TWI442502B - Plasma processing containers and plasma processing devices - Google Patents

Description

電漿處理容器及電漿處理裝置

本發明係關於對例如平面顯示器(FPD)用之玻璃基板等之被處理體，於執行電漿處理之時，收容被處理體之電漿處理容器及具備有該電漿處理容器之電漿處理裝置。

在液晶顯示器(LCD)所代表之FPD之製造過程中，在真空下對玻璃基板等之被處理體施予蝕刻、成膜等之各種處理。為了利用電漿執行上述處理，使用具備有可抽真空之電漿處理容器之電漿處理裝置。

電漿處理裝置中，則有藉由電漿或腐蝕性氣體之作用，導致金屬製之電漿處理容器之內面受損之可能性。因此，例如對鋁製之電漿處理容器之本體施予陽極氧化處理(氧皮鋁處理)而提高耐蝕性。氧皮鋁處理通常係藉由將接受處理之電漿處理容器或其構成構件，浸漬在含有硫酸或草酸之電解液而執行。

再者，為了防止電漿處理容器之損傷，也在電漿處理容器之內壁面配備保護構件(襯墊)。例如，在專利文獻1中，提案有沿著被形成在電漿處理容器之搬運口之內壁面配置著能夠裝卸之襯墊。在襯墊表面，形成藉由氧皮鋁處理之氧化皮膜或具有耐電漿侵蝕性之熔射膜，而提高對電漿或腐蝕性氣體之耐久性。但是，電漿或腐蝕性氣體因有從被安裝於電漿處理容器之內面之襯墊端部繞至其背側(與電漿處理容器之間隙)之可能性，故即使於配置襯墊之時，針對電漿處理容器，亦無法省下氧皮鋁處理。

[專利文獻1]國際公開WO2002/29877號公報

近年來，強烈對FPD用之基板要求大型化，對應此電漿處理容器也有大型化之傾向。現在，也製造以一邊超過2m之巨大基板為處理對象之電漿處理容器，但要對如此之大型電漿處理容器執行氧皮鋁則有困難。再者，用以對大型之電漿處理容器施予氧皮鋁處理之作業時間和成本則成為巨大負擔。

本發明係鑑於上述情形，以極力減輕電漿處理容器之氧皮鋁處理所需之作業時間和成本為目的。

本發明所涉及之電漿處理容器為形成用以收容被處理體而執行電漿處理之處理室的電漿處理容器，其特徵為：具備

接合多數容器構成構件而所構成之容器本體；被配備在上述容器構成構件間之接合部份的第1密封構件；和被安裝在上述容器本體之內面而保護上述容器本體之保護構件，在上述容器構成構件間之接合部份，具有藉由將上述保護構件從從上述處理室內部插入至到達上述第1密封構件，使上述第1密封構件和上述保護構件抵接的第1密封部。

本發明所涉及之電漿處理容器，係以包圍上述第1密封構件之方式，在其外側具有使上述第2密封構件直接介於上述容器構成構件間的第2密封部為佳。此時，藉由上述第1密封部，阻斷電漿及/或腐蝕性氣體，藉由上述第2密封部維持上述容器本體之氣密性。上述第1密封構件和上述第2密封構件之材質不同，上述第1密封構件係由對電漿及/或腐蝕性氣體具有耐性之材質所構成。

再者，在本發明所涉及之電漿處理容器中，上述保護構件係被嵌入被形成在接合的兩個構件中之任一構件的凹部，上述構件間之接合面和上述保護構件之表面被形成齊平為佳。

再者，在本發明所涉及之電漿處理容器中，上述保護構件之表面以被藉由氧皮鋁處理之氧化覆膜或是具有電漿侵蝕耐性之陶瓷熔射膜覆蓋為佳。

本發明所涉及之電漿處理裝置之特徵為具有上述電漿處理容器。

若藉由本發明之電漿處理容器時，則構成在兩個容器構成構件間之接合部份，配置第1密封構件，並具有將保護構件插入至達到該第1密封構件之位置而使第1密封構件抵接於保護構件之第1密封部。若藉由如此之密封構造，電漿或腐蝕性氣體則藉由第1密封部被阻斷。因此，電漿或腐蝕性氣體，不到達兩個容器構成構件直接抵接之接合面。因此，在被接合之容器構成構件中，針對至少一方，不須要氧皮鋁處理，可以抑制氧皮鋁處理所需之時間和成本。因此，達到如可以降低電漿處理容器之氧皮鋁處理所需之作業時間和成本之效果。

[第1實施型態]

以下，針對本發明之實施型態，參照圖面予以詳細說明。一面參照第1圖及第2圖，一面針對具備有本實施型態所涉及之電漿處理容器，以及具備有該電漿處理容器之電漿蝕刻裝置100執行說明。第1圖為表示電漿蝕刻裝置100之概略構成之剖面圖。電漿蝕刻裝置100係構成用以對例如FPD用之玻璃基板(以下，單稱為「基板」)S執行電漿蝕刻處理之裝置。並且，就以FPD而言例示有液晶顯示器(LCD)、電激發光(Electro Luminescence：EL)顯示器、電漿顯示面板(PDP)等。

如第1圖所示般，電漿蝕刻裝置100係構成對呈矩形之基板S執行蝕刻之電容耦合型之平行平板電漿蝕刻裝置。該電漿蝕刻裝置100具有由例如表面施予被氧皮鋁處理(陽極氧化處理)之氧化鋁所構成且成形為角筒形狀的處理容器(容器本體)1。屬於真空容器之處理容器1係藉由具有底壁1a及4方之側壁1b的下部容器2和天板1c所構成以當作容器構成構件。具有底壁1a和側壁1b之下部容器2係藉由例如切削加工等一體成形為箱型，在表面施予氧皮鋁處理(陽極氧化處理)。在側壁1b之內面，為了自電漿或腐蝕性氣體保護側壁1b，配置有當作呈板狀之保護構件之襯墊101。

天板1c係藉由無圖示之開關機構構成可對下部容器2開關。在天板1c之內面(下面)，為了自電漿或腐蝕性氣體保護天板1c，配置有當作呈板狀之保護構件之襯墊102。在關閉天板1c之狀態下，於天板1c和側壁1b之接合部份，接近於處理容器1之內部之位置，配置有當作第1密封構件之內側O型環111，以包圍該內側之O型環111之方式，配置有當作第2密封構件之外側O型環112。即是，藉由雙重配置內側O型環111和外側O型環112，形成有天板1c和側壁1b之接合部份的密封構造。針對該部分之密封構造於後述。並且，在本實施型態中，因一體形成下部容器2(底壁1a和側壁1b)，故藉由密封天板1c和側壁1b之接合部份之內側O型環111及外側O型環112，在關閉天板1c之狀態下，保持當作真空容器之處理容器1之氣密性。

在處理容器1內之底部配置有框狀之絕緣性構件3。在絕緣構件3上，設置有同時可載置基板S之載置台的承載器5。

也為下部電極之承受器5具備有基材7。基材7係由例如鋁或不繡鋼(SUS)等之導電性材料所形成。基材7係被配置在絕緣構件3上，在兩構件之接合部分配備有O型環等之密封構件13而維持氣密性。在絕緣構件3和處理容器1之底壁1a之間，也藉由密封構件14維持氣密性。基材7之側部外周係藉由絕緣性構件17被包圍。依此，確保承受器5之側面之絕緣性，防止電漿處理之時之異常放電。

在承受器5之上方設置有與該承載器5平行對向而當作上部電極發揮功能之噴淋頭31。噴淋頭31係被支撐在處理容器1之上部之天板1c。噴淋頭31構成中空狀，在其內部設置有氣體擴散空間33。再者，在噴淋頭31之下面(與承載器5之對向面)形成有吐出處理氣體之多數氣體吐出孔35。該噴淋頭31被接地，與承載器5一起構成一對平行平板電極。

在噴淋頭31之上部中央附近設置有氣體導入口37。在該氣體導入口37連接有處理氣體供給管39。在該處理氣體供給管39，經兩個閥41、41及質量流量控制器43，連接有供給蝕刻用之處理氣體的氣體供給源45。作為處理氣體除可以使用鹵系之氣體或O₂ 氣體外，亦可以使用Ar氣體等之稀有氣體等。

在上述處理容器1之底部之4角落，形成4處排氣口51。在排氣口51連接有排氣管53，該排氣管53連接於排氣裝置55。排氣裝置55具備有例如渦輪式分子泵等之真空泵，依此構成可將處理容器1內抽真空至特定減壓環境。

再者，在處理容器1之一方之側壁1b，設置有貫通形成在該側壁1b之開口部之基板搬運用開口61。該基板搬運用開口61係藉由閘閥(省略圖示)而開關。然後，在打開該閘閥之狀態下，經基板搬運用開口61使基板S搬入搬出。再者，在處理容器1之另一側壁1b，設置有當作貫通形成在該側壁1b之開口部的窗用開口63。在各窗用開口63安裝有透明之石英板65。

在承受器5之基材7連接有供電線71。在供電線71經匹配箱(M.B.)73連接高頻電源75。依此，自高頻電源75供給例如13.56MHz之高頻電力至當作下部電極之承受器5。並且，供電線71經被形成在底壁1a之開口77而被導入至處理容器內。

再者，在承受器5之側方，設置有當作控制處理容器1內之氣流之整流板的隔板81。隔板81係對應於俯視四角形之承受器5之4邊而設置4片。各隔板81係藉由從處理容器1之底壁1a被豎立設置之絕緣壁83及絕緣壁85而略水平被支撐。自噴淋頭31之氣體噴出孔35朝向承受器5上之基板S供給之處理氣體，成為在基板S之表面向四方擴散，藉由隔板81之整流作用，朝向被設置在處理容器1之底部4處之排氣口51形成氣流並被排氣之構成。

接著，針對如此所構成之電漿蝕刻裝置100中之處理動作予以說明。首先，在打開無圖示之閘閥之狀態下，屬於被處理體之基板S藉由無圖示之搬運裝置經基板搬運用開口61而被搬入至處理容器1內，交接至承受器5。之後，關閉閘閥，藉由排氣裝置55將處理容器1內抽真空至特定真空度。

接著，打開閥41，將處理氣體從氣體供給源45經處理氣體供給管39、氣體導入口37而導入至噴淋頭31之氣體擴散空間33。此時，藉由質量流量控制器43執行處理氣體之流量控制。被導入至氣體擴散空間33之處理氣體又經多數吐出孔35而對被載置於承載器5上之基板S均勻吐出，處理容器1內之壓力維持在特定之值。

在該狀態下，高頻電力自高頻電源75經匹配箱73而被施加至承受器5。依此，在當作下部電極之承受器5和當作上部電極之噴淋頭31之間產生高頻電場，處理氣體解離而成為電漿化。藉由該電漿，對基板S施予蝕刻處理。

於實施蝕刻處理之後，停止自高頻電源75施加高頻電力，於停止氣體導入之後，將處理容器1內減壓至特定壓力。接著，開放閘閥，基板S從承載器5被交接至無圖示之搬運裝置，自處理容器1之基板搬運用開口61被搬出。藉由以上之操作，結束對基板S之蝕刻處理。

第2圖為放大屬於側壁1b和天板1c之接合部份的第1圖之A部的剖面圖。如上述般，側壁1b和天板1c之接合部份，藉由內側O型環111及外側O型環112被雙層密封。由橡膠或氟樹脂等之彈性材料所構成之內側O型環111及外側O型環112，各被嵌入至形成於側壁1b上端之O型環配設用溝113之狀態被安裝。

保護側壁1b之內面之襯墊101係能夠裝卸地安裝在側壁1b。保護天板1c之內面之襯墊102係能夠裝卸地安裝在天板1c。襯墊102係被嵌入於具有階差而被形成在天板1c之下面的凹部114，襯墊102之表面和天板1c之下面成為齊平。將襯墊101、102安裝於側壁1b或天板1c之方法並不特別特定，可以藉由例如螺絲等之固定手段進行安裝。

被安裝在天板1c之襯墊102係抵接於被安裝於側壁1b之襯墊101之上端，襯墊101和襯墊102被配置成剖面視呈T字型。作為襯墊101及襯墊102，可以使用在鋁基材表面施有氧皮鋁處理(陽極氧化處理)者。再者，作為襯墊101及襯墊102，也以使用在鋁等之基材表面，具有電漿侵蝕耐性之陶瓷熔射膜者為佳。作為具有電漿侵蝕耐性之陶瓷熔射膜，可以使用例如Y₂ O₃ 熔射膜、YF₃ 熔射膜、Al₂ O₃ 熔射膜、B₄ C熔射膜等。即使在該些中，以具有優良電漿侵蝕耐性之Y₂ O₃ 熔射膜或是YF₃ 熔射膜為更佳。

在側壁1b和天板1c之接合部份，襯墊102係從處理容器1之內側被插入至側壁1b和天板1c之間，其前端到達至內側O型環111。即是，在側壁1b和天板1c之接合部份，內側O型環111不抵接於天板1c，抵接於襯墊102而形成第1密封部。藉由該第1密封部，在該部位阻斷電漿或腐蝕性氣體。如此一來，內側O型環111主要具有防止電漿或腐蝕性氣體侵入至側壁1b和天板1c之接合部份之間隙的作用，即是具有阻斷電漿或腐蝕性氣體之功能。另外，外側O型環112直接介於側壁1b和天板1c之間，確保兩構件之接合部份之密封性，主要具有保持當作真空腔室之處理容器1之氣密性的真空保持功能。

內側O型環111和外側O型環112亦可以設為相同材質。但是，作為以電漿或氣體之阻斷功能為主要目的之內側O型環111之材質，以選擇對電漿或腐蝕性氣體具有優良耐性之材質，例如矽橡膠、全氟彈性體為佳。另外，作為以真空保持功能為主要目的之外側O型環112之材質，從選擇氣體透過率低，低價來看以例如氟橡膠為佳。如此一來，因應雙重配置之內側O型環111和外側O型環112之功能之不同，選擇最佳之材質，依此可以使內側O型環111和外側O型環112之作用發揮至最大，並且可以使容易惡化之O型環之使用期間長期化。

在第1及第2圖所示之接合構造中，電漿或腐蝕性氣體係在內側之O型環111之位置被阻斷。因此，電漿或腐蝕性氣體無到達至側壁1b和天板1c直接抵接之接合境界面，例如真空保持用之外側O型環112之配設位置。因此，天板1c不會曝露於電漿或腐蝕性氣體，完全不需要氧皮鋁處理。因此，本實施型態之電漿蝕刻裝置100係可以抑制天板1c之氧皮鋁處理所需之時間和成本。

[第2實施型態]

接著，一面參照第3圖，一面針對本發明之第2實施型態予以說明。第3圖為表示本發明之第2實施型態所涉及之電漿蝕刻處理裝置200之概略構成的剖面圖。在第1實施型態所涉及之電漿蝕刻裝置100中，雖然使用底壁1a和側壁1b一體被成形而在表面施有氧皮鋁處理之下部容器2，但是在本實施型態所涉及之電漿蝕刻裝置200中，係藉由板狀構件構成底壁1a，藉由角筒構件構成側壁1b。在以下之說明中，以與第1實施型態(第1圖)不同之點為中心予以說明，對於相同之構成賦予相同符號省略說明。並且，在第3圖中，省略隔板81、絕緣壁83及絕緣壁85之圖式。

在本實施型態中，如第3圖所示般，在底壁1a形成凹部121，在該處配置成嵌入襯墊122。在底壁1a和側壁1b之接合部份，配置有當作第1密封構件之內側O型環131，並且，以包圍該內側之O型環131之方式，配置有當作第2密封構件之外側O型環132。即是，藉由雙重配置內側O型環131和外側O型環132，形成有底壁1a和側壁1b之接合部份的密封構造。

襯墊122係從處理容器1之內側被插入至底壁1a和側壁1b之接合部位，其前端到達至內側O型環131。即是，在底壁1a和側壁1b之接合部份，襯墊122直接與內側O型環131抵接而形成第1密封部，在該部位阻斷電漿或腐蝕性氣體。如此一來，內側O型環131主要具有防止電漿或腐蝕性氣體侵入至底壁1a和側壁1b之接合部份之間隙的作用，即是具有阻斷電漿或腐蝕性氣體之功能。另外，外側O型環132直接介於底壁1a和側壁1b之間，確保兩構件之接合部份之密封性，主要具有保持當作真空腔室之處理容器1內部空間之氣密性的真空保持功能。

本實施型態中之側壁1b和天板1c之接合構造與第1實施型態相同。

在第3所示之底壁1a和側壁1b之接合構造中，電漿或腐蝕性氣體係在內側O型環131之位置被阻斷。因此，電漿或腐蝕性氣體無到達至底壁1a和側壁1b直接抵接之接合境界面，例如真空保持用之外側O型環132之配設位置。因此，在完全不需要針對底壁1a之氧皮鋁處理，可以抑制底壁1a之氧皮鋁處理所需之時間和成本。再者，在本實施型態中，與第1實施型態相同，也不需要天板1c之氧皮鋁處理。並且，在本實施型態中，因藉由角筒狀構件形成側壁1b，故也取得即使側壁1b之內面亦能夠容易執行氧皮鋁處理之輔助效果。

本實施型態中之其他構成、作用以及效果則與第1實施型態相同。

[第3實施型態]

接著，一面參照第4圖，一面針對本發明之第3實施型態予以說明。本實施型態為上述第1及第2實施形態之變形例，除改變第2密封構件之配設位置之外，可以直接適用於第1及第2實施型態之電漿蝕刻裝置100、200。在以下中，以與第1及第2實施型態(第1圖及第2圖)不同之點為中心予以說明，對於相同之構成賦予相同符號省略說明。

第4圖為放大屬於側壁1b和天板1c之接合部份的剖面圖。在天板1c之內面(下面)，配置有當作呈板狀之保護構件之襯墊102。在側壁1b和天板1c之接合部份，襯墊102係從處理容器1之內側被插入至側壁1b和天板1c之間。在關閉天板1c之狀態下，在天板1c和側壁1b之接合部份，於接近於側壁1b側之處理容器1之內部的位置，配置有當作第1密封構件之O型環141。O型環141抵接於襯墊102之下面而被配置。O型環141具有防止電漿或腐蝕性氣體侵入至側壁1b和天板1c之接合部份之間隙的作用(阻斷電漿或腐蝕性氣體之功能)，並且具有確保襯墊102和側壁1b之間的密封性，保持當作真空腔室之處理容器1之氣密性的真空保持功能。

再者，在襯墊102和天板1c之間，配設有O型環142。O型環142抵接於襯墊102之上面而被配置。O型環142具有確保襯墊102之背面側(即是，襯墊102和天板1c)之密封性，保持當作真空腔室之處理容器1之氣密性的真空保持功能。

在第4所示之側壁1b和天板1c之接合構造中，電漿或腐蝕性氣體係在O型環141之位置被阻斷。因此，電漿或腐蝕性氣體無到達至側壁1b和天板1c直接抵接之接合境界面。因此，在完全不需要針對天板1c之氧皮鋁處理，可以抑制天板1c之氧皮鋁處理所需之時間和成本。

本實施型態中之其他構成、作用以及效果則與第1實施型態相同。再者，第4圖所示之側壁1b和天板1c之接合構造亦可以適用於第2實施型態之電漿蝕刻裝置200中之底壁1a和角筒狀之側壁1b之接合構造。

以上，雖然敘述本發明之實施型態，但是本發明並限定於上述實施型態，當然可作各種之變形。例如，在上述實施型態中，舉出對下部電極(基材7)施加高頻電力之RIE型電容耦合型平行平板電漿蝕刻裝置為例予以說明，但是即使為對上部電極供給高頻電力的類型亦可，並且不限於電容耦合型，即使為感應耦合型亦可。

再者，本發明之電漿處理容器並不限定於以FPD用基板為處理對象之電漿蝕刻裝置，即使為以例如半導體晶圓為對象者亦可，並不限定於電漿蝕刻裝置，例如亦可以適用於電漿灰化裝置、電漿CVD裝置等之其他電漿處理裝置。

1．．．處理容器

1a．．．底壁

1b．．．側壁

1c．．．天板

2．．．下部容器

3．．．絕緣構件

5．．．承受器

7．．．基材

51．．．排氣口

61．．．基板搬運用開口

100．．．電漿蝕刻裝置

101．．．襯墊

102．．．襯墊

111．．．內側O型環

112．．．外側O型環

113．．．O型環配設用溝

114．．．凹部

第1圖為表示本發明之第1實施型態所涉及之電漿蝕刻處理裝置之概略構成的剖面圖。

第2圖為放大表示第1圖之A部的重要部位剖面圖。

第3圖為表示本發明之第2實施型態所涉及之電漿蝕刻處理裝置之概略構成的剖面圖。

第4圖為表示本發明之第3實施型態所涉及之電漿蝕刻處理裝置的重要部位剖面圖。

1b．．．側壁

1c．．．天板

101．．．襯墊

102．．．襯墊

111．．．內側O型環

112．．．外側O型環

113．．．O型環配設用溝

114．．．凹部

Claims (6)

1. 一種電漿處理容器，形成用以收容被處理體而執行電漿處理之處理室，其特徵為：具備容器本體，其係包含第1容器構成構件和與此接合之第2容器構成構件；第1保護構件及第2保護構件，該些被安裝在上述第1容器構成構件及上述第2容器構成構件之各自的內面，各自保護曝露於該些處理室之表面；第1密封構件，其係在上述第1容器構成構件和上述第2容器構成構件之間的接合部分中，於上述第1容器構成構件和上述第2容器構成構件隔著上述第1保護構件而接合之部分，介於上述第1保護構件和上述第2容器構成構件之間而形成第1密封部；及第2密封構件，其係以包圍上述第1密封構件之方式被配置在其外側上，在上述第1容器構成構件和上述第2容器構成構件直接接合之部位介於上述第1容器構成構件和上述容器構成構件之間而形成第2密封部，上述第1保護構件係從上述處理室內部延長至相當於上述第1密封構件及上述第2密封構件之間的位置。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之電漿處理容器，其中，藉由上述第1密封部，阻斷電漿及/或腐蝕性氣體， 藉由上述第2密封部維持上述容器本體之氣密性。
3. 如申請專利範圍第2項所記載之電漿處理容器，其中，上述第1密封構件和上述第2密封構件之材質不同，上述第1密封構件係由對電漿及/或腐蝕性氣體具有耐性之材質所構成。
4. 如申請專利範圍第1~3項中之任一項所記載之電漿處理容器，其中，上述保護構件係被嵌入被形成在接合的兩個構件中之任一構件的凹部，上述構件間之接合面和上述保護構件之表面被形成齊平。
5. 如申請專利範圍第1~3項中之任一項所記載之電漿處理容器，其中，上述保護構件之表面係藉由以氧皮鋁處理的氧化覆膜，或是具有電漿侵蝕耐性之陶瓷熔射膜被覆蓋。
6. 一種電漿處理裝置，其特徵為：具備有申請專利範圍第1至3項中之任一項所記載之電漿處理容器。