誘導結合プラズマ処理装置
【課題】大型基板に対して容量結合成分によるプラズマ密度の低下および電界分布の偏りによるプラズマ密度の不均一が生じずに、より高密度なプラズマで均一なプラズマ処理を行うことができる誘導結合プラズマ処理装置を提供すること。
【解決手段】高周波アンテナ１３に高周波電力を供給することにより処理室４内に誘導結合プラズマを形成して基板Ｇにプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、高周波アンテナ１３は、アンテナ線４６，４７，４８，４９，５０，５１，５２の存在密度が疎になる部分63と密になる部分61,62を有するとともに、その中心部分60にアンテナ線が存在しないように構成され、高周波アンテナ１３とプラズマ間の容量結合が所望の値に低下する程度に、その全部が誘電体壁２から離間している。
【解決手段】高周波アンテナ１３に高周波電力を供給することにより処理室４内に誘導結合プラズマを形成して基板Ｇにプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、高周波アンテナ１３は、アンテナ線４６，４７，４８，４９，５０，５１，５２の存在密度が疎になる部分63と密になる部分61,62を有するとともに、その中心部分60にアンテナ線が存在しないように構成され、高周波アンテナ１３とプラズマ間の容量結合が所望の値に低下する程度に、その全部が誘電体壁２から離間している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に対してエッチング等の処理を施す誘導結合プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）等の製造工程においては、ガラス基板に所定の処理を施すために、プラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ成膜装置等の種々のプラズマ処理装置が用いられる。このようなプラズマ処理装置としては従来、容量結合プラズマ処理装置が多用されていたが、近時、高真空度で高密度のプラズマを得ることができるという大きな利点を有する誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）処理装置が注目されている。
【０００３】
誘導結合プラズマ処理装置は、被処理基板を収容する処理容器の誘電体窓の外側に高周波アンテナを配置し、処理容器内に処理ガスを供給するとともにこの高周波アンテナに高周波電力を供給することにより、処理容器内に誘導結合プラズマを生じさせ、この誘導結合プラズマによって被処理基板に所定のプラズマ処理を施すものである。誘導結合プラズマ処理装置の高周波アンテナとしては、渦巻き状の平面アンテナが多用されている。
【０００４】
ところで、近時、ＬＣＤガラス基板の大型化が進み、そのため誘導結合プラズマ処理装置も大型化せざるを得ず、それに対応して高周波アンテナも大型化している。
【０００５】
しかし、うずまき状の高周波アンテナをそのまま大型化すると、アンテナ長が長くなり、アンテナインピーダンスが高くなって、高周波アンテナに供給する高周波電力の整合がとりにくくなるとともに、アンテナ電位が高くなるという問題がある。アンテナ電位が高くなると、高周波アンテナとプラズマとの間の容量結合が強まって、誘導結合プラズマを効果的に形成することができないとともに、電界分布に偏りが生じてプラズマ密度が不均一になり、処理が不均一になるという問題が発生する。
【０００６】
アンテナインピーダンスを低下させる技術としては、高周波アンテナを平面内にて多重化してインダクタンスを低減することによるものが知られている（特許文献１等）。
【０００７】
しかしながら、従来の多重化アンテナは中央に分岐部があるため、多重化が進むと分岐部が平板化して容量結合成分が増加して十分なプラズマ密度が得られなくなってしまい、また、上述のように基板が大型化した場合、このようなアンテナの多重化による電界分布の偏りを防止する効果にも限界がある。このため、容量結合成分をより減少させ、かつ電界分布の偏りによる処理の不均一をさらに改善して、より高密度なプラズマで均一なプラズマ処理を実現することが強く望まれている。
【特許文献１】特開平８−８３６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、大型基板に対して容量結合成分によるプラズマ密度の低下および電界分布の偏りによるプラズマ密度の不均一が生じずに、より高密度なプラズマで均一なプラズマ処理を行うことができる誘導結合プラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、被処理基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で被処理基板が載置される基板載置台と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気系と、前記処理室の上部壁を構成する誘電体壁と、前記処理室外の前記誘電体壁に対応する部分にアンテナ線を所定のパターンに形成して接地して設けられ、所定の高周波電力が供給されることにより前記処理室内に誘導電界を形成するための高周波アンテナと、前記高周波アンテナの中心部付近に高周波電源からの高周波電力を供給する給電部材とを具備し、前記高周波アンテナに高周波電力を供給することにより前記処理室内に誘導結合プラズマを形成して被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、前記高周波アンテナは、前記アンテナ線の存在密度が疎になる部分と密になる部分を有するとともに、その中心部分にアンテナ線が存在しないように構成されており、前記高周波アンテナとプラズマ間の容量結合が所望の値に低下する程度に、その全部が前記誘電体壁から離間していることを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置が提供される。
【００１０】
このように、高周波アンテナを、アンテナ線の存在密度が疎になる部分と密になる部分を有することによって、誘導電界の均一化（誘導電界分布の偏りの解消）が図れ、均一なプラズマを生成することができ、給電部分に対応する中心部分にアンテナ線が存在しないことによって、大型基板であっても、アンテナとプラズマの容量結合を低減し、プラズマ密度の低下を抑えることができる。また、高周波アンテナの全部を誘電体壁から適度に離間させることで、高周波アンテナとプラズマ間の容量結合を低下させることができる。
【００１１】
上記誘導結合型プラズマ処理装置において、前記高周波アンテナは、前記給電部材から前記アンテナ線が複数分岐して多重化されていることが好ましい。このように多重化することにより、インダクタンスを低減してアンテナインピーダンスを低下させ、アンテナ電位を低下させることができ、上記電界分布の不均一をより一層有効に解消することができるとともに、容量結合を生じ難くすることができる。このアンテナ線の数を８本として８重化することにより、このような効果を極めて高いものとすることができる。
【００１２】
アンテナ線には１個または複数個のコンデンサが直列に介在されていることが好ましい。これによりアンテナインピーダンスを低下させ、アンテナ電位を低下させることができる。また、多重化したアンテナにおいては、複数のアンテナ線のいずれにも１個または複数個のコンデンサを直列に介在させることにより、多重化との相乗作用によりアンテナインピーダンスを低下させる効果を一層高めることができる。
【００１３】
高周波アンテナにおいて、中央部分が周縁部分よりも誘電体壁からの距離が大きくなるようにしてもよい。これにより、アンテナの最も電位の高い給電部近傍部分を誘電体壁からより離隔させて容量結合成分を有効に低減させることができる。この場合に、アンテナの周縁部分を誘電体壁に接触させ、中央部分のみを誘電体壁から離間するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、略平面的に配置された高周波アンテナを、アンテナ線の存在密度が疎になる部分と密になる部分を有し、かつ給電部分に対応する中心部分にアンテナ線が存在しないように構成し、さらに高周波アンテナの全部を誘電体壁から適度に離間させて容量結合成分が増加しないようにしたので、大型基板であっても容量結合成分によるプラズマ密度の低下および電界分布の偏りによるプラズマ密度の不均一が生じずに、より高密度なプラズマで均一なプラズマ処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係る誘導結合プラズマエッチング装置を示す断面図である。この装置は、例えばＬＣＤの製造においてＬＣＤガラス基板上に薄膜トランジスターを形成する際に、メタル膜、ＩＴＯ膜、酸化膜等をエッチングするために用いられる。
【００１６】
このプラズマエッチング装置は、導電性材料、例えば、内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状の気密な本体容器１を有する。この本体容器１は分解可能に組み立てられており、接地線１ａにより接地されている。本体容器１は、誘電体壁２により上下にアンテナ室３および処理室４に区画されている。したがって、誘電体壁２は処理室４の天井壁を構成している。誘電体壁２は、Ａｌ2Ｏ3等のセラミックス、石英等で構成されている。
【００１７】
誘電体壁２の下側部分には、処理ガス供給用のシャワー筐体１１が嵌め込まれている。シャワー筐体１１は十字状に設けられており、誘電体壁２を下から支持する構造となっている。なお、上記誘電体壁２を支持するシャワー筐体１１は、複数本のサスペンダ（図示せず）により本体容器１の天井に吊された状態となっている。
【００１８】
このシャワー筐体１１は導電性材料、望ましくは金属、例えば汚染物が発生しないようにその内面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。このシャワー筐体１１には水平に伸びるガス流路１２が形成されており、このガス流路１２には、下方に向かって延びる複数のガス吐出孔１２ａが連通している。一方、誘電体壁２の上面中央には、このガス流路１２に連通するようにガス供給管２０ａが設けられている。ガス供給管２０ａは、本体容器１の天井からその外側へ貫通し、処理ガス供給源およびバルブシステム等を含む処理ガス供給系２０に接続されている。したがって、プラズマ処理においては、処理ガス供給系２０から供給された処理ガスがガス供給管２０ａを介してシャワー筐体１１内に供給され、その下面のガス供給孔１２ａから処理室４内へ吐出される。
【００１９】
本体容器１におけるアンテナ室３の側壁３ａと処理室４の側壁４ａとの間には内側に突出する支持棚５が設けられており、この支持棚５の上に誘電体壁２が載置される。
【００２０】
アンテナ室３内には誘電体壁２の上に誘電体壁２に面するように高周波（ＲＦ）アンテナ１３が配設されている。この高周波アンテナ１３は絶縁部材からなるスペーサ１３ａにより誘電体壁２から５０ｍｍ以下の範囲で離間している。アンテナ室３の中央部付近には、鉛直に延びる４つの給電部材１６が設けられており、これら給電部材１６には整合器１４を介して高周波電源１５が接続されている。給電部材１６は、上記ガス供給管２０ａの周囲に設けられている。なお、高周波アンテナ１３の詳細については後述する。
【００２１】
プラズマ処理中、高周波電源１５からは、誘導電界形成用の例えば周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力が高周波アンテナ１３へ供給される。このように高周波電力が供給された高周波アンテナ１３により、処理室４内に誘導電界が形成され、この誘導電界によりシャワー筐体１１から供給された処理ガスがプラズマ化される。この際の高周波電源１５の出力は、プラズマを発生させるのに十分な値になるように適宜設定される。
【００２２】
処理室４内の下方には、誘電体壁２を挟んで高周波アンテナ１３と対向するように、ＬＣＤガラス基板Ｇを載置するための載置台としてのサセプタ２２が設けられている。サセプタ２２は、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。サセプタ２２に載置されたＬＣＤガラス基板Ｇは、静電チャック（図示せず）によりサセプタ２２に吸着保持される。
【００２３】
サセプタ２２は絶縁体枠２４内に収納され、さらに、中空の支柱２５に支持される。支柱２５は本体容器１の底部を気密状態を維持しつつ貫通し、本体容器１外に配設された昇降機構（図示せず）に支持され、基板Ｇの搬入出時に昇降機構によりサセプタ２２が上下方向に駆動される。なお、サセプタ２２を収納する絶縁体枠２４と本体容器１の底部との間には、支柱２５を気密に包囲するベローズ２６が配設されており、これにより、サセプタ２２の上下動によっても処理容器４内の気密性が保証される。また処理室４の側壁４ａには、基板Ｇを搬入出するための搬入出口２７ａおよびそれを開閉するゲートバルブ２７が設けられている。
【００２４】
サセプタ２２には、中空の支柱２５内に設けられた給電棒２５ａにより、整合器２８を介して高周波電源２９が接続されている。この高周波電源２９は、プラズマ処理中に、バイアス用の高周波電力、例えば周波数が６ＭＨｚの高周波電力をサセプタ２２に印加する。このバイアス用の高周波電力により、処理室４内に生成されたプラズマ中のイオンが効果的に基板Ｇに引き込まれる。
【００２５】
さらに、サセプタ２２内には、基板Ｇの温度を制御するため、セラミックヒータ等の加熱手段や冷媒流路等からなる温度制御機構と、温度センサーとが設けられている（いずれも図示せず）。これらの機構や部材に対する配管や配線は、いずれも中空の支柱２５を通して本体容器１外に導出される。
【００２６】
処理室４の底部には、排気管３１を介して真空ポンプ等を含む排気装置３０が接続される、この排気装置３０により、処理室４が排気され、プラズマ処理中、処理室４内が所定の真空雰囲気（例えば１．３３Ｐａ）に設定、維持される。
【００２７】
次に、上記高周波アンテナ１３の詳細な構成について説明する。
図２は高周波アンテナ１３を示す平面図である。図２に示すように、高周波アンテナ１３は、外形が正方形状の８重アンテナである。以下、便宜的に高周波アンテナ１３の中心を原点ＯとするＸＹ座標系によりこの高周波アンテナ１３について説明する。
【００２８】
この高周波アンテナ１３は、その中心部の周囲に、中心から略同一半径位置でかつ略９０°ずつずれた位置に給電部材１６に接続する４つの給電部４１、４２，４３，４４を有し、この各給電部から２つずつのアンテナ線が外側に延びて構成されている。具体的には、給電部４１からは２つのアンテナ線４５および４６が延びており、給電部４２からはアンテナ線４７および４８が延びており、給電部４３からはアンテナ線４９および５０が延びており、給電部４４からはアンテナ線５１および５２が延びている。そして、各給電部から延びる２つのアンテナ線は、互いに近接して平行に設けられている。
【００２９】
給電部４１から延びるアンテナ線４５および４６は、それぞれ、Ｙ軸負方向に向かって給電部４１からアンテナ周縁の中間位置まで延びる第１の直線部４５ａ，４６ａと、第１の直線部の終端位置で内側に９０°屈曲してアンテナ周縁までの中間位置まで延びる第２の直線部４５ｂ，４６ｂと、第２の直線部の終端位置で斜め外側に略４５°の角度で屈曲してアンテナ周縁部まで延びる第３の直線部４５ｃ，４６ｃと、第３の直線部４５ｃ，４６ｃの終端位置で屈曲して前記第１の直線部４５ａ，４６ａと略平行に延びる第４の直線部４５ｄ，４６ｄとを有している。また、内側のアンテナ線４６は外側のアンテナ線４５と同じ長さになるように、第４の直線部４６ｄの終端位置で９０°内側に屈曲した第５の直線部４６ｅを有している。そしてアンテナ線４５は第４の直線部４５ｄの終端で直列に接続されたコンデンサ１８を介して接地されており、アンテナ線４６は第５の直線部４６ｅの終端で直列に接続されたコンデンサ１８を介して接地されている。
【００３０】
給電部４１の時計回り方向に隣接する給電部４２から延びるアンテナ線４７および４８は、それぞれ、上記アンテナ線４５，４６の第１の直線部４５ａ，４６ａの方向から９０°ずれた方向、すなわちＸ軸負方向に向かって給電部４２からアンテナ周縁の中間位置まで延びる第１の直線部４７ａ，４８ａと、第１の直線部の終端位置で内側に９０°屈曲してアンテナ周縁までの中間位置まで延びる第２の直線部４７ｂ，４８ｂと、第２の直線部の終端位置で斜め外側に略４５°の角度で屈曲してアンテナ周縁部まで延びる第３の直線部４７ｃ，４８ｃと、第３の直線部４７ｃ，４８ｃの終端位置で屈曲して前記第１の直線部４７ａ，４８ａと略平行に延びる第４の直線部４７ｄ，４８ｄとを有している。また、内側のアンテナ線４８は外側のアンテナ線４７と同じ長さになるように、第４の直線部４８ｄの終端位置で９０°内側に屈曲した第５の直線部４８ｅを有している。そしてアンテナ線４７は第４の直線部４７ｄの終端で直列に接続されたコンデンサ１８を介して接地されており、アンテナ線４８は第５の直線部４８ｅの終端で直列に接続されたコンデンサ１８を介して接地されている。
【００３１】
給電部４２の時計回り方向に隣接する給電部４３から延びるアンテナ線４９および５０は、それぞれ、上記アンテナ線４７，４８の第１の直線部４７ａ，４８ａの方向から９０°ずれた方向、すなわちＹ軸正方向に向かって給電部４３からアンテナ周縁の中間位置まで延びる第１の直線部４９ａ，５０ａと、第１の直線部の終端位置で内側に９０°屈曲してアンテナ周縁までの中間位置まで延びる第２の直線部４９ｂ，５０ｂと、第２の直線部の終端位置で斜め外側に略４５°の角度で屈曲してアンテナ周縁部まで延びる第３の直線部４９ｃ，５０ｃと、第３の直線部４９ｃ，５０ｃの終端位置で屈曲して前記第１の直線部４９ａ，５０ａと略平行に延びる第４の直線部４９ｄ，５０ｄとを有している。また、内側のアンテナ線５０は外側のアンテナ線４９と同じ長さになるように、第４の直線部５０ｄの終端位置で９０°内側に屈曲した第５の直線部５０ｅを有している。そしてアンテナ線４９は第４の直線部４９ｄの終端で直列に接続されたコンデンサ１８を介して接地されており、アンテナ線５０は第５の直線部５０ｅの終端で直列に接続されたコンデンサ１８を介して接地されている。
【００３２】
給電部４３の時計回り方向に隣接する給電部４４から延びるアンテナ線５１および５２は、それぞれ、上記アンテナ線４９，５０の第１の直線部４９ａ，５０ａの方向から９０°ずれた方向、すなわちＸ軸正方向に向かって給電部４４からアンテナ周縁の中間位置まで延びる第１の直線部５１ａ，５２ａと、第１の直線部の終端位置で内側に９０°屈曲してアンテナ周縁までの中間位置まで延びる第２の直線部５１ｂ，５２ｂと、第２の直線部の終端位置で斜め外側に略４５°の角度で屈曲してアンテナ周縁部まで延びる第３の直線部５１ｃ，５２ｃと、第３の直線部５１ｃ，５２ｃの終端位置で屈曲して前記第１の直線部５１ａ，５２ａと略平行に延びる第４の直線部５１ｄ，５２ｄとを有している。また、内側のアンテナ線５２は外側のアンテナ線５１と同じ長さになるように、第４の直線部５２ｄの終端位置で９０°内側に屈曲した第５の直線部５２ｅを有している。そしてアンテナ線５１は第４の直線部５１ｄの終端で直列に接続されたコンデンサ１８を介して接地されており、アンテナ線５２は第５の直線部５２ｅの終端で直列に接続されたコンデンサ１８を介して接地されている。
【００３３】
そして、４つの給電部４１，４２，４３，４４の間のアンテナ線が存在しない中心部分６０の外側部分に、アンテナ線４５，４６，４７，４８，４９，５０，５１，５２の第１の直線部４５ａ，４６ａ，４７ａ，４８ａ，４９ａ，５０ａ，５１ａ，５２ａおよび第２の直線部４５ｂ，４６ｂ，４７ｂ，４８ｂ，４９ｂ，５０ｂ，５１ｂ，５２ｂが配置されたアンテナ線が密に存在する略正方形の中央部６１が形成され、第４の直線部４５ｄ，４６ｄ，４７ｄ，４８ｄ，４９ｄ，５０ｄ，５１ｄ，５２ｄが配置されたアンテナ線が密に存在する略正方形の周縁部６２が形成され、中央部６１と周縁部６２との間には第３の直線部４５ｃ，４６ｃ，４７ｃ，４８ｃ，４９ｃ，５０ｃ，５１ｃ，５２ｃが配置されたアンテナ線が疎に存在する中間部６３が形成されている。
【００３４】
アンテナ線４５，４６，４７，４８，４９，５０，５１，５２はいずれも同じ長さを有しており、かつ各アンテナ線に接続されているコンデンサ１８は全て同一の容量を有している。したがって、各アンテナ線に流れる電流値は等しくなる。
【００３５】
次に、以上のように構成される誘導結合プラズマエッチング装置を用いてＬＣＤガラス基板Ｇに対してプラズマエッチング処理を施す際の処理動作について説明する。
【００３６】
まず、ゲートバルブ２７を開にした状態でそこから搬送機構（図示せず）により基板Ｇを処理室４内に搬入し、サセプタ２２の載置面に載置した後、静電チャック（図示せず）により基板Ｇをサセプタ２２上に固定する。次に、処理室４内に処理ガス供給系２０からエッチングガスを含む処理ガスをシャワー筐体１１のガス吐出孔１２ａから処理室４内に吐出させるとともに、排気装置３０により排気管３１を介して処理室４内を真空排気することにより、処理室内を例えば１．３３Ｐａ程度の圧力雰囲気に維持する。
【００３７】
次いで、高周波電源１５から１３．５６ＭＨｚの高周波を高周波アンテナ１３に印加し、これにより誘電体壁２を介して処理室４内に均一な誘導電界を形成する。このようにして形成された誘導電界により、処理室４内で処理ガスがプラズマ化し、高密度の誘導結合プラズマが生成される。
【００３８】
この場合に、高周波アンテナ１３は、上述のように、アンテナ線を密に配置した中央部６１および周縁部６２、アンテナ線を疎に配置した中間部６３を形成し、アンテナ線が密に存在する部分と疎に存在する部分とが交互になるように構成されており、かつ給電部分に対応する中心部分６０にアンテナ線が存在しないので、基板Ｇが一辺１ｍ以上の超大型のものであっても電界分布の偏りによるプラズマ密度の不均一および容量結合成分によるプラズマ密度の低下が生じない。
【００３９】
アンテナ線の中央部分から給電するタイプのものは、容量電界強度が処理容器の中心部分で大きく、周辺部分で小さい傾向があるが、このように中心部分にアンテナ線が存在せず、かつアンテナ線の存在密度に疎密を形成することにより、処理室４内の高周波アンテナ１３直下部分に図３に示すような誘導電界強度分布が形成され、処理室４内の基板Ｇの配置部分において誘導電界強度分布がならされて電界強度分布を均一とすることができる。
【００４０】
また、高周波アンテナ１３は、給電部材から８本のアンテナ線が分岐して多重化されているので、アンテナ線１本の場合に比較してインダクタンスを１／８に低減してアンテナインピーダンスを低下させることができる。したがって、これによってアンテナ電位を有効に低下させることができ、これによっても電界分布の不均一や容量結合成分の増加を生じ難くすることができる。
【００４１】
さらに、アンテナ線４５，４６，４７，４８，４９，５０，５１，５２の終端部分にコンデンサ１８が直列に介在されているので、これによってもアンテナインピーダンスを低下させ、アンテナ電位を低下させることができる。
【００４２】
さらにまた、高周波アンテナ１３は、スペーサー１３ａにより誘電体壁２から離間しているので、これによっても高周波アンテナ１３とプラズマ間の容量結合を低下させることができる。なお、この際の離間距離は、高周波電力の周波数、出力、得ようとするプラズマ密度に応じて５０ｍｍ以下の範囲で適宜設定することができる。
【００４３】
さらにまた、アンテナ線４５，４６，４７，４８，４９，５０，５１，５２はいずれも同じ長さを有しており、かつ各アンテナ線に接続されているコンデンサ１８は全て同一の容量を有しているので、各アンテナ線に流れる電流値は等しくなり、電界強度均一化効果が高いものとなる。ただし、８本のアンテナ線を１本おきに４本の長さが等しい２組からなるように構成すれば、全く同じアンテナ線のペアが９０°ずつずれて４つ配置されることとなるためアンテナ線の配置が対称的となり、電界強度均一化効果を得ることができる。
【００４４】
以上のようにプラズマ密度の不均一および容量結合成分によるプラズマ密度の低下が防止されるので、基板Ｇが一辺１ｍ以上の超大型のものであっても、より高密度なプラズマでより均一なプラズマエッチング処理を行うことができる。
【００４５】
以上のようにしてエッチング処理を施した後、高周波電源１５および２９からの高周波電力の印加を停止し、処理室４内の圧力を所定の圧力まで昇圧してゲートバルブ２７を開いた状態とし、搬入出口２７ａを介して処理室４内から図示しないロードロック室に基板Ｇを搬出することにより、基板Ｇのエッチング処理は終了する。
【００４６】
次に、高周波アンテナの他の例について説明する。
図４は、高周波アンテナの他の例の構造を示す平面図である。この高周波アンテナ１３′は、図２の高周波アンテナ１３の給電部４１，４２，４３，４４と同様に設けられた４つの給電部４１′，４２′，４３′，４４′を有し、これら給電部からそれぞれアンテナ線が１本ずつ延びた４重化アンテナである。具体的には、給電部４１′からはアンテナ線４５′が、給電部４２′からはアンテナ線４７′が、給電部４３′からはアンテナ線４９′が、給電部４４′からはアンテナ線５１′が延びている。
【００４７】
これらアンテナ線４５′，４７′，４９′，５１′は、それぞれ第１の直線部４５ａ′，４７ａ′，４９ａ′，５１ａ′、第２の直線部４５ｂ′，４７ｂ′，４９ｂ′，５１ｂ′、第３の直線部４５ｃ′，４７ｃ′，４９ｃ′，５１ｃ′、第４の直線部４５ｄ′，４７ｄ′，４９ｄ′，５１ｄ′を有しており、これらアンテナ線４５′、４７′、４９′、５１′は第３の直線部４５ｃ′，４７ｃ′，４９ｃ′，５１ｃ′にコンデンサ１９が介在されている以外は、図２のアンテナ線４５，４７，４９，５１と同じ構造および配置を有している。
【００４８】
したがって、この高周波アンテナ１３′は図２の高周波アンテナ１３と同様、４つの給電部４１′，４２′，４３′，４４′の間のアンテナ線が存在しない中心部分６０′の外側部分に、アンテナ線４５′，４７′，４９′，５１′の第１の直線部４５ａ′，４７ａ′，４９ａ′，５１ａ′および第２の直線部４５ｂ′，４７ｂ′，４９ｂ′５１ｂ′が配置されたアンテナ線が密に存在する略正方形の中央部６１′が形成され、第４の直線部４５ｄ′，４７ｄ′，４９ｄ′，５１ｄ′が配置されたアンテナ線が密に存在する略正方形の周縁部６２′が形成され、中央部６１′と周縁部６２′との間には第３の直線部４５ｃ′，４７ｃ′，４９ｃ′，５１ｃ′が配置されたアンテナ線が疎に存在する中間部６３′が形成されている。
【００４９】
アンテナ線４５′，４７′，４９′，５１′はいずれも同じ長さを有しており、かつ各アンテナ線に接続されている終端コンデンサ１８および第３の直線部に設けられたコンデンサ１９はそれぞれ全て同一の容量を有しており、したがって、各アンテナ線に流れる電流値は等しくなる。
【００５０】
このように、図４の高周波アンテナ１３′も、図２の高周波アンテナと同様、アンテナ線を密に配置した中央部６１′および周縁部６２′、アンテナ線を疎に配置した中間部６３′を形成し、アンテナ線が密に存在する部分と疎に存在する部分とが交互になるように構成されており、かつ給電部分に対応する中心部分６０′にアンテナ線が存在しないので、基板Ｇが一辺１ｍ以上の超大型のものであっても電界分布の偏りによるプラズマ密度の不均一および容量結合成分によるプラズマ密度の低下が生じない。
【００５１】
また、高周波アンテナ１３′は、給電部材から４本のアンテナ線が分岐して多重化されているので、アンテナ線１本の場合に比較してインダクタンスを１／４に低減してアンテナインピーダンスを低下させることができる。したがって、アンテナ電位を有効に低下させることができ、これによっても電界分布の不均一や容量結合成分の増加を生じ難くすることができる。
【００５２】
アンテナ線４５′，４７′，４９′，５１′の終端部分および第３の直線部にそれぞれコンデンサ１８および１９が各アンテナ線に対し直列に介在されているので、これによってもアンテナインピーダンスを低下させ、アンテナ電位を低下させることができる。なお、この高周波アンテナ１３′は４重化アンテナであるから図２の８重化した高周波アンテナに比較して本質的にアンテナインピーダンス低減効果は小さいが、各アンテナ線に２つのコンデンサ１８，１９が介在されているため、アンテナインピーダンス低減効果およびアンテナ電位を途中で低下させる効果を得ることができ、図２の高周波アンテナ１３に近い効果を得ることができる。この場合に、コンデンサ１９を各アンテナ線の長さの中心に位置させることにより、上記効果を一層高めることができる。
【００５３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、高周波アンテナを図２に示すパターンとしたが、これに限らず、被処理基板配置部分の電界が均一になるようにアンテナ線の疎密が形成されていればよい。例えば、図２の例では給電部を４つ設けたが、３つ以下でも５以上であってもよく、また各給電部から延びるアンテナ線の数も１つまたは２つに限らず３つ（アンテナの総数は１２本）以上でもよい。また、各アンテナ線を正方形を形成するように屈曲させたが、これに限らず、基板形状等に応じて曲線を含む等他の形状に屈曲していてもよい。アンテナ線の本数が増加するほどインピーダンス低下効果は大きくなるが、多重化が進むとアンテナ線の配置が困難となり、かつ容量結合成分が増加しやすくなる傾向にあるので、このような不都合が生じずにインピーダンス低下効果を有効に発揮させる観点から、図２に示すような８重アンテナが好ましい。
【００５４】
上記実施形態では、高周波アンテナ全部を一様な距離で誘電体壁から離間させたが、図５に示すように、中央部分が周縁部分よりも前記誘電体壁からの距離が大きくなるようにしてもよい。これにより、アンテナの最も電位の高い給電部近傍部分を誘電体壁からより離隔させて容量結合成分を有効に低減させることができる。また、同様の理由からアンテナの中央部分のみを離間させるようにしてもよい。他の対策で容量結合成分が十分に低減されている場合には、高周波アンテナを誘電体壁から離間させないようにしてもよい。
【００５５】
上記実施形態では、各アンテナ線にコンデンサを１個または２個ずつ設けたが、３個以上であってもよい。また、コンデンサを設ける位置も上記実施形態に限るものではない。
【００５６】
さらに、上記実施の形態では、本発明をエッチング装置に適用した場合について示したが、エッチング装置に限らず、スパッタリングや、ＣＶＤ成膜等の他のプラズマ処理装置に適用することができる。さらにまた、被処理基板としてＬＣＤ基板を用いたが、本発明はこれに限らず半導体ウエハ等他の基板を処理する場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態に係る誘導結合プラズマエッチング装置を示す断面図。
【図２】図１に示した装置に設けられた高周波アンテナの構造を示す平面図。
【図３】図２の高周波アンテナの直下位置における電子密度分布を示す図。
【図４】高周波アンテナの他の例の構造を示す平面図。
【図５】高周波アンテナの他の配置状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００５８】
１；本体容器
２；誘電体壁
３；アンテナ室
４；処理室
１３；高周波アンテナ
１５；高周波電源
１６；給電部材
２０；処理ガス供給系
２２；サセプタ
３０；排気装置
４１，４２，４３，４４；給電部
４５，４６，４７，４８，４９，５０，５１，５２；アンテナ線
４５ａ，４６ａ，４７ａ，４８ａ，４９ａ，５０ａ，５１ａ，５２ａ；第１の直線部
４５ｂ，４６ｂ，４７ｂ，４８ｂ，４９ｂ，５０ｂ，５１ｂ，５２ｂ；第２の直線部
４５ｃ，４６ｃ，４７ｃ，４８ｃ，４９ｃ，５０ｃ，５１ｃ，５２ｃ；第３の直線部
４５ｄ，４６ｄ，４７ｄ，４８ｄ，４９ｄ，５０ｄ，５１ｄ，５２ｄ；第４の直線部
６０；中心部分
６１；中央部
６２；周縁部
６３；中間部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に対してエッチング等の処理を施す誘導結合プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）等の製造工程においては、ガラス基板に所定の処理を施すために、プラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ成膜装置等の種々のプラズマ処理装置が用いられる。このようなプラズマ処理装置としては従来、容量結合プラズマ処理装置が多用されていたが、近時、高真空度で高密度のプラズマを得ることができるという大きな利点を有する誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）処理装置が注目されている。
【０００３】
誘導結合プラズマ処理装置は、被処理基板を収容する処理容器の誘電体窓の外側に高周波アンテナを配置し、処理容器内に処理ガスを供給するとともにこの高周波アンテナに高周波電力を供給することにより、処理容器内に誘導結合プラズマを生じさせ、この誘導結合プラズマによって被処理基板に所定のプラズマ処理を施すものである。誘導結合プラズマ処理装置の高周波アンテナとしては、渦巻き状の平面アンテナが多用されている。
【０００４】
ところで、近時、ＬＣＤガラス基板の大型化が進み、そのため誘導結合プラズマ処理装置も大型化せざるを得ず、それに対応して高周波アンテナも大型化している。
【０００５】
しかし、うずまき状の高周波アンテナをそのまま大型化すると、アンテナ長が長くなり、アンテナインピーダンスが高くなって、高周波アンテナに供給する高周波電力の整合がとりにくくなるとともに、アンテナ電位が高くなるという問題がある。アンテナ電位が高くなると、高周波アンテナとプラズマとの間の容量結合が強まって、誘導結合プラズマを効果的に形成することができないとともに、電界分布に偏りが生じてプラズマ密度が不均一になり、処理が不均一になるという問題が発生する。
【０００６】
アンテナインピーダンスを低下させる技術としては、高周波アンテナを平面内にて多重化してインダクタンスを低減することによるものが知られている（特許文献１等）。
【０００７】
しかしながら、従来の多重化アンテナは中央に分岐部があるため、多重化が進むと分岐部が平板化して容量結合成分が増加して十分なプラズマ密度が得られなくなってしまい、また、上述のように基板が大型化した場合、このようなアンテナの多重化による電界分布の偏りを防止する効果にも限界がある。このため、容量結合成分をより減少させ、かつ電界分布の偏りによる処理の不均一をさらに改善して、より高密度なプラズマで均一なプラズマ処理を実現することが強く望まれている。
【特許文献１】特開平８−８３６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、大型基板に対して容量結合成分によるプラズマ密度の低下および電界分布の偏りによるプラズマ密度の不均一が生じずに、より高密度なプラズマで均一なプラズマ処理を行うことができる誘導結合プラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、被処理基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で被処理基板が載置される基板載置台と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気系と、前記処理室の上部壁を構成する誘電体壁と、前記処理室外の前記誘電体壁に対応する部分にアンテナ線を所定のパターンに形成して接地して設けられ、所定の高周波電力が供給されることにより前記処理室内に誘導電界を形成するための高周波アンテナと、前記高周波アンテナの中心部付近に高周波電源からの高周波電力を供給する給電部材とを具備し、前記高周波アンテナに高周波電力を供給することにより前記処理室内に誘導結合プラズマを形成して被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、前記高周波アンテナは、前記アンテナ線の存在密度が疎になる部分と密になる部分を有するとともに、その中心部分にアンテナ線が存在しないように構成されており、前記高周波アンテナとプラズマ間の容量結合が所望の値に低下する程度に、その全部が前記誘電体壁から離間していることを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置が提供される。
【００１０】
このように、高周波アンテナを、アンテナ線の存在密度が疎になる部分と密になる部分を有することによって、誘導電界の均一化（誘導電界分布の偏りの解消）が図れ、均一なプラズマを生成することができ、給電部分に対応する中心部分にアンテナ線が存在しないことによって、大型基板であっても、アンテナとプラズマの容量結合を低減し、プラズマ密度の低下を抑えることができる。また、高周波アンテナの全部を誘電体壁から適度に離間させることで、高周波アンテナとプラズマ間の容量結合を低下させることができる。
【００１１】
上記誘導結合型プラズマ処理装置において、前記高周波アンテナは、前記給電部材から前記アンテナ線が複数分岐して多重化されていることが好ましい。このように多重化することにより、インダクタンスを低減してアンテナインピーダンスを低下させ、アンテナ電位を低下させることができ、上記電界分布の不均一をより一層有効に解消することができるとともに、容量結合を生じ難くすることができる。このアンテナ線の数を８本として８重化することにより、このような効果を極めて高いものとすることができる。
【００１２】
アンテナ線には１個または複数個のコンデンサが直列に介在されていることが好ましい。これによりアンテナインピーダンスを低下させ、アンテナ電位を低下させることができる。また、多重化したアンテナにおいては、複数のアンテナ線のいずれにも１個または複数個のコンデンサを直列に介在させることにより、多重化との相乗作用によりアンテナインピーダンスを低下させる効果を一層高めることができる。
【００１３】
高周波アンテナにおいて、中央部分が周縁部分よりも誘電体壁からの距離が大きくなるようにしてもよい。これにより、アンテナの最も電位の高い給電部近傍部分を誘電体壁からより離隔させて容量結合成分を有効に低減させることができる。この場合に、アンテナの周縁部分を誘電体壁に接触させ、中央部分のみを誘電体壁から離間するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、略平面的に配置された高周波アンテナを、アンテナ線の存在密度が疎になる部分と密になる部分を有し、かつ給電部分に対応する中心部分にアンテナ線が存在しないように構成し、さらに高周波アンテナの全部を誘電体壁から適度に離間させて容量結合成分が増加しないようにしたので、大型基板であっても容量結合成分によるプラズマ密度の低下および電界分布の偏りによるプラズマ密度の不均一が生じずに、より高密度なプラズマで均一なプラズマ処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係る誘導結合プラズマエッチング装置を示す断面図である。この装置は、例えばＬＣＤの製造においてＬＣＤガラス基板上に薄膜トランジスターを形成する際に、メタル膜、ＩＴＯ膜、酸化膜等をエッチングするために用いられる。
【００１６】
このプラズマエッチング装置は、導電性材料、例えば、内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状の気密な本体容器１を有する。この本体容器１は分解可能に組み立てられており、接地線１ａにより接地されている。本体容器１は、誘電体壁２により上下にアンテナ室３および処理室４に区画されている。したがって、誘電体壁２は処理室４の天井壁を構成している。誘電体壁２は、Ａｌ2Ｏ3等のセラミックス、石英等で構成されている。
【００１７】
誘電体壁２の下側部分には、処理ガス供給用のシャワー筐体１１が嵌め込まれている。シャワー筐体１１は十字状に設けられており、誘電体壁２を下から支持する構造となっている。なお、上記誘電体壁２を支持するシャワー筐体１１は、複数本のサスペンダ（図示せず）により本体容器１の天井に吊された状態となっている。
【００１８】
このシャワー筐体１１は導電性材料、望ましくは金属、例えば汚染物が発生しないようにその内面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。このシャワー筐体１１には水平に伸びるガス流路１２が形成されており、このガス流路１２には、下方に向かって延びる複数のガス吐出孔１２ａが連通している。一方、誘電体壁２の上面中央には、このガス流路１２に連通するようにガス供給管２０ａが設けられている。ガス供給管２０ａは、本体容器１の天井からその外側へ貫通し、処理ガス供給源およびバルブシステム等を含む処理ガス供給系２０に接続されている。したがって、プラズマ処理においては、処理ガス供給系２０から供給された処理ガスがガス供給管２０ａを介してシャワー筐体１１内に供給され、その下面のガス供給孔１２ａから処理室４内へ吐出される。
【００１９】
本体容器１におけるアンテナ室３の側壁３ａと処理室４の側壁４ａとの間には内側に突出する支持棚５が設けられており、この支持棚５の上に誘電体壁２が載置される。
【００２０】
アンテナ室３内には誘電体壁２の上に誘電体壁２に面するように高周波（ＲＦ）アンテナ１３が配設されている。この高周波アンテナ１３は絶縁部材からなるスペーサ１３ａにより誘電体壁２から５０ｍｍ以下の範囲で離間している。アンテナ室３の中央部付近には、鉛直に延びる４つの給電部材１６が設けられており、これら給電部材１６には整合器１４を介して高周波電源１５が接続されている。給電部材１６は、上記ガス供給管２０ａの周囲に設けられている。なお、高周波アンテナ１３の詳細については後述する。
【００２１】
プラズマ処理中、高周波電源１５からは、誘導電界形成用の例えば周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力が高周波アンテナ１３へ供給される。このように高周波電力が供給された高周波アンテナ１３により、処理室４内に誘導電界が形成され、この誘導電界によりシャワー筐体１１から供給された処理ガスがプラズマ化される。この際の高周波電源１５の出力は、プラズマを発生させるのに十分な値になるように適宜設定される。
【００２２】
処理室４内の下方には、誘電体壁２を挟んで高周波アンテナ１３と対向するように、ＬＣＤガラス基板Ｇを載置するための載置台としてのサセプタ２２が設けられている。サセプタ２２は、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。サセプタ２２に載置されたＬＣＤガラス基板Ｇは、静電チャック（図示せず）によりサセプタ２２に吸着保持される。
【００２３】
サセプタ２２は絶縁体枠２４内に収納され、さらに、中空の支柱２５に支持される。支柱２５は本体容器１の底部を気密状態を維持しつつ貫通し、本体容器１外に配設された昇降機構（図示せず）に支持され、基板Ｇの搬入出時に昇降機構によりサセプタ２２が上下方向に駆動される。なお、サセプタ２２を収納する絶縁体枠２４と本体容器１の底部との間には、支柱２５を気密に包囲するベローズ２６が配設されており、これにより、サセプタ２２の上下動によっても処理容器４内の気密性が保証される。また処理室４の側壁４ａには、基板Ｇを搬入出するための搬入出口２７ａおよびそれを開閉するゲートバルブ２７が設けられている。
【００２４】
サセプタ２２には、中空の支柱２５内に設けられた給電棒２５ａにより、整合器２８を介して高周波電源２９が接続されている。この高周波電源２９は、プラズマ処理中に、バイアス用の高周波電力、例えば周波数が６ＭＨｚの高周波電力をサセプタ２２に印加する。このバイアス用の高周波電力により、処理室４内に生成されたプラズマ中のイオンが効果的に基板Ｇに引き込まれる。
【００２５】
さらに、サセプタ２２内には、基板Ｇの温度を制御するため、セラミックヒータ等の加熱手段や冷媒流路等からなる温度制御機構と、温度センサーとが設けられている（いずれも図示せず）。これらの機構や部材に対する配管や配線は、いずれも中空の支柱２５を通して本体容器１外に導出される。
【００２６】
処理室４の底部には、排気管３１を介して真空ポンプ等を含む排気装置３０が接続される、この排気装置３０により、処理室４が排気され、プラズマ処理中、処理室４内が所定の真空雰囲気（例えば１．３３Ｐａ）に設定、維持される。
【００２７】
次に、上記高周波アンテナ１３の詳細な構成について説明する。
図２は高周波アンテナ１３を示す平面図である。図２に示すように、高周波アンテナ１３は、外形が正方形状の８重アンテナである。以下、便宜的に高周波アンテナ１３の中心を原点ＯとするＸＹ座標系によりこの高周波アンテナ１３について説明する。
【００２８】
この高周波アンテナ１３は、その中心部の周囲に、中心から略同一半径位置でかつ略９０°ずつずれた位置に給電部材１６に接続する４つの給電部４１、４２，４３，４４を有し、この各給電部から２つずつのアンテナ線が外側に延びて構成されている。具体的には、給電部４１からは２つのアンテナ線４５および４６が延びており、給電部４２からはアンテナ線４７および４８が延びており、給電部４３からはアンテナ線４９および５０が延びており、給電部４４からはアンテナ線５１および５２が延びている。そして、各給電部から延びる２つのアンテナ線は、互いに近接して平行に設けられている。
【００２９】
給電部４１から延びるアンテナ線４５および４６は、それぞれ、Ｙ軸負方向に向かって給電部４１からアンテナ周縁の中間位置まで延びる第１の直線部４５ａ，４６ａと、第１の直線部の終端位置で内側に９０°屈曲してアンテナ周縁までの中間位置まで延びる第２の直線部４５ｂ，４６ｂと、第２の直線部の終端位置で斜め外側に略４５°の角度で屈曲してアンテナ周縁部まで延びる第３の直線部４５ｃ，４６ｃと、第３の直線部４５ｃ，４６ｃの終端位置で屈曲して前記第１の直線部４５ａ，４６ａと略平行に延びる第４の直線部４５ｄ，４６ｄとを有している。また、内側のアンテナ線４６は外側のアンテナ線４５と同じ長さになるように、第４の直線部４６ｄの終端位置で９０°内側に屈曲した第５の直線部４６ｅを有している。そしてアンテナ線４５は第４の直線部４５ｄの終端で直列に接続されたコンデンサ１８を介して接地されており、アンテナ線４６は第５の直線部４６ｅの終端で直列に接続されたコンデンサ１８を介して接地されている。
【００３０】
給電部４１の時計回り方向に隣接する給電部４２から延びるアンテナ線４７および４８は、それぞれ、上記アンテナ線４５，４６の第１の直線部４５ａ，４６ａの方向から９０°ずれた方向、すなわちＸ軸負方向に向かって給電部４２からアンテナ周縁の中間位置まで延びる第１の直線部４７ａ，４８ａと、第１の直線部の終端位置で内側に９０°屈曲してアンテナ周縁までの中間位置まで延びる第２の直線部４７ｂ，４８ｂと、第２の直線部の終端位置で斜め外側に略４５°の角度で屈曲してアンテナ周縁部まで延びる第３の直線部４７ｃ，４８ｃと、第３の直線部４７ｃ，４８ｃの終端位置で屈曲して前記第１の直線部４７ａ，４８ａと略平行に延びる第４の直線部４７ｄ，４８ｄとを有している。また、内側のアンテナ線４８は外側のアンテナ線４７と同じ長さになるように、第４の直線部４８ｄの終端位置で９０°内側に屈曲した第５の直線部４８ｅを有している。そしてアンテナ線４７は第４の直線部４７ｄの終端で直列に接続されたコンデンサ１８を介して接地されており、アンテナ線４８は第５の直線部４８ｅの終端で直列に接続されたコンデンサ１８を介して接地されている。
【００３１】
給電部４２の時計回り方向に隣接する給電部４３から延びるアンテナ線４９および５０は、それぞれ、上記アンテナ線４７，４８の第１の直線部４７ａ，４８ａの方向から９０°ずれた方向、すなわちＹ軸正方向に向かって給電部４３からアンテナ周縁の中間位置まで延びる第１の直線部４９ａ，５０ａと、第１の直線部の終端位置で内側に９０°屈曲してアンテナ周縁までの中間位置まで延びる第２の直線部４９ｂ，５０ｂと、第２の直線部の終端位置で斜め外側に略４５°の角度で屈曲してアンテナ周縁部まで延びる第３の直線部４９ｃ，５０ｃと、第３の直線部４９ｃ，５０ｃの終端位置で屈曲して前記第１の直線部４９ａ，５０ａと略平行に延びる第４の直線部４９ｄ，５０ｄとを有している。また、内側のアンテナ線５０は外側のアンテナ線４９と同じ長さになるように、第４の直線部５０ｄの終端位置で９０°内側に屈曲した第５の直線部５０ｅを有している。そしてアンテナ線４９は第４の直線部４９ｄの終端で直列に接続されたコンデンサ１８を介して接地されており、アンテナ線５０は第５の直線部５０ｅの終端で直列に接続されたコンデンサ１８を介して接地されている。
【００３２】
給電部４３の時計回り方向に隣接する給電部４４から延びるアンテナ線５１および５２は、それぞれ、上記アンテナ線４９，５０の第１の直線部４９ａ，５０ａの方向から９０°ずれた方向、すなわちＸ軸正方向に向かって給電部４４からアンテナ周縁の中間位置まで延びる第１の直線部５１ａ，５２ａと、第１の直線部の終端位置で内側に９０°屈曲してアンテナ周縁までの中間位置まで延びる第２の直線部５１ｂ，５２ｂと、第２の直線部の終端位置で斜め外側に略４５°の角度で屈曲してアンテナ周縁部まで延びる第３の直線部５１ｃ，５２ｃと、第３の直線部５１ｃ，５２ｃの終端位置で屈曲して前記第１の直線部５１ａ，５２ａと略平行に延びる第４の直線部５１ｄ，５２ｄとを有している。また、内側のアンテナ線５２は外側のアンテナ線５１と同じ長さになるように、第４の直線部５２ｄの終端位置で９０°内側に屈曲した第５の直線部５２ｅを有している。そしてアンテナ線５１は第４の直線部５１ｄの終端で直列に接続されたコンデンサ１８を介して接地されており、アンテナ線５２は第５の直線部５２ｅの終端で直列に接続されたコンデンサ１８を介して接地されている。
【００３３】
そして、４つの給電部４１，４２，４３，４４の間のアンテナ線が存在しない中心部分６０の外側部分に、アンテナ線４５，４６，４７，４８，４９，５０，５１，５２の第１の直線部４５ａ，４６ａ，４７ａ，４８ａ，４９ａ，５０ａ，５１ａ，５２ａおよび第２の直線部４５ｂ，４６ｂ，４７ｂ，４８ｂ，４９ｂ，５０ｂ，５１ｂ，５２ｂが配置されたアンテナ線が密に存在する略正方形の中央部６１が形成され、第４の直線部４５ｄ，４６ｄ，４７ｄ，４８ｄ，４９ｄ，５０ｄ，５１ｄ，５２ｄが配置されたアンテナ線が密に存在する略正方形の周縁部６２が形成され、中央部６１と周縁部６２との間には第３の直線部４５ｃ，４６ｃ，４７ｃ，４８ｃ，４９ｃ，５０ｃ，５１ｃ，５２ｃが配置されたアンテナ線が疎に存在する中間部６３が形成されている。
【００３４】
アンテナ線４５，４６，４７，４８，４９，５０，５１，５２はいずれも同じ長さを有しており、かつ各アンテナ線に接続されているコンデンサ１８は全て同一の容量を有している。したがって、各アンテナ線に流れる電流値は等しくなる。
【００３５】
次に、以上のように構成される誘導結合プラズマエッチング装置を用いてＬＣＤガラス基板Ｇに対してプラズマエッチング処理を施す際の処理動作について説明する。
【００３６】
まず、ゲートバルブ２７を開にした状態でそこから搬送機構（図示せず）により基板Ｇを処理室４内に搬入し、サセプタ２２の載置面に載置した後、静電チャック（図示せず）により基板Ｇをサセプタ２２上に固定する。次に、処理室４内に処理ガス供給系２０からエッチングガスを含む処理ガスをシャワー筐体１１のガス吐出孔１２ａから処理室４内に吐出させるとともに、排気装置３０により排気管３１を介して処理室４内を真空排気することにより、処理室内を例えば１．３３Ｐａ程度の圧力雰囲気に維持する。
【００３７】
次いで、高周波電源１５から１３．５６ＭＨｚの高周波を高周波アンテナ１３に印加し、これにより誘電体壁２を介して処理室４内に均一な誘導電界を形成する。このようにして形成された誘導電界により、処理室４内で処理ガスがプラズマ化し、高密度の誘導結合プラズマが生成される。
【００３８】
この場合に、高周波アンテナ１３は、上述のように、アンテナ線を密に配置した中央部６１および周縁部６２、アンテナ線を疎に配置した中間部６３を形成し、アンテナ線が密に存在する部分と疎に存在する部分とが交互になるように構成されており、かつ給電部分に対応する中心部分６０にアンテナ線が存在しないので、基板Ｇが一辺１ｍ以上の超大型のものであっても電界分布の偏りによるプラズマ密度の不均一および容量結合成分によるプラズマ密度の低下が生じない。
【００３９】
アンテナ線の中央部分から給電するタイプのものは、容量電界強度が処理容器の中心部分で大きく、周辺部分で小さい傾向があるが、このように中心部分にアンテナ線が存在せず、かつアンテナ線の存在密度に疎密を形成することにより、処理室４内の高周波アンテナ１３直下部分に図３に示すような誘導電界強度分布が形成され、処理室４内の基板Ｇの配置部分において誘導電界強度分布がならされて電界強度分布を均一とすることができる。
【００４０】
また、高周波アンテナ１３は、給電部材から８本のアンテナ線が分岐して多重化されているので、アンテナ線１本の場合に比較してインダクタンスを１／８に低減してアンテナインピーダンスを低下させることができる。したがって、これによってアンテナ電位を有効に低下させることができ、これによっても電界分布の不均一や容量結合成分の増加を生じ難くすることができる。
【００４１】
さらに、アンテナ線４５，４６，４７，４８，４９，５０，５１，５２の終端部分にコンデンサ１８が直列に介在されているので、これによってもアンテナインピーダンスを低下させ、アンテナ電位を低下させることができる。
【００４２】
さらにまた、高周波アンテナ１３は、スペーサー１３ａにより誘電体壁２から離間しているので、これによっても高周波アンテナ１３とプラズマ間の容量結合を低下させることができる。なお、この際の離間距離は、高周波電力の周波数、出力、得ようとするプラズマ密度に応じて５０ｍｍ以下の範囲で適宜設定することができる。
【００４３】
さらにまた、アンテナ線４５，４６，４７，４８，４９，５０，５１，５２はいずれも同じ長さを有しており、かつ各アンテナ線に接続されているコンデンサ１８は全て同一の容量を有しているので、各アンテナ線に流れる電流値は等しくなり、電界強度均一化効果が高いものとなる。ただし、８本のアンテナ線を１本おきに４本の長さが等しい２組からなるように構成すれば、全く同じアンテナ線のペアが９０°ずつずれて４つ配置されることとなるためアンテナ線の配置が対称的となり、電界強度均一化効果を得ることができる。
【００４４】
以上のようにプラズマ密度の不均一および容量結合成分によるプラズマ密度の低下が防止されるので、基板Ｇが一辺１ｍ以上の超大型のものであっても、より高密度なプラズマでより均一なプラズマエッチング処理を行うことができる。
【００４５】
以上のようにしてエッチング処理を施した後、高周波電源１５および２９からの高周波電力の印加を停止し、処理室４内の圧力を所定の圧力まで昇圧してゲートバルブ２７を開いた状態とし、搬入出口２７ａを介して処理室４内から図示しないロードロック室に基板Ｇを搬出することにより、基板Ｇのエッチング処理は終了する。
【００４６】
次に、高周波アンテナの他の例について説明する。
図４は、高周波アンテナの他の例の構造を示す平面図である。この高周波アンテナ１３′は、図２の高周波アンテナ１３の給電部４１，４２，４３，４４と同様に設けられた４つの給電部４１′，４２′，４３′，４４′を有し、これら給電部からそれぞれアンテナ線が１本ずつ延びた４重化アンテナである。具体的には、給電部４１′からはアンテナ線４５′が、給電部４２′からはアンテナ線４７′が、給電部４３′からはアンテナ線４９′が、給電部４４′からはアンテナ線５１′が延びている。
【００４７】
これらアンテナ線４５′，４７′，４９′，５１′は、それぞれ第１の直線部４５ａ′，４７ａ′，４９ａ′，５１ａ′、第２の直線部４５ｂ′，４７ｂ′，４９ｂ′，５１ｂ′、第３の直線部４５ｃ′，４７ｃ′，４９ｃ′，５１ｃ′、第４の直線部４５ｄ′，４７ｄ′，４９ｄ′，５１ｄ′を有しており、これらアンテナ線４５′、４７′、４９′、５１′は第３の直線部４５ｃ′，４７ｃ′，４９ｃ′，５１ｃ′にコンデンサ１９が介在されている以外は、図２のアンテナ線４５，４７，４９，５１と同じ構造および配置を有している。
【００４８】
したがって、この高周波アンテナ１３′は図２の高周波アンテナ１３と同様、４つの給電部４１′，４２′，４３′，４４′の間のアンテナ線が存在しない中心部分６０′の外側部分に、アンテナ線４５′，４７′，４９′，５１′の第１の直線部４５ａ′，４７ａ′，４９ａ′，５１ａ′および第２の直線部４５ｂ′，４７ｂ′，４９ｂ′５１ｂ′が配置されたアンテナ線が密に存在する略正方形の中央部６１′が形成され、第４の直線部４５ｄ′，４７ｄ′，４９ｄ′，５１ｄ′が配置されたアンテナ線が密に存在する略正方形の周縁部６２′が形成され、中央部６１′と周縁部６２′との間には第３の直線部４５ｃ′，４７ｃ′，４９ｃ′，５１ｃ′が配置されたアンテナ線が疎に存在する中間部６３′が形成されている。
【００４９】
アンテナ線４５′，４７′，４９′，５１′はいずれも同じ長さを有しており、かつ各アンテナ線に接続されている終端コンデンサ１８および第３の直線部に設けられたコンデンサ１９はそれぞれ全て同一の容量を有しており、したがって、各アンテナ線に流れる電流値は等しくなる。
【００５０】
このように、図４の高周波アンテナ１３′も、図２の高周波アンテナと同様、アンテナ線を密に配置した中央部６１′および周縁部６２′、アンテナ線を疎に配置した中間部６３′を形成し、アンテナ線が密に存在する部分と疎に存在する部分とが交互になるように構成されており、かつ給電部分に対応する中心部分６０′にアンテナ線が存在しないので、基板Ｇが一辺１ｍ以上の超大型のものであっても電界分布の偏りによるプラズマ密度の不均一および容量結合成分によるプラズマ密度の低下が生じない。
【００５１】
また、高周波アンテナ１３′は、給電部材から４本のアンテナ線が分岐して多重化されているので、アンテナ線１本の場合に比較してインダクタンスを１／４に低減してアンテナインピーダンスを低下させることができる。したがって、アンテナ電位を有効に低下させることができ、これによっても電界分布の不均一や容量結合成分の増加を生じ難くすることができる。
【００５２】
アンテナ線４５′，４７′，４９′，５１′の終端部分および第３の直線部にそれぞれコンデンサ１８および１９が各アンテナ線に対し直列に介在されているので、これによってもアンテナインピーダンスを低下させ、アンテナ電位を低下させることができる。なお、この高周波アンテナ１３′は４重化アンテナであるから図２の８重化した高周波アンテナに比較して本質的にアンテナインピーダンス低減効果は小さいが、各アンテナ線に２つのコンデンサ１８，１９が介在されているため、アンテナインピーダンス低減効果およびアンテナ電位を途中で低下させる効果を得ることができ、図２の高周波アンテナ１３に近い効果を得ることができる。この場合に、コンデンサ１９を各アンテナ線の長さの中心に位置させることにより、上記効果を一層高めることができる。
【００５３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、高周波アンテナを図２に示すパターンとしたが、これに限らず、被処理基板配置部分の電界が均一になるようにアンテナ線の疎密が形成されていればよい。例えば、図２の例では給電部を４つ設けたが、３つ以下でも５以上であってもよく、また各給電部から延びるアンテナ線の数も１つまたは２つに限らず３つ（アンテナの総数は１２本）以上でもよい。また、各アンテナ線を正方形を形成するように屈曲させたが、これに限らず、基板形状等に応じて曲線を含む等他の形状に屈曲していてもよい。アンテナ線の本数が増加するほどインピーダンス低下効果は大きくなるが、多重化が進むとアンテナ線の配置が困難となり、かつ容量結合成分が増加しやすくなる傾向にあるので、このような不都合が生じずにインピーダンス低下効果を有効に発揮させる観点から、図２に示すような８重アンテナが好ましい。
【００５４】
上記実施形態では、高周波アンテナ全部を一様な距離で誘電体壁から離間させたが、図５に示すように、中央部分が周縁部分よりも前記誘電体壁からの距離が大きくなるようにしてもよい。これにより、アンテナの最も電位の高い給電部近傍部分を誘電体壁からより離隔させて容量結合成分を有効に低減させることができる。また、同様の理由からアンテナの中央部分のみを離間させるようにしてもよい。他の対策で容量結合成分が十分に低減されている場合には、高周波アンテナを誘電体壁から離間させないようにしてもよい。
【００５５】
上記実施形態では、各アンテナ線にコンデンサを１個または２個ずつ設けたが、３個以上であってもよい。また、コンデンサを設ける位置も上記実施形態に限るものではない。
【００５６】
さらに、上記実施の形態では、本発明をエッチング装置に適用した場合について示したが、エッチング装置に限らず、スパッタリングや、ＣＶＤ成膜等の他のプラズマ処理装置に適用することができる。さらにまた、被処理基板としてＬＣＤ基板を用いたが、本発明はこれに限らず半導体ウエハ等他の基板を処理する場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態に係る誘導結合プラズマエッチング装置を示す断面図。
【図２】図１に示した装置に設けられた高周波アンテナの構造を示す平面図。
【図３】図２の高周波アンテナの直下位置における電子密度分布を示す図。
【図４】高周波アンテナの他の例の構造を示す平面図。
【図５】高周波アンテナの他の配置状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００５８】
１；本体容器
２；誘電体壁
３；アンテナ室
４；処理室
１３；高周波アンテナ
１５；高周波電源
１６；給電部材
２０；処理ガス供給系
２２；サセプタ
３０；排気装置
４１，４２，４３，４４；給電部
４５，４６，４７，４８，４９，５０，５１，５２；アンテナ線
４５ａ，４６ａ，４７ａ，４８ａ，４９ａ，５０ａ，５１ａ，５２ａ；第１の直線部
４５ｂ，４６ｂ，４７ｂ，４８ｂ，４９ｂ，５０ｂ，５１ｂ，５２ｂ；第２の直線部
４５ｃ，４６ｃ，４７ｃ，４８ｃ，４９ｃ，５０ｃ，５１ｃ，５２ｃ；第３の直線部
４５ｄ，４６ｄ，４７ｄ，４８ｄ，４９ｄ，５０ｄ，５１ｄ，５２ｄ；第４の直線部
６０；中心部分
６１；中央部
６２；周縁部
６３；中間部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、
前記処理室内で被処理基板が載置される基板載置台と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室の上部壁を構成する誘電体壁と、
前記処理室外の前記誘電体壁に対応する部分にアンテナ線を所定のパターンに形成して接地して設けられ、所定の高周波電力が供給されることにより前記処理室内に誘導電界を形成するための高周波アンテナと、
前記高周波アンテナの中心部付近に高周波電源からの高周波電力を供給する給電部材と
を具備し、前記高周波アンテナに高周波電力を供給することにより前記処理室内に誘導結合プラズマを形成して被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
前記高周波アンテナは、前記アンテナ線の存在密度が疎になる部分と密になる部分を有するとともに、その中心部分にアンテナ線が存在しないように構成されており、前記高周波アンテナとプラズマ間の容量結合が所望の値に低下する程度に、その全部が前記誘電体壁から離間していることを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記高周波アンテナは、前記給電部材から前記アンテナ線が複数分岐して多重化されていることを特徴とする請求項１に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項３】
前記アンテナ線が８本であることを特徴とする請求項２に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項４】
前記アンテナ線には１個または複数個のコンデンサが直列に接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記複数のアンテナ線には、いずれも１個または複数個のコンデンサが直列に介在されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項６】
前記高周波アンテナは、中央部分が周縁部分よりも前記誘電体壁からの距離が大きいことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項１】
被処理基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、
前記処理室内で被処理基板が載置される基板載置台と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室の上部壁を構成する誘電体壁と、
前記処理室外の前記誘電体壁に対応する部分にアンテナ線を所定のパターンに形成して接地して設けられ、所定の高周波電力が供給されることにより前記処理室内に誘導電界を形成するための高周波アンテナと、
前記高周波アンテナの中心部付近に高周波電源からの高周波電力を供給する給電部材と
を具備し、前記高周波アンテナに高周波電力を供給することにより前記処理室内に誘導結合プラズマを形成して被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
前記高周波アンテナは、前記アンテナ線の存在密度が疎になる部分と密になる部分を有するとともに、その中心部分にアンテナ線が存在しないように構成されており、前記高周波アンテナとプラズマ間の容量結合が所望の値に低下する程度に、その全部が前記誘電体壁から離間していることを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記高周波アンテナは、前記給電部材から前記アンテナ線が複数分岐して多重化されていることを特徴とする請求項１に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項３】
前記アンテナ線が８本であることを特徴とする請求項２に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項４】
前記アンテナ線には１個または複数個のコンデンサが直列に接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記複数のアンテナ線には、いずれも１個または複数個のコンデンサが直列に介在されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【請求項６】
前記高周波アンテナは、中央部分が周縁部分よりも前記誘電体壁からの距離が大きいことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−３４４９９８（Ｐ２００６−３４４９９８Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３７３９６（Ｐ２００６−２３７３９６）
【出願日】平成１８年９月１日（２００６．９．１）
【分割の表示】特願２００２−２８４１５（Ｐ２００２−２８４１５）の分割
【原出願日】平成１４年２月５日（２００２．２．５）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１日（２００６．９．１）
【分割の表示】特願２００２−２８４１５（Ｐ２００２−２８４１５）の分割
【原出願日】平成１４年２月５日（２００２．２．５）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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