KR100845991B1 - 정전 흡착 전극 및 처리 장치 - Google Patents

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마사토 미나미
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 정전 흡착 전극의 가스 유로에서의 이상 방전을 방지하는 동시에, 만일 가스 유로에서 이상 방전이 생겼을 경우라도 용이하게 수리할 수 있는 정전 흡착 전극을 제공하는 것이다. 정전 척(5)은 서로 분리 가능한 제 1 기재(30)와 제 2 기재(31)로 이루어지는 조합 구조를 갖는다. 제 1 기재(30) 상의 유전체 재료막(8)내에는 전극(6a)이, 제 2 기재(31) 상의 유전체 재료막(8)내에는 전극(6b)이 각각 매설되어 있다. 제 1 기재(30)와 제 2 기재(31)를 조합한 상태에서, 양자 사이에는 제 1 기재(30)의 주위를 둘러싸도록 간극이 형성되고, 이 간극이 열전달 가스를 공급하는 가스 공급 슬릿(9c)으로서 기능을 한다.

Description

정전 흡착 전극 및 처리 장치{ELECTROSTATIC ADSORPTION ELECTRODE AND PROCESSING APPARATUS}
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 플라즈마 에칭 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도,
도 2는 정전 척의 평면도,
도 3은 도 2의 A-A'선 화살표에서 본 단면도,
도 4는 제 1 기재와 제 2 기재를 분리한 상태를 도시한 도면.
도 5a 및 도 5b는 방전 방지 부재의 설명을 위한 개략도로서, 도 5a는 사시도이며, 도 5b는 단면도,
도 6은 다른 실시 형태에 따른 정전 척의 평면도,
도 7은 또 다른 실시 형태에 따른 정전 척의 평면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 처리 장치(플라즈마 에칭 장치) 2 : 챔버(처리실)
3 : 절연판 4 : 서셉터
5 : 정전 척 6 : 전극
8 : 유전성 재료막 11 : 샤워 헤드(가스 공급 수단) 20 : 배기 장치 30 : 제 1 기재
31 : 제 2 기재 32 : 세라믹스 용사막
33 : O링 34 : 스파이럴 실드 링
35 : 방전 방지 부재 50 : 볼록부
본 발명은 정전 흡착 전극 및 처리 장치에 관한 것으로, 상세하게는 평판 디스플레이(FPD) 등의 제조 과정에 있어서, 유리 기판 등의 기판을 탑재하기 위해 사용되는 정전 흡착 전극 및 상기 정전 흡착 전극을 구비한 처리 장치에 관한 것이다.
FPD의 제조 과정에서는 피처리체인 유리 기판에 대하여 드라이 에칭이나 스퍼터링, CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 플라즈마 처리가 행해진다. 예를 들어, 챔버(chamber)내에 한 쌍의 평행 평판 전극(상부 및 하부 전극)을 배치하고, 하부 전극으로서 기능을 하는 서셉터(기판 탑재대)에 유리 기판을 탑재한 후, 처리 가스를 챔버 내로 도입하는 동시에, 전극의 적어도 한쪽에 고주파 전력을 인가하여 전극 사이에 고주파 전계를 형성하고, 이 고주파 전계에 의해 처리 가스의 플라즈마를 형성하여 유리 기판에 대하여 플라즈마 처리를 실시한다. 이때, 유리 기판은 서셉터 위에 설치된 정전 흡착 전극에 의해, 예를 들어 쿨롱힘(coulomb force)을 이용하여 흡착 고정할 수 있도록 되어 있다.
그런데, 유리 기판에 대한 열전달를 촉진하기 위해, He 등의 열전달 가스를 유리 기판의 이면 측에 공급하는 것이 행해지고 있다(예컨대, 특허 문헌 1, 특허 문헌 2). 열전달 가스는 서셉터 측으로부터 상기 정전 흡착 전극을 관통하여 형성된 가스 유로를 거쳐서, 서셉터의 표면과, 거기에 탑재된 유리 기판의 이면과의 간극으로 도입된다. 이 가스 유로에는 Al 등으로 구성되는 서셉터의 재질이 노출되지 않도록 표면에 알루마이트 처리(양극 산화 처리) 등이 실시되어 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제 1997-252047 호 공보(도 1 등)
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제 1994-342843 호 공보(도 4 등)
하부 전극이기도 한 서셉터로부터 정전 흡착 전극을 관통하도록 형성된 가스 유로에 있어서, 알루마이트 처리가 불충분하면 그 부분에서 이상 방전이 생기기 쉬워진다. 실제로, 이상 방전의 대부분이 정전 흡착 전극의 가스 유로에 있어서 발생하고 있다. 또한, 정전 흡착 전극의 가스 유로 내에서 이상 방전이 생긴 경우나, 사용 중에 알루마이트가 조금씩 소모하여, 절연성이 저하된 경우에는 구멍 내부의 수리는 사실상 곤란하므로 정전 흡착 전극의 전체를 교환해야만 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 실정에 비추어 이루어진 것으로, 정전 흡착 전극의 가스 유로에서의 이상 방전을 방지하는 동시에, 만일 가스 유로에서 이상 방전이 발생한 경우라도 용이하게 수리할 수 있는 정전 흡착 전극을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제 1 관점에서는 서로 분리 가능한 복수의 기재에 의해 구성되어, 피처리체를 탑재하는 탑재면을 갖고 있으며, 적어도 2개의 기재의 간극에 상기 탑재면에 달하고, 피처리체의 이면을 향해 열전달 매체를 공급하는 열전달 매체 유로를 형성한 것을 특징으로 하는 정전 흡착 전극을 제공한다.
상기 제 1 관점의 정전 흡착 전극에 있어서, 적어도 상기 열전달 매체 유로를 형성하는 상기 기재의 표면이 절연 재료에 의해 피복되어 있어도 좋다.
또한, 상기 열전달 매체 유로는 연직 방향에 대하여 각도를 가지고 형성되어 있어도 좋다.
또, 상기 열전달 매체 유로에 의해, 상기 탑재면이 탑재된 피처리체의 중앙부에 대응한 중앙 탑재 영역과, 주변부에 대응한 주변 탑재 영역으로 분할되어 있어도 좋다. 이 경우, 상기 분할된 탑재면의 각각이 정전 흡착면이라도 좋고, 이들은 독립하여 정전 흡착 기능을 가져도 좋다.
또한, 상기 중앙 탑재 영역에는 복수의 볼록부가 형성되어 있어도 좋다. 혹은 상기 중앙 탑재 영역에는 복수의 홈이 형성되어 있어도 좋다.
또한, 상기 주변 탑재 영역에는 단차부가 형성되어 있어도 좋다.
본 발명의 제 2 관점에서는, 상기 제 1 관점의 정전 흡착 전극을 구비한 처리 장치를 제공한다. 이 처리 장치는 평판 디스플레이의 제조에 이용되는 것이라도 좋다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 형태에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 정전 흡착 전극으로서의 정전 척을 구비한 처리 장치의 일례인 플라즈마 에칭 장치를 도시하는 단면도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 플라즈마 에칭 장치(1)는 직사각형을 한 피처리체인 FPD용 유리 기판 등의 기판(또는 피처리체)(G)에 대하여 에칭을 행하는 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치로서 구성되어 있다. 여기에서, FPD로서는 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 전기 발광(Electro Luminescence ; EL) 디스플레이, 진공 형광 표시관(Vacuum Fluorescent Display ; VFD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등이 예시된다. 또, 본 발명의 처리 장치는 플라즈마 에칭 장치에만 한정되는 것은 아니다.
이 플라즈마 에칭 장치(1)는, 예를 들어 표면이 알루마이트 처리(양극 산화 처리)된 알루미늄으로 이루어지는 각통형(角筒形) 형상으로 성형된 챔버(2)를 갖고 있다. 이 챔버(2)내의 바닥부에는 절연재로 이루어지는 각기둥 형상의 절연판(3)이 설치되어 있고, 이 절연판(3) 위에는 기판(G)을 탑재하기 위한 서셉터(4)가 설치되어 있다. 기판 탑재대인 서셉터(4)는 서셉터 기재(4a)와, 서셉터 기재(4a) 위에 설치된 정전 척(또는 정전 흡착 전극)(5)을 갖는다.
서셉터 기재(4a)의 외주에는, 절연막(7)이 형성되어 있고, 또한 정전 척(5)의 상면에는 세라믹스 용사막 등의 유전성 재료막(8)이 형성되어 있다. 정전 척(5)은 유전성 재료막(8)에 매설된 전극(6)에, 직류 전원(26)으로부터 급전선(27)을 거쳐서 직류 전압을 인가함으로써, 예를 들어 쿨롱힘에 의해 기판(G)을 정전 흡착한다. 또, 정전 척(5)의 상세한 구조에 대해서는 후술한다.
상기 절연판(3) 및 서셉터 기재(4a), 또한 상기 정전 척(5)에는 이들을 관통하는 가스 통로(9)가 형성되어 있다. 이 가스 통로(9)를 거쳐서 열전달 가스, 예를 들어 He 가스 등이 피처리체인 기판(G)의 이면으로 공급된다.
즉, 가스 통로(9)에 공급된 열전달 가스는 서셉터 기재(4a)와 정전 척(5)의 경계에 형성된 가스 저장소(9a)를 거쳐서 일단 수평 방향으로 확산된 후, 정전 척(5)내에 형성된 가스 공급 연통 구멍(9b), 가스 공급 슬릿(또는 열전달 매체 유로)(9c)을 지나 정전 척(5)의 표면으로부터 기판(G)의 이면 측으로 분출된다. 이와 같이 하여, 서셉터(4)의 냉열(冷熱)이 기판(G)에 전달되어, 기판(G)이 소정의 온도로 유지된다.
서셉터 기재(4a)의 내부에는 냉매실(10)이 설치되어 있다. 이 냉매실(10)에는, 예를 들어 불소계 액체 등의 냉매가 냉매 도입관(10a)을 거쳐서 도입되고, 또한 냉매 배출관(10b)을 거쳐서 배출되어 순환함으로써, 그 냉열이 상기 열전달 가스를 거쳐서 기판(G)에 대하여 열전달된다.
상기 서셉터(4)의 상방에는, 이 서셉터(4)와 평행하게 대향하여 상부 전극으로서 기능을 하는 샤워 헤드(11)가 설치되어 있다. 샤워 헤드(11)는 챔버(2)의 상부에 지지되어 있으며, 내부에 내부 공간(12)을 갖는 동시에, 서셉터(4)와의 대향면에 처리 가스를 토출하는 복수의 토출 구멍(13)이 형성되어 있다. 이 샤워 헤드(11)는 접지되어 있으며, 서셉터(4)와 함께 한 쌍의 평행 평판 전극을 구성하고 있다.
샤워 헤드(11)의 상면에는 가스 도입구(14)가 설치되고, 이 가스 도입구(14)에는 처리 가스 공급관(15)이 접속되어 있고, 이 처리 가스 공급관(15)에는 밸브(16) 및 매스플로우 컨트롤러(17)를 거쳐서 처리 가스 공급원(18)이 접속되어 있다. 처리 가스 공급원(18)으로부터는 에칭을 위한 처리 가스가 공급된다. 처리 가스로서는, 예를 들어 할로겐계의 가스, O2 가스, Ar 가스 등, 통상 이 분야에서 사용되는 가스를 사용할 수 있다.
상기 챔버(2)의 측벽 하부에는 배기관(19)이 접속되어 있으며, 이 배기관(19)에는 배기 장치(20)가 접속되어 있다. 배기 장치(20)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 구비하고 있어, 이에 의해 챔버(2)내를 소정의 감압 분위기까지 진공화 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 챔버(2)의 측벽에는 기판 반입출구(21)와, 이 기판 반입출구(21)을 개폐하는 게이트 밸브(22)가 설치되어 있으며, 이 게이트 밸브(22)를 폐쇄한 상태에서 기판(G)이 인접하는 로드로크실(도시하지 않음)과의 사이에서 반송되도록 되어 있다.
서셉터(4)에는 고주파 전력을 공급하기 위한 급전선(23)이 접속되어 있으며, 이 급전선(23)에는 정합기(24) 및 고주파 전원(25)이 접속되어 있다. 고주파 전원(25)으로부터는, 예를 들어 13.56 MHz의 고주파 전력이 서셉터(4)에 공급된다.
다음에, 도 2 내지 도 4를 참조하면서, 정전 척(5)에 대해 상세하게 설명을 한다. 도 2는 정전 척(5)을 위에서 본 평면도이며, 도 3은 도 2에서의 A-A'선 화 살표에서 본 단면도이다. 또한, 도 4는 정전 척(5)을 분해한 상태를 도시하고 있다.
정전 척(5)은, 도 2에 도시한 바와 같이 기판(G)의 형상에 대응한 평면에서 보아 직사각형인 부재이며, 기판(G)의 중앙부에 대응하는 내측 탑재 영역(또는 탑재면)(5a)과, 내측 탑재 영역(5a)을 둘러싸도록 형성되어 기판(G)의 주연부에 대응하는 외측 탑재 영역(또는 탑재면)(5b)을 갖는다. 내측 탑재 영역(5a)과 외측 탑재 영역(5b)은 가스 공급 슬릿(9c)을 거쳐서 구획되어 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 정전 척(5)의 내측 탑재 영역(5a)은 대략 테이퍼(taper) 형상의 측면을 갖는 제 1 기재(30)의 상면을 구성하고 있고, 외측 탑재 영역(5b)은 제 1 기재(30)가 삽입되는 절구 형상의 오목부를 갖는 제 2 기재(31)의 상면을 구성하고 있다. 즉, 정전 척(5)은 서로 분리 가능한 제 1 기재(30)와 제 2 기재(31)로 이루어지는 조합 구조를 갖는다. 제 1 기재(30)와 제 2 기재(31)는 모두 예컨대 Al 등의 금속이나 카본과 같은 도전성의 재질로 구성되어 있다. 제 2 기재(31)의 바닥면에는, 서셉터 기재(4a)와의 경계에 상기 가스 저장소(9a)를 구성하기 위한 오목부가 형성되어 있다.
상기와 같이, 정전 척(5)의 유전성 재료막(8)내에는 전극(6)이 매설되어 있다. 더욱 구체적으로는, 제 1 기재(30) 상의 유전체 재료막(8a)내에는 전극(6a)이, 제 2 기재(31) 상의 유전체 재료막(8b)내에는 전극(6b)이 각각 매설되어 있다. 전극(6a)은 급전선(27)으로부터 분기한 급전선(27a)에 접속하고, 전극(6b)은 급전선(27b)에 접속하고 있다. 그리고 이들의 전극(6a, 6b)에 직류 전원(26)으로부터 직류 전압을 인가함으로써, 예를 들어 쿨롱힘에 의해 기판(G)을 정전 흡착한다. 본 실시 형태에서는, 전극(6a, 6b)에, 1개의 직류 전원(26)으로부터 급전선(27)을 거쳐서 동시 급전하는 구성이 채용된다. 이와 같이 구성함으로써, 서셉터 기재(4a)까지는 종래의 일체 구조인 정전 척의 구성을 그대로 사용할 수 있으므로, 장치 구성의 대폭적인 변경을 필요로 하지 않아 종래 장치에 그대로 장착할 수 있다. 또, 전극(6a, 6b)에, 각각의 직류 전원으로부터 개별적으로 급전하는 구성으로 해도 좋고, 이 경우 내측 탑재 영역(5a)과 외측 탑재 영역(5b)은 서로 독립해서 정전 흡착 기능을 나타낼 수 있다.
유전성 재료막(8)(8a, 8b)은 유전성 재료로 되어 있으면 그 재료는 물론, 또한 고 절연성 재료뿐만 아니라 전하의 이동을 허용할 정도의 도전성을 갖는 것을 포함한다. 이러한 유전성 재료막(8)은 내구성 및 내식성의 관점에서 세라믹스로 구성하는 것이 바람직하다. 이때의 세라믹스는 특별히 한정되는 것은 아니며, 전형적으로는 Al2O3, Zr2O3, Si3N4 등의 절연 재료를 들 수 있지만, SiC와 같이 어느 정도 도전성을 갖는 것이라도 좋다. 이러한 유전체 재료막(8)은 용사에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 용사한 후, 연마에 의해 표면을 평활화해도 좋다.
도시한 바와 같이, 내측 탑재 영역(5a)에는 다수의 볼록부(50)가 형성되어 있으며, 한편 외측 탑재 영역(5b)에는 내측 탑재 영역(5a)을 둘러싸도록 단차부(51)가 형성되어 있다. 단차부(51)의 정상면의 높이는, 볼록부(50)의 높이 이상으로 하는 것이 바람직하다. 볼록부(50)는 유전성 재료막(8) 위의 내측 탑재 영 역(5a)에 소정의 패턴으로 분포해서 형성되어 있으며, 기판(G)은 이들 볼록부(50)의 상단부와, 상기 단차부(51)의 상면에 의해 지지되도록 되어 있다. 이로써 볼록부(50)는 서셉터(4)와 기판(G) 사이를 이격하는 스페이서로서 기능을 한다. 따라서 볼록부(50) 사이의 공간에 열전달 가스, 예를 들어 헬륨 가스를 충만시켜 기판(G)을 한결같이 냉각할 수 있어, 기판(G)의 온도를 한결같이 할 수 있으므로, 에칭 등의 플라즈마 처리를 기판(G)의 전면에 걸쳐 균일하게 실시할 수 있다. 또한, 단차부(51)에 의해 열전달 가스가 주위로 확산되는 것을 억제할 수 있으므로, 열전달 가스에 의한 열전달 효율을 높일 수 있다. 또한, 서셉터(4) 위에 부착된 부착물이 기판(G)에 악영향을 끼치는 것이 방지된다.
플라즈마 에칭 장치(1)에 있어서는, 에칭 프로세스를 반복함으로써, 유전성 재료막(8)의 표면에 기판(G)으로부터 에칭된 물질 등의 부착물이 축적되지만, 볼록부(50)가 스페이서의 역할을 감당하여 부착물이 축적되어도 기판(G)에 접촉되기 어렵고, 이로써 에칭 불균일이 생기거나 하는 문제점이 방지된다.
볼록부(50)의 배열 패턴에는 특별히 제한은 없고, 예를 들어 지그재그 격자 형상 등의 배열이라도 좋다. 볼록부(50)는, 적어도 그 상부를 곡면 형상이나 반직사각 형상으로 형성하여, 기판(G)과 점접촉시키는 것이 바람직하다. 이로써, 볼록부(50)와 기판(G)의 접촉 부분에 부착물이 부착되기 어렵게 할 수 있다.
볼록부(50)는 일반적으로 내구성 및 내식성이 높은 재료로서 알려져 있는 세라믹스로 구성되어 있다. 볼록부(50)를 구성하는 세라믹스는 특별히 한정되는 것 은 아니며, 전형적으로는 Al2O3 , Zr2O3, Si3N4 등의 절연 재료를 예로 들 수 있지만, SiC와 같이 어느 정도 도전성을 갖는 것이라도 좋다. 볼록부(50)는 용사에 의해 형성하는 것이 바람직하고, 유전성 재료막(8)과 일체적으로 용사 형성하는 것이 더욱 바람직하다.
본 실시 형태에서는, 제 1 기재(30)와 제 2 기재(31)를 분리 가능하게 한 것으로, 제 1 기재(30)를 교환함으로써, 내측 탑재 영역(5a)의 표면 형상(표면 패턴)을 간단하게 변경할 수 있다. 즉, 볼록부(50)의 분포 패턴을 임의로 변경할 수 있는 동시에, 볼록부(50)를 갖는 것 이외에도, 예컨대 제 1 기재(30)의 상면에 홈을 갖는 것이나, 평평한 평면을 갖는 것 등으로 변경할 수 있다. 이 경우, 제 2 기재(31)는 교환하지 않아도 좋다. 따라서 에칭의 목적에 따라서 탑재면의 표면 형상의 선택의 자유도를 높일 수 있다.
또한, 열에 의한 부하를 줄이기 위해, 제 1 기재(30)와 제 2 기재(31)를 다른 재질로부터 선택할 수도 있다. 종래, 고온 수단 등의 경우, 서셉터 기재(4a)의 재질을 카본 등의 열 팽창 계수가 작은 재질로 변경함으로써, 열 부하에 의한 내성을 높이고 있었다. 그러나 종래의 일체형의 정전 척의 기재는 Al 등의 금속이었기 때문에, 열 팽창율이 작은 카본과 열 팽창율이 큰 Al과의 접합면에서 열 팽창율의 차이로부터 부품 간섭 등이 발생하는 문제가 존재하고 있었다. 한편, 정전 척은 그 표면에 유전성 재료막(8)을 용사 형성함으로써 흡착 기능을 갖게 할 필요가 있으므로, 열에 의한 기재의 팽창은 유전성 재료막(8)의 균열을 야기하는 요인이 된다. 본 실시 형태에서는, 제 1 기재(30)와 제 2 기재(31)를 분리 가능한 구성으로 하였으므로, 예컨대 제 1 기재(30)에는 유전성 재료막(8)의 균열을 막기 위해 열 팽창이 적은 카본을 사용하고, 제 2 기재(31)에는 서셉터 기재(4a)의 재질(Al)과의 사이의 열 응력을 완화하기 위해, 동일한 재질(Al)이나, 예를 들어 스테인리스강(SUS) 등의 재질을 선택하는 것도 가능해진다. 게다가, 제 1 기재(30)와 제 2 기재(31) 사이에는 가스 공급 슬릿(9c)이 존재하므로, 열 응력을 완화할 수 있다. 이로써, 고온 내성을 개선하는 것이 가능해진다.
제 1 기재(30)의 하면은 제 2 기재(31)의 오목부의 저면에 접촉되어, 예를 들어 나사 등의 도시하지 않은 접합 수단에 의해 고정되어 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 제 1 기재(30)와 제 2 기재(31)를 조합한 상태에서, 양자 사이에는 간극이 형성되고, 상기와 같이 이 간극이 가스 공급 슬릿(9c)으로서 기능을 한다. 가스 공급 슬릿(9c)은 제 1 기재(30)의 주위를 둘러싸도록 형성되어 있다. 이와 같이, 열전달 가스의 공급을 좁은 구멍이 아닌 슬릿을 거쳐서 행함으로써, 유로의 컨덕턴스를 대폭 향상시킬 수 있어, 열전달 효율을 높일 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는 가스 공급 슬릿(9c)은 경사진 유로 구조를 하고 있지만, 이에 한정되지 않으며, 제 1 기재(30)를 원기둥 형상으로 형성하고, 제 2 기재(31)를 원통 형상으로 형성하여, 양쪽 기재 사이에 수직으로 가스 공급 슬릿을 형성해도 좋다. 단, 가스 유로는 슬릿이나 구멍에 관계없이, 플라즈마 처리 시에 기판(G)의 상방으로부터 보아 하부 전극이 존재하지 않는 개구부가 되므로, 유로가 수직으로 형성되어 있을 경우에는, 유로 부분의 바로 위의 기판(G)의 영역에서는 에칭 불균일이 발생하기 쉽다. 본 실시 형태와 같이 가스 공급 슬릿(9c)을 경사시켜, 수직인 유로를 가능한 한 적게 하는 것이 에칭 불균일을 방지하는 관점에서 바람직하다. 가스 공급 슬릿(9c)의 경사 각도는 유로의 컨덕턴스 등도 고려하면, 연직 방향에 대하여 대략 45°±15°의 범위로 하는 것이 바람직하다.
가스 공급 슬릿(9c)을 구성하는 제 1 기재(30) 및 제 2 기재(31)의 벽면은, Al 등의 재질이 노출되지 않도록 절연성의 재료, 예를 들어 세라믹스 용사막(또는 절연 재료)(32)에 의해 피복되어 있다. 이 세라믹스 용사막(32)에 의해, 가스 공급 슬릿(9c)에서의 이상 방전이 방지된다. 종래의 정전 척에서는, 열전달 가스의 유로가 구멍이었기 때문에, 그 내부를 알루마이트 처리함으로써 이상 방전을 방지하고 있었지만, 좁은 구멍 내에 균일한 알루마이트 처리를 하는 것이 어려운 데다가, 알루마이트는 열화가 진행되기 쉬워, 확실하게 이상 방전을 방지하는 것은 곤란하였다. 본 실시 형태에서는, 제 1 기재(30) 및 제 2 기재(31)의 벽면을 세라믹스 용사막(32)으로 덮음으로써, 절연성을 향상시킬 수 있다.
세라믹스 용사막(32)은 제 1 기재(30)와 제 2 기재(31)를 분리한 상태에서 표면을 용사 처리하면 좋으므로, 간단하게 형성할 수 있다. 종래의 알루마이트 처리에 의한 절연의 경우, 알루마이트의 소모에 의한 절연성의 저하가 문제가 되었지만, 세라믹스 용사막(32)에서는 절연성의 저하가 일어나기 어려우므로, 확실하게 가스 유로에서의 이상 방전을 방지할 수 있다. 또한, 만일 가스 공급 슬릿(9c)에서 이상 방전이 발생한 경우라도, 제 1 기재(30)와 제 2 기재(31)를 분리하여 용사에 의해 보수하면 되므로, 수리가 용이하며, 이상 방전의 수리에 수반하는 플라즈 마 에칭 장치(1)의 정지시간(down time)을 단축할 수 있다.
가스 공급 슬릿(9c)은 정전 척(5)의 탑재면에서 제 1 기재(30)와 제 2 기재(31)의 접합부까지를 연통 상태로 하고 있고, 상기 접합부의 근방에는 가스 공급 슬릿(9c)으로부터의 가스 누출이 일어나지 않도록, 밀봉 수단인 O링(33)이 구비되어 접합면의 밀봉성이 확보되어 있다. 또한, O링(33)의 내측에는 스파이럴 실드 링(34)이 구비되어, 제 1 기재(30)와 제 2 기재(31)의 동일 전위화를 확보하고 있다.
상기와 같이, 열전달 가스는 가스 저장소(9a)로부터 가스 공급 연통 구멍(9b)을 거쳐서 가스 공급 슬릿(9c)으로 공급된다. 도 3 및 도 4에서는, 가스 공급 연통 구멍(9b)을 1개만 도시하고 있지만, 가스 공급 슬릿(9c)에 대하여 열전달 가스를 균등 배분할 수 있도록, 예를 들면 4군데 이상에 가스 공급 연통 구멍(9b)을 설치하는 것이 바람직하다.
각 가스 공급 연통 구멍(9b)에는, 방전 방지 부재(35)가 구비되어 있다. 도 5a는 방전 방지 부재(35)의 외관 사시도이며, 도 5b는 단면도이다. 방전 방지 부재(35)는 합성 수지 등의 절연체로 구성되어 있으며, 절곡한 래버린스 구조의 유로(35a)가 복수 형성되어 있다. 또, 실제 방전 방지 부재(35)에는, 다수의 유로(35a)가 형성되어 있지만, 도 5에서는 매우 간략화하여 도시하고 있다. 이러한 구조를 갖는 방전 방지 부재(35)는 가스 공급 연통 구멍(9b)에 끼워 넣어져, 그 굴곡되고 또한 좁은 유로 구조에 의해, 세라믹스 용사막(32)이 형성되어 있지 않은 가스 공급 연통 구멍(9b)에서의 이상 방전을 방지하도록 작용하는 것이다.
다음에, 이와 같이 구성되는 플라즈마 에칭 장치(1)에서의 처리 동작에 대해 설명한다.
우선, 피처리체인 기판(G)은 게이트 밸브(22)가 개방된 후, 도시하지 않은 로드록실로부터 기판 반입출구(21)를 거쳐서 챔버(2)내로 반입되어, 서셉터(4) 위에 형성된 정전 척(5) 위에 탑재된다. 이 경우에, 기판(G)의 주고받음은 서셉터(4)의 내부를 삽입 통과하여 서셉터(4)로부터 돌출 가능하게 설치된 리프터 핀(도시하지 않음)을 거쳐서 행해진다. 그 후, 게이트 밸브(22)가 폐쇄되어, 배기 장치(20)에 의해 챔버(2)내가 소정의 진공도까지 진공화된다.
그 후, 밸브(16)가 개방되어 처리 가스 공급원(18)으로부터 처리 가스가 매스플로우 컨트롤러(17)에 의해 그 유량이 조정되면서, 처리 가스 공급관(15), 가스 도입구(14)을 지나 샤워 헤드(11)의 내부 공간(12)으로 도입되고, 또한 토출 구멍(13)을 지나 기판(G)에 대하여 균일하게 토출되어, 챔버(2)내의 압력이 소정의 값으로 유지된다.
이 상태에서 고주파 전원(25)으로부터 고주파 전력이 정합기(24)를 거쳐서 서셉터(4)에 인가되고, 이로써 하부 전극으로서의 서셉터(4)와 상부 전극으로서의 샤워 헤드(11) 사이에 고주파 전계가 생겨, 처리 가스가 해리하여 플라즈마화되고, 이로써 기판(G)에 에칭 처리가 실시된다. 이때, 가스 공급 슬릿(9c)을 거쳐서 열전달 가스를 기판(G)의 이면 측에 공급함으로써, 효율적으로 온도 조절이 행해진다.
이와 같이 하여 에칭 처리를 한 후, 고주파 전원(25)으로부터의 고주파 전력 의 인가를 정지하고, 가스 도입을 정지한 후, 챔버(2)내의 압력을 소정의 압력까지 감압한다. 그리고 게이트 밸브(22)가 개방되어, 기판(G)이 기판 반입출구(21)를 거쳐서 챔버(2)내로부터 도시하지 않은 로드록실로 반출됨으로써 기판(G)의 에칭 처리는 종료된다. 이와 같이, 정전 척(5)에 의해 기판(G)을 정전 흡착하는 동시에 온도 조절하면서, 기판(G)의 에칭 처리를 행할 수 있다.
또, 본 발명은 이상 설명한 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명의 처리 장치에 대해서는, 하부 전극에 고주파 전력을 인가하는 RIE 타입의 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치를 예시하여 설명했지만, 에칭 장치에 한정되지 않고 애싱(ashing), CVD 성막 등의 다른 플라즈마 처리 장치에 적용할 수 있고, 상부 전극에 고주파 전력을 공급하는 타입이여도, 또한 용량 결합형에 한정되지 않고 유도 결합형이여도 좋다. 또한, 피처리 기판은 FPD용의 유리 기판에 한정되지 않고 반도체 웨이퍼여도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에서는 정전 척(5)을, 제 1 기재(30)와 제 2 기재(31)의 조합 구조로 하고, 기판(G)의 탑재면을 내측 탑재 영역(5a)과 외측 탑재 영역(5b)으로 2 분할하였지만, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도 6에 도시하는 정전 척(60)과 같이 가스 공급 슬릿(62)과 가스 공급 슬릿(63)을 2중으로 형성하고, 이들에 의해 탑재면이 중심 영역(61a), 중간 영역(61b), 주변 영역(61c)의 3개의 영역으로 분할되도록, 3중 구조로 하는 것도 가능하다. 이와 같이 하면, 열전달 가스의 컨덕턴스를 한층 더 향상시키는 것이 가능해지는 동시에, 탑재면의 형상 패턴의 선택의 폭이 더욱 넓어져, 더욱 고정밀 도로 에칭 등의 처리를 행할 수 있다. 또, 도 6의 참조부호(64)는, 도 2의 참조부호(51)에 상당하는 단차부이다.
또한, 또 다른 실시 형태에서는, 도 7에 도시하는 정전 척(70)과 같이 탑재면에 4개로 구분된 내측 탑재 영역(71a, 71b, 71c, 71d)이 형성되고, 이들의 주위에 주변 영역(71e)이 형성되는 분할 구조가 되도록 가스 공급 슬릿(72)을 형성해도 좋다. 이 경우도, 열전달 가스의 컨덕턴스를 더욱 한층 향상시키는 것이 가능해지는 동시에, 탑재면의 형상 패턴의 선택의 폭이 넓어져, 예컨대 1매의 기판(G)으로 4개의 FPD 제품을 가공하는, 이른바 4면 취득을 하는 경우 등에 유리하다. 즉, 기판(G)의 처리 내용에 따라서 4개의 내측 탑재 영역(71a, 71b, 71c, 71d)의 표면 형상을 변화시키는 것이 가능해져, 처리 목적에 따라서 고밀도인 에칭 등의 처리를 실현할 수 있다. 또, 도 7의 참조부호(73)는 도 2의 참조부호(51)에 해당하는 단차부이다.
본 발명에 의하면, 정전 흡착 전극을 서로 분리 가능한 복수의 기재에 의해 구성하는 동시에, 적어도 2개의 기재의 간극에 피처리체의 이면을 향해 열전달 매체를 공급하는 열전달 매체 유로를 형성하였으므로, 열전달 매체 유로의 컨덕턴스가 향상되어, 높은 열전달 효율을 얻을 수 있다.
또한, 정전 흡착 전극을, 서로 분리 가능한 복수의 기재에 의해 형성하고, 그 사이에 유로를 형성하였으므로, 유로의 절연을, 예를 들어 용사에 의해 용이하 게 행할 수 있게 되어, 이상 방전을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 만일 이상 방전이 발생해도, 단시간에 저비용으로의 수리가 가능해진다. 또한, 정전 흡착 전극을 복수의 기재에 의해 구성함으로써, 어느 하나의 기재를 교환하는 것만으로 전극 표면 패턴을 임의로 변경할 수 있다. 따라서 정전 흡착 전극 표면의 패턴 의존에 의해 발생하는 에칭 처리 등에서의 처리 불균일(처리의 불균일성)에의 대책이 용이해진다.

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  12. 정전 흡착 전극(5)으로서,
    서로 분리 가능한 복수의 기재(30, 31)에 의해 구성되고, 피처리체(G)를 탑재하는 탑재면(5a, 5b)을 갖고 있으며,
    상기 전극 내부의 적어도 2개의 기재(30, 31)의 간극에, 상기 탑재면(5a, 5b)에 달하고, 피처리체(G)의 이면을 향해 열전달 매체를 공급하는 열전달 매체 유로(9c)를 형성하며,
    상기 열전달 매체 유로(9c)는 슬릿 형상으로 형성되고, 적어도 하나의 기재(30)의 주위를 둘러싸도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    정전 흡착 전극.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 열전달 매체 유로(9c)에 의해, 상기 탑재면(5a, 5b)은 탑재된 피처리체의 중앙부에 대응한 중앙 탑재 영역(5a)과, 주변부에 대응한 주변 탑재 영역(5b)으로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는
    정전 흡착 전극.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 분할된 탑재면(5a, 5b)의 각각이 정전 흡착면인 것을 특징으로 하는
    정전 흡착 전극.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 분할된 탑재면(5a, 5b)의 각각이 서로 독립하여 정전 흡착 기능을 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는
    정전 흡착 전극.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 중앙 탑재 영역(5a)에는 복수의 볼록부(50)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    정전 흡착 전극.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 중앙 탑재 영역(5a)에는 복수의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    정전 흡착 전극.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 주변 탑재 영역(5b)에는 단차부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    정전 흡착 전극.
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