JP2007280885A

JP2007280885A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JP2007280885A
Application number: JP2006108817A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Takahashi; 大輔高橋; Yasushi Nakamura; 耕史中村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2007-10-25

Abstract

【課題】処理ガスの流出防止と処理用ガス濃度の低下防止および処理ガス使用量の抑制が可能なプラズマ処理装置の提供。
【解決手段】プラズマ処理部を収容しプラズマ処理部に対して被処理基材６を搬入搬出するための搬入搬出口を有する筐体８と、搬入搬出口とプラズマ処理部との間に搬入搬出口側に間隔を有して形成され被処理基材６を搬送する通路２ａと、前記間隔の近傍に筐体外部の排気源に接続される吸気部５とを備え、吸気部５がプラズマ処理部から排出される処理ガスを吸引するように形成された第１吸気口Ａと、搬入搬出口から筐体８内へ侵入する外気を吸引するように形成された第２吸気口Ｂとからなり、第１吸気口Ａは第２吸気口Ｂよりも流体コンダクタンスが小さい。
【選択図】図２

Description

この発明は、プラズマ処理装置に関し、さらに詳しくは、プラズマの生成および制御技術を用いることで、対象物に対する表面改質、洗浄、加工、成膜等の処理を行うプラズマ処理装置であって、例えば、液晶表示素子やＥＬ(エレクトロルミネッセンス)パネル、ＰＤＰ(プラズマディスプレイパネル)をはじめとするフラットパネルディスプレイ、太陽電池等を製造する装置で用いられ、主に大型の基材を処理するプラズマ処理装置に関する。

近年、半導体、フラットパネルディスプレイ、太陽電池等の製造工程では、ガラス基板や半導体ウエハ等の被処理基材に対して、真空チャンバや排気装置など大掛かりな設備を必要としない大気圧プラズマ技術を用いた改質、洗浄、加工、成膜等の処理への注目度が高まってきており、表面改質や洗浄、ドライエッチングといった一部のプロセスにおいては実用化されている。

上記大気圧プラズマの利点を利用するために処理装置を開放系にした場合には、処理ガスが処理装置の外部へ流出したり、外気が処理装置内に流入したりする。さらに、それに伴って処理ガスの使用量が増大してしまうという問題が発生する。

そのため、処理用チャンバーとそれを収納する収納用チャンバーとを設け、収納用チャンバー内の圧力を処理用チャンバーより低圧にすることで、処理ガスの処理装置外部への流出と処理用チャンバーへの外気の混入とを防止する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記処理用チャンバー内で利用する処理ガスが上記収納用チャンバーに流れ出てしまうため、処理ガスの使用量は増加するという問題がある。さらに、上記収納用チャンバー内では吸収できないような大きな気流が処理装置の開口部から流入した場合には、上記処理用チャンバー内への外気流入を防止することはできないという問題がある。

また、被処理基材をセットしたプラズマ処理室内に処理ガスを導入するとともに、プラズマ処理室内を側部より強制排気し、また外気の混入を防ぐようにガスカーテンと排気部を装置内の導入口、搬出口に設けたうえに、開閉機構のある扉を設けたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、上記のプラズマ発生装置では、装置の搬入出口に遮断用の扉があるため、装置より大きな被処理基材に適用できない、あるいは適用しようとすると装置が非常に大型のものとなってしまい、装置コストが非常に高価なものとなってしまう。
特開２００３−１４２２９８号公報特開２００５−１３８０１０号公報

そこで、この発明の課題は、大型のフラットパネル装置における処理ガスや処理過程で生成されるガスの流出防止、および外部空気の流入防止が可能な開放系の大気圧プラズマ処理装置を、簡単な構成で実現することにある。

この発明は、プラズマ処理部と、プラズマ処理部を収容しプラズマ処理部に対して被処理基材を搬入搬出するための搬入搬出口を有する筐体と、搬入搬出口とプラズマ処理部との間に搬入搬出口側に間隔を有して形成され被処理基材を搬送する通路と、前記間隔の近傍に吸引口を有し筐体外部の排気源に接続される排気路とを備え、前記吸引口がプラズマ処理部から排出される処理ガスを吸引するように形成された第１吸引口と、搬入搬出口から筐体内へ侵入する外気を吸引するように形成された第２吸引口とからなり、第１吸引口は第２吸引口よりも流体コンダクタンスが小さいことを特徴とするプラズマ処理装置を提供するものである。

この発明によれば、処理ガスを吸引する第１吸引口と、外気を吸引する第２吸引口を設けていることにより、被処理基材投入時などに大量の外気が筐体内に混入してきた場合に第２吸引口側からの吸引量が増加すると、第１吸引口からの処理ガスの吸引が抑えられる。これにより、プラズマ処理部側のガス圧が上昇し、外気がプラズマ処理部に流れ込むことを防止する。このため大気開放系の装置におけるガスの流出防止とプラズマ処理部での処理ガス濃度の低下防止、および処理ガス使用量の抑制が可能となる。

この発明のプラズマ処理装置の特徴は、プラズマ処理部と、プラズマ処理部を収容しプラズマ処理部に対して被処理基材を搬入搬出するための搬入搬出口を有する筐体と、搬入搬出口とプラズマ処理部との間に搬入搬出口側に間隔を有して形成され被処理基材を搬送する通路と、前記間隔の近傍に吸引口を有し筐体外部の排気源に接続される排気路とを備え、前記吸引口がプラズマ処理部から排出される処理ガスを吸引するように形成された第１吸引口と、搬入搬出口から筐体内へ侵入する外気を吸引するように形成された第２吸引口とからなり、第１吸引口は第２吸引口よりも流体コンダクタンスが小さい点にある。

第１吸引口は、搬送中の被処理基材の表面に対面できるように形成されてもよい。
第１および第２吸引口は、搬送中の被処理基材の表面に対面でき、かつ、対面する被処理基板の表面からの距離が互いに等しくなるように形成されてもよい。

第１吸引口が、搬送中の被処理基材の表面に対面できるように形成され、第２吸引口が、通路と搬入搬出口とを結ぶ直線に対して鋭角を示すように形成されてもよい。
プラズマ処理部が、被処理基材を挟むように設けられた互いに対向する一対の電極を備えてもよい。

以下、図面に示す実施形態を用いてこの発明をさらに詳述する。
〔第１実施形態〕
図１は本発明のプラズマ処理装置の第１実施形態の構成説明図である。プラズマ処理部１がプラズマ処理室２内に設置され、プラズマ処理室２は筐体８内に収納されている。筐体８は筐体内が筐体外部よりも負圧になるように排気口８ａ，８ｂから排気されている。

プラズマ処理部１は、高電圧が印加される上部電極３と、接地された下部電極４とからなり、この電極間にプロセスガス（処理ガス）７を導入し、電極３，４間にプラズマが生成される。プラズマ処理部１には筐体の搬入搬出口８ｃとプラズマ処理室２の通路２ａとを通じて被処理基材としての被処理基板６が搬送され処理される。また、通路２ａの出入口と搬入搬出口８ｃとの間には間隔２ｂが設けられ、プラズマ処理室２の通路２ａの出入口の上部には吸気部５が設けられている。

吸気部５には図２に示すように第１吸気口Ａと第２吸気口Ｂの二つの吸気口が設けられている。第１吸気口Ａは筐体８の内部側に位置し、主にプラズマ処理部１（図１）からの処理ガスを吸引排気し、第２吸気口Ｂは第１吸気口Ａよりも外側に位置して主に筐体８内に外部から流れ込む外気を吸引排気する。また、第２吸気口Ｂは第１吸気口Ａよりも流体コンダクタンスが大きく（流体抵抗が小さく）、第１吸気口Ａで吸気されなかった処理用ガスも吸気することが可能となっている。
そして、図２における第１吸引口Ａは、搬送される被処理基板６の表面に対面できるように形成されている。

以上のような開放系のプラズマ装置を構成すると、基板投入時などに大量の外気が混入してきた場合には第２吸気口Ｂ側からの排気量が増加し、第１吸気口Ａからの処理ガスの排気が抑えられる。これにより、プラズマ処理部１側のガス圧が上昇し、外気がプラズマ処理部１に流れ込むことが防止される。このため大気開放系の装置におけるガスの流出防止と処理部１での処理用ガス濃度の低下防止、処理ガス使用量の抑制ができる。

なお、図２に示す吸気部５を使用した場合は、被処理基板６の搬入搬出にかかわらず、第２吸気口Ｂの流体コンダクタンスが十分に得られる点において良好の形態と言えるが、筐体８と吸気部５との間に第２吸気口Ｂに比べて十分大きな流体コンダクタンスが得られる程度の間隔２ｂをとる必要がある。
以下に第１および第２吸気口Ａ，Ｂの設置箇所による違いを第２〜４の実施形態を用いて説明する。

〔第２実施形態〕
この実施形態では、吸気部５ａは、図３に示すように、第１および第２吸引口Ａ，Ｂが搬送中の被処理基板６の表面に対面でき、かつ、対面する被処理基板６の表面からの距離が互いに等しくなるように形成されている。

図３に示す吸気部５ａを使用した場合には、同じ面に吸気口が設置されるため構成が簡単であるが、被処理基板６の搬入搬出時において第２吸気口Ｂの流体コンダクタンス低下が一時的に起きるため、効果が弱まる可能性がある。

〔第３実施形態〕
この実施形態では、吸気部５ｂは、図４に示すように、第１吸引口Ａが搬送中の被処理基板６の表面に対面できるように形成され、第２吸引口Ｂが通路２ａと搬入搬出口８ｃとを結ぶ直線に対して鋭角を示すように形成されている。

図４に示す吸気部５ｂを使用した場合は、図２に示した場合と同様に被処理基板６の搬入搬出にかかわらず、第２吸気口Ｂの流体コンダクタンスが十分に得られる上、筐体８と吸気部５ｂとの間のスペースを少なくできるが、吸気部５ｂの角部に第２吸気口Ｂを設けるため、加工が複雑になる上、設置、保守の点において手間が増える。

なお、図５に示す吸気部５ｃを使用した場合には、第１吸気口Ａの配置が図３のものとは異なるが、第１吸気口Ａは通路２ａに通じる流路２ｃに接続されているため、吸気部５ｃは図３の吸気部５ａと実質的に同等に作用する。

また、図１では吸気部５が被処理基板６の搬送路の上方に設置されているが、これは装置を使用する環境を、主にクリーンルームでダウンフローが存在する場合を考慮したためである。図６に示すように、被処理基板６を噴出ガスにより浮上させ搬送するような機構が隣接している場合など、搬送路の下部からの外気流入が有る場合には、吸気部５を下部に追加してもよい。

また、被処理基板６を挟んで対向する電極間でプラズマを生成する場合においては、処理用のガスを上下両方より導入した方が、放電時のガス濃度の均一性を保つ上で好ましい。このような時も、吸気部５は被処理基板６の上下にあった方がよい。

この発明によれば、大気圧下において、装置における処理ガスや処理過程で生成されるガスの流出防止、および外部空気の流入防止が可能な開放系の大気圧プラズマ処理装置を提供できる。このため、半導体、フラットパネルディスプレイ、太陽電池等における改質、洗浄、加工、成膜等の製造工程においてのガス使用量の削減が期待できる。

この発明のプラズマ処理装置の第１実施形態の構成を示す構成説明図である。図１のプラズマ処理装置の要部の構成を示す拡大断面図である。第２実施形態を示す第２対応図である。第３実施形態を示す図２対応図である。第２実施形態の変形例を示す図３対応図である。第１実施形態の変形例を示す図１対応図である。

符号の説明

１プラズマ処理部
２プラズマ処理室
３上部電極
４下部電極
５吸気部
６被処理基板
７処理用ガス
８筐体
Ａ第１吸気口
Ｂ第２吸気口

Claims

プラズマ処理部と、プラズマ処理部を収容しプラズマ処理部に対して被処理基材を搬入搬出するための搬入搬出口を有する筐体と、搬入搬出口とプラズマ処理部との間に搬入搬出口側に間隔を有して形成され被処理基材を搬送する通路と、前記間隔の近傍に吸引口を有し筐体外部の排気源に接続される排気路とを備え、前記吸引口がプラズマ処理部から排出される処理ガスを吸引するように形成された第１吸引口と、搬入搬出口から筐体内へ侵入する外気を吸引するように形成された第２吸引口とからなり、第１吸引口は第２吸引口よりも流体コンダクタンスが小さいことを特徴とするプラズマ処理装置。
第１吸引口が、搬送中の被処理基材の表面に対面できるように形成された請求項１記載のプラズマ処理装置。
第１および第２吸引口が、搬送中の被処理基材の表面に対面でき、かつ、対面する被処理基材の表面からの距離が互いに等しくなるように形成された請求項1記載のプラズマ処理装置。
第１吸引口が、搬送中の被処理基材の表面に対面できるように形成され、第２吸引口が通路と搬入搬出口とを結ぶ直線に対して鋭角を示すように形成された請求項１記載のプラズマ処理装置。
プラズマ処理部が、被処理基材を挟むように設けられた互いに対向する一対の電極を備える請求項１記載のプラズマ処理装置。