(57)【要約】【課題】誘電体壁の支持部分を大きすることなく、しかも誘電体壁を厚くすることなく、誘電体壁を含む、処理室とアンテナ室との間を仕切る仕切構造の撓みを抑制する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】基板Ｇにプラズマ処理を施す処理室４と、処理室４内に処理ガスを供給する処理ガス供給系２０と、処理室４内を排気する排気系３０と、処理室４の上部壁を構成する誘電体壁２と、誘電体壁２の上方に設けられた高周波アンテナ１５と、処理室４の上方に設けられ、誘電体壁２によって底壁が形成され、高周波アンテナ１５を収容するアンテナ室３と、アンテナ室３を複数の小室６に仕切り、アンテナ室３の側壁３ａに支持される垂直壁５とで誘導結合プラズマ処理装置が構成される。誘電体壁２は、複数の小室６に対応して複数に分割され、誘電体壁２の各分割片２ａはアンテナ室３の側壁３ａと垂直壁５とで支持される。【選択図】　　　図１
2004055895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密に保持され、被処理基板にプラズマ処理を施す処理室と、
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し、前記処理室内を減圧状態にする排気系と、
前記処理室の上部壁を構成する誘電体壁と、
前記誘電体壁の上方に設けられ、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、
前記処理室の上方に設けられ、前記誘電体壁によって底壁が形成され、前記高周波アンテナを収容するアンテナ室と、
前記アンテナ室を複数の小室に仕切り、前記アンテナ室の側壁に支持される垂直壁と
を具備し、
前記誘電体壁は、前記複数の小室に対応して複数に分割され、前記誘電体壁の各分割片は前記アンテナ室の側壁と前記垂直壁とで支持され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、前記複数の小室にそれぞれ収容された複数のアンテナ片を有し、前記高周波アンテナへ一つの高周波電源から高周波電力が供給され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】
前記高周波アンテナは、前記複数の小室に対応して複数有し、これら複数の高周波アンテナにそれぞれ高周波電力を供給する複数の高周波電源を有す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４】
前記垂直壁は、前記アンテナ室を十字に仕切り、４つの小室に分割す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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置（ＬＣＤ）基板等の被処理基板に対して誘導結合プラズマによりドライエッチング等のプラズマ処理を施す誘導結合プラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ＬＣＤ製造プロセスにおいては、被処理基板であるＬＣＤガラス基板に対して、エッチングやスパッタリング、ＣＶＤ（化学気相成長）等のプラズマ処理が多用されている。
【０００３】
このようなプラズマ処理を行うためのプラズマ処理装置としては、種々のものが用いられているが、その中で、高密度プラズマを発生することができるものとして誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）処理装置が知られている。
【０００４】
誘導結合プラズマ処理装置は、典型的には、真空に保持可能なプラズマ処理を行うための処理室の天井が誘電体壁で構成され、その上に高周波（ＲＦ）アンテナが配設されている。そして、この高周波アンテナに高周波電力が供給されることにより、処理室内に誘導電界が形成され、この誘導電界により処理室に導入された処理ガスがプラズマ化し、このようにして形成された処理ガスのプラズマによりエッチング等のプラズマ処理が施される。
【０００５】
ところで、ＬＣＤの製造工程においては、被処理基板であるＬＣＤガラス基板は、その１枚から、複数枚のＬＣＤパネル製品が得られるような寸法となっている。そして、近時、スループット向上の観点から、ＬＣＤガラス基板は大型化の要求が強く、一辺が１ｍを超えるような巨大なものが要求されており、これにともなう処理装置の大型化により誘電体壁も大型化せざるを得ない。誘電体壁がこのように大型化すると、処理室の内外の圧力差や自重に耐えるだけの十分な強度を保持するために、その厚さを大きくする必要があるが、誘電体壁を厚くすると、高周波アンテナとプラズマ領域との距離が大きくなるため、エネルギー効率が低下し、プラズマ密度が低下する。また、このように誘電体壁の厚さを大きくすると誘電体壁が極めて高価なものとなる。
【０００６】
このようなことを回避する技術として、特開２００１−２８２９９号に示された技術が提案されている。この技術は、誘導結合プラズマ処理装置の本体容器を仕切構造により上側のアンテナ室と下側の処理室とに区画し、仕切構造が誘電体壁を含む構造とし、この誘電体壁を十字状の支持梁で支持するとともに、この支持梁をアンテナ室の天井に固定されたサスペンダによって吊る構造を採用するものである。これにより、誘電体壁にかかる荷重が著しく低減されるため、誘電体壁を薄くすることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開２００１−２８２９９号に開示された技術では、支持梁で誘電体壁を支持し、支持梁をサスペンダで吊る構造であるため、仕切構造の一部である支持梁が撓まないように、支持梁の幅を広くする必要があるが、支持梁の幅を広くすると、誘電体壁の有効面積が狭くなり、エネルギー効率が低下してしまう。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、誘電体壁の支持部分を大きすることなく、しかも誘電体壁を厚くすることなく、誘電体壁を含む、処理室とアンテナ室との間を仕切る仕切構造の撓みを抑制する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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、気密に保持され、被処理基板にプラズマ処理を施す処理室と、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し、前記処理室内を減圧状態にする排気系と、前記処理室の上部壁を構成する誘電体壁と、前記誘電体壁の上方に設けられ、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、前記処理室の上方に設けられ、前記誘電体壁によって底壁が形成され、前記高周波アンテナを収容するアンテナ室と、前記アンテナ室を複数の小室に仕切り、前記アンテナ室の側壁に支持される垂直壁とを具備し、前記誘電体壁は、前記複数の小室に対応して複数に分割され、前記誘電体壁の各分割片は前記アンテナ室の側壁と前記垂直壁とで支持されることを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置を提供する。
【００１０】
本発明によれば、誘電体壁によって底壁が形成されるアンテナ室をアンテナ室の側壁に支持される垂直壁により複数の小室に仕切り、誘電体壁を複数の小室に対応して複数に分割されるようにし、誘電体壁の各分割片は前記アンテナ室の側壁と前記垂直壁とで支持されるようにして、支持要素を垂直な壁としたので、誘電体壁の支持部分を広くすることなく、かつ誘電体壁を厚くすることなく、誘電体壁を含む、処理室とアンテナ室との間を仕切る仕切構造の撓みを防止することができる。
【００１１】
本発明において、前記高周波アンテナを、前記複数の小室にそれぞれ収容された複数のアンテナ片を有する構造とし、前記高周波アンテナへ一つの高周波電源から高周波電力が供給されるようにしてもよいし、前記高周波アンテナを、前記複数の小室に対応して複数有するようにし、これら複数の高周波アンテナにそれぞれ高周波電力を供給する複数の高周波電源を有するようにしてもよい。
【００１２】
また、前記垂直壁が、前記アンテナ室を十字に仕切り、４つの小室に分割することを典型例として挙げることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
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垂直断面図であり、図２はそのアンテナ室を示す水平断面図である。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。
【００１４】
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またはアルミニウム合金からなる角筒形状の気密な本体容器１を有する。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。
【００１５】
本体容器１におけるアンテナ室３には、対向する２対の側壁３ａにそれぞれ支持されるように２枚の垂直壁５が十字をなすように設けられている。したがって、アンテナ室３は、２枚の垂直壁５により４つの小室６に分割されている。側壁３ａおよび垂直壁５の底部には支持棚７が設けられており、誘電体壁２を４つに分割した分割片２ａがそれぞれの小室６の支持棚７上に載置されている。誘電体壁２の各分割片２ａと支持棚７との間にはシールリング８が介装されて気密にシールされており、これらはボルト９で固定されている。なお、垂直壁５は、例えば、本体容器１と同様に表面が陽極酸化処理されたアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されている。
【００１６】
アンテナ室３の天壁３ｂの中央にはガス導入口１１が形成されている。そして、図３に示すように、２枚の垂直壁５が交差する交差部５ａの上端からガス導入口１１に連続するガス流路１２が下方に延びている。そして、ガス流路１２は、交差部５ａの下部において垂直壁に沿って水平にかつ十字状に延びる水平流路１２ａと、この十字状の水平流路１２ａから下方に延びる複数の垂直流路１２ｂとを有し、垂直壁５の底部においてガス吐出口１３を形成している。したがって、複数のガス吐出口１３は十字に配列しており、ここから所定の処理ガスがシャワー状に吐出される。
【００１７】
一方、ガス導入口１１には、ガス流路１２に連通するようにガス供給管１４が設けられている。ガス供給管１４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、プラズマエッチングにおいては、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１４を介してガス流路１２に供給され、さらに水平流路１２ａおよび垂直流路１２ｂを通って垂直壁５の底部に設けられたガス吐出口１３から処理室４内へ吐出され、処理室４内に配置されたＬＣＤガラス基板Ｇ上に形成された所定の膜のエッチングに供される。
【００１８】
アンテナ室３内には高周波アンテナ１５が配設されている。具体的には、高周波アンテナ１５は４つのアンテナ片１５ａに分割されており、これらアンテナ片１５ａが、アンテナ室３の各小室６内に、誘電体壁２に面するように配設されている。これらアンテナ片１５ａは略角形渦巻き状をなす平面型のコイルアンテナからなり、隣接するアンテナ片はアンテナ線が互いに逆向きに巻回されている。これらアンテナ片１５ａは、一端がアンテナ室３の各小室６から上方に垂直に延びる給電棒１６に接続されており、他端が本体容器１に接続され、本体容器１を介して接地されている。
【００１９】
アンテナ室３の天壁３ｂの上にはプラズマのインピーダンスを高周波の伝送路インピーダンスに整合させる整合器１７が設けられ、上記各給電棒１６の上端はこの整合器１７に接続されている。一方、整合器１７には誘導電界形成用の例えば周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電源１８が設けられている。
【００２０】
プラズマ処理中、高周波電源１８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１５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１５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、処理ガス供給系２０からガス供給管１４、ガス流路１２を経てガス吐出口１３から吐出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１８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。
【００２１】
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１５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。
【００２２】
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出入口２７が設けられており、この搬出入口２７はゲートバルブ２７ａにより開閉可能となっている。
【００２３】
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３．２ＭＨｚ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。
【００２４】
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。
【００２５】
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機構３０が接続され、この排気機構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。
【００２６】
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。
【００２７】
まず、ゲートバルブ２７ａを開にした状態で搬入出口２７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から供給した処理ガスをガス供給管１４、ガス流路１２を介してガス吐出口１３から処理室４内に吐出させるとともに、排気機構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４内を例えば１．３３Ｐａ程度の圧力雰囲気に維持する。
【００２８】
次いで、高周波電源１８から１３．５６ＭＨｚの高周波を整合器１７および給電棒１６を介して高周波アンテナ１５の各アンテナ片１５ａ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。このようにして生成されたプラズマ中のイオンは、高周波電源２９からサセプタ２２に対して印加される３．２ＭＨｚの高周波電力によって基板Ｇに効果的に引き込まれ、基板Ｇに対して均一なエッチング処理が施される。
【００２９】
この場合に、誘電体壁２によって底壁が形成されるアンテナ室３の対向する２対の側壁３ａにそれぞれ支持されるように２枚の垂直壁５が十字をなすように設けられ、この垂直壁５によりアンテナ室３を４つの小室に仕切り、誘電体壁２を複数の小室に対応して複数に分割されるようにし、誘電体壁２の各分割片２ａをアンテナ室３の側壁３ａと垂直壁５とで支持されるようにして、支持要素を垂直な壁としたので、誘電体壁２の支持部分を広くすることなく、かつ誘電体壁２を厚くすることなく、誘電体壁２を含む、処理室４とアンテナ室３との間を仕切る仕切構造の撓みを防止することができる。
【００３０】
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、上記実施形態では一つの高周波電源から整合器を介して、各小室６に配置された高周波アンテナ１５の各アンテナ片１５ａに給電するようにしたが、図４に示すように、各小室６にそれぞれ独立した高周波アンテナ１５′を設け、各高周波アンテナ１５′に対応して複数の整合器１７′および高周波電源１８′を設けるようにしてもよい。
【００３１】
また、上記実施形態では、垂直壁を十字に設けたが、図５に示すように、垂直壁５を１枚だけ設けてアンテナ室３を２分割するようにしてもよいし、また、図６に示すように、垂直壁５を複数枚平行に配置してアンテナ室３を分割するようにしてもよい。
【００３２】
さらに、上記実施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。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、誘電体壁によって底壁が形成されるアンテナ室をアンテナ室の側壁に支持される垂直壁により複数の小室に仕切り、誘電体壁を複数の小室に対応して複数に分割されるようにし、誘電体壁の各分割片は前記アンテナ室の側壁と前記垂直壁とで支持されるようにして、支持要素を垂直な壁としたので、誘電体壁の支持部分を広くすることなく、かつ誘電体壁を厚くすることなく、誘電体壁を含む、処理室とアンテナ室との間を仕切る仕切構造の撓みを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【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垂直断面図。
【図２】図１の誘導結合プラズマエッチング装置のアンテナ室を示す水平断面図。
【図３】図１の誘導結合プラズマエッチング装置の垂直壁を示す斜視図。
【図４】本発明の他の実施形態に係る誘導結合プラズマエッチング装置のアンテナ部分を示す概略斜視図。
【図５】アンテナ室の垂直壁による仕切状態の他の例を示す水平断面図。
【図６】アンテナ室の垂直壁による仕切状態のさらに他の例を示す水平断面図。
【符号の説明】
１；本体容器
２；誘電体壁
２ａ；分割片
３；アンテナ室
３ａ；側壁
４；処理室
５；垂直壁
５ａ；交差部
６；小室
７；支持棚
１１；ガス導入口
１２；ガス流路
１３；ガス吐出口
１４；ガス供給管
１５，１５′；高周波アンテナ
１５ａ；アンテナ片
１８；高周波電源
２０；処理ガス供給系
２２；サセプタ
３０；排気機構
Ｇ；ＬＣＤガラス基板
【図１】
2004055895.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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