KR20170086454A - 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 분포 조정 방법 - Google Patents

플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 분포 조정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170086454A
KR20170086454A KR1020170091891A KR20170091891A KR20170086454A KR 20170086454 A KR20170086454 A KR 20170086454A KR 1020170091891 A KR1020170091891 A KR 1020170091891A KR 20170091891 A KR20170091891 A KR 20170091891A KR 20170086454 A KR20170086454 A KR 20170086454A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal
plasma
windows
window
metal window
Prior art date
Application number
KR1020170091891A
Other languages
English (en)
Inventor
가즈오 사사키
히토시 사이토
요헤이 야마자와
아츠키 후루야
하지메 나이토
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20170086454A publication Critical patent/KR20170086454A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/46Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/32119Windows
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H01L21/205
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065Plasma etching; Reactive-ion etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332Coating
    • H01J2237/3321CVD [Chemical Vapor Deposition]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334Etching

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)

Abstract

(과제) 플라즈마에 의한 금속창의 스패터 절삭을 억제함과 아울러 플라즈마의 강도의 분포 조정을 가능으로 하는 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
(해결 수단) 기판 G를 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치(100)는, 플라즈마 생성 영역에 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 고주파 안테나(11)와, 플라즈마 생성 영역과 고주파 안테나(11)의 사이에 배치되고, 본체 용기와 절연된 금속창(3)을 구비한다. 금속창(3)은, 절연체에 의해 서로 절연된 복수의 금속창(30a∼30d)을 갖고, 이러한 금속창(30a∼30d)을 각각 1점의 접지점에서 그라운드 접속한다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 분포 조정 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR ADJUSTING PLASMA DISTRIBUTION}
본 발명은, 액정 표시 장치 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD)에 이용되는 유리 기판 등의 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치와, 상기 플라즈마 처리 장치에서의 플라즈마 분포 조정 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치 등의 제조 공정에 있어서는, 유리 기판에 소정의 처리를 실시하기 위해서, 플라즈마 에칭 장치나 플라즈마 CVD 성막 장치 등의 각각의 플라즈마 처리 장치가 이용된다. 이러한 플라즈마 처리 장치로서, 고밀도의 플라즈마를 얻을 수 있는 유도 결합 플라즈마(Inductlvely Coupled Plasma; ICP) 처리 장치가 있다.
유도 결합 플라즈마 처리 장치는, 피처리 기판을 수용하는 처리실과, 이 처리실의 위쪽에 배치되는 안테나실을 유전체창으로 구분하여, 안테나실에 고주파 안테나를 배치하고, 처리실내에 처리 가스를 공급함과 아울러 고주파 안테나에 고주파 전력을 공급함으로써 처리실내에 유도 결합 플라즈마를 발생시키고, 발생시킨 유도 결합 플라즈마에 의해 피처리 기판에 소정의 플라즈마 처리를 실시한다.
여기서, 최근, 피처리 기판의 사이즈가 대형화하고 있고, 예를 들면, LCD용의 직사각형 형상 유리 기판을, 예로 들면, 짧은 변×긴 변의 길이가 약 1500㎜×약 1800㎜의 사이즈로부터 약 2200㎜×약 2400㎜의 사이즈로, 또한 약 2800㎜× 약 3000㎜의 사이즈로, 그 대형화가 현저하다. 이와 같이 피처리 기판이 대형화하면, 처리실 및 안테나실이 대형화할 필요가 발생하고, 이에 따라 유전체창을 대형화할 필요가 발생한다. 이와 같은 요청에 따를 수 있도록, 유전체창 대신에 비자성 금속 재료로 이루어지는 금속창을 이용하는 것에 의해 강도를 증대시킴으로써, 피처리 기판의 대형화에 대응하는 기술이 제안되어 있다.
이 기술에서는, 고주파 안테나에 흐른 전류에 의해 금속창의 상면에 와전류가 발생하여, 그 와전류가, 금속창 측면 및 하면을 거쳐 상면으로 되돌아오는 루프 전류로 되어, 금속창의 하면을 흐르는 전류에 의해 처리실내에 유도 전계를 형성함으로써 플라즈마를 생성한다고 하는 유전체창을 이용했을 경우와는 상이한 메커니즘을 갖는다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
특허 문헌 1 : 일본 특개 제2011-29584호 공보
그러나, 상기 종래 기술에 의한 대응으로는, 금속창에 생기는 전위에 의해 금속창이 플라즈마에 의한 스패터(spatter)에 의해 절삭되어 버려, 사용 수명이 짧게 된다고 하는 문제가 있다. 또한, 금속창의 형상 설계만으로는, 금속창마다 발생하는 와전류의 강도의 분포를 개선하는 것은 용이하지 않고, 플라즈마의 강도의 분포를 조정하는 기술이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 플라즈마에 의한 금속창의 스패터 절삭을 억제함과 아울러 플라즈마의 강도의 분포 조정을 가능하게 하는 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치와, 상기 플라즈마 처리 장치에 의한 플라즈마 분포 조정 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 기재된 플라즈마 처리 장치는, 기판을 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치로서, 플라즈마 생성 영역에 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 고주파 안테나와, 상기 플라즈마 생성 영역과 상기 고주파 안테나의 사이에 배치되고, 본체 용기와 절연된 금속창을 구비하고, 상기 금속창은, 절연체에 의해 서로 절연된 상태로 복수의 금속창에 의해 구성되고, 상기 복수의 금속창은 각각 1점의 접지점에서 그라운드 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재된 플라즈마 처리 장치는, 청구항 1에 기재된 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 1점의 접지점은, 상기 복수의 금속창의 각각의 외주측 또는 내주측의 변의 대략 중앙에 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 기재된 플라즈마 처리 장치는, 청구항 1 또는 2에 기재된 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 1점의 접지점은, 저항을 거쳐서 그라운드 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 4에 기재된 플라즈마 처리 장치는, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 고주파 안테나가 배치되는 안테나실과 상기 플라즈마 생성 영역을 포함하는 처리실이 상기 복수의 금속창으로 이루어지는 금속창에 의해 구분된 용기를 구비하고, 상기 1점의 접지점은, 상기 안테나실의 측벽에 접속됨으로써 그라운드 접속되는 것을 특징으로 한다.
청구항 5에 기재된 플라즈마 처리 장치는, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 복수의 금속창 중 적어도 1개의 금속창은, 1점의 접지점에서 더 그라운드 접속됨으로써, 2점의 접지점에서 그라운드 접속되는 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 기재된 플라즈마 처리 장치는, 청구항 5에 기재된 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 복수의 금속창은, 직사각형 형상을 가지는 상기 기판에 대응하여 배치되고, 상기 2점의 접지점은, 상기 복수의 금속창 중, 상기 기판의 긴 변에 대응하는 위치에 마련되는 금속창에 대해서 마련되는 것을 특징으로 한다.
청구항 7에 기재된 플라즈마 처리 장치는, 청구항 5 또는 6에 기재된 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 2점의 접지점은, 상기 복수의 금속창의 각각에 있어서, 상기 2점의 접지점을 마련하지 않는 경우에 상대적으로 와전류가 많이 흐르는 영역에 마련되는 것을 특징으로 한다.
청구항 8에 기재된 플라즈마 처리 장치는, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 복수의 금속창 중 인접하는 2개 금속창이 콘덴서를 거쳐서 접속됨과 아울러, 상기 2개의 금속창의 각각에 마련된 상기 1점의 접지점이 전기적으로 접속되어, 전류 루프 회로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 9에 기재된 플라즈마 처리 장치는, 청구항 8에 기재된 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 전류 루프 회로의 리액턴스가 부성(負性)으로 되도록, 상기 콘덴서의 용량이 조정되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 10에 기재된 플라즈마 처리 장치는, 청구항 8 또는 9에 기재된 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 콘덴서는, 상기 복수의 금속창 중, 상기 기판의 코너부에 대응하는 위치에 마련되는 금속창의 상기 코너부에 대응하는 위치에 접속되는 것을 특징으로 한다.
청구항 11에 기재된 플라즈마 처리 장치는, 청구항 8 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 고주파 안테나가 배치되는 안테나실과 상기 플라즈마 생성 영역을 포함하는 처리실이 상기 복수의 금속창으로 이루어지는 금속창에 의해 구분된 용기를 마련하고, 상기 1점의 접지점은, 상기 안테나실의 천정벽에 접속되는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 12에 기재된 플라즈마 분포 조정 방법은, 본체 용기와 절연되고, 또한, 절연체에 의해 서로 절연된 복수의 금속창에 의해 플라즈마 생성 영역과 고주파 안테나가 격리되고, 상기 고주파 안테나에 고주파 전류를 흘림으로써 상기 플라즈마 생성 영역에 유도 결합 플라즈마를 발생시켜 기판을 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치에 있어서의 플라즈마 분포 조정 방법으로서, 상기 복수의 금속창을 각각 1점의 접지점에서 그라운드 접속하는 것을 특징으로 한다.
청구항 13에 기재된 플라즈마 분포 조정 방법은, 청구항 12에 기재된 플라즈마 분포 조정 방법에 있어서, 상기 복수의 금속창 중 적어도 1개의 금속창을 1점의 접지점에서 더 그라운드 접속하여, 2점의 접지점에서 그라운드 접속하는 것을 특징으로 한다.
청구항 14에 기재된 플라즈마 분포 조정 방법은, 청구항 13에 기재된 플라즈마 분포 조정 방법에 있어서, 상기 2점의 접지점의 간격을 조정함으로써, 상기 1개의 금속창의 상기 2점의 접지점의 사이를 흐르는 전류를 조정하는 것을 특징으로 한다.
청구항 15에 기재된 플라즈마 분포 조정 방법은, 청구항 12에 기재된 플라즈마 분포 조정 방법에 있어서, 상기 복수의 금속창 중 인접하는 2개 금속창을, 콘덴서를 거쳐서 접속함과 아울러, 상기 2개의 금속창의 각각에 마련된 접지점을 전기적으로 접속하여 전류 루프 회로를 형성하는 것을 특징으로 한다.
청구항 16에 기재된 플라즈마 분포 조정 방법은, 청구항 15에 기재된 플라즈마 분포 조정 방법에 있어서, 상기 전류 루프 회로의 리액턴스가 부성으로 되도록, 상기 콘덴서의 용량을 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 고주파 안테나와 플라즈마 생성 영역의 사이에 배치되는 금속창을 복수의 금속창으로 구성하고, 각 금속창을 1점 그라운드 접속(GND 접속)한다. 이에 의해, 소스 효율을 낮추는 일 없이 플라즈마를 생성함과 아울러, 금속창의 창 전위를 낮출 수 있기 때문에, 플라즈마에 의한 금속창의 스패터 절삭을 억제할 수 있다. 이것은, 플라즈마의 강도가 조정되는 것을 나타내는 것이기도 하다. 또한, 금속창을 2점의 접지점에서 그라운드 접속함으로써, 금속창의 하면을 흐르는 와전류의 크기를 조정할 수 있고, 이에 의해, 2점의 접지점에 대응하는 플라즈마 생성 영역에서의 플라즈마의 강도를 조정할 수 있다. 또한, 인접하는 2개 금속창을, 콘덴서를 거쳐서 접속함과 아울러 전류 루프 회로를 형성함으로써, 콘덴서의 접속 위치 사이를 흐르는 와전류를 증대시켜, 대응하는 플라즈마 생성 영역에서의 플라즈마를 강하게 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 플라즈마의 강도의 분포를 제어할 수 있고, 이에 의해, 기판에 대한 플라즈마 처리의 균일화를 도모할 수 있다. 이러한 효과는, 특히, 한 변의 길이가 1m를 넘는 기판에 대한 플라즈마 처리에 있어서 특히 현저하게 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치의 개략 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치가 구비하는 금속창의 개략 평면도이다.
도 3은 도 1의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 플라즈마 생성 원리를 설명하는 모식도이다
도 4는 도 1의 플라즈마 처리 장치에 있어서의, 금속창과 GND 접속 부재의 제 1 및 제 2 접속예를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4(a)의 금속창을 플로팅 상태로 하여 플라즈마를 발생시켰을 때의 전자 밀도 분포와 금속창의 코너부를 GND 접속하여 플라즈마를 발생시켰을 때의 전자 밀도 분포를 비교하여 나타내는 도면이다.
도 6은 도 4(a)의 금속창을 전기적으로 플로팅 상태로 하여 플라즈마를 발생시켰을 때의 등가 회로와, 금속창을 GND 접속하여 플라즈마를 발생시켰을 때의 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 4(b)의 금속창에 설정한 A점 및 B점 사이에서의 전위(창 전위) 분포를, 그 금속창을 전기적으로 플로팅 상태로 했을 경우와 GND 접속했을 경우에서 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 도 1의 플라즈마 처리 장치에 있어서의, 금속창과 GND 접속 부재의 제 3 및 제 4 접속예를 나타내는 평면도이다.
도 9는 도 8의 제 3 및 제 4 접속예에 대응하는 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 1의 플라즈마 처리 장치에 있어서의, 금속창과 GND 접속 부재의 제 5 접속예를 나타내는 평면도이다.
도 11은 도 10의 제 5 접속예에 대응하는 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도 12는 도 8에 나타내는 길이축상에서의 전계 강도비의 분포를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.
도 13은 도 10에 나타내는 길이축상에서의 전계 강도비의 분포를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해, 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치(100)의 개략 구조를 나타내는 단면도이다. 플라즈마 처리 장치(100)는, 예를 들면, 플랫 패널 디스플레이(FPD)용 유리 기판상에 박막 트랜지스터를 형성할 때의 금속막, ITO막, 산화막 등의 에칭이나, 레지스트막의 애싱 처리 등의 플라즈마 처리에 이용할 수 있다. FPD로서는, 액정 디스플레이, 일렉트로 루미네슨스 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 등을 들 수 있다. 또한, 플라즈마 처리 장치(100)는, FPD용 유리 기판에 한정하지 않고, 태양 전지 패널용 유리 기판에 대해서 그 제조 과정에서 실시되는 각종의 플라즈마 처리에도 이용할 수 있다.
플라즈마 처리 장치(100)는, 도전성 재료, 예를 들면, 양극 산화 처리에 의해 내벽면에 알루마이트 피막이 형성된 알루미늄으로 이루어지는 실린더 형상의 기밀(氣密)한 본체 용기(1)를 갖는다. 본체 용기(1)는, 접지선(2)에 의해 접지(그라운드 접속(이하「GND 접속」이라고 기재함)되어 있다. 본체 용기(1)의 내부는, 금속창(3)에 의해 위쪽의 안테나실(4)과 아래쪽의 처리실(5)로 구획되어 있다.
도 2는, 금속창(3)의 개략 평면도이다. 도 1의 금속창(3)에는, 도 2의 화살표 A-A 단면이 나타내어져 있다. 금속창(3)은, 본체 용기(1)에 있어서의 안테나실(4)의 측벽(4a)과 처리실(5)의 측벽(5a)의 사이에 있어서 본체 용기(1)의 내측에 돌출하도록 마련된 지지 선반(6) 및 지지 대들보(7)와, 지지 선반(6) 및 지지 대들보(7)에 절연체(28)를 거쳐서 탑재된 4개의 금속창(30a∼30d)에 의해 구성되어 있다.
처리실(5)의 천정벽으로 되는 금속창(3)의 대부분은 복수의 금속창(30a∼30d)이 차지한다. 금속창(30a∼30d)에는, 예를 들면, 비자성 금속이 이용되고 있고, 예를 들면, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 이용할 수 있다. 또한, 금속창(30a∼30d)을 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성했을 경우, 내식성을 높이기 위해서, 적어도 처리실(5)측의 면(하면)에 양극 산화막 혹은 세라믹 용사막(溶射膜), 또는 세라믹제 혹은 석영제의 커버를 형성하는 것이 바람직하다.
금속창(30a∼30d)은 각각, 창내의 1점 또는 2점의 접지점에서 구리판 등의 도전성이 양호한 재료로 이루어지는 GND 접속 부재(50)에 전기적으로 접속되어 있고, 이 GND 접속 부재(50)의 타단은 본체 용기(1)에 있어서의 안테나실(4)의 측벽(4a)과 전기적으로 접속되어 있다. 측벽(4a)은 본체 용기(1)의 일부이기 때문에, 금속창(30a∼30d)은, GND 접속 부재(50), 측벽(4a) 및 접지선(2)을 거쳐서 GND 접속된다. GND 접속 부재(50)를 개재한 금속창(30a-30d)과 측벽(4a)(본체 용기(1))의 접속 형태에 대해서는 이후에 상세하게 설명한다.
지지 선반(6) 및 지지 대들보(7)는, 도전성 재료, 예를 들면, 알루미늄 등의 비자성 금속으로 구성되고, 본체 용기(1)와 전기적으로 접속되어 있다. 절연체(28)는, 전기적 절연체이며, 예를 들면, 세라믹이나 석영, 폴리테트라플르오로에틸렌(PTFE) 등이 이용된다. 플라즈마 처리 장치(100)에서는, 지지 대들보(7)는, 처리 가스 공급용의 샤워 실린더를 겸하고 있고, 지지 대들보(7)의 내부에 피처리 기판 G(이하「기판 G」라고 기재함)의 피처리면에 대해서 평행하게 연장하는 가스 유로(8)가 형성되어 있다. 가스 유로(8)에는, 처리실(5)내에 처리 가스를 분출하는 복수의 가스 토출구멍(8a)이 형성되어 있고, 처리 가스 공급 기구(9)로부터 가스 공급관(10)을 거쳐서 가스 유로(8)에 공급되는 처리 가스가 가스 토출구멍(8a)으로부터 처리실(5)의 내부에 토출된다. 또한, 처리 가스는, 금속창(30a∼30d)을 샤워 헤드로서 구성하면, 금속창(30a∼30d)으로부터 공급할 수도 있다.
금속창(3)의 상측에 형성된 안테나실(4)에는, 금속창(30a∼30d)에 접하도록 고주파 안테나(11)가 배치되어 있다. 고주파 안테나(11)는, 절연 부재로 이루어지는 스페이서(12)에 의해 금속창(30a∼30d)은 일정 간격으로 이간하도록 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, 예를 들어, 13.56MHz이다. 고주파 전력이 고주파 안테나(11)에 공급됨으로써, 금속창(30a∼30d)에 와전류가 유기되고, 이 와전류에 의해 처리실(5)내의 플라즈마 생성 영역에 유도 전계가 형성된다. 그리고, 형성된 유도 전계에 의해, 가스 토출구멍(8a)으로부터 공급된 처리 가스가 처리실(5)내의 플라즈마 생성 영역에 있어서 플라즈마화된다. 또한, 금속창(30a∼30d)에 있어서의 와전류의 유기와 플라즈마 생성의 관계에 대해서는, 도 3을 참조하여 후술한다.
처리실(5)에는, 금속창(30a∼30d)과 대향하도록 기판 G를 탑재하는 탑재대(16)가, 본체 용기(1)로부터 절연 부재(17)에 의해 전기적으로 절연된 상태로 배치되어 있다. 탑재대(16)는, 도전성 재료, 예를 들면, 알루미늄으로 구성되고, 그 표면은 양극 산화 처리되어 있다. 탑재대(16)에는 미도시의 정전 척이 마련되어 있고, 기판 G는 정전 척에 의해 탑재대(16)에 흡착 유지된다.
탑재대(16)에는 정합기(19) 및 급전선(20)을 거쳐서 제 2 고주파 전원(18)이 접속되어 있고, 플라즈마 처리의 실행 중에는, 바이어스용의, 예를 들면, 3.2MHz의 주파수의 고주파 전력이 탑재대(16)에 인가된다. 이에 의해, 처리실(5)내에서 생성한 플라즈마 중의 이온을 효과적으로 기판 G로 인입할 수 있다.
또한, 미도시이지만, 탑재대(16)의 내부에는, 기판 G의 온도를 제어하기 위한 세라믹 히터 등의 가열 수단이나 냉매 유로 등으로 이루어지는 온도 제어 기구와 온도 센서 등이 마련된다. 또한, 기판 G의 지지 수단은, 탑재대(16)로 한정되는 것은 아니며, 바이어스용 고주파 전력의 공급이나 온도 조절 기구가 불필요한 경우에는, 기판 G를 하부 또는 측부로부터 돌출한 핀 혹은 막대 형상 부재로 지지해도 좋고, 혹은, 반송 기구의 픽(pick) 등으로 지지해도 좋다.
처리실(5)의 측벽(5a)에는, 처리실(5)의 내부에 기판 G를 반입출하는 반입출구(21)가 마련되어 있고, 반입출구(21)는 게이트 밸브(22)에 의해 개폐된다. 또한, 처리실(5)의 바닥벽(5b)에는, 처리실(5)의 내부를 배기하는 배기구(23)가 마련되어 있고, 배기구(23)에는 진공 펌프 등을 포함하는 배기 장치(24)가 접속된다. 배기 장치(24)에 의해 처리실(5)의 내부가 배기되고, 플라즈마 처리의 실행 중에는, 처리실(5)의 내부의 압력이 소정의 진공 분위기(예를 들면, 1.33Pa)로 설정, 유지된다.
플라즈마 처리 장치(100)의 동작 제어는, 컴퓨터를 포함하는 제어부(25)에 의해 행해지고, 제어부(25)에는 사용자 인터페이스(26) 및 기억부(27)가 접속되어 있다. 사용자 인터페이스(26)에는, 공정 관리자가 플라즈마 처리 장치(100)를 관리하기 위한 커맨드 입력 조작 등을 행하는 키보드나, 플라즈마 처리 장치(100)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등이 포함된다. 기억부(27)에는, 플라즈마 처리 장치(100)에서 실행되는 각종 처리를 제어부(25)의 제어로 실현하는 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 플라즈마 처리 장치(100)의 각 부로 하여금 처리(동작)를 실행시키기 위한 프로그램(프로세스 레시피)이 저장된다. 제어부(25)는, 사용자 인터페이스(26)로부터의 지시 등에 따라 소정의 프로세스 레시피를 기억부(27)로부터 호출하여, 프로세스 레시피에 따른 처리를 실행함으로써, 플라즈마 처리가 행해진다.
도 3은, 플라즈마 처리 장치(100)에 있어서의 플라즈마 생성 원리를 설명하는 모식도이다. 도 3(a)에는, 도 1과 마찬가지의 측면에서 보아, 고주파 안테나(11), 금속창(30a) 및 플라즈마 생성 영역이 간략적으로 도시되어 있고, 도 3(b)에는, 도 3(a)에 대응하는 등가 회로가 도시되어 있다. 또한, 여기에서는, 금속창(30a)은 전기적으로 플로팅 상태에 있는 것으로 한다.
플라즈마 처리 장치(100)에 있어서, 고주파 안테나(11)에 고주파 전류 IRF가 흐르면, 금속창(30a)의 상면(고주파 안테나(11)측 표면)에 와전류 ILOOP가 발생한다. 금속창(30a)은, 지지 선반(6), 지지 대들보(7) 및 본체 용기(1)와 절연되어 있기 때문에, 금속창(30a)의 상면에 흐른 와전류 ILOOP는, 지지 선반(6), 지지 대들보(7) 또는 본체 용기(1)에 흐르는 일 없이, 금속창(30a)의 한쪽 측면에 흐른 후에 금속창(30a)의 하면(처리실(5)측의 표면)에 흐르고, 또한 금속창(30a)의 한쪽 측면을 흐르고, 금속창(30a)의 상면으로 되돌아온다. 이와 같이 하여 금속창(30a)의 상면으로부터 하면으로 루프하는 와전류 ILOOP가 생성된다. 이 와전류 ILOOP 중, 금속창(30a)의 하면을 흐르는 전류에 의해 처리실(5)내의 플라즈마 생성 영역에 유도 전계 E가 형성된다. 이렇게 하여 처리실(5)내에 유도 전계 E가 형성됨으로써, 처리실(5)의 내부의 가스가 여기되어, 처리실(5)내의 플라즈마 생성 영역에 플라즈마가 생성된다.
또한, 도 3(b)에 있어서, LA 및 RA는 각각, 고주파 안테나(11)의 인덕턴스 및 저항이며, LMl 및 LM2는 각각, 금속창(30a)의 상면측의 인덕턴스 및 하면측의 인덕턴스이며, Ip, Lp 및 Rp는 각각, 플라즈마의 전류, 인덕턴스 및 저항이다.
도 4는, 금속창과 GND 접속 부재(50)의 제 1 및 제 2 접속예를 나타내는 평면도이다. 이들 제 1 및 제 2 접속예는 모두, 1개의 금속창에 대해서 1점의 접지점에서 GND 접속 부재(50)가 접속되어 있는 점에서 공통되고, 금속창의 형상 및/또는 개수가 상이하다. 또한, 도 4(a), (b)에서는, 고주파 안테나(11)를 간략화하여 직사각형으로 나타내고 있지만, 고주파 안테나(11)는, 실제로는 도 3(b)에 나타낸 회로를 구성하도록, 예를 들면, 소용돌이 형상 등으로 배치되어 있다.
도 4(a)에 나타내는 제 1 접속예에서는, 금속창은, 정방형의 평면 형상을 가지는 4개의 금속창(30a∼30d)(지지 선반(6)의 외형도 정방형)을 갖고, 금속창(30a∼30d) 각각의 외주측의 중앙부인 코너부(외주를 구성하는 2 변의 교점 근방)에 GND 접속 부재(50)의 접속 위치(이하「GND 접속 위치」라고 함)가 마련되어 있다. 금속창(30a∼30d)의 형상은, 기판 G의 형상에 따라, 예를 들면, 직사각형 등으로 적절히 변경된다.
도 5는, 도 4(a)의 금속창(30a∼30d)을 전기적으로 플로팅 상태로 하여(GND 접속 부재(50)를 접속하지 않고) 플라즈마를 발생시켰을 때의 전자 밀도 분포를 측정한 결과(도 5 중의 「금속창 플로팅」)와, 금속창(30a∼30d)의 코너부에 GND 접속 부재(50)를 접속하여 플라즈마를 발생시켰을 때의 전자 밀도 분포를 측정한 결과(도 5 중의 「금속창 1점 GND 접속」)를 비교하여 나타내는 도면이다.
또한, 플라즈마 발생 조건은, 처리실(5)의 압력을 20mTorr, 소스 파워를 5kW로 하고, 처리 가스로 산소(02)를 이용하여 발생시킨 플라즈마의 전자 밀도를 측정하고 있다. 또한, 도 5의 가로축의 점 A, O, B는, 도 4(a) 중에 흑삼각형(▲)으로 나타내는 점 A, O, B와 대응한다.
도 5로부터 명백한 바와 같이, 금속창(30a∼30d)의 각각에 대해 GND 접속 부재(50)에 의한 1점 GND 접속을 행했을 경우(제 1 접속예)에도, 금속창(30a∼30d)을 전기적으로 플로팅 상태로 했을 경우와 비교하여, 플라즈마의 전자 밀도의 저하는 거의 생기지 않는 것, 즉, 소스 효율이 거의 변함없이 플라즈마를 유기시킬 수 있다고 하는 것을 알 수 있다. 이것을 등가 회로로 나타내면 도 6과 같이 된다.
도 6(a)는, 도 4(a)의 금속창(30a)을 전기적인 플로팅 상태로 하여 플라즈마를 발생시켰을 때의 등가 회로를 나타내는 도면이며, 도 6(b)는, 금속창(30a)에 GND 접속 부재(50)를 접속하여 플라즈마를 발생시켰을 때의 등가 회로를 나타내는 도면이다. 또한, 도 6(a), (b)는 모두, 도 3(b)와 동일한 형태로 도시되어 있다. 또한, 도 6에서는, 편의상, 금속창(30a)의 상면측의 인덕턴스를, 대향하는 2 측면의 사이에서 인덕턴스 성분 LM1a, LMlb로 나누고, 이에 대응시켜, 금속창(30a)의 하면측의 인덕턴스를 2 개의 인덕턴스 성분 LM2a, LM2b로 나누어 나타내고 있다.
도 6(a)는, 실질적으로 도 3(b)와 동일하다. 도 5의 결과는, 도 6에 있어서, 금속창(30a)에 대한 GND 접속 부재(50)에 의한 1점 GND 접속은, 금속창(30a)의 상면측으로부터 하면측으로 루프하는 와전류에 영향을 주지 않는 것을 나타내고 있으므로, 금속창(30a)이 플로팅 상태에 있을 때 금속창(30a)의 하면에 흐르는 와전류 ILOOP(FLOAT)의 크기와, 금속창(30a)을 1점 GND 접속한 상태에 있을 때 생기는 와전류 ILOOP(GND)의 크기는 동등이라고 생각된다.
도 4(b)의 제 2 접속예에 나타내는 금속창은, 도 2에 나타낸 금속창(3)과 동일한 금속창(30a∼30d)을 갖고, 금속창(30a∼30d) 각각의 외주측의 중앙부에 GND 접속 부재(50)의 접속 위치(GND 접속 위치)가 마련되어 있다. 또한, 도 4(b)에서는, GND 접속 부재(50)의 도시를 생략하고 있고, 금속창(30a∼30d)에 있어서 GND 접속 부재(50)가 접속되는 GND 접속 위치를 흑색원(●)으로 나타내고 있다.
도 7은, 도 4(b)의 금속창(30b)에 설정한 흑삼각형(▲)으로 나타내는 A점 및 B점 사이(외주측의 단부 사이)에서의 전위(창 전위)의 분포를, 금속창(30b)을 전기적으로 플로팅 상태로 했을 경우와 금속창(30b)을 1점 GND 접속했을 경우에 대해, 모식적으로 나타내는 도면이다.
금속창(30b)의 A점·B점 사이에 와전류가 흘렀을 때, 금속창(30b)의 유도성 리액턴스와 용량성 리액턴스에 기인하여 전위차가 생기고, A점이 저전위로 되었을 때에는, B점에서 고전위로 되도록 하는 전위 구배가 생기고, 저전위점에서 대략 OV로 된다. 이에 대해서, 금속창(30b)의 A점·B점 사이의 대략 중앙에서 1점 GND 접속을 행했을 경우에는, A점과 B점의 사이에서 마찬가지의 전위 구배는 생기지만, GND 접속 위치에 있어서 GND 전위(0V)로 되도록 전체적으로 창 전위가 낮아진다. 따라서, 금속창(30b)을 A점·B점 사이의 대략 중앙에서 1점 GND 접속했을 경우에는, 금속창(30b)을 플로팅 상태로 했을 경우와 비교하면, 금속창(30b)의 창 전위의 절대값을 작게 할 수 있고, 이에 의해, 플라즈마에 의한 금속창(30b)의 스패터 절삭의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 도 4(b)의 금속창(30a∼30d)의 창 전위를 전체적으로 낮추는 효과는, 도 4(a)의 금속창(30a∼30d)에서도 마찬가지로 얻을 수 있다. 1점 GND 접속을 행하는 GND 접속 위치는, 금속창(30a∼30d)의 창 전위를 전체적으로 낮추는 효과를 보다 현저하게 얻을 수 있는 위치로 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 금속창에 있어서 최소 전위로 되는 점과 최대 전위로 되는 점의 중앙부에 GND 접속 위치를 설정하는 것이 바람직하고, 도 4(a), (b)에 있어서 GND 접속 위치를 각 금속창의 외주측의 중앙 근방에 마련하고 있는 것은 이러한 이유에 의한다. 한편, 예를 들면, 도 4(b)의 A점에 GND 접속 위치를 설정하는 등으로 했을 경우에는, 창 전위 저하의 효과를 충분히 얻을 수 없게 된다.
단, GND 접속 위치는, 현실적으로는, 고주파 안테나(11)의 배치의 영향을 받는다. 즉, 고주파 안테나(11)의 배치에 지장을 초래하지 않는 영역에 있어서, 창 전위 저하의 효과를 얻는 것이 가능한 영역에 GND 접속 위치를 마련하는 것이 요구된다. 예를 들면, 각 금속창의 내주측의 변의 중앙 근방에 GND 접속 위치를 마련해도 좋고, 일례로서 도 4(b)의 경우에는, 금속창(30a∼30d)에 있어서 도시의 GND 접속 위치와 대향하는 정점 근방(금속창 중앙 근방)에 GND 접속 위치를 마련할 수도 있다.
도 8은, 금속창과 GND 접속 부재(50)의 제 3 및 제 4 접속예를 나타내는 평면도이며, 여기에서는, 도 2(b) 및 도 4(b)와 동일한 금속창(30a∼30d)을 채택하고 있다. 제 3 및 제 4 접속예는, 금속창(3)의 긴 변측에 배치된 금속창(30b, 30d)에 대해서 2점의 접지점에서 GND 접속 부재(50)가 접속되어 있는(2점 GND 접속) 점에서 공통되지만, 2점의 GND 접속 위치의 간격이 상이한 점에서 상이하다. GND 접속 부재(50)는, 제 3 접속예에서는 GND 접속 위치 C, D에 있어서 금속창(30b)의 표면에 접속되고, 제 4 접속예에서는 GND 접속 위치 A, B에 있어서 금속창(30b)의 표면에 접속되어 있다.
도 9(a), (b)는 각각, 금속창(30b)에 대한 도 8(a), (b)의 제 3 및 제 4 접속예에 대응하는 등가 회로를 나타내는 도면이다. 도 9에 있어서, LMla1은 A점-C점 사이의 인덕턴스 성분이며, LMlbl는 D점-B점 사이의 인덕턴스 성분이며, LMlc1은 C점-D점 사이의 인덕턴스 성분이다. 도 9(b)에 나타내는 인덕턴스 성분 LMla, LMlb 등은, 도 6에 준한다.
도 9(a)에 나타낸 바와 같이, 제 3 접속예에서는, 금속창(30b)의 상면에 생기는 와전류 ILOOP의 일부가 GND 접속 부재(50)에 의해 형성되는 회로에 흐름으로써, 금속창(30b)의 하면에 순환하는 와전류 ILOOP가 작아진다. 그 결과, 유기 전계의 강도가 약해져서, 플라즈마 전류 Ip가 작아진다. 제 4 접속예에서는, 금속창(30b)의 표면에 생기는 와전류 ILOOP의 대부분이 GND 접속 부재(50)에 의해 형성되는 회로에 흐름으로써, 금속창(30b)의 하면에 순환하는 와전류 ILOOP가 없어지거나 또는 지극히 작아지고, 그 결과, 유기 전계가 발생하지 않고, 플라즈마도 발생하지 않게 된다.
이와 같이, 2점 GND 접속을 행하는 경우의 GND 접속 위치 사이의 거리를 조정하는 것에 의해, 금속창의 하면으로 돌아 들어가는 와전류 ILOOP의 크기를 조정할 수 있고, 이것을 이용함으로써, 유기 전계의 강도 분포를 개선하거나 혹은 조정할 수 있다. 즉, 금속창(30b)을 전기적으로 플로팅 상태로 했을 때에, 금속창(30b)의 상면에 있어서 상대적으로 큰 와전류 ILOOP가 흐르는 부분에 2점의 GND 접속 위치를 마련함으로써, 금속창(30b)의 상면측으로부터 하면측으로 돌아 들어가는 와전류 ILOOP의 크기를 작게 하여, 대응하는 유기 전계의 강도를 약하게 하고, 또한 플라즈마 전류 Ip의 크기를 작게 할 수 있다. 이렇게 하여, 플라즈마의 강도의 균일성(전자 밀도의 균일성)을 향상시키거나, 혹은, 소망하는 강도 분포를 가지는 플라즈마가 생성되도록 조정하는 것이 가능해진다.
또한, 금속창의 2점 GND 접속을 행했을 경우에는, 금속창의 1점 GND 접속을 행했을 경우와 마찬가지로, 금속창의 창 전위를 낮추는 효과를 얻을 수 있다.
도 10은, 금속창과 GND 접속 부재(50)의 제 5 접속예를 나타내는 평면도이며, 여기서는, 도 4(c)와 동일한 금속창을 채택하고 있다. 도 11은, 제 5 접속예에 대응하는 등가 회로를 나타내는 도면이다. 제 5 접속예에서는, 금속창의 코너부에 위치하는 금속창(30e, 30f)(등가인 금속창에 대해서는 동일한 부호를 부여)의 외주측의 코너부를 용량 가변 콘덴서(55)에서 접속함과 아울러, 금속창(30e, 30f)을 안테나실(4)의 천정벽(4b)에 접속함으로써, 전류 루프 회로를 형성하는 구성으로 하고 있다.
또한, 금속창(30e, 30f) 이외의 금속창(부호 생략)에 대해서는, 제 1 및 제 2 접속예와 마찬가지로, GND 접속 부재(50)에 의한 1점 GND 접속이 이루어지고 있다. 또한, 용량 가변 콘덴서(55)를 포함하는 전류 루프 회로를 형성하기 위한 금속창(30e, 30f) 사이의 전기적 접속은 천정벽(4b)을 이용하는 형태로 한정되지 않고, 별도로, 구리판이나 알루미늄판 등의 부재를 배치하여 이용해서 행하도록 해도 좋다. 용량 가변 콘덴서(55)의 용량 조정은, 공정 관리자가 직접 수동으로 행하도록 해도 좋고, 사용자 인터페이스(26)를 통한 설정 커맨드의 입력에 의해, 제어부(25)가 실행하도록 해도 좋다.
금속창의 코너부에 위치하는 금속창(30e, 30f)의 코너부에서는, 경험적으로, 와전류가 흐르기 어렵고, 그 때문에, 플라즈마 생성 영역에 있어서 금속창(30e, 30f)의 코너부에 대응하는 영역에서는, 생성하는 플라즈마의 강도가 약해진다. 그래서, 전류 루프 회로의 임피던스 Z가, Z=ωL-1/ωC(ω : 각주파수, L : 인덕턴스, C : 컨덕턴스)로 주어지는 것을 이용하여, 용량 가변 콘덴서(55)의 콘덴서 용량을 조정해서 임피던스 Z를 작게 하는 것에 의해 와전류를 증대시키고, 금속창(30e, 30f)의 코너부에 흐르는 전류를 증대시킨다. 이에 의해, 플라즈마 생성 영역에 있어서 금속창(30e, 30f)의 코너부에 대응하는 영역에서의 플라즈마를 강하게 할 수 있다. 특히, 임피던스 Z가 음성으로 제로에 가까울 때에, 용량 가변 콘덴서(55)에는 고주파 안테나(11)와 동일한 방향으로 큰 와전류가 흐르고, 이렇게 하여 금속창(30e, 30f)의 코너부의 하면을 흐르는 와전류가 증가함으로써, 큰 유도 전계를 발생시킬 수 있다.
또한, 제 5 접속예에서는, 금속창의 코너부에 위치하는 금속창(30e, 30f)에만, 용량 가변 콘덴서(55)를 접속하여 전류 루프 회로를 형성했지만, 그 외의 금속창에 대해서도 마찬가지의 구성으로 해도 좋고, 이에 의해, 플라즈마의 강도의 분포를 조정할 수 있다.
이상의 설명과 같이, 본 발명의 실시 형태에 의하면, 금속창을 1점 GND 접속함으로써, 소스 효율을 낮추는 일 없이 플라즈마를 생성시키면서, 금속창의 창 전위를 낮출 수 있기 때문에, 플라즈마에 의한 금속창의 스패터 절삭을 억제할 수 있다. 또한, 금속창을 2점 GND 접속하여, 그 때에 GND 접속 위치의 거리를 조정하는 것에 의해, 금속창의 하면을 흐르는 와전류의 크기를 조정하고, GND 접속 위치에 대응하는 플라즈마 생성 영역에서의 플라즈마의 강도를 조정할 수 있다. 또한, 금속창의 코너부 사이에 소정 용량의 콘덴서를 거쳐서 접속하여 이루어지는 전류 루프 회로를 형성함으로써, 금속창의 코너부를 흐르는 와전류를 증대시켜, 금속창의 코너부에 대응하는 플라즈마 생성 영역에서의 플라즈마의 강도를 조정할 수 있다. 이와 같이 플라즈마의 강도의 분포를 제어함으로써, 기판 G에 대한 플라즈마 처리의 균일화나 보다 섬세한 플라즈마 처리의 제어가 가능하게 된다.
(실시예)
도 12는, 도 8에 나타내는 길이축(점 A, O, B를 연결하는 직선)상의 전계 강도비의 분포를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 1점 GND 접속에서는, GND 접속 위치(Om)에 있어서의 전계 강도의 저하는 거의 볼 수 없는 것을 알 수 있다. 2점 GND 접속(1/4 폭, 양단)을 비교하면, GND 접속 위치의 거리가 긴 「양단」인 경우에, GND 접속 위치의 거리가 짧은 「1/4 폭」인 경우보다, GND 접속 위치 사이에서의 전계 강도의 저하가 현저한 것을 확인할 수 있고, 이것은, GND 접속 위치 간의 거리가 긴 경우에, 금속창(30s)의 하면측을 흐르는 와전류가 작아진 것을 나타내고 있다
도 13은, 도 10에 나타내는 길이축(점 O, B를 연결하는 직선)상의 전계 강도비의 분포를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 용량 가변 콘덴서(55)의 용량을 조정함으로써, 금속창(30e, 30f)의 코너부에 상당하는 길이축의 근방에서, 오픈의 경우보다 전계 강도가 높아지고 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 금속창(30e, 30f)의 코너부에 있어서, 금속창(30e. 30f)의 하면측에 흐르는 와전류가 증가하고 있는 것을 나타내고 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기의 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기의 실시 형태에서는, 구리판 등으로 이루어지는 GND 접속 부재(50)를 거쳐서 금속창과 안테나실(4)의 측벽(4a)을 접속함으로써, 금속창을 GND로 떨어뜨린다. 즉, 저저항의 GND 접속 부재(50)를 이용하는 것으로 했지만, 이것으로 한정되지 않고, 예를 들면, 금속창으로부터 일정한 저항을 통해 GND로 떨어뜨리는 구성으로 해도 좋다. 그 경우, GND 접속 부재(50)로서는, 구리판보다 저항이 큰 도전성 부재나, 구리판이나 알루미늄판 등의 금속 부재의 사이에 저항 소자를 개재한 것 등을 이용할 수 있다.
상술한 제 5 접속예(도 10)에서는, 용량 가변 콘덴서(55)를 이용하는 것으로 했지만, 이것으로 한정되지 않고, 플라즈마의 강도의 분포를 변경할 필요가 없는 경우 등에는, 용량 고정의 콘덴서를 이용해도 상관없다. 고주파 안테나(11)에 공급하는 고주파 전력의 주파수는, 13.56MHz로 한정되는 것은 아니다.
플라즈마 처리 장치(100)에 있어서, 프로세스 레시피는, 하드 디스크나 반도체 메모리에 기억되어 있어도 좋고, CD-ROM, DVD 등의 가반성(可搬性)의 기억 매체에 수용된 상태에서 기억부(27)에 세팅하도록 되어 있어도 좋다. 또한, 프로세스 레시피는, 예를 들어, 전용 회선을 거쳐서 다른 장치로부터 적절히 전송시키도록 해도 좋다.
1 : 본체 용기
3 : 금속창
4 : 안테나실
4a : (안테나실의) 측벽
4b : (안테나실의) 천정벽
5 : 처리실
11 : 고주파 안테나
28 : 절연체
30a∼30f, 30s∼30v : 금속창
50 : GND 접속 부재
55 : 용량 가변 콘덴서
100 : 플라즈마 처리 장치
G : 기판

Claims (14)

  1. 기판을 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치로서,
    플라즈마 생성 영역에 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 고주파 안테나와,
    상기 플라즈마 생성 영역과 상기 고주파 안테나의 사이에 배치되고, 본체 용기와 절연된 금속창을 구비하고,
    상기 금속창은, 절연체에 의해 서로 절연된 복수의 금속창에 의해 구성되고,
    상기 고주파 안테나가 배치되는 안테나실과 상기 플라즈마 생성 영역을 포함하는 처리실이 상기 복수의 금속창으로 이루어지는 금속창에 의해 구분되고,
    상기 금속창의 전위를 낮추기 위해 상기 복수의 금속창은 각각 1점의 접지점에서 도전성 부재를 통해 그라운드 접속되어 있고,
    상기 복수의 금속창 중 적어도 1개의 금속창은 2점의 접지점에서 그라운드 접속되는
    것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 1점의 접지점은, 상기 복수의 금속창의 각각의 외주측 또는 내주측의 변의 중앙에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 1점의 접지점은, 저항을 거쳐서 그라운드 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1점의 접지점은, 상기 안테나실의 측벽에 접속됨으로써 그라운드 접속되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 금속창은, 직사각형 형상을 가지는 상기 기판에 대응하여 배치되고,
    상기 2점의 접지점은, 상기 복수의 금속창 중, 상기 기판의 긴 변에 대응하는 위치에 마련되는 금속창에 대해서 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2점의 접지점은, 상기 복수의 금속창의 각각에 있어서, 상기 2점의 접지점을 마련하지 않는 경우에 상대적으로 와전류가 많이 흐르는 영역에 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  7. 기판을 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치로서,
    플라즈마 생성 영역에 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 고주파 안테나와,
    상기 플라즈마 생성 영역과 상기 고주파 안테나의 사이에 배치되고, 본체 용기와 절연된 금속창을 구비하고,
    상기 금속창은, 절연체에 의해 서로 절연된 복수의 금속창에 의해 구성되고,
    상기 고주파 안테나가 배치되는 안테나실과 상기 플라즈마 생성 영역을 포함하는 처리실이 상기 복수의 금속창으로 이루어지는 금속창에 의해 구분되고,
    상기 금속창의 전위를 낮추기 위해 상기 복수의 금속창은 각각 1점의 접지점에서 도전성 부재를 통해 그라운드 접속되어 있고,
    상기 복수의 금속창 중 인접하는 2개 금속창이 콘덴서를 거쳐서 접속됨과 아울러, 상기 2개의 금속창의 각각에 마련된 상기 1점의 접지점이 전기적으로 접속되어, 전류 루프 회로가 형성되어 있는
    것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전류 루프 회로의 리액턴스가 부성(負性)으로 되도록, 상기 콘덴서의 용량이 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 콘덴서는, 상기 복수의 금속창 중, 상기 기판의 코너부에 대응하는 위치에 마련되는 금속창의 상기 코너부에 대응하는 위치에 접속되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 고주파 안테나가 배치되는 안테나실과 상기 플라즈마 생성 영역을 포함하는 처리실이 상기 복수의 금속창으로 이루어지는 금속창에 의해 구분된 용기를 구비하고,
    상기 1점의 접지점은, 상기 안테나실의 천정벽에 접속되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  11. 본체 용기와 절연되고, 또한, 절연체에 의해 서로 절연된 복수의 금속창에 의해 구성되는 금속창에 의해 플라즈마 생성 영역과 고주파 안테나가 격리되고, 상기 고주파 안테나에 고주파 전류를 흘림으로써 상기 플라즈마 생성 영역에 유도 결합 플라즈마를 발생시켜 기판을 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치에 있어서의 플라즈마 분포 조정 방법으로서,
    상기 금속창의 전위를 낮추기 위해 상기 복수의 금속창을 각각 1점의 접지점에서 도전성 부재를 통해 그라운드 접속하고,
    상기 복수의 금속창 중 적어도 1개의 금속창을 2점의 접지점에서 그라운드 접속하는
    것을 특징으로 하는 플라즈마 분포 조정 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 2점의 접지점의 간격을 조정함으로써, 상기 1개의 금속창의 상기 2점의 접지점의 사이를 흐르는 전류를 조정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 분포 조정 방법.
  13. 본체 용기와 절연되고, 또한, 절연체에 의해 서로 절연된 복수의 금속창에 의해 구성되는 금속창에 의해 플라즈마 생성 영역과 고주파 안테나가 격리되고, 상기 고주파 안테나에 고주파 전류를 흘림으로써 상기 플라즈마 생성 영역에 유도 결합 플라즈마를 발생시켜 기판을 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치에 있어서의 플라즈마 분포 조정 방법으로서,
    상기 금속창의 전위를 낮추기 위해 상기 복수의 금속창을 각각 1점의 접지점에서 도전성 부재를 통해 그라운드 접속하고,
    상기 복수의 금속창 중 인접하는 2개 금속창을, 콘덴서를 거쳐서 접속함과 아울러, 상기 2개의 금속창의 각각에 마련된 접지점을 전기적으로 접속하여 전류 루프 회로를 형성하는
    것을 특징으로 하는 플라즈마 분포 조정 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 전류 루프 회로의 리액턴스가 부성으로 되도록, 상기 콘덴서의 용량을 조정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 분포 조정 방법.
KR1020170091891A 2013-07-04 2017-07-20 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 분포 조정 방법 KR20170086454A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013140649A JP6334102B2 (ja) 2013-07-04 2013-07-04 プラズマ処理装置及びプラズマ分布調整方法
JPJP-P-2013-140649 2013-07-04

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140078688A Division KR102000797B1 (ko) 2013-07-04 2014-06-26 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 분포 조정 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170086454A true KR20170086454A (ko) 2017-07-26

Family

ID=52257309

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140078688A KR102000797B1 (ko) 2013-07-04 2014-06-26 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 분포 조정 방법
KR1020170091891A KR20170086454A (ko) 2013-07-04 2017-07-20 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 분포 조정 방법

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140078688A KR102000797B1 (ko) 2013-07-04 2014-06-26 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 분포 조정 방법

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6334102B2 (ko)
KR (2) KR102000797B1 (ko)
CN (2) CN108203816B (ko)
TW (1) TWI634585B (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7233245B2 (ja) * 2018-06-19 2023-03-06 東京エレクトロン株式会社 配線固定構造及び処理装置
JP2020087891A (ja) * 2018-11-30 2020-06-04 日新電機株式会社 アンテナ及び成膜装置
JP2021026846A (ja) 2019-08-01 2021-02-22 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び制御方法
CN112636004B (zh) * 2019-10-09 2022-09-13 安徽工业大学 测定流注电子密度时空演化的超材料聚焦天线
JP7446190B2 (ja) * 2020-09-23 2024-03-08 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ生成方法
JP2023003828A (ja) * 2021-06-24 2023-01-17 東京エレクトロン株式会社 成膜装置及び成膜方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5433812A (en) * 1993-01-19 1995-07-18 International Business Machines Corporation Apparatus for enhanced inductive coupling to plasmas with reduced sputter contamination
JPH09129397A (ja) * 1995-10-26 1997-05-16 Applied Materials Inc 表面処理装置
JP2001284333A (ja) * 1996-11-27 2001-10-12 Hitachi Ltd プラズマ処理装置
JP5204476B2 (ja) * 2007-12-19 2013-06-05 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド プラズマ装置
JP5479867B2 (ja) * 2009-01-14 2014-04-23 東京エレクトロン株式会社 誘導結合プラズマ処理装置
JP5727281B2 (ja) * 2011-04-21 2015-06-03 東京エレクトロン株式会社 誘導結合プラズマ処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6334102B2 (ja) 2018-05-30
CN104282520B (zh) 2018-06-05
KR20150005450A (ko) 2015-01-14
CN104282520A (zh) 2015-01-14
JP2015015342A (ja) 2015-01-22
CN108203816B (zh) 2020-04-07
CN108203816A (zh) 2018-06-26
TW201511076A (zh) 2015-03-16
KR102000797B1 (ko) 2019-07-16
TWI634585B (zh) 2018-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102508029B1 (ko) 유도 결합 플라즈마용 안테나 유닛, 유도 결합 플라즈마 처리 장치 및 유도 결합 플라즈마 처리 방법
KR102000797B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 분포 조정 방법
TWI508633B (zh) Inductively coupled plasma processing device, plasma processing method and memory medium
US8597463B2 (en) Inductively coupled plasma processing apparatus
KR101446378B1 (ko) 유도 결합 플라즈마 처리 장치
US9543121B2 (en) Inductively coupled plasma processing apparatus
TWI547214B (zh) Antenna unit and inductively coupled plasma processing device
TWI568318B (zh) Inductive coupling plasma antenna unit and inductively coupled plasma processing device
TW201447963A (zh) 感應耦合電漿處理裝置
KR101754439B1 (ko) 유도 결합 플라즈마 처리 방법 및 유도 결합 플라즈마 처리 장치
JP2013077715A (ja) 誘導結合プラズマ用アンテナユニットおよび誘導結合プラズマ処理装置
TWI600048B (zh) Inductively coupled plasma processing device
KR101775751B1 (ko) 유도 결합 플라즈마 처리 장치
KR20210106908A (ko) 유도 결합 안테나 및 플라스마 처리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application