JP2011009692A - Electrostatic chuck, method of manufacturing the same, and substrate processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置(LCD)のようなフラットパネルディスプレイ(FPD)製造用のガラス基板などの基板に対してドライエッチング等の処理を施す処理チャンバ内において、基板を吸着保持するために用いる静電吸着電極およびその製造方法、ならびに静電吸着電極を用いた基板処理装置に関する。 The present invention is used for adsorbing and holding a substrate in a processing chamber in which a substrate such as a glass substrate for manufacturing a flat panel display (FPD) such as a liquid crystal display (LCD) is subjected to processing such as dry etching. The present invention relates to an electrostatic chucking electrode, a manufacturing method thereof, and a substrate processing apparatus using the electrostatic chucking electrode.
FPDの製造過程では、被処理体である矩形のガラス基板に対してドライエッチングやスパッタリング、CVD(Chemical Vapor Deposition)等の種々の処理が行なわれる。これらの処理を行う処理装置においては、チャンバ内に静電吸着電極を有する基板載置台を設け、ガラス基板を静電吸着電極によって、例えばクーロン力やジョンセンラーベック力を利用して吸着固定し、その状態で所定の処理を行う。 In the manufacturing process of the FPD, various processes such as dry etching, sputtering, and CVD (Chemical Vapor Deposition) are performed on a rectangular glass substrate that is an object to be processed. In a processing apparatus for performing these processes, a substrate mounting table having an electrostatic adsorption electrode is provided in a chamber, and a glass substrate is adsorbed and fixed by an electrostatic adsorption electrode using, for example, Coulomb force or Johnsenler Beck force. In this state, a predetermined process is performed.
従来、静電吸着電極としては、基板に対応する大きさの矩形のメタル電極に、溶射によりAl2O3等のセラミックスからなる絶縁皮膜を被覆し、メタル電極に直流電圧を印加することにより、ガラス基板を吸着するものが知られている(例えば特許文献1)。 Conventionally, as an electrostatic adsorption electrode, a rectangular metal electrode having a size corresponding to a substrate is coated with an insulating film made of ceramics such as Al 2 O 3 by thermal spraying, and a DC voltage is applied to the metal electrode, One that adsorbs a glass substrate is known (for example, Patent Document 1).
ところで、近時、FPD用のガラス基板は大型化の一途をたどり、静電吸着電極に対してより高い吸着力が要求されている。このような静電吸着電極において、より高い吸着力を得るためにはメタル電極に印加する直流電圧を高くする必要がある。しかし、メタル電極に印加する直流電圧を高くすると、絶縁皮膜の耐電圧性能を維持するために皮膜を厚くしなければならず、絶縁皮膜を厚くすることでかえって吸着力が低下してしまう。また、絶縁皮膜を厚くすると、熱や応力による皮膜割れが発生しやすくなる。さらに、従来の静電チャック電極は、電圧オフ後に電荷がガラス基板表面に残るため除電が必要となり、基板の処理時間(タクトタイム)が延びてしまう。 By the way, recently, glass substrates for FPD have been getting larger, and higher adsorption power is required for electrostatic adsorption electrodes. In such an electrostatic adsorption electrode, in order to obtain a higher adsorption force, the DC voltage applied to the metal electrode needs to be increased. However, if the DC voltage applied to the metal electrode is increased, the film must be thickened in order to maintain the withstand voltage performance of the insulating film, and the thickening of the insulating film will reduce the adsorptive power. Further, when the insulating film is thickened, film cracking due to heat or stress is likely to occur. Furthermore, since the conventional electrostatic chuck electrode has a charge remaining on the surface of the glass substrate after the voltage is turned off, it needs to be neutralized and the processing time (tact time) of the substrate is extended.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、耐電圧性能の問題を生じさせずに絶縁皮膜を薄く形成して必要な吸着力を確保することができ、除電が不要な静電吸着電極およびそれを用いた基板処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to ensure a necessary adsorption force by forming a thin insulating film without causing a problem of withstand voltage performance. An object is to provide an electrode and a substrate processing apparatus using the electrode.
上記課題を解決するため、本発明の第1の観点では、基板処理装置において基板を静電力により吸着保持する基板保持面を備えた静電吸着電極であって、基材上に設けられ、溶射により形成された絶縁皮膜と、前記絶縁皮膜中に設けられた、正電圧が印加される第1の電極層および負電圧が印加される第2の電極層とを具備することを特徴とする静電吸着電極を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, according to a first aspect of the present invention, there is provided an electrostatic adsorption electrode having a substrate holding surface for adsorbing and holding a substrate by electrostatic force in a substrate processing apparatus, which is provided on a substrate and sprayed. And a first electrode layer to which a positive voltage is applied and a second electrode layer to which a negative voltage is applied, which are provided in the insulating film. An electroadsorption electrode is provided.
上記第1の観点において、前記第1の電極層および第2の電極層は、これらの対向面が櫛形をなす櫛形電極を構成していることが好ましい。 In the first aspect, it is preferable that the first electrode layer and the second electrode layer constitute a comb-shaped electrode in which their opposing surfaces form a comb shape.
前記第1の電極層および前記第2の電極層は溶射により形成されたものであることが好ましい。また、前記吸着保持面は、凹凸形状を有する構成とすることができる。 It is preferable that the first electrode layer and the second electrode layer are formed by thermal spraying. Moreover, the said adsorption | suction holding surface can be set as the structure which has an uneven | corrugated shape.
また、前記絶縁皮膜は、前記第1の電極層および前記第2の電極層の上方の基板保持面を含む第1の皮膜と、前記第1の皮膜の下の前記第1の電極層および前記第2の電極層が形成された第2の皮膜とを有し、前記第1の皮膜の誘電率が前記第2の皮膜の誘電率よりも高い構成とすることができる。この場合に、前記第1の皮膜は、前記第1の電極層および前記第2の電極層上の基板保持面より所定の成分を拡散させることにより形成されるように構成することができる。これにより、前記第1の電極層および前記第2の電極層に対応する部分が厚く、前記第1の電極層および前記第2の電極層の間に対応する部分が薄くなるようにすることができる。また、前記第1の皮膜は、前記基板保持面の前記第1の電極層および前記第2の電極層の間に対応する部分に凹部が形成されている構成とすることもできる。 The insulating film includes a first film including a substrate holding surface above the first electrode layer and the second electrode layer, the first electrode layer under the first film, and the A second film on which the second electrode layer is formed, and the dielectric constant of the first film is higher than the dielectric constant of the second film. In this case, the first film can be formed by diffusing a predetermined component from the substrate holding surface on the first electrode layer and the second electrode layer. Thereby, a portion corresponding to the first electrode layer and the second electrode layer is thickened, and a portion corresponding to the space between the first electrode layer and the second electrode layer is thinned. it can. In addition, the first film may be configured such that a concave portion is formed in a portion corresponding to the substrate holding surface between the first electrode layer and the second electrode layer.
上記第1の観点において、前記絶縁皮膜は、下層皮膜と上層皮膜とを有し、前記第1の電極層および前記第2の電極層は、前記下層皮膜および前記上層皮膜の間に形成された構成とすることができる。 In the first aspect, the insulating film has a lower film and an upper film, and the first electrode layer and the second electrode layer are formed between the lower film and the upper film. It can be configured.
この場合に、前記下層皮膜と上層皮膜との境界面は凹凸状をなし、隣接する前記第1の電極層と前記第2の電極層との間に前記下層皮膜と前記上層皮膜との境界面が存在しないことが好ましい。これにより、上層皮膜と下層皮膜との間で沿面放電が生じることを有効に防止することができる。 In this case, the boundary surface between the lower layer film and the upper layer film is uneven, and the boundary surface between the lower layer film and the upper layer film between the adjacent first electrode layer and the second electrode layer. Is preferably absent. Thereby, it is possible to effectively prevent the occurrence of creeping discharge between the upper layer film and the lower layer film.
具体的には、前記下層皮膜の上面に第1の凹部および第1の凸部を有し、前記上層皮膜の下面に前記第1の凸部に対応して設けられた第2の凹部および前記第1の凹部に対応して設けられた第2の凸部を有し、前記第1および第2の電極層は、前記第1の凸部と前記第2の凹部との間に形成された構成とすることができる。この場合には、前記上層皮膜を、前記下層皮膜よりも耐電圧が高いものとすることができる。また、前記下層皮膜の上面に第1の凹部および第1の凸部を有し、前記上層皮膜の下面に前記第1の凸部に対応して設けられた第2の凹部および前記第1の凹部に対応して設けられた第2の凸部を有し、前記第1および第2の電極層は、前記第1の凹部と前記第2の凸部との間に形成された構成とすることができる。 Specifically, the first concave portion and the first convex portion are formed on the upper surface of the lower layer film, the second concave portion provided on the lower surface of the upper layer film corresponding to the first convex portion, and the A second convex portion provided corresponding to the first concave portion, wherein the first and second electrode layers are formed between the first convex portion and the second concave portion; It can be configured. In this case, the upper layer film can have a higher withstand voltage than the lower layer film. Further, the upper surface of the lower layer film has a first concave portion and a first convex portion, and the lower surface of the upper layer film is provided with a second concave portion and the first convex portion corresponding to the first convex portion. It has the 2nd convex part provided corresponding to the crevice, and it is set as the composition where the 1st and 2nd electrode layer was formed between the 1st crevice and the 2nd convex part. be able to.
本発明の第2の観点では、絶縁皮膜と、前記絶縁皮膜中に設けられた、正電圧が印加される第1の電極層および負電圧が印加される第2の電極層とを有する静電吸着電極を製造する静電吸着電極の製造方法であって、 基材上に前記絶縁皮膜の下層皮膜を溶射により形成する工程と、前記下層皮膜の上に前記第1の電極層および前記第2の電極層を溶射により形成する工程と、前記第1の電極層および前記第2の電極層を形成した後の全面に前記絶縁皮膜の上層皮膜を溶射により形成する工程とを有することを特徴とする静電吸着電極の製造方法を提供する。 In a second aspect of the present invention, an electrostatic film having an insulating film, and a first electrode layer to which a positive voltage is applied and a second electrode layer to which a negative voltage is applied, are provided in the insulating film. A method for producing an electrostatic adsorption electrode for producing an adsorption electrode, comprising: forming a lower layer film of the insulating film on a substrate by thermal spraying; and the first electrode layer and the second layer on the lower layer film A step of forming the electrode layer by thermal spraying, and a step of forming the upper layer coating of the insulating coating by thermal spraying on the entire surface after forming the first electrode layer and the second electrode layer. A method for manufacturing an electrostatic adsorption electrode is provided.
上記第2の観点において、前記第1の電極層および前記第2の電極層を形成した後、ブラスト処理により前記下層皮膜の前記第1の電極層および前記第2の電極層電極層が形成されていない部分に凹部を形成する工程をさらに有し、その後、前記上層皮膜を形成するようにすることができる。 In the second aspect, after the first electrode layer and the second electrode layer are formed, the first electrode layer and the second electrode layer electrode layer of the lower layer film are formed by blasting. The method may further include a step of forming a concave portion in the unexposed portion, and thereafter, the upper layer film may be formed.
また、前記第1の電極層および前記第2の電極層を形成する工程は、前記下層皮膜の上に導電体層を溶射により形成し、その後、ブラスト処理により前記導電体層の前記第1の電極層および前記第2の電極層以外の部分を除去することにより行われ、その際に、前記下層皮膜の前記第1の電極層および前記第2の電極層電極層が形成されていない部分に凹部を形成し、その後、前記上層皮膜を形成するようにすることができる。 In the step of forming the first electrode layer and the second electrode layer, a conductor layer is formed on the lower layer film by thermal spraying, and then the first layer of the conductor layer is formed by blasting. It is carried out by removing the part other than the electrode layer and the second electrode layer, and at that time, in the part where the first electrode layer and the second electrode layer electrode layer of the lower layer film are not formed. A recess can be formed, and then the upper layer film can be formed.
また、前記下層皮膜に凹部を形成する工程をさらに有し、前記凹部に前記凹部の深さよりも薄く前記第1の電極および前記第2の電極を形成し、その後前記上層皮膜を形成するようにすることができる。 And a step of forming a recess in the lower film, wherein the first electrode and the second electrode are formed in the recess thinner than the depth of the recess, and then the upper film is formed. can do.
本発明の第3の観点では、基板を収容する処理容器と、前記処理容器内に設けられ、上記第1の観点の静電吸着電極と、前記静電吸着電極に保持された基板に対して所定の処理を施す処理機構とを具備することを特徴とする基板処理装置を提供する。 In a third aspect of the present invention, a processing container that accommodates a substrate, an electrostatic adsorption electrode of the first aspect, and a substrate held by the electrostatic adsorption electrode are provided in the processing container. There is provided a substrate processing apparatus comprising a processing mechanism for performing a predetermined process.
上記第2の観点において、前記処理機構は、基板に対し、プラズマ処理を行なうものとすることができる。 In the second aspect, the processing mechanism may perform plasma processing on the substrate.
本発明によれば、静電吸着電極の絶縁層を溶射による絶縁皮膜により構成し、正電圧が印加される第1の電極層と負電圧が印加される第2の電極層とを絶縁皮膜内に形成して双極型の静電吸着電極を構成するので、絶縁耐圧性能が問題となるのは第1の電極層と第2の電極層間皮膜の間の距離であり、絶縁皮膜の基板吸着面と電極層との間の部分を薄く形成しても絶縁耐圧の問題は生じない。このため、絶縁皮膜を溶射により薄く形成して、耐電圧性能の問題を生じさせずに、高い吸着力を得ることができる。また、双極回路による吸着のため、基板上に電荷をチャージすることが不要であり、電圧をオフすることにより回路がなくなるので、除電が不要となる。 According to the present invention, the insulating layer of the electrostatic chucking electrode is constituted by an insulating coating by thermal spraying, and the first electrode layer to which a positive voltage is applied and the second electrode layer to which a negative voltage is applied are contained in the insulating coating. Since the bipolar electrostatic adsorption electrode is formed, the withstand voltage performance is a problem in the distance between the first electrode layer and the second electrode interlayer film, and the substrate adsorption surface of the insulation film Even if the portion between the electrode layer and the electrode layer is formed thin, the problem of withstand voltage does not occur. For this reason, it is possible to obtain a high adsorption force without forming a thin insulating film by thermal spraying and causing a problem of withstand voltage performance. Further, because of the adsorption by the bipolar circuit, it is not necessary to charge the substrate, and the circuit is eliminated by turning off the voltage.
また、第1の電極層と第2の電極層を溶射で形成することにより、絶縁層も電極層も全て溶射で形成することになり、簡易に製造することができる。しかも電極層が櫛形のような複雑な形状であっても、マスクを用いて容易に形成することができる。 Further, by forming the first electrode layer and the second electrode layer by thermal spraying, both the insulating layer and the electrode layer are formed by thermal spraying, and can be easily manufactured. Moreover, even if the electrode layer has a complicated shape such as a comb shape, it can be easily formed using a mask.
さらに、前記絶縁皮膜を、第1の電極層および第2の電極層と基板保持面との間の第1の皮膜と、これら電極層の間を含む第2の皮膜との2層構造とすることにより、第1の皮膜が吸着力上昇に寄与し、第2の皮膜が耐電圧性能の上昇に寄与して、吸着力および絶縁耐圧がより高い静電吸着電極を実現することができる。 Further, the insulating film has a two-layer structure of a first film between the first electrode layer and the second electrode layer and the substrate holding surface, and a second film including the space between the electrode layers. Thereby, the 1st membrane | film | coat contributes to an adsorption | suction power raise, the 2nd membrane | film | coat contributes to a raise of withstand voltage performance, and can implement | achieve an electrostatic adsorption electrode with higher adsorption power and dielectric strength.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図1は本発明の第1の実施形態に係る静電吸着電極としての静電チャックを備えた基板処理装置の一例であるプラズマ処理装置を示す断面図、図2は静電チャックを備えた載置台を示す断面図、図3は静電チャックの電極パターンを示す模式図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a plasma processing apparatus as an example of a substrate processing apparatus provided with an electrostatic chuck as an electrostatic chucking electrode according to the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing an electrode pattern of an electrostatic chuck.
このプラズマ処理装置1は、容量結合型平行平板プラズマエッチング装置として構成されている。ここで、FPDとしては、液晶ディスプレイ(LCD)、エレクトロルミネセンス(Electro Luminescence;EL)ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル(PDP)等が例示される。
The
このプラズマ処理装置1は、例えば表面がアルマイト処理(陽極酸化処理)されたアルミニウムからなる角筒形状に成形されたチャンバ2を有している。この処理チャンバ2内の底部には被処理基板として絶縁基板であるガラス基板Gを載置するための基板載置台3が設けられている。
The
基板載置台3は、絶縁部材4を介して処理チャンバ2の底部に支持されており、アルミニウム等の金属製の凸型の基材5と、基材5の凸部5aの上に設けられた静電チャック6と、静電チャック6および基材5の凸部5aの周囲に設けられた、絶縁性セラミックス、例えばアルミナからなる額縁状のシールドリング7とを有している。また、基材5の内部には、ガラス基板Gを温調するための温調機構(図示せず)が設けられている。さらに、基材5の周囲にシールドリング7を支持するように絶縁性セラミックス、例えばアルミナからなるリング状の絶縁リング8が設けられている。
The substrate mounting table 3 is supported on the bottom of the processing chamber 2 via an insulating
静電チャック6は、アルミナ等の絶縁性セラミックスの溶射により形成されたセラミックス溶射皮膜41と、その内部に形成された陽極となる第1のメタル電極層42aおよび陰極となる第2のメタル電極層42bとを有する双極型静電チャックとして構成されており、セラミックス溶射皮膜41の上面が基板保持面となっている。なお、セラミックス溶射皮膜41を形成する際の溶射は、プラズマ溶射が好ましい。
The
陽極となる第1のメタル電極層42aと、陰極となる第2のメタル電極層42bは、タングステン、モリブデン等の金属で構成されており、例えば図3に示すように互いの対向面が櫛形をなす櫛形電極を構成している。第1のメタル電極層42aには給電線33aを介して正電圧を印加する第1の直流電源34aが接続されており、第2のメタル電極層42bには給電線33bを介して負電圧を印加する第2の直流電源34bが接続されており、これら直流電源は共通のグランドに接地されている。そして、これら直流電源から第1のメタル電極層42aに正の電圧+Vを印加し、第2のメタル電極層42bに負の電圧−Vを印加することによりガラス基板Gが吸着される。なお、給電線33aおよび33bには、スイッチ(図示せず)が設けられている。
The first
これら第1のメタル電極層42a、第2のメタル電極層42bは、マスクを用いた溶射により形成されることが好ましい。この場合にも溶射としてはプラズマ溶射が好ましい。
The first
チャンバ2の底壁、絶縁部材4および載置台3を貫通するように、その上へのガラス基板Gのローディングおよびアンローディングを行うための昇降ピン10が昇降可能に挿通されている。この昇降ピン10はガラス基板Gを搬送する際には、載置台3の上方の搬送位置まで上昇され、それ以外のときには載置台3内に没した状態となる。
Lifting pins 10 for loading and unloading the glass substrate G onto the bottom wall of the chamber 2, the insulating
載置台3の基材5には、高周波電力を供給するための給電線12が接続されており、この給電線12には整合器13および高周波電源14が接続されている。高周波電源14からは例えば13.56MHzの高周波電力が載置台3の基材5に供給される。したがって、載置台3は下部電極として機能する。
A
前記載置台3の上方には、この載置台3と平行に対向して上部電極として機能するシャワーヘッド20が設けられている。シャワーヘッド20は処理チャンバ2の上部に支持されており、内部に内部空間21を有するとともに、載置台3との対向面に処理ガスを吐出する複数の吐出孔22が形成されている。このシャワーヘッド20は接地されており、下部電極として機能する載置台3とともに一対の平行平板電極を構成している。
Above the mounting table 3, a
シャワーヘッド20の上面にはガス導入口24が設けられ、このガス導入口24には、処理ガス供給管25が接続されており、この処理ガス供給管25は処理ガス供給源28に接続されている。また、処理ガス供給管25には、開閉バルブ26およびマスフローコントローラ27が介在されている。処理ガス供給源28からは、プラズマ処理、例えばプラズマエッチングのための処理ガスが供給される。処理ガスとしては、ハロゲン系のガス、O2ガス、Arガス等、通常この分野で用いられるガスを用いることができる。
A
処理チャンバ2の底部には排気管29が形成されており、この排気管29には排気装置30が接続されている。排気装置30はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、これにより処理チャンバ2内を所定の減圧雰囲気まで真空引き可能なように構成されている。また、処理チャンバ2の側壁には基板搬入出口31が設けられており、この基板搬入出口31がゲートバルブ32により開閉可能となっている。そして、このゲートバルブ32を開にした状態で搬送装置(図示せず)によりガラス基板Gが搬入出されるようになっている。
An
このプラズマ処理装置1は、各構成部を制御するマイクロプロセッサ(コンピュータ)を含む制御部50を有しており、各構成部がこの制御部50に接続されて制御される構成となっている。
The
次に、このように構成されるプラズマエッチング装置1における処理動作について説明する。
まず、ゲートバルブ32を開いて、ガラス基板Gを搬送アーム(図示せず)により基板搬入出口31を介してチャンバ2内へと搬入し、載置台3の静電チャック6上に載置する。この場合に、昇降ピン10を上方に突出させて支持位置に位置させ、搬送アーム上のガラス基板Gを昇降ピン10の上に受け渡す。その後、昇降ピン10を下降させてガラス基板Gを載置台3の静電チャック6上に載置する。
Next, the processing operation in the
First, the
その後、ゲートバルブ32を閉じ、排気装置30によって、チャンバ2内を所定の真空度まで真空引きする。そして、第1の直流電源34aから陽極となる第1のメタル電極層42aに正の電圧V+を印加し、第2の直流電源34bから陰極となる第2のメタル電極層42bに負の電圧V−を印加することによりガラス基板Gを静電吸着する。
Thereafter, the
その後、バルブ26を開放して、処理ガス供給源28から処理ガスを所定の流量で、処理ガス供給管25、シャワーヘッド20を介してチャンバ2内に供給し、チャンバ2内を所定圧力に制御する。この状態で、高周波電源14から整合器13を介してプラズマ生成用の高周波電力を載置台3の基材5に供給し、下部電極としての載置台3と上部電極としてのシャワーヘッド20との間に高周波電界を生じさせて、処理ガスのプラズマを生成し、このプラズマによりガラス基板Gにプラズマエッチングを施す。
Thereafter, the
本実施形態では、静電チャック6が双極型静電チャックであるため、図4に示すように双極電極間の電気力線に沿った双極回路51によってガラス基板Gが吸着される。すなわち、双極回路51は、第1のメタル電極層42a、セラミックス溶射皮膜41、ガラス基板G、セラミックス溶射皮膜41、第2のメタル電極層42bで構成される。
In this embodiment, since the
図4(a)に示すように、第1のメタル電極42a上のセラミックス溶射皮膜41を誘電層とするコンデンサC1、ガラス基板Gを誘電層とするコンデンサC2、第2のメタル電極42b上のセラミックス溶射皮膜41を誘電層とするコンデンサC3の3個のコンデンサを考える。さらに、セラミックス溶射皮膜41とガラス基板Gの間にもコンデンサC4、C5が存在すると仮定すると、図4(b)に示すように、双極回路51は、これら5個のコンデンサが直列接続した一つの合成コンデンサCと考えることができる。
As shown in FIG. 4A, a capacitor C1 having a ceramic sprayed
ガラス基板Gへの吸着力は、この合成コンデンサCの両端の電極間に働く引力に合わせて増減し、合成コンデンサCの電極に印加する電圧が一定の場合、前記引力は、合成コンデンサCの容量が大きいほど大きくなる。
コンデンサC2、C4、C5が一定であると仮定すると、合成コンデンサの容量は、コンデンサC1、C3の容量が大きいほど大きくなり、ガラス基板Gの吸着力が上昇する。
The adsorption force to the glass substrate G increases or decreases in accordance with the attractive force acting between the electrodes at both ends of the synthetic capacitor C. When the voltage applied to the electrode of the synthetic capacitor C is constant, the attractive force is the capacitance of the synthetic capacitor C. The larger the value, the larger.
Assuming that the capacitors C2, C4, and C5 are constant, the capacity of the composite capacitor increases as the capacity of the capacitors C1 and C3 increases, and the adsorption power of the glass substrate G increases.
本実施形態では、第1のメタル電極層42a及び第2のメタル電極層42b上のセラミックス溶射皮膜41を薄く形成することにより、コンデンサC1、C3の容量を増加させている。溶射により形成するセラミックス溶射皮膜41の厚みは、容易に制御することができる。このため、同一の電圧に対して高吸着力を得ることができるとともに、セラミックス溶射皮膜41の熱や応力による割れを防止することができる。
In the present embodiment, the capacities of the capacitors C1 and C3 are increased by thinly forming the ceramic sprayed
また、双極回路による吸着のため、除電が不要となる。すなわち、従来の静電チャックは、絶縁物であるガラス基板を吸着する際に、ガラス基板上に電荷をチャージする必要があるため、ガラス基板を剥離するときに除電が必要であるが、本実施形態のように双極回路を利用してガラス基板を吸着する場合には、ガラス基板上への電荷のチャージが不要であるため、除電が不要となる。また、ガラス基板上へ電荷をチャージするためには、ガスまたはプラズマが必要であるが、本実施形態では基板上への電荷のチャージが不要であるため、ガラス基板の吸着時にガスやプラズマが不要であり、真空中においてもガラス基板の着脱を容易に行うことができる。また、ガラス基板上の電荷が不要であることから、大気中でも用いることができる。 In addition, the neutralization is not necessary because of the adsorption by the bipolar circuit. That is, the conventional electrostatic chuck needs to be charged when the glass substrate which is an insulator is adsorbed. When the glass substrate is adsorbed using a bipolar circuit as in the embodiment, it is not necessary to charge the glass substrate, and thus no charge removal is required. Further, in order to charge the glass substrate, a gas or plasma is required. However, in this embodiment, since the charge is not charged on the substrate, no gas or plasma is required when adsorbing the glass substrate. Thus, the glass substrate can be easily attached and detached even in a vacuum. Moreover, since the electric charge on a glass substrate is unnecessary, it can be used also in air | atmosphere.
さらに、絶縁層を耐食性の高いセラミックス溶射皮膜41で構成するので、絶縁層を薄く形成することができ、しかもプラズマ雰囲気で用いることが可能となる。
Furthermore, since the insulating layer is composed of the
さらにまた、絶縁層をセラミックス溶射皮膜41で構成するので、ガラス基板Gの保持面を、図5に示すように多数の凸部51を有する構成や、図6に示すように多数の凹部52を有する構成のような、基板保持面に種々のデザインの凹凸を形成する場合にも、マスク等を用いて容易に作製することができる。もちろん、機械加工によって作製することもできる。
Furthermore, since the insulating layer is composed of the
さらにまた、第1のメタル電極層42aと第2のメタル電極層42bとを溶射で形成するようにすれば、絶縁層も電極層も全て溶射で形成することになり、簡易に製造することができる。しかも第1のメタル電極層42aと第2のメタル電極層42bが櫛形のような複雑な形状であっても、マスクを用いて容易に形成することができる。
Furthermore, if the first
さらにまた、第1のメタル電極層42aと第2のメタル電極層42bとを櫛形に形成することにより、均一な吸着力を得ることができる。第1のメタル電極層42aおよび第2のメタル電極層42bの形状は櫛形に限らず、他の形状であってもよい。
Furthermore, uniform adsorption force can be obtained by forming the first
次に、以上のような静電チャック6を製造する手順の一例について、図7を参照して説明する。
まず、基材5の上に溶射によりセラミック溶射皮膜41の下層皮膜41aを形成し、必要に応じて樹脂含浸により封孔処理を行う(図7(a))。次に、溶射により形成した下層皮膜41aを研磨する(図7(b))。この研磨処理により、下層皮膜41aを所定の厚さとする。
Next, an example of a procedure for manufacturing the
First, the
研磨後、下層皮膜41aの研磨面にマスク45を貼り付け、電極形成のためのマスキングを行う(図7(c))。次に、マスク45を用いてメタル溶射により第1のメタル電極層42aと第2のメタル電極層42bとを形成する(図7(d))。
After polishing, a
その後、マスク45を剥がし(図7(e))、引き続き、全面に溶射によりセラミック溶射皮膜41の上層皮膜41bを形成し、必要に応じて樹脂含浸により封孔処理を行う(図7(f))。そして、最後に上層皮膜41bを研磨して所定の厚さとする(図7(g))。
Thereafter, the
以上が一般的な手順であるが、このような手順で双極型の静電チャック6を製造する場合には、第1のメタル電極層42aと第2のメタル電極層42bとが研磨された下層皮膜41a上に形成されているため、大きな吸着力を得るために電極間距離を小さくすると、電圧印加時に、図8に示すように、下層皮膜41aと上層皮膜41bとの境界面で沿面放電を生じ、耐圧不良を起こしやすくなってしまう。
The above is a general procedure, but when the bipolar
このような沿面放電を防止するためには、図9(a)、(b)に示すように、下層皮膜41aと上層皮膜41bとの境界面を凹凸形状として、隣接する第1のメタル電極層42aと第2のメタル電極層42bの間に下層皮膜41aと上層皮膜41bとの境界面が存在しないようにすることが有効である。
In order to prevent such creeping discharge, as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), the boundary surface between the
図9(a)の例では、下層皮膜41aの上面に凹部46aおよび凸部47aを形成し、上層皮膜41bの下面には上記凹部46aに対応する凸部46bおよび上記凸部47aに対応する凹部47bを形成し、下層皮膜41aの凸部47aと上層皮膜41bの凹部47bとの間に第1のメタル電極層42aおよび第2のメタル電極層42bを形成している。これにより、隣接する第1のメタル電極層42aと第2のメタル電極層42bの間には、上層皮膜41bの凸部46bが存在して、下層皮膜41aと上層皮膜41bとの境界面が存在しないので、沿面放電が生じ難い状態とすることができる。
In the example of FIG. 9A, a
図9(b)の例では、下層皮膜41aに凹部48aおよび凸部49aを形成し、上層皮膜41bには上記凹部48aに対応する凸部48bおよび上記凸部49aに対応する凹部49bを形成し、下層皮膜41aの凹部48aと上層皮膜41bの凸部48bとの間に第1のメタル電極層42aおよび第2のメタル電極層42bを形成している。これにより、隣接する第1のメタル電極層42aと第2のメタル電極層42bの間には、下層皮膜41aの凸部49aが存在して、下層皮膜41aと上層皮膜41bとの境界面が存在しないので、沿面放電が生じ難い状態とすることができる。
In the example of FIG. 9B, a
また、図9(a)の例においては、主に上層皮膜41bが絶縁性を担っているため、上層皮膜41bを下層皮膜41aよりも耐電圧性能の高い膜とすることができる。例えば、下層皮膜41aには密着力が高く、熱膨張差に柔軟に対応することが可能な含浸剤Aを用い、上層皮膜41bには耐電圧性能が高い含浸剤Bを用いるといった異なる含浸剤を用いたセラミック溶射皮膜構成が考えられる。
Further, in the example of FIG. 9A, the
次に、図9(a)、(b)の構造を形成するための手順について説明する。
図9(a)の構造を形成する場合には、図10に示す手順で行うことができる。まず、基材5の上に溶射によりセラミック溶射皮膜41の下層皮膜41aを形成し、必要に応じて樹脂含浸により封孔処理を行う(図10(a))。次に、溶射により形成した下層皮膜41aを研磨する(図10(b))。研磨後、下層皮膜41aの研磨面にマスク45を貼り付け、電極形成のためのマスキングを行う(図10(c))。ここまでは、上記図7(a)〜(c)と同じである。
Next, a procedure for forming the structure of FIGS. 9A and 9B will be described.
When the structure of FIG. 9A is formed, the procedure shown in FIG. 10 can be performed. First, the
次に、マスク45を用いてメタル溶射により第1のメタル電極層42aと第2のメタル電極層42bとを形成する(図10(d))。このとき、上記図7(d)よりも厚く形成する。
Next, the first
その後、マスク45を剥がし(図108(e))、引き続き、全面をブラスト処理して、下層皮膜41aと第1および第2のメタル電極層42a,42bの厚みを減じる(図10(f))。これにより、下層皮膜41aのブラスト処理された部分が凹部46aとなり、メタル電極層42a,42bの下の部分が凸部47aとなる。
Thereafter, the
その後、全面に溶射によりセラミック溶射皮膜41の上層皮膜41bを形成し、必要に応じて樹脂含浸により封孔処理を行う(図10(g))。このとき、上層皮膜41bには、下層皮膜41aの凹部46aに対応して凸部46bが形成され、凸部47aに対応して凹部47bが形成される。そして、最後に上層皮膜41bを研磨して所定の厚さとする(図10(h))。
Thereafter, an
また、図9(a)の構造は、図11に示す手順によっても形成することができる。まず、基材5の上に溶射によりセラミック溶射皮膜41の下層皮膜41aを形成し、必要に応じて樹脂含浸により封孔処理を行う(図11(a))。次に、溶射により形成した下層皮膜41aを研磨する(図11(b))。次に、研磨後の下層皮膜41aの全面にメタル溶射によりメタル電極層42a、42bを形成するためのメタル層(導電体層)42を形成する(図11(c))。メタル層42を研磨後、その研磨面にマスク45を貼り付け、電極形成のためのマスキングを行う(図11(d))。
Further, the structure of FIG. 9A can also be formed by the procedure shown in FIG. First, the
次に、マスク45を用いてブラスト処理を行い、マスク45のない部分のメタル層42を除去するとともに、その下の下層皮膜41aの部分の厚みを減じる(図11(e))。これにより、第1のメタル電極層42aおよび第2のメタル電極層42bが形成されるとともに、下層皮膜41aのブラスト処理された部分が凹部46aとなる。そして、メタル電極層42a,42bの下の部分が凸部47aとなる。
Next, blasting is performed using the
その後、マスク45を剥がし(図11(f))、引き続き、全面に溶射によりセラミック溶射皮膜41の上層皮膜41bを形成し、必要に応じて樹脂含浸により封孔処理を行う(図11(g))。このとき、上層皮膜41bには、下層皮膜41aの凹部46aに対応して凸部46bが形成され、凸部47aに対応して凹部47bが形成される。そして、最後に上層皮膜41bを研磨して所定の厚さとする(図11(h))。
Thereafter, the
図9(b)の構造を形成する場合には、図12に示す手順で行うことができる。まず、基材5の上に溶射によりセラミック溶射皮膜41の下層皮膜41aを形成し、必要に応じて樹脂含浸により封孔処理を行う(図12(a))。次に、溶射により形成した下層皮膜41aを研磨する(図12(b))。研磨後、下層皮膜41aの研磨面にマスク45を貼り付け、ブラスト処理および電極形成のためのマスキングを行う(図12(c))。
When the structure of FIG. 9B is formed, the procedure shown in FIG. 12 can be performed. First, the
次に、マスク45を用いてブラスト処理を行い、下層皮膜41aに凹部48aを形成する(図12(d))。このとき、下層皮膜41aのマスク45の下の部分はブラスト処理されない凸部49aとなる。
Next, a blast process is performed using the
次に、マスク45を用いて凹部48aにメタル溶射により第1のメタル電極層42aと第2のメタル電極層42bとを形成する(図12(e))。このとき、第1のメタル電極層42aおよび第2のメタル電極層42bの厚みは凹部48aの深さよりも薄くする。
Next, the first
その後、マスク45を剥がし(図12(f))、引き続き、全面に溶射によりセラミック溶射皮膜41の上層皮膜41bを形成し、必要に応じて樹脂含浸により封孔処理を行う(図12(g))。このとき、上層皮膜41bには、下層皮膜41aの凹部48aに対応して凸部48bが形成され、凸部49aに対応して凹部49bが形成される。そして、最後に上層皮膜41bを研磨して所定の厚さとする(図12(h))。
Thereafter, the
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
上述したように、第1のメタル電極層42aおよび第2のメタル電極層42b上のセラミックス溶射皮膜41を薄くすることにより、ガラス基板Gの吸着力を上げることができる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
As described above, the adsorption power of the glass substrate G can be increased by thinning the ceramic sprayed
一方、セラミックス溶射皮膜41の誘電率を上昇させても、第1のメタル電極42a上のセラミックス溶射皮膜41を誘電層としたコンデンサC1および、第2のメタル電極42b上のセラミックス溶射皮膜41を誘電層としたコンデンサC3の容量を大きくすることができる。
On the other hand, even if the dielectric constant of the
そこで、本実施形態では、第1のメタル電極層42aおよび第2のメタル電極層42bと基板保持面との間の第1の皮膜と、これら電極層の間を含む第2の絶縁皮膜との2層構造のセラミックス溶射皮膜を設け、第1の皮膜の誘電率を第2の皮膜の絶縁層の誘電率よりも高くした。
Therefore, in the present embodiment, the first
以下、具体的な構成について説明する。
図13は、本発明の第2の実施形態に係る静電チャックを示す断面図である。本実施形態の静電チャック60は、絶縁性セラミックスの溶射により形成されたセラミックス溶射皮膜141を有している。このセラミックス溶射皮膜141は、基板保持面とメタル電極層42aおよび42bとの間に形成された第1の皮膜142と、その下に設けられ、第1のメタル電極層42aおよび第2のメタル電極層42bが内部に形成された第2の皮膜143とを有している。そして、第1の皮膜142の誘電率ε1は第2の皮膜143の誘電率ε2よりも高くなっている。
Hereinafter, a specific configuration will be described.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing an electrostatic chuck according to the second embodiment of the present invention. The
これにより、第1の皮膜142が吸着力上昇に寄与し、吸着力がより高い双極型静電チャックを実現することができる。
Thereby, the 1st membrane | film |
次に、本実施形態の変形例について図14および図15を参照して説明する。
図14は第1の変形例を示す断面図である。この例では、静電チャック60aは、溶射により誘電率がε2のセラミックス溶射皮膜と、その内部の第1のメタル電極層42aおよび第2のメタル電極層42bからなる構造体を形成した後、各電極層上の基板保持面から所定の成分を拡散させ、各電極層の直上のセラミックス溶射皮膜の誘電率をε2より大きいε1に変化させる。図14では、誘電率がε1に変化した部分を波状の第1の皮膜142aとして図示している。ここで、拡散させる所定の成分としては、樹脂などが挙げられる。
Next, a modification of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a first modification. In this example, the
これにより、第1の皮膜142aが吸着力上昇に寄与し、誘電率が高い第1の皮膜142aは、吸着に寄与する電極層の位置で厚くなり、吸着力をより高めることができる。
Thereby, the 1st membrane | film |
図15は第2の変形例を示す断面図である。この例では、静電チャック60bは、基板保持面とメタル電極層42aおよび42bとの間に形成された誘電率がε1の第1の皮膜142bと、その下に設けられ、第1のメタル電極層42aおよび第2のメタル電極層42bが内部に形成された誘電率ε2の第2の皮膜143bとによりセラミックス溶射皮膜141bを有しており、第1の皮膜142bは、電極層間に対応する部分に凹部144が形成されている。凹部144は誘電率ε0の真空層(実際にはわずかなガスが存在)となっているが、ε0はほぼ1であるから、ε1>ε2>ε0となる。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a second modification. In this example, the
これにより、第1の皮膜142bが吸着力上昇に寄与し、図14の例と同様、吸着力をより高めることができる。
Thereby, the 1st membrane | film |
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、下部電極に高周波電力を印加するRIEタイプの容量結合型平行平板プラズマエッチング装置を例示して説明したが、エッチング装置に限らず、アッシング、CVD成膜等を行なう他の種類のプラズマ処理装置に適用することができる。また、プラズマ処理装置に限らず他の基板処理装置にも適用可能である。さらに、上記実施形態では、本発明をFPD用のガラス基板のプラズマ処理に適用した場合について示したが、これに限るものではなく、他の種々の基板に対して適用可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can be variously deformed, without being limited to the said embodiment. For example, in the above-described embodiment, the RIE type capacitively coupled parallel plate plasma etching apparatus that applies high frequency power to the lower electrode has been described as an example. However, the present invention is not limited to the etching apparatus, and other ashing, CVD film forming, and the like are performed. It can be applied to various types of plasma processing apparatuses. Further, the present invention can be applied not only to the plasma processing apparatus but also to other substrate processing apparatuses. Furthermore, although the case where the present invention is applied to the plasma processing of the glass substrate for FPD has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to this and can be applied to other various substrates.
1;プラズ処理装置
2;処理チャンバ
3;載置台
5;基材
6,60,60a,60b;静電チャック
7;シールドリング
14;高周波電源
20;シャワーヘッド
28;処理ガス供給源
34a;第1の直流電源
34b;第2の直流電源
41,141,141a,141b;セラミックス溶射皮膜
42a;第1のメタル電極層
42b;第2のメタル電極層
46a,47b,48a,49b;凹部
46b,47a,48b,49a;凸部
51;凸部
52;凹部
142,142a,142b;第1の皮膜
143,143a,143b;第2の皮膜
G;ガラス基板
DESCRIPTION OF
Claims (18)
基材上に設けられ、溶射により形成された絶縁皮膜と、
前記絶縁皮膜中に設けられた、正電圧が印加される第1の電極層および負電圧が印加される第2の電極層と
を具備することを特徴とする静電吸着電極。 An electrostatic chucking electrode having a substrate holding surface for chucking and holding a substrate by electrostatic force,
An insulating film provided on the substrate and formed by thermal spraying;
An electrostatic adsorption electrode, comprising: a first electrode layer to which a positive voltage is applied and a second electrode layer to which a negative voltage is applied, which are provided in the insulating film.
基材上に前記絶縁皮膜の下層皮膜を溶射により形成する工程と、
前記下層皮膜の上に前記第1の電極層および前記第2の電極層を溶射により形成する工程と、
前記第1の電極層および前記第2の電極層を形成した後の全面に前記絶縁皮膜の上層皮膜を溶射により形成する工程と
を有することを特徴とする静電吸着電極の製造方法。 Electrostatic attracting electrode for producing an electrostatic attracting electrode having an insulating film and a first electrode layer to which a positive voltage is applied and a second electrode layer to which a negative voltage is applied, provided in the insulating film A manufacturing method of
Forming a lower layer coating of the insulating coating on a substrate by thermal spraying;
Forming the first electrode layer and the second electrode layer on the lower film by thermal spraying;
And a step of spraying the upper coating of the insulating coating on the entire surface after forming the first electrode layer and the second electrode layer.
前記処理容器内に設けられ、請求項1から請求項12のいずれかに記載された静電吸着電極と、
前記静電吸着電極に保持された基板に対して所定の処理を施す処理機構と
を具備することを特徴とする基板処理装置。 A processing container for containing a substrate;
An electrostatic adsorption electrode provided in the processing container and according to any one of claims 1 to 12,
A substrate processing apparatus comprising: a processing mechanism that performs a predetermined process on the substrate held by the electrostatic chucking electrode.
The substrate processing apparatus according to claim 17, wherein the processing mechanism performs plasma processing on the substrate.
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