TW201501170A - 感應耦合電漿處理裝置 - Google Patents
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Abstract
提供一種可對大型之被處理基板，使用分割型的介電質窗進行均勻之電漿處理的感應耦合電漿處理裝置。
一種對矩形狀之基板施予感應耦合電漿處理之感應耦合電漿處理裝置，係具備：處理室，收容基板；高頻天線，用於在配置有處理室內之基板的區域產生感應耦合電漿；及介電質窗，呈矩形狀，被配置於產生有感應耦合電漿之電漿產生區域與高頻天線之間，並對應於基板而設，高頻天線係以在對應於介電質窗之面內環繞的方式而設，介電質窗(2)係藉由金屬製之支撐樑(6)分割為複數個分割片，使形成含有包含長邊(2a)的第1分割片(201)與包含短邊(2b)的第2分割片(202)，且第2分割片(202)之徑向的寬度a與第1分割片(201)之徑向的寬度b之比a/b係分割為0.8以上1.2以下之範圍。
Description
本發明係有關對平板顯示器(FPD)製造用之玻璃基板等之被處理基板施予電漿處理的感應耦合電漿處理裝置。
在液晶顯示裝置(LCD)等之平板顯示器(FPD)製造工程中，存在有對玻璃基板進行電漿蝕刻或成膜處理等之電漿處理的工程，為了進行該電漿處理而使用電漿蝕刻裝置或電漿CVD裝置等各種的電漿處理裝置。雖然以往大多使用電容耦合電漿處理裝置作為電漿處理裝置，但具有能夠以高真空度獲得高密度之電漿該優點的感應耦合電漿(Inductively Coupled Plasma：ICP)處理裝置最近受到注目。
感應耦合電漿處理裝置係在構成收容被處理基板之處理室頂壁之介電質窗的上側配置高頻天線，藉由對處理室內供給處理氣體並對該高頻天線供給高頻電力，使感應耦合電漿產生於處理室內，而藉由該感應耦合電漿對被處理基板施予預定的電漿處理。大多是使用呈平面狀
之預定圖案的平面天線來作為感應耦合電漿處理裝置的高頻天線。作為像這樣的感應耦合電漿處理裝置，已知有例如專利文獻1所揭示之技術。
近來，被處理基板之尺寸大型化，在例如LCD用之矩形狀玻璃基板中，短邊×長邊之長度約1500mm×1800mm的尺寸~約2200mm×2400mm的尺寸，且約2800mm×3000mm尺寸，其大型化顯著。
伴隨著這樣的被處理基板大型化，則構成感應耦合電漿處理裝置之頂壁的矩形狀介電質窗亦被大型化。構成介電質窗之石英或陶瓷等的介電質材料較脆，因此不適於大型化。因此，例如專利文獻2所記載般，以金屬製之支撐樑(金屬支撐樑)來將介電質窗予以4分割等，來應付介電質窗的大型化。
然而，被處理基板的大型化更明顯進展，因此，評估進一步增加介電質窗部的分割數，若利用專利文獻2所記載之直線性的分割之手法，將介電質窗分割成每一邊3個例如均等地9分割時，若使高頻天線形成環狀或漩渦狀，則區隔中央之分割窗的金屬支撐樑會構成平行於高頻天線的閉合電路，並在金屬支撐樑產生反電動勢而導致金屬支撐樑正下方的電漿變弱。
因此，在專利文獻3中，揭示了在金屬支撐樑中不會構成平行於高頻天線的閉合電路，而是在介電質窗的中央部份以交叉於高頻天線之放射狀的金屬支撐樑來分割介電質窗的技術。
例如，如圖17所示，使高頻天線413中的3個環狀天線413a，413b，413c形成為同心狀之樣態時，藉由在金屬支撐樑406設置從介電質窗402的中央放射狀延伸之部份而形成8分割，來使金屬支撐樑406不構成平行於高頻天線的閉合電路。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特許3077009號公報
[專利文獻2]日本特許3609985號公報
[專利文獻3]日本特開2012-227428號公報
然而，如圖17所示，以從介電質窗402之中央放射狀延伸的方式形成金屬支撐樑406時，由於對應於矩形狀基板而形成為矩形狀的介電質窗402之包含長邊的長邊中央分割片402a與包含短邊的短邊中央分割片402b其徑向的寬度不同、高頻天線413之天線線的圈數相同，因此，長邊中央分割片402a與短邊中央分割片402b其感應電場的電場強度會不同，而難以進行均勻性高的電漿處理。
像這樣的問題並不會產生有在金屬支撐樑構成平行於高頻天線之閉合電路的問題，即使在以對角線4
分割例如矩形之介電質窗402的情況下亦同樣會產生。
另一方面，在專利文獻3中，揭示了以金屬支撐樑為淋浴頭框體供給處理氣體的特徵，但在圖17般之分割態樣中，有時會有從金屬支撐樑氣體供給不足夠的情形，在該情況下，則必須在介電質窗402的中央部個別設置配置成英國國旗(Union Jack)狀之氣體吐出孔之陶瓷製的淋浴構件。該情況下，由於陶瓷製的淋浴構件較昂貴，因此成本會上升。又，在處理室內會形成凹凸，故，副產物會容易附著且容易產生其剝落所致的微粒。
因此，如圖18所示，雖考慮了使金屬支撐樑406本身形成為英國國旗狀並將此使用來作為淋浴頭框體，但由於金屬支撐樑406集中於介電質窗402的中心，故，會有電漿密度在處理室的中央部下降之疑慮。
本發明係鑑於上述情形而研發者，以提供一種可對大型化之被處理基板，使用分割型的介電質窗進行均勻之電漿處理的感應耦合電漿處理裝置作為課題。
又，以提供一種對大型被處理基板使用分割型的介電質窗時，即使將分割介電質窗的金屬支撐樑用來作為淋浴頭框體，亦不會產生中央部之電漿密度下降的感應耦合電漿處理裝置為課題。
為了解決上述課題，本發明的第1觀點係提供一種感應耦合電漿處理裝置，係對矩形狀之基板施予感應
耦合電漿處理的感應耦合電漿處理裝置，其特徵係具備：處理室，收容基板；高頻天線，用於在配置有前述處理室內之基板的區域產生感應耦合電漿；及介電質窗，呈矩形狀，被配置於產生有前述感應耦合電漿之電漿產生區域與前述高頻天線之間，並對應於基板而設，前述高頻天線係以在對應於前述介電質窗之面內環繞的方式而設，前述介電質窗係藉由金屬製之支撐樑被分割為複數個分割片，使形成含有包含長邊的第1分割片與包含短邊的第2分割片，且前述第2分割片之徑向的寬度a與前述第1分割片之徑向的寬度b之比a/b係分割為0.8以上1.2以下之範圍。
在上述第1觀點之感應耦合電漿處理裝置中，前述介電質窗係在將從其4個角落朝向45°±6°方向延伸的線設為第1線，將連結前述第1線中分別夾著前述短邊之2條線所交會的2個交點且與前述長邊平行的線設為第2線時，可形成為藉由沿著前述第1線及前述第2線而設之前述金屬製的支撐樑，來分割為前述第1分割片與前述第2分割片的構成。
又，前述介電質窗，係前述長邊及前述短邊被分別進行3分割以上，在前述金屬製的支撐樑中，可形成為不存在有沿著前述高頻天線而產生之閉迴路電路的構成。
該情況下，在將從前述介電質窗的4個角落朝向45°±6°方向延伸的線設為第1線，將連結前述第1線中分別夾著前述短邊之2條線所交會的2個第1交點且與前述長
邊平行的線設為第2線，將一對長邊分別3分割的線設為第3線，將一對短邊分別3分割的線設為第4線，將前述第1線與前述第3線與前述第4線的交點設為第2交點時，前述介電質窗係具有：2個前述第1分割片，以前述第2線、從一方之前述長邊延伸的2條前述第3線、前述第1線之前述第1交點與前述第2交點之間的部份來區隔，且包含前述長邊而形成於前述長邊的中央部；2個前述第2分割片，以從一方之前述短邊延伸的2條前述第4線、前述第1線之前述第1交點與前述第2交點之間的部份來區隔，且包含前述短邊而形成於前述短邊的中央部；及4個第3分割片，以前述第3線與前述第4線來區隔，形成於前述介電質窗的角部，該些分割片係可形成為藉由前述金屬製的支撐樑予以分割的構成。
在本發明的第2觀點中，係提供一種感應耦合電漿處理裝置，係對矩形狀之基板施予感應耦合電漿處理的感應耦合電漿處理裝置，其特徵係具備：處理室，收容基板；高頻天線，用於在配置有前述處理室內之基板的區域產生感應耦合電漿；介電質窗，呈矩形狀，被配置於產生有前述感應耦合電漿之電漿產生區域與前述高頻天線之間，並對應於基板而設；及氣體供給部，對前述處理室供給用於形成電漿的處理氣體，前述高頻天線係以在對應於前述介電質窗之面內環繞的方式而設，前述介電質窗係藉由金屬製之第1支撐樑來進行分割為複數個分割片的第1分割，使形成含有包含長邊之第1分割片與包含短邊之第2分
割片，且前述第2分割片之徑向的寬度a與前述第1分割片之徑向的寬度b之比a/b係分割為0.8以上1.2以下之範圍，而且，前述複數個分割片的至少一部份係藉由通過前述介電質窗中心而設之金屬製的第2支撐樑來進行第2分割，前述第1支撐樑及前述第2支撐樑係具有處理氣體流通的氣體流路與吐出處理氣體的複數個氣體吐出孔，且具有前述氣體供給部的功能。
在上述第2觀點之感應耦合電漿處理裝置中，前述第2支撐樑係能夠十字狀地設成通過前述介電質窗的中心。
又，前述介電質窗係在將從其4個角落朝向45°±6°方向延伸的線設為第1線，將連結前述第1線中分別夾著前述短邊之2條線所交會的2個交點且與前述長邊平行的線設為第2線時，前述第1支撐樑係可形成為沿著前述第1線及前述第2線而設，且藉由前述第1支撐樑，分割為前述第1分割片與前述第2分割片的構成。
又，前述介電質窗，係前述長邊及前述短邊藉由前述第1支撐樑分別設為3分割以上，在前述第1支撐樑及前述第2支撐樑中，可形成為不會存在有沿著前述高頻天線而產生之閉迴路電路的構成。
該情況下，在將從前述介電質窗的4個角落朝向45°±6°方向延伸的線設為第1線，將連結前述第1線中分別夾著前述短邊之2條線所交會的2個第1交點且與前述長邊平行的線設為第2線，將一對長邊分別3分割的線設為第
3線，將一對短邊分別3分割的線設為第4線，將前述第1線與前述第3線與前述第4線的交點設為第2交點時，前述介電質窗係具有：2個前述第1分割片，以前述第2線、從一方之前述長邊延伸的2條前述第3線、前述第1線之前述第1交點與前述第2交點之間的部份來區隔，且包含前述長邊而形成於前述長邊的中央部；2個前述第2分割片，以從一方之前述短邊延伸的2條前述第4線、前述第1線之前述第1交點與前述第2交點之間的部份來區隔，且包含前述短邊而形成於前述短邊的中央部；及4個第3分割片，以前述第3線與前述第4線來區隔，形成於前述介電質窗的角部，該些分割係可形成為藉由前述第1支撐樑來予以分割的構成。
在上述第1及第2觀點的感應耦合電漿處理裝置中，前述高頻天線係能夠構成將在對應於前述介電質窗之面內沿著前述介電質窗之圓周方向環繞而設的複數個天線部配置成同心狀。又，在前述高頻天線施加1MHz以上27MHz以下的高頻為較佳。
根據本發明之第1觀點，呈矩形狀的介電質窗係藉由金屬製之支撐樑分割為複數個分割片，使形成含有包含長邊之第1分割片與包含短邊之第2分割片，且第2分割片之徑向的寬度a與第1分割片之徑向的寬度b之比a/b係分割為0.8以上1.2以下之範圍。因此，能夠對大型被處理
基板使用分割型的介電質窗進行均勻的電漿處理。
根據本發明之第2觀點，呈矩形狀的介電質窗係藉由金屬製之第1支撐樑進行分割成複數個分割片的第1分割，使形成含有包含長邊之第1分割片與包含短邊之第2分割片，且第2分割片之徑向的寬度a與第1分割片之徑向的寬度b之比a/b係被分割為0.8以上1.2以下的範圍，且，複數個分割片的至少一部份係藉由通過介電質窗中心而設的金屬製之第2支撐樑進行第2分割，第1支撐樑及第2支撐樑係構成為具有處理氣體流通的氣體流路與吐出處理氣體的複數個氣體吐出孔，且具有氣體供給部的功能。如此一來，在使用分割型的介電質窗時，由於第1支撐樑不會交叉於介電質窗的中心，因此，即使以從支撐樑供給足夠之處理氣體的方式來設置通過介電質窗之中心的第2支撐樑，亦能夠避免中央部的電漿密度下降。
1‧‧‧本體容器
2‧‧‧介電質窗
3‧‧‧天線室
4‧‧‧處理室
5‧‧‧金屬支撐棚架
6，6a，6b‧‧‧金屬支撐樑
13‧‧‧高頻天線
13a‧‧‧外側天線部
13b‧‧‧中間天線部
13c‧‧‧內側天線部
51‧‧‧第1線
52‧‧‧第2線
53‧‧‧第3線
54‧‧‧第4線
201‧‧‧長邊側分割片
202‧‧‧短邊側分割片
203‧‧‧長邊中央分割片
204‧‧‧短邊中央分割片
205‧‧‧角隅分割片
G‧‧‧基板(矩形基板)
[圖1]概略地表示本發明之第1實施形態之感應耦合電漿處理裝置的剖面圖。
[圖2]表示使用於圖1之感應耦合電漿處理裝置之介電質窗的平面圖。
[圖3]表示使用於圖1之感應耦合電漿處理裝置之介電質窗及高頻天線的平面圖。
[圖4]表示分割為放射狀之介電質窗的模式圖。
[圖5]表示使用在金屬支撐樑設置從中央放射狀延伸之部份而形成8分割的介電質窗及環繞的高頻天線進行蝕刻時之蝕刻分布的圖。
[圖6]用於說明使用於本發明之第1實施形態之感應耦合電漿處理裝置之介電質窗之分割狀態的模式圖。
[圖7]表示使用於圖1之感應耦合電漿處理裝置之介電質窗之其他例的平面圖。
[圖8]表示圖7之介電質窗及高頻天線的平面圖。
[圖9]表示使用於本發明之第2實施形態之感應耦合電漿處理裝置之介電質窗的平面圖。
[圖10]表示使用於本發明之第2實施形態之感應耦合電漿處理裝置之介電質窗之其他例的平面圖。
[圖11]表示高頻天線之其他例的平面圖。
[圖12](A)圖係表示參考例之金屬窗的平面圖，(B)~(D)圖係表示使用於本發明之實施形態之介電質窗之例子的平面圖。
[圖13]表示電場強度比及角度之窗寬度比依存性的圖。
[圖14](A)~(C)圖係表示使用於圖1之感應耦合電漿處理裝置之介電質窗之另外其他例的平面圖。
[圖15](A)~(C)圖係表示使用於本發明之第2實施形態之感應耦合電漿處理裝置之介電質窗之其他例的平面圖。
[圖16](A)~(C)圖係表示使用於本發明之第2實施形態之感應耦合電漿處理裝置之介電質窗之另外其他例的平面
圖。
[圖17]表示以往之介電質窗的圖。
[圖18]表示在以往的介電質窗追加具有淋浴功能之金屬支撐樑之例子的圖。
以下，參閱添加圖式對本發明之實施形態進行說明。
<第1實施形態>
圖1係概略地表示本發明之第1實施形態之感應耦合電漿處理裝置的剖面圖。圖1所示之感應耦合電漿處理裝置，係例如可使用於在矩形基板例如FPD用玻璃基板上形成薄膜電晶體時的金屬膜、ITO膜、氧化膜等的蝕刻，或光阻膜的灰化處理等的電漿處理。在此，FPD例如有液晶顯示器(LCD)、電致發光(Electro Luminescence；EL)顯示器、電漿顯示器面板(PDP)等。又，並不限於FPD用玻璃基板，亦可對太陽電池面板用玻璃基板使用上述同樣的電漿處理。
該電漿處理裝置係具有由導電性材料例如內壁面被陽極氧化處理的鋁所構成的角筒形狀之氣密的本體容器1。該本體容器1係組裝成可分解，且藉由接地線1a進行電性接地。本體容器1係藉由與本體容器1絕緣而形成之矩形狀的介電質窗2上下區隔成天線室3及處理室4。介電
質窗2係構成處理室4的頂壁。
在天線室3的側壁3a與處理室4的側壁4a之間，設有突出至本體容器1內側之金屬製的支撐棚架(金屬支撐棚架)5及金屬製的支撐樑(金屬支撐樑)6。金屬支撐棚架5及金屬支撐樑6，係例如由鋁所構成。介電質窗2係如後述，分割成由氧化鋁等陶瓷或石英等的介電質所形成的介電質窗片，而在分割的狀態下，被金屬支撐棚架5及金屬支撐樑6所支撐。金屬支撐樑6，係藉由複數根懸吊具(未圖示)而成為吊掛在本體容器1之頂棚的狀態。金屬支撐棚架5及金屬支撐樑6，係亦可被介電質構件被覆。
金屬支撐樑6係亦可兼作為處理氣體供給用的淋浴頭框體。金屬支撐樑6兼作為淋浴頭框體時，如圖示般，在金屬支撐樑6的內部形成有平行於被處理基板之被處理面而延伸的氣體流路8。在氣體流路8中，形成有對處理室4內噴出處理氣體之複數個氣體吐出孔8a。氣體流路8係從處理氣體供給系統20經由氣體供給管20a來供給處理氣體，從氣體吐出孔8a對處理室4之內部吐出處理氣體。另外，處理氣體係亦能夠改用從支撐樑6予以供給，或同時設置與介電質窗2個別而設之陶瓷製的淋浴構件來吐出處理氣體。
在介電質窗2上的天線室3內，配置有面對介電質窗2的高頻天線13。高頻天線13係藉由由絕緣構件所構成的隔板14來與介電質窗2隔開而配置。
高頻天線13係經由供電構件15、供電線16、
匹配器17，連接有第1高頻電源18。且，電漿處理的期間，從第1高頻電源18經由匹配器17、供電線16及供電構件15供給例如13．56MHz之高頻電力至高頻天線13，藉此，在處理室4內的電漿產生區域形成感應電場，藉由該感應電場從複數個氣體吐出孔8a供給的處理氣體會在處理室4內的電漿產生區域被電漿化。
在處理室4內的下方，以夾著介電質窗2且與高頻天線13對向的方式設有用於載置作為被處理基板之矩形狀的FPD用玻璃基板(以下簡稱基板)G的載置台23。載置台23係以導電性材料，例如表面被陽極氧化處理的鋁所構成。被載置於載置台23的基板G，係藉由靜電夾盤(未圖示)被吸附保持。
載置台23是被收納於絕緣體框24內，且被中空的支柱25所支撐。支柱25係一面維持氣密狀態一面貫通本體容器1的底部，且被配設在本體容器1外的升降機構(未圖示)所支撐，在進行基板G的搬出入時藉由升降機構來將載置台23驅動於上下方向。另外，在收納載置台23的絕緣體框24與本體容器1的底部之間，配設有氣密地包圍支柱25的波紋管26，藉此，即使載置台23的上下動作，亦可保證處理容器4內的氣密性。並且，在處理室4的側壁4a設有用於搬入搬出基板G的搬入搬出口27a及予以開關的閘閥27。
載置台23係藉由設於中空之支柱25內的供電線25a經由匹配器28而連接第2高頻電源29。該第2高頻電
源29，係在進行電漿處理期間，將偏壓用的高頻電力例如頻率為3．2MHz的高頻電力施加於載置台23。藉由由該偏壓用的高頻電力產生的自給偏壓，使在處理室4內產生之電漿中的離子有效地被引入至基板G。
而且，在載置台23內，為了控制基板G的溫度，而設有由陶瓷加熱器等的加熱手段或冷媒流路等所構成的溫度控制機構、及溫度感測器(皆未圖示)。對於該些機構或構件的配管或配線，皆通過中空的支柱25來導出至本體容器1外。
在處理室4的底部，經由排氣管31來連接包含真空泵等的排氣裝置30。藉由該排氣裝置30來對處理室4進行排氣，電漿處理中，處理室4內會被設定維持於預定的真空環境(例如1.33Pa)。
在被載置於載置台23之基板G的背面側形成有冷卻空間(未圖示)，設有用於供給He氣體(作為一定之壓力的熱傳達用氣體)的He氣體流路41。藉由如此在基板G的背面側供給熱傳達用氣體，可在真空下迴避基板G的溫度上昇或溫度變化。
該電漿處理裝置之各構成部，係形成為被連接至由微處理器(電腦)所構成的控制部100來予以控制的構成。又，在控制部100連接由鍵盤或顯示器等所構成之使用者介面101，該鍵盤是供操作員進行為了管理電漿處理裝置而輸入指令等的輸入操作，該顯示器是使電漿處理裝置的運轉狀況可視化顯示。而且，在控制部100連接有
記憶部102，該記憶部102是儲存有用於藉由控制部100的控制來實現在電漿處理裝置所被實行的各種處理之控制程式，或用於因應處理條件來使處理實行於電漿處理裝置的各構成部之程式亦即處理程式。處理程式係被記憶於記憶部102中的記憶媒體。記憶媒體係亦可為內藏於電腦之硬碟或半導體記憶體，或亦可為CDROM、DVD、快閃記憶體等的可攜帶性者。又，亦可從其他裝置例如經由專線來使處理程式適當傳送。且，因應所需，以來自使用者介面101的指示等，從記憶部102呼叫任意之處理程式，並使實行於控制部100，在控制部100的控制下，進行在電漿處理裝置中所期望的處理。
接下來，參閱圖2及圖3對介電質窗2及高頻天線13進行說明。
圖2係表示介電質窗，圖3係表示介電質窗及高頻天線的平面圖。
如圖2所示，矩形狀的介電質窗2係具有長邊2a與短邊2b。介電質窗2係藉由金屬支撐樑6分割成包含長邊2a之2個長邊側分割片201與包含短邊2b之2個短邊側分割片202，且長邊側分割片201與短邊側分割片202係以使徑向之寬度相等的方式來予以分割。
具體而言，介電質窗2係在將從其4個角落朝向45°的方向延伸之4條線設為第1線51，將連結第1線51中分別夾著短邊2b之2條線所交會的2個交點P且與長邊平行的線設成第2線52時，藉由第1線51及第2線52分割為2個之
長邊側分割片201與2個之短邊側分割片202。在包含第1線51及第2線52的預定寬度存在有金屬支撐樑6，長邊側分割片201與短邊側分割片202係被金屬支撐樑6所支撐。
高頻天線13係以在介電質窗2的面內沿圓周方向環繞的方式予以設置，在本例中，在徑向隔著間隔同心狀地具有環繞3圈的外側天線部13a與中間天線部13b與內側天線部13c之天線部，任一輪廓皆形成與介電質窗2相同的矩形狀。在本例中，該些天線部係形成為環狀。
在處理室4內，在高頻天線13之天線線正下方的空間雖產生有電漿，但此時，由於因應於高頻天線13之天線線正下方之各位置中的電場強度，具有高電漿密度區域與低電漿密度區域的分佈，因此，使高頻天線13形成為在徑向隔著間隔具有環繞3圈的外側天線部13a與中間天線部13b與內側天線部13c之天線部者，而能夠調整該些阻抗並獨立控制電流值，且控制作為感應耦合電漿之全體的密度分布。
另外，介電質窗2的分割形態或高頻天線13的形狀只不過是例示，如後述，可使用各種樣態。
接下來，說明使用如以上所構成之感應耦合電漿處理裝置，對基板G施予電漿處理例如電漿蝕刻處理時之處理動作。
首先，在將閘閥27打開的狀態下，從搬入搬出口27a藉由搬送機構(未圖示)將基板G搬入至處理室4內並載置於載置台23之載置面後，藉由靜電夾盤(未圖示)將
基板G固定於載置台23上。接下來，使從處理氣體供給系統20供給至處理室4內的處理氣體從兼作為淋浴頭框體之金屬支撐樑6之氣體吐出孔8a吐出至處理室4內，並透過藉由排氣裝置30經由排氣管31對處理室4內進行真空排氣，將處理室內維持於例如0.66~26.6Pa左右之壓力環境。
又，此時，在基板G之背面側的冷卻空間中，為了迴避基板G的溫度上昇或溫度變化，而經由He氣體流路41供給作為熱傳達用氣體之He氣體。
接下來，從高頻電源18將例如1MHz以上27MHz以下之高頻施加至高頻天線13，藉此，經由介電質窗2在處理室4內產生均勻的感應電場。如此一來，藉由所產生的感應電場，在處理室4內的處理氣體會電漿化，而產生高密度的感應耦合電漿。藉由該電漿，對基板G進行作為電漿處理之例如電漿蝕刻處理。
在該情況下發現了，隨著介電質窗2的大型化，雖被分割成複數個介電質窗片，但，此時若將介電質窗2分割成放射狀，則感應電場的電場強度分布會變得不均勻而電漿處理的均勻性會變差。
關於該觀點，參照圖4之模式圖進行說明。圖4係表示分割為放射狀之介電質窗的模式圖。在圖4中，為了方便起見，將高頻天線13描繪成2圈環狀天線，省略金屬支撐樑6。如圖4所示，在將矩形狀的介電質窗2進行典型之放射狀分割亦即對角線分割的情況下，包含長邊2a之長邊側分割片201'之徑向的寬度(亦即從介電質窗2之中心
起至長邊2a的距離)係將短邊2b的長度設為B時形成為B/2。另一方面，包含短邊2b之短邊側分割片區域202'之徑向的寬度(亦即從介電質窗2之中心起至短邊2b的距離)，係將長邊2a之長度設為A時形成為A/2。因此，使短邊側分割片202'之徑向的寬度形成為大於長邊側分割片201'之徑向的寬度。在此，由於高頻天線13的圈數在長邊側分割片201'及短邊側分割片202'中是相同的，因此，徑向的寬度越小，將導致對應於長邊側分割片201'之部份其感應電場的電場強度變大。因此，對應於長邊側分割片201'之部份其電流密度會變大且電漿會變強，而電漿的均勻性會下降。
如上述，像這樣的問題，係如圖17所示亦同樣會在記載於專利文獻3中的技術時產生，該專利文獻3係利用在金屬支撐樑設置從中央放射狀延伸之部份而形成8分割的介電質窗，使其不構成平行於高頻天線的閉合電路。
實際上，在使用圖17所示之介電質窗及高頻天線的電漿處理裝置中進行蝕刻處理時，基板的蝕刻分布會形成為如圖5所示。圖5係表示將基板G之內側及外側短邊中央部的蝕刻速率分別設為1.00後之各部份之蝕刻速率的樣態，而短邊中央部的蝕刻速率係低於長邊中央部。
於此，在本實施形態中，將矩形狀的介電質窗2分割成包含長邊2a之長邊側分割片201與包含短邊2b之短邊側分割片202，且長邊側分割片201與短邊側分割片
202係以徑向的寬度為相等的方式予以分割。具體而言，如圖2所示，介電質窗2係具有：4條第1線51，從其4個角落朝向45°的方向延伸；及第2線52，連結第1線51中分別夾著短邊2b之2條線所交會的2個交點P且與長邊2a平行，藉由該些第1線51及第2線52分割為長邊側分割片201與短邊側分割片202。因此，對應於圖4而模式地表示之圖6般，長邊側分割片201之徑向的寬度及短邊側分割片202之徑向的寬度，皆形成為B/2。因此，由於長邊側分割片201及短邊側分割片202其高頻天線13的圈數相同且徑向的寬度亦相同，因此對應於該些之部份的感應電場之電場強度會相同而能夠形成均勻的電漿。
圖7、圖8，係表示使本實施形態應用於不構成有平行於高頻天線之閉合電路的分割態樣之介電質窗的例子。圖7係表示介電質窗的平面圖，圖8係表示介電質窗及高頻天線的平面圖。在該例中，長邊2a及短邊2b係分別被分割成3個，介電質窗2係形成為8分割型，該8分割型係藉由金屬支撐樑6被分割成：2個長邊中央分割片203，形成於相當於長邊中央的部份；2個短邊中央分割片204，形成於相當於短邊中央的部份；及4個角隅分割片205，包含長邊端部及短邊端部。且，長邊中央分割片203與短邊中央分割片204係以徑向的寬度為相等的方式予以分割。長邊2a及短邊2b的分割數係亦可為3個以上。
具體而言，在將從介電質窗2的4個角落朝向45°方向延伸的線設為第1線51，將連結第1線51中分別夾
著短邊2b之2條線所交會的2個交點P且與長邊平行的線設成第2線52，將一對長邊2a分別3分割的線設為第3線53，將一對短邊2b分別3分割的線設為第4線54，將前述第1線51與前述第3線53與前述第4線54的交點設為交點Q時，介電質窗2係被分割成：2個長邊中央分割片203，以第2線52、從一方之長邊2a延伸的2條第3線53、第1線51之交點P與交點Q之間的部份來區隔；2個短邊中央分割片204，以從一方之短邊2b延伸的2條第4線54、第1線51之交點P與交點Q之間的部份來區隔；及4個角隅分割邊205，以第3線53與第4線54來區隔。在第2線52、第3線53、第4線54、及第1線51的交點P與交點Q之間的部份亦即分割部份中，以預定的寬度存在有金屬支撐樑6，該些分割片係被金屬支撐樑6所支撐。
高頻天線13係與圖3相同，同心狀地具有環繞3圈的外側天線部13a與中間天線部13b與內側天線部13c之天線部，任一輪廓皆形成與介電質窗2相同的矩形狀。
在本例中，長邊中央分割片203之徑向的長度及短邊中央分割片204之徑向的長度，皆形成為短邊2b之長度的1/2而使兩者相等。因此，由於長邊中央分割片203及短邊中央分割片204其高頻天線13的圈數相同且徑向的寬度亦相同，因此對應於該些之部份的感應電場之電場強度會相同而能夠形成均勻的電漿。
又，如此一來，即使是將介電質窗2的長邊2a及短邊2b分割為3個的分割形態，金屬支撐樑6亦不會構成
有平行於高頻天線13的閉合電路，因此，在金屬支撐樑6並不會產生反電動勢且金屬支撐樑6正下方的電漿不會變弱。
<第2實施形態>
接下來，對本發明之第2實施形態進行說明。
在第1實施形態中，介電質窗2的金屬支撐樑6並不一定需要具有吐出處理氣體之淋浴頭框體的功能，又，即使金屬支撐樑6具有淋浴頭框體的功能，亦容許附加之陶瓷製的淋浴構件，在本實施形態中，係使第1實施形態的金屬支撐樑構成為淋浴頭框體，且除了附加的金屬支撐樑亦具有構成為僅從金屬支撐樑供給處理氣體的介電質窗。
在第1實施形態中，為了使介電質窗2形成為考慮電漿均勻性的分割態樣，而使用金屬支撐樑6。因此，即使將金屬支撐樑6使用來作為淋浴頭框體，特別是在對應於介電質窗2之中央的部份亦會有處理氣體的供給不足夠的情況。在像這樣的情況下，以往個別設置配置成英國國旗狀之氣體吐出孔之陶瓷製的淋浴構件。
但是，由於陶瓷製的淋浴構件較昂貴，因此成本會上升。又，在處理室內形成有凹凸，故，副產物會變得容易附著且會變得容易產生其剝落所致的微粒。
因此，在本實施形態中，如圖9所示，將金屬支撐樑使用來作為淋浴頭框體，並可僅從金屬支撐樑供給足夠的處理氣體，除了圖2、3所示之介電質窗2的金屬支
撐樑6，亦使用設置通過中心之十字狀之金屬支撐樑6a的介電質窗2'。
在該情況下，藉由金屬支撐樑6a，使長邊側分割片201進一步被分割成第1分割片201a及第2分割片201b，使短邊側分割片202進一步被分割成第1分割片202a及第2分割片202b。
又，圖10係除了作為第1實施形態之其他例之圖7、8所示之介電質窗2的金屬支撐樑6，亦使用設置通過中心之十字狀之金屬支撐樑6a的介電質窗2'之例子。在圖10的例子中，進一步設置有沿著第1線51從交點Q連結介電質窗2'之角部的金屬支撐樑6b。
在圖10的例子中，藉由金屬支撐樑6a，使長邊中央分割片203進一步被分割成第1分割片203a及第2分割片203b，且使短邊中央分割片204進一步被分割成第1分割片204a及第2分割片204b，又，藉由金屬支撐樑6b，使角隅分割片205進一步被分割成第1分割片205a及第2分割片205b。
第1實施形態的介電質窗2，係為使長邊側的分割片與短邊側的分割片之徑向的寬度相同，而在其中央部沿著作為分割線之平行於長邊2a的第2線52設有金屬支撐樑6，在中心處並不存在金屬支撐樑6的交叉部份。因此，即使在該介電質窗2的金屬支撐樑6追加通過中心之十字狀的金屬支撐樑6a而構成介電質窗2'，亦不會產生圖18所示般之其中心之金屬支撐樑的集中，且電漿密度不會在
處理室4的中央部下降。又，在圖10的例子中，由於金屬支撐樑6a係被設於與高頻天線13交叉，因此，亦不存在有沿著高頻天線13所產生的閉迴路電路。
又，如此一來，藉由附加金屬支撐樑6a、6b，可進一步使介電質窗的分割數增加，而更容易對應伴隨著裝置更大型化所致之介電質窗的大型化。
<感應電場之電場強度比>
接下來，對包含短邊2b之第2分割片202與包含長邊2a之第1分割片201之感應電場的電場強度比進行說明。
感應電場之電場強度E係如下述第(1)式，與天線之電流量I與捲繞數n成比例，而與窗寬度(徑向之寬度)d成反比例。
從第(1)式，可知感應電場之電場強度係因應窗寬度d的寬度而變化。當窗寬度d沿徑向變寬時，與窗寬度d較窄的情況相比，則必須更廣泛地產生電漿。因此，感應電場E之電場強度會減弱，且電漿會減弱。相反地，若窗寬度d沿徑向變窄，則感應電場E之電場強度會增強。
例如，如圖12(A)所示，第1線51'為對角線狀時，包含短邊2b之第2分割片202'之感應電場E的電場強度為最弱。在圖12(A)所示的例子中，假如將第2分割片202'之窗寬度dB(=a)與第1分割片201'之窗寬度dA(=b)的窗寬度比a/b設為1.3。
以下，將窗寬度比a/b如圖12(B)所示縮短為1.1時，則第2分割片202之窗寬度dB(=a)會變窄，且第2分割片202之電場強度會增強。且，如圖12(C)所示，當窗寬度比a/b變為1時，第2分割片202之電場強度會進一步增強，且第2分割片202及第1分割片201兩者之感應電場E的電場強度會相等。且，如圖12(D)所示，若窗寬度比a/b未滿1例如設為0.9時，則在第2分割片202與第1分割片201其感應電場E的電場強度將逆轉。
包含圖12(A)~(D)所示之長邊2a之第1分割片201'及201的電場強度EA，係EA=I×n/dA…(2)
又，包含短邊2b之第2分割片202'及202的電場強度EB，係EB=I×n/dB…(3)
第2分割片202'及202之電場強度EB與第1分割片201'及201之電場強度EA的比“EB/EA”，係EB/EA=(I×n/dB)/(I×n/dA)…(4)
在第1分割片201'及201與第2分割片202'及202中，因為天線之電流量I與捲繞數n相等，從而形成EB/EA=(1/dB)/(1/dA)=dA/dB…(5)
從窗寬度dA為第1分割片201'及201之徑向的窗寬度b，相同地窗寬度dB為第2分割片202'及202之徑向的窗寬度a，從而形成EB/EA=b/a…(6)
如第(6)所示，感應電場E之電場強度比“EB/EA”，係與第1分割片201'及201之徑向的窗寬度a和第2分割片202'及202之徑向之窗寬度b的窗寬度比“a/b”成反比例。
表1係表示形成有窗寬度a、窗寬度b、窗寬度比a/b、電場強度比EB/EA及第1線51'或51與長邊2a之角度θ的表。
又，圖13係表示電場強度比及角度之窗寬度比依存性的圖。
如圖13所示，隨著窗寬度比a/b之值從“1”偏離，感應電場之電場強度比EB/EA的值亦從“1”偏離。這是表示窗寬度比a/b從“1”偏離，而在第2分割片202'及202產生之感應電場EB與在第1分割片201'及201產生之感應電場EA的偏離變大之情況。
實際進行處理時，感應電場EB與感應電場EA的差較小(較佳的是感應電場EB與感應電場EA的差小到幾乎沒有)係對均勻的處理較有效。但，實際上，感應電場EB與感應電場EA的差係可預估到某種程度上的容許誤差。若從實用之觀點來考慮，則容許誤差的一例約為±20
~25%的範圍。例如，在使感應電場EB與感應電場EA的差抑制在約±20~25%以內，則將感應電場之電場強度比EB/EA抑制在約0.8以上1.2以下的範圍即可。為此，如圖13中的範圍M1所示，將窗寬度比a/b設定成0.8以上1.2以下的範圍，分割第1分割片201與第2分割片202即可。
又，將窗寬度比a/b設定在0.8以上1.2以下的範圍是指形成有第1線51與第1分割片201之長邊2a的角度θ亦從45°偏移。例如，如圖13所示，即使以將角度θ設為從45°偏差約±6°(約39°以上約51°以下的範圍)之範圍M2的方式來設定角度θ，亦能夠將感應電場E之電場強度比EB/EA抑制在約0.8以上1.2以下的範圍。
又，若以從45°偏差約±6°(約39°以上約51°以下的範圍)之範圍的方式來設定角度θ，亦能夠將窗寬度比a/b設定在0.8以上1.2以下的範圍。
如此一來，能夠藉由將窗寬度比a/b設在0.8以上1.2以下之範圍及/或將形成有第1線51與第1分割片201之長邊2a之角度θ設在從45°偏差約±6°(約39°以上約51°以下的範圍)之範圍的方式，得到可將感應電場之電場強度比EB/EA抑制在約0.8以上1.2以下之範圍的感應耦合電漿處理裝置。
又，像這樣的窗寬度比a/b之設定，係亦適用於如圖14(A)~(C)所示，參閱圖7、圖8所說明的介電質窗2或如圖15(A)~(C)所示，參閱圖9所說明的介電質窗2'、如圖16(A)~(C)所示，參閱圖10所說明的介電質窗2'。
另外，本發明係不限定於上述實施形態，可進行各種變形。
例如，在上述實施形態中，雖表示了將同心狀地設置環繞3圈之天線部的樣態作為高頻天線，但亦可為僅1圈的天線部，亦可為2圈的天線部，亦可為4圈以上。藉由設置2個以上的天線部，可調整各天線部之阻抗並獨立加以控制電流值，而控制作為感應耦合電漿全體的密度分布。又，作為構成高頻天線的天線部係以環狀之樣態為例進行了說明，但只要是在對應於介電質窗的面內沿著圓周方向環繞而設即可，亦可為螺旋狀等、其他形狀。例如，能夠以圖11所示之多重漩渦天線為例。在圖11的例子中，係將4條天線線131，132，133，134各錯開90°位置捲繞而形成全體為漩渦狀的多重(四重)天線，天線線之配置區域係大致呈框狀。
又，上述實施形態雖例示蝕刻裝置作為感應耦合電漿處理裝置的一例，但並不限於蝕刻裝置，亦可適用於CVD成膜等其他的電漿處理裝置。
又，雖表示使用FPD用基板作為被處理基板之例，但只要是矩形基板亦可適用於對太陽電池面板用基板等其他基板之電漿處理。
2‧‧‧介電質窗
6‧‧‧金屬支撐樑
2a‧‧‧長邊
2b‧‧‧短邊
51‧‧‧第1線
52‧‧‧第2線
201‧‧‧長邊側分割片
202‧‧‧短邊側分割片
P‧‧‧交點
Claims (11)
- 一種感應耦合電漿處理裝置，係對矩形狀之基板施予感應耦合電漿處理的感應耦合電漿處理裝置，其特徵係具備：處理室，收容基板；高頻天線，用於在配置有前述處理室內之基板的區域產生感應耦合電漿；及介電質窗，呈矩形狀，被配置於產生有前述感應耦合電漿之電漿產生區域與前述高頻天線之間，並對應於基板而設，前述高頻天線係以在對應於前述介電質窗之面內環繞的方式而設，前述介電質窗係藉由金屬製之支撐樑被分割為複數個分割片，使形成含有包含長邊的第1分割片與包含短邊的第2分割片，且前述第2分割片之徑向的寬度a與前述第1分割片之徑向的寬度b之比a/b係分割為0.8以上1.2以下之範圍。
- 如申請專利範圍第1項之感應耦合電漿處理裝置，其中，前述介電質窗，係在將從其4個角落朝向45°±6°方向延伸的線設為第1線，將連結前述第1線中分別夾著前述短邊之2條線所交會的2個交點且與前述長邊平行的線設為第2線時，藉由沿著前述第1線及前述第2線而設之前述金屬製的支撐樑，來分割為前述第1分割片與前述第2分割片。
- 如申請專利範圍第1項之感應耦合電漿處理裝置，其中，前述介電質窗，係前述長邊及前述短邊被分別設為3分割以上，在前述金屬製的支撐樑中，不存在有沿著前述高頻天線而產生的閉迴路電路。
- 如申請專利範圍第3項之感應耦合電漿處理裝置，其中，在將從前述介電質窗的4個角落朝向45°±6°方向延伸的線設為第1線，將連結前述第1線中分別夾著前述短邊之2條線所交會的2個第1交點且與前述長邊平行的線設為第2線，將一對長邊分別3分割的線設為第3線，將一對短邊分別3分割的線設為第4線，將前述第1線與前述第3線與前述第4線的交點設為第2交點時，前述介電質窗，係具有：2個前述第1分割片，以前述第2線、從一方之前述長邊延伸的2條前述第3線、前述第1線之前述第1交點與前述第2交點之間的部份來區隔，且包含前述長邊而形成於前述長邊的中央部；2個前述第2分割片，以從一方之前述短邊延伸的2條前述第4線、前述第1線之前述第1交點與前述第2交點之間的部份來區隔，且包含前述短邊而形成於前述短邊的中央部；及4個第3分割片，以前述第3線與前述第4線來區隔，形成於前述介電質窗的角部，該些分割片係藉由前述金屬製 的支撐樑來予以分割。
- 一種感應耦合電漿處理裝置，係對矩形狀之基板施予感應耦合電漿處理之感應耦合電漿處理裝置，其特徵係具備：處理室，收容基板；高頻天線，用於在配置有前述處理室內之基板的區域產生感應耦合電漿；介電質窗，呈矩形狀，被配置於產生有前述感應耦合電漿之電漿產生區域與前述高頻天線之間，並對應於基板而設；及氣體供給部，對前述處理室供給用於形成電漿的處理氣體，前述高頻天線係以在對應於前述介電質窗之面內環繞的方式而設，前述介電質窗係藉由金屬製之第1支撐樑來進行分割為複數個分割片的第1分割，使形成含有包含長邊之第1分割片與包含短邊之第2分割片，且前述第2分割片之徑向的寬度a與前述第1分割片之徑向的寬度b之比a/b係分割為0.8以上1.2以下之範圍，而且，前述複數個分割片的至少一部份係藉由通過前述介電質窗中心而設之金屬製的第2支撐樑來進行第2分割，前述第1支撐樑及前述第2支撐樑，係具有處理氣體流通的氣體流路與吐出處理氣體的複數個氣體吐出孔，且具 有前述氣體供給部的功能。
- 如申請專利範圍第5項之感應耦合電漿處理裝置，其中，前述第2支撐樑係十字狀地設成通過前述介電質窗的中心。
- 如申請專利範圍第5或6項之感應耦合電漿處理裝置，其中，前述介電質窗，係在將從其4個角落朝向45°±6°方向延伸的線設為第1線，將連結前述第1線中分別夾著前述短邊之2條線所交會的2個交點且與前述長邊平行的線設為第2線時，前述第1支撐樑係沿著前述第1線及前述第2線而設，藉由前述第1支撐樑，分割為前述第1分割片與前述第2分割片。
- 如申請專利範圍第5或6項之感應耦合電漿處理裝置，其中，前述介電質窗，係前述長邊及前述短邊藉由前述第1支撐樑分別設為3分割以上，在前述第1支撐樑及前述第2支撐樑中，不存在有沿著前述高頻天線而產生的閉迴路電路。
- 如申請專利範圍第8項之感應耦合電漿處理裝置，其中，在將從前述介電質窗的4個角落朝向45°±6°方向延伸的線設為第1線，將連結前述第1線中分別夾著前述短邊之2條線所交會的2個第1交點且與前述長邊平行的線設為第2 線，將一對長邊分別3分割的線設為第3線，將一對短邊分別3分割的線設為第4線，將前述第1線與前述第3線與前述第4線的交點設為第2交點時，前述介電質窗，係具有：2個前述第1分割片，以前述第2線、從一方之前述長邊延伸的2條前述第3線、前述第1線之前述第1交點與前述第2交點之間的部份來區隔，且包含前述長邊而形成於前述長邊的中央部；2個前述第2分割片，以從一方之前述短邊延伸的2條前述第4線、前述第1線之前述第1交點與前述第2交點之間的部份來區隔，且包含前述短邊而形成於前述短邊的中央部；及4個第3分割片，以前述第3線與前述第4線來區隔，形成於前述介電質窗的角部，該些分割片係藉由前述第1支撐樑來予以分割。
- 如申請專利範圍第1~9項中任一項之感應耦合電漿處理裝置，其中，前述高頻天線，係構成將在對應於前述介電質窗之面內沿著前述介電質窗之圓周方向環繞而設的複數個天線部配置成同心狀。
- 如申請專利範圍第1~10項中任一項之感應耦合電漿處理裝置，其中，在前述高頻天線施加1MHz以上27MHz以下的高頻。
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