JP2005211865A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大判のワークに対して、エッチングレート等の処理効率を低下させることなく均等にプラズマを作用させ高精度のプラズマ処理を可能とし、かつ生産効率の高いプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】 平板状に形成されたワーク５にプラズマ処理を施すためのプラズマ処理装置であって、前記ワーク５を給排するためのロードロック室１０と、該ロードロック室１０とゲートバルブ４２を介して直列に連結して設けられ、前記ワークがロードロック室との間で搬出入可能に設けられたプラズマ処理室４０と、前記ワークを平坦状に支持し、前記ロードロック室１０とプラズマ処理室４０との間でワーク５とともに搬送可能に設けられたキャリア５０と、前記ロードロック室１０とプラズマ処理室４０とに、各々設けられた前記キャリア５０を支持するための支持手段との間で、キャリアを往復動させて搬送する搬送機構６０とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明はプラズマ処理装置に関し、より詳細には液晶パネル等の製造に使用するプラズマ処理装置に関する。

液晶パネルはガラス基板あるいは樹脂基板に所要の成膜処理、エッチング処理等を施して形成する。このの液晶パネルの製造工程にはプラズマエッチング、プラズマアッシング、プラズマＣＶＤ、プラズマスパッタリング等のプラズマ処理が使用される。これらの処理においては、基板を製品サイズとして処理を施すことももちろん可能であるが、製造効率を上げて量産するために、一度に複数枚の液晶パネルがとれる大判サイズの基板をワークとして、このワークにプラズマ処理を施して製品とする製造方法が考えられている。

大判サイズの基板をワークとしてプラズマ処理を施す装置としては、大判のワークをプラズマエッチング等によって処理する処理室と、処理室の真空を保持した状態でワークを給排するためのロードロック室とを設け、ロードロック室と処理室との間でワークを搬出入して所要の処理を施す装置が考えられる。
特開２００２−１２３４０号公報 特開２００１−２６７２５６号公報

ところで、液晶パネルは従来はそれほど大型のものは使用されていなかったが、液晶テレビなどに使用するものでは大型の製品を使用するため、プラズマ処理で使用するワークの大きさが徐々に大きくなりつつある。このため、１枚から複数枚の液晶パネルをとるワークを処理する液晶装置としては、たとえば、一辺が１．５ｍ〜２ｍあるいはこれ以上の大きさのワークを処理することが考えられている。
しかしながら、ワークがこのように大型化すると、従来のプラズマ処理装置ではワークに対して均一にプラズマを作用させることができず、所要のプラズマ処理がなされなくなるという問題が生じる。この問題は、プラズマ発生装置において伝統的に使用している１３ＭＨｚの高周波を使用したプラズマ源では、その定在波（波長）の影響が顕在化し、ワークの一端側と他端側とでエッチングレートが異なってしまうという物理的な原因によって生じるものである。

この定在波による問題を回避する方法としては、１３ＭＨｚの周波数を変えずに、電極を複数に分割することによってプラズマを均一に発生させるようにする方法と、電極に加える高周波電圧の周波数をたとえば２ＭＨｚといったように下げることによって、高周波の波長をワークの大きさに対して十分に長くする方法が考えられる。
しかしながら、電極を分割してプラズマを発生させた場合には、隣接する電極の間でプラズマの継ぎ目ができてしまいプラズマを完全に均一にワークに作用させることができないという問題がある。また、高周波の周波数を下げた場合には、周波数が高い場合にくらべてエッチングレートが低下し、生産性が低下してしまうことが問題となる。

また、アノードとカソードを備えた従来の平行平板型のプラズマ処理装置でワークを処理する場合は、アノード上にワークを搬入し、アノードからワークを搬出する操作を行うから、電極間でワークを搬出入するための昇降操作や搬出入用のアームなどが操作できるように、アノードとカソードの間隔をある程度あけている。しかしながら、アノードとカソードとの間隔を広くすると、プラズマエッチングの際にエッチングレートが低下し、また、処理室が大型化することになって、真空排気能力の高い高価な真空装置を使用しなければならなくなるという問題がある。

本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、辺長が１．５ｍ以上といった大判の平板状に形成されたワークに対して、エッチングレート等の処理効率を低下させることなく均等にプラズマを作用させることを可能とし、これによって高精度のプラズマ処理を可能とする、生産効率の高いプラズマ処理装置を提供するにある。

上記目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、平板状に形成されたワークにプラズマ処理を施すためのプラズマ処理装置であって、前記ワークを給排するためのロードロック室と、該ロードロック室とゲートバルブを介して直列に連結して設けられ、前記ワークがロードロック室との間で搬出入可能に設けられたプラズマ処理室と、前記ワークを平坦状に支持し、前記ロードロック室とプラズマ処理室との間でワークとともに搬送可能に設けられたキャリアと、前記ロードロック室とプラズマ処理室とに、各々設けられた前記キャリアを支持するための支持手段との間で、キャリアを往復動させて搬送する搬送機構とを備えていることを特徴とする。

また、前記ロードロック室に設けられた支持手段は、キャリアを上下方向に離間して平行に２段に配置可能に設けられ、前記ロードロック室に設けられた前記支持手段を上下方向に移動させて、支持手段に支持されているキャリアを、ロードロック室とプラズマ処理室との間で搬送する高さ位置に位置合わせするための昇降機構が設けられていることを特徴とする。
また、前記昇降機構に、支持手段をキャリアを支持する位置と、支持手段をキャリアから外した位置に変位させる位置との間で移動させる移動機構を設けることによって上下２段に配置されている支持手段間でキャリアを移載することが可能になる。

また、前記ロードロック室には、ロードロック室内でワークに対して前処理あるいは後処理を施すためのプラズマ装置が設けられていることにより、プラズマ処理室でのプラズマ処理時間を利用してワークを前処理あるいは後処理して、ワークに対する処理時間を効果的に短縮することが可能となる。
また、前記ロードロック室の底部には、昇降機構によりキャリアの支持手段を下降させた際にキャリアが面接触してキャリアを冷却する冷却装置が設けられていることにより、プラズマ処理等によって加熱されたワークを容易に冷却することが可能となり、処理サイクルタイムを短縮して、確実な処理を可能にする。

また、前記プラズマ処理室には、プラズマ発生装置として、キャリアの移動方向に略直交する方向に所定間隔で線状のプラズマを発生させる複数の電極が設けられ、プラズマ処理の際に、前記搬送機構により、前記キャリアを少なくとも前記電極の配置間隔以上の移動範囲にわたってスキャン移動すべく設けられていることを特徴とする。ワークをスキャン移動させてプラズマ処理することによって、大型のワークに対して均一なプラズマ処理を施すことが可能になる。

本発明に係るプラズマ発生装置によれば、ロードロック室とプラズマ処理室との間でワークを効率的に搬送して所要のプラズマ処理を効果的に施すことが可能である。また、ロードロック室にプラズマ源を設けることで、ロードロック室内においてワークに前処理あるいは後処理を施すことができ、効率的なプラズマ処理が可能になる。
また、プラズマ処理室内でワークをスキャン移動させる構成とすることによって、大型のワークに対しても均一なにプラズマを作用させて的確なプラズマ処理を施すことが可能となる。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係るプラズマ処理装置の全体構成を示す説明図である。同図で１０がロードロック室、４０がプラズマ処理室である。１１がロードロック室１０にワークを給排するゲートバルブ、４２がロードロック室１０とプラズマ処理室４０との間に設けたゲートバルブである。ワーク５はキャリア５０に支持され、ロードロック室１０とプラズマ処理室４０との間を搬送されて所要のプラズマ処理がなされる。

（ロードロック室）
図２は、ロードロック室１０とプラズマ処理室４０の平面配置を示す。図のように、ロードロック室１０とプラズマ処理室４０とはゲートバルブ４２を介して直列に配置されている。
本実施形態のプラズマ処理装置によって所要の処理を施すワーク５は、１枚の基板から複数枚の液晶パネルをとることができる縦横の長さが１．５ｍ×２ｍといった大判の基板である。ロードロック室１０およびプラズマ処理室４０は、この大判のワーク５を平らに支持して水平に搬送して所要の処理ができる大きさに形成されている。

ワーク５を支持するキャリア５０の本体はワーク５を平坦状に支持する平板体によって形成し、本実施形態では平板体によって形成した本体の側面に自由回転可能なローラ５２を取り付けている。なお、キャリア５０の形態はキャリア５０を搬送する機構とのかねあいでいくつかの形態が可能である。
キャリア５０の本体はワーク５の平面寸法よりもわずかに大きく形成するとともに、キャリア５０の平板体の本体には、キャリア５０にワークを移載する際に、ワーク５をキャリア５０の上面から離間させて支持するための突き上げピンを挿通する挿通孔が設けられている。

ロードロック室１０とプラズマ処理室４０を備えたプラズマ処理装置では、ロードロック室１０とプラズマ処理室４０との間で、ワーク５を効率的に搬送して処理ステップ時間を短縮することが、製品の量産に不可欠である。
本発明に係るプラズマ処理装置は、大型のワーク５に対してプラズマ処理を的確に行えるようにしたことと、ロードロック室１０とプラズマ処理室４０との間でワーク５を搬送する操作を効率的に行うことを可能として量産性を向上させている。

図３にロードロック室１０の内部構造を拡大して示す。本実施形態のプラズマ処理装置は、ロードロック室１０内でキャリア５０を上下方向に平行に離間させて支持するための支持手段として２つの支持レール１２ａ、１２ｂを備え、支持レール１２ａ、１２ｂを平行に離間して支持した状態で支持手段を上下方向に昇降させる昇降機構を備えている。
図３は、上段の支持レール１２ａにワーク５とともにキャリア５０が支持され、下段の支持レール１２ｂが空いている状態である。

図４は、ロードロック室１０内をキャリア５０の搬送方向から見た状態を示すもので、ロードロック室１０内における支持レール１２ａ、１２ｂ等の配置、および支持レール１２ａ、１２ｂの昇降機構を示す。
図のように、キャリア５０はロードロック室１０の幅方向に対向して配置された一対の支持レール１２ａ、１２ｂの間に掛け渡すようにして支持され、ローラ５２が支持レール１２ａ、１２ｂ上を転動することによって支持レール１２ａ、１２ｂの長手方向に移動自在となっている。支持レール１２ａ、１２ｂは内側面でローラ５２の外側面をガイドし、キャリア５０の搬送方向を位置決めする。

支持レール１２ａ、１２ｂの昇降機構は、支持レール１２ａ、１２ｂを支持する支持アーム１４と、支持アーム１４を起立状態に支持する上下動プレート１６と、上下動プレート１６を昇降駆動する駆動モータ１８とを備える。上下動プレート１６は駆動モータ１８の出力軸に連結されているねじ軸１９に螺合され、ねじ軸１９が正逆回転することによって上下動プレート１６が昇降する。

図４は支持レール１２ａ、１２ｂにローラ５２がのって支持されている状態であるが、支持レール１２ａ、１２ｂとキャリア５０とは、支持レール１２ａ、１２ｂが幅方向（キャリア５０の搬送方向と直交する方向）で外向きに移動することによって、ローラ５２が支持レール１２ａ、１２ｂから外れて支持状態が解除される。支持レール１２ａ、１２ｂを幅方向に移動させる移動機構として、本実施形態では上下動プレート１６にモータ２０、２０を取り付け、上下動プレート１６に対し幅方向に可動に支持されたスライダ２４にモータ２０の出力軸に連結されたねじ軸２２を螺合している。
ロードロック室１０には支持アーム１４の移動を許容する大きさの貫通孔が設けられ、貫通孔の周縁に設けたフランジと、スライダ２４に固定されたフランジ２５との間がベローズ２６によって連結されている。これによって、ロードロック室１０の真空を維持したまま支持アーム１４を幅方向に可動にすることができ、上下動プレート１６を上下動させることができる。

こうして、支持レール１２ａ、１２ｂはキャリア５０を支持してキャリア５０を搬送可能な状態と、支持レール１２ａ、１２ｂによるキャリア５０の支持を解除して、キャリア５０が支持レール１２ａ、１２ｂからフリーとなる状態に切り換えることが可能になる。このように、支持レール１２ａ、１２ｂを幅方向に移動させる操作と、支持レール１２ａ、１２ｂを昇降させる操作は、独立に制御される操作であり、ロードロック室１０においては、上下動プレート１６を昇降させる操作と、支持アーム１４を幅方向に移動させる操作を複合してキャリア５０を移動させる操作を行う。
なお、支持レール１２ａ、１２ｂを幅方向に移動させる機構と、支持レール１２ａ、１２ｂを昇降させる機構は、駆動源としてモータを使用する他に、エアシリンダ等の適宜駆動源を使用することができ、その構成も図３に示す構成に限定されるものではない。

図３において、２７はロードロック室１０の底部に取り付けた冷却装置としての冷却プレートである。この冷却プレート２７は、プラズマ処理室４０でワーク５をプラズマ処理した際、あるいはロードロック室１０でワーク５にアッシング等の処理を施すことによって加熱されたキャリア５０を冷却するためのものである。冷却プレート２７はプレート内部に冷水を通流させる流路を設けて水冷可能に設けられており、キャリア５０が冷却プレート２７の上面に、面接触し熱伝導によって冷却されるように形成されている。

２８は冷却プレート２７にキャリア５０を面接触した状態で、キャリア５０に支持されているワーク５をキャリア５０から突き上げるための突き上げ手段としての突き上げピンである。この突き上げピン２８は冷却プレート２７を厚さ方向に貫通して取り付けられ、ベローズ２９により、ロードロック室１０を気密に封止した状態で突き上げ可能となっている。前述したように、キャリア５０には突き上げピン２８の配置位置に合わせて挿通孔が設けられており、突き上げピン２８は冷却プレート２７とキャリア５０を貫通してキャリア５０からワーク５を突き上げる。突き上げピン２８はエアシリンダ等の駆動機構を使用してロードロック室１０の外部から押動操作される。

３０はロードロック室１０内の上部に設けられているプラズマ装置である。ロードロック室１０は、プラズマ処理室４０においてワーク５に所要のプラズマ処理を施す前処理あるいは後処理として、プラズマアッシング等のプラズマ処理ができるように設けられている。ロードロック室１０に設けるプラズマ装置としては、ＲＩＥ(Reactive Ion Etching)、ＭＤＳ(Microwave Downstream Source)、ＩＣＰ(Inductively Coupled Source)などが可能である。
３２はバルブ、３４はロードロック室１０を真空排気する真空排気装置である。真空排気装置３４はロードロック室１０にワーク５を給排する操作にタイミングを合わせて駆動される。３６はロードロック室１０を外気開放するバルブである。

（プラズマ処理室）
図５は、プラズマ処理室４０における内部構成を示す。４４はプラズマ処理室４０内でキャリア５０を支持する支持手段としての支持レールである。支持レール４４は図４に示す支持レール１２ａ、１２ｂと同様にレール状に形成され、ロードロック室１０から搬入されたキャリア５０はローラ５２がレールにガイドされて支持される。この支持レール４４はあらかじめ高さ位置が固定して設けられているものである。

プラズマ処理室４０内の上部にはプラズマ発生装置４５が配置されている。このプラズマ発生装置４５はキャリア５０を幅方向に横切る細長の電極４５ａを、キャリア５０の搬送方向に所定間隔をあけて配置したものである。すなわち、プラズマ発生装置４５は、キャリア５０の搬送方向に直交する方向に所定間隔をあけて線状にプラズマが発生するように設けられている。
このように、プラズマ発生装置４５で線状にプラズマが発生すると、キャリア５０に支持されているワーク５に対するプラズマの作用にむらが生じることになる。本実施形態では、線状にプラズマを発生させた際にワーク５に作用するプラズマの作用にむらが生じる問題を、プラズマが発生している領域に対してワーク５を直交する方向にスキャン移動させ、ワーク５の全体に均等にプラズマが作用するようにして解消している。

プラズマはキャリア５０の搬送方向に直交する向きの線状に発生しているから、キャリア５０を支持レール４４によってガイドされているその搬送方向に、少なくともプラズマ発生装置４５の電極４５ａの配置間隔以上にスキャン移動させることによって、ワーク５の全面に均等にプラズマを作用させることができる。もちろん、一方向にスキャンさせる方法でもよいし、キャリア５０を所定距離にわたって往復動させるようにスキャンしてもよい。
キャリア５０のスキャン距離は、プラズマ発生装置４５に設けられている電極４５ａの配置間隔に基づいてワーク５に均等にプラズマが作用するように設定し、スキャン速度もプラズマ処理内容に応じて適宜設定する。

このように、複数の電極４５ａを所定間隔をあけて配置したプラズマ発生装置４５を使用する方法であれば、大きさが１．５ｍ〜２ｍあるいはこれ以上の大型のワークを取り扱う場合でも、電極４５ａの配置数あるいは配置間隔を変えることによって対応することが可能になるという利点がある。また、プラズマ源に対してワークをスキャン移動させることによって、線状にプラズマが発生していてもワークに作用するプラズマのむら（不均一性）を解消することが可能となり、ワークの大きさに影響されることなく、ワーク全体を均等にプラズマ処理することが可能になるという利点がある。

また、本実施形態の場合はワークをスキャン移動させてワークに対するプラズマの作用を均等化するから、高周波による定在波の問題が解消され、したがって従来のプラズマ発生装置で使用している１３ＭＨｚの高周波を使用してプラズマ発生させることが可能になる。これによって、従来装置と同様のエッチングレートを得ることができ、大型のワークを取り扱う場合でもプラズマ処理効率を低下させることがない。

なお、プラズマ発生装置ではワーク５を支持するキャリア５０をアノードとしてプラズマ発生させる。このためキャリア５０を接地電位としておく必要がある。
図６、７はキャリア５０を接地電位にするためのコンタクト機構の例を示す。キャリア５０はプラズマ処理室４０内で支持レール４４に支持された状態でスキャン移動する。これらの機構は、スキャン移動時にもキャリア５０の接地電位を確保するための機構である。

図６は、キャリア５０に内設したコンタクトブラシ５３にコンタクトピン５４を摺接させ、コンタクトブラシ５３に接触した状態でコンタクトピン５４を上下動可能とし、リンク５５を介してコンタクトピン５４とアースロッド５６とを電気的に接続したものである。５７はアースロッド５６をエアシールした状態で可動とする電気的絶縁性を備えた直動シールである。直動シール５７を使用するかわりに、図５に示すようにアースロッド５６をベローズ５６ａに取り付けてアースロッド５６を可動にすることも可能である。
図７は、キャリア５０の搬送方向の端面にコンタクトピン５４を摺入し、スプリング５８によってコンタクトピン５４を常時付勢することにより、コンタクトピン５４を介してキャリア５０を常時、接地電位としたものである。

（搬送機構）
ロードロック室１０とプラズマ処理室４０との間でキャリア５０を搬送する方法として、本実施形態で採用している方法は、キャリア搬送アーム６０を使用してキャリア５０を搬送する方法である。このキャリア搬送アーム６０は、図１、図５に示すように、プラズマ処理室４０のゲートバルブ４２が設けられている面と対向する側面からアームをプラズマ処理室４０の内部に送入し、アームを進退動させることによってキャリア５０を搬送するように構成したものである。６２はキャリア搬送アーム６０を気密にシールした状態で直線的に押動させるための直動シールである。

キャリア搬送アーム６０を使用してキャリア５０を搬送する方法は、キャリア５０の端部にキャリア搬送アーム６０を係合し、キャリア搬送アーム６０を直線的に押動してキャリア搬送アーム６０とともにキャリア５０を移動させる方法である。
図８にキャリア５０とキャリア搬送アーム６０との係合部を拡大して示す。この実施形態ではキャリア搬送アーム６０の先端にボール状の係合部６４を設け、キャリア５０の端部に設けたソケット６６の係合孔６６ａに係合部６４を挿入することによって、キャリア５０とキャリア搬送アーム６０とを係合している。

ボール状に形成した係合部６４とソケット６６に設けた係合孔６６ａとを係合させる構成としているのは、キャリア５０の搬送方向にはキャリア５０とキャリア搬送アーム６０とが係合した状態で一体に移動し、キャリア搬送アーム６０に対してキャリア５０が上下方向に移動すると、係合状態が解除されるようにするためである。
キャリア搬送アーム６０とキャリア５０との係合形態をこのようにしているのは、ロードロック室１０とプラズマ処理室４０との間でキャリア５０を受け渡しして搬送できるようにするためである。したがって、キャリア５０とキャリア搬送アーム６０とがこのような係合状態に構成されるものであれば、その係合方法は、図８に示す実施形態に限られるものではない。たとえば、キャリア５０に設けるソケット６６をＬ字状のフック形に形成し、キャリア搬送アーム６０にもソケット６６に係合するフックを設けて、キャリア５０の搬送方向には係合し、上下方向には係合しない形態とすることができる。

キャリア搬送アーム６０はキャリア５０の端面に係合してキャリア５０と平行に移動するだけであるから、本実施形態のプラズマ処理装置では、キャリア５０を搬送するスペースとして、支持レール４４とプラズマ発生装置４５との離間間隔を広く確保する必要がない。したがって、ワーク５をプラズマ処理室４０に搬入した状態でワーク５とプラズマ発生装置４５とを接近させて配置することが可能となり、これによって、ワーク５に対するエッチングレートを向上させることが可能となる。また、プラズマ処理室４０の内容積も小さくコンパクトに形成できるから、プラズマ処理室４０の真空排気装置も効率的に使用することが可能となる。

なお、キャリア搬送アーム６０はプラズマ処理室４０の端面からロードロック室１０に向けてアームを挿入して２室間でキャリア５０を押動して操作するから、キャリア搬送アーム６０はこの搬送操作に必要な長さのものである必要がある。ワーク５は２ｍ程度の大型のものを扱うから、キャリア搬送アーム６０も数ｍ程度の長さのものが使用される。

なお、プラズマ処理室４０とロードロック室１０との間でキャリア５０を搬送する機構は図８に示すような直動式のキャリア搬送アーム６０に限るものではない。
図９は、駆動アームと駆動部６８を備えた多関節ロボット６７を用いて、キャリア５０を搬送するように構成した例である。キャリア５０は支持レール４４によってガイドされて搬送される。
図１０は、キャリア５０の端部に直線状のスライダ溝５１を設け、スライダ溝５１に係合するスイングアーム６９を設け、スイングアーム６９を回動させることにより支持レール４４にガイドされてキャリア５０が搬送されるように構成した例である。
キャリア搬送アーム６０、多関節ロボット６７、スイングアーム６９は、プラズマ処理室４０内でワークをスキャン移動させる際にも使用される。

（連続運転操作）
続いて、上記実施形態のプラズマ処理装置を使用して、ワークをプラズマ処理する操作方法について説明する。
まず、図１に示す状態を初期状態とする。すなわち、ロードロック室１０では上段の支持レール１２ａにワーク５がのせられているキャリア５０が支持され、プラズマ処理室４０ではキャリア５０に支持されたワーク５にプラズマエッチング等の所要のプラズマ処理がなされている。プラズマ処理室４０でプラズマ処理している時間を利用して、ロードロック室１０ではワーク５にデスカム等の所要の前処理を施すことができる。ワーク５は上段の支持レール１２ａに支持され、プラズマ装置３０に近接した位置で前処理される。

図１１は、プラズマ処理室４０でのプラズマ処理が終了し、プラズマ処理室４０からワーク５をキャリア５０とともにロードロック室１０に搬送した状態を示す。この搬送操作は、ゲートバルブ４２を開き、キャリア搬送アーム６０を押し込むようにして、キャリア５０をロードロック室１０に送り込むことによってなされる。ロードロック室１０の下段の支持レール１２ｂの高さをプラズマ処理室４０の支持レール４４の高さに一致させておくことにより、キャリア５０は水平移動によって支持レール４４から支持レール１２ｂに移載される。

図１２は、ロードロック室１０内で、昇降機構により支持レール１２ａ、１２ｂを上位置から下位置に降下させた状態を示す。支持レール１２ａ、１２ｂが上位置にあるとは下段の支持レール１２ｂの高さがプラズマ処理室４０の支持レール４４の高さに一致している状態であり、支持レール１２ａ、１２ｂが下位置にあるとは、上段の支持レール１２ａの高さが支持レール４４の高さに一致している状態である。前述したようにキャリア５０に設けたソケット６６はキャリア搬送アーム６０とは上下方向には係合しないから、支持レール１２ａ、１２ｂを下位置に下降させる操作によって、下段のキャリア５０に係合していたキャリア搬送アーム６０は上段の支持レール１２ａに支持されているキャリア５０に係合する。

図１３は、上段の支持レール１２ａに支持されていたキャリア５０を、キャリア搬送アーム６０を引き出すようにすることにより、支持レール１２ａから支持レール４４に移載し、プラズマ処理室４０に搬入した状態を示す。プラズマ処理室４０にワーク５を搬入した後、ゲートバルブ４２を閉じ、プラズマ処理室４０内でワーク５に所要のプラズマ処理を施す。プラズマ処理の際には、キャリア搬送アーム６０を用いてキャリア５０をスキャン移動させ、ワーク５に対して均一にプラズマ処理を施す。
なお、ロードロック室１０ではロードロック室１０を外気開放する前に、プラズマ装置３０を用いてワーク５に後処理を施すことができる。

図１４は、ワーク５にアッシング等の後処理を施した後、支持レール１２ａ、１２ｂを下降させて、キャリア５０を冷却プレート２７に接触させて冷却している状態を示す。
バルブ３６を開いてロードロック室１０に外気を導入すると、キャリア５０はさらに効果的に冷却される。キャリア５０は処理後のワーク５をキャリア５０からロードロック室１０の外部に搬出し、ロードロック室１０に次のワーク５を搬入してキャリア５０にセットするまでの間、冷却プレート２７によって冷却される。

図１５は、突き上げピン２８によりキャリア５０からワーク５を突き上げ、キャリア５０の上面からワーク５を離間し、ロードロック室１０に搬出機構としての搬送アーム７０を送入して、ワーク５を搬出操作する状態を示している。搬送アーム７０は突き上げピン２８と干渉しないように送入してロードロック室１０から処理後のワーク５を取り出しする。
続いて、搬送アーム７０を用いて次のワーク５をロードロック室１０に搬入し、突き上げピン２８の上にのせた後、突き上げピン２８を下げることによってキャリア５０に移載する。ワーク５をキャリア５０に移載した後、ロードロック室１０を真空排気する。

図４において説明したように、支持レール１２ａ、１２ｂは外側に若干変位することによって、キャリア５０を支持する位置から外側に外れた位置に移動可能となっている。新たにワーク５をセットしたキャリア５０は、冷却プレート２７にキャリア５０が支持されている状態で、支持レール１２ａ、１２ｂを外側に開き、上段の支持レール１２ａにキャリア５０を支持することができる位置までさらに下降させた後、上段の支持レール１２ａとキャリア５０の高さを合わせて、支持レール１２ａ、１２ｂを幅寄せすることによって上段の支持レール１２ａに支持することができる。

図１６は、支持レール１２ａ、１２ｂを昇降機構により上位置まで上昇させた状態を示す。上段の支持レール１２ａにキャリア５０とワーク５が支持され、下段の支持レール１２ｂは空き状態になっている。支持レール１２ａ、１２ｂを上位置に上昇させることにより、ロードロック室１０ではワーク５に対して前処理を施すことが可能となり、下段の支持レール１２ｂはプラズマ処理室４０の支持レール４４と高さが同一となってロードロック室１０とプラズマ処理室４０との間でキャリア５０が横方向に移動して搬送できる状態、すなわち図１に示す初期状態になる。
こうして、ロードロック室１０からプラズマ処理室４０へワーク５を搬送し、プラズマ処理後のワーク５をプラズマ処理装置の外部に取り出し、次のワーク５をロードロック室１０に搬入する１サイクルの操作が終了する。この操作を順次、繰り返すことによって、連続的にワーク５にプラズマ処理を施すことが可能になる。

本実施形態のプラズマ処理装置は、ロードロック室１０とプラズマ処理室４０を直列配置し、ロードロック室１０において前処理と後処理ができるように形成したことで、プラズマ処理室４０におけるプラズマ処理と並行してワーク５に前処理と後処理を施すことが可能であり、これによってワーク５の処理時間を大きく短縮することが可能になる。
図１７、１８はワークにデスカム、プラズマ処理、アッシングを行う場合の例で、図１７はデスカム、プラズマ処理、アッシングをこの順に直列的に行う場合の工程と所要時間、図１８はプラズマ処理と並列してデスカム、アッシングを行う場合の工程と所要時間を示す。本実施形態のプラズマ処理装置のように、並列処理による場合は、図１８に示すように、プラズマ処理を行っている時間を利用することで全体の処理時間を効果的に短縮することが可能である。

なお、上述した実施形態では、ロードロック室１０とプラズマ処理室４０との間でキャリア５０を搬送するため、支持レール１２ａ、１２ｂをレール状に形成し、キャリア５０にローラ５２を取り付けているが、図１９に示すように、支持部として回動自在にローラ１３ａ、１３ｂを取り付け、ローラ１３ａ、１３ｂに平板体によって形成したキャリア５０を支持するように形成することもできる。この場合はキャリア５０の支持手段はローラ１３ａ、１３ｂとなる。

また、上述した実施形態では、キャリア搬送アーム６０を使用してキャリア５０を搬送操作したが、図１９に示すローラ１３ａ、１３ｂを回転駆動する駆動部１５を設け、ローラ１３ａ、１３ｂを回転駆動することによってキャリア５０を搬送操作するように構成することも可能である。この場合は、駆動ローラがキャリア５０を支持する支持手段となる。ローラ１３ａ、１３ｂを駆動ローラとした場合は、プラズマ処理室４０に設ける支持レール４４についても駆動ローラを設けて、駆動ローラを制御することによってロードロック室１０とプラズマ処理室４０との間でキャリア５０を搬送制御することが可能である。プラズマ処理室４０でワークをプラズマ処理する際には、駆動ローラを制御してワークをスキャン移動して均一なプラズマ処理を施すことが可能である。

以上のように、本実施形態のプラズマ処理装置によれば、ロードロック室１０においてワーク５を支持する支持部を上下２段に設け、支持部の昇降機構とワーク５を搬送操作する搬送機構を制御することによって、ロードロック室１０とプラズマ処理室４０との間で容易にかつ効率的にワーク５を搬送操作することができ、また、ワークに所要の処理を効率的に施すことが可能になる。
また、本実施形態のプラズマ処理装置は２ｍ以上といった大型のワークを取り扱う場合であっても、的確に均一にワークを処理することができ、液晶パネルの大きさに関わらず処理を施すことが可能となり、種々の製品の量産装置として有効に利用することが可能になる。

本発明に係るプラズマエッチング装置の一実施形態の全体構成を示す説明図である。 プラズマエッチング装置の平面配置を示す説明図である。 ロードロック室の内部構成を示す説明図である。 ロードロック室の内部構成を示す説明図である。 プラズマ処理室の内部構成を示す説明図である。 キャリアを接地電位とする構成を示す説明図である。 キャリアを接地電位とする他の構成を示す説明図である。 キャリア搬送アームとキャリアとの係合部の構成を示す説明図である。 多関節ロボットを用いてキャリアを搬送する方法を示す説明図である。 スイングアームを用いてキャリアを搬送する方法を示す説明図である。 プラズマ処理装置によるプラズマ処理の操作を示す説明図である。 プラズマ処理装置によるプラズマ処理の操作を示す説明図である。 プラズマ処理装置によるプラズマ処理の操作を示す説明図である。 プラズマ処理装置によるプラズマ処理の操作を示す説明図である。 プラズマ処理装置によるプラズマ処理の操作を示す説明図である。 プラズマ処理装置によるプラズマ処理の操作を示す説明図である。 直列処理によるプラズマ処理に要する時間を示す説明図である。 並列処理によるプラズマ処理に要する時間を示す説明図である。 キャリアを支持する支持部の他の構成を示す説明図である。

符号の説明

５ ワーク
１０ ロードロック室
１１ ゲートバルブ
１２ａ、１２ｂ 支持レール
１４ 支持アーム
１６ 上下動プレート
１８ 駆動モータ
２０ モータ
２６ ベローズ
２７ 冷却プレート
２８ 突き上げピン
３０ プラズマ装置
３４ 真空排気装置
４０ プラズマ処理室
４２ ゲートバルブ
４４ 支持部
４５ プラズマ発生装置
４５ａ 電極
５０ キャリア
５１ スライダ溝
５３ コンタクトブラシ
５４ コンタクトピン
５７ 直動シール
６０ キャリア搬送アーム
６４ 係合部
６６ ソケット
６６ａ 係合孔
６７ 多関節ロボット
６８ 駆動部
６９ スイングアーム
７０ 搬送アーム

Claims (18)

1. 平板状に形成されたワークにプラズマ処理を施すためのプラズマ処理装置であって、
   前記ワークを給排するためのロードロック室と、
   該ロードロック室とゲートバルブを介して直列に連結して設けられ、前記ワークがロードロック室との間で搬出入可能に設けられたプラズマ処理室と、
   前記ワークを平坦状に支持し、前記ロードロック室とプラズマ処理室との間でワークとともに搬送可能に設けられたキャリアと、
   前記ロードロック室とプラズマ処理室とに、各々設けられた前記キャリアを支持するための支持手段との間で、キャリアを往復動させて搬送する搬送機構と
   を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記ロードロック室に設けられた支持手段は、キャリアを上下方向に離間して平行に２段に配置可能に設けられ、
   前記ロードロック室に設けられた前記支持手段を上下方向に移動させて、支持手段に支持されているキャリアを、ロードロック室とプラズマ処理室との間で搬送する高さ位置に位置合わせするための昇降機構が設けられていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
3. 前記昇降機構に、支持手段をキャリアを支持する位置と、支持手段をキャリアから外した位置に変位させる位置との間で移動させる移動機構が設けられていることを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理装置。
4. 前記キャリアが、平板体によって形成された本体の両側面に回動自在にローラが設けられたものであり、
   ロードロック室とプラズマ処理室に設けられている支持手段が、前記ローラを支持してキャリアをガイドして移送する支持レールであることを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理装置。
5. 前記キャリアが、平板体によって形成された本体からなるものであり、
   ロードロック室とプラズマ処理室に設けられている支持手段が、前記本体を支持してキャリアをガイドして移送する回動自在なローラであることを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理装置。
6. 前記キャリアが、平板体によって形成された本体からなるものであり、
   ロードロック室とプラズマ処理室に設けられている支持手段が、前記キャリアを搬送駆動する駆動ローラであることを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理装置。
7. 前記搬送機構は、支持手段と平行に、プラズマ処理室内に送入される直動アームに形成され、キャリアの端面に係脱可能に設けられたキャリア搬送アームであることを特徴とする請求項４または５記載のプラズマ処理装置。
8. 前記搬送機構は、支持手段と平行に、プラズマ処理室内で屈曲可能に設けられた多関節ロボットであることを特徴とする請求項４または５記載のプラズマ処理装置。
9. 前記搬送機構は、支持手段と平行に、キャリアの端部に設けられたスライダ溝に係脱可能に設けられたスイングアームであることを特徴とする請求項４または５記載のプラズマ処理装置。
10. 前記ロードロック室には、ロードロック室内でワークに対して前処理あるいは後処理を施すためのプラズマ装置が設けられていることを特徴とする請求項２記載の記載のプラズマ処理装置。
11. 前記プラズマ装置は、ＲＩＥ装置であることを特徴とする請求項１０記載のプラズマ処理装置。
12. 前記プラズマ装置は、マイクロウェーブ・ダウンストリーム装置であることを特徴とする請求項１０記載のプラズマ処理装置。
13. 前記プラズマ装置は、ＩＣＰ装置であることを特徴とする請求項１０記載のプラズマ処理装置。
14. 前記ロードロック室の底部には、昇降機構によりキャリアの支持手段を下降させた際にキャリアが面接触してキャリアを冷却する冷却装置が設けられていることを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理装置。
15. 前記ロードロック室の底部には、冷却装置にキャリアが支持されている状態で、キャリアに支持されているワークをキャリアの上面から離間して突き上げる突き上げ手段が設けられていることを特徴とする請求項１４記載のプラズマ処理装置。
16. ワークを突き上げた状態でワークをロードロック室から搬出する搬出手段が設けられていることを特徴とする請求項１５記載のプラズマ処理装置。
17. 前記プラズマ処理室には、プラズマ発生装置として、キャリアの移動方向に略直交する方向に所定間隔で線状のプラズマを発生させる複数の電極が設けられ、
    プラズマ処理の際に、前記搬送機構により、前記キャリアを少なくとも前記電極の配置間隔以上の移動範囲にわたってスキャン移動すべく設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ発生装置。
18. 前記プラズマ処理室には、キャリアの移動に伴って、キャリアと電気的に常時コンタクトするコンタクト機構が設けられていることを特徴とする請求項１７記載のプラズマ処理装置。

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