JP2004140153A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プラズマ処理された基板を、真空プラズマ処理室から別の真空室へ移載する場合、一定の圧力になるように不活性ガスとH2Oガスを導入しながら前記基板を移動させることで解決できる。このとき、圧力値を5〜20Paの範囲に維持すれば好適な結果が得られる。
【選択図】 図4
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関し、特に、ドライエッチング処理において、基板を載置する電極と前記基板との間に発生する静電気を除去するところに特徴があり、効率的にデバイス破壊を低減させることが可能なプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、液晶素子製造分野において、製造コスト削減や環境保護の観点から、工程簡略や製造方法の環境負荷の少ない製造方法に変更を望む声が高まっている。特に、次世代フラットパネルとして期待されている液晶や有機EL素子パネルの価格競争の激化とパネルの大型化、高性能化に伴い、従来の薬液による工法から、プラズマを応用した薄膜加工する工法及び装置が望まれつつある。
【0003】
しかしながら、真空中にプラズマを発生させ、プロセスガスを乖離させ、イオンやラジカルにより物理的、科学的な反応を組み合わせた加工を行うため、絶縁体である被処理ガラス基板上に多量な電荷を発生させることになる。
【0004】
このとき、多量に発生した電荷は、薄膜回路の構成上、金属膜と金属膜の間を絶縁する為の絶縁膜が薄膜形成されているが、耐電圧には閾値を持つことになり、その閾値を越えるような電荷を被処理ガラス基板が帯び、帯電した場合には絶縁膜の破壊が発生し、薄膜回路を形成しえなくなる。このため、なるべく被処理ガラス基板上にチャージしないようなプラズマにするか、チャージした電荷をプラズマプロセス上の工夫で低減する取り組みを実施してきた。
【0005】
以下、図1に代表的なドライエッチング装置を示す。
【0006】
図1において、1はドライエッチング処理を行うための処理室、2a,2b,2cは処理室1や後述する真空移載容器5、ロードロック容器8にプロセスガスや不活性ガスを導入するためのガス導入装置、3は基板を載置する電極、4a,4b,4cは処理室1や後述する真空移載容器5、ロードロック容器8の内部を排気するための真空排気装置、5は処理室1へ基板を真空圧力の状態で出し入れする真空移載容器、6aは処理室1と真空移載容器5の隔壁となり開閉機構を有するゲート扉、6bは真空移載容器5と後述するロードロック容器8の隔壁となり開閉機構を有するゲート扉、6cは後述するロードロック容器8を真空に保持するためのゲート扉、7は真空搬送機構、8は大気状態から真空状態へ容器内を減圧する動作や、その逆に真空状態から大気状態へ加圧する動作が出来る機能を有するロードロック容器、9は基板を収納する基板収納装置、10は基板収納装置9から基板を取り出し、ロードロック容器8へ移載するための大気搬送機構である。なお11は基板である。
【0007】
以下、上記ドライエッチング装置を用いた具体的な動作手順について説明する。
【0008】
まず、基板11を、基板収納装置9より大気搬送機構10にて取り出し、ロードロック容器8にガス導入装置2cより不活性ガスをパージして大気状態にし、ゲート扉96cを開き、大気搬送機構10によって、基板12をロードロック容器8へと搬送する。
【0009】
次に、ゲート扉6cを閉じて、ロードロック容器8において、ガス導入装置2cの動作を止め、真空排気装置4cより排気し、一定の圧力にまで真空排気が完了した後、ゲート扉6bを開く。このとき、真空移載容器5は真空排気装置4bが常時真空排気動作しており、常に真空状態を保持した状態となっている。
【0010】
その後、真空搬送機構7によりロードロック容器8に載置されている基板11を取り出し、真空移載容器5へと移載して、ゲート扉6bを閉じる。処理室1にある真空排気装置4aは常時真空排気動作しており、容器内は常に真空状態を保持している。このような状態で、ゲート扉6aが開き、真空移載容器5内の真空搬送機構7にある基板11は処理室1の電極3へ移載され、ゲート扉6aが閉まり、プラズマ処理が行われる。
【0011】
プラズマ処理終了後、N2やO2などの不活性ガスによる除電プロセスといわれる、プラズマの発生領域を圧力やパワーにより変化させて、基板11上に帯電した電荷を除去するプロセス処理を行った後、ゲート扉6aが開き、真空搬送機構7により、処理室1内の電極3上に載置された基板11は、処理室1内から取り出され、真空移載容器5内に移載される。
【0012】
このとき、処理室1内の真空排気装置4aは、プラズマ処理後の反応生成物が真空移載容器4aへ流入しないように排気動作をしている。そして、ゲート扉6aが閉じ、次にゲート扉6bが開き、基板11は真空移載機構5からロードロック容器8へと移載され、ゲート扉6bが閉まる。ロードロック容器9内の真空排気装置4cが停止し、ガス導入装置2cより不活性ガスがパージされ、ロードロック容器8内は真空圧状態から大気圧状態へとなり、ゲート扉6cが開く。そして、大気搬送機構10により、ロードロック容器8内にある基板11が取り出され、基板収納装置9へと収められる。
【0013】
【特許文献1】
特開2002−261159号公報
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、処理室1内にて基板11がプラズマ処理終了後、除電プロセス行い、ゲート扉6aを開き、真空搬送機構7により、処理室1内の電極3上に載置された基板11が、処理室1内より取り出され、真空移載容器5内に移載される時に、基板11の表面に残留帯電した電荷の電位値は図2に示すような挙動を示す。
【0015】
プラズマ処理後の基板11の表面に帯電した電荷は、ゲート扉6aを通過する時に最大電位値を示し、その後も高い電位を保持した状態で真空移載容器5に載置される。基板11が真空中において移載される際に変化する帯電位が基板11上に成膜された絶縁膜の耐電圧閾値Aを越えた時に、絶縁破壊を起こすという問題点がある。
【0016】
これは、図3に示すように、基板11が移載する際に、基板表面に帯電した電荷−Qが対抗して分極している電極3表面+Q(この時点では、dが限りなく大きいため、(式1)の公式には当てはまらないことから、処理室1の底面、ゲート扉6aの底面、真空移載容器5の底面へと移り変わる時に、(式1)に当て嵌る「d」が存在している場合に限る。
【0017】
【数1】
【0018】
から明らかなように、d(距離)に影響される領域(dmin)に達した時に、V−gが上昇する可能性があるためであると考えられる。
【0019】
無論、最も基板11の表面電位が上昇するのは、電極3より基板11が離れる瞬間であることは、容易に想像がつくが、そのとき絶縁破壊を免れても、基板11の一部が、ゲート扉6aを通過しているため、基板11の一部分のみ表面の電位が異常に上昇する可能性があり、その部分で絶縁破壊が起こると想像されている。
【0020】
一般的な真空量産設備は、ゲート扉開閉時の圧力損失を小さくするため、ゲート扉を限りなく小さく製作している。基板11がゲート扉6aを通過する地点での、基板11とゲート扉6aの距離は、限りなく基板11とゲート扉6aが近くなり(式1)の影響を受ける範囲となることになる。基板11上の一部分で電位V−gが、電極3上にあるときよりも高い値を示すこととなる。前述する内容は、量産設備の形態によっては、ゲート扉6aだけではなく、他の部分においても、(式1)の影響を受けやすいこともあり得る。
【0021】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、プラズマ処理後に被処理ガラス基板を移載する際に変化する基板上の電荷量を軽減することが可能なプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【0023】
本発明に係るプラズマ処理装置は、大気圧状態から基板を投入および取り出し、真空状態に圧力を調整する手段と、真空状態にて前記基板を移載する手段を有した真空移載容器と、真空維持可能で前記基板をプラズマ処理する処理室を備えるプラズマ処理装置であって、前記基板を前記処理室にてプラズマ処理終了後、前記基板を前記処理室から前記真空移載容器へ移載する際に、前記処理室と前記真空移載容器とに不活性ガスを導入することで圧力を調整する手段を有することを特徴とする。
【0024】
このとき、基板を処理室から真空移載容器へ移載する前に、不活性ガスを導入し、処理室内でプラズマを発生させ、その後、前記基板を前記真空移載容器へ移載すると好適である。
【0025】
また、不活性ガスは、気化したH2Oガスを含ませることないし、前記不活性ガスが気化したH2Oガスであると好適である。
【0026】
また、処理室では、ドライエッチング処理を行うと好適である。
【0027】
また、基板を処理室から真空移載容器へ移載する際に、前記処理室と前記真空移載容器間の圧力値を5〜20Paの範囲に維持するよう調整する手段を有すると好適である。
【0028】
更に、基板が、ガラス基板であると好適である。
【0029】
一方、本発明に係るプラズマ処理方法は、処理室にてプラズマ処理された基板を、前記処理室から真空下において前記基板を移載する真空移載容器へ移載する際に、前記処理室と前記真空移載容器とに不活性ガスを導入することで圧力を調整し、前記基板を移載することに特徴とする。
【0030】
このとき、基板を処理室から真空移載容器へ移載する前に、不活性ガスを導入し、処理室内でプラズマを発生させ、その後、前記基板を前記真空移載容器へ移載すると好適である。
【0031】
また、不活性ガスは、気化したH2Oガスを含ませることないし、前記不活性ガスが気化したH2Oガスであると好適である。
【0032】
また、処理室では、ドライエッチング処理を行うと好適である。
【0033】
また、基板を処理室から真空移載容器へ移載する際に、前記処理室と前記真空移載容器間の圧力値を5〜20Paの範囲に維持すると好適である。
【0034】
更に、基板が、ガラス基板であると好適である。
【0035】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0036】
本発明のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0037】
以下、図1に実施様態について代表的なドライエッチング装置形態について説明する。1はドライエッチング処理を行うための処理室、2a,2b,2cは処理室1や後述する真空移載容器5、ロードロック容器8にプロセスガスや不活性ガスを導入するためのガス導入装置、3は基板を載置する電極、4a,4b,4cは処理室1や後述する真空移載容器5、ロードロック容器8の内部を排気するための真空排気装置、5は処理室1へ基板を真空圧力の状態で出し入れする真空移載容器、6aは処理室1と真空移載容器5の隔壁となり開閉機構を有するゲート扉、6bは真空移載容器5と後述するロードロック容器8の隔壁となり開閉機構を有するゲート扉、6cは後述するロードロック容器8を真空に保持するためのゲート扉、7は真空搬送機構、8は大気状態から真空状態へ容器内を減圧する動作や、その逆に真空状態から大気状態へ加圧する動作が出来る機能を有するロードロック容器、9は基板を収納する基板収納装置、10は基板収納装置9から基板を取り出し、ロードロック容器8へ移載するための大気搬送機構である。なお11は基板である。
【0038】
以下、上記ドライエッチング装置を用いた具体的な動作手順について説明する。
【0039】
まず、基板11を、基板収納装置9より大気搬送機構11にて取り出し、ロードロック容器8にガス導入装置2cよりN2ガスをパージして大気状態にし、ゲート扉6cを開き、大気搬送機構10によって、基板11をロードロック容器8へと搬送する。
【0040】
続けて、ゲート扉6cを閉じて、ロードロック容器8において、ガス導入装置2cの動作を止め、排気装置4cより排気し、一定の圧力にまで真空排気が完了した後、ゲート扉6bを開く。真空移載容器5は真空排気装置4bが常時真空排気動作しており常に真空状態を保持した状態となっている。
【0041】
真空搬送機構7によりロードロック容器8に載置されている基板11を取り出し、真空移載容器5へと移載して、ゲート扉6bを閉じる。処理室1にある真空排気装置4aは常時真空排気動作しており容器内は常に真空常置を保持した状態となっている。
【0042】
このような状態でゲート扉6aを開き、真空移載容器5内の真空搬送機構7にある基板11は処理室1の電極3へ移載され、ゲート扉6aが閉まりプラズマ処理が行われる。
【0043】
プラズマ処理終了後は、N2やO2などに気化したH2Oガスを混入させて不活性ガスによる除電プロセスといわれる、プラズマの発生領域を圧力やパワーにより変化させて、基板11上に帯電した電荷を除去するプロセス処理を行うことで、プラズマにより帯電した電荷は前記H2Oガスを混入させることで効率よく、処理室内の雰囲気に逃がすことが可能となり、基板11上の電荷を除電することが可能となる。
【0044】
上記のような処理が終了した後は、ゲート扉6aを開き、ガス導入装置2bよりN2ガスを流入させ、真空排気装置4bを停止し、真空排気装置4aにて、処理室2と真空移載容器5内が15Paになるように調整しながら、真空搬送機構7により、処理室1内の電極3上に載置された基板11を、処理室1内から取り出し、真空移載容器5内に移載する。
【0045】
このように、処理室1と真空移載容器5内が15Paとなるように調整することで、図4に示すように、プラズマ処理後の基板11の表面に帯電した電荷は、除電され電位は一定となる。そのため、基板11上に成膜された絶縁膜の耐電圧閾値を越えて、絶縁破壊をおこす問題点が解決される。真空下において、プラズマにより帯電した基板11上の電荷は、圧力を一定の値まで高めることで、真空容器中の雰囲気に流れ出る作用がある。このため、基板11上のV−gは一定の値を示したと考える。
【0046】
また、ガス導入装置2bへH2Oガスを気化して、同時に導入しながら基板11を処理室1から取り出すと、より効果的で好適である。
【0047】
その後、ガス導入装置2bを停止させ、ゲート扉6aを閉じ、真空排気装置4bを動作させ、真空移載容器5内を所定の圧力以下まで排気し、真空排気装置4aにて、処理室1内も所定の圧力以下まで排気する。
【0048】
次に、ゲート扉6bを開き、真空移載機構5により基板11はロードロック容器8へと移載され、ゲート扉6bは閉まる。ロードロック容器8内の真空排気装置4cが停止し、ガス導入装置2cより不活性ガスがパージされ、ロードロック容器8内は真空圧状態から大気圧状態へとなり、ゲート扉6cが開き、大気搬送機構10により、ロードロック容器8内にある基板11が取り出され、基板収納装置9へと収められる。
【0049】
以上のことから、プラズマ処理後に被処理ガラス基板を移載する際に変化する基板上の電荷量を軽減することが可能となる。
【0050】
【発明の効果】
本発明によれば、プラズマ処理中に基板が帯びた電荷を搬送中に効率的に除電でき、効率的にデバイス破壊を低減させることが可能なプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法が提供ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成図
【図2】従来の実施形態における基板の表面帯電値を示す図
【図3】基板の表面電位の上昇メカニズムを示す概略図
【図4】本発明の実施形態での基板の表面帯電値を示す図
【符号の説明】
1 処理室
2a,2b,2c ガス導入装置
3 電極
4a,4b,4c 真空排気装置
5 真空移載容器
6a,6b,6c ゲート扉
7 真空搬送機構
8 ロードロック容器
9 基板収納装置
10 大気搬送機構
Claims (12)
- 大気圧状態から基板を投入および取り出し、真空状態に圧力を調整する手段と、真空状態にて前記基板を移載する手段を有した真空移載容器と、真空維持可能で前記基板をプラズマ処理する処理室を備えるプラズマ処理装置であって、
前記基板を前記処理室にてプラズマ処理終了後、前記基板を前記処理室から前記真空移載容器へ移載する際に、前記処理室と前記真空移載容器とに不活性ガスを導入することで圧力を調整する手段を有すること
を特徴とするプラズマ処理装置。 - 基板を処理室から真空移載容器へ移載する前に、不活性ガスを導入し、処理室内でプラズマを発生させ、その後、前記基板を前記真空移載容器へ移載することを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。
- 不活性ガスは、気化したH2Oガスを含ませることないし、前記不活性ガスが気化したH2Oガスであること
を特徴とする請求項1または2記載のプラズマ処理装置。 - 処理室は、ドライエッチング処理を行うことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 基板を処理室から真空移載容器へ移載する際に、前記処理室と前記真空移載容器間の圧力値を5〜20Paの範囲に維持するよう調整する手段を有することを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 基板が、ガラス基板であることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 処理室にてプラズマ処理された基板を、前記処理室から真空下において前記基板を移載する真空移載容器へ移載する際に、前記処理室と前記真空移載容器とに不活性ガスを導入することで圧力を調整し、前記基板を移載すること
を特徴とするプラズマ処理方法。 - 基板を処理室から真空移載容器へ移載する前に、不活性ガスを導入し、処理室内でプラズマを発生させ、その後、前記基板を前記真空移載容器へ移載することを特徴とする請求項7記載のプラズマ処理方法。
- 不活性ガスは、気化したH2Oガスを含ませることないし、前記不活性ガスが気化したH2Oガスであることを特徴とする請求項7または8記載のプラズマ処理方法。
- 処理室は、ドライエッチング処理を行うことを特徴とする請求項7〜9の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。
- 基板を処理室から真空移載容器へ移載する際に、前記処理室と前記真空移載容器間の圧力値を5〜20Paの範囲に維持することを特徴とする請求項7〜11の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。
- 基板が、ガラス基板であることを特徴とする請求項7〜12の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。
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