(57)【要約】【課題】液晶パネル製造工程において、プラズマ処理された基板上に帯電した電荷を効率よく除去し、絶縁破壊を防止するのに優れたプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供すること。【解決手段】プラズマ処理された基板を、真空プラズマ処理室から別の真空室へ移載する場合、一定の圧力になるように不活性ガスとＨ２Ｏガスを導入しながら前記基板を移動させることで解決できる。このとき、圧力値を５〜２０Ｐａの範囲に維持すれば好適な結果が得られる。【選択図】　図４
2004140153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧状態から基板を投入および取り出し、真空状態に圧力を調整する手段と、真空状態にて前記基板を移載する手段を有した真空移載容器と、真空維持可能で前記基板をプラズマ処理する処理室を備えるプラズマ処理装置であって、
前記基板を前記処理室にてプラズマ処理終了後、前記基板を前記処理室から前記真空移載容器へ移載する際に、前記処理室と前記真空移載容器とに不活性ガスを導入することで圧力を調整する手段を有すること
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
基板を処理室から真空移載容器へ移載する前に、不活性ガスを導入し、処理室内でプラズマを発生させ、その後、前記基板を前記真空移載容器へ移載することを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
不活性ガスは、気化したＨ２Ｏガスを含ませることないし、前記不活性ガスが気化したＨ２Ｏガスであること
を特徴とする請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
処理室は、ドライエッチング処理を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
基板を処理室から真空移載容器へ移載する際に、前記処理室と前記真空移載容器間の圧力値を５〜２０Ｐａの範囲に維持するよう調整する手段を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
基板が、ガラス基板であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
処理室にてプラズマ処理された基板を、前記処理室から真空下において前記基板を移載する真空移載容器へ移載する際に、前記処理室と前記真空移載容器とに不活性ガスを導入することで圧力を調整し、前記基板を移載すること
を特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項８】
基板を処理室から真空移載容器へ移載する前に、不活性ガスを導入し、処理室内でプラズマを発生させ、その後、前記基板を前記真空移載容器へ移載することを特徴とする請求項７記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
不活性ガスは、気化したＨ２Ｏガスを含ませることないし、前記不活性ガスが気化したＨ２Ｏガスであることを特徴とする請求項７または８記載のプラズマ処理方法。
【請求項１０】
処理室は、ドライエッチング処理を行うことを特徴とする請求項７〜９の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１１】
基板を処理室から真空移載容器へ移載する際に、前記処理室と前記真空移載容器間の圧力値を５〜２０Ｐａの範囲に維持することを特徴とする請求項７〜１１の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１２】
基板が、ガラス基板であることを特徴とする請求項７〜１２の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関し、特に、ドライエッチング処理において、基板を載置する電極と前記基板との間に発生する静電気を除去するところに特徴があり、効率的にデバイス破壊を低減させることが可能なプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶素子製造分野において、製造コスト削減や環境保護の観点から、工程簡略や製造方法の環境負荷の少ない製造方法に変更を望む声が高まっている。特に、次世代フラットパネルとして期待されている液晶や有機ＥＬ素子パネルの価格競争の激化とパネルの大型化、高性能化に伴い、従来の薬液による工法から、プラズマを応用した薄膜加工する工法及び装置が望まれつつある。
【０００３】
しかしながら、真空中にプラズマを発生させ、プロセスガスを乖離させ、イオンやラジカルにより物理的、科学的な反応を組み合わせた加工を行うため、絶縁体である被処理ガラス基板上に多量な電荷を発生させることになる。
【０００４】
このとき、多量に発生した電荷は、薄膜回路の構成上、金属膜と金属膜の間を絶縁する為の絶縁膜が薄膜形成されているが、耐電圧には閾値を持つことになり、その閾値を越えるような電荷を被処理ガラス基板が帯び、帯電した場合には絶縁膜の破壊が発生し、薄膜回路を形成しえなくなる。このため、なるべく被処理ガラス基板上にチャージしないようなプラズマにするか、チャージした電荷をプラズマプロセス上の工夫で低減する取り組みを実施してきた。
【０００５】
以下、図１に代表的なドライエッチング装置を示す。
【０００６】
図１において、１はドライエッチング処理を行うための処理室、２ａ，２ｂ，２ｃは処理室１や後述する真空移載容器５、ロードロック容器８にプロセスガスや不活性ガスを導入するためのガス導入装置、３は基板を載置する電極、４ａ，４ｂ，４ｃは処理室１や後述する真空移載容器５、ロードロック容器８の内部を排気するための真空排気装置、５は処理室１へ基板を真空圧力の状態で出し入れする真空移載容器、６ａは処理室１と真空移載容器５の隔壁となり開閉機構を有するゲート扉、６ｂは真空移載容器５と後述するロードロック容器８の隔壁となり開閉機構を有するゲート扉、６ｃは後述するロードロック容器８を真空に保持するためのゲート扉、７は真空搬送機構、８は大気状態から真空状態へ容器内を減圧する動作や、その逆に真空状態から大気状態へ加圧する動作が出来る機能を有するロードロック容器、９は基板を収納する基板収納装置、１０は基板収納装置９から基板を取り出し、ロードロック容器８へ移載するための大気搬送機構である。なお１１は基板である。
【０００７】
以下、上記ドライエッチング装置を用いた具体的な動作手順について説明する。
【０００８】
まず、基板１１を、基板収納装置９より大気搬送機構１０にて取り出し、ロードロック容器８にガス導入装置２ｃより不活性ガスをパージして大気状態にし、ゲート扉９６ｃを開き、大気搬送機構１０によって、基板１２をロードロック容器８へと搬送する。
【０００９】
次に、ゲート扉６ｃを閉じて、ロードロック容器８において、ガス導入装置２ｃの動作を止め、真空排気装置４ｃより排気し、一定の圧力にまで真空排気が完了した後、ゲート扉６ｂを開く。このとき、真空移載容器５は真空排気装置４ｂが常時真空排気動作しており、常に真空状態を保持した状態となっている。
【００１０】
その後、真空搬送機構７によりロードロック容器８に載置されている基板１１を取り出し、真空移載容器５へと移載して、ゲート扉６ｂを閉じる。処理室１にある真空排気装置４ａは常時真空排気動作しており、容器内は常に真空状態を保持している。このような状態で、ゲート扉６ａが開き、真空移載容器５内の真空搬送機構７にある基板１１は処理室１の電極３へ移載され、ゲート扉６ａが閉まり、プラズマ処理が行われる。
【００１１】
プラズマ処理終了後、Ｎ２やＯ２などの不活性ガスによる除電プロセスといわれる、プラズマの発生領域を圧力やパワーにより変化させて、基板１１上に帯電した電荷を除去するプロセス処理を行った後、ゲート扉６ａが開き、真空搬送機構７により、処理室１内の電極３上に載置された基板１１は、処理室１内から取り出され、真空移載容器５内に移載される。
【００１２】
このとき、処理室１内の真空排気装置４ａは、プラズマ処理後の反応生成物が真空移載容器４ａへ流入しないように排気動作をしている。そして、ゲート扉６ａが閉じ、次にゲート扉６ｂが開き、基板１１は真空移載機構５からロードロック容器８へと移載され、ゲート扉６ｂが閉まる。ロードロック容器９内の真空排気装置４ｃが停止し、ガス導入装置２ｃより不活性ガスがパージされ、ロードロック容器８内は真空圧状態から大気圧状態へとなり、ゲート扉６ｃが開く。そして、大気搬送機構１０により、ロードロック容器８内にある基板１１が取り出され、基板収納装置９へと収められる。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−２６１１５９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、処理室１内にて基板１１がプラズマ処理終了後、除電プロセス行い、ゲート扉６ａを開き、真空搬送機構７により、処理室１内の電極３上に載置された基板１１が、処理室１内より取り出され、真空移載容器５内に移載される時に、基板１１の表面に残留帯電した電荷の電位値は図２に示すような挙動を示す。
【００１５】
プラズマ処理後の基板１１の表面に帯電した電荷は、ゲート扉６ａを通過する時に最大電位値を示し、その後も高い電位を保持した状態で真空移載容器５に載置される。基板１１が真空中において移載される際に変化する帯電位が基板１１上に成膜された絶縁膜の耐電圧閾値Ａを越えた時に、絶縁破壊を起こすという問題点がある。
【００１６】
これは、図３に示すように、基板１１が移載する際に、基板表面に帯電した電荷−Ｑが対抗して分極している電極３表面＋Ｑ（この時点では、ｄが限りなく大きいため、（式１）の公式には当てはまらないことから、処理室１の底面、ゲート扉６ａの底面、真空移載容器５の底面へと移り変わる時に、（式１）に当て嵌る「ｄ」が存在している場合に限る。
【００１７】
【数１】
2004140153.tif 000003
【００１８】
から明らかなように、ｄ（距離）に影響される領域（ｄｍｉｎ）に達した時に、Ｖ−ｇが上昇する可能性があるためであると考えられる。
【００１９】
無論、最も基板１１の表面電位が上昇するのは、電極３より基板１１が離れる瞬間であることは、容易に想像がつくが、そのとき絶縁破壊を免れても、基板１１の一部が、ゲート扉６ａを通過しているため、基板１１の一部分のみ表面の電位が異常に上昇する可能性があり、その部分で絶縁破壊が起こると想像されている。
【００２０】
一般的な真空量産設備は、ゲート扉開閉時の圧力損失を小さくするため、ゲート扉を限りなく小さく製作している。基板１１がゲート扉６ａを通過する地点での、基板１１とゲート扉６ａの距離は、限りなく基板１１とゲート扉６ａが近くなり（式１）の影響を受ける範囲となることになる。基板１１上の一部分で電位Ｖ−ｇが、電極３上にあるときよりも高い値を示すこととなる。前述する内容は、量産設備の形態によっては、ゲート扉６ａだけではなく、他の部分においても、（式１）の影響を受けやすいこともあり得る。
【００２１】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、プラズマ処理後に被処理ガラス基板を移載する際に変化する基板上の電荷量を軽減することが可能なプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００２３】
本発明に係るプラズマ処理装置は、大気圧状態から基板を投入および取り出し、真空状態に圧力を調整する手段と、真空状態にて前記基板を移載する手段を有した真空移載容器と、真空維持可能で前記基板をプラズマ処理する処理室を備えるプラズマ処理装置であって、前記基板を前記処理室にてプラズマ処理終了後、前記基板を前記処理室から前記真空移載容器へ移載する際に、前記処理室と前記真空移載容器とに不活性ガスを導入することで圧力を調整する手段を有することを特徴とする。
【００２４】
このとき、基板を処理室から真空移載容器へ移載する前に、不活性ガスを導入し、処理室内でプラズマを発生させ、その後、前記基板を前記真空移載容器へ移載すると好適である。
【００２５】
また、不活性ガスは、気化したＨ２Ｏガスを含ませることないし、前記不活性ガスが気化したＨ２Ｏガスであると好適である。
【００２６】
また、処理室では、ドライエッチング処理を行うと好適である。
【００２７】
また、基板を処理室から真空移載容器へ移載する際に、前記処理室と前記真空移載容器間の圧力値を５〜２０Ｐａの範囲に維持するよう調整する手段を有すると好適である。
【００２８】
更に、基板が、ガラス基板であると好適である。
【００２９】
一方、本発明に係るプラズマ処理方法は、処理室にてプラズマ処理された基板を、前記処理室から真空下において前記基板を移載する真空移載容器へ移載する際に、前記処理室と前記真空移載容器とに不活性ガスを導入することで圧力を調整し、前記基板を移載することに特徴とする。
【００３０】
このとき、基板を処理室から真空移載容器へ移載する前に、不活性ガスを導入し、処理室内でプラズマを発生させ、その後、前記基板を前記真空移載容器へ移載すると好適である。
【００３１】
また、不活性ガスは、気化したＨ２Ｏガスを含ませることないし、前記不活性ガスが気化したＨ２Ｏガスであると好適である。
【００３２】
また、処理室では、ドライエッチング処理を行うと好適である。
【００３３】
また、基板を処理室から真空移載容器へ移載する際に、前記処理室と前記真空移載容器間の圧力値を５〜２０Ｐａの範囲に維持すると好適である。
【００３４】
更に、基板が、ガラス基板であると好適である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３６】
本発明のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３７】
以下、図１に実施様態について代表的なドライエッチング装置形態について説明する。１はドライエッチング処理を行うための処理室、２ａ，２ｂ，２ｃは処理室１や後述する真空移載容器５、ロードロック容器８にプロセスガスや不活性ガスを導入するためのガス導入装置、３は基板を載置する電極、４ａ，４ｂ，４ｃは処理室１や後述する真空移載容器５、ロードロック容器８の内部を排気するための真空排気装置、５は処理室１へ基板を真空圧力の状態で出し入れする真空移載容器、６ａは処理室１と真空移載容器５の隔壁となり開閉機構を有するゲート扉、６ｂは真空移載容器５と後述するロードロック容器８の隔壁となり開閉機構を有するゲート扉、６ｃは後述するロードロック容器８を真空に保持するためのゲート扉、７は真空搬送機構、８は大気状態から真空状態へ容器内を減圧する動作や、その逆に真空状態から大気状態へ加圧する動作が出来る機能を有するロードロック容器、９は基板を収納する基板収納装置、１０は基板収納装置９から基板を取り出し、ロードロック容器８へ移載するための大気搬送機構である。なお１１は基板である。
【００３８】
以下、上記ドライエッチング装置を用いた具体的な動作手順について説明する。
【００３９】
まず、基板１１を、基板収納装置９より大気搬送機構１１にて取り出し、ロードロック容器８にガス導入装置２ｃよりＮ２ガスをパージして大気状態にし、ゲート扉６ｃを開き、大気搬送機構１０によって、基板１１をロードロック容器８へと搬送する。
【００４０】
続けて、ゲート扉６ｃを閉じて、ロードロック容器８において、ガス導入装置２ｃの動作を止め、排気装置４ｃより排気し、一定の圧力にまで真空排気が完了した後、ゲート扉６ｂを開く。真空移載容器５は真空排気装置４ｂが常時真空排気動作しており常に真空状態を保持した状態となっている。
【００４１】
真空搬送機構７によりロードロック容器８に載置されている基板１１を取り出し、真空移載容器５へと移載して、ゲート扉６ｂを閉じる。処理室１にある真空排気装置４ａは常時真空排気動作しており容器内は常に真空常置を保持した状態となっている。
【００４２】
このような状態でゲート扉６ａを開き、真空移載容器５内の真空搬送機構７にある基板１１は処理室１の電極３へ移載され、ゲート扉６ａが閉まりプラズマ処理が行われる。
【００４３】
プラズマ処理終了後は、Ｎ２やＯ２などに気化したＨ２Ｏガスを混入させて不活性ガスによる除電プロセスといわれる、プラズマの発生領域を圧力やパワーにより変化させて、基板１１上に帯電した電荷を除去するプロセス処理を行うことで、プラズマにより帯電した電荷は前記Ｈ２Ｏガスを混入させることで効率よく、処理室内の雰囲気に逃がすことが可能となり、基板１１上の電荷を除電することが可能となる。
【００４４】
上記のような処理が終了した後は、ゲート扉６ａを開き、ガス導入装置２ｂよりＮ２ガスを流入させ、真空排気装置４ｂを停止し、真空排気装置４ａにて、処理室２と真空移載容器５内が１５Ｐａになるように調整しながら、真空搬送機構７により、処理室１内の電極３上に載置された基板１１を、処理室１内から取り出し、真空移載容器５内に移載する。
【００４５】
このように、処理室１と真空移載容器５内が１５Ｐａとなるように調整することで、図４に示すように、プラズマ処理後の基板１１の表面に帯電した電荷は、除電され電位は一定となる。そのため、基板１１上に成膜された絶縁膜の耐電圧閾値を越えて、絶縁破壊をおこす問題点が解決される。真空下において、プラズマにより帯電した基板１１上の電荷は、圧力を一定の値まで高めることで、真空容器中の雰囲気に流れ出る作用がある。このため、基板１１上のＶ−ｇは一定の値を示したと考える。
【００４６】
また、ガス導入装置２ｂへＨ２Ｏガスを気化して、同時に導入しながら基板１１を処理室１から取り出すと、より効果的で好適である。
【００４７】
その後、ガス導入装置２ｂを停止させ、ゲート扉６ａを閉じ、真空排気装置４ｂを動作させ、真空移載容器５内を所定の圧力以下まで排気し、真空排気装置４ａにて、処理室１内も所定の圧力以下まで排気する。
【００４８】
次に、ゲート扉６ｂを開き、真空移載機構５により基板１１はロードロック容器８へと移載され、ゲート扉６ｂは閉まる。ロードロック容器８内の真空排気装置４ｃが停止し、ガス導入装置２ｃより不活性ガスがパージされ、ロードロック容器８内は真空圧状態から大気圧状態へとなり、ゲート扉６ｃが開き、大気搬送機構１０により、ロードロック容器８内にある基板１１が取り出され、基板収納装置９へと収められる。
【００４９】
以上のことから、プラズマ処理後に被処理ガラス基板を移載する際に変化する基板上の電荷量を軽減することが可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、プラズマ処理中に基板が帯びた電荷を搬送中に効率的に除電でき、効率的にデバイス破壊を低減させることが可能なプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法が提供ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成図
【図２】従来の実施形態における基板の表面帯電値を示す図
【図３】基板の表面電位の上昇メカニズムを示す概略図
【図４】本発明の実施形態での基板の表面帯電値を示す図
【符号の説明】
１　処理室
２ａ，２ｂ，２ｃ　ガス導入装置
３　電極
４ａ，４ｂ，４ｃ　真空排気装置
５　真空移載容器
６ａ，６ｂ，６ｃ　ゲート扉
７　真空搬送機構
８　ロードロック容器
９　基板収納装置
１０　大気搬送機構
【図１】
2004140153.tif 000004
【図２】
2004140153.tif 000005
【図３】
2004140153.tif 000006
【図４】
2004140153.tif 000007