JP5566117B2 - 静電吸着電極およびその製造方法、ならびに基板処理装置 - Google Patents
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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。
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。
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）。
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。
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。
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、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の電極層とを具備し、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ており、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せず、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ていることを特徴とする静電吸着電極を提供する。
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、前記下層皮膜に凹部を形成する工程と有し、前記凹部に前記凹部の深さよりも薄く前記第１の電極層および前記第２の電極層を形成し、その後前記上層皮膜を形成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。
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。
上記第３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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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））。
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））。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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））。
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））。
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。
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））。
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））。
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。
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。
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））。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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
Claims (4)
- 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
を具備し、
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ており、
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せず、
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ていることを特徴とする静電吸着電極。 - 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、
前記下層皮膜に凹部を形成する工程と有し、
前記凹部に前記凹部の深さよりも薄く前記第１の電極層および前記第２の電極層を形成し、その後前記上層皮膜を形成することを特徴とする静電吸着電極の製造方法。 - 基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、請求項１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。 - 前記処理機構は、基板に対し、プラズマ処理を行なうものであることを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
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