KR20120120043A - 유도 결합 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

피처리 기판의 대형화에 대응하여 유전체 윈도우부를 1변 당 3 이상으로 분할하고 종래 기술보다도 다수의 분할 부분으로 분할한 경우에도, 처리실 내에 강한 플라즈마를 발생시키는 것이 가능한 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.
처리실 내의 플라즈마 생성 영역에 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 고주파 안테나(11a 내지 11c)와, 플라즈마 생성 영역과 고주파 안테나(11a 내지 11c)의 사이에 배치되고, 복수의 유전 부재(3a 내지 3h)와, 상기 복수의 유전 부재(3a 내지 3h)를 지지하는 도전성 빔(7)을 포함하는 유전체 윈도우부(3)를 구비하며, 도전성 빔(7)이 유전체 윈도우부(3)를 1변 당 3 이상으로 분할하고, 또한, 도전성 빔(7)에는, 도전성 빔(7)이 유전체 윈도우부(3)를 1변 당 3 이상으로 분할했을 때에 유전체 윈도우부(3)의 중앙 부분에 고주파 안테나(11a, 11b)를 따라 생기는 폐루프 회로(200)가 없다.

Description

유도 결합 플라즈마 처리 장치{INDUCTIVELY COUPLED PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 액정 표시 장치(LCD) 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD) 제조용의 유리 기판 등의 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(LCD) 등의 제조 공정에 있어서는, 유리 기판에 소정의 처리를 실시하기 위해서, 플라즈마 에칭 장치나 플라즈마 CVD 성막 장치 등의 각종 플라즈마 처리 장치가 사용된다. 이러한 플라즈마 처리 장치로서는 종래, 용량 결합 플라즈마 처리 장치가 다용되고 있었지만, 최근 고밀도의 플라즈마를 얻을 수 있다고 하는 큰 이점을 갖는 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma : ICP) 처리 장치가 주목되고 있다.
유도 결합 플라즈마 처리 장치는, 피처리 기판을 수용하는 처리실의 유전체 윈도우의 외측에 고주파 안테나를 배치하고, 처리실 내에 처리 가스를 공급함과 아울러 이 고주파 안테나에 고주파 전력을 공급함으로써 처리실 내에 유도 결합 플라즈마를 생기게 하며, 이 유도 결합 플라즈마에 의해서 피처리 기판에 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 것이다. 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 고주파 안테나로서는, 평면 형상의 소정 패턴을 이루는 평면 안테나가 다용되고 있다. 공지예로서는, 특허 문헌 1이 있다.
최근, 피처리 기판의 크기가 대형화하고 있다. 예컨대, LCD용의 직사각형 형상 유리 기판을 예로 들면, 단변×장변의 길이가, 약 1500 ㎜×약 1800 ㎜의 크기로부터 약 2200 ㎜×약 2400 ㎜의 크기로, 또한 약 2800 ㎜×약 3000 ㎜의 크기로 그 대형화가 현저하다.
유도 결합 플라즈마 처리 장치의 경우, 고주파 안테나와 처리실의 사이에, 유전체 윈도우부를 개재시킨다. 피처리 기판이 대형화하면, 유전체 윈도우부도 대형화된다. 유전체 윈도우부에는, 특허 문헌 1에도 기재되어 있는 바와 같이, 일반적으로 석영 유리, 또는 세라믹이 사용된다.
그러나, 석영 유리나 세라믹은 무르고, 대형화에는 맞지 않는다. 이 때문에, 예컨대, 특허 문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이 4 분할하는 등으로 해서, 석영 유리를 적당한 크기의 분할 부분으로 분할함으로써 유전체 윈도우부의 대형화에 대처하고 있다.
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
(특허 문헌 1) 특허 제3077009호 공보
(특허 문헌 2) 특허 제3609985호 공보
그런데, 피처리 기판의 대형화는 또한 현저하게 진전하고 있다. 이 때문에, 유전체 윈도우부의 분할수를 더 늘리지 않으면 적당한 분할 부분의 크기로 할 수 없다.
그러나 피처리 기판의 대형화에 따라서, 특허 문헌 2에 기재되어 있는 것과 같은 직선적인 분할에 의한 방법을 이용하여, 특허 문헌 2에서 1변 당 2로 분할하여 전체를 균등하게 4 분할하는 방법과 마찬가지로 유전체 윈도우부를 1변 당 3 이상으로 분할하여 균등하게 9 분할하고자 하면, 후술의 이유에 의해 처리실 내에 발생하는 유도 전계가 작게 되고, 이것에 따라 유도 전계에 의해 생성되는 플라즈마가 약해져 버린다고 하는 사정이 있다.
본 발명은, 피처리 기판의 대형화에 대응하여 유전체 윈도우부를 1변 당 3 이상으로 분할하고 종래 기술보다도 다수의 분할 부분으로 분할한 경우에도, 처리실 내에 강한 플라즈마를 발생시키는 것이 가능한 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치는, 처리실 내의 플라즈마 생성 영역에 유도 결합 플라즈마를 발생시켜, 기판을 플라즈마 처리하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치로서, 상기 플라즈마 생성 영역에 상기 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 고주파 안테나와, 상기 플라즈마 생성 영역과 상기 고주파 안테나의 사이에 배치되고, 복수의 유전 부재와, 상기 복수의 유전 부재를 지지하는 도전성 빔(beam)을 포함하는 유전체 윈도우부를 구비하며, 상기 도전성 빔이 상기 유전체 윈도우부를 1변 당 3 이상으로 분할하고, 또한, 상기 도전성 빔에는, 상기 도전성 빔이 상기 유전체 윈도우부를 1변 당 3 이상으로 분할했을 때에 상기 유전체 윈도우부의 중앙 부분에 상기 고주파 안테나를 따라 생기는 폐루프 회로가 없다.
본 발명에 의하면, 피처리 기판의 대형화에 대응하여 유전체 윈도우부를 1변 당 3 이상으로 분할하여 종래 기술보다도 다수의 분할 부분으로 분할한 경우에도, 처리실 내에 강한 플라즈마를 발생시키는 것이 가능한 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 2(a)는 일 실시 형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치가 구비하는 유전체 윈도우부의 제 1 분할예를 게시하는 평면도, 도 2(b), 도 2(c)는 도 2(a)로부터 고주파 안테나를 생략한 평면도.
도 3(a)는 일 실시 형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치가 구비하는 유전체 윈도우부의 제 2 분할예를 게시하는 평면도, 도 3(b), 도 3(c)는 도 3(a)로부터 고주파 안테나를 생략한 평면도.
도 4(a)는 일 실시 형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치가 구비하는 유전체 윈도우부의 제 3 분할예를 게시하는 평면도, 도 4(b), 도 4(c)는 도 4(a)로부터 고주파 안테나를 생략한 평면도.
도 5(a)는 일 실시 형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치가 구비하는 유전체 윈도우부의 제 4 분할예를 게시하는 평면도, 도 5(b), 도 5(c)는 도 5(a)로부터 고주파 안테나를 생략한 평면도.
도 6은 고주파 안테나의 타예를 게시하는 평면도.
도 7(a)는 유전체 윈도우부를 1변 당 3개로 분할한 9 분할형 유전체 윈도우부의 평면도, 도 7(b) 내지 도 7(d)는 도 7(a)로부터 고주파 안테나를 생략한 평면도.
도 8(a)는 유전체 윈도우부를 1변 당 4개로 분할한 16 분할형 유전체 윈도우부의 평면도, 도 8(b)는 도 8(a)로부터 고주파 안테나를 생략한 평면도.
실시 형태의 설명에 앞서, 유전체 윈도우부를 1변 당 3 이상으로 분할하고자 하면, 처리실 내에 발생하는 유도 전계가 작게 된다고 하는 사정에 대하여 설명한다.
도 7(a)는 유전체 윈도우부를 1변 당 3개로 분할한 9 분할형 유전체 윈도우부의 평면도, 도 7(b) 내지 도 7(d)는 도 7(a)에서 고주파 안테나를 생략한 평면도이다.
도 7(a) 및 도 7(b)에 나타낸 바와 같이, 9 분할형 유전체 윈도우부(103)는, 종횡 각각 3×3의 합계 9장의 분할 부분(분할된 복수의 유전 부재)(103a 내지 103i)으로 분할되어 있다. 분할 부분(103a 내지 103i)은 격자 형상의 평면 패턴을 가지는 도전성 지지 빔, 예컨대, 금속 지지 빔(107)에 의해 지지되어 있다. 고주파 안테나(111)는, 본 예에서는 3 세트가 있으며, 각각 내측 고주파 안테나(111a), 중간 고주파 안테나(111b), 및 외측 고주파 안테나(111c)로 분리되어 있다. 내측 고주파 안테나(111a)는, 유전체 윈도우부(103)의 중앙 부분에 배치된 하나의 분할 부분(103i)의 상방에 배치되고, 중간 고주파 안테나(111b) 및 외측 고주파 안테나(111c)는, 유전체 윈도우부(103)의 외측 부분에 배치된 8개의 분할 부분(103a 내지 103h)의 상방에 배치되어 있다.
그러나, 이러한 9 분할형 유전체 윈도우부(103)이면, 내측 고주파 안테나(111a)와 중간 고주파 안테나(111b)의 사이의 금속 빔(107) 내에, 이들 내측 고주파 안테나(111a)와 중간 고주파 안테나(111b)를 따라 고리 형상으로 기생적으로 생기는 폐루프 회로(200)가 발생되어 버린다.
폐루프 회로(200)에는, 내측 고주파 안테나(111a) 및 중간 고주파 안테나(111b)에 시계 회전 방향으로 전류 I가 흐르면, 반시계 회전 방향으로 전류 Ii가 흐른다(도 7(c)). 반대로, 내측 고주파 안테나(111a) 및 중간 고주파 안테나(111b)에 반시계 회전 방향으로 전류 I가 흐르면, 폐루프 회로(200)에는 시계 회전 방향으로 전류 Ii가 흐른다(도 7(d)). 소위, 역기전력이다.
금속 빔(107) 중에 역기전력에 의한 전류 Ii가 흐르면, 전류 Ii는, 내측 고주파 안테나(111a) 및 중간 고주파 안테나(111b)에 의해 처리실 내에 발생되는 유도 전계를 배제하도록 작용한다. 이 때문에, 처리실 내에 발생하는 유도 전계가 작게 되어, 처리실 내에 발생하는 플라즈마가 약해져 버린다. 이러한 사정을, 이하의 실시 형태에서는 해결한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 전체 도면에 걸쳐, 동일한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙인다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 1에 나타내는 유도 결합 플라즈마 처리 장치는, 예컨대, FPD용 유리 기판상에 박막 트랜지스터를 형성할 때의 메탈막, ITO막, 산화막 등의 에칭이나, 레지스트막의 애싱 처리 등의 플라즈마 처리에 이용할 수 있다. 여기서, FPD로서는, 액정 디스플레이(LCD), 전계 발광(Electro Luminescence ; EL) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등이 예시된다. 또한, FPD용 유리 기판에 한하지 않고, 태양 전지 패널용 유리 기판에 대한 상기 마찬가지의 플라즈마 처리에도 이용할 수 있다.
플라즈마 처리 장치는, 도전성 재료, 예컨대, 내벽면이 양극 산화 처리(알루마이트 처리)된 알루미늄으로 이루어지는 각기둥 형상의 밀폐된 본체 용기(1)를 갖는다. 본체 용기(1)는, 접지선(2)에 의해 접지되어 있다. 본체 용기(1)는, 본체 용기(1)와 절연되어 형성된 유전체 윈도우부(3)에 의해 상하에 안테나실(4) 및 처리실(5)로 구획되어 있다. 유전체 윈도우부(3)는, 본 예에서는 처리실(5)의 천장벽을 구성한다. 유전체 윈도우부(3)는, 유전 재료를 이용하여 구성된다. 유전 재료는, 예컨대, 석영 유리, 또는 세라믹이다.
안테나실(4)의 측벽(4a)와 처리실(5)의 측벽(5a)의 사이에는, 유전체 윈도우부(3)를 향하여, 본체 용기(1)의 내측에 돌출하는 지지대(6) 및 지지 빔(7)이 설치되어 있다. 지지대(6) 및 지지 빔(7)은 도전성 재료, 바람직하게는 금속으로 구성된다. 이하, 금속 지지대(6), 및 금속 지지 빔(7)이라고 부른다. 금속의 예로서는 알루미늄이다. 금속 지지 빔(7)은, 본 예에서는 처리 가스 공급용의 샤워 케이스를 겸한다. 금속 지지 빔(7)이 샤워 케이스를 겸하는 경우에는, 금속 지지 빔(7)의 내부에, 피처리 기판 G의 피처리면에 대하여 평행하게 신장하는 가스 유로(8)가 형성된다. 가스 유로(8)에는, 처리실(5) 내에 처리 가스를 분출하는 복수의 가스 토출 구멍(8a)이 형성된다. 가스 유로(8)에는, 처리 가스 공급 기구(9)로부터 가스 공급관(10)을 통해서 처리 가스가 공급되고, 가스 토출 구멍(8a)으로부터 처리실(5)의 내부에, 처리 가스가 토출된다.
유전체 윈도우부(3) 위의 안테나실(4) 내에는, 유전체 윈도우부(3)에 대면하도록 고주파 안테나(11)가 배치되어 있다. 고주파 안테나(11)는 절연 부재로 이루어지는 스페이서(12)에 의해 유전체 윈도우부(3)로부터 이간하여 배치되어 있다. 플라즈마 처리 동안, 고주파 안테나(11)에는 유도 전계 형성용의 고주파 전력이, 제 1 고주파 전원(13)으로부터 정합기(14) 및 급전 부재(15)를 거쳐서 공급된다. 고주파 전력의 주파수는, 예컨대, 13.56MHz이다. 고주파 전력이 고주파 안테나(11)에 공급됨으로써 처리실(5) 내의 플라즈마 생성 영역에는 유도 전계가 형성된다. 이 유도 전계에 의해 복수의 가스 토출 구멍(8a)으로부터 공급된 처리 가스가, 처리실(5) 내의 플라즈마 생성 영역에서 플라즈마화된다.
처리실(5) 내의 하방에는, 유전체 윈도우부(3)를 거쳐서 고주파 안테나(11)와 대향하는 탑재대(16)가, 본체 용기(1)로부터 절연 부재(17)에 의해서 절연된 상태로 배치되어 있다. 탑재대(16)는, 도전성 재료, 예컨대, 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 구성되어 있다. 탑재대(16)에는, 피처리 기판 G, 예컨대, LCD 유리 기판이 탑재된다. 탑재대(16)에는 정전척(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 피처리 기판 G는, 정전척에 의해서 탑재대(16)에 흡착 유지된다. 탑재대(16)에는, 제 2 고주파 전원(18)이 정합기(19) 및 급전선(20)을 거쳐서 접속되어 있다. 본 예에서는, 플라즈마 처리 동안, 탑재대(16)에 바이어스용의 고주파 전력을, 제 2 고주파 전원(18)으로부터 정합기(19) 및 급전선(20)을 거쳐서 공급한다. 바이어스용의 고주파 전력의 주파수는, 예컨대, 3.2MHz이다. 바이어스용의 고주파 전력을 탑재대(16)에 인가함으로써, 처리실(5) 내에 생성된 플라즈마 중의 이온은, 효과적으로 피처리 기판 G에 끌어 당겨진다. 또한, 특히 도시하지 않지만, 탑재대(16) 내에는, 피처리 기판 G의 온도를 제어하기 위해서 세라믹 히터 등의 가열 수단이나, 냉매 유로 등으로 이루어지는 온도 제어 기구, 및 온도 센서 등이 설치된다.
처리실(5)의 측벽(5a)에는, 처리실(5)의 내부에 피처리 기판 G을 반입출하는 반입출구(21)가 설치되어 있다. 반입출구(21)는 게이트 벨브(22)에 의해서 개폐된다.
처리실(5)의 바닥벽(5b)에는, 처리실(5)의 내부를 배기하는 배기구(23)가 설치되어 있다. 배기구(23)에는 진공 펌프 등을 포함하는 배기 장치(24)가 접속된다. 배기 장치(24)에 의해, 처리실(5)의 내부가 배기되고, 플라즈마 처리 동안, 처리실(5) 내부의 압력이 소정의 진공 분위기(예컨대, 1.33Pa)로 설정, 유지된다.
유도 결합 플라즈마 처리 장치는, 컴퓨터를 포함하는 제어부(25)에 의해 제어된다. 제어부(25)에는, 사용자 인터페이스(26) 및 기억부(27)가 접속되어 있다. 사용자 인터페이스(26)에는, 공정 관리자가, 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 관리하기 위한 커맨드 입력 조작 등을 행하는 키보드나, 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등이 포함되어 있다. 기억부(27)에는, 유도 결합 플라즈마 처리 장치로 실행되는 각종 처리를 제어부(25)의 제어로 실현하는 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 각 부에 처리를 실행시키는 프로그램(프로세스 레시피)이 저장된다. 프로세스 레시피는, 하드 디스크나 반도체 메모리에 기억되어 있더라도 되고, CD-ROM, DVD 등의 가반성(可搬性)의 기억 매체에 수용된 상태로 기억부(27)에 설정하도록 되어 있더라도 된다. 또한, 프로세스 레시피는, 예컨대, 전용 회선을 거쳐서 별도의 장치로부터 적절히 전송시키도록 해도 된다. 플라즈마 처리는, 사용자 인터페이스(26)로부터의 지시 등으로 임의의 프로세스 레시피를 기억부(27)로부터 호출하고, 프로세스 레시피에 따른 처리를 제어부(25)에 실행시킴으로써 제어부(25)의 제어 하에 행해진다.
다음에, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치가 구비하는 유전체 윈도우부에 대하여 설명한다.
(유전체 윈도우부의 제 1 분할예)
도 2(a)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치가 구비하는 유전체 윈도우부의 제 1 분할예를 게시하는 평면도, 도 2(b), 도 2(c)는 도 2(a)에서 고주파 안테나를 생략한 평면도이다.
도 2(a) 및 도 2(b)에 나타낸 바와 같이, 제 1 분할예에 따른 유전체 윈도우부(3)의 평면 형상은 직사각형 형상이다. 직사각형 형상의 유전체 윈도우부(3)는 1변 당 3개로 분할되어, 각각 분할 부분(분할된 복수의 유전 부재)(3a 내지 3h)으로 8 분할되어 있다. 이들 분할 유전체 윈도우(3a 내지 3h)는 각각, 금속 지지대(6) 및 금속 지지 빔(7) 상에 지지된다.
고주파 안테나(11)는, 본 예에서는 고리 형상의 내측 고주파 안테나(11a)와, 고리 형상의 외측 고주파 안테나(11c)와, 내측 고주파 안테나(11a)와 외측 고주파 안테나(11c)의 사이에, 고리 형상의 중간 고주파 안테나(11b)가 구비되어 있다.
본 예에 있어서의 유전체 윈도우부(3)의 분할 방법은 다음과 같다.
먼저 설명한 바와 같이, 유전체 윈도우부를 단순히 1변 당 3개로 분할하면 도 7과 같은 9 분할의 구성이 얻어지지만, 본 실시 형태의 안테나 구성에 있어서는 역기전력에 의한 전류가 폐루프 회로(200)에 흘러 버리기 때문에, 이 폐루프 회로(200)가 생기는 것을 방지하지 않으면 안 된다. 그래서, 도 2(c)에 나타낸 바와 같이, 금속 지지 빔(7)을 이용하여, 직사각형 형상의 유전체 윈도우부(3)를 1변 당 3개로 분할할 때에 도면 중 상상선(이점 쇄선)으로 나타내는 것과 같은 유전체 윈도우부(3)의 중앙 부분에 폐루프 회로(200)가 생기는 것을 방지하기 위해, 본 예에서는, 폐루프 회로(200)를 생기게 하는 금속 지지 빔(7)을, 도면 중 화살표로 나타낸 바와 같이 유전체 윈도우부(3)의 중심점을 향해서 구부린다. 이에 의해, 고주파 안테나(11), 본 예에서는 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 내측 고주파 안테나(11a)가, 유전체 윈도우부(3)의 중앙 부분에서, 금속 지지 빔(7)와 교차한다. 이와 같이 금속 지지 빔(7)의 배치를 고안함으로써, 내측 고주파 안테나(11a)와 중간 고주파 안테나(11b)의 사이에, 이들 안테나(11a, 11b))를 따라 생기도록 하고 있던 폐루프 회로(200)를 소실시켰다. 폐루프 회로(200)를 소실시킨 결과, 금속 지지 빔(7)에는 역기전력에 의한 전류가 흐르는 것은 없어져, 유전체 윈도우부(3)를 1변 당 3 이상으로 분할하려고 했을 때에 생기는, 처리실(5) 내에 발생하는 유도 전계가 작게 된다고 하는 사정을 해소할 수 있다. 도 2(c)에 나타낸 바와 같이, 금속 지지 빔(7)을 이용하여, 직사각형 형상의 유전체 윈도우부(3)를 1변 당 3개로 분할하고자 하면, 도면 중 상상선으로 나타낸 바와 같이, 유전체 윈도우부(3)의 중앙 부분에서, 금속 지지 빔(7) 중에 폐루프 회로(200)가 생기도록 한다. 본 예에서는, 폐루프 회로(200)를 생기게 하도록 하는 금속 지지 빔(7)을, 도면 중 화살표로 나타낸 바와 같이 유전체 윈도우부(3)의 중심점을 향해서 구부린다. 이에 의해, 고주파 안테나(11), 본 예에서는 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 내측 고주파 안테나(11a)가, 유전체 윈도우부(3)의 중앙 부분에서, 금속 지지 빔(7)와 교차한다. 이와 같이 금속 지지 빔(7)의 배치를 고안함으로써, 내측 고주파 안테나(11a)와 중간 고주파 안테나(11b) 사이에, 이들 안테나(11a, 11b)를 따라 생기도록 하고 있던 폐루프 회로(200)를 소실시켰다. 폐루프 회로(200)를 소실시킨 결과, 금속 지지 빔(7)에는 역기전력에 의한 전류가 흐르는 것은 없어져, 유전체 윈도우부(3)를 1변 당 3 이상으로 분할하려고 했을 때에 생기는, 처리실(5) 내에 발생하는 유도 전계가 작게 된다고 하는 사정을 해소할 수 있다.
따라서, 일 실시 형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치에 의하면, 유전체 윈도우부(3)를 1변 당 3 이상으로 분할한 경우에도, 처리실(5) 내에 강한 플라즈마를 발생시키는 것이 가능해진다고 하는 이점을 얻을 수 있다.
또한, 본 예에 있어서는, 금속 지지 빔(7)은 유전체 윈도우부(3)의 중앙 부분에서 방사상으로 연장되는 방사상 부위를 갖고, 금속 지지 빔(7)이 상기 유전체 윈도우부(3)의 중앙 부분에서 교차하고 있는 평면 형상을 갖고 있다.
또, 방사상 부위는, 유전체 윈도우부(3)의 대각선에 따른 것으로 되어 있다.
(유전체 윈도우부의 제 2 분할예)
상기 유전체 윈도우부를 1변 당 3 분할했을 때에 생기는, 처리실(5) 내에 발생하는 유도 전계가 작게 된다고 하는 사정은, 유전체 윈도우부를 1변 당 4 분할한 때에도 생긴다. 참고예를 도 8(a), 도 8(b)에 나타낸다.
도 8(a)는 유전체 윈도우부를 1변 당 4개로 분할한 16 분할형 유전체 윈도우부의 평면도, 도 8(b)는 도 8(a)에서 고주파 안테나를 생략한 평면도이다.
도 8(a) 및 도 8(b)에 나타낸 바와 같이, 16 분할형 유전체 윈도우부(103)는, 종횡 각각 4×4의 합계 16장의 분할 부분(분할된 복수의 유전 부재)(103a 내지 103p)으로 분할되어 있다. 이들 분할 부분(103a 내지 103p)은 격자 형상의 평면 패턴을 가지는 도전성 지지 빔, 예컨대, 금속 지지 빔(107)에 의해 지지되어 있다. 고주파 안테나(111)는, 내측 고주파 안테나(111a), 중간 고주파 안테나(111b), 및 외측 고주파 안테나(111c)를 구비하고 있고, 내측 고주파 안테나(111a) 및 중간 고주파 안테나(111b)는, 유전체 윈도우부(103)의 중앙 부분에 배치된 4개의 분할 부분(103m 내지 103p)의 상방에 배치되고, 외측 고주파 안테나(111c)는, 유전체 윈도우부(103)의 외측 부분에 배치된 12개의 분할 부분(103a 내지 103l)의 상방에 배치되어 있다.
이러한 16 분할형 유전체 윈도우부(103)에 있어서는, 도 8(a)에 나타낸 바와 같이, 중간 고주파 안테나(111b)와 외측 고주파 안테나(111c) 사이의 금속 빔(107) 내에, 이들 중간 고주파 안테나(111b)와 외측 고주파 안테나(111c)를 따라 고리 형상으로 기생적으로 생기는 폐루프 회로(200)가 가능하다. 폐루프 회로(200)에는, 도 7(a) 내지 도 7(c)에 나타낸 9 분할형 유전체 윈도우부의 폐루프 회로(200)와 마찬가지로, 역기전력에 의한 전류가 흐른다. 따라서, 역기전력에 의한 전류가, 내측 고주파 안테나(111a) 및 중간 고주파 안테나(111b)에 의해 처리실 내에 발생되는 유도 전계를 배제하도록 작용하여, 처리실 내에 발생하는 유도 전계가 작게 되어, 처리실 내에 발생하는 플라즈마가 약해진다.
이와 같이, 폐루프 회로(200)는, 금속 지지 빔(107)가 유전체 윈도우부(103)를 1변 당 3 이상으로 분할했을 때에 생기는 것이다. 반대로 말하면 특허 문헌 2와 같이 유전체 윈도우부(103)를 1변 당 2로 분할했을 때에는, 이러한 폐루프 회로는 생기지 않으므로, 본건 출원과 같은 해결 과제는 없다.
제 2 분할예는, 유전체 윈도우부를 1변 당 4개로 분할했을 때에, 폐루프 회로(200)를 소실시키는 예이다.
도 3(a)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치가 구비하는 유전체 윈도우부의 제 2 분할예를 게시하는 평면도, 도 3(b), 도 3(c)는 도 3(a)에서 고주파 안테나를 생략한 평면도이다.
도 3(a) 및 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 제 2 분할예에 따른 유전체 윈도우부(3)의 평면 형상은, 제 1 분할예와 마찬가지로 직사각형 형상이다. 직사각형 형상의 유전체 윈도우부(3)는 1변 당 4개로 분할되어, 각각 분할 부분(분할된 복수의 유전 부재)(3a 내지 3l)으로 12 분할되어 있다. 이들 분할 유전체 윈도우(3a 내지 3l)는 각각, 금속 지지대(6) 및 금속 지지 빔(7) 상에 지지된다.
고주파 안테나(11)는, 고리 형상의 내측 고주파 안테나(11a)와, 고리 형상의 외측 고주파 안테나(11c)와, 내측 고주파 안테나(11a)와 외측 고주파 안테나(11c) 사이에, 고리 형상의 중간 고주파 안테나(11b)가 구비되어 있다.
본 예에 있어서의 유전체 윈도우부(3)의 분할 방법은 다음과 같다.
앞서 설명한 바와 같이, 유전체 윈도우부를 단순히 1변 당 4개로 분할하면 도 8과 같은 16 분할의 구성이 얻어지지만, 본 실시 형태의 안테나 구성에 있어서는 역기전력에 의한 전류가 폐루프 회로(200)에 흘러 버리기 때문에, 이 폐루프 회로(200)가 생기는 것을 방지하지 않으면 안 된다. 그래서, 도 3(c)에 나타낸 바와 같이, 금속 지지 빔(7)을 이용하여 유전체 윈도우부(3)를 1변 당 4개로 분할할 때에 유전체 윈도우부(3)의 중앙 부분에 폐루프 회로(200)가 생기는(도면 중 상상선으로 나타냄) 것을 방지하기 때문에, 본 예에서는, 폐루프 회로(200)를 생기게 하는 금속 지지 빔(7)을, 제 1 분할예와 마찬가지로, 도면 중 화살표로 나타낸 바와 같이 유전체 윈도우부(3)의 중심점을 향해서 구부린다. 이에 의해, 고주파 안테나(11), 본 예에서는 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 내측 고주파 안테나(11a), 중간 고주파 안테나(11b)가, 유전체 윈도우부(3)의 중앙 부분에서, 금속 지지 빔(7)와 교차한다.
이와 같이 제 2 분할예에 있어서도, 내측 고주파 안테나(11a), 중간 고주파 안테나(11b)가 금속 지지 빔(7)와 교차하도록, 금속 지지 빔(7)의 배치를 고안함으로써, 중간 고주파 안테나(11b)와 외측 고주파 안테나(11c) 사이에, 이들 안테나(11b), 11c)를 따라 생기도록 하고 있던 폐루프 회로(200)를 소실시키고 있다. 폐루프 회로(200)가 소실한 결과, 제 2 분할예에 있어서도, 제 1 분할예와 마찬가지의 이점을 얻을 수 있다.
또한, 본 예에 있어서도, 금속 지지 빔(7)은 유전체 윈도우부(3)의 중앙 부분에서 방사상으로 연장되는 방사상 부위를 갖고 있고, 금속 지지 빔(7)이 상기 유전체 윈도우부(3)의 중앙 부분에서 교차하고 있는 평면 형상을 갖고 있다.
또, 방사상 부위는, 유전체 윈도우부(3)의 대각선에 따른 것으로 되어 있다.
(유전체 윈도우부의 제 3 분할예)
제 3 분할예는, 제 1 분할예로부터, 분할 수를 더 올린 예이다.
도 4(a)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치가 구비하는 유전체 윈도우부의 제 3 분할예를 게시하는 평면도, 도 4(b), 도 4(c)는 도 4(a)에서 고주파 안테나를 생략한 평면도이다.
도 4(a) 및 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 제 3 분할예에 있어서는, 직사각형 형상의 유전체 윈도우부(3)를 1변 당 3개로 분할하며, 또한 코너부 이외의 분할 부분에 관해서는, 또한 유전체 윈도우부(3)의 둘레 방향을 따라, 더 분할되어 있다. 이 결과, 본 예에서는 유전체 윈도우부(3)는, 각각 분할 부분(분할된 복수의 유전 부재)(3a 내지 3l)으로 12 분할된다. 이들 분할 유전체 윈도우(3a 내지 3l)는 각각, 금속 지지대(6) 및 금속 지지 빔(7) 상에 지지된다.
본 예에 있어서의 유전체 윈도우부(3)의 분할 방법은 다음과 같다.
도 4(c)에 나타낸 바와 같이, 금속 지지 빔(7)을 이용하여 유전체 윈도우부(3)를 둘레 방향 θ을 따라 더 분할하고자 하면, 유전체 윈도우부(3)의 중앙 부분에서, 금속 지지 빔(7) 중에 폐루프 회로(200)가 생긴다(도면 중 상상선으로 나타낸다). 본 예에서는, 폐루프 회로(200)를 생기게 하고자 하는 금속 지지 빔(7)을, 유전체 윈도우부(3)의 중심점을 향해서 구부리는 것은 아니고, 폐루프 회로(200)가 소실되도록, 금속 지지 빔(7)을, 유전체 윈도우부(3)의 중앙 부분에서 두절되도록 배치한 것이다.
이와 같이, 제 3 분할예에 있어서는, 폐루프 회로(200)를 생기게 하고자 하는 금속 지지 빔(7)을 유전체 윈도우부(3)의 중앙 부분에서 두절되도록 함으로써 중간 고주파 안테나(11b)와 외측 고주파 안테나(11c) 사이에, 이들 안테나(11b), 11c)를 따라 생기도록 하고 있던 폐루프 회로(200)를 소실시킨다. 폐루프 회로(200)가 소실한 결과, 제 3 분할예에 있어서도, 제 1, 제 2 분할예와 마찬가지의 이점을 얻을 수 있다.
(유전체 윈도우부의 제 4 분할예)
제 4 분할예는, 유전체 윈도우부(3)를 1변 당 3 이상으로 분할할 때, 유전체 윈도우부(3)의 중앙 부분에 있는 모든 금속 지지 빔(7)을, 고주파 안테나(11)와 교차하도록, 금속 지지 빔(7)의 배치를 고안한 것이다.
도 5(a)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치가 구비하는 유전체 윈도우부의 제 4 분할예를 게시하는 평면도, 도 5(b)는 도 5(a)에서 고주파 안테나를 생략한 평면도이다.
도 5(a) 및 도 5(b)에 나타낸 바와 같이, 제 4 분할예에 있어서는, 직사각형 형상의 유전체 윈도우부(3)를 1변 당 3 분할(예컨대, 도 5(b)의 상면에서는 (3a, 3b, 3c)의 3 분할)할 때, 유전체 윈도우부(3)의 중앙 부분에서, 금속 지지 빔(7)을, 둘레 방향을 따라 고리 형상으로 형성되어 있는 내측 고주파 안테나(11a), 중간 고주파 안테나(11b), 외측 고주파 안테나(11c)와 교차하는 방향에 배치한 것이다. 본 예에서는, 둘레 방향과 교차하는 방향으로서, 유전체 윈도우부(3)의 대각선 방향으로 하고 있다. 유전체 윈도우부(3)를 2개의 대각선을 따라, 우선 4 분할한다.
또한, 유전체 윈도우부(3)를, 제 1 변의 중심 o1와 제 1 변에 시계 회전 방향으로 인접하는 제 2 변의 중심 o2를 연결하는 선, 제 2 변의 중심 o2와 제 2 변에 시계 회전 방향으로 인접하는 제 3 변의 중심 o3를 연결하는 선, 제 3 변의 중심 o3와 제 3 변에 시계 회전 방향으로 인접하는 제 4 변의 중심 o4를 연결하는 선, 제 4 변의 중심 o4와 제 4 변에 시계 회전 방향으로 인접하는 제 1 변의 중심 o1를 연결하는 선을 따라, 더 분할한다.
이러한 분할에 의해, 유전체 윈도우부(3)는, 각각 분할 부분(분할된 복수의 유전 부재(3a 내지 3l)으로 12 분할된다. 이들 분할 유전체 윈도우(3a 내지 3l)는 각각, 금속 지지대(6) 및 금속 지지 빔(7) 상에 지지된다.
이와 같이, 유전체 윈도우부(3)의 중앙 부분에서, 금속 지지 빔(7)의 모든 변이, 고주파 안테나(11a, 11b, 11c)와 교차하도록, 금속 지지 빔(7)의 배치를 고안해도 폐루프 회로(200)가 발생하지 않게 된다. 폐루프 회로(200)가 발생하지 않는 결과, 제 4 분할예에 있어서도, 제 1 내지 제 3 분할예와 마찬가지의 이점을 얻을 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 의하면, 유전체 윈도우부(3)를 1변 당 3 이상으로 분할한 경우에도, 역기전력이 발생하도록 하는 폐루프 회로가 생기지 않기 때문에, 처리실(5) 내에 강한 플라즈마를 발생시키는 것이 가능한 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 일 실시 형태에 한정되는 일없이 여러 가지 변형 가능하다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 상기 일 실시 형태가 유일한 실시 형태도 아니다.
예컨대, 고주파 안테나(11)의 구조는 상기 실시 형태에 개시한 구조에 한정하는 것이 아니다. 예컨대, 도 6에 나타내는 것과 같은 나선 형상의 고주파 안테나(40)도 이용할 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 나선 형상의 고주파 안테나(40)는, 그 중심부의 주위에, 중심으로부터 거의 동일 반경 위치에서 90°씩, 어긋난 위치에 도 1에 나타낸 급전 부재(15)에 접속되는 4개의 급전부(41, 42, 43, 44)를 갖고, 이들 각 급전부(41, 42, 43, 44)로부터 2개씩의 안테나선이 외측으로 연장되어 구성된다. 각 안테나선의 종단에는 콘덴서(45)가 접속되고, 각 안테나선은 콘덴서(45)을 거쳐서 접지된다.
이러한 나선 형상의 고주파 안테나(40)에 있어서는, 안테나선이 조밀하게 배치된 개소를 가진다. 본 예에서는, 안테나선이 조밀하게 배치된 개소를, 내측과 외측에 2 개소 갖고 있다. 안테나선이 조밀하게 배치된 내측 개소(46a)는, 상기 일 실시 형태의 내측 고주파 안테나(11a)에 대응한다. 또한, 안테나선이 조밀하게 배치된 외측 개소(46b)는, 상기 일 실시 형태의 중간 고주파 안테나(11b) 또는 외측 고주파 안테나(11c)에 대응한다.
또한, 고주파 안테나(11)의 구조는, 고리 형상, 또는 나선 형상으로 한정하지 않고, 본체 용기(1) 내에 유도 전계를 형성할 수 있으면, 어떠한 구조이더라도 채용할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 일례로서 애싱 장치를 예시했지만, 애싱 장치에 한정하지 않고, 에칭이나, CVD 성막 등의 다른 플라즈마 처리 장치에 적용할 수 있다.
또한, 피처리 기판으로서 FPD 기판을 이용했지만, 본 발명은 이것에 한하지 않고 반도체 웨어퍼 등 다른 기판을 처리하는 경우에도 적용 가능하다.
1 : 본체 용기
3 : 유전체 윈도우부
4 : 안테나실
5 : 처리실
6 : 금속 지지대
7 : 금속 지지 빔
11 : 고주파 안테나
16 : 탑재대

Claims (7)

  1. 처리실 내의 플라즈마 생성 영역에 유도 결합 플라즈마를 발생시켜, 기판을 플라즈마 처리하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 플라즈마 생성 영역에 상기 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 고주파 안테나와,
    상기 플라즈마 생성 영역과 상기 고주파 안테나의 사이에 배치되고, 복수의 유전 부재와, 상기 복수의 유전 부재를 지지하는 도전성 빔(beam)을 포함하는 유전체 윈도우부를 구비하며,
    상기 도전성 빔이 상기 유전체 윈도우부를 1변 당 3 이상으로 분할하고,
    또한, 상기 도전성 빔에는, 상기 도전성 빔이 상기 유전체 윈도우부를 1변 당 3 이상으로 분할했을 때에 상기 유전체 윈도우부의 중앙 부분에 상기 고주파 안테나를 따라 생겨는 폐루프 회로가 없는
    것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 빔이, 상기 폐루프 회로가 소실되도록, 상기 유전체 윈도우부의 중앙 부분에서 상기 고주파 안테나와 교차하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 도전성 빔이, 상기 유전체 윈도우부의 중앙 부분에서 방사상으로 연장되는 방사상 부위를 갖고, 상기 도전성 빔이 상기 유전체 윈도우부의 중앙 부분에서 교차하고 있는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 방사상 부위는, 상기 유전체 윈도우부의 대각선에 따르고 있는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 도전성 빔이, 상기 폐루프 회로가 소실되도록, 상기 유전체 윈도우부의 중앙 부분에서 두절되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유전체 윈도우부의 중앙 부분에서, 상기 도전성 빔의 모든 변이, 상기 고주파 안테나와 교차하고 있는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고주파 안테나는, 적어도 제 1 고주파 안테나와 이 제 1 고주파 안테나의 외측에 있는 제 2 고주파 안테나의 2개를 포함하여,
    상기 폐루프 회로는, 상기 제 1 고주파 안테나와 상기 제 2 고주파 안테나의 사이에서, 또한, 상기 제 1 고주파 안테나와 상기 제 2 고주파 안테나에 따라 고리 형상으로 생기는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
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