KR101446378B1 - Inductively coupled plasma processing apparatus - Google Patents

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Abstract

(과제) 대형 기판에 대해서도, 균일한 플라즈마 분포를 얻을 수 있는 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것.
(해결 수단) 처리실(4)의 위쪽에 유전체벽(2)을 사이에 두고, 처리실(4) 내의 주로 외측 부분에 유도 전계를 형성하는 외측 안테나부(13a)와 주로 내측 부분에 유도 전계를 형성하는 내측 안테나부(13b)와 그 중간 부분에 유도 전계를 형성하는 중간 안테나부(13c)를 갖는 고주파 안테나(13)를 갖고, 외측 안테나부(13a) 및 중간 안테나부(13c)에 각각 유도 결합 플라즈마의 플라즈마 밀도 분포를 제어하는 가변 콘덴서(21a, 21c)를 접속한다. 각 안테나부는, 소용돌이 형상의 다중 안테나를 구성하고, 또한 그 배치 영역에서 균일한 전계가 형성되도록 감는 방법이 설정되고, 각 안테나부의 배치 영역 사이에서 전계의 균일화가 가능하도록 감는 수가 설정된다.An object of the present invention is to provide an inductively coupled plasma processing apparatus capable of obtaining a uniform plasma distribution even on a large substrate.
An outer antenna portion 13a for forming an induction electric field at a mainly outer portion in the treatment chamber 4 with a dielectric wall 2 therebetween above the treatment chamber 4; Frequency antenna 13 having an inner antenna portion 13b and an intermediate antenna portion 13c forming an induction electric field at an intermediate portion of the antenna portion 13a and the intermediate antenna portion 13c, The variable capacitors 21a and 21c for controlling the plasma density distribution of the plasma are connected. Each antenna section is constituted of a plurality of spiral-shaped multiple antennas, and a winding method is set so as to form a uniform electric field in the arrangement area, and the number of turns is set so as to make the electric field uniform among the arrangement areas of the antenna sections.

Description

유도 결합 플라즈마 처리 장치{INDUCTIVELY COUPLED PLASMA PROCESSING APPARATUS}[0001] INDUCTIVELY COUPLED PLASMA PROCESSING APPARATUS [0002]

본 발명은, 액정 표시 장치(LCD) 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD) 제조용의 기판 등의 피처리체에 플라즈마 처리를 실시하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an inductively coupled plasma processing apparatus for performing plasma processing on an object to be processed such as a substrate for manufacturing a flat panel display (FPD) such as a liquid crystal display (LCD).

액정 표시 장치(LCD) 등의 제조 공정에 있어서는, 유리 기판에 소정의 처리를 실시하기 위해, 플라즈마 에칭 장치나 플라즈마 CVD 성막 장치 등의 여러 가지의 플라즈마 처리 장치가 이용된다. 이러한 플라즈마 처리 장치로서는 종래, 용량 결합 플라즈마 처리 장치가 다용되고 있었지만, 최근, 고진공도로 고밀도의 플라즈마를 얻을 수 있다고 하는 큰 이점을 갖는 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma : ICP) 처리 장치가 주목되고 있다.2. Description of the Related Art In a manufacturing process of a liquid crystal display (LCD) or the like, various plasma processing apparatuses such as a plasma etching apparatus and a plasma CVD film forming apparatus are used to perform predetermined processing on a glass substrate. Conventionally, a capacitive coupled plasma processing apparatus has been widely used as such a plasma processing apparatus, but recently, an inductively coupled plasma (ICP) processing apparatus having a great advantage of obtaining a high density plasma at a high vacuum has attracted attention.

유도 결합 플라즈마 처리 장치는, 피처리체를 수용하는 처리 용기의 유전체창의 외측에 고주파 안테나를 배치하고, 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고 또한 이 고주파 안테나에 고주파 전력을 공급함으로써, 처리 용기 내에 유도 결합 플라즈마를 생기게 하여, 이 유도 결합 플라즈마에 의해 피처리체에 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 것이다. 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 고주파 안테나로서는, 평면 형상의 소정 패턴을 이루는 평면 안테나가 다용되고 있다.The inductively coupled plasma processing apparatus includes a high frequency antenna disposed outside a dielectric window of a processing vessel for accommodating an object to be processed, a process gas is supplied into the processing vessel, and high frequency electric power is supplied to the high frequency antenna, And a predetermined plasma process is performed on the object to be processed by the inductively coupled plasma. As a high-frequency antenna of an inductively-coupled plasma processing apparatus, a plane antenna constituting a predetermined pattern in a planar shape is frequently used.

이러한, 평면 안테나를 이용한 유도 결합 플라즈마 처리 장치에서는, 처리 용기 내의 평면 안테나 바로 아래의 공간에 플라즈마가 생성되지만, 그때에, 안테나 바로 아래의 각 위치에서의 전계 강도에 비례하여 고플라즈마 밀도 영역과 저플라즈마 영역의 분포를 갖는 것에서, 평면 안테나의 패턴 형상이 플라즈마 밀도 분포를 정하는 중요한 요소가 되어 있다.In such an inductively coupled plasma processing apparatus using a planar antenna, a plasma is generated in a space immediately below the plane antenna in the processing vessel. At this time, however, the high plasma density region and the low plasma density region are generated in proportion to the electric field intensity at each position immediately below the antenna In the case of having the distribution of the plasma region, the pattern shape of the plane antenna becomes an important factor for determining the plasma density distribution.

그런데, 한 대의 유도 결합 플라즈마 처리 장치가 대응해야할 애플리케이션은 하나로는 한정되지 않고, 복수의 애플리케이션에 대응할 필요가 있다. 그 경우에는, 각각의 애플리케이션에 있어서 균일한 처리를 행하기 위해 플라즈마 밀도 분포를 변화시킬 필요가 있고, 그 때문에 고밀도 영역 및 저밀도 영역의 위치를 다르게 하도록 복수의 서로 다른 형상의 안테나를 준비하여 애플리케이션에 따라 안테나를 교환하는 것이 행해지고 있다.Incidentally, an application to which one inductively coupled plasma processing apparatus should respond is not limited to one, but needs to correspond to a plurality of applications. In such a case, it is necessary to change the plasma density distribution in order to perform uniform processing in each application. Therefore, it is necessary to prepare antennas having a plurality of different shapes so that the positions of the high density area and the low density area are different, So that the antenna is exchanged.

그러나, 복수의 애플리케이션에 대응하여 복수의 안테나를 준비하고, 서로 다른 애플리케이션마다 교환하는 것은 매우 많은 노력을 요하고, 또한, 최근, LCD용의 유리 기판이 대형화하고 있는 것에서 안테나 제조 비용도 고가인 것이 되어 있다. 또한, 이와 같이 복수의 안테나를 준비했다고 해도, 주어진 애플리케이션에 있어서 반드시 최적 조건으로는 한정되지 않고, 프로세스 조건의 조정에 따라 대응하지 않을 수 없다.However, preparing a plurality of antennas corresponding to a plurality of applications and exchanging them for different applications requires a great deal of effort. In addition, in recent years, a glass substrate for an LCD has become larger, . Even if a plurality of antennas are prepared as described above, the optimum conditions are not necessarily limited for a given application, but must be coped with by adjustment of process conditions.

이에 대하여, 특허 문헌 1에는, 소용돌이형 안테나를 내측 부분과 외측 부분의 2개로 분할하여 마련하고, 적어도 한쪽의 안테나 부분에 가변 콘덴서 등의 임피던스 조절 수단을 마련하여, 이에 의한 임피던스 조절에 의해, 상기 2개의 안테나 부분의 전류치를 제어하여, 처리실 내에 형성되는 유도 결합 플라즈마의 밀도 분포를 제어하는 기술이 개시되어 있다.On the other hand, Patent Document 1 discloses a structure in which a spiral antenna is divided into two portions, that is, an inner portion and an outer portion, and at least one of the antenna portions is provided with impedance adjusting means such as a variable capacitor, Discloses a technique for controlling the current value of two antenna portions to control the density distribution of the inductively coupled plasma formed in the processing chamber.

상기 특허 문헌 1의 기술로는, 소용돌이형 안테나의 내측 부분과 외측 부분의 바로 아래에 안테나에 의해 형성되는 전계에 대응한 강도의 플라즈마가 형성되지만 플라즈마가 수평 방향으로 확산됨으로써, 플라즈마 밀도 분포를 균일하게 제어 가능하다. 그러나, 기판의 1변의 길이가 1m를 넘어 대형화한 경우에는, 이러한 확산 효과가 충분히 발휘되지 않고, 안테나 패턴의 밀(dense), 소(loose)의 분포가 반영되기 쉬워지는 것에서 플라즈마 분포가 악화하는 경향이 된다. 또한, 이와 같이 기판이 대형화하면 안테나 배치 영역에서 전계 강도 분포에 차이가 생겨버려, 그것에 의해서도 플라즈마 분포가 불균일해져버린다.
According to the technique of Patent Document 1, a plasma having an intensity corresponding to the electric field formed by the antenna is formed immediately below the inner portion and the outer portion of the spiral antenna, but the plasma is diffused in the horizontal direction, . However, when the length of one side of the substrate is larger than 1 m, the spreading effect is not sufficiently exhibited, and the distribution of the dense and loose of the antenna pattern is easily reflected, thereby deteriorating the plasma distribution . In addition, when the substrate is enlarged in this manner, the electric field intensity distribution varies in the antenna arrangement region, and the plasma distribution becomes uneven.

(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 제 2007-311182 호 공보
(Patent Document 1) Japanese Patent Laid-Open No. 2007-311182

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 대형 기판에 대해서도, 균일한 플라즈마 분포를 얻을 수 있는 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an inductively coupled plasma processing apparatus capable of obtaining a uniform plasma distribution even on a large substrate.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 피처리체를 수용하여 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과, 상기 처리실 내에서 피처리체가 탑재되는 탑재대와, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와, 상기 처리실 내를 배기하는 배기계와, 상기 처리실의 외부에 유전체 부재를 사이에 두고 배치되어, 고주파 전력이 공급됨으로써 상기 처리실 내에 유도 전계를 형성하는 동심 형상으로 마련된 3 이상의 안테나부를 갖는 고주파 안테나와 상기 각 안테나부를 포함하는 안테나 회로 중 적어도 하나의 임피던스를 조절하고, 이에 의해 상기 안테나부의 전류치를 제어하는 임피던스 조절 수단을 구비하고, 상기 각 안테나부는, 복수의 안테나선이 소용돌이 형상으로 배치되어 이루어지는 다중 안테나를 구성하고, 또한 그 배치 영역에서 균일한 전계가 형성되도록 그 감는 방법이 설정되고, 각 안테나부의 배치 영역 사이에서 전계의 균일화가 가능하도록 그 감는 수가 설정되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus comprising: a processing chamber for containing an object to be processed and performing plasma processing; a mounting table on which the object to be processed is mounted in the processing chamber; A high frequency antenna having three or more antenna portions arranged in a concentric shape to form an induction field in the treatment chamber by being supplied with high frequency electric power and disposed outside the treatment chamber with a dielectric member interposed therebetween; And impedance adjusting means for adjusting impedance of at least one of the antenna circuits including the respective antenna portions, thereby controlling the current value of the antenna portion, wherein each of the antenna portions includes a plurality of antenna lines, And in the arrangement region, The method to form the take-up and set boundaries, and provides an inductively coupled plasma processing system between each antenna portion arrangement region, characterized in that the winding number is set to be uniform electric field.

본 발명에 있어서, 피처리체는 직사각형 형상을 이루고, 상기 안테나부는 대략 직사각형 형상이 되도록 안테나선을 배치하여 이루어지는 구성으로 할 수 있다. 이 경우에, 상기 안테나부는, 대략 직사각형 형상의 각 변의 중앙부에서, 다른 부분보다 감는 수가 적어지도록 감는 방법의 형태를 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 고주파 안테나는, 내측의 안테나부로부터 외측의 안테나부를 향하여 감는 수가 적어지도록 각 안테나부의 감는 수가 설정되어 있는 것이 바람직하다.In the present invention, the object to be processed may have a rectangular shape, and the antenna portion may be arranged such that antenna lines are formed in a substantially rectangular shape. In this case, it is preferable that the antenna unit is configured so as to have a configuration of a winding manner so that the number of turns of the antenna unit is smaller at the center of each side of the substantially rectangular shape. It is preferable that the number of turns of each antenna portion is set so that the number of turns of the high frequency antenna toward the antenna portion on the outer side from the antenna portion on the inner side is reduced.

상기 임피던스 조절 수단은, 상기 각 안테나부를 포함하는 안테나 회로 중 적어도 하나에 접속되고, 그 접속된 안테나 회로의 임피던스를 조절하는 구성으로 할 수 있다. 이 경우에, 상기 임피던스 조절 수단은, 가변 콘덴서를 갖는 것으로 할 수 있다. 또한, 애플리케이션마다 최적의 플라즈마 밀도 분포가 얻어지는 상기 임피던스 조절 수단의 조절 파라미터가 미리 설정되고, 소정의 애플리케이션이 선택되었을 때에 그 애플리케이션에 대응하는 상기 임피던스 조절 수단의 조절 파라미터가 미리 설정된 최적의 값이 되도록 상기 임피던스 조절 수단을 제어하는 제어 수단을 더 갖는 구성으로 할 수도 있다.
The impedance adjusting means may be connected to at least one of the antenna circuits including the antenna portions, and the impedance of the connected antenna circuits may be adjusted. In this case, the impedance adjusting means may have a variable capacitor. The control parameter of the impedance adjusting means for obtaining an optimum plasma density distribution for each application is set in advance. When a predetermined application is selected, the control parameter of the impedance adjusting means corresponding to the application is set to a predetermined optimum value And control means for controlling the impedance adjusting means.

본 발명에 따르면, 처리실 내에 유도 전계를 형성하는 고주파 안테나로서, 동심 형상으로 마련된 3 이상의 안테나부를 갖는 것을 이용했으므로, 기판의 크기가 대형인 것의 경우이더라도, 기판 크기의 대형화에 동반하는 각 안테나부 사이에서의 플라즈마 밀도의 저하에 의한 플라즈마의 불균일이 생기기 어렵다. 또한, 각 안테나부는, 복수의 안테나선이 소용돌이 형상으로 배치되어 이루어지는 다중 안테나를 구성하고, 또한 그 배치 영역에서 균일한 전계가 형성되도록 그 감는 방법의 형태가 설정되고, 각 안테나부의 배치 영역 사이에서 전계의 균일화가 가능하도록 그 감는 수가 설정되어 있으므로, 전계 강도의 불균일에 동반하는 플라즈마의 불균일을 생기기 어렵게 할 수 있다.
According to the present invention, since a high frequency antenna for forming an induction field in a treatment chamber has three or more concentric antenna portions, even in the case of a substrate having a large size, It is difficult for the plasma to be uneven due to the decrease in the plasma density in the plasma. In addition, each antenna section is constituted of multiple antennas in which a plurality of antenna lines are arranged in a spiral shape, and a mode of winding the antenna elements so that a uniform electric field is formed in the arrangement area is set. Since the number of windings is set so that the electric field can be made uniform, unevenness of the plasma accompanying the unevenness of the electric field intensity can be made less likely to occur.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 나타내는 단면도,
도 2는 도 1의 유도 결합 플라즈마 처리 장치에 이용되는 고주파 안테나를 나타내는 평면도,
도 3은 도 1의 유도 결합 플라즈마 처리 장치에 이용되는 고주파 안테나의 급전 회로를 나타내는 도면,
도 4는 고주파 안테나의 다른 예를 나타내는 평면도,
도 5는 도 4의 고주파 안테나의 급전 회로를 나타내는 도면이다.1 is a cross-sectional view of an inductively coupled plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a plan view showing a high-frequency antenna used in the inductively coupled plasma processing apparatus of FIG. 1,
3 is a view showing a power supply circuit of a high frequency antenna used in the inductively coupled plasma processing apparatus of FIG. 1,
4 is a plan view showing another example of the high-frequency antenna,
5 is a diagram showing a power supply circuit of the high-frequency antenna of FIG.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 나타내는 단면도, 도 2는 이 유도 결합 플라즈마 처리 장치에 이용되는 고주파 안테나를 나타내는 평면도이다. 이 장치는, 예컨대, FPD용 유리 기판상에 박막 트랜지스터를 형성할 때의 메탈막, ITO막, 산화막 등의 에칭이나, 레지스트막의 애싱 처리에 이용된다. 여기서, FPD로서는, 액정 디스플레이(LCD), 전계 발광(Electro Luminescence; EL) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등이 예시된다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an inductively coupled plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing a high-frequency antenna used in the inductively coupled plasma processing apparatus. This device is used for etching a metal film, an ITO film, an oxide film, or the like when the thin film transistor is formed on a glass substrate for FPD or an ashing treatment of a resist film. Examples of the FPD include a liquid crystal display (LCD), an electro luminescence (EL) display, a plasma display panel (PDP), and the like.

이 플라즈마 처리 장치는, 도전성 재료, 예컨대, 내벽면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어지는 각통 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, 유전체벽(2)에 의해 상하로 안테나실(3) 및 처리실(4)로 구획되어 있다. 따라서, 유전체벽(2)은 처리실(4)의 천정벽을 구성하고 있다. 유전체벽(2)은, Al2O3 등의 세라믹스, 석영 등으로 구성되어 있다.This plasma processing apparatus has an airtight main body container 1 of an electrically conductive material, for example, an angular cylinder made of aluminum whose inner wall surface is anodized. The main body container 1 is assembled in a disassemblable manner and is grounded by a ground wire 1a. The main body vessel 1 is partitioned by the dielectric wall 2 into an antenna chamber 3 and a treatment chamber 4 up and down. Therefore, the dielectric wall 2 constitutes the ceiling wall of the process chamber 4. [ The dielectric wall 2 is made of ceramics such as Al 2 O 3 , quartz or the like.

유전체벽(2)의 하측 부분에는, 처리 가스 공급용 샤워 하우징(11)이 끼워 넣어져 있다. 샤워 하우징(11)은 십자 형상으로 마련되어 있고, 유전체벽(2)을 아래로부터 지지하는 구조가 되어 있다. 또, 상기 유전체벽(2)을 지지하는 샤워 하우징(11)은, 복수의 서스펜더(도시하지 않음)에 의해 본체 용기(1)의 천정에 매달린 상태가 되어 있다.A shower housing 11 for supplying a process gas is inserted into a lower portion of the dielectric wall 2. The shower housing 11 is provided in a cross shape and has a structure for supporting the dielectric wall 2 from below. The shower housing 11 supporting the dielectric wall 2 is suspended from the ceiling of the main container 1 by a plurality of suspenders (not shown).

이 샤워 하우징(11)은 도전성 재료, 바람직하게는 금속, 예컨대, 오염물이 발생하지 않도록 그 내면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 구성되어 있다. 이 샤워 하우징(11)에는 수평으로 신장되는 가스 유로(12)가 형성되어 있고, 이 가스 유로(12)에는, 아래쪽을 향하여 연장되는 복수의 가스 토출 구멍(12a)이 연통하고 있다. 한편, 유전체벽(2)의 상면 중앙에는, 이 가스 유로(12)에 연통하도록 가스 공급관(20a)이 마련되어 있다. 가스 공급관(20a)은, 본체 용기(1)의 천정으로부터 그 외측으로 관통하여, 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 처리 가스가 가스 공급관(20a)을 통해서 샤워 하우징(11) 내에 공급되고, 그 하면의 가스 공급 구멍(12a)으로부터 처리실(4) 내로 토출된다.The shower housing 11 is made of aluminum which is anodized on its inner surface so as not to generate a conductive material, preferably a metal, for example, a contaminant. A gas flow path 12 extending horizontally is formed in the shower housing 11. A plurality of gas discharge holes 12a extending downward are communicated with the gas flow path 12. On the other hand, at the center of the upper surface of the dielectric wall 2, a gas supply pipe 20a is provided so as to communicate with the gas flow path 12. The gas supply pipe 20a penetrates from the ceiling of the main container 1 to the outside thereof and is connected to a process gas supply system 20 including a process gas supply source and a valve system. Therefore, in the plasma processing, the processing gas supplied from the processing gas supply system 20 is supplied into the shower housing 11 through the gas supply tube 20a, and the processing gas is supplied from the gas supply hole 12a on the lower surface thereof, Respectively.

본체 용기(1)에 있어서의 안테나실(3)의 측벽(3a)과 처리실(4)의 측벽(4a)의 사이에는 내측으로 돌출하는 지지 선반(5)이 마련되어 있고, 이 지지 선반(5)의 위에 유전체벽(2)이 탑재된다.A support shelf 5 protruding inward is provided between the side wall 3a of the antenna chamber 3 and the side wall 4a of the treatment chamber 4 in the main body container 1, The dielectric wall 2 is mounted on the dielectric layer 2.

안테나실(3) 내에는 유전체벽(2)의 위에 유전체벽(2)에 면하도록 고주파(RF) 안테나(13)가 배치되어 있다. 이 고주파 안테나(13)는 절연 부재로 이루어지는 스페이서(17)에 의해 유전체벽(2)으로부터 이간되어 있다.A radio frequency (RF) antenna 13 is disposed in the antenna chamber 3 so as to face the dielectric wall 2 on the dielectric wall 2. The high-frequency antenna 13 is separated from the dielectric wall 2 by a spacer 17 made of an insulating member.

도 2는, 고주파 안테나(13)를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 고주파 안테나(13)는, 외측 부분에 있어서 안테나선을 조밀하게 배치하여 이루어지는 외측 안테나부(13a)와, 내측 부분에 있어서 안테나선을 조밀하게 배치하여 이루어지는 내측 안테나부(13b)와, 이들의 중간 부분에 있어서 안테나선을 조밀하게 배치하여 이루어지는 중간 안테나부(13c)가 동심적으로 배치되어 구성되어 있다. 이들 외측 안테나부(13a), 내측 안테나부(13b), 및 중간 안테나부(13c)는, 복수의 안테나선을 소용돌이 형상으로 형성한 다중 안테나를 구성하고 있다.Fig. 2 is a plan view schematically showing the high-frequency antenna 13. Fig. As shown in this figure, the high-frequency antenna 13 includes an outer antenna portion 13a formed by densely arranging antenna lines in the outer portion, and an inner antenna portion 13b formed by densely arranging antenna lines in the inner portion And an intermediate antenna portion 13c formed by densely arranging antenna lines in the middle portion between the antenna elements 13a and 13b. The outer antenna portion 13a, the inner antenna portion 13b, and the intermediate antenna portion 13c constitute a multiple antenna in which a plurality of antenna lines are formed in a spiral shape.

외측 안테나부(13a)는 4개의 안테나선을 90˚씩 위치를 비키어 놓아 전체가 대략 직사각형 형상이 되도록 배치되어 이루어지고, 그 중앙부는 공간이 되어 있다. 또한, 각 안테나선으로는 4개의 단자(22a)를 통해서 급전되게 되어 있다. 또한, 각 안테나선의 외단부는 안테나선의 전압 분포를 변화시키기 위해 콘덴서(18a)를 통해서 안테나실(3)의 측벽에 접속되어 접지되어 있다. 단, 콘덴서(18a)를 거치지 않고 직접 접지하는 것도 가능하고, 또한 단자(22a)의 부분이나 안테나선의 도중, 예컨대, 굴곡부(100a)에 콘덴서를 삽입하더라도 좋다.The outer antenna section 13a is arranged so that the four antenna lines are disposed at positions shifted from each other by 90 degrees, so that the entirety thereof is substantially rectangular, and the central portion thereof is a space. Further, each antenna line is supplied with power through four terminals 22a. The outer end of each antenna line is connected to the side wall of the antenna chamber 3 via the capacitor 18a to change the voltage distribution of the antenna line, and is grounded. However, the capacitor may be directly grounded without passing through the capacitor 18a, or the capacitor may be inserted in the middle of the terminal 22a or the antenna line, for example, the bent portion 100a.

또한, 내측 안테나부(13b)는 외측 안테나부(13a)의 중앙부의 공간에 4개의 안테나선을 90˚씩 위치를 비키어 놓아 전체가 대략 직사각형 형상이 되도록 배치되어 이루어져 있다. 또한, 각 안테나선으로는 중앙의 4개의 단자(22b)를 통해서 급전되게 되어 있다. 또한, 각 안테나선의 외단부는 안테나선의 전압 분포를 변화시키기 위해 콘덴서(18b)를 통해서 안테나실(3)의 상벽에 접속되어 접지되어 있다(도 1 참조). 단, 콘덴서(18b)를 거치치 않고 직접 접지하는 것도 가능하고, 또한 단자(22b)의 부분이나 안테나선의 도중, 예컨대, 굴곡부(100b)에 콘덴서를 삽입하더라도 좋다.The inner antenna portion 13b is arranged such that the four antenna lines are disposed in a space at the center of the outer antenna portion 13a in a position shifted by 90 degrees so that the entire antenna portion is substantially rectangular. In addition, each antenna line is fed through four central terminals 22b. The outer end of each antenna line is connected to the upper wall of the antenna chamber 3 via the capacitor 18b to change the voltage distribution of the antenna line, and is grounded (see Fig. 1). However, the capacitor 18b may be directly grounded without being caught, or a capacitor may be inserted in the middle of the terminal 22b or the antenna line, for example, the bent portion 100b.

또한, 내측 안테나부(13b)의 최외측의 안테나선과 외측 안테나부(13a)의 최내측의 안테나선의 사이에는 큰 공간이 형성되어 있고, 그 공간 내에 상기 중간 안테나부(13c)가 마련되어 있다. 중간 안테나부(13c)는 4개의 안테나선을 90˚씩 위치를 비키어 놓아 전체가 대략 직사각형 형상이 되도록 배치되어 이루어지고, 그 중앙부는 공간이 되어 있다. 또한, 각 안테나선으로는 4개의 단자(22c)를 통해서 급전되게 되어 있다. 또한, 각 안테나선의 외단부는 안테나선의 전압 분포를 변화시키기 위해 콘덴서(18c)를 통해서 안테나실(3)의 상벽에 접속되어 접지되어 있다(도 1 참조). 단, 콘덴서(18c)를 거치지 않고 직접 접지하는 것도 가능하고, 또한 단자(22c)의 부분이나 안테나선의 도중, 예컨대, 굴곡부(100c)에 콘덴서를 삽입하더라도 좋다.A large space is formed between the outermost antenna line of the inner antenna portion 13b and the innermost antenna line of the outer antenna portion 13a and the intermediate antenna portion 13c is provided in the space. The intermediate antenna portion 13c is arranged such that the four antenna lines are arranged in a substantially rectangular shape with their positions shifted by 90 degrees, and the central portion thereof is a space. In addition, power is supplied to each antenna line through four terminals 22c. The outer end of each antenna line is connected to the upper wall of the antenna chamber 3 via the capacitor 18c to change the voltage distribution of the antenna line, and is grounded (see Fig. 1). However, the capacitor may be directly grounded without passing through the capacitor 18c, or the capacitor may be inserted in the middle of the terminal 22c or the antenna line, for example, the bent portion 100c.

이들 외측 안테나부(13a), 내측 안테나부(13b), 중간 안테나부(13c)의 사이에는 각 안테나부의 안테나선끼리의 간격보다 넓은 소정의 간극이 형성되어 있다.Between the outer antenna portion 13a, the inner antenna portion 13b, and the intermediate antenna portion 13c, a predetermined gap larger than the gap between the antenna lines of the respective antenna portions is formed.

외측 안테나부(13a), 내측 안테나부(13b), 중간 안테나부(13c)는, 이들의 배치 영역에서 전계 강도가 균일해지도록, 배치 형태가 설정되어 있다. 구체적으로는, 이들이 구성하는 직사각형의 각 변의 중앙부에서, 다른 부분보다 감는 수가 적어져 있다. 또한, 외측 안테나부(13a), 내측 안테나부(13b), 중간 안테나부(13c)는, 이들의 배치 영역 사이에서 전계 강도의 균일화가 가능하도록 감는 수가 설정되어 있다. 구체적으로는, 소용돌이 형상으로 안테나선을 배치하는 경우, 일반적으로 외측으로 감에 따라 안테나선의 길이가 길어져 전계 강도가 커지므로, 내측의 안테나부로부터 외측의 안테나부를 향하여 감는 수가 적어지도록, 예컨대, 각 변의 중앙부에서, 내측 안테나부(13b)가 4회전, 중간 안테나부(13c)가 3회전, 외측 안테나부(13a)가 2회전이 되어 있다.The arrangement of the outer antenna portion 13a, the inner antenna portion 13b, and the intermediate antenna portion 13c is such that the electric field intensity is uniform in these arrangement regions. Concretely, the number of turns is smaller in the central portion of each side of the rectangle than the other portions. The number of turns of the outer antenna portion 13a, the inner antenna portion 13b, and the intermediate antenna portion 13c is set so that the electric field strength can be made uniform between these arrangement regions. Specifically, when the antenna wire is arranged in a spiral shape, since the length of the antenna wire becomes longer and the electric field intensity becomes larger as the antenna wire is generally turned toward the outside, the number of turns of the antenna wire The inner antenna portion 13b rotates four times, the intermediate antenna portion 13c rotates three times, and the outer antenna portion 13a rotates twice at the center of the side.

안테나실(3)의 중앙부 부근에는, 외측 안테나부(13a)에 급전하는 4개의 제 1 급전 부재(16a), 내측 안테나부(13b)에 급전하는 4개의 제 2 급전 부재(16b), 및 중간 안테나부(13c)에 급전하는 4개의 제 3 급전 부재(16c)(도 1에서는 모두 1개만 도시)가 마련되어 있고, 각 제 1 급전 부재(16a)의 하단은 외측 안테나부(13a)의 단자(22a)에 접속되고, 각 제 2 급전 부재(16b)의 하단은 내측 안테나부(13b)의 단자(22b)에 접속되고, 각 제 3 급전 부재(16c)의 하단은 중간 안테나부(13c)의 단자(22c)에 접속되어 있다. 이들 제 1 급전 부재(16a), 제 2 급전 부재(16b), 및 제 3 급전 부재(16c)는, 정합기(14)를 통해서 고주파 전원(15)에 병렬로 접속되어 있다. 고주파 전원(15) 및 정합기(14)는 급전선(19)에 접속되어 있고, 급전선(19)은 정합기(14)의 하류측에서 급전선(19a, 19b 및 19c)으로 분기되어, 급전선(19a)이 4개의 제 1 급전 부재(16a)에 접속되고, 급전선(19b)이 4개의 제 2 급전 부재(16b)에 접속되고, 급전선(19c)이 4개의 제 3 급전 부재(16c)에 접속되어 있다.Four first power supply members 16a for supplying power to the outer antenna portion 13a, four second power supply members 16b for supplying power to the inner antenna portion 13b, Four first power feeding members 16c (only one is shown in FIG. 1) are provided for supplying power to the antenna section 13c. The lower ends of the first power feeding members 16a are connected to the terminals The lower ends of the respective second power feeding members 16b are connected to the terminals 22b of the inner antenna section 13b and the lower ends of the respective third power feeding members 16c are connected to the intermediate antenna section 13c And is connected to the terminal 22c. The first power feeding member 16a, the second power feeding member 16b and the third power feeding member 16c are connected in parallel to the high frequency power source 15 through the matching unit 14. [ The RF power supply 15 and the matching device 14 are connected to the feeder line 19 and the feeder line 19 is branched to the feeder lines 19a, 19b and 19c at the downstream side of the matching device 14, Is connected to the four first power feeding members 16a and the power feeding line 19b is connected to the four second power feeding members 16b and the power feeding line 19c is connected to the four third power feeding members 16c have.

급전선(19a)에는 가변 콘덴서(21a)가 장착되고, 급전선(19c)에는 가변 콘덴서(21c)가 장착되고, 급전선(19b)에는 가변 콘덴서가 장착되어 있지 않다. 그리고, 가변 콘덴서(21a)와 외측 안테나부(13a)에 의해 외측 안테나 회로가 구성되고, 가변 콘덴서(21c)와 중간 안테나부(13c)에 의해 중간 안테나 회로가 구성된다. 한편, 내측 안테나 회로는 내측 안테나부(13b)만으로 구성된다.A variable capacitor 21a is mounted on the feeder line 19a and a variable capacitor 21c is mounted on the feeder line 19c and a variable capacitor is not mounted on the feeder line 19b. An outer antenna circuit is constituted by the variable capacitor 21a and the outer antenna section 13a and an intermediate antenna circuit is constituted by the variable capacitor 21c and the intermediate antenna section 13c. On the other hand, the inner antenna circuit comprises only the inner antenna portion 13b.

후술하는 바와 같이, 가변 콘덴서(21a)의 용량을 조절함으로써, 외측 안테나 회로의 임피던스가 제어되고, 가변 콘덴서(21c)의 용량을 조절함으로써, 중간 안테나 회로의 임피던스가 제어되고, 이들의 제어에 의해, 외측 안테나 회로, 내측 안테나 회로, 및 중간 안테나 회로에 흐르는 전류의 대소 관계를 조정할 수 있다.As described later, the impedance of the outer antenna circuit is controlled by adjusting the capacitance of the variable capacitor 21a, and the impedance of the intermediate antenna circuit is controlled by adjusting the capacitance of the variable capacitor 21c. , The outer antenna circuit, the inner antenna circuit, and the intermediate antenna circuit.

플라즈마 처리 중, 고주파 전원(15)으로부터는, 유도 전계 형성용의, 예컨대, 주파수가 13.56㎒인 고주파 전력이 고주파 안테나(13)로 공급되고, 이와 같이 고주파 전력이 공급된 고주파 안테나(13)에 의해, 처리실(4) 내에 유도 전계가 형성되고, 이 유도 전계에 의해 샤워 하우징(11)으로부터 공급된 처리 가스가 플라즈마화된다. 이때의 플라즈마의 밀도 분포는, 가변 콘덴서(21a, 21b)에 의해, 외측 안테나부(13a), 내측 안테나부(13b), 및 중간 안테나부(13c)의 임피던스를 제어함으로써 제어된다.A high frequency electric power of, for example, a frequency of 13.56 MHz for forming an induction electric field is supplied to the high frequency antenna 13 from the high frequency electric power source 15 during the plasma processing, and the high frequency electric power is supplied to the high frequency antenna 13 An induction field is formed in the treatment chamber 4, and the process gas supplied from the shower housing 11 by the induction field is converted into plasma. The density distribution of the plasma at this time is controlled by controlling the impedances of the outer antenna portion 13a, the inner antenna portion 13b, and the intermediate antenna portion 13c by the variable capacitors 21a and 21b.

처리실(4) 내의 아래쪽으로는, 유전체벽(2)을 사이에 두고 고주파 안테나(13)와 대향하도록, LCD 유리 기판 G를 탑재하기 위한 탑재대(23)가 마련되어 있다. 탑재대(23)는, 도전성 재료, 예컨대, 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 구성되어 있다. 탑재대(23)에 탑재된 LCD 유리 기판 G는, 정전 척(도시하지 않음)에 의해 흡착 보지(保持)된다.Below the processing chamber 4 is provided a mounting table 23 for mounting the LCD glass substrate G so as to face the high frequency antenna 13 with the dielectric wall 2 interposed therebetween. The mounting table 23 is made of a conductive material, for example, aluminum whose surface is anodized. The LCD glass substrate G mounted on the mounting table 23 is held (held) by an electrostatic chuck (not shown).

탑재대(23)는 절연체 테두리(24) 내에 수납되고, 또한, 중공(中空)의 지주(25)에 지지된다. 지주(25)는 본체 용기(1)의 바닥부를 기밀 상태를 유지하면서 관통하고, 본체 용기(1) 밖에 배치된 승강 기구(도시하지 않음)에 지지되어, 기판 G의 반입출시에 승강 기구에 의해 탑재대(23)가 상하 방향으로 구동된다. 또, 탑재대(23)를 수납하는 절연체 테두리(24)와 본체 용기(1)의 바닥부의 사이에는, 지주(25)를 기밀하게 포위하는 벨로즈(26)가 배치되어 있고, 이것에 의해, 탑재대(23)의 상하 움직임에 의해서도 처리 용기(4) 내의 기밀성이 보증된다. 또한 처리실(4)의 측벽(4a)에는, 기판 G를 반입출하기 위한 반입출구(27a) 및 그것을 개폐하는 게이트 밸브(27)가 마련되어 있다.The mount table 23 is accommodated in the insulator frame 24 and is also supported by a hollow support 25. The support 25 penetrates the bottom portion of the main body container 1 while maintaining the airtight state and is supported by a lifting mechanism (not shown) disposed outside the main body container 1, The mount table 23 is driven in the vertical direction. A bellows 26 is disposed between the insulator frame 24 for accommodating the mounting table 23 and the bottom of the main body container 1 so as to airtightly surround the support 25. The airtightness in the processing container 4 is ensured by the up and down movement of the mounting table 23. The side wall 4a of the treatment chamber 4 is provided with a carry-in / out port 27a for loading and unloading the substrate G and a gate valve 27 for opening and closing it.

탑재대(23)에는, 중공의 지주(25) 내에 마련된 급전선(25a)에 의해, 정합기(28)를 통해서 고주파 전원(29)이 접속되어 있다. 이 고주파 전원(29)은, 플라즈마 처리 중에, 바이어스용 고주파 전력, 예컨대, 주파수가 3.2㎒인 고주파 전력을 탑재대(23)에 인가한다. 이 바이어스용 고주파 전력에 의해, 처리실(4) 내에 생성된 플라즈마 중의 이온이 효과적으로 기판 G에 끌려들어간다.A radio frequency power source 29 is connected to the mounting table 23 via a matching unit 28 by a feeder line 25a provided in a hollow support 25. [ The high frequency power supply 29 applies bias high frequency power, for example, a high frequency power having a frequency of 3.2 MHz, to the stage 23 during plasma processing. By this high frequency power for bias, ions in the plasma generated in the processing chamber 4 are effectively attracted to the substrate G.

또한, 탑재대(23) 내에는, 기판 G의 온도를 제어하기 위해, 세라믹 히터 등의 가열 수단이나 냉매 유로 등으로 이루어지는 온도 제어 기구와, 온도 센서가 마련되어 있다(모두 도시하지 않음). 이들 기구나 부재에 대한 배관이나 배선은, 모두 중공의 지주(25)를 통해서 본체 용기(1) 밖으로 도출된다.In the mounting table 23, a temperature control mechanism including a heating means such as a ceramic heater, a refrigerant passage, and the like and a temperature sensor are provided (all not shown) for controlling the temperature of the substrate G. The piping and wiring for these mechanisms and members are all led out of the main container 1 through the hollow support 25. [

처리실(4)의 바닥부에는, 배기관(31)을 통해서 진공 펌프 등을 포함하는 배기 장치(30)가 접속된다. 이 배기 장치(30)에 의해, 처리실(4)이 배기되어, 플라즈마 처리 중, 처리실(4) 내가 소정의 진공 분위기(예컨대, 1.33㎩)로 설정, 유지된다.An exhaust device 30 including a vacuum pump or the like is connected to the bottom of the process chamber 4 through an exhaust pipe 31. The treatment chamber 4 is evacuated by the evacuation device 30 so that the treatment chamber 4 is set and maintained in a predetermined vacuum atmosphere (for example, 1.33 Pa) during the plasma treatment.

탑재대(23)에 탑재된 기판 G의 이면측에는 냉각 공간(도시하지 않음)이 형성되어 있고, 일정한 압력의 열전달용 가스로서 He 가스를 공급하기 위한 He 가스 유로(41)가 마련되어 있다. 이와 같이 기판 G의 이면측에 열전달용 가스를 공급함으로써, 진공하에 있어서 기판 G의 온도 상승이나 온도 변화를 회피할 수 있게 되어 있다.A cooling space (not shown) is formed on the back side of the substrate G mounted on the mounting table 23, and an He gas flow path 41 for supplying He gas as a heat transfer gas at a constant pressure is provided. By supplying the heat transfer gas to the back side of the substrate G in this manner, temperature rise and temperature change of the substrate G under vacuum can be avoided.

이 플라즈마 처리 장치의 각 구성부는, 컴퓨터로 이루어지는 제어부(50)에 접속되어 제어되는 구성으로 되어 있다. 또한, 제어부(50)에는, 오퍼레이터가 플라즈마 처리 장치를 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작 등을 행하는 키보드나, 플라즈마 처리 장치의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 사용자 인터페이스(51)가 접속되어 있다. 또한, 제어부(50)에는, 플라즈마 처리 장치에서 실행되는 각종 처리를 제어부(50)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 플라즈마 처리 장치의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉, 레시피가 저장된 기억부(52)가 접속되어 있다. 레시피는 기억부(52) 중의 기억 매체에 기억되어 있다. 기억 매체는 하드디스크 등의 고정적인 것이더라도 좋고, CDROM, DVD 등의 가반성인 것이더라도 좋다. 또한, 다른 장치로부터, 예컨대, 전용 회선을 통해서 레시피를 적절히 전송시키도록 하여도 좋다. 그리고, 필요에 따라, 사용자 인터페이스(51)로부터의 지시 등으로 임의의 레시피를 기억부(52)로부터 호출하여 제어부(50)에 실행시킴으로써, 제어부(50)의 제어하에, 플라즈마 처리 장치에서의 소망하는 처리가 행해진다.Each constituent part of the plasma processing apparatus is configured to be connected to and controlled by a control unit 50 made up of a computer. The control unit 50 is also connected to a user interface 51 composed of a keyboard for an operator to input a command or the like for managing the plasma processing apparatus or a display for visualizing and displaying the operating state of the plasma processing apparatus have. The control unit 50 is also provided with a control program for realizing various processes to be executed in the plasma processing apparatus under the control of the control unit 50 and a program for executing processing in the respective constituent units of the plasma processing apparatus, That is, the storage unit 52 in which the recipe is stored is connected. The recipe is stored in the storage medium in the storage unit 52. [ The storage medium may be a fixed disk such as a hard disk, or a compact disk such as a CD-ROM or a DVD. Further, the recipe may be appropriately transmitted from another apparatus, for example, through a dedicated line. If desired, a recipe is called from the storage unit 52 by an instruction or the like from the user interface 51 and executed by the control unit 50, so that under the control of the control unit 50, Is performed.

다음으로, 고주파 안테나(13)의 임피던스 제어에 대하여 설명한다. 도 3은, 고주파 안테나(13)의 급전 회로를 나타내는 도면이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 고주파 전원(15)으로부터의 고주파 전력은 정합기(14)를 지나서 외측 안테나 회로(61a), 내측 안테나 회로(61b), 및 중간 안테나 회로(61c)에 공급된다. 여기서, 외측 안테나 회로(61a)는, 외측 안테나부(13a)와 가변 콘덴서(21a)로 구성되고, 중간 안테나 회로(61c)는 중간 안테나 회로(13c)와 가변 콘덴서(21c)로 구성되어 있으므로, 외측 안테나 회로(61a)의 임피던스 Zout은 가변 콘덴서(21a)의 위치를 조절하여 그 용량을 변화시킴으로써 변화시킬 수 있고, 중간 안테나 회로(61c)의 임피던스 Zmiddle은 가변 콘덴서(21c)의 위치를 조절하여 그 용량을 변화시킴으로써 변화시킬 수 있다. 한편, 내측 안테나 회로(61b)는 내측 안테나부(13b)만으로 이루어지고, 그 임피던스 Zin은 고정이다. 이때, 외측 안테나 회로(61a)의 전류 Iout은 임피던스 Zout의 변화에 대응하여 변화시킬 수 있고, 중간 안테나 회로(61c)의 전류 Imiddle은 임피던스 Zmiddle의 변화에 대응하여 변화시킬 수 있다. 그리고, 내측 안테나 회로(61b)의 전류 Iin은 Zout과 Zmiddle과 Zin의 비율에 따라 변화한다. 따라서, 가변 콘덴서(21a, 21c)의 용량 조절에 의해 Zout 및 Zmiddle을 변화시킴으로써, 외측 안테나 회로(61a)의 전류 Iout과 내측 안테나 회로(61b)의 전류 Iin과 중간 안테나 회로(61c)의 전류 Imiddle을 자유롭게 변화시킬 수 있다. 그리고, 이와 같이 외측 안테나부(13a)에 흐르는 전류와 내측 안테나부(13b)에 흐르는 전류와 중간 안테나부(13c)에 흐르는 전류를 제어함으로써 플라즈마 밀도 분포를 제어할 수 있다.Next, the impedance control of the high-frequency antenna 13 will be described. 3 is a view showing a power supply circuit of the high-frequency antenna 13. Fig. As shown in the figure, the high-frequency power from the high-frequency power supply 15 is supplied to the outer antenna circuit 61a, the inner antenna circuit 61b, and the intermediate antenna circuit 61c through the matching device 14. Since the outer antenna circuit 61a is constituted by the outer antenna section 13a and the variable capacitor 21a and the intermediate antenna circuit 61c is constituted by the intermediate antenna circuit 13c and the variable capacitor 21c, The impedance Z out of the outer antenna circuit 61a can be changed by adjusting the position of the variable capacitor 21a and changing its capacitance and the impedance Z middle of the intermediate antenna circuit 61c can be changed by changing the position of the variable capacitor 21c Can be changed by adjusting the capacity thereof. On the other hand, the inner antenna circuit 61b comprises only the inner antenna portion 13b, and its impedance Z in is fixed. At this time, the current I out of the outer antenna circuit 61a can be changed corresponding to the change of the impedance Z out , and the current I middle of the intermediate antenna circuit 61c can be changed in accordance with the change of the impedance Z middle . The current I in of the inner antenna circuit 61b changes according to the ratio of Z out , Z middle and Z in . Therefore, the current I out of the outer antenna circuit 61a, the current I in of the inner antenna circuit 61b, and the intermediate antenna circuit 61c are changed by changing the Z out and Z middle by adjusting the capacitances of the variable capacitors 21a and 21c ) it is possible to change freely the current I of the middle. Thus, the plasma density distribution can be controlled by controlling the current flowing in the outer antenna portion 13a, the current flowing in the inner antenna portion 13b, and the flowing in the intermediate antenna portion 13c.

다음으로, 이상과 같이 구성되는 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 이용하여 LCD 유리 기판 G에 대하여 플라즈마 애싱 처리를 실시할 때의 처리 동작에 대하여 설명한다.Next, the processing operation when the plasma ashing process is performed on the LCD glass substrate G using the inductively coupled plasma processing apparatus configured as described above will be described.

우선, 게이트 벨브(27)를 연 상태에서 거기로부터 반송 기구(도시하지 않음)에 의해 기판 G를 처리실(4) 내로 반입하고, 탑재대(23)의 탑재면에 탑재한 후, 정전 척(도시하지 않음)에 의해 기판 G를 탑재대(23)상에 고정한다. 다음으로, 처리실(4) 내에 처리 가스 공급계(20)로부터 처리 가스를 샤워 하우징(11)의 가스 토출 구멍(12a)으로부터 처리실(4) 내로 토출시키고 또한, 배기 장치(30)에 의해 배기관(31)을 통해서 처리실(4) 내를 진공 배기함으로써, 처리실 내를, 예컨대, 0.66~26.6㎩ 정도의 압력 분위기로 유지한다.First, in a state in which the gate valve 27 is opened, the substrate G is carried into the treatment chamber 4 from there by a transport mechanism (not shown), mounted on the mounting surface of the stage 23, (Not shown) to fix the substrate G on the stage 23. Next, the process gas is discharged from the process gas supply system 20 into the process chamber 4 from the gas discharge hole 12a of the shower housing 11 in the process chamber 4, The inside of the treatment chamber 4 is maintained at a pressure atmosphere of, for example, about 0.66 to 26.6 Pa.

또한, 이때 기판 G의 이면측의 냉각 공간에는, 기판 G의 온도 상승이나 온도 변화를 회피하기 위해, He 가스 유로(41)를 통해서, 열전달용 가스로서 He 가스를 공급한다.At this time, He gas as a heat transfer gas is supplied to the cooling space on the back side of the substrate G through the He gas flow path 41 in order to avoid temperature rise and temperature change of the substrate G.

이어서, 고주파 전원(15)으로부터, 예컨대, 13.56㎒의 고주파를 고주파 안테나(13)에 인가하고, 이에 의해 유전체벽(2)을 사이에 두고 처리실(4) 내에 유도 전계를 형성한다. 이렇게 하여 형성된 유도 전계에 의해, 처리실(4) 내에서 처리 가스가 플라즈마화하여, 고밀도의 유도 결합 플라즈마가 생성되고, 이 플라즈마에 의해, 예컨대, 플라즈마 애싱 처리가 진행된다.Then, a high-frequency wave of, for example, 13.56 MHz is applied to the high-frequency antenna 13 from the high-frequency power source 15, thereby forming an induced electric field in the treatment chamber 4 with the dielectric wall 2 therebetween. The induced electric field formed in this manner causes the process gas to be plasmaized in the process chamber 4 to generate a high-density inductively coupled plasma, and the plasma ashing process proceeds, for example.

이 경우에, 고주파 안테나(13)는, 상술한 바와 같이, 외측 부분에 있어서 안테나선을 조밀하게 배치하여 이루어지는 외측 안테나부(13a)와, 내측 부분에 있어서 안테나선을 조밀하게 배치하여 이루어지는 내측 안테나부(13b)와, 이들 사이에 조밀하게 배치하여 이루어지는 중간 안테나부(13c)를 갖는 구조이므로, 유리 기판 G의 크기가 1변이 1m를 넘는 대형의 경우이더라도, 각 안테나부 사이에서의 플라즈마 밀도의 저하에 의한 플라즈마의 불균일이 생기기 어려워진다. 즉, 상기 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 외측 안테나부와 내측 안테나부만으로 고주파 안테나(13)를 구성하는 경우, 1변이 1m를 넘는 유리 기판 G에 대응하도록, 고주파 안테나(13)를 그대로 확대하면, 플라즈마 밀도를 유지하는 요청으로부터 유전체벽(2)과 탑재대(23)의 갭은 변화시키지 않으므로, 외측 안테나부와 내측 안테나부의 간격이 넓어진 만큼, 플라즈마의 확산에 의한 균일화 효과가 저하되어, 안테나 패턴의 밀ㆍ소의 분포가 반영되기 쉬워져 플라즈마 밀도의 분포가 악화되지만, 본 실시예와 같이, 외측 안테나부(13a)와 내측 안테나부(13b)의 사이에 중간 안테나부(13c)를 마련함으로써, 이러한 것을 회피할 수 있다.In this case, as described above, the high-frequency antenna 13 has the outer antenna portion 13a in which the antenna wire is densely arranged in the outer portion, and the inner antenna portion 13b in which the antenna wire is densely arranged in the inner portion. And the intermediate antenna portion 13c densely disposed therebetween. Therefore, even when the size of the glass substrate G is larger than 1 m in length, the plasma density between the antenna portions So that unevenness of the plasma due to the deterioration is less likely to occur. That is, when the high-frequency antenna 13 is composed of only the outer antenna portion and the inner antenna portion as described in Patent Document 1, the high-frequency antenna 13 is enlarged so as to correspond to the glass substrate G whose one side exceeds 1 m The gap between the dielectric wall 2 and the mount table 23 does not change from the request to maintain the plasma density so that the distance between the outer antenna portion and the inner antenna portion is widened, The distribution of the density of the antenna pattern is easily reflected and the distribution of the plasma density is deteriorated. However, as in this embodiment, the intermediate antenna portion 13c is provided between the outer antenna portion 13a and the inner antenna portion 13b This can be avoided.

또한, 외측 안테나부(13a), 내측 안테나부(13b), 중간 안테나부(13c)는, 안테나선을 균일하게 배치한 경우에는, 이들 배치 영역에서 전계 강도가 불균일해지고, 또한, 각 안테나부의 배치 영역 사이에서 전계 강도가 불균일해지지만, 본 실시예에서는, 이들에 의한 전계 강도의 불균일이 최대한 생기지 않는 배치 형태를 채용하고 있으므로, 전계 강도의 불균일에 동반하는 플라즈마의 불균일이 생기기 어렵다.When the antenna lines are uniformly arranged, the external antenna portion 13a, the inner antenna portion 13b, and the intermediate antenna portion 13c are arranged in such a manner that the electric field intensity becomes uneven in these arrangement regions, The electric field intensity is uneven between the regions. However, in this embodiment, since the arrangement in which the unevenness of the electric field intensity is not maximized by these elements is employed, unevenness of the plasma accompanying the unevenness of the electric field intensity is hardly generated.

구체적으로는, 직사각형 형상의 외측 안테나부(13a), 내측 안테나부(13b), 중간 안테나부(13c)는, 그 각 변의 중앙부에서 전계 강도가 높아지는 경향이 있지만, 그 부분에 있어서 다른 부분보다 감는 수가 적어져 있으므로, 각 안테나부의 배치 영역에서, 전계 강도를 균일하게 할 수 있다. 또한, 소용돌이 형상의 안테나를 구성하는 경우에는, 외측으로 감에 따라 안테나선의 길이가 길어져 전계 강도가 커지지만, 내측으로부터 외측을 향하여 감는 수가 적어지도록, 보다 구체적으로는, 각 변의 중앙부에서, 내측 안테나부(13b)가 4회전, 중간 안테나부(13c)가 3회전, 외측 안테나부(13a)가 2회전이 되도록, 외측 안테나부(13a), 내측 안테나부(13b), 중간 안테나부(13c)가 배치되어 있으므로, 각 안테나부의 배치 영역 사이에서의 전계 강도의 균일화가 가능해진다.Specifically, the rectangular outer antenna portion 13a, the inner antenna portion 13b, and the intermediate antenna portion 13c tend to have a higher electric field strength at the center of each side thereof. However, It is possible to make the electric field intensity uniform in the arrangement region of each antenna section. In addition, in the case of constructing a spiral antenna, the length of the antenna line becomes longer and the electric field intensity becomes larger as it goes outward. In order to reduce the number of turns from the inside to the outside, more specifically, The inner antenna portion 13b, the intermediate antenna portion 13c, and the middle antenna portion 13b so that the antenna portion 13b is rotated four times, the intermediate antenna portion 13c is rotated three times, and the outer antenna portion 13a is rotated twice. It is possible to equalize the electric field intensity between the arrangement regions of the respective antenna portions.

또한, 고주파 안테나(13)는, 외측 안테나부(13a)에 가변 콘덴서(21a)를 접속하여, 외측 안테나 회로(61a)의 임피던스 조정을 가능하게 하고, 중간 안테나부(13c)에 가변 콘덴서(21c)를 접속하여, 중간 안테나 회로(61c)의 임피던스 조절을 가능하게 했으므로, 외측 안테나 회로(61a)의 전류 Iout과 내측 안테나 회로(61b)의 전류 Iin과 중간 안테나 회로(61c)의 전류 Imiddle을 자유롭게 변화시킬 수 있다. 즉, 가변 콘덴서(21a, 21c)의 위치를 조절함으로써, 외측 안테나부(13a)에 흐르는 전류와, 내측 안테나부(13b)에 흐르는 전류와, 중간 안테나부(13c)에 흐르는 전류를 제어할 수 있다. 유도 결합 플라즈마는, 고주파 안테나(13) 바로 아래의 공간에서 플라즈마를 생성시키지만, 그때의 각 위치에서의 플라즈마 밀도는, 각 위치에서의 전계 강도에 비례하므로, 이와 같이 외측 안테나부(13a)에 흐르는 전류와 내측 안테나부(13b)에 흐르는 전류와 중간 안테나부(13c)에 흐르는 전류를 제어함으로써, 플라즈마 밀도 분포를 제어하는 것이 가능해진다.The variable capacitor 21a is connected to the outer antenna section 13a to enable the impedance adjustment of the outer antenna circuit 61a and the variable capacitor 21c The current I out of the outer antenna circuit 61a and the current I in of the inner antenna circuit 61b and the current I in of the intermediate antenna circuit 61c and the current I in of the intermediate antenna circuit 61c can be adjusted, middle can freely change. That is, by controlling the positions of the variable capacitors 21a and 21c, it is possible to control the current flowing in the outer antenna section 13a, the current flowing in the inner antenna section 13b, and the current flowing in the middle antenna section 13c have. The inductively coupled plasma generates plasma in a space immediately below the high frequency antenna 13. Since the plasma density at each position at that time is proportional to the electric field intensity at each position, It is possible to control the plasma density distribution by controlling the current, the current flowing in the inner antenna portion 13b and the current flowing in the intermediate antenna portion 13c.

이 경우에, 애플리케이션마다 최적의 플라즈마 밀도 분포를 파악하고, 미리 그 플라즈마 밀도 분포가 얻어지는 가변 콘덴서(21a, 21c)의 위치를 기억부(52)에 설정해 둠으로써, 제어부(50)에 의해 애플리케이션마다 최적의 가변 콘덴서(21a, 21c)의 위치를 선택하여 플라즈마 처리를 행할 수 있도록 할 수 있다.In this case, the optimal plasma density distribution for each application is grasped, and the position of the variable capacitors 21a and 21c, in which the plasma density distribution is obtained in advance, is set in the storage unit 52, It is possible to select the position of the optimum variable capacitors 21a and 21c and perform plasma processing.

이와 같이 하여 가변 콘덴서(21a, 21c)에 의한 임피던스 제어에 의해 플라즈마 밀도 분포를 제어할 수 있으므로, 안테나를 교환할 필요가 없어, 안테나 교환의 노력이나 애플리케이션마다 안테나를 준비해 두는 비용이 불필요해진다. 또한, 가변 콘덴서(21)의 위치 조절에 의해 세밀한 전류 제어를 행할 수 있어, 애플리케이션에 따라 최적의 플라즈마 밀도 분포가 얻어지도록 제어하는 것이 가능해진다.Since the plasma density distribution can be controlled by the impedance control by the variable capacitors 21a and 21c in this manner, there is no need to replace the antennas, and there is no need to replace the antenna and to prepare the antenna for each application. Further, by controlling the position of the variable capacitor 21, fine current control can be performed, and it becomes possible to control so that an optimum plasma density distribution can be obtained in accordance with an application.

또, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 일 없이 여러 가지 변형 가능하다. 예컨대, 상기 실시예에서는, 3개의 안테나부를 마련한 경우에 대하여 나타냈지만, 이것에 한하지 않고 기판의 크기에 대응하여 4개 이상의 안테나부를 마련하더라도 좋다. 4개의 안테나부를 마련하는 경우에는, 예컨대, 도 4에 나타내는 바와 같이 구성할 수 있다. 즉, 도 2의 외측 안테나부(13a)의 더 외측에, 최외측 안테나부(13d)를 마련한 구성으로 할 수 있다. 이 예에서는, 최외측 안테나부(13d)는, 4개의 안테나선을 90˚씩 위치를 비키어 놓아 전체가 대략 직사각형 형상이 되도록, 또한 변의 중앙부가 1겹이 되도록 배치되어 있다. 그리고 최외측 안테나부(13d)의 각 안테나선으로는 4개의 단자(22d)를 통해서 급전되게 되어 있고, 그들의 외단부는 콘덴서(18d)를 통해서 접지되어 있다. 단, 콘덴서(18d)는 필수적이지 않다. 이 경우의 고주파 안테나(13)의 급전 회로는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 도 3의 급전 회로에 최외측 안테나부(13d)와 가변 콘덴서(21d)로 구성된 최외측 안테나 회로(61d)가 부가된 것이 된다. 최외측 안테나 회로(61d)의 임피던스 Zoutermost는 가변 콘덴서(21d)의 위치를 조절하여 그 용량을 변화시킴으로써 변화시킬 수 있고, 최외측 안테나 회로(61d)의 전류 Ioutermost는 임피던스 Zoutermost의 변화에 대응하여 변화시킬 수 있다.In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. For example, in the above embodiment, three antenna portions are provided. However, the present invention is not limited to this, and four or more antenna portions may be provided corresponding to the size of the substrate. In the case where four antenna portions are provided, for example, it can be configured as shown in Fig. That is, the outermost antenna portion 13d may be provided on the outer side of the outer side antenna portion 13a in Fig. In this example, the outermost antenna portion 13d is arranged such that the four antenna lines are placed at positions shifted by 90 degrees so that the entire antenna portion is substantially rectangular, and the center portions of the sides are one-ply. The respective antenna lines of the outermost antenna portion 13d are fed through four terminals 22d, and their outer ends are grounded via a capacitor 18d. However, the capacitor 18d is not essential. 5, an outermost antenna circuit 61d composed of an outermost antenna portion 13d and a variable capacitor 21d is connected to the power feeding circuit of Fig. . The impedance Z outermost of the outermost antenna circuit 61d can be changed by adjusting the position of the variable capacitor 21d to change its capacitance and the current I outermost of the outermost antenna circuit 61d can be changed by changing the impedance Z outermost Can be changed correspondingly.

또한, 상기 실시예에서는, 내측 안테나부(13b)의 변의 중앙부에서 4회전, 중간 안테나부(13c)의 변의 중앙부에서 3회전, 외측 안테나부(13a)의 변의 중앙부에서 2회전이 되도록 한 예를 나타냈지만, 이러한 구성에 한하는 것이 아니다.In the above embodiment, an example in which four turns at the center of the side of the inner antenna portion 13b, three turns at the center of the side of the middle antenna portion 13c, and two turns at the middle portion of the side of the outer antenna portion 13a But it is not limited to this configuration.

또한, 상기 실시예에서는, 가변 콘덴서를 외측 안테나부(13a)와 중간 안테나부(13c)에 접속한 예를 나타냈지만, 이것에 한하지 않고, 외측 안테나부(13a), 중간 안테나부(13c), 내측 안테나부(13b) 중 어느 2개에 마련하면 같은 기능을 얻을 수 있고, 조정하고 싶은 영역이 한정되어 있는 경우에는, 어느 1개에 마련하도록 하여도 좋다.In the above embodiment, the variable capacitor is connected to the outer antenna portion 13a and the intermediate antenna portion 13c. However, the outer antenna portion 13a, the intermediate antenna portion 13c, And the inner antenna portion 13b, the same function can be obtained. In the case where the area to be adjusted is limited, any one of them may be provided.

또한, 상기 실시예에서는 임피던스를 조정하기 위해 가변 콘덴서를 마련했지만, 가변 코일 등 다른 임피던스 조정 수단이더라도 좋다.In the above embodiment, the variable capacitor is provided to adjust the impedance, but may be another impedance adjusting means such as a variable coil.

또한, 본 발명을 애싱 장치에 적용한 경우에 대해서 나타냈지만, 애싱 장치에 한하지 않고, 에칭이나, CVD 성막 등의 다른 플라즈마 처리 장치에 적용할 수 있다. 또한, 피처리체로서 FPD 기판을 이용했지만, 본 발명은 이것에 한하지 않고 반도체웨어 등 다른 기판을 처리하는 경우에도 적용 가능하다.
In addition, although the present invention is applied to an ashing apparatus, the present invention is not limited to the ashing apparatus, but can be applied to other plasma processing apparatuses such as etching and CVD film formation. Further, although the FPD substrate is used as the object to be processed, the present invention is not limited to this, but can be applied to the case of processing other substrates such as semiconductor wafers.

1 : 본체 용기 2 : 유전체벽(유전체 부재)
3 : 안테나실 4 : 처리실
13 : 고주파 안테나 13a : 외측 안테나부
13b : 내측 안테나부 13c : 중간 안테나부
14 : 정합기 15 : 고주파 전원
16a, 16b, 16c : 급전 부재 20 : 처리 가스 공급계
21a, 21c : 가변 콘덴서 23 : 탑재대
30 : 배기 장치 50 : 제어부
51 : 사용자 인터페이스 52 : 기억부
61a : 외측 안테나 회로 61b : 내측 안테나 회로
61c : 중간 안테나 회로 G : 기판1: main body container 2: dielectric wall (dielectric member)
3: Antenna room 4: Treatment room
13: high frequency antenna 13a: outer antenna part
13b: inner antenna part 13c: middle antenna part
14: matching device 15: high frequency power source
16a, 16b, 16c: power supply member 20: process gas supply system
21a, 21c: variable capacitor 23:
30: Exhaust device 50:
51: user interface 52:
61a: outer antenna circuit 61b: inner antenna circuit
61c: intermediate antenna circuit G: substrate

Claims (4)

직사각형 형상의 피처리체를 수용하여 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과,
상기 처리실의 외부에 유전체 부재를 사이에 두고 배치되고, 고주파 전력이 공급됨으로써 상기 처리실 내에 유도 전계를 형성하는 동심 형상으로 마련된 3 이상의 직사각형 형상의 안테나부를 갖는 고주파 안테나와,
상기 각 안테나부를 포함하는 안테나 회로 중 적어도 하나의 임피던스를 조절하고, 이에 의해 상기 안테나부의 전류치를 제어하는 임피던스 조절 수단
을 구비하고,
상기 각 안테나부는, 90˚씩 위치를 비키어 놓아 직사각형의 소용돌이 형상으로, 또한 상기 직사각형의 안테나부의 각 변의 중앙부에서 다른 부분 보다도 감는 수가 적어지도록 배치된 4개의 안테나 선으로 구성된 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
A processing chamber for accommodating a rectangular shaped object to be processed and performing plasma processing,
A high frequency antenna having three or more rectangular antenna portions arranged concentrically to form an induction field in the treatment chamber by supplying a high frequency power to the treatment chamber via a dielectric member,
An impedance adjusting means for adjusting impedance of at least one of the antenna circuits including the antenna portions, thereby controlling a current value of the antenna portion;
And,
Wherein each of the antenna units is constituted by four antenna lines arranged in a rectangular shape of a spiral shape by being shifted by 90 占 and arranged so as to have a smaller number of turns than other portions in the central portion of each side of the rectangular antenna portion. Plasma processing apparatus.
제 1 항에 있어서,
상기 안테나부는, 내측의 안테나부로부터 외측의 안테나부를 향하여 감는 수가 적어지도록 각 안테나부의 감는 수가 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the number of turns of each antenna unit is set so that the number of turns of the antenna unit from the inner antenna unit toward the outer antenna unit is reduced.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 임피던스 조절 수단은, 상기 각 안테나부를 포함하는 안테나 회로 중 적어도 하나에 접속되고, 그 접속된 안테나 회로의 임피던스를 조절하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the impedance adjusting means is connected to at least one of the antenna circuits including the antenna portions, and adjusts the impedance of the connected antenna circuits.
제 3 항에 있어서,
상기 임피던스 조절 수단은, 가변 콘덴서를 갖는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.The method of claim 3,
Wherein the impedance adjusting means has a variable capacitor.
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