KR100627785B1

KR100627785B1 - 유도 결합 플라즈마 처리 장치

Info

Publication number: KR100627785B1
Application number: KR1020040004016A
Authority: KR
Inventors: 사토요시츠토무; 나카료타로
Original assignee: 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2004-01-19
Publication date: 2006-09-25
Also published as: JP2004228182A; JP3913681B2; KR20040067977A

Abstract

고주파 안테나와 처리실내에 형성되는 플라즈마의 사이에 부분적으로 도전성 부재를 가지면서, 플라즈마 밀도를 저하시키지 않고 소망하는 플라즈마 균일성을 얻을 수 있고, 균일한 플라즈마 처리를 실행할 수 있는 유도 결합형 플라즈마 처리 장치가 제공된다.

기판(G)에 플라즈마 처리를 실시하는 유도 결합형 플라즈마 처리 장치에 있어서, 처리실의 상부 벽을 구성하는 유전체 벽(2)에 대응하는 부분에, 처리실내에 유도전계를 형성하는 고주파 안테나(13)가 설치되고, 고주파 안테나(13)와 처리실(4)내에 형성되는 플라즈마의 사이에 도전성 부재(11)가 설치되고, 고주파 안테나(13)는 도전성 부재(11)와 복수의 교차부(13b)에서 교차하도록 설치되며, 또한 하나 이상의 교차부(13b)에서의 상기 고주파 안테나(13)의 위치가 복수의 교차부(13b) 이외에 있어서의 위치보다도 높게 구성된다.

Description

유도 결합 플라즈마 처리 장치{INDUCTION COUPLING TYPE PLASMA PROCESSING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유도 결합 플라즈마 에칭 장치를 나타내는 단면도,

도 2는 도 1의 장치에 이용되는 유전체 벽의 커버 부재를 제거한 상태를 나타내는 저면도,

도 3은 도 1의 장치의 고주파 안테나 및 유전체 벽을 나타내는 평면도,

도 4는 도 1의 장치에 있어서의 고주파 안테나와 샤워 헤드의 교차부를 확대하여 나타내는 단면도,

도 5는 종래의 고주파 안테나에 의한 유도 전류를 설명하기 위한 도면,

도 6은 고주파 안테나와 샤워 헤드의 교차부의 브리지 형상의 다른 예를 나타내는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 본체 용기 2 : 유전체 벽

4 : 처리실 11 : 샤워 헤드(도전성 부재)

13 : 고주파 안테나 13a : 안테나 피스

13b : 교차부 20 : 처리 가스 공급계

22 : 서셉터 30 : 배기 기구

G : LCD 기판

본 발명은 액정 표시 장치(LCD) 기판 등의 피처리 기판에 대하여 유도 결합 플라즈마에 의해 건식 에칭 등의 플라즈마 처리를 실시하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

LCD 제조 프로세스에 있어서는, 피처리 기판인 LCD 유리 기판에 대하여, 에칭이나 스퍼터링, CVD(화학 기상 성장) 등의 플라즈마 처리가 다양하게 사용되고 있다.

이러한 플라즈마 처리를 실행하기 위한 플라즈마 처리 장치로는, 각종의 것이 사용되고 있지만, 그 중에서, 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있는 것으로서 유도 결합 플라즈마(ICP) 처리 장치가 알려져 있다.

유도 결합 플라즈마 처리 장치로는, 진공으로 유지 가능한 플라즈마 처리를 실행하기 위한 처리실의 천정이 유전체 벽으로 구성되고, 그 위에 고주파(RF) 안테나가 배치된 것이 이용되고 있다. 그리고, 이 고주파 안테나에 고주파 전력이 공급됨으로써, 처리실내에 유도전계가 형성되고, 이 유도전계에 의해 처리실에 도입된 처리 가스가 플라즈마화하며, 이렇게 하여 형성된 처리 가스의 플라즈마에 의해 에칭 등의 플라즈마 처리가 실시된다.

그런데, 최근, 처리의 효율화 등을 위해 LCD 유리 기판이 현저히 대형화하고 있고, 한 변이 1m를 초과하는 거대한 것도 출현하고 있다. 이 때문에, LCD 유리 기판을 처리하기 위한 유도 결합 플라즈마 처리 장치도 대형화하고, 따라서 유전체 벽도 대형화하고 있다. 유전체가 대형화하면, 처리실의 내외의 압력차나 자중(自重) 등에 견디는 만큼의 충분한 강도를 갖도록, 그 두께도 두껍게 하지 않을 수 없지만, 유전체 벽이 두꺼워지면 고주파 안테나가 처리실에서 멀어지게 되어 에너지 효율이 악화된다.

이에 반해, 특허 문헌 1(일본 특허 공개 제 2001-28299 호 공보)에는, 샤워 헤드를 구성하는 금속제의 샤워 하우징에 지지 빔(beam)의 기능을 갖게 하고, 이 지지 빔에 의해 유전체 벽을 지지함으로써 유전체 벽의 휨을 방지하여, 이에 의해 유전체 벽을 얇게 하여 에너지 효율을 향상시키는 것, 그리고 샤워 하우징과 고주파 안테나가 직교하도록 하여 고주파 안테나로부터의 유도전계가 지지 빔에 의해 방해받는 것을 상당한 정도까지 방지하여 에너지 효율의 저하를 방지하는 것이 개시되어 있다.

그러나, 상기 특허 문헌 1의 기술과 같이, 고주파 안테나와 처리실내의 플라 즈마의 사이에 샤워 하우징과 같은 금속제 부재, 즉 도전성 부재가 존재하면, 고주파 안테나와 도전성 부재의 교차 부분에 있어서 이것들의 사이에 용량 결합이 발생하고, 이 용량 결합에 의해 도전성 부재에 전류가 흘러, 이 전류와 플라즈마가 유도 결합하고 도전성 부재 바로 아래의 플라즈마 강도가 커져, 소망하는 플라즈마의 균일성을 얻을 수 없어, 처리가 불균일해진다.

이러한 문제를 피하기 위해서, 고주파 안테나를 도전성 부재로부터 멀리하면, 소망하는 플라즈마의 균일성이 얻어지고, 처리의 균일성은 확보되지만 안테나와 플라즈마의 거리가 커져, 플라즈마 밀도가 저하되게 된다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 성립된 것으로서, 고주파 안테나와 처리실내에 형성되는 플라즈마의 사이에 부분적으로 도전성 부재를 가지면서, 플라즈마 밀도를 저하시키지 않고 소망하는 플라즈마 균일성을 얻을 수 있어, 균일한 플라즈마 처리를 실행할 수 있는 유도 결합형 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 유도전계에 의해 처리 가스를 플라즈마화하여 피처리 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치로서, 피처리 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과, 상기 처리실내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와, 상기 처리실내를 배기하는 배기계와, 상기 처리실의 벽부의 일부를 구성하는 유전체 벽과, 상기 유전체 벽을 거쳐 상기 처리실 외부에 설치되어, 고주파 전력이 공급됨으로써 상기 처리실내에 유도전계를 형성하기 위한 고주파 안테나와, 상기 고주파 안테나와 상기 처리실내에 형성되는 플라즈마의 사이에 설치된 도전성 부재를 구비하고, 상기 고주파 안테나는 상기 도전성 부재와 복수의 교차부에서 교차하도록 설치되며, 또한 상기 교차부에서의 상기 고주파 안테나와 상기 유전체 벽의 거리가 상기 복수의 교차부 이외에서의 상기 고주파 안테나와 상기 유전체 벽의 최단 거리보다도 큰 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은, 유도전계에 의해 처리 가스를 플라즈마화하여 피처리 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치로서, 피처리 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과, 상기 처리실내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와, 상기 처리실내를 배기하는 배기계와, 상기 처리실의 상부 벽을 구성하는 유전체 벽과, 상기 처리실 외부의 상기 유전체 벽상에 설치되어, 고주파 전력이 공급됨으로써 상기 처리실내에 유도전계를 형성하기 위한 고주파 안테나와, 상기 고주파 안테나와 상기 처리실내의 피처리 기판의 사이에 부분적으로 설치된 도전성 부재를 구비하고, 상기 고주파 안테나는 상기 도전성 부재와 복수의 교차부에서 교차하도록 설치되며, 또한 하나 이상의 상기 교차부에서의 상기 고주파 안테나의 위치가 상기 복수의 교차부 이외에서의 위치보다도 높은 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 처리실의 벽부의 일부, 특히 상부 벽을 구성하는 유전체 벽에 대응하는 부분에 고주파 안테나를 설치하고, 고주파 안테나와 처리실내에 형성되는 플라즈마의 사이에 도전성 부재를 설치한 구성에 있어서, 고주파 안테나를 도전성 부재와 복수의 교차부에서 교차하도록 설치하고, 또한 상기 교차부에서의 상기 고주파 안테나와 상기 유전체 벽의 거리가 상기 복수의 교차부 이외에서의 상기 고주파 안테나와 상기 유전체 벽의 최단 거리보다도 커지도록 하여, 그 부분의 용량 결합이 매우 작아지도록 했기 때문에, 그 교차부의 바로 아래 위치의 플라즈마가 강해지는 것을 회피할 수 있다. 따라서, 플라즈마 밀도를 저하시키지 않고, 소망하는 플라즈마 균일성을 확보할 수 있어, 균일한 플라즈마 처리를 실행할 수 있다.

상기 고주파 안테나 중 상기 적어도 일부의 교차부는, 상기 도전성 부재의 존재 부분을 걸치도록 설치할 수 있다. 이에 의해, 용이하게 유전체 벽으로부터의 이격 거리를 크게 할 수 있다. 또한, 상기 고주파 안테나는 상기 도전성 부재와 직교하도록 설치되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 고주파 안테나와 도전성 부재가 유도 결합하는 것을 상당한 정도까지 방지할 수 있어, 고주파 안테나로부터의 유도전계가 도전성 부재에 의해 방해받는 것이 방지된다.

유전체 벽이 처리실의 상부 벽을 구성하는 경우에, 도전성 부재로서, 유전체 벽을 지지하는 지지 부재를 적용하는 것이 가능하다. 이 경우에, 유전체 벽은, 지지 부재상에서 복수의 분할 조각을 조합하여 구성할 수 있다.

또한, 마찬가지로 유전체 벽이 처리실의 상부 벽을 구성하는 경우에, 상기 도전성 부재로서, 유전체 벽에 설치된 처리 가스를 토출하는 샤워 헤드를 적용하는 것이 가능하다. 이 경우에, 샤워 헤드가 유전체 벽의 지지 기능을 갖도록 구성할 수 있다. 이와 같이 샤워 헤드가 유전체 벽의 지지 기능을 갖는 경우에, 샤워 헤드가 십자 형상을 이루도록 하고, 유전체 벽은, 샤워 헤드상에서 복수의 분할 조각을 조합하여 구성할 수 있다.

발명의 실시 형태

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유도 플라즈마 에칭 장치를 나타내는 단면도이다. 이 장치는, 예컨대 LCD의 제조에 있어서 LCD 유리 기판상에 박막 트랜지스터를 형성할 때에, 금속막, ITO막, 산화막 등을 에칭하기 위해서 사용된다.

이 플라즈마 처리 장치는, 도전성 재료, 예컨대, 내벽면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 구성되는 각통(角筒) 형상의 기밀한 본체 용기(1)를 갖는다. 이 본체 용기(1)는 분해 가능하게 조립되어 있고, 접지선(1a)에 의해 접지되어 있다. 본체 용기(1)는, 유전체 벽(2)에 의해 상하에 안테나실(3) 및 처리실(4)로 구획되어 있다. 따라서, 유전체 벽(2)은 처리실(4)의 천정 벽(상부 벽)을 구성하고 있다. 유전체 벽(2)은 Al₂O₃등의 세라믹, 석영 등으로 구성되어 있다.

본체 용기(1)에서의 안테나실(3)의 측벽(3a)과 처리실(4)의 측벽(4a)의 사이에는 내측으로 돌출되는 지지 선반(5)이 설치되어 있고, 이 지지 선반(5)상에 유전체 벽(2)이 탑재된다. 따라서, 지지 선반(5)은 처리실(4)의 벽부의 일부로서 기능한다. 유전체 벽(2)과 지지 선반(5)은 나사(6)에 의해 고정되어 있고, 유전체 벽(2)과 지지 선반(5)의 사이에는 수지제의 밀봉 링(7)(예컨대 상품명 바이톤)이 개재되어 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이 유전체 벽(2)에는 십자 형상을 이루는 샤워 헤드(11)가 내장되어 있고, 유전체 벽(2)의 하면 전면은 유전체 커버(10)로 피복되어 있다. 십자 형상을 이루는 샤워 헤드(11)는, 유전체 벽(2)을 밑에서부터 지지하고 있어, 지지 부재로서의 기능을 갖는다. 또한, 유전체 벽(2)은 4개의 분할 조각(2a)으로 구성되어 있고, 십자 형상을 이루는 샤워 헤드(11)상에서 이러한 분할 조각(2a)을 조립함으로써 유전체 벽(2)이 구성되도록 되어 있다. 또한, 상기 유전체 벽(2)을 지지하는 샤워 헤드(11)는, 복수 라인의 서스펜더(도시하지 않음)에 의해 본체 용기(1)의 천정에 매달린 상태로 되어 있다. 또한, 도 2는 유전체 커버(10)를 제거한 상태를 나타내는 저면도이다.

이 샤워 헤드(11)는 도전성 재료, 바람직하게는 금속, 예컨대 오염물이 발생하지 않도록 그 내면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 구성되어 있다. 이 샤워 헤드(11)에는 수평으로 신장되는 가스 유로(12)가 형성되어 있고, 이 가스 유로(12)에는, 하방을 향해 연장되며, 유전체 커버(10)를 거쳐 개구하는 복수의 가스 토출 구멍(12a)이 연통하고 있다. 한편, 유전체 벽(2)의 상면 중앙에는, 이 가스 유로(12)에 연통하도록 가스 공급관(20a)이 설치되어 있다. 가스 공급관(20a)은, 본체 용기(1)의 천정으로부터 그 외측으로 관통하고, 처리 가스 공급원 및 밸브 시스템 등을 포함하는 처리 가스 공급계(20)에 접속되어 있다. 따라서, 플라즈마 처리에 있어서는, 처리 가스 공급계(20)로부터 공급된 에칭용의 처리 가스(할로겐 함유 가스 등)가 가스 공급관(20a)을 거쳐 샤워 헤드(11)내에 공급되고, 그 하면의 가스 공급 구멍(12a)으로부터 처리실(4)내로 토출된다.

안테나실(3)내에는 유전체 벽(2)상에 유전체 벽(2)에 대향하도록 고주파(RF) 안테나(13)가 배치되어 있다. 이 고주파 안테나(13)는, 도 3에 도시하는 바와 같이 가스 공급관(20a)의 외주에 설치된 급전 부재(16)로부터 사방으로 대략 각형 소용돌이 형상으로 연장되는 4개의 안테나 피스(piece)(13a)를 갖고 있고, 평면형의 4중 안테나로 되어 있다. 급전 부재(16)에는 정합기(14)를 거쳐 고주파 전원(15)이 접속되어 있고, 한편 각 안테나 피스(13a)의 외측 단부는 본체 용기(1)를 거쳐 접지되어 있다. 또한, 고주파 안테나(13)는 십자 형상의 샤워 헤드(11)의 연장 방향에 거의 직교하도록 배치되어 있다.

고주파 안테나(13)는, 도 4에 도시하는 바와 같이 대부분이 유전체 벽(2)에 접하도록 설치되어 있지만, 십자 형상의 샤워 헤드(11)와 교차하는 교차부(13b)는, 샤워 헤드(11)의 존재 부분을 걸치도록 브리지를 구성하고 있다. 이에 의해, 교차부(13b)의 유전체 벽(2)으로부터의 거리가 안테나(13)의 다른 부분보다도 커져 있다.

플라즈마 처리 중, 고주파 전원(15)으로부터는, 유도전계 형성용의 예컨대 주파수가 13.56㎒인 고주파 전력이 고주파 안테나(13)에 공급된다. 이와 같이 고주파 전력이 공급된 고주파 안테나(13)에 의해, 처리실(4)내에 유도전계가 형성되고, 이 유도전계에 의해 샤워 헤드(11)로부터 공급된 처리 가스가 플라즈마화된다. 이 때의 고주파 전원(15)의 출력은, 플라즈마를 발생시키는 데 충분한 값이 되도록 적절히 설정된다.

처리실(4)내의 하방에는, 유전체 벽(2)을 사이에 두고 고주파 안테나(13)와 대향하도록, LCD 유리 기판(G)을 탑재하기 위한 탑재대로서의 서셉터(22)가 설치된다. 서셉터(22)는, 도전성 재료, 예컨대 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 구성되어 있다. 서셉터(22)에 탑재된 LCD 유리 기판(G)은, 정전 척(도시하지 않음)에 의해 서셉터(22)에 흡착 유지된다. LCD 유리 기판(G)이 서셉터(22)의 소정 위치에 유지된 상태에서는, 샤워 헤드(11)의 십자의 교점의 위치가 기판(G)의 중심과 실질적으로 일치한다.

서셉터(22)는 절연체 프레임(24)내에 수납되고, 또한 중공의 포스트(25)에 지지된다. 지주(25)는 본체 용기(1)의 바닥부를 기밀 상태를 유지하면서 관통하고, 본체 용기(1) 외부에 배치된 승강 기구(도시하지 않음)에 지지되며, 기판(G)의 반입출시에 승강 기구에 의해 서셉터(22)가 상하 방향으로 구동된다. 또한, 서셉터(22)를 수납하는 절연체 프레임(24)과 본체 용기(1)의 바닥부의 사이에는, 지주(25)를 기밀하게 포위하는 벨로스(26)가 배치되어 있고, 이에 의해 서셉터(22)의 상하 이동에 의해서도 처리실(4)내의 기밀성이 보증된다. 또한 처리실(4)의 측벽(4a)에는, 기판(G)을 반입출하는 반입출구(27)가 설치되어 있고, 이 반입출구(27)는 게이트 밸브(27a)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.

서셉터(22)에는, 중공의 포스트(25)내에 설치된 급전봉에 의해, 정합기(28)를 거쳐 고주파 전원(29)이 접속되어 있다. 이 고주파 전원(29)은, 플라즈마 처리중에, 바이어스용의 고주파 전력, 예컨대 주파수가 6㎒인 고주파 전력을 서셉터(22)에 인가한다. 이 바이어스용의 고주파 전력에 의해, 처리실(4)내에 생성된 플라즈마 중의 이온이 효과적으로 기판(G)으로 인입된다.

또한, 서셉터(22)내에는, 기판(G)의 온도를 제어하기 위해, 세라믹 히터 등의 가열 수단이나 냉매 유로 등으로 이루어지는 온도 제어 기구와, 온도 센서가 설치되어 있다(모두 도시하지 않음). 이러한 기구나 부재에 대한 배관이나 배선은, 모두 중공의 지주(25)를 통해 본체 용기(1) 외부로 도출된다.

처리실(4)의 바닥부에는 배기관(31)을 거쳐 진공 펌프 등을 포함하는 배기 기구(30)가 접속된다. 이 배기 기구(30)에 의해, 처리실(4)이 배기되고, 플라즈마 처리 중, 처리실(4) 안이 소정의 진공 분위기(예컨대 1.33㎩)로 설정·유지된다.

다음에, 이상과 같이 구성되는 유도 결합 플라즈마 에칭 장치를 이용하여 LCD 유리 기판(G)에 대하여 플라즈마 에칭 처리를 실시할 때의 처리 동작에 대하여 설명한다.

우선, 게이트 밸브(27a)를 개방한 상태에서 반입출구(27)로부터 반송기구(도시하지 않음)에 의해 기판(G)을 처리실(4)내로 반입하고, 서셉터(22)의 탑재면에 탑재한 후, 정전 척(도시하지 않음)에 의해 기판(G)을 서셉터(22)상에 고정한다. 다음에, 처리실(4)내에 처리 가스 공급계(20)로부터 에칭 가스를 포함하는 처리 가스를 샤워 헤드(11)의 가스 토출 구멍(12a)으로부터 처리실내로 토출시키는 동시에, 배기 기구(30)에 의해 배기관(31)을 거쳐 처리실(4)내를 진공 배기함으로써, 처리실 안을 예컨대 1.33㎩ 정도의 압력 분위기로 유지한다.

다음에, 고주파 전원(15)으로부터 13.56㎒의 고주파를 고주파 안테나(13)에 인가하고, 이에 의해 유전체 벽(2)을 거쳐 처리실(4)내에 균일한 유도전계를 형성한다. 이렇게 해서 형성된 유도전계에 의해, 처리실(4)내에서 처리 가스가 플라즈마화하여, 고밀도의 유도 결합 플라즈마가 생성된다. 이렇게 해서 생성된 플라즈마 중의 이온은, 고주파 전원(29)으로부터 서셉터(22)에 대하여 인가되는 예컨대 6㎒의 고주파 전력에 의해 기판(G)에 효과적으로 인입되고, 기판(G)에 대하여 에칭 처리가 실시된다.

이 경우에, 종래와 같이, 고주파 안테나(13)가 전체적으로 유전체 벽(2)에 접촉하고 있는 경우에는, 고주파 안테나(13)의 샤워 헤드(11)와의 교차부에서 이들이 근접하기 때문에, 그 부분에 있어서 이들 사이에 용량 결합이 생긴다. 도 5에 도시하는 바와 같이 이 용량 결합에 의해 샤워 헤드(11)에 전류가 흐르고, 이 전류와 플라즈마가 유도 결합하여 샤워 헤드(11)의 바로 아래 위치에 있어서 플라즈마 강도가 커지며, 플라즈마가 불균일하게 되어, 결과적으로 균일한 처리를 실행하기 어렵게 된다.

이에 반해, 본 실시 형태에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이 고주파안테나(13)에 있어서, 샤워 헤드(11)와 교차하는 교차부(13b)는, 샤워 헤드(11)의 존재 부분을 걸치도록 브리지를 구성하고 있고, 이에 의해 교차부(13b)의 유전체 벽(2)으로부터의 거리가 고주파 안테나(13)의 다른 부분보다도 커져 있다. 용량 결합에 의한 전계 강도는 거리의 제곱에 반비례하기 때문에, 이와 같이 브리지를 구성하여 거리를 크게 함으로써, 교차부(13b)와 샤워 헤드(11)의 사이에 용량 결합이 거의 생기지 않는 상태로 할 수 있기 때문에, 교차부(13b)의 바로 아래 위치의 플라즈마가 강해지는 것을 피할 수 있다. 따라서, 플라즈마 밀도를 저하시키지 않고, 소망하는 플라즈마 균일성을 확보할 수 있어, 균일한 플라즈마 처리를 실행할 수 있다. 또한, 고주파 안테나(13)와 도전성 부재인 샤워 헤드(11)가 근접하고 있는 경우에는, 샤워 헤드(11)에 유도 전류가 흐르고 이에 의해 효율이 저하되지만, 이와 같이 교차부(13b)에 있어서 이들 사이의 거리를 크게 함으로써, 이러한 유도 전류를 막을 수도 있다. 이 경우에, 교차부(13b)에서의 고주파 안테나(13)의 이간 거리나, 브리지의 형상은, 용량 결합의 크기 등에 따라 플라즈마가 소망하는 상태로 되도록 적절히 조정하면 무방하다. 브리지의 형상으로는, 도 4와 같은 반원 형상 외에, 도 6a에 도시하는 바와 같은 직사각형 형상이나 도 6b에 도시하는 바와 같은 사다리꼴 형상 등 각종 형상을 고려할 수 있다. 또한, 필요한 플라즈마 균일성은 피처리체인 기판(G)의 형상이나 크기에 따라 변화되기 때문에, 반드시 모든 교차부(13b)에 대하여 이러한 브리지를 형성할 필요는 없고, 교차부(13b) 중 용량 결합을 해소할 필요가 있는 부분만 부분적으로 이러한 브리지를 형성하면 된다. 또한, 고주파 안테나(13)와 샤워 헤드(11)의 사이의 공동을 유전체로 메우도록 할 수도 있다. 이에 의해, 고주파 안테나의 브리지부의 시간 경과 변형을 방지할 수 있다.

본 실시 형태의 유도 결합 플라즈마 장치는, 이 밖에, 하기와 같은 효과를 나타낸다. 샤워 헤드(11)는 유전체 벽(2)의 지지 부재로서 기능하고, 이 샤워 헤드(11)가 도시하지 않은 서스펜더에 의해 본체 용기(1)의 천정에 매달린 상태로 되어 있기 때문에, 유전체 벽(2)의 휨이 방지된다. 따라서, 유전체 벽(2)을 얇게 할 수 있어 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 유전체 벽(2)을 복수의 분할 조각(2a)을 조합하여 구성했기 때문에, 대형의 유전체 벽이 필요한 경우라도 제조가 용이하다.

또한, 고주파 안테나(13)는 십자 형상의 샤워 헤드(11)의 연장 방향에 거의 직교하도록 배치되어 있기 때문에, 고주파 안테나(13)와 샤워 헤드(11)가 유도 결합하는 것을 상당한 정도까지 방지할 수 있어, 고주파 안테나(13)로부터의 유도전계가 샤워 헤드(11)에 의해 방해받는 것이 방지된다.

또한, 고주파 안테나(l3)는 4중 안테나를 구성하고 있지만, 이와 같이 다중화함으로써, 인덕턴스를 저감하여 안테나 임피던스를 저하시키고, 안테나 전위를 저하시킬 수 있어, 처리실(4)내의 전계 분포를 보다 균일하게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 각종 변형이 가능하다. 예컨대, 상기 실시 형태에서는 고주파 안테나와 플라즈마 사이의 도전성 부재로서 샤워 헤드를 예로 들어 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 샤워 헤드 기능을 갖지 않는 단순한 지지 부재라도 적용 가능하며, 그 밖의 어떤 도전성 부재라도 동일하게 적용 가능하다.

또한, 고주파 안테나의 형상은 상기 실시 형태에 한정하는 것이 아니고, 상술한 4중 이외의 다른 다중 안테나일 수도 있으며, 단일 소용돌이일 수도 있으며, 또한 완전히 다른 형상일 수도 있다. 고주파 안테나는 반드시 유전체 벽에 접하고 있을 필요는 없고, 소망하는 플라즈마 밀도를 얻을 수 있는 한, 전체적으로 유전체 벽에서 떨어져 있을 수도 있으며, 그 경우라도 용량 결합을 저감하고자 하는 교차부에 있어서 다른 부분보다도 유전체 벽으로부터의 거리를 크게 하면 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는, 유전체 벽(2)을 처리실(4)의 천정 벽을 구성하도록 수평으로 설치하고, 그 위에 평면 형상의 고주파 안테나(13)를 설치한 경우에 대하여 나타내었지만, 이러한 경우에 한정하지 않고, 예컨대 유전체 벽이 처리실의 측벽을 구성하도록 하며, 그 주위에 고주파 안테나를 코일 형상으로 감는 경우일 수도 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 본 발명을 에칭 장치에 적용한 경우에 대하여 나타내었지만, 에칭 장치에 한정하지 않고, 스퍼터링이나 CVD 성막 등의 다른 플라즈마 처리 장치에 적용할 수 있다. 또한, 피처리 기판으로서 LCD 기판을 사용했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 반도체 웨이퍼 등 다른 기판을 처리하는 경우에도 적용 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 처리실의 벽부의 일부, 특히 상부 벽을 구성하는 유전체 벽에 대응하는 부분에 고주파 안테나를 설치하고, 고주파 안테나와 처리실내에 형성되는 플라즈마의 사이에 도전성 부재를 설치한 구성에 있어서, 고주파 안테나를 도전성 부재와 복수의 교차부에서 교차하도록 설치하고, 또한 상기 교차부에서의 상기 고주파 안테나와 상기 유전체 벽의 거리가 상기 복수의 교차부 이외에 있어서의 상기 고주파 안테나와 상기 유전체 벽의 최단 거리보다도 커지도록 하며, 그 부분의 용량 결합이 매우 작아지도록 했기 때문에, 그 교차부의 바로 아래 위치의 플라즈마가 강해지는 것을 피할 수 있다. 따라서, 플라즈마 밀도를 저하시키지 않고, 소망하는 플라즈마 균일성을 확보할 수 있어, 균일한 플라즈마 처리를 실행할 수 있다.

Claims

유도전계에 의해 처리 가스를 플라즈마화하여 피처리 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과, 상기 처리실내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와, 상기 처리실내를 배기하는 배기계와, 상기 처리실의 벽부의 일부를 구성하는 유전체 벽과, 상기 유전체 벽을 거쳐 상기 처리실 외부에 설치되어, 고주파 전력이 공급됨으로써 상기 처리실내에 유도전계를 형성하기 위한 고주파 안테나와, 상기 고주파 안테나와 상기 처리실내에 형성되는 플라즈마의 사이에 설치된 도전성 부재를 포함하며, 상기 고주파 안테나는 상기 도전성 부재와 복수의 교차부에서 교차하도록 설치된, 유도 결합 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 교차부에서의 상기 고주파 안테나와 상기 유전체 벽의 거리가 상기 복수의 교차부 이외에서의 상기 고주파 안테나와 상기 유전체 벽의 최단 거리보다도 큰 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
유도전계에 의해 처리 가스를 플라즈마화하여 피처리 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과, 상기 처리실내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와, 상기 처리실내를 배기하는 배기계와, 상기 처리실의 상부 벽을 구성하는 유전체 벽과, 상기 처리실 외부의 상기 유전체 벽상에 설치되어, 고주파 전력이 공급됨으로써 상기 처리실내에 유도전계를 형성하기 위한 고주파 안테나와, 상기 고주파 안테나와 상기 처리실내의 피처리 기판의 사이에 설치된 도전성 부재를 포함하며, 상기 고주파 안테나는 상기 도전성 부재와 복수의 교차부에서 교차하도록 설치된, 유도 결합 플라즈마 처리 장치에 있어서,

하나 이상의 상기 교차부에서의 상기 고주파 안테나의 위치가 상기 복수의 교차부 이외에서의 위치보다도 높은 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 고주파 안테나는, 상기 하나 이상의 교차부에 있어서, 상기 도전성 부재의 존재 부분을 걸치도록 브리지를 구성하는 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 고주파 안테나는 상기 도전성 부재와 직교하도록 설치되는 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 도전성 부재는 유전체 벽을 지지하는 지지 부재인 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 유전체 벽은 상기 지지 부재상에서 복수의 분할 조각을 조합하여 구성되는 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 도전성 부재는 유전체 벽에 설치된 처리 가스를 토출하는 샤워헤드인 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 샤워 헤드는 상기 유전체 벽의 지지 기능을 갖는 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 샤워 헤드는 십자 형상을 이루고, 상기 유전체 벽은 상기 샤워 헤드상에서 복수의 분할 조각을 조합하여 구성되는 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 고주파 안테나는 상기 도전성 부재와 직교하도록 설치되는 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 도전성 부재는 유전체 벽을 지지하는 지지 부재인 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 도전성 부재는 유전체 벽을 지지하는 지지 부재인 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 도전성 부재는 유전체 벽에 설치된 처리 가스를 토출하는 샤워헤드인 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 도전성 부재는 유전체 벽에 설치된 처리 가스를 토출하는 샤워헤드인 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 유전체 벽은 상기 지지 부재상에서 복수의 분할 조각을 조합하여 구성되는 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 12 항에 있어서,

상기 유전체 벽은 상기 지지 부재상에서 복수의 분할 조각을 조합하여 구성되는 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 샤워 헤드는 상기 유전체 벽의 지지 기능을 갖는 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 샤워 헤드는 상기 유전체 벽의 지지 기능을 갖는 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 17 항에 있어서,

상기 샤워 헤드는 십자 형상을 이루고, 상기 유전체 벽은 상기 샤워 헤드상에서 복수의 분할 조각을 조합하여 구성되는 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 18 항에 있어서,

상기 샤워 헤드는 십자 형상을 이루고, 상기 유전체 벽은 상기 샤워 헤드상에서 복수의 분할 조각을 조합하여 구성되는 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.