特許 5727281 誘導結合プラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5727281

(24)【登録日】2015年4月10日

(45)【発行日】2015年6月3日

(54)【発明の名称】誘導結合プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20150514BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20150514BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20150514BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101C

   H01L21/31 C

   H05H1/46 L

【請求項の数】19

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2011-95154(P2011-95154)

(22)【出願日】2011年4月21日

(65)【公開番号】特開2012-227427(P2012-227427A)

(43)【公開日】2012年11月15日

【審査請求日】2014年1月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099944

【弁理士】

【氏名又は名称】高山 宏志

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 和男

(72)【発明者】

【氏名】東条 利洋

【審査官】 溝本 安展

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１３４４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１３０６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０９７７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２５６２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１５９６６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理室内のプラズマ生成領域に誘導結合プラズマを発生させ、基板をプラズマ処理する誘導結合プラズマ処理装置であって、
前記プラズマ生成領域に前記誘導結合プラズマを発生させる高周波アンテナと、
前記プラズマ生成領域と前記高周波アンテナとの間に配置される金属窓と、を備え、
前記金属窓が、この金属窓の周方向に沿って２以上に互いに電気的に絶縁されて分割される第１の分割がされ、かつ、前記第１の分割がされた金属窓が、さらに前記周方向と交差する方向に沿って互いに電気的に絶縁されて分割される第２の分割がされ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】

前記第２の分割の分割数が、前記第１の分割がされた金属窓ごとに決められ、前記金属窓の周縁部分に向かうにつれて多く分割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】

前記第１の分割及び前記第２の分割がされた前記金属窓のサイズが、前記高周波アンテナに供給される高周波電力の波長の四分の一よりも小さくされてい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】

前記高周波アンテナが、前記第１の分割がされた金属窓各々に対応して設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。

【請求項5】

前記高周波アンテナの平面形状が渦巻き状あるいは環状であって、前記第１の分割が、前記渦巻き状あるいは環状の高周波アンテナの中心から前記金属窓の周縁部分へ放射状に延びる線に沿ってされる分割であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。

【請求項6】

前記金属窓の平面形状の外形が矩形状であって、前記金属窓の周縁部分へ放射状に延びる線が、前記金属窓の平面形状の外形の対角線であることを特徴とする請求項５に記載の誘導結合プラズマ処理装置。

【請求項7】

処理室内のプラズマ生成領域に誘導結合プラズマを発生させ、基板をプラズマ処理する誘導結合プラズマ処理装置であって、
前記プラズマ生成領域に前記誘導結合プラズマを発生させる高周波アンテナと、
前記プラズマ生成領域と前記高周波アンテナとの間に配置される金属窓と、を備え、
前記金属窓が、この金属窓の周方向と交差する方向に沿って２以上に互いに電気的に絶縁されて分割され、かつ、前記周方向と交差する方向に沿って２以上に互いに電気的に絶縁されて分割された金属窓が、この金属窓に設けられたスリットによって前記周方向に沿って２以上の領域に区分けされる第１の区分がされ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8】

前記第１の区分がされた領域が、さらに前記周方向と交差する方向に沿って前記金属窓に設けられたスリットによって区分けされる第２の区分がされていることを特徴とする請求項７に記載の誘導結合プラズマ処理装置。

【請求項9】

前記第２の区分の区分け数が、前記第１の区分がされた金属窓ごとに決められ、前記金属窓の周縁部分の領域に向かうにつれて多くされていることを特徴とする請求項８に記載の誘導結合プラズマ処理装置。

【請求項10】

前記高周波アンテナが、前記第１の区分がされた領域各々に対応して設けられていることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。

【請求項11】

前記第１の区分及び前記第２の区分がされた領域のサイズが、前記高周波アンテナに供給される高周波電力の波長の四分の一よりも小さくされていることを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。

【請求項12】

前記スリット内に、絶縁体が設けられていることを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。

【請求項13】

前記高周波アンテナの平面形状が渦巻き状あるいは環状であって、前記周方向と交差する方向に沿った前記金属窓の分割が、前記渦巻き状あるいは環状の高周波アンテナの中心から前記金属窓の周縁部分へ放射状に延びる線に沿った分割であることを特徴とする請求項７から請求項１２のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。

【請求項14】

前記金属窓の平面形状が矩形状であって、前記金属窓の周縁部分へ放射状に延びる線が、前記金属窓の対角線であることを特徴とする請求項１３に記載の誘導結合プラズマ処理装置。

【請求項15】

前記金属窓が、非磁性体で導電性であることを特徴とする請求項１から請求項１４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16】

前記金属窓の処理室側表面に、誘電体膜が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。

【請求項17】

前記誘電体膜が、陽極酸化膜、又は溶射セラミック製であることを特徴とする請求項１６に記載の誘導結合プラズマ処理装置。

【請求項18】

前記金属窓の処理室側表面に、誘電体カバーが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ処理装置。

【請求項19】

前記誘電体カバーが、石英製、又はセラミック製であることを特徴とする請求項１８に記載の誘導結合プラズマ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、液晶表示装置（ＬＣＤ）等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）製造用のガラス基板等の基板に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。

【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室の誘電体窓の外側に高周波アンテナを配置し、処理室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、処理室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、平面状の所定パターンをなす平面アンテナが多用されている。公知例としては、特許文献１がある。

【0004】

近時、被処理基板のサイズが大型化している。例えば、ＬＣＤ用の矩形状ガラス基板を例にあげると、短辺×長辺の長さが、約１５００ｍｍ×約１８００ｍｍのサイズから約２２００ｍｍ×約２４００ｍｍのサイズへ、さらには約２８００ｍｍ×約３０００ｍｍのサイズへとその大型化が著しい。

【0005】

誘導結合プラズマ処理装置の場合、高周波アンテナと処理室内のプラズマ生成領域との間に、誘電体窓を介在させる。被処理基板が大型化すれば、誘電体窓も大型化される。誘電体窓には、特許文献１にも記載されているように、一般的に石英ガラス、あるいはセラミックが用いられる。

【0006】

しかし、石英ガラスやセラミックは脆く、大型化には不向きである。このため、例えば、特許文献２に記載されているように、石英ガラスを分割することで誘電体窓の大型化に対処している。

【0007】

しかしながら、被処理基板の大型化はなお著しい。このため、特許文献２に記載されている誘電体窓を分割する手法においても、大型化への対応が困難化してきている。

【0008】

そこで、誘電体窓を金属窓に置き換えて強度を増すことで、被処理基板の大型化に対応する技術が特許文献３に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特許第３０７７００９号公報

【特許文献2】特許第３６０９９８５号公報

【特許文献3】特開２０１１−２９５８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

特許文献３においては、被処理基板の大型化に対応することができる。しかし、金属窓におけるプラズマ発生のメカニズムが誘電窓の場合と異なるため、金属窓の大型化についてはまた別の問題が存在し、例えば、金属窓をループする渦電流が電流の流れる方向に対し垂直方向に拡散（以下、単に「渦電流の拡散」という。）し、処理室内におけるプラズマ分布の制御性が困難化する、といった事情がある。

【0011】

この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、被処理基板の大型化に対応でき、かつ、処理室内におけるプラズマ分布の制御性を良好にすることが可能な誘導結合プラズマ処理装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するため、この発明の第１の態様に係る誘導結合プラズマ処理装置は、処理室内のプラズマ生成領域に誘導結合プラズマを発生させ、基板をプラズマ処理する誘導結合プラズマ処理装置であって、前記プラズマ生成領域に前記誘導結合プラズマを発生させる高周波アンテナと、前記プラズマ生成領域と前記高周波アンテナとの間に配置される金属窓と、を備え、前記金属窓が、この金属窓の周方向に沿って２以上に互いに電気的に絶縁されて分割される第１の分割がされ、かつ、前記第１の分割がされた金属窓が、さらに前記周方向と交差する方向に沿って互いに電気的に絶縁されて分割される第２の分割がされている。

【0013】

また、この発明の第２の態様に係る誘導結合プラズマ処理装置は、処理室内のプラズマ生成領域に誘導結合プラズマを発生させ、基板をプラズマ処理する誘導結合プラズマ処理装置であって、前記プラズマ生成領域に前記誘導結合プラズマを発生させる高周波アンテナと、前記プラズマ生成領域と前記高周波アンテナとの間に配置される金属窓と、を備え、前記金属窓が、この金属窓の周方向と交差する方向に沿って２以上に互いに電気的に絶縁されて分割され、かつ、前記周方向と交差する方向に沿って２以上に互いに電気的に絶縁されて分割された金属窓が、この金属窓に設けられたスリットによって前記周方向に沿って２以上の領域に区分けされる第１の区分がされている。

【発明の効果】

【0014】

この発明によれば、被処理基板の大型化に対応でき、かつ、処理室内におけるプラズマ分布の制御性を良好にすることが可能な誘導結合プラズマ処理装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】この発明の第１の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置を概略的に示す断面図

【図2】プラズマ生成原理を説明するための模式図

【図3】この発明の第１の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置が備える金属窓の第１例を示す平面図

【図4】金属窓の分割の仕方及び高周波アンテナの配置の仕方を説明するための平面図

【図5】（Ａ）図は金属窓を周方向に沿って分割しなかった場合の渦電流Ｉ_ＬＯＯＰを示す図、（Ｂ）図は金属窓を周方向に沿って分割した場合の渦電流Ｉ_ＬＯＯＰを示す図

【図6】処理室の内部に発生する縦電界Ｅ_Ｖを説明するための模式図

【図7】処理室の内部に発生する縦電界Ｅ_Ｖを説明するための模式図

【図8】（Ａ）図は金属窓の第２例（第１の実施形態）を示す平面図、（Ｂ）図は（Ａ）図から高周波アンテナを省略した平面図

【図9】（Ａ）図は金属窓の第３例（第１の実施形態）を示す平面図、（Ｂ）図及び（Ｃ）図は（Ａ）図から高周波アンテナを省略した平面図

【図10】（Ａ）図は金属窓の第４例（第１の実施形態）を示す平面図、（Ｂ）図は（Ａ）図から高周波アンテナを省略した平面図

【図11】この発明の第２の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置が備える金属窓の第１例を示す平面図

【図12】金属窓の分割及び区分けの仕方を説明するための平面図

【図13】この発明の第２の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置のアンテナ室４の部分を示す断面図

【図14】（Ａ）図は金属窓の第２例（第２の実施形態）を示す平面図、（Ｂ）図は（Ａ）図から高周波アンテナを省略した平面図

【図15】（Ａ）図は金属窓の第３例（第２の実施形態）を示す平面図、（Ｂ）図は（Ａ）図から高周波アンテナを省略した平面図

【図16】（Ａ）図は金属窓の第４例（第２の実施形態）を示す平面図、（Ｂ）図は（Ａ）図から高周波アンテナを省略した平面図

【図17】高周波アンテナの他例を示す平面図

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。

【0017】

（第１の実施形態）
図１はこの発明の第１の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。図１に示す誘導結合プラズマ処理装置は、例えば、ＦＰＤ用ガラス基板上に薄膜トランジスタを形成する際のメタル膜、ＩＴＯ膜、酸化膜等のエッチングや、レジスト膜のアッシング処理等のプラズマ処理に用いることができる。ここで、ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence；ＥＬ）ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等が例示される。また、ＦＰＤ用ガラス基板に限らず、太陽電池パネル用ガラス基板に対する上記同様のプラズマ処理にも用いることができる。

【0018】

プラズマ処理装置は、導電性材料、例えば、内壁面が陽極酸化処理（アルマイト処理）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。本体容器１は、接地線２により接地されている。本体容器１は、本体容器１と絶縁されて形成された金属窓３により上下にアンテナ室４および処理室５に区画されている。金属窓３は、本例では処理室５の天井壁を構成する。金属窓３は、例えば、非磁性体で導電性の金属で構成される。非磁性体で導電性の金属の例は、アルミニウム、又はアルミニウムを含む合金である。

【0019】

アンテナ室４の側壁４ａと処理室５の側壁５ａとの間には、本体容器１の内側に突出する支持棚６及び支持梁７が設けられている。支持棚６及び支持梁７は導電性材料、望ましくは金属で構成される。金属の例としてはアルミニウムである。支持梁７は、本例では処理ガス供給用のシャワー筐体を兼ねる。支持梁７がシャワー筐体を兼ねる場合には、支持梁７の内部に、被処理基板Ｇの被処理面に対して平行に伸びるガス流路８が形成される。ガス流路８には、処理室５内に処理ガスを噴出する複数のガス吐出孔８ａが形成される。ガス流路８には、処理ガス供給機構９からガス供給管１０を介して処理ガスが供給され、ガス吐出孔８ａから処理室５の内部に、処理ガスが吐出される。なお、処理ガスは、支持梁７から供給されるばかりでなく、金属窓３をシャワーヘッドとして構成すれば、金属窓３から供給することもできる。

【0020】

金属窓３の上のアンテナ室４内には、金属窓３に面するように高周波アンテナ１１が配置されている。高周波アンテナ１１は絶縁部材からなるスペーサ１２により金属窓３から離間して配置されている。プラズマ処理の間、高周波アンテナ１１には誘導電界形成用の高周波電力が、第一の高周波電源１３から整合器１４及び給電部材１５を介して供給される。高周波電力の周波数は、例えば、１３．５６ＭＨｚである。高周波電力が高周波アンテナ１１に供給されることで、後述の金属窓に誘起されるループ電流を介して、処理室５内のプラズマ生成領域に誘導電界が形成される。この誘導電界により複数のガス吐出孔８ａから供給された処理ガスが、処理室５内のプラズマ生成領域においてプラズマ化される。

【0021】

処理室５内の下方には、金属窓３を介して高周波アンテナ１１と対向する載置台１６が、本体容器１から絶縁部材１７によって絶縁された状態で配置されている。載置台１６は、導電性材料、例えば、アルミニウムで構成され、その表面は陽極酸化処理されている。載置台１６には、被処理基板Ｇ、例えば、ＬＣＤガラス基板が載置される。載置台１６には静電チャック（図示せず）が設けられている。被処理基板Ｇは、静電チャックによって載置台１６に吸着保持される。載置台１６には、第二の高周波電源１８が整合器１９及び給電線２０を介して接続されている。本例では、プラズマ処理の間、載置台１６にバイアス用の高周波電力を、第二の高周波電源１８から整合器１９及び給電線２０を介して供給する。バイアス用の高周波電力の周波数は、例えば、３．２ＭＨｚである。バイアス用の高周波電力を載置台１６に印加することで、処理室５内に生成されたプラズマ中のイオンは、効果的に被処理基板Ｇに引き込まれる。また、特に図示しないが、載置台１６内には、被処理基板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、及び温度センサーなどが設けられる。

【0022】

なお、本実施形態においては基板を支持する最適な手段として載置台を記載したが、これに限られるものではなく、例えば、バイアス用高周波電力の供給や温度調節機構が不要であれば、下部若しくは側部から突出したピン若しくは棒状部材で支持してもよく、あるいは搬送機構のピックなどで支持していてもよい。

【0023】

処理室５の側壁５ａには、処理室５の内部へ被処理基板Ｇを搬入出する搬入出口２１が設けられている。搬入出口２１はゲートバルブ２２によって開閉される。

【0024】

処理室５の底壁５ｂには、処理室５の内部を排気する排気口２３が設けられている。排気口２３には真空ポンプ等を含む排気装置２４が接続される。排気装置２４により、処理室５の内部が排気され、プラズマ処理の間、処理室５の内部の圧力が所定の真空雰囲気（例えば、１．３３Ｐａ）に設定、維持される。

【0025】

誘導結合プラズマ処理装置は、コンピュータを含む制御部２５により制御される。制御部２５には、ユーザインターフェース２６及び記憶部２７が接続されている。ユーザインターフェース２６には、工程管理者が、誘導結合プラズマ処理装置を管理するためのコマンド入力操作等を行うキーボードや、誘導結合プラズマ処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等が含まれている。記憶部２７には、誘導プラズマ処理装置で実行される各種処理を制御部２５の制御にて実現する制御プログラムや、処理条件に応じて誘導結合プラズマ処理装置の各部に処理を実行させるプログラム（プロセスレシピ）が格納される。プロセスレシピは、ハードディスクや半導体メモリに記憶されていてもよいし、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性の記憶媒体に収容された状態で記憶部２７にセットするようになっていてもよい。さらに、プロセスレシピは、例えば、専用回線を介して別の装置から適宜伝送させるようにしてもよい。プラズマ処理は、ユーザインターフェース２６からの指示等にて任意のプロセスレシピを記憶部２７から呼び出し、プロセスレシピに従った処理を制御部２５に実行させることで、制御部２５の制御のもと行われる。

【0026】

次に、図１に示す誘導結合プラズマ処理装置におけるプラズマ生成原理について説明する。

【0027】

図２は、プラズマ生成原理を説明するための図である。

【0028】

図２に示すように、図１に示す誘導結合プラズマ処理装置においては、高周波アンテナ１１に電流Ｉ_ＲＦが流れると、金属窓３の上面（高周波アンテナ１１側表面）に渦電流Ｉ_ＬＯＯＰが発生する。金属窓３は、支持棚６、支持梁７及び本体容器１から絶縁されている。このため、金属窓３の上面に流れた渦電流Ｉ_ＬＯＯＰは、支持棚６、支持梁７又は本体容器１に流れること無く、金属窓３の側面に流れる。さらに、金属窓３の側面に流れた渦電流Ｉ_ＬＯＯＰは、金属窓３の下面（処理室５側表面）に流れ、さらに、金属窓３の側面を介して、再度金属窓３の上面に戻る。このようにして、金属窓３の上面（高周波アンテナ１１側表面）から下面（処理室５側表面）にループする渦電流Ｉ_ＬＯＯＰが生成される。ループする渦電流Ｉ_ＬＯＯＰのうち、金属窓３の下面を流れた電流が処理室５内のプラズマ生成領域に誘導電界Ｅを形成する。処理室５内に誘導電界Ｅが形成されることで、処理室５の内部のガスが励起され、処理室５内のプラズマ生成領域にプラズマが生成される。

【0029】

（第１の実施形態：金属窓３の第１の例）
図３は、この発明の第１の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置が備える金属窓の第１例を示す平面図である。

【0030】

図３に示すように、第１例に係る金属窓３の平面形状は矩形状である。矩形状の金属窓３は、３ａ１〜３ａ４、３ｂ１〜３ｂ４に八分割されている。これら金属窓３ａ１〜３ａ４、３ｂ１〜３ｂ４はそれぞれ、支持棚６及び支持梁７上に、絶縁体２８を介して載置され、互いに電気的に絶縁されている。絶縁体２８は電気的絶縁体であり、その材料例は、例えば、セラミックやポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である。本例における金属窓３の分割の仕方及び高周波アンテナの配置の仕方は次の通りである。

【0031】

まず、図４Ａに示すように、金属窓３は、金属窓３の周方向θに沿って、本例では２つに分割され、それぞれ内側金属窓３ａ、外側金属窓３ｂを構成する。金属窓３の分割数は、必要に応じ３以上であってもよい。

【0032】

なお、本願において「周方向θ」とは、金属窓３の外形の矩形に対し非回転の相似の矩形を描く閉じた線に沿った回転方向を意味するものとする。

【0033】

さらに、図４Ｂに示すように、周方向θに沿って２つに分割された内側金属窓３ａ及び外側金属窓３ｂが、周方向θと交差する方向ｒ１、ｒ２に沿ってさらに分割される。周方向θと交差する方向ｒ１、ｒ２は、本例では矩形状の金属窓３の対角線である。これにより内側金属窓３ａは、さらに内側金属窓３ａ１〜３ａ４に四分割され、同じく金属窓３ｂは、さらに外側金属窓３ｂ１〜３ｂ４に四分割される。

【0034】

また、高周波アンテナ１１は、本例では環状の内側高周波アンテナ１１ａと、環状の外側高周波アンテナ１１ｂとを備えている。本例では、図４Ｃに示すように、内側高周波アンテナ１１ａは内側金属窓３ａ（即ち、内側金属窓３ａ１〜３ａ４の集合体）の上方に配置され、外側高周波アンテナ１１ｂは外側金属窓３ｂ（即ち、内側金属窓３ｂ１〜３ｂ４の集合体）の上方に配置される。

【0035】

このような金属窓３を備えた誘導結合プラズマ処理装置であると、以下のような利点を得ることができる。

【0036】

（１） 金属窓３を、金属窓３の周方向θに沿って２以上に分割する。この構成を備えることで、図２に示したループする渦電流Ｉ_ＬＯＯＰの拡散を抑制することができ、処理室５の内部に発生するプラズマ分布の制御性を、より良好とすることができる。しかも、ループする渦電流Ｉ_ＬＯＯＰの拡散が抑制されるので、ループする渦電流Ｉ_ＬＯＯＰを、より強く金属窓３の表面に発生させることができる。より強いループする渦電流Ｉ_ＬＯＯＰが金属窓３に発生すれば、処理室５の内部に、より強い誘導電界Ｅを発生させることができる。

【0037】

（２） 周方向θに沿って２以上に分割された金属窓３を、さらに周方向θと交差する方向ｒ１、ｒ２に沿って分割する。この構成を備えることで、金属窓３の表面に、図２に示したような金属窓３の上面〜側面〜下面〜側面〜上面を経由しながらループする渦電流Ｉ_ＬＯＯＰを発生させることができる。よって、図２を参照して説明したような原理で、処理室５の内部に誘導電界Ｅを発生させることができる。

【0038】

（３） 本例のように高周波アンテナ１１を、内側高周波アンテナ１１ａと外側高周波アンテナ１１ｂとに分けた場合、内側高周波アンテナ１１ａを内側金属窓３ａの上方、外側高周波アンテナ１１ｂを外側金属窓３ｂの上方に配置する。この構成を備えることで、内側高周波アンテナ１１ａ下の内側金属窓３ａに発生するループする渦電流Ｉ_ＬＯＯＰと、外側高周波アンテナ１１ｂ下の外側金属窓３ｂに発生するループする渦電流Ｉ_ＬＯＯＰとの干渉を抑制することができる。よって、処理室５の内部に発生する誘導電界Ｅの強度のばらつきを抑制でき、処理室５の内部のプラズマ分布の制御性が良くなる。

【0039】

上記利点を、比較例を参照しながら説明する。

【0040】

図５Ａは金属窓３を周方向θに沿って分割しなかった場合の渦電流Ｉ_ＬＯＯＰを示す図、図５Ｂは金属窓３を周方向θに沿って分割した場合の渦電流Ｉ_ＬＯＯＰを示す図である。

【0041】

図５Ａに示すように、金属窓３を周方向θに沿って分割しない場合には、渦電流Ｉ_ＬＯＯＰが拡散して互いに干渉し、処理室５の内部に発生する誘導電界Ｅの強度がばらついて不均一となったりする。

【0042】

これに対して、第１の実施形態のように、金属窓３を周方向θに沿って分割した場合には、図５Ｂに示すように、渦電流Ｉ_ＬＯＯＰが拡散しないので、処理室５の内部に発生する誘導電界Ｅの強度のばらつきが抑制される。これにより、処理室５の内部のプラズマ分布の制御性が良好となる。

【0043】

第１の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置が備える金属窓３によれば、さらに、次のような利点も得ることができる。

【0044】

金属窓３の電位Ｖは、金属窓３のインダクタンスＬと渦電流Ｉ_ＬＯＯＰとにより高くなる（Ｖ＝ωＬＩ_ＬＯＯＰ）。金属窓３の電位が高くなると、図６に示すように、金属窓３に向かう縦電界Ｅ_Ｖが処理室５の内部の金属窓３の近傍に発生する。縦電界Ｅ_Ｖが処理室５の内部に生じると、処理室５内イオンが金属窓３に衝突し、金属窓３を消耗させる。また、縦電界Ｅ_Ｖが発生するため、電子やイオンが金属窓に衝突して失活し、プラズマソースの発生効率も低下する、という事情がある。

【0045】

金属窓３が縦電界Ｅ_Ｖの影響を受ける事情は、金属窓３のサイズが大きい場合に生じやすい。さらに、図７に示すように、金属窓３の処理室５側表面に、金属窓３の耐プラズマ性を向上させるために誘電体膜３０を形成した場合も、同様に縦電界ＥＶの影響を受けやすい。これは、誘電体膜３０がキャパシタの誘電体となって、金属窓３と処理室５とが容量結合を起こすためである。誘電体膜３０の例は、アルミニウム、又はアルミニウムを含む合金製の金属窓３の表面を陽極酸化した陽極酸化膜や、溶射セラミック膜を挙げることができる。

【0046】

また、誘電体膜３０の代わりに、金属窓３の処理室５側表面に誘電体カバーを設けた場合にも、同様に縦電界Ｅ_Ｖの影響を受けやすい。誘電体カバーの例は、石英製のカバー、又はセラミック製のカバーである。セラミックの例は、アルミナセラミックである。

【0047】

第１の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置が備える金属窓３は、上記金属窓３が縦電界Ｅ_Ｖの影響を受ける、という事情についても改善することができる。

【0048】

これは、第１の実施形態では、金属窓３を、金属窓３の周方向θと交差する方向に沿って分割するとともに、さらに、金属窓３の周方向θに沿って２以上に分割することにより、分割された金属窓３の一つ一つのサイズを、より小さくすることができるためである。

【0049】

これは、第１の実施形態では、金属窓３を、金属窓３の周方向θと交差する方向に沿って分割するばかりでなく、さらに、金属窓３の周方向θに沿って２以上に分割するためである。つまり、金属窓３を、金属窓３の周方向θと交差する方向に沿って分割する場合に比較して、さらに、金属窓３の周方向θに沿って２以上に分割するので、分割された金属窓３の一つ一つのサイズを、より小さくすることができる。

【0050】

したがって、第１の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置が備える金属窓３によれば、処理室５の内部に発生する縦電界Ｅ_Ｖの影響を受けにくくなり、金属窓３の消耗や、プラズマソースの発生効率の低下を抑制できる、という利点についても得ることができる。

【0051】

また、分割された金属窓３の平面サイズの最も長いところは、高周波アンテナ１１に供給される高周波電力の周波数の波長λの四分の一よりも小さくされることが良い。これにより、処理室５の内部に定在波が発生することを抑制できる。

【0052】

例えば、高周波電力の周波数ｆが１３．５６ＭＨｚの場合、波長λは約２２．１ｍである（λ＝３００／ｆ［ＭＨｚ］）。λ／４の値は約５．５ｍである。よって、例えば、高周波アンテナ１１に供給される高周波電力の周波数ｆが１３．５６ＭＨｚの場合は、分割された金属窓３の平面サイズの最も長いところは、５．５ｍ未満とすることが良い。

【0053】

次に、金属窓３の他例のいくつかを説明する。

【0054】

（第１の実施形態：金属窓３の第２例）
図８Ａは金属窓３の第２例を示す平面図、図８Ｂは図８Ａから高周波アンテナ１１を省略した平面図である。

【0055】

図８Ａ及び図８Ｂに示すように、第２例は、金属窓３の周縁部分に向かうにつれて、金属窓３の周方向θと交差する方向に沿って分割される分割数を多くした例である。本例では、内側金属窓３ａを、金属窓３の対角線に沿って内側金属窓３ａ１〜３ａ４に四分割する。外側金属窓３ｂについては、金属窓３の対角線に沿って四分割したうえで、さらに十字形に分割する。例えば、金属窓３の４つの辺に、時計回りに第１の辺〜第４の辺としたとき、第１の辺の中心ｏ１と第１の辺に対向する第３の辺の中心ｏ３とを結ぶ線、第２の辺の中心ｏ２と第２の辺に対向する第４の辺の中心ｏ４とを結ぶ線により構成される十字に沿って、外側金属窓３ｂを、さらに分割する。このようにして、第２例に係る外側金属窓３ｂは、外側金属窓３ｂ１〜３ｂ８に八分割されている。

【0056】

このような第２例によれば、金属窓３の周縁部分に向かうにつれて、金属窓３の周方向θと交差する方向に沿って分割される分割数を多くするので、特に、外側金属窓３ｂをより小さく分割できる、という利点を得ることができる。

【0057】

（第１の実施形態：金属窓３の第３例）
図９Ａは金属窓３の第３例を示す平面図、図９Ｂ及び図９Ｃは図９Ａから高周波アンテナを省略した平面図である。

【0058】

第１、第２例に係る金属窓３では、高周波アンテナ１１ａ、１１ｂの平面形状が環状であって、周方向θに沿って２以上に分割された金属窓３ａ、３ｂが、環状の高周波アンテナ１１ａ、１１ｂの中心から金属窓３の周縁部分へ放射状に延びる線に沿って分割される例を示した。しかし、金属窓３は、例えば、環状の高周波アンテナ１１ａ、１１ｂの中心から金属窓３の周縁部分へ放射状に延びる線に沿って分割されることに限るものではない。

【0059】

図９Ａ〜図９Ｃに示すように、第３例においては、外側金属窓３ｂを、第１の辺の中心ｏ１と第１の辺に時計回りに隣接する第２の辺の中心ｏ２とを結ぶ線、第２の辺の中心ｏ２と第２の辺に時計回りに隣接する第３の辺の中心ｏ３とを結ぶ線、第３の辺の中心ｏ３と第３の辺に時計回りに隣接する第４の辺の中心ｏ４とを結ぶ線、第４の辺の中心ｏ４と第４の辺に時計回りに隣接する第１の辺の中心ｏ１とを結ぶ線に沿って、さらに分割する。これらの線は、図９Ｃに示すように、周方向θと交差する方向ｒ３〜ｒ６に沿った線である。このように、第３例に係る外側金属窓３ｂは、周方向θと交差する方向ｒ３〜ｒ６
に沿って、外側金属窓３ｂ１〜３ｂ１２に十二分割されている。

【0060】

このような第３例においても、上記第２例と同様の利点を得ることができる。

【0061】

（第１の実施形態：金属窓３の第４例）
図１０Ａは金属窓３の第４例を示す平面図、図１０Ｂは図１０Ａから高周波アンテナを省略した平面図である。

【0062】

第１例〜第３例では、金属窓３を、周方向θに沿って２つに分割した。しかし、金属窓３は、周方向θに沿って２以上に分割することもできる。

【0063】

図１０Ａ〜図１０Ｂに示すように、第４例においては、金属窓３を、周方向θに沿って内側金属窓３ａ、中間金属窓３ｂ、外側金属窓３ｃの３つに分割されている。

【0064】

また、高周波アンテナ１１は、本例では環状の内側高周波アンテナ１１ａと、環状の中間高周波アンテナ１１ｂと、環状の外側高周波アンテナ１１ｃとを備えている。本例では、図１０Ａに示すように、内側高周波アンテナ１１ａは内側金属窓３ａの上方に、中間高周波アンテナ１１ｂは中間金属窓３ｂの上方に、外側高周波アンテナ１１ｃは外側金属窓３ｃの上方に配置される。

【0065】

このように周方向θに沿って３つに分割された内側金属窓３ａ、中間金属窓３ｂ、外側金属窓３ｃは、さらに、例えば、金属窓３の対角線に沿ってまず四分割される。さらに、四分割された中間金属窓３ｂは、上記第２例と同様に二等分されるように分割され、合計八分割される。さらに、四分割された外側金属窓３ｃは、四分割された金属窓３ｃの各々がさらに三等分されるように分割され、合計十二分割される。

【0066】

このようにして、第４例に係る金属窓３は、四分割された内側金属窓３ａ１〜３ａ４、八分割された中間金属窓３ｂ１〜３ｂ８、十二分割された外側金属窓３ｃ１〜３ｃ１２を備えることとなる。

【0067】

このような第４例においても、上記第１例〜第３例と同様の利点を得ることができる。

【0068】

また、金属窓３の周方向θに沿った分割数は、金属窓３の大きさ、高周波アンテナ１１の数に応じて、４つ、５つ、６つ、…と、さらに増やしていくことが可能である。

【0069】

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、金属窓３を、金属窓３の周方向と交差する方向に沿って分割し、この周方向と交差する方向に沿って分割された金属窓３を、さらに周方向に沿って２以上に分割した例を示した。

【0070】

これに対して、第２の実施形態は、金属窓３を、金属窓３の周方向と交差する方向に沿って分割し、この周方向と交差する方向に沿って分割された金属窓３を、この金属窓３に設けられたスリットによって周方向に沿って２以上の領域に区分けした例である。

【0071】

（第２の実施形態：金属窓３の第１例）
図１１は、この発明の第２の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置が備える金属窓３の一例を示す平面図、図１２Ａ及び図１２Ｂは金属窓の分割及び区分けの仕方を説明するための平面図である。

【0072】

図１１〜図１２Ｂに示すように、第１例に係る金属窓３の平面形状は矩形状である。矩形状の金属窓３ｄ〜３ｇは、金属窓３の周方向θと交差する方向ｒ１、ｒ２に沿って分割されている。周方向θと交差する方向ｒ１、ｒ２は、本例では矩形状の金属窓３の対角線である。これにより金属窓３は、金属窓３ｄ〜３ｇに四分割される（特に図１２Ａ参照）。

【0073】

さらに、金属窓３ｄ〜３ｇは、それぞれ金属窓３に設けられたスリット３１によって周方向θに沿って２の領域に区分けされている。本例では、金属窓３ｄ〜３ｇに、周方向θに沿って設けられ、金属窓３ｄ〜３ｇを貫通するスリット３１によって、内側領域３ｄ１〜３ｇ１と、外側領域３ｄ２〜３ｄ２とに区分けされている（特に図１２Ｂ参照）。

【0074】

また、高周波アンテナ１１は、本例では環状の内側高周波アンテナ１１ａと、環状の外側高周波アンテナ１１ｂとを備えている。本例では、内側高周波アンテナ１１ａは内側領域３ｄ１〜３ｇ１の上方に配置され、外側高周波アンテナ１１ｂは外側領域３ｄ２〜３ｇ２の上方に配置される（特に図１１参照）。区分けする領域の数は必要に応じてスリット３１の数を増やすことにより３以上としてもよい。

【0075】

このようなスリット３１によって区分けされた金属窓３ｄ１〜３ｇ１、３ｄ２〜３ｇ２においても、処理室５内への定在波発生を抑制する観点から、第１の実施形態と同様に、平面サイズの最も長いところは、高周波アンテナ１１に供給される高周波電力の周波数の波長λの四分の一よりも小さくされることが良い。

【0076】

図１３は、この発明の第２の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置のアンテナ室４の部分を示す断面図である。

【0077】

図１３に示すように、スリット３１内に絶縁体３２を設け、スリット３１内を絶縁体３２によって、例えば、埋め込むようにしても良い。

【0078】

また、第２の実施形態は、第１の実施形態に比較して、分割された金属窓３各々のサイズが大きくなりやすい。もしも、金属窓３サイズが大きく、金属窓３の変形が懸念される場合には、図１３に示すように、金属窓３を、例えば、ネジ３３によるネジ止めにより、アンテナ室４の天壁４ｂから、この天壁４ｂと絶縁された状態で吊るすようにしても良い。本例では、天壁４ｂに、天壁４ｂを貫通する貫通孔３４を形成し、この貫通孔３４を塞ぐ絶縁体３５を天壁４ｂの上部外側に設ける。そして、貫通孔３４の径よりも小さいネジ３３を、絶縁体３５を介して貫通孔３４に、天壁４ｂに接触しないように挿入し、ネジ３３の先端部分を金属窓３にネジ止めする。このような方法にて、金属窓３を、天壁４ｂと絶縁された状態で天壁４ｂに吊るしている。

【0079】

このような金属窓３の周方向θに沿って設けられたスリット３１を有した金属窓３を備えた誘導結合プラズマ処理装置においても、上記第１の実施形態と同様の利点を得ることができる。

【0080】

また、第２の実施形態によれば、周方向θと交差する方向に沿って分割された金属窓３ｄ〜３ｇを、周方向にθに沿って２以上の領域に区分けする。このため、第１の実施形態に比較して、金属窓３の分割数を少なくすることができる、という利点を得ることができる。このため、第２の実施形態は、例えば、第１の実施形態に比較して、処理する被処理基板Ｇのサイズが、比較的小さい場合に有効である。

【0081】

（第２の実施形態：金属窓３の第２例）
図１４Ａは金属窓３の第２例を示す平面図、図１４Ｂは図１４Ａから高周波アンテナ１１を省略した平面図である。

【0082】

第２例は、上記第１の実施形態の金属窓３の第２例に対応した例である。

【0083】

図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、第２例においては、金属窓３の周方向θに沿って区分けされた２以上の領域が、周方向θと交差する方向に沿って金属窓３に設けられたスリット３６によって、さらに区分けされている。

【0084】

さらに、本例では、周方向θと交差する方向に沿って区分けされる区分け数が、金属窓３の周縁部分の領域に向かうにつれて多くされる。本例では外側領域３ｄ２〜３ｇ２が、第１の辺の中心ｏ１と第１の辺に対向する第３の辺の中心ｏ３とを結ぶ線、第２の辺の中心ｏ２と第の辺に対向する第４の辺の中心ｏ４とを結ぶ線に沿って、金属窓３に設けられたスリット３６によって、外側領域３ｄ２〜３ｇ２が、外側領域３ｄ２１、３ｄ２２、…、３ｇ２１、３ｇ２２に、さらに区分けされている。

【0085】

このように、金属窓３の周方向θに交差する方向に沿って設けられたスリット３６を、さらに有した金属窓３を備えた誘導結合プラズマ処理装置においても、上記第１の実施形態と同様の利点を得ることができる。

【0086】

また、第２例によれば、金属窓３の周縁部分に向かうにつれて、金属窓３の周方向θと交差する方向に沿って区分けされる区分け数を多くするので、特に、サイズが大きなってしまう外側領域３ｄ２〜３ｇ２を、より小さく区分けできる、という利点を得ることができる。

【0087】

（第２の実施形態：金属窓３の第３例）
図１５Ａは金属窓３の第３例を示す平面図、図１５Ｂは図１５Ａから高周波アンテナ１１を省略した平面図である。

【0088】

第３例は、上記第１の実施形態の金属窓３の第３例に対応した例である。

【0089】

図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、第３例においては、外側領域３ｄ２〜３ｇ２が、第１の辺の中心ｏ１と第２の辺の中心ｏ２とを結ぶ線、第２の辺の中心ｏ２と第３の辺の中心ｏ３とを結ぶ線、第３の辺の中心ｏ３と第４の辺の中心ｏ４とを結ぶ線、第４の辺の中心ｏ４と第１の辺の中心ｏ１とを結ぶ線に沿って、金属窓３に設けられたスリット３７によって、外側領域３ｄ２〜３ｇ２が、外側領域３ｄ２１〜３ｄ２３、…、３ｇ２１〜３ｇ２３に、さらに区分けされている。

【0090】

このように金属窓３の周方向θに交差する方向は、金属窓３の中心から放射状に延びる方向に限られるものではない。

【0091】

このような第２の実施形態の第３例に係る金属窓３を備えた誘導結合プラズマ処理装置においても、上記第１の実施形態と同様の利点を得ることができる。

【0092】

（第２の実施形態：金属窓３の第４例）
図１６Ａは金属窓３の第４例を示す平面図、図１６Ｂは図１６Ａから高周波アンテナ１１を省略した平面図である。

【0093】

第４例は、上記第１の実施形態の金属窓３の第４例に対応した例である。

【0094】

第１例〜第３例では、金属窓３を、スリット３１によって周方向θに沿って２つの領域に区分けした。しかし、金属窓３は、スリット３１によって周方向θに沿って２以上の領域に区分けすることもできる。

【0095】

図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、第４例においては、金属窓３を、周方向θに沿って内側領域３ｄ１〜３ｇ１、中間領域３ｄ２〜３ｇ２、外側領域３ｄ３〜３ｇ３の３つの領域に区分けされている。

【0096】

また、内側高周波アンテナ１１ａは内側領域３ｄ１〜３ｇ１の上方に、中間高周波アンテナ１１ｂは中間領域３ｄ２〜３ｇ２の上方に、外側高周波アンテナ１１ｃは外側領域３ｄ３〜３ｇ３の上方に配置される。

【0097】

このように周方向θに沿って３つの領域に区分けされ、かつ周方向θに交差する方向に分割された金属窓３を、金属窓３に設けられたスリット３６によって、さらに、周方向θに交差する方向に沿って２以上の領域に区分けする。

【0098】

本例では、中間領域３ｄ２〜３ｇ２を、θ方向と交差する方向に沿って、金属窓３に設けられたスリット３６によって二等分されるように、中間領域３ｄ２１、３ｄ２２の二つの領域に区分けする。さらに、外側領域３ｄ３〜３ｇ３を、θ方向と交差する方向に沿って、金属窓３に設けられたスリット３６によって三等分されるように、外側領域３ｄ３１〜３ｄ３３を三つの領域に区分けする。

【0099】

このような第４例においても、上記第１例〜第３例と同様の利点を得ることができる。

【0100】

また、金属窓３の周方向θに沿った区分け数は、金属窓３の大きさ、高周波アンテナ１１の数に応じて、４つ、５つ、６つ、…と、さらに増やしていくことが可能である。

【0101】

このような第１の実施形態及び第２の実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置によれば、被処理基板の大型化に対応でき、かつ、処理室内におけるプラズマ分布の制御性を良好にすることが可能となる、という利点を得ることができる。

【0102】

なお、この発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。

【0103】

例えば、高周波アンテナ１１の構造は上記実施形態に開示した構造に限るものではない。例えば、図１７に示すような渦巻状の高周波アンテナ４０も用いることができる。

【0104】

図１７に示すように、渦巻状の高周波アンテナ４０は、その中心部の周囲に、中心からほぼ同一半径位置で９０°ずつ、ずれた位置に図１に示した給電部材１５に接続される４つの給電部４１、４２、４３、４４を有し、これら各給電部４１、４２、４３、４４から２本ずつのアンテナ線が外側に延びて構成される。各アンテナ線の終端にはコンデンサ４５が接続され、各アンテナ線はコンデンサ４５を介して接地される。

【0105】

このような渦巻状の高周波アンテナ４０においては、アンテナ線が密に配置された箇所を持つ。本例では、アンテナ線が密に配置された箇所を、内側と外側とに二箇所有している。アンテナ線が密に配置された内側箇所４６ａは、上記第１、第２の実施形態の内側高周波アンテナ１１ａに対応する。また、アンテナ線が密に配置された外側箇所４６ｂは、上記第１、第２の実施形態の内側高周波アンテナ１１ｂに対応する。

【0106】

なお、高周波アンテナの構造は、環状、又は渦巻状に限らず、本体容器内に誘導電界を形成することができるならば、如何なる構造であっても採用することができる。

【0107】

さらにまた、上記実施形態では誘導結合プラズマ処理装置の一例としてアッシング装置を例示したが、アッシング装置に限らず、エッチングや、ＣＶＤ成膜等の他方のプラズマ処理装置に適用することができる。

【0108】

さらにまた、被処理基板としてＦＰＤ基板を用いたが、この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。

【符号の説明】

【0109】

１；本体容器、３；金属窓、４；アンテナ室、５；処理室、６；支持棚、７；支持梁、１１；高周波アンテナ、１６；載置台、２８；絶縁体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】