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TW201447963A - 感應耦合電漿處理裝置 - Google Patents

感應耦合電漿處理裝置 Download PDF

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TW201447963A
TW201447963A TW103102950A TW103102950A TW201447963A TW 201447963 A TW201447963 A TW 201447963A TW 103102950 A TW103102950 A TW 103102950A TW 103102950 A TW103102950 A TW 103102950A TW 201447963 A TW201447963 A TW 201447963A
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TW
Taiwan
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slit
inductively coupled
width
coupled plasma
metal window
Prior art date
Application number
TW103102950A
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English (en)
Inventor
山澤陽平
佐佐木和男
古屋敦城
齊藤均
Original Assignee
東京威力科創股份有限公司
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Publication date
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Publication of TW201447963A publication Critical patent/TW201447963A/zh

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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
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    • C23C16/44—Chemical 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
    • C23C16/50—Chemical 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
    • C23C16/505—Chemical 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
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Abstract

[課題]提供一種可對大型之被處理基板，使用金屬窗進行均勻之電漿處理的感應耦合電漿處理裝置。[解決手段]一種感應耦合電漿處理裝置，係對矩形狀的基板施予感應耦合電漿處理，係具備：處理室，收容基板；高頻天線，用於在處理室內產生感應耦合電漿；及金屬窗，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，金屬窗(2)係藉由縫隙(7)分割為複數個區域，具有對應於長邊(2b)的長邊側區域(202b)與對應於短邊(2a)的短邊側區域(202a)，縫隙(7)中的外側縫隙(71)係具有對應於短邊側區域(202a)的短邊側部份(71a)與對應於長邊側區域(202b)的長邊側部份(71b)，短邊側部份(71a)其寬度係大於長邊側部份(71b)。

Description

感應耦合電漿處理裝置
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。以往大多使用電容耦合電漿處理裝置作為電漿處理裝置，最近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，對處理室內供給處理氣體並對該高頻天線供給高頻電力，藉此，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者。大多是使用形 成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之高頻天線。作為該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的尺寸，其大型化顯著。
伴隨著被處理基板大型化，則構成感應耦合電漿處理裝置之頂壁的介電質窗亦被大型化。介電質窗一般是使用石英或陶瓷等較脆的材料，因此不適於大型化。因此，例如專利文獻2所記載，藉由分割石英玻璃來應付介電質窗之大型化。
然而，傾向於更進一步大型化之被處理基板。在專利文獻2所記載之分割介電質窗的手法亦難以對應大型化。
於是，將介電質窗置換成金屬窗來增加強度，藉此提出對應於被處理基板之大型化的技術(專利文獻3)。又，作為像這樣的金屬窗，亦提出一種使用進行沿著其圓周方向來彼此電性絕緣而被分割成2個以上的第1分割，且進行沿著與圓周方向交叉的方向來彼此電性絕緣而被分割的第2分割者，對大型之被處理基板而可使電漿分布的控制性形成良好的技術(專利文獻4)。在使用像這樣金屬窗的技術中，由於金屬窗不會透過磁力線，故，具有與使用介電質窗時不同的機制。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3077009號公報
[專利文獻2]日本專利第3609985號公報
[專利文獻3]日本特開2011-29584號公報
[專利文獻4]日本特開2012-227427號公報
在專利文獻3、4的技術中是可對應於被處理基板之大型化，但，由於與使用電漿產生之機構為介電質窗時不同，因此隨著金屬窗之大型化，而存在有其他的問題。亦即，在具有像這樣金屬窗的電漿處理裝置時，電漿的分布會受金屬窗的形狀或分割形態等因素影響，而在被處理基板的面內存在有處理速度難以均一的問題。特別是，與矩形基板相對應而將金屬窗設為矩形狀時，長邊側與短邊側之窗的寬度不同，相較於窗之寬度為較寬的短邊側，窗之寬度為較窄的長邊側者其電漿處理速度有變高之傾向。因此，難以進行均勻性高的電漿處理。
本發明是有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，使用金屬窗而進行均勻之電漿處理的感應耦合電漿處理裝置作為課題。
為了解決上述課題，本發明之第1觀點係提供一種感應耦合電漿處理裝置，係對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；及金屬窗，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，前述金屬窗係藉由縫隙分割為複數個區域，前述縫隙係以至少其中一部份根據位置的不同而寬度有所不同的方式來予以形成，藉此，藉由供給至前述高頻天線的電流調整形成於前述處理室之感應電場的分布。
在上述第1觀點中，前述金屬窗係具有寬度相對較寬的區域與寬度相對較窄的區域，前述縫隙中對應於前述寬度相對較窄之區域的部份之寬度係可構成為大於對應於前述寬度相對較寬之區域的部份之寬度。
又，前述金屬窗係具有對應於前述金屬窗之長邊的長邊側區域與對應於前述金屬窗之短邊的短邊側區域，前述縫隙係具有對應於前述短邊側區域的第1縫隙與對應於前述長邊側區域的第2縫隙，前述第1縫隙係可構成為其寬度大於前述第2縫隙。該情況下，可構成為前述第1縫隙係形成為與前述短邊平行，前述第2縫隙係形成為與前述長邊平行。
前述縫隙係具有呈矩形狀之前述金屬窗的外 形與同心狀的矩形縫隙，且可構成為前述第1縫隙是前述矩形縫隙的短邊，前述第2縫隙是前述矩形縫隙的長邊。該情況下，前述縫隙係同心狀地具有複數個前述矩形縫隙，前述矩形縫隙中之至少最外側者係亦可為具有前述第1縫隙及前述第2縫隙的構成。前述縫隙係亦可具有交叉於前述矩形縫隙之方向的交叉縫隙。前述交叉縫隙係可採用形成前述矩形縫隙之對角線狀的構成。
前述第1縫隙及前述第2縫隙的至少一方，係形成為與高頻天線之天線線平行為較佳。前述高頻天線係能夠採用在對應於前述金屬窗的面內，以前述天線線沿著前述金屬窗之圓周方向環繞的方式而設的構成。
本發明之第2觀點，係提供一種感應耦合電漿處理裝置，係對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；及金屬窗，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，前述金屬窗係藉由縫隙分割為複數個區域，前述縫隙的至少一部份係其寬度被設為可變，以便藉由供給至前述高頻天線的電流調整形成於前述處理室之感應電場的分布。
在上述第2觀點中，前述金屬窗係具有寬度相對較寬的區域與寬度相對較窄的區域，且可將前述縫隙的至少一部份的寬度設為可變，以便使前述縫隙中對應於 前述寬度相對較窄之區域的部份之寬度大於對應於前述寬度相對較寬之區域的部份之寬度。
又，前述縫隙中寬度被設為可變的部份，係可構成具有調整前述縫隙之寬度的蓋。該情況下，前述蓋係與藉由前述縫隙中寬度被設為可變的部份所分割之前述金屬窗一方的區域導通，而與另一方區域絕緣為較佳。
根據本發明，以藉由縫隙使金屬窗彼此絕緣的方式分割為複數個區域，且以根據位置的不同而寬度有所不同的方式來形成縫隙的至少一部份，並藉由供給至高頻天線的電流來調整形成於處理室之感應電場的分布。藉此，在大型基板中，例如長邊側與短邊側之窗的寬度不同，即使相較於窗之寬度為較寬的短邊側，窗之寬度為較窄的長邊側者其電漿處理速度有變高之傾向，亦可使用金屬窗來進行均勻的電漿處理。
1‧‧‧本體容器
2‧‧‧金屬窗
2a‧‧‧短邊
2b‧‧‧長邊
3‧‧‧天線室
4‧‧‧處理室
5‧‧‧支撐棚架
6‧‧‧支撐樑
7‧‧‧縫隙
7a‧‧‧絕緣構件
13‧‧‧高頻天線
71‧‧‧外側縫隙
71a‧‧‧短邊側部份
71b‧‧‧長邊側部份
150‧‧‧蓋
202‧‧‧中間部
202a‧‧‧短邊側區域
202b‧‧‧長邊側區域
211，212‧‧‧分割部份
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]表示使用於本發明之第1實施形態之感應耦合電漿處理裝置之金屬窗及高頻天線的平面圖。
[圖3]表示本發明之第1實施形態之感應耦合電漿之 生成原理的圖。
[圖4]表示金屬窗之其他例的平面圖。
[圖5]表示高頻天線之其他例的平面圖。
[圖6]表示高頻天線之另外其他例的立體圖。
[圖7]表示模擬縫隙寬度及金屬窗寬度對電漿激發電流所造成的影響時之金屬窗及高頻天線的立體圖。
[圖8]表示縫隙寬度(鐵氟龍寬度)與電漿激發電流之關係的圖。
[圖9]表示金屬窗之寬度與電漿激發電流之關係的圖。
[圖10]部份地表示本發明之第2實施形態之感應耦合電漿處理裝置之金屬窗的剖面圖。
[圖11]部份地表示本發明之第2實施形態之感應耦合電漿處理裝置之金屬窗之其他例的剖面圖。
[圖12]部份地表示本發明之第2實施形態之感應耦合電漿處理裝置之金屬窗之另外其他例的剖面圖。
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，亦可使用於對太陽電池面板用玻璃基板之上述同樣的電漿處理。
該感應耦合電漿處理裝置，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金屬窗2上下區隔成天線室3及處理室4。金屬窗2係構成處理室4的頂壁。金屬窗2係例如以非磁性體且導電性之金屬例如鋁或含鋁的合金所構成。又，為了提升金屬窗2之耐電漿性，而在金屬窗2之處理室4側的表面亦可設置介電質膜或介電質罩。可舉出陽極氧化膜、或熱噴塗陶瓷膜來作為介電質膜。又，可舉出石英製或陶瓷製的罩來作為介電質罩。
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之內側的支撐棚架5及支撐樑6。支撐棚架5及支撐樑6，係以導電性材料最好是以鋁等金屬構成。
金屬窗2係如後所述，被分割為複數個部份。所分割的複數個部份彼此之間係藉由縫隙7而分離， 該些複數個部份係經由絕緣構件7a被支撐於支撐棚架5及支撐樑6。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。另外，縫隙7之一部份或全部係亦可為僅填充有絕緣構件7a的構成。
支撐樑6在本例中係兼作為處理氣體供給用的淋浴頭框體。支撐樑6兼作為淋浴頭框體時，在支撐樑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，或同時在金屬窗2設置氣體吐出孔來吐出處理氣體。
在金屬窗2上的天線室3內，係藉由面對金屬窗2且由絕緣構件所構成的隔板14來與金屬窗2隔開而配置高頻天線13。
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，藉由從第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，來形成感應磁場，如後述，經由沿著金屬窗2下面流動的電流，藉由該感應磁場而在處理室4內之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，以隔著金屬窗2且與高頻天線13對向的方式設有用以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)來吸附保持。
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，亦可保證處理室4內的氣密性。並且，在處理室4的側壁4a設有用以搬入搬出基板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內的給電線25a經由匹配器28而連接第2高頻電源29。該高頻電源29係在電漿處理中，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所產生之自給偏壓，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是通過中空的支柱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)，設有用以供給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。
該感應耦合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感應耦合電漿處理裝置而輸入指令等的輸入操作，該顯示器是使感應耦合電漿處理裝置的運轉狀況可視化顯示。而且，在控制部100連接記憶部102，該記憶部102是儲存有用以藉由控制部100的控制來實現在感應耦合電漿處理裝置所被實行的各種處理之控制程式，或用以因應處理條件來使處理實行於感應耦合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 之中的記憶媒體。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，進行在感應耦合電漿處理裝置之中所期望的處理。
接下來，參閱圖2對金屬窗2及高頻天線13進行說明。
如圖2所示，呈矩形狀的金屬窗2係具有短邊2a與長邊2b。又，將金屬窗2分割成複數個部份的縫隙7，係具有沿著金屬窗2的圓周方向而形成為矩形狀且同心狀的外側縫隙71及內側縫隙72。金屬窗2係藉由該些被分割為周緣部201、中間部202、及內側部203之3個部份。又，縫隙7係沿著交叉於圓周方向的方向具體而言是沿著放射方向，具有構成矩形狀之外側縫隙71的對角線之對角縫隙73。藉由對角縫隙73，中間部202會被4分割為2個對應於短邊2a的短邊側區域202a與2個對應於長邊2b的長邊側區域202b，內側部203亦會被4分割為2個對應於短邊2a的短邊側區域203a與2個對應於長邊2b的長邊側區域203b。在周緣部201中不存在有縫隙，呈框狀。該周緣部201係接地，藉由外側縫隙71內的絕緣構件7a，與比其更內側的部份絕緣。
形成於金屬窗2的縫隙7，係以至少其中一部 份根據位置的不同而寬度有所不同的方式來予以形成，藉此，電流被供給至高頻天線13而能夠調整形成於處理室4內之感應電場的分布。具體而言，縫隙7中的外側縫隙71，係其對應於短邊2a的短邊側部份71a之寬度DSS大於對應於長邊2b的長邊側部份71b之寬度DSL(亦即，具有DSS>DSL之關係)。短邊側部份71a係平行於短邊2a，長邊側部份71b係平行於長邊2b。又，金屬窗2之中間部202中短邊側區域202a的寬度DWS，係設成為大於長邊側區域202b的寬度DWL(亦即DWS>DWL)。
在本例中，高頻天線13係在徑向隔著間隔具有環繞2圈之外側天線部13a與內側天線部13b的天線部，並對應於金屬窗2的中間部202設置外側天線部13a，對應於金屬窗2的內側部203設置內側天線部13b。在本例中，外側天線部13a係被形成為將導電性材料例如天線線130形成為環狀的環狀天線，內側天線部13b係被形成為將天線線130形成為漩渦狀的漩渦天線。因此，縫隙7之外側縫隙71中，短邊側部份71a及長邊側部份71b係形成為與高頻天線13的天線線130平行。此外，為了調整縫隙7中的電場分布，只要使調整寬度的部份形成為與高頻天線13之天線線130平行即可。
如此一來，將高頻天線13設成為在徑向隔著間隔具有環繞2圈之外側天線部13a與內側天線部13b的天線部者，從而可調整該些阻抗而獨立控制電流值。
另外，金屬窗2之縫隙7的形態或高頻天線 13的形狀只不過是例示，如後述，可使用各種樣態。
接下來，藉由使金屬窗2之縫隙7的寬度變化，參閱圖3來對感應電場變化的機制進行說明。
當電流流動至高頻天線13之天線線130時，在該周圍會產生感應磁場M。由於感應磁場M之磁力線不會透過金屬，因此，到達金屬窗2之磁力線會在金屬窗2的表面形成渦電流IE，透過由背面側之渦電流形成的反向磁場，會使磁力線彎曲於外側。合成渦電流IE而形成的合成渦電流IEC，係被形成為從金屬窗2之表面流往背面且更進一步折回到表面的循環電流，背面側之合成渦電流IEC會在處理室4內形成第1感應電場EP1。另一方面，感應磁場M的磁力線會透過縫隙7(絕緣構件7a)，在處理室4內沿著基板G之表面而形成，而藉由處理室4內的感應磁場M，在處理室4內會形成第2感應電場EP2。且，藉由該些感應電場，在處理室4內會產生處理氣體之電漿。因此，藉由變更縫隙的寬度來使透過其中之感應磁場M之磁力線的強度產生變化，從而使處理室4內之第2感應電場EP2的大小產生變化。亦即，藉由使縫隙的寬度變化，可調整用於產生電漿的電場強度。另外，在圖3中，電流或磁力線之方向係為了方便進行說明之方向，並非正確的方向。例如雖以與感應磁場M之磁力線相同的方向來表示第2感應電場EP2之方向，但實際上是與感應磁場M之磁力線正交的方向。
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，從第1高頻電源18將例如13.56MHz之高頻施加至高頻天線13，藉此，經由金屬窗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。
該情況下，如圖2所示，由於金屬窗2是矩形狀，故短邊2a側與長邊2b側的寬度不同。由於金屬窗的寬度越大而電漿產生空間之磁場的大小(磁力線的強度)會變得越小，因此，縫隙7的寬度如習知般實質上均 一時，窗之寬度為較窄的長邊側者其電場強度大於窗之寬度為較寬的短邊側，而有使電漿強度變高的傾向。具體而言，例如在金屬窗2的中間部202中，由於對應於短邊2a之短邊側區域202a的寬度DWS係大於長邊側區域202b的寬度DWL，因此，對應於電漿產生空間之長邊側區域202b的部份者其電場強度會大於對應於短邊側區域202a的部份，而使電漿強度變高。
於此，在本實施形態中，係以至少其中一部份根據位置的不同而寬度有所不同的方式來形成形成於金屬窗2的縫隙7。具體而言，在金屬窗2的縫隙7沿著金屬窗2之圓周方向而形成於矩形狀的外側縫隙71中，使平行於短邊2a的短邊側部份71a的寬度DSS大於平行於長邊2b之長邊側部份71b的寬度DSL。藉此，可以提高對應於短邊側區域202a之部份之磁力線的強度，並可以使該部份的電場強度上升，因此，可以使電漿強度均勻且使電漿處理速度均勻。
另外，在內側縫隙72中，相同地，亦可使平行於短邊2a之短邊側部份的寬度大於平行於長邊2b之長邊側部份的寬度。藉此，可獲得上述調整效果。但，外側縫隙71的調整效果較高且容易進行局部的控制，因此，在外側縫隙71中調整縫隙寬度為較佳。當然，關於外側縫隙71及內側縫隙72，亦可使平行於短邊2a之短邊側部份的寬度大於平行於長邊2b之長邊側部份的寬度。另外，由於上述外側縫隙71及內側縫隙72係形成為與高頻 天線13的天線線130平行，因此，如上述，可選擇性地影響短邊側區域及長邊側區域中的一個而獲得效果，但由於對角縫隙73難以選擇性地影響短邊側區域及長邊側區域中的一個，故幾乎無法獲得上述調整效果。
在本實施形態中，除此之外，亦可達到如下述效果。
亦即，由於金屬窗2係沿著其圓周方向分割為複數個，因此，能夠抑制流至金屬窗之合成渦電流IEC的擴散，並能夠使電漿分布的控制性形成良好，且能夠進一步加強第1感應電場EP1。又，除了圓周方向，交叉於圓周方向之方向(具體而言係放射方向)亦被分割，因此，能夠進一步使第1及第2感應電場EP1，EP2增大。且，將高頻天線13設成為在徑向隔著間隔具有外側天線部13a與內側天線部13b者，對應於中間部202來設置外側天線部13a，對應於內側部203來設置內側天線部13b，藉此，能夠抑制由外側天線部13a之電流而在中間部202所產生之渦電流與在對應於內側天線部13b之內側部203所產生之渦電流的干擾。又，能夠調整外側天線部13a與內側天線部13b的阻抗來獨立控制電流值，因此，能夠控制作為感應耦合電漿全體的密度分布。
另外，如上述，金屬窗2之分割態樣並不限於上述的例子。例如，如圖4所示，沿著圓周方向僅設置單一矩形狀的縫隙74，即便僅將縫隙74設成為使平行於短邊2a之短邊側部份74a的寬度D1SS大於平行於長邊2b 之長邊側部份74b的寬度D1SL，亦能夠提高金屬窗2之短邊側之磁力線的強度，並使該部份的電場強度上升且使電漿處理速度均勻。又，圓周方向的分割數亦可為4以上，在分離該些之3以上之矩形狀縫隙的至少1個中，只要使平行於短邊2a之短邊側部份的寬度設成為大於平行於長邊2b之長邊側部份的寬度即可。在該情況下，由於最外側之縫隙的調整效果為最大，因此，在最外側縫隙調整短邊側部份與長邊側部份的寬度為較佳。
又，交叉於金屬窗2之圓周方向的方向的分割並不限於上述之對角方向，又，其分割數亦不特別限制。
且，雖然高頻天線13係設成為在徑向隔著間隔具有環繞2圈之外側天線部13a與內側天線部13b的天線部者，但亦可為具有單獨之環繞天線部者，又亦可為具有3圈以上之環繞天線部者。藉由使天線部的個數增加，而能夠進一步提高作為感應耦合電漿全體之密度分布的控制性。
又，作為環繞的天線部係亦可為圖5所示的多重漩渦天線。在圖5的例子中，構成高頻天線13的天線部130係構成使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，作為高頻天線13，並不限於將環繞的天線排列為同心狀之情況，亦可並排配置。又，並不局限於 環繞的天線，例如，如圖6所示，將天線線141縱捲螺旋狀地捲繞在與金屬窗2交叉的方向而產生有助於面對金屬窗2之電漿之感應電場的平面部142，係亦可為構成平行地配置複數根(圖中為3根)天線線141的直線天線者。又，亦可為配置複數個像這樣的縱捲螺旋狀之天線部者。
接下來，說明模擬縫隙寬度及金屬窗之寬度對電漿激發電流所造成的影響時的結果。
在此，如圖7所示，使用縱捲螺旋狀地捲繞之圖6所示的高頻天線，且使用呈矩形狀而形成其輪廓與同心狀之矩形的縫隙並在縫隙填充鐵氟龍(註冊商標)製之絕緣構件的金屬窗，來使縫隙寬度(鐵氟龍寬度)及金屬窗的寬度變化並計算電漿激發電流(電漿之強度)。另外，在此，係將縫隙寬度(鐵氟龍寬度)設為圖7所示A之部份的寬度，將窗之寬度設為圖7所示B之部份的寬度。
圖8係表示縫隙寬度(鐵氟龍寬度)與電漿激發電流之關係的圖。如該圖所示，雖然縫隙寬度(鐵氟龍寬度)與電漿激發電流的關係並非直線狀，但隨著縫隙寬度(鐵氟龍寬度)的增加而電漿激發電流亦會單調地增加，並在一定程度的寬度達到飽和。形成標準的縫隙寬度係鑑於效率大多使用該達到飽和的區域。該寬度係因金屬窗的厚度而異，如圖8所示，約為20mm。即使再寬廣，效率亦不會太差。關於欲使金屬窗之長邊側的效率惡化的區域係比電漿激發電流飽和的寬度更狹窄，但若太過於狹窄則會大幅使效率惡化，因此，調節為5~10mm的縫隙寬 度為較佳。
圖9係表示金屬窗之寬度與電漿激發電流之關係的圖。如該圖所示，金屬窗的寬度越寬則效率越差。
由上述的結果，確認了藉由縫隙寬度可調整因金屬窗之寬度的不同而造成之電漿不均勻的情形。
<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，雖係因應金屬窗之寬度的不同而預先使縫隙的寬度不同，但在本實施形態中，係對將縫隙的寬度設為可變的例子進行說明。
圖10係表示本發明之第2實施形態之感應耦合電漿處理裝置之金屬窗之一部份的剖面圖。如該圖所示，在本實施形態中，雖然金屬窗2藉由縫隙7來予以分割該觀點係與第1實施形態相同，但在縫隙7的至少一部份上設置可移動調整縫隙寬度的蓋150並將縫隙的寬度設為可變之該觀點係與第1實施形態不同。另外，縫隙7中填充有絕緣構件7a。縫隙7之寬度的調整，係可藉由使用馬達或汽缸等適合的致動器來使蓋150滑動來予以進行。蓋150，不一定要使藉由縫隙7所分割之金屬窗2的分割部份211與212兩者導通，而是與該等中的一方(在圖10中係分割部份212)絕緣。且，蓋150係保持其絕緣狀態進行移動。將寬度設為可變之縫隙的位置並不加以限定，例如可以舉出圖2之外側縫隙71的短邊側部份 71a或長邊側部份71b。
如此一來，可藉由在縫隙7之至少一部份上設置調整其寬度的機構，來調整每裝置或每處理程式所致之電漿強度分布的偏差。
然而，在圖10中，藉由縫隙7所分割之金屬窗2之一方的分割部份211為接地時，在與另一方的分割部份212之間有時會具有數kV(例如5~10kV)的電位差。該情況下，在圖10的構成中，若藉由蓋150將縫隙7的寬度設為最小時，則在蓋150與分割部份212之間有時會產生沿面放電等情形。存在有像這樣的可能性時，圖11所示之構成係有效的。在圖11的例子中，係設置成在金屬窗2之分割部份211的上面經由隔板151而使蓋150向另一方的分割部份212突出，來有效調整縫隙寬度。此時，從有效地防止沿面放電的觀點來看，蓋150與金屬窗2的間隙(亦即隔板151的厚度)d1係5~10mm左右為較佳。又，與蓋150之分割部份212的重疊長度d2，係在使縫隙寬度縮至最小時約20mm左右為較佳。
在第2實施形態中，蓋150的移動並不限於滑動式，亦可採用如圖12所示之旋轉式等、各種手法。
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，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，作為基板及金屬 窗雖表示使用矩形狀者為例，但並不限於此。
且，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進行電漿處理。
2‧‧‧金屬窗
2a‧‧‧短邊
2b‧‧‧長邊
7‧‧‧縫隙
13‧‧‧高頻天線
13a‧‧‧外側天線部
13b‧‧‧內側天線部
71‧‧‧外側縫隙
71a‧‧‧短邊側部份
71b‧‧‧長邊側部份
72‧‧‧內側縫隙
73‧‧‧對角縫隙
130‧‧‧天線線
201‧‧‧周緣部
202‧‧‧中間部
202a‧‧‧短邊側區域
202b‧‧‧長邊側區域
203‧‧‧內側部
203a‧‧‧短邊側區域
203b‧‧‧長邊側區域
DWL‧‧‧寬度
DSL‧‧‧寬度
DWS‧‧‧寬度
DSS‧‧‧寬度

Claims (14)

  1. 一種感應耦合電漿處理裝置，係對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；及金屬窗，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，前述金屬窗，係藉由縫隙分割為複數個區域，前述縫隙係以至少其中一部份根據位置的不同而寬度有所不同的方式來予以形成，藉此，藉由供給至前述高頻天線的電流調整形成於前述處理室之感應電場的分布。
  2. 如申請專利範圍第1項之感應耦合電漿處理裝置，其中，前述金屬窗，係具有寬度相對較寬的區域與寬度相對較窄的區域，前述縫隙中對應於前述寬度相對較窄之區域的部份之寬度係大於對應於前述寬度相對較寬之區域的部份之寬度。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之感應耦合電漿處理裝置，其中，前述金屬窗，係具有對應於前述金屬窗之長邊的長邊側區域與對應於前述金屬窗之短邊的短邊側區域，前述縫隙係具有對應於前述短邊側區域的第1縫隙與對應於前述長邊側區域的第2縫隙，前述第1縫隙其寬度大於前述第 2縫隙。
  4. 如申請專利範圍第3項之感應耦合電漿處理裝置，其中，前述第1縫隙係形成為與前述短邊平行，前述第2縫隙係形成為與前述長邊平行。
  5. 如申請專利範圍第3或4項之感應耦合電漿處理裝置，其中，前述縫隙係具有呈矩形狀之前述金屬窗的外形與同心狀的矩形縫隙，前述第1縫隙係前述矩形縫隙的短邊，前述第2縫隙係前述矩形縫隙的長邊。
  6. 如申請專利範圍第5項之感應耦合電漿處理裝置，其中，前述縫隙係同心狀地具有複數個前述矩形縫隙，前述矩形縫隙中之至少最外側者係具有前述第1縫隙及前述第2縫隙。
  7. 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，前述縫隙，係具有交叉於前述矩形縫隙之方向的交叉縫隙。
  8. 如申請專利範圍第7項之感應耦合電漿處理裝置，其中，前述交叉縫隙，係形成前述矩形縫隙之對角線狀。
  9. 如申請專利範圍第3~8項中之任一項之感應耦合電漿處理裝置，其中， 前述第1縫隙及前述第2縫隙的至少一方，係形成為與高頻天線的天線線平行。
  10. 如申請專利範圍第9項之感應耦合電漿處理裝置，其中，前述高頻天線，係在對應於前述金屬窗的面內，以前述天線線沿著前述金屬窗之圓周方向環繞的方式而設。
  11. 一種感應耦合電漿處理裝置，係對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；及金屬窗，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，前述金屬窗，係藉由縫隙分割為複數個區域，前述縫隙的至少一部份係其寬度設為可變，以便由供給至前述高頻天線的電流調整形成於前述處理室之感應電場的分布。
  12. 如申請專利範圍第11項之感應耦合電漿處理裝置，其中，前述金屬窗，係具有寬度相對較寬的區域與寬度相對較窄的區域，並將前述縫隙的至少一部份的寬度設為可變，以便使前述縫隙中對應於前述寬度相對較窄之區域的部份之寬度大於對應於前述寬度相對較寬之區域的部份之寬度。
  13. 如申請專利範圍第11或12項之感應耦合電漿處 理裝置，其中，前述縫隙中寬度被設為可變的部份，係具有調整前述縫隙之寬度的蓋。
  14. 如申請專利範圍第13項之感應耦合電漿處理裝置，其中，前述蓋係與藉由前述縫隙中寬度被設為可變的部份所分割之前述金屬窗之一方的區域導通，而與另一方的區域絕緣。
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