JP2000273625A

JP2000273625A - プラズマプロセス装置

Info

Publication number: JP2000273625A
Application number: JP11074037A
Authority: JP
Inventors: Koji Hidaka; 浩二日高
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 2000-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】導入する水蒸気流量を安定化し、高い信頼性
を有するプラズマプロセス装置を提供することを提供す
ること。【解決手段】プロセスガスとしての水蒸気の存在下で
反応を行う反応室と、水を収容する容器からなる水蒸気
発生源と、この水蒸気発生源から水蒸気を反応室に供給
する水蒸気供給ラインとを具備するプラズマプロセス装
置において、前記水を収容する容器内で水面より上にあ
る所定の領域の温度が、供給ラインの温度よりも低くな
るように、温度差を生ずる手段を更に備えたことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマプロセス
装置、液晶表示装置用アレイ基板の製造方法、およびそ
の装置および方法により製造された液晶表示装置用アレ
イ基板に係り、特に、透明導電性膜の成膜に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、高画質、薄型、軽量、低消費電力
などの理由から、ノート型コンピュータ、あるいは、様
々な携帯機器などのディスプレイに、アクティブマトリ
ックス駆動液晶表示装置が使用されている。このような
液晶表示装置に使用されるアレイ基板の画素電極材料と
しては、ＩＴＯ膜が多く用いられている。

【０００３】ＩＴＯ膜は、スパッタリング法により成膜
するのが一般的であり、成膜プロセスとしては、低抵抗
率及び高透過率を得るために、１５０〜２００℃以上の
温度で成膜するか、成膜後に１５０〜２００℃以上の温
度で熱処理することにより結晶化させている。

【０００４】しかし、このように結晶化したＩＴＯ膜
は、エッチングレートが非常に遅いという欠点を持って
いるため、１５０℃以下の低温で成膜することにより、
非晶質のＩＴＯ膜を形成し、エッチング加工をした後に
１５０〜２００℃以上の温度で結晶化するプロセスが行
われている。

【０００５】しかしながら、単純に低温で成膜しただけ
では、ＩＴＯ膜は完全な非晶質とはならず、微結晶粒を
含んだ構造となるため、この微結晶粒がエッチング残渣
として残り易いという問題があった。

【０００６】この問題を解決する方法として、スパッタ
リング中の雰囲気に水蒸気ガスを微量添加する方法が知
られている。スパッタリング雰囲気に水蒸気ガスを添加
することにより、ＩＴＯ膜中の微結晶粒径が小さくな
り、分圧として０．００１Ｐａ程度添加することによ
り、エッチング残渣が生じなくなる。

【０００７】このような、プラズマ反応容器内に水蒸気
を導入するプラズマプロセス装置としては、図３に示す
ような構造のものが一般的に用いられている。このプラ
ズマプロセス装置における水蒸気供給源は、超純水が入
った水タンク１、導入用配管２、ストップバルブ３、マ
スフローコントローラー４、反応室５、および真空ポン
プ６により構成されている。

【０００８】このように構成される水蒸気供給源におい
て、水タンクおよび配管内の気相部分は、飽和蒸気圧の
水蒸気により満たされており、この飽和蒸気圧により水
蒸気は反応室に導入される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の水蒸気供給源では、配管内の水蒸気圧は、飽
和蒸気圧にて平衡になっており、また、水蒸気が極性の
強い分子であるために、わずかなきっかけにより水蒸気
が凝縮して、水滴を生じやすい。この水滴は、マスフロ
ーコントローラー４のバルブを詰まらせる原因等とな
り、導入水蒸気流量が不安定になるトラブルが生じると
いう問題がある。また、配管内の水滴は、配管を腐食す
る原因ともなる。

【００１０】本発明は、このような従来の事情に鑑みな
されたものであり、導入する水蒸気流量を安定化し、高
い信頼性を有するプラズマプロセス装置を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、プロセスガスとしての水蒸気の存在下で
反応を行う反応室と、水を収容する容器からなる水蒸気
発生源と、この水蒸気発生源から水蒸気を前記反応室に
供給する水蒸気供給ラインとを具備するプラズマプロセ
ス装置において、前記水を収容する容器内で水面より上
にある所定の領域の温度が、前記供給ラインの温度より
も低くなるように、温度差を生ずる手段を更に備えたこ
とを特徴とするプラズマプロセス装置を提供する。

【００１２】このようなプラズマプロセス装置におい
て、前記温度差を生ずる手段は、前記水を収容する容器
内で水面より上にある所定の領域を冷却する手段とする
ことが出来る。或いは、前記温度差を生ずる手段は、前
記前記供給ラインを加熱する手段とすることが出来る。
更にまた、前記温度差を生ずる手段は、前記水を収容す
る容器内で水面より上にある所定の領域を冷却し、かつ
前記供給ラインを加熱する手段とすることも出来る。

【００１３】本発明のプラズマプロセス装置は、特に、
スパッタリング装置に好適に適用することが可能であ
る。

【００１４】また、本発明は、絶縁基板上に透明導電性
膜を形成する工程を備えた液晶表示装置用アレイ基板の
製造方法であって、上述のスパッタリング装置を用い
て、水蒸気を添加しつつスパッタリングすることにより
前記透明導電性膜を形成することを特徴とする液晶表示
装置用アレイ基板の製造方法を提供する。

【００１５】更に、本発明は、絶縁基板上に透明導電性
膜を備えた液晶表示装置用アレイ基板であって、前記透
明導電性膜は、上述のプラズマプロセス装置を用いて、
水蒸気を添加しつつスパッタリングすることにより形成
されてなることを特徴とする液晶表示装置用アレイ基板
を提供する。

【００１６】本発明のプラズマプロセス装置は、次のよ
うな原理に基づいている。即ち、反応室内を減圧にする
と、水蒸気導入用配管内は、飽和蒸気圧の水蒸気にて飽
和している。水蒸気導入系の一部、即ち、水を収容する
容器内で水面より上にある所定の領域に、周囲より低温
の壁面を形成すると、その部分では飽和蒸気圧が周囲よ
り低くなるため、過剰の水蒸気が壁面に水滴として凝縮
することになる。

【００１７】この時、低温領域は周囲より低圧になるた
め、水蒸気導入用配管内の水蒸気は低温領域に吸引され
る。すなわち、平衡状態に達したとき、水蒸気導入系内
はすべて低温部の飽和水蒸気圧となる。従って、低温部
以外の水蒸気導入系、即ち水蒸気導入用配管内での水蒸
気圧は、その温度での飽和蒸気圧より低くなるため、そ
こでは水蒸気の凝縮は生じないことになる。

【００１８】その結果、水蒸気導入用配管が水滴で詰ま
るようなトラブルは生じることがなく、水蒸気を安定し
た流量で供給しつつ、スパッタリング等のプラズマプロ
セスを行うことが可能である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。

【００２０】図１は、本発明の一実施形態に係るプラズ
マプロセス装置の概略を示す図である。図１に示すよう
に、このプラズマプロセス装置は、水タンク１、水蒸気
導入用配管２、ストップバルブ３、マスフローコントロ
ーラー４、反応室５、真空ポンプ６、水冷ライン７、お
よび水供給ライン８により構成されている。また、この
プラズマプロセス装置は、２０℃程度に温調された部屋
に設置されている。

【００２１】水タンク１は、直径１００ｍｍの石英製で
あり、水供給ライン８を通して供給された超純水を収容
している。水タンク１の入口および出口にはバルブが取
り付けられ、一定量の超純水が水タンク１内に供給され
ると、これらバルブは閉ざされる。

【００２２】水タンク１の頂部には、水蒸気導入用配管
２が取り付けられ、バルブ３およびマスフローコントロ
ーラー４を介して、反応室５に接続されている。反応室
５には真空ポンプ６が接続され、この真空ポンプの作動
により、反応室５内が排気される。

【００２３】水タンク１に純水を供給する水供給ライン
８は、分岐して、水タンク１の水面上の部分を巻回する
水冷ライン７に接続されている。水供給ライン８の水温
は、１０℃に制御されているので、この水供給ライン８
に接続された水冷ライン７は、水タンク１の水面上の部
分を冷却することになる。

【００２４】以上のように構成されるプラズマプロセス
装置、例えばスパッタリング装置を動作させる場合、真
空ポンプ６を作動させて、反応室５内を排気して減圧と
し、スパッタリングを行うが、その際、バルブ３を開と
すると、配管２内および水タンク１内も減圧となり、水
タンク１の水面から室温での飽和蒸気圧として水が蒸発
する。その結果、水タンク１から水蒸気を反応室内に供
給しつつ、スパッタリングが行われる。

【００２５】この場合、水タンク１の水面上の部分は、
水冷ライン７により外側から冷却されて、室温より温度
が低い水冷部となっているため、その部分の飽和蒸気圧
は、他の部分より低い。そのため、水蒸気はこの部分で
一部は凝縮し、水滴となるが、飽和蒸気圧の高い他の部
分で水滴となることはない。従って、水タンク１の上
部、即ち水面上の部分に水滴が発生しても、従来の装置
のように、水蒸気導入用配管２が水滴で詰まるようなト
ラブルが生ずることはない。

【００２６】以上、水タンク１の上部、即ち水面上の部
分を外側から冷却し、その部分の飽和蒸気圧を他の部分
より低くし、その部分で水滴を生じさせたが、逆に、水
蒸気導入用配管２をヒーター等で加熱することにより、
水タンク１の上部を他の部分、即ち水蒸気導入用配管２
よりも相対的に低くし、水蒸気導入用配管２内の飽和蒸
気圧よりも水タンク１の上部の飽和蒸気圧を低くして、
優先的に水滴を生じさせる構成とすることも出来る。

【００２７】以上説明した本実施形態に係るプラズマプ
ロセス装置は、特に、スパッタリング装置に好適に適用
可能であり、このようなスパッタリング装置を用いて、
液晶表示装置用アレイ基板の透明導電性膜、例えばＩＴ
ＰＯ膜を効率よく成膜することが出来る。

【００２８】次に、以上説明したプラズマプロセス装置
をスパッタリング装置に適用し、このスパッタリング装
置を用いてＩＴＯ膜を形成した、液晶表示装置用アレイ
基板、およびその製造方法について、図２を参照して説
明する。

【００２９】図２に示すように、アレイ基板は、透明基
板１１上にＭｏＷ（モリブデン・タングステン）からな
る走査線（図示せず）及びゲート電極１６を配置し、走
査線及びゲート電極を覆うように酸化シリコン、窒化シ
リコンからなるゲート絶縁膜１２を配置して構成されて
いる。

【００３０】ゲート絶縁膜上にはアモルファスシリコン
などの半導体層１５が配置され、更にＭｏ／Ａｌ／Ｍｏ
の３層構造からなるソース電極２０、ドレイン電極１
８、信号線（図示せず）が配置されている。信号線及び
走査線は交差して配置され、その交差部毎にゲート電極
１６、ゲート絶縁膜１２、半導体層１５、ソース電極２
０、ドレイン電極１８からなるスイッチング素子１４と
このスイッチング素子に接続する画素電極３０が配置さ
れている。

【００３１】そして、スイッチング素子１４を覆うよう
に、基板全面に赤（Ｒ）の着色層２４ａ、緑（Ｇ）の着
色層２４ｂ、青（Ｂ）の着色層２４ｃがストライプ状に
配置されている。スパッタリング法により成膜されたＩ
ＴＯ膜からなる画素電極３０が、この着色層２４上に配
置されており、着色層２４に形成されているスルーホー
ル２６を介してソース電極２０と接続している。更に、
画素電極３０及び着色層２４を覆うように基板全面には
配向膜１３が配置されている。

【００３２】以上のように構成されるアレイ基板は、次
のようにして製造される。まず、透明基板１１上に、ス
パッタリング法により約０．３μｍのモリブデン・タン
グステン膜を堆積し、パターニングすることにより、ゲ
ート電極１６、及び走査線を形成した。次いで、ＣＶＤ
法により、アモルファス・シリコン膜を堆積し、パター
ニングして、ＴＦＴの半導体層１５を形成した。

【００３３】次に、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｌ（アルミ
ニウム）、Ｍｏ（モリブデン）を順次堆積して、パター
ニングして、信号線、ソース電極２０、ドレイン電極１
８を形成した。その後、フォトリソグラフィーにより、
赤色着色層２４ａ、緑色着色層２４ｂ、および青色着色
層２４ｃを順次形成した。

【００３４】次に、図１に示すスパッタリング装置を用
いて、上述のスパッタリング方法により、これら着色層
２４上にインジウム・すず酸化物（ＩＴＯ）を堆積し、
これをパターニングすることにより画素電極３０を形成
した。更に、ポリイミドからなる配向膜材料を基板全面
に塗布し、配向処理を施して配向膜を形成し、アレイ基
板１１０を得た。

【００３５】以上の図１に示す装置を用いたスパッタリ
ングによるＩＴＯ膜の成膜に際しては、水タンク１の水
面より上の部分が冷却されているため、その内面に水滴
が生じ、水蒸気導入用配管２の内面に水滴が生じること
はなく、水蒸気導入用配管２が水滴で詰まるようなトラ
ブルは生じなかった。そのため、水蒸気を安定した流量
で供給しつつ、スパッタリングを行うことが出来た。ま
た、成膜されたＩＴＯ膜をエッチングしたところ、エッ
チング残さは生じなかった。

【００３６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よると、水を収容する容器内で水面より上にある所定の
領域の温度が、供給ラインの温度よりも低くなるよう
に、温度差を生ずる手段を備えているため、導入する水
蒸気流量の安定性が高く、信頼性が高いプラズマプロセ
ス装置を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマプロセス装
置の構成の概略を示す図。

【図２】本発明のプラズマプロセス装置を用いて形成さ
れた液晶表示装置用アレイ基板を示す断面図。

【図３】従来のプラズマプロセス装置の構成の概略を示
す図

【符号の説明】

１…水タンク、２…導入用配管、３…ストップバルブ、４…マスフローコントローラー、５…反応室、６…真空ポンプ、７…水冷ライン、８…水供給ライン。１１…基板１２…ゲート絶縁膜１３…配向膜１４…スイッチング素子１５…半導体層１６…ゲート電極１８…ドレイン電極２０…ソース電極２４…着色層２６…スルーホール３０…画素電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プロセスガスとしての水蒸気の存在下で反
応を行う反応室と、水を収容する容器からなる水蒸気発生源と、この水蒸気発生源から水蒸気を前記反応室に供給する水
蒸気供給ラインとを具備するプラズマプロセス装置にお
いて、前記水を収容する容器内で水面より上にある所定の領域
の温度が、前記供給ラインの温度よりも低くなるよう
に、温度差を生ずる手段を更に備えたことを特徴とする
プラズマプロセス装置。
【請求項２】前記温度差を生ずる手段は、前記水を収容
する容器内で水面より上にある所定の領域を冷却する手
段であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマプ
ロセス装置。
【請求項３】前記温度差を生ずる手段は、前記前記供給
ラインを加熱する手段であることを特徴とする請求項１
に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項４】前記温度差を生ずる手段は、前記水を収容
する容器内で水面より上にある所定の領域を冷却し、か
つ前記供給ラインを加熱する手段であることを特徴とす
る請求項１に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項５】スパッタリング装置であることを特徴とす
る請求項１に記載のプラズマプロセス装置。
【請求項６】絶縁基板上に透明導電性膜を形成する工程
を備えた液晶表示装置用アレイ基板の製造方法であっ
て、請求項５に記載のスパッタリング装置を用いて、水
蒸気を添加しつつスパッタリングすることにより前記透
明導電性膜を形成することを特徴とする液晶表示装置用
アレイ基板の製造方法。
【請求項７】絶縁基板上に透明導電性膜を備えた液晶表
示装置用アレイ基板であって、前記透明導電性膜は、請
求項５に記載のプラズマプロセス装置を用いて、水蒸気
を添加しつつスパッタリングすることにより形成されて
なることを特徴とする液晶表示装置用アレイ基板。