JP2005072446A

JP2005072446A - プラズマ処理装置及び基板の表面処理装置

Info

Publication number: JP2005072446A
Application number: JP2003302815A
Authority: JP
Inventors: Koji Murayama; 浩二村山; Hiroki Fujimoto; 浩樹藤本
Original assignee: Kyocera Corp; Chi Mei Electronics Corp
Current assignee: Kyocera Corp; Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2005-03-17
Also published as: TWI246712B; CN100348077C; US20050045275A1; CN1638598A; TW200509189A

Abstract

【課題】導電薄膜を形成した基板を有機膜で被覆しこの有機膜の一部を窓明けして導電薄膜の一部を露出させて電極とした中間構体の電極を酸素プラズマでクリーニングすると被覆樹脂が損傷するという問題があった。
【解決手段】供給されたガスを活性化してプラズマを発生するプラズマ発生室３４と、プラズマ発生室３４に連通され、被プラズマ処理部材５２を収容する減圧チャンバ５０と、プラズマ発生室３４と減圧チャンバ５０の連通部に配置され、プラズマ発生室３４内のガス流路に対して傾斜方向にプラズマをガイドし、減圧チャンバ５０内にプラズマを拡散させつつ導入するディフューザ５８とを含むプラズマ処理装置。
【選択図】図１

Description

本発明は基板表面を処理するプラズマ処理装置に関し、特にプラズマ導入部の断面積に比して広い面積の基板表面を均一に処理できるプラズマ処理装置及び導電薄膜と被覆樹脂が形成された基板の導電薄膜を異なるガスプラズマにより順次処理することのできる基板の表面処理装置に関する。

半導体装置や有機ＥＬ装置など基板上に導電薄膜を形成したものでは、導電薄膜の表面をプラズマ処理して特性を改善したり安定化させている。

有機ＥＬ装置は、アノード電極とカソード電極の間に蛍光性及び燐光性の有機化合物を含む薄膜を挟み、前記薄膜内にアノード電極側から正孔を、カソード電極側から電子をそれぞれ注入して再結合させ、この再結合により放出されたエネルギーにより蛍光性及び燐光性の有機化合物を励起し発光させるもので、イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）がアノード電極側からカソード電極側に向かって小さくなるように複数の化合物を積層することが好ましい。

またアノード電極の仕事関数を高め正孔注入性を改善するために、アノード電極表面をＵＶ−Ｏ_３或いはＯ_２プラズマ等で表面処理することが知られている。（例えば特許文献１参照）

図５は有機ＥＬ装置の製造中間構体を示す要部斜視図、図６は図５のＡ−Ａ断面からみた有機ＥＬ装置の要部断面図を示す。図において、１０はガラスなどの絶縁基板、１２ａ、１２ｂは絶縁基板１０上に形成した一対の薄膜トランジスタで、図外にもマトリクス状に多数形成されている。１４は一方の薄膜トランジスタ１２ａの主電流が流れる電極、例えばドレイン電極に接続されたドレイン電極配線層を示す。絶縁基板１０上には薄膜トランジスタ１２ａの他の主電流が流れるソース電極配線層や電源線、接地線、他の薄膜トランジスタ１２ｂのゲート電極線などが形成されているが図示省略する。

１６は薄膜トランジスタ１２などによる絶縁基板１０上の凹凸を平坦化するために絶縁基板１０上を被覆した樹脂絶縁層で、例えばアクリル系透明樹脂が用いられる。１８は樹脂絶縁層１６の一部に形成した貫通穴で、開口端から底部に向かって縮径し、底部にドレイン電極配線層１４を露呈させている。２０ａ、２０ｂはそれぞれ樹脂絶縁層１６上に形成した電極配線層で、一方の電極配線層２０ａは図示省略するが電源に接続され、他の電極配線層２０ｂは薄膜トランジスタ２０ａと樹脂絶縁層１６の貫通穴１８の底部でドレイン電極配線層１４と電気的に接続されている。２２は樹脂絶縁層１６上を被覆したエッジ絶縁層で、電極配線層２０ａの一部を窓２２ａから露呈させてアノード電極２４を形成するとともに、貫通穴１８部分に窓２２ｂを明けている。２６はアノード電極２４と貫通穴１８を含む領域を挟んで対向配置された樹脂堆積層で、対向壁が逆テーパ状に傾斜している。

図６において、２８はアノード電極２４上に形成された有機ＥＬ層で、金属マスク（図示せず）を通して形成され、樹脂堆積層２６の開口部をマスクの一部として利用し、有機ＥＬ層２８の周縁が樹脂堆積層２６の基部から離隔するように形成されている。３０は金属マスク（図示せず）を通して、有機ＥＬ層２８上とアノード電極配線層２０を除く樹脂絶縁層１６上に形成されたカソード電極配線層で、樹脂堆積層２６の開口部をマスクの一部として利用して形成され、有機ＥＬ層２８と重なる部分をカソード電極３２としている。このカソード電極配線層３０はエッジ絶縁層２２に開口させた貫通穴１８を通して絶縁基板１０上に形成したドレイン電極配線層１４に接続されている。

図６に示す有機ＥＬ装置はさらに透明ガラス基板を重ねて周囲を気密封止し、有機ＥＬ層２８が放出する光をカソード電極配線層３０を通し透明ガラス板側に放出させて発光装置や表示装置として利用される。このようなトップエミッション方式の有機ＥＬ装置は、有機ＥＬ層２８からアノード電極２４側に放出された光を電極２４表面で反射させて輝度を向上させている。

この表示装置ではアノード電極２４は有機ＥＬ層２８に対する正孔注入源として機能し有機ＥＬ層２８の発光効率と関連するため、電極材料は仕事関数が大きい材料が望まれる。

また、有機ＥＬ層２８の発光を効率良く取り出すために、アノード電極配線層２０やアノード電極２４には反射率の高い材料が選択され、例えばＡｌＮｄなどが用いられる。

このようにアノード電極２４は仕事関数と反射率という異なった特性を満たす電極材料が望ましいが、同時に２つの特性を満たし容易に利用し得る材料は存在しない。また適正な電極材料でもその表面状態によってその効果が異なる。もともと仕事関数が大きいＩＴＯやニッケルはクリーニング処理により表面を清浄化しさらに表面を酸化するだけで正孔注入性を良好にできるが反射率が低いという欠点がある。一方、アルミニウムやアルミニウム合金は反射率が高く取り扱いが容易であるが仕事関数が小さいため、クリーニング処理した後、さらに仕事関数を高めるための機能性有機膜を形成する必要がある。

そのため図５に示す製造中間構体で、有機ＥＬ層２８を形成する前にアノード電極２４の表面をクリーニングして仕事関数を高めるとともに反射率を高め、さらにクリーニングされた電極表面に機能性有機膜を形成して仕事関数をより高める処理をしている。クリーニング作業は例えば酸素雰囲気中で表面処理される基板に紫外線を照射し、紫外線により発生したオゾンＵＶ−Ｏ_３によりクリーニングすることができる。ＵＶ−Ｏ_３を用いたクリーニングはアノード電極２４の周縁に存在する樹脂構造物１６、２２、２６の損傷が少ない反面、クリーニング作業に連続して電極表面に機能性有機膜を形成することができないため、別途設備が必要であった。

これに対してプラズマ処理装置は、同一設備で、プラズマ化した酸素プラズマにより電極表面をクリーニングし、原料ガスを変えてクリーニングされた電極表面に機能性有機膜を形成することができる。一般的に用いられる平行平板型プラズマ処理装置は、減圧チャンバ内に２枚の平板電極を対向配置し、平板電極間に基板を配置し、各平板電極間に高周波電力を印加することにより、反応ガスのプラズマを発生させるもので、装置の構造が簡単で、平板電極間に収容可能であれば大型の基板でも均一な処理が可能である。

また減圧チャンバに連接したプラズマ発生室に、マイクロ波と、電磁石による磁界とを同時に加え、磁界の強さを電子サイクロトロン共鳴条件を満たすように設定することにより高密度のプラズマを発生させるＥＣＲプラズマ処理装置も、大型の基板の処理が可能である。
特開平８−１６７４７９号公報（段落番号００１３）

しかしながら、アノード電極２４は樹脂絶縁層１６やエッジ絶縁層２２などの被覆樹脂の一部に露呈しているため、アノード電極２４をクリーニングする際に被覆樹脂表面がプラズマに曝され、高密度のプラズマを直接接触させると被覆樹脂表面が荒らされるという問題があった。特にアノード電極２４近傍の被覆樹脂表面が荒らされると削られた樹脂の一部がアノード表面に付着し、その部分の輝度を低下させたり非発光（ダークスポット）にする虞があり、この非発光部分が形成されると非発光領域が時間とともに拡大し、点滅により非発光領域の拡大が加速され、ついには画素全面が発光しなくなり、表示品質や信頼性に大きな影響を与えるという問題があった。

一方、基板の電極表面のクリーニングと電極表面への機能性有機膜の形成を同一装置で順次行わせると、プラズマガスと反応して生成された異物がチャンバ内に堆積し、チャンバ内に堆積した機能性有機膜材料がクリーニング処理時に分解されてアノード電極上に再付着するという問題があり、定期的に減圧チャンバ内の堆積物を除去する作業が必要であった。

このような理由から平行平板型プラズマ処理装置は構造が簡単であるが、電極表面のクリーニングと電極表面への機能性有機膜の形成とを同一装置で行わせるには多くの課題があった。

これに対して減圧チャンバに連接したプラズマ発生室に、マイクロ波と、電磁石による磁界とを同時に加え、磁界の強さを電子サイクロトロン共鳴条件を満たすように設定することにより高密度のプラズマを発生させるＥＣＲプラズマ処理装置は、基板が収容される減圧チャンバに、プラズマ発生源で発生させた高密度のプラズマを分散させて基板に曝すことができるため、被覆樹脂の損傷を抑えることができる。一方、減圧チャンバのプラズマ導入部と基板とが離れているため、プラズマ導入部の開口径が小さいと減圧チャンバ内に導入されたプラズマは球面状に拡散し、平坦な基板上の電極を均一に処理することができず、大型基板では基板上での処理のばらつきが大きかった。

そのため、減圧チャンバ内に導入されるプラズマをディフューザ（拡散板）により拡散し処理の均一化を図った。穴径、穴の配列間隔など条件を変えて多数のディフューザを試作し処理の状態を検討したが、特に面積が広い基板では中央部と周縁部とで、電極のクリーニング状態が大きく異なるという問題は解消できなかった。またＥＣＲプラズマ装置は電磁石や高度な制御装置が必要で、装置の構成が複雑で、高価であるという問題もあった。

また減圧チャンバにプラズマ発生源を接続した構造のプラズマ処理装置として、高周波電界によりプラズマを発生させる誘導結合プラズマ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ：ＩＣＰ）を利用した装置がある。この装置はＥＣＲプラズマ装置に比して安価であるが、減圧チャンバのプラズマ導入部と基板とが離れているため、ＥＣＲプラズマ装置と同様の課題があった。

また一つの減圧チャンバに複数のプラズマ発生源を設置し、一つの基板に対して各プラズマ発生源から供給されるプラズマを分散して基板に供給することも考えられるが、複数のプラズマ発生源を同一条件に制御することは困難で、装置の保守点検も煩雑となり、設備費も高価となるという問題があった。

本発明は上記課題の解決を目的として提案されたもので、供給されたガスを活性化してプラズマを発生するプラズマ発生室と、プラズマ発生室に連通され、被プラズマ処理部材を収容する減圧チャンバと、プラズマ発生室と減圧チャンバとを連通する連通部に配置され、プラズマ発生室内のガス流路に対して傾斜方向にプラズマをガイドし、減圧チャンバ内にプラズマを拡散させつつ導入するディフューザとを含むプラズマ処理装置を提供する。前記ディフューザは複数の筒体を用い、各筒体の一端側を互いに近接配置してプラズマ発生室に接続し、他端側を互いに離隔させることにより、プラズマ発生室内のガス流路に対して傾斜方向にプラズマをガイドし、減圧チャンバ内にプラズマを拡散させつつ導入することができる。この筒体の、減圧チャンバ内に開口した開口端と筒体の軸とのなす角を筒体開口端と被プラズマ処理部材との間隔に応じて設定することにより、被プラズマ処理部材を均一に処理することができる。筒体はプラズマをガイドする形状であればどのような断面形状でもよいが、プラズマの拡散性、加工性などから円筒体が最適である。

また本発明は、供給されたガスを活性化しプラズマを発生するプラズマ発生室と、プラズマ発生室に接続され、一主面に導電薄膜と有機薄膜とが形成された基板を収容する減圧チャンバと、プラズマ発生室と減圧チャンバの連通部に配置され、プラズマ発生室内のガス流路に対して傾斜方向にプラズマをガイドし、減圧チャンバ内にプラズマを拡散させつつ導入するディフューザとを含み、プラズマ発生室に供給するガスを順次換えて異なるガスのプラズマにより基板上の導電薄膜表面を処理する基板の表面処理装置を提供する。複数の筒体の各一端側を互いに近接配置してプラズマ発生室に接続し、他端側を基板周縁部に向かって互いに離隔させてディフューザを構成することができる。また前記筒体の、減圧チャンバ内に開口した開口端と筒体の軸とのなす角を筒体開口端と被プラズマ処理部材との間隔に応じて設定することができる。

本発明によれば、クリーニング作業と有機膜形成作業とを同一の設備で連続的に処理でき、被プラズマ処理部材が基板を覆う有機膜の一部に導電薄膜を露呈させたものであっても、被覆樹脂を損傷することなく導電薄膜表面をクリーニングできる。

また大型基板でも基板全面にわたって均一な処理ができるため、一枚の基板を多数に分割した分割基板毎の品質が良好で品質のばらつきが小さく、信頼性の高い基板を製造できる。

以下に本発明の実施形態を図１から説明する。図において、３４は供給されたガスを活性化してプラズマを発生するプラズマ発生室で、下端のガス供給口３４ａにはバルブ３６ａ、３８ａ、４０ａにより開閉される複数のガスボンベ３６、３８、４０が流量調整器４２を介して接続されている。４４はプラズマ発生室３４の外周に巻き回した誘導コイルで、整合回路４６を介して高周波発振器４８に接続され、高周波電流が供給されて、プラズマ発生室３４内に供給されたガスを励起しプラズマ状態にする。５０は減圧チャンバで、周面に図示省略するが出入口が配置されており、底部５０ａにプラズマ発生室３４が連通され、プラズマ供給口（プラズマ導入部）３４ｂからプラズマガスが供給される。５２は詳細は省略するが表面が樹脂により被覆され樹脂被膜の要部に導電薄膜を露呈させた基板（被プラズマ処理部材）で、導電薄膜をプラズマガスに接触させてその表面がクリーニングされる。５４は基板５２の導電薄膜形成面を下に向けて支持する基板支持手段で、基板５２を水平方向に移動させる移動機構５６や、図示省略するが基板５２の主面を水平面に対して揺動させる揺動機構、基板を水平面と直交する回転軸周りに回転させる回転機構、基板を加熱する加熱手段などが必要に応じて付設される。

５８は本発明の特徴部分であるディフューザで、プラズマ発生室３４と減圧チャンバ５０の接続部に配置され、減圧チャンバ５０内に導入されるプラズマを基板５２の全面に拡散させる。図示例では傾斜配置した２つの筒体６０ａ、６０ｂによりプラズマを基板５２表面に対して傾斜方向にガイドする。２つの筒体６０ａ、６０ｂは各一端側を互いに近接させてプラズマ発生室３４のプラズマ供給口３４ｂに接続し、各筒体６０ａ、６０ｂの他端側を互いに離隔させ、図示一点鎖線で示すそれぞれの軸ａ、ｂを基板５２の周縁部に向けて、軸ａ、ｂの延長線が基板５２の周縁部と交差するように配置している。各軸ａ、ｂは水平面に対して４５度傾斜させ、この軸ａ、ｂに対して筒体６０ａ、６０ｂの開口端ｃ、ｄとをほぼ直交させている。これにより、基板５２と開口端ｃ、ｄとは非平行に配置されている。また図示筒体６０ａ、６０ｂは円筒体を用いている。

６２は減圧チャンバ５０内の圧力を調整する圧力調整器、６４は圧力調整器６２に接続されたターボ分子ポンプ、６６はドライポンプで、このドライポンプ６６には圧力調整器６２がバルブ６８を介して、ターボ分子ポンプ６４がバルブ７０を介して、それぞれ接続され、減圧チャンバ５０内の空間を減圧する。

上記プラズマ処理装置の動作を以下に説明する。先ず、基板（被プラズマ処理部材）５２を用意する。この基板５２は図６に示す有機ＥＬ装置の製造中間構体と同様に絶縁基板上に形成した導電パターンを被覆樹脂で覆い、この被覆樹脂要部の窓明け部分に導電パターンの一部を露出させて導電薄膜（アノード電極）を形成したもので、アノード電極表面の仕事関数を高め、正孔注入効率を高めるため、導電薄膜表面を清浄化し、清浄化された表面を酸化し、さらに清浄化した導電薄膜上に有機材料よりなる被膜が形成される。

この基板５２を減圧チャンバ５０に収容し気密に閉止する。減圧チャンバ５０内に収容された基板５２は接地電位または適切なバイアス電位に設定される。

次にバルブ６８を開放しドライポンプ６６を作動させ減圧チャンバ５０内を減圧する。そしてバルブ７０を開いてターボ分子ポンプ６４を作動させ、バルブ６８を閉じ減圧チャンバ５０内が十分減圧されるとバルブ３６ａ〜４０ａを開閉制御してガスボンベ３６〜４０を選択し、所定のガスをプラズマ発生室３４に送り込み、流量調整器４２により減圧チャンバ５０内の圧力を所定値に維持する。この状態で誘導コイル４４に高周波電流を流しプラズマ発生室３４内に誘導磁界を発生させると、原料ガスは高周波振動しプラズマが発生する。

原料ガスとして酸素ガスを供給すると、プラズマ化した酸素はディフューザ５８を通り減圧チャンバ５０内に送り込まれ基板５２表面に露呈した電極表面に付着した汚染物質を分解除去し、さらに清浄化された電極表面を酸化する。

この清浄化作業が完了すると、引き続いて清浄化された導電薄膜表面に機能性有機膜を形成する。そのため酸素ガスの供給を停止し、誘導コイル４４への通電を一時停止し、減圧チャンバ５０内に残留した酸素ガスを排気して、十分圧力が低下し酸素ガスの置換が十分に行われたことを確認した後にプラズマ発生室３４に有機膜材料ガスを供給する。

有機膜材料ガスとしてＣ_ｘＨ_ｙＦ_ｚ（ｘ＞１，ｙ≧０，ｚ≧２）を用いると導電薄膜を含む基板５２上にＣＦ_ｘを主成分とする機能性有機膜を形成することができる。プラズマ発生室３４に有機膜材料ガスを供給し、再度誘導コイル４４へ通電してプラズマ化したガスをディフューザ５８を通して減圧チャンバ５０内に送り込むと酸化膜が形成された導電薄膜を含む基板５２表面に機能性有機膜が積層される。

このように基板５２に対して原料ガスを切り換えて連続的に処理することにより導電薄膜表面の清浄化と被覆樹脂形成の作業を一つの減圧チャンバ内で基板を入れ替えることなく実施できる。

この連続作業が完了すると、誘導コイル４４への通電を停止し、有機膜材料ガスの供給を停止して、窒素ガスを減圧チャンバ５０内に供給して大気圧に戻し、減圧チャンバ５０を開放して処理が完了した基板５２を取り出す。そして減圧チャンバ５０を気密に閉止して十分に減圧し、酸素ガスを主ガスとしアルゴンガス等を混合したガスをプラズマ発生室３４に送り、減圧チャンバ５０内の圧力を所定圧力に維持して、誘導コイル４４に通電しプラズマを発生させ、ディフューザ５８を通して減圧チャンバ５０に送り込む。

この作業により、プラズマ発生室３４内壁、ディフューザ５８の筒体６０ａ、６０ｂ内壁、減圧チャンバ５０内壁に堆積した有機膜は酸素プラズマガスにより分解され、この分解ガスは減圧チャンバ５０の外部に排気除去される。

このようにして機能性有機膜の除去が完了すると誘導コイル４４への通電を停止し、酸素ガス等の供給を停止して、窒素ガスを減圧チャンバ５０内に供給して大気圧に戻し、減圧チャンバ５０を開放する。この後、新たな基板５２を減圧チャンバ５０内に供給して、上記動作を繰り返す。

本発明によるプラズマ処理装置は、減圧チャンバ５０内に供給した基板５２に対して酸素プラズマによる清浄化作業と有機膜の積層作業を連続的に実施できる。このとき有機膜積層作業によってディフューザ内壁等に付着した有機膜は、続く新たな基板の清浄化作業に先だって酸素プラズマにより分解し減圧チャンバ５０から排除できるため、新たな基板の清浄化作業に支障を与えることなく作業を繰り返すことができる。

本発明によるディフューザ５８は筒体６０ａ、６０ｂによって構成され、各筒体６０ａ、６０ｂの軸がプラズマ発生室３４の軸に対して傾斜しており、筒体６０ａ、６０ｂの開口断面積はプラズマ供給口３４ｂの断面積より小さく設定されている。

プラズマ発生室３４内にはガスが供給され、減圧チャンバ５０はポンプ６４、６６により減圧されるため、プラズマ発生室３４のガス供給口３４ａからプラズマ供給口（プラズマ導入部）３４ｂに配置されたディフューザ５８、基板５２が配置された減圧チャンバ５０、ポンプ６６までのガス流路には圧力勾配があり、プラズマ発生室３４に供給されたガスはディフューザ５８の開口端から減圧チャンバ５０内に引き込まれ減圧チャンバ５０内に拡散する。

このとき減圧空間内のガスは弾性体としてふるまい分子同士あるいは壁面との衝突を繰り返し移動方向が変えられるため筒状ディフューザ５８内のガスは圧力勾配による移動と衝突による移動とが合成された方向に移動する。

そのためプラズマ発生室３４内で発生したプラズマガスは筒体６０ａ、６０ｂ内にその軸に対してさまざまな方向から入射し、筒体６０ａ、６０ｂ内で反射し渦巻きながらガイドされて筒体６０ａ、６０ｂから減圧チャンバ５０内に放出される。

プラズマガスは各筒体６０ａ、６０ｂへ多方向から入射し、各筒体６０ａ、６０ｂ内壁で多方向に反射するため、各筒体６０ａ、６０ｂの開口端でガスはさまざまな方向に流動するが、開口端から放出されたガスは筒体６０のガイドから解放されるため放出時の方向を維持してほぼ直進する。

このように各筒体６０ａ、６０ｂの開口端から放出されるプラズマは筒体開口端とほぼ平行な面をカバーし開口端面の延長面が基板５２と交差する領域まで拡散する。

そのためディフューザ５８の径や長さは、各筒体６０ａ、６０ｂの各軸の延長線が基板５２の周縁部と交差し、筒体開口端面の延長面が基板５２の中央部とを交差するように設定し、好ましくは基板５２上での各筒体６０ａ、６０ｂのそれぞれのカバー領域が中央部で重複するように設定することにより、筒体６０ａ、６０ｂの軸と開口端とをほぼ直交配置しても基板５２上の全領域をプラズマガスに曝すことができる。

本発明装置の効果を確認するため、直径１５０ｍｍの円板に同心円上に多数の穴を開口させた円板状のディフューザを用意した。穴径が３ｍｍ以下ではプラズマ電流が０．０７ｍＡ以下で、穴径５ｍｍ又は１０ｍｍではプラズマ電流がほぼ約１．２ｍＡであることを確認し、穴径１０ｍｍのものを比較用ディフューザとした。また本発明装置に用いられるディフューザ５８は、直径５０ｍｍの２つの円筒体６０ａ、６０ｂを用い、各筒体６０ａ、６０ｂの一端側を近接させてそれぞれの軸を直交させ、この交点から他端までの軸長を２００ｍｍとした。

プラズマ発生室３４は外径８０ｍｍで、減圧チャンバ５０内でプラズマ供給口３４ｂ上に直径１５０ｍｍ、高さ４０ｍｍの筒体を接続し、この筒体の上端に各ディフューザを接続した。基板５２は減圧チャンバ５０の底面から高さ位置調節可能に水平配置され、例えは寸法が３２５×４６５ｍｍの基板５２を高さ位置４００ｍｍに設定した。

図２は上記条件で基板５２上に形成された機能性有機膜の基板中央から周縁へ向かう膜厚状態を示す。円板状の比較ディフューザを用いて形成した膜の厚みは、基板中央から周縁側に長さ２１５ｍｍの範囲で１３３０ｎｍから７８０ｎｍに５５０ｎｍ変化し、基板中央部で膜厚が厚く、周縁側に向かってなだらかに薄くなり、中央部から約１７０ｍｍ離れた位置より外方では急激に厚みが減少し、基板全体の厚みの均一性は約４５％で、厚みのばらつきが非常に大きかった。

これに対して、本発明装置では、基板中央部から周面近傍まで、厚みは６８０ｎｍ±１０ｎｍに保たれ、基板周面から３０ｍｍの範囲では厚みは６７０ｎｍから５５０ｎｍに減少するが、ばらつきの巾は１３０ｎｍであり、基板全体の厚みの均一性は約４．６％で厚みのばらつきを小さく抑えることができた。

このように本発明によるプラズマ処理装置は、大型の基板に対しても、基板周縁部までプラズマガスをほぼ均一に曝すことができ、基板中央部から基板周縁部に向かって厚みの変化が小さくほぼ均一な膜厚の有機膜を形成することができる。

そのためこのプラズマ処理装置を有機ＥＬ装置の基板の表面処理に適用し、基板上のアノード電極を清浄化し、清浄化されたアノード電極上に機能性有機膜を形成する場合、電極表面の清浄化と電極表面への機能性有機膜の形成作業を同一のプラズマ処理装置で連続して実施でき、作業効率を向上できる。

しかも、基板上の電極となる導電薄膜は被覆樹脂の一部に露呈されているため、清浄化のための酸素プラズマガスは電極表面だけでなく被覆樹脂表面にも曝されるが、プラズマ発生室３４で発生したプラズマガスはディフューザ５８を通って減圧チャンバ５０内に拡散するため、被覆樹脂を損傷することなく電極表面を清浄化でき、被覆樹脂の平滑性が保たれるためダークスポットのない表示品質が良好で信頼性の高い表示装置を実現できる。

また表示装置を多数一括して形成する基板５２を、より大型化しても基板全面に均一な処理ができるため、基板中央部と基板周縁部とで表示装置の品質に差異がなく、品質のばらつきを抑え、大幅なコストダウンを実現できる。

上記実施形態のディフューザ５８は、筒体６０ａ、６０ｂの傾斜角を４５度に設定したが、基板５２の高さ位置を一定とした場合、傾斜角を４５度以下に設定すると、傾斜角を小さくするほど大型の基板に対応することができる。しかしながら基板中央部のクリーニング処理や成膜処理が不充分となり易く、処理のばらつきが大きくなる虞がある。また傾斜角を４５度以上に設定すると、傾斜角を大きくするほど大型の基板に対応できない上、２つの筒体の開口端が近接し各筒体による処理が重なり合う基板中央部では処理が過大となる。そのため筒体６０の傾斜角は２０度〜７０度の範囲に設定することが好ましく、筒体の径や長さは傾斜角に応じて設定すればよい。

また筒体６０の軸と開口端のなす角は、筒体の傾斜角が４５度の場合、９０度（基板５２に対して４５度）に設定したが、この角も筒体６０の傾斜角に応じて設定できる。即ち、図３に示すように基板５２の中央部から外端に至る領域５２ａで、一つの筒体６０ａの端部からみて反対側の領域５２ｂと交差する仮想面Ｐを想定し、この仮想面Ｐが筒体６０ａを横切る面を開口端とすることができる。これにより筒体６０の傾斜角が４５度では筒体６０の開口端は基板５２に対してほぼ４５度傾斜するが、筒体の傾斜角が４５度以下では筒体開口端と基板５２のなす角は４５度より小さく設定され、筒体の傾斜角が小さくなると水平に近づけることができ、筒体の傾斜角が４５度以上では筒体開口端と基板５２のなす角は４５度より大きく設定され、筒体の傾斜角が大きくなると垂直に近づけることができる。また筒体６０の開口端は、開口端全面が前記仮想面Ｐと接するように形成するだけでなく、開口端の一部が接するように成形しても良い。

尚、上記実施形態ではディフューザ５８は２つの筒体６０ａ、６０ｂを用いたが、筒体６０ａ、６０ｂは両端の径が同じ筒体だけでなく、異径の筒体を用いることができる。この場合、径大開口端をプラズマ供給口３４ｂ側に、径小開口端を減圧チャンバ５０側にするとディフューザ５８内でプラズマガスの移動方向を一層複雑にでき、減圧チャンバ５０内でのプラズマガスの拡散を良好にできる。また、径小開口端をプラズマ供給口３４ｂ側に、径大開口端を減圧チャンバ５０側にすると、有機膜材料の筒体６０内壁への付着量を減少させることができる。

また筒体６０ａ、６０ｂを略Ｖ字乃至略Ｙ字状に配置したが、筒体６０の数は２以上の多数でもよく、例えば図４に示すように周縁部から中央部に向かって陥凹させ、中央部に貫通穴７２ａを形成した第１円板７２をプラズマ発生室３４のプラズマ供給口３４ｂに接続し、周縁部から中央部に向かって陥凹させた第２円板７４を第１円板７２上に支柱７６を介して所定の間隔で対向配置したものでもよい。この場合、支柱７６として、細い棒状支柱を用いることにより減圧チャンバ５０内で全方向にプラズマガス供給することができ、扇形柱状の支柱を用いることにより、プラズマガス供給口の開口面積、開口方向を限定することもできる。筒体６０ａ、６０ｂは円筒体だけでなく多角筒体でもよい。

また上記実施形態では被プラズマ処理部材のクリーニング作業と有機膜の形成とをプラズマ化するガスを切り換えて連続処理したが、クリーニング作業と有機膜の形成のいずれか一方のみに適用することもできる。さらには被プラズマ処理部材は、有機ＥＬ装置の製造中間構体の基板にのみ限定されることなく、クリーニング作業又は有機膜の形成作業が必要とされる部材一般に適用できる。

本発明はプラズマ処理装置に適用される。

本発明によるプラズマ処理装置を示す要部断面側面図本発明装置と従来装置の有機膜の厚み状態を示す比較図ディフューザの開口端の形状を説明する要部側断面図ディフューザの変形例を示す要部拡大側断面図有機ＥＬ装置の要部側断面図有機ＥＬ装置の製造中間構体を示す要部斜視図

符号の説明

３４プラズマ発生室
５０減圧チャンバ
５２基板（被プラズマ処理部材）
５８ディフューザ

Claims

供給されたガスを活性化してプラズマを発生するプラズマ発生室と、
プラズマ発生室に連通され、被プラズマ処理部材を収容する減圧チャンバと、
プラズマ発生室と減圧チャンバの連通部に配置され、プラズマ発生室内のガス流路に対して傾斜方向にプラズマをガイドし、減圧チャンバ内にプラズマを拡散させつつ導入するディフューザと
を含むプラズマ処理装置。
前記ディフューザは、複数の筒体の各一端側を互いに近接配置してプラズマ発生室に接続し、他端側を互いに離隔させた請求項１記載のプラズマ処理装置。
前記筒体の軸と減圧チャンバ内に開口した開口端のなす角を、筒体の傾斜角に応じて設定した請求項１に記載のプラズマ処理装置。
筒体が円筒体である請求項１記載のプラズマ処理装置。
供給されたガスを活性化しプラズマを発生するプラズマ発生室と、
プラズマ発生室に接続され、一主面に導電薄膜と有機薄膜とが形成された基板を収容する減圧チャンバと、
プラズマ発生室と減圧チャンバの連通部に配置され、プラズマ発生室内のガス流路に対して傾斜方向にプラズマをガイドし、減圧チャンバ内にプラズマを拡散させつつ導入するディフューザと
を含み、プラズマ発生室に供給するガスを順次換えて異なるガスのプラズマにより基板上の導電薄膜表面を処理する基板の表面処理装置。