KR20020066198A - 기판지지대 및 그 제조방법과 처리장치 - Google Patents

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사토요시츠토무
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Abstract

플라즈마 처리장치는 처리용기내에 설치된 기판이 지지되는 서셉터를 갖추고 있다. 처리용기내에는 처리가스가 공급되고, 처리가스의 플라즈마가 생성되도록 되어 있다. 서셉터는 기재(基材) 위에 형성된 유전성 재료막과, 이 막 위에 형성된 복수의 凸부를 갖추고 있다. 서셉터의 凸부는 복수의 원형 개구를 갖는 개구판을 매개해서 유전성 재료막 위에 세라믹스를 용사(溶射)함으로써 형성된다.

Description

기판지지대 및 그 제조방법과 처리장치 {SUBSTRATE SUPPORTING TABLE, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME AND PROCESSING SYSTEM}
본 발명은 액정표시장치(LCD)용의 유리기판 등의 기판을 지지하는 기판지지대 및 그 제조방법, 나아가서는 기판지지대를 사용하여 기판에 대해 드라이 에칭(dry etching: 건식 에칭) 등의 처리를 실시하는 처리장치에 관한 것이다.
예컨대, LCD 제조프로세스에 있어서는, 피처리기판인 유리제의 LCD기판에 대해 드라이 에칭이나 스퍼터링, CVD(화학기상성장) 등의 플라즈마처리가 다용(多用)되고 있다.
이러한 플라즈마처리에 있어서는, 예컨대 처리용기내에 한쌍의 평행평판전극(상부 및 하부전극)을 배치하고, 하부전극으로서의 서셉터(지지대)에 피처리기판을 지지한다. 그리고, 처리가스를 처리용기내에 도입함과 더불어, 전극의 적어도 한쪽에 고주파를 인가하여 전극간에 고주파 전계를 형성한다. 이 고주파 전계에 의해 처리가스의 플라즈마를 형성하여 피처리기판에 대해 플라즈마처리를 실시한다. 이 때, 피처리기판은 서셉터 표면에 면접촉하도록 되어 있다.
그런데, 서셉터의 표면은 실제로는 완곡면으로 되어 있기 때문에, 기판과 서셉터 사이에는 부분적으로 미소한 간극(틈)이 생기고 있다. 한편, 플라즈마처리를 반복해서 행함으로써 서셉터 위에 부착물이 축적된다.
이 때, 도 8에 나타낸 바와 같이, 부착물(47)은 피처리기판(G)과 서셉터(50)의 간극을 메우도록 축적된다. 이 때문에, 피처리기판(G) 이면에 서셉터(50)가 직접 접촉하는 부분과, 부착물(47)을 매개해서 접촉하는 부분이 생겨 버린다. 이들 직접 접촉부분과 부착물(47)을 매개해서 접촉하는 부분의 열전도성이나 도전성의 상위에 의해, 피처리기판(G)에 에칭불균일(피처리기판(G)에 있어서 에칭속도가 높은 부분과 낮은 부분이 혼재하는 것을 말함)이 생기는 경우가 있다. 또, 이러한 부착물(47)의 존재에 의해 피처리기판(G)이 서셉터(50)에 흡착되어 버리는 경우도 있다.
그 때문에, 예컨대 일본 특개소 59-172237호 공보에 개시된 플라즈마 처리장치에 있어서는, 서셉터(시료 스테이지) 위면에 예컨대 원추모양의 복수의 凸부를 설치하고 있다. 그러나, 이 장치에서는, 서셉터와 돌기부가 일체물로 되어 있다. 이러한 凸부를 금속의 기계가공으로 균일하게 작성하는 것은, 기술적으로 곤란하며, 비용도 들고 시간도 걸린다.
또, 일본 특개소 60-261377호 공보에 개시된 정전척 및 그 제조방법에 있어서는, 정전전극을 피복하는 소성 세라믹 절연층의 표면에 凸모양의 패턴이 형성되어 있다.
또, 일본 특개평 8-70034호 공보에 개시된 정전력 저감을 위한 패턴이 부착된 서셉터에 있어서는, 서셉터 표면에 포토에칭에 의해 요철(凹凸)패턴을 형성하고 있다. 그에 따라, 정전력(고착력)을 저감하여, 플라즈마처리 후에 서셉터로부터 웨이퍼를 용이하게 분리할 수 있도록 되어 있다.
또, 일본 특개평 10-340896호 공보에 개시된 플라즈마 CVD장치용 서셉터 및 그 제조방법에 있어서는, 알루미늄 또는 알루미늄합금제의 서셉터의 표면을 쇼트 블라스트(shot blast)처리하여 요철부를 형성하고 있다. 더욱이, 화학연마, 전해연마 또는 버프(buff)연마에 의해 형성된 凸부의 급준(急峻)한 돌기부를 제거하고 있다.
그러나, 이들 종래기술은 모두 凸부의 상부가 평평하기 때문에, 플라즈마처리에 의해 발생한 티끌이 퇴적되기 쉽다는 결점이 있다.
그래서 본 발명은, 기판지지대의 표면에 부착물이 축적됨으로써 생기는 에칭불균일 등의 처리불균일이나, 기판지지대 위에 기판이 흡착되어 버리는 일 등의 문제를 방지하면서, 상술한 종래기술의 결점을 극복할 수 있는 기판지지대 및 그 제조방법, 그리고 그러한 기판지지대 서셉터를 사용한 처리장치를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.
도 1은 본 발명의 1실시형태에 따른 서셉터(기판지지대)를 포함하는 처리장치의 예로서의 플라즈마 에칭장치를 나타낸 단면도,
도 2는 도 1의 장치에서의 서셉터의 凸부의 형성방법을 설명하기 위한 단면도,
도 3은 본 발명의 서셉터에 부착물이 부착된 상태를 나타낸 단면도,
도 4는 정전척을 설치한 다른 실시형태에 따른 서셉터를 나타낸 단면도,
도 5a는 더욱 다른 실시형태에 따른 서셉터를 나타낸 단면도,
도 5b는 도 5a에 나타낸 서셉터의 부분 평면도,
도 6a는 다른 실시형태에 따른 서셉터를 나타낸 도면,
도 6b는 도 6a에 나타낸 서셉터의 부분 평면도,
도 7은 또 다른 실시형태에 따른 서셉터를 나타낸 평면도,
도 8은 종래의 서셉터 위에 부착물이 부착된 상태를 나타낸 단면도이다.
상기의 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 제1관점에 있어서는, 기판 표면에 유전성 재료막을 형성하는 공정과, 상기 유전성 재료막 위에 복수의 개구를 갖는 개구판을 매개해서 세라믹스(ceramics)를 용사(溶射)하여 세라믹스로 이루어진 복수의 凸부를 형성하는 공정을 구비한 기판지지대의 제조방법이 제공된다.
마찬가지의 관점으로부터는, 기판 위에 제1의 유전성 재료막을 형성하는 공정과, 상기 제1의 유전성 재료막 위에 도전막을 형성하는 공정, 상기 도전막 위에 제2의 유전성 재료막을 형성하는 공정 및, 상기 제2의 유전성 재료막 위에 복수의 개구를 갖는 개구판을 매개해서 세라믹스를 용사하여 세라믹스로 이루어진 복수의 凸부를 형성하는 공정을 구비한 기판지지대의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 제2관점에 있어서는, 기재와, 상기 기재 위에 형성된 유전성 재료막 및, 상기 유전성 재료막의 위에 용사에 의해 형성된 세라믹스로 이루어진 복수의 凸부를 구비한 기판지지대가 제공된다.
마찬가지의 관점으로부터는, 기재와, 상기 기재 위에 형성된 제1의 유전성 재료막, 상기 제1의 유전성 재료막 위에 형성된 도전막, 상기 도전막 위에 형성된 제2의 유전성 재료막 및, 상기 제2의 유전성 재료막 위에 용사에 의해 형성된 세라믹스로 이루어진 복수의 凸부를 구비한 기판지지대가 제공된다.
본 발명의 제3관점에 있어서는, 기판을 수용하는 처리용기와, 상기 처리용기내에 설치되어 상기 기판이 지지되는 기판지지대, 상기 처리용기내에 처리가스를 공급하는 가스공급수단 및, 상기 처리용기내를 배기하는 배기수단을 구비하고, 상기 기판지지대가 기재와, 상기 기재 위에 형성된 유전성 재료막 및, 상기 유전성 재료막의 위에 용사에 의해 형성된 세라믹스로 이루어진 복수의 凸부를 갖춘 처리장치가 제공된다.
마찬가지의 관점으로부터는, 기판을 수용하는 처리용기와, 상기 처리용기내에 설치되어 상기 기판이 지지되는 기판지지대, 상기 처리용기내에 처리가스를 공급하는 가스공급수단 및, 상기 처리용기내를 배기하는 배기수단을 구비하고, 상기 기판지지대가 기재와, 상기 기재 위에 형성된 제1의 유전성 재료막, 상기 제1의 유전성 재료막 위에 형성된 도전막, 상기 도전막 위에 형성된 제2의 유전성 재료막 및, 상기 제2의 유전성 재료막 위에 용사에 의해 형성된 세라믹스로 이루어진 복수의 凸부를 갖춘 처리장치가 제공된다.
이상의 경우에는, 유전성 재료막의 위에 세라믹스를 용사하여 凸부를 형성하므로, 기판지지대에 있어서 세라믹스로 이루어진 복수의 凸부를 용이하게 그리고똑같이 분포시킬 수 있다. 그리고, 이들 凸부가 스페이서의 역할을 담당하여, 기판지지대 위에 부착물이 축적되어도 부착물이 피처리기판에 접촉하기 어렵게 된다. 따라서, 피처리기판 이면에 부착물을 매개해서 기판지지대와 접촉하는 부분이 생기는 것에 기인한 에칭불균일이나, 피처리기판이 기판지지대에 흡착되는 일 등의 문제를 방지할 수 있다. 또, 그러한 기판지지대를 용이하게 제조가능하다.
이 경우, 상기의 기재나 도전층을 정전전극으로서 기능시킴으로써, 정전척을 갖는 기판지지대가 얻어진다.
또, 본 발명의 제4관점에 있어서는, 기판을 수용하는 처리용기와, 상기 처리용기내에 설치되어 상기 기판이 지지되는 기판지지대, 상기 처리용기내에 처리가스를 공급하는 가스공급수단 및, 상기 처리용기내를 배기하는 배기수단을 구비하고, 상기 기판지지대가 직사각형의 기재와, 상기 기재 위에 형성된 복수의 凸부를 갖추며, 상기 복수의 凸부가 상기 기재 위에 직교격자를 구성하도록 배치되고, 상기 직교격자의 한쪽의 축이 상기 기재의 한변과 이루는 각도가 0°를 넘어 45° 이하인 처리장치가 제공된다.
마찬가지의 관점으로부터는, 기판을 수용하는 처리용기와, 상기 처리용기내에 설치되어 상기 기판이 지지되는 기판지지대, 상기 처리용기내에 처리가스를 공급하는 가스공급수단 및, 상기 처리용기내를 배기하는 배기수단을 구비하고, 상기 기판지지대가 직사각형의 기재와, 상기 기재 위에 불규칙한 배치로 형성된 복수의 凸부를 갖춘 처리장치가 제공된다.
이들 처리장치에 의하면, 기판에 형성된 회로패턴과 凸부의 배치패턴이 중첩되지 않도록 할 수 있어, 에칭불균일 등의 처리불균일을 회피할 수 있다.
상기 어느 구성에 있어서도, 상기 凸부는 그 상부에 있어서 피처리기판과 점접촉하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 부착물에 의한 악영향을 보다 작게 할 수 있다. 또, 상기 凸부의 상부는 곡면으로만 이루어지는 것이 바람직하다. 이에 따라, 凸부에 각부(角部: 뾰족한 개소)가 존재하지 않는 상태로 되므로, 돌기가 깎여 파티클의 원인으로 되는 일이 없다.
(실시형태)
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 기판지지대로서의 서셉터가 설치된 처리장치의 실시형태인 플라즈마 에칭장치를 나타낸 단면도이다. 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 서셉터(4)는 기재(4a)와, 기재(4a)의 위에 설치된 유전성 재료막(6) 및, 유전성 재료막(6)의 위에 형성된 복수의 凸부(7)를 갖추고 있다.
凸부(7)는 유전성 재료막(6) 위의 기판(G) 탑재영역에 똑같이 분포하여 형성되어 있고, 기판(G)은 이 凸부(7) 위에 지지되도록 되어 있다. 凸부(7)는 서셉터(4)와 기판(G) 사이를 이격하는 스페이서로서 기능한다. 이에 따라, 서셉터(4) 위에 부착된 부착물이 기판(G)에 악영향을 미치는 것이 방지된다.
각 凸부(7)는 그 높이가 50∼100㎛인 것이 바람직하다. 서셉터(4) 위에 부착되는 부착물의 양을 고려하면, 凸부(7)의 높이를 50㎛ 이상으로 함으로써 부착물이 기판(G)에 악영향을 미치는 것을 충분히 방지할 수 있기 때문이다. 한편, 높이가 100㎛를 넘으면 凸부(7)의 강도가 저하한다거나, 기판(G)의 에칭속도가 저하한다고 하는 문제나, 후술하는 바와 같이 凸부(7)를 용사(溶射)로 형성하는 경우에 용사시간이 길어진다고 하는 문제도 있다. 또, 凸부(7)의 직경은 0.5∼1㎜인 것이 바람직하다. 凸부(7)끼리의 사이의 간격은 0.5∼30㎜로 하는 것이 바람직하고, 5∼10㎜로 하는 것이 보다 바람직하다. 凸부(7)의 배치패턴에는 특별히 제한은 없지만, 예컨대 엇갈림 배치여도 좋다.
凸부(7)는 적어도 그 상부를 반구(半球)모양 등의 곡면형상으로 형성하여 기판(G)과 점접촉시키는 것이 바람직하다. 이에 따라, 凸부(7)와 기판(G)의 접촉부분에 부착물이 극히 부착되기 어렵게 할 수 있다. 한편, 凸부(7)의 형상을 원주 또는 각주(角柱)로 한 경우에는, 위면이 평면이고, 이 위면에 부착물이 부착되기 쉬워지는 결점이 있다.
凸부(7)는 일반적으로 내구성 및 내식성이 높은 재료로서 알려져 있는 세라믹스(ceramics)로 구성되어 있다. 凸부(7)를 구성하는 세라믹스는 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 세라믹스의 예로서는, 전형적으로는 Al2O3, Zr2O3, Si3N4등의 절연재료를 들 수 있지만, SiC와 같이 어느 정도 도전성을 갖는 것이어도 좋다. 凸부(7)는 용사에 의해 형성된다.
유전성 재료막(6)은, 유전성 재료로 이루어져 있으면 그 재료는 상관없고, 또 고절연성 재료뿐만 아니라 전하의 이동을 허용하는 정도의 도전성을 갖는 것을 포함한다. 이러한 유전성 재료막(6)은, 내구성 및 내식성의 관점에서 세라믹스로 구성하는 것이 바람직하다. 이 때의 세라믹스는 특별히 한정되는 것은 아니다.그 세라믹스의 예로서는, 凸부(7)의 경우와 마찬가지로, 전형적으로는 Al2O3, Zr2O3, Si3N4등의 절연재료를 들 수 있지만, SiC와 같이 어느 정도 도전성을 갖는 것이어도 좋다. 이러한 유전성 재료막(6)은 용사에 의해 형성해도 좋다. 또, 용사한 후, 연마 등에 의해 표면을 평활화해도 좋다.
기재(4a)는 유전성 재료막(6)을 지지하는 것으로, 예컨대 알루미늄 등의 금속이나 카본과 같은 도전체로 구성되어 있다.
다음에는 유전성 재료막(6) 위에 凸부(7)를 용사에 의해 형성하는 방법에 대해 설명한다.
凸부(7)는 기계가공이나 에칭 등의 다른 방법으로 형성하는 것도 생각할 수 있지만, 이 경우에는 기술적, 비용적으로 문제가 있다. 그래서, 본 실시형태에서는 다음과 같은 방법을 채용한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 먼저 복수의 원형 개구를 갖는 개구판(66)을, 유전성 재료막(6) 위에 비접촉으로, 즉 간격을 두고 유지한다. 그를 위해서는, 스페이서부재(65)를 유전성 재료막(6) 위에 얹고, 그 위에 개구판(66)을 얹는다. 즉, 개구판(66)과 유전성 재료막(6) 사이에 스페이서부재(65)를 개재(介在)시킨다. 스페이서부재(65)의 재료는 금속 또는 내열성의 수지 등이 알맞다. 또, 접착층이 부착된 내열성 수지시트이면 유전성 재료막(6)에 접착할 수 있어 좋다. 스페이서부재(65)는, 개구판(66)의 위쪽 투영면적(개구부를 제외한 면적)보다 작은 위쪽 투영면적을 갖고, 개구판(66)의 각 개구에 대해 그 외주연(外周緣: 바깥 둘레 테두리)보다도 외측에 대응하는 형상을 갖고 있다. 개구판(66)의 기재(基材)로서는, 예컨대 판두께 0.3㎜ 정도의 금속판, 구체적으로는 스테인레스판을 사용한다.
이 개구판(66)을 매개해서 상기 세라믹스를 용사하고, 개구에 대응하는 유전성 재료막(6) 위의 부분에 凸부(7)를 형성한다. 이에 따라, 비교적 용이하게 凸부(7)를 형성할 수 있다. 또, 이와 같이 복수의 개구를 갖는 마스크로서의 개구판(66)을 매개해서 용사함으로써, 凸부(7)의 상부의 형상을 곡면형상으로 할 수 있다. 이것은, 용사할 때에 개구의 주변부가 장벽으로 되어 반경방향 외측으로의 세라믹스의 확산이 방해되기 때문이라고 생각된다.
이와 같이 함으로써, 용사에 의해 형성되는 凸부(7)를 소망하는 형상으로 제어할 수 있다. 용사 후에는, 개구판(66) 및 스페이서부재(65)는 떼어낸다.
또, 凸부(7)를 세라믹스의 용사로 형성할 때에, 기공(氣孔)이 형성되는 경우가 있지만, 그 경우에는 凸부(7)를 형성한 후에 봉공(封孔: 구멍 봉함)처리를 실시한다. 유전성 재료막(6)을 용사에 의해 형성할 때도 마찬가지이다.
또, 유전성 재료막(6)의 재질과 凸부(7)의 재질이 동일하면, 양자는 강고히 결합되므로 알맞다. 그러나, 처리중의 온도범위에서 양자의 결합이 충분하면, 양자의 재질은 달라도 좋다. 또한, 凸부(7) 및 유전성 재료막(6)을 동일한 재료로 구성하는 경우에는, 이들을 용사에 의해 연속하여 형성할 수 있다.
또, 도 3에 나타낸 바와 같이, 기재(4a)와 유전성 재료막(6) 사이에 중간층(5)이 설치되어 있다. 중간층(5)은 열팽창계수가 기재(4a)와 유전성 재료막(6)의 중간의 값을 나타내는 재료로 이루어지고, 기재(4a)와 유전성재료막(6)의 열팽창차를 완화하는 기능을 가지고 있다. 또, 기재(4a)와 유전성 재료막(6)의 접합을 강화하기 위해 설치해도 좋다. 여기서, 중간층(5)은 필수적인 것이 아니라, 서셉터(4)의 사이즈가 작은 경우나 온도의 변화량이 작은 경우나 기재(4a)와 유전성 재료막(6)의 접합이 강고한 경우에는 중간층(5)을 생략해도 좋다. 또, 중간층(5)은 1개에 한정되지 않고 2개 이상 설치해도 좋다.
이 중간층(5)은, 기재(4a)를 알루미늄으로 구성하고, 유전성 재료막(6)을 세라믹스로 구성하는 경우에는, 예컨대 니켈 및 알루미늄의 합금으로 구성할 수 있다. 한편, 중간층(5)의 형성방법은 상관없다.
도 1에 나타낸 처리장치에 있어서는, 에칭프로세스를 반복함으로써, 도 3에 나타낸 바와 같이 서셉터(4)에서의 유전성 재료막(6)의 표면에 기판(G)으로부터 에칭된 물질 등의 부착물(47)이 축적된다. 그러나, 본 실시형태에 있어서는, 凸부(7)가 유전성 재료막(6)과 기판(G) 사이의 스페이서의 역할을 담당하여, 서셉터(4) 위에 축적된 부착물이 기판(G)에 접촉하기 어렵게 된다. 이에 따라, 서셉터(4) 위에 부착물(47)을 매개해서 기판(G)과 접촉하는 부분이 생김으로써, 에칭불균일이 생긴다거나, 기판(G)이 서셉터(4)에 흡착된다고 하는 문제가 방지된다.
다음에는 도 1을 참조하여 상술한 구성의 서셉터(4)를 이용한 본 발명의 처리장치에 대해 설명한다. 이 처리장치(1)는, LCD 유리기판의 소정의 처리를 행하는 장치의 단면도로, 용량결합형 평행평판 플라즈마 에칭장치를 예로 하여 구성되어 있다. 다만, 본 발명의 처리장치는 플라즈마 에칭장치에만 한정되는 것은 아니다.
이 플라즈마 에칭장치(1)는, 예컨대 표면이 알루마이트처리(양극산화처리)된 알루미늄으로 이루어진 각통(角筒)형상으로 성형된 처리용기(2)를 갖추고 있다. 이 처리용기(2)내의 밑부분에는 절연재로 이루어진 각주모양의 절연판(3)이 설치되어 있다. 이 절연판(3)의 위에는, 피처리기판인 LCD 유리기판(G)을 지지하기 위한 전술한 서셉터(4)가 설치되어 있다. 또, 서셉터(4)의 기재(4a)의 외주와, 위면의 주연부(周緣部; 중간층(5) 및 유전성 재료막(6)이 설치되어 있지 않은 부분)를 피복하여 절연부재(8)가 설치되어 있다.
서셉터(4)에는, 고주파 전력을 공급하기 위한 급전선(23)이 접속되어 있다. 이 급전선(23)에는 정합기(24) 및 고주파 전원(25)이 접속되어 있다. 고주파 전원(25)으로부터는 예컨대 13.56㎒의 고주파 전력이 서셉터(4)에 공급된다.
서셉터(4)의 위쪽에는, 이 서셉터(4)와 평행하게 대향하여 상부전극으로서 기능하는 샤워헤드(11)가 설치되어 있다. 샤워헤드(11)는 처리용기(2)의 상부에 탑재되어 있고, 내부에 공간(12)을 가짐과 더불어 서셉터(4)와의 대향면에 처리가스를 토출하는 복수의 토출구멍(13)이 형성되어 있다. 이 샤워헤드(11)는 접지되어 있고, 서셉터(4)와 더불어 한쌍의 평행평판전극을 구성하고 있다.
샤워헤드(11)의 위면에는 가스도입구(14)가 설치되고, 이 가스도입구(14)에는 처리가스 공급관(15)이 접속되어 있다. 이 처리가스 공급관(15)에는, 밸브(16) 및 유량제어기(mass flow controller; 17)를 매개해서 처리가스 공급원(18)이 접속되어 있다. 처리가스 공급원(18)으로부터는, 에칭을 위한 처리가스가 공급된다.처리가스로서는, 할로겐계의 가스, O2가스, Ar가스 등, 통상 이 분야에서 사용되는 가스를 사용할 수 있다.
처리용기(2)의 측벽 밑부분에는 배기관(19)이 접속되어 있고, 이 배기관(19)에는 배기장치(20)가 접속되어 있다. 배기장치(20)는 터보분자펌프 등의 진공펌프를 갖추고 있고, 이에 따라 처리용기(2)내를 소정의 감압분위기까지 진공흡인 가능하도록 구성되어 있다. 또, 처리용기(2)의 측벽에는 기판반입출구(21)와, 이 기판반입출구(21)를 개폐하는 게이트밸브(22)가 설치되어 있다. 이 게이트밸브(22)를 개(開: 개방)로 한 상태에서, 처리용기(2)와, 이것에 인접하는 로드록실(도시하지 않음)의 사이에서 기판(G)이 반송되도록 되어 있다.
다음에는 이와 같이 구성된 플라즈마 에칭장치(1)에서의 처리동작에 대해 설명한다.
먼저, 피처리체인 기판(G)은, 게이트밸브(22)가 개방된 후, 도시하지 않은 로드록실로부터 기판반입출구(21)를 매개해서 처리용기(2)내로 반입된다. 반입된 기판(G)은 서셉터(4) 위에 형성된 凸부(7) 위에 지지된다. 이 경우, 기판(G)의 수도(受渡: 주고 받음)는 서셉터(4)의 내부를 통하여 위쪽으로 돌출가능하게 설치된 리프터핀(도시하지 않음)을 매개해서 행해진다. 그 후, 게이트밸브(22)가 닫히고, 배기장치(20)에 의해 처리용기(2)내가 소정의 진공도까지 진공 흡인된다.
그 후, 밸브(16)가 개방되어 처리가스 공급원(18)으로부터 처리가스가 유량제어기(17)에 의해 그 유량이 조정되면서, 처리가스 공급관(15), 가스도입구(14)를통해 샤워헤드(11)의 내부공간(12)으로 도입된다. 이 처리가스는, 토출구멍(13)을 통해 기판(G)에 대해 균일하게 토출되고, 처리용기(2)내의 압력이 소정의 값으로 유지된다.
이 상태에서 고주파 전원(25)으로부터 정합기(24)를 매개해서 고주파 전력이 서셉터(4)에 인가된다. 이에 따라, 하부전극으로서의 서셉터(4)와 상부전극으로서의 샤워헤드(11) 사이에 고주파 전계가 생긴다. 이 전계에 의해, 처리가스가 해리되어 플라즈마화하고, 이에 따라 기판(G)에 에칭처리가 실시된다.
이와 같이 하여 에칭처리를 실시한 후, 고주파 전원(25)으로부터의 고주파 전력의 인가를 정지한다. 그 후, 처리용기(2)내의 압력이 소정의 압력까지 승압되고, 게이트밸브(22)가 개방된다. 그리고, 기판(G)이 처리용기(2)내로부터 기판반입출구(21)를 매개해서 상기 로드록실로 반출됨으로써, 그 기판(G)의 에칭처리가 종료된다.
본 실시형태의 서셉터(기판지지대)에는 정전척을 설치해도 좋다. 이 경우에는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 기재(4a)상에 제1의 유전성 재료막(31), 정전전극층으로서 기능하는 도전층(32), 제2의 유전성 재료막(6'), 凸부(7')를 순차 적층하여 서셉터(4')를 구성하면 좋다.
정전척을 구성하는 제1의 유전성 재료막(31), 도전층(32) 및 제2의 유전성 재료막(6')를 형성하는 방법은 상관없지만, 전부 용사에 의해 형성해도 좋다. 또, 일부 또는 전부의 층을 연마 등에 의해 평활화해도 좋다.
凸부(7')는 상기의 凸부(7)와 동일한 세라믹스로 구성되어 있다. 제1의 유전성 재료막(31)과 제2의 유전성 재료막(6')은, 상기의 유전성 재료막(6)과 동일한 유전성 재료로 이루어져 있으면 그 재료는 상관없다. 또, 제1의 유전성 재료막(31)과 제2의 유전성 재료막(6')은 같은 재질이어도 좋다. 또, 기재(4a)와 제1의 유전성 재료막(31) 사이나 제2의 유전성 재료막(6')과 凸부(7') 사이에 1개 이상의 중간층을 설치할 수도 있다. 이 중간층의 기능은 상기 중간층(5)과 마찬가지이다. 더욱이, 제2의 유전성 재료막(6')의 위에, 1개 이상의 임의의 피복층을 형성해도 좋다.
凸부(7')는 제2의 유전성 재료막(6')의 기판(G) 탑재영역에 똑같이 분포하고 있고, 기판(G)은 이 凸부(7') 위에 흡착되도록 되어 있다. 이 제2의 유전성 재료막(6')과 凸부(7')의 형상 및 그 형성방법은, 상기 유전성 재료막(6) 및 凸부(7)에 대해 이미 설명한 것과 마찬가지이다. 한편, 이러한 구조를 취하지 않아도, 도 1에 나타낸 서셉터(4)의 기재(4a)를 정전척의 정전전극으로 함으로써 정전척으로서 기능시킬 수 있다.
이러한 서셉터상에서 기판(G)을 정전척으로 흡착유지함과 더불어, 온도조절하면서 당해 기판(G)의 처리, 예컨대 에칭처리를 행한다. 그리고, 복수의 기판(G)의 에칭처리를 반복함으로써, 정전척 위에 형성된 유전성 재료막(6) 표면에 부착물이 축적된다. 그러나, 본 실시형태에 있어서도, 凸부(7')가 기판(G)과의 사이의 스페이서의 역할을 담당하기 때문에, 부착물이 기판(G)에 접촉하기 어렵다. 따라서, 서셉터 위에 부착물을 매개해서 기판(G)과 접촉하는 부분이 생김으로써, 에칭불균일이 생긴다거나, 정전척에 의한 정전흡착을 해제한 후에도 기판(G)이 서셉터에 고착된다고 하는 문제가 방지된다.
다음에는 본 발명의 다른 실시형태에 대해 설명한다.
도 5a 및 도 5b에 나타낸 서셉터(100)는, 기재(4a), 중간층(5) 및 유전성 재료막(6)을 거의 수직으로 관통하여 유전성 재료막(6) 표면의 주연부에 취출구(吹出口)로서 개구되는 복수의 전열매체유로(傳熱媒體流路; 99)를 갖추고 있다. 이들 유로(99)를 통해 凸부(7)에 의해 기판(G)과 서셉터(100) 사이에 형성되는 공간에, 열전도매체 예컨대 헬륨가스를 가득 채워 기판을 똑같이 냉각할 수 있다. 이에 따라, 기판의 온도를 똑같이 하여 에칭 등의 플라즈마처리도 기판 전면에 걸쳐 똑같이 할 수 있다. 또, 서셉터(100)에서의 각 유로(9)의 취출구보다도 외측을 포위하여, 다른 부분보다도 높게 형성된 계단부(101)가 설치되어 있다. 이 계단부(101)에 의해 열전도매체가 서셉터(100)보다 외측의 영역으로 확산되는 것을 억제할 수 있다. 이 계단부(101)의 위면의 높이는 凸부(7)의 높이 이상으로 설정된다.
도 6a 및 도 6b에 나타낸 서셉터(100')는, 상기 계단부(101)보다도 폭이 넓은 계단부(101')를 갖춤과 더불어, 그 계단부(101') 위면 중앙을 따라 홈부(102)를 설치한 것이다. 이 경우, 전열매체유로(99)의 취출구는 홈부(102)의 밑면에 개구되어 있다. 또, 계단부(101')의 내측과, 홈부(102)의 내부를 연통하기 위한 절결부(103)가 적절히 형성되어 있다. 이 구성에 의해서도, 열전도매체가 서셉터 이외의 영역으로 확산되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 도 5a∼도 6b의 서셉터에 있어서도, 상술한 바와 같이 정전척을 설치할 수 있다.
도 7에 나타낸 서셉터(100″)는 평면형상이 직사각형이고, 복수의 凸부(7)가 직교격자를 구성하도록 배치되어 있다. 그리고, 그 직교격자의 한쪽의 축(Y)이 서셉터(100″)의 한변(X)과 이루는 각도(θ)가 0°를 넘어 45° 이하로 되도록 설정되어 있다. 여기에서 말하는 직교격자라고 하는 것은, 단위격자(기본격자)가 직사각형인 격자이다.
유리기판 등의 직사각형 기판에는, 반도체 회로패턴이 노광되고, 에칭에 의해 그 반도체 회로패턴 등이 현상된다. 이 반도체 회로패턴 등에 있어서는, 직사각형 기판의 각 변과 평행으로 소스라인, 게이트라인 이외의 것이 배열되어 있다. 그리고, 서셉터의 어떤 凸부 배치가 특정의 회로패턴과 중첩되면, 그 부분에서 접촉이상이 생겨, 열전도나 전계가 변동하여 에칭불균일을 발생시킬 우려가 있다. 이 서셉터(100″)에서의 凸부의 배치는, 그러한 에칭불균일의 발생을 억제하기 위한 것이다. 또, 이와 같이 에칭불균일을 억제하는 관점에서는, 직교격자가 아니라, 凸부(7)가 불규칙하게 배치되어 있는 것이어도 좋다. 이러한 에칭불균일을 억제하는 서셉터로 도 5a∼도 6b의 구성을 채용할 수도 있다.
도 5∼도 7에 나타낸 바와 같은 전열매체유로(99)를 갖춘 서셉터를 구비한 처리장치는, 전열매체유로(99)가 헬륨원 등의 전열매체원에 접속되어 있는 이외의 점은 도 1에 나타낸 처리장치와 마찬가지이다.
또한, 본 발명은 이상 설명한 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명의 처리정치로서는 플라즈마 에칭장치를 예로 들어 설명했지만, 에칭장치에 한정되지 않고, 애싱(ashing), CVD성막 등의 다른 플라즈마 처리장치에 적용할 수있다. 또, 하부전극에 고주파 전력을 인가하는 RIE 타입의 용량결합형 장치를 예로 들어 설명했지만, 상부전극에 고주파 전력을 공급하는 타입이어도 좋고, 또 용량결합형에 한정되지 않고 유도결합형의 장치여도 좋다. 또, 피처리기판은 LCD 유리기판에 한정되지 않고 반도체 웨이퍼여도 좋다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 유전성 재료막의 위에 복수의 개구를 갖는 개구판을 탑재하고, 개구판을 매개해서 세라믹스를 용사하여 凸부를 형성하므로, 기판지지대에 있어서 세라믹스로 이루어진 복수의 凸부를 용이하게 그리고 똑같이 분포시킬 수 있으며, 이들 凸부가 스페이서의 역할을 담당하여 상기 지지대 위에 부착물이 축적되어도 부착물이 피처리기판에 접촉하기 어렵게 된다. 따라서, 피처리기판 이면에 상기 지지대가 접촉하는 부분과 부착물이 접촉하는 부분이 생기는 것에 기인한 에칭불균일이나, 피처리기판이 상기 지지대에 흡착되는 일 등의 문제가 생기는 것을 방지할 수 있다.
또, 기판지지대를 직사각형으로 하고, 복수의 凸부를 직교격자를 구성하도록 배치하며, 직교격자의 하나의 축이 상기 직사각형의 하나의 변과 이루는 각도가 0°를 넘어 45° 이하이도록 구성하거나, 혹은 불규칙하게 배열하므로, 기판에 형성된 회로패턴과 凸부의 배치패턴이 중첩되지 않도록 할 수 있고, 에칭불균일 등의 처리불균일을 회피할 수 있다.

Claims (29)

  1. 기판 표면에 유전성 재료막을 형성하는 공정과,
    상기 유전성 재료막 위에 복수의 개구를 갖는 개구판을 매개해서 세라믹스(ceramics)를 용사(溶射)하여 세라믹스로 이루어진 복수의 凸부를 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 기판지지대의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기재와 상기 유전성 재료막의 사이에 1개 이상의 중간층을 형성하는 공정을 더 구비한 것을 특징으로 하는 기판지지대의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 凸부를 형성하는 공정은, 상기 개구판을 상기 유전성 재료막 위에 간격을 두고 유지한 상태에서 행해지는 것을 특징으로 하는 기판지지대의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 凸부를 형성하는 공정에 있어서, 상기 개구판을 상기 유전성 재료막 위에 간격을 두고 유지하는 것은, 상기 개구판에서의 개구의 외주연(外周緣)보다도 외측에 대응하는 스페이서부재를, 상기 개구판과 상기 유전성 재료막의 사이에 개재시킴으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 기판지지대의 제조방법.
  5. 기판 위에 제1의 유전성 재료막을 형성하는 공정과,
    상기 제1의 유전성 재료막 위에 도전막을 형성하는 공정,
    상기 도전막 위에 제2의 유전성 재료막을 형성하는 공정 및,
    상기 제2의 유전성 재료막 위에 복수의 개구를 갖는 개구판을 매개해서 세라믹스를 용사하여 세라믹스로 이루어진 복수의 凸부를 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 기판지지대의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 기재와 상기 제1의 유전성 재료막의 사이에 1개 이상의 중간층을 형성하는 공정을 더 구비한 것을 특징으로 하는 기판지지대의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 凸부를 형성하는 공정은, 상기 개구판을 상기 제2의 유전성 재료막 위에 간격을 두고 유지한 상태에서 행해지는 것을 특징으로 하는 기판지지대의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 凸부를 형성하는 공정에 있어서, 상기 개구판을 상기 제2의 유전성 재료막 위에 간격을 두고 유지하는 것은, 상기 개구판에서의 개구의 외주연보다도 외측에 대응하는 스페이서부재를, 상기 개구판과 상기 제2의 유전성 재료막의 사이에 개재시킴으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 기판지지대의 제조방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 凸부를 형성하는 공정 전에, 상기 제2의 유전성 재료막 위에 1개 이상의 피복층을 형성하는 공정을 더 구비한 것을 특징으로 하는 기판지지대의 제조방법.
  10. 기재와,
    상기 기재 위에 형성된 유전성 재료막 및,
    상기 유전성 재료막의 위에 용사에 의해 형성된 세라믹스로 이루어진 복수의 凸부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판지지대.
  11. 제10항에 있어서, 상기 기재가 정전척의 정전전극으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 기판지지대.
  12. 제10항에 있어서, 상기 凸부의 높이가 50∼100㎛인 것을 특징으로 하는 기판지지대.
  13. 제10항에 있어서, 상기 凸부의 상부가 곡면으로만 이루어진 것을 특징으로 하는 기판지지대.
  14. 기재와,
    상기 기재 위에 형성된 제1의 유전성 재료막,
    상기 제1의 유전성 재료막 위에 형성된 도전막,
    상기 도전막 위에 형성된 제2의 유전성 재료막 및,
    상기 제2의 유전성 재료막 위에 용사에 의해 형성된 세라믹스로 이루어진 복수의 凸부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판지지대.
  15. 제14항에 있어서, 상기 도전층이 정전척의 정전전극으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 기판지지대.
  16. 제14항에 있어서, 상기 凸부의 상부가 곡면으로만 이루어진 것을 특징으로 하는 기판지지대.
  17. 제14항에 있어서, 상기 凸부의 높이가 50∼100㎛인 것을 특징으로 하는 기판지지대.
  18. 기판을 수용하는 처리용기와,
    상기 처리용기내에 설치되어 상기 기판이 지지되는 기판지지대,
    상기 처리용기내에 처리가스를 공급하는 가스공급수단 및,
    상기 처리용기내를 배기하는 배기수단을 구비하고,
    상기 기판지지대가
    기재와,
    상기 기재 위에 형성된 유전성 재료막 및,
    상기 유전성 재료막의 위에 용사에 의해 형성된 세라믹스로 이루어진 복수의 凸부를 갖춘 것을 특징으로 하는 처리장치.
  19. 기판을 수용하는 처리용기와,
    상기 처리용기내에 설치되어 상기 기판이 지지되는 기판지지대,
    상기 처리용기내에 처리가스를 공급하는 가스공급수단 및,
    상기 처리용기내를 배기하는 배기수단을 구비하고,
    상기 기판지지대가
    기재와,
    상기 기재 위에 형성된 제1의 유전성 재료막,
    상기 제1의 유전성 재료막 위에 형성된 도전막,
    상기 도전막 위에 형성된 제2의 유전성 재료막 및,
    상기 제2의 유전성 재료막 위에 용사에 의해 형성된 세라믹스로 이루어진 복수의 凸부를 갖춘 것을 특징으로 하는 처리장치.
  20. 기판을 수용하는 처리용기와,
    상기 처리용기내에 설치되어 상기 기판이 지지되는 기판지지대,
    상기 처리용기내에 처리가스를 공급하는 가스공급수단 및,
    상기 처리용기내를 배기하는 배기수단을 구비하고,
    상기 기판지지대가
    직사각형의 기재와,
    상기 기재 위에 형성된 복수의 凸부를 갖추며,
    상기 복수의 凸부가 상기 기재 위에 직교격자를 구성하도록 배치되고, 상기 직교격자의 한쪽의 축이 상기 기재의 한변과 이루는 각도가 0°를 넘어 45° 이하인 것을 특징으로 하는 처리장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 凸부가 상기 기판과 점접촉하는 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  22. 제20항에 있어서, 상기 기판지지대가 그 표면에 복수의 취출구(吹出口)로서 개구되는 전열매체유로를 갖춘 것을 특징으로 하는 처리장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 기판지지대의 표면에 상기 취출구의 외측을 포위하여, 상기 凸부의 높이 이상의 높이를 갖는 계단부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  24. 제22항에 있어서, 상기 기판지지대의 표면에 그 외연부를 따라 상기 凸부의 높이 이상의 높이를 갖는 계단부가 설치되고,
    상기 계단부의 위면에 당해 계단부보다도 내측의 영역과 연통한 홈부가 형성되며,
    상기 홈부에 상기 취출구가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  25. 기판을 수용하는 처리용기와,
    상기 처리용기내에 설치되어 상기 기판이 지지되는 기판지지대,
    상기 처리용기내에 처리가스를 공급하는 가스공급수단 및,
    상기 처리용기내를 배기하는 배기수단을 구비하고,
    상기 기판지지대가
    직사각형의 기재와,
    상기 기재 위에 불규칙한 배치로 형성된 복수의 凸부를 갖춘 것을 특징으로 하는 처리장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 凸부가 상기 기판과 점접촉하는 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  27. 제25항에 있어서, 상기 기판지지대가 그 표면에 복수의 취출구로서 개구되는 전열매체유로를 갖춘 것을 특징으로 하는 처리장치.
  28. 제27항에 있어서, 상기 기판지지대의 표면에 상기 취출구의 외측을 포위하여, 상기 凸부의 높이 이상의 높이를 갖는 계단부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 처리장치.
  29. 제27항에 있어서, 상기 기판지지대의 표면에 그 외연부를 따라 상기 凸부의 높이 이상의 높이를 갖는 계단부가 설치되고,
    상기 계단부의 위면에 당해 계단부보다도 내측의 영역과 연통한 홈부가 형성되며,
    상기 홈부에 상기 취출구가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 처리장치.
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