KR102485714B1

KR102485714B1 - 플라즈마 처리 장치

Info

Publication number: KR102485714B1
Application number: KR1020200119852A
Authority: KR
Inventors: 히데히토 스에키; 다카시 오모리; 요우헤이 야마다; 겐이치 엔도; 도시히로 도조; 히로미치 이토
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2019-09-26
Filing date: 2020-09-17
Publication date: 2023-01-05
Also published as: TW202119461A; CN112563110A; JP7308711B2; JP2021052140A; KR20210036818A

Abstract

본 발명은, 플라즈마가 불안정해지는 것을 억제하는 것을 목적으로 한다.
처리실은, 기판이 배치되는 배치대가 내부에 설치되고, 기판에 대한 플라즈마 처리가 실시된다. 고주파 전원은, 배치대에 바이어스용 고주파 전력을 공급한다. 복수의 배플판은, 배치대의 상면의 외주를 둘러싸고, 서로 이격되어 배치되어 있다. 오목부는, 적어도 한 쌍의 인접한 배플판 사이에, 바닥벽과 복수의 측벽을 포함하는 내벽부를 가지며, 배치대에 대한 대향 전극을 구성한다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}

본 개시는, 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 기판이 배치되는 배치대 주위에, 플라즈마 처리를 행하는 처리 공간과 배기계로 이어지는 배기 공간으로 칸막이하도록 칸막이 부재를 설치한 플라즈마 처리 장치가 개시되어 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2015-216260호 공보

본 개시는, 플라즈마가 불안정해지는 것을 억제하는 기술을 제공한다.

본 개시의 일 양태에 따른 플라즈마 처리 장치는, 처리실과, 고주파 전원과, 복수의 배플판과, 오목부를 갖는다. 처리실은, 기판이 배치되는 배치대가 내부에 설치되고, 기판에 대한 플라즈마 처리가 실시된다. 고주파 전원은, 배치대에 바이어스용 고주파 전력을 공급한다. 복수의 배플판은, 배치대의 상면의 외주를 둘러싸고, 서로 이격되어 배치되어 있다. 오목부는, 적어도 한 쌍의 인접한 배플판 사이에, 바닥벽과 복수의 측벽을 포함하는 내벽부를 가지며, 배치대에 대한 대향 전극을 구성한다.

본 개시에 따르면, 플라즈마가 불안정해지는 것을 억제할 수 있다.

도 1은 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략 구성의 일례를 나타낸 수직 단면도이다.
도 2a는 실시형태에 따른 처리실 내의 구성의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 2b는 실시형태에 따른 처리실 내의 구성의 일례를 나타낸 수평 단면도이다.
도 3은 실시형태에 따른 처리실의 배기의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4는 다른 실시형태에 따른 핀의 배치의 일례를 나타낸 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본원의 개시하는 플라즈마 처리 장치의 실시형태에 대해서 상세히 설명한다. 또한, 본 실시형태에 의해, 개시된 플라즈마 처리 장치가 한정되는 것은 아니다.

그런데, 플랫 패널 디스플레이(FPD)의 제조 공정에서는, 유리 기판 등의 기판에 대하여 플라즈마 에칭이나 성막 처리 등의 플라즈마 처리를 행하는 공정이 존재한다. 플라즈마 처리에는, 플라즈마 에칭 장치나 플라즈마 CVD 성막 장치 등의 여러 가지 플라즈마 처리 장치가 이용된다.

플라즈마 처리 장치는, 플라즈마에 의한 기판 처리를 행할 때, 이온 인입을 위해 배치대가 되는 하부 전극에 바이어스용 고주파 전력을 공급한다. 한편, 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마에 의한 처리 능력을 높이기 위해 고압력·고파워의 플라즈마가 요구되지만, 그에 따라 플라즈마가 불안정해지는 경향이 있다. 그래서, 플라즈마가 불안정해지는 것을 억제하는 것이 기대되고 있다.

[플라즈마 처리 장치의 구성]

처음에, 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)의 구성에 대해서 설명한다. 도 1은 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략 구성의 일례를 나타낸 수직 단면도이다. 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는, 유도 결합 플라즈마를 생성하고, 예컨대, FPD용 유리 기판과 같은 직사각형의 기판에 대하여 에칭 처리나 애싱 처리 등의 유도 결합 플라즈마 처리를 행하는 유도 결합형 플라즈마 처리 장치로서 구성된다.

플라즈마 처리 장치(10)는, 도전성 재료, 예컨대, 내벽면이 양극 산화 처리된 알루미늄을 포함하는 각통 형상의 기밀한 본체 용기(1)를 갖는다. 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. 유전체벽(2)은, 처리실(4)의 천장벽을 구성하고 있다. 유전체벽(2)은, Al₂O₃ 등의 세라믹스, 석영 등으로 구성되어 있다.

본체 용기(1)에 있어서의 안테나실(3)의 측벽(3a)과 처리실(4)의 측벽(4a) 사이에는 내측으로 돌출된 지지 선반(5)이 설치되어 있다. 지지 선반(5) 위에는, 유전체벽(2)이 배치된다.

유전체벽(2)의 하측 부분에는, 처리 가스 공급용 샤워 케이스(11)가 끼워져 있다. 샤워 케이스(1)는, 십자형으로 설치되어 있고, 유전체벽(2)을 아래에서부터 지지하는 구조, 예컨대, 빔 구조로 되어 있다. 또한, 상기 유전체벽(2)을 지지하는 샤워 케이스(11)는, 복수개의 서스팬더(도시하지 않음)에 의해 본체 용기(1)의 천장에 매달린 상태로 되어 있다. 지지 선반(5) 및 샤워 케이스(11)는, 유전체 부재로 피복되어 있어도 좋다.

샤워 케이스(11)는, 도전성 재료, 바람직하게는 금속, 예컨대 오염물이 발생하지 않도록 내면 또는 외면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 구성되어 있다. 샤워 케이스(11)에는, 수평으로 신장되는 가스 유로(120가 형성되어 있다. 가스 유로(12)에는, 아래쪽을 향해 연장되는 복수의 가스 토출 구멍(12a)이 연통되어 있다. 한편, 유전체벽(2)의 상면 중앙에는, 가스 유로(12)에 연통하도록 가스 공급관(20a)이 설치되어 있다. 가스 공급관(20a)은, 본체 용기(1)의 천장으로부터 외측으로 관통하고, 처리 가스 공급원 및 밸브 시스템 등을 포함하는 처리 가스 공급계(20)에 접속되어 있다. 플라즈마 처리에 있어서, 처리 가스 공급계(20)로부터 공급된 처리 가스는, 가스 공급관(20a)을 통해 샤워 케이스(11)의 가스 유로(12)에 공급되고, 샤워 케이스(11)의 하면에 형성된 가스 토출 구멍(12a)으로부터 처리실(4) 내로 토출된다.

안테나실(3) 내에는, 고주파(RF) 안테나(13)가 설치되어 있다. 고주파 안테나(13)는, 구리나 알루미늄 등의 양도전성의 금속을 포함하는 안테나선(13a)을 환형이나 스파이럴형 등의 종래 이용되는 임의의 형상으로 배치하여 구성된다. 고주파 안테나(13)는, 복수의 안테나부를 갖는 다중 안테나여도 좋다.

안테나선(13a)의 단자(22)에는, 안테나실(3)의 위쪽으로 연장되는 급전 부재(16)가 접속되어 있다. 급전 부재(16)의 상단에는, 급전선(19)으로부터 고주파 전원(15)이 접속되어 있다. 또한, 급전선(19)에는, 정합기(14)가 설치되어 있다. 또한, 고주파 안테나(13)는, 절연 부재를 포함하는 스페이서(17)에 의해 유전체벽(2)으로부터 이격되어 있다. 플라즈마 처리시에, 고주파 안테나(13)에는, 고주파 전원(15)으로부터, 예컨대, 주파수가 13.56 MHz인 고주파 전력이 공급된다. 이것에 의해, 처리실(4) 내에는, 유도 전계가 형성되고, 유도 전계에 의해 샤워 케이스(11)로부터 공급된 처리 가스가 플라즈마화되어, 유도 결합 플라즈마가 생성된다.

처리실(4) 내의 바닥벽(4b) 상에는, 유전체벽(2)을 사이에 두고 고주파 안테나(13)와 대향하도록, 직사각 형상의 기판(G)을 배치하기 위한 배치면(23d)을 갖는 배치대(23)가 설치되어 있다. 배치대(23)는, 절연체 부재(24)를 통해 고정되어 있다. 절연체 부재(24)는, 액자형을 이루고 있다. 배치대(23)는, 도전성 재료, 예컨대 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 구성된 본체(23a)를 갖고 있다. 본체(23a)는, 기판(G)과 같은 정도 또는 기판(G)보다 약간 큰 직사각 형상으로 형성되어 있다. 배치대(23)는, 본체(23a)의 측면의 전체면 및 하면의 외주를 둘러싸도록 절연체 프레임(23b)이 설치되고, 또한 절연체 프레임(23b)의 측면의 전체면을 둘러싸도록, 도전성 재료로 구성된 측부 전극(23c)이 설치되어 있다. 측부 전극(23c)은, 절연체 프레임(23b)에 의해 본체(23a)와 절연되어 있다. 측부 전극(23c)은, 도시하지 않은 접지 부재에 의해 접지 전위에 접속되어 있다. 또한, 측부 전극(23c)을 후술하는 배플판(50)과 전기적으로 접속시켜, 배플판(50)을 통해 측부 전극(23c)을 접지하여도 좋다. 배치대(23)에 배치된 기판(G)은, 정전척(도시하지 않음)에 의해 흡착 유지된다.

배치대(23)는, 기판(G)의 반입/반출을 위한 리프터핀(도시하지 않음)이, 본체 용기(1)의 바닥벽(4b), 절연체 부재(24)를 통해 삽입 관통되어 있다. 리프터핀은, 본체 용기(1) 밖에 설치된 승강 기구(도시하지 않음)에 의해 승강 구동 기판(G)의 반입/반출을 행하도록 되어 있다. 또한, 배치대(23)는, 승강 기구에 의해 승강 가능한 구조로 하여도 좋다.

배치대(23)의 본체(23a)에는, 급전선(25)에 의해, 정합기(26)를 통해 바이어스용 고주파 전원(27)이 접속되어 있다. 고주파 전원(27)은, 플라즈마 처리 중에, 고주파 바이어스를 형성하기 위해 바이어스용 고주파 전력을 본체(23a)에 공급한다. 배치대(23)는, 본체(23a)가 하부 전극으로서 기능한다. 바이어스용 고주파 전력의 주파수는, 예컨대 6 MHz이다. 처리실(4) 내에 생성된 플라즈마 중의 이온은, 고주파 바이어스에 의해, 효과적으로 기판(G)에 인입된다.

또한, 배치대(23) 내에는, 기판(G)의 온도를 제어하기 위해, 세라믹 히터 등의 가열 수단이나 냉매 유로 등을 포함하는 온도 제어 기구와, 온도 센서가 설치되어 있다(모두 도시하지 않음).

또한, 배치대(23)는, 배치면(23d)에 미소한 요철이 존재하기 때문에, 기판(G)이 배치되었을 때에, 기판(G)의 이면과 배치면(23d) 사이에 미소한 간극(도시하지 않음)이 형성되어 냉각 공간으로서 기능한다. 또한, 배치면(23d)을 미소한 무수히 많은 볼록부로 구성하여도 좋다. 냉각 공간에는, 열전달용 가스로서의 He 가스를 소정의 압력으로 공급하기 위한 He 가스 유로(28)가 접속되어 있다. 이와 같이, 기판(G)의 이면측에 열전달용 가스를 공급함으로써, 진공 하에서 기판(G)의 온도 제어성을 양호하게 할 수 있다.

처리실(4)의 바닥벽(4b)의 바닥부 중앙에는, 개구부(4c)가 형성되어 있다. 급전선(25), He 가스 유로(28), 및 온도 제어 기구의 배관이나 배선은, 개구부(4c)를 통하여 본체 용기(1) 밖으로 도출된다.

처리실(4)의 4개의 측벽(4a) 중 하나에는, 기판(G)을 반입/반출하기 위한 반입/반출구(29a) 및 그것을 개폐하는 게이트 밸브(29)가 설치되어 있다.

처리실(4)의 바닥벽(4b)에는, 배치대(23)의 측부에 배기구(30)가 마련되어 있다. 배기구(30)는, 배치대(23)의 배치면(23d)보다 낮은 위치가 되도록, 바닥벽(4b)에 마련되어 있다. 배기구(30)에는, 배기부(40)가 마련되어 있다. 배기부(40)는, 배기구(30)에 접속된 배기 배관(31)과, 배기 배관(31)의 개도(開度)를 조정함으로써 처리실(4) 내의 압력을 제어하는 자동 압력 제어 밸브(APC)(32)와, 처리실(4) 내를 배기 배관(31)을 통해 배기하기 위한 진공 펌프(33)를 갖고 있다. 그리고, 진공 펌프(33)에 의해 처리실(4) 내가 배기되고, 플라즈마 처리 중, 자동 압력 제어 밸브(APC)(32)의 개도를 조정하여 처리실(4) 내가 소정의 진공 분위기로 설정, 유지된다.

도 2a는 실시형태에 따른 처리실 내의 구성의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 2b는 실시형태에 따른 처리실 내의 구성의 일례를 나타낸 수평 단면도이다. 도 2a에는 처리실(4) 내의 배치대(23) 부근의 구성을 나타낸 사시도가 도시되어 있다. 도 2b에는, 처리실(4) 내의 배치대(23) 부근을 상측에서 본 단면도가 도시되어 있다. 처리실(4) 내에는, 중앙에 배치대(23)가 배치되어 있다. 배치대(23)의 배치면(23d)은, 직사각 형상의 기판(G)을 배치하기 위해, 직사각 형상으로 형성되어 있다. 배기구(30)는, 처리실(4)의 배치대(23) 주위에 복수 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 직사각 형상의 배치대(23)의 각 변의 양단 부근의 모두 8 지점에 배기구(30)가 각각 마련되어 있다. 또한, 배기구(30)의 수나 위치는, 장치의 크기에 따라 적절하게 설정된다.

처리실(4)의 내벽[측벽(4a)의 내측 부분]과 배치대(23) 사이에는, 배치대(23)의 각 변의 배기구(30)에 대응하는 부분에, 판형의 배플판(50)이 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 배치대(23)의 각 변의 측면측에, 배기구(30)를 각각 덮 도록, 8장의 배플판(50)이 설치되어 있다. 배플판(50)은, 배치대(23)의 상면의 외주를 둘러싸고, 서로 이격되어 설치되어 있다. 각 변의 배기구(30) 사이의 부분은, 배플판(50)으로 덮여 있지 않고, 배플판(50) 및 배치대(23)보다 낮은 오목부(51)가 형성되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 처리실(4)은, 배플판(50)에 의해, 기판(G)에 대하여 플라즈마 처리를 행하는 처리 공간(41)과, 배기구(30)로 이어지는 배기 공간(42)으로 칸막이되어 있다. 처리 공간(41)은, 처리실(4) 중 배플판(50)보다 위의 영역이며, 기판(G)을 플라즈마 처리하기 위한 유도 결합 플라즈마가 형성되는 영역이다. 배기 공간(42)은, 처리실(4) 중 배플판(50)보다 아래의 영역이며, 처리 공간(41)으로부터의 처리 가스가 유도되고, 처리 가스를 배기하기 위한 영역이다.

배플판(50)은, 금속 등의 도전성 재료로 이루어지고, 개구부를 갖지 않는 직사각형의 판재로 형성되어 있다. 각 배플판(50)은, 상면이, 배치대(23)의 배치면(23d)보다 낮은 위치가 되도록 배치대(23)의 각 측면에 배치되어 있다. 각 배플판(50)은, 접지선(50a)에 의해 접지 전위에 접속되어 있다. 또한, 배플판(50)을 측벽(4a)과 전기적으로 접속시켜, 본체 용기(1)를 통해 접지하여도 좋다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 코너부에 있어서 인접한 배플판(50)끼리는, 그 사이에, 처리 공간(41)에 공급된 가스를 배기 공간(42)으로 유도하는 개구(60)가 형성되도록 이격되어 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 개구(60)가 처리실(4)의 네 구석에 존재한다. 배플판(50)으로 덮인 배기 공간(42)의 오목부(51)측이 밀봉판(80)에 의해 밀봉되어 있다. 배기 공간(42)의 네 구석측은, 밀봉되어 있지 않고, 배기구(30)로 배기가 흐르는 것이 가능하게 되어 있다. 배기구(30)에는, 오목부(51)측으로부터 배기가 흐르지 않고, 개구(60)측으로부터 배기가 흐른다. 도 3은 실시형태에 따른 처리실의 배기의 흐름을 나타낸 도면이다. 처리 공간(41)에 도입된 처리 가스는, 개구(60)로부터 배기 공간(42)에 이르고, 배기구(30)로부터 배기 배관(31)을 거쳐 배기부(40)로 배기된다.

오목부(51)는, 바닥벽(52)과 복수의 측벽(53a∼53d)을 포함하는 내벽부를 갖는다. 바닥벽(52)은, 처리실(4)의 바닥면[바닥벽(4b)]에 의해 구성되어 있다. 측벽(53a)은, 측부 전극(23c)에 의해 구성되어 있다. 측벽(53b, 53d)은, 밀봉판(80)에 의해 구성되어 있다. 측벽(53c)은, 처리실(4)의 측벽(4a)에 의해 구성되어 있다. 처리실(4)의 바닥벽(4b), 측벽(4a), 측부 전극(23c) 및 밀봉판(80)은, 모두 접지 전위에 접속되어 있다. 이 때문에, 오목부(51)의 내벽부는, 접지 전위로 되어 있다. 또한, 바닥벽(52)은, 처리실(4)의 바닥면과는 상이한 부재로 구성하여도 좋고, 그 경우, 바닥면과 접촉시켜도 좋으며, 또한, 띄워서 배치하여도 좋다.

배기 공간(42)에는, 핀(61)이 복수 배치되어 있다. 도 2a 및 도 2b에서는, 배플판(50)으로 덮인 부분에 핀(61)이 복수 병렬로 배치되어 있다. 핀(61)은, 금속 등의 도전성 재료를 포함하고, 직사각형의 판형 부재로서 형성되어 있다. 각 핀(61)은, 배기구(30)의 상부 이외의 부분에서, 처리실(4)의 바닥면[바닥벽(4b)]과 접속되어 있고, 판형 부재의 판면이 배치대(23)의 측면과 병행되도록 배치되어 있다. 즉, 각 핀(61)은, 배기 공간(42)에 있어서, 배기구(30)로의 배기의 흐름을 형성하도록 배치되어 있다. 각 핀(61)의 간격은, 10∼200 ㎜로 하는 것이 바람직하다. 각 핀(61)은, 도시하지 않은 접지 부재에 의해 접지 전위에 접속되어 있다. 또한, 각 핀(61)의 적어도 일부를 배플판(50)과 전기적으로 접속시켜, 배플판(50)을 통해 접지하여도 좋다. 처리실(4)의 처리 공간(41)의 가스는, 각 개구(60)로부터 배기 공간(42)으로 흐르고, 핀(61b) 사이를 통과하여 각 배기구(30)로부터 배기된다.

도 1로 되돌아간다. 배기구(30)에는, 각각 배기망부(70)가 설치되어 있다. 배기망부(70)는, 배기구(30)에 대응한 사이즈의 개구를 가지며, 배기구(30)에 부착 가능하게 되어 있다. 배기망부(70)의 개구에는, 배기망이 설치되어 있다. 배기망은, 다수의 슬릿이 형성된 부재나, 메쉬 부재, 다수의 펀칭 구멍을 갖는 부재에 의해 형성되어 있고, 가스가 통과 가능하게 되어 있다. 또한, 배기망부(70)는, 배기망이 복수 겹쳐 설치되어도 좋다.

실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는, 마이크로 프로세서(컴퓨터)를 포함하는 제어부(100), 사용자 인터페이스(101), 기억부(102)를 갖고 있다. 제어부(100)는, 플라즈마 처리 장치(10)의 각 구성부, 예컨대 밸브, 고주파 전원, 진공 펌프 등에 지령을 보내어, 이들을 제어하도록 되어 있다. 또한, 사용자 인터페이스(101)는, 오퍼레이터에 의한 플라즈마 처리 장치(10)를 관리하기 위한 커맨드 입력 등의 입력 조작을 행하는 키보드나, 플라즈마 처리 장치(10)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등을 갖는다. 사용자 인터페이스(101)는, 제어부(100)에 접속되어 있다. 기억부(102)는, 플라즈마 처리 장치(10)에서 실행되는 각종 처리를 제어부(100)의 제어로써 실현하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 플라즈마 처리 장치(10)의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램즉 처리 레시피가 저장되어 있다. 기억부(102)는, 제어부(100)에 접속되어 있다. 처리 레시피는, 기억부(102) 내의 기억 매체에 기억되어 있다. 기억 매체는, 컴퓨터에 내장된 하드 디스크나 반도체 메모리여도 좋고, CDROM, DVD, 플래시 메모리 등의 가반성(可搬性)의 것이어도 좋다. 또한, 다른 장치로부터, 예컨대 전용 회선을 통해 레시피를 적절하게 전송시키도록 하여도 좋다. 그리고, 필요에 따라, 사용자 인터페이스(101)로부터의 지시 등에 의해 임의의 처리 레시피를 기억부(102)로부터 호출하여 제어부(100)에 실행시킴으로써, 제어부(100)의 제어 하에서, 플라즈마 처리 장치(10)에 의해 원하는 처리가 이루어진다.

다음에, 이상과 같이 구성되는 플라즈마 처리 장치(10)를 이용하여 기판(G) 에 대하여 플라즈마 처리, 예컨대 플라즈마 에칭이나 플라즈마 애싱을 행할 때의 처리 동작에 대해서 설명한다.

우선, 플라즈마 처리 장치(10)는, 게이트 밸브(29)를 개방으로 한 상태로 한다. 기판(G)은, 반송 기구(도시하지 않음)에 의해 반입/반출구(29a)로부터 처리실(4) 내로 반입되어, 배치대(23)의 배치면(23d)에 배치된다. 플라즈마 처리 장치(10)는, 정전척(도시하지 않음)에 의해 기판(G)을 배치대(23) 상에 고정한다. 다음에, 플라즈마 처리 장치(10)는, 처리 가스 공급계(20)로부터 샤워 케이스(11)의 가스 토출 구멍(12a)을 통해 처리 가스를 처리실(4) 내에 공급한다. 또한, 플라즈마 처리 장치(10)는, 자동 압력 제어 밸브(APC)(32)에 의해 압력을 제어하면서 배기구(30)로부터 배기 배관(31)을 통해 진공 펌프(33)에 의해 처리실(4) 내를 진공 배기함으로써, 처리실 내를 예컨대 0.66∼26.6 Pa 정도의 압력 분위기로 유지한다.

또한, 이 때, 플라즈마 처리 장치(10)는, 기판(G)의 온도 상승이나 온도 변화를 회피하기 위해, He 가스 유로(28)를 통해 기판(G)의 이면측의 냉각 공간에 열전달용 가스로서의 He 가스를 공급한다.

계속해서, 플라즈마 처리 장치(10)는, 고주파 전원(15)으로부터, 예컨대, 13.56 MHz의 고주파 전력을 고주파 안테나(13)에 공급하고, 이것에 의해 유전체벽(2)을 통해 처리실(4) 내에 균일한 유도 전계를 형성한다. 이와 같이 하여 형성된 유도 전계에 의해, 처리실(4) 내에서 처리 가스가 플라즈마화하여, 고밀도의 유도 결합 플라즈마가 생성된다. 이 플라즈마에 의해, 기판(G)에 대하여 플라즈마 처리, 예컨대 기판(G)의 소정의 막에 대하여 플라즈마 에칭이나 플라즈마 애싱이 행해진다. 이 때 동시에, 플라즈마 처리 장치(10)는, 고주파 전원(27)으로부터, 예컨대 주파수가 6 MHz인 고주파 전력을 배치대(23)에 공급하고, 고주파 바이어스를 형성하여 처리실(4) 내에 생성된 플라즈마 중의 이온이 효과적으로 기판(G)에 인입되도록 한다.

처리 가스는, 처리실(4) 내의 처리 공간(41)에서 플라즈마화하여 플라즈마 처리에 제공된 후, 플라즈마화되지 않은 잔여분이 반응 생성물 등과 함께 진공 펌프(33)에 의해 흡인됨으로써, 개구(60)으로부터 배기 공간(42)에 이르고, 배기구(30)로부터 배기 배관(31)을 거쳐 배기된다.

여기서, 플라즈마 처리 장치(10)는, 기판(G)이 대형화할수록, 배치대(23)에 고파워의 고주파 전력을 공급할 필요가 있다. 그러나, 플라즈마 처리 장치(10)는, 배치대(23)에 고파워의 고주파 전력을 공급하면, 아킹을 일으키거나 하여 전기적으로 불안정해진다. 예컨대, 플라즈마 처리 장치(10)는, 기판(G)의 사이즈가 제8 세대의 사이즈(2160 ㎜×2460 ㎜) 이상의 사이즈로 하면, 보다 고파워의 고주파 전력을 배치대(23)에 공급할 필요가 있다. 그러나, 플라즈마 처리 장치(10)는, 기판(G)의 대형화에 따라 배치대(23)를 대형화한 경우에도, 기판(G)의 사이즈에 비례하여 장치 전체의 사이즈를 크게 할 수 없다. 예컨대, 제조된 플라즈마 처리 장치(10)는, 트럭에 의해 고객의 공장으로 수송되지만, 트럭이 수송 가능한 사이즈에는 제한이 있다. 플라즈마 처리 장치(10)가 트럭으로 수송 가능한 사이즈보다 큰 경우, 플라즈마 처리 장치(10)를 수송 가능한 사이즈로 분할 가능하게 구성할 필요가 있고, 특히 가로 방향의 분할에서는 구성이 번잡해진다. 따라서, 수송을 위해 플라즈마 처리 장치(10)를 분할하는 시간이나 고객의 공장에서 플라즈마 처리 장치(10)를 조립하는 시간을 줄이기 위해, 플라즈마 처리 장치(10)는, 적어도 가로 방향에 대해서는, 트럭으로 수송 가능한 사이즈로 하는 것이 바람직하다. 또한, 플라즈마 처리 장치(10)는, 샤워 케이스(11)와 배치대(23) 사이의 공간의 높이가 커지면, 생성되는 플라즈마의 밀도가 저하되어 처리 효율이 저하된다. 이 때문에, 플라즈마 처리 장치(10)는, 기판(G)의 대형화에 따라 배치대(23)를 대형화한 경우에도, 처리실(4)의 높이가 유지된다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는, 배치대(23)를 대형화하여 처리 가능한 기판(G)의 사이즈가 커질수록, 기판(G)을 배치하는 배치대(23)의 면적에 대하여, 대향 전극으로서 기능하는 처리실(4)의 내벽[측벽(4a)의 내측 부분]의 면적의 비율이 저하된다. 이 결과, 플라즈마 처리 장치(10)는, 처리 가능한 기판(G)의 사이즈가 커질수록, 대향 전극에 대한 리턴 전류 밀도가 증가하여, 아킹을 일으키기 쉬워지는 등, 전기적으로 불안정해진다.

그래서, 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는, 배치대(23)의 상면의 외주를 둘러싸도록 서로 이격시켜 복수의 배플판(50)을 설치하고, 배플판(50) 사이에 오목부(51)를 형성하고 있다. 그리고, 플라즈마 처리 장치(10)는, 오목부(51)의 내벽부를 접지 전위로 하고 있다. 오목부(51)의 내벽부는, 고주파 바이어스가 형성되는 배치대(23)에 대한 대향 전극으로서 기능한다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는, 오목부(51)의 내벽부[바닥벽(52), 측벽(53a∼53d)]만큼의 대향 전극의 면적이 확대되기 때문에, 기판(G)의 대형화에 따라 배치대(23)를 대형화한 경우에도, 전기적 안정성을 확보할 수 있어, 불안정한 방전을 억제할 수 있다.

또한, 플라즈마 처리 장치(10)는, 오목부(51)의 내벽부뿐만 아니라, 배치대(23)의 외주의 측면의 전체면에 측부 전극(23c)을 설치하여, 측부 전극(23c)을 접지 전위로 하고 있다. 측부 전극(23c)은, 고주파 바이어스가 형성되는 배치대(23)에 대한 대향 전극으로서 기능한다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는, 측부 전극(23c)만큼의 대향 전극의 면적이 확대되기 때문에, 기판(G)의 대형화에 따라 배치대(23)를 대형화한 경우에도, 전기적 안정성을 확보할 수 있어, 불안정한 방전을 억제할 수 있다.

또한, 플라즈마 처리 장치(10)는, 배플판(50)을 접지 전위로 하고 있다. 배플판(50)은, 고주파 바이어스가 형성되는 배치대(23)에 대한 대향 전극으로서 기능한다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는, 배플판(50)만큼의 대향 전극의 면적을 확대하기 때문에, 기판(G)의 대형화에 따라 배치대(23)를 대형화한 경우에도, 전기적 안정성을 확보할 수 있어, 불안정한 방전을 억제할 수 있다.

또한, 플라즈마 처리 장치(10)는, 배기구(30)로의 배기의 흐름의 상류측에 복수의 핀(61)이 병렬로 배치되어 있다. 이것에 의해, 플라즈마화한 가스가 배기구(30)로 흘렀을 때에, 가스가 핀(61)에 접촉하여 실활된다. 이것에 의해, 플라즈마화한 가스가 배기구(30)로 흘러 배기부(40)의 내부에서 불안정한 방전이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 가스가 통과할 수 있으면, 반드시 병렬로 한정되지 않고, 다른 배치여도 좋다. 또한, 핀(61)을 접지 전위로 했을 경우, 핀(61)이 배치대(23)에 대한 대향 전극으로서 기능하기 때문에, 불안정한 방전을 억제할 수 있다. 또한, 배플판(50)은, 배치대(23)의 주위에, 인접한 배플판(50) 사이에 개구(60)가 형성되도록 이격되어 복수 배치된다. 핀(61)은, 배플판(50)에 의해 덮인 부분에 배치되어 있다.

또한, 도 2a 및 도 2b의 예에서는, 핀(61)을 배플판(50)으로 덮인 부분에만 배치한 경우를 예를 들어 설명하였으나, 핀(61)의 배치는 이것에 한정되지 않는다. 핀(61)은, 대향 전극의 확대에 기여하게 하는 경우, 처리실(4)의 내면에 배치되어 있으면, 어느 위치에 설치하여도 좋다. 또한, 핀(61)은, 부착된 디포지션 등의 부생성물이 배치대(23)의 배치면(23d)에 떨어지는 것을 억제하기 위해, 배치대(23)의배치면(23d)보다 낮은 위치에 배치하는 것이 바람직하다.

도 4는 다른 실시형태에 따른 핀의 배치의 일례를 나타낸 도면이다. 도 4의 경우, 오목부(51)에도, 핀(62)이 복수 병렬로 설치되어 있다. 핀(62)은, 금속 등의 도전성 재료를 포함하고, 직사각형의 판형 부재로서 형성되어 있다. 각 핀(62)은, 도시하지 않은 접지 부재에 의해 접지 전위에 접속되어 있다. 또한, 각 핀(62)을 처리실(4)의 바닥벽(4b)과 전기적으로 접속시켜, 각 핀(62)을 접지하여도 좋다. 핀(62)은, 배플판(50)으로 덮여 있지 않기 때문에, 플라즈마에 노출된다. 이 경우, 핀(62)이 배치대(23)에 대한 대향 전극으로서 직접 기능하기 때문에, 대향 전극의 확대 효과를 높일 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는, 처리실(4)과, 고주파 전원(27)과, 복수의 배플판(50)과, 오목부(51)를 갖는다. 처리실(4)은, 기판(G)이 배치되는 배치대(23)가 내부에 설치되고, 기판(G)에 대한 플라즈마 처리가 실시된다. 고주파 전원(27)은, 배치대(23)에 바이어스용 고주파 전력을 공급한다. 복수의 배플판(50)은, 배치대(23)의 상면의 외주를 둘러싸고, 서로 이격되어 배치된다. 오목부(51)는, 적어도 한 쌍의 인접한 배플판(50) 사이에 설치되고, 바닥벽(52)과 복수의 측벽(53a∼53d)을 포함하는 내벽부를 가지며, 배치대(23)에 대한 대향 전극을 구성한다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는, 배치대(23)에 대한 대향 전극의 면적을 확대할 수 있기 때문에, 플라즈마가 불안정해지는 것을 억제할 수 있다.

또한, 배치대(23)는, 외주의 측면의 전체면에, 배치대(23)에 대한 대향 전극을 구성하는 측부 전극(23c)이 설치되어 있다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는, 배치대(23)에 대한 대향 전극의 면적을 확대할 수 있기 때문에, 플라즈마가 불안정해지는 것을 억제할 수 있다.

또한, 배플판(50)은, 처리실(4) 내부를 배기하는 배기구(30)로 이어지는 배기 공간(42)이 하부에 형성되어 있다. 플라즈마 처리 장치(10)는, 오목부(51)와 배기 공간(42) 사이에 밀봉판(80)을 갖는다. 밀봉판(80)과, 배치대(23)의 측면과, 처리실(4)의 내부 측면이, 오목부(51)의 측벽을 구성한다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는, 오목부(51)를 넓게 형성할 수 있어, 내벽부의 면적을 넓힐 수 있다.

또한, 플라즈마 처리 장치(10)는, 배기 공간(42) 내의, 배기구(30)로의 배기의 흐름에 대해 배기구(30)보다 상류측에 도전성 재료를 포함하고, 접지 전위에 접속된 복수의 판형 부재[핀(61)]를 더 갖는다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는, 배기구(30)로 흐르는 플라즈마화한 가스를 핀(61)으로 실활시킬 수 있기 때문에, 불안정한 방전을 억제할 수 있다.

이상, 실시형태에 대해서 설명하였으나, 이번 개시된 실시형태는, 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 실제로, 상기한 실시형태는, 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상기한 실시형태는, 청구범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 여러 가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.

예컨대, 상기 실시형태에서는, 유도 결합형 플라즈마 처리 장치(10)로서 처리실의 상부에 유전체창[유전체벽(2)]을 통해 고주파 안테나가 설치된 경우에 대해서 나타내었지만, 유전체창이 아니라 금속창을 통해 고주파 안테나가 설치된 경우에 대해서도 적용할 수 있다. 이 경우, 처리 가스의 공급은, 빔 구조 등의 십자형의 샤워 케이스로부터가 아니라 금속창에 가스 샤워를 설치하여 공급하여도 좋다.

또한, 상기 실시형태는, 개구(60)를 처리실의 네 구석에 형성한 예에 대해서 나타내었지만, 이것에 한정되지 않는다.

게다가, 상기 실시형태는, 플라즈마 에칭이나 플라즈마 애싱을 행하는 장치로서 설명하였지만, CVD 성막 등의 다른 플라즈마 처리 장치(10)에 적용할 수 있다. 또한, 상기 실시형태에서는, 기판으로서 FPD용 직사각형 기판을 이용한 예를 나타내었지만, 다른 직사각형 기판을 처리하는 경우에도 적용 가능하고, 직사각형에 한정되지 않고 예컨대 반도체 웨이퍼 등의 원형 기판에도 적용 가능하다.

Claims

플라즈마 처리 장치에 있어서,
기판이 배치되는 배치대가 내부에 설치되고, 기판에 대한 플라즈마 처리가 실시되는 처리실과,
상기 배치대에 바이어스용 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과,
상기 배치대의 상면의 외주를 둘러싸고, 서로 이격되어 배치된 복수의 배플판과,
적어도 한 쌍의 인접한 상기 배플판 사이에, 바닥벽과 복수의 측벽을 포함하는 내벽부를 가지며, 상기 배치대에 대한 대향 전극을 구성하는 오목부
를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 배치대는, 외주의 측면의 전체면에, 상기 배치대에 대한 대향 전극을 구성하는 측부 전극이 설치되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 배플판은, 상기 처리실 내를 배기하는 배기구로 이어지는 배기 공간이 하부에 형성되고,
상기 오목부와 상기 배기 공간 사이에 밀봉판을 더 가지며,
상기 밀봉판과, 상기 배치대의 측면과, 상기 처리실의 내부 측면이, 상기 오목부의 측벽을 구성하는 것인 플라즈마 처리 장치.
제3항에 있어서,
상기 배기 공간 내의, 상기 배기구로의 배기의 흐름에 대해 상기 배기구보다 상류측에 도전성 재료를 포함하고, 접지 전위에 접속된 복수의 판형 부재를 더 포함하는 플라즈마 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 바닥벽은, 상기 처리실의 바닥면 상에 설치되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 배치대는, 평면에서 보아 직사각 형상이고,
상기 처리실은, 평면에서 본 단면에 있어서 직사각 형상이며,
복수의 상기 배플판은, 상기 처리실의 코너부에 있어서, 개구가 형성되도록 이격되어 배치되고,
상기 오목부는, 상기 배치대의 근처 부분의 측면에 형성된 것인 플라즈마 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 배플판은, 상기 배치대에 대한 대향 전극을 구성하는 것인 플라즈마 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 대향 전극은, 접지 전위에 접속된 접지 전극인 것인 플라즈마 처리 장치.