CN1477682A - 等离子体处理装置以及等离子体处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供可以抑制直流放电等的异常放电，并消除在施加有用于静电吸着的直流电压的电极上存在介电体膜时产生问题的等离子体处理装置及其方法，对介电性被处理基板(G)进行等离子体处理的等离子体处理装置包含：直接载置被处理基板(G)的电极(4)；将电极(4)上的被处理基板(G)的周缘向电极(4)方向推压的推压机构(7)；在被处理基板(G)的周边，供给处理气体的处理气体供给机构(19)；在被处理基板(G)的周边生成处理气体的等离子体气体的等离子体生成手段(26)；与电极(4)连接、在电极(4)上施加直流电压的直流电源(6)，推压机构(7)推压电极(4)上的基板(G)的周缘，在该状态下，在电极(4)上施加直流电压，吸着被处理基板(G)。

Description

等离子体处理装置以及等离子体处理方法

技术领域

本发明涉及对被处理基板施以蚀刻等等离子体处理的等离子体处理装置以及等离子体处理方法。

背景技术

在液晶显示器件的制造工序中为了对作为被处理基板的玻璃基板施以蚀刻处理或成膜处理等，使用等离子体蚀刻装置或等离子体CVD成膜装置等的等离子体处理装置。

在这类等离子体处理装置中，在把LCD玻璃基板保持在基板保持台上的状态下通过合适的手段生成等离子体，进行等离子体处理。作为这样的保持机构，目前使用机械地推压LCD玻璃基板周缘的曲柄机构，然而如果为了控制基板的温度而在基板和基板保持台之间导入热传导气体，则基板的中央部会浮起。尤其是如果基板进一步大型化，则其倾向更显著。因此，作为基板的保持机构，在电极上涂敷介电体膜，在该介电体膜上载置LCD玻璃基板的状态下在电极上施加直流电压，通过此时的库伦力等的静电力吸着LCD玻璃基板的静电卡盘成为主流。

可是，在电极上形成的介电体膜对等离子体的耐蚀性是必要的，多用作为高耐蚀性的高价陶瓷材料，而且由于厚度必须能耐受电极上所施加的直流电压和等离子体之间的绝缘，所以使静电卡盘的成本变得极高。此外，如果使LCD玻璃基板大型化，则由于构成基板保持台主体的金属材料和构成介电体膜的陶瓷材料之间热膨胀系数的不同，产生介电体膜剥离，在介电体膜上出现裂纹，基板保持台本身翻转等问题。

为了回避这类问题，利用LCD玻璃基板自身是介电体，考虑不用介电体膜，而在电极上保持LCD玻璃基板，然而在这种情况下产生的问题是，由于作为大型基板特征的翘曲等，在周边部上在基板和电极之间产生些微的间隙，在该间隙上由于处于露出电极的状态，故通过施加用于吸着的直流电压，产生直流放电。

发明内容

本发明是鉴于这类问题而完成的，其目的是提供可以一边抑制直流放电等的异常放电，一边消除在施加有用于静电吸着的直流电压的电极上存在介电体膜时产生的问题的等离子体处理装置及等离子体处理方法。

为了解决上述问题，根据本发明的第1方面，提供一种等离子体处理装置，它是对介电性被处理基板进行等离子体处理的等离子体处理装置，其特征为，具有：直接载置被处理基板的电极；将前述电极上的被处理基板的周缘向前述电极方向推压的推压机构；在被处理基板附近供给处理气体的处理气体供给机构；在被处理基板附近生成处理气体的等离子体的等离子体生成手段；以及与前述电极连接、在前述电极上施加直流电压的电流电源。

根据本发明的第2方面，提供一种等离子体处理装置，它是对介电性被处理基板进行等离子体处理的等离子体处理装置，其特征为，具有：在表面上形成100μm以下的介电体层、经该介电体层载置被处理基板的电极；将前述电极上的被处理基板的周缘向前述电极方向推压的推压机构；在被处理基板附近供给处理气体的处理气体供给机构；在被处理基板附近生成处理气体的等离子体的等离子体生成手段；以及与前述电极连接、在前述电极上施加直流电压的直流电源。

根据本发明的第3方面，提供一种等离子体处理装置，它是对介电性被处理基板进行等离子体处理的等离子体处理装置，其特征为，具有：收容被处理基板的腔体；设置在前述腔体内、直接载置被处理基板的下部电极；在前述腔体内与前述下部电极对置地设置的上部电极；向前述腔体内供给处理气体的处理气体供给机构；对前述腔体内进行排气的排气机构；向前述下部电极和前述上部电极的至少一方供给高频电力，在前述下部电极和前述上部电极之间的处理空间内生成处理气体的等离子体的高频电源；将前述下部电极上的被处理基板的周缘向前述下部电极方向推压的推压机构；以及与前述下部电极连接、在前述下部电极上施加直流电压的直流电源。

根据本发明的第4方面，提供一种等离子体处理装置，它是对介电性被处理基板进行等离子体处理的等离子体处理装置，其特征为，具有：收容被处理基板的腔体；设置在前述腔体内、在表面上形成100μm以下的介电体层、借助该介电体层载置被处理基板的下部电极；在前述腔体内与前述下部电极对置地设置的上部电极；向前述腔体内供给处理气体的处理气体供给机构；对前述腔体内进行排气的排气机构；向前述下部电极以及前述上部电极的至少一方供给高频电力，在前述下部电极和前述上部电极之间的处理空间内生成处理气体的等离子体的高频电源；将前述下部电极上的被处理基板的周缘向前述下部电极方向推压的推压机构；以及与前述下部电极连接、在前述下部电极上施加直流电压的直流电源。

根据本发明的第5方面，提供一种等离子体处理方法，它是对载置在电极上的介电性被处理基板进行等离子体处理的方法，其特征为，具有：在前述电极上直接载置被处理基板的工序；将载置的被处理基板的周缘部向前述电极方向推压的工序；之后，在前述电极上施加直流电压的工序；生成处理气体的等离子体、对被处理基板施以等离子体处理的工序。

根据本发明的第6方面，提供一种等离子体处理方法，它是对载置在电极上的介电性被处理基板进行等离子体处理的方法，其特征为，具有：借助100μm以下的介电体层在前述电极上载置被处理基板的工序；将载置的被处理基板的周缘部向前述电极方向推压的工序；之后，在前述电极上施加直流电压的工序；以及生成处理气体的等离子体、对被处理基板施以等离子体处理的工序。

根据本发明，在施加用于静电吸着的直流电压的电极上直接或借助100μm以下的薄的介电体膜载置介电性被处理基板，在电极上载置基板时，前述推压机构推压前述电极上的被处理基板的周缘。即：被处理基板自身起着使现有的电极上施加的直流电压和等离子体之间绝缘那种程度的厚的介电体膜的作用。基本上不需要现有的介电体膜，即使存在，由于不需要使直流电压和等离子体绝缘的功能，所以也可以是极薄的，而且通过在施加直流电压前用曲柄机构夹住被处理基板周缘，使电极露出产生的直流放电等的异常放电难以产生。因此可边抑制直流放电等的异常放电，边消除由于在电极上存在介电体膜而产生的问题。

在上述本发明的第1及第2方面，可以具有与前述电极连接，在前述电极上施加高频电力的高频电源。

在上述本发明的第3及第4方面，前述上部电极由向前述腔体内喷出处理气体的喷头构成。

在上述本发明的第1～第4方面，前述被处理基板可作成矩形，前述推压机构可作成画框状。

本发明对最长部长度在1100mm以上的被处理基板，以及作为由玻璃构成的矩形基板的长边在800mm以上的被处理基板是特别有效的。在后一种情况下被处理基板的厚度优选在1.5mm以下。

附图说明

图1是概略示出本发明实施方式的等离子体蚀刻装置的截面图。

图2是概略示出在图1的等离子体蚀刻装置的基板保持台上静电吸着基板状态的图。

图3是说明图1的等离子体蚀刻装置的处理动作的流程图。

图4是示出在没有推压机构时向基板保持台的基板载置状态的截面图。

图5是在等离子体蚀刻装置中，通过推压机构把基板向基板保持台推压状态的截面图。

符号说明：1等离子体蚀刻装置2腔体；3基板保持台；4保持台主体(电极)；5绝缘构件；6直流电源；7推压机构；12喷头；19处理气体供给系统；21排气装置；26高频电源；G LCD玻璃基板。

具体实施方式

以下参照附图，对本发明的实施方式加以说明。

图1是概略示出本发明实施方式的LCD玻璃基板用等离子体蚀刻装置。该等离子体蚀刻装置1作为电容耦合型平行平板等离子体蚀刻装置构成。

该等离子体蚀刻装置1具有表面由阳极氧化处理的铝形成的长方盒形的腔体2。在该腔体2内的底部上设置用于保持作为介电性被处理基板的LCD玻璃基板G的基板保持台3。该基板保持台3具有由铝等导电体形成的保持台主体4和覆盖该保持台主体4的侧面以及底面的绝缘构件5。而且，在载置基板G之际，保持台主体4的上面成为基板载置面，而且基板G的周缘覆盖绝缘构件5，由导电体形成的保持台主体4被介电性基板G覆盖。在保持台主体4上不要设置现有方式那样的介电体膜，然而也可以形成不以绝缘为目的的阳极氧化膜那样薄的介电体保护膜。为了防止通过基板的接触引起损伤的目的，也可以由与现有方式同样的材料构成介电体膜，然而，在这种情况下在该膜上不需要有使直流电压和等离子体绝缘的功能，用比现有方式薄的膜也够用了。此时的介电体膜厚优选在100μm以下，更优选在50μm以下。

在保持台主体4上连接直流电源6，在保持台主体4上载置作为介电体基板G的状态下，如果在保持台主体4上施加直流电压，则如图2所示，在保持台主体4的上面积蓄正电荷，在作为介电体的基板G的表面上积蓄负电荷，通过静电吸引力使基板G在保持台主体4上被吸着。即，保持台主体4作为静电卡盘的电极发挥作用。

在基板保持台3的上方，设置对基板保持台3上保持的基板G的周缘推压的、作成画框状的推压机构7。该推压机构7经杆8通过升降机构9成为可能升降的，在通过升降机构9而呈下降的状态下，推压基板G的周缘。

在基板保持台3的保持台主体4上经匹配器25连接高频电源26。从高频电源26例如把13.56MHz的高频电力供给保持台主体4。即，保持台主体4也作为高频电极(下部电极)发挥功能。

在基板保持台3的上方设置作为上部电极发挥功能的喷头12，以便与该基板保持台3平行对置。喷头12支持在腔体2的上部，在内部具有内部空间13的同时，在与基板保持台3的对置面上形成喷出处理气体的多个喷出孔14。该喷头12接地，与保持台主体4一起构成一对平行平板电极。

在喷头12的上面设置气体导入口15，在该气体导入口15上连接处理气体供给管16，在该处理气体供给管16上，连接包含供给处理气体的处理气体供给源、阀门以及流量控制器等的处理气体供给系统19。从处理气体供给系统19供给用于蚀刻的处理气体。作为处理气体，可以用卤素气体，O₂气，Ar气等通常在该领域用的气体。

在前述腔体2的侧壁底部上连接排气管20，在该排气管20上连接排气装置21。排气装置21备配涡轮分子泵等的真空泵，据此，构成为对腔体2内可真空抽气直到规定的减压气氛。在腔体2的侧壁上设置基板搬出搬入口22，和开闭该基板搬出搬入口22的闸板阀23，在打开该闸板阀23的状态下应在邻接的装入锁定室(未图示)之间搬送基板G。

其次，参照图3的流程图，对上述构成的等离子体蚀刻装置1的处理动作加以说明。首先，打开闸板阀23，从未图示的装入锁定室通过未图示的搬运臂，经基板搬出搬入口22把作为被处理基板的LCD玻璃基板G搬入到腔体2内，在基板保持台3的保持台主体4上载置(步骤1)。此时的基板G的交接借助从插通基板保持台3内部的基板保持台3可突出设置的升降机杆(未图示)进行。其后，关闭闸板阀23，通过排气装置21对腔体2内排气到规定的真空度。

其次，通过升降机构9降下推压机构7，通过推压机构7推压基板G的周缘(步骤2)，其后，在该状态下从直流电源6对保持台主体4施加直流电压(步骤3)。

这样，在通过推压机构7推压基板G的周缘后，通过施加直流电压难以产生直流放电。即：在未推压基板G周缘的情况下，如图4所示，由于基板G的翘曲，往往产生绝缘构件5和基板G之间的隙间30，在该部分露出保持台主体4，如果在该状态下在保持台主体4上施加直流电压，则在静电吸着前产生直流放电。而在施加直流电压前通过由推压机构7推压基板G的周缘，则在绝缘构件5和基板G之间可以实质上成为没有隙间的状态，其后即使在保持台主体4上施加直流电压也不产生直流放电。通过由推压机构7推压，可以如图5所示极力减小绝缘构件5和基板G重叠部分的距离d。该距离d实质上是与推压机构7的推压部分的距离相同的，优选在10mm以下。在本实施方式中，作为对象的矩形LCD玻璃基板G，因为长边在800mm以上，尤其是厚度在1.5mm以下，由于翘曲容易产生基板周缘部和基板保持台主体4之间的隙间，容易产生直流放电(异常放电)，所以上述所示的基板周缘的推压是极为有效的。并且，不限于本实施方式的矩形状的基板，因为即使最大尺寸在1100mm以上的基板，由于翘曲也容易产生同样的隙间，容易产生直流放电(异常放电)，所以上述所示的基板周缘的推压是极为有效的。

其后，调整来自处理气体供给系统19的处理气体流量以及腔体2内的气体压力(步骤4)，边从喷头喷出处理气体，边施加来自高频电源26的高频电力，在喷头12和基板保持台3之间的处理室间2a中生成处理气体的等离子体(步骤5)，进行基板G的规定的膜蚀刻(步骤6)。此时，由于基板G覆盖保持台主体4的表面，通过基板G使直流电压与等离子体绝缘，实质上不产生异常放电等。上述步骤3的施加直流电压和步骤4的在腔体2内进行压力调整的顺序也可以是倒过来的。

这样一来，施以规定时间蚀刻后，停止处理气体供给以及停止从高频电源26施加高频电力(步骤7)，进行气体清洗后，通过升降机杆举起基板G，打开闸板阀23，经基板搬出搬入口22把基板G从腔体2内搬出到未图示的装入锁定室(步骤8)。

这样设置推压基板周缘部的推压机构7，而且在作为静电卡盘电极发挥功能的保持台主体4上实质上不设置介电体膜，故防止了直流放电等的异常放电，可以消除成本问题，还防止由于热膨胀系数不同产生的介电体膜剥离或龟裂问题等、由于介电体膜存在产生的问题。

另外，不限于本发明的上述实施方式，可作种种变更。例如，在上述实施方式中，作为介电性的被处理基板使用LCD玻璃板，然而不限于此，LCD以外的玻璃基板、塑料基板、陶瓷基板、瓷器基板、木基板、纸基板、石基板、树脂基板等、只要是有介电性的即可适用。并且，示出了将保持被处理基板的基板保持台作为下部电极使用，在那里施加用于静电吸着的直流电压和用于等离子体形成的高频电力的情况，然而不限于此，也可以是在上部电极上施加用于形成等离子体高频电力，作为下部电极向基板保持台施加用于引入离子的高频电力那种类型的。也可以采用将上部电极作为基板保持台、在作为该上部电极的基板保持台上施加高频电力类型的。也可以在感应器上不施加高频电力，使感应器接地类型的。此外，不限于这类平行平板型的，也可以用天线或线圈作为等离子体手段，在其上施加高频电力生成感应、耦合等离子体类型的装置。并且，不限于蚀刻装置，在电弧装置，CVD成膜装置等的各种等离子体装置内也是可能适用的。

如以上说明所示，在施加静电吸着用直流电压的电极上直接或借助100μm以下的薄介电体膜载置介电性被处理基板，在电极上载置基板之际，因为前述推压机构推压前述电极上的被处理基板的周缘，所以被处理基板本身起着使在现有电极上施加的直流电压和等离子体绝缘程度那样厚的介电体膜的作用，基本上不需要现有的介电体膜，即使存在，由于不需要使直流电压和等离子体绝缘的功能，所以可以是极薄的，而且在施加直流电压前，通过由曲柄机构推动被处理基板的周缘，难以产生露出电极引起的直流放电等的异常放电。因此，抑制了直流放电等的异常放电，可以消除因电极上存在介电体膜产生的问题。

Claims (15)

1.一种等离子体处理装置，它是对介电性被处理基板进行等离子体处理的等离子体处理装置，其特征为，具有：

直接载置被处理基板的电极；

将所述电极上的被处理基板的周缘向所述电极方向推压的推压机构；

在被处理基板附近供给处理气体的处理气体供给机构；

在被处理基板附近生成处理气体的等离子体的等离子体生成手段；以及

与所述电极连接、在所述电极上施加直流电压的电流电源。

2.一种等离子体处理装置，它是对介电性被处理基板进行等离子体处理的等离子体处理装置，其特征为，具有：

在表面上形成100μm以下的介电体层、借助该介电体层载置被处理基板的电极；

将所述电极上的被处理基板的周缘向所述电极方向推压的推压机构；

在被处理基板附近供给处理气体的处理气体供给机构；

在被处理基板附近生成处理气体的等离子体的等离子体生成手段；以及

与所述电极连接、在所述电极上施加直流电压的直流电源。

3.根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征为，具有与所述电极连接、在所述电极上施加高频电力的高频电源。

4.一种等离子体处理装置，它是对介电性被处理基板进行等离子体处理的等离子体处理装置，其特征为，具有：

收容被处理基板的腔体；

设置在所述腔体内、直接载置被处理基板的下部电极；

在所述腔体内与所述下部电极对置地设置的上部电极；

向所述腔体内供给处理气体的处理气体供给机构；

对所述腔体内进行排气的排气机构；

向所述下部电极和所述上部电极的至少一方供给高频电力，在所述下部电极和所述上部电极之间的处理空间内生成处理气体的等离子体的高频电源；

将所述下部电极上的被处理基板的周缘向所述下部电极方向推压的推压机构；以及

与所述下部电极连接、在所述下部电极上施加直流电压的直流电源。

5.一种等离子体处理装置，它是对介电性被处理基板进行等离子体处理的等离子体处理装置，其特征为，具有：

收容被处理基板的腔体；

设置在所述腔体内、在表面上形成100μm以下的介电体层、借助该介电体层载置被处理基板的下部电极；

在所述腔体内与所述下部电极对置地设置的上部电极；

向所述腔体内供给处理气体的处理气体供给机构；

对所述腔体内进行排气的排气机构；

向所述下部电极以及所述上部电极的至少一方供给高频电力，在所述下部电极和所述上部电极之间的处理空间内生成处理气体的等离子体的高频电源；

将所述下部电极上的被处理基板的周缘向所述下部电极方向推压的推压机构；以及

与所述下部电极连接、在所述下部电极上施加直流电压的直流电源。

6.根据权利要求4或5所述的等离子体处理装置，其特征为，所述上部电极由向所述腔体内喷出处理气体的喷头构成。

7.根据权利要求1、2、4、5中任一项所述的等离子体处理装置，其特征为，所述被处理基板作成矩形，所述推压机构作成画框状。

8.根据权利要求1、2、4、5中任一项所述的等离子体处理装置，其特征为，所述被处理基板的最长部的长度在1100mm以上。

9.根据权利要求1、2、4、5中任一项所述的等离子体处理装置，其特征为，所述被处理基板是由玻璃形成的矩形基板，长边在800mm以上。

10.根据权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征为，所述被处理基板的厚度在1.5mm以下。

11.一种等离子体处理方法，它是对载置在电极上的介电性被处理基板进行等离子体处理的方法，其特征为，具有：

在所述电极上直接载置被处理基板的工序；

将载置的被处理基板的周缘部向所述电极方向推压的工序；

之后，在所述电极上施加直流电压的工序；以及

生成处理气体的等离子体、对被处理基板施以等离子体处理的工序。

12.一种等离子体处理方法，它是对载置在电极上的介电性被处理基板进行等离子体处理的方法，其特征为，包含：

借助100μm以下的介电体层在所述电极上载置被处理基板的工序；

将载置的被处理基板的周缘部向所述电极方向推压的工序；

之后，在所述电极上施加直流电压的工序；以及

生成处理气体的等离子体，对被处理基板施以等离子体处理的工序。

13.根据权利要求11或12所述的等离子体处理方法，其特征为，所述被处理基板的最长部的长度在1100mm以上。

14.根据权利要求11、12中任一项所述的等离子体处理方法，其特征为，所述被处理基板是由玻璃形成的矩形基板，长边在800mm以上。

15.根据权利要求14所述的等离子体处理方法，其特征为，所述被处理基板的厚度在1.5mm以下。

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