JP2001207269A

JP2001207269A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JP2001207269A
Application number: JP2000015524A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Yamauchi; 哲也山内
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-01-25
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2001-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】ダストが基板に付着しにくく、かつ大型基板
に対するプラズマ処理の均一性を向上させたプラズマ処
理装置を提供する。【解決手段】プラズマ処理装置は、ライン状のプラズ
マ発生部（１）によって生成されたプラズマを用いて、
平面的に見て上記ライン方向に交差する方向に搬送され
る基板（１２）をプラズマ処理する装置であって、プラ
ズマ発生部の出口に隣接して設けられた排気口（９）
と、排気口と基板搬送面との間に設けられたプレート
（１１）とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置、液晶
パネル等を製造するために用いられるプラズマ処理装置
であって、特に、大面積の成膜処理等のためにプラズマ
化学気相堆積法（以下、「ＣＶＤ」と記す）を行うプラ
ズマ処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インライン式のプラズマ処理装置では、
装置を小型化すること、およびプラズマ処理の均一性を
向上させるために、基板の搬送方向に直交するライン状
のプラズマ源すなわちラインプラズマソースを用いるこ
とがある。プラズマによる基板へのダメージを軽減する
ためによく用いられる方法として、プラズマ発生部と基
板処理部とを分離するリモートプラズマ法がある。この
リモートプラズマ法に上記のラインプラズマソースを用
いた場合、プラズマ領域から基板処理部までの距離ｐ
と、基板の長さからラインプラズマソースの幅を引いた
長さｑと、プラズマソースのライン長さｒとの積ｐｑｒ
だけ、真空チャンバの体積を小さくすることができる。
また、プラズマ発生部の体積を小さくすることにより、
プラズマ密度の均一性を高めることが容易となり、この
結果、プラズマ処理が均一に行われるようになる。

【０００３】上記のプラズマ処理を行う場合、処理され
る基板とプラズマ領域との間にプラズマを排気するプラ
ズマ排気口を設ける必要がある。ラインプラズマソース
を用いた場合の排気口として、ラインプラズマソースに
平行なスリット状の排気口を設ける提案がなされている
（特開平8-279498号公報）。このスリット状の排気口に
よりプラズマはスムースに排気され、上記のリモートプ
ラズマ法の利点を享受することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
プラズマ処理装置では、スリット状の排気口は処理され
る基板に面するように配置されている。プラズマ処理装
置によってＣＶＤ等を行う場合、排気口周辺にも、基板
と同じように成膜がなされたり、副生成物の付着が生じ
る。特に、排気口の下流側（基板側）に成膜される膜
は、成膜温度が低いために空疎な膜となり、膜剥がれが
生じ、基板に落下してダストを発生し易くなる。

【０００５】また、上記の問題とは別に、液晶表示装置
等の基板では、基板の１辺が５００ｍｍ以上に達するも
のも現れ、ラインプラズマソースの均一性を上げること
が困難な場合が生じている。このため、ラインプラズマ
ソースや排気口の構造を適切なものにして大型の基板に
対するプラズマ処理の均一性を向上させる要求が高まっ
ている。

【０００６】そこで、本発明は、ダストを発生しにくい
構造を有するプラズマ処理装置の提供を第１の目的と
し、大型基板に対するプラズマ処理の均一性を向上させ
る構造を有するプラズマ処理装置の提供を他の目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１のプラ
ズマ処理装置は、ライン状のプラズマ発生部によって生
成されたプラズマを用い、平面的に見て上記のライン方
向に交差する方向に搬送される基板をプラズマ処理する
装置であって、プラズマ発生部の出口に隣接して設けら
れた排気口と、その排気口と基板搬送面との間に設けら
れた遮蔽部材とを備える。

【０００８】この構成により、排気口と搬送面との間に
設けられた上記遮蔽部材により、排気口の下流で生成さ
れた空疎な膜に起因するダストの基板への落下を防止す
ることができる。遮蔽部材の形状は、基板へのダスト落
下を防止することができれば、椀状、プレート状、棒
状、球状等であってよい。

【０００９】請求項２のプラズマ処理装置では、請求項
１の処理装置において、排気口は上記のライン方向に平
行にライン状に設けられ、遮蔽部材はライン状排気口に
沿って設けられている。

【００１０】この構成により、排気口がライン状であっ
ても、遮蔽部材がダストを受け、基板上に落下させない
ので、ダストの少ない基板を得ることができる。

【００１１】請求項３のプラズマ処理装置では、請求項
１または２の処理装置において、遮蔽部材には、プラズ
マ発生部の下方にライン状開口部が設けられている。

【００１２】この構成により、適切な大きさの開口部を
設けることにより、適切な処理速度のプラズマ処理とダ
スト落下防止との均衡をとることが可能となる。

【００１３】請求項４のプラズマ処理装置では、請求項
１または２の処理装置において、遮蔽部材は第１および
第２のプレートからなり、平面的に見て、第１のプレー
トはプラズマ発生部の前に、また第２のプレートはプラ
ズマ発生部の後にそれぞれ設けられ、第１および第２の
プレートの間がライン状開口部となっている。

【００１４】この構成により、ラインソースプラズマに
対してプラズマ処理を確実に行ったうえで、基板上への
ダストの落下を簡便に防止することができる。なお、排
気口は、プラズマ発生部の前後に配置されていてもよい
し、プラズマ発生部の前のみ、または後のみに配置され
ていてもよい。

【００１５】請求項５のプラズマ処理装置では、請求項
３または４の処理装置において、ライン状開口部の幅
は、ライン方向に沿って異なっている。

【００１６】上記のように、開口部の幅を調節すること
により、大型の基板の幅方向にわたって、均一なプラズ
マ処理を行うことが可能となる。この均一プラズマ処理
は、排気口周辺に形成される空疎な膜の剥離に起因する
ダスト発生を防止したうえで行うことができる。

【００１７】請求項６のプラズマ処理装置では、請求項
５の処理装置において、開口部の幅は、端部で広く、中
央部で狭くされている。

【００１８】成膜レートの低い端部の開口部幅を広くす
ることにより、基板の幅方向にわたって均一なプラズマ
処理を実施することが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、図面を用いて本発明の実施
の形態について説明する。図１は本実施の形態における
プラズマ処理装置全体を側面から見た断面図である。本
装置は、プラズマＣＶＤ装置であり、内部が真空状態に
保持されるロードロックチャンバ（図示せず）、プラズ
マチャンバ１、およびプロセスチャンバ２を備えてい
る。ライン状のプラズマを生成するプラズマチャンバ１
はステンレス製であり、プラズマ生成用の高周波電力を
導入するための誘電体の窓３が設けられている。この誘
電体の窓３の外部には、高周波電力をプラズマに結合す
るための電界アプリケータ４が設けられている。また、
プラズマチャンバ１には、プラズマ生成用のガス導入口
５およびプロセスガス導入口６が別々に設けられてい
る。プラズマ生成用のガス導入口からガスを導入し、前
記電界アプリケータ４に高周波電力を供給することによ
りプラズマを生成することができる。

【００２０】プロセスチャンバ２はステンレス製であ
る。プロセスチャンバ内には、その下部にプラズマ処理
前および処理中に基板を加熱するためのヒータ７および
基板を搬送するためのステージ８が設けられている。ま
た、プロセスチャンバの天壁には、ライン形状のプラズ
マチャンバの開口部の前後に、そのライン方向に平行に
それぞれライン状の排気口９が備えられている。この排
気口には、排気の均一性を高めるための空間１０を介し
てチャンバ内を真空にするためにポンプが接続されてい
る。プロセスチャンバの前後の排気口９には、それぞれ
排気口の直下を被うようにプレート１１が取り付けられ
ている。これらのプレートは取り外しが可能であり、寸
法や形状の異なるプレートを取り替えることにより、開
口部の幅を変更することができる。

【００２１】プレートの形状は、図２および図３に示す
ように、プレート長尺方向に沿って幅の異なるものを用
いた。このプレート長尺方向に沿う幅の決定はつぎのよ
うにして行った。まず、プレートを用いず成膜した場合
の上記長尺方向の膜厚を測定する。次に、プレートを用
いず、基板が静止した状態で成膜した場合の長尺方向の
膜厚を測定する。この２つの測定結果から、成膜レート
の最も低い端部の膜厚に成膜レートが揃うように、開口
部の幅、したがってプレートの幅を上記の長尺方向の位
置に応じて決定する。このプレートは厚み１ｍｍのステ
ンレス製である。

【００２２】成膜処理は、ガラス基板１２またはその上
にＳｉウェハを載せたもの（以下、「ガラス基板」と記
す）をロードロックチャンバにセットした後、ロードロ
ックチャンバを真空引きし、ガラス基板をプロセスチャ
ンバに移載する。次に、ガラス基板をヒータにより加熱
し、加熱完了後、プラズマチャンバ内にプラズマ生成用
のガス導入口から酸素とヘリウムガスを供給し、高周波
電力を電界アプリケータ４に供給してプラズマを生成す
る。プラズマ中のラジカル種はイオン種に比べ、その寿
命が長いため被処理体である基板に到達する。そこへ材
料ガスとしてモノシランをプロセスガス導入口より供給
し、ステージを搬送することにより、基板全面に反応種
である、酸素ラジカルおよびモノシランを接触させて成
膜を行う。

【００２３】上記のプラズマ処理装置を用いることによ
り、直径６インチのシリコンウェハ上にのる１μｍ以上
のパーティクルの数を約１００個から１０個以下に低減
することができた。さらに、プラズマ処理の均一性につ
いては、上記装置を用いることにより４００×５００ｍ
ｍのガラス基板にＳｉＯ₂を成膜した膜厚のばらつき
を、（Max値−Min値)／(Max値＋Min値)の値で±２８％
から±５％以下に抑制することができた。ただし、Max
値およびMin値は、それぞれ４００×５００ｍｍのガラ
ス基板上のＳｉＯ₂膜厚の最大値および最小値である。

【００２４】上記において、本発明の実施の形態につい
て説明したが、上記に開示された本発明の実施の形態
は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明
の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請
求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲
の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含
む。

【００２５】

【発明の効果】排気口の下に遮蔽部材を備えた本発明の
プラズマ処理装置を用いることにより、被処理体である
基板に付着するダストを大幅に低減することができる。
また、上記の遮蔽部材に設けた開口幅を、ラインプラズ
マソースのライン方向に沿う各位置における成膜速度に
応じて調整することにより、大面積の基板に対して均一
性に優れたプラズマ処理を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態におけるプラズマ処理装置全体を
側面から見た断面図である。

【図２】図１のプラズマ処理装置のプラズマ処理部を
側面から見た断面図である。

【図３】図１のプラズマ処理装置のプラズマ生成部の
平面図である。

【符号の説明】

１プラズマチャンバ、２プロセスチャンバ、３誘
電体窓、４電界アプリケータ、５プラズマガス導入
口、６プロセスガス導入口、７ヒータ、８ステー
ジ、９ライン状排気口、１０排気の均一性を高める
ための排気口に設けた空間、１１プレート、１２ガ
ラス基板。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ライン状のプラズマ発生部によって生成
されたプラズマを用いて、平面的に見て前記ライン方向
に交差する方向に搬送される基板をプラズマ処理する装
置であって、前記プラズマ発生部の出口に隣接して設けられた排気口
と、前記排気口と基板搬送面との間に設けられた遮蔽部材と
を備える、プラズマ処理装置。
【請求項２】前記排気口は前記ライン方向に平行にラ
イン状に設けられ、前記遮蔽部材は前記ライン状排気口
に沿って設けられている、請求項１に記載のプラズマ処
理装置。
【請求項３】前記遮蔽部材には、前記プラズマ発生部
の下方にライン状に開口部が設けられている、請求項１
または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】前記遮蔽部材は第１および第２のプレー
トからなり、平面的に見て、前記第１のプレートは前記
プラズマ発生部の前に、また前記第２のプレートは前記
プラズマ発生部の後にそれぞれ設けられ、前記第１およ
び第２のプレートの間がライン状開口部となっている、
請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】前記ライン状開口部の幅は、ライン方向
に沿って異なっている、請求項３または４に記載のプラ
ズマ処理装置。
【請求項６】前記ライン状開口部の幅は、端部で広
く、中央部で狭くされている、請求項５に記載のプラズ
マ処理装置。