KR100802670B1 - Electrostatic absorption apparatus, plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents

Electrostatic absorption apparatus, plasma processing apparatus and plasma processing method Download PDF

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Abstract

본 발명은 절연체의 기판을 이상 방전이나 절연 파괴를 일으키지 않고 안정적으로 확실하게 흡착하여 유지하기 위한 것이다. 절연 기판(G)이 탑재되는 탑재대(10)는 베이스 부재(12)상에 전도체 예컨대 알루미늄으로 이루어지는 장방형 블록 형상의 서셉터(14)와, 이 서셉터(14)의 주위를 둘러싸는 절연체, 예컨대 석영으로 이루어지는 장방형 프레임 형상의 포커스 링(16)을 설치하며, 서셉터(14)의 주면(상면)상에 각각 용사법에 의해 형성되는 하부 유전체층(18), 전극층(20) 및 상부 유전체층(22)의 상층 구조로 이루어지는 정전 흡착부(24)를 설치하고 있다. 하부 유전체층(18) 및 상부 유전체층(22)은 체적 고유 저항이 1×1014Ω·㎝ 이상인 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2)의 세라믹스로 이루어진다. 전극층(20)에는, 직류(DC) 전류(34)의 출력 단자가 전기적으로 접속되어 있다.The present invention is to stably and reliably adsorb and hold the substrate of the insulator without causing abnormal discharge or dielectric breakdown. The mounting table 10 on which the insulating substrate G is mounted includes a rectangular block-shaped susceptor 14 made of a conductor such as aluminum on the base member 12, an insulator surrounding the susceptor 14, For example, a rectangular frame-shaped focus ring 16 made of quartz is provided, and the lower dielectric layer 18, the electrode layer 20, and the upper dielectric layer 22 are formed on the main surface (upper surface) of the susceptor 14 by thermal spraying, respectively. The electrostatic adsorption part 24 which consists of an upper layer structure of () is provided. The lower dielectric layer 18 and the upper dielectric layer 22 are made of ceramics of alumina (Al 2 O 3 ) and zirconia (ZrO 2 ) having a volume resistivity of 1 × 10 14 Ω · cm or more. The output terminal of the direct current (DC) current 34 is electrically connected to the electrode layer 20.

Description

정전 흡착 장치, 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법{ELECTROSTATIC ABSORPTION APPARATUS, PLASMA PROCESSING APPARATUS AND PLASMA PROCESSING METHOD} Electrostatic adsorption apparatus, plasma processing apparatus, and plasma processing method {ELECTROSTATIC ABSORPTION APPARATUS, PLASMA PROCESSING APPARATUS AND PLASMA PROCESSING METHOD}             

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 정전 흡착 장치의 구성을 도시하는 개략 단면도,1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of an electrostatic adsorption device in a first embodiment of the present invention;

도 2는 실시예의 정전 흡착 장치에 있어서의 탑재대의 주요부의 구성을 나타내는 개략 평면도,2 is a schematic plan view showing the configuration of main parts of a mounting table in the electrostatic adsorption device of the embodiment;

도 3은 제 2 실시예에 있어서의 정전 흡착 장치의 개략 단면도,3 is a schematic sectional view of an electrostatic adsorption device in a second embodiment,

도 4는 제 3 실시예에 있어서의 정전 흡착 장치의 개략 단면도,4 is a schematic sectional view of an electrostatic adsorption device in a third embodiment,

도 5는 본 발명의 정전 흡착 장치에 있어서의 DC 전압 인가시의 서셉터 전위의 변화를 모식적으로 도시하는 도면,5 is a diagram schematically showing a change in susceptor potential when DC voltage is applied in the electrostatic adsorption apparatus of the present invention;

도 6은 제 4 실시예에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시하는 개략 단면도,6 is a schematic sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus in a fourth embodiment;

도 7은 본 발명의 정전 흡착 장치에 있어서의 He 가스의 기판 냉각 효과를 도시하는 일 실험예의 그래프,7 is a graph of an experimental example showing the substrate cooling effect of He gas in the electrostatic adsorption apparatus of the present invention;

도 8은 본 발명의 정전 흡착 장치에 있어서의 흡착력과 인가 전압의 관계를 도시하는 그래프,8 is a graph showing a relationship between adsorption force and applied voltage in the electrostatic adsorption device of the present invention;

도 9는 본 발명의 정전 흡착 장치에 사용하는 유전체층의 바람직한 막두께를 나타내기 위한 그래프, 9 is a graph for showing a preferable film thickness of a dielectric layer used in the electrostatic adsorption apparatus of the present invention;

도 10은 실시예의 플라즈마 처리 장치의 주요부의 등가 회로를 도시하는 회로도,10 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the principal part of the plasma processing apparatus of the embodiment;

도 11은 실시예의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 동작 시퀀스를 도시하는 타임 시퀀스,11 is a time sequence showing an operation sequence in the plasma processing apparatus of the embodiment;

도 12는 제 2 실시 형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시하는 개략 단면도,12 is a schematic sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus according to a second embodiment;

도 13은 일 종래예의 정전 흡착 장치의 구성을 도시하는 개략 단면도,13 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an electrostatic adsorption device of a conventional example;

도 14는 다른 종래예의 정전 흡착 장치의 구성을 도시하는 개략 단면도.14 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of another electrostatic attraction device of the related art.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

G : 유리 절연 기판 10 : 탑재대G: Glass Insulated Substrate 10: Mounting Table

12 : 베이스 부재 14 : 서셉터12: base member 14: susceptor

16 : 포커스 링 18 : 하부 유전체층16: focus ring 18: lower dielectric layer

20 : 전극층 22 : 상부 유전체층20: electrode layer 22: upper dielectric layer

24 : 정전 흡착부 26 : 냉매 유로24: electrostatic adsorption portion 26: refrigerant flow path

30 : 정합기 32 : 고주파 전원30: matching device 32: high frequency power

본 발명은 절연체로 이루어지는 피처리 기판을 정전적으로 흡착 고정하는 정전 흡착 장치 및 이것을 이용하는 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrostatic adsorption device for electrostatically fixing and fixing a substrate to be processed made of an insulator, a plasma processing device and a plasma processing method using the same.

플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display: FPD)의 패널 제조에 있어서는, 일반적으로 유리 등의 절연체로 기판상에 화소의 디바이스 또는 전극이나 배선 등이 형성된다. 패널 제조의 여러 공정중, 에칭(etching), CVD(chemical vapor deposition), 애싱(ashing), 스퍼터링(sputtering) 등의 미세 가공에서 플라즈마가 이용되고 있다. 이와 같은 플라즈마 처리를 실행하는 제조 장치에서는, 감압가능한 처리 용기내에서 기판을 탑재대상에 탑재하고, 기판의 상면(피처리면)을 처리 가스의 플라즈마에 노출하여 가공 처리를 실행하도록 하고 있다. 이 경우, 플라즈마 처리중의 발열에 의한 온도 상승을 억제하여 가공 처리를 실행하도록 하고 있다. 이 경우, 플라즈마 처리 중의 발열에 의한 온도 상승을 억제하여 기판의 온도를 일정하게 억제할 필요가 있고, 이 때문에 냉각 장치에 의해 온도 조절된 냉매를 탑재대내의 냉매 통로에 순환 공급하는 동시에, He 가스 등의 전열성이 양호한 가스를 탑재대중으로 통과시켜서 기판의 이면에 공급하여 기판을 간접적으로 냉각하는 방식이 잘 이용되고 있다. 이 냉각 방식은 He 가스의 공급 압력에 저항하여 기판을 탑재대상에 고정 및 유지해 두기 위한 기구를 필요로 한다. In manufacturing a panel of a flat panel display (FPD), a device of a pixel, an electrode, a wiring, or the like is generally formed on a substrate by an insulator such as glass. Plasma is used in various processes of panel manufacturing in microfabrication such as etching, chemical vapor deposition (CVD), ashing, sputtering, and the like. In the manufacturing apparatus which performs such a plasma process, a board | substrate is mounted in a mounting object in a pressure reduction process container, and the upper surface (processed surface) of a board | substrate is exposed to the plasma of a process gas, and a processing process is performed. In this case, the temperature rise due to the heat generation during the plasma treatment is suppressed to perform the processing. In this case, it is necessary to suppress the temperature rise due to the heat generation during the plasma treatment and to constantly suppress the temperature of the substrate. Therefore, the refrigerant regulated by the cooling device is circulated and supplied to the refrigerant passage in the mounting table. Background Art A method of indirectly cooling a substrate by passing a gas having good heat transfer property into a mounting mass and supplying it to the back surface of the substrate is well used. This cooling method requires a mechanism for fixing and holding the substrate to the mounting object against the supply pressure of the He gas.

도 13에, 플라즈마 처리 장치에 있어서 절연체의 기판을 정전 흡착력에 의해 유지하는 종래의 정전 흡착 장치의 구성을 도시한다. 이 정전 흡착 장치에 있어서, 탑재대(200)는 베이스 부재(202)상에 전도체로 이루어지는 서셉터(204)와, 절연체로 이루어지는 포커스 링(206)을 설치하고 있다. 절연 기판(G)은 기판 둘레 단부가 포커스링(206)의 상면에 피복되도록 하여 서셉터(204)의 상면에 탑재된다. 서셉터(204)의 내부에는 냉매 통로(208)가 설치되어 있고, 냉각 장치(도시하지 않음)로부터의 냉매가 냉매 유로(208)를 흐르도록 되어 있다. 또한, 서셉터(204)의 상면에는 다수의 관통 구멍(210)이 설치되어 있고, He 가스 공급부(도시하지 않음)로부터의 전열용 He 가스가 이러한 관통 구멍(210)을 통해 기판(G)의 이면에 소정의 압력으로 공급되도록 되어 있다. FIG. 13 shows a configuration of a conventional electrostatic adsorption apparatus for holding a substrate of an insulator by an electrostatic attraction force in a plasma processing apparatus. In this electrostatic adsorption device, the mounting table 200 is provided with a susceptor 204 made of a conductor and a focus ring 206 made of an insulator on the base member 202. The insulating substrate G is mounted on the upper surface of the susceptor 204 so that the end portion of the substrate is covered with the upper surface of the focus ring 206. The coolant passage 208 is provided inside the susceptor 204, and the coolant from the cooling device (not shown) flows through the coolant flow path 208. In addition, a plurality of through holes 210 are provided on the upper surface of the susceptor 204, and the He gas for heat transfer from the He gas supply unit (not shown) is connected to the substrate G through the through holes 210. The back surface is supplied at a predetermined pressure.

서셉터(204)에는 고주파 전원(212)으로부터 수 ㎒ 내지 수십 ㎒의 고주파가 인가된다. 플라즈마 처리 중에 기판(G)상에는 처리 가스의 플라즈마(PZ)가 생성된다. 이 플라즈마(PZ)는 고주파 전원(212)으로부터의 고주파에 의해 생성되는 것이기도 하다. 후자의 경우, 고주파 전원(212)으로부터 서셉터(204)에 인가되는 고주파는 플라즈마(PZ)중의 이온을 기판(G)의 피처리면에 인입하기 위한 바이어스에 사용된다. A high frequency of several MHz to several tens of MHz is applied to the susceptor 204 from the high frequency power supply 212. The plasma PZ of the processing gas is generated on the substrate G during the plasma processing. This plasma PZ is also generated by the high frequency from the high frequency power supply 212. In the latter case, the high frequency applied from the high frequency power supply 212 to the susceptor 204 is used for the bias for drawing ions in the plasma PZ into the target surface of the substrate G.

또한, 서셉터(204)에는 DC(직류) 전원(214)에 의해 수 kV 정도의 DC 전압이 인가된다. 이 DC 전압이 정극성 전압인 경우, 기판(G)의 상면(피처리면)에는 플라즈마(PZ)중의 음의 전하(전자, 음이온)를 끌어당겨서 축적하고, 이로써 기판(G) 상면의 음의 면전하와 서셉터(204) 사이에 서로 끌어당기는 정전력(쿨롱의 힘)이 작용하며, 이 정전 인력으로 기판(G)은 서셉터(204)상에 흡착 및 고정된다. The susceptor 204 is supplied with a DC voltage of about several kV by the DC (direct current) power supply 214. When the DC voltage is a positive voltage, negative charges (electrons and anions) in the plasma PZ are attracted to and accumulated on the upper surface (processed surface) of the substrate G, whereby the negative surface of the upper surface of the substrate G is obtained. An electrostatic force (coulomb force) attracts each other between the charge and the susceptor 204, and the electrostatic attraction forces the substrate G to be attracted and fixed on the susceptor 204.

도 14에, 상기 정전 흡착 장치(도 13)를 개량한 종래 기술을 도시한다. 이 정전 흡착 장치에는, 서셉터(204)의 상면을 절연체층(216)으로 피복한다. 관통 구멍(210)은 서셉터(204) 내부의 가스 유로로부터 서셉터(204) 상면부 및 절연체층(216)을 관통하여 형성된다. Fig. 14 shows a prior art in which the electrostatic adsorption device (Fig. 13) is improved. In this electrostatic adsorption apparatus, the upper surface of the susceptor 204 is covered with an insulator layer 216. The through hole 210 is formed through the upper surface portion of the susceptor 204 and the insulator layer 216 from the gas flow path inside the susceptor 204.

FPD용 절연 기판은 최근 점점 대형화의 요구가 높아지고 있다. 상기와 같은 정전 흡착 장치에 있어서는, 절연 기판의 사이즈가 커질수록 기판이 열응력에 의해 휘어지기 쉽기 때문에, 기판 온도의 제어에 사용하는 전열 가스(He 가스)의 공급 압력을 증가시키지 않으면 안되고, 이에 수반하여 기판을 고정 유지해 두기 위한 정전 흡착력을 증대시킬 필요가 있다. 그러나, 정전 흡착력을 증대시키기 위해서 서셉터에 전압을 인가하는 DC 전압을 높게 하면, 이상 방전(거의 아크 방전)이나 절연 파괴 등의 파손이 생기기 쉬워지는 문제가 있다. Insulating substrates for FPDs have recently become increasingly demanded in size. In the electrostatic adsorption apparatus as described above, the larger the size of the insulating substrate, the more likely the substrate is bent due to thermal stress, so the supply pressure of the heat transfer gas (He gas) used to control the substrate temperature must be increased. Along with this, it is necessary to increase the electrostatic adsorption force for holding the substrate fixed. However, when the DC voltage which applies a voltage to a susceptor is made high in order to increase electrostatic attraction force, there exists a problem that breakage, such as abnormal discharge (almost arc discharge) and insulation breakdown, becomes easy to occur.

실제로, 도 13의 종래예에서는, 절연 기판(G)의 대형화에 수반하여, 정전 흡착력을 증대시키기 위해 DC 전원(214)으로부터 서셉터(204)에 인가하는 DC 전압을 높게 하면, 서셉터(204) 상면의 둘레 단부와 플라즈마(PZ) 사이에 이상 방전이 생기기 쉬워, 서셉터(204)의 파괴(전극 파괴)가 생기기 쉬워진다. 이 점에서, 도 14의 종래예에서는, 절연체층(216)에 의해 상기와 같은 이상 방전을 어느 정도로 제어할 수 있다. 그러나, 아직 서셉터(204)와 포커스 링(206)의 간극이나 관통 구멍(210)내에서 노출되는 서셉터(204) 등으로부터 이상 방전이 일어날 우려가 있다. 또한, 서셉터(204)의 온도를 올리면, 서셉터(204)의 팽창률과 절연체층(216)의 팽창률 차이에 의해 절연체층(216)에 큰 열응력이 가해지고, 절연체층(216)에 균열이 생기기 쉬워진다. 이러한 균열은 기판 사이즈가 커질수록(일반적으로 기판 최장부 치수가 500㎜ 이상으로 되면) 발생하기 쉬워진다.In fact, in the conventional example of FIG. 13, when the insulating substrate G is enlarged, the susceptor 204 is increased by increasing the DC voltage applied from the DC power supply 214 to the susceptor 204 in order to increase the electrostatic attraction force. Abnormal discharge easily occurs between the peripheral edge of the upper surface and the plasma PZ, and breakage of the susceptor 204 (electrode destruction) easily occurs. In this regard, in the conventional example of FIG. 14, the above abnormal discharge can be controlled to some extent by the insulator layer 216. However, there is a fear that abnormal discharge may still occur from the gap between the susceptor 204 and the focus ring 206, the susceptor 204, or the like exposed in the through hole 210. In addition, when the temperature of the susceptor 204 is raised, a large thermal stress is applied to the insulator layer 216 due to the difference in the expansion ratio of the susceptor 204 and the insulator layer 216, and the insulator layer 216 is cracked. This tends to occur. Such cracking tends to occur as the substrate size increases (generally, when the substrate longest dimension becomes 500 mm or more).

또한, 탑재대(200)상의 기판(G)의 흡착 불량, 단부 결손 또는 탑재 어긋남(반송 어긋남) 등도 이상 방전의 원인이 되지만, 이 문제에 대해서도 종래 기술에는 효과적인 해결법이 없었다. 이와 같이, DC 전압을 높여 가면 이상 방전이나 절연 파괴 등이 일어나기 용이해지는 것으로는, 정전 흡착력을 증대시키는 것이 어려워지고, 나아가서는 대형 기판에 대하여 면내의 균일한 온도 제어를 실행하기 어려워지며, 나아가서는 면내의 균일한 플라즈마 처리를 실행하기 어려워진다. In addition, poor adsorption of the substrate G on the mounting table 200, end defects, or misalignment of the substrate (conveyance misalignment) also cause abnormal discharge. However, there has been no effective solution to this problem in the prior art. In this way, if the DC voltage is increased, abnormal discharge, dielectric breakdown, etc. are likely to occur, making it difficult to increase the electrostatic adsorption force, thereby making it difficult to perform in-plane uniform temperature control on the large substrate. In-plane uniform plasma processing becomes difficult to perform.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 이상 방전이나 절연 파괴 등을 일으키지 않고 절연 기판에 대한 유지력을 증대할 수 있도록 한 신뢰성이 높은 정전 흡착 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above, and an object thereof is to provide a highly reliable electrostatic adsorption device capable of increasing the holding force on an insulating substrate without causing abnormal discharge or dielectric breakdown. .

본 발명의 다른 목적은 절연 기판의 대형화에 대응하여 기판을 안정적으로 확실하게 유지할 수 있도록 한 정전 흡착 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an electrostatic adsorption apparatus which can stably and reliably hold a substrate in response to an increase in size of an insulating substrate.

본 발명의 다른 목적은 절연 기판의 대형화에 대응하여 기판을 안정적으로 확실하게 유지하고, 기판 각부의 온도를 균일하게 제어하여 기판상에 면내의 균일한 플라즈마 처리를 실행하도록 한 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to maintain the substrate stably and reliably in response to the enlargement of the insulating substrate, and to uniformly control the temperature of each part of the substrate so as to perform in-plane uniform plasma processing on the substrate and the plasma processing. To provide a way.

본 발명의 다른 목적은 탑재대상의 피처리 기판의 유지 불량, 단부 결손 또 는 탑재 어긋남에 기인하는 이상 방전을 방지할 수 있도록 한 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method capable of preventing abnormal discharges due to poor holding, end defects or misalignment of a substrate to be mounted.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 정전 흡착 장치는, 플라즈마가 형성되는 공간내에서 절연체로 이루어지는 피처리 기판을 유지하기 위한 기판 유지 장치로서, 상기 기판을 지지하기 위한 전도체로 이루어지는 서셉터와, 상기 서셉터의 주요면에 용사법으로 형성된 제 1 유전체층과, 상기 제 1 유전체층상에 용사법으로 형성된 전극층과, 상기 전극층상에 용사법으로 형성된 제 2 유전체층과, 상기 전극층에 DC(직류) 전압을 인가하는 DC 전압 인가부를 갖고, 상기 전극층에 DC(직류) 전압을 인가함으로써 상기 제 2 유전체층상에 탑재된 상기 기판의 피처리면에 전하를 축적시켜서, 상기 전하와 상기 전극층 사이에 작용하는 정전 인력에 의해 상기 기판을 흡착하여 유지한다. In order to achieve the above object, the electrostatic adsorption apparatus of the present invention is a substrate holding apparatus for holding a substrate to be processed which is made of an insulator in a space where a plasma is formed, comprising: a susceptor made of a conductor for supporting the substrate; A first dielectric layer formed by thermal spraying on the main surface of the susceptor, an electrode layer formed by thermal spraying on the first dielectric layer, a second dielectric layer formed by thermal spraying on the electrode layer, and applying a DC (direct current) voltage to the electrode layer A DC voltage application unit, and by applying a DC (direct current) voltage to the electrode layer, charges are accumulated on the surface to be processed of the substrate mounted on the second dielectric layer, and the electrostatic attraction acts between the charge and the electrode layer. Adsorb and hold the substrate.

상기 구성에 있어서는, DC 전압 인가부로부터의 DC 전압이 제 1 및 제 2 유전체층에 의해 주위로부터 완전히 절연 분리된 전극층에 인가되고, 서셉터에 직접 인가되는 일은 없다. 이로써, 서셉터와 플라즈마 사이에 이상 방전이 생기기 어려운 것은 물론이고, DC 전압을 인가하는 전극층과 플라즈마 사이에서의 이상 방전을 방지할 수 있다. 제 1 및 제 2 유전체층에 있어서는, 고압의 DC 전압에 대하여 절연체로서의 신뢰성을 보증하는 동시에, 그 체적 고유 저항값이 1×1014Ω·㎝ 이상인 것이 바람직하고, 재질로는 A12O3 및 ZrO2중 적어도 한쪽을 주요 성분으로 하는 세라믹스가 바람직하다. In the above configuration, the DC voltage from the DC voltage applying unit is applied to the electrode layer completely insulated from the surroundings by the first and second dielectric layers, and is not directly applied to the susceptor. As a result, abnormal discharge is unlikely to occur between the susceptor and the plasma, and abnormal discharge between the electrode layer to which the DC voltage is applied and the plasma can be prevented. In the first and second dielectric layers, it is desirable to ensure the reliability as an insulator against a high voltage DC voltage and to have a volume resistivity of 1 × 10 14 Ω · cm or more, and the materials A1 2 O 3 and ZrO. the ceramics which at least one as a main component is preferably of 2.

본 발명의 적절한 일 실시예에 따르면, 기판의 온도를 제어하기 위한 전열 가스의 관통 구멍이 서셉터로부터 제 2 유전체층의 상면까지 관통하여 설치되고, 전극층이 관통 구멍의 내벽면에 노출되지 않는 구조를 취한다. 이 관통 구멍 내벽 절연체 구조에 따르면, 전열 가스의 누출 경로가 기판과 제 2 유전체층 사이에서 가능하더라도, 전극층이 플라즈마와 전기적으로 결합하지 않고, 이상 방전은 일어나지 않는다. 또한, 서셉터에는 기판의 온도 제어를 냉각 방식 또한 가열 방식으로 실행하기 위한 냉각 기구 또는 가열 기구가 설치되면 된다.According to a suitable embodiment of the present invention, the through hole of the heat transfer gas for controlling the temperature of the substrate is installed through the susceptor from the upper surface of the second dielectric layer, the electrode layer is not exposed to the inner wall surface of the through hole Take it. According to this through-hole inner wall insulator structure, even if a leakage path of the heat transfer gas is possible between the substrate and the second dielectric layer, the electrode layer is not electrically coupled with the plasma, and no abnormal discharge occurs. The susceptor may be provided with a cooling mechanism or a heating mechanism for performing temperature control of the substrate by a cooling method or a heating method.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 서셉터에는 고주파 전원으로부터의 고주파가 소망하는 전력으로 인가된다. 이 경우, DC 전압 인가부가 DC 전압을 출력하는 직류 전원과, 이 고주파 전원으로부터의 고주파를 실질적으로 차단하고, 또한 DC 전압을 통과시키는 저항체 또는 저역 필터(low-pass filter)를 갖는 구성이 바람직하다. 그러한 저항체 또는 저역 필터의 고주파 차단 기능에 의해 DC 전압 인가부를 서셉터측의 고주파로부터 보호할 수 있다.According to one embodiment of the invention, the high frequency from the high frequency power source is applied to the susceptor with the desired power. In this case, a configuration in which the DC voltage application unit has a DC power supply that outputs a DC voltage and a resistor or low-pass filter that substantially blocks the high frequency from the high frequency power supply and passes the DC voltage is also preferable. . By the high frequency blocking function of such a resistor or a low pass filter, the DC voltage application portion can be protected from the high frequency of the susceptor side.

또한, 바람직한 일 실시예에 따르면, 서셉터가 저항체을 거쳐서 지면에 접지된다. DC 전압 인가부로부터 전극층에 DC 전압을 인가하면, 제 1 유전체층을 거친 용량 결합에 의해 서셉터의 전위도 상기 DC 전압 부근까지 상승하지만, 상기 저항체을 거쳐서 서셉터의 전위를 지면 전계 부근까지 내리고, 서셉터와 플라즈마 사이에서의 이상 방전을 방지할 수 있다.In addition, according to one preferred embodiment, the susceptor is grounded to the ground via a resistor. When a DC voltage is applied from the DC voltage applying unit to the electrode layer, the potential of the susceptor rises to near the DC voltage by capacitive coupling through the first dielectric layer, but the potential of the susceptor drops to near the ground electric field through the resistor. Abnormal discharge between the acceptor and the plasma can be prevented.

또한, 바람직한 일 실시예에 따르면, 제 1 유전체층과 서셉터 사이에, 제 1 유전체층의 팽창률과 서셉터의 팽창률의 중간 팽창률을 갖는 열응력 완충재가 삽입 된다. 상기한 바와 같이, 제 1 유전체층이 Al2O3 또는 ZrO2를 주성분으로 하는 세라믹스로 구성되고, 또한 서셉터가 Al 금속으로 이루어지는 경우, 이와 같은 열응력 완충재로서 Ni-5Al 합금을 적합하게 사용할 수 있다. 이와 같은 열응력 완충재의 삽입에 의해, 제 1 유전체층의 열응력 내성이 대폭 향상되며, 균열이 일어나기 어려워진다.Further, according to one preferred embodiment, a thermal stress buffer having an expansion coefficient between the expansion ratio of the first dielectric layer and the expansion ratio of the susceptor is inserted between the first dielectric layer and the susceptor. As described above, when the first dielectric layer is made of ceramics mainly composed of Al 2 O 3 or ZrO 2 , and the susceptor is made of Al metal, a Ni-5Al alloy can be suitably used as such thermal stress buffer. have. By inserting such a thermal stress buffer member, the thermal stress resistance of the first dielectric layer is greatly improved, and cracking is less likely to occur.

본 발명의 제 1 플라즈마 처리 장치는, 절연체로 이루어지는 피처리 기판에 소망하는 플라즈마 처리를 실시하기 위한 플라즈마 처리 장치로서, 상기 플라즈마 처리를 위한 처리 공간을 부여하는 처리 용기와, 상기 처리 용기내에서 상기 기판을 유지하기 위한 본 발명의 정전 흡착 장치와, 상기 처리실내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부와, 상기 처리실의 실내를 배기하는 배기부와, 상기 처리실내에 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부를 갖는다. A first plasma processing apparatus of the present invention is a plasma processing apparatus for performing a desired plasma processing on a substrate to be processed made of an insulator, comprising: a processing container for providing a processing space for the plasma processing; Electrostatic adsorption apparatus of the present invention for holding a substrate, a processing gas supply unit for supplying a processing gas into the processing chamber, an exhaust unit for exhausting the interior of the processing chamber, and a plasma generating plasma of the processing gas in the processing chamber It has a generation part.

상기 제 1 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 절연 기판이 대형의 것이어도, 본 발명의 정전 흡착 장치가 상기 기판을 안정적으로 확실하게 유지하므로, 기판 각부의 온도를 균일하게 제어하여 기판상에 면내의 균일한 플라즈마 처리를 실행할 수 있다.In the first plasma processing apparatus, even if the insulated substrate is large, the electrostatic adsorption apparatus of the present invention stably and reliably holds the substrate, so that the temperature of each part of the substrate is uniformly controlled to provide uniform in-plane uniformity on the substrate. Plasma processing can be performed.

본 발명의 제 2 플라즈마 처리 장치는, 절연체로 이루어지는 피처리 기판에 소망하는 플라즈마 처리를 실시하기 위한 플라즈마 처리 장치로서, 상기 플라즈마 처리를 위한 처리 공간을 부여하는 처리 용기와, 상기 처리 용기내에 상기 기판을 유지하기 위한 본 발명의 정전 흡착 장치와, 상기 기판에 대하여 소정의 플라즈마 처리가 실행되는 처리실과, 상기 처리실내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부와, 상기 처리실의 실내를 배기하는 배기부와, 상기 처리실내에 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부와, 상기 정전 흡착 장치의 제 2 유전체층상에 탑재되어 있는 상기 절연 기판의 이면에 전열 가스를 공급하는 전열 가스 공급부를 갖는다.A second plasma processing apparatus of the present invention is a plasma processing apparatus for performing a desired plasma processing on a substrate to be processed made of an insulator, the processing vessel providing a processing space for the plasma processing, and the substrate in the processing container. An electrostatic adsorption apparatus of the present invention for maintaining the pressure, a process chamber in which a predetermined plasma process is performed on the substrate, a process gas supply unit for supplying a process gas into the process chamber, an exhaust unit for exhausting the interior of the process chamber, And a plasma generating unit for generating plasma of a processing gas in the processing chamber, and an electrothermal gas supply unit for supplying a heat transfer gas to the rear surface of the insulating substrate mounted on the second dielectric layer of the electrostatic adsorption apparatus.

상기 제 2 플라즈마 처리 장치에 있어서, 본 발명의 정전 흡착 장치는, 기판의 온도를 제어하기 위한 전열 가스의 관통 구멍의 서셉터로부터 제 2 유전체층의 상면까지 관통하여 설치되고, 전극층이 관통 구멍의 내벽면에 노출되지 않는 구조, 즉 관통 구멍 내벽 절연 홈을 갖는다. 이로써, 관통 구멍내로부터의 이상 방전은 일어나지 않는다.In the second plasma processing apparatus, the electrostatic adsorption apparatus of the present invention is provided so as to penetrate from the susceptor of the through hole of the heat transfer gas to the upper surface of the second dielectric layer for controlling the temperature of the substrate, and the electrode layer is formed in the through hole. It has a structure that is not exposed to the wall surface, that is, a through hole inner wall insulating groove. As a result, no abnormal discharge from inside the through hole occurs.

상기 제 2 플라즈마 처리 장치의 적절한 일 실시예에 있어서는, 전열 가스 공급부로부터 기판의 이면에 공급되는 전열 가스의 공급 유량을 모니터링하는 가스 유량 모니터부와, 가스 공급 유량의 측정값을 소정의 기준값과 비교하여, 비교 결과에 따라 플라즈마 생성부를 작동시킬지의 여부를 결정하는 시퀀스 제어부가 설치된다. 바람직하게는, 전열 가스는 He 가스이고, 기판의 이면에 공급하는 가스 압력은 1Torr 내지 10Torr의 범위내로 설정되며, 정전 흡착 장치의 전극층에 인가하는 DC 전압은 2kV 내지 5kV의 범위내로 설정되면 된다.In one suitable embodiment of the second plasma processing apparatus, a gas flow rate monitoring unit for monitoring a supply flow rate of the heat transfer gas supplied to the back surface of the substrate from the heat transfer gas supply unit, and the measured value of the gas supply flow rate is compared with a predetermined reference value. Thus, a sequence control unit for determining whether or not to activate the plasma generation unit is provided according to the comparison result. Preferably, the heat transfer gas is He gas, and the gas pressure supplied to the back surface of the substrate is set within the range of 1 Torr to 10 Torr, and the DC voltage applied to the electrode layer of the electrostatic adsorption device may be set within the range of 2 kV to 5 kV.

적절한 일 실시예에 따르면, 상기 모니터 링크로는 제 1 압력으로 전열 가스를 기판의 이면에 공급하고, 기판에 대한 플라즈마 처리를 실행할 때에는 제 1 압력보다도 큰 제 2 압력으로 전열 가스를 기판의 이면에 공급한다. According to a suitable embodiment, the monitor link is supplied to the back surface of the substrate at a first pressure, and the heat transfer gas is applied to the back surface of the substrate at a second pressure greater than the first pressure when the plasma processing is performed on the substrate. Supply.                         

본 발명의 플라즈마 처리 방법은, 상기 제 2 플라즈마 처리 장치를 이용하여 플라즈마 처리를 실행하는 방법으로, 상기 정전 흡착 장치의 제 2 유전체층상에 상기 기판을 탑재하는 단계와, 상기 처리 장치의 처리실에 처리 가스를 도입하는 단계와, 상기 정전 흡착 장치의 전극층에 DC 전압을 인가하는 단계와, 상기 DC 전압의 인가를 개시한 후에, 상기 전열 가스 공급부로부터 소정의 압력으로 상기 기판의 이면에 전열 가스를 공급하는 동시에 그 공급 유량을 모니터링하는 단계와, 상기 전열 가스 유량의 측정값을 소정의 기준값과 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 처리실내에 처리 가스의 플라즈마를 발생시킬지의 여부를 결정하는 단계를 갖는다. The plasma processing method of the present invention is a method of performing plasma processing using the second plasma processing apparatus, including mounting the substrate on a second dielectric layer of the electrostatic adsorption apparatus, and processing the processing chamber of the processing apparatus. After introducing the gas, applying a DC voltage to the electrode layer of the electrostatic adsorption device, and starting the application of the DC voltage, the electrothermal gas is supplied to the rear surface of the substrate at a predetermined pressure from the electrothermal gas supply unit. And monitoring the supply flow rate and comparing the measured value of the heat transfer gas flow rate with a predetermined reference value, and determining whether to generate plasma of the processing gas in the processing chamber according to the comparison result.

본 발명의 플라즈마 처리 방법에 따르면, 처리 가스를 처리 용기내에 도입하는 동시에 이것과 전후하여 정전 흡착 장치의 전극층에 DC 전압을 인가하고, 다음에 절연 기판에 전열 가스 압력을 가한다. 처리 가스의 도입에 의해 그 일부가 전리함으로써 유리 기판 상면이 적절하게 대전하고, 적절한 정전 흡착력을 얻을 수 있으며, 이 정전 흡착력하에서 전열 가스 누출 유량의 모니터링이 실행된다. 바람직한 일 실시예로서, 전열 가스 유량의 측정값이 기준값 이하일 때는, 처리실내에 상기 처리 가스의 플라즈마를 생성하여 기판에 대한 플라즈마 처리를 실행하면 되고, 전열 가스 유량의 측정값이 기준값을 초과할 때는, 처리실내에 처리 가스의 플라즈마를 생성시키지 않고 기판에 대한 플라즈마 처리를 중지하면 된다. 이로써, 탑재대상에서 기판의 유지 불량, 단부 결손 또는 탑재 어긋남 등에 기인하는 이상 방전을 방지할 수 있다.
According to the plasma processing method of the present invention, the processing gas is introduced into the processing vessel, and at the same time as before and after, a DC voltage is applied to the electrode layer of the electrostatic adsorption apparatus, and then the electrothermal gas pressure is applied to the insulating substrate. Part of the ionization of the processing gas causes the glass substrate upper surface to be appropriately charged to obtain an appropriate electrostatic attraction force, and the electrothermal gas leakage flow rate is monitored under this electrostatic attraction force. As a preferred embodiment, when the measured value of the heat transfer gas flow rate is less than or equal to the reference value, the plasma of the process gas may be generated in the processing chamber to perform plasma processing on the substrate, and when the measured value of the heat transfer gas flow rate exceeds the reference value, The plasma processing on the substrate may be stopped without generating plasma of the processing gas in the processing chamber. Thereby, abnormal discharge resulting from holding failure of a board | substrate, defect of an edge part, or mounting misalignment etc. can be prevented in a mounting object.

이하, 도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 적절한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 12.

실시예 1Example 1

도 1에 본 발명의 제 1 실시예에 의한 정전 흡착 장치의 구성을 도시한다. 이 정전 흡착 장치는 플라즈마 처리 장치의 처리 용기내에 FPD용 절연 기판 예컨대 유리 기판(G)을 고정 및 유지하는 것이고, 장방형의 유리 기판(G)에 대응한 장방형 형상의 탑재대(10)를 갖고 있다. 이 탑재대(10)에 있어서는, 베이스 부재(12)상에 전도체 예컨대 알루미늄으로 이루어지는 장방형 블록 형상의 서셉터(14)와, 이 서셉터(14)의 주위를 둘러싸는 절연체 예컨대 세라믹이나 석영으로 이루어지는 장방형 프레임 형상의 포커스 링(16)을 설치하고, 서셉터(14)의 주면(상면)상에 각각 용사법에 의해 형성되는 하부 유전체층(18), 전극층(20) 및 상부 유전체층(22)의 3층 구조로 이루어지는 정전 흡착부(24)를 설치하고 있다.1 shows a configuration of an electrostatic adsorption apparatus according to the first embodiment of the present invention. This electrostatic adsorption device fixes and holds an insulating substrate for FPD, for example, a glass substrate G, in a processing vessel of a plasma processing apparatus, and has a rectangular mounting table 10 corresponding to the rectangular glass substrate G. . In the mounting table 10, a rectangular block-shaped susceptor 14 made of a conductor such as aluminum on the base member 12, and an insulator such as ceramic or quartz surrounding the susceptor 14 are formed. Three layers of the lower dielectric layer 18, the electrode layer 20, and the upper dielectric layer 22 provided with a rectangular frame-shaped focus ring 16 and formed on the main surface (upper surface) of the susceptor 14 by thermal spraying, respectively. The electrostatic adsorption part 24 which consists of a structure is provided.

여기서, 하부 유전체층(18) 및 상부 유전체층(22)은 그 체적 고유 저항값이 1×1014Ω㎝ 이상인 절연체, 바람직하게는 알루미나(Al2O3) 및 지르코니아(ZrO 2) 중 적어도 한쪽을 주성분으로 하는 세라믹스로 이루어진다. 전극층(20)은 임의의 전도체 재료이어도 좋고, 예컨대 텅스텐으로 이루어진다. 공지한 플라즈마 용사법에 의해, 서셉터(14)의 주면상에 하부 유전체층(18), 전극층(20) 및 상부 유전체층(22)의 3층을 순차적으로 중첩하여 형성할 수 있다.Here, the lower dielectric layer 18 and the upper dielectric layer 22 may be formed of an insulator having a volume resistivity of 1 × 10 14 Ωcm or more, preferably at least one of alumina (Al 2 O 3 ) and zirconia (ZrO 2 ). It is made of ceramics. The electrode layer 20 may be any conductor material, for example made of tungsten. By the known plasma spraying method, three layers of the lower dielectric layer 18, the electrode layer 20, and the upper dielectric layer 22 can be sequentially formed on the main surface of the susceptor 14.

서셉터(14)의 내부에는 냉매 유로(26)가 설치되어 있고, 냉각 장치(도시하지 않음)로부터의 온도 조절된 냉매가 냉매 유로(26)를 흐르도록 되어 있다. 또한, 서셉터(14)의 상면 및 정전 흡착부[(24)(18, 20, 22)]에는 다수의 관통 구멍(28)이 설치되어 있고, He 가스 공급계(도시하지 않음)로부터의 He 가스가 전열용 가스로서 서셉터 내부의 가스 유로 및 이러한 관통 구멍(28)을 통과하여 유리 기판(G)의 이면에 소정의 압력으로 공급되도록 되어 있다.The coolant flow path 26 is provided inside the susceptor 14, and the temperature-controlled coolant from the cooling device (not shown) flows through the coolant flow path 26. As shown in FIG. In addition, the upper surface of the susceptor 14 and the electrostatic adsorption portion ((24) (18, 20, 22)) are provided with a plurality of through holes 28, and He from the He gas supply system (not shown). The gas passes through the gas flow path inside the susceptor and the through hole 28 as the heat transfer gas, and is supplied to the rear surface of the glass substrate G at a predetermined pressure.

도 2에 도시한 바와 같이, 관통 구멍(28) 주위의 전극층(20)(사선으로 도시한 부분)에는 관통 구멍(28)보다도 큰 구경을 갖는 원형의 도려냄부(절결부)(20a)가 형성되어 있고, 전극층(20)은 관통 구멍(28)내에서도 노출하지 않으며, 관통 구멍(28)내의 중간부 또는 상부의 벽면은 하부 유전체층(18) 및 상부 유전체층(22)에 의해 구성된다. 또한, 전극층(20)의 외주 단부도 하부 유전체층(18) 및 상부 유전체층(22)의 외주 단부보다 내측에 인입되어 있고, 밖으로 노출되지 않는 구조로 되어 있다. 이와 같이, 전극층(20)의 전부가 하부 유전체층(18)과 상부 유전체층(22) 사이에 매설되어 있다.As shown in FIG. 2, a circular cutout (notch) 20a having a larger diameter than the through hole 28 is formed in the electrode layer 20 (shown in diagonal lines) around the through hole 28. The electrode layer 20 is not exposed even in the through hole 28, and the middle or upper wall surface in the through hole 28 is constituted by the lower dielectric layer 18 and the upper dielectric layer 22. As shown in FIG. In addition, the outer circumferential end of the electrode layer 20 is also drawn inside the outer circumferential ends of the lower dielectric layer 18 and the upper dielectric layer 22, and has a structure not exposed to the outside. In this manner, all of the electrode layers 20 are buried between the lower dielectric layer 18 and the upper dielectric layer 22.

도 1에 있어서, 서셉터(14)에는, 정합기(30)를 거쳐서 고주파 전원(32)의 출력 단자가 전기적으로 접속되어 있다. 이 고주파 전원(32)의 출력 주파수는 수 ㎒ 내지 수십 ㎒의 범위로 선택되며, 출력 파워는 수 kW 정도로 선택된다. 한편, 정전 흡착부(24)의 전극층(20)에는, 직류(DC) 전원(34)의 출력 단자가 고주파 차단부(36)를 거쳐서 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 차단부(36)는 서셉터(14)측으로부터의 고주파를 차단하기 위한 것으로, 바람직하게는 1MΩ이상의 높은 저항값을 갖는 저항기 또는 직류를 통과시키는 저역 필터로 구성되면 된다. 스위치(38)는 전극층(20)에 대해 DC 전원(34)과 그라운드 전위를 전환하기 위한 것이다. In FIG. 1, the output terminal of the high frequency power supply 32 is electrically connected to the susceptor 14 via a matching device 30. The output frequency of this high frequency power supply 32 is selected in the range of several MHz to several tens of MHz, and the output power is selected in the order of several kW. On the other hand, the output terminal of the direct current (DC) power supply 34 is electrically connected to the electrode layer 20 of the electrostatic adsorption part 24 via the high frequency interruption | blocking part 36. As shown in FIG. The high frequency cut-off part 36 is for blocking the high frequency from the susceptor 14 side, and it is preferable that the high frequency cut-off part 36 is constituted by a resistor having a high resistance value of 1 MΩ or more or a low-pass filter through which a direct current is passed. The switch 38 is for switching the DC power supply 34 and the ground potential with respect to the electrode layer 20.

플라즈마 처리 중에 유리 기판(G)상에는 처리 가스의 플라즈마(PZ)가 생성된다. 이 플라즈마(PZ)는 고주파 전원(32)으로부터의 고주파에 의해 생성되는 경우도 있다면, 도시하지 않는 다른 고주파 전원으로부터의 고주파에 의해 생성되는 경우도 있다. 후자의 경우, 고주파 전원(32)으로부터 서셉터(14)에 인가되는 고주파는, 플라즈마(PZ) 중의 이온을 유리 기판(G)의 상면(피처리면)에 인입하기 위한 바이어스에 사용된다.The plasma PZ of the processing gas is generated on the glass substrate G during the plasma processing. The plasma PZ may be generated by a high frequency from the high frequency power supply 32, or may be generated by a high frequency from another high frequency power source (not shown). In the latter case, the high frequency applied from the high frequency power supply 32 to the susceptor 14 is used for the bias for introducing ions in the plasma PZ into the upper surface (the surface to be processed) of the glass substrate G.

스위치(38)가 DC 전원(34)측으로 전환되면, DC 전원(34)으로부터의 DC 전압이 전극층(20)에 인가된다. 이 DC 전압이 전극성 전압인 경우, 유리 기판(G)의 상면에는 음의 전하(전자, 음이온)를 끌어당겨서 축적한다. 이로써, 유리 기판(G) 상면의 음의 면전하와 전극층(20) 사이에 유리 기판(G) 및 상부 유전체층(22)을 삽입하여 서로 끌어당기는 정전력, 즉 쿨롱의 힘이 작용하고, 이 정전 인력으로 유리 기판(G)은 탑재대(10)상에 흡착 및 고정된다. 스위치(38)가 지면측으로 전환되면, 전극층(20)이 제전되고, 이에 수반하여 유리 기판(G)도 제전되어, 상기 쿨롱의 힘, 즉 정전 흡착력이 해제된다.When the switch 38 is switched to the DC power supply 34 side, the DC voltage from the DC power supply 34 is applied to the electrode layer 20. When this DC voltage is an electrode voltage, negative charges (electrons and anions) are attracted and accumulated on the upper surface of the glass substrate G. As a result, the negative electric charges on the upper surface of the glass substrate G and the electrostatic force, ie, the coulomb force, which are attracted to each other by inserting the glass substrate G and the upper dielectric layer 22 between the electrode layer 20, are applied. The glass substrate G is attracted and fixed on the mounting table 10 by the attraction force. When the switch 38 is switched to the ground side, the electrode layer 20 is discharged, and thus, the glass substrate G is also discharged to release the coulomb force, that is, the electrostatic attraction force.

이 정전 흡착 장치에서는, DC 전원(34)으로부터의 DC 전압이 하부 유전체층(18) 및 상부 유전체층(22)에 의해 주위로부터 완전히 절연 분리된 전극층(20)에 인가되며, 서셉터(14)에 직접 인가되지 않는다. 이로써, 서셉터(14)와 플라즈마(PZ) 사이에서 이상 방전이 생기기 어려운 것은 물론, DC 전압이 인가되는 전극층(20)과 플라즈마(PZ) 사이에서도 이상 방전은 생기지 않는다. 특히, 관통 구멍 (28)의 내벽도 유전체층(18, 22)으로 구성되어 있기 때문에, He 가스의 누출 경로가 기판(G)과 상부 유전체층(22)의 접촉면에 생기더라도, 이상 방전은 생기지 않는다. 따라서, DC 전압을 높게 하여 정전 흡착력을 증대시킬 수 있다. 이 때문에, He 가스 공급량을 증가시키는 것이 가능해지고, 유리 기판(G)의 사이즈가 크더라도 양호하고 또한 균일한 기판 온도 제어를 실행할 수 있다.In this electrostatic adsorption device, the DC voltage from the DC power supply 34 is applied to the electrode layer 20 completely isolated from the surroundings by the lower dielectric layer 18 and the upper dielectric layer 22, and directly to the susceptor 14. Not authorized As a result, abnormal discharge hardly occurs between the susceptor 14 and the plasma PZ, and abnormal discharge does not occur even between the electrode layer 20 to which the DC voltage is applied and the plasma PZ. In particular, since the inner wall of the through hole 28 is also composed of the dielectric layers 18 and 22, abnormal discharge does not occur even if a leak path of He gas is generated on the contact surface of the substrate G and the upper dielectric layer 22. Therefore, the DC voltage can be made high to increase the electrostatic attraction. For this reason, it is possible to increase the He gas supply amount, and even if the size of the glass substrate G is large, good and uniform substrate temperature control can be performed.

또한, 이 정전 흡착 장치에서는, 서셉터(14)와 DC 전원(34) 사이에 접속된 고주파 차단부(36)에 의해, 서셉터(14)측의 고주파가 DC 전원(34)측으로 누출되는 것을 저지하여, DC 전원(34)을 고주파로부터 보호할 수 있다. In addition, in this electrostatic adsorption device, the high frequency breaker 36 connected between the susceptor 14 and the DC power supply 34 prevents the high frequency of the susceptor 14 from leaking to the DC power supply 34. By blocking, the DC power supply 34 can be protected from high frequency.

실시예 2Example 2

도 3에, 본 발명의 제 2 실시예에 의한 정전 흡착 장치의 구성을 도시한다. 도면중, 상기한 제 1 실시예의 것(도 1)과 동일한 구성 또는 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 부여한다. 이 제 2 실시예에서는, 서셉터(14)와 하부 유전체층(18) 사이에 막 형상(예컨대, 막두께 50㎛)의 열응력 완충재(40)를 설치하고 있다. 이 열응력 완충재(40)도 플라즈마 용사법으로 형성할 수 있다.3 shows the configuration of the electrostatic adsorption apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which has the same structure or function as the thing of said 1st Example (FIG. 1). In this second embodiment, a thermal stress buffer 40 having a film shape (for example, a film thickness of 50 µm) is provided between the susceptor 14 and the lower dielectric layer 18. This thermal stress buffer 40 can also be formed by a plasma spraying method.

예컨대 플라즈마 에칭에서는, 그 플라즈마 처리 조건에도 의존하지만, 서셉터 온도를 80℃ 부근으로 설정하는 경우가 있다. 이 경우, 정전 흡착부(24)중 특히 유전체층(18, 22)과 서셉터(14) 사이의 팽창률 차이 때문에, 유전체층(18, 22)에 있어서 열 마모가 생기고, 절연 파괴를 초래하는 경우가 있다. 특히, 전극층(20)에 고전압을 인가하는 경우에는, 이 유전체층(18, 22)의 열응력에 의한 근소한 피로도 절연 파괴에 도달할 우려가 있다.For example, in plasma etching, although depending on the plasma processing conditions, the susceptor temperature may be set at around 80 ° C. In this case, thermal abrasion occurs in the dielectric layers 18 and 22 due to the difference in the expansion ratio between the dielectric layers 18 and 22 and the susceptor 14 among the electrostatic adsorption portions 24, which may cause dielectric breakdown. . In particular, when a high voltage is applied to the electrode layer 20, there is a fear that even slight fatigue due to thermal stress of the dielectric layers 18 and 22 may reach insulation breakdown.

본 발명자는 유전체층(18, 22)의 열응력에 기인하는 절연 파괴에 대하여, 유전체층(18, 22)을 구성하는 절연체 재료 및 서셉터(14)를 구성하는 전도체 재료를 검토했다. 그 결과, 실온 내지 100℃ 사이의 재질의 팽창률 차이가 가장 중요하지만, 유전체층 또는 절연체 재료의 인성(특히 전단 응력 내성)도 매우 중요하다는 것이 판명되었다. 또한, 서셉터(14)의 재질로는 높은 전열성, 낮은 금속 오염, 높은 가공성을 갖는 것이 바람직하고, 유전체층(18, 22)의 재질로는 높은 절연성, 높은 유전율, 또한 서셉터 상면과의 높은 밀착성을 갖는 것이 바람직하다는 것이 확인되었다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM This inventor examined the insulator material which comprises the dielectric layers 18, 22, and the conductor material which comprises the susceptor 14 about the breakdown which arises from the thermal stress of the dielectric layers 18 and 22. As shown in FIG. As a result, it was found that the difference in expansion rate of the material between room temperature and 100 ° C is the most important, but the toughness (particularly the shear stress resistance) of the dielectric layer or the insulator material is also very important. In addition, the susceptor 14 preferably has high heat conductivity, low metal contamination, and high workability. The materials of the dielectric layers 18 and 22 have high insulation, high dielectric constant, and high susceptor top surface. It was confirmed that it is preferable to have adhesiveness.

그리고, 도 3에 도시한 바와 같이, 서셉터(14)와 하부 유전체층(18)의 계면 영역에 전도체 재료인 열응력 완충재(40)를 개재시키는 것이 모든 관점에서 가장 효과적이라는 것이 판명되었다. 이 실시예에서는, 서셉터(14)의 재질을 A1 금속으로 하고, 하부 유전체층(18) 및 상부 유전체층(22)의 재질을 내전압성이 높은 알루미나(Al2O3) 또는 인성이 높은 지르코니아(ZrO2)로 하며, 열응력 완충재(40)를 Ni-5Al 합금으로 구성한다. 여기서, Ni-5Al 합금은 니켈과 알루미늄의 (원자) 혼성비가 1:5인 합금이고, 그 선팽창 계수는, 표 1에 도시한 바와 같이, 알루미나 혹은 지르코니아의 선팽창 계수보다도 크며, 알루미늄 금속의 선팽창 계수보다도 작다. 이와 같이, 열응력 완충재(40)의 재질로는 선팽창 계수(팽창률)가 유전체층(18, 22)과 서셉터(14)의 중간값이며, 또한 유전체층(18, 22)과의 밀착성이 높은 것이 바람직하다.As shown in FIG. 3, it has been found that interposing the thermal stress buffer 40, which is a conductor material, in the interface region between the susceptor 14 and the lower dielectric layer 18 is most effective in all respects. In this embodiment, the susceptor 14 is made of A1 metal, and the materials of the lower dielectric layer 18 and the upper dielectric layer 22 are made of alumina (Al 2 O 3 ) having high withstand voltage or high zirconia (ZrO). 2 ), and the thermal stress buffer 40 is made of a Ni-5Al alloy. Here, the Ni-5Al alloy is an alloy having a (atomic) hybrid ratio of nickel and aluminum of 1: 5, and the linear expansion coefficient is larger than that of alumina or zirconia, as shown in Table 1, and the linear expansion coefficient of the aluminum metal. Smaller than As described above, as the material of the thermal stress buffer 40, the coefficient of linear expansion (expansion coefficient) is preferably an intermediate value between the dielectric layers 18 and 22 and the susceptor 14, and the adhesion between the dielectric layers 18 and 22 is high. Do.

표 1Table 1

재질material Al 금속Al metal Ni-5Al 합금Ni-5Al Alloy 알루미나Alumina 지르코니아Zirconia 선팽창 계수 ×10-6/℃Linear Expansion Coefficient × 10 -6 / ℃ 23.123.1 12.012.0 6.46.4 10.510.5

이와 같이, 서셉터(14)와 하부 유전체층(18) 사이에 양자의 중간의 팽창률을 갖는 열응력 완충재(40)를 설치함으로써, 정전 흡착부(24)의 열응력 내성을 대폭 향상시키고, 열응력에 기인하는 유전체층(18, 22)의 절연 파괴를 저감할 수 있다. 이로써, 전극층(20)에 대한 고전압의 DC 인가가 높은 신뢰도로 가능해지고, 높은 신뢰성하에 유리 기판(G)을 탑재대(10)상에 안정적으로 확실하게 고정 및 유지할 수 있다.As such, by providing the thermal stress buffer 40 having the intermediate expansion coefficient between the susceptor 14 and the lower dielectric layer 18, the thermal stress resistance of the electrostatic adsorption portion 24 is greatly improved, and the thermal stress is increased. Insulation breakdown of the dielectric layers 18 and 22 due to this can be reduced. Thereby, application of DC of the high voltage to the electrode layer 20 is attained with high reliability, and the glass substrate G can be stably fixed on the mounting table 10 stably under high reliability.

실시예 3Example 3

도 4에, 본 발명의 제 3 실시예에 의한 정전 흡착 장치의 구성을 도시한다. 도면중, 상기한 제 1 및 제 2 실시예의 것(도 1, 도 3)과 동일한 구성 또는 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 부여한다.4 shows the configuration of the electrostatic adsorption apparatus according to the third embodiment of the present invention. In the figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which has the same structure or function as the thing of said 1st and 2nd Example (FIG. 1, FIG. 3).

본 발명의 정전 흡착 장치에서는, 전극층(20)과 서셉터(14)가 하부 유전체층(18)을 거쳐서 용량적으로 결합하고 있다. 이 때문에, 도 5에 도시한 바와 같이, DC 전원(34)으로부터 Φp(예컨대 5kV)의 DC 전압을 전극층(20)에 인가하면, 용량 커플링에 의해 서셉터(14)의 전위도 Φp에 가까운 Φso(예컨대 4kV 부근)으로 상승한다. 이 상태에서 플라스마를 착화하면(혹은 플라즈마 발생 중에 DC 인가를 개시하면), 고전위 상태의 서셉터(14)와 플라즈마(PZ) 사이에서 아크 방전이 발생할 우려 가 있다.In the electrostatic adsorption apparatus of the present invention, the electrode layer 20 and the susceptor 14 are capacitively coupled via the lower dielectric layer 18. For this reason, as shown in FIG. 5, when DC voltage of phi p (for example, 5 kV) is applied to the electrode layer 20 from the DC power supply 34, the potential of the susceptor 14 also becomes Φ p by capacitive coupling. Rises to Φ so close to (eg around 4 kV). If the plasma is ignited in this state (or DC application is started during plasma generation), there is a fear that arc discharge occurs between the susceptor 14 and the plasma PZ in the high potential state.

따라서, 이 제 3 실시예에서는, 저항기(42)를 거쳐서 서셉터(14)를 지면에 접지하고 있다. 상기와 같은 용량 커플링에 의해 DC 전압 인가의 개시 직후에 서셉터(14)의 전위가 수 kV로 상승하여도, 저항기(42)를 거쳐서 서셉터(14)의 전위를 도 5의 Φs1과 같이 지수 함수적으로 조속히 그라운드 전위까지 내릴 수 있다. 이로써, 서셉터(14)와 플라즈마(PZ) 사이의 아크 방전을 방지할 수 있다. 한편, 저항기(42)는 고주파 전원(32)으로부터 서셉터(14)에 인가되어 있는 고주파를 실질적으로 차단할 수 있는 높은 저항값(R42)을 가질 필요가 있다. 이 저항기(42)에 있어서, 고주파 차단 기능과 상기와 같은 직류 전위 클램프 기능을 양립시키기 위한 저항값(R42)의 적정 범위는 1MΩ내지 10MΩ이다.Therefore, in this third embodiment, the susceptor 14 is grounded to the ground via the resistor 42. Even if the potential of the susceptor 14 rises to several kV immediately after the start of the DC voltage application by the capacitive coupling as described above, the potential of the susceptor 14 is changed to? S1 in FIG. 5 via the resistor 42. Likewise, it can be exponentially lowered to ground potential. Thereby, arc discharge between the susceptor 14 and the plasma PZ can be prevented. On the other hand, the resistor 42 needs to have a high resistance value R 42 that can substantially block the high frequency applied from the high frequency power supply 32 to the susceptor 14. In this resistor 42 , the appropriate range of the resistance value R 42 for making the high frequency interruption function and the DC potential clamp function as described above compatible is 1 MΩ to 10 MΩ.

실시예 4Example 4

다음에, 본 발명의 정전 흡착 장치를 구비한 플라즈마 처리 장치의 실시예를 설명한다. 도 6에, 일 실시예에 의한 유도 결합 플라즈마(ICP) 에칭 장치의 구성을 도시한다. 이 플라즈마 에칭 장치는, 저압이며 고밀도의 플라즈마 생성을 가능하게 하고, 예컨대 LCD 제조에 있어서 유리 기판상에 박막 트랜지스터(TFT)를 형성할 때에, 메탈막, ITO막, 산화막 등을 고속으로 에칭하기 위해서 이용된다. 도면 중, 상기한 제 1 내지 제 3 실시예의 것(도 1 내지 도 4)과 동일한 구성 또는 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 부여한다.Next, an embodiment of the plasma processing apparatus provided with the electrostatic adsorption apparatus of the present invention will be described. 6 shows the configuration of an inductively coupled plasma (ICP) etching apparatus according to one embodiment. This plasma etching apparatus enables low-pressure, high-density plasma generation, and for etching metal films, ITO films, oxide films, etc. at high speed when forming thin film transistors (TFTs) on glass substrates, for example, in LCD manufacturing. Is used. In the figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which has the same structure or function as the thing of said 1st-3rd Example (FIGS. 1-4).

이 플라즈마 에칭 장치는, 전도체 재료 예컨대 내벽면이 알루마이트 처리(양 극 산화 처리)된 알루미늄으로 이루어지는 각기둥 형상으로 기밀한 본체 용기(50)를 갖고 있다. 이 본체 용기(50)는 지면에 접지되어 있다. 본체 용기(50)의 내부는 수평으로 연장되는 유전체벽(52)에 의해 상부의 안테나실(54)과 하부의 처리실(56)로 구획되어 있다. 유전체벽(52)은 Al2O3 등의 세라믹 혹은 석영 등으로 이루어지고, 처리실(56)측의 천정벽을 구성하고 있다. 안테나실(54)의 측벽(54a)과 처리실(56)의 측벽(56a) 사이에는, 내측으로 돌출하는 지지 선반(58)이 설치되어 있고, 이 지지 선반(58)상에 유전체벽(52)이 밀봉 부재(도시하지 않음)를 거쳐서 설치되고, 비스(도시하지 않음)에 의해 고정된다.This plasma etching apparatus has a main body container 50 hermetically sealed in a columnar shape made of a conductive material such as aluminum having anodized (anodic oxidation). The main body container 50 is grounded to the ground. The interior of the main body container 50 is divided into an upper antenna chamber 54 and a lower processing chamber 56 by a dielectric wall 52 extending horizontally. The dielectric wall 52 is made of ceramic or quartz such as Al 2 O 3 , and forms a ceiling wall on the processing chamber 56 side. Between the side wall 54a of the antenna chamber 54 and the side wall 56a of the processing chamber 56, a support shelf 58 protruding inward is provided, and on the support shelf 58, a dielectric wall 52 is disposed. It is provided through this sealing member (not shown), and it is fixed by the bis (not shown).

유전체벽(52)은 조립 구조로 되어 있고, 그 하면의 대략 전면이 세라믹스, 석영 등의 유전체로 구성된 커버 부재(60)로 피복되어 있고, 그 내부에는 처리 가스 공급용 샤워 헤드(62)가 설치되어 있다. 이 샤워 헤드(62)는 예컨대 내면이 알루마이트 처리된 알루미늄으로 구성되어 있다. 이 샤워 헤드(62)내에는 수평으로 넓어져서 연장되는 가스 유로 또는 버퍼실(64)이 형성되어 있다. 그리고, 이 버퍼실(64)에는, 하방을 향해서 연장되고 커버 부재(60)를 거쳐서 개구하는 복수의 가스 토출 구멍(64a)이 연통되어 있다. 한편, 유전체벽(52)의 상면 중앙에는, 버퍼실(64)로 연통하는 가스 공급관(66)이 장착되어 있다. 가스 공급관(66)은 본체 용기(50)의 천정으로부터 그 외측으로 관통하고, 처리 가스 공급원 및 밸브 시스템 등을 포함하는 처리 가스 공급계(68)에 접속되어 있다. 플라즈마 에칭 중에는, 처리 가스 공급계(68)로부터의 처리 가스가 가스 공급관(66)을 거쳐서 샤워 헤드(64) 내로 도입되고, 그 하면의 가스 공급 구멍(64a)으로부터 처리실(56)내로 토출되도록 되어 있다. The dielectric wall 52 has an assembly structure, and a substantially front surface of the lower surface thereof is covered with a cover member 60 made of a dielectric such as ceramics and quartz, and a shower head 62 for processing gas supply is provided therein. It is. The shower head 62 is made of aluminum, for example, anodized on its inner surface. In the shower head 62, a gas flow path or a buffer chamber 64 is formed to extend horizontally. A plurality of gas discharge holes 64a extending downward and opening through the cover member 60 communicate with the buffer chamber 64. On the other hand, a gas supply pipe 66 communicating with the buffer chamber 64 is attached to the center of the upper surface of the dielectric wall 52. The gas supply pipe 66 penetrates outward from the ceiling of the body container 50 and is connected to a processing gas supply system 68 including a processing gas supply source, a valve system, and the like. During the plasma etching, the processing gas from the processing gas supply system 68 is introduced into the shower head 64 via the gas supply pipe 66, and is discharged into the processing chamber 56 from the gas supply holes 64a on the lower surface thereof. have.

안테나실(54)내에는 유전체벽(52)상에 대략 각형(角形) 스파이럴 형상으로 감긴 평면형의 코일 안테나로 이루어지는 고주파 안테나(70)가 배치되어 있다. 이 고주파 안테나(70)의 스파이럴 중심 단부는 본체 용기(50)의 천정으로부터 외부로 도출되고, 정합기(72)를 거쳐서 고주파 전원(74)의 출력 단자에 전기적으로 접속되어 있다. 한편, 소용돌이의 외측 단부는 본체 용기(52)에 전기적으로 접속되고, 본체 용기(52)를 거쳐서 지면에 접지되어 있다.In the antenna chamber 54, the high frequency antenna 70 which consists of a planar coil antenna wound by the substantially spiral shape on the dielectric wall 52 is arrange | positioned. The spiral center end of the high frequency antenna 70 is led to the outside from the ceiling of the main body container 50 and is electrically connected to the output terminal of the high frequency power source 74 via the matching unit 72. On the other hand, the outer end of the vortex is electrically connected to the main body container 52 and grounded to the ground via the main body container 52.

플라즈마 에칭 중에는, 고주파 전원(74)으로부터 소정의 주파수, 예컨대 13.56㎒의 고주파 전력이 정합기(72)를 거쳐서 고주파 안테나(70)에 공급됨으로써, 고주파 안테나(30)와 평행한 교번 전계가 처리실(56)내에 형성되고, 이 교번 전계에 의해 샤워 헤드(64)로부터 처리실(56)내에 공급된 처리 가스가 플라즈마화된다. 고주파 전원(74)의 출력 파워는 플라즈마를 발생시키기에 충분한 값으로 되도록 적절히 설정되면 된다.During plasma etching, a high frequency power of a predetermined frequency, for example, 13.56 MHz, is supplied from the high frequency power supply 74 to the high frequency antenna 70 via the matching unit 72, so that an alternating electric field parallel to the high frequency antenna 30 is generated in the processing chamber ( The process gas formed in 56 and supplied to the process chamber 56 from the shower head 64 by this alternating electric field becomes plasma. The output power of the high frequency power supply 74 may be appropriately set so as to be a value sufficient to generate plasma.

처리실(56)내의 하방에는 유전체벽(52)을 삽입하여 고주파 안테나(70)와 대향하도록, 본 발명에 의한 정전 흡착 장치의 탑재대(10)가 설치된다. 이 플라즈마 에칭 장치에서는, 탑재대(10)가 절연체로 이루어지는 트레이(76)에 수납되고, 또한 중공의 지주(78)에 지지된다. 지주(78)는 본체 용기(50)의 바닥부를 기밀 상태를 유지하면서 관통하고, 본체 용기(50) 이외에 배치된 승강 기구(도시하지 않음)에 지지되어 있다. 기판(G)의 반입출시에는, 상기 승강 기구의 구동에 의해 탑재대 (10)를 상하 방향으로 이동시키도록 하고 있다. 트레이(76)와 본체 용기(50)의 바닥판부 사이에는, 지주(78)를 기밀하게 포위하는 벨로우즈(80)가 설치되어 있고, 탑재대(10)의 상하 이동에 의해서도 처리실(56)내의 기밀성이 유지되도록 되어 있다. 또한, 처리실(56)의 측벽(56a)에는 기판 반입 출구를 개폐하기 위한 게이트 밸브(82)가 설치되어 있다.Below the process chamber 56, the mounting table 10 of the electrostatic adsorption apparatus according to the present invention is provided so as to face the high frequency antenna 70 by inserting the dielectric wall 52. In this plasma etching apparatus, the mounting table 10 is housed in a tray 76 made of an insulator and supported by a hollow post 78. The strut 78 penetrates the bottom part of the main body container 50 while maintaining an airtight state, and is supported by a lifting mechanism (not shown) disposed in addition to the main body container 50. At the time of carrying in and out of the board | substrate G, the mounting base 10 is moved to an up-down direction by the drive of the said lifting mechanism. Between the tray 76 and the bottom plate part of the main body container 50, the bellows 80 which surrounds the support | pillar 78 airtightly is provided, and also the airtightness in the process chamber 56 also moves up and down the mounting table 10. This is to be maintained. Moreover, the gate valve 82 for opening and closing a board | substrate carrying-in exit is provided in the side wall 56a of the process chamber 56. As shown in FIG.

탑재대(10)의 베이스 부재(12)는 알루미늄, 스테인리스 등의 전도체 재료로 구성되고, 이 베이스 부재(12)에 고주파 전원(32)이 정합기(30) 및 급전봉을 거쳐서 전기적으로 접속되어 있다. 플라즈마 에칭 중에, 고주파 전원(32)으로부터 예컨대 32㎒의 바이어스용 고주파가 베이스 부재(12)를 거쳐서 서셉터(14)에 인가되고, 처리실(56)내에 생성된 플라즈마중의 이온이 효과적으로 탑재대(10)상의 유리 기판(G)으로 인입된다. 여기서, 고주파 전원(32)으로부터 공급하는 고주파 전력은, 통상은 상부 고주파 전원(74)으로부터 공급되는 플라즈마 생성용 고주파 전력보다도 낮은 값으로 설정된다.The base member 12 of the mounting table 10 is made of a conductor material such as aluminum or stainless steel, and the high frequency power supply 32 is electrically connected to the base member 12 via the matching unit 30 and the feed rod. have. During plasma etching, a high frequency of 32 MHz bias is applied to the susceptor 14 via the base member 12 during the plasma etching, and ions in the plasma generated in the processing chamber 56 are effectively mounted ( It enters into the glass substrate G on 10). Here, the high frequency power supplied from the high frequency power supply 32 is usually set to a value lower than the high frequency power for plasma generation supplied from the upper high frequency power supply 74.

탑재대(10)의 각부에 대한 배관이나 배선은 모두 중공의 지주(78)내를 통해 본체 용기(50) 외부로 인출되고, 각종 용력원 혹은 각종 용력/제어 기기에 접속되어 있다. He 가스 공급계(84)로부터 송출되는 He 가스는 PCV(Pressure Control Valve)(86)로 압력 조정되고 나서 탑재대(10)의 관통 구멍(28)으로 이송된다. PCV(86)에 장착되어 있는 유량 계측기(88)는 관통 구멍(28)측으로 공급되는 He 가스의 유량을 검출하는 것으로, 후술하는 정전 흡착시에 있어서의 He 가스의 누출 유량을 모니터링하기 위해서 이용된다. 유량 계측기(88)로 얻어진 가스 유량 측정 값은 제어부(90)에 부여된다.All piping and wiring to each part of the mounting table 10 are drawn out of the main body container 50 through the hollow support | pillar 78, and are connected to various power sources or various power / control devices. The He gas sent out from the He gas supply system 84 is pressure-controlled by a PCV (Pressure Control Valve) 86 and then transferred to the through hole 28 of the mounting table 10. The flow rate measuring device 88 attached to the PCV 86 detects the flow rate of the He gas supplied to the through hole 28 side, and is used to monitor the leak flow rate of the He gas at the time of electrostatic adsorption described later. . The gas flow rate measurement value obtained by the flowmeter 88 is given to the control part 90.

처리실(56)의 바닥부에 설치된 배기구에는, 배기관(92) 및 진공 펌프(도시하지 않음)를 포함하는 배기 기구(94)가 접속된다. 이 배기 기구(94)에 의해 처리실(56)의 실내가 배기되고, 플라즈마 처리 중에 처리실(56)내가 소정의 진공 분위기(예컨대 10mTorr=약 133㎩)로 유지된다. 제어부(90)는 마이크로 컴퓨터로 구성될 수도 있고, 이 플라즈마 에칭 장치의 각 부, 즉 고주파 전원(32, 74), 스위치(38), 처리 가스 공급계(68), He 가스 공급계(84), 배기 기구(94) 등을 개별적으로 제어하는 동시에, 장치 전체의 동작 시퀀스를 제어한다.An exhaust port 94 including an exhaust pipe 92 and a vacuum pump (not shown) is connected to the exhaust port provided at the bottom of the processing chamber 56. The exhaust mechanism 94 exhausts the interior of the processing chamber 56 and maintains the interior of the processing chamber 56 in a predetermined vacuum atmosphere (for example, 10 mTorr = about 133 kPa) during the plasma processing. The control part 90 may be comprised by a microcomputer, and each part of this plasma etching apparatus, ie, the high frequency power supply 32, 74, the switch 38, the processing gas supply system 68, and the He gas supply system 84 The exhaust mechanism 94 and the like are individually controlled, and the operation sequence of the entire apparatus is controlled.

이 플라즈마 에칭 장치에 있어서는, 유리 기판(G)이 대형의 것일 수도 있고, 본 발명의 정전 흡착 장치가 상기 기판(G)을 안정적으로 확실하게 유지하기 때문에, 기판 각부의 온도를 균일하게 제어하여 기판상에 면내의 균일한 플라즈마 에칭을 실시할 수 있다.In this plasma etching apparatus, glass substrate G may be large, and since the electrostatic adsorption apparatus of this invention keeps the said board | substrate G stably and reliably, the temperature of each board | substrate is uniformly controlled and a board | substrate is used. In-plane uniform plasma etching can be performed on the surface.

다음에, 이 플라즈마 에칭 장치에 내장되어 있는 정전 흡착 장치의 바람직한 형태에 대하여 설명한다.Next, the preferable aspect of the electrostatic adsorption apparatus built in this plasma etching apparatus is demonstrated.

도 7에, 탑재대(10)상의 유리 기판(G)에 대한 전열용 He 가스의 기판 냉각 효과를 조사한 실험 결과를 도시한다. 이 실험에서는, He 가스의 공급 압력을 변화시키고, 기판상의 다른 위치에 설정한 계측 포인트의 온도를 열전대를 이용하여 측정했다. 대표적인 계측 포인트로서, 「센터」는 기판 중심부이고, 「에지」는 기판 단부이다. 주요 조건은 하기와 같다.In FIG. 7, the experiment result which investigated the board | substrate cooling effect of the He gas for heat transfer with respect to the glass substrate G on the mounting table 10 is shown. In this experiment, the supply pressure of He gas was changed, and the temperature of the measurement point set in the other position on the board | substrate was measured using the thermocouple. As a representative measurement point, "center" is the substrate center and "edge" is the substrate end. Main conditions are as follows.

기판 사이즈(대각선 치수)=500㎜ Board size (diagonal dimension) = 500 mm

기판의 판두께=0.7㎜Board thickness of board = 0.7mm

챔버내의 압력=30mTorr Pressure in chamber = 30mTorr

처리 가스=O2 Process gas = O 2

고주파 전력(13.56㎒/3.2㎒)=5000W/3000W High Frequency Power (13.56MHz / 3.2MHz) = 5000W / 3000W

DC 전압=2500V DC voltage = 2500V

시간=180초 Time = 180 seconds

플라즈마 에칭 중에, 유리 기판(G)의 온도는 플라즈마로부터의 입열로 상승하지만, 서셉터(14)측으로부터 기판 이면에 He 가스를 접촉시킴으로써 기판 온도를 일정값까지 내리고, 또한 기판면내의 온도를 균일하게 유지할 수 있다. 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, He 가스 압력이 0Torr 내지 2Torr이면 압력 증가와 함께 그 냉각 효과도 증대하여 기판 온도는 저하하지만, 2Torr 이상(특히 3Torr 이상)으로 되면 냉각 효과에 포화가 보여진다. 이로써, 이 플라즈마 에칭 장치에 사용하는 전열용 He 가스 압력은 2Torr 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, He 가스 압력은 절연 기판의 이면에 작용하고, 탑재대로부터 절연 기판을 이탈시키거나 탑재 어긋남을 야기하는 방향으로 작용하기 때문에, 필요 이상의 He 가스 압력은 바람직하지 못하다. 이로써, He 가스 압력은 10Torr 정도를 상한으로 하는 것이 바람직하다.During plasma etching, the temperature of the glass substrate G rises due to heat input from the plasma, but the substrate temperature is lowered to a certain value by bringing the He gas into contact with the back surface of the substrate from the susceptor 14 side, and the temperature in the substrate surface is uniform. I can keep it. As can be seen from FIG. 7, when the He gas pressure is 0 Torr to 2 Torr, the cooling effect is increased with increasing pressure, and the substrate temperature is lowered. However, when the He gas pressure is 2 Torr or more (particularly 3 Torr or more), saturation is observed in the cooling effect. Thereby, it is preferable to make the He gas pressure for heat transfer used for this plasma etching apparatus into 2 Torr or more. On the other hand, since the He gas pressure acts on the back surface of the insulated substrate and acts in a direction that separates the insulated substrate from the mounting table or causes mounting misalignment, the He gas pressure more than necessary is undesirable. As a result, the He gas pressure is preferably about 10 Torr.

도 8에, 전극층(20)에 인가하는 DC 전압과 유리 기판(G)에 관한 흡착 압력(정전 흡착력)의 관계를 도시한다. 도시하는 바와 같이, 흡착 압력은 DC 인가 전압 의 제곱에 비례하여 증대한다. 도 7에 설명한 바와 같이, 기판 냉각 효과의 관점에서, He 가스 압력은 5Torr 정도이면 충분하다고 사료된다. 이것은 He 가스 압력에 저항해서 기판을 고정 및 유지해 두기 위한 흡착 압력은 5Torr로 충분하다는 것을 의미한다. 도 9에, 5Torr의 흡착 압력을 얻기 위해서 필요한 절연막 두께와 인가 전압의 관계를 특성 곡선(직선)(A)으로 도시하는 동시에, 절연막 자체의 절연 파괴 전압을 특성 곡선(직선)(B)으로 도시한다. 도면 중의 사선 부분의 영역(A와 B로 둘러싸여진 영역)이 실현가능한 절연막 두께와 인가 전압의 조합으로 된다. 이로써, 절연막 두께 400㎛, 인가 전압은 약 5kV 정도로 하는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 8 shows the relationship between the DC voltage applied to the electrode layer 20 and the adsorption pressure (electrostatic adsorption force) with respect to the glass substrate G. As shown in FIG. As shown, the adsorption pressure increases in proportion to the square of the DC applied voltage. As explained in Fig. 7, it is considered that from the viewpoint of the substrate cooling effect, the He gas pressure is about 5 Torr. This means that the adsorption pressure for fixing and holding the substrate against the He gas pressure is sufficient to 5 Torr. In Fig. 9, the relationship between the insulating film thickness and the applied voltage required to obtain the adsorption pressure of 5 Torr is shown by the characteristic curve (straight line) A, and the dielectric breakdown voltage of the insulating film itself is shown by the characteristic curve (straight line) B. do. The region of the diagonal portion (the region enclosed by A and B) in the figure is a combination of the insulating film thickness and the applied voltage. Thus, it can be said that the thickness of the insulating film is 400 mu m and the applied voltage is preferably about 5 kV.

도 9에는, 유전체층(18, 22)의 재질로서 알루미나막에 대하여 설명하고 있지만, 용사법으로 성막한 지르코니아막에 대해서도 검토하여 충분히 사용할 수 있다는 것을 확인했다. 상술한 바와 같이 지르코니아는 인성이 높고 특히 열응력에 강하기 때문에, 정전 흡착부의 신뢰성을 높게 하는데도 적합하다. 또한, 지르코니아는 알루미나와 같이 플라즈마 내성이 우수하며, 게다가 그 비유전율은 20 내지 30으로 알루미나막(10)의 2배 이상으로 된다. 통상적으로, 흡착력(흡착 압력)은 유전체층의 비유전율의 제곱에 비례하여 증대하기 때문에, 장래적으로는 알루미나보다 유망한 세라믹스라고도 할 수 있다. 그 중에서도, 지르코니아는 막중의 리크 전류(호핑 전류)가 알루미나막보다 높고, 리크 전류를 억제하여 도 9의 신뢰성 보장을 확보하기 위해서는, 그 막두께를 두껍게 하지 않으면 안 되는 측면은 있다. 또한, 흡착 압력은 막두께의 제곱에 반비례하여 감소한다. 요컨대, 알루미나막은 내전압성이나 박막화의 면에서 우수하며, 지르코니아막은 인성 또는 내균열성이 우수하며, 모두 유전체층(18, 22)의 재질로서 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 유전체층(18, 22)을 구성하는 세라믹 재료에 있어서 알루미나(A12O3)와 지르코니아(ZrO2)를 혼재시킬 때에는, 그 성분비를 약 50% : 50%로 하는 것이 바람직하다.Although the alumina film was demonstrated as a material of the dielectric layers 18 and 22 in FIG. 9, the zirconia film formed by the thermal spraying method was also examined and confirmed that it can be used sufficiently. As described above, since zirconia is high in toughness and particularly strong in thermal stress, it is also suitable for increasing the reliability of the electrostatic adsorption unit. In addition, zirconia is excellent in plasma resistance like alumina, and its relative dielectric constant is 20 to 30, which is more than twice that of the alumina film 10. Usually, since the adsorption force (adsorption pressure) increases in proportion to the square of the dielectric constant of the dielectric layer, it can be said to be more promising ceramics than alumina in the future. Among them, the zirconia has a higher leakage current (hopping current) in the film than the alumina film, and the thickness of the zirconia must be increased in order to suppress the leakage current and secure the reliability of FIG. 9. Also, the adsorption pressure decreases in inverse proportion to the square of the film thickness. In short, the alumina film is excellent in terms of voltage resistance and thinning, and the zirconia film is excellent in toughness or crack resistance, and both can be suitably used as materials for the dielectric layers 18 and 22. In the ceramic material constituting the dielectric layers 18 and 22, when the alumina (A1 2 O 3 ) and the zirconia (ZrO 2 ) are mixed, the component ratio is preferably about 50%: 50%.

이와 같이, 본 발명에 있어서와 같은 용사법으로 성막한 유전체층은 통상의 세라믹 소결체의 절연체층보다도 그 절연성이 우수하다. 또한, 용사법은 대면적의 부재 표면에서도 용이하게 유전체막을 형성할 수 있는 이점이 있고, 대형 기판을 향한 탑재대에 효과적으로 적용할 수 있다. As described above, the dielectric layer formed by the thermal spraying method as in the present invention is superior in insulation property to the insulator layer of the ordinary ceramic sintered body. In addition, the thermal spraying method has an advantage of easily forming a dielectric film even on a large surface of a member, and can be effectively applied to a mounting table facing a large substrate.

다음에, 도 10 및 도 11에 대하여, 이 실시예의 플라즈마 에칭 장치에 있어서의 특징적인 동작을 설명한다.Next, with reference to FIG. 10 and FIG. 11, the characteristic operation | movement in the plasma etching apparatus of this Example is demonstrated.

도 10에, 이 플라즈마 에칭 장치에 있어서의 탑재대(10) 주위의 주요부의 등가 회로를 도시한다. 이 등가 회로에 있어서, SW1은 전환 스위치(38), SW2는 고주파 전원(32)의 온/오프 스위치, R36 및 R42는 고주파 차단부(36), 저항기(42)의 저항, C18은 하부 유전체층(18)의 용량(capacitance), CG,22는 유리 기판(G)과 상부 유전체층(22)의 직렬 용량, Zp는 플라즈마의 임피던스이다. 또한, 노드(N20, N14 )는 전극층(20), 서셉터(14)에 대응하고 있다. 도 11에, 이 플라즈마 에칭 처리의 개시 직후의 동작 시퀀스를 나타낸다. 이 동작 시퀀스는 제어부(90)의 제어하에서 실행된다. 10, the equivalent circuit of the principal part around the mounting table 10 in this plasma etching apparatus is shown. In this equivalent circuit, SW 1 is the changeover switch 38, SW 2 is the on / off switch of the high frequency power supply 32, R 36 and R 42 are the high frequency breaker 36, the resistance of the resistor 42, C 18 is the capacitance of the lower dielectric layer 18, C G, 22 is the series capacitance of the glass substrate G and the upper dielectric layer 22, Z p is the impedance of the plasma. The nodes N 20 and N 14 correspond to the electrode layer 20 and the susceptor 14. 11 shows an operation sequence immediately after the start of this plasma etching process. This operation sequence is executed under the control of the control unit 90.

먼저, 처리 가스 공급계(68)를 작동시키고, 처리 가스를 샤워 헤드(94)를 통과시켜서 처리실(56)내로 도입한다. 이것과 전후하여, 스위치(SW1)(38)를 DC 전원(34)으로 전환한다. 이로써, DC 전원(34)으로부터의 DC 전압이 저항(R36)을 거쳐서 노드(N20)[전극층(20)]에 인가된다. 이 노드(20)의 전위는 대략 시정수(C18×(R36+R42)로 도 5의 Φp와 같이 상승한다. 이 DC 전압 인가에 의해 유리 기판(G)의 상면에 전하가 축적되고, 이 면전하와 탑재대(10)측의 전극층(20) 사이에 작용하는 정전 인력(쿨롱의 힘)에 의해 유리 기판(G)이 탑재대(10)[보다 정확하게는 상부 유전체층(22)]상에 고정 및 유지된다. 한편, 상기한 바와 같이 하여 노드(20)의 전위가 상승하면, 커패시터(C18)를 거친 커플링에 의해 노드(N14)[서셉터(14)]의 전위도 매달리도록 하여 상승한다. 그러나, 노드(N14)는 저항(R42)을 거쳐서 지면에 접지되어 있기 때문에, 노드(N14)의 전위는 대략 시정수[C18×(R36+R42 )]로 도 5의 Φs1과 같이 지수 함수적으로 조속히 지면 전위 부근까지 내려간다.First, the process gas supply system 68 is operated, and the process gas is introduced into the process chamber 56 by passing through the shower head 94. Before and after this, the switch SW 1 38 is switched to the DC power supply 34. As a result, the DC voltage from the DC power supply 34 is applied to the node N 20 (electrode layer 20 ) via the resistor R 36 . The potential of this node 20 rises to approximately time constant C 18 × (R 36 + R 42 ) as Φ p in Fig. 5. The charge is accumulated on the upper surface of the glass substrate G by applying the DC voltage. The glass substrate G is mounted on the mounting table 10 (more accurately, the upper dielectric layer 22) by the electrostatic attraction (coulomb force) acting between the surface charge and the electrode layer 20 on the mounting table 10 side. On the other hand, if the potential of the node 20 rises as described above, the potential of the node N 14 (the susceptor 14 ) is caused by the coupling through the capacitor C 18 . However, since the node N 14 is grounded to the ground via the resistor R 42 , the potential of the node N 14 is approximately time constant [C 18 × (R 36 + R 42). )] And exponentially as quickly as Φ s1 in FIG. 5 to the ground potential.

상기한 바와 같이 스위치(SW1)(38)를 DC 전원(34)으로 전환하여 소정 시간 후에, He 가스 공급계(84)를 작동시켜서, 탑재대(10)상의 기판(G)에 He 가스를 공급한다. 또한, 서셉터(14)의 냉매 유로(26)에는 플라즈마 처리를 개시하기 전부터 냉각 매체가 공급되어 있다. 이 He 가스의 공급을 개시함에 있어서는, 처리시의 설정값(예컨대 4Torr)보다도 낮은 공급 압력(예컨대 1.5Torr)을 선택한다. 그리고, 그 때의 He 가스 유량을 유량 계측기(88) 및 제어부(90)로 모니터링한다. 모 니터값(He 유량계 측정값)이 기준값 이하로 되어 있을 때에는, 탑재대(10)에 있어서의 He 가스의 누출량이 허용 범위내에 있다고 판정하여, 스위치(SW2)를 온(on)으로 하여 고주파 전력을 투입하고, 플라즈마를 착화(SW3 온)시킨다. 그리고, He 가스 유량을 본래의 설정값(정상값)까지 증대시켜, 소정의 플라즈마 에칭을 실행한다. 그러나, 도 11의 점선으로 나타낸 바와 같이, 모니터값(He 가스 유량 측정값)이 기준값을 초과하고 있을 때는, 탑재대(10)에 있어서의 He 가스의 누출량이 허용 범위를 넘고 있다고 판정하여, 스위치(SW2, SW3)를 온으로 하지 않고, 이 시점에서, 결국 플라즈마를 발생시키지 않고 처리를 중단 또는 중지한다.As described above, the switch (SW 1 ) 38 is switched to the DC power supply 34 to operate the He gas supply system 84 after a predetermined time so that the He gas is applied to the substrate G on the mounting table 10. Supply. In addition, a cooling medium is supplied to the refrigerant passage 26 of the susceptor 14 before starting the plasma treatment. In starting the supply of the He gas, a supply pressure (for example, 1.5 Torr) lower than a set value (for example, 4 Torr) at the time of processing is selected. Then, the He gas flow rate at that time is monitored by the flow rate measuring instrument 88 and the control unit 90. When the monitor value (He flowmeter measured value) is below the reference value, it is determined that the amount of leakage of He gas in the mounting table 10 is within the allowable range, and the switch SW 2 is turned on to turn on the high frequency. Power is turned on and the plasma is ignited (SW 3 on). Then, the He gas flow rate is increased to the original set value (normal value), and predetermined plasma etching is performed. However, as indicated by the dotted line in Fig. 11, when the monitor value (He gas flow rate measured value) exceeds the reference value, it is determined that the amount of leakage of He gas in the mounting table 10 exceeds the allowable range, and the switch is The processing is stopped or stopped without turning on (SW 2 , SW 3 ) and eventually generating no plasma.

이와 같이 He 가스의 공급을 개시한 당초부터 상당한 가스 누출이 발생하는 원인으로는, 탑재대(10)상에서 유리 기판(G)에 설정한대로의 충분한 정전 흡착력이 작용하지 않는 경우나, 유리 기판(G)의 단부가 파손되어 있는 경우나, 유리 기판(G)의 탑재 위치가 어긋나 있는 경우 등이 사료된다. 어떻게 해도, 이와 같은 트러블을 갖은 채로 플라즈마를 발생시키면, 그 시점에서 이상 방전이 생겨서 전극 파손으로 되는 경우가 있다. 이 실시예에서는, 플라즈마의 발생전에 그러한 트러블을 He 가스 누출 유량의 모니터링에 의해 조기에 검출할 수 있기 때문에, 이상 방전을 미연에 방지할 수 있다.Thus, as a cause of considerable gas leakage from the beginning of supply of He gas, sufficient electrostatic adsorption force as set to the glass substrate G on the mounting table 10 does not act, or the glass substrate G The case where the edge part of) is broken, the mounting position of the glass substrate G, etc. are shift | deviated, etc. are considered. In any case, if plasma is generated with such a trouble, abnormal discharge may occur at that time, resulting in electrode breakage. In this embodiment, since such trouble can be detected early by monitoring the He gas leakage flow rate before the generation of plasma, abnormal discharge can be prevented in advance.

이 실시예의 동작 시퀀스에 있어서, 우선 처리 가스를 처리실(56)내에 도입하고 나서 유리 기판(G)에 He 가스 압력을 부가하는 순서는 중요하다. 즉, 처리 가스의 도입에 의해 그 일부가 전이함으로써 유리 기판(G) 상면이 적절하게 대전하 고, 적절한 정전 흡착력이 얻어진다. 이에 반하여, 처리 가스를 도입하지 않고 처리실(56)내를 고진공으로 한 상태로 He 가스 압력을 부가하는 순서에 있어서는, 유리 기판(G)에 부가되는 정전 흡착력이 매우 약하고, 낮은 He 가스 압력이라도 유리 기판(G)이 탑재대(10)상에서 이탈하거나 위치 어긋남을 일으킬 가능성이 있다. 또한, 처리 가스의 종류나 유량의 차이로 처리 가스 도입시의 정전 흡착력이 변화되는 경우도 있다. 처리 가스 도입만으로 충분한(예컨대 2Torr 이상의) 정전 흡착력을 얻을 수 있는 경우는, He 가스를 처음부터 본래의 설정 유량으로 공급하도록 할 수도 있다.In the operation sequence of this embodiment, the order of first introducing the processing gas into the processing chamber 56 and then adding the He gas pressure to the glass substrate G is important. In other words, a portion of the glass substrate G is properly charged by the introduction of the processing gas, so that an appropriate electrostatic attraction force is obtained. On the other hand, in the procedure of adding the He gas pressure in a state of high vacuum in the processing chamber 56 without introducing the processing gas, the electrostatic adsorption force applied to the glass substrate G is very weak, and even at a low He gas pressure, the glass There is a possibility that the substrate G is detached from the mounting table 10 or a position shift occurs. Moreover, the electrostatic adsorption force at the time of process gas introduction may change with the kind of process gas, or a difference in flow volume. When sufficient electrostatic attraction force (for example, 2 Torr or more) can be obtained only by introducing the processing gas, the He gas may be supplied at the original set flow rate from the beginning.

또한 처리 가스를 도입하는 타이밍과 스위치(SW1)를 온으로 하는 타이밍의 순서에 대해서는, SW1의 온을 먼저 하고 처리 가스의 도입을 나중에 하여도 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.In addition, with respect to the order of the timing of introducing the processing gas and the timing of turning on the switch SW 1 , the same effects as described above can be obtained by turning on the SW 1 first and introducing the processing gas later.

실시예 5Example 5

도 12에, 본 발명의 정전 흡착 장치를 구비한 플라즈마 처리 장치의 다른 예로서 용량 결합형 플라즈마(CCP) 에칭 장치의 구성을 도시한다. 도면중, 상기 제 4 실시예에 있어서의 플라즈마 에칭 장치의 것(도 6)과 동일한 구성 또는 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 부여한다. 12 shows the configuration of a capacitively coupled plasma (CCP) etching apparatus as another example of the plasma processing apparatus provided with the electrostatic adsorption apparatus of the present invention. In the figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which has the same structure or function as the thing (FIG. 6) of the plasma etching apparatus in the said 4th Example.

이 플라즈마 에칭 장치는, 예컨대 표면이 알루마이트 처리된 알루미늄으로 이루어지는 각기둥 형상으로 성형된 챔버(처리 용기)(100)를 갖고 있다. 이 챔버(100)내의 바닥부에는 본 발명에 의한 정전 흡착 장치의 탑재대(10)가 설치되어 있 다. 여기서, 탑재대(10)의 베이스 부재(12)는 절연체 재료로 구성되며, 하부 전극을 구성하는 서셉터(14)는 챔버(100)로부터 절연 분리되어 있다.This plasma etching apparatus has the chamber (processing container) 100 shape | molded in the prismatic shape which the surface is made of the anodized aluminum, for example. At the bottom of the chamber 100, a mounting table 10 of the electrostatic adsorption apparatus according to the present invention is provided. Here, the base member 12 of the mounting table 10 is made of an insulator material, and the susceptor 14 constituting the lower electrode is insulated from and separated from the chamber 100.

탑재대(10)의 상방에는 서셉터(14)와 평행하게 대향하도록, 상부 전극으로서 기능하는 샤워 헤드(102)가 설치되어 있다. 샤워 헤드(102)는 챔버(100)의 상부에 지지되어 있고, 내부에 버퍼실(104)을 갖는 동시에, 서셉터(14)와 대향하는 하면에는 처리 가스를 토출하는 다수의 토출 구멍(106)이 형성되어 있다. 이 샤워 헤드(102)는 지면에 접지되어 있고, 서셉터(14)와 함께 한쌍의 평행 평판 전극을 구성하고 있다.Above the mounting table 10, a shower head 102 serving as an upper electrode is provided so as to face the susceptor 14 in parallel. The shower head 102 is supported at the upper portion of the chamber 100 and has a buffer chamber 104 therein, and a plurality of discharge holes 106 for discharging the processing gas on the lower surface facing the susceptor 14. Is formed. The shower head 102 is grounded to the ground and constitutes a pair of parallel flat electrodes together with the susceptor 14.

샤워 헤드(102)의 상면에는 가스 도입구(108)가 설치되고, 처리 가스 공급계(68)로부터의 처리 가스는 가스 도입구(108)를 통해 샤워 헤드(102)의 버퍼실(104)로 도입된다. 처리 가스(에칭 가스)로는, 할로겐계 가스, O2 가스, Ar 가스 등, 통상 이 분야에서 사용되는 가스를 사용할 수 있다. 고주파 전원(32)으로부터 서셉터(14)에 인가되는 고주파는 비교적 높은 고주파, 예컨대 13.56㎒로 선택되고, 플라즈마 생성용과 바이어스용으로 겸용된다. 이 CCP 에칭 장치에 있어서도, 상기 ICP 에칭 장치에 있어서의 것과 마찬가지로 본 발명의 효과가 얻어진다. The gas inlet 108 is provided on the upper surface of the shower head 102, and the process gas from the process gas supply system 68 is transferred to the buffer chamber 104 of the shower head 102 through the gas inlet 108. Is introduced. As the processing gas (etching gas), gases generally used in this field, such as halogen-based gas, O 2 gas, and Ar gas, can be used. The high frequency applied from the high frequency power supply 32 to the susceptor 14 is selected to be a relatively high high frequency, for example, 13.56 MHz, and serves both for plasma generation and bias. Also in this CCP etching apparatus, the effect of this invention is acquired similarly to the said ICP etching apparatus.

상기 실시예의 플라즈마 처리 장치는 에칭 장치에 관계된 것이었지만, 절연체막, 전도체막 혹은 전도체막 등의 플라즈마 CVD, 절연 기판 표면의 플라즈마 세정, 챔버 내벽의 플라즈마 클리닝 등의 적용예에도 동일하게 적용할 수 있다. 이 경우에, 정전 흡착 장치의 서셉터측을 접지하는 방식으로도 본 발명은 동일하게 적 용 가능하다. 또한, 본 발명은 플라즈마 생성으로서 헬리콘파 플라즈마 생성, ECR(Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마 생성을 이용한 플라즈마 처리 장치 등에도 적용 가능하다. 본 발명에 있어서의 전열 가스 누출 유량의 모니터링 기능 및 이 모니터링 기구에 기초한 이상 검출 기능 내지 동작 시퀀스 기능은, 상기와 같이 본 발명의 정전 흡착 장치를 구비한 플라즈마 처리 장치에 적절히 적용할 수 있지만, 전열 가스를 이용하는 임의의 정전 흡착 장치를 구비하는 플라즈마 처리 장치에 적용 가능하다. Although the plasma processing apparatus of the above embodiment is related to the etching apparatus, the same applies to the application examples of plasma CVD of an insulator film, a conductor film or a conductor film, plasma cleaning of an insulating substrate surface, plasma cleaning of an inner wall of a chamber, and the like. . In this case, the present invention is equally applicable to the method of grounding the susceptor side of the electrostatic adsorption device. In addition, the present invention can be applied to a plasma processing apparatus using helicon wave plasma generation, ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma generation, etc. as plasma generation. Although the monitoring function of the electrothermal gas leakage flow rate in this invention, and the abnormality detection function or operation sequence function based on this monitoring mechanism can be suitably applied to the plasma processing apparatus provided with the electrostatic adsorption apparatus of this invention as mentioned above, It is applicable to the plasma processing apparatus provided with the arbitrary electrostatic adsorption apparatus which uses a gas.

그 외에도, 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 각종 변형이 가능하다. 예컨대, 본 발명의 정전 흡착 장치에 있어서의 전극층(22)에 음의 DC 전압을 인가하는 방식이나, 서셉터(14)내에 가열 기구를 설치하는 구성 등도 가능하다. 하부 유전체층(18)과 상부 유전체층(22)으로 상이한 절연체 재료를 사용하는 것도 가능하다. 본 발명에 있어서의 절연체의 피처리 기판은 LCD 유리 기판에 한정되지 않고, FPD용 임의의 절연 기판이나 다른 용도의 절연 기판에도 적용 가능하다. In addition, various modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. For example, the method of applying a negative DC voltage to the electrode layer 22 in the electrostatic adsorption apparatus of this invention, the structure which provides the heating mechanism in the susceptor 14, etc. are also possible. It is also possible to use different insulator materials for the lower dielectric layer 18 and the upper dielectric layer 22. The to-be-processed board | substrate of the insulator in this invention is not limited to an LCD glass substrate, It is applicable also to the arbitrary insulated substrates for FPD, and the insulated substrate of other uses.

본 발명의 정전 흡착 장치에 따르면, 상기와 같은 구성 및 작용에 의해, 이상 방전이나 절연 파괴 등을 일으키지 않고 절연 기판에 관한 유지력을 증대시켜서, 대형의 기판에서도 안정적으로 확실하게 유지하고, 신뢰성을 향상시킬 수 있다. According to the electrostatic adsorption apparatus of the present invention, by the above-described configuration and action, the holding force on the insulating substrate is increased without causing abnormal discharge or dielectric breakdown, so as to stably and reliably maintain even a large substrate, thereby improving reliability. You can.

본 발명의 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 따르면, 상기와 같 은 구성 및 작용에 의해, 절연 기판의 대형화에 대응하여 기판을 안정적으로 확실하게 유지하고, 기판 전체를 균일하게 냉각하여 기판상에 면내의 균일한 플라즈마 처리를 실행할 수 있다. 또한, 탑재대상의 피처리 기판의 유지 불량, 단부 결손 또는 탑재 어긋남에 기인하는 이상 방전을 방지할 수도 있다. According to the plasma processing apparatus and the plasma processing method of the present invention, by the above-described configuration and operation, the substrate is stably and reliably maintained in response to the enlargement of the insulating substrate, and the entire substrate is uniformly cooled to face the substrate. Uniform plasma processing can be performed. In addition, abnormal discharges due to poor holding, end defects or misalignment of the substrate to be mounted can be prevented.

Claims (21)

플라즈마가 생성되는 공간내에서 절연체로 이루어지는 피처리 기판을 정전적으로 흡착하여 유지하기 위한 정전 흡착 장치에 있어서, An electrostatic adsorption device for electrostatically adsorbing and holding a substrate to be processed made of an insulator in a space where plasma is generated, 상기 기판을 지지하기 위한 전도체로 이루어지는 서셉터와, A susceptor made of a conductor for supporting the substrate; 상기 서셉터의 주면에 용사법으로 형성된 제 1 유전체층과, A first dielectric layer formed on the main surface of the susceptor by thermal spraying, 상기 제 1 유전체층상에 용사법으로 형성된 전극층과, An electrode layer formed on the first dielectric layer by a thermal spraying method, 상기 전극층상에 용사법으로 형성된 제 2 유전체층과, A second dielectric layer formed on the electrode layer by a thermal spraying method, 상기 전극층에 DC 전압을 인가하는 DC 전압 인가부를 갖고, 상기 전극층에 상기 DC 전압을 인가함으로써 상기 제 2 유전체층상에 탑재된 상기 기판의 피처리면에 전하를 축적시키고, 상기 전하와 상기 전극층 사이에 작동하는 정전 인력에 의해 상기 기판을 흡착하여 유지하며,A DC voltage application unit for applying a DC voltage to the electrode layer, and applying the DC voltage to the electrode layer to accumulate charge on the surface to be processed of the substrate mounted on the second dielectric layer, and operate between the charge and the electrode layer. To adsorb and maintain the substrate by electrostatic attraction, 상기 기판의 온도를 제어하기 위한 전열 가스의 관통 구멍이 상기 서셉터로부터 상기 제 2 유전체층의 상면까지 관통하여 설치되고, 상기 전극층이 상기 관통 구멍의 내벽면에 노출되지 않으며,The through hole of the heat transfer gas for controlling the temperature of the substrate penetrates from the susceptor to the upper surface of the second dielectric layer, the electrode layer is not exposed to the inner wall surface of the through hole, 상기 서셉터에 소망하는 전력으로 고주파를 출력하는 고주파 전원이 전기적으로 접속되어 있으며,A high frequency power source that outputs a high frequency with a desired power to the susceptor is electrically connected, 상기 DC 전압 인가부가 상기 DC 전압을 출력하는 전류 전원과, 상기 고주파 전원으로부터의 고주파를 실질적으로 차단하고, 또한 상기 DC 전압을 통과시키는 저항체 또는 저역 필터를 갖는 The DC voltage applying unit includes a current power supply for outputting the DC voltage, and a resistor or a low pass filter that substantially blocks the high frequency from the high frequency power supply and passes the DC voltage. 정전 흡착 장치.Electrostatic adsorption device. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 및 제 2 유전체층의 체적 고유 저항값이 1×1014 Ω·㎝ 이상인 The volume resistivity of the first and second dielectric layers is 1 × 10 14 Ωcm or more 정전 흡착 장치.Electrostatic adsorption device. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 서셉터가 저항체를 거쳐서 지면에 접지되어 있는 The susceptor is grounded to the ground via a resistor 정전 흡착 장치.Electrostatic adsorption device. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 저항체가 1MΩ 내지 10MΩ의 저항값을 갖는 The resistor has a resistance value of 1MΩ to 10MΩ 정전 흡착 장치.Electrostatic adsorption device. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 1 유전체층과 상기 서텝터 사이에, 상기 제 1 유전체층의 팽창률과 상기 서셉터의 팽창률의 중간 팽창률을 갖는 열응력 완충재가 삽입되어 있는 Between the first dielectric layer and the susceptor, a thermal stress buffer having an intermediate expansion rate between the expansion rate of the first dielectric layer and the expansion rate of the susceptor is inserted. 정전 흡착 장치.Electrostatic adsorption device. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 1 및 제 2 유전체층이 Al2O3 및 ZrO2 중 적어도 한쪽을 주성분으로 하는 세라믹스로 이루어지는 The first and second dielectric layers are made of ceramics containing at least one of Al 2 O 3 and ZrO 2 as a main component. 정전 흡착 장치.Electrostatic adsorption device. 제 9 항에 있어서, The method of claim 9, 상기 서셉터가 Al 금속으로 이루어지고, 상기 열응력 완충재가 Ni-5Al 합금으로 이루어지는 The susceptor is made of Al metal, and the thermal stress buffer is made of Ni-5Al alloy. 정전 흡착 장치.Electrostatic adsorption device. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 서셉터에 상기 기판을 냉각하기 위한 냉각 기구가 설치되는 The susceptor is provided with a cooling mechanism for cooling the substrate 정전 흡착 장치.Electrostatic adsorption device. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 서셉터에 상기 기판을 가열하기 위한 가열 기구가 설치되는 The susceptor is provided with a heating mechanism for heating the substrate 정전 흡착 장치.Electrostatic adsorption device. 절연체로 이루어지는 피처리 기판에 소망하는 플라즈마 처리를 실시하기 위한 플라즈마 처리 장치에 있어서, In the plasma processing apparatus for performing a desired plasma processing to a to-be-processed substrate which consists of an insulator, 상기 플라즈마 처리를 위한 처리 공간을 부여하는 처리 용기와, A processing container for providing a processing space for the plasma processing; 상기 처리 용기내에서 상기 기판을 유지하기 위한 제 1 항에 기재된 정전 흡착 장치와, The electrostatic adsorption device according to claim 1 for holding the substrate in the processing container; 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부와, A processing gas supply unit for supplying a processing gas into the processing container; 상기 처리 용기의 실내를 배기하는 배기부와, An exhaust unit for exhausting the interior of the processing container; 상기 처리 용기 내에 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부를 갖는 A plasma generation unit for generating a plasma of a processing gas in the processing container 플라즈마 처리 장치.Plasma processing apparatus. 절연체로 이루어지는 피처리 기판에 소망하는 플라즈마 처리를 실시하기 위한 플라즈마 처리 장치에 있어서, In the plasma processing apparatus for performing a desired plasma processing to a to-be-processed substrate which consists of an insulator, 상기 플라즈마 처리를 위한 처리 공간을 부여하는 처리 용기와, A processing container for providing a processing space for the plasma processing; 상기 처리 용기내에서 상기 기판을 유지하기 위한 정전 흡착 장치로서, 상기 기판을 지지하기 위한 전도체로 이루어지는 서셉터와, 상기 서셉터의 주면에 용사법으로 형성된 제 1 유전체층과, 상기 제 1 유전체층상에 용사법으로 형성된 전극층과, 상기 전극층상에 용사법으로 형성된 제 2 유전체층과, 상기 전극층에 DC 전압을 인가하는 DC 전압 인가부를 갖고, 상기 전극층에 상기 DC 전압을 인가함으로써 상기 제 2 유전체층상에 탑재된 상기 기판의 피처리면에 전하를 축적시키고, 상기 전하와 상기 전극층 사이에 작동하는 정전 인력에 의해 상기 기판을 흡착하여 유지하며, 상기 기판의 온도를 제어하기 위한 전열 가스의 관통 구멍이 상기 서셉터로부터 상기 제 2 유전체층의 상면까지 관통하여 설치되고, 상기 전극층이 상기 관통 구멍의 내벽면에 노출되지 않는, 상기 정전 흡착 장치와,An electrostatic adsorption apparatus for holding the substrate in the processing container, comprising: a susceptor made of a conductor for supporting the substrate, a first dielectric layer formed by thermal spraying on a main surface of the susceptor, and a thermal spraying method on the first dielectric layer. And a substrate mounted on the second dielectric layer by applying the DC voltage to the electrode layer, the electrode layer having an electrode layer, a second dielectric layer formed by a thermal spraying method on the electrode layer, and a DC voltage applying unit for applying a DC voltage to the electrode layer. The through hole of the heat transfer gas for accumulating charge on the surface to be treated, adsorbing and holding the substrate by an electrostatic attraction acting between the charge and the electrode layer, and controlling the temperature of the substrate is provided from the susceptor. 2 provided through the upper surface of the dielectric layer, the electrode layer is exposed to the inner wall surface of the through hole The electrostatic adsorption device, 상기 기판에 대하여 소정의 플라즈마 처리가 실행되는 처리실과, A processing chamber in which predetermined plasma processing is performed on the substrate; 상기 처리실내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부와, A processing gas supply unit for supplying a processing gas into the processing chamber; 상기 처리실의 실내를 배기하는 배기부와, An exhaust unit for exhausting the interior of the processing chamber; 상기 처리실내에 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부와, A plasma generation unit for generating a plasma of a processing gas in the processing chamber; 상기 정전 흡착 장치의 제 2 유전체층상에 탑재되어 있는 상기 절연 기판의 이면에 전열 가스를 공급하는 전열 가스 공급부를 갖는It has an electrothermal gas supply part which supplies an electrothermal gas to the back surface of the said insulated substrate mounted on the 2nd dielectric layer of the said electrostatic adsorption apparatus. 플라즈마 처리 장치.Plasma processing apparatus. 제 15 항에 있어서, The method of claim 15, 상기 전열 가스 공급부로부터 상기 기판의 이면으로 공급되는 상기 전열 가스의 공급 유량을 모니터링하는 가스 유량 모니터부와, A gas flow rate monitor unit configured to monitor a supply flow rate of the heat transfer gas supplied from the heat transfer gas supply unit to the rear surface of the substrate; 상기 공급 유량의 측정값을 소정의 기준값과 비교하여, 비교 결과에 따라 상 기 플라즈마 생성부를 작동시킬지의 여부를 결정하는 시퀀스 제어부를 갖는 And a sequence control unit for comparing the measured value of the supply flow rate with a predetermined reference value and determining whether to operate the plasma generation unit according to the comparison result. 플라즈마 처리 장치.Plasma processing apparatus. 제 15 항에 있어서, The method of claim 15, 상기 전열 가스는 He 가스이고, 상기 기판의 이면에 공급하는 가스 압력은 1Torr 내지 10Torr의 범위내로 설정되며, 상기 정전 흡착 장치의 전극층에 인가하는 DC 전압은 2kV 내지 5kV의 범위내로 설정되는 The heat transfer gas is He gas, the gas pressure supplied to the back surface of the substrate is set in the range of 1 Torr to 10 Torr, the DC voltage applied to the electrode layer of the electrostatic adsorption apparatus is set in the range of 2 kV to 5 kV. 플라즈마 처리 장치.Plasma processing apparatus. 제 16 항에 기재된 플라즈마 처리 장치를 이용하여 플라즈마 처리를 실행하는 방법에 있어서, In the method of performing a plasma process using the plasma processing apparatus of claim 16, 상기 정전 흡착 장치의 제 2 유전체층상에 상기 기판을 탑재하는 공정과, Mounting the substrate on a second dielectric layer of the electrostatic adsorption device; 상기 처리 장치의 처리실에 처리 가스를 도입하는 공정과, Introducing a processing gas into the processing chamber of the processing apparatus; 상기 정전 흡착 장치의 전극층에 DC 전압을 인가하는 공정과, Applying a DC voltage to an electrode layer of the electrostatic adsorption device; 상기 DC 전압의 인가를 개시한 후에, 상기 전열 가스 공급부로부터 소정의 압력으로 상기 기판의 이면에 전열 가스를 공급하는 동시에 그 공급 유량을 모니터링하는 공정과, After starting the application of the DC voltage, supplying the heat transfer gas to the back surface of the substrate at a predetermined pressure from the heat transfer gas supply unit and monitoring the supply flow rate; 상기 전열 가스 유량의 측정값을 소정의 기준값과 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 처리실내에 처리 가스의 플라즈마를 생성시키는지 여부를 결정하는 공정을 갖는 Comparing the measured value of the heat transfer gas flow rate with a predetermined reference value, and determining whether to generate plasma of the processing gas in the processing chamber according to the comparison result; 플라즈마 처리 방법.Plasma treatment method. 제 18 항에 있어서, The method of claim 18, 상기 전열 가스 유량의 측정값이 상기 기준값 이하일 때는, 상기 처리실내에 상기 처리 가스의 플라즈마를 생성하여 상기 기판에 대한 플라즈마 처리를 실행하고, 상기 전열 가스 유량의 측정값이 상기 기준값을 초과할 때는, 상기 처리실내에 상기 처리 가스의 플라즈마를 생성시키지 않고 상기 기판에 대한 플라즈마 처리를 중지하는 When the measured value of the heat transfer gas flow rate is equal to or less than the reference value, plasma of the process gas is generated in the processing chamber to perform plasma processing on the substrate, and when the measured value of the heat transfer gas flow rate exceeds the reference value, Stopping plasma processing on the substrate without generating plasma of the processing gas in the processing chamber; 플라즈마 처리 방법.Plasma treatment method. 제 19 항에 있어서, The method of claim 19, 상기 모니터링에서는 제 1 압력으로 상기 전열 가스를 상기 절연 기판의 이면에 공급하고, 상기 기판에 대한 플라즈마 처리를 실행할 때는 상기 제 1 압력보다도 큰 제 2 압력으로 상기 전열 가스를 상기 절연 기판의 이면에 공급하는 In the monitoring, the heat transfer gas is supplied to the back surface of the insulated substrate at a first pressure, and the heat transfer gas is supplied to the back surface of the insulated substrate at a second pressure greater than the first pressure when the plasma processing is performed on the substrate. doing 플라즈마 처리 방법.Plasma treatment method. 절연체로 이루어지는 피처리 기판에 소망하는 플라즈마 처리를 실시하기 위한 플라즈마 처리 장치에 있어서, In the plasma processing apparatus for performing a desired plasma processing to a to-be-processed substrate which consists of an insulator, 상기 플라즈마 처리를 위한 처리 공간을 부여하는 처리 용기와, A processing container for providing a processing space for the plasma processing; 상기 처리 용기내에서 상기 기판을 탑재하기 위한 탑재대와, A mounting table for mounting the substrate in the processing container; 상기 탑재대상에 상기 기판을 정전적인 흡착력으로 고정 및 유지하기 위한 정전 흡착부와, An electrostatic adsorption unit for fixing and maintaining the substrate with an electrostatic adsorption force on the mounting object; 상기 탑재대상의 상기 기판을 기판 이면측으로부터 냉각 또는 가열하기 위한 온도 제어 기구와, A temperature control mechanism for cooling or heating the substrate to be mounted from a substrate back side; 상기 처리 용기에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부와, A processing gas supply unit for supplying a processing gas to the processing container; 상기 처리 용기내에 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부와, A plasma generation unit for generating a plasma of a processing gas in the processing container; 상기 정전 흡착 장치의 제 2 유전체층상에 탑재되어 있는 상기 절연 기판의 이면에 전열 가스를 공급하는 전열 가스 공급부와, An electrothermal gas supply unit for supplying an electrothermal gas to the back surface of the insulating substrate mounted on the second dielectric layer of the electrostatic adsorption device; 상기 전열 가스 공급부로부터 상기 기판의 이면으로 공급되는 상기 전열 가스의 공급 유량을 모니터링하는 가스 유량 모니터부와, A gas flow rate monitor unit configured to monitor a supply flow rate of the heat transfer gas supplied from the heat transfer gas supply unit to the rear surface of the substrate; 상기 가스 공급 유량의 측정값을 소정의 기준값과 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 플라즈마 생성부를 작동시킬지 여부를 결정하는 시퀀스 제어부를 갖는 And a sequence control unit for comparing the measured value of the gas supply flow rate with a predetermined reference value and determining whether to operate the plasma generating unit according to a comparison result. 플라즈마 처리 장치.Plasma processing apparatus.
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