KR20120136289A - Antenna unit for inductively coupled plasma and apparatus for inductively coupled plasma processing - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 플랫 패널 디스플레이(FPD) 제조용의 유리 기판 등의 직사각형 기판에 유도 결합 플라즈마 처리를 실시할 때에 이용되는 유도 결합 플라즈마용 안테나 유닛 및 그것을 이용한 유도 결합 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
액정 표시 장치(LCD) 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD) 제조 공정에 있어서는, 유리제의 직사각형 기판에 플라즈마 에칭이나 성막 처리 등의 플라즈마 처리를 행하는 공정이 존재하고, 이러한 플라즈마 처리를 행하기 위해 플라즈마 에칭 장치나 플라즈마 CVD 성막 장치 등의 여러 가지의 플라즈마 처리 장치가 이용된다. 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 주목받고 있다.In a flat panel display (FPD) manufacturing process, such as a liquid crystal display (LCD), there exists a process of performing plasma processing, such as plasma etching and film-forming processing, on a rectangular rectangular substrate made of glass, and a plasma etching apparatus is performed in order to perform such plasma processing. Various plasma processing apparatuses, such as a plasma CVD film-forming apparatus, are used. Conventionally, a capacitively coupled plasma processing apparatus has been widely used as a plasma processing apparatus. In recent years, attention has been paid to an inductively coupled plasma (ICP) processing apparatus which has a great advantage that a high density plasma can be obtained with high vacuum.
유도 결합 플라즈마 처리 장치는, 피처리 기판을 수용하는 처리 용기의 천벽(天壁)을 구성하는 유전체창의 상측에 고주파 안테나를 배치하고, 처리 용기 내에 처리 가스를 공급함과 아울러 이 고주파 안테나에 고주파 전력을 공급하는 것에 의해, 처리 용기 내에 유도 결합 플라즈마를 발생시켜, 이 유도 결합 플라즈마에 의해 피처리 기판에 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 것이다. 고주파 안테나로서는, 평면 형상의 소정 패턴을 이루는 평면 코일 안테나가 다용되고 있다.The inductively coupled plasma processing apparatus arranges a high frequency antenna on an upper side of a dielectric window constituting a ceiling wall of a processing container containing a substrate to be processed, supplies a processing gas into the processing container, and supplies high frequency power to the high frequency antenna. By supplying, an inductively coupled plasma is generated in a processing container, and a predetermined plasma treatment is performed to the to-be-processed substrate by this inductively coupled plasma. As a high frequency antenna, the planar coil antenna which comprises a predetermined | prescribed planar shape is used abundantly.
평면 코일 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 밀도 영역의 분포를 갖기 때문에, 평면 안테나의 패턴 형상이 플라즈마 밀도 분포를 결정하는 중요한 요인이 되고 있다.In an inductively coupled plasma processing apparatus using a planar coil antenna, plasma is generated in a space immediately below the planar antenna in the processing vessel, but at that time, a high plasma density region and a low plasma are proportional to the electric field strength at each position immediately below the antenna. Because of the distribution of the density region, the pattern shape of the planar antenna has become an important factor in determining the plasma density distribution.
FPD를 제조하기 위한 직사각형 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 경우에는, 평면 안테나로서 전체 형상이 직사각형 기판에 대응한 형상의 것이 이용된다. 예컨대, 특허 문헌 1에는, 외측 부분을 구성하는, 배치 영역이 액자 형상을 이루는 외측 안테나부와, 외측 안테나부의 안에 마련되어 내측 부분을 구성하는, 마찬가지로 배치 영역이 액자 형상을 이루는 내측 안테나부를 갖고, 전체적으로 직사각형 형상을 이루는 평면 안테나가 개시되어 있다.In the case of performing a plasma treatment on a rectangular substrate for manufacturing an FPD, a flat antenna is used that has a shape corresponding to the rectangular substrate as a whole. For example,
특허 문헌 1에 개시된 평면 안테나는, 외측 안테나부 및 내측 안테나부는, 4개의 안테나선을 90°씩 위치를 어긋나게 하여 전체가 대략 액자 형상이 되도록 소용돌이 형상으로 배치하고 있다. 일반적으로, 플라즈마는, 등방적으로 확산하고자 하기 때문에 축대칭이 되고자 하는 성질이 있어, 이러한 액자 형상의 안테나를 사용한 경우에도, 모서리 부분의 플라즈마가 약해지는 경향이 있기 때문에, 변의 중앙부보다 모서리 부분 쪽이 권수(卷數)가 많아지도록 하고 있다(인용 문헌 1의 도 2 참조).
In the planar antenna disclosed in
(선행 기술 문헌)(Prior art technical literature)
(특허 문헌)(Patent Literature)
(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 평 2007-311182호 공보
(Patent Document 1) Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-311182
그렇지만, 최근, 직사각형 기판의 외측 영역에 있어서의 모서리 부분과 변 중앙의 플라즈마 분포를 보다 미세하게 제어하는 것이 요구되고 있어, 특허 문헌 1의 기술로는 대응이 곤란한 경우가 있다. 예컨대, 직사각형 기판의 외측 영역에 있어서 변 중앙부의 에칭 레이트를 억제하면서 모서리 부분의 에칭 레이트를 높이고 싶은 등의 요구가 있지만, 특허 문헌 1의 기술에서는 이러한 요구에는 대응이 곤란하다.However, in recent years, it is required to control the plasma distribution of the edge part and the edge center in the outer area | region of a rectangular substrate more finely, and the technique of
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 직사각형 기판의 외측 영역에 있어서의 플라즈마 분포 제어를 행할 수 있는 유도 결합 플라즈마용 안테나 유닛 및 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an antenna unit for inductively coupled plasma and an inductively coupled plasma processing apparatus capable of performing plasma distribution control in an outer region of a rectangular substrate.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제 1 관점에서는, 직사각형 기판을 플라즈마 처리하기 위한 유도 결합 플라즈마를 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 처리실 내에 생성하는 코일 형상의 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마용 안테나 유닛으로서, 상기 안테나는, 유도 전계를 형성하는 부분이 전체적으로 상기 직사각형 기판에 대응하는 직사각형 형상 평면을 구성하고, 또한, 복수의 안테나선을 소용돌이 형상으로 감아 이루어지는 제 1 안테나부와 제 2 안테나부를 갖고, 상기 제 1 안테나부의 복수의 안테나선은, 상기 직사각형 형상 평면의 4개의 모서리 부분을 형성함과 아울러, 상기 직사각형 형상 평면과는 다른 위치에 있어서, 상기 4개의 모서리 부분을 결합하도록 마련되고, 상기 제 2 안테나부의 복수의 안테나선은, 상기 직사각형 형상 평면의 4개의 변의 중앙부를 형성함과 아울러, 상기 직사각형 형상 평면과는 다른 위치에 있어서, 상기 4개의 변의 중앙부를 결합하도록 마련되고, 상기 제 1 안테나부와 상기 제 2 안테나부는, 각각 독립하여 고주파 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마용 안테나 유닛을 제공한다.In order to solve the above problems, in a first aspect of the present invention, there is provided an antenna unit for inductively coupled plasma having a coil-shaped antenna for generating an inductively coupled plasma for plasma processing a rectangular substrate in a processing chamber of an inductively coupled plasma processing apparatus. The said antenna has the 1st antenna part and 2nd antenna part which the part which forms an induction electric field generally comprises the rectangular shape plane corresponding to the said rectangular substrate, and winds a plurality of antenna lines in a vortex shape. The plurality of antenna lines of the first antenna unit form four corner portions of the rectangular plane, and are provided to join the four corner portions at positions different from the rectangular plane, and the second antenna The negative plurality of antenna lines is 4 in the rectangular plane The center portion of the four sides is formed, and the center portion of the four sides is provided at a position different from the rectangular plane, and the first antenna portion and the second antenna portion are each independently supplied with high frequency power. An antenna unit for inductively coupled plasma is provided.
상기 제 1 관점에 있어서, 상기 제 1 안테나부를 구성하는 상기 복수의 안테나선은, 상기 모서리 부분을 형성하는 제 1 평면부와, 상기 제 1 평면부의 사이의 부분이 되는 상기 제 1 평면부의 위쪽으로 퇴피한 상태의 제 1 입체부를 갖고 있고, 상기 제 2 안테나부를 구성하는 상기 복수의 안테나선은, 상기 변의 중앙부를 형성하는 제 2 평면부와, 상기 제 2 평면부의 사이의 부분이 되는 상기 제 2 평면부의 위쪽으로 퇴피한 상태의 제 2 입체부를 갖고 있는 구성으로 할 수 있다. 또한, 상기 제 1 안테나부 및 상기 제 2 안테나부는, 각각에 있어서 4개의 안테나선을 90°씩 위치를 어긋나게 하여 감겨 있는 구성으로 할 수 있다.In the first aspect, the plurality of antenna lines constituting the first antenna portion are located above the first planar portion which becomes a portion between the first plane portion forming the corner portion and the first plane portion. The plurality of antenna lines that have a first three-dimensional portion in a retracted state, and the plurality of antenna lines constituting the second antenna portion include the second planar portion that forms the center portion of the side and the second planar portion that is part of the second planar portion. It can be set as the structure which has the 2nd solid part of the state which retracted to the upper surface of the planar part. The first antenna section and the second antenna section can be configured such that the four antenna lines are wound by shifting positions by 90 degrees in each.
본 발명의 제 2 관점에서는, 직사각형 기판을 플라즈마 처리하기 위한 유도 결합 플라즈마를 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 처리실 내에 생성하는 코일 형상의 복수의 안테나를 갖고, 상기 복수의 안테나는, 유도 전계를 형성하는 부분이 전체적으로 직사각형 형상 평면을 구성하고, 이들 안테나가 동심 형상으로 배치된 유도 결합 플라즈마용 안테나 유닛으로서, 상기 복수의 안테나의 적어도 가장 바깥 둘레의 것은, 그 직사각형 형상 평면이 상기 직사각형 기판에 대응하고, 또한, 복수의 안테나선을 소용돌이 형상으로 감아 이루어지는 제 1 안테나부와 제 2 안테나부를 갖고, 상기 제 1 안테나부의 복수의 안테나선은, 상기 직사각형 형상 평면의 4개의 모서리 부분을 형성함과 아울러, 상기 직사각형 형상 평면과는 다른 위치에 있어서, 상기 4개의 모서리 부분을 결합하도록 마련되고, 상기 제 2 안테나부의 복수의 안테나선은, 상기 직사각형 형상 평면의 4개의 변의 중앙부를 형성함과 아울러, 상기 직사각형 형상 평면과는 다른 위치에 있어서, 상기 4개의 변의 중앙부를 결합하도록 마련되고, 상기 제 1 안테나부와 상기 제 2 안테나부는, 각각 독립하여 고주파 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마용 안테나 유닛을 제공한다.In the second aspect of the present invention, a plurality of coil-shaped antennas for generating an inductively coupled plasma for plasma processing a rectangular substrate in a processing chamber of an inductively coupled plasma processing apparatus, and the plurality of antennas are portions for forming an induction electric field. An inductively coupled plasma antenna unit constituting the overall rectangular plane, and these antennas are arranged concentrically, at least the outermost periphery of the plurality of antennas, the rectangular plane corresponds to the rectangular substrate, And a first antenna portion and a second antenna portion formed by winding a plurality of antenna lines in a vortex shape, wherein the plurality of antenna lines of the first antenna portion form four corner portions of the rectangular plane, The four wools in positions different from the shape plane And a plurality of antenna lines of the second antenna portion, forming a central portion of four sides of the rectangular plane, and at a position different from the rectangular plane, at the center of the four sides. It is provided so as to combine, and the first antenna unit and the second antenna unit, each provides an antenna unit for inductively coupled plasma, characterized in that the high frequency power is independently supplied.
본 발명의 제 3 관점에서는, 직사각형 기판을 수용하여 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과, 상기 처리실 내에서 직사각형 기판이 탑재되는 탑재대와, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와, 상기 처리실 내를 배기하는 배기계와, 상기 처리실 내에 직사각형 기판을 플라즈마 처리하기 위한 유도 결합 플라즈마를 생성하는 코일 형상의 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마용 안테나 유닛과, 상기 안테나에 고주파 전력을 급전하는 급전 기구를 구비하고, 상기 안테나는, 유도 전계를 형성하는 부분이 전체적으로 상기 직사각형 기판에 대응하는 직사각형 형상 평면을 구성하고, 또한, 복수의 안테나선을 소용돌이 형상으로 감아 이루어지는 제 1 안테나부와 제 2 안테나부를 갖고, 상기 제 1 안테나부의 복수의 안테나선은, 상기 직사각형 형상 평면의 4개의 모서리 부분을 형성함과 아울러, 상기 직사각형 형상 평면과는 다른 위치에 있어서, 상기 4개의 모서리 부분을 결합하도록 마련되고, 상기 제 2 안테나부의 복수의 안테나선은, 상기 직사각형 형상 평면의 4개의 변의 중앙부를 형성함과 아울러, 상기 직사각형 형상 평면과는 다른 위치에 있어서, 상기 4개의 변의 중앙부를 결합하도록 마련되고, 상기 급전 기구는, 상기 제 1 안테나부와 상기 제 2 안테나부에, 각각 독립하여 고주파 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 제공한다.In the third aspect of the present invention, there is provided a processing chamber for accommodating a rectangular substrate and performing plasma processing, a mounting table on which a rectangular substrate is mounted in the processing chamber, a processing gas supply system for supplying a processing gas into the processing chamber, and the processing chamber. An inductively coupled plasma antenna unit having an exhaust system for evacuating the inside, a coil-shaped antenna for generating an inductively coupled plasma for plasma processing a rectangular substrate in the processing chamber, and a power supply mechanism for supplying high frequency power to the antenna; The antenna has a first antenna portion and a second antenna portion, each of which forms an induction electric field, which constitutes a rectangular planar plane corresponding to the rectangular substrate as a whole, and a plurality of antenna lines are wound in a spiral shape. A plurality of antenna lines of the first antenna unit is the rectangular In addition to forming four corner portions of the shape plane, the four corner parts are provided so as to join the four corner parts at a position different from the rectangular shape plane, and the plurality of antenna lines of the second antenna portion are the rectangular shape plane. The center portion of the four sides of the side is formed, and at a position different from the rectangular plane, the center portion of the four sides is provided to be coupled, and the power feeding mechanism is provided in the first antenna portion and the second antenna portion. Independently coupled to each other to provide an inductively coupled plasma processing apparatus for supplying a high frequency power.
본 발명의 제 4 관점에서는, 직사각형 기판을 수용하여 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과, 상기 처리실 내에서 직사각형 기판이 탑재되는 탑재대와, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와, 상기 처리실 내를 배기하는 배기계와, 상기 처리실 내에 직사각형 기판을 플라즈마 처리하기 위한 유도 결합 플라즈마를 생성하는 코일 형상의 복수의 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마용 안테나 유닛과, 상기 안테나에 고주파 전력을 급전하는 급전 기구를 구비하고, 상기 복수의 안테나는, 유도 전계를 형성하는 부분이 전체적으로 직사각형 형상 평면을 구성하고, 이들 안테나가 동심 형상으로 배치되고, 상기 복수의 안테나의 적어도 가장 바깥 둘레의 것은, 그 직사각형 형상 평면이 상기 직사각형 기판에 대응하고, 또한, 복수의 안테나선을 소용돌이 형상으로 감아 이루어지는 제 1 안테나부와 제 2 안테나부를 갖고, 상기 제 1 안테나부의 복수의 안테나선은, 상기 직사각형 형상 평면의 4개의 모서리 부분을 형성함과 아울러, 상기 직사각형 형상 평면과는 다른 위치에 있어서, 상기 4개의 모서리 부분을 결합하도록 마련되고, 상기 제 2 안테나부의 복수의 안테나선은, 상기 직사각형 형상 평면의 4개의 변의 중앙부를 형성함과 아울러, 상기 직사각형 형상 평면과는 다른 위치에 있어서, 상기 4개의 변의 중앙부를 결합하도록 마련되고, 상기 급전 기구는, 상기 제 1 안테나부와 상기 제 2 안테나부에, 각각 독립하여 고주파 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
In the fourth aspect of the present invention, there is provided a processing chamber for accommodating a rectangular substrate and performing plasma processing, a mounting table on which a rectangular substrate is mounted in the processing chamber, a processing gas supply system for supplying a processing gas into the processing chamber, and the processing chamber. An antenna unit for inductively coupled plasma having an exhaust system for exhausting the inside, a plurality of coil-shaped antennas for generating an inductively coupled plasma for plasma processing a rectangular substrate in the processing chamber, and a power supply mechanism for supplying high frequency power to the antenna; In the plurality of antennas, the portions forming the induction electric field generally constitute a rectangular plane, these antennas are arranged concentrically, and at least the outermost periphery of the plurality of antennas has a rectangular plane. A plurality of antennas corresponding to the rectangular substrate It has a 1st antenna part and a 2nd antenna part which wind a line in a vortex shape, The some antenna line of the said 1st antenna part forms four corner | angular parts of the said rectangular plane, and it is different from the said rectangular plane In another position, a plurality of antenna lines of the second antenna portion are provided so as to join the four corner portions, and at the same time form a central portion of four sides of the rectangular plane, and are different from the rectangular plane. The inductively coupled plasma processing apparatus of
본 발명에 의하면, 안테나는, 유도 전계를 형성하는 부분이 전체적으로 직사각형 기판에 대응하는 직사각형 형상 평면을 구성하고, 제 1 안테나부의 복수의 안테나선은, 직사각형 형상 평면의 4개의 모서리 부분을 형성함과 아울러, 직사각형 형상 평면과는 다른 위치에 있어서, 4개의 모서리 부분을 결합하도록 마련되고, 제 2 안테나부의 복수의 안테나선은, 직사각형 형상 평면의 4개의 변의 중앙부를 형성함과 아울러, 직사각형 형상 평면과는 다른 위치에 있어서, 4개의 변의 중앙부를 결합하도록 마련되고, 제 1 안테나부와 제 2 안테나부에, 각각 독립하여 고주파 전력을 공급하도록 했으므로, 모서리 부분과 변의 중앙부의 전계 강도를 제어할 수 있어, 직사각형 기판의 외측 영역에 있어서의 플라즈마 분포 제어를 행할 수 있다.
According to the present invention, the antenna comprises a rectangular plane in which a portion forming an induction electric field generally corresponds to a rectangular substrate, and the plurality of antenna lines of the first antenna unit forms four corner portions of the rectangular plane. In addition, in the position different from a rectangular plane, four edge parts are provided so that a couple of antenna lines may form the center part of four sides of a rectangular plane, In the other positions, the center portion of the four sides is provided to be coupled, and since the high frequency power is independently supplied to the first antenna portion and the second antenna portion, the electric field strength of the corner portion and the center portion of the side can be controlled. The plasma distribution control in the outer region of the rectangular substrate can be performed.
도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 유도 결합 플라즈마 처리 장치에 이용되는 안테나 유닛의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2의 안테나 유닛에 이용되는 고주파 안테나의 제 1 안테나부를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 2의 안테나 유닛에 이용되는 고주파 안테나의 제 1 안테나부를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 2의 안테나 유닛에 이용되는 고주파 안테나의 제 2 안테나부를 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 2의 안테나 유닛에 이용되는 고주파 안테나의 제 2 안테나부를 나타내는 사시도이다.
도 7은 제 1 안테나부와 제 2 안테나부의 개별적인 전류 제어를 실현하기 위한 다른 형태를 나타내는 도면이다.
도 8은 제 1 안테나부와 제 2 안테나부의 개별적인 전류 제어를 실현하기 위한 또 다른 형태를 나타내는 도면이다.
도 9는 외측 안테나와 내측 안테나를 구비한 안테나 유닛의 예를 나타내는 평면도이다.
도 10은 외측 안테나와 내측 안테나를 구비한 안테나 유닛의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 11은 외측 안테나와 내측 안테나의 외에 중간 안테나를 구비한 안테나 유닛의 예를 나타내는 평면도이다.1 is a cross-sectional view showing an inductively coupled plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view illustrating an example of an antenna unit used in the inductively coupled plasma processing apparatus of FIG. 1.
3 is a plan view illustrating a first antenna part of a high frequency antenna used in the antenna unit of FIG. 2.
4 is a perspective view illustrating a first antenna unit of a high frequency antenna used in the antenna unit of FIG. 2.
FIG. 5 is a plan view illustrating a second antenna unit of the high frequency antenna used in the antenna unit of FIG. 2.
FIG. 6 is a perspective view illustrating a second antenna unit of the high frequency antenna used for the antenna unit of FIG. 2.
FIG. 7 is a diagram showing another embodiment for realizing individual current control of the first antenna unit and the second antenna unit. FIG.
8 is a view showing another form for realizing individual current control of the first antenna portion and the second antenna portion.
9 is a plan view illustrating an example of an antenna unit including an outer antenna and an inner antenna.
10 is a plan view showing another example of an antenna unit including an outer antenna and an inner antenna.
11 is a plan view showing an example of an antenna unit including an intermediate antenna in addition to the outer antenna and the inner antenna.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 나타내는 단면도이다. 이 장치는, 직사각형 기판, 예컨대 FPD용 유리 기판상에 박막 트랜지스터를 형성할 때의 메탈막, ITO막, 산화막 등의 에칭이나, 레지스트막의 애싱 처리에 이용된다. FPD로서는, 액정 디스플레이, 일렉트로 루미네센스(Electro Luminescence; EL) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등이 예시된다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described with reference to an accompanying drawing. 1 is a cross-sectional view showing an inductively coupled plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. This apparatus is used for etching a metal film, an ITO film, an oxide film, etc., or an ashing process of a resist film when forming a thin film transistor on a rectangular substrate such as a glass substrate for FPD. As FPD, a liquid crystal display, an electro luminescence (EL) display, a plasma display panel (PDP), etc. are illustrated.
이 플라즈마 처리 장치는, 도전성 재료, 예컨대, 내벽면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어지는 각기둥 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 a prismatic
유전체벽(2)의 하측 부분에는, 처리 가스 공급용의 샤워 하우징(11)이 끼워져 있다. 샤워 하우징(11)은 십자 형상으로 마련되어 있고, 유전체벽(2)을 아래로부터 지지하는 구조로 되어 있다. 또, 상기 유전체벽(2)을 지지하는 샤워 하우징(11)은, 복수의 서스펜더(도시하지 않음)에 의해 본체 용기(1)의 천정에 매달린 상태로 되어 있다.In the lower portion of the
이 샤워 하우징(11)은 도전성 재료, 바람직하게는 금속, 예컨대 처리 가스에 의해 부식되어 오염물이 발생하지 않도록 그 내면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 구성되어 있다. 이 샤워 하우징(11)에는 수평으로 연장되는 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 관통하고, 처리 가스 공급원 및 밸브 시스템 등을 포함하는 처리 가스 공급계(20)에 접속되어 있다. 따라서, 플라즈마 처리에 있어서는, 처리 가스 공급계(20)로부터 공급된 처리 가스가 가스 공급관(20a)을 통해 샤워 하우징(11) 내에 공급되고, 그 하면의 가스 토출 구멍(12a)으로부터 처리실(4) 내에 토출된다.The
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.The
안테나실(3) 내에는, 고주파(RF) 안테나(13)를 포함하는 안테나 유닛(50)이 배치되어 있다. 고주파 안테나(13)에 고주파 전력이 공급되는 것에 의해, 처리실(4) 내에 유도 전계가 형성되고, 이 유도 전계에 의해 샤워 하우징(11)으로부터 공급된 처리 가스가 플라즈마화된다. 또, 안테나 유닛(50)의 상세에 대해서는 후술한다.In the
처리실(4) 내의 아래쪽에는, 유전체벽(2)을 사이에 두고 고주파 안테나(13)와 대향하도록, 직사각형 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 직사각형 기판 G는, 정전 척(도시하지 않음)에 의해 흡착 유지된다.In the lower part of the
탑재대(23)는 절연체 케이스(24) 내에 수납되고, 또한 중공의 지주(25)에 지지된다. 지주(25)는 본체 용기(1)의 바닥을 기밀 상태를 유지하면서 관통하고, 본체 용기(1) 밖에 배치된 승강 기구(도시하지 않음)에 지지되어, 직사각형 기판 G의 반입출시에 승강 기구에 의해 탑재대(23)가 상하 방향으로 구동된다. 또, 탑재대(23)를 수납하는 절연체 케이스(24)와 본체 용기(1)의 바닥의 사이에는, 지주(25)를 기밀하게 포위하는 벨로즈(26)가 배치되어 있고, 이에 의해, 탑재대(23)의 상하 운동에 의해서도 처리 용기(4) 내의 기밀성이 보증된다. 또한 처리실(4)의 측벽(4a)에는, 직사각형 기판 G를 반입출하기 위한 반입출구(27a) 및 그것을 개폐하는 게이트 밸브(27)가 마련되어 있다.The mounting table 23 is housed in the
탑재대(23)에는, 중공의 지주(25) 내에 마련된 급전선(25a)에 의해, 정합기(28)를 통해 고주파 전원(29)이 접속되어 있다. 이 고주파 전원(29)은, 플라즈마 처리 중에, 바이어스용의 고주파 전력, 예컨대 주파수가 6㎒인 고주파 전력을 탑재대(23)에 인가한다. 이 바이어스용의 고주파 전력에 의해, 처리실(4) 내에 생성된 플라즈마 중의 이온이 효과적으로 직사각형 기판 G에 끌어들여진다.The high
또한, 탑재대(23) 내에는, 직사각형 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 통해 본체 용기(1) 밖으로 도출된다.Moreover, in the mounting table 23, in order to control the temperature of the rectangular substrate G, the temperature control mechanism which consists of heating means, such as a ceramic heater, a refrigerant | coolant flow path, etc., and a temperature sensor are provided (all are not shown). Piping and wiring to these mechanisms and members are all led out of the
처리실(4)의 바닥에는, 배기관(31)을 통해 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
탑재대(23)에 탑재된 직사각형 기판 G의 이면측에는 냉각 공간(도시하지 않음)이 형성되어 있고, 일정한 압력의 열 전달용 가스로서 He 가스를 공급하기 위한 He 가스 유로(41)가 마련되어 있다. 이와 같이 직사각형 기판 G의 이면측에 열 전달용 가스를 공급하는 것에 의해, 진공 하에 있어서 직사각형 기판 G의 온도 상승이나 온도 변화를 회피할 수 있도록 되어 있다.A cooling space (not shown) is formed on the back side of the rectangular substrate G mounted on the mounting table 23, and a He
이 플라즈마 처리 장치의 각 구성부는, 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 제어부(80)에 접속되어 제어되는 구성으로 되어 있다. 또한, 제어부(80)에는, 오퍼레이터에 의한 플라즈마 처리 장치를 관리하기 위한 커맨드 입력 등의 입력 조작을 행하는 키보드나, 플라즈마 처리 장치의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 유저 인터페이스(81)가 접속되어 있다. 또한, 제어부(80)에는, 플라즈마 처리 장치에서 실행되는 각종 처리를 제어부(80)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 플라즈마 처리 장치의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램 즉 처리 레시피가 저장된 기억부(82)가 접속되어 있다. 처리 레시피는 기억부(82) 내의 기억 매체에 기억되어 있다. 기억 매체는, 컴퓨터에 내장된 하드디스크나 반도체 메모리이더라도 좋고, CDROM, DVD, 플래시 메모리 등의 휴대용의 것이더라도 좋다. 또한, 다른 장치로부터, 예컨대 전용 회선을 통해 레시피를 적당하게 전송시키도록 하더라도 좋다. 그리고, 필요에 따라, 유저 인터페이스(81)로부터의 지시 등으로 임의의 처리 레시피를 기억부(82)로부터 호출하여 제어부(80)에 실행시키는 것에 의해, 제어부(80)의 제어 하에서, 플라즈마 처리 장치에서의 소망하는 처리가 행해진다.Each component of this plasma processing apparatus is connected to the
다음으로, 상기 안테나 유닛(50)에 대하여 상세하게 설명한다.Next, the
도 2는 도 1의 장치의 안테나 유닛에 이용되는 안테나 유닛의 일례를 나타내는 평면도, 도 3은 도 2의 안테나 유닛에 이용되는 고주파 안테나의 제 1 안테나부를 나타내는 평면도, 도 4는 도 2의 안테나 유닛에 이용되는 고주파 안테나의 제 1 안테나부를 나타내는 사시도, 도 5는 도 2의 안테나 유닛에 이용되는 고주파 안테나의 제 2 안테나부를 나타내는 평면도, 도 6은 도 2의 안테나 유닛에 이용되는 고주파 안테나의 제 2 안테나부를 나타내는 사시도이다.FIG. 2 is a plan view showing an example of an antenna unit used in the antenna unit of the apparatus of FIG. 1, FIG. 3 is a plan view showing a first antenna portion of a high frequency antenna used in the antenna unit of FIG. 2, and FIG. 4 is an antenna unit of FIG. 5 is a plan view showing a first antenna portion of the high frequency antenna used in FIG. 5, FIG. 5 is a plan view showing a second antenna portion of the high frequency antenna used in the antenna unit of FIG. 2, and FIG. 6 is a second view of the high frequency antenna used in the antenna unit of FIG. It is a perspective view which shows an antenna part.
안테나 유닛(50)의 고주파 안테나(13)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 생성에 기여하는 유도 전계를 형성하는 유전체벽(2)에 면한 부분이 전체적으로 직사각형 기판 G에 대응하는 직사각형 형상(액자 형상) 평면을 구성하고, 또한, 복수의 안테나선을 소용돌이 형상으로 감아 이루어지는 제 1 안테나부(13a)와 제 2 안테나부(13b)를 갖고 있다. 제 1 안테나부(13a)의 안테나선은, 직사각형 형상 평면의 4개의 모서리 부분을 형성하고, 직사각형 형상 평면과는 다른 위치에 있어서, 4개의 모서리 부분을 결합하도록 마련되어 있다. 또한, 제 2 안테나부(13b)의 안테나선은, 직사각형 형상 평면의 4개의 변의 중앙부를 형성함과 아울러, 직사각형 형상 평면과는 다른 위치에 있어서, 이들 4개의 변의 중앙부를 결합하도록 마련되어 있다.As shown in FIG. 2, the
제 1 안테나부(13a)에 대한 급전은, 가스 공급 배관(20a)의 주위에 마련된 4개의 단자(22a) 및 급전선(69)를 통해 행해지고, 제 2 안테나부(13b)에 대한 급전은, 가스 공급 배관(20a)의 주위에 설치된 4개의 단자(22b) 및 급전선(79)을 통해 행해진다.The power supply to the
도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 안테나부(13a)의 4개의 단자(22a)에는 각각 제 1 급전 부재(16a)가 접속되고, 제 2 안테나부(13b)의 4개의 단자(22b)에는 각각 제 2 급전 부재(16b)가 접속되어 있다(도 1에서는 모두 1개만 도시). 4개의 제 1 급전 부재(16a)는, 급전선(19a)에 접속되어 있고, 4개의 제 2 급전 부재(16b)는, 급전선(19b)에 접속되어 있다. 급전선(19a)에는 정합기(14a) 및 제 1 고주파 전원(15a)이 접속되어 있고, 급전선(19b)에는 정합기(14b) 및 제 2 고주파 전원(15b)이 접속되어 있다. 이에 의해, 제 1 안테나부(13a) 및 제 2 안테나부(13b)에, 제 1 고주파 전원(15a) 및 제 2 고주파 전원(15b)으로부터, 예컨대 주파수가 13.56㎒인 고주파 전력이, 각각 독립하여 공급되도록 되어 있고, 제어부(80)에 의해 이들에 공급되는 전류치를 독립하여 제어할 수 있도록 되어 있다.As shown in FIG. 1, the 1st
고주파 안테나(13)는, 절연 부재로 이루어지는 스페이서(17)에 의해 유전체벽(2)으로부터 이간하여 배치되어 있고, 그 배치 영역이 직사각형 기판 G에 대응하고 있다.The
고주파 안테나(13)의 상기 직사각형 형상 평면의 4개의 모서리 부분을 형성하는 제 1 안테나부(13a)는, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 4개의 안테나선(61, 62, 63, 64)을 감아 평면 형상이 액자 형상이 되도록 한 다중(4중) 안테나를 구성하고 있다. 구체적으로는, 안테나선(61, 62, 63, 64)은 90°씩 위치를 어긋나게 하여 감겨지고, 유전체벽(2)에 면한 상기 직사각형 형상 평면의 4개의 모서리 부분을 형성하는 부분은 평면부(61a, 62a, 63a, 64a)로 되어 있고, 이들 평면부(61a, 62a, 63a, 64a)의 사이의 부분은, 직사각형 형상 평면과는 다른 위치가 되도록 위쪽으로 퇴피한 상태의 입체부(61b, 62b, 63b, 64b)로 되어 있다. 이 입체부(61b, 62b, 63b, 64b)는, 플라즈마의 생성에 기여하지 않는 위치에 배치된다.As shown in FIGS. 3 and 4, the
또한, 고주파 안테나(13)의 상기 직사각형 형상 평면의 4개의 변의 중앙부를 구성하는 제 2 안테나부(13b)는, 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 4개의 안테나선(71, 72, 73, 74)을 감아 평면 형상이 액자 형상이 되도록 한 다중(4중) 안테나를 구성하고 있다. 구체적으로는, 안테나선(71, 72, 73, 74)은 90°씩 위치를 어긋나게 하여 감겨지고, 유전체벽(2)에 면한 상기 직사각형 형상 평면의 4개의 변의 중앙부를 형성하는 부분은 평면부(71a, 72a, 73a, 74a)로 되어 있고, 이들 평면부(71a, 72a, 73a, 74a)의 사이의 부분은, 직사각형 형상 평면과는 다른 위치가 되도록 위쪽으로 퇴피한 상태의 입체부(71b, 72b, 73b, 74b)로 되어 있다. 이 입체부(71b, 72b, 73b, 74b)는, 플라즈마의 생성에 기여하지 않는 위치에 배치된다.Moreover, as shown to FIG. 5 and FIG. 6, the
제 1 안테나부(13a)의 안테나선(61, 62, 63, 64)에는, 상술한 4개의 단자(22a) 및 급전선(69)을 통해 급전되고, 제 2 안테나부(13b)의 안테나선(71 72, 73, 74)에는, 상술한 4개의 단자(22b) 및 급전선(79)을 통해 급전된다.The antenna lines 61, 62, 63, and 64 of the
다음으로, 이상과 같이 구성되는 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 이용하여 직사각형 기판 G에 대하여 플라즈마 에칭 처리를 실시할 때의 처리 동작에 대하여 설명한다.Next, the processing operation at the time of performing a plasma etching process with respect to the rectangular substrate G using the inductively coupled plasma processing apparatus comprised as mentioned above is demonstrated.
우선, 게이트 밸브(27)를 연 상태에서 그로부터 반송 기구(도시하지 않음)에 의해 직사각형 기판 G를 처리실(4) 내에 반입하고, 탑재대(23)의 탑재면에 탑재한 후, 정전 척(도시하지 않음)에 의해 직사각형 기판 G를 탑재대(23)상에 고정한다. 다음으로, 처리실(4) 내에 처리 가스 공급계(20)로부터 공급되는 처리 가스를 샤워 하우징(11)의 가스 토출 구멍(12a)으로부터 처리실(4) 내에 토출시키는 것과 아울러, 배기 장치(30)에 의해 배기관(31)을 통해 처리실(4) 내를 진공 배기하는 것에 의해, 처리실 내를 예컨대 0.66~26.6㎩ 정도의 압력 분위기로 유지한다.First, the rectangular substrate G is carried in into the
또한, 이때 직사각형 기판 G의 이면측의 냉각 공간에는, 직사각형 기판 G의 온도 상승이나 온도 변화를 회피하기 위해, He 가스 유로(41)를 통해, 열 전달용 가스로서 He 가스를 공급한다.At this time, the He gas is supplied as the heat transfer gas through the He
다음으로, 제 1 고주파 전원(15a) 및 제 2 고주파 전원(15b)으로부터 예컨대 13.56㎒의 고주파를, 각각 고주파 안테나(13)의 모서리 부분을 구성하는 제 1 안테나부(13a) 및 변 중앙부를 구성하는 제 2 안테나부(13b)에 인가하고, 이에 의해 유전체벽(2)을 통해 처리실(4) 내에 직사각형 기판 G에 대응한 유도 전계를 형성한다. 이와 같이 하여 형성된 유도 전계에 의해, 처리실(4) 내에서 처리 가스가 플라즈마화하여, 직사각형 기판 G에 대응한 영역 내에서 균일한 고밀도의 유도 결합 플라즈마가 생성된다.Next, a high frequency of 13.56 MHz, for example, is formed from the first high
이 결과, 고주파 안테나(13)는, 유전체벽(2)에 면한 부분의 제 1 안테나부(13a)와 제 2 안테나부(13b)에 의해 구성된 전체 형상이 직사각형 기판 G에 대응하는 액자 형상을 이루고 있으므로, 직사각형 기판 G의 전체에 대하여 플라즈마를 공급할 수 있다.As a result, the
상술한 대로, 종래와 같이 단지 안테나선을 액자 형상으로 형성한 것만으로는 모서리 부분의 플라즈마가 약해지는 경향이 있기 때문에, 상기 특허 문헌 1에서는 변의 중앙부보다 모서리 부분 쪽이 안테나선의 권수가 많아지도록 하여 플라즈마의 균일성을 도모하고 있지만, 최근, 직사각형 기판의 외측 영역에 있어서의 모서리 부분과 변 중앙의 플라즈마 분포를 보다 미세하게 제어하는 것이 요구되고 있어, 특허 문헌 1의 기술로는 대응이 곤란하다.As described above, since the plasma of the edge portion tends to be weakened only by forming the antenna line in a frame shape as in the related art, in
그래서, 본 실시 형태에서는, 고주파 안테나(13)는, 플라즈마 생성에 기여하는 유도 전계를 형성하는 유전체벽(2)에 면한 부분이 전체적으로 직사각형 기판 G에 대응하는 직사각형 형상(액자 형상) 평면을 구성하고, 안테나선이 4개의 모서리 부분을 형성하는 제 1 안테나부(13a)와 안테나선이 4개의 변의 중앙부를 구성하는 제 2 안테나부(13b)를 갖는 구성으로 하고, 제 1 안테나부(13a) 및 제 2 안테나부(13b)에, 제 1 고주파 전원(15a) 및 제 2 고주파 전원(15b)으로부터의 고주파 전력을 각각 독립하여 공급하도록 하고, 제어부(80)에 의해, 이들에 흐르는 전류치를 제어하도록 했으므로, 직사각형 기판 G의 외측 영역에 있어서의 모서리 부분과 변 중앙의 플라즈마 분포를 보다 미세하게 제어할 수 있어, 소망하는 플라즈마 처리를 행할 수 있다.Therefore, in the present embodiment, the
또한, 제 1 안테나부(13a)는, 4개의 안테나선(61, 62, 63, 64)을 90°씩 위치를 어긋나게 하여 감은 평면 형상이 액자 형상이 되도록 한 다중(4중) 안테나를 구성하고, 4개의 모서리 부분에 대응하는 위치에서는, 유전체벽(2)에 면한 플라즈마 생성에 기여하는 평면부(61a, 62a, 63a, 64a), 이들 평면부(61a, 62a, 63a, 64a)의 사이의 부분은, 플라즈마 생성에 기여하지 않도록 위쪽으로 퇴피한 입체부(61b, 62b, 63b, 64b)로 되어 있고, 제 2 안테나부(13b)도, 4개의 안테나선(71, 72, 73, 74)을 90°씩 위치를 어긋나게 하여 감은 평면 형상이 액자 형상이 되도록 한 다중(4중) 안테나를 구성하고, 4개의 변 중앙부에 대응하는 위치에서는, 유전체벽(2)에 면한 플라즈마 생성에 기여하는 평면부(71a, 72a, 73a, 74a), 이들 평면부(71a, 72a, 73a, 74a)의 사이의 부분은, 플라즈마 생성에 기여하지 않도록 위쪽으로 퇴피한 입체부(71b, 72b, 73b, 74b)로 되어 있고, 제 1 안테나부(13a) 및 제 2 안테나부(13b) 모두 기본적으로 종래의 다중 안테나의 형태를 답습하면서, 이들을 조합하는 비교적 간이한 구성에 의해, 모서리 부분과 변 중앙부의 독립적인 플라즈마 분포 제어를 실현할 수 있다.In addition, the
또, 이상은, 모서리 부분에 대응하는 제 1 안테나부(13a)와 변 중앙에 대응하는 제 2 안테나부의 2개의 안테나부에 의해 액자 형상의 고주파 안테나(13)를 구성하여, 이들을 독립하여 전류 제어 가능하게 한 예를 나타냈지만, 3개 이상의 안테나부로 구성하여, 그들을 독립하여 전류 제어 가능하게 하더라도 좋다. 예컨대, 변 중앙을 제 2 안테나부와 제 3 안테나부의 2개의 안테나부로 나누더라도 좋고, 또한 변 중앙을 3개로 나누고, 3개로 나눈 한가운데 부분을 제 2 안테나부, 한가운데 부분을 사이에 두는 양측 부분을 제 3 안테나부로 하는 것과 같은 구성으로 하더라도 좋다. 그 밖에 이에 준하는 구성이 가능하다.In the above, the frame-shaped
또한, 제 1 안테나부(13a)와 제 2 안테나부(13b)에 별개의 고주파 전원을 접속하여 전류치 제어를 행하는 대신에, 도 7에 나타내는 바와 같이 1개의 고주파 전원(15)으로부터의 고주파 전력을 파워 스플리터(83)로 분할한 후, 정합기(14a, 14b)를 거쳐 제 1 안테나부(13a)와 제 2 안테나부(13b)의 각각에 고주파 전력을 공급하여 제 1 안테나부(13a)와 제 2 안테나부(13b)의 전류치 제어를 행하도록 하더라도 좋다. 이에 의해, 1개의 고주파 전원으로 설비 부담을 경감할 수 있다. 또한, 도 8에 나타내는 바와 같이, 급전선 19a 또는 19b 중 어느 한쪽에 가변 콘덴서 등으로 이루어지는 임피던스 조정 기구(84)를 마련하는 것에 의해 제 1 안테나부(13a)와 제 2 안테나부(13b)의 전류치 제어를 행하도록 하더라도 좋다. 이 경우에는 1개의 고주파 전원(15)과 1개의 정합기(14)를 마련하면 되고, 보다 설비 부담을 경감할 수 있다.In addition, instead of connecting separate high frequency power supplies to the
다음으로, 안테나 유닛의 다른 예에 대하여 설명한다.Next, another example of the antenna unit will be described.
도 9는 안테나 유닛의 다른 예를 나타내는 평면도이다. 직사각형 기판 G가 대형이 되면, 윤곽이 직사각형 형상을 이루는 액자 형상의 고주파 안테나(13)만으로는 중앙 부분의 플라즈마 파워가 약해져, 균일한 플라즈마를 형성하는 것이 곤란하게 된다. 그래서, 본 예에서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 외측 안테나로서 상기 고주파 안테나(13)를 배치하고, 그 내측에, 동심 형상으로 윤곽이 직사각형 형상을 이루는 액자 형상의 내측 안테나(113)를 배치하여 안테나 유닛(50a)을 구성하고, 직사각형 기판 G의 중앙부에 대응하는 내측 영역의 플라즈마 밀도를 높여 플라즈마 밀도를 보다 균일하게 한다. 본 예에서는, 내측 안테나(113)는, 상기 고주파 안테나(13)와 같은 구성을 갖고 있다. 즉, 유전체벽(2)에 면한 부분의 평면 형상이 전체적으로 액자 형상을 이루고, 그 중 4개의 모서리 부분을 구성하는 제 1 안테나부(113a)와 각 변의 중앙부를 구성하는 제 2 안테나부(113b)를 갖는다. 그리고, 외측 안테나를 구성하는 고주파 안테나(13)와 같이, 제 1 안테나부(113a)의 전류치와 제 2 안테나부(113b)의 전류치를 독립적으로 제어하도록 하고 있다. 이에 의해 내측 안테나(113)의 모서리 부분과 변 중앙부의 플라즈마 밀도 분포도 조정할 수 있어, 플라즈마 밀도를 보다 균일하게 할 수 있다.9 is a plan view illustrating another example of the antenna unit. When the rectangular substrate G becomes large, the plasma power of the center portion is weakened only by the frame-shaped
다만, 변 중앙과 모서리 부분에 있어서의 플라즈마 밀도의 불균일이 가장 현저하게 나타나는 것은 바깥 둘레 부분이기 때문에, 외측 안테나만을 고주파 안테나(13)의 구성으로 하는 것으로 충분히 플라즈마 밀도 분포의 제어가 가능하면, 내측 안테나에 대해서는 반드시 고주파 안테나(13)와 같은 구성이 아니더라도 좋고, 적어도 외측 안테나가 모서리 부분과 변 중앙부의 전류치를 독립하여 제어할 수 있으면, 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 도 10에 나타내는 것과 같은 내측 안테나(123)를 갖는 안테나 유닛(50b)이더라도 좋다. 즉, 내측 안테나(123)는, 4개의 안테나선(91, 92, 93, 94)을 감아 전체가 소용돌이 형상이 되도록 한 다중(4중) 안테나를 구성하고 있다. 구체적으로는, 안테나선(91, 92, 93, 94)은 90°씩 위치를 어긋나게 하여 감겨지고, 안테나선의 배치 영역이 대략 액자 형상을 이루고, 플라즈마가 약해지는 경향이 있는 모서리 부분의 권수를 변의 중앙부의 권수보다 많아지도록 하고 있다. 도시의 예에서는 모서리 부분의 권수가 3, 변의 중앙부의 권수가 2가 되고 있다. 또한, 내측 안테나(123)의 외곽선 및 내곽선으로 둘러싸이는 플라즈마 생성 영역이, 대향하는 2변을 가로지르는 중심선에 대하여 선대칭(경면 대칭)이 되도록, 각 안테나선에 크랭크부(굴곡부)(98)를 형성하고 있으므로, 플라즈마 생성 영역을 직사각형 기판 G에 정대(正對)시킬 수 있다. 즉, 직사각형 기판 G에 정대한 상태의 플라즈마를 생성할 수 있어, 플라즈마의 균일성을 높일 수 있다.However, since the nonuniformity of the plasma density in the center and corners of the edge is most prominent in the outer circumference, only the outer antenna is constituted by the
또한, 내측 안테나로서는, 상기 특허 문헌 1과 같은 통상의 다중 안테나를 이용하더라도 좋다.As the inner antenna, a conventional multiple antenna such as
또한, 액자 형상의 안테나를 동심 형상으로 3개 이상 배치하더라도 좋다. 이 경우에는, 적어도 가장 외측의 안테나가 적어도 모서리 부분과 변 중앙의 2개의 부분에서 독립하여 전류 제어를 할 수 있도록 되어 있는 것이 필요하다.Moreover, you may arrange | position three or more frame-shaped antennas concentrically. In this case, it is necessary for at least the outermost antenna to be able to perform current control independently of at least the two portions of the corner portion and the side center.
또한, 도 11에 나타내는 바와 같이, 상기 제 1 안테나부(13a)와 같은 구성의 중간 안테나(133)를, 외측 안테나(13)와 내측 안테나(123)의 사이에 마련한 안테나 유닛(50c)이더라도 좋다. 이러한 구성에 의해, 외측 안테나(13)와 내측 안테나(123)의 사이의 영역의 모서리 부분만을 강화한다고 하는, 부분적인 플라즈마 분포 제어를 행하는 것이 가능해져, 플라즈마 분포의 제어성을 향상시킬 수 있다. 상기 중간 안테나(133) 대신에 제 2 안테나부(13b)와 같은 구성의 중간 안테나를 외측 안테나(13)와 내측 안테나(123)의 사이에 마련하여 부분적인 플라즈마 분포 제어를 행하도록 할 수도 있다. 또한, 중간 안테나(133) 대신에, 안테나부(13a)와 같은 안테나부와, 안테나부(13b)와 같은 안테나부로 구성되는 외측 안테나(13)와 같은 안테나를 마련하더라도 좋다. 즉, 외측 안테나, 중간 안테나, 내측 안테나로 이루어지는 3중 안테나에 있어서, 외측 안테나와 중간 안테나가 본원에 개시한 분할 안테나의 구성이 된다. 이 구성에 의해, 처리해야 할 기판이 더욱 대형화한 경우에도 균일한 처리가 가능한 플라즈마 처리 장치를 실현할 수 있다. 또, 내측 안테나는 내측 안테나(123)의 구성에 한정되지 않는 것은 물론이다.11, the
또, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 일 없이 여러 가지 변형 가능하다. 예컨대, 안테나에 있어서의 안테나선의 레이아웃은, 상기 실시 형태에 나타낸 것에 한하지 않고, 적어도 직사각형 기판의 외주부를 덮는 직사각형 형상의 윤곽을 갖고, 직사각형 기판의 외주에 대응하는 부분이 적어도 2개의 영역을 갖고, 이들 영역의 전류치를 독립하여 제어할 수 있으면 한정되지 않는다. 또한, 안테나선의 권수가 3인 예를 나타냈지만 이것에 한하는 것은 아니다. 또한, 안테나를 4개의 안테나선을 감아 전체가 소용돌이 형상이 되도록 한 4중 안테나로서 구성했지만, 4중 이외의 다중 안테나로 구성할 수도 있다.In addition, this invention can be variously modified without being limited to the said embodiment. For example, the layout of the antenna lines in the antenna is not limited to that shown in the above embodiments, and has at least a rectangular outline covering the outer periphery of the rectangular substrate, and a portion corresponding to the outer periphery of the rectangular substrate has at least two regions. However, the present invention is not limited as long as the current values in these areas can be controlled independently. In addition, although the example of the number of turns of an antenna line was shown, it is not limited to this. In addition, although the antenna was configured as a quadruple antenna in which four antenna lines were wound to form a spiral, the antenna may be configured as multiple antennas other than quadruple.
또한, 상기 실시 형태에서는 처리실의 천정부를 유전체벽으로 구성하고, 안테나가 처리실의 밖인 천정부의 유전체벽의 상면에 배치된 구성에 대하여 설명했지만, 안테나와 플라즈마 생성 영역의 사이를 유전체벽으로 격절하는 것이 가능하면 안테나가 처리실 내에 배치되는 구조라도 좋다.In the above embodiment, the structure in which the ceiling of the processing chamber is constituted by the dielectric wall and the antenna is disposed on the upper surface of the dielectric wall of the ceiling outside the processing chamber has been described. If possible, the antenna may be arranged in the processing chamber.
또한, 상기 실시 형태에서는 본 발명을 에칭 장치에 적용한 경우에 대하여 나타냈지만, CVD 성막 등의 다른 플라즈마 처리 장치에 적용할 수 있다. 또한, 직사각형 기판으로서 FPD 기판을 이용한 예를 나타냈지만, 태양 전지 등의 다른 직사각형 기판을 처리하는 경우에도 적용 가능하다.
In addition, in the said embodiment, although the case where this invention was applied to the etching apparatus was shown, it can apply to other plasma processing apparatuses, such as CVD film-forming. Moreover, although the example which used the FPD board | substrate was shown as a rectangular board | substrate, it is applicable also when processing other rectangular board | substrates, such as a solar cell.
1 : 본체 용기
2 : 유전체벽(유전체 부재)
3 : 안테나실
4 : 처리실
13 : 고주파 안테나
13a : 제 1 안테나부
13b : 제 2 안테나부
14 : 정합기
15 : 고주파 전원
15a : 제 1 고주파 전원
15b : 제 2 고주파 전원
16a, 16b : 급전 부재
19, 19a, 19b : 급전선
20 : 처리 가스 공급계
22a, 22b : 단자
23 : 탑재대
30 : 배기 장치
50, 50a, 50b, 50c : 안테나 유닛
61, 62, 63, 64, 71, 72, 73, 74, 91, 92, 93, 94 : 안테나선
61a, 62a, 63a, 64a, 71a, 72a, 73a, 74a : 평면부
61b, 62b, 63b, 64b, 71b, 72b, 73b, 74b : 입체부
69, 79 : 급전선
80 : 제어부
81 : 유저 인터페이스
82 : 기억부
83 : 파워 스플리터
84 : 임피던스 조정 기구
98 : 굴곡부
113, 123 : 내측 안테나
113a : 제 1 안테나부
113b : 제 2 안테나부
133 : 중간 안테나
G : 직사각형 기판1: body container
2: dielectric wall (dielectric member)
3: antenna chamber
4: treatment chamber
13: high frequency antenna
13a: first antenna unit
13b: second antenna unit
14: Matching machine
15: high frequency power supply
15a: first high frequency power supply
15b: second high frequency power supply
16a, 16b: feeding member
19, 19a, 19b: feeder
20: process gas supply system
22a, 22b: terminal
23: mounting table
30: exhaust device
50, 50a, 50b, 50c: antenna unit
61, 62, 63, 64, 71, 72, 73, 74, 91, 92, 93, 94: antenna wire
61a, 62a, 63a, 64a, 71a, 72a, 73a, 74a: flat part
61b, 62b, 63b, 64b, 71b, 72b, 73b, 74b: solid part
69, 79: feeder
80: control unit
81: user interface
82: memory
83: power splitter
84: impedance adjustment mechanism
98: bend
113, 123: inner antenna
113a: first antenna unit
113b: second antenna unit
133: intermediate antenna
G: rectangular substrate
Claims (8)
상기 안테나는, 유도 전계를 형성하는 부분이 전체적으로 상기 직사각형 기판에 대응하는 직사각형 형상 평면을 구성하고, 또한, 복수의 안테나선을 소용돌이 형상으로 감아 이루어지는 제 1 안테나부와 제 2 안테나부를 갖고,
상기 제 1 안테나부의 복수의 안테나선은, 상기 직사각형 형상 평면의 4개의 모서리 부분을 형성함과 아울러, 상기 직사각형 형상 평면과는 다른 위치에 있어서, 상기 4개의 모서리 부분을 결합하도록 마련되고,
상기 제 2 안테나부의 복수의 안테나선은, 상기 직사각형 형상 평면의 4개의 변의 중앙부를 형성함과 아울러, 상기 직사각형 형상 평면과는 다른 위치에 있어서, 상기 4개의 변의 중앙부를 결합하도록 마련되고,
상기 제 1 안테나부와 상기 제 2 안테나부는, 각각 독립하여 고주파 전력이 공급되는
것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마용 안테나 유닛.
An antenna unit for inductively coupled plasma having a coil-shaped antenna for generating an inductively coupled plasma for plasma processing a rectangular substrate in a processing chamber of an inductively coupled plasma processing apparatus,
The said antenna has a 1st antenna part and a 2nd antenna part which the part which forms an induction electric field generally comprises the rectangular shape plane corresponding to the said rectangular substrate, and winds a plurality of antenna lines in a vortex shape,
The plurality of antenna lines of the first antenna unit are provided so as to form four corner portions of the rectangular plane and to couple the four corner portions at a position different from the rectangular plane.
The plurality of antenna lines of the second antenna unit are provided so as to form a central portion of four sides of the rectangular plane, and to combine the central portions of the four sides at a position different from the rectangular plane.
The first antenna unit and the second antenna unit are each independently supplied with high frequency power
An antenna unit for inductively coupled plasma, characterized in that.
상기 제 1 안테나부를 구성하는 상기 복수의 안테나선은, 상기 모서리 부분을 형성하는 제 1 평면부와, 상기 제 1 평면부의 사이의 부분이 되는 상기 제 1 평면부의 위쪽으로 퇴피한 상태의 제 1 입체부를 갖고 있고,
상기 제 2 안테나부를 구성하는 상기 복수의 안테나선은, 상기 변의 중앙부를 형성하는 제 2 평면부와, 상기 제 2 평면부의 사이의 부분이 되는 상기 제 2 평면부의 위쪽으로 퇴피한 상태의 제 2 입체부를 갖고 있는
것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마용 안테나 유닛.
The method of claim 1,
The plurality of antenna lines constituting the first antenna portion include a first three-dimensional portion in a state where the first planar portion forming the corner portion and the first planar portion which becomes a portion between the first planar portion and the retracted upwards Have wealth,
The plurality of antenna lines constituting the second antenna portion include a second three-dimensional portion in a state where the second planar portion that forms the center portion of the side and the second planar portion that becomes a portion between the second planar portion and retract upwards Wealthy
An antenna unit for inductively coupled plasma, characterized in that.
상기 제 1 안테나부 및 상기 제 2 안테나부는, 각각에 있어서 4개의 안테나선을 90°씩 위치를 어긋나게 하여 감겨 있는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마용 안테나 유닛.
3. The method according to claim 1 or 2,
The antenna unit for inductively coupled plasma, wherein the first antenna unit and the second antenna unit are wound by shifting four antenna lines by 90 ° in each.
상기 복수의 안테나의 적어도 가장 바깥 둘레의 것은, 그 직사각형 형상 평면이 상기 직사각형 기판에 대응하고, 또한, 복수의 안테나선을 소용돌이 형상으로 감아 이루어지는 제 1 안테나부와 제 2 안테나부를 갖고,
상기 제 1 안테나부의 복수의 안테나선은, 상기 직사각형 형상 평면의 4개의 모서리 부분을 형성함과 아울러, 상기 직사각형 형상 평면과는 다른 위치에 있어서, 상기 4개의 모서리 부분을 결합하도록 마련되고,
상기 제 2 안테나부의 복수의 안테나선은, 상기 직사각형 형상 평면의 4개의 변의 중앙부를 형성함과 아울러, 상기 직사각형 형상 평면과는 다른 위치에 있어서, 상기 4개의 변의 중앙부를 결합하도록 마련되고,
상기 제 1 안테나부와 상기 제 2 안테나부는, 각각 독립하여 고주파 전력이 공급되는
것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마용 안테나 유닛.
And a plurality of coil-shaped antennas for generating an inductively coupled plasma for plasma processing the rectangular substrate in the processing chamber of the inductively coupled plasma processing apparatus, wherein the plurality of antennas form a rectangular plane as a whole of a portion forming the induction field. An antenna unit for inductively coupled plasma in which these antennas are arranged concentrically,
At least the outermost periphery of the plurality of antennas has a first antenna portion and a second antenna portion whose rectangular plane corresponds to the rectangular substrate, and which comprises a plurality of antenna lines wound in a spiral shape,
The plurality of antenna lines of the first antenna unit are provided so as to form four corner portions of the rectangular plane and to couple the four corner portions at a position different from the rectangular plane.
The plurality of antenna lines of the second antenna unit are provided so as to form a central portion of four sides of the rectangular plane, and to combine the central portions of the four sides at a position different from the rectangular plane.
The first antenna unit and the second antenna unit are each independently supplied with high frequency power
An antenna unit for inductively coupled plasma, characterized in that.
상기 복수의 안테나 중, 상기 가장 바깥 둘레의 것 이외의 어느 것이, 복수의 안테나선을 갖고, 그 일부가 소망하는 부분에 배치된 유도 전계를 형성하는 부분을 구성하고, 나머지 부분이 유도 전계를 형성하지 않는 퇴피부인 구성을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마용 안테나 유닛.
The method of claim 4, wherein
Of the plurality of antennas, any one other than the outermost circumference has a plurality of antenna lines, and a part of the plurality of antennas forms a portion which forms an induction field disposed at a desired portion, and the remaining portion forms an induction field. An antenna unit for inductively coupled plasma, characterized in that it has a configuration that is a retracted portion that does not.
상기 처리실 내에서 직사각형 기판이 탑재되는 탑재대와,
상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와,
상기 처리실 내를 배기하는 배기계와,
상기 처리실 내에 직사각형 기판을 플라즈마 처리하기 위한 유도 결합 플라즈마를 생성하는 코일 형상의 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마용 안테나 유닛과,
상기 안테나에 고주파 전력을 급전하는 급전 기구
를 구비하고,
상기 안테나는, 유도 전계를 형성하는 부분이 전체적으로 상기 직사각형 기판에 대응하는 직사각형 형상 평면을 구성하고, 또한, 복수의 안테나선을 소용돌이 형상으로 감아 이루어지는 제 1 안테나부와 제 2 안테나부를 갖고,
상기 제 1 안테나부의 복수의 안테나선은, 상기 직사각형 형상 평면의 4개의 모서리 부분을 형성함과 아울러, 상기 직사각형 형상 평면과는 다른 위치에 있어서, 상기 4개의 모서리 부분을 결합하도록 마련되고,
상기 제 2 안테나부의 복수의 안테나선은, 상기 직사각형 형상 평면의 4개의 변의 중앙부를 형성함과 아울러, 상기 직사각형 형상 평면과는 다른 위치에 있어서, 상기 4개의 변의 중앙부를 결합하도록 마련되고,
상기 급전 기구는, 상기 제 1 안테나부와 상기 제 2 안테나부에, 각각 독립하여 고주파 전력을 공급하는
것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
A processing chamber which accommodates a rectangular substrate and performs plasma processing;
A mounting table on which a rectangular substrate is mounted in the processing chamber;
A process gas supply system for supplying a process gas into the process chamber,
An exhaust system for exhausting the inside of the processing chamber;
An antenna unit for inductively coupled plasma having a coil-shaped antenna for generating an inductively coupled plasma for plasma processing a rectangular substrate in the processing chamber;
Power feeding mechanism for feeding high frequency power to the antenna
And,
The said antenna has a 1st antenna part and a 2nd antenna part which the part which forms an induction electric field generally comprises the rectangular shape plane corresponding to the said rectangular substrate, and winds a plurality of antenna lines in a vortex shape,
The plurality of antenna lines of the first antenna unit are provided so as to form four corner portions of the rectangular plane and to couple the four corner portions at a position different from the rectangular plane.
The plurality of antenna lines of the second antenna unit are provided so as to form a central portion of four sides of the rectangular plane, and to combine the central portions of the four sides at a position different from the rectangular plane.
The power supply mechanism independently supplies high frequency power to the first antenna portion and the second antenna portion, respectively.
Inductively coupled plasma processing apparatus, characterized in that.
상기 처리실 내에서 직사각형 기판이 탑재되는 탑재대와,
상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와,
상기 처리실 내를 배기하는 배기계와,
상기 처리실 내에 직사각형 기판을 플라즈마 처리하기 위한 유도 결합 플라즈마를 생성하는 코일 형상의 복수의 안테나를 갖는 유도 결합 플라즈마용 안테나 유닛과,
상기 안테나에 고주파 전력을 급전하는 급전 기구
를 구비하고,
상기 복수의 안테나는, 유도 전계를 형성하는 부분이 전체적으로 직사각형 형상 평면을 구성하고, 이들 안테나가 동심 형상으로 배치되고, 상기 복수의 안테나의 적어도 가장 바깥 둘레의 것은, 그 직사각형 형상 평면이 상기 직사각형 기판에 대응하고, 또한, 복수의 안테나선을 소용돌이 형상으로 감아 이루어지는 제 1 안테나부와 제 2 안테나부를 갖고,
상기 제 1 안테나부의 복수의 안테나선은, 상기 직사각형 형상 평면의 4개의 모서리 부분을 형성함과 아울러, 상기 직사각형 형상 평면과는 다른 위치에 있어서, 상기 4개의 모서리 부분을 결합하도록 마련되고,
상기 제 2 안테나부의 복수의 안테나선은, 상기 직사각형 형상 평면의 4개의 변의 중앙부를 형성함과 아울러, 상기 직사각형 형상 평면과는 다른 위치에 있어서, 상기 4개의 변의 중앙부를 결합하도록 마련되고,
상기 급전 기구는, 상기 제 1 안테나부와 상기 제 2 안테나부에, 각각 독립하여 고주파 전력을 공급하는
것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
A processing chamber which accommodates a rectangular substrate and performs plasma processing;
A mounting table on which a rectangular substrate is mounted in the processing chamber;
A process gas supply system for supplying a process gas into the process chamber,
An exhaust system for exhausting the inside of the processing chamber;
An antenna unit for inductively coupled plasma having a plurality of coil-shaped antennas for generating inductively coupled plasma for plasma processing a rectangular substrate in the processing chamber;
Power feeding mechanism for feeding high frequency power to the antenna
And,
In the plurality of antennas, portions forming the induction electric field generally constitute a rectangular plane, these antennas are arranged concentrically, and at least the outermost periphery of the plurality of antennas has a rectangular plane that is the rectangular substrate. And a first antenna portion and a second antenna portion formed by winding a plurality of antenna lines in a vortex shape,
The plurality of antenna lines of the first antenna unit are provided so as to form four corner portions of the rectangular plane and to couple the four corner portions at a position different from the rectangular plane.
The plurality of antenna lines of the second antenna unit are provided so as to form a central portion of four sides of the rectangular plane, and to combine the central portions of the four sides at a position different from the rectangular plane.
The power supply mechanism independently supplies high frequency power to the first antenna portion and the second antenna portion, respectively.
Inductively coupled plasma processing apparatus, characterized in that.
상기 제 1 안테나부에 흐르는 전류치와, 상기 제 2 안테나부에 흐르는 전류치를 제어하는 제어부를 더 갖는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.The method according to claim 6 or 7,
And a control unit for controlling a current value flowing in the first antenna unit and a current value flowing in the second antenna unit.
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