電感耦合等離子體處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠使用金屬窗對大型被處理基板進行均勻的等離子體處理的電感耦合等離子體處理裝置。該電感耦合等離子體處理裝置對矩形形狀的基板進行電感耦合等離子體處理，包括：收納基板的處理室；用于在處理室生成電感耦合等離子體的高頻天線；和金屬窗，其配置在生成電感耦合等離子體的等離子體生成區(qū)域和高頻天線之間，與基板對應(yīng)地設(shè)置，金屬窗（2）由狹縫（7）分割為多個區(qū)域，具有與長邊（2b）對應(yīng)的長邊側(cè)區(qū)域（202b）和與短邊（2a）對應(yīng)的短邊側(cè)區(qū)域（202a），狹縫中外側(cè)狹縫（71）具有與短邊側(cè)區(qū)域?qū)?yīng)的短邊側(cè)部分（71a）和與長邊側(cè)區(qū)域?qū)?yīng)的長邊側(cè)部分（71b），短邊側(cè)部分的寬度大于長邊側(cè)部分的寬度。
【專利說明】電感耦合等離子體處理裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對平板顯示器(FPD:Flat Panel Display)制造用的玻璃基板等被處理基板實施等離子體處理的電感耦合等離子體處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在液晶顯示裝置(IXD)等平板顯示器(FPD)制造工序中，存在對玻璃基板進行等離子體蝕刻、成膜處理等的等離子體處理的工序，為了進行這樣的等離子體處理，能夠使用等離子體蝕刻裝置、等離子體CVD裝置等各種等離子體處理裝置。作為等離子體處理裝置，目前多使用電容耦合等離子體處理裝置，但最近，具有能夠在高真空度下得到高密度的等離子體的很大優(yōu)點的電感稱合等離子體(Inductively Coupled Plasma:ICP)處理裝置受到關(guān)注。
[0003]電感耦合等離子體處理裝置在構(gòu)成收納被處理基板的處理室的頂壁的電介質(zhì)窗的上側(cè)配置高頻天線，對處理室內(nèi)供給處理氣體并且對該高頻天線供給高頻電力，由此在處理室內(nèi)產(chǎn)生電感耦合等離子體，并利用該電感耦合等離子體對被處理基板進行規(guī)定的等離子體處理。作為電感耦合等離子體處理裝置的高頻天線，多用形成平面狀的規(guī)定圖案的平面天線。作為這樣的電感耦合等離子體處理裝置，例如已知在專利文獻I中公開的等離子體處理裝置。
[0004]近來，被處理基板的尺寸正在大型化，例如在IXD用的矩形形狀玻璃基板中，短邊X長邊的長度從約1500mmX約1800mm的尺寸向約2200mmX約2400mm的尺寸、進一步向約2800mm X約3000mm的尺寸顯著大型化。
[0005]伴隨著這樣的被處理基板的大型化，構(gòu)成電感耦合等離子體處理裝置的頂壁的電介質(zhì)窗也在大型化，但是電介質(zhì)窗一般采用石英或陶瓷之類脆的材料，因此不適于大型化。所以，例如如專利文獻2所記載的方式，通過分割石英玻璃來應(yīng)對電介質(zhì)窗的大型化。
[0006]然而，面向被處理基板的進一步大型化，利用專利文獻2所記載的分割電介質(zhì)窗的方法，也很難應(yīng)對大型化。
[0007]于是，提出了將電介質(zhì)窗置換為金屬窗而增加強度，由此應(yīng)對被處理基板的大型化的技術(shù)(專利文獻3)。另外，還提出了一種作為這種金屬窗，使用沿著其周方向進行相互電絕緣地分割為兩個以上的第一分割，并且沿著與周方向交叉的方向進行相互電絕緣地分割的第二分割的金屬窗，對于大型被處理基板，使等離子體分布的控制性良好的技術(shù)(專利文獻4)。在使用這種金屬窗的技術(shù)中，金屬窗不使磁力線透過，因此具有與使用電介質(zhì)窗的情況不同的機制。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:日本專利第3077009號公報
[0011]專利文獻2:日本專利第3609985號公報
[0012]專利文獻3:日本特開2011-29584號公報[0013]專利文獻4:日本特開2012-227427號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]發(fā)明想要解決的技術(shù)問題
[0015]專利文獻3、4的技術(shù)雖然能夠應(yīng)對被處理基板的大型化，但由于等離子體產(chǎn)生的機制與電介質(zhì)窗的情況不同，因此金屬窗的大型化存在另外的問題。即，在采用具有這種金屬窗的等離子體處理裝置的情況下，等離子體的分布受到金屬窗的形狀、分割方式等影響，有在被處理基板的面內(nèi)處理速度難以變均勻的問題。特別是，在與矩形基板對應(yīng)地采用矩形形狀的金屬窗的情況下，在長邊側(cè)和短邊側(cè)，窗的寬度不同，存在與窗的寬度較寬的短邊側(cè)相比、窗的寬度較窄的長邊側(cè)一方的等離子體處理速度變高的傾向。因此，難以進行均勻性聞的等尚子體處理。
[0016]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種能夠利用金屬窗對大型被處理基板進行均勻的等離子體處理的電感耦合等離子體處理裝置。
[0017]用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案
[0018]為了解決上述問題，本發(fā)明的第一方面提供一種對基板實施電感耦合等離子體處理的電感耦合等離子體處理裝置，該電感耦合等離子體處理裝置的特征在于，包括:收納基板的處理室；用于在上述處理室內(nèi)的配置基板的區(qū)域生成電感耦合等離子體的高頻天線；和金屬窗，其配置在生成上述電感耦合等離子體的等離子體生成區(qū)域和上述高頻天線之間，與基板對應(yīng)地設(shè)置，其中，上述金屬窗由狹縫分割為多個區(qū)域，上述狹縫至少其一部分形成為寬度隨位置而不同，由此，能夠調(diào)整由供給至上述高頻天線的電流形成在上述處理室的感應(yīng)電場的分布。
[0019]在上述第一方面，可以采用如下結(jié)構(gòu):上述金屬窗包括寬度相對較寬的區(qū)域和寬度相對較窄的區(qū)域，上述狹縫中與上述寬度相對較窄的區(qū)域?qū)?yīng)的部分的寬度比與上述寬度相對較寬的區(qū)域?qū)?yīng)的部分的寬度大。
[0020]另外，能夠采用如下結(jié)構(gòu):上述金屬窗包括與上述金屬窗的長邊對應(yīng)的長邊側(cè)區(qū)域和與上述金屬窗的短邊對應(yīng)的短邊側(cè)區(qū)域，上述狹縫包括與上述短邊側(cè)區(qū)域?qū)?yīng)的第一狹縫和與上述長邊側(cè)區(qū)域?qū)?yīng)的第二狹縫，上述第一狹縫的寬度比上述第二狹縫的寬度大。此時，能夠采用如下結(jié)構(gòu):上述第一狹縫形成得與上述短邊平行，上述第二狹縫形成得與上述長邊平行。
[0021]能夠采用如下結(jié)構(gòu):上述狹縫包括與呈矩形形狀的上述金屬窗的外形同心狀的矩形狹縫，上述第一狹縫為上述矩形狹縫的短邊，上述第二狹縫為上述矩形狹縫的長邊。此時，也可以采用如下結(jié)構(gòu):上述狹縫呈同心狀地包括多個上述矩形狹縫，上述矩形狹縫中至少最外側(cè)的矩形狹縫包括上述第一狹縫和上述第二狹縫。上述狹縫也可以包括與上述矩形狹縫交叉的方向的交叉狹縫。能夠采用如下結(jié)構(gòu):上述交叉狹縫為上述矩形狹縫的對角線狀。
[0022]優(yōu)選上述第一狹縫和上述第二狹縫中的至少一方形成為與高頻天線的天線線材平行。能夠采用如下的結(jié)構(gòu):上述高頻天線設(shè)置成在與上述金屬窗對應(yīng)的面內(nèi)、上述天線線材在上述金屬窗的周方向上回轉(zhuǎn)走線。
[0023]本發(fā)明的第二方面提供一種對基板實施電感耦合等離子體處理的電感耦合等離子體處理裝置，該電感耦合等離子體處理裝置的特征在于，包括:收納基板的處理室；用于在上述處理室內(nèi)的配置基板的區(qū)域生成電感耦合等離子體的高頻天線；和金屬窗，其配置在生成上述電感耦合等離子體的等離子體生成區(qū)域和上述高頻天線之間，與基板對應(yīng)地設(shè)置，其中，上述金屬窗由狹縫分割為多個區(qū)域，上述狹縫的至少一部分的寬度可變，使得能夠調(diào)整由供給至上述高頻天線的電流形成在上述處理室的感應(yīng)電場的分布。
[0024]在上述第二方面，能夠采用如下結(jié)構(gòu):上述金屬窗包括寬度相對較寬的區(qū)域和寬度相對較窄的區(qū)域，上述狹縫的至少一部分的寬度可變，使得上述狹縫中與上述寬度相對較窄的區(qū)域?qū)?yīng)的部分的寬度比與上述寬度相對較寬的區(qū)域?qū)?yīng)的部分的寬度大。
[0025]另外，能夠采用如下結(jié)構(gòu):上述狹縫中寬度可變的部分具有對上述狹縫的寬度進行調(diào)整的蓋。此時，優(yōu)選上述蓋與由上述狹縫中寬度可變的部分分割而成的上述金屬窗的一方區(qū)域?qū)?，與另一方區(qū)域絕緣。
[0026]發(fā)明效果
[0027]根據(jù)本發(fā)明，將金屬窗以通過狹縫相互絕緣的方式分割為多個區(qū)域，使狹縫的至少一部分形成為寬度隨位置而不同，對由供給至高頻天線的電流形成在處理室內(nèi)的感應(yīng)電場的分布進行調(diào)整。由此，在大型基板中，例如在長邊側(cè)和短邊側(cè)窗的寬度不同，即使存在與窗的寬度較寬的短邊側(cè)相比、窗的寬度較窄的長邊側(cè)一方的等離子體處理速度變高的傾向，也能夠利用金屬窗進行均勻的等離子體處理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是概略地表示本發(fā)明的第一實施方式的電感耦合等離子體處理裝置的截面圖。
[0029]圖2是表示本發(fā)明的第一實施方式的電感耦合等離子體處理裝置所使用的金屬窗和高頻天線的平面圖。
[0030]圖3是表示本發(fā)明的第一實施方式的電感耦合等離子體的生成原理的圖。
[0031]圖4是表示金屬窗的另一例的平面圖。
[0032]圖5是表不聞頻天線的另一例的平面圖。
[0033]圖6是表示高頻天線的又一例的平面圖。
[0034]圖7是表示對狹縫寬度和金屬窗的寬度對等離子體激發(fā)電流產(chǎn)生的影響進行模擬時的金屬窗和高頻天線的立體圖。
[0035]圖8是表示狹縫寬度(特氟龍寬度)和等離子體激發(fā)電流的關(guān)系的圖。
[0036]圖9是表示金屬窗的寬度與等離子體激發(fā)電流的關(guān)系的圖。
[0037]圖10是部分地表示本發(fā)明的第二實施方式的電感耦合等離子體處理裝置的金屬窗的截面圖。
[0038]圖11是部分地表示本發(fā)明的第二實施方式的電感耦合等離子體處理裝置的金屬窗的另一例的截面圖。
[0039]圖12是部分地表示本發(fā)明的第二實施方式的電感耦合等離子體處理裝置的金屬窗的又一例的截面圖。
[0040]附圖標記說明
[0041]1:主體容器[0042]2:金屬窗
[0043]2a:短邊
[0044]2b:長邊
[0045]3:天線室
[0046]4:處理室
[0047]5:支承架
[0048]6:支承梁
[0049]7:狹縫
[0050]7a:絕緣部件
[0051]13:高頻天線
[0052]71:外側(cè)狹縫
[0053]71a:短邊側(cè)部分
[0054]71b:長邊側(cè)部分
[0055]150:蓋
[0056]沈2:中間部
[0057]202a:短邊側(cè)區(qū)域
[0058]202b:長邊側(cè)區(qū)域
[0059]211、212:分割部分
[0060]G:基板(矩形基板)。
【具體實施方式】
[0061 ] 下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0062]<第一實施方式>
[0063]圖1是概略地表示本發(fā)明的第一實施方式的電感耦合等離子體處理裝置的截面圖。圖1所示的電感耦合等離子體處理裝置能夠用于在矩形基板例如在Fro用玻璃基板上形成薄膜晶體管時的金屬膜、ITO膜、氧化膜等的蝕刻、抗蝕劑膜的灰化處理等等離子體處理。此處，作為FPD,能夠列舉液晶顯示器(IXD)、場致發(fā)光(Electro Luminescence ;EL)顯示器、等離子體顯示器面板(PDP)等。另外，不限于FH)用玻璃基板，還能用于對太陽電池板用玻璃基板進行上述同樣的等離子體處理。
[0064]該電感耦合等離子體處理裝置具有由導(dǎo)電性材料例如內(nèi)壁面經(jīng)陽極氧化處理過的鋁構(gòu)成的方筒形狀的氣密的主體容器I。該主體容器I能夠分解地組裝，經(jīng)由接地線Ia被電接地。主體容器I被與主體容器I絕緣形成的矩形狀的金屬窗2上下劃分為天線室3和處理室4。金屬窗2構(gòu)成處理室4的頂壁。金屬窗2例如由非磁性體且導(dǎo)電性的金屬例如鋁或含鋁合金構(gòu)成。另外，為了提高金屬窗2的耐等離子體性，也可以在金屬窗2的處理室4側(cè)的表面設(shè)置電介質(zhì)膜、電介質(zhì)蓋。作為電介質(zhì)膜能夠列舉陽極氧化膜、噴涂陶瓷膜。另外，作為電介質(zhì)蓋，能夠列舉石英制或陶瓷制的電介質(zhì)蓋。
[0065]在天線室3的側(cè)壁3a與處理室4的側(cè)壁4a之間，設(shè)置有向主體容器I的內(nèi)側(cè)突出的支承架5和支承梁6。支承架5和支承梁6由導(dǎo)電性材料構(gòu)成，優(yōu)選由鋁等金屬構(gòu)成。
[0066]如后所述，金屬窗2被分割為多個部分。分割而形成的多個部分彼此之間被狹縫7分離，這些多個部分經(jīng)由絕緣部件7a支承于支承架5和支承梁6。支承梁6形成為由多個吊桿(未圖示)懸掛于主體容器I的頂部的狀態(tài)。另外，狹縫7的一部分或全部也可以采用僅填充有絕緣部件7a的結(jié)構(gòu)。
[0067]支承梁6在本例中兼作為處理氣體供給用的噴淋框體。在支承梁6兼作為噴淋框體的情況下，在支承梁6的內(nèi)部形成有與被處理基板的被處理面平行延伸的氣體流路8。在氣體流路8形成有對處理室4內(nèi)噴出處理氣體的多個氣體排出孔8a。從處理氣體供給系統(tǒng)20經(jīng)由供給管20a對氣體流路8供給處理氣體，處理氣體被從氣體排出孔8a排出到處理室4的內(nèi)部。其中，能夠在金屬窗2上設(shè)置氣體排出孔而排出處理氣體替代從支承梁6供給處理氣體，另外，在從支承梁6供給處理氣體的基礎(chǔ)上，還能夠在金屬窗2上設(shè)置氣體排出孔而排出處理氣體。
[0068]在金屬窗2之上的天線室3內(nèi)，以面對金屬窗2的方式并且利用由絕緣部件構(gòu)成的間隔件14與金屬窗2尚開地配置有聞頻天線13。
[0069]高頻天線13經(jīng)由供電部件15、供電線16、匹配器17與第一高頻電源18連接。而且，在等離子體處理期間，例如從第一高頻電源18經(jīng)由匹配器17、供電線16和供電部件15對高頻天線13供給例如13.56MHz的高頻電力，由此形成感應(yīng)磁場，利用該感應(yīng)磁場通過如后述那樣沿著金屬窗2的下表面流過的電流，在處理室4內(nèi)的等離子體生成區(qū)域形成感應(yīng)電場，利用該感應(yīng)電場使得從多個氣體排出孔8a供給的處理氣體在處理室4內(nèi)的等離子體生成區(qū)域被等離子體化。
[0070]在處理室4內(nèi)的下方，以隔著金屬窗2與高頻天線13相對的方式，設(shè)置有用于載置作為被處理基板的矩形形狀的FPD用玻璃基板(以下簡記為基板)G的載置臺23。載置臺23由導(dǎo)電性材料例如表面被陽極氧化處理過的鋁構(gòu)成。載置于載置臺23上的基板G由靜電吸盤(未圖示)吸附保持。
[0071]載置臺23收納在絕緣體框24內(nèi)，并且支承于中空的支柱25。支柱25維持氣密狀態(tài)地貫通主體容器I的底部，支承于配設(shè)在主體容器I外的升降機構(gòu)(未圖示)，在搬出搬入基板G時，由升降機構(gòu)在上下方向上驅(qū)動載置臺23。另外，在收納載置臺23的絕緣體框24與主體容器I的底部之間，配設(shè)有氣密地包圍支柱25的波紋管(bellows)26，由此，即使載置臺23上下移動，也能保證處理室4內(nèi)的氣密性。另外，在處理室4的側(cè)壁4a設(shè)置有用于搬入搬出基板G的搬入搬出口 27a和將搬入搬出口 27a打開和關(guān)閉的門閥27。
[0072]載置臺23通過設(shè)置于中空的支柱25內(nèi)的供電線25a，經(jīng)由匹配器28與第二高頻電源29連接。該高頻電源29在等離子體處理中對載置臺23施加偏置用的高頻電力例如頻率為3.2MHz的高頻電力。通過由該偏置用的高頻電力生成的自偏壓，將處理室4內(nèi)生成的等離子體中的離子有效地引入基板G。
[0073]而且，在載置臺23內(nèi)，為了控制基板G的溫度而設(shè)置有由陶瓷加熱器等加熱單元、制冷劑流路等構(gòu)成的溫度控制機構(gòu)和溫度傳感器(均未圖示)。對于這些機構(gòu)、部件的配管和配線，均通過中空的支柱25導(dǎo)出至主體容器I外。
[0074]處理室4的底部經(jīng)由排氣管31與包含真空泵等的排氣裝置30連接。利用該排氣裝置30，對處理室4進行排氣，在等離子體處理中，處理室4內(nèi)被設(shè)定和維持在規(guī)定的真空氣氛(例如1.33Pa)。
[0075]在載置于載置臺23的基板G的背面?zhèn)刃纬捎欣鋮s空間(未圖示)，設(shè)置有用于供給作為固定壓力的熱傳遞用氣體的He (氦)氣的He氣流路41。像這樣對基板G的背面?zhèn)裙┙o熱傳遞用氣體，由此在真空下能夠避免基板G的溫度上升、溫度變化。
[0076]該電感耦合等離子體處理裝置的各構(gòu)成部為與包括微型處理器(計算機)的控制部100連接而被控制的結(jié)構(gòu)。另外，控制部100與包括由操作員進行用于管理電感耦合等離子體處理裝置的命令輸入等輸入操作的鍵盤、將電感耦合等離子體處理裝置的工作狀況可視化地顯示的顯示器等的用戶接口 101連接。并且，控制部100與存儲部102連接，該存儲部102存儲有用于通過控制部100的控制實現(xiàn)由電感耦合等離子體處理裝置執(zhí)行的各種處理的控制程序、用于根據(jù)處理條件使電感耦合等離子體處理裝置的各構(gòu)成部執(zhí)行處理的程序即處理方案。處理方案存儲于存儲部102中的存儲介質(zhì)中。存儲介質(zhì)既可以是內(nèi)置于計算機中的硬盤、半導(dǎo)體存儲器，也可以是CDROM、DVD、閃存等可移動的存儲介質(zhì)。另外，也可以使得從其它的裝置例如經(jīng)由專用線路適當(dāng)傳送方案。而且，可以根據(jù)需要，基于來自用戶接口 101的指示等從存儲部102中讀出任意的處理方案使控制部100執(zhí)行，在控制部100的控制下，在電感耦合等離子體處理裝置中進行期望處理。
[0077]接著，參照圖2，對金屬窗2和高頻天線13進行說明。
[0078]如圖2所示，呈矩形狀的金屬窗2具有短邊2a和長邊2b。另外，將金屬窗2分割為多個部分的狹縫7，具有沿著金屬窗2的周方向形成為矩形狀且同心狀的外側(cè)狹縫71和內(nèi)側(cè)狹縫72。金屬窗2由外側(cè)狹縫71和內(nèi)側(cè)狹縫72分割為周緣部201、中間部202和內(nèi)側(cè)部203三個部分。另外，狹縫7具有沿著與周方向交叉的方向具體而言沿著輻射方向、構(gòu)成矩形形狀的外側(cè)狹縫71的對角線的對角狹縫73。通過對角狹縫73，中間部202被4分割為與短邊2a對應(yīng)的兩個短邊側(cè)區(qū)域202a和與長邊2b對應(yīng)的兩個長邊側(cè)區(qū)域202b，內(nèi)側(cè)部203也被4分割為與短邊2a對應(yīng)的兩個短邊側(cè)區(qū)域203a和與長邊2b對應(yīng)的兩個長邊側(cè)區(qū)域203b。周緣部201上不存在狹縫，為框緣狀。該周緣部201被接地，通過外側(cè)狹縫71內(nèi)的絕緣部件7a與比其更靠內(nèi)側(cè)的部分絕緣。
[0079]形成于金屬窗2上的狹縫7至少其一部分形成為寬度隨位置而不同，由此能夠調(diào)整對高頻天線13供給電流而在處理室4內(nèi)形成的感應(yīng)電場的分布。具體而言，狹縫7中、外側(cè)狹縫71的與短邊2a對應(yīng)的短邊側(cè)部分71a的寬度Dss大于與長邊2b對應(yīng)的長邊側(cè)部分71b的寬度Da(S卩，具有Dss > Dsl的關(guān)系)。短邊側(cè)部分71a與短邊2a平行，長邊側(cè)部分71b與長邊2b平行。另外，金屬窗2的中間部202的短邊側(cè)區(qū)域202a的寬度Dws大于長邊側(cè)區(qū)域202b的寬度Dwl (即，Dffs > DJ。
[0080]高頻天線13在本例中在徑向上隔開間隔，具有外側(cè)天線部13a和內(nèi)側(cè)天線部13b兩個回轉(zhuǎn)走線的天線部，外側(cè)天線部13a與金屬窗2的中間部202對應(yīng)地設(shè)置，內(nèi)側(cè)天線部13b與金屬窗2的內(nèi)側(cè)部203對應(yīng)地設(shè)置。在本例中，外側(cè)天線部13a形成為使導(dǎo)電性材料例如將天線線材130形成為環(huán)狀的環(huán)狀天線，內(nèi)側(cè)天線部13b形成為使天線線材130形成為渦旋狀的渦旋狀天線。因此，狹縫7的外側(cè)狹縫71中、短邊側(cè)部分71a和長邊側(cè)部分71b形成得與高頻天線13的天線線材130平行。另外，狹縫7中、為了調(diào)整電場分布而調(diào)整寬度的部分只要與高頻天線13的天線線材130平行地形成即可。
[0081]這樣，高頻天線13在徑向上隔開間隔具有外側(cè)天線部13a和內(nèi)側(cè)天線部13b兩個回轉(zhuǎn)走線的天線部，能夠調(diào)整它們的阻抗從而單獨地控制電流值。
[0082]另外，金屬窗2的狹縫7的形式、高頻天線13的形狀僅是例示，如后所述能夠利用各種形式。
[0083]接著，參照圖3，對通過使金屬窗2的狹縫7的寬度變化而使感應(yīng)電場變化的機制進行說明。
[0084]當(dāng)在高頻天線13的天線線材130中流過電流時,在其周圍產(chǎn)生感應(yīng)磁場M。感應(yīng)磁場M的磁力線不透過金屬，因此到達金屬窗2的磁力線在金屬窗2的表面形成渦電流IE，由于背面?zhèn)鹊挠善湫纬傻姆聪虻拇艌觯帕€向外側(cè)彎曲。渦電流Ie合成而形成的合成渦電流IE。形成為從金屬窗2的表面流到背面并返回表面的環(huán)形電流。背面?zhèn)鹊暮铣蓽u電流Iec在處理室4內(nèi)形成第一感應(yīng)電場Epi。另一方面，感應(yīng)磁場M的磁力線透過狹縫7 (絕緣部件7a)，在處理室4內(nèi)沿基板G的表面形成，由處理室4內(nèi)的感應(yīng)磁場M，在處理室4內(nèi)形成第二感應(yīng)電場EP2。并且，由這些感應(yīng)電場，在處理室4內(nèi)生成處理氣體的等離子體。因此,通過改變狹縫的寬度,透過狹縫的感應(yīng)磁場M的磁力線的強度發(fā)生變化，處理室4內(nèi)的第二感應(yīng)電場Ep2的大小發(fā)生變化。即，通過改變狹縫的寬度，能夠調(diào)整用于生成等離子體的電場強度。另外，在圖3中，電流和磁力線的方向是為了便于說明而示出的，并不是正確的方向。例如，第二感應(yīng)電場Ep2的方向雖表示為與感應(yīng)磁場M的磁力線相同的方向，但實際上是與感應(yīng)磁場M的磁力線正交的方向。
[0085]接著，說明使用如上所述方式構(gòu)成的電感耦合等離子體處理裝置對基板G實施等離子體處理例如等離子體蝕刻處理時的處理動作。
[0086]首先，在打開門閥27的狀態(tài)下，從搬入搬出口 27a通過搬送機構(gòu)(未圖示)向處理室4內(nèi)搬入基板G，在載置到載置臺23的載置面后，利用靜電吸盤(未圖示)將基板G固定在載置臺23上。然后，在處理室4內(nèi)，使從處理氣體供給系統(tǒng)20供給的處理氣體從兼作為噴淋框體的支承梁6的氣體排出口 8a排出到處理室4內(nèi)，并且利用排氣裝置30經(jīng)由排氣管31對處理室4內(nèi)進行真空排氣，由此使處理室內(nèi)維持例如0.66?26.6Pa左右的壓力氣氛。
[0087]另外，此時，為了避免基板G的溫度上升或溫度變化，經(jīng)由He氣體流路41對基板G的背面?zhèn)鹊睦鋮s空間供給He氣體作為熱傳遞用氣體。
[0088]接著，從第一高頻電源18對高頻天線13例如施加13.56MHz的高頻，由此經(jīng)由金屬窗2，在處理室4內(nèi)生成均勻的感應(yīng)電場。利用這樣生成的感應(yīng)電場，在處理室4內(nèi)使得處理氣體等離子體化，生成高密度的電感耦合等離子體。利用該等離子體，對基板G進行作為等離子體處理的例如等離子體蝕刻處理。
[0089]此時，如圖2所示，金屬窗2為矩形形狀，因此在短邊2a側(cè)和長邊2b側(cè)寬度不同。金屬窗的寬度越寬，等離子體生成空間中的磁場的大小(磁力線的強度)越小，因此在狹縫7的寬度如現(xiàn)有技術(shù)那樣基本均勻的情況下，存在與寬度較寬的短邊側(cè)相比窗的寬度較窄的長邊側(cè)的電場強度變大、等離子體強度變高的傾向。具體而言，例如在金屬窗2的中間部202，與短邊2a對應(yīng)的短邊側(cè)區(qū)域202a的寬度Dws大于長邊側(cè)區(qū)域202b的寬度DWy因此等離子體生成空間中的與長邊側(cè)區(qū)域202b對應(yīng)的部分和與短邊側(cè)區(qū)域202a對應(yīng)的部分相t匕，電場強度變大，等離子體強度變高。
[0090]所以，在本實施方式中，使形成于金屬層2的狹縫形成為至少其一部分的寬度隨位置而不同。具體而言，金屬窗2的狹縫7中、沿著金屬窗2的周方向形成為矩形形狀的外側(cè)狹縫71中，與短邊2a平行的短邊側(cè)部分71a的寬度Dss大于與長邊2b平行的長邊側(cè)部分71b的寬度Da。由此，能夠提高與短邊側(cè)區(qū)域202a對應(yīng)的部分的磁力線的強度，能夠提高該部分的電場強度，因此能夠使等離子體強度變均勻，能夠使等離子體處理速度變均勻。
[0091]另外，在內(nèi)側(cè)狹縫72中，同樣也可以使與短邊2a平行的短邊側(cè)部分的寬度大于與長邊2b平行的長邊側(cè)部分的寬度。由此，能夠獲得上述調(diào)整效果。但是，外側(cè)狹縫71的調(diào)整效果更大，更容易進行局部的控制，因此優(yōu)選在外側(cè)狹縫71中調(diào)整狹縫寬度。當(dāng)然，也可以使外側(cè)狹縫71和內(nèi)側(cè)狹縫72兩者的與短邊2a平行的短邊側(cè)部分的寬度均大于與長邊2b平行的長邊側(cè)部分的寬度。此外，上述外側(cè)狹縫71和內(nèi)側(cè)狹縫72與高頻天線13的天線線材130平行地形成，因此如上所述，能夠?qū)Χ踢厒?cè)區(qū)域和長邊側(cè)區(qū)域的任一者有選擇地施加影響，因此能夠獲得調(diào)整效果，但是對角狹縫73難以對短邊側(cè)區(qū)域和長邊側(cè)區(qū)域的任一者有選擇地施加影響，因此幾乎無法得到上述調(diào)整效果。
[0092]在本實施方式中，除此之外，還起到如下所述的效果。
[0093]S卩，金屬窗2沿著其周方向被分割為多個，因此能夠抑制在金屬窗中流動的合成渦電流IE。的擴散，能夠使等離子體分布的控制性良好，并且能夠進一步增強第一感應(yīng)電場EpiO另外，除了在周方向上之外，還在與周方向交叉的方向(具體而言在輻射方向)上被分害1J,因此能夠進一步增大第一感應(yīng)電場Epi和第二感應(yīng)電場Ep2。而且,高頻天線13在徑向上隔開間隔具有外側(cè)天線部13a和內(nèi)側(cè)天線部13b，外側(cè)天線部13a與中間部202對應(yīng)地設(shè)置，內(nèi)側(cè)天線部13b與內(nèi)側(cè)部203對應(yīng)地設(shè)置，由此能夠利用外側(cè)天線部13a的電流抑制在中間部202產(chǎn)生的渦電流和在與內(nèi)側(cè)天線部13b對應(yīng)的內(nèi)側(cè)部203產(chǎn)生的渦電流的干涉。另外，能夠調(diào)整外側(cè)天線部13a和內(nèi)側(cè)天線部13b的阻抗而單獨地控制電流值，因此能夠控制電感耦合等離子體整體的密度分布。
[0094]另外，如上所述，金屬窗2的分割方式不限于上述的例子。例如如圖4所示，沿著周方向僅設(shè)置單一的矩形形狀的狹縫74，并使狹縫74的與短邊2a平行的短邊側(cè)部分74a的寬度Dlss大于與長邊2b平行的長邊側(cè)部分74b的寬度Dla，僅僅由此，也能夠提高金屬窗2的短邊側(cè)的磁力線的強度，提升該部分的電場強度，從而使等離子體處理速度均勻。另外，周方向上的分割數(shù)可以為四個以上，在將它們分離的三個以上的矩形形狀的狹縫中的至少一個中，使與短邊2a平行的短邊側(cè)部分的寬度大于與長邊2b平行的長邊側(cè)部分的寬度即可。在該情況下，最外側(cè)的狹縫的調(diào)整效果最大，因此優(yōu)選在最外側(cè)狹縫調(diào)整短邊側(cè)部分和長邊側(cè)部分的寬度。
[0095]另夕卜，與金屬窗2的周方向交叉的方向上的分割不限于上述的對角方向，另外，其分割數(shù)也沒有特別限制。
[0096]另外，高頻天線13在徑向上隔開間隔具有外側(cè)天線部13a和內(nèi)側(cè)天線部13b兩個回轉(zhuǎn)走線的天線部，但是也可以具有單獨的回轉(zhuǎn)走線天線部，另外，也可以具有三個以上的回轉(zhuǎn)走線的天線部。通過增加天線部的數(shù)量，能夠進一步提高電感耦合等離子體的作為整體的密度分布的控制性。
[0097]另外，作為回轉(zhuǎn)走線的天線部，也可以采用如圖5所示的多重渦旋天線。在圖5的例中，構(gòu)成高頻天線13的天線部130構(gòu)成四條天線線材131、132、133、134各自90°地錯開位置進行卷繞使得整體形成渦旋狀的多重(四重)天線，天線的配置區(qū)域為大致框緣狀。
[0098]另外，作為高頻天線13，不限于將回轉(zhuǎn)走線的天線排列為同心狀的情況，也可以排列配置。另外，不限于回轉(zhuǎn)走線的天線，例如如圖6所示，也可以將天線線材141在與金屬窗2交叉的方向上卷繞成縱卷繞螺旋狀，生成對面向金屬窗2的等離子體起作用的感應(yīng)電場的平面部142構(gòu)成將多條(圖中為3條)天線線材141平行配置而形成的直線天線。另夕卜，也可以配置多個這種縱卷繞螺旋狀的天線部。
[0099]接著，說明狹縫寬度和金屬窗的寬度對等離子體激發(fā)電流產(chǎn)生的影響的模擬結(jié)果O
[0100]此處，如圖7所示，使用卷繞為縱卷繞螺旋狀的圖6所示的高頻天線，并使用呈矩形形狀、形成與其輪廓同心狀的矩形的狹縫且在狹縫中填充有特氟龍(注冊商標)制的絕緣部件的金屬窗，使狹縫寬度(特氟龍寬度)和金屬窗的寬度變化，對等離子體激發(fā)電流(等離子體的強度)進行了計算。另外，此處，狹縫寬度(特氟龍寬度)為圖7所示的A的部分的寬度，窗的寬度為圖7所示的B的部分的寬度。
[0101]圖8是表示狹縫寬度(特氟龍寬度)與等離子體激發(fā)電流的關(guān)系的圖。如該圖所示，狹縫寬度(特氟龍寬度)與等離子體激發(fā)電流的關(guān)系不是線性的，但是隨著狹縫寬度(特氟龍寬度)的增加，等離子體激發(fā)電流單調(diào)地增加，在一定程度的寬度下達到飽和。作為標準的狹縫寬度鑒于效率多使用該達到飽和的區(qū)域。該寬度隨金屬窗的厚度而不同，但是如圖8所示，大致為20mm。在此基礎(chǔ)上進一步加寬，效率也不怎么提高。金屬窗的長邊側(cè)的要使效率惡化的區(qū)域比等離子體激發(fā)電流飽和的寬度窄，但是當(dāng)過于變窄時，效率大幅惡化，因此優(yōu)選調(diào)節(jié)為5?IOmm的狹縫寬度。
[0102]圖9是表示金屬窗的寬度與等離子體激發(fā)電流的關(guān)系的圖。如該圖所示，金屬窗的寬度越寬，效率越差。
[0103]根據(jù)以上結(jié)果可以確認，能夠通過狹縫寬度調(diào)整金屬窗的寬度不同所導(dǎo)致的等離子體的不均勻。
[0104]〈第二實施方式〉
[0105]接著，對本發(fā)明的第二實施方式進行說明。
[0106]在第一實施方式中，根據(jù)金屬窗的寬度的不同，預(yù)先使狹縫的寬度不同，但是在本實施方式中，對狹縫的寬度可變的例子進行說明。
[0107]圖10是表示本發(fā)明的第二實施方式的電感耦合等離子體處理裝置的金屬窗的一部分的截面圖。如該圖所示，在本實施方式中，金屬窗2由狹縫7分割這一點與第一實施方式相同，但是，與第一實施方式不同之處在于，狹縫7的至少一部分設(shè)置有調(diào)整狹縫寬度的能夠移動的蓋150，使狹縫的寬度可變。另外，在狹縫7中填充有絕緣部件7a。狹縫7的寬度的調(diào)整能夠通過使用電動機、氣缸等適當(dāng)?shù)闹聞悠魇股w150滑動而進行。蓋150無需與由狹縫7分割而成的金屬窗2的分割部分211和212兩者導(dǎo)通，與其中一者(圖10中是分割部分212)絕緣。而且，蓋150在保持其絕緣狀態(tài)的狀態(tài)下移動。使寬度可變的狹縫的位置沒有限制，但是能夠列舉例如圖2的外側(cè)狹縫71的短邊側(cè)部分71a或長邊側(cè)部分71b。
[0108]這樣，在狹縫7的至少一部分設(shè)置調(diào)整其寬度的機構(gòu)，由此能夠調(diào)整基于每個裝置、每個處理方案的等離子體強度分布的偏差。
[0109]但是，在圖10中，在由狹縫7分割而成的金屬窗2的一方的分割部分211接地的情況下，有時在與另一方的分割部分212之間存在幾kV (例如5?IOkV)的電位差。在這種情況下，在圖10的結(jié)構(gòu)中，想要利用蓋150使狹縫7的寬度最小時，在蓋150與分割部分212之間，有時產(chǎn)生沿面放電等。在有這種可能性的情況下，如圖11所示的結(jié)構(gòu)有效。在圖11的例子中，在金屬窗2的分割部分211的上表面隔著間隔件151以向另一方的分割部分212伸出的方式設(shè)置蓋150而調(diào)整狹縫寬度是有效的。此時，從有效防止沿面放電的觀點出發(fā)，蓋150與金屬窗2的間隙(即，間隔件151的厚度M1優(yōu)選為5?IOmm左右。另外，優(yōu)選蓋150的與分割部分212重疊長度d2在使狹縫寬度最窄的情況下為20_左右。
[0110]在第二實施方式中，蓋150的移動不限于滑動式，也能夠采用如圖12所示的轉(zhuǎn)動式等，各種方式。
[0111]另外，本發(fā)明并不限于上述實施方式，能夠進行各種變形。
[0112]例如，在上述實施方式中，作為電感耦合等離子體處理裝置的一個例子例示了蝕刻裝置，但不限于蝕刻裝置，也能夠應(yīng)用于CVD成膜等其它的等離子體處理裝置。另外，例示了使用矩形形狀的基板和金屬窗的例子，但是不限于此。
[0113]另外，例示了利用Fro基板作為被處理基板的例子，但是只要是矩形基板，也能夠應(yīng)用于對太陽能電池板用基板等其它基板的等離子體處理。
【權(quán)利要求】
1.一種對基板實施電感耦合等離子體處理的電感耦合等離子體處理裝置，該電感耦合等離子體處理裝置的特征在于，包括: 收納基板的處理室； 用于在所述處理室內(nèi)的配置基板的區(qū)域生成電感耦合等離子體的高頻天線；和金屬窗，其配置在生成所述電感耦合等離子體的等離子體生成區(qū)域和所述高頻天線之間，與基板對應(yīng)地設(shè)置， 所述金屬窗由狹縫分割為多個區(qū)域，所述狹縫至少其一部分形成為寬度隨位置而不同，由此，能夠調(diào)整由供給至所述高頻天線的電流形成在所述處理室的感應(yīng)電場的分布。
2.如權(quán)利要求1所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于: 所述金屬窗包括寬度相對較寬的區(qū)域和寬度相對較窄的區(qū)域，所述狹縫中與所述寬度相對較窄的區(qū)域?qū)?yīng)的部分的寬度比與所述寬度相對較寬的區(qū)域?qū)?yīng)的部分的寬度大。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于: 所述金屬窗包括與所述金屬窗的長邊對應(yīng)的長邊側(cè)區(qū)域和與所述金屬窗的短邊對應(yīng)的短邊側(cè)區(qū)域，所述狹縫包括與所述短邊側(cè)區(qū)域?qū)?yīng)的第一狹縫和與所述長邊側(cè)區(qū)域?qū)?yīng)的第二狹縫，所述第一狹縫的寬度比所述第二狹縫的寬度大。
4.如權(quán)利要求3所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于: 所述第一狹縫形成得 與所述短邊平行，所述第二狹縫形成得與所述長邊平行。
5.如權(quán)利要求3或4所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于: 所述狹縫包括與呈矩形形狀的所述金屬窗的外形同心狀的矩形狹縫，所述第一狹縫為所述矩形狹縫的短邊，所述第二狹縫為所述矩形狹縫的長邊。
6.如權(quán)利要求5所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于: 所述狹縫呈同心狀地包括多個所述矩形狹縫，所述矩形狹縫中至少最外側(cè)的矩形狹縫包括所述第一狹縫和所述第二狹縫。
7.如權(quán)利要求5或6所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于: 所述狹縫包括與所述矩形狹縫交叉的方向的交叉狹縫。
8.如權(quán)利要求7所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于: 所述交叉狹縫為所述矩形狹縫的對角線狀。
9.如權(quán)利要求3~8中任一項所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于: 所述第一狹縫和所述第二狹縫中的至少一方形成為與高頻天線的天線線材平行。
10.如權(quán)利要求9所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于: 所述高頻天線設(shè)置成在與所述金屬窗對應(yīng)的面內(nèi)、所述天線線材在所述金屬窗的周方向上回轉(zhuǎn)走線。
11.一種對基板實施電感耦合等離子體處理的電感耦合等離子體處理裝置，該電感耦合等離子體處理裝置的特征在于，包括: 收納基板的處理室； 用于在所述處理室內(nèi)的配置基板的區(qū)域生成電感耦合等離子體的高頻天線；和金屬窗，其配置在生成所述電感耦合等離子體的等離子體生成區(qū)域和所述高頻天線之間，與基板對應(yīng)地設(shè)置， 所述金屬窗由狹縫分割為多個區(qū)域，所述狹縫的至少一部分的寬度可變，使得能夠調(diào)整由供給至所述高頻天線的電流形成在所述處理室的感應(yīng)電場的分布。
12.如權(quán)利要求11所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于: 所述金屬窗包括寬度相對較寬的區(qū)域和寬度相對較窄的區(qū)域，所述狹縫的至少一部分的寬度可變，使得所述狹縫中與所述寬度相對較窄的區(qū)域?qū)?yīng)的部分的寬度比與所述寬度相對較寬的區(qū)域?qū)?yīng)的部分的寬度大。
13.如權(quán)利要求11或12所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于: 所述狹縫中寬度可變的部分具有對所述狹縫的寬度進行調(diào)整的蓋。
14.如權(quán)利要求13所述的電感耦合等離子體處理裝置，其特征在于: 所述蓋與由所述狹縫中寬度可變的部分分割而成的所述金屬窗的一方區(qū)域?qū)ǎc另一方區(qū)域絕緣 。
【文檔編號】H01J37/32GK103985624SQ201410039246
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月7日
【發(fā)明者】山澤陽平, 佐佐木和男, 古屋敦城, 齊藤均 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社