KR100745942B1

KR100745942B1 - 유도 결합 플라즈마 처리 장치

Info

Publication number: KR100745942B1
Application number: KR1020010040230A
Authority: KR
Inventors: 사토요시츠토무; 아마노겐지
Original assignee: 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2007-08-02
Also published as: JP4672113B2; TW498411B; JP2002025987A; US6387208B2; US20020002947A1; KR20020005462A

Abstract

본 발명의 유도 결합 플라즈마 처리 장치는, 기판(G)에 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과, 처리실의 상부벽부 또는 측벽부를 구성하는 유전체 벽부와, 처리실 외부의 유전체 벽부와 대응하는 부분에 설치되어 처리실내에 유도전계를 형성하는 고주파 안테나와, 유전체 벽부의 내측에 유전체 벽부를 덮도록 설치되고 유전체로 이루어지는 커버 부재와, 커버 부재를 가열하는 가열 수단과, 유전체 벽부와 가열 수단 사이를 단열하는 단열 수단으로 구성되고, 플라즈마에 의해 발생하는 반응 생성물이 커버 부재에 부착되지 않는 온도로 가열되고, 또한 가열 수단이 발생시키는 열이 유전체 벽부에 전달되지 않도록 단열되는 유도 결합 플라즈마 처리 장치이다.

Description

유도 결합 플라즈마 처리 장치{INDUCTIVE COUPLING PLASMA PROCESSING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유도 플라즈마 에칭 장치가 도시된 단면도,

도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 처리 장치에 사용되는 커버 부재를 서셉터측에서 본 도면,

도 3은 도 1에 도시된 플라즈마 처리 장치의 주요부가 확대하여 도시된 단면도,

도 4는 도 1에 도시된 플라즈마 처리 장치에 사용되는 시트 형상 히터가 도시된 단면도,

도 5는 도 1에 도시된 플라즈마 처리 장치의 변형예에 따른 장치의 주요부가 도시된 단면도,

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유도 플라즈마 에칭 장치가 도시된 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 챔버 2 : 유전체 벽

4 : 처리실 7 : 시일 링(밀봉 부재)

8 : 단열 부재 9 : 시트 형상 히터(가열 수단)

10 : 커버 부재 13 : 고주파 안테나

15 : 고주파 전원 20 : 처리 가스 공급계

22 : 서셉터 30 : 배기 기구

G : LCD 기판

본 발명은 액정 표시 장치(LCD) 기판 등의 피처리 기판에 대하여 유도 결합 플라즈마에 의해 드라이 에칭 등의 플라즈마 처리를 실시하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, LCD 제조 프로세스에 있어서, 피처리 기판이 되는 LCD 유리 기판에 대하여 에칭이나 스퍼터링(sputtering), CVD[화학 기상(氣相) 성장] 등의 플라즈마 처리가 사용되고 있다. 이러한 플라즈마 처리를 실행하기 위한 플라즈마 처리 장치로서는 각종의 것이 사용되고 있지만, 그들 중 처리 챔버내의 영역에서 고밀도 플라즈마를 발생시킬 수 있는 것으로서 유도 결합 플라즈마(inductive coupling plasma; ICP) 처리 장치가 공지되어 있다.

이 유도 결합 플라즈마 처리 장치는 전형적으로 진공내에서 플라즈마 처리를 실행하기 위한 처리실(처리 챔버내의 영역)의 천정이 유전체(誘電體) 벽부로 구성되고, 그 위에 고주파(RF) 안테나가 배치되어 있다. 그리고, 이 고주파 안테나에 고주파 전력이 공급됨으로써, 처리실내에 유도전계(inductive field)가 형성되어, 처리실에 도입된 처리 가스가 이 유도전계에 의해 플라즈마화되고, 이 플라즈마의 작용에 의해 에칭 등의 처리가 실시된다.

이러한 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 하나의 문제점으로, 처리실내에서 발생된 미립자에 의한 피처리체에 대한 악영향이 있다. 피처리체 기판의 처리에 따라 처리실내에서 생성되는 반응 생성물이 유전체 벽부 등에 퇴적되고 박리됨으로써 미립자의 원인이 된다. 박리된 반응 생성물이 피처리 기판상에 부착된 상태로 에칭 처리를 실행하면, 반응 생성물이 마스크(mask)로 되어 그 하부분이 제거되지 않는 문제를 발생시키고, 또한 성막 처리(film forming process)를 실행하면, 반응 생성물상에도 막이 퇴적되어 성막내에 포함된 상태가 되기 때문에, 배선 패턴의 단선 또는 회로 소자의 구조적 결함을 초래하는 문제를 발생시킨다.

이러한 반응 생성물의 부착을 방지하는 기술로서, 예컨대, 일본 특허 공개 공보 제 1999-45878 호나 일본 특허 공개 공보 제 1997-199487 호에 개시된 바와 같은 유전체 벽부에 히터 등을 설치하여 유전체 벽부를 소정 온도로 가열하는 기술이 공지되어 있다. 그러나, 이들 기술과 같이 유전체 벽부를 가열하여 고온 상태로 되도록 온도를 조절하는 것은 유전체 벽부의 열 용량이 커짐과 동시에 대기측으 로의 방열량이 커지고 소비 전력이 커져서, 에너지 효율이 불량하게 된다.

최근 들어서, 대화면의 디스플레이가 요구되기 때문에, LCD 유리 기판 또한 대형화되고, 한 변이 1m에 미치는 거대한 기판이 요구되므로, 이에 따른 처리 장치의 대형화에 의해 유전체 벽부가 또한 대형화될 수밖에 없고, 소비 전력이 점점 커져서 에너지 효율이 매우 불량해지게 된다.

한편, 유전체 벽부에 대한 퇴적을 억제하기 위해서는, 가열 온도가 높은 쪽이 퇴적되기가 어렵지만, 피처리체가 공급되고 제거되는 게이트 등에는 O-링 등의 고무 또는 수지로 이루어지는 밀봉재에 의해 기밀화되기 때문에, 그 가열 온도는 밀봉재의 내열(耐熱) 온도로 제한되게 된다.

본 발명은, 반응 생성물의 퇴적을 억제하기 위해서 높은 에너지 효율에 의한 가열을 할 수 있고, 유전체 벽부와 처리실을 밀봉하는 밀봉 부재의 내열성을 고려하지 않고 가열할 수 있는 유도 결합 플라즈마 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 피처리 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 처리실을 형성하는 하부 챔버와, 외부로부터 공급되는 고주파 전력에 의해 상기 처리실내에 유도전계를 형성하기 위한 고주파 안테나가 배치되는 안테나실을 형성하기 위한 상부 챔버와, 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버를 기밀하게 일체적으로 연결하는 지지 선반부와, 상기 처리실내에 처리 가스를 토출하는 토출구 및 가스 유로를 구비하는 샤워 하우징체를 수용하고, 상기 고주파 안테나로부터 고주파 전력을 받아 형성된 유도전계에 접하도록 상기 지지 선반부에 지지되는 유전체 벽부와, 상기 처리실측의 상기 유전체 벽부의 표면상에 장착된 단열 수단과, 상기 처리실측의 상기 단열 수단의 면상에 배치된 가열 수단과, 상기 처리실측의 상기 가열 수단상에 부착되고 유전체로 형성된 커버 부재를 포함하며, 상기 단열 수단이 상기 가열 수단으로부터 발생하는 열이 상기 유전체 벽부에 전달되지 않도록 단열하고, 또한 상기 가열 수단이 플라즈마에 의해 발생하는 반응 생성물의 상기 커버 부재로의 부착이 억제되는 온도로 상기 커버 부재를 가열하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치를 제공한다.

상기 단열 수단은 상기 유전체 벽부와 상기 가열 수단 사이에 끼워지고 유전체로 형성되는 단열 부재를 갖는다. 또는, 상기 단열 수단은 상기 유전체 벽부와 상기 가열 수단 사이에 설치된 공극을 갖는다.

또한, 처리 가스를 포함하는 분위기내에서 플라즈마를 발생시켜, 피처리 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 처리 챔버와, 고주파 안테나로부터의 고주파 전력을 받아서, 상기 처리 챔버내에 형성되는 유도전계에 접촉하도록 설치된 유전체 벽부를 구비하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치로서, 상기 유전체 벽부의 주요 부분이 상기 처리 챔버내에 노출되지 않도록 설치되고, 유전체로 형성되는 커버 부재와, 상기 처리 챔버내에서 발생한 플라즈마에 의해 생성되는 반응 생성물의 상기 커버 부재로의 부착이 억제되는 온도로 상기 커버 부재를 가열하는 가열 수단과, 상기 가열 수단에 의해 발생된 열이 상기 유전체 벽부에 전달되는 것을 단열하는 단열 수단을 구비하는 유도 결합 플라즈마 장치를 제공한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 유도 결합 플라즈마 처리 장치에 있어서의 제 1 실시예의 단면 구성을 도시하는 도면이다. 본 실시예에서는 유도 플라즈마 에칭 장치를 일례로 하여, LCD의 제조에서의 각형(角形)의 LCD 유리 기판상에 박막 트랜지스터를 형성하는 제조 공정에서, 메탈막, ITO막, 산화막 등을 에칭하기 위해 사용되는 장치에 대하여 설명한다.

이 에칭 장치는 도전성 재료, 예컨대 내벽면이 알루마이트 처리(양극 산화 처리)된 알루미늄으로 이루어지는 각이진 통형상의 기밀 챔버(1)를 구비한다. 이 챔버(1)는 접지선(40)에 의해 접지되어 있다. 이 챔버(1)는 다수의 부위로 분해 가능하고, 예컨대, 유전체 벽부(2)를 지지하는 지지 선반(5)을 끼워서, 챔버(1)내부는 상하에 상부 챔버(1a)와 하부 챔버(1b)로 구분된다. 상부 챔버(1a)내의 영역은 안테나실(3)로서 형성되고, 하부 챔버(1b)내의 영역은 처리실(4)로서 형성된다. 또한, 유전체 벽부(2)는 Al₂O₃ 등의 세라믹 또는 석영 등으로 이루어지고, 처리실(4)의 천정벽으로서 기능한다. 지지 선반(5)은 안테나실(3)의 측벽(3a)과 처리 챔버(1)의 측벽(4a) 사이에서 내측으로 돌출되도록 설치되어 있고, 이 돌출 부분에 수지제의 시일 링(7)을 사이에 끼우고 유전체 벽부(2)가 끼워 넣어져 비스(vis)(6)에 의해 고정된다.

이 유전체 벽부(2)의 하면의 대략 전체 면에 단열 부재(8)를 사이에 끼워서 시트(sheet) 형상의 히터(9)가 배치되고, 또한 시트 형상 히터(9)는 세라믹이나 석영 등의 유전체로 구성되는 커버 부재(10)로 덮여 있다. 시트 형상 히터(9)의 리드선은 절연 부재(41) 및 처리 챔버(1)의 측벽(4a)의 내부를 통하여 후술하는 바와 같이 히터 전원부(50)에 접속되어 있다. 절연 부재(41)의 외측은 알루미늄제의 커버(42)로 덮여진다. 이러한 구성에 의해, 시트 형상 히터(9)는 히터 전원부(50)의 전기 공급에 의해 커버 부재(10)를 가열하지만, 유전체 벽부(2)측으로의 가열은 단열 부재(8)에 의해 단열 되어있다.

유전체 벽부(2)에 있어서도, 분해 가능한 구조로 되어 있고, 그 내부에는 처리 가스 공급용의 샤워 하우징체(11)가 장착되어 있다. 샤워 하우징체(11)는 도 2에 도시된 바와 같은 십자 형상을 이루고 있고, 유전체 벽부(2)를 하측으로부터 지지하는 구조로 되어 있다. 또한, 유전체 벽부(2)를 지지하는 샤워 하우징체(11)는 다수의 서스펜더(suspender)(도시되지 않음)에 의해 챔버(1)의 천정에 매달린 상태로 되어 있다. 이 샤워 하우징체(11)는 도전성 재료로, 바람직하게는 금속으로 이루어지며, 그 금속으로서는 오염물이 발생하지 않도록 그 내면이 알루마이트 처리(양극 산화 처리)된 알루미늄으로 구성되어 있다.

이 샤워 하우징체(11)내에는 수평으로 연장되는 가스 유로(12)가 형성되어 있고, 이 가스 유로(12)는 아래쪽을 향하여 연장되고, 유전체 벽부(2)의 저면, 단열 부재(8), 시트 형상 히터(9) 및 커버 부재(10)를 관통하여 개구되어 있는 다수 의 가스 토출 구멍(12a)에 연결되어 있다. 한편, 유전체 벽부(2)의 상면 중앙에는 이 가스 유로(12)에 연결되도록 가스 공급관(20a)이 설치되어 있다. 가스 공급관(20a)은 챔버(1)의 천정으로부터 그 외측으로 관통되고, 처리 가스 공급원 및 밸브 시스템 등을 포함하는 처리 가스 공급계(20)에 접속되어 있다. 이 플라즈마 처리에 있어서는, 가스 공급계(20)로부터 공급된 처리 가스가 가스 공급관(20a)을 거쳐서 샤워 하우징체(11)내에 공급되고, 그 하면의 가스 공급 구멍(12a)으로부터 처리 챔버(1)내로 토출된다.

또한, 안테나실(3)내에는 유전체 벽부(2)의 상면에 접하도록 고주파(RF) 안테나(13)가 설치되어 있다. 이 고주파 안테나(13)는 대략 사각형의 나선형 형상을 이루는 평면형의 코일 안테나로 이루어진다. 고주파 안테나(13)는 나선형의 중심 단부가 챔버(1)의 천정으로부터 그 외측으로 도출되고, 정합기(14)를 거쳐서 고주파 전원(15)에 접속된다. 한편, 나선형의 외측 단부는 챔버(1)에 접속됨으로써 전위적으로는 접지 전위로 된다.

이러한 구성에 있어서, 플라즈마 처리중, 고주파 전원(15)으로부터 유도전계를 형성시키기 위해, 예컨대 주파수가 13.56MHz의 고주파 전력이 고주파 안테나(13)에 인가된다. 그리고, 이 고주파 안테나(13)에 의해, 처리 챔버(1)내에 유도전계가 형성되고, 이 유도전계에 의해 샤워 하우징체(11)로부터 공급된 처리 가스가 플라즈마화된다. 이 때의 고주파 전원(15)의 출력은 플라즈마를 발생시키기에 충분한 값으로 되도록 적절히 설정된다.

또한 하부 챔버(1b)내의 아래쪽에는 유전체 벽부(2)를 사이에 끼워서 고주파 안테나(13)와 대향하도록, LCD 유리 기판(G)을 탑재하기 위한 탑재대로서 서셉터(susceptor)(22)가 설치되어 있다. 서셉터(22)는 도전성 재료, 예컨대 표면이 알루마이트 처리(양극 산화 처리)된 알루미늄으로 구성되어 있다. 서셉터(22)에 탑재된 LCD 유리 기판(G)은 정전 척(electrostatic chuck)(도시되지 않음)에 의해 서셉터(22)에 흡착 유지된다.

서셉터(22)는 절연체 프레임(24)내에 수납되고, 파이프 형상의 지주(25)에 의해 지지된다. 또한 하부 챔버(1b)에는 유리 기판(G)을 반입 및 반출하기 위한 게이트 밸브(27)가 설치되어 있다.

서셉터(22)에는 파이프 형상의 지주(25)내에 설치된 전기 공급 막대에 의해, 정합기(28)를 거쳐서 고주파 전원(29)이 접속되어 있다. 이 고주파 전원(29)은 플라즈마 처리중에, 바이어스용의 고주파 전력, 예컨대, 주파수가 6MHz인 고주파 전력을 서셉터(22)에 인가한다. 이 바이어스용의 고주파 전력에 의해, 처리 챔버(1)내에 생성된 플라즈마중의 이온이 효과적으로 유리 기판(G)에 인입된다.

또한, 서셉터(22)내에는, 유리 기판(G)의 온도를 제어하기 위해, 세라믹 히터 등의 가열용 부위 또는 냉매 유로 등으로 이루어지는 온도 제어 기구와, 온도 센서가 설치되어 있다(모두 도시되지 않음). 이들 기구나 부재에 대한 배관 또는 배선은 모두 파이프 형상의 지주(25)를 통하여 챔버(1) 밖으로 도출된다.

또한 하부 챔버(1b)의 바닥부에는 진공 펌프 등을 포함하는 배기 기구(30)가 배기관(31)을 거쳐서 연결되어 있다. 이 배기 기구(30)에는 진공 펌프와 배기량을 조정하기 위한 밸브가 포함되어 있고, 처리 챔버(1)내를 배기하여, 플라즈마 처리 중인 처리 챔버(1)내를 소정의 진공 분위기(예컨대, 1.33Pa)로 설정하고 유지한다.

다음으로, 도 3을 참조하여, 전술한 유전체 벽부(2) 주위의 구조 및 시트 형상 히터의 전기 공급 기구에 대하여 상세히 설명한다.

전술한 바와 같이, 유전체 벽부(2)의 하면의 대략 전체 면이 세라믹, 석영 등의 유전체로 형성되는 커버 부재(10)로 덮여져 있고, 유전체 벽부(2)보다 충분히 얇게 구성되어 있다. 커버 부재(10)의 상면의 대략 전체 면에 시트 형상 히터(9)가 설치되어 있다. 이 시트 형상 히터(9)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 예컨대 폴리이미드로 이루어지는 수지 시트(61, 62) 사이에 소정 패턴의 발열체(63)를 사이에 끼워 구성되며 가요성을 갖는다.

이 유전체 벽부(2)와 시트 형상 히터(9) 사이의 대략 전체 면에 단열 부재(8)가 끼워넣어져 있다. 이 단열 부재(8)는, 예컨대, 폴리테트라플루오로에틸렌(Teflon; 등록 상표 임) 등의 유전체로 형성되어 있다. 또한, 이들의 실제 치수의 일 예를 들면, 유전체 벽부(2)는 길이가 120㎝, 두께가 40㎜이고, 커버 부재(10)의 두께는 5㎜, 단열 부재(8)의 두께는 3㎜, 시트 형상 히터(9)의 두께는 0.5㎜이다. 물론, 챔버의 치수 사양에 따라서 이들의 수치는 상이하다. 유전체 벽부(2)와 커버 부재(10)는 동일 또는 유사한 재료로 형성되어 있으며, 면적이 대략 동일하다.

시트 형상 히터(9)의 리드선(44)은 처리 챔버(1)내에 노출되지 않도록, 예컨대 폴리이미드로 이루어지는 절연 부재(41)내를 통과하며, 진공중에서의 스파크의 발생을 방지한다.

이 절연 부재(41)의 내부에서는, 도입 단자(71)가 각 리드선(44)에 접속되어 있고, 하부 챔버(1b)에 설치된 접속부(70)내를 통과하여 챔버(1)의 외측으로 도출되며, 히터 전원부(50)에 접속된다. 히터 전원부(50)에 있어서는, 이들 도입 단자(71)는 각각 저역 필터(low pass filter)(75)의 입력측에 접속되어 있다. 저역 필터(75)는 접지된 처리 챔버(1)의 측벽에 나사 등으로 고정되는 도전성의 실드 케이스(76)내에 수용되어 있다.

또한, 저역 필터(75)의 출력측은 배선(72)을 거쳐서 60Hz 교류 전원(73)에 접속되어 있다. 교류 전원(73)은 전원 조정기(74)에 의해 출력이 조정된다. 이러한 구성에 의해, 13.56MHz의 고주파 전력이 배선(72)을 통과하여 외부에 방사되는 것이 방지되고, 또한 교류 전원(73)에 고주파가 도달하여 교류 전원(73)이 손상되는 것이 방지된다.

다음으로, 전술한 유도 결합 플라즈마 에칭 장치를 사용하여, LCD 유리 기판(G)에 대하여 플라즈마 에칭 처리를 실시할 때의 처리 동작에 대하여 설명한다.

우선, 게이트 밸브(27)를 개방하고, 도시되지 않은 반송 기구에 의해 기판(G)을 처리 챔버(1)내에 반입하여 서셉터(22)의 탑재면에 탑재한 후, 정전 척(도시되지 않음)에 의해 기판(G)을 서셉터(22)상에 고정시키고, 반송 기구가 퇴실한 후, 게이트 밸브(27)를 폐쇄한다.

다음으로, 처리실(5)내의 가스 공급원(20)으로부터 에칭 가스를 포함하는 처리 가스를 샤워 하우징체(11)의 가스 토출 구멍(12a)으로부터 처리 챔버(1)내에 토 출시킴과 동시에, 배기 기구(30)에 의해 배기관(31)을 거쳐서 처리 챔버(1)내를 진공 배기함으로써, 처리 챔버(1)내를 예컨대 1.33Pa 정도의 압력 분위기로 유지한다.

다음으로, 고주파 전원(15)으로부터 13.56MHz의 고주파를 안테나(13)에 인가하고, 이에 의해 유전체 벽부(2)를 거쳐서 처리 챔버(1)내에 균일한 유도전계를 형성한다. 이렇게 하여 형성된 유도전계에 의해, 처리 챔버(1)내에서 처리 가스가 플라즈마화되고, 고밀도의 유도 결합 플라즈마가 생성된다. 이렇게 하여 생성된 플라즈마중의 이온은 고주파 전원(29)으로부터 서셉터(22)에 대하여 인가되는 6MHz의 고주파 전력에 의해 기판(G)에 효과적으로 인입되고, 기판(G)에 대하여 균일한 에칭 처리가 실시된다.

이 플라즈마 처리중에, 히터 전원부(50)의 교류 전원(73)으로부터 시트 형상 히터(9)에 전기가 공급되고, 커버 부재(10)가 소정 온도로 가열되고, 처리 챔버(1)내의 반응 생성물이 커버 부재(10)에 부착되는 것이 억제된다. 이 경우, 단열 부재(8)가 설치되어 있어서, 커버 부재(10)는 가열되지만, 유전체 벽부(2)는 거의 가열되지 않는다.

특히, 커버 부재(10)는 유전체 벽부(2)보다 충분히 얇기 때문에, 유전체 벽부(2) 자체를 가열하고 있던 종래 기술의 경우보다 가열에 소요되는 에너지 자체를 작게 할 수 있고, 또한 유전체 벽부(2)가 거의 가열되지 않기 때문에, 유전체 벽부(2)로부터 대기측으로의 방열을 현저하게 작게 할 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따르면, 에너지 효율을 종래 기술의 경우보다 현저하게 높게 할 수 있다. 또한, 종래 기술에서는 유전체 벽부(2)를 가열하였기 때문에, 가열 온도가 시일 링(7)의 내열 온도, 예컨대 120℃보다 낮은 온도로 제한되었지만, 이와 같이 유전체 벽부(2)가 거의 가열되지 않기 때문에, 시일 링(7)의 내열 온도를 고려하지 않고 커버 부재(10)를 가열할 수 있으므로, 반응 생성물의 부착을 억제할 수 있다.

또한, 커버 부재(10)를 가열함에 있어서 시트 형상 히터(9)를 사용했기 때문에, 취급이 용이함과 동시에 구조를 단순화할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 유전체 벽부(2)와 커버 부재(10) 사이의 단열을 단열 부재(8)로 실행했지만, 이에 한정되지 않고, 도 5에 도시된 바와 같이 유전체 벽부(2)와 시트 형상 히터(9) 사이에 스페이서(77)를 개재시켜 단열용의 공극(78)을 설치하도록 하여도 무방하다.

다음으로, 제 2 실시예에 대하여 설명한다.

또한, 전술한 제 1 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이 유전체 벽부(2)를 처리 챔버(1)[처리실(4)]의 천정벽을 구성하도록 수평으로 설치하고, 그 위에 평면상의 안테나(13)를 설치한 경우에 대하여 도시하였지만, 본 실시예는 도 6에 도시된 바와 같이 처리실(4)[하부 챔버(92)]의 상부의 측벽을 구성하도록 유전체 벽(81)[상부 챔버(93)]을 설치하고, 그 유전체 벽부(81)의 외측 주위에 코일형상의 고주파 안테나(83)를 설치하도록 하여도 무방하다.

이 처리 장치에 있어서는, 유전체 벽부(81)의 내측에 단열 부재(84), 시트 형상 히터(85) 및 커버 부재(82)의 순서로 배치되어 설치되어 있다. 또한, 천정벽 에는 알루미늄 등의 금속 재료로 이루어지는 가스 도입용의 샤워 헤드(86)가 설치되고, 그 내의 가스 유로(88)를 지나서 다수의 가스 토출 구멍(87)으로부터 가스가 토출되도록 되어 있다. 또한, 시트 형상 히터(85)의 리드선은 절연 부재(89)를 관통하여 도 3에서 설명한 바와 마찬가지로 히터 전원(50)에 접속되어 있다. 이 절연 부재(89)는 알루미늄 커버(90)에 의해 덮여져 있다. 또한, 유전체 벽부(81)[상부 챔버(93)]와 처리 챔버(1)[하부 챔버(92)]는 시일 링(91)에 의해 밀봉되어 있다. 다른 부재는 도 1과 동일하며, 동일 부호를 부여하고 설명은 생략한다. 또한, 전술한 제 1 및 제 2 실시예에서는 커버 부재의 가열 수단으로서 시트 형상 히터를 사용했지만 이에 한정되지 않고, 석영 히터나 세라믹 히터 등 다른 가열 수단을 사용하여도 무방하다. 또한, 본 발명을 에칭 장치에 적용한 경우에 대하여 설명했지만, 에칭 장치에 한정하지 않고, 스퍼터링 장치나, CVD 성막 장치등의 다른 플라즈마 처리 장치에 적용할 수도 있다. 또한, 피처리 기판으로서 LCD 기판을 사용했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 반도체 웨이퍼 등 다른 기판을 처리하는 경우에도 적용 가능하다. 또한, 처리실의 상부 벽부를 구성하는 유전체 벽은 평면 형상에 한정되지 않고, 돔(dome) 형상이어도 무방하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 유전체 벽부의 내측에 이 유전체 벽부를 덮도록 설치되고 유전체로 이루어지는 커버 부재를 가열 수단에 의해 가열하여 반응 생성물의 퇴적을 방지하고, 유전체 벽부와 가열 수단을 단열 수단에 의해 단열하기 때문에, 실질적으로는 커버 부재만이 가열되고, 유전체 벽부는 거의 가열되지 않는다. 이 경우에, 커버 부재는 유전체 벽부보다 충분히 얇게 할 수 있 기 때문에, 가열에 소요되는 에너지 자체를 유전체 벽부를 가열할 때보다 작게 할 수 있으며, 또한 유전체 벽부가 거의 가열되지 않기 때문에, 유전체 벽부로부터 대기측으로의 방열을 현저하게 작게 할 수 있다. 따라서, 에너지 효율을 매우 높게 할 수 있다.

또한, 유전체 벽부와 상기 처리실의 다른 벽부를 밀봉하는 밀봉 부재를 설치하는 경우, 종래에는 유전체 벽부가 가열되었기 때문에 가열 온도는 보통 수지제의 밀봉 부재의 내열 온도로 제한되었지만, 본 발명에서는 유전체 벽부가 실질적으로 가열되지 않기 때문에 밀봉 부재도 가열되지 않게 되고, 따라서 밀봉 부재의 내열성을 고려하지 않고 반응 생성물 부착 방지를 위한 가열을 실행할 수 있다.

본 발명의 유도 결합 플라즈마 처리 장치에 따르면, 유전체 벽부의 내측에 이 유전체 벽부를 덮도록 설치되고 유전체로 형성되는 커버 부재를 가열 수단에 의해 가열하여 반응 생성물의 퇴적을 방지하고, 유전체 벽부와 가열 수단을 단열 수단에 의해 단열하기 때문에, 실질적으로는 커버 부재만이 가열되고, 유전체 벽부는 거의 가열되지 않는다. 또한, 커버 부재는 유전체 벽부보다 충분히 얇게 할 수 있기 때문에, 가열에 소요되는 에너지 자체를 작게 할 수 있으며, 유전체 벽부가 거의 가열되지 않기 때문에, 유전체 벽부로부터 대기측으로의 방열을 현저하게 작게 할 수 있어, 에너지 효율을 매우 높게 할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 유전체 벽부가 실질적으로 가열되지 않기 때문에, 밀봉 부재도 가열되지 않게 되어, 밀봉 부재의 내열성을 고려하지 않고 반응 생성물 부착 방지를 위한 가열을 실행할 수 있다.

Claims

유도 결합 플라즈마 처리 장치에 있어서,

피처리 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 처리실을 형성하는 하부 챔버와,

외부로부터 공급되는 고주파 전력에 의해 상기 처리실내에 유도전계를 형성하기 위한 고주파 안테나가 배치되는 안테나실을 형성하기 위한 상부 챔버와,

상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버를 분할하는 유전체 벽부와,

상기 처리실내에 수용되고, 처리 가스를 토출하는 토출구 및 가스 유로를 포함하는 샤워 하우징체와,

상기 처리실측의 상기 유전체 벽부의 표면상에 부착되는 단열 수단과,

상기 단열 수단상에 배치되는 가열 수단과,

상기 가열 수단상에 부착되고 유전체로 형성되는 커버 부재를 포함하며,

상기 단열 수단은 상기 가열 수단으로부터 발생하는 열이 상기 유전체 벽부로 전달되지 않도록 단열하고, 또한 상기 가열 수단이 플라즈마에 의해 발생되는 반응 생성물의 상기 커버 부재로의 부착이 억제되는 온도로 상기 커버 부재를 가열하는 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 단열 수단은 상기 유전체 벽부와 상기 가열 수단 사이에 끼워지고 유전체로 형성되는 단열 부재를 갖는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 단열 수단은 상기 유전체 벽부와 상기 가열 수단 사이에 설치되는 공극을 갖는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가열 수단은 시트 형상의 히터와 상기 히터에 접속되는 저역 필터와 히터 전원을 갖고, 상기 저역 필터 및 상기 히터 전원은 상기 하부 챔버의 외벽에 고정된 실드 케이스에 수용되는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 커버 부재의 열 용량은 상기 유전체 벽부의 열 용량보다 작은

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 유전체 벽을 지지하는 지지 선반부와 상기 유전체 벽부가 시일 링을 끼워서 지지되는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
처리 가스를 포함하는 분위기내에서 플라즈마를 발생시켜, 피처리 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 처리 챔버와, 고주파 전력을 받아 상기 처리 챔버내에 유도전계를 형성하는 고주파 안테나와, 상기 플라즈마에 접촉하도록 설치되는 유전체 벽부를 구비하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 유전체 벽부의 주요 부분이 상기 처리 챔버내에 노출되지 않도록 설치되고, 유전체로 형성되는 커버 부재와,

상기 처리 챔버내에서 발생한 플라즈마에 의해 생성되는 반응 생성물의 상기 커버 부재로의 부착이 억제되는 온도로 상기 커버 부재를 가열하는 가열 수단과,

상기 가열 수단이 발생시키는 열이 상기 유전체 벽부에 전달되는 것을 단열하는 단열 수단을 포함하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 단열 수단은 상기 유전체 벽부와 상기 가열 수단 사이에 끼워지고 유전체로 형성되는 단열 부재를 갖는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 단열 수단은 상기 유전체 벽부와 상기 가열 수단 사이에 설치되는 공극을 갖는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
유도 결합 플라즈마 처리 장치에 있어서,

피처리 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과,

상기 처리실내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와,

상기 처리실내를 배기하는 배기계와,

상기 처리실의 상부 벽부를 구성하는 유전체 벽부와,

상기 처리실 외부의 상기 유전체 벽부의 주위에 배치되고, 고주파 전력이 공급됨으로써 상기 처리실내에 유도전계를 형성하기 위한 고주파 안테나와,

상기 유전체 벽부의 상기 처리실내측에 상기 유전체 벽부를 덮도록 설치되고 유전체로 이루어지는 커버 부재와,

상기 커버 부재와 상기 유전체 벽부 사이에 설치되는 시트 형상의 히터와,

상기 유전체 벽부와 상기 시트 형상의 히터 사이에 설치되고, 상기 유전체 벽부와 상기 히터 사이를 단열하는 단열 부재를 포함하며,

상기 유도전계에 의해 처리 가스를 플라즈마화하여 피처리 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
유도 결합 플라즈마 처리 장치에 있어서,

피처리 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과,

상기 처리실내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급계와,

상기 처리실내를 배기하는 배기계와,

상기 처리실의 상측벽을 구성하는 유전체 벽부와,

상기 처리실 외부의 상기 유전체 벽부의 주위에 배치되고, 고주파 전력이 공급됨으로써 상기 처리실내에 유도전계를 형성하기 위한 고주파 안테나와,

상기 유전체 벽부의 상기 처리실내측에 상기 유전체 벽부를 덮도록 설치되고 유전체로 이루어지는 커버 부재와,

상기 커버 부재와 상기 유전체 벽부 사이에 설치되는 시트 형상의 히터와,

상기 유전체 벽부와 상기 시트 형상의 히터 사이에 설치되고, 상기 유전체 벽부와 상기 히터 사이를 단열하는 단열 부재를 포함하며,

상기 유도전계에 의해 처리 가스를 플라즈마화하여 피처리 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 상측벽은 돔(dome) 형상을 이루는 것을 특징으로 하는

유도 결합 플라즈마 처리 장치.