JP2007158286A - 真空処理装置の静電チャック、それを有する真空処理装置、及び静電チャックの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】突起部の形状を工程の特性に応じて多様化することができ、突起部を有する静電チャックの製造工程を単純化し、製造工程の安定化と超大型面積化への対応が容易な真空処理装置の静電チャック、それを有する真空処理装置、及び静電チャックの製造方法を提供する。
【解決手段】真空処理装置の静電チャック１００は、複数の突起部１１１が形成された母材１１０と、母材１１０上に形成された絶縁層１２０と、絶縁層１２０上に形成されて電源の供給により静電気力を発生させる静電層１３０と、静電層１３０上に形成された誘電層１４０とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、真空処理装置に関し、より詳しくは、真空処理装置の静電チャックに関する。

真空処理装置とは、真空状態でプラズマ現象などの物理的又は化学的反応を利用して、液晶表示装置（ＬＣＤ）パネル用ガラス、半導体などの基板をエッチング又は蒸着する装置をいう。

このような真空処理装置は、基板のエッチング又は蒸着のための真空処理チャンバと、ロードロックチャンバから搬送された基板を前記真空処理チャンバ内に搬送し、前記真空処理チャンバから真空処理された基板の搬送を受ける搬送チャンバとを含む。

一方、このような真空処理装置は、搬送又は真空処理に際して、静電チャックを用いて基板を吸着固定し、前記静電チャックとは、静電気力を利用して基板を吸着固定する装置をいう。

このような静電チャックは、図７に示すように、大韓民国公開特許公報第２００２‐００７０３４０号（特許文献１）にその一例が提示されている。

従来の真空処理装置に使用される静電チャック１０は、図７に示すように、金属材質の母材１１と、前記母材１１上に形成された絶縁層１２と、前記絶縁層１２上に形成されて直流（ＤＣ）電源１７の電源供給により静電気力を発生させる電極層１３と、前記電極層１３上に形成された絶縁層１４とを含む。図中、符号１２ａは、母材１１と絶縁層１２との接着力の向上のためのアンダーコート、すなわち、中間層を示す。

前述の構成を有する従来の真空処理装置の静電チャック１０においては、前記絶縁層１４上に基板１６が載置され、前記直流電源１７の電源供給により静電気力を発生させて前記絶縁層１４上に載置された基板１６を吸着固定する。

しかしながら、このような従来の真空処理装置の静電チャック１０は、湾曲した面をなし、前記基板１６と静電チャック１０の間に微細な間隙が発生することがある。また、このように前記基板１６と静電チャック１０の間に形成された間隙により、その内部に不純物が蓄積されたり、前記基板１６の正常な吸着が阻害される。

従って、このような従来の真空処理装置の静電チャック１０は、前記基板１６と静電チャック１０の間に形成された間隙により、前記基板１６の温度分布が不均一になり、前記基板１６のエッチング又は蒸着の不良を起こすという問題があった。

一方、このような問題を解決するための方案として、その表面に複数の突起部が形成された静電チャックが大韓民国公開特許公報第２００２‐００６６１９８号（特許文献２）に提示されている。

大韓民国公開特許公報第２００２‐００６６１９８号は、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、開口板２９を使用して静電チャック２０の表面である絶縁層１４上にセラミックスを溶射することによって形成される複数の突起部２８を有する静電チャック２０を提示している。

前記静電チャック２０は、前記絶縁層１４上に形成された複数の突起部２８により基板１６と点接触することにより、前記基板１６の温度分布を均一にし、前記基板１６の良好なエッチング又は蒸着を可能にしている。

一方、ＬＣＤパネル用ガラスなどのような基板の場合、そのサイズが大型化されており、これにより、基板を吸着固定するための静電チャックのサイズも大型化する必要がある。

しかしながら、大面積の基板の真空処理に使用される静電チャックの表面に開口板を使用して溶射により複数の突起部を形成する場合、開口板のサイズが大きくなるにつれてその撓みが発生することがあり、大面積の均一な開口板の製作が難しく、大面積の絶縁層の均一なコーティングが難しいため、突起部を均一に形成することができない。

また、このような従来の静電チャックの製造工程において、静電チャックの表面に突起部を形成するための工程の追加、開口部を有する別途の開口板の製作、基板の大面積による開口板の数量の増加及び製作の困難、開口板を用いて突起部を形成するためのコーティング工程の追加による静電チャックの製作時間の遅延と不良率の増加、製作コストの増加、均一な高さを有する突起部の形成の困難のような多くの問題があった。
大韓民国公開特許公報第２００２‐００７０３４０号公報 大韓民国公開特許公報第２００２‐００６６１９８号公報

本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたもので、静電チャックのサイズに関係なく突起部が均一に形成された静電チャック、真空処理装置、及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、突起部の形状を工程の特性に応じて多様化することができ、突起部を有する静電チャックの製造工程を単純化し、製造工程の安定化と超大型面積化への対応が容易な静電チャック、真空処理装置、及びその製造方法を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するためのもので、複数の突起部が形成された母材と、前記母材上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成されて電源の供給により静電気力を発生させる静電層と、前記静電層上に形成された誘電層とを含むことを特徴とする真空処理装置の静電チャックを開示する。

前記絶縁層及び前記誘電層は、それぞれＡｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_３、ＡｌＮ、及びＹ_２Ｏ_３からなる群から選択することができる。

前記突起部の垂直断面は、四角形及び台形などの多角形状、コーン形状、又は曲面形状であり得る。前記突起部は、前記誘電層が基板と点接触するように形成することができる。また、前記突起部は、格子構造に形成することができ、その配置方向は、前記静電チャックの一辺に対して傾斜して形成することができる。

前記突起部は、機械加工又は物理的加工により形成することができ、ブラスト加工、ミーリング加工、又はショットピーニング加工により形成することができる。

前記母材と前記絶縁層の間には、前記母材との接着性の向上のための中間層をさらに形成することができる。

前記母材は、外部電源と接続してプラズマ反応を起こす下部電極で構成することができる。

また、本発明は、前述の構成を有する静電チャックを含む真空処理装置を開示する。前記真空処理装置は、基板を真空状態でエッチング又は蒸着することができる。

さらに、本発明は、母材に複数の突起部を形成する突起部形成段階と、前記複数の突起部が形成された母材上に絶縁層を形成する絶縁層形成段階と、前記絶縁層上に静電層を形成する静電層形成段階と、前記静電層上に誘電層を形成する誘電層形成段階とを含む真空処理装置の静電チャックの製造方法を開示する。

前記突起部形成段階では、前記母材上に複数の第１切開溝を形成した後、前記複数の第１切開溝と交差する複数の第２切開溝を形成することにより、前記複数の突起部を形成することができる。

このような本発明による真空処理装置の静電チャック及びその製造方法は、静電チャックのサイズに関係なく突起部を均一に形成することができる。また、本発明による真空処理装置の静電チャック及びその製造方法は、突起部の形状を工程の特性に応じて多様化することができ、突起部を有する静電チャックの製造工程を単純化し、製造工程の安定化と超大型面積化への対応を容易にすることができる。

本発明による真空処理装置の静電チャックの製造方法は、突起部を母材加工時に共に形成することにより、溶射などにより形成する従来の方法とは異なり、突起部を形成するための追加工程が不要であり、開口板のような別途部材が不要である。

本発明による真空処理装置の静電チャックは、母材上に機械加工又は物理的加工により突起部を形成するため、母材の加工時に同時加工することにより、静電チャックの製造工程を単純化することができ、静電チャックの製造時間を大きく減少させることができ、結果的に、静電チャックの製造コストを大きく低減させることができる。

また、本発明による真空処理装置の静電チャックは、母材上に機械加工又は物理的加工により突起部を形成するため、静電チャックのサイズに影響を受けず、大面積の基板の吸着固定のための大面積の静電チャックを容易に製造することができる。

以下、本発明による真空処理装置の静電チャック及びその製造方法について、添付の図面を参照して詳細に説明する。

本発明による真空処理装置は、基板１６０のエッチング又は蒸着のための真空処理チャンバ１と、ロードロックチャンバ（図示せず）から搬送された基板１６０を前記真空処理チャンバ１内に搬送し、前記真空処理チャンバ１から真空処理された基板１６０の搬送を受ける搬送チャンバ（図示せず）とを含む。

前記ロードロックチャンバは、外部から搬送された基板１６０を前記搬送チャンバに搬送したり、前記搬送チャンバから搬送された、真空処理された基板１６０を外部に排出する。

前記搬送チャンバは、前記ロードロックチャンバから搬送された基板１６０を前記真空処理チャンバ１内に搬送したり、前記真空処理チャンバ１内で真空処理されて搬送された基板１６０を前記ロードロックチャンバに搬送する。

前記真空処理チャンバ１は、前記搬送チャンバから搬送された基板１６０を、基板の支持のためのサセプタ３２ａに位置させた後、プラズマ反応などを利用して、基板１６０を真空状態でエッチング又は蒸着して真空処理する。以下、本発明の実施形態では、プラズマ反応を利用した場合について説明する。

前記真空処理チャンバ１内には、プラズマ反応のための処理ガスと共に減圧された状態（真空雰囲気）で直流（ＤＣ）電源又は交流（ＲＦ）電源を供給して、プラズマ反応により基板１６０をエッチング又は蒸着して真空処理する。

前記真空処理チャンバ１は、図１に示すように、真空処理のための処理空間Ｓを形成するように、上部チャンバ３１及び下部チャンバ３２を含む。

前記上部チャンバ３１には、前記処理空間Ｓ内に真空処理のための処理ガスなどを注入するためのガス注入管３１ａが連結設置され、電源が供給される上部電極３１ｂが設置される。

前記下部チャンバ３２は、前記上部チャンバ３１とシール部材３３で密閉結合されて前記処理空間Ｓを形成し、真空処理される基板１６０が搭載されるサセプタ３２ａが設置される。

また、前記下部チャンバ３２には、前記処理空間Ｓ内の圧力がプラズマ反応のために所定の真空雰囲気を維持するように、真空ポンプ（図示せず）に連結された排気管３２ｂが連結設置される。

前記サセプタ３２ａには、図１に示すように、前記上部電極３１ｂと共にプラズマ反応を起こすように、前記下部チャンバ３２の底面の絶縁部材３００上に設置された下部電極２００、及び下部電極２００上に設置されて真空処理される基板１６０を吸着固定する静電チャック１００が設置される。

前記静電チャック１００は、図２に示すように、複数の突起部１１１が形成された母材１１０と、前記母材１１０上に形成された絶縁層１２０と、前記絶縁層１２０上に形成されて直流電源（図示せず）の供給により静電気力を発生させる静電層１３０と、前記静電層１３０上に形成されて真空処理される基板１６０を支持する誘電層１４０とを含む。

前記母材１１０は、伝導性部材である下部電極２００自体で構成するか、又は前記下部電極２００と結合される別途の部材で構成することができる。また、前記母材１１０の内側には、基板１６０の温度分布が均一になるように、基板１６０にヘリウム（Ｈｅ）ガスを噴射するための複数の噴射孔（図示せず）を形成することができる。

前記母材１１０の上面には、複数の突起部１１１が突出形成され、前記各突起部１１１の垂直断面は、図３Ａ〜図３Ｄに示すように、三角形、四角形、又は台形などの多角形状、コーン形状などの曲面形状などの多様な形状であり得る。

ここで、前記母材１１０上に突出した突起部１１１は、絶縁層１２０、静電層１３０、及び誘電層１４０が積層された後の前記誘電層１４０の表面を所定の高さに突出させることにより、前記誘電層１４０の突出した部分が基板１６０と接触して支持するようにすることを特徴とする。特に、前記突起部１１１は、前記誘電層１４０の突出した部分が基板１６０と点接触するように形成することができる。

一方、前記突起部１１１は、エッチング、溶射などの多様な方式により形成することができるが、機械的加工又は物理的加工により形成することが好ましい。特に、前記突起部１１１は、ブラスト加工、ミーリング加工、ショットピーニング加工などにより形成することができる。前記突起部１１１は、所定の高さを有し、規則的なパターン又は不規則的なパターンなどの多様なパターンで形成することができる。

また、前記突起部１１１は、図６Ａ〜図６Ｃに示すように、前記母材１６０上にミーリング加工、切削加工などにより複数の切開溝を形成して格子構造に形成することができる。

一方、前記突起部１１１は、図４Ａに示すように、前記母材１１０上に格子構造などの所定のパターンで形成することができる。また、真空処理される基板１６０のエッチング又は蒸着に影響を与えないように、前記突起部１１１の配置方向は、図４Ｂに示すように、前記静電チャック１００の一辺に対して傾斜して形成することができる。

前述のように、母材１１０上に機械加工又は物理的加工により突起部１１１を形成する場合、下部電極２００のような母材１１０の加工時に同時加工することにより、静電チャック１００の製造工程を単純化することができ、静電チャック１００の製造時間を大きく減少させることができ、静電チャック１００の製造コストを大きく低減させることができる。

また、母材１１０上に機械加工又は物理的加工により突起部１１１を形成する場合、静電チャック１００のサイズに影響を受けず、大面積の基板１６０の吸着固定のための大面積の静電チャック１００を容易に製造することができる。

前記突起部１１１が形成された母材１１０上には、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_３、ＡｌＮ、Ｙ_２Ｏ_３のいずれか１つからなる溶射材料の溶射などにより、絶縁層１２０が形成される。このとき、前記母材１１０と絶縁層１２０の間には、前記母材１１０との接着性の向上のための中間層１２１をさらに形成することができる。

前記中間層１２１は、接着性の向上のための部材であって、前記母材１１０上に溶射などにより形成され、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏなどの金属又はこれらの合金の１種以上で構成することができる。

前記絶縁層１２０上には、直流電源の供給により静電気力を発生させる静電層１３０が形成される。前記静電層１３０は、直流電源と電気的に接続されて電源が供給される。また、前記静電層１３０は、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｉなど、及びこれらの金属を１種以上含有する合金から選択されるいずれか１種以上の溶射材料の溶射などにより形成することができる。

前記静電層１３０上には、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_３、ＡｌＮ、Ｙ_２Ｏ_３のいずれか１つからなる溶射材料の溶射などにより誘電層１４０が形成される。ここで、前記誘電層１４０は、基板１６０を吸着固定できるように、前記静電層１３０に直流電源が供給されると静電気力を発生させるように、所定の誘電率を有する誘電物質で形成される。

一方、前述の構造を有する真空処理装置の静電チャック１００の製造方法は、図５Ａ〜図５Ｄに示すように、母材１１０に複数の突起部１１１を形成する突起部形成段階と、前記複数の突起部１１１が形成された母材１１０上に絶縁層１２０を形成する絶縁層形成段階と、前記絶縁層１２０上に静電層１３０を形成する静電層形成段階と、前記静電層１３０上に誘電層１４０を形成する誘電層形成段階とを含む。

まず、金属材質の母材１００の表面上に、図５Ａに示すように、ブラスト加工、エンドミル加工、ショットピーニング加工などの機械的加工又は物理的加工により、複数の突起部１１１を形成する。

一方、前記母材１１０上に前記突起部１１１を形成する方法としては、多様な方法が可能であり、図６Ａ〜図６Ｃに示すように、加工マシン４０によるミーリング加工又は切削加工により複数の第１及び第２切開溝１１１ａを縦横に形成することにより、複数の突起部１１１を形成することができる。

前記加工マシン４０は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者により多様な実施及び変形が可能であり、図６Ａ〜図６Ｃに示すように、一度に複数の第１及び第２切開溝１１１ａを形成できるように、複数の切削部４１を含むことができる。

すなわち、図６Ａに示すように、前記加工マシン４０により、前記母材１１０に複数の第１切開溝１１１ａを形成した後、前記複数の第１切開溝１１１ａと交差する複数の第２切開溝１１１ａを形成することにより、複数の突起部１１１を形成することができる。

前記母材１１０上に前記複数の突起部１１１を形成した後には、図５Ｂに示すように、溶射などにより所定の厚さを有するように絶縁層１２０を形成する。ここで、前記絶縁層１２０を形成する前に、前記母材１１０と絶縁層１２０との接着性の向上のための中間層１２１を形成することができる。

前記絶縁層１２０を形成した後には、図５Ｃに示すように、伝導性物質である金属材質の静電層１３０を形成する。

前記静電層１３０を形成した後には、図５Ｄに示すように、所定の誘電率を有する誘電物質からなる誘電層１４０を形成する。

以上、本発明の好ましい実施形態を例示的に説明したが、本発明の範囲は、このような特定の実施形態のみに限定されることなく、特許請求の範囲に記載されたカテゴリー内で適切に変更可能である。

本発明による真空処理装置の真空処理チャンバを示す断面図である。 図１の真空処理チャンバ内に設置された静電チャックを示す部分断面図である。 図２の静電チャックの変形例を示す断面図である。 図２の静電チャックの変形例を示す断面図である。 図２の静電チャックの変形例を示す断面図である。 図２の静電チャックの変形例を示す断面図である。 図２の静電チャックの表面に形成された突起部の配置を示す平面図である。 図２の静電チャックの表面に形成された突起部の他の配置を示す平面図である。 本発明による静電チャックの製造方法を示す工程図である。 本発明による静電チャックの製造方法を示す工程図である。 本発明による静電チャックの製造方法を示す工程図である。 本発明による静電チャックの製造方法を示す工程図である。 本発明による静電チャックの母材上に突起部を形成する過程を示す工程図である。 本発明による静電チャックの母材上に突起部を形成する過程を示す工程図である。 図６ＢのＣ‐Ｃ線断面図である。 従来の真空処理装置の静電チャックの一例を示す断面図である。 従来の真空処理装置の静電チャックの他の例を示す部分断面図である。 図８Ａの静電チャックの製造工程を示す部分断面図である。

符号の説明

１ 真空処理装置
１００ 静電チャック
１１０ 母材
１２０ 絶縁層
１３０ 静電層
１４０ 誘電層
１６０ 基板
２００ 下部電極

Claims (20)

1. 複数の突起部が形成された母材と、
   前記母材上に形成された絶縁層と、
   前記絶縁層上に形成されて電源の供給により静電気力を発生させる静電層と、
   前記静電層上に形成された誘電層と、
   を含むことを特徴とする真空処理装置の静電チャック。
2. 前記絶縁層及び前記誘電層が、それぞれＡｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_３、ＡｌＮ、及びＹ_２Ｏ_３からなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置の静電チャック。
3. 前記突起部の垂直断面が、多角形状、コーン形状、又は曲面形状であることを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置の静電チャック。
4. 前記突起部は、前記誘電層が基板と点接触するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置の静電チャック。
5. 前記突起部は、格子構造に形成され、その配置方向が静電チャックの一辺に対して傾斜して形成されることを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置の静電チャック。
6. 前記突起部が、機械加工により形成されることを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置の静電チャック。
7. 前記突起部が、ブラスト加工、ミーリング加工、又はショットピーニング加工により形成されることを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置の静電チャック。
8. 前記母材との接着性の向上のために前記母材と前記絶縁層の間に形成される中間層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置の静電チャック。
9. 前記母材が、外部電源と接続してプラズマ反応を起こす下部電極であることを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置の静電チャック。
10. 請求項１乃至８のいずれか１つによる静電チャックを含む真空処理装置。
11. 前記真空処理装置が、プラズマ処理装置であることを特徴とする請求項１０に記載の真空処理装置。
12. 前記真空処理装置が、基板を真空状態でエッチング又は蒸着することを特徴とする請求項１０に記載の真空処理装置。
13. 母材に複数の突起部を形成する突起部形成段階と、
    前記複数の突起部が形成された母材上に絶縁層を形成する絶縁層形成段階と、
    前記絶縁層上に静電層を形成する静電層形成段階と、
    前記静電層上に誘電層を形成する誘電層形成段階と、
    を含むことを特徴とする真空処理装置の静電チャックの製造方法。
14. 前記突起部形成段階で、
    前記母材上に複数の第１切開溝を形成した後、前記複数の第１切開溝と交差する複数の第２切開溝を形成することにより、前記複数の突起部を形成することを特徴とする請求項１３に記載の真空処理装置の静電チャックの製造方法。
15. 前記突起部の垂直断面が、多角形状、コーン形状、又は曲面形状であることを特徴とする請求項１３に記載の真空処理装置の静電チャックの製造方法。
16. 前記突起部は、前記誘電層が基板と点接触するように形成されることを特徴とする請求項１３に記載の真空処理装置の静電チャックの製造方法。
17. 前記突起部は、格子構造に形成され、その配置方向が前記静電チャックの一辺に対して傾斜して形成されることを特徴とする請求項１３に記載の真空処理装置の静電チャックの製造方法。
18. 前記突起部が、機械加工により形成されることを特徴とする請求項１３に記載の真空処理装置の静電チャックの製造方法。
19. 前記突起部が、ブラスト加工、ミーリング加工、又はショットピーニング加工により形成されることを特徴とする請求項１３に記載の真空処理装置の静電チャックの製造方法。
20. 前記突起部形成段階の後に、前記母材と前記絶縁層との接着性の向上のための中間層を形成する中間層形成段階をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の真空処理装置の静電チャックの製造方法。
    

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