TWI276173B - Plasma processing device and plasma processing method - Google Patents

Description

1276173 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於，對被處理基板施加蝕刻等電漿處理的 電漿處理裝置及電漿處理方法。 【先前技術】 在液晶顯示裝置的製造過程，爲了要在被處理基板的 玻璃基板施加蝕刻處理，或成膜處理等電漿處理，而使用 電漿蝕刻裝置或電漿CVD成膜裝置等電漿處理裝置。 這種電漿處理裝置，是將LCD玻璃基板保持在基板 保持台，而以這種狀態藉由適當手段生成電漿，進行電漿 處理。在以往，這種保持機構是使用以機械方式擠壓LCD 玻璃基板周緣的夾鉗機構，但是，當爲了控制基板的溫度 而將熱傳導用氣體引進基板與基板保持台間，基板的中央 部分便會浮起來。尤其是，隨著基板的大型化，這種傾向 會愈明顯。因此，在電極上被覆介電體膜，在此介電體膜 上載置LCD玻璃基板，以此狀態對電極施加直流電壓， 利用這時的庫倫力等靜電力，吸著LCD玻璃基板的靜電 夾鉗成爲基板的保持機構的主流。 【發明內容】 惟，形成在電極上的介電體膜，需要有對電漿的耐腐 蝕力，因而多數採用高耐腐蝕性的昂貴陶瓷材料，而且， 其厚度必須足夠絕緣施加在電極的直流電壓及電獎的程度 -4- (2) 1276173 ，因此靜電夾鉗的成本非常高。同時，如果LCD玻璃基 板大型化，因構成基板保持台本體的金屬材料與構成介電 體膜的陶瓷材料的熱膨脹係數的差異，有可能會引起：介 電體膜剝離、介電體膜龜裂、基板保持台本身翹起等問題 〇 爲了避免發生這種事故，可以考慮，因LCD玻璃基 板本身是介電體，而不用介電體膜，將LCD玻璃基板直 接保持在電極上，但在這個時候，大型玻璃基板的特徵的 翹曲等會在周邊部的基板與電極間形成細微間隙，在此間 隙，電極成露出狀態，因此，爲了吸著而施加直流電壓時 ，或發生直流放電。 本發明是有鑑於上述情事而完成者，其目的在提供， —面可以抑制直流放電，同時可以消除，在施加有靜電吸 著用直流電壓的電極上，有介電體膜存在時產生的不妥當 的電將處理裝置，及電漿處理方法。 爲了解決上述課題，本發明的第1觀點在提供，以電 漿處理方式處理介電性被處理基板的電漿處理裝置，其特 徵爲，具備有：直接載置被處理基板的電極；向上述電極 方向擠壓上述電極上的被處理基板周緣的擠壓機構；向被 處理基板附近供應處理用氣體的處理用氣體供應機構；在 被處理基板附近生成處理用氣體的電漿的電漿生成手段； 以及連接在上述電極，對上述電極施加直流電壓的直流電 源。 本發明的第2觀點在提供，以電漿處理方式處理介電 -5- (3) 1276173 性被處理基板的電漿處理裝置，其特徵爲，具備有：在表 面形成有100 μιη以下的介電體層，經由此介電體層載置 被處理基板的電極；向上述電極方向擠壓上述電極上的被 處理基板周緣的擠壓機構；向被處理基板附近供應處理用 氣體的處理用氣體供應機構；在被處理基板附近生成處理 用氣體的電漿的電漿生成手段；以及連接在上述電極，對 上述電極施加直流電壓的直流電源。 本發明的第3觀點在提供，以電漿處理方式處理介電 性被處理基板的電漿處理裝置，其特徵爲，具備有：用以 收容被處理基板的處理室；設在上述處理室內，用以直接 載置被處理基板的下部電極；設在上述處理室內，面向上 述下部電極的上部電極；向上述處理室內供應處理用氣體 的處理用氣體供應機構；.將上述處理室內排氣的排氣機構 ;向上述下部電極及上述上部電極的至少一方供應高頻電 力，在上述下部電極及上述上部電極間的處理空間生成處 理用氣體的電漿的高頻電源；向上述下部電極方向擠壓上 述下部電極上的被處理基板周緣的擠壓機構；以及連接在 上述下部電極，對上述下部電極施加直流電壓的直流電源 〇 本發明的第4觀點在提供，以電漿處理方式處理介電 性被處理基板的電漿處理裝置，其特徵爲，具備有：用以 收容被處理基板的處理室；設在上述處理室內，在表面形 成有100 μιη以下的介電體層，經由此介電體層載置被處 理基板的下部電極；設在上述處理室內，面向上述下部電 -6 - (4) 1276173 極的上部電極；向上述處理室內供應處理用氣體的處理用 氣體供應機構；將上述處理室內排氣的排氣機構；向上述 下部電極及上述上部電極的至少一方供應高頻電力，在上 述下部電極及上述上部電極間的處理空間生成處理用氣體 的電漿的高頻電源；向上述下部電極方向擠壓上述下部電 極上的被處理基板周緣的擠壓機構；以及連接在上述下部 電極，對上述下部電極施加直流電壓的直流電源。 本發明的第5觀點在提供，對載置於電極的介電性被 處理基板施加電漿處理的方法，其特徵爲；包含有：在上 述電極直接載置被處理基板的製程；向上述電極方向擠壓 所載置的被處理基板周緣部的製程；然後，在上述電極施 加直流電壓的製程；以及生成處理用氣體的電漿，對被處 理基板施加電漿處理的製程。 本發明的第6觀點在提供，對載置於電極的介電性被 處理基板施加電漿處理的方法，其特徵爲；包含有：經由 100 μιη以下的介電體層在上述電極載置被處理基板的製 程；向上述電極方向擠壓所載置的被處理基板周緣部的製 程；然後，在上述電極施加直流電壓的製程；以及生成處 理用氣體的電漿，對被處理基板施加電漿處理的製程。 依據本發明時，是將介電性的被處理基板直接或經由 100 μιη以下的薄介電體膜載置於施加靜電吸著用直流電 壓的電極’而當在電極上載置基板時，以上述擠壓機構擠 壓上述電極上的被處理基板周緣。亦即，被處理基板本身 扮演足夠絕緣傳統上施加於電極的直流電壓與電漿間的厚 (5) 1276173 度的介電體膜的角色，因此傳統的介電體膜基本上是不需 要，就算存在，絕緣直流電壓與電漿的功能是不需要，因 此可以用很薄的膜，且因施加直流電壓前以夾鉗機構夾住 被處理基板周緣，因此不太會發生因電極露出引起的直流 放電等異常放電。因之，可以一面抑制直流放電等異常放 電，同時可以消除因電極上存在有介電體膜所產生的不妥 〇 在上述本發明的第1及第2觀點，也可以是具有連接 在上述電極，對上述電極施加高頻電力的高頻電源的架構 〇 在上述本發明的第3及第4觀點，上述上部電極可以 用向上述處理室吐出處理用氣體的蓮蓬頭構成。 在本發明的第1〜第4觀點，上述被處理基板可以 呈矩形狀，上述擠壓機構可以呈框架狀。 同時，本發明對最長部分的長度是1100 mm以上的被 處理基板，及玻璃構成的矩形基板，其長邊在800 mm以 上的被處理基板特別有效。同時，後者的被處理基板，其 厚度在1 · 5 mm以下較理想。 【實施方法】 茲參照附圖說明本發明的實施形態如下。 第1圖是以模式方式表示本發明實施形態的LCD玻 璃基板用電漿触刻裝置的截面圖。此電漿蝕刻裝置1是電 容耦合型平板電漿蝕刻裝置。 -8- (6) 1276173 此電漿蝕刻裝置1具有，例如表面經過陽極氧化處理 的鋁金屬製成的角筒形狀的處理室2。此處理室2內的底 部設有保持介電性被處理基板的LCD玻璃基板G用基板 保持台3。此基板保持台3具有：鋁等導電.體構成的保持 台本體4，及覆蓋此保持台本體4側面及底面的絕緣構件 5。而在載置基板G時，保持台本體4上面成爲基板載置 面，且基板G的周緣接觸在絕緣構件5，由導電體構成的 保持台本體4被介電性的基板G覆蓋。在保持台本體4上 不需要如傳統方式設介電體膜，但也可以形成有不以絕緣 爲目的的如陽極氧化膜等之薄形介電體保護膜。同時也可 以，以防止因接觸基板受傷的目的而形成與傳統方式一樣 的材料形成的介電體膜，但這時的薄膜不需要具備絕緣直 流電壓與電漿的功能，較傳統者薄的膜便足夠。這時的介 電體膜的厚度以100 μιη以下爲佳，50 μιη以下更佳。 保持台本體4連接有直流電源6，以在保持台本體4 上載置介電體的基板G的狀態，向保持台本體4施加直流 電壓時。如第2圖所示，在保持台本體4上面儲存正電荷 ，在介電體的基板G表面儲存負電荷，因靜電吸著力將基 板G吸引附著於保持台本體4。亦即，保持台本體4具有 靜電夾鉗的電極的功能。 在基板保持台3上方設有，用以擠壓保持在基板保持 台3的基板G周緣，呈框架狀的擠壓機構7。此擠壓機構 7是經由桿8藉由昇降機構9成昇降自如，昇降機構9使 成其下降之狀態時擠壓基板G的周緣。 -9- (7) 1276173 在基板保持台3的保持台本體4經由匹配器25連接 有高頻電源26。從高頻電源26向保持台本體4供應例如 13. 56 MHz的高頻電力。亦即，保持台本體4亦具有高頻 電極（下部電極）的功能。 在基板保持台3上方設有，與此基板保持台3平行成 面對面，具有上部電極功能的蓮蓬頭丨2。蓮蓬頭12支持 在處理室2的上部，內部有內部空間13，同時，在面向 基板保持台3的對向面形成有吐出處理用氣體的多數吐出 孔14。此蓮蓬頭12接地，與保持台本體4 一起構成一對 平行平板電極。 蓮蓬頭12上面設有氣體導入口 15，此氣體導入口 15 連接有處理用氣體供應管1 6，此處理用氣體供應管1 6連 接在，包含：供應處理用氣體時的處理用氣體供應源、閥 、及大流量控制器等的處理用氣體供應系統1 9。從處理 用氣體供應系統1 9供應蝕刻用的處理用氣體。處理用氣 體可以使用鹵素系氣體、〇2氣體、Ar氣體等，通常在這 個領域使用的氣體。 上述處理室2的側壁底部連接有排氣管20，此排氣 管20連接在排氣裝置21。排氣裝置21備有渦輪分子幫 浦等之真空幫浦，藉此可以將處理室2減壓到規定的減壓 環境。同時，處理室2的側壁設有基板運進運出口 22， 及用以開關此基板運進運出口 22的閘門閥23，而以打開 此閘門閥2 3的狀態，在處理室2與相鄰接的載入鎖定室（ 未圖示）之間運送基板G。 -10- (8) 1276173 其次，參照第3圖的流程圖，說明上述架構的電漿蝕 刻裝置1的處理動作。首先，打開閘門閥23，從未圖示 的載入鎖定室以未圖示的運送臂經由基板運進運出口 22 將被處理基板的LCD玻璃基板G運進處理室2內，載置 於基板保持台3的保持台本體4上（STEP 1)。這時之基板 G的交接是經由配設成可插通於基板保持台3內部，可以 從基板保持台3突出的昇降梢（未圖示）進行。然後，關閉 閘門閥23，藉由排氣裝置21，將處理室2內減壓到規定 的真空度。 接著，藉由昇降機構9使擠壓機構7下降，以擠壓機 構7擠壓基板G的周緣（STEP 2)，然後，以此狀態從直流 電源6對保持台本體4施加直流電壓（STEP 3)。 如此，以擠壓機構7擠壓基板G的周緣後施加直流電 壓，可以使其不太會發生直流放電。亦即，不擠壓基板G 的周緣時，如第4圖所示，有時因基板G有扭曲等，會在 絕緣構件5與基板G間產生空隙30，保持台本體4在這 部分露出，在這種狀態下對保持台本體4施加直流電壓時 ，會在靜電吸著前發生直流放電。對此，在施加直流電壓 前以擠壓機構7擠壓基板G的周緣，便可以使絕緣構件5 與基板G間成爲實質上沒有空隙的狀態，然後對保持台本 體4施加直流電壓便不會發生直流放電。同時，因藉由擠 壓機構7擠壓，可以儘可能使第5圖所示的絕緣構件5與 基板G的重疊部分的距離d縮小。此距離d實質上與擠壓 機構7的擠壓部分的距離相同，1 0 mm以下較佳。在本實 • 11 - (9) 1276173 施形態作爲對象的矩形的LCD玻璃基板G的長邊800 mm 以上，尤其是厚度在1. 5 mm以下者’扭曲很容易在基板 周緣部與保持台本體4間產生空隙’容易產生直流放電（ 異常放電），因此，如上述之擠壓基板周緣極爲有效。同 時，不限定爲本實施形態的矩形狀基板’最大尺寸11〇〇 mm以上的基板時’也容易因扭曲產生空隙’容易發生直 流放電，因此’如上述之濟壓基板周緣極爲有效。 然後，調整從處理用氣體供應系統19出來的處理用 氣體流量及處理室2內的氣體壓力（STEP 4)，從蓮蓬頭12 吐出處理用氣體，同時從高頻電源26施加高頻電力’在 蓮蓬頭1 2與基板保持台3之間的處理空間2a生成處理用 氣體的電漿（STEP 5) ’進行基板G的規定的膜的蝕刻 (STEP 6)。這時，因爲基板G覆蓋保持台本體4表面’藉 由基板G絕緣直流電壓與電漿’實質上不會產生異常放電 。上述STEP 3的施加直流電壓與STEP 4的處理室2內壓 力的調整的順序可以相反。 如此，施加規定時間的蝕刻處理後，停止供應處理用 氣體及停止從高頻電源26施加高頻電力（STEP 7)，淸除 氣體後，以昇降梢提起基板G，打開閘門閥23，經由基板 運進運出口 22，從處理室2將基板G運出到未圖示的負 載鎖定室（STEP 8)。 如此，配設擠壓基板周緣部的擠壓機構7，且在具有 靜電夾鉗電極的功能的保持台本體4上實質上不設介電體 膜，因此可以一面防止直流放電等的異常放電，同時消除 -12- (10) 1276173 :成本的問題、因熱膨脹係數的差異造成的介電體膜剝離 、或龜裂的問題等，因介電體膜的存在所造成的問題。 再者，本發明並非限定如上述實施形態，可以有各種 變形。例如，上述實施形態是說明介電性被處理基板是使 用LCD玻璃基板時的情形，但不限定如此，LCD以外的 玻璃基板，塑膠基板、陶瓷基板、陶瓷器基板、木製基板 、紙製基板、石製基板、樹脂基板等，只要是具有介電性 者便可以適用。而以保持被處理基板的基板保持台當作下 部電極使用，而在此施加靜電吸著用的直流電壓，及形成 電漿用的高頻電力時的情形，但是不限定如此，也可以是 在上部電極施加形成電漿用的高頻電力，在下部電極是在 基板保持台施加靜電吸著用的高頻電力的型式，或者將上 部電極當作基板保持台，其上部電極的基板保持台則施加 高頻電力的型式。而且，也不限定爲這種平行平板型，電 漿手段可以使用天線或線圈，在此施加高頻電力以形成感 應耦合電漿型式的裝置。同時，也不限定使用在蝕刻裝置 ，同樣可以適用在灰化裝置、CVD成膜裝置等各種電漿處 理裝置。 如以上所說明，因爲是在施加有靜電吸著用的直流電 壓的電極，直接或經由100 μιη以下的薄介電體膜載置介 電性的被處理基板，將基板載置於電極後，以上述擠壓機 構濟壓上述電極上的被處理基板周緣，因此，被處理基板 本身扮演可以絕緣傳統的施加於電極上的直流電壓與電漿 程度的薄介電體膜的角色，傳統的介電體膜基本上是不需 -13- (11) 1276173 要，就算存在，也不需要絕緣直流電壓與電漿的功能’因 此極薄的膜片便可以，且因爲是在施加直流電壓前先以夾 鉗機構擠壓被處理基板周緣，因此不會發生因電極露出致 引起直流放電等異常放電。因此，可以一面抑制直流放電 等異常放電，同時可以消除，因電極上有介電體膜存在而 產生的不妥當問題。 【圖式簡單說明】 第1圖是以模式方式表示本發明實施形態的電漿蝕刻 裝置的截面圖。 第2圖是表示將基板以靜電吸著在第1圖的電漿蝕刻 裝置之基板保持台的狀態的模式圖。 第3圖是說明第1圖的電漿蝕刻裝置的處理動作的流 程圖。 第4圖是表示沒有擠壓機構時，在基板保持台的基板 載置狀態的截面圖。 第5圖是表示在第1圖的電漿鈾刻裝置’擠壓機構擠 壓載置於基板保持台的基板的狀態的截面圖。 【圖號說明】 1 :電漿蝕刻裝置 2 :處理室 3 :基板保持台 4 :保持台本體 -14- (12) 1276173 5 :絕緣構件 6 :直流電源 7 :擠壓機構 1 2 :蓮蓬頭 1 9 :處理用氣體供應系統 2 1 :排氣裝置 2 6 :高頻電源 G : LCD玻璃基板

Claims (1)

1. (1) 1276173 拾、申請專利範圍 1· 一種電漿處理裝置，是以電漿處理方式處理介電 性被處理基板的裝置，其特徵爲，具備有： ’ 直接載置被處理基板的電極； · 向上述電極方向擠壓上述電極上的被處理基板周緣的 擠壓機構； 向被處理基板附近供應處理用氣體的處理用氣體供應 機構； _ 在被處理基板附近生成處理用氣體的電漿的電漿生成 手段；以及 連接在上述電極，對上述電極施加直流電壓的直流電 源。 2. 一種電漿處理裝置，是以電漿處理方式處理介電 性被處理基板的裝置，其特徵爲，具備有： 在表面形成有100 μιτι以下的介電體層，經由此介電 體層載置被處理基板的電極； ϋ 向上述電極方向擠壓上述電極上的被處理基板周緣的 擠壓機構； 向被處理基板附近供應處理用氣體的處理用氣體供應 ^ 機構， 在被處理基板附近生成處理用氣體的電漿的電漿生成 手段；以及 連接在上述電極，對上述電極施加直流電壓的直流電 源。 -16- (2) 1276173 3 ·如申請專利範圍第1項或第2項所述之電漿處理 裝置，其中 具備有，連接在上述電極，對上述電極施加高頻電力 的高頻電源。 4· 一種電漿處理裝置，是以電漿處理方式處理介電 性被處理基板的裝置，其特徵爲，具備有： 收容被處理基板的處理室； 設在上述處理室內，用以直接載置被處理基板的下部 電極； 設在上述處理室內，面向上述下部電極的上部電極； 向上述處理室內供應處理用氣體的處理用氣體供應機 構； 將上述處理室內排氣的排氣機構； 向上述下部電極及上述上部電極的至少一方供應高頻 電力，在上述下部電極與上述上部電極間的處理空間生成 處理用氣體的電漿的高頻電源； 向上述下部電極方向擠壓上述下部電極上的被處理基 板周緣的擠壓機構；以及 連接在上述下部電極，對上述下部電極施加直流電壓 的直流電源。 5. 一種電漿處理裝置，是以電漿處理方式處理介電 性被處理基板的裝置，其特徵爲，具備有： 收容被處理基板的處理室； 設在上述處理室內，在表面形成有100 μπι以下的介 -17- (3) 1276173 電體層，經由此介電體層載置被處理基板的下部電極； 設在上述處理室內，面向上述下部電極的上部電極； 向上述處理室內供應處理用氣體的處理用氣體供應機 構； 將上述處理室內排氣的排氣機構； 向上述下部電極及上述上部電極的至少一方供應高頻 電力，在上述下部電極與上述上部電極間的處理空間生成 處理用氣體的電漿的高頻電源； 向上述下部電極方向擠壓上述下部電極上的被處理基 板周緣的擠壓機構；以及 連接在上述下部電極，對上述下部電極施加直流電壓 的直流電源。 . 6. 如申請專利範圍第4項或第5項所述之電漿處理 裝置，其中 上述上部電極是由向上述處理室內吐出處理用氣體的 蓮蓬頭所構成。 7. 如申請專利範圍第1、2、4、5項中任一項所述之 電漿處理裝置，其中 上述被處理基板呈矩形狀，上述擠壓機構呈框架狀。 8 ·如申請專利範圍第1、2、4、5項中任一項所述之 電漿處理裝置，其中 上述被處理基板的最長部分的長度爲1100 mm以上。 9.如申請專利範圍第1、2、4、5項中任一項所述之 電漿處理裝置，其中 -18- (4) 1276173 上述被處理基板是玻璃構成的矩形基板，長邊爲8 00 mm以上。 10. 如申請專利範圍第9項所述之電漿處理裝置，其 中 上述被處理基板的厚度爲1.5 mm以下。 11. 一種電漿處理方法，是對載置於電極的介電性被 處理基板施加電漿處理的方法，其特徵爲；包含有： 在上述電極直接載置被處理基板的製程； 向上述電極方向擠壓所載置的被處理基板周緣部的製 程； 然後，在上述電極施加直流電壓的製程；以及 生成處理用氣體的電漿，對被處理基板施加電漿處理 的製程。 12. —種電漿處理方法，是對載置於電極的介電性被 處理基板施加電漿處理的方法，其特徵爲；包含有： 經由100 μιη以下的介電體層在上述電極載置被處理 基板的製程； 向上述電極方向擠壓所載置的被處理基板周緣部的製 程； 然後，在上述電極施加直流電壓的製程；以及 生成處理用氣體的電漿，對被處理基板施加電漿處理 的製程。 i 3.如申請專利範圍第1 1項或第1 2項所述之電漿處 理方法，其中 -19- 1276173 (5) 上述被處理基板的最長部分的長度爲1100 mm以上。 14.如申請專利範圍第11項或第12項中任一項所述 之電漿處理方法，其中 上述被處理基板是玻璃構成的矩形基板，長邊爲8〇〇 mm以上。 1 5 ·如申請專利範圍第丨4項所述之電漿處理方法， 其中 上述被處理基板的厚度爲1·5 mm以下。

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