CN102779715B - 等离子体生成用电极和等离子体处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及等离子体生成用电极和等离子体处理装置。本发明提供一种对FPD用基板进行等离子体处理时难以产生异常放电、颗粒化的问题的等离子体生成用电极。等离子体生成用电极(20)具备:主体,具有与配置于腔室(2)内的平板显示用基板(G)相对的对置面(F),对由铝或铝合金构成的基材(20a)的表面进行阳极氧化处理而具有阳极氧化被膜(20b);多个气体喷出孔(22),在主体的对置面(F)开口而成;陶瓷喷镀被膜(23),至少形成在对置面(F)的气体喷出孔(22)的开口部(22c)。在对置面(F),陶瓷喷镀被膜(23)之间的部分露出主体的面。
Description
技术领域
本发明涉及在对液晶显示装置(LCD)这样的平板显示(FPD)用基板实施干式蚀刻等等离子体处理时使用的等离子体生成用电极和使用其的等离子体处理装置。
背景技术
在FPD的制造过程中,对作为被处理体的玻璃基板进行蚀刻、溅射、CVD(Chemical Vapor Deposition)等的等离子体处理。例如,在腔室内配置一对平行平板电极(上部和下部电极),在作为下部电极发挥功能的基座(基板载置台)载置玻璃基板后,将处理气体导入腔室内,并且,对电极的至少一方施加高频电力在电极间形成高频电场,通过该高频电场形成处理气体的等离子体来对玻璃基板实施等离子体处理。
在进行这样的等离子体处理的等离子体处理装置中,可采取抑制腔室内的电极因等离子体导致的磨损、因气体引起的腐蚀的对策。
例如,在等离子体蚀刻装置中,作为上部电极,可使用形成有用于喷出处理气体的多个气体喷出孔的电极,使用在铝母材的表面实施硬质氧化铝膜处理(阳极氧化处理)而形成了氧化铝被膜的电极,可利用氧化铝被膜来抑制因等离子体导致的磨损、因气体引起的腐蚀。
另外,专利文献1中记载了利用电介质膜覆盖构成下部电极的形成有多个贯通孔的电极部件的上表面的构成,由此,抑制下部电极的金属被等离子体溅射产生飞散物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-183090号公报
发明内容
然而,随着FPD用玻璃基板日趋大型化,与此相伴,用于生成处理等离子体的高频输入功率变大。其结果,在具有边缘的气体喷出孔的开口部,集中的电场变大,该部分的氧化铝被膜因等离子体中离子的溅射等而局部大幅消耗,被削掉的氧化铝被膜成为颗粒化的原因,另外,由于氧化铝被膜的消耗,产生了氧化铝被膜变薄、在露出母材的部分发生异常放电等的问题。
对于这样的上部电极的问题,想到在形成有气体喷出孔的上部电极的下表面形成上述专利文献1公开的喷镀被膜,但与FPD基板的更加大型化相对应,上部电极也成为极其大型的电极,大幅显现因构成上部电极的铝与喷镀被膜之间的热膨胀率的差异导致的热膨胀的差别,结果喷镀被膜发生破裂、剥离,成为颗粒化的原因。
本发明鉴于上述事情而完成,其课题在于提供一种在对FPD用基板进行等离子体处理时难以产生异常放电、颗粒化的问题的等离子体生成用电极以及使用这样的等离子体生成用电极的等离子体处理装置。
为了解决上述课题,本发明的第1观点中,提供一种等离子体生成用电极,其特征在于,在对平板显示用基板进行等离子体处理的电容耦合型等离子体处理装置的处理容器内,与平板显示用基板对置地配置,具备:主体,具有与配置于上述处理容器内的平板显示用基板相对的对置面,对由铝或铝合金构成的基材的表面进行阳极氧化处理而构成,至少上述对置面为阳极氧化被膜;多个气体喷出孔,为了将用于生成等离子体的处理气体导入上述处理容器内而在上述主体的上述对置面开口而成;陶瓷喷镀被膜,至少形成在上述对置面的上述气体喷出孔的开口部。在上述对置面,上述陶瓷喷镀被膜之间的部分露出上述主体的面。
上述第1观点中,作为上述陶瓷喷镀被膜的构成材料,可优选使用氧化铝、氧化钇和氟化钇。
另外,上述气体喷出孔的上述开口部在包含上述气体喷出孔的中心轴的剖面构成扩张状(末広がり状)的曲线,上述陶瓷喷镀被膜能够沿着上述扩张状的曲线而形成。
上述陶瓷喷镀被膜可以如下构成:以每一个气体喷出孔为单位而形成在多个位置,相邻的陶瓷喷镀被膜彼此分离,上述相邻的陶瓷喷镀被膜之间的部分露出上述主体的上述对置面。另外,上述陶瓷喷镀被膜也可以如下构成:以多个气体喷出孔为单位而形成多个,相邻的陶瓷喷镀被膜彼此分离,上述相邻的陶瓷喷镀被膜之间的部分露出上述主体的上述对置面。作为典型的例子,可举出上述陶瓷喷镀被膜以直线状排列的多个气体喷出孔为单位而呈线状地形成多个。另外,上述主体可以是箱状部件,也可以是板状部件。
本发明的第2观点中,提供一种等离子体处理装置,其特征在于,是对平板显示用基板进行等离子体处理的电容耦合型等离子体处理装置,具有:处理容器,收纳平板显示用基板;载置台,设置在上述处理容器内,载置平板显示用基板,具有下部电极;上部电极,由上述第1观点的等离子体生成用电极构成;处理气体供给机构,向上述处理容器内供给处理气体;高频电力供给机构,用于向上述上部电极和上述下部电极的至少一方供给高频电力而在上述处理容器内形成上述处理气体的等离子体。
根据本发明,由于在基板的对置面开口的气体喷出孔的开口部形成陶瓷喷镀被膜,所以耐绝缘性和耐腐蚀性增加。因此,能够抑制因等离子体引起的氧化铝被膜的局部消耗,抑制颗粒的产生,并且也能够减少异常放电的产生。另外,由于陶瓷喷镀被膜之间的部分露出主体的对置面,所以,难以产生在主体的对置面的整面形成陶瓷喷镀被膜时那样的因热膨胀差导致的陶瓷喷镀被膜的破裂、剥离。另外,由于陶瓷喷镀被膜的覆盖面积比例小,所以工艺环境、工艺条件的变化小。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的等离子体处理装置的剖视图。
图2是表示设置于图1的等离子体处理装置的作为等离子体生成电极的上部电极的形成有气体喷出孔的部分的剖视图。
图3是放大表示上部电极中的气体喷出孔的出口部分的剖视图。
图4是表示将陶瓷喷镀被膜形成在每一个气体喷出孔的例子的示意图。
图5是表示将陶瓷喷镀被膜以直线状排列的多个气体喷出孔为单位而呈线状形成的例子的示意图。
图6是表示在气体喷出孔的开口部,剥离氧化铝膜(阳极氧化)被膜后形成陶瓷喷镀被膜的状态的剖视图。
图7是用于说明作为等离子体生成电极的上部电极的其它例子的局部剖视图。
符号说明
1...等离子体处理装置2...处理腔室3...载置台5...下部电极6...静电卡盘7...屏蔽环14...第1高频电源17...第2高频电源20,50...上部电极(等离子体生成用电极)20a...基材20b...氧化铝被膜(阳极氧化被膜)22...气体喷出孔22c...开口部23...陶瓷喷镀被膜28...处理气体供给源G...玻璃基板
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明的一个实施方式的等离子体处理装置的剖视图。
该等离子体处理装置1作为电容耦合型平行平板等离子体处理装置而构成,作为等离子体处理,可例示实施等离子体蚀刻处理。这里,作为FPD,可例示液晶显示器(LCD)、电致发光(Electro Luminescence;EL)显示器、有机EL显示器、等离子体显示器面板(PDP)等。
该等离子体处理装置1具有成形为角筒形状的腔室2,该腔室2是在由例如铝或铝合金构成的基材的表面进行氧化铝膜处理(阳极氧化处理)形成硬质氧化铝被膜而成。在该处理腔室2内的底部设置用于载置作为被处理基板属于绝缘基板的玻璃基板G的基板载置台3。
载置台3介由绝缘部件4支承于处理腔室2的底部,具有:铝等金属制的凸型的下部电极5;设置于下部电极5的凸部5a上的吸附玻璃基板G的静电卡盘6;设置在静电卡盘6和下部电极5的凸部5a的周围的、由绝缘性陶瓷例如氧化铝构成的边框状屏蔽环7;设置于下部电极5的周围的由绝缘性陶瓷例如氧化铝构成的环状绝缘环8。另外,在下部电极5的内部设置有用于调节玻璃基板G的温度的调温机构(未图示)。
静电卡盘6具有通过氧化铝等绝缘性陶瓷的喷镀而形成的陶瓷喷镀被膜41、和形成于其内部的电极42,陶瓷喷镀被膜41的上表面成为基板保持面。应予说明,优选形成陶瓷喷镀被膜41时的喷镀为等离子体喷镀。馈电线33与电极42连接,直流电源34与馈电线33连接,通过向电极42施加来自直流电源34的直流电压,由此能够通过库仑力等静电吸附力吸附玻璃基板G。
以贯通腔室2的底壁、绝缘部件4和载置台3的方式,可升降地插通有用于进行向其上装卸玻璃基板G的升降销10。该升降销10搬运玻璃基板G时,上升至载置台3的上方的搬运位置,除此之外时处于隐没在载置台3内的状态。
第1馈电线12与下部电极5连接,第1整合器13和等离子体生成用第1高频电源14与该第1馈电线12连接。来源于第1高频电源14的例如13.56MHz的高频电力供给到下部电极5。另外,第2馈电线15与下部电极5连接,第2整合器16和离子导入用第2高频电源17与该第2馈电线15连接。来源于第2高频电源17的例如3.2MHz的高频电力供给到下部电极5。
在载置台3的上方,与该载置台3平行对置地设置也发挥作为喷头功能的上部电极20。上部电极20支承于处理腔室2的上部,具有在由铝或铝合金构成的基材的表面实施硬质氧化铝膜处理(阳极氧化处理)形成了氧化铝(阳极氧化)被膜的主体。上部电极20,在主体的内部具有内部空间21,并且在主体的与载置于载置台3的玻璃基板G相对的对置面F形成了喷出处理气体的多个气体喷出孔22。上部电极20被接地,与下部电极5一起作为等离子体生成用电极构成一对平行平板电极。应予说明,对上部电极20的详细内容在以下进行说明。
在上部电极20主体的上面设置气体导入口24,处理气体供给管25与该气体导入口24连接,该处理气体供给管25与处理气体供给源28连接。另外,在处理气体供给管25设有开关阀26和质量流量控制器27。由处理气体供给源28供给用于等离子体蚀刻的处理气体。作为处理气体,可使用CF4等氟系气体、O2气体、Ar气体等通常在该领域使用的气体。
在处理腔室2的底部形成排气管29,排气装置30与该排气管29连接。排气装置30具备涡轮分子泵等真空泵,由此可将处理腔室2内抽真空至规定的减压环境。另外,在处理腔室2的侧壁设置有基板搬入搬出口31,该基板搬入搬出口31可通过闸阀32进行开关。而且,能够在打开该闸阀32的状态下利用搬运装置(未图示)搬入搬出玻璃基板G。
接着,对于作为等离子体生成电极的上部电极20的构造进行详细说明。
图2是表示上部电极20的形成了气体喷出孔的部分的剖视图,图3是放大表示上部电极20中的气体喷出孔的出口部分的剖视图。如这些图所示,上部电极20主体具有由铝或铝合金构成的基材20a、和在基材20a的表面通过硬质氧化铝膜处理(阳极氧化处理)形成的氧化铝(阳极氧化)被膜20b。氧化铝被膜20b也形成在气体喷出孔22的内表面。
气体喷出孔22,在上部电极20主体的与玻璃基板G相对的对置面F开口,具有基端侧(内部空间21侧)的大径部22a和前端侧的小径部22b。而且,小径部22b的前端成为在对置面F开口的开口部22c。将前端侧制成小径部22b是为了防止等离子体进入气体喷出孔22的内部。小径部22b的直径设定为例如0.5~1mm左右。
对于上部电极20主体的对置面F,至少在气体喷出孔22的开口部22c形成陶瓷喷镀被膜23。对置面F中的陶瓷喷镀被膜23之间的部分,露出上部电极20主体的对置面F。由于陶瓷的耐腐蚀性、耐绝缘性以及对等离子体的耐消耗性(等离子体耐性)高,所以通过在气体喷出孔22的开口部22c设置陶瓷喷镀被膜23,能够抑制在该部分因等离子体导致的氧化铝被膜的消耗,能够减少颗粒的产生以及异常放电的产生。
作为陶瓷喷镀被膜23的构成材料,优选氧化铝(Al2O3)、氧化钇(Y2O3)和氟化钇(YF3)。作为氧化铝,可以是一般的白色氧化铝,也可以是含有2~3mass%的TiO2的灰色氧化铝。它们的等离子体耐性高。其中,特别重视等离子体耐性时优选氧化钇(Y2O3)和氟化钇(YF3),重视成本时优选氧化铝(Al2O3)。形成陶瓷喷镀被膜23时的喷镀也与形成静电卡盘6的陶瓷喷镀被膜41的情况相同,优选等离子体喷镀。
如图3所示,气体喷出孔22的开口部22c,在包含其中心轴的剖面构成扩张状的曲线,陶瓷喷镀被膜23沿该扩张状的曲线形成。此时,陶瓷喷镀被膜23以与氧化铝被膜20b之间不形成高低差的方式平滑地形成。
该陶瓷喷镀被膜23,以每一个气体喷出孔22为单位或以多个气体喷出孔22为单位而形成在多个位置,在上部电极20主体的对置面F,相邻的陶瓷喷镀被膜23彼此分离,相邻的陶瓷喷镀被膜23之间的部分露出上部电极20主体的表面(即氧化铝被膜20b)。
图4是将陶瓷喷镀被膜23形成在每一个气体喷出孔22的例子,图5是将陶瓷喷镀被膜23以直线状排列的多个气体喷出孔22为单位呈线状形成的例子。除此之外,也可以以适当的块为单位来形成陶瓷喷镀被膜23。任一种情况均需要在气体喷出孔22的开口部22c存在陶瓷喷镀被膜23。
通过这样多个陶瓷喷镀被膜23分离地设置,在陶瓷喷镀被膜23之间露出上部电极20的主体的面,从而如下所述,可减少因上部电极20与喷镀被膜的热膨胀差等导致的不良现象。
上述图2、3中,表示了在气体喷出孔22的开口部22c,在氧化铝被膜20b上形成陶瓷喷镀被膜23的例子,但从使上部电极20与陶瓷喷镀被膜23的密合性良好的观点出发,如图6所示,也可以剥离气体喷出孔22的开口部22c的氧化铝被膜20b而形成陶瓷喷镀被膜23。
接着,对这样构成的等离子体处理装置1的处理动作进行说明。
首先,打开闸阀32,利用搬运臂(未图示)经由基板搬入搬出口31将玻璃基板G向腔室2内搬入,载置于载置台3的静电卡盘6上。此时,使升降销10突出到上方位于支承位置,将搬运臂上的玻璃基板G转移到升降销10上。其后,使升降销10下降将玻璃基板G载置于载置台3的静电卡盘6上。
其后,关闭闸阀32,利用排气装置30,将腔室2内抽真空到规定的真空度为止。然后,通过从直流电源34经由馈电线33向静电卡盘6的电极42施加电压,从而静电吸附玻璃基板G。然后,开放阀26,从处理气体供给源28将处理气体边通过质量流量控制器27调节其流量,边通过处理气体供给管25、气体导入口24向上部电极20的内部空间21导入,进而通过气体喷出孔22对基板G均匀地喷出,边调节排气量边将腔室2内控制成规定压力。根据应用并不一定拘泥于均匀地喷出,也可以有目的地具有分布地喷出。
该状态下从第1高频电源14经由第1整合器13将等离子体生成用的高频电力供给到下部电极5,使下部电极5与上部电极20之间产生高频电场,生成处理气体的等离子体,并且,从第2高频电源17经由第2整合器16将离子导入用的高频电力供给到下部电极5,边在玻璃基板G上通过产生自偏压来导入离子,边通过该等离子体对玻璃基板G实施等离子体蚀刻处理。
等离子体蚀刻处理结束后,停止高频电力的供给和处理气体的供给,清除腔室2内,打开闸阀32搬出玻璃基板G。
在本实施方式中,如上所述,在上部电极20主体的对置面F开口的气体喷出孔22的开口部22c形成耐腐蚀性高且等离子体耐性高的陶瓷喷镀被膜,所以对于该部分,绝缘膜厚增加,耐绝缘性和耐腐蚀性增加。因此,能够抑制因等离子体引起的氧化铝被膜的局部的消耗,抑制颗粒的产生,并且也能够减少异常放电的产生,进而能够延长上部电极20的寿命,有助于改善维护周期。
但是,FPD用玻璃基板G是一边最大3m左右的大型基板,与此相伴上部电极20也是大型的,所以将陶瓷喷镀被膜形成在上部电极20主体的对置面的整面时,等离子体处理时,大幅呈现出因上部电极20主体与陶瓷喷镀被膜之间的热膨胀率的不同导致的热膨胀差,是陶瓷喷镀被膜发生破裂或剥离而颗粒化的原因。另外,陶瓷喷镀被膜为氧化钇(Y2O3)时,如果使用多用于蚀刻时的氟系气体,则变化为氟化钇(YF3),其稳定地残留,所以在上部电极20的整面形成氧化钇喷镀被膜时,结果工艺环境发生较大变化。另外,在上部电极20主体的对置面F的整面形成陶瓷喷镀被膜时,工艺条件必须与以往的整面地形成氧化铝被膜的情况不同。
与此相对,在本实施方式中,在上部电极20主体的对置面F,在至少气体喷出孔22的开口部22c形成陶瓷喷镀被膜23,陶瓷喷镀被膜23之间的部分露出上部电极20主体的对置面F。具体而言,陶瓷喷镀被膜23以每一个气体喷出孔22为单位或以多个气体喷出孔22为单位而形成在多个位置,在上部电极20主体的对置面F,相邻的陶瓷喷镀被膜23彼此分离,它们之间的部分露出上部电极20主体的面。因此,难以产生在上部电极20主体的对置面F的整面形成陶瓷喷镀被膜时的因热膨胀差引起的陶瓷喷镀被膜的破裂或剥离。另外,由于陶瓷喷镀被膜23的覆盖面积比例小,所以即便形成氧化钇(Y2O3)作为陶瓷喷镀被膜23时,氧化钇(Y2O3)变化为氟化钇(YF3)的影响也小,没有产生工艺环境的较大的变化,另外,与不设置陶瓷喷镀被膜23时相比,工艺条件的变化也小。
此外,气体喷出孔22的开口部22c,在包含其中心轴的剖面构成扩张状的曲线,陶瓷喷镀被膜23以沿着该扩张状的曲线、与氧化铝被膜20b之间不形成高低差的方式平滑地形成,所以难以产生陶瓷喷镀被膜23自身的损伤、剥离。
应予说明,为了完全防止使用F系气体时的陶瓷喷镀被膜的变化,优选使用氟化钇(YF3)作为陶瓷喷镀被膜23,但由于氟化钇(YF3)价高,所以从兼顾成本和工艺环境的变化考虑,优选选择任一个。
为了使上述效果更加有效,优选减小陶瓷喷镀被膜23的专有面积,从这样的角度出发,优选如图4所示在每一个孔处形成陶瓷喷镀被膜23。但是,此时作为喷镀时使用的掩模则要求高精度,结果掩模变得极其高价。因此,从成本的角度出发,优选如图5所示将陶瓷喷镀被膜23呈线状形成。
接着,对上部电极的其它例子进行说明。
上述实施方式中,上部电极20形成为箱状,但如图7所示,也可以将与在图1中的上部电极20的内部空间21以下的部分对应的板状部分作为上部电极50。此时,与图1中的上部电极20的上部构造对应的部分,成为电极支承部件51,上部电极50可相对于电极支承部件51进行装卸,在将上部电极50安装于电极支承部件51的状态下在其内部形成内部空间52。在电极支承部件51的中央设置将气体导入内部空间52的气体导入口54。另外,在上部电极50形成与上述气体喷出孔22相同构造的气体喷出口53。
对于这样的板状的上部电极50,与上述实施方式同样地在气体喷出孔53的开口部设置陶瓷喷镀被膜,能够得到与上述实施例1同样的效果。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明不限定于上述实施方式,可进行各种变形。例如,上述实施方式中,对在下部电极施加等离子体生成用和离子导入用的2个频率的高频电力的例子进行说明,但并不局限于此,可以在下部电极施加1个频率的高频电力,也可以是在上部电极施加高频电力的PE型,还可以在上部电极和下部电极两方施加高频电力。
另外,上述实施方式中以等离子体蚀刻装置为例进行说明,但并不局限于等离子体蚀刻装置,可以适用于进行抛光、CVD成膜等的其它种类的等离子体处理装置。
Claims (8)
1.一种等离子体生成用电极,其特征在于,在对平板显示用基板进行等离子体处理的电容耦合型等离子体处理装置的处理容器内,与平板显示用基板对置地进行配置,该电极具有:
主体,具有与配置于所述处理容器内的平板显示用基板相对的对置面,对由铝或铝合金构成的基材的表面实施阳极氧化处理而构成,至少所述对置面为阳极氧化被膜,
多个气体喷出孔,为了向所述处理容器内导入用于生成等离子体的处理气体而在所述主体的所述对置面开口而成,
陶瓷喷镀被膜,至少形成在所述对置面中的所述气体喷出孔的开口部;
所述气体喷出孔的所述开口部在包含所述气体喷出孔的中心轴的剖面中构成扩张状的曲线,所述陶瓷喷镀被膜沿着所述扩张状的曲线形成,
在所述对置面,所述陶瓷喷镀被膜之间的部分露出所述主体的所述对置面。
2.根据权利要求1所述的等离子体生成用电极,其特征在于,所述陶瓷喷镀被膜由氧化铝、氧化钇和氟化钇中的任一种材料构成。
3.根据权利要求1或2所述的等离子体生成用电极,其特征在于,所述陶瓷喷镀被膜以每一个气体喷出孔为单位而形成在多个位置,相邻的陶瓷喷镀被膜彼此分离,所述相邻的陶瓷喷镀被膜之间的部分露出所述主体的所述对置面。
4.根据权利要求1或2所述的等离子体生成用电极,其特征在于,所述陶瓷喷镀被膜以多个气体喷出孔为单位而形成多个,相邻的陶瓷喷镀被膜彼此分离,所述相邻的陶瓷喷镀被膜之间的部分露出所述主体的所述对置面。
5.根据权利要求4所述的等离子体生成用电极,其特征在于,所述陶瓷喷镀被膜以直线状排列的多个气体喷出孔为单位而呈线状地形成多个。
6.根据权利要求1或2所述的等离子体生成用电极,其特征在于,所述主体为箱状部件。
7.根据权利要求1或2所述的等离子体生成用电极,其特征在于,所述主体为板状部件。
8.一种等离子体处理装置,其特征在于,是对平板显示用基板进行等离子体处理的电容耦合型等离子体处理装置,具有:
处理容器,收纳平板显示用基板,
载置台,设置于所述处理容器内,载置平板显示用基板,具有下部电极,
上部电极,由所述权利要求1~7中任一项的等离子体生成用电极构成,
处理气体供给机构,向所述处理容器内供给处理气体,
高频电力供给机构,用于向所述上部电极和所述下部电极的至少一方供给高频电力而在所述处理容器内形成所述处理气体的等离子体。
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