(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電源に接続するとともに減圧室内に配置される電極と、この電極に対向して配置されるとともに絶縁性の被処理基板を載置する載置面を具備する金属製の保持電極とを備える平行平板型のプラズマＣＶＤ装置において、前記保持電極は、表面にうねりがある載置板と前記載置板上に設けられた前記うねり１つに対し複数の凹部が存在する凹凸を表面に有する金属堆積層を有することを特徴とするプラズマＣＶＤ処理装置。
【請求項２】
前記金属堆積層は、金属溶射法により形成されることを特徴とする請求項１記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】
前記金属堆積層は、前記保持電極と同じ金属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ＣＶＤ装置。
【請求項４】
前記保持電極は、アルミニウム材で製作されていることを特徴とする請求項１、２または３記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項５】
前記凹凸における該凸部の頂部に平坦な面をもつことを特徴とする請求項１、２、３または４記載のプラズマＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁性の被処理基板に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置に関し、特に被処理基板を保持する保持電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、絶縁性のある基板、例えば、液晶パネルのガラス基板のような大きな基板に薄膜を形成する処理装置は、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置が主に使用されている。
【０００３】
図３は従来の一例における平行平板型のプラズマＣＶＤ装置の概略を示す模式断面図である。この種のプラズマＣＶＤ装置は、例えば、特開平８−１５３６８２号公報に開示されている。この開示されたプラズマＣＶＤ装置は、図３に示すように、高周波電源８と接続し処理室４内に配置されるとともにガス導入口７から導入されたガスを噴出する穴を有する電極３と、被処理基板であるガラス基板１０を載置する載置板１を具備するとともに電極３に対向して配置される保持電極２を備えている。
【０００４】
このプラズマＣＶＤ装置を使用して薄膜をガラス基板１０に形成する場合、ガス排出口から真空排気装置により処理室を減圧し、ガス導入口７から原料ガスを導入し、ガス排出口９から排気しながら処理室４内のガス圧を一定に保つ、一方、載置板１に載置され押さえ部材６で固定されたガラス基板１０は、ヒ−タパネル５から放射する熱源で加熱され所定の温度に昇温される。
【０００５】
そして、高周波電源８により高周波電力が電極３に印加され、電極３と保持電極２との間に放電プラズマが形成され、アノ−ドである保持電極２に保持されたガラス基板１０に原料イオンが堆積され薄膜が形成される。
【０００６】
ここで、液晶パネルのような大きなガラス基板に薄膜を均一に形成することは、重大な課題であった。この薄膜を均一に形成するために種々の改善が提案されている。ガラス基板１０の周辺部は、金属製の保持電極２の影響を受け膜厚が変化するのを防止するためになされた発明である。
【０００７】
この防止手段は、従来、金属製であった押さえ部材６を、ガラス基板と同一材料のリング状の絶縁板をガラス基板の周囲に設け、成膜時に、ガラス基板１０の表面にチャ−ジアップさせ、保持電極表面との境界部で電界が乱れを無くしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したプラズマＣＶＤ装置は、ガラス基板の表面電荷による電界の乱れが無くなり均一に成膜できるが、しかしながら、ガラス基板１０と載置板１とは隙間なく保持されているとは限らず、ガラス基板１０と載置板１の載置面との間にところどころに隙間がある。この隙間により新たな問題を生じていた。この問題について以下説明する。
【０００９】
このプラズマＣＶＤ装置では、保持電極２の載置面は、金属材で製作され切削加工や研磨加工により平坦化されているものの、完全に全面を平坦にすることが難しく、加工条件によって表面にうねりが残る。このうねりは大きくても１ｍｍ程度であるが、保持電極の載置面に例えば０．６から１．１ｍｍ程度の薄くて大きな外形をもつガラス基板を載置したとき、図４に示すように、ガラス基板と載置面とが接触しない領域すなわち隙間が生じる。このうねり１３は、例えば、数センチメ−トル平方に及ぶ大きさのものがあり、ガラス基板１０の全体に散在している。また、その隙間は０．１乃至１ｍｍ程度の範囲でばらついている。
【００１０】
このようなガラス基板の載置状態では、隙間の無い接触領域と面積の広いうねり１３の隙間のある非接触領域との間に、ア−ス経路に対する静電容量の違いが生じる。すなわち、直流阻止用コンデンサを含めた装置全体での静電容量が一定でも、このガラス基板上での個々の部分の静電容量の違いは、個々の部分にア−ス経路でのインピ−ダンスに差を生じさせることになる。
【００１１】
例えば、図４におけるうねり１３上の隙間ありの経路Ｘの静電容量Ｃｘは、絶縁物層の静電容量Ｃｄを無視しても、隙間なしの経路Ｙの静電容量Ｃｙとうねり１３上の空間部の静電容量Ｃａとが直列に結合される。今仮に、ガラス基板の比誘電率が１０とし、空間における比誘電率１として、両者の面積を一平方センチメ−トルとして単純に計算しても静電容量が１０パ−セントの違いがあり、空間部の静電容量Ｃａが無視できなくなる。その結果、非接触領域のインピ−ダンスが高くなり、接触領域側に放電が集中する。
【００１２】
このように放電密度が異なると、例えば、プラズマＣＶＤによるＳｉＮX成膜速度はばらつき±１０パ−セント以上となり、液晶パネルのようなディスプレイでは、一平方センチメ−トル以内に表示ムラをもたらし致命的欠陥となる。
【００１３】
また、ガラス基板の裏面に導電性膜を形成することで、放電プラズマを均一化することが考えられるが、この方法は、放電プラズマを均一化させても、応用範囲を著しく限定し必ずしも得策な方法ではない。
【００１４】
従って、本発明の目的は、被処理基板被処理基板に均一な高周波放電プラズマを形成できるプラズマＣＶＤ装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、高周波電源に接続するとともに減圧室内に配置される電極と、この電極に対向して配置されるとともに絶縁性の被処理基板を載置する載置面を具備する金属製の保持電極とを備える平行平板型のプラズマＣＶＤ装置において、前記保持電極の載置面を覆うとともに表面に凹凸のある金属堆積層を有するプラズマＣＶＤ処理装置である。
【００１６】
また、前記被処理基板はガラス板であることを特徴としている。さらに、前記金属堆積層は、金属溶射法により形成されることが望ましい。さらに、前記金属堆積層は、前記保持電極と同じ金属であることが望ましい。そして、望ましくは、前記保持電極は、アルミニウム材で製作されていることである。また、好ましくは、前記載置面の該凸部の頂部に平坦な面をもつことである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施の形態におけるプラズマＣＶＤ装置を説明するための保持電極の載置板を示す断面図である。このプラズマＣＶＤ装置における保持電極の載置板は、図１に示すように、後述する金属溶射法により溶融された金属を吹き付けうねりのある載置面１ａに表面に凹凸がある溶射金属層１４を形成したことである。
【００１９】
この溶射金属層１４の凹凸における凸部１１から凹部１２の深さは、１００から２００ミクロメ−トルにばらつくが、接触しない領域である凹部１２の底部の面積が数十ミクロン程度でありかつ載置面１ａのうねり１３の低い面に対し数十個の凹部１２が存在する。
【００２０】
こような載置面１ａ上の凹凸面におけるガラス基板１０との接触領域での経路では、その静電容量Ｃｇは大きくほぼ一定である。これに対しうねり１３内にある凹部１２におけるそれぞれの空間部の経路の静電容量Ｃａは微小であってばらつきが少ない。
【００２１】
うねり１３の広い面積対し個々の凹部１２の空間部の底部の面積は数十分の一であり、凸部１１の頂部とガラス基板と接触する静電容量と比べて遙かに小さい。言い換えれば、非接触領域での経路における静電容量Ｃａは、ガラス基板１０と接触する領域の静電容量Ｃｇに比べ遙かに小さく無視しうる程度になる。
【００２２】
しかも、一つのうねり１３に対し複数の凹部１２の空間部が存在し、従来のうねり１３の空間部の静電容量Ｃａは、それぞれの凹部１２の空間部の静電容量を平均化されたものとなる。このことは、ガラス基板１０のうねり１３の各部における非接触領域におけるア−スの経路の静電容量がほぼ等しくなり、その結果、ガラス基板１０の各部のインピ−ダンスは均一になり、プラズマ放電電流も均一となる。
【００２３】
また、後述する研磨法により凹凸のある面を研磨することによって、凹凸面における凸部１１とガラス基板１０との隙間が生じないように、凹凸のある面を一様な面にすることが望ましい。
【００２４】
図２（ａ）および（ｂ）は図１の載置板の製造方法を説明するための図である。まず、載置板の材料として、ステンレス鋼およびアルミニュウムを選び比較検討し、切削し易さおよび軽量である点からアルミニュウムに決定した。そして、素材であるアルミニュウム板を切削加工で外形および厚みを形成した。
【００２５】
次に、サンドブラスト法によりアルミナセラミック粒子を吹き付け、アルミニュウム板のうねりのある表面に凹凸を形成する。これは、金属溶射による金属堆積層がアルミニュウム面に被着し易くするためである。このときの凹凸は少なくとも２００ミクロンメ−タ以上あることが望ましい。
【００２６】
次に、表面が粗らされたアルミニュウム板を脱脂する。次に、図示していないア−ク溶射機を用いて、保持電極と同じ材料であるアルミニュウム線材を供給しながらア−ク点火でアルミニュウム線を溶かし、例えば、溶射圧力となる空気噴射圧力を１．５乃至２ｋｇ／ｃｍ2にして吹き飛ばし、溶けて霧状になったアルミニュウム粒状部材をアルミニュウム板の粗らした表面に噴き付ける。また、純アルミニュウム線の代わりにアルミニュウム線に亜鉛を添加した線材でも良い。しかし、銅のような異種金属は避けるべきである。
【００２７】
このことにより、図２（ａ）に示すように、載置板１となるアルミニュウム板の表面に溶射金属１４が堆積し、表面に凹凸が形成される。この凹凸の深さｄは３００から４００ミクロンメ−タになるように、溶融粒状径を決定する空気噴射圧力を調節することが望ましい。この金属溶射法により凹凸面を形成する方法は、容易に堆積層が形成できることとしかも安価であるという利点がある。
【００２８】
このような凹凸のある面を僅かに研磨する場合、通常の平面研削盤ではなく、図面に示さないが、ウェハ研磨装置のような表面を平坦な面に研磨する研磨装置を用いることが望ましい。
【００２９】
この研磨装置を使用して研磨する場合は、載置板１の凹凸のある面に研磨定盤の研磨パッドに載せ、載置板１の裏面に研磨ヘッドを介して荷重をかけ、研磨ヘッドと研磨定盤を回転しながら研磨液を供給し、凹凸のある面を研磨する。このことにより、図２（ｂ）に示すように、凹凸における凸部の頂頭部に平坦な面が形成される。
【００３０】
なお、研磨量は１００乃至２００ミクロンメ−タとし、凹凸における凸部に平坦な面１５からの凹部の深さが１００ミクロンメ−タ以上のあるときに、あるいは、うねりの無い平坦な下地が露出したら、研磨を完了することが望ましい。なお、凹部１２の深さの測定には、レ−ザ光干渉計を用いた。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、機械加工された載置板の載置面のうねりによって生じる絶縁基板との広い面積の隙間を埋めるように、載置面に溶射金属を堆積させ表面に微小な凹凸面を形成し、凹凸面における凹部の深さを均一にし各凹部の静電容量を平均化することによって、絶縁基板上の各部におけるア−ス経路に対するインピ−ダンスを均一化し放電電流の密度が均一となる。
【００３２】
その結果、絶縁基板に形成される膜厚が均一となるし、形成された膜を均一にエッチングでき品質の歩留まりが向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるプラズマＣＶＤ装置を説明するための保持電極の載置板を示す断面図である。
【図２】図１の載置板の製造方法を説明するための図である。
【図３】従来の一例における平行平板型のプラズマＣＶＤ装置の概略を示す模式断面図である。
【図４】図３の保持電極の載置板とガラス基板の接触状態を示す図である。
【符号の説明】
１    載置板
１ａ    載置面
２    保持電極
３    電極
４    処理室
５    ヒ−タパネル
６    押さえ部材
７    ガス導入口
８    高周波電源
９    ガス排出口
１０    ガラス基板
１１    凸部
１２    凹部
１３    うねり
１４    溶射金属層
１５    平坦な面
【図１】
0004328456.tif 000002
【図２】
0004328456.tif 000003
【図３】
0004328456.tif 000004
【図４】
0004328456.tif 000005