KR101867147B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기계적 강도를 유지하면서, 비교적 경량인 기구를 이용하여 금속창을 설치한 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
진공 배기된 처리 공간(100) 내에서 피처리 기판(G)에 대해서 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서, 금속제 처리 용기(10)는 피처리 기판(G)의 탑재대를 구비하고, 그 상면에 형성된 개구를 폐색하는 위치에, 절연 부재(31)를 통해 전도성 금속창(3)이 설치된다. 상기 금속창(3)은, 플라즈마 발생용의 플라즈마 안테나(5)의 상방측에 배치된 천정판부(61)에 매달려 지지된다. 더욱이, 이 천정판부(61)는, 횡가부(71, 711)와 그 각주부(72)를 구비한 골조 구조의 천정판 지지기구(7)에 의해 매달려 지지된다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 플라즈마화된 처리 가스에 의해 피처리 기판의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(LCD) 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD) 제조 공정에 있어서는, 피처리 기판인 유리 기판에 플라즈마화된 처리 가스를 공급하고, 에칭 처리나 성막 처리 등의 플라즈마 처리를 실시하는 공정이 존재한다. 이러한 플라즈마 처리에는, 플라즈마 에칭 장치나 플라즈마 CVD 장치 등의 여러 가지 플라즈마 처리 장치가 이용된다. 최근, 처리 가스를 플라즈마화 하는 방법으로 해서, 고진공도이고 고밀도의 플라즈마를 얻을 수 있다고 하는 큰 이점을 갖는 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma: ICP)가 주목 받고 있다.
한편, 유리 기판의 사이즈는 대형화가 진행되고 있다. 예를 들면, LCD용 직사각 형상 유리 기판에서는, 단변×장변의 길이가, 약 2200mm×약 2400mm, 더 나아가서는 약 2800mm×약 3000mm인 사이즈를 처리 가능한 플라즈마 처리 장치가 필요해지고 있다.
플라즈마 처리 장치의 대형화에 수반하여, 유리 기판의 상방측에 배치되며, 상기 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 안테나와 대향하여 마련되는 유전체창도 대형화되고 있다. 그러나, 유전체창을 구성하는 석영 등의 유전체 재료는 기계적 강도가 작고 무르기 때문에 대형화에는 적합하지 않다. 따라서 특허 문헌 1에는, 석영보다 강성이 높은 금속제의 금속창을 구비한 플라즈마 처리 장치가 기재되어 있다.
여기에서, 금속창을 거쳐서 유도 결합 플라즈마를 발생시키기 위해서는, 플라즈마 처리 장치의 본체를 이루는 금속제 처리 용기로부터 절연된 상태로 금속창을 설치할 필요가 있다. 또한, 진공 분위기가 되는 처리 공간을 구성하는 상기 금속창에 대해서는, 그 자체의 무게뿐만 아니라 대기압이 더해지기 때문에, 이러한 힘에 견딜 수 있도록 금속창을 지지하지 않으면 안 된다. 이 때문에, 금속창의 대형화에 수반하여, 상기 금속창을 처리 용기에 장착하는 기구까지도 대형화·대중량화되어 버린다고 하는 문제가 있다.
여기에서 특허 문헌 2에는, 유리 기판에 레이저 광을 조사하는 개질 처리가 실시되는 프로세스 챔버의 상부 덮개 부재에 대하여, 그 기계적 강도를 보강하는 리브 부재를 마련하여, 레이저 광을 투과시키는 윈도우의 경사짐이나 왜곡의 발생을 억제한 레이저 어닐링 장치가 기재되어 있다. 또한, 특허 문헌 3에는, FPD용 유리 기판의 처리를 실시하는 진공 처리 장치의 챔버부의 외벽면에, 리브 부재와, 리브 부재가 접합된 판상의 접합 부재로 이루어지며, 볼트에 의해서 상기 외벽면에 대해서 착탈 가능하게 구성된 보강 부재가 기재되어 있다.
그러나, 이러한 특허 문헌 2 및 3 중 어느 것에도, 처리 용기로부터 절연된 상태를 유지하면서 대형의 금속창을 설치하는 방법은 개시되어 있지 않다.
일본 특개2012－227427호 공보：단락 [0018], 도 1 일본 특허 제3451478호 공보：단락 [0002], [0018], 도 1, 2 일본 특허 제5232801호 공보：단락 [0028], [0029], 도 3
본 발명은 이와 같은 사정 하에서 이루어진 것으로, 그 목적은 기계적 강도를 유지하면서 경량의 기구를 이용하여 금속창을 장착한 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 플라즈마 처리 장치는, 진공 배기된 처리 공간 내의 피처리 기판에 대해, 플라즈마화된 처리 가스에 의한 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,
상기 피처리 기판이 탑재되는 탑재대를 구비하고, 상기 탑재대에 대향하는 상면이 개구함과 동시에 전기적으로 접지된 금속제의 처리 용기와;
상기 처리 용기의 개구부를 폐색하는 위치에 배치되어 상기 처리 공간을 형성함과 동시에, 절연 부재를 거쳐서 상기 처리 용기로부터 절연된 상태로 마련된 전도성 금속창과;
상기 금속창의 상방측에, 상기 금속창과 대향하도록 마련되고 유도 결합에 의해 상기 처리 가스를 플라즈마화 하기 위한 플라즈마 안테나와;
상기 금속창과 대향하도록 플라즈마 안테나의 상방측에 배치된 천정판부와, 이 천정판부에 마련되어 상기 금속창을 매달아 지지하기 위한 복수의 제 1 현수부를 구비한 금속창 지지기구와;
상기 천정판부를 상방측으로부터 매달아 지지하기 위한 복수의 제 2 현수부가 마련된 횡가부와, 상기 횡가부를 지지하기 위한 각주부를 구비한 골조 구조의 천정판 지지기구를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 플라즈마 처리 장치는, 이하의 구성을 구비하고 있어도 좋다.
(a) 상기 금속창은 복수의 부분창으로 분할되고, 인접하는 부분창끼리는 절연 부재를 거쳐서 서로 절연되어 있는 것. 상기 처리 용기와 금속창을 절연하는 절연 부재, 및 상기 금속창이 인접하는 부분창끼리를 절연하는 절연 부재는 상기 처리 용기에 의해 지지되고 있는 것.
(b) 상기 각주부는, 상기 개구부 둘레의 처리 용기 상에 마련되어 있는 것.
(c) 상기 천정판부는 전기적으로 접지된 금속제이며, 상기 제 1 현수부는, 상기 금속창과 천정판부를 절연하는 절연 부재를 구비하는 것. 상기 천정판 지지기구의 횡가부 및 각주부는, 상기 천정판부보다 전도성이 낮고 기계적 강도가 높은 금속제인 것.
(d) 상기 횡가부는 아치 형상으로 형성되어 있는 것.
(e) 상기 금속창은, 상기 처리 공간에 처리 가스를 공급하는 가스 샤워 헤드를 겸하고 있는 것.
본 발명은, 처리 공간을 구성하는 금속창을 천정판부에 매달아 지지하고, 또한, 이 천정판부를 골조 구조의 천정판 지지기구로 매달아 지지하므로, 금속창으로부터 가해지는 하중을 분산하여, 처리 용기에 금속창을 설치하는데 필요한 기계적 강도를 유지하면서, 상기 금속창을 지지하는 기구를 경량화할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 종단 측면도이다.
도 2는 상기 플라즈마 처리 장치의 일부 파단 평면도이다.
도 3은 상기 플라즈마 처리 장치에 마련된 금속창의 설치 상태를 도시하는 종단 측면도이다.
도 4는 비교예에 따른 플라즈마 처리 장치의 종단 측면도이다.
도 5는 플라즈마 처리 장치에 마련되어 있는 천정판 지지기구의 변형예를 도시하는 일부 파단 평면도이다.
도 6은 상기 천정판 지지기구의 다른 변형예를 도시하는 종단 측면도이다.
도 7은 상기 천정판 지지기구의 또 다른 변형예를 도시하는 종단 측면도이다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치(1)의 구성을 설명한다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 피처리 기판인 직사각형 기판, 예를 들면, FPD용 기판(G) 상에 박막 트랜지스터를 형성할 때의 메탈막, ITO막, 산화막 등을 형성하는 성막 처리나 이러한 막을 에칭하는 에칭 처리, 레지스트막의 애싱 처리 등의 각종 플라즈마 처리에 이용할 수 있다. 여기에서, FPD로서는, 액정 디스플레이(LCD), 일렉트로 루미네센스(Electro Luminescence: EL) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등이 예시된다. 또한, 플라즈마 처리 장치(1)는, FPD용 기판(G)에 한정되지 않고, 태양 전지 패널용 기판(G)에 대한 상술한 각종 플라즈마 처리에도 이용할 수 있다.
도 1의 종단 측면도에 도시된 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(1)는, 전도성 재료, 예를 들면 내벽면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어진 각통 형상의 용기 본체(10)를 구비하고, 상기 용기 본체(10)는 전기적으로 접지되어 있다. 용기 본체(10)의 상면에는 개구부가 형성되고, 이 개구부는, 상기 용기 본체(10)와 절연되어 마련된 직사각 형상의 금속창(3)에 의해서 기밀하게 폐색된다. 이러한 용기 본체(10) 및 금속창(3)에 의해서 둘러싸인 공간은 기판(G)의 처리 공간(100)이 되고, 금속창(3)의 상방측 공간은, 고주파 안테나(플라즈마 안테나)(5)가 배치되는 안테나실(50)이 된다. 또한 처리 공간(100)의 측벽에는, 유리 기판(이하, 간단히 “기판”이라 함)(G)을 반입출하기 위한 반입출구(101) 및 반입출구(101)를 개폐하는 게이트 밸브(102)가 마련되어 있다.
처리 공간(100)의 하부측에는, 상기 금속창(3)과 대향하도록 하여 기판(G)을 탑재하기 위한 탑재대(13)가 마련되어 있다. 탑재대(13)는 전도성 재료, 예를 들면 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 구성되어 있다. 탑재대(13)에 탑재된 기판(G)은 도시하지 않은 정전척에 의해 흡착 유지된다. 탑재대(13)는 절연체틀(14) 내에 수납되고, 이 절연체틀(14)을 통해 용기 본체(10)의 저면에 설치되어 있다.
탑재대(13)에는 정합기(151)를 통해 제 2 고주파 전원(152)이 접속되어 있다. 제 2 고주파 전원(152)은 바이어스용 고주파 전력, 예를 들면 주파수가 3.2MHz인 고주파 전력을 탑재대(13)에 인가한다. 이 바이어스용 고주파 전력에 의해 생성된 셀프 바이어스에 의해서, 처리 공간(100) 내에 생성된 플라즈마 중의 이온을 기판(G)으로 끌어들일 수 있다.　
또한, 탑재대(13) 내에는, 기판(G)의 온도를 제어하기 위해서, 세라믹 히터 등의 가열 수단과 냉매 유로로 이루어지는 온도 제어 기구, 온도 센서, 기판(G)의 이면에 열 전달용의 He 가스를 공급하기 위한 가스 유로가 마련되어 있다 (모두 도시하지 않음).
또한, 용기 본체(10)의 저면에는 배기구(103)가 형성되고, 이 배기구(103)에는 진공 펌프 등을 포함하는 진공 배기부(12)가 접속되어 있다. 처리 공간(100)의 내부는 이 진공 배기부(12)에 의해서 플라즈마 처리시의 압력으로 진공 배기된다.
금속창(3)은, 예를 들면 비자성체로 전도성 금속, 알루미늄 또는 알루미늄을 포함하는 합금 등으로 구성된다. 또한, 금속창(3)의 내플라즈마성을 향상시키기 위해서, 금속창(3)의 처리 공간(100)측의 면에 유전체 막이나 유전체 커버를 설치해도 좋다. 유전체 막으로서는 양극 산화막 또는 용사 세라믹스막을 예로 들 수 있다. 또한, 유전체 커버로서는 석영제 또는 세라믹스제의 것을 예로 들 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 용기 본체(10)의 측벽의 상면측에는, 알루미늄 등의 금속으로 이루어지는 직사각 형상의 금속틀(11)이 마련되어 있다. 용기 본체(10)와 금속틀(11) 사이에는, 처리 공간(100)을 기밀하게 유지하기 위한 시일 부재(110)가 마련되어 있다. 여기에서 용기 본체(10) 및 금속틀(11)은 본 실시 형태의 처리 용기를 구성하고 있다.
더욱이, 본 예의 금속창(3)은 복수의 부분창(30)으로 분할되고, 이러한 부분창(30)이 금속틀(11) 내측에 배치되어, 전체적으로 직사각 형상인 금속창(3)을 구성하고 있다. 서로 분할된 부분창(30)은, 절연 부재(31)에 의해서 금속틀(11)이나 그 하방측의 용기 본체(10)로부터 전기적으로 절연됨과 동시에, 인접하는 부분창(30)끼리도 절연 부재(31)에 의해서 서로 절연되어 있다.
절연 부재(31)는, 예를 들어 금속틀(11)에 의해 지지된다. 한편, 절연 부재(31)에 의해서 금속틀(11)이나 인접하는 부분창(30)으로부터 절연된 각 부분창(30)은, 이러한 절연 부재(31)와는 독립하여, 천정판부(61)로부터 매달려 지지되고 있다. 금속창(3)(부분창(30))을 매달아 지지하는 기구에 대해서는, 후단에서 자세하게 설명한다.
또한, 부분창(30)의 분할 형상은 직사각 형상에 한정되는 것은 아니다. 또한, 절연 부재(31)를 보강하기 위해서, 상면측에서 보아 금속틀(11)의 내면을 분할하도록 금속보를 설치하고, 이 금속틀로 절연 부재(31)를 지지하는 구성으로 해도 좋다.
더욱이, 본 예의 부분창(30)은 처리 가스 공급용 샤워 헤드를 겸하고 있다. 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각 부분창(30)의 내부에는 처리 가스를 확산시키는 처리 가스 확산실(301)이 형성되어 있다. 또한, 각 부분창(30)의 하면에는, 처리 가스 확산실(301)로부터 처리 공간(100)에 대하여 처리 가스를 공급하기 위한 복수의 처리 가스 토출 구멍(302)이 형성되어 있다. 그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 각 부분창(30)의 처리 가스 확산실(301)은, 가스 공급관(41)을 통해 처리 가스 공급부(42)에 접속되어 있다. 처리 가스 공급부(42)로부터는, 상술한 성막 처리, 에칭 처리, 애싱 처리 등에 필요한 처리 가스가 공급된다. 또한, 도시의 편의상 도 1에는 1개의 부분창(30)에 처리 가스 공급부(42)를 접속한 상태를 도시하고 있지만, 실제로는 각 부분창(30)의 처리 가스 확산실(301)이 처리 가스 공급부(42)에 접속된다.
더욱이 안테나실(50) 내부에는, 부분창(30)에 인접하도록 고주파 안테나(5)가 배치되어 있다. 고주파 안테나(5)는, 예를 들면, 도시하지 않은 절연 부재로 이루어지는 스페이서를 통해 부분창(30)으로부터 이격되어 배치된다. 예를 들면 고주파 안테나(5)는, 각 부분창(30)에 대응하는 면 내에서, 직사각 형상의 금속창(3)의 둘레 방향을 따라 주회하도록 와권 형상으로 형성된다. 또한, 고주파 안테나(5)의 형상은 와권 형상에 한정되는 것이 아니고, 한 개 또는 복수의 안테나선을 환상으로 한 환상 안테나여도 좋다. 더욱이, 각도를 어긋나게 하면서 복수의 안테나선을 감아서, 전체가 와권 형상이 되도록 한 다중 안테나를 채용해도 좋다. 이와 같이, 금속창(3)이나 금속창(3)을 구성하는 각 부분창(30)에 대응하는 면 내에서, 그 둘레 방향을 따라 주회하도록 안테나선이 마련되어 있으면, 고주파 안테나(5)의 구조는 상관없다.
각 고주파 안테나(5)에는 정합기(511)를 통해 제 1 고주파 전원(512)이 접속되어 있다. 각 고주파 안테나(5)에는 제 1 고주파 전원(512)으로부터 정합기(511)를 통해, 예를 들면 13.56MHz의 고주파 전력이 공급된다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 동안 부분창(30) 각각의 표면에 와전류가 야기되고, 이러한 와전류에 의해서 처리 공간(100) 내부에 유도 전기장이 형성된다. 가스 토출 구멍(302)으로부터 토출된 처리 가스는 유도 전기장에 의해서 처리 공간(100) 내부에서 플라즈마화된다.
더욱이 도 1에 도시된 바와 같이, 이 플라즈마 처리 장치(1)에는 제어부(8)가 마련되어 있다. 제어부(8)는 도시하지 않은 CPU(Central Processing Unit)와 기억부를 구비한 컴퓨터로 이루어지고, 이 기억부에는, 기판(G)이 배치된 처리 공간(100) 내를 진공 배기하고, 고주파 안테나(5)를 이용하여 처리 가스를 플라즈마화 하여 기판(G)을 처리하는 동작을 실행시키는 제어 신호를 출력하기 위한 스텝(명령)군이 짜여진 프로그램이 기록되어 있다. 이 프로그램은, 예를 들면 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 마그넷 옵티컬 디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체에 저장되고, 그곳으로부터 기억부에 인스톨 된다.
이상 설명한 구성을 구비하는 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서, 금속창(3)을 지지하는 기구는, 금속창(3)의 무게에 더하여 금속창(3)에 가해지는 대기압에 견딜 수 있는 능력이 필요하다. 그러나, 예를 들어 각 부분창(30)의 둘레에 배치된 절연 부재(31)는 기계적 강도가 작고 무르기 때문에, 이러한 큰 힘이 가해지는 부재를 지지하는 기구로서는 적합하지 않다. 한편, 절연 부재(31)로 부분창(30)을 지지 가능하도록 금속보 등을 이용하여 절연 부재(31)를 보강하면, 플라즈마의 형성에 기여하지 않는 금속보의 면적이 증가할 뿐만 아니라, 플라즈마를 형성하기 위한 유도 전기장까지도 약해져 버리는 것을 알 수 있다.
금속창(3)의 지지기구로서, 예를 들면 도 4의 플라즈마 처리 장치(1a)에 도시된 바와 같이, 안테나실(50)의 주위를 측벽부(63)로 둘러싸고, 그 상면측에 천정판부(61a)를 배치하여 금속창(3)과 천정판부(61a)를 상하로 대향시키고, 금속창 현수부(62)를 통해 천정판부(61a)에 의해 각 부분창(30)을 매달아 지지하는 기구를 생각할 수 있다. 여기에서 천정판부(61a)는, 전도성이 높은 알루미늄 등이 채용된다. 따라서, 알루미늄제의 천정판부(61a)에 의해 지지기구를 구성하는 전제로 강도 설계를 실시한 바, 상술한 바와 같이 약 2200mm×약 2400mm 사이즈인 기판(G)을 처리하는 플라즈마 처리 장치(1a)에서는, 금속창(3)측으로부터 가해지는 하중을 지지하기 위해 천정판부(61a)의 두께가 10cm 이상이 되었다. 이러한 두꺼운 천정판부(61a)를 지지하기 위해서는, 측벽부(63)의 두께 치수도 증대하고, 금속창(3)의 지지기구가 대형화·대중량화 되어 버리는 것이 알려져 있다.
상술한 문제를 해결하기 위해서, 본 실시 형태의 플라즈마 처리 장치(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이 천정판부(61)를 이용하여 금속창(3)을 매달아 지지하는 방식을 유지하면서, 천정판부(61)를 보강·지지하는 골조 구조의 천정판 지지기구(7)를 설치한 구조로 이루어져 있다. 천정판 지지기구(7)에 의해서 천정판부(61)를 보강함으로써, 천정판부(61)의 두께를 10cm 이하로 저감하고, 또한 천정판 지지기구(7)를 골조 구조로 함으로써, 도 4의 플라즈마 처리 장치(1a)에 도시한 측벽부(63)의 설치를 생략하고 있다.
이하, 금속창(3)의 지지기구의 구성에 대해 상세하게 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들어 천정판부(61)는 금속창(3)과 거의 동일한 크기인 알루미늄제 판재로 구성되고, 안테나실(50)을 사이에 두고 그 하면을 금속창(3)에 대향시키도록 배치되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이 천정판부(61)는 전기적으로 접지되어 있다. 또한, 천정판부(61)의 하면과 부분창(30)의 상면 사이에는, 제 1 현수부인 복수의 금속창 현수부(62)가 장착되어 있고, 이러한 금속창 현수부(62)에 의해서 금속창(3)(부분창(30))이 매달려 지지되고 있다. 또한, 여기에서 부분창(30)은, 금속창 현수부(62)에 대해서 전기적으로 뜬 상태가 되도록, 상기 금속창 현수부(62)에 대해서 절연되어 있다. 이러한 천정판부(61) 및 금속창 현수부(62)는 본 실시 형태의 금속창 지지기구에 해당한다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 금속창 현수부(62)는 상단부에 플랜지부(621)가 형성된 금속제의 봉 형상의 부재이다. 이 금속창 현수부(62)의 플랜지부(621)는, 볼트(622)에 의해서 천정판부(61)의 하면에 체결된다.
또한, 각 금속창 현수부(62)를 인접하는 부분창(30)의 경계에 배치하고, 1개의 금속창 현수부(62)에 의해서 2개의 부분창(30)을 매달아 지지함으로써 금속창 현수부(62)의 설치 개수의 증대를 억제해도 좋다. 더욱이, 이 금속창 현수부(62)에는, 부분창(30)의 처리 가스 확산실(301)에 처리 가스를 공급하는 상술한 가스 공급관(41)을 형성해도 좋다.
도 4의 플라즈마 처리 장치(1a)를 이용하여 설명한 바와 같이, 전면에 걸쳐 강한 인장 하중이 가해지는 금속창(3)을 천정판부(61a) 만으로 지지하면, 두꺼운 판재를 사용하지 않을 수 없어, 금속창(3)의 지지기구가 대중량화되어 버린다. 따라서, 본 예의 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 골조 구조의 천정판 지지기구(7)를 이용하여 천정판부(61)를 추가로 매달아 지지하는 구성을 채용하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 천정판 지지기구(7)는, 천정판부(61)의 상면측에 걸쳐 놓인 복수 개의 횡봉부(71)와, 각 횡봉부(71)를 지지하는 각주부(72)를 구비한 골조 구조로 되어 있다. 예를 들어 각 각주부(72)는, 상방측을 향하여 연장 돌출하도록 배치된 봉 형상의 부재이며, 알루미늄보다 기계적 강도(굽힘 강도나 인장 강도)가 높은 철제로 되어 있다. 각 각주부(72)는, 그 하단부에 형성된 플랜지부(720)를 통해 금속틀(11)의 상면측에 체결되어 있다.
각주부(72)의 상단에는, 상면측에서 보아 용기 본체(10)의 내측을 향하여 경사 상방으로 굴곡진 경사부(711)를 통해, 횡방향으로 연장하는 봉 형상의 횡봉부(71)가 접속되어 있다. 이러한 횡봉부(71)와 그 양단의 경사부(711)에 대해서도, 철제의 부재에 의해 구성되어 있다. 또한, 횡봉부(71)와 경사부(711)에 의해 복수의 직선으로 이루어지는 아치 구조가 형성되어 있음으로써, 천정판 지지기구(7)의 강도를 향상시키고 있다. 횡봉부(71) 및 경사부(711)는 본 실시 형태의 횡가부에 해당한다. 또한, 곡선상의 아치에 의해 상기 횡가부를 구성해도 좋은 것은 물론이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 각 횡봉부(71)는, 금속틀(11)(용기 본체(10) 측벽) 각 변의 중앙부 및 금속틀(11)의 네 모서리로부터, 천정판부(61)의 상방측의 중앙부를 향하여 연장 돌출하고, 금속제의 직사각 형상의 틀체로 이루어지는 연결부(712)를 통해 서로 연결되어 있다. 연결부(712)의 개구부(710)는 고주파 안테나(5)에의 급전선이나 가스 공급관(41)을 통하게 하는 것 외에, 연결부(712)의 상면에는 각 고주파 안테나(5)에 전극을 분배하는, 도시하지 않은 분배기나 정합기(511) 등이 배치된다.
횡봉부(71) 및 경사부(711)의 하면에는, 제 2 현수부인 복수의 천정판 현수부(73)가 장착되고, 이러한 천정판 현수부(73)에 의해서 천정판부(61)가 매달려 지지되고 있다. 또한, 본 예에서는, 횡봉부(71)의 하면으로부터 하방측을 향하여 연장 돌출하는 봉 형상의 필러 부재(73a)와, 경사부(711)의 하면으로부터 하방측을 향하여 연장 돌출하는 판상의 리브 부재(73b)인 2종류의 천정판 현수부(73)가 마련되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 필러 부재(73a)는 상단부 및 하단부에 플랜지부(731)를 구비한 철제의 봉 형상의 부재이며, 볼트(732)에 의해서 상단부 측의 플랜지부(731)가 횡봉부(71)의 하면에 체결되어 있다. 또한, 필러 부재(73a)의 하단부 측의 플랜지부(731)는, 볼트(732)에 의해서 천정판부(61)의 상면에 체결되어 있다. 리브 부재(73b)에 대해서도, 플랜지부 등을 통해 경사부(711)의 하면 및 천정판부(61)의 상면에 체결되어 있는 점은 동일하므로, 도시는 생략한다. 또한, 필러 부재(73a, 73b)는 용접 등에 의해 횡봉부(71) 및 경사부(711)와 일체가 되도록 구성해도 좋다.
이상에 설명한 구성에 의해, 금속창(3)(부분창(30))을 매달아 지지하는 천정판부(61)는, 또한, 천정판 지지기구(7)(횡봉부(71), 경사부(711), 각주부(72))에 의해서 매달아 지지되는 구조로 되어 있다.
이하, 상술한 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치(1)의 작용에 대해 설명한다.
처음에, 게이트 밸브(102)를 열고, 인접하는 진공 반송실로부터 반송 기구(모두 도시하지 않음)에 의해 반입출구(101)를 통해 처리 공간(100) 내에 기판(G)을 반입한다. 그 다음, 탑재대(13) 상에 기판(G)을 탑재하고, 도시하지 않은 정전척에 의해 고정하는 한편, 상기 반송 기구를 처리 공간(100)으로부터 퇴피시키고 게이트 밸브(102)를 닫는다.
그 후, 처리 가스 공급부(42)로부터 각 부분창(30)의 처리 가스 확산실(301)을 통해 처리 공간(100) 내에 처리 가스를 공급하는 한편, 진공 배기부(12)에 의해 처리 공간(100) 내의 진공 배기를 실시하여, 처리 공간(100) 내를 예를 들면 0.66~26.6Pa 정도의 압력 분위기로 조절한다. 또한, 도시하지 않은 가스 유로로부터 기판(G)에 열 전달용 He 가스를 공급한다.
그 다음, 제 1 고주파 전원(512)으로부터 고주파 안테나(5)에 고주파 전력을 인가하고, 이것에 의해 금속창(3)을 통해 처리 공간(100) 내에 균일한 유도 전기장을 생성한다. 이 결과, 유도 전기장에 의해 처리 공간(100) 내에서 처리 가스가 플라즈마화 하여, 고밀도의 유도 결합 플라즈마가 생성된다. 그리고, 제 2 고주파 전원(152)으로부터 탑재대(13)에 인가된 바이어스용 고주파 전력에 의해, 플라즈마 중의 이온이 기판(G)을 향해서 끌어들여져 기판(G)의 플라즈마 처리가 실시된다.
그리고, 미리 설정한 시간만큼 플라즈마 처리를 실시하면, 각 고주파 전원(512, 152)으로부터의 전력 공급, 처리 가스 공급부(42)로부터의 처리 가스 공급 및 처리 공간(100) 내의 진공 배기를 정지하고, 반입시와는 반대의 순서로 기판(G)을 반출한다.
이상에서 동작 설명을 한 처리 공간(100)의 내부는, 상술한 바와 같이 고진공 상태로 진공 배기되고, 처리 공간(100)의 상면측에 배치된 금속창(3)(부분창(30))에는, 그 무게 외에 대기압이 가해진다. 금속창(3)은, 이러한 힘에 저항하여 천정판부(61)에 의해서 매달려 지지되고, 용기 본체(10)와의 사이에 처리 공간(100)을 형성한 상태를 유지한다.
여기에서, 금속창(3)을 매달아 지지하는 천정판부(61)는, 천정판부(61)보다 기계적 강도가 높은 부재로 이루어지는 골조 구조의 천정판 지지기구(7)에 의해서 다시 매달려 지지되어 보강되고 있다. 한편, 천정판 지지기구(7)의 각주부(72)는, 금속틀(11)의 상면측에 장착되어 있기 때문에, 금속창(3)이 매달린 하중은, 천정판 지지기구(7)를 통해 그 각주부(72)에 분산되고, 금속틀(11)(즉 용기 본체(10) 측벽)을 가압하는 힘으로 변환된다. 처리 공간(100) 내의 진공 분위기에 대한 내압 성능을 갖는 용기 본체(10)는, 상기 가압력에 저항하여 안정되고, 천정판 지지기구(7)를 지지할 수 있는 충분한 강도가 있다.
본 발명의 플라즈마 처리 장치(1)에 의하면 이하의 효과를 가진다. 처리 공간(100)을 구성하는 금속창(3)을 천정판부(61)에 매달아 지지하고, 또한, 이 천정판부(61)를 기계적 강도가 높은 부재로 이루어지는 골조 구조의 천정판 지지기구(7)에서 매달아 지지하므로, 금속창(3)이 매달린 하중을 분산할 수 있다.
이 결과, 도 4의 플라즈마 처리 장치(1a)에 도시한 알루미늄제의 천정판부(61a)와, 그 주연부에 마련된 측벽부(63)에 의해 금속창(3)을 매달아 지지하는 경우에 비해, 금속창(3)을 장착하는데 필요한 기계적 강도를 유지하면서, 상기 금속창(3)을 지지하는 기구를 경량화할 수 있다.
또한, 도 4의 측벽부(63)와 비교했을 때, 본 발명의 천정판 지지기구(7)의 “골조 구조”는, 각각 금속틀(11)(용기 본체(10) 측벽)의 단변 및 장변보다 가로폭이 짧은 부재에 의해서 천정판 지지기구(7)가 구성되어 있는 경우를 말한다. 예를 들면, 골조 구조의 부재에는 수cm~수십cm 정도의 가로폭의 부재가 이용된다.
여기에서, 천정판 지지기구(7)의 구성은, 도 1 내지 도 3을 이용하여 도시한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 여러 가지 변화를 채용할 수 있다.
또한, 이하에 설명하는 도 5 내지 도 7의 각 도면에 있어서, 도 1 내지 도 3에 도시한 것과 공통인 구성요소에 대해서는, 이러한 도면에 부여한 것과 공통인 부호를 부여하고 있다.
천정판 지지기구(7)의 평면 형상은, 도 2에 도시한 바와 같이 각 횡봉부(71)가 용기 본체(10)의 중앙부측으로부터 방사상으로 연장하도록 배치되어 있는 경우에 한정되지 않는다. 예를 들면 도 5에 도시된 바와 같이, 용기 본체(10)의 단변 방향을 따라서, 서로 평행하게 복수 개의 횡봉부(71)를 배치하는 구성으로 해도 좋다.
또한, 천정판부(61)를 지지하는 방법은, 그 전체 면을 매달아 지지하는 것에 의해서만 지지하는 경우에 한정되지 않는다. 예를 들면 도 6에 도시된 플라즈마 처리 장치(1b)의 천정판 지지기구(7a)와 같이, 천정판부(61)의 주연부에 대해서는, 각주부(72)의 측면에 설치한 천정판 지지부(721)에 의해서 하면측으로부터 지지해도 좋다.
더욱이, 천정판 지지기구(7)는 금속틀(11)의 상면(용기 본체(10)의 측벽상)에 설치하는 것도 필수는 아니다. 예를 들면 도 7에 도시된 플라즈마 처리 장치(1c)의 천정판 지지기구(7b)와 같이, 플라즈마 처리 장치(1c)가 배치되는 바닥면이나 대좌면 등에 각주부(72)를 설치해도 좋다. 여기에서, 각주부(72)가 고정되는 바닥면이나 대좌면의 높이 위치는, 반드시 천정판부(61)보다 하방측이 아니어도 좋다. 안정되어 각주부(72)를 고정할 수 있으면, 천정판부(61)와 동일한 높이 또는, 이것보다 높은 위치에 있는 바닥면이나 대좌면에 각주부(72)를 고정해도 좋다.
그리고, 천정판 지지기구(7, 7a, 7b)는, 상하 방향으로 연장하는 봉 형상의 각주부(72)를 설치하는 것이 필수는 아니다. 예를 들면 아치 형상의 횡가부(도 1에 도시된 횡봉부(71) 및 경사부(711), 또는 곡선상의 아치로 이루어지는 횡가부)의 하단부를 금속틀(11) 등의 상면에 직접 고정해도 좋다. 이 경우에는, 이러한 아치의 기단부가 각주부가 된다.
이 외에, 금속창(3)의 구성에 대해서도 여러 가지 변형이 가능하다. 예를 들면 금속창(3)에 온도 조정용의 유체를 통류시키는 유로를 설치하여, 금속창(3)의 온도 조정을 실시하는 구성으로 해도 좋다. 이 경우에는, 금속창 현수부(62)에 상기 온도 조정용의 유체를 통류시키는 유로를 설치해도 좋다.
그리고, 천정판부(61)는 1장의 판재로 구성되어 있는 경우에 한정되지 않고, 복수의 판재로 분할되어 있어도 좋다. 이러한 복수의 천정판부(61)를 공통의 천정판 지지기구(7)에 매달아 지지해도 좋고, 각 천정판부(61)를 서로 다른 복수의 천정판 지지기구(7)로 지지해도 좋다.
또한, 철보다 전도성이 높은 알루미늄제의 1장의 판으로 천정판부(61)를 구성함으로써, 접지된 천정판부(61)의 제전이 용이하게 된다고 하는 효과도 있다.
그리고 또한, 피처리 기판으로서 FPD 기판을 이용한 실시예를 나타냈지만, 직사각 형상의 기판이면 태양 전지 패널용 기판 등 다른 종류의 기판에 대한 플라즈마 처리에도 적용 가능하다.
G 유리 기판
1, 1a~1c 플라즈마 처리 장치
10 용기 본체
100 처리 공간
11 금속틀
13 탑재대
3 금속창
30 부분창
31 절연 부재
5 고주파 안테나
61, 61a 천정판부
62 금속창 현수부
7, 7a~7c 천정판 지지기구
71 횡봉부
711 경사부
72 각주부
721 천정판 지지부
73 천정판 현수부
8 제어부

Claims (8)

  1. 진공 배기된 처리 공간 내의 피처리 기판에 대해, 플라즈마화된 처리 가스에 의해 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    상기 피처리 기판이 탑재되는 탑재대를 구비하고, 상기 탑재대에 대향하는 상면이 개구함과 동시에, 전기적으로 접지된 금속제의 처리 용기와,
    상기 처리 용기의 개구부를 폐색하는 위치에 배치되어 상기 처리 공간을 형성함과 동시에, 절연 부재를 거쳐서 상기 처리 용기로부터 절연된 상태로 설치된 전도성의 금속창과,
    상기 금속창의 상방측에, 상기 금속창과 대향하도록 설치되고, 유도 결합에 의해 상기 처리 가스를 플라즈마화 하기 위한 플라즈마 안테나와,
    상기 금속창과 대향하도록 플라즈마 안테나의 상방측에 배치된 천정판부와, 이 천정판부에 설치되어 상기 금속창을 매달아 지지하기 위한 복수의 제 1 현수부를 구비한 금속창 지지기구와,
    상기 천정판부를 상방측으로부터 매달아 지지하기 위한 복수의 제 2 현수부가 설치된 횡가부와, 상기 횡가부를 지지하기 위한 각주부를 구비한 골조 구조의 천정판 지지기구를 구비하며,
    상기 각주부는, 상기 개구부 둘레의 처리 용기 상에 설치되어 있고,
    상기 천정판 지지기구의 횡가부 및 각주부는, 상기 천정판부보다 기계적 강도가 높은 금속제인 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속창은 복수의 부분창으로 분할되고, 인접하는 부분창끼리는 절연 부재를 거쳐서 서로 절연되어 있는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 처리 용기와 금속창을 절연하는 절연 부재, 및 상기 금속창이 인접하는 부분창끼리를 절연하는 절연 부재는 상기 처리 용기에 의해 지지되고 있는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 천정판부는 전기적으로 접지된 금속제이며, 상기 제 1 현수부는 상기 금속창과 천정판부를 절연하는 절연 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 천정판 지지기구의 횡가부 및 각주부는, 상기 천정판부보다 전도성이 낮은 금속제인 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 횡가부는 아치 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속창은, 상기 처리 공간에 처리 가스를 공급하는 가스 샤워 헤드를 겸하고 있는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
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