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発明の名称 ドライエッチング装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−260450
公開日 平成6年(1994)9月16日
出願番号 特願平5−43822
出願日 平成5年(1993)3月4日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】武 顕次郎
発明者 山本 英明 / 堀井 寿一 / 和久井 陽行 / 小西 信武
要約 目的
高スループットを実現したドライエッチング装置を提供する。

構成
平行平板方式のエッチング室を有するドライエッチング装置において、1つのエッチング室ECの中に複数の平行平板電極対(UE11,LE11),(UE12,LE12),(UE13,LE13),(UE14,LE14), ・・・・(UE1n,LE1n)、(UE21,LE21),(UE22,LE14),(UE23,LE23),(UE24,LE24)・・・・(UE2n,LE2n)を備えた。
特許請求の範囲
【請求項1】平行平板方式のエッチング室を有するドライエッチング装置において、1つのエッチング室の中にシャワー電極とこのシャワー電極と対になる対向電極とからなる複数の平行平板電極対を備え、上記各対向電極の周辺に設けた排気口およびこの排気口に接続する単一の排気室と、上記各シャワー電極に設けたエッチャントガスを供給する単一のガス導入口と、上記各平行平板電極対の群間に設けた放電プラズマとエッチャントガスの流れを均一にするための均一板とを具備したことを特徴とするドライエッチング装置。
【請求項2】平行平板方式のエッチング室を有するドライエッチング装置において、1つのエッチング室の中にシャワー電極とこのシャワー電極と対になる対向電極とからなる複数の平行平板電極対を備え、上記複数の平行平板電極対が異なるドライエッチングを行う複数の平行平板電極対群に分離されてなると共に、上記複数の平行平板電極対の群間に設けたにプラズマを遮断するための仕切り板と、上記各対向電極の周辺に設けた排気口およびこの排気口に接続する単一の排気室と、上記平行平板電極群の各々にエッチャントガスを供給する共通のガス導入室とを具備したことを特徴とするドライエッチング装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属膜,半導体膜,絶縁膜等を所望のパターンにパターニングするためのドライエッチング装置に係り、特に大面積液晶表示デバイス用薄膜トランジスタ基板等の電子デバイスの製造に好適なドライエッチング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】薄膜トランジスタ(TFT)や薄膜ダイオード等の素子を基板上に形成する方法としてプラズマを用いてパターンエッチングを行うドライエッチング法が広く用いられるようになった。このドライエッチング法は、薬液を用いる既存のウエットエッチング法に比べて、加工形状,エッチング速度のコントロール、およびコントロールの開始/停止が瞬時に行うことができること、そして微細な加工を高精度で容易に行うことができるという特徴がある。
【0003】図6は従来技術による一般的なドライエッチング装置の構成を説明する模式図であって、C1,C2は基板SGを入れるカセットケース、LCはロード室、AM1,AM2は搬送アーム、ECはエッチング室、UE,LEは平行平板電極対、UCはアンロード室、ESは高周波電源、MBは整合器、MCは流量調整器、VPは真空ポンプ、WT1,WT2は冷却室、V1,V2,V3,V4はバルブである。
【0004】同図において、基板SGはロード室LCに搬送され、ついで搬送アームAM1によりエッチング室EC内に送られる。ロード室LCはバルブV1を介して真空に引かれている。エッチング室ECには相対して配置された平行平板電極対UE,LEが設置されており、搬送された基板SGは一方の電極(下部電極LE)上に載置される。
【0005】そして、他方の電極(上部電極UE)には整合器MBを通して高周波電源ESから高周波電力が加えられる。また、平行平板電極UE,LEのそれぞれには、冷却水WT1,WT2が流され、動作中に発生する熱を冷却する。エッチング室ECには、流量調整器MC,バルブV4を通してエッチャントガスが導入されると共に、導入されたエッチャントガスはバルブV2,真空ポンプVPにより排気される。
【0006】このとき、エッチング室EC内の真空度はバルブV2によって、通常は数100mmTorrに調整される。エッチング室ECに導入されたエッチャントガスは、高周波電力によってプラズマ放電で分解、活性化して基板SGの表面をエッチングする。エッチングされた後の基板SGはアンロード室UCの搬送アームAM2により搬送され、カセットケースC2に送られる。なお、アンロード室UCもバルブV3を介して真空に引かれている。
【0007】なお、この種の従来技術を開示したものとしては、カーナーズ エクスポジション(株)主催「第1回 ファインプロセステクノロジー・ジャパン ’91専門技術セミナー”セミナーテキスト 製造技術(プロセス・装置)セッションR−5 「ドライ・エッチング・プロセスの現状と今後の課題」”(1991年7月6日)を挙げることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のプラズマエッチング装置は、基板SGを1枚ずつエッチング処理するため、1枚のサイズが30cm角〜40cm角と大きい薄膜トランジスタ基板(TFT基板)等の大型基板のエッチング処理では、所謂スループットが悪いという問題がある。
【0009】これを改善するため、エッチング室を多数並べることも提案されているが、これは多数のエッチングを並設することと等価であり、装置のコストが高くなる。また、ドライエッチングでは、複数の異なるエッチング処理を連続して行う場合が多く、このような場合には複数のエッチング室を直列に接続した構成として対応している。このような構成もやはり装置のコストが高くなってしまう。
【0010】さらに、平行平板電極対の各電極を大面積として、多数の基板を並べて一括処理するという方法も考えられるが、(1)平行平板電極対の電極面積が大きくなると、エッチングガスの均一な流れを保証することができなくなり、プラズマが不均一となってエッチング量の均一性が低下する、(2)平行平板電極対の電極面積が大きくなる程、精度よく電極を加工することが困難となり、温度上昇に伴う「そり」の発生等の問題が生じる、そして(3)平行平板電極対の電極重量が大きくなり、その取付けや取外し等、装置のメンテナンスが困難になる、などの新たな問題が発生する。
【0011】本発明の目的は、上記従来技術の諸問題を解消し、装置コストを上げることなく高スループットを実現したドライエッチング装置を提供することにある。
【0012】
【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、平行平板方式のエッチング室を有するドライエッチング装置において、1つのエッチング室の中にシャワー電極とこのシャワー電極と対になる対向電極とからなる複数の平行平板電極対を備え、上記各対向電極の周辺に設けた排気口およびこの排気口に接続する単一の排気室と、上記各シャワー電極に設けたエッチャントガスを供給する単一のガス導入口と、上記各平行平板電極対の群間に設けた放電プラズマとエッチャントガスの流れを均一にするための均一板とを具備したことを特徴とする。
【0013】また、本発明は、平行平板方式のエッチング室を有するドライエッチング装置において、1つのエッチング室の中にシャワー電極とこのシャワー電極と対になる対向電極とからなる複数の平行平板電極対を備え、上記複数の平行平板電極対が異なるドライエッチングを行う複数の平行平板電極対群に分離されてなると共に、上記複数の平行平板電極対の群間に設けたにプラズマを遮断するための仕切り板と、上記各対向電極の周辺に設けた排気口およびこの排気口に接続する単一の排気室と、上記平行平板電極群の各々にエッチャントガスを供給する共通のガス導入室とを具備したことを特徴とする。
【0014】以下、本発明の主要構成を個別に記述すると、下記のとおりである。
(1)図1に示したように、1つのエッチング室ECの中に複数の平行平板電極対(UE11,LE11),(UE12,LE12),(UE13,LE13),(UE14,LE14)・・・・(UE1n,LE1n)、(UE21,LE21),(UE22,LE22),(UE23,LE23),(UE24,LE24)・・・・(UE2n,LE2n)を備えたことを特徴とする。
【0015】(2)前記平行平板電極対の一方を構成するシャワー電極に対向する他方の電極である対向電極の周辺に排気口を設けたことを特徴とする。
(3)前記複数の平行平板電極対の群間に、放電プラズマとエッチャントガスの流れを均一にするための均一板を設けたことを特徴とする。
(4)前記複数の平行平板電極対を構成する各シャワー電極にエッチャントガスを供給する単一のガス導入口と、前記排気口に接続する単一の排気室とを設けたことを特徴とする。
【0016】(5)前記複数の平行平板電極対が異なるドライエッチングを行う複数の平行平板電極対群に分離されてなることを特徴とする。
(6)前記複数の平行平板電極対の群間にプラズマを遮断するための仕切り板を有することを特徴とする。
(7)前記平行平板電極対の群の各々にエッチャントガスを供給する共通のガス導入室を設けたことを特徴とする。
【0017】なお、上記平行平板電極対の群を構成する平行平板電極対はそれぞれ1または複数とすることができる。
【0018】
【作用】上記本発明の構成において、被処理基板(図示せず)を各平行平板対の上電極(UE1n,UE2n)と下電極(LE2n,LE2n)の間にセットしてエッチング処理することにより、平行平板電極対を構成する電極の面積を大きくすることなく、また装置コストをそれ程高くすることもなくスループットが向上される。
【0019】また、エッチングガス(エッチャントガス)流やプラズマの均一性に関しては、平行平板電極対の各電極対の範囲内で均一にすればよく、従来の技術と同様の技術で対応することができる。さらに、複数の平行平板電極対の間に仕切り板を入れることにより、エッチングの均一性を向上でき、また各平行平板電極対相互間の影響をなくすことができるので隣接する平行平板電極対で異なるドライエッチング処理を行うことが可能となる。
【0020】そして、電子デバイス、特に大面積のTFT基板を低コストでエッチング処理できる。
【0021】
【実施例】以下、本発明の実施例につき、図面を参照して詳細に説明する。図2は本発明によるドライエッチング装置の構成を説明する図1の矢印A方向からみた断面に相当する構成図であって、平行平板電極対を縦2列×横4列に配列して被処理基板としてTFTを形成するガラス基板をエッチング対象とした装置例を示す。
【0022】同図において、図1と同一符号は同一部分に対応し、ESは高周波電源、MB1,MB2,MB3,MB4は整合器、WTは冷却水、GAはエッチャントガス、MCは流量調整器、EPCは排気口、PCは排気室、EWはエッチング室ECのチャンバー壁、S1,S2,S3,S4はガラス基板、VPは真空ポンプ、V2,V4はバルブである。
【0023】ガラス基板S1,S2,S3,S4の寸法は、例えば約30cm角であり、平行平板電極対を構成する上部電極UE11〜UE14、下部電極LE11〜LE14の寸法は約40cm角である。エッチャントガスGAは、例えばSF6 ,Cl2 ,BCl3 ,Ar,CH3 OH,CClF3 ,N2 を成分として含む。
【0024】真空ポンプVPは、ターボ分子ポンプ,メカニカルブースタポンプ,ドライポンプを組み合わせて用いる。同図の上部電極UE11〜UE14には、約1cmのピッチで径が1mmφの多数の孔を形成した所謂シャワー電極として、この孔からエッチャントガスGAを下部電極に向けて噴出させるようにしている。
【0025】また、下部電極LE11〜LE14の周辺には、チャンバー壁EWとの間に数mm以下の排気口EPCを設けている。これにより、エッチャントガスは図中矢印で示したように流線lのように層流となると共に、平行平板電極対間でのエッチャントガス流の相互の影響が回避される。排気口EPCは排気室PCに開いており、プラズマ処理後のエッチャントガスGAはこの排気室PCを介して排気される。
【0026】本実施例により、平行平板電極対を構成する電極の面積を大きくすることなく、また装置コストをそれ程高くすることもなくスループットを向上できる。図3は本発明によるドライエッチング装置の第2実施例の構成を説明する図1の矢印B方向からみた断面に相当する構成図であって、上記実施例と同様に被処理基板としてTFTを形成するガラス基板をエッチング対象とした装置例を示す。
【0027】同図において、図2と同一符号は同一部分に対応し、Sa,Sbはガラス基板、GCはガス導入室である。この実施例では、エッチング室ECの上部にエッチャントガスを導入するガス導入室GCを設けたもので、その他の構成は上記実施例と同様である。エッチャントガスGAは、エッチング室ECに入る前に先ずこのガス導入室GCに導入され、このガス導入室GCからエッチング室ECの各々のシャワー板すなわち上部電極UE11・・・,UE21・・・に供給される。
【0028】本実施例によれば、エッチャントガスGAがガス導入室GCに導入された後にシャワー板に供給されるものであるため、複数の平行平板電極対に対してさらに均一なエッチャントガス供給を行うことができる。なお、上記各実施例では平行平板電極対を縦2列×横4列に配列したものとして説明したが、これに限るものではないことは言うまでもない。
【0029】図4は本発明によるドライエッチング装置の第3実施例の構成を説明する図2と同様の構成図であって、図2と同一符号は同一部分に対応し、EC1,EC2,EC3,EC4はサブエッチング室、UP1,UP2,UP3は仕切り板である。本実施例では、エッチング室に仕切り板UP1,UP2,UP3を設けて、各仕切り板で区画された平行平板電極対の群についてサブエッチング室EC1〜EC4としたものである。この仕切り板UP1,UP2,UP3を設けたことによって、各平行平板電極対の群間のエッチャントガス流とそのプラズマ放電が均一化される。
【0030】この実施例によれば、上記各実施例の効果に加えて、そのエッチング均一性が±15〜±10%程度に改善できる。なお、その他の作用効果は前記図2と同様であるので説明を省略する。図5は本発明によるドライエッチング装置の第4実施例の構成を説明する図3と同様の構成図であって、図3と同一符号は同一部分に対応し、EC11,EC12はサブエッチング室、UP4は仕切り板、EWGは仕切り壁、GA1,GA2はエッチャントガスである。
【0031】本実施例では、エッチング室を仕切り板UP4によりサブエッチング室EC1,EC2に分割すると共に、図3に示したものと同様のガス導入室に仕切り壁EWGを設けてガス導入室GA1,GA2としたものである。このように、ガス導入室を仕切り板UP4で区画されたそれぞれの平行平板電極対の群について独立させることにより、エッチング室EC11とEC12に異なるエッチャントガスGA1,GA2を導入して別種のエッチングを行わせることができる。
【0032】例えば、エッチャントガスGA1としてBCl32とArの混合ガスを用いてAl膜をドライエッチングし、エッチャントガスGA2としてO2 ガスを用いて酸素プラズマ処理を行うようにすることができるものである。したがって、本実施例によれば、ドライエッチング処理と酸素プラズマ処理とを1つのエッチング室内で実行できる。なお、ドライエッチング処理と酸素プラズマ処理との処理条件が異なるため、この場合はサブエッチング室EC11とEC12の各平行平板電極対の群に印加する高周波電源は別々のものとするのが望ましい。
【0033】なお、本発明は上記の実施例に限るものではなく、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、被処理基板を各平行平板対の上部電極と下部電極の間にセットしてエッチング処理することにより、平行平板電極対を構成する電極の面積を大きくすることなく、また装置コストをそれ程高くすることもなくスループットを向上できる。
【0035】また、複数の平行平板電極対の群の間に仕切り板を入れることにより、エッチングの均一性を向上でき、また各平行平板電極対相互間の影響をなくすことができるので隣接する平行平板電極対で異なるドライエッチング処理を行うことが可能となる。そして、電子デバイス、特に大面積のTFT基板を低コストでエッチング処理でき、従来技術に比較して装置コストが30%程度高くなるが、スループットは6倍程度向上でき、ドライエッチング処理コストは10%程度下げることが可能である。




 

 


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