JP3149859U

JP3149859U - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JP3149859U
Application number: JP2009000497U
Authority: JP
Inventors: 竜大田口; 正久東
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2019-02-04

Abstract

【課題】プラズマ処理の均一性を図ると共に、放電集中等の異常放電を低減させるプラズマ製造装置を提供する。【解決手段】基板２０にプラズマ処理を行う処理室１０と、処理室１０の内部に配置され、基板２０を載置する接地電極１２と、接地電極１２と対向する電極板１６、電極板１６と面接触し、一部が処理室１０の内部から外部に露出する電極本体１４を有し、外部に露出する部分で高周波電源２４に接続される高周波電極１８と、処理室内部１０において、高周波電極１８の処理室１０への取り付け部から、高周波電極１８の側面を囲むように配置された、表面粗さＲａが２０μｍ以上の金属溶射被膜３１を含むシールド部材３０ａ，３０ｃとを備える。【選択図】図１

Description

本考案は、電極間に生成されたプラズマによりプラズマＣＶＤやプラズマエッチング等の処理を行うプラズマ処理装置に関する。

図６に示すように、エクスターナル型の高周波電極（１４，１６）を有するプラズマ処理装置（プラズマ成膜装置）１０１は、基板２０にプラズマ処理を行う処理室１０と、処理室１０の内部に配置され、基板２０を載置する接地電極１２と、接地電極１２と対向する電極板１６、電極板１６と面接触し、一部が処理室１０の内部から外部に露出する電極本体１４を有し、外部に露出する部分で高周波電源２４に接続される高周波電極（１４，１６）とを有する。

高周波電力が高周波電極（１４，１６）の裏面から供給され、所定のガスが処理室１０内に供給されることで、接地電極１２及び高周波電極（１４，１６）の間にプラズマが生成される。生成されたプラズマにより、基板２０がプラズマ処理される（例えば、特許文献１等参照。）。

ところが、プラズマ処理装置１０１を用いてプラズマＣＶＤを繰り返すと、高周波電極（１４，１６）の側面から高周波電極（１４，１６）と処理室１０の取り付け部に渡ってＣＶＤ膜が付着堆積する。そして、一定の許容量を超えるとＣＶＤ膜が剥離し基板２０上に落ち不良の原因となると共に、異常放電の原因となっていた。

プラズマエッチングの場合は、プラズマＣＶＤの場合に比して量は少ないものの、長時間のプラズマエッチングを何度も繰り返した場合、プラズマエッチングによる中間生成物や反応生成物等が、同様に、高周波電極（１４，１６）の側面から高周波電極（１４，１６）と処理室１０の取り付け部に渡って付着堆積するので、程度の差はあるものの、中間生成物や反応生成物等の薄膜が剥離し基板２０上に落ち不良の原因となると共に、異常放電の原因となっていた。

特開２０００−１３８１６９号公報

本考案の目的は、プラズマ処理装置内に付着堆積した薄膜の剥離を防止し、薄膜の剥離に起因する異常放電を低減させることを目的とする。

本考案の態様は、（イ）基板にプラズマ処理を行う処理室と、（ロ）処理室の内部に配置され、基板を載置する接地電極と、（ハ）接地電極と対向する電極板、電極板と面接触し、一部が処理室の内部から外部に露出するように処理室へ取り付けられた電極本体を有し、電極本体の外部に露出する部分で高周波電源に接続される高周波電極と、（ニ）処理室内部において、少なくとも高周波電極の側面を囲む、表面粗さＲａ２０μｍ以上の金属溶射被膜を含むシールド部材とを備えるプラズマ処理装置であることを要旨とする。

本考案によれば、プラズマ処理装置内に付着堆積した薄膜の剥離を防止し、薄膜の剥離に起因する異常放電を低減させることができる。

実施の形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面図である。実施の形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す一部拡大断面図である。実施の形態に係るプラズマ処理装置の高周波電極の主面に平行に切った断面図である。他の実施の形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面図である。図４に示したプラズマ処理装置の一部を拡大した断面図である。従来のプラズマ処理装置の一例を示す断面図である。

以下に、実施形態を挙げて本考案の説明を行うが、本考案は以下の実施形態に限定されるものではない。尚、図中同一の機能又は類似の機能を有するものについては、同一又は類似の符号を付して説明を省略する。

〔プラズマ処理装置〕
図１に示すように、本考案の実施形態に係るプラズマ処理装置は、基板２０にプラズマ処理を行う処理室１０と、処理室１０の内部に配置され、基板２０を載置する接地電極１２と、接地電極１２と対向する電極板１６、電極板１６と面接触し、一部が処理室１０の内部から外部に露出するように処理室１０へ取り付けられた電極本体１４を有し、電極本体１４の外部に露出する部分で高周波電源２４に接続される高周波電極１８と、処理室１０内部において、電極本体１４の処理室１０への取り付け部から、高周波電極１８の側面を囲む、表面粗さＲａ２０μｍ以上の金属溶射被膜３１を含むシールド部材３０ａ，３０ｃとを備えるプラズマ成膜装置１である。ここで「表面粗さＲａ」はJIS B 0601-1994に規定する算術平均粗さである。図１に示すように、電極本体１４の側面は、電極板１６の側面と共通な面をなすように、電極板１６と面接触している。そして、電極板１６と電極本体１４とを有する高周波電極１８が、プラズマを生成するプラズマ空間２６を挟むように接地電極１２と対向し、処理室１０の筐体にスペーサ２２を介して取り付けられている。

処理室１０は、プラズマ反応により基板２０にプラズマ処理を行う真空チャンバである。高周波電力が高周波電極１８に接続された高周波電源２４から供給され、ガスが高周波電極１８内部（図示省略）を介して処理室１０内に供給されることで、接地電極１２及び高周波電極１８の間のプラズマ空間２６にプラズマが生成される。

図３に示すように、シールド部材３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは、処理室１０内の断面長方形状の電極本体１４の４辺を囲むように配置されている。

図２に示すように、断面長方形状のシールド部材３０ａ、３０ｃは、シールド部材３０ａ、３０ｃの表面に、表面粗さＲａ２０μｍ以上で金属溶射被膜３１が形成されている。プラズマ成膜装置１内に付着堆積した薄膜の剥離を防止するためである。金属溶射被膜３１の表面粗さＲａが大きいほどプラズマ成膜装置１内に付着堆積した薄膜の剥離を防止することができる。金属溶射被膜３１の表面粗さＲａの上限は特に制限されないが１００程度である。シールド部材３０ｂ、３０ｄの表面にも同様に金属溶射被膜３１が形成されている。

金属溶射被膜３１の被膜条件は特に制限されないが、例えば以下の条件、
（１）被膜材料がアルミニウムの場合、膜厚３００μｍ程度、表面粗さＲａ３０μｍ程度、
（２）被膜材料がニッケル（Ｎｉ）／アルミニウム（Ａｌ）合金の場合、膜厚１５０μｍ程度、表面粗さＲａ２７μｍ程度、
（３）被膜材料がニッケル（Ｎｉ）／アルミニウム（Ａｌ）合金の場合、膜厚３００μｍ程度、表面粗さＲａ６０μｍ程度
でアーク式アルミニウム溶射被膜が施されることが好ましい。

図６に示す従来のプラズマ成膜装置１０１は、処理室１０内にガスを供給しつつ、高周波電源２４から高周波電極（１４，１６）に高周波電流を通電してプラズマを発生させるプラズマ処理を繰り返すと、プラズマ成膜装置１０１内に付着堆積した薄膜の剥離が生じ、薄膜の剥離に起因する異常放電が生じる傾向があった。異常放電等が発生した場合、プラズマ成膜装置１０１のヒータ（図示省略）を冷却した後に処理室１０を開放し、接地電極１２、高周波電極（１４，１６）、処理室１０内を清掃するといったメンテナンスが必要であった。清掃時間とその後のヒータの加熱時間を含めると、長い場合で８時間程度メンテナンスに時間がかかっていたことより、装置の稼働率を大幅に悪化させていた。近年の生産量拡大に応じたプロセスの高速化が余儀なく、高性能化を目的とした出力向上等により、異常放電等が発生しやすくなっていた。

一方、本考案の実施形態に係るプラズマ成膜装置１は、表面粗さＲａが大きい金属溶射被膜３１を、シールド部材３０ａ〜３０ｄの表面に設けることで、プラズマ成膜装置１内に付着堆積した薄膜の剥離を防止し、薄膜の剥離に起因する異常放電を低減させることができる。

以上により、基板２０の表面がプラズマ処理される。プラズマ処理装置及びそれを用いる基板２０のプラズマ処理方法は、例えば太陽電池の反射防止膜の形成、薄膜太陽電池の薄膜形成、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）薄膜形成、半導体薄膜形成等に用いられる。

（その他の実施形態）
上記のように、本考案の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの考案を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば図１のプラズマ成膜装置１では、図２に示すように断面長方形状のシールド部材３０ｃを、処理室１０内部の高周波電極１８の取り付け部に、高周波電極１８の側面を囲むように配置した。しかし、図４及び図５に示すように、表面粗さＲａ２０μｍ以上の金属溶射被膜３１Ａを備える断面Ｌ字状のシールド部材３０Ａａを、高周波電極１８の側面から処理室１０の高周波電極１８の取り付け部の内壁（天井部分）に連続するように配置してもよい。図４及び図５に例示したプラズマ成膜装置１Ａによれば、シールド部材の形状をＬ字状とすることでシールド効果が上がるからである。また金属溶射被膜３１Ａは、金属溶射被膜３１よりも表面積が拡いため、処理室１０内に付着堆積した薄膜の剥離をより効果的に防止できるからである。

又、上記の実施形態では、太陽電池の反射防止膜の形成、薄膜太陽電池の薄膜形成、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）薄膜形成、半導体薄膜形成等の基板２０の表面にプラズマＣＶＤにより成膜を行うプラズマ成膜装置について例示したが、本考案のプラズマ処理装置は、プラズマ成膜装置に限定されるものではない。例えば、基板２０の表面に選択的な溝を形成したり、基板２０の表面から薄膜を除去したりするプラズマエッチング等にも、長時間のプラズマエッチングを行う場合等において、本考案のプラズマ処理装置は適用可能である。

したがって、本考案の技術的範囲は上記の説明から妥当な実用新案登録請求の範囲に係わる考案特定事項によってのみ定められるものである。

本考案は、半導体製造、液晶パネル製造、太陽電池製造等、特に太陽電池の反射防止膜の形成、薄膜太陽電池の薄膜形成、ＴＦＴ薄膜形成、半導体薄膜形成等のプラズマＣＶＤ、あるいは、基板の表面に選択的な溝を形成したり、基板の表面から薄膜を除去したりするプラズマエッチング等のドライプロセスの分野に適用できる。

１０…処理室
１２…接地電極
１６…電極板
１４…電極本体
１８…高周波電極
２０…基板
２２…スペーサ
２４…高周波電源
２６…プラズマ空間
３０ａ〜３０ｄ…スペーサ
３１…金属溶射被膜

Claims

基板にプラズマ処理を行う処理室と、
前記処理室の内部に配置され、前記基板を載置する接地電極と、
前記接地電極と対向する電極板、前記電極板と面接触し、一部が前記処理室の内部から外部に露出するように前記処理室へ取り付けられた電極本体を有し、前記電極本体の前記外部に露出する部分で高周波電源に接続される高周波電極と、
前記処理室内部において、少なくとも前記高周波電極の側面を囲む、表面粗さＲａ２０μｍ以上の金属溶射被膜を含むシールド部材
とを備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
前記電極本体の側面が、前記電極板の側面と共通な面をなすように、前記電極板と面接触してい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。
前記シールド部材が、前記高周波電極の側面から、前記電極本体の前記処理室への取り付け部を経由して、更に、前記処理室の天井部分まで延長形成されてい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。