JPH03181128A - プラズマ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、プラズマ装置に関する。

（従来の技術） 文字・数字・図形・画像等を電気的手段を利用して表示
する表示装置として、軽量小型、低消費電力、長寿命化
等の見地から、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓ
ｔａｌ　Ｄｔｓｐｌａｙ　：液晶表示）装置が実用され
ている。

上記ＬＣＤの製造には、半導体ウェハ製造技術が用いら
れ、例えば蒸着した透明導電膜を選択的にエツチングす
ることにより電極パターンが形成される。また、ＬＣＤ
を駆動する各画素のスイッチングに薄膜トランジスタが
使用されるため、Ｓｉ半導体層の形成と同様のプロセス
が必要となる。

上記薄膜トランジスタの形成及び電極の形成には、品質
の安定性・生産性・経済性の面で優れているウェットエ
ツチングが用いられている。しかし、セグメント表示す
るＬＣＤの場合、上記電極パターンの精度は３００〜５
００μｍ程度であるが、ＴＶ画像などをマトリクス表示
するＬＣＤの場合は電極パターンの精度を１０〜２０μ
ｍに、更に薄膜トランジスタは２〜３μｍに設定する場
合がある。更に、近年上記パターンの微細化が進み、上
記ウエットエッチングでは上記パターンの微細化に対応
することが困難となって来ており、上記ウェットエツチ
ングに代わりドライエツチングが注目されている。この
ドライエツチングは、減圧処理室内に対向配置された電
極の一方に上記ＬＣＤ用ガラス基板を設置し、上記電極
間に電力を印加することにより、導入したエツチングガ
スをプラズマ化し、このプラズマ化したエツチングガス
により上記ＬＣＤ用ガラス基板にパターンを形成するも
のである。

（発明が解決しようとする課題） 上記エツチングガスをプラズマ化するためには、電極間
に放電を発生させる方法がある。この放電を効率良く発
生させるために、この放電が対向する側の電極表面の所
定部分即ち一方の電極に設置されているＬＣＤ用ガラス
基板部に集中するように、この所定部分以外の部分即ち
ＬＣＤ用ガラス基板の周囲の電極表面及び電極側面にフ
ォーカス部材が設けられている。このフォーカス部材は
、このフォーカス部材が設けられた部分で放電しにくい
ようにようにするためのものであるため、ＲＦに対して
ＬＣＤ用ガラス基板よりインピーダンスが高い材質で構
成する必要があり、しかも処理ガスであるエツチングガ
スに対しても強くなくてはならない。そのため従来は、
上記フォーカス部材を加工の容易なテフロン（商品名）
により構成していた。しかしながらこのフォーカス部材
をテフロンで構成すると、フォーカス部材がプラズマに
よりエツチングされてしまうために頻繁に交換する必要
があり、ランニングコストが高くなってしまう等の問題
があった。特に、このフォーカス部材のエツチングは、
プラズマ中のイオンによるスパッタエツチングが大半で
あるため、ＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エツチング
）処理の場合がエツチングされやすく、問題となってい
た。

このフォーカス部材を耐エツチング性に優れた石英やセ
ラミック等により構成することで、上記のようにエツチ
ングされることを抑止できるが、この石英やセラミック
で構成することは加工が難しく、且つ高価なものとなっ
てしまい、実用的でないという問題があった。

本発明は上記点に対処してなされたもので、放電を所定
部分に集中させるフォーカス部材にカバーを設けること
で、メンテナンス作業を容易にすることができるプラズ
マ装置を提供しようとするものである。

（発明の構成） （課題を解決するための手段） 本発明は、対向配置した電極の一方に被処理体を設置し
、この被処理体を上記電極間で放電させてプラズマ処理
する装置において、対向する側の電極表面の所定部に上
記放電を集中させるようにこの所定部以外の部分を覆う
如く設けられたフォーカス部材の少なくとも上記対向す
る側の表面に、このフォーカス部材をプラズマから保護
するカバーを設けたことを特徴とするプラズマ装置を得
るものである。

また、本発明は、カバーはプラズマに対して影響の少な
い材質で構成したことを特徴とするプラズマ装置を得る
ものである。

（作用効果） 即ち、本発明は、対向配置した電極の一方に被処理体を
設置し、この被処理体を上記電極間で放電させてプラズ
マ処理する装置において、対向する側の電極表面の所定
部に上記放電を集中させるようにこの所定部以外の部分
を覆う如く設けられたフォーカス部材の少なくとも上記
対向する側の表面に、このフォーカス部材をプラズマか
ら保護するカバーを設けたことにより、フォーカス部材
をプラズマによってエツチングされやすい材質を使用し
ても、エツチングに対してはカバーにより保護されるた
め、放電のフォーカス効果に優れ且つ安価な材質で構成
することができると共に、フォーカス部材がエツチング
されることを減少させ抑止させることができる。そのた
め、フォーカス部材は定期的に行なわれる洗浄時にのみ
取り外して洗浄すればよく、また、カバーもプラズマに
対して影響の少ない材質で構成することで寿命が長くな
り、交換頻度を少なくすることができる。更に、カバー
はフォーカス部材を覆うことのみで良いため安価に構成
でき、しかも交換等のメンテナンス作業を容易にするこ
とができ、実用的なものとなる。

（実施例） 以下、本発明装置をＬＣＤ用ガラス基板のエツチング工
程に適用した一実施例につき、図面を参照して説明する
。

まず、プラズマエツチング装置の構成を説明する。

プラズマエツチング室を構成する処理室（１）は、材質
が例えばアルミニウム製で、耐腐食対策例えば表面にア
ルミナの被膜が形成されている。この処理室（１）は、
立方体形状で、メンテナンスを容易にする等の理由から
上記処理室（１）上面が開閉可能とされている。更に、
上記処理室（１）の側壁には開口（２）が設けられてお
り、この開口（２）を開閉可能とする開閉機構（３）が
、上記処理室（１）側壁の外面に設けられている。この
開閉機構（３）が上記開口（２）を閉しることにより、
上記処理室（１）内を気密に設定可能としている。この
時、必要に応じてロードロックを使用することもできる
。また、上記処理室（１）内の下方には、昇降機構（４
）に連設した下部電極（５）が昇降自在に設けられ、こ
の昇降に対応して材質例えばステンレススチール製のベ
ローズ（６）により気密が保たれている。上記下部電極
（５）は、例えばアルミニウム製の平板で表面にアルマ
イト処理が施されている。この下部電極（５）の上面に
は、被処理体例えば方形状のＬＣＤ用ガラス基板（７）
を設置することが可能となっており、この基板（７）の
設置を容易とするために、上記下部電極（５）表面に出
没自在なりフタ−ピン（図示せず）が設けられている。

また、上記基板（７）をプラズマ処理例えばプラズマエ
ツチングする際に発生させる放電を、上記下部電極（５
）表面の所定部分例えば基板（７）表面に集中させるた
め、所定部分以外の部分即ち下部電極（５）の基板（７
）設置部以外の部分例えば下部電極（５）の周縁部及び
側面部に、上記基板（７）の外周形状とほぼ同形状即ち
方形状の開口を有するフォーカス部材（８）が下部電極
（５）に対して着脱自在に設けられている。このフォー
カス部材（８）は、厚さが例えば３〜ＩＯＭ程度の断面
り字状部材で環状に構成され、ＲＦに対して上記基板（
７）より充分にインピーダンスの高い材質例えばテフロ
ン（商品名）や石英ガラス、セラミック等が使用されて
いる。このフォーカス部材（８）の表面即ち後述する対
向電極である上部電極側には、フォーカス部材（８）の
表面の少なくとも対向電極側上面をプラズマ中のイオン
による衝撃及びラジカルから保護するカバー（９）が着
脱自在に設けられ、このカバー（９）と上記フォーカス
部材（８）により多重構造例えば二重構造となっている
。このカバー（９）は、厚さが例えば１〜３ｍｍ程度の
環状の板状体で、その内径は上記フォーカス部材（８）
の内径と同一であり、外径はフォーカス部材（８）の外
径より数肋例えば２〜３肋程度ずつ大きく突出した構造
となっている。この突出部は必要に応じて形成すればよ
く、例えば下部電極（５）の周囲にもプラズマから保護
するカバーを独立的に設けてもよい。上記カバー（９）
の材質は、プラズマに対して強い材質である例えば石英
ガラスやセラミック等で構成して交換頻度を少なくし且
つパーティクルの発生を抑止させることが望ましいが、
安価で加工の容易なテフロンで構成しても良い。このカ
バー（９）の材質をテフロンとした場合は安価で加工が
容易であるが、交換頻度が従来と変わらないため、必要
に応じて適宜使用する。このカバー（９）は、上述した
放電を所定の部分に集中させる如くインピーダンスの高
い材質で必ずしも構成する必要はなく、少なくともプラ
ズマの影響が少ない材質で構成すれば良い。これにより
、上記放電を集中させることをフォーカス部材（８）で
行ない、このフォーカス部材（８）をプラズマから保護
することを上記カバー（９）で行なうことができる。こ
のようなフォーカス部材（８）及びカバー（９）が下部
電極（５）の周縁部及び側面部に設けられており、更に
、この下部電極（５）の下面も絶縁体０口）で覆われ、
この下部電極（５）はアースＯＤされている。

また、上記処理室（１）内の上方即ち上記下部電極（５
）の対向位置には、導電性材質例えばグラファイト製の
上部電極０２）が設けられている。この上部電極０のは
上記基板（７）表面と同形状を露出させ、それ以外の部
分にＲＦに対して充分にインピーダンスの高い材質例え
ばテフロンや石英ガラス、セラミック等からなる環状部
材０３）が設けられている。この環状部材０３）も上記
フォーカス部材（８）と同様に放電を発生させる面積を
決定するものであり、この環状部材０羽の表面の少なく
とも上記下部電極（５）の対向面側に、下部電極（５）
と同様に環状部材０印をプラズマから保護するカバー（
図示せず）を設けてもよい。この環状部材０３）は、プ
ラズマモードのエツチング処理時にスバンタエッチング
され易いため、上記カバーを設けることで上記カバー（
９）の作用と同様に環状部材ｑつの交換頻度を減少させ
ることができる。このような上部電極０２１下面の露出
表面と上記下部電極（５）上面のみに放電する構成にな
っている。この時、上記上部電極（＋２１には電源０４
）からＲＦ電力が下部電極（５）に対して供給される如
く接続されている。この場合、下部電極（５）が接地さ
れ、この下部電極（５）に上記基板（７）を設置するた
めにラジカルにより基板（７）をエツチングするプラズ
マモードの設定となっているが、イオンによりエンチン
グするＲＩＥモードにも対応する如く、下部電極（５）
に電源Ｏ１８を接続し上部電極０つを接地することもで
きる。また、上記上部電極０２）には、所定の口径の孔
（図示せず）が複数個形成されており、この孔からプラ
ズマ処理用ガス例えばエツチングガスを流通可能として
いる。このエツチングガスは、上記上部電極０２）上部
に設けられた空間（１５）に接続したガス供給管０ωか
ら供給される如く構成されている。このガス供給管０６
）は、図示しないガス供給源に連設し、上記空間ｑつ内
へ所定の処理ガスを所定量で供給可能とされている。上
記空間０９内に供給された処理ガスを上記基板（７）表
面に均一に供給するために、上記空間０５）内には複数
枚のバッフル（１７１が設けられている。このバッフル
（１７）には、複数個の開孔（図示せず）が形成されて
おり、上記処理ガスが上記開孔を有するバッフル０刀を
複数枚通過することにより広面積に均一に拡散されるよ
うになっている。

また、上記処理室（１）の下方周縁部には、上記処理室
（１）内のガスが均一に排気される如く、各点で異なる
所定の開孔率に設定した整流体Ｑ８）が、取付台（１９
）に着脱自在に設けられている。このような整流体０８
）を介して上記処理室（１）内のガスを排気する如く排
気管Ｉ２Φが接続し、この排気管ＱＯは図示しない排気
機構例えばロータリーポンプやターボ分子ポンプ等に連
設している。このようにしてエツチング装置が構成され
ている。

次に、上述したエツチング装置の動作作用及びＬＣＤ用
ガラス基板のエツチング方法を説明する。

まず、処理室（１）内を所定の減圧状態に設定し、処理
室（１）側壁に形成されている開口（２）を開閉機構（
３）の動作により開け、図示しない搬送機構例えばハン
ドリングアームにより、被処理体例えばＬＣＤ用ガラス
基板（７）を位置決めした後上記処理室（１）内に搬入
する。この時、上記開閉機構（３）により上記開口（２
）を開けても上記処理室（１）内の圧力を保持可能とす
るように、上記開口（２）の外部空間をロードロツク室
としておくことが望ましい。そして、上記基板（７）を
下部電極（５）表面の予め定められた位置に設置する。

この時、上記基板（７）の設置を容易に行なえるように
、リフタービン（図示せず）により中継している。そし
て、上記ハンドリングアームを処理室（１）内から搬出
した後、上記開口（２）を閉じ、処理室（１）内部を気
密に設定する。そして、上記下部電極（５）を昇降機構
（４）により上昇させ、上記基板（７）表面と上部電極
０２）表面との間隔を所定の間隔に設定する。この後、
上記上部電極Ｑ′ｌＪ及び下部電極（５）間に電源０４
によりＲＦ電力を印加し、上部電極０力及び下部電極（
５）間で放電を発生させる。

これと同時に、ガス供給源（図示せず）から所定の処理
ガス即ちエツチングガスをガス供給管０６）を介して空
間ａ５）に流入させる。そして、この空間０９内に流入
されたガスは、上記空間０５）内に設けられているバッ
フル０′７）により広範囲に拡散され、上記上部電極０
２）に形成されている複数の開孔から基板（７）表面に
供給する。ここで、この供給されたエツチングガスが上
記放電によりプラズマ化され、これにより発生したラジ
カルにより、上記基板（７）表面に被着している例えば
、α−Ｓｉ膜、　５ｉＮＨ膜、ＡＩ膜等を選択的に除去
する。この時、上記放電により上部電極０２）及び下部
電極（５）が加熱されてしまうため、上記上部電極０２
）及び下部電極（５）は夫々冷却される。これは、上記
上部電極０２）が加熱されると、電極やその他の電極部
構成部品が破損してしまうことや、熱輻射によりレジス
トにダメージを与えること等がある。また、上記下部電
極（５）が加熱されると、この下部電極（５）表面に設
定された基板（７）が加熱され、特に、この基板（７）
表面に被着されたレジストが１８０°Ｃ付近で変異し、
必要以上にキユアリングしたり、選択比が悪くなる等の
問題があるため、夫々冷却を必要としている。そして、
エツチング廃ガス等は、上記処理室（１）内下方の周縁
部に設けられた整流体０８）を介して排気管Ｃ！Φより
排気される。

このようにしてエツチング処理が行なわれるが、上記エ
ツチングの際には放電が行なわれる。この放電は、上部
電極Ｑ２１及び下部電極（５）間に生じさせるが、この
放電を効率良く行なうために設けられたフォーカス部材
（８）のインピーダンスがＲＦに対して基板（７）より
充分に高いことから、このフォーカス部材（８）の作用
により上記放電を下部電極（５）下面の露出表面に集中
させ、且つ環状部材０３）の作用により上記放電を上部
電極０２１上面の露出表面に集中させ、夫々放電をフォ
ーカスしている。この放電により上部電極Ｑ２１の開孔
から導入した処理ガス即ちエツチングガスを励起して発
生したプラズマにより上記基板（７）をエツチング処理
するが、この基板（７）周縁部のフォーカス部材（８）
は、このフォーカス部材（８）の上面に設けられている
カバー（９）により上記プラズマから保護される。更に
このカバー（９）は、上記フォーカス部材（８）より大
きく周囲に突出しているため、上記プラズマ化したガス
、特にラジカルが下部電極（５）側面側に回り込むこと
を防止し、この下部電極（５）側面或いはフォーカス部
材（８）側面がエツチングされることを防止することが
できる。このことにより、上記フォーカス部材（８）の
交換頻度を減少させ、定期的に簡素な構成のカバー（９
）を交換することで良いため、フォーカス部材（８）の
寿命を長くすることができる。更に、カバー（９）が簡
素な構成であるためランニングコストを低減でき、且つ
カバー（９）の交換作業が容易となる。

特に、ＲＩＥモードのエツチングの場合は基板方向にイ
オンが流れるため、基板周縁部もエツチングが激しくな
りカバー（９）の交換頻度が増加するが、従来のような
フォーカス部材（８）の交換ではなくカバー（９）の交
換であるため、このカバー（９）が安価に構成できるこ
とからより効果的となる。また、上記カバー（９）は環
状の板状体であるため、このカバー（９）の表面がエツ
チングされても、反転させて裏面を使用することもでき
、このようにすると、カバー（９）の寿命を２倍程度に
向上させることができる。

上記実施例では、カバーを耐プラズマ特性を有する材質
で構成したが、これに限定するものではなく、従来のよ
うにプラズマにエツチングされやすい材質例えばテフロ
ンを使用しても、プラズマからフォーカス部材を保護で
きれば何れでも良い。

この場合、上記カバーの交換頻度と従来のフォーカス部
材の交換頻度は同一となるが、上記実施例では構成が簡
素なカバーのみの交換で良いため、安価に実施でき、実
用的なものとなる。

更に、上記実施例では、被処理体を設置した電極をアー
ス側電極とするプラズマモードについて説明したが、こ
れに限定するものではなく、被処理体を設置する電極と
対向配置した電極をアース側とするＲＩＥモードでも同
様な効果が得られる。

また、上記実施例では、プラズマ装置をＬＣＤ用ガラス
基板のエツチング処理に適用した例について説明したが
、これに限定するものではなく、例えばプラズマＣＶＤ
装置、プラズマアッシング装置、スパッタリング装置等
プラズマを用いる装置に適用しても同様な効果が得られ
る。更に、被処理体はＬＣＤ用ガラス基板に限定するも
のではなく、例えば半導体ウェハ等に適用しても同様な
効果が得られる。

以上述べたようにこの実施例によれば、対向配置した電
極の一方に被処理体を設置し、この被処理体を上記電極
間で放電させてプラズマ処理する装置において、対向す
る側の電極表面の所定部に上記放電を集中させるように
この所定部以外の部分を覆う如く設けられたフォーカス
部材の少なくとも上記対向する側の表面に、このフォー
カス部材をプラズマから保護するカバーを設けたことに
より、フォーカス部材をプラズマによってエツチングさ
れやすい材質を使用しても、エツチングに対してはカバ
ーにより保護されるため、放電のフォーカス効果に優れ
且つ安価な材質で構成することができると共に、フォー
カス部材がエツチングされることを減少させ抑止させる
ことができる。

そのため、フォーカス部材は定期的に行なわれる洗浄時
にのみ取り外して洗浄すればよく、また、カバーもプラ
ズマに対して影響の少ない材質で構成することで寿命が
長くなり、交換頻度を少なくすることができる。更に、
カバーはフォーカス部材を覆うことのみで良いため安価
に構成でき、しかも交換等のメンテナンス作業を容易に
することができ、実用的なものとなる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明装置の一実施例を説明するためのエツチ
ング装置の構成図である。 ５・・・下部電極 ８・・・フォーカス部材 １２・・・上部電極 ７・・・基板 ９・・・カバー １３・・・環状部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）対向配置した電極の一方に被処理体を設置し、こ
   の被処理体を上記電極間で放電させてプラズマ処理する
   装置において、対向する側の電極表面の所定部に上記放
   電を集中させるようにこの所定部以外の部分を覆う如く
   設けられたフォーカス部材の少なくとも上記対向する側
   の表面に、このフォーカス部材をプラズマから保護する
   カバーを設けたことを特徴とするプラズマ装置。
2. （２）カバーはプラズマに対して影響の少ない材質で構
   成したことを特徴とする請求項１記載のプラズマ装置。