JPH09320799A - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents

プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法

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JPH09320799A
JPH09320799A JP13165696A JP13165696A JPH09320799A JP H09320799 A JPH09320799 A JP H09320799A JP 13165696 A JP13165696 A JP 13165696A JP 13165696 A JP13165696 A JP 13165696A JP H09320799 A JPH09320799 A JP H09320799A
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JP
Japan
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substrate
glass substrate
plasma
mounting stage
substrate mounting
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JP13165696A
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English (en)
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Kazuhiro Ohara
和博 大原
Kenji Anjo
健二 安生
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマ処理を基板の全面で均一に行なう。 【解決手段】 基板載置ステージ11の基板載置面11
aを凹面形状にし、基板載置ステージ11に高周波電源
12を接続し、基板載置ステージ11の温度調節を行な
う温調器13を設け、基板載置ステージ11に伝熱ガス
供給孔14を設け、伝熱ガス供給孔14に一定圧力のH
eガスを供給する伝熱ガス供給装置18を設け、基板載
置ステージ11の外周部に絶縁体19を設け、絶縁体1
9を処理室20に取り付け、処理室20にベローズ22
を介して昇降板21を取り付け、昇降板21と処理室2
0との間にバネ23を設け、昇降板21を昇降するエア
シリンダ24を設け、昇降板21に基板クランプ25を
取り付け、処理室20に基板載置ステージ11と対向す
る対向電極26を取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は薄膜トランジスタ
(TFT)を有する液晶表示装置等を製造する場合にド
ライエッチング処理、プラズマCVD処理、スパッタ成
膜処理などを行なうプラズマ処理装置およびプラズマ処
理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は従来のプラズマ処理装置を示す概
略断面図である。図に示すように、基板載置ステージ1
に高周波電源2が接続され、基板載置ステージ1の温度
調節を行なう温調器3が設けられ、基板載置ステージ1
に伝熱ガス供給孔4が設けられ、伝熱ガス供給孔4に所
定圧力のHeガスを供給する伝熱ガス供給装置(図示せ
ず)が設けられ、基板載置ステージ1の外周部に絶縁体
5が設けられ、絶縁体5が処理室6に取り付けられ、基
板載置ステージ1の上方に基板クランプ7が設けられ、
処理室6に基板載置ステージ1と対向する対向電極8が
取り付けられている。
【0003】このプラズマ処理装置によるドライエッチ
ング処理においては、液晶表示装置のガラス基板9を基
板クランプ7でクランプし、真空雰囲気とした処理室6
内に処理ガスを導入した状態で、対向電極8をアース電
位にし、高周波電源2から基板載置ステージ1に高周波
電力(RF)を印加すると、基板載置ステージ1と対向
電極8との間にプラズマ10が形成され、処理ガスの電
離や解離過程によって化学的に反応性の高いイオンやラ
ジカル(中性活性種)が生成され、これらの活性粒子が
物理的あるいは化学的にガラス基板9上の被処理膜に作
用して、ガラス基板9上の被処理膜の所望部分がエッチ
ング除去される。
【0004】ところで、プラズマエッチング処理におい
ては、イオンやラジカルの被処理膜との化学反応速度は
ガラス基板9の温度に依存して変化するから、処理速度
の安定化やマスクパターンに忠実ないわゆるサイドエッ
チング量が制御された処理を実現するためには、処理中
のガラス基板9の温度を常に適正な温度に制御する必要
がある。また、プラズマCVD処理、スパッタ成膜処理
などにおいては、ガラス基板9上に形成する膜の粒径、
反射率、抵抗値などをある一定の範囲で実現するため
に、処理中のガラス基板9の温度を常に適正な温度に制
御する必要がある。このため、温調器3により基板載置
ステージ1の温度を制御している。
【0005】しかし、プラズマ処理中にはガラス基板9
の表面での化学反応熱やプラズマ10からのイオン衝撃
による入熱のほか、プラズマ10で加熱された処理室6
の内壁からの熱ふく射による入熱があり、しかも真空雰
囲気中ではガラス基板9と基板載置ステージ1との熱通
過率が小さいから、ガラス基板9の温度の制御が困難と
なる。このため、基板クランプ7によりガラス基板9の
周辺部を基板載置ステージ1に密着させるとともに、伝
熱ガス供給孔4を介して基板載置ステージ1とガラス基
板9との間に伝熱ガスであるHeガスを供給し、所定の
温度に制御した基板載置ステージ1とガラス基板9との
熱的接触を高めている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなプ
ラズマ処理装置においては、基板載置ステージ1とガラ
ス基板9との間にHeガスを供給するためには、プラズ
マ10側の処理圧力に比較してHeガスの圧力を一桁以
上高くする(100〜500Pa)必要があるから、ガ
ラス基板9が基板載置ステージ1に対して凸に反り、ガ
ラス基板9の厚さが0.7mm、縦横の長さが550m
m、650mmの場合には、ガラス基板9の反り量は2
0〜30mmに達する。このため、基板載置ステージ1
とガラス基板9との間隔がガラス基板9の中央部で大き
くなるから、ガラス基板9の中央部の温度が上昇するの
で、ガラス基板9の表面の温度分布が不均一になり、ま
た基板載置ステージ1に高周波電力を印加したとき、高
周波電流はプラズマシース、ガラス基板9、Heガス領
域をコンデンサとみなして流れるから、コンデンサ容量
が小さくなるガラス基板9の中央部では高周波電流が流
れにくくなり、ガラス基板9の周辺部では高周波電流が
流れやすくなる。したがって、プラズマ処理がガラス基
板9の表面で不均一になる。とくに、ガラス基板9が大
型化すると、ガラス基板9の反り量が大きくなるから、
プラズマ処理はさらに不均一になる。
【0007】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたもので、プラズマ処理を基板の全面で均一に行なう
ことができるプラズマ処理装置、プラズマ処理方法を提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明においては、温度制御が可能な基板載置ステ
ージと、上記基板載置ステージと基板との間に伝熱ガス
を供給する伝熱ガス供給手段とを有するプラズマ処理装
置において、上記基板載置ステージの基板載置面を凹面
形状にし、上記基板の周辺部をクランプする基板クラン
プを設ける。
【0009】また、温度制御が可能な基板載置ステージ
と基板との間に伝熱ガスを供給するプラズマ処理方法に
おいて、上記基板載置ステージの凹面形状の基板載置面
上に上記基板を載置し、上記基板の周辺部を基板クラン
プによりクランプする。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係るプラズマ処理
装置を示す概略断面図である。図に示すように、基板載
置ステージ11の基板載置面11aが凹面形状にされて
おり、基板載置ステージ11に高周波電源12が接続さ
れ、基板載置ステージ11に熱媒体を供給して基板載置
ステージ11の温度調節を行なう温調器13が設けら
れ、基板載置ステージ11に伝熱ガス供給孔14が設け
られ、伝熱ガス供給孔14にHeガスを供給する伝熱ガ
ス供給源(図示せず)が設けられ、伝熱ガス供給源と伝
熱ガス供給孔14との間に流量制御器15が設けられ、
流量制御器15と伝熱ガス供給孔14との間の圧力を検
出する圧力計16が設けられ、圧力計16と伝熱ガス供
給孔14との間に絞り弁17が接続され、伝熱ガス供給
源流、量制御器15、圧力計16、絞り弁17等で伝熱
ガス供給装置18が構成されている。また、基板載置ス
テージ11の外周部に熱不良導体からなる絶縁体19が
設けられ、絶縁体19が処理室20に取り付けられ、処
理室20にベローズ22を介して昇降板21が取り付け
られ、昇降板21と処理室20との間にバネ23が設け
られ、昇降板21を昇降するエアシリンダ24が設けら
れ、昇降板21に基板クランプ25が取り付けられ、基
板クランプ25が基板載置ステージ11の上方に位置
し、処理室20に基板載置ステージ11と対向する対向
電極26が取り付けられている。
【0011】つぎに、図1に示したプラズマ処理装置を
用いたプラズマ処理方法、すなわち本発明に係るプラズ
マ処理方法について説明する。まず、エアシリンダ24
を伸長して、基板クランプ25を上昇した状態で、ガラ
ス基板9を図1紙面左右方向から基板載置ステージ11
と基板クランプ25との間に挿入し、ガラス基板9を基
板載置面11a上に載置する。この場合、ガラス基板9
は自重により基板載置面11aの凹面形状に沿って変形
する。つぎに、エアシリンダ24を縮小して、基板クラ
ンプ25を下降し、基板クランプ25でガラス基板9の
周辺部をクランプする。すなわち、ガラス基板9の周辺
部を上下方向および水平方向につまり図1紙面上下方
向、図1紙面左右方向および図1紙面と直角な方向に拘
束する。この状態で、真空雰囲気とした処理室20内に
処理ガスを導入する。また、流量制御器15によるHe
ガスの流量制御と絞り弁17の開度制御により所定圧力
のHeガスを基板載置ステージ11とガラス基板9との
間に供給する。この場合、絞り弁17を通ったHeガス
を排気装置(図示せず)により装置外に排気する。つぎ
に、対向電極26をアース電位にし、高周波電源12か
ら基板載置ステージ11に高周波電力(RF)を印加す
ると、基板載置ステージ11と対向電極26との間にプ
ラズマが形成され、ガラス基板9上の被処理膜の処理を
行なうことができる。
【0012】このようなプラズマ処理装置、プラズマ処
理方法においては、ガラス基板9が基板載置面11aの
凹面形状に沿って変形し、しかもガラス基板9の周辺部
がクランプされるから、基板載置ステージ11とガラス
基板9との間にHeガスを供給したとしても、ガラス基
板9が基板載置ステージ11に対して凸に反ることがな
く、ガラス基板9が基板載置ステージ11の基板載置面
11aに密着した状態となる。このため、基板載置ステ
ージ11とガラス基板9との間隔がガラス基板9の全面
で均一になるから、ガラス基板9の表面の温度分布が均
一になり、また基板載置ステージ11に高周波電力を印
加したとき、ガラス基板9の全面に高周波電流が均一に
流れるので、ガラス基板9の近傍のプラズマ密度(イオ
ンやラジカルの密度)やガラス基板9へ入射するイオン
エネルギがガラス基板9の全面で均一になる。したがっ
て、ガラス基板9が大型化したとしても、プラズマ処理
をガラス基板9の全面で均一に行なうことができる。ゆ
えに、たとえばドライエッチング処理の場合には、エッ
チング速度の分布、パターン精度、下地膜やマスクとの
選択比を向上することができる。また、ガラス基板9の
中央部の温度が高くなることがないから、ガラス基板9
上に形成されたエッチングレジストが軟化することがな
いので、高電力の高周波電力を印加することができるた
め、スループットが向上する。また、ガラス基板9の中
央部と周辺部とのプラズマ処理の差が小さいから、プラ
ズマ処理条件が多少変化しても適切に処理することがで
きるので、プロセスの安定性が向上する。
【0013】なお、上述実施の形態においては、基板が
ガラス基板9の場合について説明したが、基板は薄膜ト
ランジスタ(TFT)基板のみならずカラーフィルタ基
板の場合にも本発明を適用することができる。また、上
述実施の形態においては、基板載置ステージ11に高周
波電力を印加したが、対向電極に高周波電力を印加して
もよい。また、上述実施の形態においては、伝熱ガスと
してHeガスを用いたが、伝熱ガスとして他のガスを用
いてもよい。また、本発明はドライエッチング処理のみ
ならずプラズマCVD処理やスパッタ成膜処理などに適
用することができる。また、マイクロ波によってプラズ
マを生成するプラズマ処理装置において、基板入射エネ
ルギーを制御するために基板載置ステージに高周波電力
を印加する場合にも、本発明を適用することができる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るプラ
ズマ処理装置、プラズマ処理方法においては、基板が基
板載置ステージの基板載置面に密着した状態となるか
ら、基板の表面の温度分布が均一になり、また基板の全
面に高周波電流が均一に流れるので、プラズマ処理を基
板の全面で均一に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るプラズマ処理装置を示す概略断面
図である。
【図2】従来のプラズマ処理装置を示す概略断面図であ
る。
【符号の説明】
9…ガラス基板 11…基板載置ステージ 11a…基板載置面 13…温調器 18…伝熱ガス供給装置 25…基板クランプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/203 H01L 21/203 S 21/205 21/205 21/3065 21/31 C 21/31 21/68 N 21/68 21/302 C

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】温度制御が可能な基板載置ステージと、上
    記基板載置ステージと基板との間に伝熱ガスを供給する
    伝熱ガス供給装置とを有するプラズマ処理装置におい
    て、上記基板載置ステージの基板載置面を凹面形状に
    し、上記基板の周辺部をクランプする基板クランプを設
    けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
  2. 【請求項2】温度制御が可能な基板載置ステージと基板
    との間に伝熱ガスを供給するプラズマ処理方法におい
    て、上記基板載置ステージの凹面形状の基板載置面上に
    上記基板を載置し、上記基板の周辺部を基板クランプに
    よりクランプすることを特徴とするプラズマ処理方法。
JP13165696A 1996-05-27 1996-05-27 プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 Pending JPH09320799A (ja)

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