JP2009170237A - 局所プラズマ処理装置及び処理方法 - Google Patents
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Abstract
TFT基板の発生した欠陥の修正に適用することを目的に、局所的に安定なプラズマ流を生成する。
【解決手段】
誘電体管を用いた高周波誘導結合方式によって発生したプラズマを利用した局所プラズマ処理装置であって、誘電体管(約1mm径)の先端部から大気中に射出されたプラズマ流の径寸法を制御するため、誘電体管の先端部と試料表面との間に電界制御部を配置し、更にプラズマ流の先端部と試料表面とが交差する領域に反応性ガスを供給するためのガス供給口を配置した。これにより、極めて細い(約数100μm径)のプラズマ流を安定に形成することが出来、そして高品質の薄膜形成や良好なエッチング処理を実現可能にした。
【選択図】 図1
Description
尚、ここで第1のガスはAr、He等に代表される不活性ガスであって、プラズマ流の形成に用いられ、第2のガスはシランやTEOS等に代表される薄膜形成用原料ガス、または塩素やフッ化炭素等に代表されるエッチング用ガスであるが、本発明で適用可能なガス種は上記の具体例に限定されるものではない。
尚、プラズマ流を中心軸として、試料を挟む両側にプラズマ磁界制御部を設けることによって、プラズマ流の径を制御することも可能である。
(第1の実施例)
図1に、本発明の第1の実施例である誘導結合型の局所プラズマ処理装置の概略図を示す。局所プラズマ処理装置は大別してプラズマ生成部1とガス供給部2、3とプラズマ反応部4とで構成されている。そして、このプラズマ生成部1は誘電体からなるプラズマ生成用細管6とこの細管6の外周領域に高周波電源7からマッチングネットワーク8を介して高周波電力を供給するための電極9を配置して構成されている。
(1)Arプラズマ放電の制御方法
図1において、第1のガス供給部2からプラズマ生成用ガスとしてArガスを1L/minの割合で細管6に導入する。そして、高周波電源7からは投入電力70Wをマッチングネットワーク8を介して電極9に印加した。Arガスのプラズマはイグナイタ(図示せず)を用いて行われるが、高周波電源7への反射波が大きく、プラズマ放電が不安定である場合には、反射波が最小となるようにマッチングネットワーク8を用いて調整する。
プラズマ反応部4の内部に生成されるプラズマ流の直径は細管6の内径を上記の1mmから更に細くすることで可能である。しかしながら、細管6の内径が0.5mm以下である場合、細管6中で発生するプラズマ自身が不安定になる。
細管6の内部で形成されるArプラズマの密度は高周波電源7から供給される高周波電力、第1のガス供給部2から供給されるArガスの流量等によって決定される。そして、その密度は細管6の先端部からプラズマ反応部4の内部に放射されるに従って低下する。しかしながら、プラズマ反応部4の内部に放射されたプラズマ流15を用いてTEOSガス等を分解し、シリコン酸化膜の形成に利用するためには、必要に応じてプラズマ流15の密度の低下を抑制することが重要である。
図4は図1に示した局所プラズマ処理装置のプラズマ反応部4を中心に描いた説明図である。図1との違いは、プラズマ流15のプラズマ密度制御用のプラズマ磁界制御部(環状構造)を更に設置したことである。即ち、プラズマ流15を中心軸として、試料11を挟む両側にプラズマ流15の径及び密度を制御するためのプラズマ磁界制御部19a、19bを設けた。
上記の図1に示した局所プラズマ処理装置を用い、ArガスとTEOSガスによる絶縁膜(シリコン酸化膜)の形成を試みた。一例として、試料11はガラス基板を用い、成膜条件である高周波電源7の投入電力を70W、第1のガス供給部2から細管6に供給されるArガスの流量を3L/min、第2のガス供給部3から試料11の表面近傍に供給されるTEOSガスの供給量はそのバブリングに用いたArガスの流量をマスフリーコントローラMFC13aで制御し、その流量を0.15L/minとした。細管6と試料11の表面までの距離、即ち、Arプラズマ流の長さは、約15mmになるように調整した。
第2のガス供給部3からプラズマ反応部4の内部に供給される反応性ガスとしてSiH2Cl2(ジクロロロシラン)ガスを用いた。前述したように、大気圧下では分子の平均自由工程が数十nm程度であるため、緻密な薄膜を形成するには反応性ガスとプラズマとの反応を試料11の表面近傍で行い、形成した活性種(ラジカル)を素早く試料11の表面で再結合させることが望ましい。
上記したように、図1における第2のガス供給部3からTEOSガスを供給することで試料11上に局所的にシリコン酸化膜を形成することが可能であることを説明した。
次に、本発明の第2の実施例として、上記した局所プラズマ処理装置を用いて行った液晶表示素子の欠陥修正について説明する。
一般的に液晶表示装置(図示せず)は一方のガラス基板(TFT基板)上に形成された複数の画素部と他方のガラス基板(カラーフィルタ基板)上に形成された複数のカラーフィルタ部とを、画素部とカラーフィルタ部とを対抗させて配置し、その間に液晶を挟みこんだ構造である。
そこで、本発明の局所プラズマ処理装置を用いて行った、致命的な不良のひとつである配線の断線修正の例と、製造工程上で上記した不良を修正するときの方法を以下に説明する。
先の欠陥種弁別工程207において、配線間の短絡欠陥である欠陥パターンA208が検出された場合、図1に示した局所プラズマ生成装置における第1のガス供給部2からArガスを細管6に供給し、また、高周波電源7から高周波電力をArガスに印加してArプラズマ流15を形成する。このプラズマ流15をパターンA208に照射して配線間の余分な領域を除去する。
尚、第2のガス供給部3から配線材料のエッチング可能なガスを適宜選択して欠陥パターンA208近傍に供給して、余分な配線をエッチング除去しても良い。
次に、欠陥種弁別工程207において、配線や絶縁膜等の積層膜の間に混入した異物:凸欠陥(欠陥パターンB)が検出された場合の修正方法を説明する。
ここでは、TFT素子のゲート配線上に異物(凸状欠陥)が存在した例を示す。凸状欠陥は配線膜を形成する際、例えばスパッタリングによるメタルの溶融物が付着するスプラッシュ欠陥や、成膜時の異物混入などにより発生する。この凸状欠陥の高さが大きい場合にはその上に形成したゲート絶縁膜や保護膜を突き抜けてカラーフィルタ基板に形成された透明対向電極に接触し、上下電極間ショートや液晶ギャップ不良による表示特性不良を齎すため、その凸状欠陥を出来るだけ早い段階で除去することが必要である。
その後、修正部分に改めて保護膜(必要に応じてゲート絶縁膜も形成する)を形成して(保護膜形成工程211)凸状欠陥の修正が完了する。
上記した欠陥パターンBの修正209において、配線上に存在していた凸状欠陥した際に配線そのものが欠落している場合が多い。そのような場合には、ここで説明する欠陥パターンCの修正209を継続して行う。
先ず、配線の断線が発生している領域の保護膜を断線領域よりも広い領域に亘って除去する。即ち、局所プラズマ生成装置における第1のガス供給部2からArガスを細管6に供給してArプラズマ流15を形成する。そして、第2のガス供給部3から保護膜(ここでは窒化シリコン膜とする)のエッチング可能なフッ化塩素ガスあるいは塩素ガスを用いて保護膜の除去を行う。保護膜の除去が不十分であればプラズマ条件の最適化を図り、配線の一部が表面に露出するまでプラズマ処理を行う。
Claims (13)
- プラズマ生成部と第1のガス供給部と第2のガス供給部と開放部を有するプラズマ反応部を備えた局所プラズマ処理装置であって、前記プラズマ生成部は誘電体からなるプラズマ生成用細管と該細管の外周領域に配置された、高周波電源からマッチングネットワークを介して高周波電力を供給するための電極とを備え、前記細管の一方の端部は前記プラズマ反応部の開放部の対面側から前記プラズマ反応部内部に挿入され、前記プラズマ反応部の開放部に基板ステージ上に搭載された試料が配置されてなり、前記第1のガス供給部の配管は前記細管の他方の端部に接続され、前記第2のガス供給部の配管は前記プラズマ反応部内部に挿入されてなり、前記プラズマ反応部の内部であって前記細管と前記試料との間に、前記細管の端部から射出されるプラズマ流を通過可能な開口部を有し、前記プラズマ流の径を制御するためのプラズマ電界制御部を配置したことを特徴とする局所プラズマ処理装置。
- 前記第2のガス供給部の配管供給口が、前記細管の延長線上であって前記試料と交差する領域に配置されてなることを特徴とする請求項1に記載の局所プラズマ処理装置。
- 前記プラズマ電界制御部は、前記プラズマ流の射出方向に複数配置されてなることを特徴とする請求項1に記載の局所プラズマ処理装置。
- 前記複数のプラズマ電界制御部に、前記プラズマ流の出射方向もしくはその反対方向に電位勾配が形成されてなることを特徴とする請求項3に記載の局所プラズマ処理装置。
- 前記プラズマ流を中心軸として、前記試料を挟む両側に前記プラズマ流の径及び密度を制御するためのプラズマ磁界制御部を更に設けたことを特徴とする請求項1に記載の局所プラズマ処理装置。
- 前記プラズマ反応部に、該プラズマ反応部の内部を負圧状態に維持するための真空制御部を備えてなることを特徴とする請求項1に記載の局所プラズマ処理装置。
- 前記第1のガス供給部から供給されるガスが不活性ガスであることを特徴とする請求項1に記載の局所プラズマ処理装置。
- 前記第2のガス供給部から供給されるガスが反応性ガスであることを特徴とする請求項1に記載の局所プラズマ処理装置。
- 細管の一方の端部から該細管の内部に供給した不活性ガスに高周波電力を印加することによってプラズマを発生させ、前記細管の他方の端部と試料との間に配置したプラズマ制御部の開口部を通過させて細径化したプラズマ流を用いて、前記試料の表面近傍に供給した反応性ガスを分解させることによって生成した反応生成物を前記試料の表面に堆積させることを特徴とする局所プラズマ処理方法。
- 前記反応性ガスがシリコン原子含有ガスであって、前記試料の表面に堆積した反応生成物がシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項9に記載の局所プラズマ処理方法。
- 前記シリコン原子含有ガスがTEOSガスであることを特徴とする請求項10に記載の局所プラズマ処理方法。
- 細管の一方の端部から該細管の内部に供給した不活性ガスに高周波電力を印加することによってプラズマを発生させ、前記細管の他方の端部と試料との間に配置したプラズマ制御部の開口部を通過させて細径化したプラズマ流を用いて、前記試料の表面近傍に供給した反応性ガスを分解させることによって生成した反応生成物を前記試料と反応させ、該試料の一部を除去することを特徴とする局所プラズマ処理方法。
- 前記反応性ガスが少なくとも塩素系またはハロゲン系ガスを含有してなることを特徴とする請求項12に記載の局所プラズマ処理方法。
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