JP2009057590A - プラズマ処理装置、スパッタ装置、及び液晶装置の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマ処理時における異常放電の発生を防止した、プラズマ処理装置、スパッタ装置、及び液晶装置の製造装置を提供する。
【解決手段】チャンバ３ａ内に対向配置された電極９ａ，９ｂ間に高周波電力を印加してプラズマを発生させるプラズマ処理装置３である。チャンバ３ａの内壁面への処理生成物の付着を防止する防着板３０を備え、防着板３０には少なくともプラスの電圧が印加される。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ処理装置、スパッタ装置、及び液晶装置の製造装置に関するものである。

近年、半導体などの電子デバイスは急速に細密化が進んでおり、高精度の加工処理が求められる。このような微細加工技術ではプラズマを利用した加工方法が一般的となっており、例えばプラズマＣＶＤ装置やスパッタ装置等のプラズマ処理装置が知られている。

このようなプラズマ処理装置は、その構造上チャンバ内が処理生成物によって汚染される可能性がある。そこで、排気手段が接続された微粒子排出ダクトを用いることで、プラズマ中の気相反応により発生する微粒子を外部に排出し、該微粒子によるチャンバの汚染を防止したプラズマ処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３３０１１５２号公報

ところで、液晶装置の無機配向膜の形成時に好適なスパッタ装置ではチャンバ内に防着板を設置することでチャンバ内にスパッタ粒子が付着することを防止している。しかしながら、スパッタ処理が進行するに従って防着板上に堆積したスパッタ生成物が防着板に対して電位差を持つようになる。すると、スパッタ生成物がチャージアップしてしまい、チャンバ内に異常放電を誘発し、液晶装置を構成するための素子基板にダメージが及ぼす、或いはパーティクルを発生させる可能性がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、プラズマ生成時における異常放電の発生を防止した、プラズマ処理装置、スパッタ装置、及び液晶装置の製造装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のプラズマ処理装置は、チャンバ内に対向配置された電極間に高周波電力を印加してプラズマを発生させるプラズマ処理装置において、前記チャンバの内壁面への処理生成物の付着を防止する防着板を備え、該防着板には少なくともプラスの電圧が印加されることを特徴とする。

本発明のプラズマ処理装置によれば、プラズマを用いてスパッタ処理を行った場合に防着板には処理生成物としてスパッタ生成物が堆積されるようになる。スパッタ生成物が絶縁性材料の場合、スパッタ生成物にマイナスの電荷が蓄積される可能性がある。本発明によれば防着板にプラスの電圧が印加されることでマイナスの電荷を外部に放出することができる。よって、スパッタ成膜時に防着板上に堆積したスパッタ生成物にマイナスの電荷がチャージアップされることが無く、異常放電が生じることで成膜対象としてのデバイスにダメージを与えたり、パーティクルを発生させるといった不具合を防止できる。

また、上記プラズマ処理装置においては、前記処理生成物が絶縁性材料であり、該処理生成物における絶縁耐性を上回る強さの電圧を前記防着板に印加するのが好ましい。
処理生成物における絶縁耐性よりも弱い電圧が防着板に印加された場合、処理生成物に帯電したマイナスの電荷は該処理生成物における絶縁性を貫いて防着板に流れ込むことができない。そこで、本発明を採用すれば、防着板に電圧を印加した際に処理生成物に帯電した電荷が処理生成物の絶縁性を貫くことで、防着板を介して外部に確実に放出できる。

また、上記プラズマ処理装置においては、前記防着板に印加する電圧の極性を切り替え可能とする電源を備えるのが好ましい。
この構成によれば、プラスの電荷のみならずマイナスの電荷も防着板を介して外部に排出できるので、防着板に付着した堆積物にプラスの電荷がチャージアップされるのを防止できる。よって、防着板に堆積される物質が帯電する極性によらず、異常放電の発生を良好に防止することができる。

本発明のスパッタ装置は、チャンバ内に対向配置された電極間に高周波電力を印加してプラズマを生成させ、該プラズマ発生領域を挟んで対向配置される一対のターゲットを有し、該ターゲットから飛散した粒子を付着させて基材上にスパッタ生成物を形成するスパッタ装置であって、前記チャンバの内壁面への前記スパッタ生成物の付着を防止する防着板を備え、該防着板には少なくともプラスの電圧が印加されることを特徴とする。

本発明のスパッタ装置によれば、所謂対向ターゲット型のスパッタ装置が構成される。ここで、スパッタ生成物が絶縁性材料で構成されているとスパッタ生成物にマイナスの電荷が蓄積される可能性がある。そこで、本発明によればプラスの電圧が印加された防着板を介してマイナスの電荷を外部に放出することができる。よって、スパッタ生成物にマイナスの電荷がチャージアップされることが無く、異常放電によって被処理対象物であるデバイスにダメージを与えたり、パーティクルが発生するといった不具合を防止できる。

また、上記スパッタ装置においては、前記スパッタ生成物が絶縁性材料であり、該スパッタ生成物における絶縁耐性を上回る強さの電圧を前記防着板に印加するのが好ましい。
スパッタ生成物における絶縁耐性よりも弱い電圧が防着板に印加された場合、スパッタ生成物に帯電したマイナスの電荷は該スパッタ生成物における絶縁性を貫いて防着板に流れ込むことができない。そこで、本発明を採用すれば、防着板に電圧を印加した際に処理生成物に帯電した電荷がスパッタ生成物の絶縁性を貫くことで、防着板を介して外部に確実に放出できる。

また、上記スパッタ装置においては、前記防着板に印加する電圧の極性を切り替え可能とする電源を備えるのが好ましい。
この構成によれば、プラスの電荷のみならずマイナスの電荷も防着板を介して外部に排出できるので、防着板に付着した堆積物にプラスの電荷がチャージアップされるのを防止できる。よって、防着板に堆積される物質が帯電する極性によらず、異常放電の発生を良好に防止することができる。

本発明の液晶装置の製造装置は、対向する一対の基板間に挟持された液晶層を備え、少なくとも一方の前記基板の内面側に無機配向膜が形成されてなる液晶装置の製造装置であって、上記のスパッタ装置を備え、前記基板上に配向膜材料をスパッタすることで前記無機配向膜を形成することを特徴とする。

本発明の液晶装置の製造装置によれば、基板上に無機配向膜を形成する際に異常放電が生じることがないので、基板上に形成された駆動素子が上記異常放電によって破壊されることで点欠陥が生じたり、セルギャップよりも大きな粒子状物質（パーティクル）が基板面に付着することで液晶装置における光学デバイスとしての性能が低下するのを防止できる。また、所望形状の柱状構造を有する配向性に優れた無機配向膜を備えた高信頼性の液晶装置を提供することができる。

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が、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。また、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１（ａ）は本発明に係る液晶装置の製造装置の一実施の形態を示す概略構成図である。図１（ｂ）はスパッタ装置３をＸａ方向に観察した側面構成図である。
図１（ａ）に示すように、製造装置１は、液晶装置の構成部材となる基板Ｗ上にスパッタ法により無機配向膜の形成材料を飛散させるスパッタ装置３と、スパッタ成膜を行う対象物としての基板Ｗを収容する成膜室２とを備えている。

なお、本実施形態ではスパッタ装置３は本発明のプラズマ処理装置の一例をなすものであり、チャンバ内に対向配置された電極間に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、これら電極間に配置されたターゲットからスパッタ粒子５ｐを放出させるものである。

スパッタ装置３は、そのプラズマ生成領域に放電用のアルゴンガス（第１のスパッタガス）を流通させる第１のガス供給手段２１を備えている。また成膜室２は、内部に収容された基板Ｗ上に飛来する配向膜材料と反応して無機配向膜を形成する反応ガスとしての、酸素ガス（第２のスパッタガス）を供給する第２のガス供給手段２２を備えている。

成膜室２には、その内部圧力を制御し、所望の真空度を得るための排気制御装置２０が配管２０ａを介して接続されている。また、成膜室２の図示下側の壁面から外側に突出するようにして、スパッタ装置３との接続部を成す筒状の装置接続部２５が形成されている。前記装置接続部２５は、その中心軸と、成膜室２内部に収容される基板Ｗの成膜面法線方向（図示Ｚ軸方向）とが、所定の角度（θ１）を成すように斜め方向に延びて形成されており、その先端部に接続されるスパッタ装置３を、基板Ｗに対して所定の角度で斜めに向けて配置することができるようになっている。
前記第２のガス供給手段２２は、装置接続部２５に関して排気制御装置２０と反対側に接続されており、第２のガス供給手段２２から供給される酸素ガスは、矢印２２ｆで示すように、成膜室２の＋Ｘ側から基板Ｗ上を経由して排気制御装置２０側へ図示−Ｘ方向に流通するようになっている。

また実際の製造装置１では、成膜室２の真空度を保持した状態での基板Ｗの搬入／搬出を可能とするロードロックチャンバー（不図示）が、成膜室２のＸ軸方向外側に備えられている。ロードロックチャンバーにも、これを独立して真空雰囲気に調整する排気制御装置が接続され、ロードロックチャンバーと成膜室２とは、チャンバ間を気密に閉塞するゲートバルブを介して接続されている。このような構成により、成膜室２を大気に解放することなく基板Ｗの出し入れを行えるようになっている。

本実施形態に係るスパッタ装置３は、２枚のターゲット５ａ、５ｂを対向配置してなる対向ターゲット型のスパッタ装置であり、第１のターゲット５ａは略平板状の第１電極９ａに装着され、第２のターゲット５ｂは略平板状の第２電極９ｂに装着されている。電極９ａ、９ｂに支持されたターゲット５ａ、５ｂは、基板Ｗ上に形成する無機配向膜の構成物質を含む材料、例えばシリコンからなるものとされる。またターゲット５ａ、５ｂは図示Ｙ方向に延びる細長い板状のものが用いられており（図２参照）、互いの対向面がほぼ平行になるように設置されている。
第１電極９ａには直流電源又は高周波電源からなる電源４ａが接続され、第２電極９ｂには直流電源又は高周波電源からなる電源４ｂが接続されており、各電源４ａ、４ｂから供給される電力によりターゲット５ａ、５ｂが対向する空間（プラズマ生成領域）にプラズマＰｚを発生させるようになっている。

第１電極９ａのターゲット５ａと反対側にはターゲット５ａを冷却するための第１の冷却手段８ａが設けられており、第１の冷却手段８ａには。第１の冷媒循環手段１８ａが配管等を介して接続されている。また第２電極９ｂのターゲット５ｂと反対側には、ターゲット５ｂを冷却するための第２の冷却手段８ｂが設けられており、第２の冷却手段８ｂには、配管等を介して第２の冷媒循環手段１８ｂが接続されている。第１の冷却手段８ａは、図１（ｂ）に示すようにターゲット５ａとほぼ同一の平面寸法に形成されており、第１電極９ａを介してターゲット５ａと平面視で重なる位置に配設されている。また特に図示はしないが、第２の冷却手段８ｂについても同様にターゲット５ｂと平面視で重なる位置に配設されている。冷却手段８ａ、８ｂは内部に冷媒を流通させる冷媒流路を備えており、かかる冷媒流路に対して冷媒循環手段１８ａ、１８ｂから供給される冷媒を循環させることでターゲット５ａ、５ｂの冷却を行うようになっている。

また、図１（ｂ）に示すように、平面視矩形状の第１の冷却手段８ａを取り囲むようにして矩形枠状の永久磁石、電磁石、これらを組み合わせた磁石等からなる第１の磁界発生手段１６ａが配設されており、図１（ａ）に示す第２の冷却手段８ｂを取り囲む第２の磁界発生手段１６ｂも同様の形状である。

なお、冷却手段８ａ、８ｂは、導電部材により作製してそれぞれ第１電極９ａ、９ｂと電気的に接続してもよく、この場合には冷却手段８ａ、８ｂに対しそれぞれ電源４ａ、４ｂを電気的に接続することができる。また、第１電極９ａ、９ｂの内部に冷媒流路を形成することで第１電極９ａ、９ｂが冷却手段を兼ねる構成としてもよい。

図２は、図１（ａ）に示すスパッタ装置３の構成を示す図であり、図２（ａ）はスパッタ装置３を成膜室２側から見た平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＧ−Ｇ’矢視図である。
図１及び図２に示すように、第１電極９ａ及び第２電極９ｂは、それらの一端部（−Ｚａ側端部）に接続された側壁部材１９と、第１電極９ａ及び第２電極９ｂのＹ軸方向両端部にそれぞれ接続された側壁部材９ｃ、９ｄとともにスパッタ装置３のチャンバ３ａをなす箱形筐体を構成している。ただし、チャンバ３ａ（箱形筐体）を構成する第１電極９ａ、第２電極９ｂ、及び側壁部材９ｃ、９ｄ、１９は互いに絶縁された構造である。またチャンバ３ａには、第１電極９ａ及び第２電極９ｂの側壁部材１９と反対側の端部にスパッタ粒子５ｐが排出される開口が設けられており、この開口を介して成膜室２に突出形成された装置接続部２５に接続され、かかる接続構造により前記チャンバ３ａの内部は成膜室２の内部と連通している。

ところで、スパッタ粒子５ｐは成膜室２内に配置される基板Ｗにのみ付着させるのが望ましい。しかしながら、アルゴンイオンの衝突によりターゲット５ａ，５ｂから放出されるスパッタ粒子は放射状に拡がることで、その一部が装置接続部２５の内面やチャンバ３ａ内壁面に付着して汚染したり、付着した粒子がやがて剥離することでパーティクル（異物）となり基板Ｗ上に付着することで成膜不良を引き起こす可能性がある。

そこで、本実施形態では、チャンバ３ａの内部から装置接続部２５に亘って、板状部材から構成される防着板３０を備えている。この防着板３０はスパッタ粒子（スパッタ生成物、処理生成物）がチャンバ３ａの内面及び装置接続部２５の内面に付着することを防止する機能を有している。防着板３０は、その一部が対向配置されるターゲット５ａ，５ｂ上を覆うように配置されており、上記ターゲット５ａ，５ｂに対応する位置に開口部３０ａが形成されている。これにより、アルゴンイオンの衝突によってターゲット５ａ，５ｂから放出されるスパッタ粒子が防着板によって遮断されるのを防止している。
また防着板３０には少なくともプラスの電圧を印加可能とする直流電源からなる電源３１が接続されている。なお、電源３１としては防着板３０にプラスの電圧を印加できるものであれば高周波電源であってもよい。

図１に示すように、ターゲット５ａ、５ｂに挟まれるプラズマ生成領域に対して成膜室２と反対側に配置された側壁部材１９には、前記第１のガス供給手段が接続されており、第１のガス供給手段２１から供給されるアルゴンガスは、側壁部材１９側からプラズマ生成領域（ターゲット対向領域）に流入し、装置接続部２５を介して成膜室２内に流入するようになっている。そして、成膜室２に流入したアルゴンガスは、矢印２１ｆで示すように、第２のガス供給手段２２から供給されて矢印２２ｆに沿って流通する酸素ガスと合流して排気制御装置２０側へ流れるようになっている。本実施形態の製造装置１では、第１のスパッタガスであるアルゴンガスを図示Ｚａ方向に沿って成膜室２側へ流通させ、成膜室２内を−Ｘ方向に流通する酸素ガスと合流させ、その後−Ｘ方向に流通させるようになっており、第２のスパッタガスである酸素ガスの流通方向と前記アルゴンガスの流通方向との成す角度が鋭角になるようにしてスパッタガスを円滑に流通させるようになっている。これにより、酸素ガスとアルゴンガスとの合流地点においてガス流が乱れるのを防止することができ、基板Ｗに対するスパッタ粒子５ｐの入射角度がばらつくのを防止することができる。

第１電極９ａのターゲット５ａと反対側に第１の磁界発生手段１６ａが配置され、第２電極９ｂのターゲット５ｂと反対側には第２の磁界発生手段１６ｂが配置されている。図２（ｂ）に示すように、第２の磁界発生手段１６ｂは、矩形状のターゲット５ｂの外周端に沿って配置された矩形枠状であり、第１の磁界発生手段１６ａも同様である。従って第１の磁界発生手段１６ａと第２の磁界発生手段１６ｂとは、対向配置されたターゲット５ａ、５ｂの外周部で互いに対向して配置されている。そして、これらの磁界発生手段１６ａ、１６ｂがターゲット５ａ、５ｂを取り囲むＸａ方向の磁界をスパッタ装置３内に発生させ、かかる磁界によってプラズマＰｚに含まれる電子をプラズマ生成領域内に拘束する電子拘束手段を構成している。

スパッタ装置３の下方には、基板Ｗをその被処理面（成膜面）が水平（ＸＹ面に平行）になるようにして保持する基板ホルダ６が設けられている。基板ホルダ６には、基板ホルダ６を図示略のロードロックチャンバー（図示せず）側からその反対側へ水平に搬送する移動手段６ａが接続されている。移動手段６ａによる基板Ｗの搬送方向は、図１においてＸ軸方向に平行であり、ターゲット５ａ、５ｂの長さ方向（Ｙ軸方向）と直交する方向となっている。

また、基板ホルダ６には、保持した基板Ｗを加熱するためのヒータ（加熱手段）７が設けられており、さらに、保持した基板Ｗを冷却するための第３の冷却手段８ｃが設けられている。ヒータ７は、電源等を具備した制御部７ａに接続されており、制御部７ａを介した昇温動作により所望の温度に基板ホルダ６を加熱し、これによって基板Ｗを所望の温度に加熱できるように構成されている。一方、第３の冷却手段８ｃは、第３の冷媒循環手段１８ｃと配管等を介して接続されており、第３の冷媒循環手段１８ｃから供給される冷媒を循環させることにより所望の温度に基板ホルダ６を冷却し、これによって基板Ｗを所望の温度に冷却するように構成されている。

製造装置１により液晶装置の構成部材である基板Ｗ上に無機配向膜を形成するには、第１のガス供給手段２１からアルゴンガスを導入しつつ、第１電極９ａ及び第２電極９ｂにＤＣ電力（ＲＦ電力）を供給することで、ターゲット５ａ、５ｂに挟まれる空間にプラズマＰｚを発生させ、プラズマ雰囲気中のアルゴンイオン等をターゲット５ａ、５ｂに衝突させることで、ターゲット５ａ、５ｂから配向膜材料（シリコン）をスパッタ粒子５ｐとしてたたき出し、さらにプラズマＰｚに含まれるスパッタ粒子５ｐのうち、チャンバ３ａの開口側へ飛行するスパッタ粒子５ｐのみを選択的に成膜室２側へ放出する。そして、基板Ｗの面上に斜め方向から飛来したスパッタ粒子５ｐと、成膜室２を流通する酸素ガスとを基板Ｗ上で反応させることで、シリコン酸化物からなる配向膜を基板Ｗ上に形成するようになっている。

（液晶装置の製造方法）
次に、上記製造装置１を用いた液晶装置の製造方法について説明する。なお、本実施形態では基板Ｗ上に無機配向膜を形成する工程に特徴を有しており、それ以外の工程は従来公知のものと同様である。したがって、無機配向膜の形成工程について具体的に説明し、それ以外に工程については説明を省略する。

まず、基板Ｗとして、液晶装置用基板としてスイッチング素子や電極等、所定の構成部材を形成したものを用意する。次いで、基板Ｗを成膜室２に併設されたロードロックチャンバー内に収容し、ロードロックチャンバー内を減圧して真空状態とする。また、これとは別に、排気制御装置を作動させて成膜室２内を所望の真空度に調整しておく。

続いて、基板Ｗを成膜室２内に搬送し、基板ホルダ６にセットする。そして、配向膜形成の前処理として、基板ホルダ６のヒータ７によって基板Ｗを例えば２５０℃〜３００℃程度で加熱し、基板Ｗの表面に付着した吸着水やガスなどの脱水・脱ガス処理を行う。次いで、ヒータ７による加熱を停止した後、スパッタリングによる基板温度の上昇を抑制するため、冷媒循環手段１８ｃを作動させて冷却手段８ｃに冷媒を循環させることで基板Ｗを所定温度、例えば室温に保持する。

次に、アルゴンガスを第１のガス供給手段２１からスパッタ装置３内に所定流量で導入し、酸素ガスを第２のガス供給手段２２から所定流量で成膜室２内に導入するとともに、排気制御装置２０を作動させ、所定の操作圧力、例えば１０^−１Ｐａ程度に調整する。酸素ガスプラズマでは酸素ラジカル、酸素の負イオンが発生するため、本実施形態の製造装置１では、プラズマ生成領域であるターゲット５ａ、５ｂの前面にはアルゴンガスのみを導入し、酸素ガスは別系統のガス供給路から基板Ｗ上へ流入させている。また、成膜中にも必要に応じてヒータ７、冷却手段８ｃを作動させることにより、基板Ｗを室温に保持することが好ましい。

その後、このような成膜条件のもとで、移動手段６ａにより基板Ｗを図１中のＸ方向に所定の速度で移動させつつ、スパッタ装置３によるスパッタリングを行う。すると、ターゲット５ａ、５ｂから配向膜材料となるスパッタ粒子（シリコン）５ｐが放出されて、チャンバ３ａの開口から成膜室２内にスパッタ粒子５ｐが放出される。
このとき、防着板３０はスパッタ粒子５ｐの進行方向を規制するとともに、チャンバ３ａの内部及び装置接続部２５の内面に付着することを防止する機能を奏する。

これにより、スパッタ粒子５ｐは装置接続部２５に臨む基板Ｗの成膜面に対してのみ選択的に入射し、基板Ｗ上で酸素ガスと反応してシリコン酸化物の被膜を形成する。このように基板Ｗに対して斜めに傾けて配置されたスパッタ装置３から放出され、さらに基板Ｗに対してスパッタ装置３と同様に斜めに傾けて配置された装置接続部２５を通過したスパッタ粒子５ｐは、基板Ｗの成膜面に対して所定の角度、すなわち前記θ１で入射するようになる。その結果、基板Ｗ上で酸素ガスとスパッタ粒子５ｐとの反応を伴って堆積した無機配向膜は、前記の入射角θ１に対応した角度で傾斜する柱状構造を有した無機配向膜となる。

このように、製造装置１により基板Ｗ状に形成される無機配向膜は所望の角度で傾斜した柱状構造を有する無機配向膜であり、この配向膜を備えてなる液晶装置は、かかる無機配向膜によって液晶のプレチルト角を良好に制御することがでるものとなる。

またこのとき、スパッタ装置３に設けられた磁界発生手段１６ａ、１６ｂによりプラズマＰｚに含まれる電子やイオン状物質が捕捉又は反射されるため、これらの電子やイオン状物質が基板Ｗに到達するのを防止することができる。

ところで、スパッタ装置３に設けられた防着板３０における基板Ｗ側にはシリコン酸化物（処理生成物）が付着する。シリコン酸化物は絶縁性材料であるため、防着板３０に付着したシリコン酸化物にはマイナスの電荷が蓄積する。本実施形態に係る防着板３０は電源３１に接続されており、プラスの電圧が印加されたものとなっている。したがって、シリコン酸化物に帯電しようとするマイナスの電荷は、プラスの電圧が印加された防着板３０から外部に放出することができる。

なお、電源３１は少なくともプラスの電圧を防着板３０に印加するものであれば良く、例えば防着板３１に印加する電圧の極性をプラスとマイナスとで切り替え可能とするものであってもよい。この構成によれば、シリコン酸化物上に帯電するプラスの電荷のみならずマイナスの電荷も防着板３０を介して外部に排出できるので、例えば防着板３０に付着したパーティクルにプラスの電荷がチャージアップされることを防止できる。すなわち、防着板３０に堆積される物質に帯電する極性によらず、異常放電の発生を良好に防止することができる。

ところで、シリコン酸化物における絶縁耐性よりも弱い電圧が防着板に印加されたとしても、シリコン酸化物に帯電したマイナスの電荷は該シリコン酸化物における絶縁性を貫いて防着板まで流れ込むことができない。

そこで、本実施形態では、処理生成物としてのシリコン酸化物（スパッタ生成物）における絶縁耐性を上回る強さの電圧を防着板３０に印加するように電源３１を制御している。これにより、防着板３０に電圧を印加した際にシリコン酸化物に帯電した電荷がシリコン酸化物における絶縁性を貫くことで、防着板３０を介して外部に確実に放出できる。

よって、スパッタ成膜時に防着板３０上に堆積したシリコン酸化物（スパッタ生成物）にマイナスの電荷がチャージアップされることが無く、異常放電が生じることで基板Ｗに形成されているスイッチング素子や電極等のデバイスにダメージを与えたり、パーティクルが異物として基板Ｗに付着するといった不具合を防止できる。

以上の工程により、基板Ｗ上に無機配向膜を形成したならば、別途製造した他の基板とシール材を介して貼り合わせ、基板間に液晶を封入することで液晶装置を製造することができる。なお、本発明に係る液晶装置の製造方法において、無機配向膜の形成工程以外の製造工程については公知の製造方法を適用することができる。

上記構成を備えた製造装置１によれば、対向ターゲット型のスパッタ装置３を基板Ｗに対して所定角度（θ１）傾けて配置しているので、チャンバ３ａの開口から放出されるスパッタ粒子５ｐを所定角度で斜め方向から基板Ｗの成膜面に入射させることができる。そして、このようにして斜め方向から入射させたスパッタ粒子５ｐの堆積により、一方向に配向した柱状構造を具備した無機配向膜を基板Ｗ上に形成することができるようになっている。さらにスパッタ装置３においては、ターゲット間隔を狭めることでチャンバ３ａ内から放出されるスパッタ粒子５ｐの指向性を高めることができるので、基板Ｗに到達するスパッタ粒子５ｐの入射角は高度に制御されたものとなり、形成される無機配向膜における柱状構造の配向性も良好なものとなる。

また、上記成膜動作に際して、スパッタ装置３のターゲット５ａ、５ｂを取り囲む矩形枠状の磁界発生手段１６ａ、１６ｂにより形成される磁界によって、プラズマＰｚに含まれる電子を捕捉ないし反射させることができ、プラズマＰｚをターゲット５ａ、５ｂが対向する領域内に良好に閉じ込めることができるので、前記電子が基板Ｗの成膜面に入射して基板Ｗ表面の濡れ性が上昇するのを防止することができる。これにより、基板Ｗに付着したスパッタ粒子５ｐの再配置により柱状構造の形成が阻害されるのを良好に防止することができる。従って本実施形態の製造装置１によれば、配向性の良好な無機配向膜を基板Ｗ上に容易に形成することができる。

さらに製造装置１では、ターゲット５ａ、５ｂに細長い板状のものを用いており、スパッタ装置３からＹ軸方向に延びるライン状にスパッタ粒子５ｐを放出させることができる。そして、基板ホルダ６は前記スパッタ粒子のラインと直交する方向（Ｘ軸方向）に基板Ｗを搬送することができるようになっているので、前記スパッタ粒子のラインにより基板Ｗ上を走査するようにして面状に成膜を行うことができ、連続的に基板処理を行うことができ、極めて高い生産効率を実現することができる。

また、基板ホルダ６に基板Ｗを冷却するための第３の冷却手段８ｃを設けているので、成膜時に第３の冷却手段８ｃによって基板Ｗを冷却し、基板Ｗを室温等の所定温度に保持することができ、スパッタによって基板Ｗに付着した配向膜材料分子の基板上での拡散（マイグレーション）を抑制することができる。これにより、基板Ｗ上における配向膜材料の局所的な成長が促進され、一軸方向に柱状に成長した配向膜を容易に得られるようになる。

なお、本実施形態では、スパッタ粒子５ｐとしてのシリコンを、第２のスパッタガスである酸素ガスと反応させることでシリコン酸化物を基板Ｗ上に成膜する場合について説明しているが、ターゲット５ａ、５ｂとして例えばシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）やアルミニウム酸化物（ＡｌＯｙ等）などを用い、ターゲット５ａ、５ｂに対してＲＦ電力を入力してスパッタ動作を行うことで、これらシリコン酸化物やアルミニウム酸化物からなる無機配向膜を基板Ｗ上に形成することができる。またこの場合において、第２のスパッタガス（酸素ガス）を成膜室２内に流通させておくことで、形成される無機配向膜の酸化物組成からのずれを防止することができ、無機配向膜の絶縁性を高めることができる。

なお、上記実施形態では、チャンバ３ａの対向する二側壁を成す第１電極９ａ及び第２電極９ｂにのみターゲット５ａ、５ｂが支持されている構成としているが、対向ターゲット型のスパッタ装置３では、側壁部材９ｃ、９ｄ、１９にもそれぞれターゲットを配設するようにしてもよい。このような構成において、各側壁部材９ｃ、９ｄ、１９に電源を接続して電極として機能させ各ターゲットに電力を供給することで、これらのターゲットから放出されるスパッタ粒子を成膜に用いることで成膜速度を向上させることができる。

また、プラズマ生成領域を取り囲むようにしてターゲット５ａ〜５ｅが配置されていると、成膜室２へ放出されるスパッタ粒子を除くスパッタ粒子はプラズマＰｚを取り囲むターゲット５ａ〜５ｅに入射して、他のスパッタ粒子の生成等に再利用されるので、ターゲットの利用効率を高めることができる。
上記構成においては、ターゲット５ｃ、５ｄ、５ｅを冷却するための冷却手段を各側壁部材９ｃ、９ｄ、１９に隣接して設けることが好ましい。さらには、増設したターゲット５ｃ、５ｄ、５ｅに対応して電子拘束手段（磁界発生手段）の配置を変更し、プラズマＰｚとターゲット５ａ〜５ｅとの位置関係を最適化することが好ましい。

また、上記実施形態では、対向配置されるターゲット５ａ，５ｂ間に挟持されるように２枚の板状部材から構成される防着板３０を設けていたが、防着板３０の形状はこれに限定されることはなく、防着板３０の機能をなすものであれば、例えば開口部３０ａ側が開放された筒状、或いは箱型形状等を採用することができる。

また、上記実施形態では、本発明のプラズマ処理装置の一例としてチャンバ内で発生したプラズマを用いてスパッタを行うスパッタ装置について説明したが、本発明はチャンバ内で発生させたプラズマを用いるＣＶＤ装置についても適応可能である。

（液晶装置）
以下、上記製造装置１を用いて製造することができる液晶装置の一例について図面を参照して説明する。図３は、本実施形態の液晶装置を構成するＴＦＴアレイ基板８０の平面構成図である。図４は、本実施形態の液晶装置の等価回路図である。図５は、ＴＦＴアレイ基板８０の画像表示領域を拡大して示す平面構成図である。図６は、図５のＡ−Ａ’線に沿う液晶装置の断面構成図である。
本実施形態の液晶装置は、図３に示すように、対向配置されたＴＦＴアレイ基板８０と、対向基板９０との間に液晶層５０を挟持した構成を備えたＴＦＴアクティブマトリクス方式の透過型液晶装置である。

図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板８０の中央には画像表示領域１０１が形成されている。画像表示領域１０１の周縁部にシール材８９が配設されており、かかるシール材８９により前記ＴＦＴアレイ基板８０と対向基板９０とを貼り合わせ、前記両基板８０，９０とシール材８９とに囲まれる領域内に液晶層（不図示）が封止される。シール材８９の外側には、後述する走査線に走査信号を供給する走査線駆動回路１１０と、後述するデータ線に画像信号を供給するデータ線駆動回路１２０とが実装されている。ＴＦＴアレイ基板８０の端部には外部回路に接続する複数の接続端子７９が設けられており、かかる接続端子７９には前記駆動回路１１０，１２０から延びる配線が接続されている。シール材８９の四隅には前記ＴＦＴアレイ基板８０と対向基板９０とを電気的に接続する基板間導通部７０が設けられており、基板間導通部７０も配線を介して接続端子７９と電気的に接続されている。

図４は、液晶装置の等価回路図である。液晶装置の画像表示領域には、複数のデータ線４６ａと、データ線４６ａと交差する方向に延びる複数の走査線４３ａとが形成されており、隣接する２本のデータ線４６ａと隣接する２本の走査線４３ａとに囲まれた矩形状の領域に対応して画素電極４９が配置されており、画像表示領域全体では画素電極４９が平面視マトリクス状に配列されている。各画素電極４９には、画素電極４９への通電制御を行うためのスイッチング素子であるＴＦＴ３０が接続されている。ＴＦＴ３０のソースにはデータ線４６ａが接続されている。各データ線４６ａには、前述したデータ線駆動回路から画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが供給されるようになっている。

また、ＴＦＴ３０のゲートには走査線４３ａが接続されている。走査線４３ａには、前述した走査線駆動回路から所定のタイミングでパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが供給される。一方、ＴＦＴ３０のドレインには画素電極４９が接続されている。そして、走査線４３ａから供給された走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、ＧｍによりＴＦＴ３０を一定期間だけオンすることで、データ線４６ａから供給された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが、画素電極４９を介して各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれるようになっている。

液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、画素電極４９と後述する共通電極との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。なお、保持された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防止するため、画素電極４９と容量線４３ｂとの間に蓄積容量１７が液晶容量と並列に接続されている。

図５は、ＴＦＴアレイ基板８０の平面構成図である。本実施形態の液晶装置では、ＴＦＴアレイ基板上に、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide；ＩＴＯ）等の透明導電性材料からなる矩形状の画素電極４９（破線４９ａによりその輪郭を示す）が、マトリクス状に配列形成されている。各画素電極４９の縦横の境界に沿って、データ線４６ａ、走査線４３ａ及び容量線４３ｂが設けられている。本実施形態では、各画素電極４９の形成領域に対応する矩形状の領域が画素の平面領域に対応しており、マトリクス状に配列された画素毎に表示動作が行われるようになっている。

ＴＦＴ３０は、ポリシリコン膜等からなる半導体層４１ａを備えている。半導体層４１ａのソース領域（後述）には、コンタクトホール４５を介して、データ線４６ａが接続されている。また、半導体層４１ａのドレイン領域（後述）には、コンタクトホール４８ｂ（４８ａ）を介して、画素電極４９が接続されている。一方、半導体層４１ａにおける走査線４３ａとの対向部分には、チャネル領域４１ａ’が形成されている。

図６は、液晶装置の断面構造を示す図であり、図５のＡ−Ａ’線に沿う断面構成図である。図６に示すように、本実施形態の液晶装置６０は、ＴＦＴアレイ基板８０と、これに対向配置された対向基板９０と、これらの間に挟持された液晶層５０とを備えて構成されている。ＴＦＴアレイ基板８０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体８０Ａ、及びその内側（液晶層側）に形成されたＴＦＴ３０や画素電極４９、さらにこれを覆う配向下地膜８５及び無機配向膜８６などを備えている。一方の対向基板９０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体９０Ａ、およびその内側（液晶層側）に形成された共通電極６１、さらにこれを覆う配向下地膜９５、無機配向膜９２などを備えている。

基板本体８０Ａの内面側には、後述する第１遮光膜５１ａおよび第１層間絶縁膜５２が形成されている。第１層間絶縁膜５２上に島状の半導体層４１ａが形成されている。半導体層４１ａにおける走査線４３ａとの対向部分にはチャネル領域４１ａ’が形成されており、チャネル領域４１ａ’の両側にソース領域およびドレイン領域が形成されている。ＴＦＴ３０はＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を採用しており、ソース領域およびドレイン領域に、それぞれ不純物濃度が相対的に高い高濃度領域と、相対的に低い低濃度領域（ＬＤＤ領域）とが形成されている。チャネル領域４１ａ’側から順に形成された低濃度ソース領域４１ｂと高濃度ソース領域４１ｄとが前記ソース領域を構成し、チャネル領域４１ａ’側から順に形成された低濃度ドレイン領域４１ｃと高濃度ドレイン領域４１ｅとが前記ドレイン領域を構成している。

半導体層４１ａの表面にゲート絶縁膜４２が形成されており、ゲート絶縁膜４２上に走査線４３ａが形成されている。走査線４３ａのうちチャネル領域４１ａ’との対向部分はＴＦＴ３０のゲート電極を構成している。ゲート絶縁膜４２及び走査線４３ａを覆って第２層間絶縁膜４４が形成されている。第２層間絶縁膜４４上にデータ線４６ａ、及びドレイン電極４６ｂが形成されており、データ線４６ａの一部は第２層間絶縁膜４４に貫設されたコンタクトホール４５内に埋設されて高濃度ソース領域４１ｄと電気的に接続されている。一方、ドレイン電極４６ｂは、第２層間絶縁膜４４に貫設されたコンタクトホール４８ａを介して半導体層４１ａの高濃度ドレイン領域４１ｅと電気的に接続されている。

第２層間絶縁膜４４、データ線４６ａ、及びドレイン電極４６ｂを覆って第３層間絶縁膜４７が形成されている。第３層間絶縁膜４７の表面に画素電極４９が形成されており、画素電極４９は第３層間絶縁膜４７を貫通してドレイン電極４６ｂに達する画素コンタクトホール４８ｂを介してドレイン電極４６ｂと電気的に接続されている。かかる構造により、画素電極４９とＴＦＴ３０とが電気的に接続されている。さらに、画素電極４９を覆って、配向下地膜８５が形成され、配向下地膜８５上に無機配向膜８６が形成されている。
無機配向膜８６は、先に記載のようにシリコン酸化物によって好適に構成されるが、シリコン酸化物に限らず、アルミニウム酸化物、亜鉛酸化物、マグネシウム酸化物、インジウム錫酸化物、あるいはシリコン窒化物、チタン窒化物などにより形成してもよい。後述する無機配向膜９２についても同様である。

半導体層４１ａを延設して第１蓄積容量電極４１ｆが形成されている。また、ゲート絶縁膜４２を延設して誘電体膜が形成されており、かかる領域のゲート絶縁膜４２を介して前記第１蓄積容量電極４１ｆと対向する位置に第２蓄積容量電極を成す容量線４３ｂが配置されている。これにより、前記第１蓄積容量電極４１ｆと容量線４３ｂとが平面的に重なる位置に前述の蓄積容量５７が形成されている。
また、ＴＦＴ３０の形成領域に対応する基板本体８０Ａの表面に、第１遮光膜５１ａが形成されている。第１遮光膜５１ａは、ＴＦＴアレイ基板８０の外側からの光が、半導体層４１ａのチャネル領域４１ａ’、低濃度ソース領域４１ｂおよび低濃度ドレイン領域４１ｃに入射して光リークを生じるのを防止するものである。

一方、対向基板９０における基板本体９０Ａ上には、第２遮光膜６３が形成されている。第２遮光膜６３は、対向基板９０側からの光が半導体層４１ａのチャネル領域４１ａ’や低濃度ソース領域４１ｂ、低濃度ドレイン領域４１ｃ等に入射するのを防止するものであり、平面視において半導体層４１ａと重なる領域に設けられている。前記第２遮光膜６３を覆う対向基板９０のほぼ全面にＩＴＯ等の透明導電材料からなる共通電極６１が形成されている。そして、共通電極６１を覆って配向下地膜９５が形成され、かかる配向下地膜９５上に無機配向膜９２が形成されている。

ＴＦＴアレイ基板８０と対向基板９０との間には、ネマチック液晶等からなる液晶層５０が挟持されている。ネマチック液晶分子は、正の誘電率異方性を有するものであり、非選択電圧印加時には基板に沿って水平配向し、選択電圧印加時には電界方向に沿って垂直配向する。またネマチック液晶分子は、正の屈折率異方性を有するものであり、その複屈折と液晶層厚との積（リタデーション）Δｎｄは、例えば約０．４０μｍ（６０℃）となっている。ＴＦＴアレイ基板８０側の無機配向膜８６による配向規制方向と、対向基板９０側の無機配向膜９２による配向規制方向とは、約９０°ねじれた状態に設定されている。基板本体８０Ａ、９０Ａのそれぞれの外側（液晶層５０と反対側）には、偏光板５８、６８が互いの透過軸を直交させた状態（クロスニコル）で配置されている。従って、本実施形態の液晶装置６０は、ＴＮモードで動作し、捻れ配向した液晶の旋光性を利用した白表示と、電圧印加により垂直配向させた液晶の透過性を利用した黒表示との間で階調表示を行うものとなっている。
なお、本液晶装置６０をプロジェクタのライトバルブとして用いる場合には、偏光板５８、６８については、サファイヤガラスや水晶等の高熱伝導率材料からなる支持基板上に装着して、液晶装置６０から離間して配置することが望ましい。

以上説明した液晶装置６０にあっては、無機配向膜８６、９２が上述の製造装置１により形成されるので、スパッタ成膜時に防着板３０と基板との間で異常放電が発生することが防止される。よって、異常放電によりＴＦＴ３０やこれに接続される配線、画素電極４９、及び共通電極６１が異常放電によって破壊されて点欠陥が生じたり、異常放電によりセルギャップよりも大きな粒子状物質（パーティクル）が基板８０，９０に付着することで液晶装置６０における光学デバイスとしての性能が低下することが防止されたものとなる。また、所望形状の柱状構造を有する配向性に優れた無機配向膜８６，９２を備えることで、液晶分子のプレチルト角等の配向状態をより良好に制御することができ、これらの無機配向膜８６、９２によって高輝度、高コントラストの表示が可能であり、また耐熱性、耐光性に優れた信頼性の高い液晶装置となる。

本実施形態に係る液晶装置の製造装置の概略構成図である。 図１に示すスパッタ装置の詳細構成を示す図である。 本実施形態に係る製造装置で製造された液晶装置の概略構成図である。 液晶装置の等価回路図である。 液晶装置の画素の詳細構成を示す図である。 図５のＡ−Ａ´線矢視による断面構成図である。

符号の説明

１…製造装置、２…成膜室、３…スパッタ装置、３ａ…チャンバ、５ａ，５ｂ…ターゲット、９ａ，９ｂ…電極、３０…防着板、５０…液晶層、６０…液晶装置、８０…ＴＦＴアレイ基板（一対の基板）、８６，９２…無機配向膜、９０…対向基板（一対の基板）

Claims (7)

1. チャンバ内に対向配置された電極間に高周波電力を印加してプラズマを発生させるプラズマ処理装置において、
   前記チャンバの内壁面への処理生成物の付着を防止する防着板を備え、
   該防着板には少なくともプラスの電圧が印加されることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記処理生成物が絶縁性材料であり、該処理生成物における絶縁耐性を上回る強さの電圧を前記防着板に印加することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記防着板に印加する電圧の極性を切り替え可能とする電源を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
4. チャンバ内に対向配置された電極間に高周波電力を印加してプラズマを生成させ、該プラズマ発生領域を挟んで対向配置される一対のターゲットを有し、該ターゲットから飛散した粒子を付着させて基材上にスパッタ生成物を形成するスパッタ装置であって、
   前記チャンバの内壁面への前記スパッタ生成物の付着を防止する防着板を備え、
   該防着板には少なくともプラスの電圧が印加されることを特徴とするスパッタ装置。
5. 前記スパッタ生成物が絶縁性材料であり、該スパッタ生成物における絶縁耐性を上回る強さの電圧を前記防着板に印加することを特徴とする請求項４に記載のスパッタ装置。
6. 前記防着板に印加する電圧の極性を切り替え可能とする電源を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載のスパッタ装置。
7. 対向する一対の基板間に挟持された液晶層を備え、少なくとも一方の前記基板の内面側に無機配向膜が形成されてなる液晶装置の製造装置であって、
   請求項４〜６のいずれか一項に記載のスパッタ装置を備え、
   前記基板上に配向膜材料をスパッタすることで前記無機配向膜を形成することを特徴とする液晶装置の製造装置。

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