JP2011154951A - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマ処理において照射領域を絞るマスクを用いないで、微小な領域のプラズマ処理を行うプラズマ処理技術を提供する。
【解決手段】プラズマ生成用細管６から試料１１にプラズマ流１５を照射し、照射されるプラズマ照射領域内に加熱用レーザ発振器３０がレーザ光３３を照射する。これにより、レーザ光３３により局所的に加熱された被加工物上で反応させることで、限られた領域に薄膜を形成すること、または限られた領域をエッチングすることが可能となる。ガス供給口１４からは反応性ガスが供給される。温度測定器３１によりレーザ照射領域の温度を測定する。
【選択図】図１

Description

本発明はプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関し、たとえば、生成したプラズマジェットを用いて表示装置の電子回路パターン上に存在する欠陥箇所を修正処理することによって正常化するのに好適な技術に関する。

一般に、電子回路基板上に回路パターンを形成する場合、配線材料であるアルミニウムなどの導電性材料や、絶縁材料である窒化シリコンなどの絶縁膜などを基板全面に形成し、ホトリソグラフィ工程およびエッチング工程を用いて不要な領域を除去して所望の回路配線を形成してきた。しかしながら、これらの方法は多くのプロセス工程を経るため、回路基板上の極めて限られた領域のみに配線あるいは絶縁膜を形成する方法として適切な方法とは言えなかった。

一方、液晶表示装置等のパターン欠陥箇所に配線材料を形成する方法として、特許文献１にレーザＣＶＤ法と呼ばれ、回路基板上の所望領域に金属配線の原料となるガスを供給し、そこにレーザ光を照射することによって原料ガスを分解し、金属薄膜を析出する方法が開示されている。また、特許文献２に、局所的なプラズマの照射によって原料ガスを分解し、金属薄膜や絶縁膜を析出する方法が開示されている。

特開平１１−６１４１３号公報 特開２００９−１７０２３７号公報

特許文献１に記載されたレーザＣＶＤ技術は、原料ガスの分解が照射したレーザ光の光吸収特性に大きく依存するため、形成可能な物質はタングステン（Ｗ）などの金属薄膜である場合が多く、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）などの絶縁薄膜など原料ガスの光吸収が小さいものに対しては形成が困難であるという問題があった。

特許文献２に記載された局所プラズマによる成膜方法は、レーザとは異なりプラズマで直接ガスを分解することから、原料となるガス種の選択幅が広く、光吸収が小さいＴＥＯＳ（ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）などの原料ガスを用いてＳｉＯ_２絶縁膜の形成も可能である。しかし、プラズマの照射領域を配線幅であるμｍオーダーに微細化できないという問題があり、その解決手段として、小さな開口部をもつマスクを用いて照射領域を絞る方法が開示されている。前記マスクはプラズマによるダメージで形状寸法が劣化するため消耗品であり、またガス種の残渣が付着するため、ガス種交換の際にマスクを交換するための機構が必要である。そして、この方式では予めマスクの開口を設けておくため、成膜領域制御の自由度が小さいといった課題があった。

本発明の目的は、プラズマ処理において照射領域を絞るマスクを用いないで、微小な領域のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することにある。

本発明のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法は、プラズマ照射装置が被処理物にプラズマを照射し、加熱用光照射装置がプラズマ照射装置により照射されるプラズマ照射領域内に加熱用光を照射するものである。

本発明のプラズマ処理装置は、被処理物に反応性ガスを供給する反応性ガス供給装置と、被処理物の温度を計測する温度計測装置とを備えることができる。また、被処理物の被処理部および被処理部周辺の温度を制御する冷却装置を備えることもできる。加熱用光照射装置としては加熱用レーザ光照射装置が好適である。

上述した本発明のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法によれば、局所的に加熱された被加工物上で反応させることで、限られた領域に薄膜を形成すること、または限られた領域をエッチングすることが可能となる。上述した本発明のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法によれば、プラズマの照射領域よりも小さい箇所を、プラズマの照射領域を絞るマスクを用いずに修正することができる。

本発明の第１の実施例であるプラズマ処理装置を説明するための構成図である。 液晶表示装置のＴＦＴ基板においてゲート配線のパターン欠陥を修正する行程を示した図である。 液晶表示装置のＴＦＴ基板においてゲート配線のパターン欠陥を修正する行程を示した図である。 液晶表示装置のＴＦＴ基板においてゲート配線のパターン欠陥を修正する行程を示した図である。 液晶表示装置のＴＦＴ基板においてゲート配線のパターン欠陥を修正する行程を示した図である。 液晶表示装置の構成を示す概略図の断面図である。 液晶表示装置の構成を示す概略図の画素の平面図である。 本発明の第２の実施例であるプラズマ処理方法を説明するフローチャートである。 本発明の第２の実施例であるプラズマ処理方法を説明する模式図である。 本発明の第３の実施例であるプラズマ処理装置を説明するための構成図である。 本発明の第４の実施例であるプラズマ処理装置を説明するための構成図である。 本発明の第５の実施例であるプラズマ処理装置を用いて、液晶表示装置のパターン欠陥を修正する行程を示した図である。 本発明の第６の実施例であるプラズマ処理装置の冷却部を説明するための構成図である。 本発明の第７の実施例であるプラズマ処理装置の冷却部を説明するための全体構成図である。 本発明の第７の実施例であるプラズマ処理装置の冷却部を説明するための拡大図である。

以下、本発明の最良の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

まず図１を用いて、本発明の第１の実施例であるプラズマ処理装置の構成を説明する。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、加熱用レーザ発振器３０と、温度計測器３１と、制御部４０と、で構成されている。本実施例のプラズマ処理装置は、局所プラズマによる処理（成膜やエッチング）に好適であり、たとえば、基板の表面にパターン欠陥を有する電子回路パターンが形成された表示装置のパターン欠損箇所を修正するために用いることができる。

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で構成されている。ここでは、細管６には内径φ１ｍｍ、外径φ４ｍｍの石英管を用い、高周波電源７（１４４ＭＨｚ、２００Ｗ電源）から所定の高周波電力を細管６に印加するための電極９として対向する２つの銅製の電極９を細管６の外周部に設けられている。なお、細管６に高周波電力を供給する際、高周波電源７からの反射波が最小になるようにマッチングネットワーク８を調整する。

ガス供給部は、第１のガス供給部２と第２のガス供給部３からなる。第１のガス供給部２の配管１６は、マスフローコントローラー１２ａを介して、細管６の一方の端部に接続され、細管６の内部に第１のガスが供給される。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、高周波電源７から所定の高周波電力が印加された後、点火装置（図示せず）を用いてプラズマの着火が行なわれることによりプラズマ流１５の形成に用いられるプラズマガスには、微量の酸素などを混入し、材料ガスの反応を促進させることも可能である。第２のガス供給部３の配管１３は、マスフローコントローラー１２ｂを介して供給口１４に接続されている。供給口１４は、細管６の延長線上であって試料１１の表面と交差する領域に接近させてプラズマ反応部４の内部に挿入されている。ここで、第２のガスは、いわゆる反応性ガスであって、（ＣＨ_３）_３Ａｌ（トリメチルアルミニウム）やＳｉＨ_２Ｃｌ_２（ジクロロシラン）、ＴＥＯＳ等の原料である。原料が常温で液体の場合は、第１のガスである不活性ガスをバブリング用マスフローコントローラー１７から第２ガスの供給部３に導入して第２のガスをバブリングする。バブリングされた第２のガスは、配管１３を通って供給口１４噴出される。また、第２のガスとしてＣｌ（塩素）やＣＦ_４（フッ化炭素）等に代表されるエッチング用ガスを用いることでエッチング除去が可能である。

プラズマ反応部４はその一端に開放部５が設けられ、この開放部５の対面側からプラズマ反応部４の内部に前記細管６の一方の端部が挿入されている。この端部から細管６の内部で生成した第１のガスによるプラズマ流が上記の開放部５に向かって放出される。細管６の延長線上には、基板ステージ１０上に搭載された試料１１が配置されており、この領域に前記第２のガスである原料ガスが供給される。この原料ガスは、プラズマ反応部４に接続された圧力制御部２０を介して排気される。また、ガスの一部が開放部５から散逸されることを防止するためにプラズマ反応部４内の圧力は大気圧より低くなるように圧力制御部２０で調整される。

加熱用レーザ発振器３０は、細管６の軸とは異なる軸方向から照射される。たとえば、細管６の軸に対して、４５度の角度に配置することができる。加熱用レーザ発振器３０から出射したレーザ光３３は集光光学系３２により試料１１の所定の領域に照射される。集光光学系３２は、レーザ照射領域を制御するためのマスク、マスクを投影するための結像レンズと対物レンズから構成されている（図示なし）。マスクは、矩形、円形などの複数の種類を備え修正箇所の形状と大きさに合わせて選択してもよい。また、レーザ照射領域の大きさは、光学的レンズで修正箇所の大きさに合わせて倍率の調整をしてもよい。レーザ照射領域の大きさは、プラズマ照射領域内すなわちプラズマ照射領域よりも小さければよい（詳細は実施例２において図９を用いて説明する）。加熱用レーザ発振器３０を、試料１１のレーザ光３３の吸収特性によって選択する。たとえば、試料１１がガラスの場合には炭酸ガスレーザ（波長１０．６μｍ）を用いるとよい。レーザ光３３は、波長１μｍ以上の赤外光かつパルス幅が１０ｍ秒以下が好適である。加熱用レーザ発振器３０から照射されるレーザの物理量（光子量、パルス幅、波長）により、被加工部の温度を制御する。

温度計測器３１は、非接触式の赤外線温度計測器であって、試料１１のレーザ照射領域２１の温度を計測できるように配置されている。温度計測器３１は、試料から放射される赤外線（波長４〜１５μｍ）を検出し、その温度を測定するものであり、計測精度を確保するために試料または基板上のそれぞれの材料に対して放射係数を予め補正してある。

制御部４０には、高周波電源７と、マスフローコントローラー１２ａ、マスフローコントローラー１２ｂと、加熱用レーザ発振器３０と、温度計測器３１とが接続されて、それぞれの動作が制御される。

次に図２、３、４、５を用いて、本発明の第１の実施例であるプラズマ処理装置によって、液晶表示装置の配線の欠損箇所を修正する方法を説明する。

図２において、ガラス基板１０１上に導電体からなる配線１０２が形成されている。そして、配線１０２の上には絶縁膜１０３が形成され、更にその上に保護膜１０４が形成されている。ここで、配線１０２は、配線幅が数μｍ〜数十μｍで、形成工程にて異物の付着を起因とした幅１０μｍ程度の断線部１０５が生じている場合について、以下これを修正する手順について説明する。ここでは、配線１０２の断線部１０５にＡｌ膜を形成し、絶縁膜１０３および保護膜１０４に酸化シリコン膜を形成する場合を例として手順を説明するが、ここで使用した原料ガスの種類はこれらに限定されるものではない。

まず図３に示すように、エッチング除去部１０６を形成する。第１のガスであるＡｒガスをガス供給部２からマスフローコントローラー１２ａを介して細管６に供給し、高周波電源７から電極９に印加してプラズマ流１５を発生させる。第２のガス供給部３からプラズマ反応部４の内部にＣＦ_４ガスを供給し、断線部１０５の上部を覆っている保護膜１０４及び絶縁膜１０３を順次エッチングし、エッチング除去部１０６を形成する。エッチング除去部１０６の大きさは、プラズマの照射領域に相当し直径数百μｍとなる。

次に図４に示すように、配線再形成部１０７を形成する。第１のガスであるＡｒガスをガス供給部２からマスフローコントローラー１２ａを介して細管６に供給し、高周波電源７から電極９に所定の高周波電圧を印加してプラズマを発生させる。この場合のプラズマ流１５の先端温度を５０〜１００℃程度にするとよい。加熱用レーザ発振器３０は、集光光学系３２を介してレーザ光３３を断線部１０５に照射して加熱する。照射領域２１の温度を温度計測器３１でモニタリングし、約３００℃に到達したら、第２のガス供給部３からプラズマ反応部４の内部に（ＣＨ_３）_３Ａｌガス（トリメチルアルミニウムガス）を供給し、配線１０２の一部が重なるようにして配線再形成部１０７を形成する。ここで、プラズマで分解されたＡｌの前駆体は、プラズマの先端温度である５０〜１００℃では温度が低いため堆積せず、加熱用レーザ発振器３０で加熱した所望のレーザ照射領域２１においてのみ堆積して膜を形成する。

次に図５に示すように、絶縁膜１０８を形成する。第１のガスであるＡｒガスをガス供給部２からマスフローコントローラー１２ａを介して細管６に供給し、高周波電源７から電極９に所定の高周波電圧を印加してプラズマを発生させる。この場合のプラズマ流１５の先端温度を２００℃〜３５０℃にする。第２のガス供給部３からプラズマ反応部４の内部にＴＥＯＳガス（テトラテオシラン）を供給する。ここで、ＴＥＯＳガスは常温において液体であるため、第１のガスであるＡｒガスをバブリング用マスフローコントローラー１７から導入し、第２のガスをバブリングしながら供給口１４からプラズマ反応部４へ供給するとよい。上記した絶縁膜１０８は酸化シリコン膜であって、大きさはプラズマの照射領域１８に相当し直径数百μｍとなる。

このようにして液晶表示装置にとって致命的な欠陥である配線の断線部１０５を本発明の修正装置を用いて修復し、正常な機能を取り戻すことが可能となる。

以上、図２〜図５を用いて液晶表示装置の配線の欠損箇所のみを示して説明したが、以下、図６、７を用いて液晶表示装置の全体の構造を説明する。図６は液晶表示装置の構成を示す断面図である。図７は液晶のＴＦＴ画素部の平面図である。

まず図６に示すように一般に、液晶表示装置は一方のガラス基板３０１ａ上に形成された複数の画素部が形成されたＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板３１１と他方のガラス基板３０１ｂ上に形成された複数のカラーフィルター３０８が形成されたカラーフィルター基板３１２とを対向させて配置し、その間に液晶３１０を挟み込んだ構造である。ＴＦＴ基板３１１は、ガラス基板３０１ａにゲート配線３０５が形成され、その上にゲート絶縁層３０３が形成されている。そして、このゲート絶縁層３０３上であって、ゲート配線３０５に接続されたゲート電極の位置する領域にアイランド状の半導体層３０７（アモルファスシリコン膜）が形成されている。また図７において、この半導体層３０７の一方の端部に電極を介して接続されたドレイン配線３０４は、ゲート配線３０５と交差する方向に形成されている。半導体層３０７の他方の端部にはソース電極３０６が形成され、ソース電極３０６と透明導電膜からなる画素電極３０９とが接続されている。一対の隣接するゲート配線３０５と一対の隣接するドレイン配線３０４で囲まれた領域によって一画素の領域を構成している。

このように構成される画素部では、ゲート配線３０５からの信号によって薄膜トランジスタＴＦＴがオンされ、このオンされた薄膜トランジスタＴＦＴを通してドレイン配線３０４からの信号が画素電極３０９に供給されることになる。画素電極３０９は、カラーフィルター基板３１２側に形成された透明導電膜からなる対向電極３１３との間に電界を発生させ、液晶の分子３１０を駆動する。

液晶表示装置は、複数の成膜工程やエッチング工程を経て製造される。その過程で混入した異物やホトマスクなどの異常が配線間の短絡や配線の断線や膜の欠損や形状異常などが生じ、液晶表示装置の品質や、製造歩留りの低下を引き起こす。従って、液晶表示装置では、上記のような欠陥部を修正するための、極めて限られた領域のみを成膜またはエッチングすることが極めて重要であると考えられる。

本発明では、局所領域に成膜またはエッチングすることを可能とし、歩留り向上による製品コスト削減に寄与する。

以上、本実施例のプラズマ処理装置を詳細に説明したが、本実施例のプラズマ処理装置は、基本的には、被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、被処理物にプラズマを照射するプラズマ照射装置と、プラズマ照射装置により照射されるプラズマ照射領域内に加熱用光を照射する加熱用光照射装置と、を備えていればよい。

また、本実施例のプラズマ処理装置は、被処理物に反応性ガスを供給する反応性ガス供給装置と、被処理物の温度を計測する温度計測装置とを備えることができる。

本実施例のように加熱用光照射装置は加熱用レーザ光照射装置で加熱用光は加熱用レーザ光であることが好適であるが、実施例２において例示するようなランプを加熱用光照射装置として用いてもよい。

まず図８を用いて修正プロセスのフローを説明する。但し、第１の実施例で示した構成要素と共通する要素には同一の符号を付し、その説明を簡略化する。

まず、プラズマ反応部４の内部の圧力を圧力制御部２０で制御しながら排気を開始する（２０１）。次に、プラズマ生成用の第１のガスを供給して、プラズマの着火を実施する（２０２）。次に、レーザ光３３を試料１１に照射して所定の温度まで加熱を実施する（２０３）。レーザ光３３の照射の開始のタイミングは、温度計測器３１を用いて試料１１の表面の温度をモニタリングし、制御部４０で制御するとよい。次に、第２のガスの供給を実施する（２０４）。ここで、原料ガスの供給中は、試料１１にレーザ光３３を出射し続けてレーザ光照射領域２１の温度を保つようにする。プラズマで第２のガスは分解され堆積させる。また、第２のガス（原料ガス）を別のガスに切り替える変えることで材料をエッチングや積層することもできる。次に、第２のガス（原料ガス）の供給をとめる（２０５）。次に、レーザ照射を停止する（２０６）。次にプラズマをとめて、プラズマ生成用の第１のガスを供給も停止する（２０７）。次に、プラズマ反応部４の排気を止めて完了とする（２０８）。

次に図９を用いて、第２の実施例である修正方法について具体的な例にあげ説明する。なお、第２の実施例を実現する手段として図１に示す表示装置の修正装置を用いたが、本実施例における手段として限定されるものではない。

図９において、１１は試料、１５はプラズマ流、３３はレーザ光、１８はプラズマ照射領域、２１はレーザ照射領域、２２はプラズマ照射領域周辺である。

まず、試料１１はガラス基板とし、第１のガスはＡｒガスとし、第２のガスはＴＥＯＳガスとし、ＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜の形成を試みた。高周波電源９の投入電力を５０Ｗ、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１〜１０Ｌ/分としてプラズマ流の先端温度を５０〜１００℃になるように調整した。また、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ガスの流量は０．１５ｍＬ/分とした。ただし、ＴＥＯＳ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ローコントローラー１３ｂで制御した値である。細管６と試料１１の表面までの距離は、Ａｒプラズマ流１５が試料１１に接触するように約１０ｍｍに調整した。

はじめに、プラズマ生成用ガスであるＡｒガスを第１のガス供給部２から供給し、次に第２のガス供給部３からＴＥＯＳガスをＡｒのバブリングにより、細管６先端部付近に供給した。マスフローコントローラー１２aの流量計および反応空間４に配置された圧力計の値が安定した後、プラズマ点火装置に１０ｋＶの高電圧を印加して、プラズマ流１５を生成した。ここで、プラズマ照射領域１８は、数ｍｍであった。

次に、試料１１を局所的に加熱するためのレーザ発振器３０には、炭酸レーザ（波長１０.６μｍ）のパルスレーザを用いた。繰り返しは数十ｋＨｚであり、パルス幅は５〜２０ｎｓｅｃである。これは、基板上の局所にレーザ光３３を照射した際に、過昇温や照射部周辺の温度上昇を抑制するためである。レーザ照射部の温度上昇は、温度計測器３１で測定され、この温度測定値を制御部４０で管理して、レーザ発振器のパラメータを指示することで、レーザ照射部の温度管理を行う。ここでは、ＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜を形成するために成膜部温度を３００±２０℃で制御した。レーザの制御パラメータとしては、レーザの励起光源であるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の電流値、繰り返し周波数、レーザＯＮ／ＯＦＦがある。レーザ照射領域２１の温度を温度計測器３１で実時間計測し、ＬＥＤの電流値にフィードバックすることで安定したＳｉＯ_２成膜を試みた。加熱用レーザ発振器３０は、前記プラズマ着火前に成膜領域に照射し、所望の温度に到達させておく。ここでは、集光光学系３２に設置された可変スリットと１０倍の対物レンズを用いることで、レーザ照射領域２１を５０μｍ程度の大きさにした。レーザ照射領域２１はプラズマ照射領域１８内すなわちプラズマ照射領域１８より小さければよい。試料１１には、約６０μｍ径の領域に５００ｎｍ膜厚のＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜が形成されていることが、赤外分光法によって確認された。

試料１１の表面上に到達した反応前駆体は、レーザ光３３で昇温された部分で、不純物である水素Ｈや炭素Ｃの脱離反応が促進され、ＳｉＯ_２薄膜が形成される。しかし、プラズマで分解された前駆体は、レーザ照射領域２１以外のプラズマ照射領域１８およびその周辺にも堆積する可能性がある。そこで、当該領域に堆積した膜に対し、ピール試験による剥離評価と赤外分光法で確認したところ、密着力の低いポリマーが形成されていることを確認した。レーザ照射領域２１以外のプラズマ照射領域１８（５０〜１００℃以下）およびプラズマ照射領域周辺２２（５０℃以下）の温度が低く、ＳｉＯ_２薄膜を形成するために十分な温度がない（活性ではない）ためであり、ポリマー膜はブラシ洗浄処理を施すことで、前記ポリマー領域を除去し、レーザ照射領域２１のＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜を選択的に残すことができた。

以上をまとめると局所加熱を用いた成膜プロセスでは、プラズマで分解された原料ガスの前駆体が、レーザ照射領域２１の高温度領域に、堆積し、再結合して膜を形成する。その膜形成過程における、加熱による利点を以下に述べる。

（１）堆積前に試料１１の表面を加熱することは、表面に存在する不純物である水素や炭素の脱離反応を促し、基板表面を清浄化することができる。このため試料１１の表面には、本来の分子が活性化した状態で存在し、それらがプラズマで分解された前駆体と結合することができる。その結果、膜界面の密着力を高めることができる。

（２）プラズマで分解された前駆体は、試料１１の表面上でマイグレーションし、他の前駆体とぶつかり結合する。このプロセスでは、試料１１表面の温度が高いほど前駆体の動きが活発になり、衝突する確率が増加する。また、前駆体が表面エネルギーの高いところに密集する傾向がある。その結果、膜の密度を高めることができる。

（３）前駆体が試料１１表面を覆った後も、加熱した領域は、既に堆積した膜のエネルギーが高いため、（２）と同様の作用が得られ、膜厚方向の気相成長が促進される。その結果、成膜速度を高めることができる。

よって、試料１１の加熱された領域のみに密着性の良好でかつ緻密な膜を形成することが期待できる。また、レーザ照射領域２１以外の十分な温度がない領域では、密着性の低いポリマー膜が形成される。

本実施例によれば、第２のガスの供給（２０４）を、プラズマを着火（２０２）し、レーザ光３３を照射して加熱（２０３）をした後で行うことで、試料１１の加熱された領域のみ密着性の良好でかつ緻密な膜を形成することが期待でき、修正成功率が向上する。また、エッチングを行う場合も、第２のガス供給前に試料１１を加熱された領域のみエッチングの反応速度を速くすることができる。一般的に、温度を数十℃上げることで反応速度を数倍に向上させることができる。よって、エッチング時間を短くでき、タクトを短縮することができるため、修正コストを削減できる。また、本実施例によれば、加熱領域を小さくすることができ、正常部をあやまって破損してしまうおそれがない。そのため、修正成功率が高く、製品の歩留り向上に貢献できる。

ここで、本実施例の加熱手段には、レーザ光３３を用いた。レーザ光は数ｎｍに集光するもこともでき、局所領域に短い時間でエネルギーを与えて加温することができる。そのため、本実施例では好適な手段として用いたがそれに限定されるものではなく、赤外ランプや紫外ランプや可視光のランプで加熱してもよい。もちろん、他の実施例においても赤外ランプや紫外ランプや可視光のランプで加熱してもよい。

次に図１０を用いて、本発明の第３の実施例を説明する。但し、第１の実施例で示した構成要素と共通する要素には同一の符号を付し、その説明を簡略化する。

第３の実施例が第１の実施例と異なる点は、加熱用レーザ発振器３０のレーザ光３３が、プラズマ流１５と同軸で試料１１に対して垂直に入射する点である。図１０は、本実施例の表示装置の修正装置の構成を示している。加熱用レーザ発振器３０は、細管６の内部をレーザ光３３が通過するように配置され、レーザ光３３は細管６を通過する前に集光光学系３２を介して集光される。

すなわち、本実施例のプラズマ処理装置は、加熱用光照射装置から照射される加熱用光の光軸と、プラズマ照射装置から照射されるプラズマの射出軸が一致しているものである。

本実施例によれば、レーザ光３３をプラズマ流１５と同軸で試料１１に垂直入射で照射することで、レーザ光３３での加熱領域の温度分布が均一になり、高品質な膜形成が可能になる。また、プラズマ照射領域１８とレーザ照射領域２１の間の位置決めが不要であり、位置決め精度が向上することで、微細なパターン欠陥の修正も可能となり、製品の歩留り向上に貢献できる。

次に図１１を用いて、本発明の第４の実施例を説明する。但し、第１の実施例で示した構成要素と共通する要素には同一の符号を付し、その説明を簡略化する。

第４の実施例が第１〜３の実施例と異なる点は、少なくとも２つの異なる波長のレーザ光３３を照射する点である。すなわち、本実施例のプラズマ処理装置は、加熱用レーザ光照射装置から照射されるレーザ光が複数の波長を含むものである。

図１１は、第１の加熱用レーザ発振器３０と第２の加熱用レーザ発振器５０がそれぞれ異なる経路で試料１１に照射される構成を示した図である。第１の加熱用レーザ発振器３０と第２の加熱用レーザ発振器５０は、たとえば、試料１１の照射領域に照射するように４５度に対向して配置するとよい。第１の加熱用レーザ発振器３０と第２の加熱用レーザ発振器５０は、レーザ照射の開始と停止のタイミングの制御とレーザ種類を切り替え動作の制御をしている制御部４０に接続されている。第１の加熱用レーザ発振器３０は、集光光学系３２を通過して試料１１に照射する。第２の加熱用レーザ発振器５０は、集光光学系５２を通過して試料１１に照射する。

本実施例によれば、異なる波長のレーザ光を照射可能とすることで、第１の加熱用レーザ発振器３０で試料１１を加熱後、膜が堆積し始めてレーザ光の吸収率が変化しても、異なる波長の第２の加熱用レーザ発振器５０で、堆積した膜の光吸収率を高くすることができる。レーザ波長の切り替えに時間を要しないことから、局所領域の表面温度を保ったまま成膜を続行可能であり、高品質な膜を得ることができる。また、適用可能な成膜材料の選択肢が拡がり、修正可能な欠陥種類が増加する。よって、本実施例では一回の処理工程で多層構造の修正が可能であり、マスクを取り替える段取り時間が削減できる。

前述の実施例１では図３のエッチング除去部１０６の除去および図５の絶縁膜１０８の形成にはレーザ光を用いていないが、本実施例の複数の加熱用レーザ発振器を用いて、図３のエッチング除去部１０６の除去および図５の絶縁膜１０８の形成をレーザ波長の異なるレーザ光を用いて行ってもよい。もちろん、可能であれば一つの加熱用レーザ発振器を用いて図３のエッチング除去部１０６の除去および図５の絶縁膜１０８の形成を行ってもよい。

なお、レーザ波長およびレーザ種類の切り替えは試料１１に合わせて行うことが好ましく、切り替えのタイミングや備え付けるレーザ種類、数量は限定されるものではない。

次に図１２を用いて第５の実施例を説明する。但し、第１〜４の実施例で示した構成要素と共通する要素には同一の符号を付し、その説明を簡略化する。

第５の実施例が第１〜４の実施例と異なる点は、第１の加熱用レーザ発振器３０と第２の加熱用レーザ発振器５０の入射軸を同軸にして試料１１にレーザ光を照射した点である。すなわち、本実施例のプラズマ処理装置は、加熱用レーザ光照射装置から照射されるレーザ光が複数の波長を含み、かつ、複数の波長のレーザ光発振器が同軸に配置されたものである。

図１２は、第１の加熱用レーザ発振器３０と第２の加熱用レーザ発振器５０同じ経路で試料１１にレーザ光を照射する構成を示した図である。第１の加熱用レーザ発振器３０と第２の加熱用レーザ発振器５０は、それぞれの集光光学系３２、５２で集光されて光路変更部６０を通過して、試料１１に同軸で照射することが可能な配置で構成されている。光路変更部６０は、内部に第１の加熱用レーザ発振器３０のレーザ光３３を透過するフィルタと第２の加熱用レーザ発振器５０のレーザ光５３を反射するミラーなどで構成されている（図示なし）。光路変更部６０は、第２の加熱用レーザ発振器５０が第１の加熱用レーザの照射軸と同軸になるように光学調整しておく必要がある。また、第１の加熱用レーザ発振器３０と第２の加熱用レーザ発振器５０は、レーザ照射のＯＮとＯＦＦの制御、レーザを切り替える動作の制御をしている制御部４０に接続されている。また、２つの加熱用レーザに対して発振源をそれぞれ配置した構成となっているが、ＹＡＧレーザのように１０６４ｎｍとその半分の波長（５３２ｎｍ）や４分の１波長（２６２ｎｍ）をひとつの発振源で切り替えられる場合は、発振源はひとつでもよい。

本実施例によれば、同一方向から異なる波長のレーザ光が、試料１１に照射されるため、レーザ光の切り替えによる軸ずれが小さく、レーザ照射領域２１の位置決め精度が向上する。よって、レーザ照射領域の寸法形状が向上し、修正成功率の向上に貢献する。

次に図１３を用いて、本発明の第６の実施例を説明する。但し、第１〜５の実施例で示した構成要素と共通する要素には同一の符号を付し、その説明を簡略化する。

第６の実施例が第１の実施例と異なる点は、試料１１のプラズマ照射領域１８とプラズマ照射領域周辺２２を試料の裏面から冷却する機構を備えている点である。すなわち、本実施例のプラズマ処理装置は、被処理物の被処理部および被処理部周辺の温度を制御する冷却装置を備えるものである。

まず図１３は、冷却媒体を通す配管８０２もつ基板ステージ上に配置された試料１１を修正している様子を示した図であり、図１３（ａ）は、試料１１を正面からみた図であり、図１３（ｂ）は、試料１１を上面からみた図である。基板ステージ８０１に、冷却媒体を通過させるための配管８０２が通っている。配管８０２は、新しい冷却媒体（図示なし）が供給する入り口８０４と排出するための出口８０５を備えている。冷却媒体として、水などの液体や圧縮空気、Ｈｅ、Ａｒなどの不活性ガスを用いることができる。冷却媒体は装置の外部に設けられた熱交換器（図示なし）で一定の温度に調整された後、入り口８０４から供給し出口８０５から排出される。

配管８０２は入り口８０４から出口８０５まで貫通しており、基板ステージ８０１の試料１１の全面を網羅するように蛇行して配置されている。基板ステージ８０１の内部には、熱電対などの温度計測器８０３が少なくともひとつ設置され、温度計測器８０３は制御部４０に接続している。基板ステージ８０１は、熱伝達率の高いＡｌやＦｅやＭｏの金属材料で構成されることが好ましいがこれら材料に限定されない。また、基板ステージ８０１の表面には、試料１１の裏面との熱の伝達効率上げるために基板ステージ８０１の表面にＡｕやＡｇをコーティングしてもよい。

以下、本実施例の装置を用いて修正する方法を説明する。まず、冷却媒体の入り口８０４から、２５℃に温度調整された水を供給し、基板ステージ８０１の温度を２５〜５０℃以下にする。このときの温度計測は、基板ステージ８０１内部の熱電対８０３で測定し、基板ステージ内の温度分布が一定になったことがわかるようにする。その後、試料１１をセッティングし、第１〜５の実施例で示した修正装置および修正方法を用いて修正をおこなう。

本実施例によれば、基板ステージ８０１の冷却を行うことで、プラズマ照射時間が累積することにより、プラズマ照射領域１８とプラズマ照射領域周辺２２が、蓄熱することを抑えることができる。前記蓄熱による試料１１のそりや破損を防ぐことができ修正時の製品の品質が向上する。また、ＰＥＴやポリカーボネイトなどの低融点材料を基板材料に用いるフレキシブルディスプレイや有機ＥＬなどの表示装置回路パターンの欠損箇所の修正に好適である。

本発明の実施例では、試料１１を全面的に冷却する例を示したが、プラズマ照射領域１８やプラズマ照射領域周辺２２の試料１１の温度を調整することができるのであれば、冷却領域が試料１１よりも小さくてよく、ペルチェ素子などを直接試料１１の裏面に挿入し、押し当てて冷却してもよい。また、基板ステージ側に複数のペルチェ素子を配置しておいてもよい。

本実施例によれば、基板サイズが１ｍを超える大型パネルなどの表示装置のパターン欠陥を修正する場合でも、基板ステージに大規模な冷却装置を製作する必要がなく、冷却できるため製造コストが削減できる。

次に図１４、図１５を用いて、本発明の第７の実施例を説明する。但し、第１〜６の実施例で示した構成要素と共通する要素には同一の符号を付し、その説明を簡略化する。

第７の実施例が第６の実施例と異なる点は、試料１１のプラズマ照射領域１８やプラズマ照射領域周辺２２をプラズマ照射側から部分的に冷却する点である。すなわち、本実施例のプラズマ処理装置も、被処理物の被処理部および被処理部周辺の温度を制御する冷却装置を備えるものであるが、第６の実施例とは冷却の方法が異なっている。

まず図１４は、本実施例を実現する装置の全体構成を示している。図１５はプラズマ流１５と冷却媒体２５とレーザ光３３の位置関係を拡大して表している。図１５(ａ)は、冷却媒体２５および第２のガスを試料１１にプラズマ流１５とともに供給する様子を試料１１の正面からみた断面図である。図１５(ｂ)は、冷却領域１９とプラズマ照射領域１８とレーザ照射領域２１の位置関係を説明するための上面図である。

図１４において、本装置の冷却機構の構成は、第３のガスを供給部２３と第２のガス供給部３がそれぞれ開閉バルブ２８ａ、２８ｂを介してガス供給制御部２７に接続されている。ガス供給制御部２７には、細管６の外周に二重に配管された管２４が出ており、試料１１に対して垂直に第２のガスと第３のガスを供給するように配置されている。また、ガス供給制御部２７は、それぞれのガスを単独で管２４へ供給することができ、それぞれのガスを混合して所定の割合で管２４へ供給することもできるマスクフローコントローラーを内蔵している。ここで、第３のガスは、試料１１を冷却させるためのガスであってＡｒやＨeなどの不活性ガスが好ましい。ここで、第１のガスと第３のガス種が同じである場合は、第１のガス供給部２から配管を分岐して開閉バルブ２８ａとガス供給制御部２７に供給する構成でもよい。非接触式の温度計測器３４は、プラズマ照射領域１８とプラズマ照射領域周辺２２の温度を計測可能な位置に配置され、制御部４０に接続されている。

図１５（ａ）において、管２４の大きさは、細管６の外径よりも数ｍｍ大きくする。細管６と管２４の材質は、第２のガスの反応性に対して耐性のある材質であることが望ましく、フッ素系樹脂や石英を用いるとよい。ただし、管２４の材質は石英に限定されず、供給する第２のガスの反応性に対して耐性のある材質であることが望ましい。細管６は、管２４の内部に挿入し、管２４の噴出し口よりも数ｍｍ長く突き出して配置ほうが好ましい。細管６は、管２４よりも突き出しているため、この配置では管２４の材質に依らず安定的にプラズマ流１５を噴出できる。

次に本実施例の装置を用いて修正する方法を以下に説明する。まず、管２４から第３のガスを供給し、大きさが直径数十ｍｍの冷却領域１９を形成する。次に、プラズマの着火を行い細管６からプラズマ流１５を噴出し、プラズマ照射領域１８を形成する。プラズマ照射領域１８の大きさは直径数ｍｍで先端温度は２００℃〜３００℃であっても、プラズマ照射領域１８は、１００℃以下に冷却することができ、レーザ照射領域２１と十分な温度差を保つことができる。プラズマ照射領域１８の温度は、温度計測器３４で計測し、第３のガスの流量や流速などの冷却条件をガス供給制御部２７で調整する。プラズマ照射領域１８やプラズマ照射領域周辺２２を冷却した領域１９の温度の計測には、非接触式の赤外温度計などの温度計測器３４を用いるとよい。次に、加熱用レーザ発振器３０によりレーザ光３３を照射し試料１１の欠陥箇所を加熱する。試料１１が所望の温度まで上昇したことを温度計測器３１で確認後、開閉バルブ２８ｂを開けて第２のガスをガス供給制御部２７で第３のガスと混合して管２４から供給する。この際、第２のガスと第３のガスを合わせた流量は、混合前と同じになるように、第２のガスを混合した分第３のガスの流量を少なくする。第２のガス供給時の流量の変化を小さくすることで、冷却領域１９の温度変化を小さくすることができる。堆積後は、まず第２のガスの供給側の開閉バルブ２８ｂを閉じて混合を停止してから第１のガスと第３のガスの供給を停止する。

本実施例によれば、プラズマ照射部側から第３のガスを噴出して冷却し、レーザ加熱後、第２のガスを供給して堆積およびエッチングすることで、レーザ照射領域２１のみ所定の温度まで加温でき、プラズマ照射領域１８、冷却領域１９との温度差を保つことが期待できる。プラズマ照射領域１８やプラズマ照射領域周辺２２の蓄熱が抑えられ、レーザ照射領域２１の修正形状精度が向上するため、より局所領域の修正が可能となり製品の歩留り向上に貢献できる。

以上、本発明の実施例を用いて説明してきたが、これまでの各実施例で説明した構成はあくまで一例であり、本発明は、技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。また、表示装置の基板平面が重心方向に対して直交する位置に配置した例を示したが、配置方向はそれらに限定されるものでない。それぞれの実施例で説明した構成は、施例で説明した構成は、互いに矛盾しない限り、組み合わせて用いてもよい。

本発明によるプラズマ処理装置により、たとえば、液晶表示装置などの電子回路パターンの欠損箇所の大きさに応じた修正が可能となり、これまで廃棄処分とされていた液晶表示装置などの製品を復活させることができるなど、工業利用上さらには環境維持の観点からその利するところは大きい。

１…プラズマ生成部、２…第１のガス供給部、３…第２のガス供給部、４…プラズマ反応部、５…開放部、６…細管、７…高周波電源、８…マッチングネットワーク、９…電極、１０…基板ステージ、１１…試料、１６…配管、１２ａ…マスフローコントローラー、 １２ｂ…マスフローコントローラー、１３…配管、１４…第２のガス供給口、１５…プラズマ流、１７…バブリング用マスフローコントローラー、１８…プラズマ照射領域、１９…冷却領域、２０…圧力制御部、２１…レーザ照射領域、２２…プラズマ照射領域周辺、２３…第３のガス供給部、２４…管、２５…ガス流、２６…配管、２７…ガス供給制御部、２８ａ、２８ｂ…開閉バルブ、３０…加熱用レーザ発振器、３１…温度計測器、３２…集光光学系、３３…レーザ光、３４…温度計測器、４０…制御部、１０１…ガラス基板、１０２…配線、１０３…ゲート絶縁膜、１０４…保護膜、１０５…断線部、１０６…エッチング除去部、１０７…配線再形成部、１０８…絶縁膜形成部、５０…加熱用レーザ発振器、５２…集光光学系、５３…レーザ光、２０１〜２０８…プロセスフロー、３０１ａ…ガラス基板、３０１ｂ…ガラス基板、３１１…ＴＦＴ基板、３１２…カラーフィルター基板、３１０…液晶の分子、３０８…カラーフィルター、３０５…ゲート配線、３０３…ゲート絶縁層、３０７…半導体層（アモルファスシリコン膜）、３０４…ドレイン配線、３０６…ソース電極、３０９…画素電極、３１３…対向電極、８０１…基板ステージ、８０２…配管、８０３…温度計測器、８０４…入り口、８０５…出口、

Claims (8)

1. 被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
   前記被処理物にプラズマを照射するプラズマ照射装置と、
   前記プラズマ照射装置により照射されるプラズマ照射領域内に加熱用光を照射する加熱用光照射装置と、
   を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
   前記被処理物に反応性ガスを供給する反応性ガス供給装置と、
   前記被処理物の温度を計測する温度計測装置と
   を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
3. 請求項１または２に記載のプラズマ処理装置であって、
   前記加熱用光照射装置は加熱用レーザ光照射装置であり、前記加熱用光は加熱用レーザ光であることを特徴とするプラズマ処理装置。
4. 請求項３に記載のプラズマ処理装置であって、
   前記加熱用レーザ光照射装置から照射される加熱用レーザ光は、波長１μｍ以上の赤外光かつパルス幅が１０ｍ秒以下であることを特徴とするプラズマ処理装置。
5. 請求項３または４に記載のプラズマ処理装置であって、
   前記加熱用レーザ光照射装置から照射されるレーザ光は複数の波長を含むこと
   を特徴とするプラズマ処理装置。
6. 請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載のプラズマ処理装置であって、
   前記加熱用光照射装置から照射される加熱用光の光軸と、前記プラズマ照射装置から照射されるプラズマの射出軸が一致すること
   を特徴とするプラズマ処理装置。
7. 請求項１ないし６のうちいずれか１項に記載のプラズマ処理装置であって、
   前記被処理物の被処理部および被処理部周辺の温度を制御する冷却装置
   を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
8. 被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理方法であって、
   プラズマ照射装置が、前記被処理物にプラズマを照射し、
   加熱用光照射装置が、前記プラズマ照射装置により照射されるプラズマ照射領域内に加熱用光を照射する
   ことを特徴とするプラズマ処理方法。

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