KR20070009448A - 정전 흡착 전극, 기판 처리 장치 및 정전 흡착 전극의 제조방법 - Google Patents

정전 흡착 전극, 기판 처리 장치 및 정전 흡착 전극의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는 절연층의 일부에 폴리이미드 필름 등의 내열성 합성수지 필름을 사용하면서, 전극층으로의 전기적 접속이 충분히 확보된 정전 흡착 전극을 제공하는 것이다. 기재(41)에 접착제(101)를 도포하여, 합성수지 필름(42) 및 도전성 필름(43)의 적층체를 접착한다. 급전 핀(70)을 장착한 상태에서, 개구(42a, 43a)에 용사 장치(100)에 의해 도전성 재료를 핀포인트 용사하여, 용사부(45)를 형성한다. 다음에, 도전성 필름(43)의 표면에 용사를 위한 프라이머(102)를 도포한 후, 도전성 필름(43)의 표면에 용사 장치(100)를 이용하여 Al2O3 등의 세라믹스를 균일하게 용사하여 절연 피복한다.

Description

정전 흡착 전극, 기판 처리 장치 및 정전 흡착 전극의 제조 방법{ELECTROSTATIC ADSORPTION ELECTRODE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING AN ELECTROSTATIC ADSORPTION ELECTRODE}
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 정전 척이 설치된 처리 장치의 일례인 플라즈마 에칭 장치를 도시하는 단면도,
도 2는 제 1 실시형태에 따른 정전 척의 설명에 제공되는 도면으로, (a)는 단면도, (b)는 주요부 단면도,
도 3은 제 1 실시형태에 따른 정전 척의 제조 공정의 설명에 제공되는 도면,
도 4는 제 2 실시형태에 따른 정전 척의 설명에 제공되는 도면으로, (a)는 단면도, (b)는 주요부 단면도,
도 5는 제 2 실시형태에 따른 정전 척의 제조 공정의 설명에 제공되는 도면,
도 6은 제 3 실시형태에 따른 정전 척의 설명에 제공되는 도면으로, (a)는 단면도, (b)는 주요부 단면도,
도 7은 제 3 실시형태에 따른 정전 척의 제조 공정의 설명에 제공되는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 플라즈마 에칭 장치 2 : 챔버
3 : 절연판 4 : 서셉터
5 : 절연막 11 : 샤워헤드
20 : 배기 장치 25 : 고주파 전원
40 : 정전 척 41 : 기재
42 : 합성수지 필름 43 : 도전성 필름
44 : 세라믹스 용사막 45 : 용사부
본 발명은 정전 흡착 전극, 기판 처리 장치 및 정전 흡착 전극의 제조 방법에 관한 것으로, 평판 디스플레이(flat-panel display; FPD) 등의 제조 과정에 있어서, 유리 기판 등의 기판을 흡착 유지하기 위해서 사용되는 정전 흡착 전극, 상기 정전 흡착 전극을 구비한 기판 처리 장치 및 정전 흡착 전극의 제조 방법에 관한 것이다.
FPD의 제조 과정에서는, 피처리체인 유리 기판에 대하여 드라이 에칭이나 스퍼터링, CVD (Chemical Vapor Deposition; 화학적 증착) 등의 플라즈마 처리가 실행된다. 예를 들면, 챔버내에 한쌍의 평행 평판 전극(상부 및 하부 전극)을 배치하고, 하부 전극으로서 기능하는 서셉터(기판 탑재대)에 유리 기판을 탑재한 후, 처리 가스를 챔버내에 도입하는 동시에, 전극의 적어도 한쪽에 고주파 전력을 인가 하여 전극간에 고주파 전계를 형성하고, 이 고주파 전계에 의해 처리 가스의 플라즈마를 형성하여 유리 기판에 대하여 플라즈마 처리를 실시한다. 이때에, 유리 기판은 서셉터상에 설치된 정전 흡착 전극에 의해, 예를 들어 쿨롱력을 이용하여 흡착 고정되도록 되어 있다.
이러한 정전 흡착 전극으로서는, 예를 들면 금속 등의 도전성 재료에 의해 형성된 기재상에, 절연층, 전극층 및 절연층을 순차적으로 적층한 구조를 갖는 것이 공지되어 있고, 상기 전극층에 전압을 인가함으로써 쿨롱력을 발생시켜서 유리 기판을 흡착 고정할 수 있게 되어 있다. 그리고, 상기 기재상에 형성되는 절연층으로서는, 세라믹스 등의 용사 절연막이 공지되어 있지만, 용사 절역막은 내전압 성능에 한계가 있기 때문에, 용사 절연막을 대신하여 폴리이미드 필름을 사용하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 특허문헌 2).
상기 종래 기술과 같이, 절연층에 폴리이미드 필름을 사용하는 이점으로서, 내전압 성능이 우수한 것을 들 수 있다. 즉, 내전압 성능이 높은 폴리이미드 필름의 절연막은 용사 절연막에 비하여 동일한 내전압 특성을 얻기 위한 막 두께를 얇게 할 수 있다. 또한, 박막화할 수 있으므로, 알루미늄 등의 재질로 이루어진 기재의 열팽창에의 추종성도 향상시키는 것이 가능해진다.
또, 용사 절연막의 경우에는, 막내의 기공을 폐색하여, 내전압 성능을 개선하기 위한 함침 처리가 필수적이어서, 그에 따른 공정수, 노동력이 많아지거나, 국소적인 함침 불량 개소가 존재하면 내전압 성능이 현저하게 저하하는 문제가 있지만, 폴리이미드 필름을 사용함으로써, 이러한 문제는 해결된다.
[특허문헌 1] 일본 공개 특허 제 2002-64134 호 공보(특허청구범위 등)
[특허문헌 2] 일본 공개 특허 제 2001-284328 호 공보(도 3 등)
상기와 같이 정전 흡착 전극은, 절연층 사이에 전극층을 개재시키고, 거기에 전압을 인가하기 위해서, 직류 전원과의 전기적 접속을 도모할 필요가 있다. 상기 종래 기술에서는, 전극층으로서 금속박이나 금속판을 사용하고 있지만, 이러한 금속박이나 금속판을 폴리이미드 필름에 적층하여 사용하는 경우에는, 직류 전원에 접속된 급전(給電) 부재와 전극층의 접합 부위의 전기적 접속을 확보하는 것이 어려워, 그 부분이 접속 불량으로 되면, 정전 흡착 전극으로서의 기능이 유지될 수 없는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 절연층의 일부로서 폴리이미드 필름 등의 내열성 합성수지 필름을 사용하면서, 전극층으로의 전기적 접속을 충분히 확보할 수 있는 정전 흡착 전극을 제공하는 것을 과제로 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제 1 관점은, 기판 처리 장치에서 기판을 흡착 유지하기 위한 정전 흡착 전극으로서, 기재와, 상기 기재상에 설치된 제 1 절연층과, 상기 제 1 절연층보다도 상층에 설치된 전극층과, 상기 전극층보다도 상층에 설치된 제 2 절연층을 구비하며, 상기 제 1 절연층은 내열성 합성수지 필름에 의해 형성되고, 상기 전극층은 그 일부 또는 전부가 용사에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전 흡착 전극을 제공한다.
상기 제 1 관점에 있어서, 상기 전극층은 도전성 필름 영역과, 상기 도전성 필름 영역에 형성된 개구부를 매우는 용사 영역을 갖고, 상기 제 2 절연층은 용사에 의해 형성되어 있어도 좋다. 또는, 상기 전극층 및 상기 제 2 절연층이 용사에 의해 형성되어 있어도 좋다. 이들의 경우에, 상기 제 2 절연층이 세라믹스 용사막이여도 좋다.
또, 상기 제 1 관점에 있어서, 상기 전극층이 용사에 의해 형성되는 동시에, 상기 제 2 절연층은 내열성 합성수지 필름에 의해 형성되고, 또한 상기 제 2 절연층보다 상층에 제 3 절연층이 용사에 의해 형성되어 있어도 좋다. 이 경우, 상기 제 3 절연층이 세라믹스 용사막이여도 좋다.
상기 제 1 관점에 있어서, 상기 제 1 절연층인 내열성 합성수지 필름에는 개구가 형성되고, 상기 개구내에 도전성 재료가 용사되어 용사부를 형성하고 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 용사부는 상기 전극층에 전압을 인가하기 위한 전기적 접속부에 형성되어 있는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 제 2 관점은, 청구항 1 내지 청구항 8중 어느 한 항에 기재된 정전 흡착 전극을 구비한 기판 처리 장치가 제공한다. 이 기판 처리 장치는 평판 디스플레이의 제조에 사용되는 것이어도 좋다. 또한, 기판에 대하여, 플라즈마 에칭 처리를 실행하는 플라즈마 에칭 장치여도 좋다.
본 발명의 제 3 관점은, 기판 처리 장치에 있어서 기판을 흡착 유지하기 위한 정전 흡착 전극의 제조 방법으로서, 개구부를 갖는 내열성 합성수지 필름과 개구부를 갖는 도전성 필름을, 상기 개구부가 중첩하도록 접착한 적층체를 기재상에 접착하여, 상기 기재측으로부터 순차적으로 제 1 절연층 및 전극층을 형성하는 공정과, 상기 제 1 절연층과 상기 전극층에 형성된 개구부에 도전성 재료를 용사하여 용사부를 형성하는 공정과, 상기 전극층상에 절연 재료를 용사하여 제 2 절연층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 흡착 전극의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 제 4 관점은, 기판 처리 장치에서 기판을 흡착 유지하기 위한 정전 흡착 전극의 제조 방법으로서, 기재상에, 개구부를 갖는 내열성 합성수지 필름을 접착하여 제 1 절연층을 형성하는 공정과, 상기 내열성 합성수지 필름상에 도전성 재료를 용사하여 전극층을 형성하는 공정과, 상기 전극층상에 절연 재료를 용사하여 제 2 절연층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 흡착 전극의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 제 5 관점은, 기판 처리 장치에서 기판을 흡착 유지하기 위한 정전 흡착 전극의 제조 방법으로서, 기재상에, 개구부를 갖는 내열성 합성수지 필름을 접착하여 제 1 절연층을 형성하는 공정과, 상기 내열성 합성수지 필름상에 도전성 재료를 용사하여 전극층을 형성하는 공정과, 상기 전극층상에 내열성 합성수지 필름을 적층하여 제 2 절연층을 형성하는 공정과, 상기 제 2 절연층보다 상층에 절연 재료를 용사하여 제 3 절연층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 흡착 전극의 제조 방법을 제공한다.
상기 제 4 관점 및 제 5 관점에 있어서, 상기 전극층을 형성하는 공정 이전에, 상기 내열성 합성수지 필름의 개구부에 도전성 재료를 용사하여 용사부를 형성 하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시형태에 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 장방형을 한 피처리체인 FPD용 유리 기판 등의 기판(G)에 대하여 에칭을 실행하는 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치로서 구성되어 있다. 여기에서, FPD로서는, 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 전계 발광(Electro Luminescence; EL) 디스플레이, 형광 표시관(Vacuum Fluorescent Display; VFD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등이 예시된다. 또한, 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 각통(角筒) 형상으로 성형된 챔버(2)를 갖고 있다. 이 챔버(2)내의 바닥부에는 절연재로 이루어지는 각기둥 형상의 절연판(3)이 설치되어 있고, 이 절연판(3)상에는, 기판(G)을 탑재하기 위한 서셉터(4)가 설치되어 있다. 기판 탑재대인 서셉터(4)는 서셉터 기재(4a)와, 서셉터 기재(4a)상에 설치된 정전 척(40)을 갖고 있다. 또한, 서셉터 기재(4a)의 외주에는, 절연막(5)이 형성되어서 절연 피복되어 있다.
정전 척(40)은 알루미늄 등의 도전성 재료로 이루어지는 기재(41)를 갖고 있고, 이 기재(41)의 상면에는, 아래로부터 순차적으로, 제 1 절연층으로서의 합성수지 필름(42), 전극층으로서의 도전성 필름(43) 및 제 2 절연층으로서의 세라믹스 용사막(44)이 적층되어 있다. 정전 척(40)은 합성수지 필름(42)과 세라믹스 용사막(44) 사이의 도전성 필름(43)에, 직류 전원(26)으로부터 급전선(27)을 거쳐서 직류 전압을 인가함으로써, 예를 들어 쿨롱력에 의해 기판(G)을 정전 흡착한다. 또한, 정전 척(40)의 상세한 구조에 대해서는 후술한다.
상기 절연판(3) 및 서셉터 기재(4a), 또한 정전 척(40)에는, 그들을 관통하는 가스 통로(9)가 형성되어 있다. 이 가스 통로(9)를 거쳐서 전열 가스, 예를 들어 He 가스 등이 피처리체인 기판(G)의 이면에 공급된다.
즉, 가스 통로(9)에 공급된 전열 가스는, 서셉터 기재(4a)와 정전 척(40)의 기재(41)의 경계에 형성된 가스 저류부(9a)를 거쳐서 일단 수평 방향으로 확산한 후, 정전 척(40)내에 형성된 가스 공급 연통 구멍(9b)을 지나서, 정전 척(40)의 표면으로부터 기판(G)의 이면측으로 분출한다. 이렇게 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 냉매 도입관(10a)을 거쳐서 도입되고, 또한 냉열 배출관(10b)을 거쳐서 배출되어 순환함으로써, 그 냉열이 서셉터 기재(4a)로부터 상기 전열 가스를 거쳐서 기판(G)에 대하여 전열된다.
상기 서셉터(4)의 상방에는, 이 서셉터(4)와 평행하게 대향하여 상부 전극으 로서 기능하는 샤워헤드(11)가 설치되어 있다. 샤워헤드(11)는 챔버(2)의 상부에 지지되어 있고, 내부에 내부 공간(12)을 갖는 동시에, 서셉터(4)와의 대향면에 처리 가스를 토출하는 복수의 토출 구멍(13)이 형성되어 있다. 이 샤워헤드(11)는 접지되어 있고, 서셉터(4)와 함께 한쌍의 평행 평판 전극을 구성하고 있다.
샤워헤드(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 질량 유량 콘트롤러(mass flow controller)(17)를 거쳐서, 처리 가스 공급원(18)이 접속되어 있다. 처리 가스 공급원(18)으로부터는, 에칭을 위한 처리 가스가 공급된다. 에칭을 위한 처리 가스가 공급된다. 처리 가스로서는, 예를 들어 할로겐계의 가스, O2 가스, Ar 가스 등, 통상 이 분야에서 이용되는 가스를 이용할 수 있다.
상기 챔버(2)의 측벽 하부에는 배기관(19)이 접속되어 있고, 이 배기관(19)에는 배기 장치(20)가 접속되어 있다. 배기 장치(20)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 구비하고 있고, 이에 의해 챔버(2)내를 소정의 감압 분위기까지 진공 흡인 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 챔버(2)의 측벽에는, 기판 반입출구(21)와, 이 기판 반입출구(21)를 개폐하는 게이트 밸브(22)가 설치되어 있고, 이 게이트 밸브(22)를 개방한 상태에서 기판(G)이 인접하는 로드록실(도시하지 않음)과의 사이에서 반송되도록 되어 있다.
서셉터(4)에는, 고주파 전력을 공급하기 위한 급전선(23)이 접속되어 있고, 이 급전선(23)에는 정합기(24) 및 고주파 전원(25)이 접속되어 있다. 고주파 전원(25)으로부터는 예를 들어 13.56MHz의 고주파 전력이 서셉터(4)에 공급된다.
다음에, 이렇게 구성되는 플라즈마 에칭 장치(1)에 있어서의 처리 동작에 대해서 설명한다.
우선, 피처리체인 기판(G)은 게이트 밸브(22)가 개방된 후, 도시하지 않는 로드록실로부터 기판 반출입구(21)를 거쳐서 챔버(2)내로 반입되고, 서셉터(4)상에 형성된 정전 척(40)상에 탑재된다. 이 경우에, 기판(G)의 주고받음은 서셉터(4)의 내부를 관통 삽입하여 서셉터(4)로부터 돌출 가능하게 설치된 리프터 핀(도시하지 않음)을 거쳐서 실행된다. 그 후, 게이트 밸브(22)가 폐쇄되고, 배기 장치(20)에 의해 챔버(2) 내부가 소정의 진공도까지 진공 흡인된다.
그 후, 밸브(16)가 개방되어서, 처리 가스 공급원(18)으로부터 처리 가스가 질량 유량 콘트롤러(17)에 의해 그 유량이 조정되면서, 처리 가스 공급관(15), 가스 도입구(14)를 통해 샤워헤드(11)의 내부 공간(12)으로 도입되고, 더욱이 토출 구멍(13)을 통해 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 샤워헤드(11) 사이에 고주파 전계가 생기고, 처리 가스가 분해하여 플라즈마화하고, 이로써 기판(G)에 에칭 처리가 실시된다. 이 때, 직류 전원(26)으로부터 정전 척(40)의 전극(43)에 소정의 전압을 인가함으로써, 기판(G)이 예를 들어 쿨롱력에 의해 정전 척(40)에 흡착 유지된다. 또한, 가스 통로(9)를 거쳐서 전열 가스를 기판(G)의 이면측에 공급함으로써, 효율적으로 온도 조절이 실행된다.
이렇게 하여 에칭 처리를 실시한 후, 고주파 전원(25)으로부터의 고주파 전력의 인가를 정지하고, 가스 도입을 정지한 후, 챔버(2)내의 압력을 소정의 압력까지 감압한다. 그리고, 게이트 밸브(22)가 개방되고, 기판(G)이 기판 반입출구(21)를 거쳐서 챔버(2)내로부터 도시하지 않은 로드록실로 반출됨으로써 기판(G)의 에칭 처리는 종료한다. 이와 같이, 정전 척(40)에 의해 기판(G)을 정전 흡착하는 동시에, 온도 조절하면서 기판(G)의 에칭 처리를 실행할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 정전 척(40)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 2의 (a)는 정전 척(40)의 단면도이며, 도 2의 (b)는 직류 전원(26)과의 접속 부분의 주요부 단면도이다. 상기와 같이, 정전 척(40)은 기재(41)상에 제 1 절연층인 합성수지 필름(42), 도전성 필름(43) 및 제 2 절연층인 세라믹스 용사막(44)을 구비하고 있다.
합성수지 필름(42)은, 예를 들어 두께 25)㎛ 내지 50㎛ 정도의 내열성 합성수지에 의해 형성된 필름이다. 그 재질로서는, 예를 들면 폴리이미드 등의 내고온성, 내플라즈마성, 내약품성, 전기 절연성이 높은 재료를 사용할 수 있다. 또한, 내열성 폴리이미드 필름으로서는, 예를 들어 카프톤(등록상표; 도오레·듀퐁사 제품), UPILEX-S(상품명; 우베흥산주식회사제) 등의 상품명으로 시판되고 있는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
합성수지 필름(42)에는, 개구(42a)가 형성되어 있고, 이 개구(42a)에 급전 핀(70)이 삽입된다(후술).
도전성 필름(43)은, 예를 들어 두께 0.01㎜ 내지 0.05㎜ 정도의 금속 등의 도전성 소재에 의해 형성된 필름이다. 그 재질로서는, 구체적으로는, 알루미늄, 동 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 알루미늄박, 동박 등을 사용할 수 있다.
세라믹스 용사막(44)은, 내구성 및 내식성이 우수한 세라믹스에 의해, 예를 들어 0.1㎜ 내지 0.5㎜정도의 두께로 형성되어 있다. 세라믹스의 종류는 특히 한정되는 것은 아니고, 전형적으로는 Al2O3, Zr2O3、 Si3N4 등의 절연 재료를 들 수 있지만, SiC와 같이 어느 정도 도전성을 갖는 것이라도 좋다. 이러한 세라믹스 용사막(44)은 용사한 후 연마에 의해 표면을 평활화하여도 좋다.
정전 척(40)에는, 급전선(27)과 접속된 급전 핀(70)이 관통 장착되어 있다. 급전 핀(70)은 정전 척(40)의 기재(41)에 형성된 관통 구멍에 수지 피복부(71)를 거쳐서 삽입되고, 합성수지 필름(42)에 형성된 개구(42a)를 관통하여 도전성 필름(43)까지 도달하고 있다. 또, 수지 피복부(71)는 기재(41)와 급전 핀(70)을 절연하기 위해 설치되어 있다.
합성수지 필름(42)의 개구(42a)와 적층한 상태에서 중첩하도록, 도전성 필름(43)에도 동일한 개구(43a)가 형성되어 있다. 그리고, 콘택트 홀인, 이들 합성수지 필름(42)과 도전성 필름(43)의 개구(42a, 43a)내에는, 급전 핀(70) 주위의 공간을 메우도록, 예를 들어 알루미늄, 텅스텐, 몰리브덴 등의 용사 가능한 전극 재료(도전성 재료)에 의한 용사부(45)가 형성되어 있다. 이 용사부(45)에 의해, 직 류 전원(26)으로부터 도전성 필름(43)까지의 전기적 접속이 확실하게 이루어진 상태로 되어, 직류 전원(26)에 직류 전압을 인가함으로써, 예를 들어 쿨롱력에 의해 기판(G)을 정전 흡착할 수 있다.
다음에, 제 1 실시형태에 따른 정전 척(40)의 제조 방법에 대해서 도 3을 참조하면서 설명한다. 우선, 합성수지 필름(42) 및 도전성 필름(43)을 적층한 것을 준비한다. 합성수지 필름(42)과 도전성 필름(43)은, 예를 들어 접착제에 의해 접착한 것이나, 프린트 배선 등에 이용되는 무접착형 적층 필름을 이용할 수 있다. 상기와 같이, 합성수지 필름(42)에는 개구(42a)가 형성되고, 도전성 필름(43)에는 개구(43a)가 형성되어 있고, 이들 개구(42a, 43a)는 서로 중접하도록 적층되어 있다.
도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 기재(41)에 접착제(101)를 도포하여 두고, 거기에 합성수지 필름(42) 및 도전성 필름(43)의 적층체를 부착한다. 이 때, 개구(42a, 43a)와 급전 핀(70)의 위치가 일치하도록 부착한다. 또한, 적층체를 사용하지 않고, 합성수지 필름(42)과 도전성 필름(43)을 순차적으로 따로따로 부착할 수도 있지만, 대면적(大面積)이기 때문에 부착시에 공기가 혼입하거나, 주름 등이 발생하기 쉬우므로, 적층체를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 개구(42a, 43a)에 의해 형성되는 급전 핀(70) 주위의 공극을 용사에 의해 메운다.
즉, 합성수지 필름(42) 및 도전성 필름(43)을 기재(41)에 부착하고, 급전 핀(70)을 장착한 상태에서, 개구(42a, 43a)의 바로 상부[즉, 급전 핀(70)의 바로 상부 위치)로부터 용사 장치(100)에 의해 도전성 재료를 핀포인트(pinpoint) 용사함으로써 용사부(45)를 형성한다. 핀포인트 용사한 후에는, 용사부(45)의 높이를 도전성 필름(43)에 맞추기 위해서, 부분적인 연마를 실시하는 것이 바람직하다.
다음에, 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이, 도전성 필름(43)의 표면에 용사를 위한 프라이머(primer)(102)를 도포한 후, 도전성 필름(43)의 표면에 용사 장치(100)를 이용하여 Al2O3 등의 세라믹스를 균일하게 용사하여, 세라믹스 용사막(44)을 형성함으로써 절연 피복한다. 이로써, 도 3의 (d)에 도시하는 바와 같은 정전 척(40)이 제조된다. 이렇게 제조된 정전 척(40)은 제 1 절연층으로서 합성수지 필름(42)을 사용함으로써, 내전압 특성이 우수한 것이며, 또한 표면층은 세라믹스 용사막(44)이기 때문에 내플라즈마성이 우수한 것이다. 그리고, 내전압 특성은 최하층의 합성수지 필름(42)에 의해 확보할 수 있으므로, 용사 구멍 밀봉 처리는 얇은 표면층[세라믹스 용사막(44)]만으로 좋고, 구멍 밀봉 부족 등에 의한 내전압 불량을 감소시킬 수 있다는 장점을 갖고 있다.
다음에, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 정전 척(50)에 대해서 설명한다. 이 정전 척(50)은, 제 1 실시형태의 정전 척(40)과 마찬가지로, 예를 들어 도 1에 도시하는 플라즈마 에칭 장치(1)의 정전 척으로서 사용할 수 있는 것이다. 도 4의 (a)는 정전 척(50)의 단면도이며, 도 4의 (b)는 직류 전원(26)과의 접속 부분의 주요부 단면도이다.
정전 척(50)은, 도전성 재료로 이루어지는 기재(51)상에, 아래로부터 순차적 으로 제 1 절연층으로서의 합성수지 필름(52), 전극층으로서의 금속 용사막(53) 및 제 2 절연층인 세라믹스 용사막(54)을 구비하고 있다. 합성수지 필름(52)은, 제 1 실시형태의 정전 척(40)에 있어서의 합성수지 필름(42)과 동일한 재질로서, 예를 들어 25㎛ 내지 50㎛ 정도의 두께로 형성되어 있다. 또한, 합성수지 필름(52)에는 개구(52a)가 형성되어 있고, 이 개구(52a)에 급전 핀(70)이 삽입된다.
금속 용사막(53)은, 예를 들어 두께 0.01㎜ 내지 0.05㎜ 정도의 금속에 의해 형성된 용사막이다. 그 재질로서는, 예컨대, 알루미늄, 텅스텐, 몰리브덴 등의 용사에 적합한 금속재료 등을 들 수 있다.
세라믹스 용사막(54)은, 제 1 실시형태에 따른 정전 척(40)의 세라믹스 용사막(44)과 동일한 재질의 세라믹스에 의해, 예를 들어 0.1㎜ 내지 0.5㎜ 정도의 두께로 형성되어 있다. 이러한 세라믹스 용사막(54)은 용사한 후 연마에 의해 표면을 평활화하여도 좋다.
정전 척(50)에는, 급전선(27)과 접속된 급전 핀(70)이 관통 장착되어 있다(도 1 참조). 상기와 같이, 합성수지 필름(52)에는 개구(52a)가 형성되어 있다. 그리고, 콘택트 홀인 합성수지 필름(52)의 개구(52a)내에는, 급전 핀(70) 주위를 메우도록, 금속 용사막(53)이 부분적으로 돌출한 용사부(55)가 형성되어 있다.
급전 핀(70)은 정전 척(50)의 기재(51)에 형성된 관통 구멍에 수지 피복부(71)를 거쳐서 삽입되어, 합성수지 필름(52)에 형성된 개구(52a)를 관통하여 금속 용사막(53)까지 도달하고 있다. 합성수지 필름(52)의 개구(52a)내에는, 용사에 의해 도전성 재료가 매립된 용사부(55)가 존재하므로, 급전 핀(70)과의 전기적 접 속이 충분히 확보되어 있다. 이로써, 직류 전원(26)으로부터 금속 용사막(53)까지가 전기적으로 접속된 상태로 되어, 직류 전원(26)에 직류 전압을 인가함으로써, 예를 들어 쿨롱력에 의해 기판(G)을 정전 흡착할 수 있다.
정전 척(50)의 주요한 제조 공정은 도 5에 도시하는 바와 같다. 우선, 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 기재(51)상에 접착제(103)를 도포하고, 거기에 합성수지 필름(52)을 부착한다. 이 때, 합성수지 필름(52)의 개구(52a)가 급전 핀(70)과 일치하도록 한다. 다음에, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 합성수지 필름(52)의 표면에 프라이머(104)를 도포한 후, 용사 장치(100)에 의해 금속을 용사하여, 금속 용사막(53)을 형성한다. 금속 용사막(53)을 형성할 때에는, 합성수지 필름(52)의 개구(52a)가 메워지도록, 우선 핀포인트 용사를 실행하여 용사부(55)를 형성하고(도 4 참조), 그 후 소정의 패스수로 합성수지 필름(52)상에 균일하게 용사를 실행하여, 금속 용사막(53)을 형성한다. 또한, 핀포인트 용사를 행한 부위는, 그 주위의 금속 용사막(53)과의 높이를 맞추기 위해서, 필요에 따라서 부분적인 연마를 실시하는 것이 바람직하다.
그리고, 도 5의 (c)에 도시하는 바와 같이, 형성된 금속 용사막(53)의 표면에 용사 장치(100)를 이용하여 Al2O3 등의 세라믹스를 균일하게 용사하여, 세라믹스 용사막(54)을 형성함으로써 절연 피복한다. 이상의 공정에 의해, 도 5의 (d)에 도시하는 바와 같은 정전 척(50)이 제조된다. 이렇게 제조된 정전 척(50)은, 제 1 절연층으로서 합성수지 필름(52)을 사용함으로써, 내전압 특성이 우수한 것이며, 또한 표면층은 세라믹스 용사막(54)이기 때문에 내플라즈마성이 우수한 것이다. 그리고, 내전압 특성은 최하층의 합성수지 필름(52)에 의해 확보할 수 있으므로, 용사 구멍 밀봉 처리는 얇은 표면층[세라믹스 용사막(54)]만으로 좋고, 구멍 밀봉 부족 등에 의한 내전압 불량을 감소시킬 수 있다는 장점을 갖고 있다.
다음에, 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 정전 척(60)에 대해서 설명한다. 이 정전 척(60)은, 제 1 실시형태의 정전 척(40)과 마찬가지로, 예를 들어 도 1에 도시하는 플라즈마 에칭 장치(1)의 정전 척으로서 사용할 수 있는 것이다. 도 6의 (a)는 정전 척(60)의 단면도이며, 도 6의 (b)는 직류 전원(26)과의 접속 부분을 도시하는 주요부 단면도이다.
이 정전 척(60)은, 도전성 재료로 이루어지는 기재(61)상에, 아래로부터 순차적으로 제 1 절연층으로서의 합성수지 필름(62), 전극층으로서의 금속 용사막(63) 및 제 2 절연층으로서의 합성수지 필름(64), 제 3 절연층으로서의 세라믹스 용사막(65)을 구비하고 있다.
합성수지 필름(62)은, 제 1 실시형태의 정전 척(40)에 있어서의 합성수지 필름(42)과 동일한 재질에 의해, 예를 들어 25㎛ 내지 50㎛의 두께로 형성되어 있다. 또한, 합성수지 필름(62)에는 개구(62a)가 형성되어 있고, 이 개구(62a)에 급전 핀(70)이 삽입된다.
금속 용사막(63)은, 제 2 실시형태의 금속 용사막(53)과 동일한 재질의 금속에 의해, 예를 들어 두께 0.01㎜ 내지 0.05㎜ 정도로 형성된 용사막이다.
합성수지 필름(64)은, 제 1 실시형태의 정전 척(40)에 있어서의 합성수지 필 름(42)과 동일한 재질에 의해, 예를 들어 25㎛ 내지 50㎛의 두께로 형성되어 있다. 또한, 합성수지 필름(64)은 합성수지 필름(62)과 동일한 재질이어도 좋고, 다른 재질이어도 좋다.
세라믹스 용사막(65)은, 제 1 실시형태에 따른 정전 척(40)의 세라믹스 용사막(44)과 동일한 재질의 세라믹스에 의해, 예를 들어 0.1㎜ 내지 0.5㎜ 정도의 두께로 구성되어 있다. 이러한 세라믹스 용사막(65)은 용사한 후 연마에 의해 표면을 평활화하여도 좋다.
정전 척(60)에는, 급전선(27)과 접속된 급전 핀(70)이 관통 장착되어 있다(도 1 참조). 상기와 같이, 합성수지 필름(62)에는 개구(62a)가 형성되고, 콘택트 홀인 이 개구(62a)내에는, 급전 핀(70)주위의 공간을 메우도록, 금속 용사막(63)이 부분적으로 돌출하여 용사부(66)가 형성되어 있다. 그리고, 급전 핀(70)은 정전 척(60)의 기재(61)에 형성된 관통 구멍에 수지 피복부(71)를 거쳐서 삽입되고, 합성수지 필름(62)에 형성된 개구(62a)내의 용사부(66)를 관통하여 금속 용사막(63)까지 도달하고 있다. 이러한 구조에 의해, 직류 전원(26)으로부터 금속 용사막(63)까지가 전기적으로 접속된 상태로 되어, 직류 전원(26)에 직류 전압을 인가함으로써, 예를 들어 쿨롱력에 의해 기판(G)을 정전 흡착할 수 있다.
정전 척(60)의 주요한 제조 공정은, 도 7에 도시하는 바와 같다. 우선, 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 기재(61)상에 접착제(106)를 도포하고, 거기에 합성수지 필름(62)을 부착한다. 이 때, 합성수지 필름(62)의 개구(62a)가 급전 핀(70)과 일치하도록 한다. 다음에, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 합성수지 필름(62)의 표면에 프라이머(107)를 도포한 후, 용사 장치(100)에 의해 금속을 용사하여, 금속 용사막(63)을 형성한다. 금속 용사막(63)을 형성할 때에는, 합성수지 필름(62)의 개구(62a)가 메워지도록, 우선 핀포인트 용사를 실행하여, 용사부(66)을 형성한다(도 6 참조). 그 후, 소정의 패스수로 합성수지 필름(62)상에 균일하게 용사를 실행하여, 금속 용사막(63)을 형성한다. 핀포인트 용사한 부위는, 그 높이를 주위의 금속 용사막(63)과 맞추기 위해서, 부분적인 연마를 실시하는 것이 바람직하다.
그리고, 도 7의 (c)에서는, 형성된 금속 용사막(63)상에 접착제(108)를 도포하여, 합성수지 필름(64)을 부착한다. 도 7의 (d)에서는, 적층된 합성수지 필름(64)의 표면에 프라이머(109)를 도포한 후, 용사 장치(100)에 의해 세라믹스를 균일하게 용사하여, 세라믹스 용사막(65)을 형성함으로써 절연 피복한다. 이상의 공정에 의해, 도 7의 (e)에 도시하는 바와 같은 정전 척(60)이 제조된다.
이와 같이 제조된 정전 척(60)은 제 1 절연층 및 제 2 절연층으로서 합성수지 필름을 사용하고 있어, 양쪽 층 모두 내전압 특성이 우수하므로, 내전압 불량이 적은 정전 척이다.
또, 제 2 절연층으로서의 합성수지 필름(64)을 개재시킴으로써, 하기의 이유에 의해 제 3 절연층으로서의 세라믹스 용사막(65)을 박막화할 수 있다.
정전 척의 최외층의 세라믹스 용사막에 절연 기능을 갖게 하기 위해서는, 그 막 두께를 두텁게 하지 않을 수 없지만, 용사 막 두께가 증가하면 기재(61)의 열팽창·수축에 대한 추종성이 저하하여 마모가 발생하기 쉬워진다. 이에 대하여, 정 전 척(60)에 있어서는, 제 1 절연층인 합성수지 필름(62)과 제 2 절연층인 합성수지 필름(64)에 의해 높은 절연 특성을 담보할 수 있으므로, 세라믹스 용사막(65)은 플라즈마 내성을 얻을 수 있는 정도의 막 두께로 하면 좋아서, 박막화가 가능해진다.
이상, 몇개의 실시형태를 들어, 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지의 변형이 가능하다.
예를 들면, 본 발명의 처리 장치에 대해서는, 하부 전극에 고주파 전력을 인가하는 RIE 타입의 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치를 예시하여 설명했지만, 에칭 장치에 한하지 않고, 애싱, CVD 성막 등의 다른 플라즈마 처리 장치에 적용할 수 있고, 상부 전극에 고주파 전력을 공급하는 타입이여도 좋고, 또 용량 결합형에 한하지 않고 유도 결합형이여도 좋다.
또한, 피처리 기판은 FPD용 유리 기판(G)에 한정되지 않고 반도체 웨이퍼여도 좋다.
본 발명의 정전 흡착 전극에 따르면, 적어도 기재에 인접하는 절연층으로서, 내전압 특성이 높고 박막화가 가능한 내열성 합성수지 필름을 사용하는 동시에, 전극층의 적어도 일부를 용사에 의해 형성함으로써, 급전선과의 전기적 접속을 충분히 확보하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 발명의 정전 흡착 전극은 절연층의 막 두께가 얇고, 기재의 열팽창에의 추종성이 높고, 흡착 성능이 우수하고, 또한 내전 압 성능이 우수한 것이다.
또, 본 발명의 정전 흡착 전극의 제조 방법에 따르면, 상기 정전 흡착 전극을 단기간에 적은 공정수로 또한 저비용으로 제조할 수 있다.

Claims (15)

  1. 기판 처리 장치에서 기판을 흡착 유지하기 위한 정전 흡착 전극에 있어서,
    기재와,
    상기 기재상에 설치된 제 1 절연층과,
    상기 제 1 절연층보다도 상층에 설치된 전극층과,
    상기 전극층보다도 상층에 설치된 제 2 절연층을 구비하며,
    상기 제 1 절연층은 내열성 합성수지 필름에 의해 형성되고,
    상기 전극층은 그 일부 또는 전부가 용사에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    정전 흡착 전극.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극층은 도전성 필름 영역과, 상기 도전성 필름 영역에 형성된 개구부를 메우는 용사 영역을 갖고,
    상기 제 2 절연층은 용사에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    정전 흡착 전극.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극층 및 상기 제 2 절연층이 용사에 의해 형성되어 있는 것을 특징으 로 하는
    정전 흡착 전극.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 절연층이 세라믹스 용사막인 것을 특징으로 하는
    정전 흡착 전극.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극층이 용사에 의해 형성되는 동시에, 상기 제 2 절연층은 내열성 합성수지 필름에 의해 형성되고, 또한 상기 제 2 절연층보다 상층에 제 3 절연층이 용사에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    정전 흡착 전극.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 3 절연층이 세라믹스 용사막인 것을 특징으로 하는
    정전 흡착 전극.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 절연층인 내열성 합성수지 필름에는 개구가 형성되고, 상기 개구내에 도전성 재료가 용사되어 용사부를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는
    정전 흡착 전극.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 용사부는 상기 전극층에 전압을 인가하기 위한 전기적 접속부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    정전 흡착 전극.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 기재된 정전 흡착 전극을 구비한
    기판 처리 장치
  10. 제 9 항에 있어서,
    평판 디스플레이의 제조에 사용되는 것인
    기판 처리 장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    기판에 대하여, 플라즈마 에칭 처리를 실행하는 플라즈마 에칭 장치인 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  12. 기판 처리 장치에서 기판을 흡착 유지하기 위한 정전 흡착 전극의 제조 방법 에 있어서,
    개구부를 갖는 내열성 합성수지 필름과 개구부를 갖는 도전성 필름을 상기 개구부가 중첩하도록 접착한 적층체를 기재상에 접착하여, 상기 기재측으로부터 순차적으로 제 1 절연층 및 전극층을 형성하는 공정과,
    상기 제 1 절연층과 상기 전극층에 형성된 개구부에 도전성 재료를 용사하여 용사부를 형성하는 공정과,
    상기 전극층상에 절연 재료를 용사하여 제 2 절연층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는
    정전 흡착 전극의 제조 방법.
  13. 기판 처리 장치에서 기판을 흡착 유지하기 위한 정전 흡착 전극의 제조 방법에 있어서,
    기재상에, 개구부를 갖는 내열성 합성수지 필름을 접착하여 제 1 절연층을 형성하는 공정과,
    상기 내열성 합성수지 필름상에 도전성 재료를 용사하여 전극층을 형성하는 공정과,
    상기 전극층상에 절연 재료를 용사하여 제 2 절연층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는
    정전 흡착 전극의 제조 방법.
  14. 기판 처리 장치에서 기판을 흡착 유지하기 위한 정전 흡착 전극의 제조 방법에 있어서,
    기재상에, 개구부를 갖는 내열성 합성수지 필름을 접착하여 제 1 절연층을 형성하는 공정과,
    상기 내열성 합성수지 필름상에 도전성 재료를 용사하여 전극층을 형성하는 공정과,
    상기 전극층상에 내열성 합성수지 필름을 적층하여 제 2 절연층을 형성하는 공정과,
    상기 제 2 절연층보다 상층에 절연 재료를 용사하여 제 3 절연층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는
    정전 흡착 전극의 제조 방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 전극층을 형성하는 공정 이전에, 상기 내열성 합성수지 필름의 개구부에 도전성 재료를 용사하여 용사부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는
    정전 흡착 전극의 제조 방법.
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