KR20140100890A - Inductively coupled plasma processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 플랫 패널 디스플레이(FPD) 제조용 유리 기판 등의 피처리 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an inductively coupled plasma processing apparatus for performing plasma processing on a substrate to be processed such as a glass substrate for manufacturing a flat panel display (FPD).
액정 표시 장치(LCD) 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD) 제조 공정에 있어서는, 유리 기판에 플라즈마 에칭이나 성막 처리 등의 플라즈마 처리를 행하는 공정이 존재하고, 이와 같은 플라즈마 처리를 행하기 위해 플라즈마 에칭 장치나 플라즈마 CVD 장치 등의 다양한 플라즈마 처리 장치가 이용된다. 플라즈마 처리 장치로서는 종래, 용량 결합 플라즈마 처리 장치가 다용되고 있었지만, 근래, 고진공도이고 고밀도의 플라즈마를 얻을 수 있다고 하는 큰 이점을 갖는 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma : ICP) 처리 장치가 주목되고 있다.BACKGROUND ART [0002] In a flat panel display (FPD) manufacturing process such as a liquid crystal display (LCD), there is a step of performing plasma processing such as plasma etching or film forming processing on a glass substrate. In order to perform such plasma processing, Various plasma processing apparatuses such as a plasma CVD apparatus are used. Conventionally, a capacitively coupled plasma processing apparatus has been widely used as a plasma processing apparatus, but in recent years, an inductively coupled plasma (ICP) processing apparatus having a great advantage of obtaining a high vacuum and a high density plasma has attracted attention.
유도 결합 플라즈마 처리 장치는, 피처리 기판을 수용하는 처리실의 천벽(天壁)을 구성하는 유전체창의 위쪽에 고주파 안테나를 배치하고, 처리실 내에 처리 가스를 공급함과 아울러 이 고주파 안테나에 고주파 전력을 공급하는 것에 의해, 처리실 내에 유도 결합 플라즈마를 발생시키고, 이 유도 결합 플라즈마에 의해 피처리 기판에 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 것이다. 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 고주파 안테나로서는, 평면 형상의 소정 패턴을 이루는 평면 안테나가 다용되고 있다. 이와 같은 유도 결합 플라즈마 처리 장치로서는, 예컨대 특허 문헌 1에 개시된 것이 알려져 있다.The inductively coupled plasma processing apparatus includes a high frequency antenna disposed above a dielectric window constituting a ceiling wall of a processing chamber for accommodating a substrate to be processed, a processing gas is supplied into the processing chamber, and a high frequency electric power is supplied to the high frequency antenna Thereby generating an inductively coupled plasma in the treatment chamber, and performing a predetermined plasma treatment on the substrate to be treated by the inductively coupled plasma. As a high-frequency antenna of an inductively-coupled plasma processing apparatus, a plane antenna constituting a predetermined pattern in a planar shape is frequently used. An example of such an inductively coupled plasma processing apparatus is disclosed in
근래, 피처리 기판의 사이즈가 대형화하고 있고, 예컨대 LCD용 직사각형 형상 유리 기판에서는, 단변(短邊)×장변(長邊)의 길이가, 약 1500㎜×약 1800㎜의 사이즈로부터 약 2200㎜×약 2400㎜의 사이즈로, 또한 약 2800㎜×약 3000㎜의 사이즈로 현저하게 대형화하고 있다.In recent years, the size of the substrate to be processed has been enlarged. For example, in the rectangular glass substrate for LCD, the length of the short side x the long side is changed from the size of about 1500 mm x about 1800 mm to about 2200 mm x And has a size of about 2400 mm and a size of about 2800 mm by about 3000 mm.
이와 같은 피처리 기판의 대형화에 따라, 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 천벽을 구성하는 유전체창도 대형화하지만, 유전체창은 일반적으로 석영 혹은 세라믹스 등의 무른 재료가 이용되고 있기 때문에 대형화에는 적합하지 않다. 이 때문에, 예컨대, 특허 문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 석영 유리를 분할함으로써 유전체창의 대형화에 대처하고 있다.Due to the enlargement of the substrate to be processed, the dielectric window constituting the top wall of the inductively coupled plasma processing apparatus is enlarged. However, the dielectric window is generally not suitable for enlargement because a loose material such as quartz or ceramics is used. For this reason, as described in
그렇지만, 피처리 기판에 대하여 더욱더 대형화가 지향되고 있고, 특허 문헌 2에 기재되어 있는 유전체창을 분할하는 수법에 있어서도 대형화에 대한 대응이 곤란하게 되고 있다.However, the size of the substrate to be processed is increasingly larger, and even in the method of dividing the dielectric window described in
그래서, 유전체창을 금속창으로 치환하여 강도를 늘림으로써, 피처리 기판의 대형화에 대응하는 기술이 제안되어 있다(특허 문헌 3). 또한, 이와 같은 금속창으로서, 그 둘레 방향을 따라 둘 이상으로 서로 전기적으로 절연되어 분할되는 제 1 분할이 되고, 또한, 둘레 방향과 교차하는 방향을 따라 서로 전기적으로 절연되어 분할되는 제 2 분할이 된 것을 이용하여, 대형 피처리 기판에 대하여 플라즈마 분포의 제어성을 양호하게 하는 기술도 제안되어 있다(특허 문헌 4). 이와 같은 금속창을 이용하는 기술에서는, 금속창은 자력선을 투과하지 않으므로, 유전체창을 이용한 경우와는 다른 메커니즘을 갖는다.
Therefore, a technique for coping with the enlargement of the substrate to be processed by replacing the dielectric window with a metal window to increase the strength has been proposed (Patent Document 3). In addition, as such a metal window, a second division which is electrically insulated and divided into two or more along the circumferential direction to form a first division, and a second division which is electrically insulated from each other along a direction intersecting with the circumferential direction, (Refer to Patent Document 4). [0004] In order to solve this problem, a plasma processing apparatus has been proposed. In the technique using such a metal window, the metal window does not transmit magnetic lines of force, and thus has a mechanism different from that in the case of using a dielectric window.
(선행 기술 문헌)(Prior art document)
(특허 문헌)(Patent Literature)
(특허 문헌 1) 일본 특허 제 3077009호 공보(Patent Document 1) Japanese Patent No. 3077009
(특허 문헌 2) 일본 특허 제 3609985호 공보(Patent Document 2) Japanese Patent No. 3609985
(특허 문헌 3) 일본 특허 공개 2011-29584호 공보(Patent Document 3) Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-29584
(특허 문헌 4) 일본 특허 공개 2012-227427호 공보
(Patent Document 4) Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2012-227427
특허 문헌 3, 4의 기술에서는, 피처리 기판의 대형화에 대응할 수 있지만, 플라즈마 발생의 메커니즘이 유전체창을 이용한 경우와 다르기 때문에, 금속창의 대형화에 대해서는 또 다른 문제가 존재한다. 즉, 이와 같은 금속창을 갖는 플라즈마 처리 장치의 경우, 플라즈마의 분포가 금속창의 형상이나 분할의 형태 등의 영향을 받아, 피처리 기판의 면 내에 있어서 처리 속도가 균일하게 되기 어렵다고 하는 문제가 있다. 특히, 직사각형 기판에 대응하여 금속창을 직사각형 형상으로 한 경우에는, 장변측과 단변측에서 창의 폭이 서로 다르고, 창의 폭이 좁은 장변측이 창의 폭이 넓은 단변측보다 플라즈마 처리 속도가 높아지는 경향이 있다. 따라서, 균일성이 높은 플라즈마 처리를 행하는 것이 곤란하다.Although the technology of
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 대형 피처리 기판에 대하여, 금속창을 이용하여 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있는 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide an inductively coupled plasma processing apparatus capable of performing uniform plasma processing on a large substrate to be processed using a metal window.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제 1 관점에서는, 기판에 유도 결합 플라즈마 처리를 실시하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치로서, 기판을 수용하는 처리실과, 상기 처리실 내의 기판이 배치되는 영역에 유도 결합 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 안테나와, 상기 유도 결합 플라즈마가 생성되는 플라즈마 생성 영역과 상기 고주파 안테나의 사이에 배치되고, 기판에 대응하여 마련된 금속창을 구비하고, 상기 금속창은, 슬릿에 의해 복수의 영역으로 분할되고, 상기 슬릿은, 적어도 그 일부가, 위치에 따라 폭이 다르도록 형성되고, 이것에 의해, 상기 고주파 안테나에 공급되는 전류에 의해 상기 처리실에 형성되는 유도 전계의 분포가 조정되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 제공한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided an inductively coupled plasma processing apparatus for performing inductively coupled plasma processing on a substrate, comprising: a processing chamber for accommodating a substrate; an inductively coupled plasma And a metal window provided between the plasma generation region in which the inductively coupled plasma is generated and the high frequency antenna and corresponding to the substrate, wherein the metal window is divided into a plurality of regions And at least a part of the slits are formed to have different widths depending on positions, whereby the distribution of the induced electric field formed in the treatment chamber is adjusted by the electric current supplied to the high-frequency antenna The plasma processing apparatus comprising:
상기 제 1 관점에 있어서, 상기 금속창은, 상대적으로 폭이 넓은 영역과 상대적으로 폭이 좁은 영역을 갖고, 상기 슬릿 중 상기 상대적으로 폭이 좁은 영역에 대응하는 부분의 폭이, 상기 상대적으로 폭이 넓은 영역에 대응하는 부분의 폭보다 큰 구성으로 할 수 있다.In the first aspect, the metal window has a relatively wide region and a relatively narrow region, and the width of the portion of the slit corresponding to the relatively narrow region is smaller than the width The width of the portion corresponding to the large area can be larger than the width of the portion corresponding to the large area.
또한, 상기 금속창은, 상기 금속창의 장변에 대응하는 장변측 영역과, 상기 금속창의 단변에 대응하는 단변측 영역을 갖고, 상기 슬릿은, 상기 단변측 영역에 대응하는 제 1 슬릿과, 상기 장변측 영역에 대응하는 제 2 슬릿을 갖고, 상기 제 1 슬릿은, 상기 제 2 슬릿보다 폭이 큰 구성으로 할 수 있다. 이 경우에, 상기 제 1 슬릿은, 상기 단변에 평행하게 형성되고, 상기 제 2 슬릿은, 상기 장변에 평행하게 형성되어 있는 구성으로 할 수 있다.The metal window has a long side area corresponding to a long side of the metal window and a short side area corresponding to a short side of the metal window and the slit has a first slit corresponding to the short side area, And the first slit has a width larger than that of the second slit. In this case, the first slit may be formed parallel to the short side, and the second slit may be formed parallel to the long side.
상기 슬릿은, 직사각형 형상을 이루는 상기 금속창의 외형과 동심 형상의 직사각형 슬릿을 갖고, 상기 제 1 슬릿은, 상기 직사각형 슬릿의 단변이고, 상기 제 2 슬릿은, 상기 직사각형 슬릿의 장변인 구성으로 할 수 있다. 이 경우에, 상기 슬릿은, 상기 직사각형 슬릿을 동심 형상으로 복수 갖고, 상기 직사각형 슬릿 중, 적어도 가장 바깥쪽의 것이, 상기 제 1 슬릿 및 상기 제 2 슬릿을 갖는 구성이더라도 좋다. 상기 슬릿은, 상기 직사각형 슬릿에 교차하는 방향의 교차 슬릿을 갖고 있더라도 좋다. 상기 교차 슬릿은, 상기 직사각형 슬릿의 대각선 형상을 이루는 구성을 취할 수 있다.Wherein the slit has a rectangular slit concentric with an outer shape of the metal window having a rectangular shape and the first slit is a short side of the rectangular slit and the second slit is a long side of the rectangular slit have. In this case, the slit may have a plurality of the rectangular slits in a concentric form, and at least the outermost one of the rectangular slits may have the first slit and the second slit. The slit may have intersecting slits in a direction crossing the rectangular slit. The intersecting slit may have a diagonal shape of the rectangular slit.
상기 제 1 슬릿 및 상기 제 2 슬릿의 적어도 한쪽은, 고주파 안테나의 안테나선과 평행하게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 고주파 안테나는, 상기 금속창에 대응하는 면 내에서 상기 안테나선이 상기 금속창의 둘레 방향을 따라 주회(周回)하도록 마련되어 있는 구성을 취할 수 있다.At least one of the first slit and the second slit is preferably formed in parallel with the antenna line of the high-frequency antenna. The high frequency antenna may be configured such that the antenna line is provided so as to circulate along the circumferential direction of the metal window in a plane corresponding to the metal window.
본 발명의 제 2 관점에서는, 기판에 유도 결합 플라즈마 처리를 실시하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치로서, 기판을 수용하는 처리실과, 상기 처리실 내의 기판이 배치되는 영역에 유도 결합 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 안테나와, 상기 유도 결합 플라즈마가 생성되는 플라즈마 생성 영역과 상기 고주파 안테나의 사이에 배치되고, 기판에 대응하여 마련된 금속창을 구비하고, 상기 금속창은, 슬릿에 의해 복수의 영역으로 분할되고, 상기 슬릿의 적어도 일부가, 상기 고주파 안테나에 공급되는 전류에 의해 상기 처리실에 형성되는 유도 전계의 분포가 조정되도록, 그 폭이 가변이 되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 제공한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided an inductively coupled plasma processing apparatus for performing inductively coupled plasma processing on a substrate, comprising: a processing chamber for accommodating a substrate; a high frequency antenna for generating inductively coupled plasma And a metal window provided between the plasma generation region in which the inductively coupled plasma is generated and the high frequency antenna, the metal window being provided corresponding to the substrate, the metal window being divided into a plurality of regions by slits, Wherein the width of the inductively coupled plasma processing apparatus is variable so that at least a part thereof adjusts the distribution of the induced electric field formed in the treatment chamber by the current supplied to the high frequency antenna.
상기 제 2 관점에 있어서, 상기 금속창은, 상대적으로 폭이 넓은 영역과 상대적으로 폭이 좁은 영역을 갖고, 상기 슬릿 중 상기 상대적으로 폭이 좁은 영역에 대응하는 부분의 폭이, 상기 상대적으로 폭이 넓은 영역에 대응하는 부분의 폭보다 커지도록, 상기 슬릿의 적어도 일부의 폭이 가변이 될 수 있다.In the second aspect, the metal window has a relatively wide area and a relatively narrow area, and the width of the portion of the slit corresponding to the relatively narrow area is smaller than the width of the relatively wide area The width of at least a part of the slit may be variable so as to be larger than the width of the portion corresponding to the large area.
또한, 상기 슬릿 중 폭이 가변이 되는 부분은, 상기 슬릿의 폭을 조정하는 덮개를 갖는 구성으로 할 수 있다. 이 경우에, 상기 덮개는, 상기 슬릿 중 폭이 가변이 되는 부분에 의해 분할된 상기 금속창의 한쪽의 영역과 도통되고, 다른 쪽의 영역과 절연되는 것이 바람직하다.
The portion of the slit having a variable width may have a lid for adjusting the width of the slit. In this case, it is preferable that the cover is electrically connected to one region of the metal window divided by the portion of the slit whose width is variable, and is insulated from the other region.
본 발명에 의하면, 금속창을 슬릿에 의해 서로 절연되도록 복수의 영역으로 분할하고, 슬릿의 적어도 일부를, 위치에 따라 폭이 다르도록 형성하여, 고주파 안테나에 공급되는 전류에 의해 처리실에 형성되는 유도 전계의 분포를 조정한다. 이것에 의해, 대형 기판에 있어서, 예컨대 장변측과 단변측에서 창의 폭이 서로 다르고, 창의 폭이 좁은 장변측이 창의 폭이 넓은 단변측보다 플라즈마 처리 속도가 높아지는 경향이 있더라도, 금속창을 이용하여 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있다.
According to the present invention, a metal window is divided into a plurality of regions so as to be insulated from each other by a slit, at least a part of the slit is formed so as to have a different width depending on the position, Adjust the distribution of the electric field. As a result, even if the width of the window is different on the long side and the short side of the large substrate, and the longer side of the narrow window has a tendency of higher plasma processing speed than the short side of the wide window, A uniform plasma process can be performed.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치에 이용되는 금속창 및 고주파 안테나를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 유도 결합 플라즈마의 생성 원리를 나타내는 도면이다.
도 4는 금속창의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 5는 고주파 안테나의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 6은 고주파 안테나의 또 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 7은 플라즈마 여기 전류에 미치는 슬릿 폭 및 금속창의 폭의 영향을 시뮬레이션했을 때의 금속창 및 고주파 안테나를 나타내는 사시도이다.
도 8은 슬릿 폭(테프론 폭)과 플라즈마 여기 전류의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 금속창의 폭과 플라즈마 여기 전류의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 금속창을 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 금속창의 다른 예를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 금속창의 또 다른 예를 부분적으로 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing an inductively coupled plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a plan view showing a metal window and a high frequency antenna used in the inductively coupled plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing the principle of generation of inductively coupled plasma in the first embodiment of the present invention.
4 is a plan view showing another example of the metal window.
5 is a plan view showing another example of the high-frequency antenna.
6 is a perspective view showing another example of the high-frequency antenna.
Fig. 7 is a perspective view showing a metal window and a high-frequency antenna when the influence of the slit width and the width of the metal window on the plasma excitation current is simulated.
8 is a graph showing the relationship between the slit width (Teflon width) and the plasma excitation current.
9 is a graph showing the relationship between the width of the metal window and the plasma excitation current.
10 is a sectional view partially showing a metal window of the inductively coupled plasma processing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view partially showing another example of a metal window of the inductively coupled plasma processing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
12 is a sectional view partially showing another example of the metal window of the inductively coupled plasma processing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<제 1 실시형태>≪ First Embodiment >
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 1에 나타내는 유도 결합 플라즈마 처리 장치는, 직사각형 기판, 예컨대, FPD용 유리 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성할 때의 메탈막, ITO막, 산화막 등의 에칭이나, 레지스트막의 애싱 처리 등의 플라즈마 처리에 이용할 수 있다. 여기서, FPD로서는, 액정 디스플레이(LCD), 일렉트로 루미네선스(Electro Luminescence; EL) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등이 예시된다. 또한, FPD용 유리 기판에 한하지 않고, 태양 전지 패널용 유리 기판에 대한 상기와 같은 플라즈마 처리에도 이용할 수 있다.1 is a cross-sectional view schematically showing an inductively coupled plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. The inductively coupled plasma processing apparatus shown in Fig. 1 is used for plasma processing such as etching of a metal film, an ITO film, an oxide film or the like when a thin film transistor is formed on a rectangular substrate, for example, a FPD glass substrate or an ashing treatment of a resist film . Examples of the FPD include a liquid crystal display (LCD), an electro luminescence (EL) display, a plasma display panel (PDP), and the like. Further, the present invention is not limited to the glass substrate for FPD, but can also be used for the plasma treatment for the glass substrate for the solar cell panel as described above.
이 유도 결합 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 전기적으로 접지되어 있다. 본체 용기(1)는, 본체 용기(1)와 절연되어 형성된 직사각형 형상의 금속창(2)에 의해 상하로 안테나실(3) 및 처리실(4)로 구획되어 있다. 금속창(2)은, 처리실(4)의 천벽을 구성한다. 금속창(2)은, 예컨대, 비자성체이고 도전성의 금속, 예컨대 알루미늄 또는 알루미늄을 포함하는 합금으로 구성된다. 또한, 금속창(2)의 플라즈마 내성을 향상시키기 위해, 금속창(2)의 처리실(4)측의 표면에 유전체막이나 유전체 커버를 마련하더라도 좋다. 유전체막으로서는 양극 산화막 또는 용사 세라믹스막을 들 수 있다. 또한 유전체 커버로서는 석영제 또는 세라믹스제의 것을 들 수 있다.This inductively coupled plasma processing apparatus has an electrically conductive material, for example, a columnar airtight
안테나실(3)의 측벽(3a)과 처리실(4)의 측벽(4a)의 사이에는, 본체 용기(1)의 내측으로 돌출하는 지지 선반(5), 및 지지 빔(6)이 마련되어 있다. 지지 선반(5) 및 지지 빔(6)은 도전성 재료, 바람직하게는 알루미늄 등의 금속으로 구성된다.A
금속창(2)은, 후술하는 바와 같이 복수 부분으로 분할되어 있다. 분할된 복수 부분끼리의 사이는 슬릿(7)에 의해 분리되어 있고, 이들 복수 부분은 절연 부재(7a)를 사이에 두고 지지 선반(5) 및 지지 빔(6)에 지지된다. 지지 빔(6)은, 복수의 서스펜더(도시하지 않음)에 의해 본체 용기(1)의 천장에 매달린 상태로 되어 있다. 또, 슬릿(7)의 일부 또는 전부가, 단지 절연 부재(7a)가 충전된 구성이더라도 좋다.The
지지 빔(6)은, 본 예에서는 처리 가스 공급용 샤워 하우징을 겸한다. 지지 빔(6)이 샤워 하우징을 겸하는 경우에는, 지지 빔(6)의 내부에, 피처리 기판의 피처리면에 대하여 평행하게 연장되는 가스 유로(8)가 형성된다. 가스 유로(8)에는, 처리실(4) 내에 처리 가스를 분출하는 복수의 가스 토출 구멍(8a)이 형성된다. 가스 유로(8)에는, 처리 가스 공급계(20)로부터 가스 공급관(20a)을 거쳐서 처리 가스가 공급되고, 가스 토출 구멍(8a)으로부터 처리실(4)의 내부에, 처리 가스가 토출된다. 또, 처리 가스는, 지지 빔(6)으로부터 공급되는 대신, 또는 그것에 더하여, 금속창(2)에 가스 토출 구멍을 마련하여 처리 가스를 토출할 수도 있다.The
금속창(2)의 위의 안테나실(3) 내에는, 금속창(2)에 면하도록 또한 절연 부재로 이루어지는 스페이서(14)에 의해 금속창(2)으로부터 이간하여 고주파 안테나(13)가 배치되어 있다.A
고주파 안테나(13)에는, 급전 부재(15), 급전선(16), 정합기(17)를 거쳐서 제 1 고주파 전원(18)이 접속되어 있다. 그리고, 플라즈마 처리의 사이, 고주파 안테나(13)에 제 1 고주파 전원(18)으로부터 정합기(17), 급전선(16) 및 급전 부재(15)를 거쳐서, 예컨대 13.56㎒의 고주파 전력이 공급됨으로써, 유도 자계가 형성되고, 이 유도 자계에 의해 후술하는 바와 같이 금속창(2)의 하면을 따라 흐르는 전류를 통해서, 처리실(4) 내의 플라즈마 생성 영역에 유도 전계가 형성되고, 이 유도 전계에 의해 복수의 가스 토출 구멍(8a)으로부터 공급된 처리 가스가, 처리실(4) 내의 플라즈마 생성 영역에 있어서 플라즈마화된다.The first high
처리실(4) 내의 아래쪽에는, 금속창(2)을 사이에 두고 고주파 안테나(13)와 대향하도록, 피처리 기판으로서, 직사각형 형상의 FPD용 유리 기판(이하 간단히 기판이라고 적는다) 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 기판 G는, 정전척(도시하지 않음)에 의해 흡착 유지된다.A rectangular glass substrate for FPD (hereinafter simply referred to as a substrate) G is mounted as a substrate to be processed so as to face the
탑재대(23)는 절연체 프레임(24) 내에 수납되고, 또한, 중공(中空)의 지주(25)에 지지된다. 지주(25)는 본체 용기(1)의 저부를 기밀 상태를 유지하면서 관통하고, 본체 용기(1) 밖에 배치된 승강 기구(도시하지 않음)에 지지되고, 기판 G의 반입출시에 승강 기구에 의해 탑재대(23)가 상하 방향으로 구동된다. 또, 탑재대(23)를 수납하는 절연체 프레임(24)과 본체 용기(1)의 저부의 사이에는, 지주(25)를 기밀하게 포위하는 벨로즈(26)가 배치되어 있고, 이것에 의해, 탑재대(23)의 상하 운동에 의해서도 처리실(4) 내의 기밀성이 보증된다. 또한 처리실(4)의 측벽(4a)에는, 기판 G를 반입출하기 위한 반입출구(27a) 및 그것을 개폐하는 게이트 밸브(27)가 마련되어 있다.The mount table 23 is accommodated in the
탑재대(23)에는, 중공의 지주(25) 내에 마련된 급전선(25a)에 의해, 정합기(28)를 거쳐서 제 2 고주파 전원(29)이 접속되어 있다. 이 고주파 전원(29)은, 플라즈마 처리 중에, 바이어스용 고주파 전력, 예컨대 주파수가 3.2㎒의 고주파 전력을 탑재대(23)에 인가한다. 이 바이어스용 고주파 전력에 의해 생성된 셀프 바이어스에 의해, 처리실(4) 내에 생성된 플라즈마 중의 이온이 효과적으로 기판 G에 끌어들여진다.A second high
또한, 탑재대(23) 내에는, 기판 G의 온도를 제어하기 위해, 세라믹 히터 등의 가열 수단이나 냉매 유로 등으로 이루어지는 온도 제어 기구와, 온도 센서가 마련되어 있다(모두 도시하지 않음). 이들의 기구나 부재에 대한 배관이나 배선은, 모두 중공의 지주(25)를 통하여 본체 용기(1) 밖으로 도출된다.In the mounting table 23, a temperature control mechanism including a heating means such as a ceramic heater, a refrigerant passage, and the like and a temperature sensor are provided (all not shown) for controlling the temperature of the substrate G. The piping and wiring for these mechanisms and members are all led out of the
처리실(4)의 저부에는, 배기관(31)을 거쳐서 진공 펌프 등을 포함하는 배기 장치(30)가 접속된다. 이 배기 장치(30)에 의해, 처리실(4)이 배기되고, 플라즈마 처리 중, 처리실(4) 내가 소정의 진공 분위기(예컨대 1.33㎩)로 설정, 유지된다.An
탑재대(23)에 탑재된 기판 G의 이면측에는 냉각 공간(도시하지 않음)이 형성되어 있고, 일정한 압력의 열전달용 가스로서 He 가스를 공급하기 위한 He 가스 유로(41)가 마련되어 있다. 이와 같이 기판 G의 이면측에 열전달용 가스를 공급하는 것에 의해, 진공하에 있어서 기판 G의 온도 상승이나 온도 변화를 회피할 수 있게 되어 있다.A cooling space (not shown) is formed on the back side of the substrate G mounted on the mounting table 23, and an He
이 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 각 구성부는, 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 제어부(100)에 접속되어 제어되는 구성으로 되어 있다. 또한, 제어부(100)에는, 오퍼레이터에 의한 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 관리하기 위한 커맨드 입력 등의 입력 조작을 행하는 키보드나, 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 사용자 인터페이스(101)가 접속되어 있다. 또한, 제어부(100)에는, 유도 결합 플라즈마 처리 장치에서 실행되는 각종 처리를 제어부(100)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉 처리 레시피가 저장된 기억부(102)가 접속되어 있다. 처리 레시피는 기억부(102) 내 기억 매체에 기억되어 있다. 기억 매체는, 컴퓨터에 내장된 하드디스크나 반도체 메모리이더라도 좋고, CDROM, DVD, 플래시메모리 등의 휴대성이 있는 것이더라도 좋다. 또한, 다른 장치로부터, 예컨대 전용 회선을 거쳐서 레시피를 적절하게 전송시키도록 하더라도 좋다. 그리고, 필요에 따라, 사용자 인터페이스(101)로부터의 지시 등으로 임의의 처리 레시피를 기억부(102)로부터 불러내어 제어부(100)에 실행시킴으로써, 제어부(100)의 제어하에서, 유도 결합 플라즈마 처리 장치에서의 소망하는 처리가 행해진다.Each component of the inductively coupled plasma processing apparatus is configured to be connected to and controlled by a
다음으로, 금속창(2) 및 고주파 안테나(13)에 대하여, 도 2를 참조하면서 설명한다.Next, the
도 2에 나타내는 바와 같이, 직사각형 형상을 이루는 금속창(2)은 단변(2a)과 장변(2b)을 갖고 있다. 또한, 금속창(2)을 복수 부분으로 분할하는 슬릿(7)은, 금속창(2)의 둘레 방향을 따라 직사각형 형상으로 또한 동심 형상으로 형성된, 외측 슬릿(71) 및 내측 슬릿(72)을 갖고 있다. 금속창(2)은 이들에 의해, 주연부(201), 중간부(202), 및 내측부(203)의 3개의 부분으로 분할되어 있다. 또한, 슬릿(7)은, 둘레 방향에 교차하는 방향, 구체적으로는 방사 방향을 따라, 직사각형 형상의 외측 슬릿(71)의 대각선을 구성하는 대각 슬릿(73)을 갖고 있다. 대각 슬릿(73)에 의해, 중간부(202)는, 단변(2a)에 대응하는 2개의 단변측 영역(202a)과, 장변(2b)에 대응하는 2개의 장변측 영역(202b)으로 4분할되고, 내측부(203)도, 단변(2a)에 대응하는 2개의 단변측 영역(203a)과, 장변(2b)에 대응하는 2개의 장변측 영역(203b)으로 4분할되어 있다. 주연부(201)에는 슬릿은 존재하지 않고, 액자 형상을 이루고 있다. 이 주연부(201)는 접지되어 있고, 외측 슬릿(71) 내의 절연 부재(7a)에 의해, 그보다 내측의 부분으로부터 절연되어 있다.As shown in Fig. 2, the
금속창(2)에 형성되는 슬릿(7)은, 적어도 그 일부가 위치에 따라 폭이 다르도록 형성되어 있고, 이것에 의해, 고주파 안테나(13)에 전류가 공급되어 처리실(4) 내에 형성되는 유도 전계의 분포가 조정되게 되어 있다. 구체적으로는, 슬릿(7) 중, 외측 슬릿(71)은, 단변(2a)에 대응하는 단변측 부분(71a)의 폭 DSS가, 장변(2b)에 대응하는 장변측 부분(71b)의 폭 DSL보다 크게 되어 있다(즉, DSS>DSL의 관계를 갖고 있다). 단변측 부분(71a)은 단변(2a)에 대하여 평행하고, 장변측 부분(71b)은 장변(2b)에 대하여 평행하다. 또한, 금속창(2)의 중간부(202)에 있어서의 단변측 영역(202a)의 폭 DWS는 장변측 영역(202b)의 폭 DWL보다 크게 되어 있다(즉, DWS>DWL).The
고주파 안테나(13)는, 본 예에서는, 지름 방향으로 간격을 두고, 외측 안테나부(13a)와 내측 안테나부(13b)의 2개의 주회하는 안테나부를 갖는 것이고, 외측 안테나부(13a)를 금속창(2)의 중간부(202)에 대응하여 마련하고, 내측 안테나부(13b)를 금속창(2)의 내측부(203)에 대응하여 마련하고 있다. 본 예에서는, 외측 안테나부(13a)는 도전성 재료, 예컨대 안테나선(130)을 환상(環狀)으로 형성한 환상 안테나로서 형성되고, 내측 안테나부(13b)는 안테나선(130)을 소용돌이 형상으로 형성한 소용돌이 안테나로서 형성되어 있다. 따라서, 슬릿(7)의 외측 슬릿(71) 중, 단변측 부분(71a) 및 장변측 부분(71b)은, 고주파 안테나(13)의 안테나선(130)과 평행하게 형성되어 있다. 또, 슬릿(7) 중, 전계 분포를 조정하기 위해 폭을 조정하는 부분이 고주파 안테나(13)의 안테나선(130)과 평행하게 형성되어 있으면 된다.The high-
이와 같이 고주파 안테나(13)를, 지름 방향으로 간격을 두고 외측 안테나부(13a)와 내측 안테나부(13b)의 2개의 주회하는 안테나부를 갖는 것으로 하고, 이들의 임피던스를 조정하여 전류치를 독립적으로 제어할 수 있다.As described above, the high-
또, 금속창(2)의 슬릿(7)의 형태나, 고주파 안테나(13)의 형상은, 예시에 지나지 않고, 후술하는 바와 같이 다양한 것을 이용할 수 있다.The shape of the
다음으로, 금속창(2)의 슬릿(7)의 폭을 변화시키는 것에 의해, 유도 전계가 변화하는 메커니즘에 대하여, 도 3을 참조하여 설명한다.Next, the mechanism by which the induced electric field changes by changing the width of the
고주파 안테나(13)의 안테나선(130)에 전류가 흐르면, 그 주위에 유도 자계 M이 발생한다. 유도 자계 M의 자력선은 금속을 투과하지 않기 때문에, 금속창(2)에 도달한 자력선은 금속창(2)의 표면에서 와전류 IE를 형성하고, 이면측의 그것에 의해 형성되는 역방향의 자계에 의해 자력선은 바깥쪽으로 구부러진다. 와전류 IE가 합성되어 형성된 합성 와전류 IEC는 금속창(2)의 표면으로부터 이면으로 흐르고 또한 표면으로 되돌아가는 루프 전류로서 형성되고, 이면측의 합성 와전류 IEC가 처리실(4) 내에 제 1 유도 전계 EP1을 형성한다. 한편, 유도 자계 M의 자력선은, 슬릿(7)(절연 부재(7a))을 투과하고, 처리실(4) 내에서는, 기판 G의 표면을 따라 형성되고, 처리실(4) 내의 유도 자계 M에 의해, 처리실(4) 내에 제 2 유도 전계 EP2가 형성된다. 그리고 이들의 유도 전계에 의해, 처리실(4) 내에 처리 가스의 플라즈마가 생성된다. 따라서, 슬릿의 폭을 변경하는 것에 의해, 그곳을 투과하는 유도 자계 M의 자력선의 강도가 변화하고, 처리실(4) 내의 제 2 유도 전계 EP2의 크기가 변화한다. 즉, 슬릿의 폭을 변화시키는 것에 의해, 플라즈마를 생성하기 위한 전계 강도를 조정할 수 있다. 또, 도 3에 있어서, 전류나 자력선의 방향은 설명을 위한 편의상의 것이고, 정확한 것이 아니다. 예컨대, 제 2 유도 전계 EP2의 방향을 유도 자계 M의 자력선과 동일한 방향으로 나타내고 있지만, 실제로는 유도 자계 M의 자력선과 직교하는 방향이다.When a current flows through the
다음으로, 이상과 같이 구성되는 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 이용하여 기판 G에 대하여 플라즈마 처리, 예컨대 플라즈마 에칭 처리를 실시할 때의 처리 동작에 대하여 설명한다.Next, the processing operation when the plasma processing, for example, the plasma etching processing, is performed on the substrate G using the inductively-coupled plasma processing apparatus configured as described above will be described.
우선, 게이트 밸브(27)를 연 상태에서 반입출구(27a)로부터 반송 기구(도시하지 않음)에 의해 기판 G를 처리실(4) 내에 반입하고, 탑재대(23)의 탑재면에 탑재한 후, 정전척(도시하지 않음)에 의해 기판 G를 탑재대(23) 위에 고정한다. 다음으로, 처리실(4) 내에 처리 가스 공급계(20)로부터 공급되는 처리 가스를 샤워 하우징을 겸하는 지지 빔(6)의 가스 토출 구멍(8a)으로부터 처리실(4) 내에 토출시킴과 아울러, 배기 장치(30)에 의해 배기관(31)을 거쳐서 처리실(4) 내를 진공 배기하는 것에 의해, 처리실 내를 예컨대 0.66~26.6㎩ 정도의 압력 분위기로 유지한다.First, with the
또한, 이때 기판 G의 이면측의 냉각 공간에는, 기판 G의 온도 상승이나 온도 변화를 회피하기 위해, He 가스 유로(41)를 거쳐서, 열전달용 가스로서 He 가스를 공급한다.At this time, He gas is supplied as a heat transfer gas to the cooling space on the back side of the substrate G via the He
계속하여, 제 1 고주파 전원(18)으로부터 예컨대 13.56㎒의 고주파를 고주파 안테나(13)에 인가하고, 이것에 의해 금속창(2)을 사이에 두고 처리실(4) 내에 균일한 유도 전계를 생성한다. 이와 같이 하여 생성된 유도 전계에 의해, 처리실(4) 내에서 처리 가스가 플라즈마화하고, 고밀도의 유도 결합 플라즈마가 생성된다. 이 플라즈마에 의해, 기판 G에 대하여 플라즈마 처리로서, 예컨대 플라즈마 에칭 처리가 행해진다.Subsequently, a high-frequency wave of, for example, 13.56 MHz is applied to the high-
이 경우에, 도 2에 나타내는 바와 같이, 금속창(2)은 직사각형 형상이기 때문에, 단변(2a)측과 장변(2b)측에서는 폭이 다르다. 플라즈마 생성 공간에 있어서의 자계의 크기(자력선의 강도)는 금속창의 폭이 넓을수록 작아지기 때문에, 슬릿(7)의 폭이 종래와 같이 기본적으로 균일한 경우에는, 창의 폭이 좁은 장변측이 창의 폭이 넓은 단변측보다 전계 강도가 커지고, 플라즈마 강도가 높아지는 경향이 있다. 구체적으로는, 예컨대, 금속창(2)의 중간부(202)에 있어서, 단변(2a)에 대응하는 단변측 영역(202a)의 폭 DWS는 장변측 영역(202b)의 폭 DWL보다 크게 되어 있기 때문에, 플라즈마 생성 공간에 있어서의 장변측 영역(202b)에 대응하는 부분이 단변측 영역(202a)에 대응하는 부분보다 전계 강도가 크고, 플라즈마 강도가 높아진다.In this case, as shown in Fig. 2, since the
그레서, 본 실시형태에서는, 금속창(2)에 형성되는 슬릿(7)을, 적어도 그 일부가 위치에 따라 폭이 다르도록 형성하고 있다. 구체적으로는, 금속창(2)의 슬릿(7) 중, 금속창(2)의 둘레 방향을 따라 직사각형 형상으로 형성된 외측 슬릿(71)에 있어서, 단변(2a)에 대하여 평행한 단변측 부분(71a)의 폭 DSS가, 장변(2b)에 대하여 평행한 장변측 부분(71b)의 폭 DSL보다 커지도록 하고 있다. 이것에 의해, 단변측 영역(202a)에 대응하는 부분의 자력선의 강도를 높일 수 있고, 그 부분의 전계 강도를 상승시킬 수 있으므로, 플라즈마 강도를 균일하게 하여 플라즈마 처리 속도를 균일하게 할 수 있다.Thus, in the present embodiment, at least a part of the
또, 내측 슬릿(72)에 있어서, 마찬가지로, 단변(2a)에 대하여 평행한 단변측 부분의 폭이, 장변(2b)에 대하여 평행한 장변측 부분의 폭보다 커지도록 하더라도 좋다. 이것에 의해 상기 조정 효과를 얻을 수 있다. 단, 외측 슬릿(71)이 조정 효과가 높고, 국소적인 제어를 행하기 쉬우므로, 외측 슬릿(71)에 있어서 슬릿 폭을 조정하는 것이 바람직하다. 물론, 외측 슬릿(71) 및 내측 슬릿(72)의 양쪽에 대하여, 단변(2a)에 대하여 평행한 단변측 부분의 폭이, 장변(2b)에 대하여 평행한 장변측 부분의 폭보다 커지도록 하더라도 좋다. 또, 상기 외측 슬릿(71) 및 내측 슬릿(72)은, 고주파 안테나(13)의 안테나선(130)에 평행하게 형성되어 있기 때문에, 상술한 바와 같이, 단변측 영역 및 장변측 영역의 어느 쪽인가에 선택적으로 영향을 미칠 수 있기 때문에 조정 효과를 얻을 수 있지만, 대각 슬릿(73)은, 단변측 영역 및 장변측 영역의 어느 쪽인가에 선택적으로 영향을 미치는 것이 곤란하기 때문에, 상기 조정 효과를 거의 얻을 수 없다.In the
본 실시형태에서는, 그밖에, 이하와 같은 효과도 있다.In addition to the above, the present embodiment has the following effects.
즉, 금속창(2)이 그 둘레 방향을 따라 복수로 분할되어 있기 때문에, 금속창에 흐르는 합성 와전류 IEC의 확산을 억제할 수 있고, 플라즈마 분포의 제어성을 양호하게 할 수 있고, 또한 제 1 유도 전계 EP1을 보다 강하게 할 수 있다. 또한, 둘레 방향에 더하여 둘레 방향에 교차하는 방향(구체적으로는 방사 방향)으로도 분할되어 있기 때문에, 제 1 및 제 2 유도 전계 EP1, EP2를 보다 크게 할 수 있다. 또한, 고주파 안테나(13)를 지름 방향으로 간격을 두고 외측 안테나부(13a)와 내측 안테나부(13b)를 갖는 것으로 하고, 외측 안테나부(13a)를 중간부(202)에 대응하여 마련하고, 내측 안테나부(13b)를 내측부(203)에 대응하여 마련하는 것에 의해, 외측 안테나부(13a)의 전류에 의해 중간부(202)에 발생하는 와전류와, 내측 안테나부(13b)에 대응하는 내측부(203)에 발생하는 와전류의 간섭을 억제할 수 있다. 또한, 외측 안테나부(13a)와 내측 안테나부(13b)의 임피던스를 조정하여 전류치를 독립적으로 제어할 수 있으므로, 유도 결합 플라즈마의 전체로서의 밀도 분포를 제어할 수 있다.That is, since the
또, 상술한 바와 같이, 금속창(2)의 분할 양태는 상기의 예에 한하지 않는다. 예컨대, 도 4에 나타내는 바와 같이, 둘레 방향을 따라 단일의 직사각형 형상의 슬릿(74)만을 마련하고, 슬릿(74)을, 단변(2a)에 대하여 평행한 단변측 부분(74a)의 폭 D1SS가, 장변(2b)에 대하여 평행한 장변측 부분(74b)의 폭 D1SL보다 커지도록 하는 것만으로도, 금속창(2)의 단변측의 자력선의 강도를 높여서, 그 부분의 전계 강도를 상승시켜, 플라즈마 처리 속도를 균일하게 할 수 있다. 또한, 둘레 방향의 분할수는 4 이상이더라도 좋고, 그들을 분리하는 셋 이상의 직사각형 형상의 슬릿 중, 적어도 1개에 있어서, 단변(2a)에 대하여 평행한 단변측 부분의 폭이, 장변(2b)에 대하여 평행한 장변측 부분의 폭보다 커지도록 하면 된다. 이 경우에는, 가장 바깥쪽의 슬릿의 조정 효과가 가장 크므로, 가장 바깥쪽 슬릿에 있어서 단변측 부분과 장변측 부분의 폭을 조정하는 것이 바람직하다.In addition, as described above, the dividing aspect of the
또한, 금속창(2)의 둘레 방향에 교차하는 방향의 분할은 상술한 대각 방향에 한하는 것이 아니고, 또한, 그 분할수에도 특별하게 제한은 없다.Further, the division in the direction intersecting the circumferential direction of the
또한, 고주파 안테나(13)는, 지름 방향으로 간격을 두고 외측 안테나부(13a)와 내측 안테나부(13b)의 2개의 주회하는 안테나부를 갖는 것으로 했지만, 단독 주회 안테나부를 갖는 것이더라도 좋고, 또한, 3개 이상의 주회하는 안테나부를 갖는 것이더라도 좋다. 안테나부의 수를 증가시키는 것에 의해, 유도 결합 플라즈마의 전체로서의 밀도 분포의 제어성을 보다 높일 수 있다.The
또한, 주회하는 안테나부로서는, 도 5에 나타내는 바와 같은, 다중 소용돌이 안테나이더라도 좋다. 도 5의 예에서는, 고주파 안테나(13)를 구성하는 안테나선(130)이, 4개의 안테나선(131, 132, 133, 134)을 90°씩 위치를 비키어 놓아 감아서 전체가 소용돌이 형상이 되도록 한 다중(사중) 안테나를 구성하고, 안테나선의 배치 영역이 대략 액자 형상을 이루고 있다.Further, as the antenna portion that circulates, a multi-spiral antenna as shown in Fig. 5 may be used. In the example of Fig. 5, the
또한, 고주파 안테나(13)로서는, 주회하는 안테나를 동심 형상으로 배열하는 경우에 한하지 않고, 병렬로 배치하더라도 좋다. 또한, 주회하는 안테나에 한하는 것도 아니고, 예컨대, 도 6에 나타내는 바와 같이, 안테나선(141)을 금속창(2)에 교차하는 방향으로 세로감기 나선 형상으로 감아서, 금속창(2)에 면한 플라즈마에 기여하는 유도 전계를 생성하는 평면부(142)가, 안테나선(141)이 복수(도면에서는 3개) 평행하게 배치된 직선 안테나를 구성하는 것이더라도 좋다. 또한, 이와 같은 세로감기 나선 형상의 안테나부를 복수 배치한 것이더라도 좋다.The high-
다음으로, 플라즈마 여기 전류에 미치는 슬릿 폭 및 금속창의 폭의 영향을 시뮬레이션한 결과에 대하여 설명한다.Next, a simulation result of the influence of the slit width and the width of the metal window on the plasma excitation current will be described.
여기서는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 세로감기 나선 형상으로 감은 도 6에 나타내는 고주파 안테나를 이용하고, 또한 직사각형 형상을 이루고, 그 윤곽과 동심 형상의 직사각형의 슬릿을 형성하고, 슬릿을 테프론(등록상표)제의 절연 부재를 충전한 금속창을 이용하여, 슬릿 폭(테프론 폭) 및 금속창의 폭을 변화시켜 플라즈마 여기 전류(플라즈마의 강도)를 계산했다. 또, 여기서는, 슬릿 폭(테프론 폭)은 도 7에 나타내는 A의 부분의 폭, 창의 폭은 도 7에 나타내는 B의 부분의 폭으로 했다.Here, as shown in Fig. 7, a high-frequency antenna shown in Fig. 6 wound in a longitudinally wound helical shape is used and a rectangular slit is formed in a rectangular shape and concentric with the contour thereof. The slit is made of Teflon The plasma excitation current (intensity of plasma) was calculated by changing the slit width (Teflon width) and the width of the metal window using a metal window filled with an insulating member made of an insulating material. Here, the slit width (Teflon width) is the width of the portion A shown in FIG. 7, and the width of the window is the width of the portion B shown in FIG.
도 8은 슬릿 폭(테프론 폭)과 플라즈마 여기 전류의 관계를 나타내는 도면이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 슬릿 폭(테프론 폭)과 플라즈마 여기 전류의 관계는 직선 형상이 아니지만, 슬릿 폭(테프론 폭)의 증가에 따라서 플라즈마 여기 전류가 단조 증가하고, 어느 정도의 폭에서 포화한다. 표준이 되는 슬릿 폭은, 효율을 감안하여 이 포화하는 영역을 이용하는 일이 많다. 이 폭은 금속창의 두께에 따라서도 다르지만, 도 8에 나타내는 바와 같이, 대략 20㎜이다. 이 이상 넓히더라도 그다지 효율은 좋아지지 않는다. 금속창의 장변측의 효율을 악화시키고 싶은 영역에 대해서는, 플라즈마 여기 전류가 포화하는 폭보다 좁히지만, 너무 좁히면 효율을 대폭 악화시켜 버리기 때문에, 5~10㎜의 슬릿 폭으로 조절하는 것이 바람직하다.8 is a graph showing the relationship between the slit width (Teflon width) and the plasma excitation current. As shown in the figure, the relationship between the slit width (Teflon width) and the plasma excitation current is not linear, but the plasma excitation current monotonically increases with an increase in the slit width (Teflon width) and saturates at a certain width . The slit width which becomes a standard often uses this saturation region in consideration of efficiency. This width varies depending on the thickness of the metal window, but is approximately 20 mm as shown in Fig. The efficiency is not improved much. The area where the efficiency of the long side of the metal window is to be worsened is narrower than the width to saturate the plasma excitation current. However, if it is too narrow, the efficiency is greatly deteriorated. Therefore, it is preferable to adjust the area to 5 to 10 mm.
도 9는 금속창의 폭과 플라즈마 여기 전류의 관계를 나타내는 도면이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 금속창의 폭이 넓어질수록 효율이 나빠진다.9 is a graph showing the relationship between the width of the metal window and the plasma excitation current. As shown in this figure, the wider the width of the metal window, the lower the efficiency.
이상의 결과로부터, 금속창의 폭의 차이에 의한 플라즈마의 불균일을, 슬릿 폭에 의해 조정할 수 있는 것이 확인되었다.From the above results, it was confirmed that the unevenness of the plasma due to the difference in the width of the metal window can be adjusted by the slit width.
<제 2 실시형태>≪ Second Embodiment >
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 설명한다.Next, a second embodiment of the present invention will be described.
제 1 실시형태에서는, 금속창의 폭의 차이에 따라, 미리 슬릿의 폭을 다르게 했지만, 본 실시형태에서는, 슬릿의 폭을 가변으로 한 예에 대하여 설명한다.In the first embodiment, the width of the slit is made different in advance according to the difference in the width of the metal window. In the present embodiment, an example in which the width of the slit is varied will be described.
도 10은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 금속창의 일부를 나타내는 단면도이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 금속창(2)이 슬릿(7)에 의해 분할되어 있는 점은 제 1 실시형태와 동일하지만, 슬릿(7)의 적어도 일부에 슬릿 폭을 조정하는 이동 가능한 덮개(150)를 마련하고, 슬릿의 폭을 가변으로 하고 있는 점이 제 1 실시형태와는 다르다. 또, 슬릿(7)에는 절연 부재(7a)가 충전되어 있다. 슬릿(7)의 폭의 조정은, 덮개(150)를 모터나 실린더 등의 적절한 액추에이터를 이용하여 슬라이드시키는 것에 의해 행할 수 있다. 덮개(150)는, 슬릿(7)에 의해 분할된 금속창(2)의 분할 부분(211, 212)의 양쪽에 도통을 취할 필요는 없고, 이들 중 한쪽(도 10에서는 분할 부분(212))으로부터 절연되어 있다. 그리고, 덮개(150)는 그 절연 상태를 유지한 채 이동한다. 폭을 가변으로 하는 슬릿의 위치는 한정되지 않지만, 예컨대 도 2의 외측 슬릿(71)의 단변측 부분(71a) 또는 장변측 부분(71b)을 들 수 있다.10 is a cross-sectional view showing a part of a metal window of an inductively coupled plasma processing apparatus according to a second embodiment of the present invention. As shown in this drawing, the present embodiment is similar to the first embodiment in that the
이와 같이 슬릿(7)의 적어도 일부에, 그 폭을 조정하는 기구를 마련하는 것에 의해, 장치마다 또한 처리 레시피마다 플라즈마 강도 분포의 격차를 조정하는 것이 가능하게 된다.By providing a mechanism for adjusting the width of at least part of the
그런데, 도 10에 있어서, 슬릿(7)에 의해 분할된 금속창(2)의 한쪽의 분할 부분(211)이 접지되어 있는 경우에는, 다른 쪽의 분할 부분(212)과의 사이에서 수 ㎸(예컨대 5~10㎸)의 전위차를 갖는 일이 있다. 이 경우에는, 도 10의 구성에서는, 덮개(150)에 의해 슬릿(7)의 폭을 최소로 하고자 하면, 덮개(150)와 분할 부분(212)의 사이에서 연면 방전 등이 발생하는 일이 있다. 이와 같은 가능성이 있는 경우에는, 도 11에 나타내는 바와 같은 구성이 유효하다. 도 11의 예에서는, 금속창(2)의 분할 부분(211)의 상면에 스페이서(151)를 사이에 두고 덮개(150)를 다른 쪽의 분할 부분(212)으로 뻗어 나오도록 마련하여 슬릿 폭을 조정하는 것이 유효하다. 이때, 연면 방전을 유효하게 방지하는 관점에서, 덮개(150)와 금속창(2)의 극간(다시 말해 스페이서(151)의 두께) d1은 5~10㎜ 정도인 것이 바람직하다. 또한, 덮개(150)의 분할 부분(212)과의 오버랩 길이 d2는, 가장 슬릿 폭을 좁게 하는 경우에 20㎜ 정도인 것이 바람직하다.10, when one of the divided
제 2 실시형태에 있어서, 덮개(150)의 이동은 슬라이드식에 한하지 않고, 도 12에 나타내는 바와 같은 회전식 등, 다양한 수법을 취할 수 있다.In the second embodiment, the movement of the
또, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 일 없이 다양하게 변형 가능하다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified.
예컨대, 상기 실시형태에서는 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 일례로서 에칭 장치를 예시했지만, 에칭 장치에 한하지 않고, CVD 성막 등의 다른 플라즈마 처리 장치에 적용할 수 있다. 또한, 기판 및 금속창으로서 직사각형 형상의 것을 이용한 예를 나타냈지만, 이것에 한하는 것이 아니다.For example, although the etching apparatus has been exemplified as an example of the inductively coupled plasma processing apparatus in the above embodiment, the present invention is not limited to the etching apparatus, but can be applied to other plasma processing apparatuses such as a CVD film forming apparatus. In addition, although an example using a rectangular substrate and a metal window is shown, the present invention is not limited to this.
또한, 피처리 기판으로서 FPD 기판을 이용한 예를 나타냈지만, 직사각형 기판이면 태양 전지 패널용 기판 등 다른 기판에 대한 플라즈마 처리에도 적용 가능하다.
In addition, although the FPD substrate is used as the substrate to be processed, it is also applicable to plasma processing on other substrates such as a substrate for a solar cell panel as long as it is a rectangular substrate.
1 : 본체 용기 2 : 금속창
2a : 단변 2b : 장변
3 : 안테나실 4 : 처리실
5 : 지지 선반 6 : 지지 빔
7 : 슬릿 7a : 절연 부재
13 : 고주파 안테나 71 : 외측 슬릿
71a : 단변측 부분 71b : 장변측 부분
150 : 덮개 202 : 중간부
202a : 단변측 영역 202b : 장변측 영역
211, 212 : 분할 부분 G : 기판(직사각형 기판)1: Body container 2: Metal window
2a:
3: Antenna room 4: Treatment room
5: Supporting shelf 6: Supporting beam
7:
13: high frequency antenna 71: outer slit
71a:
150: cover 202: middle part
202a:
211, 212: division part G: substrate (rectangular substrate)
Claims (14)
기판을 수용하는 처리실과,
상기 처리실 내의 기판이 배치되는 영역에 유도 결합 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 안테나와,
상기 유도 결합 플라즈마가 생성되는 플라즈마 생성 영역과 상기 고주파 안테나의 사이에 배치되고, 기판에 대응하여 마련된 금속창
을 구비하고,
상기 금속창은, 슬릿에 의해 복수의 영역으로 분할되고, 상기 슬릿은, 적어도 그 일부가, 위치에 따라 폭이 다르도록 형성되고, 이것에 의해, 상기 고주파 안테나에 공급되는 전류에 의해 상기 처리실에 형성되는 유도 전계의 분포가 조정되는
것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
1. An inductively coupled plasma processing apparatus for performing inductively coupled plasma processing on a substrate,
A processing chamber for accommodating the substrate,
A high frequency antenna for generating inductively coupled plasma in a region where the substrate is disposed in the processing chamber,
And a high frequency antenna disposed between the plasma generation region where the inductively coupled plasma is generated and the high frequency antenna,
And,
Wherein the metal window is divided into a plurality of regions by slits, and at least a part of the slits is formed so as to have a different width depending on the positions, whereby a current is supplied to the high frequency antenna The distribution of the induced electric field to be formed is adjusted
Wherein the inductively coupled plasma processing apparatus comprises:
상기 금속창은, 상대적으로 폭이 넓은 영역과 상대적으로 폭이 좁은 영역을 갖고, 상기 슬릿 중 상기 상대적으로 폭이 좁은 영역에 대응하는 부분의 폭이, 상기 상대적으로 폭이 넓은 영역에 대응하는 부분의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the metal window has a relatively wide region and a relatively narrow region and a width of a portion of the slit corresponding to the relatively narrow region is smaller than a width of the portion corresponding to the relatively wide region, Is greater than the width of the inductively coupled plasma processing apparatus.
상기 금속창은, 상기 금속창의 장변(長邊)에 대응하는 장변측 영역과, 상기 금속창의 단변(短邊)에 대응하는 단변측 영역을 갖고, 상기 슬릿은, 상기 단변측 영역에 대응하는 제 1 슬릿과, 상기 장변측 영역에 대응하는 제 2 슬릿을 갖고, 상기 제 1 슬릿은, 상기 제 2 슬릿보다 폭이 큰 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the metal window has a long side side region corresponding to a long side of the metal window and a short side side region corresponding to a short side of the metal window and the slit has a region corresponding to the short side region One slit and a second slit corresponding to the long side region, wherein the first slit is wider than the second slit.
상기 제 1 슬릿은, 상기 단변에 평행하게 형성되고, 상기 제 2 슬릿은, 상기 장변에 평행하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
The method of claim 3,
Wherein the first slit is formed parallel to the short side, and the second slit is formed parallel to the long side.
상기 슬릿은, 직사각형 형상을 이루는 상기 금속창의 외형과 동심 형상의 직사각형 슬릿을 갖고, 상기 제 1 슬릿은, 상기 직사각형 슬릿의 단변이고, 상기 제 2 슬릿은, 상기 직사각형 슬릿의 장변인 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
The method according to claim 3 or 4,
Wherein the slit has a rectangular slit concentric with an outer shape of the metal window having a rectangular shape and the first slit is a short side of the rectangular slit and the second slit is a long side of the rectangular slit An inductively coupled plasma processing apparatus.
상기 슬릿은, 상기 직사각형 슬릿을 동심 형상으로 복수 갖고, 상기 직사각형 슬릿 중, 적어도 가장 바깥쪽의 것이, 상기 제 1 슬릿 및 상기 제 2 슬릿을 갖는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the slit has a plurality of the rectangular slits in a concentric shape and at least the outermost one of the rectangular slits has the first slit and the second slit.
상기 슬릿은, 상기 직사각형 슬릿에 교차하는 방향의 교차 슬릿을 갖는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
The method according to claim 5 or 6,
Wherein the slit has a crossing slit in a direction crossing the rectangular slit.
상기 교차 슬릿은, 상기 직사각형 슬릿의 대각선 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the intersecting slit has a diagonal shape of the rectangular slit.
상기 제 1 슬릿 및 상기 제 2 슬릿의 적어도 한쪽은, 고주파 안테나의 안테나선과 평행하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
9. The method according to any one of claims 3 to 8,
Wherein at least one of the first slit and the second slit is formed parallel to the antenna line of the high frequency antenna.
상기 고주파 안테나는, 상기 금속창에 대응하는 면 내에서 상기 안테나선이 상기 금속창의 둘레 방향을 따라 주회(周回)하도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the high frequency antenna is provided so that the antenna line is circulated in a circumferential direction of the metal window in a plane corresponding to the metal window.
기판을 수용하는 처리실과,
상기 처리실 내의 기판이 배치되는 영역에 유도 결합 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 안테나와,
상기 유도 결합 플라즈마가 생성되는 플라즈마 생성 영역과 상기 고주파 안테나의 사이에 배치되고, 기판에 대응하여 마련된 금속창
을 구비하고,
상기 금속창은, 슬릿에 의해 복수의 영역으로 분할되고, 상기 슬릿의 적어도 일부가, 상기 고주파 안테나에 공급되는 전류에 의해 상기 처리실에 형성되는 유도 전계의 분포가 조정되도록, 그 폭이 가변이 되는
것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
1. An inductively coupled plasma processing apparatus for performing inductively coupled plasma processing on a substrate,
A processing chamber for accommodating the substrate,
A high frequency antenna for generating inductively coupled plasma in a region where the substrate is disposed in the processing chamber,
And a high frequency antenna disposed between the plasma generation region where the inductively coupled plasma is generated and the high frequency antenna,
And,
Wherein the metal window is divided into a plurality of regions by a slit and at least a part of the slit is varied in width so that a distribution of an induced electric field formed in the processing chamber by a current supplied to the high-
Wherein the inductively coupled plasma processing apparatus comprises:
상기 금속창은, 상대적으로 폭이 넓은 영역과 상대적으로 폭이 좁은 영역을 갖고, 상기 슬릿 중 상기 상대적으로 폭이 좁은 영역에 대응하는 부분의 폭이, 상기 상대적으로 폭이 넓은 영역에 대응하는 부분의 폭보다 커지도록, 상기 슬릿의 적어도 일부의 폭이 가변이 되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the metal window has a relatively wide region and a relatively narrow region and a width of a portion of the slit corresponding to the relatively narrow region is smaller than a width of the portion corresponding to the relatively wide region, Wherein the width of at least a part of the slit is variable so that the width of the slit is larger than the width of the slit.
상기 슬릿 중 폭이 가변이 되는 부분은, 상기 슬릿의 폭을 조정하는 덮개를 갖는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.
13. The method according to claim 11 or 12,
Wherein the portion of the slit having a variable width has a lid for adjusting the width of the slit.
상기 덮개는, 상기 슬릿 중 폭이 가변이 되는 부분에 의해 분할된 상기 금속창의 한쪽의 영역과 도통되고, 다른 쪽의 영역과 절연되는 것을 특징으로 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치.14. The method of claim 13,
Wherein the cover is electrically connected to one region of the metal window divided by a portion of the slit whose width is variable, and is insulated from the other region.
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