process gas supply layer 210. The branch 218 has the same cross-sectional area, for example, a substantially rectangular cross-section, and the gas supply holes 212a are equally distributed and connected.

샤워헤드는 유전체제의 패널로 이루어지는 처리가스공급층(210)에 의해 규정되기 때문에 이는 바꾸어 말하면 유전체중실부와 가스유통로(212)를 포함하는 중공부의 조합으로 이루어진다. 여기에서 재치대(106)의 재치면의 평면외부윤곽내에 있어서의 중실부 및 중공부의 투영면적을 각각 A1 및 A2로 하면 A2/(A1＋A2)가 0. 4 미만으로, 바람직하게는 0. 15∼0. 25로 되도록 설정된다. 이 투영면적비의 범위는 가스유통로(212)와 고주파안테나(120)에 의한 고주파유도전계와 상호간의 영향을 고려하여 선택된다.In other words, the showerhead is composed of a combination of a hollow portion including a seal portion of the dielectric and a gas passage 212 because the shower head is defined by the process gas supply layer 210 composed of a dielectric-type panel. When the projected areas of the solid portion and the hollow portion in the planar outer contour of the mounting surface of the mounting table 106 are A1 and A2 respectively, A2 / (A1 + A2) is less than 0.4, 0. 25. The range of the projected area ratio is selected in consideration of mutual influences between the high frequency induction electric field by the gas passage 212 and the high frequency antenna 120.

고주파안테나(120)와 처리실(102a)의 사이에 개재하는 유통로(212)내에서는 처리가스가 전계의 영향에 의해 방전을 일으켜서 플라스마화하기 쉽다. 이 플라스마가 생성됨으로써 고주파안테나(120)로부터 처리실(102a)에 공급되어야 할 전계에너지가 감소하고, 즉 가스유통로(212)의 존재에 의한 전계에너지의 손실이 발생한다.In the flow path 212 interposed between the high frequency antenna 120 and the treatment chamber 102a, the process gas is easily discharged by plasma under the influence of the electric field. This plasma generates electric field energy to be supplied from the high frequency antenna 120 to the processing chamber 102a, that is, loss of electric field energy due to the presence of the gas flow path 212 occurs.

그러나 본 발명에 있어서, 처리가스공급층(210)의 중공부는 재치대(106)의 재치면의 평면외부윤곽내에 있어서의 투영면적비가 상기한 바와 같이 40% 미만, 바람직하게는 15%∼25%로 되도록 설정된다. 이 때문에 도 9에 도시한 바와 같이 고주파안테나(120)와 처리실(102a)의 사이에는 처리가스공급층(210)의 중실유전체부분이 주로 존재한다. 따라서 고주파전원으로부터 고주파안테나(120)를 통하여 투입되는 에너지의 이용효율을 높일 수 있다. 또한 가스유통로(212)의 존재에 의한 전계에너지의 손실을 완전히 없앨 수는 없지만 처리실(102a)내에는 가스유통로(212)가 존재하지 않는 처리가스공급층(210)의 부분으로부터 충분한 전계에너지가 공급된다.However, in the present invention, the hollow portion of the process gas supply layer 210 is formed such that the projected area ratio in the planar outer contour of the placement surface of the placement table 106 is less than 40%, preferably 15% to 25% . Therefore, as shown in Fig. 9, the solid dielectric portion of the process gas supply layer 210 mainly exists between the high frequency antenna 120 and the process chamber 102a. Therefore, the utilization efficiency of the energy input from the high frequency power source through the high frequency antenna 120 can be increased. The loss of the electric field energy due to the presence of the gas flow passage 212 can not be completely eliminated but the sufficient amount of the electric field energy from the portion of the process gas supply layer 210 in which the gas flow passage 212 does not exist .

또 하기와 같은 이유에서 재치대(106)의 재치면에 대한 평면레이아웃에 있어서, 가스유통로(212) 및 고주파안테나(120)는 함께 재치대(206)의 재치면의 중심에 대하여 실질적으로 선대칭 또는 점대칭으로 되도록 배치된다. 즉 가스유통로(212)내에 있어서의 처리가스의 플라스마화에 의한 에너지손실에 기인하여 가스유통로(212)가 존재하는 부분과 존재하지 않는 부분에서는 고주파안테나(120)로부터 처리실(102a)내에 공급되는 전계에너지가 다르다. 이는 고주파안테나(120)에 의해 처리실(102a)내에 형성되는 고주파유도전계의 균일성을 저하시키는 원인으로 된다. 따라서 가스유통로(212)의 투영면적을 적게 할 뿐 아니라 가스유통로(212) 및 고주파안테나(120)의 형상을 재치대(106)상의 피처리기판(L)의 중심(따라서 재치면의 중심)에 대하여 실질적으로 선대칭 또는 점대칭으로 배치하는 것이 플라스마처리의 균일화에 기여한다.The gas passageway 212 and the high frequency antenna 120 are substantially symmetrical with respect to the center of the placement surface of the placement table 206 in the plane layout of the placement table 106 for the following reason Or point-symmetric. That is, in the portion where the gas flow passageway 212 exists and the portion where the gas flow passageway 212 is not present due to the energy loss caused by the plasmaization of the process gas in the gas flow passageway 212, The electric field energy is different. This causes the uniformity of the high frequency induction electric field formed in the processing chamber 102a to be lowered by the high frequency antenna 120. [ Therefore, not only the projected area of the gas passage 212 is reduced but also the shape of the gas flow passage 212 and the high frequency antenna 120 is changed to the center of the substrate L on the table 106 ) In a substantially line-symmetrical or point-symmetric manner contributes to the uniformization of the plasma processing.

또 안테나(120)로부터 공급되는 전계에너지는 대략 도 11에 도시한 바와 같은 강도분포를 형성한다. 안테나(120)는 도 8 및 도 11에 도시한 바와 같이 서로 이간한 내주부(120C) 및 외주부(120S)를 갖고, 그 사이에 코일 부분이 거의 존재하지 않는 중간부(120M)가 형성된다. 그러나 내주부(120C) 및 외주부(120S)의 협동에 의해 생성되는 전계에너지는 도 11에 도시한 바와 같이 중간부(120M)에서 가장 강해진다. 따라서 이 중간부분(120M)의 바로 아래에 가스유통로(212)를 설치하면 이를 통과하는 중간부(120M)의 전계에너지를 저하시킬 수 있다. 이에 따라 처리실(102a)내의 전계의 강도를 균일화하고, 따라서 처리가스를 균일하게 플라스마화하는 것이 가능하게 된다.The electric field energy supplied from the antenna 120 forms an intensity distribution substantially as shown in Fig. The antenna 120 has an inner portion 120C and an outer portion 120S which are separated from each other as shown in Figs. 8 and 11, and an intermediate portion 120M in which there is almost no coil portion is formed therebetween. However, the electric field energy generated by the cooperation of the inner and outer peripheral portions 120C and 120S becomes strongest at the intermediate portion 120M as shown in Fig. Therefore, if the gas passage 212 is provided immediately below the intermediate portion 120M, the electric field energy of the intermediate portion 120M passing through the intermediate portion 120M may be lowered. This makes it possible to uniformize the intensity of the electric field in the treatment chamber 102a, and thus to uniformly plasmaize the process gas.

도 10은 도 7에 도시한 에칭장치의 처리가스공급층의 변경예를 나타내는 평면도이다.10 is a plan view showing a modification of the process gas supply layer of the etching apparatus shown in Fig.

이 변경예에 있어서, 처리가스공급층(220)은 처리가스공급층(118d)과 똑같이 석영 등의 유전체제의 패널로 이루어진다. 처리가스공급층(220)속에는 재치대(106)의 재치면과 평행하게 연장되는 가스유통로(222)가 형성된다. 가스유통로(222)로부터 재치대(106)의 재치면에 대하여 개구하도록 다수의 구멍(222a)이 처리가스공급층(220)에 형성된다.In this modification, the process gas supply layer 220 is made of a panel of a dielectric system such as quartz, just like the process gas supply layer 118d. In the process gas supply layer 220, a gas flow passage 222 extending parallel to the placement surface of the mounting table 106 is formed. A plurality of holes 222a are formed in the process gas supply layer 220 so as to open from the gas passage 222 to the placement surface of the mount table 106. [

보다 구체적으로는 가스유통로(222)는 재치대(106)의 재치면의 중심에 대하여 점대칭인 형상을 갖는다. 가스유통로(222)는 유량제어장치(MFC)(132)를 통하여 처리가스원(130)에 접속된 한쌍의 인렛(224)과, 인렛(224)에 직각으로 접속된 한쌍의 매니홀드(226)와, 매니홀드(226)의 단부로부터 분기한 다수의 브랜치(228)로 이루어진다. 인렛(224), 매니홀드(226) 및 브랜치(228)는 예를 들면 단면이 대략 직사각형인 동일단면적을 갖는다. 가스공급구멍(222a)은 각 브랜치(228)의 단부에만 하나씩 설치된다. 가스유통로(222)의 인렛(224)으로부터 가스공급구멍(222a)까지의 각각의 길이가 동일하게 설정되고, 따라서 인렛(224)으로부터 가스공급구멍(222a)까지의 각각의 콘덕턴스가 동일하게 된다. 이에 따라 처리가스를 처리실(102a)내에 균일하게 분기시킬 수 있다.More specifically, the gas passage 222 has a shape point-symmetrical with respect to the center of the placement surface of the placement table 106. The gas flow passage 222 has a pair of inlet 224 connected to the process gas source 130 through a flow control device (MFC) 132 and a pair of manifolds 226 connected perpendicularly to the inlet 224 And a plurality of branches 228 branched from the ends of the manifold 226. [ The inlet 224, the manifold 226, and the branch 228 have the same cross-sectional area, for example, approximately rectangular in cross-section. The gas supply holes 222a are provided one by one at the end of each branch 228. The respective lengths from the inlet 224 to the gas supply hole 222a of the gas flow passage 222 are set to be equal to each other so that the respective conductances from the inlet 224 to the gas supply hole 222a are the same do. Thus, the process gas can be uniformly branched into the process chamber 102a.

또한 가스유통로(212)의 투영면적 및 배치나 가스유통로의 콘덕턴스에 관한 특징은 고주파안테나(120)를 도 5에 도시한 바와 같은 중공의 안테나블록, 즉 안테나실(160)내에 설치한 장치나 처리용기의 외부에 설치한 장치에 있어서도 적용 가능하다.The characteristic of the projected area and arrangement of the gas channel 212 and the conductance of the gas channel is that the high frequency antenna 120 is installed in the hollow antenna block, that is, the antenna chamber 160 as shown in FIG. 5 It is also applicable to an apparatus or an apparatus provided outside the processing vessel.

에칭장치를 예시한 도 7 내지 도 10을 참조하여 서술한 실시형태에 관련되는 플라스마처리장치에 따르면 이하에 나타내는 바와 같은 우수한 작용효과를 이룰 수 있다.According to the plasma processing apparatus according to the embodiment described with reference to Figs. 7 to 10 illustrating the etching apparatus, it is possible to achieve the following advantageous effects.

재치대의 재치면에 대한 평면레이아웃에 있어서, 샤워헤드의 가스유통로가 고주파안테나와 겹치는 면적의 비율이나 겹치는 위치를 특정함으로써 가스유통로와 고주파안테나에 의한 고주파유도전계와 상호간의 악영향을 억제할 수 있다. 따라서 처리가스를 균일하게 플라스마화하는 동시에 처리가스의 해리의 진행을 정확히 제어하는 것이 가능하게 된다.It is possible to suppress adverse influences between the high frequency induction electric field and the gas flow path and the high frequency induction electric field by specifying the ratio or overlapping position of the overlapping area of the gas flow path of the shower head with the high frequency antenna in the planar layout of the mounting surface of the mounting table have. Therefore, it becomes possible to uniformly plasmaize the process gas and precisely control the progress of dissociation of the process gas.

또 가스유통로의 인렛으로부터 가스공급구멍까지의 각각의 콘덕턴스를 동일하게 함으로써 처리가스를 처리실내에 균일하게 분산시킬 수 있다.In addition, by making the respective conductances from the inlet of the gas distribution channel to the gas supply hole the same, the processing gas can be uniformly dispersed in the processing chamber.

또한 상기 각 실시형태에 있어서는 LCD기판을 피처리체로서 처리하는 경우를 예로 들어서 설명했지만, 본 발명은 반도체웨이퍼를 피처리체로 하는 처리장치에 대해서도 적용할 수 있다. 또 상기 각 실시형태에서는 본 발명을 에칭장치에 적용한 예를 나타냈지만, 본 발명은 플라스마를 이용한 각종 장치, 예를 들면 어싱장치나 플라스마CVD장치에 대해서도 적용할 수 있다.In the above-described embodiments, the case where the LCD substrate is processed as the object to be processed has been described as an example, but the present invention can also be applied to a processing apparatus using a semiconductor wafer as the object to be processed. In the above embodiments, the present invention is applied to an etching apparatus, but the present invention can also be applied to various apparatuses using plasma, for example, an ashing apparatus or a plasma CVD apparatus.

Claims

An apparatus for performing a process on a substrate to be processed by using plasma,

A processing vessel for defining an airtight processing chamber,

A mounting table provided in the processing chamber and having a mounting surface for supporting the substrate to be processed;

A main exhaust system for evacuating the processing chamber and setting the processing chamber to vacuum;

A high frequency antenna for forming an electric field in the processing chamber above the placement surface,

A power supply for applying a high frequency power to the high frequency antenna,

A main supply system for supplying a processing gas to the processing chamber; at least a part of the processing gas being urged to the electric field and softened to the plasma; and the main supply system being located between the placement surface and the high- And a showerhead opposed to the placement surface, the showerhead having a gas flow passage formed substantially parallel to the placement surface, and a plurality of gas supply holes opened to the placement surface,

Wherein the showerhead is defined by a dielectric body panel substantially consisting of a dielectric body seal and a hollow portion including the gas flow passage and wherein the projected areas of the solid portion and the hollow portion in a planar outer contour of the placement surface are A2 / (A1 + A2) is set to less than 0.4 when A1 and A2 are satisfied,

Wherein the high frequency antenna comprises a loop portion around a central position corresponding to the center of the table and a radial portion extending radially from the center position,

Wherein the gas flow path is constituted by a pair of manifolds sandwiched in the central position, and a branch extended to interconnect the manifolds and provided with the gas supply holes, and the manifold is formed so as not to substantially overlap the loop portion Wherein the plasma processing apparatus comprises:

The method according to claim 1,

The ratio A2 / (A1 + A2) is 0.15-0. Lt; RTI ID = 0.0 > 25. &Lt; / RTI >

The method according to claim 1,

Wherein the gas flow path and the high frequency antenna are disposed so as to be substantially symmetrical or point symmetrical with respect to the center of the placement surface in a plane layout with respect to the placement surface.

The method according to claim 1,

Characterized in that the gas flow path has a plurality of branches and the gas supply holes are provided only at the ends of the branches and the respective conductances from the inlet of the gas flow path to the gas supply holes are set substantially equal .

5. The method of claim 4,

Wherein a cross-sectional area of the branch is substantially the same, and a length from an inlet of the gas flow passage to the gas supply hole is substantially equal.

The method according to claim 1,

And an antenna block provided so as to face the placement surface and to be brought into contact with the inner surface of the processing chamber, wherein the high frequency antenna is provided in the antenna block.

The method according to claim 6,

Wherein the dielectric plate that defines the showerhead is located between the placement surface and the high frequency antenna and constitutes a dielectric wall of the dielectric block of the antenna block facing the placement surface.

8. The method of claim 7,

Wherein the antenna block has a dielectric-constant-buried layer separately from the opposed wall, and the high-frequency antenna is embedded in the buried layer.

9. The method of claim 8,

Wherein the antenna block is substantially made of a solid body between an inner surface of the processing chamber in which the antenna block contacts and the buried layer.

8. The method of claim 7,

Wherein the antenna block is hollow and forms an airtight antenna chamber, and the device includes a sub-exhaust system for evacuating the antenna chamber and for setting the antenna room to a vacuum.

11. The method of claim 10,

Further comprising a pressure controller connected to said sub-exhaust system to maintain a pressure difference between said process chamber and said antenna chamber below a predetermined value.

The method according to claim 1,

Wherein the processing vessel is made of a substantially conductive material.

13. The method of claim 12,

And a grounding means for grounding the processing vessel.

The method according to claim 1,

Wherein the loop portion of the high frequency antenna includes an outer loop disposed about the radial portion,

Wherein the branch of the manifold and the gas flow path are disposed inside the outer loop so as not to overlap with the outer loop.

15. The method of claim 14,

Wherein the high frequency antenna includes an inner loop surrounding the central position and connected to the outer loop through the radial portion,

Wherein the manifold of the gas flow passage is disposed outside the inner loop so as not to overlap with the inner loop.

15. The method of claim 14,

Wherein the gas flow path includes a pair of inlets each connecting the manifold to the process gas source, and wherein the gas flow path overlaps the outer loop only in the inlet.

The method according to claim 1,

Wherein said inlet extends substantially perpendicularly across said outer loop. &Lt; Desc / Clms Page number 13 >