KR100978957B1 - 기판 탑재대 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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요시히코 사사키
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판을 탑재했을 때에 기판의 이면에 상처가 나는 것을 방지한다.
본 발명에 따른 기판 탑재대는, 기재(基材)(110)와, 기재 상에 형성되고, 기판 G가 탑재되는 유전성 재료층(120)과, 유전성 재료층 상에 형성된 복수의 볼록부(142)를 구비하며, 상기 각 볼록부(142)는 기판 G와의 접촉 부분인 상부(144)를 기판 G보다도 낮은 경도의 재료로 구성하였다.

Description

기판 탑재대 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE MOUNTING STAGE AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 플랫 패널 디스플레이(FPD) 제조용의 유리 기판 등의 기판을 탑재하는 기판 탑재대 및 이 기판 탑재대를 사용하여 기판에 대해 드라이 에칭 등의 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
예컨대 FPD 제조 프로세스에 있어서는, 피처리 기판인 유리 기판에 대하여, 드라이 에칭이나 스퍼터링, CVD(화학 기상 성장) 등의 플라즈마 처리가 다용되고 있다. 이러한 플라즈마 처리는, 예컨대 처리실(챔버) 내에 한 쌍의 평행 평판 전극(상부 전극 및 하부 전극)을 구비하는 기판 처리 장치에 의해서 행해진다.
구체적으로는 처리실 내에 기판 탑재대를 겸하여 하부 전극으로서 기능하는 서셉터 상에 예컨대 피처리 기판을 탑재하고, 처리실 내에 처리 가스를 도입함과 아울러, 상기 전극의 적어도 한쪽에 고주파 전력을 인가해서 전극 사이에 고주파 전계를 형성하고, 이 고주파 전계에 의해 처리 가스의 플라즈마를 형성함으로써, 상기 피처리 기판에 대한 플라즈마 처리가 행하여진다.
이러한 탑재대는, 예컨대 알루미늄으로 이루어지는 기재(基材)와, 이 기재 상에 형성된 유전성 재료층으로서 예컨대 Al2O3 용사막(溶射膜)으로 이루어지는 절연층을 구비한다. 이 절연층 중에는 전극판이 내장되고, 이 전극판에 고전압을 인가시킴으로써 탑재대 상에 발생하는 쿨롱력에 의해서 피처리 기판을 흡착 유지할 수 있게 되어 있다. 또한, 이러한 절연층의 내(耐)에칭성을 높이기 위해서, 상기 절연층의 표면 전체를 수지로 피복하는 경우도 있다(예컨대 특허 문헌 1, 2 참조).
그런데, 탑재대의 표면은 실제로는 완곡면으로 되어 있기 때문에, 탑재대 상에 피처리 기판을 면 접촉으로 탑재시키면, 극간을 생성하여 플라즈마 처리에 의해서 부착물이 퇴적되기 쉬워진다. 이 때문에, 부착물이 피처리 기판과 접촉하여 에칭 불균일이 발생하거나, 부착물에 의해서 피처리 기판이 탑재대 상에 달라붙거나 한다고 하는 문제가 있다. 이것을 방지하기 위해서, 종래, 탑재대의 표면에는 복수의 볼록부가 형성되고, 피처리 기판을 점접촉으로 탑재할 수 있는 것이 알려져 있다(예컨대 특허 문헌 3 참조).
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제9-298190호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 2003-7812호 공보
[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 2002-313898호 공보
그러나, 탑재대의 표면에 복수의 볼록부를 형성하면, 탑재대 상에 피처리 기판을 흡착 유지시켰을 때에, 피처리 기판의 이면(裏面)이 볼록부와의 접촉으로 상처가 나는 경우가 있다. 예컨대 탑재대의 표면의 볼록부가 Al2O3 용사막에 의해서 형성되어 있고, 그러한 탑재대에 FPD용의 유리 기판을 탑재하는 경우, 볼록부를 구성하는 Al2O3의 경도(비커스 경도)는 Hv1000 정도로 매우 딱딱하고, 일반적인 유리 기판의 경도(Hv600 정도)보다도 높다. 이러한 유리 기판을 탑재대에 정전 흡착시키면, 유리 기판의 이면에 탑재대의 볼록부가 접촉되어 상처가 날 개연성이 높다.
또한, 탑재대의 표면의 볼록부가 세라믹으로 구성되는 것도 있는데(예컨대 특허 문헌 3), 이 세라믹은 일반적으로 상기 Al2O3 이상의 경도를 갖기 때문에, 세라믹으로 이루어지는 볼록부에 대해서도 유리 기판의 이면에 상처를 입힐 개연성이 높다.
그래서, 본 발명은, 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 기판을 탑재했을 때에 기판의 이면에 상처를 내는 것을 방지할 수 있는 기판 탑재대 및 기판 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 임의의 관점에 따르면, 기판 처리 장치에서 처리하는 기판을 탑재하는 기판 탑재대로서, 기재와, 상기 기재 상에 형성되고, 상기 기판이 탑재되는 유전성 재료층과, 상기 유전성 재료층 상에 형성된 복수의 볼록부를 구비하되, 상기 각 볼록부는 적어도 상기 기판과의 접촉 부분을 상기 기판보다도 낮은 경도의 재료로 구성한 것을 특징으로 하는 기판 탑재대가 제공된다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 관점에 따르면, 기판에 대하여 소정의 처리를 실시하는 처리실을 구비하는 기판 처리 장치로서, 상기 처리실 내에 마련되고, 상기 기판이 탑재되는 기판 탑재대와, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 가스 공급 수단과, 상기 처리실 내를 배기하는 배기 수단을 구비하되, 상기 기판 탑재대는, 기재와, 상기 기재 상에 형성되고, 상기 기판이 탑재되는 유전성 재료층과, 상기 유전성 재료층 상에 형성된 복수의 볼록부를 구비하며, 상기 각 볼록부는, 적어도 상기 기판과의 접촉 부분을 상기 기판보다도 낮은 경도의 재료로 구성한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치가 제공된다.
이러한 본 발명에 의하면, 상기 각 볼록부는, 적어도 상기 기판과의 접촉 부분을 상기 기판보다도 낮은 경도의 재료로 구성하기 때문에, 유전성 재료층 상에 기판을 탑재했을 때에 기판의 이면에 상처를 내는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 각 볼록부의 상부를 상기 기판보다도 낮은 경도의 재료로 구성하도록 하여도 되고, 상기 각 볼록부의 전부를 상기 기판보다도 낮은 경도의 재료로 구성하도록 하여도 된다. 어느 경우에도, 기판과의 접촉 부분을 기판보다도 낮은 경도의 재료로 구성할 수 있다.
또한, 상기 유전성 재료층은, 하부 유전성 재료층과 상부 유전성 재료층 사이에, 상기 기판을 상기 유전성 재료층 상에 정전 흡착시키기 위한 도전층을 형성하여 이루어지게 하더라도 좋다. 이것의 의해, 유전성 재료층은, 그 상면에 기판을 정전 흡착시킬 수 있어, 그 때에 기판의 이면과 볼록부가 접촉하더라도, 그 접촉 부분이 기판보다도 낮은 경도의 재료로 구성되기 때문에, 기판의 이면에 상처를 내는 것을 방지할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 관점에 따르면, 기판 처리 장치에서 처리하는 기판을 탑재하는 기판 탑재대로서, 기재와, 상기 기재 상에 형성되고, 하부 유전성 재료층과 상부 유전성 재료층 사이에 상기 기판을 상기 상부 유전성 재료층 상에 정전 흡착시키기 위한 도전층을 갖는 유전성 재료층과, 상기 상부 유전성 재료층 상에 형성된 복수의 볼록부와, 상기 상부 유전성 재료층 상의 둘레(周緣)에, 상기 볼록부가 형성되는 영역의 주위를 둘러싸도록 형성된 스테이지부를 구비하되, 상기 각 볼록부와 상기 스테이지부는 적어도 상기 기판과의 접촉 부분을 상기 기판보다도 낮은 경도의 재료로 구성한 것을 특징으로 하는 기판 탑재대가 제공된다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 관점에 따르면, 기판 처리 장치에서 처리하는 기판을 탑재하는 기판 탑재대로서, 기재와, 상기 기재 상에 형성되고, 하부 유전성 재료층과 상부 유전성 재료층 사이에 상기 기판을 상기 상부 유전성 재료층 상에 정전 흡착시키기 위한 도전층을 갖는 유전성 재료층과, 상기 상부 유전성 재료층 상에 형성된 복수의 볼록부와, 상기 상부 유전성 재료층 상의 둘 레에, 상기 볼록부가 형성되는 영역의 주위를 둘러싸도록 형성된 스테이지부와, 상기 하부 유전성 재료층과, 상기 상부 유전성 재료층 상에 정전 흡착되는 상기 기판의 이면과의 사이에 가스를 공급하기 위한 가스 유로와, 상기 유전성 재료층에 형성되고, 상기 가스 유로로부터의 가스를 상기 기판의 이면으로 안내하는 복수의 가스 구멍을 구비하되, 상기 각 볼록부는 적어도 상기 기판과의 접촉 부분을 상기 기판보다도 낮은 경도의 재료로 구성한 것을 특징으로 하는 기판 탑재대가 제공된다.
이러한 본 발명에 의하면, 상술한 볼록부뿐만 아니라, 스테이지부에 대해서도 기판과의 접촉 부분을 기판보다도 낮은 경도의 재료로 구성하기 때문에, 유전성 재료층 상의 볼록부와 스테이지부 상에 기판을 탑재했을 때에, 기판의 이면의 주연부에 대해서도 상처를 내는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 스테이지부의 기판 접촉 부분을 구성하는 재료와, 상기 각 볼록부의 기판 접촉 부분을 구성하는 재료는 동일한 재료로 구성하여도 좋고, 또한 다른 재료로 구성하여도 좋다. 이들 기판 접촉부를 기판보다도 낮은 경도의 재료로 구성하고 있으면, 기판의 이면에 상처를 내는 것을 방지할 수 있는 때문이다. 이 경우, 상기 스테이지부의 기판 접촉 부분을 구성하는 재료로서는, 상기 각 볼록부의 기판 접촉 부분을 구성하는 재료보다도 경도가 높은 것을 사용하도록 하더라도 좋다. 이에 따라, 상기 유전성 재료층 위에 기판이 정전 흡착되었을 때에, 기판과 스테이지부의 밀착성을 보다 높일 수 있다. 이에 따라, 예컨대 기판의 이면에 공급되는 가스의 압력을 높게 할 수 있고, 그렇게 하더라도 가스가 기판과 스테이지부 사이로부터 새는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 각 볼록부는 격자 형상으로 배열되고, 상기 가스 구멍은 상기 각 볼록부의 주위에 각각 상기 복수의 가스 구멍이 배치되도록 배열하게 하더라도 좋다. 이에 따라, 기판의 이면이 각 볼록부의 기판 접촉 부분과 접촉할 때의 접촉 압력의 편차를 억제할 수 있다. 이것에 의해, 기판의 이면 전체에 걸쳐 보다 확실히 상처가 나는 것을 방지할 수 있다.
또, 상술한 기판은, 예컨대 플랫 패널 디스플레이 제조용의 유리 기판이며, 상기 기판보다도 낮은 경도의 재료는, 예컨대 알루미늄 또는 수지이다. 알루미늄 또는 수지는, 일반적으로 유리 기판보다도 경도가 낮기 때문에, 유리 기판의 이면과 접촉했다고 하더라도 상처가 나기 어렵게 된다.
본 발명에 의하면, 기판을 탑재했을 때에 기판의 이면에 상처가 나는 것을 방지할 수 있는 기판 탑재대 및 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복설명을 생략한다.
(기판 탑재대)
우선, 본 발명의 실시예 1에 따른 기판 탑재대에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 실시예에 따른 기판 탑재대로서의 서셉터의 단면도이고, 도 2는 그 서셉터를 위쪽에서 본 도면이다. 도 1은 도 2에 나타내는 P1-P1' 단면도에 상당한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 따른 기판 탑재대인 서셉터(100)는, 기재(基材)(110)와, 기재(110) 상에 절연층으로서 마련된 유전성 재료층(120)을 갖는다. 또, 기재(110)의 측면은 전체 주위에 걸쳐, 절연 부재(112)로 덮어져 있다. 기재(110)는, 유전성 재료층(120)을 지지하는 것으로서, 예컨대 알루미늄 등의 금속이나 카본과 같은 도전체로 구성되어 있다.
또한, 유전성 재료층(120)은, 유전성 재료라면 어떠한 종류의 재료이더라도 좋고, 또한 고절연성 재료뿐만 아니라 전하의 이동을 허용하는 정도의 도전성을 갖는 것을 포함한다. 이러한 유전성 재료층(120)으로서는, Al2O3, Zr2O3, Si3N4 등의 절연 재료를 들 수 있다. 유전성 재료층(120)은 SiC과 같이 어느 정도의 도전성을 갖는 것으로 구성하더라도 좋고, 또한 내구성 및 내식성의 관점에서 세라믹으로 구성하더라도 좋다. 이러한 유전성 재료층(120)은 용사(溶射)에 의해 형성하더라도 좋고, 또한 그 용사 후에 연마에 의해서 표면을 평활화하더라도 좋다.
또, 기재(110)와 유전성 재료층(120)의 열팽창률의 차에 의한 열응력을 완화할 목적으로, 기재(110)와 유전성 재료층(120) 사이에 이들의 중간의 열팽창률을 가지는 재질로 이루어지는 1층 이상의 중간층을 마련하도록 하더라도 좋다.
유전성 재료층(120)은 정전 전극층으로서 기능하는 도전층(130)이 내장되어 있다. 이 도전층(130)에 고전압을 인가시킴으로써, 유전성 재료층(120)은 그 표면에 발생하는 쿨롱력에 의해서 기판 G를 흡착 유지하는 정전 척으로서 기능시킬 수 있다. 이러한 유전성 재료층(120)은, 예컨대 서셉터(100)의 기재(110) 상에, 하부 유전성 재료층, 정전 전극층, 상부 유전성 재료층을 이 순서대로 적층함으로써 구성된다.
유전성 재료층(120)의 도전층(130)에는, 직류(DC) 전원(132)이 스위치(134)를 거쳐서 전기적으로 접속되어 있다. 스위치(134)는, 예컨대 도전층(130)에 대하여 DC 전원(132)과 그라운드 전위를 전환하도록 되어 있다.
스위치(134)가 DC 전원(132)쪽으로 전환하면, DC 전원(132)으로부터의 DC 전압이 도전층(130)에 인가된다. 이 DC 전압이 정극성의 전압인 경우, 기판 G의 상면에는 부(負)의 전하(전자, 부(負)이온)가 끌어당겨지도록 하여 축적된다. 이에 따라, 기판 G 상면의 부의 면 전하와 도전층(130)과의 사이에 기판 G 및 상부 유전성 재료층을 사이에 두고 서로 끌어당기는 정전 흡착력 즉 쿨롱력이 작용하여, 이 정전 흡착력으로 기판 G는 서셉터(100) 상에 흡착 유지된다. 스위치(134)가 그라운드쪽으로 전환하면, 도전층(130)이 제전(除電)되고, 이에 따라 기판 G도 제전되어, 상기 쿨롱력 즉 정전 흡착력이 해제된다.
유전성 재료층(120)의 상면, 즉 기판 G를 유지하는 쪽의 면에 상당하는 기판 유지면에는, 그 위쪽으로 돌기하는 복수의 볼록부(142)가 배열하여 형성되어 있다. 이들 볼록부(142)가 형성되는 영역(볼록부 형성 영역)(140)의 주위에는, 볼록부 형성 영역(140)을 둘러싸도록, 유전성 재료층(120)의 상면의 둘레를 따라 스테이지부(제방부)(122)가 형성되어 있다. 스테이지부(122)의 높이는, 볼록부(142)의 높이와 거의 동일하거나 또는 볼록부(142)의 높이보다도 약간 높게 형성되어 있다.
유전성 재료층(120)의 볼록부(142)는, 도 2에 도시하는 바와 같이 유전성 재료층(120) 상의 볼록부 형성 영역에 똑같이 분포하여 형성되어 있다. 기판 G는 예컨대 도 1에 도시하는 바와 같이 스테이지부(122)와 볼록부(142)의 위에 탑재된다. 이것에 의해, 볼록부(142)는, 서셉터(100)와 기판 G와의 사이를 이격하는 스페이서로서 기능하고, 서셉터(100) 상에 부착된 부착물이 기판 G에 악영향을 미치게 하는 것이 방지된다.
또, 볼록부(142)는 그 높이가 50∼100㎛인 것이 바람직하다. 서셉터(100) 상에 부착되는 부착물의 양을 고려하면, 볼록부(142)의 높이를 50㎛ 이상으로 함으로써 부착물이 기판 G에 악영향을 미치게 하는 것을 충분히 방지할 수 있는 때문이다. 한편, 높이가 100㎛을 넘으면 볼록부(142)의 강도가 저하하거나, 기판 G의 에칭 레이트가 저하한다고 한 문제나, 후술하는 바와 같이 볼록부(142)를 용사로 형성하는 경우에 용사 시간이 길어진다고 하는 문제도 있다. 또한, 볼록부(142)의 직경은 0.5∼1㎜인 것이 바람직하다. 각 볼록부(142)의 간격은 0.5∼30㎜인 것이 바람직하고, 5∼10㎜인 것이 보다 바람직하다. 볼록부(142)의 배열 패턴으로서는, 도 2에 도시하는 바와 같이 격자 배열이더라도 좋으며, 또한 이것에 한정되는 것이 아니다.
이러한 볼록부(142)는, 유전성 재료층(120)과 마찬가지로, Al2O3, Zr2O3, Si3N4 등의 절연 재료로 구성된다. 또한, 세라믹으로 구성하더라도 좋다. 이러한 볼록부(142)는 용사에 의해 형성하더라도 좋다. 또, 볼록부(142)는 유전성 재료층(120)과의 밀착성을 높게 하기 위해서, 유전성 재료층(120)과 동일한 재료로 구성하는 것이 바람직하다.
이와 같이 유전성 재료층(120)에 볼록부(142)를 형성하면, 유전성 재료층(120) 상에 기판 G를 흡착 유지시켰을 때에, 기판 G의 이면을 볼록부(142)와의 접촉으로 상처가 나게 되는 경우가 있다. 예컨대 볼록부(142)를 Al2O3 용사막으로 형성하고, 기판 G이 유리 기판인 경우, 볼록부(142)를 구성하는 Al2O3의 경도(비커스 경도)는 Hv1000 정도로 매우 딱딱하고, 일반적인 유리 기판의 경도(Hv600 정도)보다도 높다. 이러한 유리 기판을 유전성 재료층(120) 상에 정전 흡착시키면, 유리 기판의 이면에 볼록부(142)가 접촉하여 상처가 날 개연성이 높다.
또한, 볼록부(142)는 세라믹으로 구성하더라도 좋지만, 이 세라믹은 일반적으로 상기 Al2O3 이상의 경도를 갖기 때문에, 세라믹으로 이루어지는 볼록부(142)에 대해서도 유리 기판의 이면에 상처가 날 개연성이 높다.
그래서, 본 발명에서는, 유전성 재료층 상의 볼록부의 적어도 기판 G와의 접촉 부분을 기판 G보다도 경도가 낮은 재료로 구성한다. 이에 따라, 기판을 탑재할 때에 기판의 이면에 상처가 나는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로는 예컨대 도 1 에 도시하는 바와 같이, 기판 G와의 접촉 부분인 볼록부(142)의 상부(144)를 기판 G보다도 낮은 경도의 재료로 구성한다. 또, 볼록부(142) 전체를 기판 G보다도 낮은 경도의 재료로 구성하더라도 좋다.
예컨대 기판 G가 유리 기판인 경우, 볼록부(142)의 상부(144) 또는 볼록부(142) 전체를 구성하는 저경도 재료로서 수지나 알루미늄을 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예컨대 볼록부(142)를 Al2O3으로 구성하는 경우에도, 그 상부(144)는 수지 또는 알루미늄으로 구성한다. 알루미늄 또는 수지는, 일반적으로 유리 기판보다도 경도가 낮기 때문에, 유리 기판의 이면과 접촉했다고 하여도 상처가 나기 어렵게 된다. 이러한 수지로서는, 예컨대 테프론(등록 상표) 등을 들 수 있다. 또, 저경도 재료로서는, 상기한 것에 한정되는 것이 아니다. 그 외의 저경도 재료로서는, 예컨대 실리콘 수지, 에폭시, 폴리이미드 등을 들 수 있다.
또한, 볼록부(142)의 상부(144)의 형상은 원주 또는 각 기둥(角柱)으로 하여도 좋고, 또한 곡면 형상이나 반구 형상으로 형성하더라도 좋다. 볼록부(142)의 상부(144)의 형상을 곡면 형상이나 반구 형상으로 형성함으로써, 기판 G와 점 접촉시킬 수 있기 때문에, 볼록부(142)와 기판 G와의 접촉 부분에 부착물이 매우 부착되기 어렵게 할 수 있다.
(유전성 재료층 상의 볼록부의 형성 방법)
다음에, 서셉터(100)의 유전성 재료층(120) 상에 상술한 바와 같은 볼록 부(142)를 형성하는 방법에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 3a, 도 3b는 서셉터의 유전성 재료층 상에 볼록부를 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3a는 볼록부(142)의 하부(143)가 형성된 상태를 도시하는 도면이고, 도 3b는 볼록부(142)의 하부(143) 위에 상부(144)의 저경도 재료층을 형성하고 있는 상태를 도시하는 도면이다. 여기서는, Al2O3 용사막으로 구성된 유전성 재료층(120) 상에, Al2O3 용사에 의해서 볼록부(142)의 하부(볼록부 본체)(143)와 상부(볼록부 상측 표면)(144)를 형성하는 경우를 예로 든다.
우선, 도 3a에 도시하는 바와 같이 적층 형성한 유전성 재료층(120) 상에 볼록부(142)의 하부(143)를 Al2O3 용사에 의해서 형성한다. 구체적으로는 예컨대 기재(110)의 상면에 유전성 재료층(120)을 적층 형성한 것을 준비한다. 이 유전성 재료층(120)은, 예컨대 Al2O3를 용사하여, 용사 후의 표면을 예컨대 문형 연마기 등의 연마 수단을 이용하여 기계 연마해서 균일하게 평활화한다. 이어서, 평활화된 유전성 재료층(120)의 주연부를 남기고, 내측을 예컨대 문형 절삭기 등의 절삭 수단을 이용하여 절삭 가공한다. 이 절삭 가공에 의해, 유전성 재료층(120)의 중앙부가 절삭되어 상기 볼록부 형성 영역(140)을 구성하는 오목부가 형성되어 오목부의 바닥에 기준면이 노출됨과 아울러, 유전성 재료층(120)의 둘레에 스테이지부(122)가 형성된다.
계속해서, 유전성 재료층(120) 상에 예컨대 복수의 볼록부(142)의 사이즈와 배치에 대응하는 복수의 관통 구멍(개구 패턴)이 형성된 마스크 부재(개구판)를 세 트하고, 마스크 부재 위로부터 예컨대 용사 건에 의해 Al2O3를 용사함으로써, 마스크 부재의 관통 구멍 내에 볼록부(142)의 하부(143)를 형성한다.
또, 용사 건에 의한 Al2O3의 용사에 앞서, 마스크 부재를 세트한 상태로 블래스트 처리를 행하고, 마스크 부재의 관통 구멍 내에 노출한 유전성 재료층(120)의 평활 표면을 조면화하도록 하더라도 좋다. 이에 따라, Al2O3의 용사 시에 앵커 효과를 갖게 할 수 있기 때문에, 용사 형성되는 볼록부(142)의 하부(143)를 유전성 재료층(120)에 견고하게 접합시킬 수 있다.
그리고, 이 마스크 부재를 분리하는 것에 의해, 도 3a에 나타내는 상태로 된다. 또, Al2O3를 용사하여 볼록부(142)의 하부(143)를 형성할 때에는, 볼록부(142)의 하부(143)의 높이가 스테이지부(122)의 상면보다도 낮아지도록 해 놓는다. 이것은 후술하는 이후의 공정에서 볼록부(142)의 하부(143) 위에, 상부(144)의 저경도 재료층을 형성하기 위해서이다.
다음에, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 볼록부(142)의 하부(143) 위에 상부(144)의 저경도 재료층을 형성한다. 유전성 재료층(120) 상에, 예컨대 볼록부(142)의 하부(143)를 형성했을 때와 동일한 개구 패턴이 형성된 마스크 부재(개구판)(150)를, 각 볼록부(142)의 하부(143)와 마스크 부재(150)의 관통 구멍이 각각 대향하도록 세트한다.
그리고, 마스크 부재(150) 위로부터 예컨대 기판 G보다도 경도가 낮은 저경도 재료(예컨대 수지나 알루미늄)를 용사 건(152)에 의해 용사함으로써, 마스크 부 재(150)의 관통 구멍 내의 볼록부(142)의 하부(143) 위에 상부(144)의 저경도 재료층을 형성한다. 또, 볼록부(142)의 하부(143)의 정상면은 Al2O3의 용사가 쏘이게 되는 표면으로서 조면화되어 있기 때문에, 그 위에 저경도 재료를 용사함으로써, 볼록부(142)의 하부(143)의 정상면과 그 위에 용사 형성되는 상부(144)의 저경도 재료층을 견고하게 접합시킬 수 있다.
또, 유전성 재료층(120) 상에 볼록부(142)를 형성하는 방법에 대해서는, 상술한 방법에 한정되는 것이 아니다. 예컨대 우선 도 4a에 도시하는 바와 같이 유전성 재료층(120)의 볼록부 형성 영역(140)에 저경도 재료를 용사하여 저경도 재료층(146)을 미리 형성해 놓고, 다음에 도 4b에 도시하는 바와 같이 예컨대 문형 절삭기 등의 절삭 수단(154)을 이용하여 볼록부(142)와 스테이지부(122) 이외의 부분을 절삭함으로써, 볼록부(142)와 스테이지부(122)를 형성하도록 하더라도 좋다. 이것에 의해, 볼록부(142)의 하부(143)와, 상부(144)의 저경도 재료층을 한번에 형성할 수 있다. 또한, 볼록부(142)의 상부(144)의 저경도 재료층은 녹여 붙임으로써 형성하더라도 좋다.
(기판 처리 장치)
다음에, 본 발명의 기판 탑재대를 적용한 실시예 2에 따른 기판 처리 장치에 대하여 설명한다. 여기서는, 상술한 바와 같은 기판 탑재대로서의 서셉터(100)를 구체적으로 기판 처리 장치의 일례인 플라즈마 처리 장치에 적용한 경우에 대하여 설명한다. 도 5는 본 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 나타내는 단면도이다. 도 6a는 본 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 적용한 서셉터를 위쪽에서 본 도면이고, 도 6b는 서셉터 상의 유전성 재료층의 단면도이다. 도 6b는 도 6a에 나타내는 P2-P2' 단면도에 상당한다.
도 5에 나타내는 플라즈마 처리 장치(200)는, FPD용 유리 기판 G에 대하여 에칭이나 성층 등의 소정의 플라즈마 처리를 실시하기 위한 기판 처리 장치이며, 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 처리 장치로서 구성되어 있다. 여기서, FPD로서는, 액정 모니터(LCD), 일렉트로루미넨스(Electro Luminescence ; EL) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등이 예시된다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(200)는, 예컨대 표면이 양극 산화 처리(알루마이트 처리)된 알루미늄으로 이루어지는 대략 각기둥 형상의 처리 용기로 이루어지는 처리실(202)을 구비한다. 처리실(202)은 그라운드에 접지되어 있다. 처리실(202) 내의 바닥부에는, 절연 부재로 구성되는 베이스 부재(104)를 거쳐서 상술한 서셉터(100)가 유리 기판 G를 탑재하는 기판 탑재대로서 배치되어 있다. 또한, 서셉터(100)의 주위를 둘러싸도록, 예컨대 세라믹이나 석영의 절연 부재로 이루어지는 직사각형 프레임 형상의 외부 프레임부(106)가 배치된다. 서셉터(100)는, 직사각형의 유리 기판 G를 정전 유지하는 기판 유지 기구로서 기능하고, 직사각형의 유리 기판 G에 대응한 직사각형 형상으로 형성된다.
또한, 본 실시예에 따른 서셉터(100)는 그 기재(110)에 고주파 전력이 공급되는 것에 의해 하부 전극으로서 기능한다. 서셉터(100)의 위쪽에는, 서셉터(100) 와 평행하게 대향하도록, 상부 전극으로서 기능하는 샤워 헤드(210)가 대향 배치되어 있다. 샤워 헤드(210)는 처리실(202)의 상부에 지지되어 있고, 내부에 버퍼실(222)을 가짐과 아울러, 서셉터(100)와 대향하는 하면에는 처리 가스를 토출하는 다수의 토출 구멍(224)이 형성되어 있다. 이 샤워 헤드(210)는 그라운드에 접지되어 있고, 서셉터(100)와 함께 한 쌍의 평행 평판 전극을 구성하고 있다.
샤워 헤드(210)의 상면에는 가스 도입구(226)가 마련되고, 가스 도입구(226)에는 가스 도입관(228)이 접속되어 있다. 가스 도입관(228)에는, 개폐 밸브(230), 매스 플로우 콘트롤러(MFC)(232)를 거쳐서 처리 가스 공급원(234)이 접속되어 있다.
처리 가스 공급원(234)으로부터의 처리 가스는, 매스 플로우 콘트롤러(MFC)(232)에 의해서 소정의 유량으로 제어되어, 가스 도입구(226)를 통해 샤워 헤드(210)의 버퍼실(222)에 도입된다. 처리 가스(에칭 가스)로서는, 예컨대 할로겐계의 가스, O2 가스, Ar 가스 등, 통상 이 분야에서 이용되는 가스를 이용할 수 있다.
처리실(202)의 측벽에는 기판 반입출구(204)를 개폐하기 위한 게이트 밸브(206)가 마련되어 있다. 또한, 처리실(202)의 측벽의 아래쪽에는 배기구가 마련되고, 배기구에는 배기관(208)을 거쳐서 진공 펌프(도시하지 않음)를 포함하는 배기 장치(209)가 접속된다. 이 배기 장치(209)에 의해 처리실(202)의 실내를 배기함으로써, 플라즈마 처리 중에 처리실(202) 내를 소정의 진공 분위기(예를 들면 10mTorr=약 1.33㎩)로 유지할 수 있다.
도 5에 나타내는 서셉터(100)에는, 정합기(162)를 거쳐서 고주파 전원(164)의 출력 단자가 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 전원(164)의 출력 주파수는, 예를 들면 13.56㎒로 선택된다. 고주파 전원(164)으로부터의 고주파 전력이 서셉터(100)에 인가됨으로써, 서셉터(100)에 탑재된 유리 기판 G 위에는 처리 가스의 플라즈마가 생성되어, 소정의 플라즈마 에칭 처리가 유리 기판 G에 실시된다.
도 5에 나타내는 서셉터(100)의 내부에는 냉매 유로(170)가 마련되어 있고, 칠러 장치(도시하지 않음)으로부터 소정의 온도로 조정된 냉매가 냉매 유로(170)를 흐르게 되어 있다. 이 냉매에 의해서, 서셉터(100)의 온도를 소정의 온도로 조정할 수 있다.
또한, 이 서셉터(100)에는 유전성 재료층(120)의 기판 유지면과 유리 기판 G의 이면과의 사이에 열 전도 가스(예컨대 He 가스)를 소정의 압력으로 공급하는 열 전도 가스 공급 기구를 구비한다. 열 전도 가스 공급 기구는 열 전도 가스를 서셉터(100) 내부의 가스 유로(180)를 거쳐서 유리 기판 G의 이면에 소정의 압력으로 공급하게 되어 있다. 예컨대 도 6a, 도 6b에 도시하는 바와 같이, 서셉터(100)의 유전성 재료층(120)에는 다수의 가스 구멍(182)이 배열하여 마련되어 있고, 이들 가스 구멍(182)은 상기 가스 유로(180)에 연통되어 있다. 또, 가스 구멍(182)의 배열 패턴은 도 6a에 나타내는 것에 한정되는 것이 아니다. 예컨대 도 2에 나타내는 바와 같이 배열하고 있는 볼록부(142)의 외주를 둘러싸도록 배열시키더라도 좋다.
도 6b에 나타내는 서셉터(100)는, Al2O3 용사막으로 구성된 유전성 재료층(120) 상에, 이것과는 별개의 재질 예컨대 세라믹에 의해 볼록부(142)의 하부(143)를 구성한 것이다. 볼록부(142)의 상부(144)는 유리 기판 G보다도 낮은 경도를 갖는 저경도 재료 예컨대 알루미늄으로 구성하고 있다. 이와 같이, 유전성 재료층(120), 볼록부(142)의 하부(143), 볼록(142)의 상부(144)는 각각 다른 재료로 구성하도록 하더라도 좋다. 또한, 도 6b에 도시하는 바와 같이 볼록부(142)의 상부(144)는 곡면으로 되도록 구성하더라도 좋다.
이러한 구성의 플라즈마 처리 장치(200)에 있어서는, 유리 기판 G는 도시하지 않는 반송 아암 등에 의해 게이트 밸브(206)로부터 반입되고, 서셉터(100) 상에 탑재된다. 이렇게 하면, 도전층(130)에 고전압이 인가됨과 아울러, 열 전도 가스가 가스 구멍(182)을 거쳐서 유리 기판 G의 이면에 공급된다. 이에 따라, 유리 기판 G는 서셉터(100) 상에 소정의 흡착력으로 유지되고, 이 상태로 유리 기판 G에 플라즈마 처리가 실시된다. 이 때, 유리 기판 G의 이면에는, 유전성 재료층(120) 상의 볼록부(142)의 상부(144)가 접촉되지만, 상부(144)는 유리 기판 G보다도 경도가 낮은 알루미늄으로 구성되어 있기 때문에, 유리 기판 G의 이면에 상처가 나는 것을 방지할 수 있다.
또한, 유리 기판 G의 플라즈마 처리가 반복되는 것에 의해, 유전성 재료층(120)의 표면에 부착물이 축적되지만, 볼록부(142)가 스페이서의 역할을 하기 때문에, 부착물이 유리 기판 G에 접촉되기 어렵다. 따라서, 유리 기판 G에 서셉 터(100)와 접촉하는 부분 및 부착물과 접촉하는 부분이 생겨 에칭 불균일이 발생하거나, 정전 흡착을 해제한 후에도 유리 기판 G가 서셉터(100)에 고착되거나 하는 문제를 방지할 수 있다.
또한, 도 6a에 도시하는 바와 같이, 각 볼록부(142)를 격자 형상으로 배열하고, 열 전도 가스의 가스 구멍(182)은 상기 각 볼록부(142)의 주위에 각각 상기 복수의 가스 구멍(182)이 배치되도록 배열되기 때문에, 기판 G의 이면이 각 볼록부(142)의 상부(144)와 접촉할 때의 접촉 압력의 편차를 억제할 수 있다. 이에 따라, 기판 G의 이면 전체에 걸쳐 보다 확실하게 상처가 나는 것을 방지할 수 있다.
또, 상기 실시예 1, 2에서는, 기판 G와 접촉하는 부분으로서 볼록부(142)의 상부(144)를 기판 G보다도 낮은 경도의 재료로 구성한 것에 대하여 설명했지만, 유전성 재료층(120) 상의 스테이지부(122)의 상부도 기판 G와 접촉하기 때문에, 볼록부(142)뿐만 아니라, 스테이지부(122)의 하부에 대해서도 기판 G보다도 낮은 경도의 재료로 구성하더라도 좋다. 이에 따라, 유전성 재료층(120) 상의 볼록부(142)와 스테이지부(122) 위에 기판 G를 탑재했을 때에, 기판 G의 이면의 주연부에 대해서도 상처가 나는 것을 방지할 수 있다.
또한, 스테이지부(122)의 상부를 구성하는 재료와, 각 볼록부(142)의 상부(144)를 구성하는 재료는 동일한 재료로 구성하더라도 좋고, 또한 다른 재료로 구성하더라도 좋다. 이들 기판 접촉부를 기판 G보다도 낮은 경도의 재료로 구성하고 있으면, 기판 G의 이면에 상처가 나는 것을 방지할 수 있기 때문이다. 이 경우, 상기 스테이지부(122)의 상부를 구성하는 재료로서는, 각 볼록부(142)의 상 부(144)를 구성하는 재료보다도 경도를 높은 것을 사용하도록 하더라도 좋다. 이에 따라, 유전성 재료층(120) 상에 기판 G가 정전 흡착되었을 때에, 기판 G와 스테이지부(122)의 밀착성을 보다 높일 수 있다. 이에 따라, 예컨대 기판 G의 이면에 공급되는 열 전도 가스의 압력을 높게 할 수 있어, 이렇게 하여도 열 전도 가스가 기판 G와 스테이지부(122) 사이에서 새는 것을 방지할 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자라면, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 생각이 미칠 수 있는 것은 명백하며, 그것들에 관해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
예컨대 상기 실시예에서는, 본 발명을 적용 가능한 기판 처리 장치로서, 용량 결합형 플라즈마(CCP) 처리 장치를 예로 들어 설명했지만, 반드시 이것에 한정되는 것이 아니라, 저압으로 고밀도의 플라즈마 생성을 가능한 유도 결합 플라즈마(ICP) 처리 장치에 본 발명을 적용하더라도 좋다. 또한, 기타, 플라즈마 생성으로서 헬리콘파 플라즈마 생성, ECR(Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마 생성을 이용한 플라즈마 처리 장치 등에도 본 발명을 적용 가능하다.
(산업상이용가능성)
본 발명은 FPD 기판 등을 탑재하는 기판 탑재대 및 기판 처리 장치에 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 기판 탑재대로서의 서셉터의 구성을 나타내는 단면도,
도 2는 동 실시예에 따른 서셉터를 위쪽에서 본 도면,
도 3a는 서셉터의 유전성 재료층 상에 볼록부를 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 볼록부의 하부가 형성된 상태를 나타내는 것,
도 3b는 서셉터의 유전성 재료층 상에 볼록부를 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 볼록부의 상부를 형성하고 있는 상태를 나타내는 것,
도 4a는 서셉터의 유전성 재료층 상에 볼록부를 형성하는 다른 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 볼록부를 형성하기 전의 상태를 나타내는 것,
도 4b는 서셉터의 유전성 재료층 상에 볼록부를 형성하는 다른 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 볼록부를 형성하고 있는 상태를 나타내는 것,
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도,
도 6a는 동 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 적용한 서셉터의 부분을 위쪽에서 본 도면,
도 6b는 동 실시예에 있어서의 서셉터 상의 유전성 재료층의 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 서셉터 104 : 베이스 부재
106 : 외부 프레임부 110 : 기재
112 : 절연 부재 120 : 유전성 재료층
122 : 스테이지부 130 : 도전층
132 : DC 전원 134 : 스위치
140 : 볼록부 형성 영역 142 : 볼록부
143 : 볼록부의 하부 144 : 볼록부의 상부
146 : 저경도 재료층 150 : 마스크 부재
152 : 용사 건 154 : 절삭 수단
162 : 정합기 164 : 고주파 전원
170 : 냉매 유로 180 : 가스 유로
182 : 가스 구멍 200 : 플라즈마 처리 장치
202 : 처리실 204 : 기판 반입출구
206 : 게이트 밸브 208 : 배기관
209 : 배기 장치 210 : 샤워 헤드
222 : 버퍼실 224 : 토출 구멍
226 : 가스 도입구 228 : 가스 도입관
230 : 개폐 밸브 232 : 매스 플로우 콘트롤러
234 : 처리 가스 공급원 G : 기판

Claims (12)

  1. 삭제
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  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 기판 처리 장치에서 처리하는 기판을 탑재하는 기판 탑재대로서,
    기재와,
    상기 기재 상에 형성되고, 하부 유전성 재료층과 상부 유전성 재료층 사이에, 상기 기판을 상기 상부 유전성 재료층 상에 정전 흡착시키기 위한 도전층을 갖는 유전성 재료층과,
    상기 상부 유전성 재료층 상에 형성된 복수의 볼록부와,
    상기 상부 유전성 재료층 상의 둘레에, 상기 볼록부가 형성되는 영역의 주위를 둘러싸도록 형성된 스테이지부와,
    상기 하부 유전성 재료층과, 상기 상부 유전성 재료층 상에 정전 흡착되는 상기 기판의 이면과의 사이에 가스를 공급하기 위한 가스 유로와,
    상기 유전성 재료층에 형성되고, 상기 가스 유로로부터의 가스를 상기 기판의 이면에 안내하는 복수의 가스 구멍
    을 구비하되,
    상기 각 볼록부는 적어도 상기 기판과의 접촉 부분을 상기 기판보다 낮은 경도의 재료로 구성하고, 상기 스테이지부의 기판 접촉 부분을 구성하는 재료와, 상기 각 볼록부의 기판 접촉 부분을 구성하는 재료는 상이하며, 상기 스테이지부의 기판 접촉 부분을 구성하는 재료는 상기 각 볼록부를 구성하는 재료보다 경도가 높은 것을 특징으로 하는 기판 탑재대.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스테이지부의 기판 접촉 부분을 구성하는 재료는 상기 기판보다도 경도가 높은 것을 특징으로 하는 기판 탑재대.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 각 볼록부의 상부는 곡면 형상 또는 반구 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 탑재대.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 각 볼록부는 상부와 하부로 구성되며, 상기 상부와 상기 하부는 각각 상이한 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 탑재대.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록부는 Al2O3 및 알루미늄을 용사함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 탑재대.
  11. 기판에 대하여 소정의 처리를 실시하는 처리실을 구비하는 기판 처리 장치로서, 상기 처리실 내에 마련되고, 상기 기판이 탑재되는 기판 탑재대와, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 가스 공급 수단과, 상기 처리실 내를 배기하는 배기 수단을 구비하되, 상기 기판 탑재대는 청구항 6에 기재된 기판 탑재대인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판은 플랫 패널 디스플레이 제조용의 유리 기판이고,
    상기 기판보다 낮은 경도의 재료는 알루미늄 또는 수지인 것
    을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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