KR20090121251A - 탑재대 기구, 이것을 이용한 플라즈마 처리 장치 및 정전 척으로의 전압 인가 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 척 전극에 직류 전압을 인가할 때 및 차단할 때의 척 등가 회로의 시정수를 작게 하여, 전하의 저류 및 전하의 방출을 각각 신속하게 행하도록 한 탑재대 기구를 제공한다. 이를 위해서, 처리 용기(52) 내에서 플라즈마 처리가 실시되는 피처리체 W를 탑재하는 탑재대 기구에 있어서, 탑재대(84)와, 내부에 척 전극(114)이 마련된 정전 척(86)과, 급전 라인(116)을 통해서 접속된 직류 고압 전원(120)과, 급전 라인에 개설한 척용 스위치부(124)와, 탑재대의 직류 성분을 검출하는 직류 성분 검출 회로(96)와, 직류 성분 검출 회로를 바이패스하는 바이패스 라인(108)과, 바이패스 라인의 도중에 마련되어 직류 성분 검출 회로를 바이패스시켜서 탑재대를 접지시키는 바이패스용 스위치부(110)와, 스위치부를 제어하는 스위치 제어부(112)를 구비한다.

Description

탑재대 기구, 이것을 이용한 플라즈마 처리 장치 및 정전 척으로의 전압 인가 방법{LOADING STAGE MECHANISM, PLASMA PROCESSING APPARATUS USING THE SAME, AND METHOD FOR SUPPLYING VOLTAGE TO ELECTROSTATIC CHUCK}

본 발명은 반도체 기판이나 액정 표시 장치의 유리 기판 등의 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치, 이것에 사용되는 탑재대 기구 및 정전 척으로의 전압 인가 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 집적 회로나 액정 표시 장치를 제조하는 경우에는, 반도체 기판이나 유리 기판 상에 성막 처리, 에칭 처리, 개질 처리, 산화 확산 처리 등이 반복 실시되게 된다.

그리고, 상기 각종 처리 중, 예컨대 에칭 처리 등에 있어서는, 플라즈마 처리 장치를 이용하여 처리가 행해진다(특허 문헌 1~3). 여기서 종래의 플라즈마 처리 장치의 일례에 대해서 도 16을 참조하여 설명한다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 이 플라즈마 처리 장치는, 예컨대 알루미늄 합금으로 이루어지는 처리 용기(2) 를 갖고 있고, 이 처리 용기(2) 안은, 도시하지 않은 진공 배기계에 의해 진공 배기가 가능하게 되어 있다. 이 처리 용기(2)의 천장부에는, 이 처리 용기(2) 내로 필요한 가스를 도입하는 가스 도입 수단으로서, 예컨대 알루미늄 합금으로 이루어지는 샤워 헤드부(4)가 마련되고, 또한, 처리 용기(2)의 바닥부 측에는 탑재대 기구(6)가 마련된다.

이 탑재대 기구(6)는, 예컨대 알루미나 등의 세라믹재로 이루어지는 절연재(8)를 사이에 두고 마련된, 예컨대 알루미늄 합금으로 이루어지는 탑재대(10)와, 이 상면 측에 마련되는 정전 척(12)에 의해 주로 구성되어 있다. 그리고, 상기 정전 척(12) 상에 피처리체로서 예컨대 유리 기판이나 반도체 기판으로 되는 피처리체 W를 탑재하고 이것을 정전기력에 의해 흡착할 수 있도록 되어 있다.

이와 같이, 상기 샤워 헤드부(4)와 탑재대(10)는 대향 배치되어 있고, 각각 상부 전극과 하부 전극을 구성하여 평행 평판형의 플라즈마 전극으로 되어 있다. 구체적으로는, 상기 탑재대(10)에는 고주파 라인(14)이 접속되어 있고, 이 고주파 라인(14)에는 매칭 회로(16) 및 예를 들어 13.56MHz의 고주파 전원(18)이 순차적으로 개설되어, 고주파 전력에 의해 플라즈마를 생성하도록 되어 있다.

또한, 상기 탑재대(10)에는 검출 라인(20)을 통해서 직류 성분 검출 회로(22)가 마련되어 있다. 이 직류 성분 검출 회로(22)는 상기 검출 라인(20)에 고주파 차단용의 코일(24), 제 1 저항(26) 및 제 2 저항(28)을 순차적으로 직렬로 접속하여 구성되고, 상기 고주파 차단용의 코일(24)과 제 1 저항(26)과의 접속점으로부터 콘덴서(30)를 분기하고 있다. 그리고, 상기 제 2 저항(28)의 전압 강하를 측 정부(32)에서 측정함으로써, 플라즈마 처리중인 탑재대(10)의 직류 성분을 인식할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기 고주파 차단용의 코일(24) 및 콘덴서(30)에 의해, 탑재대(10)로부터의 고주파 전력을 차단하도록 되어 있다. 또한, 이 직류 성분 검출 회로(22)는 플라즈마 처리가 완료하여 고주파 전력의 인가를 정지했을 때에 척 전극(34)과 탑재대(10)에 충전되어 있는 전하를 방출하기 위한 기능도 갖고 있다.

또한, 상기 정전 척(12)은, 예컨대 폴리이미드계 수지나 세라믹 등으로 이루어지는 판 형상의 절연재의 내부에 척 전극(34)을 매립하도록 하여 구성되어 있다. 그리고, 이 척 전극(34)으로부터는 급전 라인(36)이 연장되어 있고, 이 급전 라인(36)에는 고주파 전력의 침입을 저지하는 필터부(38)를 사이에 두고 직류 고압 전원(40)이 접속되어 있다.

그리고, 이 직류 고압 전원(40)으로부터 발생한 높은 직류 전압을 상기 척 전극(34)에 인가함으로써, 이 정전 척(12) 상의 피처리체 W를 정전기력으로 흡착하도록 되어 있다. 상기 필터부(38)는, 상기 급전 라인(36)에, 고주파 차단용의 코일(42) 및 저항(44)을 순차적으로 직렬로 접속하여 구성되고, 상기 고주파 차단용의 코일(42)과 저항(44)의 접속점으로부터 콘덴서(46)를 분기하고 있다.

그리고, 이러한 상기 고주파 차단용의 코일(42)에 의해, 탑재대(10)에 인가되고 있는 고주파 전력이, 직류 고압 전원(40)으로 돌아 들어가서 침입하는 것을 저지하도록 되어 있다. 또한, 이 급전 라인(36)의 필터부(38)의 하류 측에는, 직류 고압 전원(40)을 온, 오프하기 위한 척용 스위치부(45)가 마련되어 있다.

이러한 플라즈마 처리 장치에 있어서, 피처리체가 탑재대(10) 상에 탑재되면, 상기 척용 스위치부(45)를 닫아서 상기 직류 고압 전원(40)으로부터 정전 척(12)의 척 전극(34)으로 높은 직류 전압이 인가되고, 이 척 전극(34)에 전하가 충분히 모여서 피처리체 W를 정전기력에 의해 안정적으로 흡착한다. 그리고, 흡착이 행해지면, 고주파 전원(18)으로부터 고주파 전력을 인가하고, 또한, 샤워 헤드부(4)로부터 소정의 가스, 예컨대 에칭 가스를 흘려서 상기 고주파 전력에 의해서 플라즈마를 생성하여, 플라즈마를 이용한 에칭 처리가 행해지게 된다.

그리고, 상기 에칭 처리를 종료할 때에는, 에칭 가스의 공급을 정지하고, 또한, 탑재대(10)에 인가하고 있었던 고주파 전력을 차단한다. 또한, 상기 척용 스위치부(45)를 열어서 정전 척(12)의 척 전극(34)에 인가하고 있었던 높은 직류 전압을 차단하고, 그리고, 척 전극(34) 및 탑재대(10)에 모여 있었던 전하가 직류 성분 검출 회로(22)를 통해서 충분히 방전된 후에, 상기 피처리체 W를 집어내게 된다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제08-017808호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 평성 제08-031918호 공보

[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 제2002-043402호 공보

그런데, 피처리체를 흡착할 때에, 상기 정전 척(12)의 척 전극(34)에 전기가 모여서 정전기력이 충분히 상승하여 안정화하기까지, 혹은 플라즈마 처리를 완료할 때에, 고주파 전력의 인가를 정지한 후에 정전 척(12)에 모여 있었던 전하를 방출하여 안정화하기까지는, 척 전극(34)의 표면적에도 의존하지만, 각각 초단위인 정도의 시간을 필요로 하는 것은 피할 수 없다. 이것은 척 등가 회로가 저항(26, 28, 44)이나 척 전극(34)과 탑재대(10) 사이에서 형성되는 용량 성분에 의한 시정수를 가지기 때문이다.

이 경우, 반도체 기판의 직경 크기가 6인치, 8인치로 작은 경우에는, 특별히 문제는 생기지 않지만, 직경 크기가 12인치(300mm) 혹은 그 이상으로 되면, 피처리체의 흡착시에 있어서 척 전극(34)에 충분히 전하가 모이기까지의 시간(전하 저류 시간), 혹은 플라즈마 처리의 종료시에 있어서 척 전극(34)에 모여 있었던 전하를 충분히 방전하기까지의 시간(전하 방출 시간)에 상당한 시간이 필요하기 때문에, 제품의 생산성이 낮아져서 스루풋이 저하되어 버린다고 한 문제가 있었다.

특히, 피처리체가 액정 표시 장치의 유리 기판인 경우에는, 이 유리 기판의 대형화는 현저하여, 종횡이 3m×3m 정도로 되는 대형 유리 기판도 존재하고, 이러한 대형 유리 기판인 경우에는, 상기한 전하 저류 시간이나 전하 방출 시간이 각각 50~60초 정도나 필요해 버려, 대폭적인 스루풋의 저하를 초래할 수밖에 없다고 한 문제가 있었다.

본 발명은 이상과 같은 문제점에 착안하여, 이것을 효과적으로 해결하기 위해 창안된 것이다. 본 발명의 목적은, 척 전극에 직류 전압을 인가할 때 및 척 전극에 인가하고 있었던 직류 전압을 차단할 때의 척 등가 회로의 시정수를 작게 할 수 있고, 그 결과, 척 전극에 대한 전하의 저류 및 전하의 방출을 각각 신속하게 행하도록 하여, 제품의 생산성을 올리고, 스루풋을 향상시키는 것이 가능한 탑재대 기구, 이것을 이용한 플라즈마 처리 장치 및 정전 척으로의 전압 인가 방법을 제공하는 것에 있다.

제 1 측면의 발명은, 진공 배기가 가능하게 이루어진 처리 용기 내에 마련되고, 고주파 전력에 의해서 생성된 플라즈마를 이용하여 소정의 플라즈마 처리가 실시되는 피처리체를 탑재하는 탑재대 기구에 있어서, 상기 피처리체를 탑재하기 위한 도전 부재로 이루어지는 탑재대와, 상기 탑재대의 상면에 배치되어 상기 피처리체를 흡착하기 위해서 내부에 척 전극이 마련된 정전 척과, 상기 척 전극에 정전기력을 발생시키는 직류 전압을 인가하기 위해서 급전 라인을 통해서 접속된 직류 고압 전원과, 상기 급전 라인의 도중에 마련되어 상기 피처리체를 흡착할 때에 닫혀지는 척용 스위치부와, 상기 플라즈마 처리시에 상기 탑재대에 가해지는 직류 성분을 검출하기 위해서 상기 탑재대에 접속된 직류 성분 검출 회로와, 상기 직류 성분 검출 회로를 바이패스하는 바이패스 라인과, 상기 바이패스 라인의 도중에 마련되고 상기 척용 스위치부를 닫힌 상태로 전환할 때 및 열린 상태로 전환할 때에 상기 직류 성분 검출 회로를 바이패스시켜서 상기 탑재대를 접지시키는 바이패스용 스위치부와, 2개의 상기 스위치부를 제어하는 스위치 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 탑재대 기구이다.

이와 같이, 탑재대 기구에 있어서, 척용 스위치부를 닫아서 척 전극에 직류 전압을 인가할 때에 직류 성분 검출 회로를 바이패스시켜서 탑재대를 접지시키는 바이패스용 스위치부를 닫고, 또한, 척용 스위치부를 열어서 척 전극에 인가하고 있었던 직류 전압을 차단할 때에도 직류 성분 검출 회로를 바이패스시켜서 탑재대를 접지시키는 바이패스용 스위치부를 닫도록 했기 때문에, 척 전극에 직류 전압을 인가할 때 및 척 전극에 인가하고 있었던 직류 전압을 차단할 때의 척 등가 회로의 시정수를 작게 할 수 있고, 그 결과, 척 전극에 대한 전하의 저류 및 전하의 방출을 각각 신속하게 행하도록 하여, 제품의 생산성을 올려서, 스루풋을 향상시킬 수 있다.

제 2 측면의 발명은, 제 1 측면의 발명에 있어서, 상기 급전 라인의 도중에 마련되어 상기 고주파 전력이 상기 직류 고압 전원에 침입하는 것을 저지하는 필터부를 갖는 것을 특징으로 한다.

제 3 측면의 발명은, 제 2 측면의 발명에 있어서, 상기 필터부는 저항 소자 또는 저항 소자와 용량 소자로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

제 4 측면의 발명은, 제 2 측면의 발명에 있어서, 상기 필터부는 유도 소자 또는 유도 소자와 용량 소자로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

제 5 측면의 발명은, 제 1 내지 4 중 어느 한 측면의 발명에 있어서, 상기 직류 성분 검출 회로는 상기 탑재대에 검출 라인을 통해서 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 6 측면의 발명은, 제 1 내지 5 중 어느 한 측면의 발명에 있어서, 상기 스위치 제어부는, 상기 척용 스위치부를 닫힌 상태로 전환할 때에는, 이 전환과 동시에 또는 전환에 앞서 상기 바이패스용 스위치부를 닫힌 상태로 전환하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

제 7 측면의 발명은, 제 6 측면의 발명에 있어서, 상기 스위치 제어부는, 상기 척용 스위치부를 열린 상태로부터 닫힌 상태로 전환한 후에 소정 시간 경과했을 때에 상기 바이패스용 스위치부를 열린 상태로 전환하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

제 8 측면의 발명은, 제 1 내지 7 중 어느 한 측면의 발명에 있어서, 상기 스위치 제어부는, 상기 척용 스위치부를 열린 상태로 전환할 때에는, 이 전환과 동시에 또는 전환 후에 소정 시간 경과했을 때에 상기 바이패스용 스위치부를 열린 상태로 전환하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

제 9 측면의 발명은, 제 8 측면의 발명에 있어서, 상기 스위치 제어부는, 상기 척용 스위치부를 닫힌 상태로부터 열린 상태로 전환한 후에 소정 시간 경과했을 때에 상기 바이패스용 스위치부를 열린 상태로 전환하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

제 10 측면의 발명은, 진공 배기가 가능하게 이루어진 처리 용기 내에 마련되고, 고주파 전력에 의해서 생성된 플라즈마를 이용하여 소정의 플라즈마 처리가 실시되는 피처리체를 탑재하는 탑재대 기구에 있어서, 상기 피처리체를 탑재하기 위한 도전 부재로 이루어지는 탑재대와, 상기 탑재대의 상면에 배치되어 상기 피처리체를 흡착하기 위해서 내부에 척 전극이 마련된 정전 척과, 상기 척 전극에 정전 기력을 발생시키는 직류 전압을 인가하기 위해서 도중에 고주파 전력의 침입을 저지하는 필터부를 마련한 급전 라인을 통해서 접속된 직류 고압 전원과, 상기 급전 라인의 도중에 마련되어 상기 피처리체를 흡착할 때에 닫혀지는 척용 스위치부와, 상기 플라즈마 처리시에 상기 탑재대에 가해지는 직류 성분을 검출하기 위해서 상기 탑재대에 접속된 직류 성분 검출 회로와, 상기 척용 스위치부를 제어하는 스위치 제어부를 구비하고, 상기 필터부를, 저항 소자를 포함하지 않고 용량 소자와 유전 소자에 의해 형성하도록 한 것을 특징으로 하는 탑재대 기구이다.

제 11 측면의 발명은, 제 1 내지 10 중 어느 한 측면의 발명에 있어서, 상기 직류 고압 전원은, 전환이 가능하게 이루어진 복수 종류의 직류 전압을 인가할 수 있도록 되어 있고, 상기 급전 라인의 도중에 마련되어 상기 척 전극 측의 전위를 모니터하는 전위 모니터부와, 상기 척용 스위치부가 닫혀졌을 때에 상기 복수 종류의 직류 전압 중 높은 전압인 제 1 직류 전압을 인가하고, 또한, 상기 전위 모니터부의 검출값이 소정의 값으로 되었을 때에 낮은 전압인 제 2 직류 전압으로 전환하여 인가하도록 상기 직류 전원을 제어하는 전원 제어부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 탑재대 기구를 구비한 것을 특징으로 한다.

제 12 측면의 발명은, 제 11 측면의 발명에 있어서, 상기 직류 고압 전원은, 전환이 가능하게 이루어진 복수 종류의 직류 전압을 인가할 수 있도록 되어 있고, 상기 직류 고압 전원을 제어하는 전원 제어부를 더 갖고 있고, 상기 전원 제어부는, 상기 척용 스위치부가 닫혀지면 처음에는 상기 복수 종류의 직류 전압 중 높은 전압인 제 1 직류 전압을 인가하고, 소정의 시간이 경과했을 때에 낮은 전압인 제 2 직류 전압으로 전환하여 인가하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

제 13 측면의 발명은, 제 1 내지 10 중 어느 한 측면의 발명에 있어서, 상기 소정의 시간이란, 상기 척 전극에 상기 제 1 직류 전압의 인가를 개시한 후에 상기 척 전극의 전위가 정격 전압에 도달하기까지의 기간 이하의 길이인 것을 특징으로 한다.

제 14 측면의 발명은, 제 11 내지 13 중 어느 한 측면의 발명에 있어서, 상기 제 1 직류 전압은 상기 척 전극의 정격 전압보다 높게 설정되어 있고, 상기 제 2 직류 전압은 상기 정격 전압으로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 15 측면의 발명은, 제 11 내지 14 중 어느 한 측면의 발명에 있어서, 상기 직류 고압 전원은, 상기 제 1 직류 전압과 상기 제 2 직류 전압을 출력할 수 있도록 출력 전압이 가변으로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 16 측면의 발명은, 제 1 내지 14 중 어느 한 측면의 발명에 있어서, 상기 직류 고압 전원은, 상기 제 1 직류 전압을 출력하는 제 1 전원부와, 상기 제 2 직류 전압을 출력하는 제 2 전원부를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.

제 17 측면의 발명은, 제 1 내지 16 중 어느 한 측면의 발명에 있어서, 상기 피처리체는 절연물인 것을 특징으로 한다.

제 18 측면의 발명은, 피처리체에 대하여 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 진공 배기가 가능하게 이루어진 처리 용기와, 상기 처리 용기 내로 필요한 가스를 도입하는 가스 도입 수단과, 상기 처리 용기 내를 진공 배기하는 배기 수단과, 상기 처리 용기 내에서 상기 피처리체를 탑재하기 위 한 제 1 내지 17 중 어느 한 측면의 탑재대 기구를 구비하도록 구성한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치이다.

제 19 측면의 발명은, 제 18 측면의 발명에 있어서, 상기 가스 도입 수단은, 샤워 헤드부로 이루어지고, 상기 샤워 헤드부와 상기 탑재대 기구의 탑재대에 의해 평행 평판형의 상부 전극과 하부 전극을 형성하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

제 20 측면의 발명은, 제 19 측면의 발명에 있어서, 상기 탑재대에는 고주파 전원이 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 21 측면의 발명은, 제 18 내지 20 중 어느 한 측면의 발명에 있어서, 상기 샤워 헤드부에는 제 2 고주파 전원이 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 22 측면의 발명은, 제 18 내지 21 중 어느 한 측면의 발명에 있어서, 상기 피처리체는 반도체 기판 또는 절연물 기판인 것을 특징으로 한다.

제 23 측면의 발명은, 진공 배기가 가능하게 이루어진 처리 용기 내에서 플라즈마 처리가 실시되는 피처리체를 탑재하고 또한 고주파 전압의 인가가 가능하게 이루어진 탑재대에 마련한 정전 척으로의 전압 인가 방법에 있어서, 상기 정전 척의 척 전극에, 복수 종류의 직류 전압 중 높은 전압인 제 1 직류 전압을 인가하고, 또한, 상기 제 1 직류 전압의 인가와 동시에, 혹은 인가에 앞서 상기 탑재대를 접지하도록 하고, 상기 제 1 직류 전압의 인가의 개시로부터 소정 시간의 경과시에 상기 제 1 직류 전압보다 낮은 전압인 제 2 직류 전압으로 전환하여 인가하고, 상기 제 2 직류 전압으로의 전환으로부터 소정의 시간이 경과했을 때에 상기 탑재대의 접지를 끊고, 상기 탑재대의 접지를 끊은 후에, 상기 탑재대에 고주파 전압을 인가하도록 한 것을 특징으로 하는 정전 척으로의 전압 인가 방법이다.

제 24 측면의 발명은, 제 23 측면의 발명에 있어서, 상기 제 1 직류 전압의 인가의 개시로부터의 상기 소정의 시간은 미리 정해져 있는 것을 특징으로 한다.

제 25 측면의 발명은, 제 23 측면의 발명에 있어서, 상기 제 1 직류 전압의 인가의 개시로부터의 상기 소정의 시간은, 상기 척 전극에 상기 제 1 직류 전압의 인가를 개시한 후에 상기 척 전극의 전위가 정격 전압에 도달하기까지의 기간 이하의 길이인 것을 특징으로 한다.

제 26 측면의 발명은, 제 23 내지 25 중 어느 한 측면의 발명에 있어서, 상기 제 2 직류 전압으로의 전환으로부터의 상기 소정의 시간은, 상기 탑재대의 전위가 안정하기까지의 시간인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 탑재대 기구, 이것을 이용한 플라즈마 처리 장치 및 정전 척으로의 전압 인가 방법에 의하면, 다음과 같이 우수한 작용 효과를 발휘할 수 있다.

발명에 의하면, 탑재대 기구에 있어서, 척용 스위치부를 닫아서 척 전극에 직류 전압을 인가할 때에 직류 성분 검출 회로를 바이패스시켜서 탑재대를 접지시키는 바이패스용 스위치부를 닫고, 또한, 척용 스위치부를 열어서 척 전극에 인가하고 있었던 직류 전압을 차단할 때에도 직류 성분 검출 회로를 바이패스시켜서 탑재대를 접지시키는 바이패스용 스위치부를 닫도록 했기 때문에, 척 전극에 직류 전 압을 인가할 때 및 척 전극에 인가하고 있었던 직류 전압을 차단할 때의 척 등가 회로의 시정수를 작게 할 수 있고, 그 결과, 척 전극에 대한 전하의 저류 및 전하의 방출을 각각 신속하게 행하도록 하여, 제품의 생산성을 올려서, 스루풋을 향상시킬 수 있다.

이하에, 본 발명에 따른 탑재대 기구, 이것을 이용한 플라즈마 처리 장치 및 정전 척으로의 전압 인가 방법의 바람직한 일실시형태를 첨부 도면에 근거하여 상술한다.

<제 1 실시형태>

도 1은 본 발명에 따른 탑재대 기구를 이용한 플라즈마 처리 장치의 제 1 실시형태를 나타내는 구성도이다. 여기서는 플라즈마 처리로서 플라즈마 에칭 처리를 유리 기판에 대하여 실시하는 경우를 예로 들어서 설명한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 이 플라즈마 처리 장치(50)는, 예컨대 알루미늄 합금으로 이루어지는 처리 용기(52)를 갖고 있고, 이 처리 용기(52)는 접지되어 있다. 이 처리 용기(52)의 측벽에 피처리체 W를 통과시키기 위한 개구(54)가 형성되어 있고, 이 개구(54)에는 이것을 기밀하게 개폐하는 게이트 밸브(56)가 부착되어 있다.

또한, 처리 용기(52)의 바닥부의 주변에는 배기구(58)가 마련되어 있고, 이 배기구(58)에는 처리 용기(52) 내를 진공 배기하는 배기 수단(60)이 마련되어 있다. 구체적으로는, 이 배기 수단(60)은 상기 배기구(58)에 연결된 배기 라인(62)을 갖고 있고, 이 배기 라인(62)에는 압력 조정 밸브(64) 및 진공 펌프(66)가 순차적으로 개설되어, 처리 용기(52) 내를 진공 흡인하면서 소정의 압력으로 유지할 수 있도록 되어 있다.

또한, 처리 용기(52)의 천장부에는, 이 처리 용기(52) 내로 필요한 가스를 도입하는 가스 도입 수단으로서 예컨대 알루미늄 합금으로 이루어지는 샤워 헤드부(68)가 마련된다. 이 샤워 헤드부(68)의 상부에는 가스 입구(70)가 마련되고, 이 가스 입구(70)에는 가스 라인(72)을 통해서 가스원(74)이 접속되어 있다. 그리고, 이 가스 라인(72)의 도중에는 매스 플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기(76)가 개설되어 있어, 유량 제어하면서 필요한 가스, 예컨대 에칭 가스를 흘리도록 되어 있다.

또한, 상기 샤워 헤드부(68)의 하면의 가스 분사면에는, 복수의 가스 분출 구멍(78)이 형성되어 있고, 상기 공급된 가스를 상기 아래쪽의 처리 공간 S를 향해서 공급하도록 되어 있다. 그리고, 이 처리 용기(52) 내에는, 상기 샤워 헤드부(68)에 대향시키도록 하여, 본 발명에 따른 탑재대 기구(80)가 마련되어 있다.

구체적으로는, 이 탑재대 기구(80)는, 예컨대 알루미나 등의 세라믹재로 이루어지는 절연재(82)를 사이에 두고 처리 용기(52)의 바닥부에 마련된 예컨대 알루미늄 등의 도전 재료로 이루어지는 탑재대(84)와, 이 상면 측에 마련되는 정전 척(86)에 의해 주로 구성되어 있다. 그리고, 이 정전 척(86) 상에, 피처리체로서 예컨대 액정 표시 장치용의 유리 기판 W를 탑재하여 정전기력에 의해 이 유리 기판 W를 흡착할 수 있도록 되어 있다. 여기서 상기 유리 기판 W의 크기는 예컨대 종횡이 각각 3m×3m 정도의 크기로 설정되어 있어, 매우 큰 크기로 되어 있다. 여기서 상기 도전 재료로서는, 예컨대 알루미늄 등의 금속 외에, 스테인리스 스틸 등의 합금이나 카본, 및 이것들의 복합 재료 등을 이용할 수 있다.

이와 같이, 상기 샤워 헤드부(68)와 탑재대(84)는 대향 배치되어 있고, 각각 상부 전극과 하부 전극을 구성하여 평행 평판형의 플라즈마 전극으로 되어 있다. 구체적으로는, 상기 탑재대(84)에는 고주파 라인(88)이 접속되어 있고, 이 고주파 라인(88)에는 매칭 회로(90) 및 예를 들어 13.56MHz의 고주파 전원(92)이 순차적으로 개설되어, 고주파 전력에 의해 플라즈마를 생성하도록 되어 있다.

또한, 상기 탑재대(84)에는 검출 라인(94)을 통해서 직류 성분 검출 회로(96)가 마련되어 있다. 또한, 이 검출 라인(94)을, 상기 고주파 라인(88)에 마련한 매칭 회로(90)의 하류 측으로부터 분기시켜서 마련하도록 해도 좋다. 상기 직류 성분 검출 회로(96)는 상기 검출 라인(94)에 고주파 차단용의 코일(98), 제 1 저항(100) 및 제 2 저항(102)을 순차적으로 직렬로 접속하여 구성되고, 상기 고주파 차단용의 코일(98)과 제 1 저항(100)과의 접속점으로부터 콘덴서(104)를 분기하여 이 타단을 접지하고 있다. 그리고, 상기 제 2 저항(102)의 전압 강하를 측정부(106)에서 측정함으로써, 플라즈마 처리중인 탑재대(84)의 직류 성분을 검지하여 인식할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기 고주파 차단용의 코일(98) 및 콘덴서(104)에 의해, 탑재대(84) 로부터의 고주파 전력을 차단하도록 되어 있다. 또한, 이 직류 성분 검출 회로(96)는 플라즈마 처리가 완료하여 고주파 전력의 인가를 정지했을 때에 척 전극(86)과 탑재대(84)에 충전되어 있는 전하를 방출하기 위한 기능도 갖고 있다.

그리고, 상기 검출 라인(94)에는, 이 검출 라인(94)의 상기 직류 성분 검출 회로(96)의 상류 측과 하류 측을 접속하도록 한 본 발명의 특징으로 하는 바이패스 라인(108)이 마련되어 있다. 그리고, 이 바이패스 라인(108)의 도중에는 바이패스용 스위치부(110)가 마련되어 있고, 필요시에, 즉 후술하는 바와 같이, 정전 척(86)으로 인가하는 직류 전압을 온, 오프할 때에, 이 바이패스용 스위치부(110)를 닫아서, 상기 탑재대(84)를 저항이나 코일을 사이에 두지 않고 직접적으로 접지할 수 있도록 되어 있다. 이 바이패스용 스위치부(110)의 개폐 동작의 제어는, 스위치 제어부(112)에 의해 행해지도록 되어 있다.

또한, 상기 정전 척(86)은, 예컨대 폴리이미드계 수지나 세라믹 등으로 이루어지는 판 형상의 절연재의 내부에 척 전극(114)을 마련하도록 하여 구성되어 있다. 그리고, 이 척 전극(114)으로부터는 급전 라인(116)이 연장되어 있고, 이 급전 라인(116)에는 고주파 전력의 침입을 저지하는 필터부(118)를 사이에 두고서 직류 고압 전원(120)이 접속되어 있다.

그리고, 이 직류 고압 전원(120)으로부터 발생한 높은 직류 전압을 상기 척 전극(114)에 인가함으로써, 이 정전 척(86) 상의 유리 기판 W를 정전기력으로 흡착하도록 되어 있다. 이 직류 고압 전원(120)의 출력 전압은, 예컨대 3kV 정도이지만, 이것에 한정되지 않는다. 상기 필터부(118)는, 여기서는 유도 소자, 즉 고주 파 차단용의 코일(122)에 의해 구성되어 있다.

그리고, 이러한 상기 고주파 차단용의 코일(112)에 의해 탑재대(84)에 인가되고 있는 고주파 전력이 직류 고압 전원(120)에 돌아 들어가서 침입하는 것을 저지하도록 되어 있다. 또한, 이 급전 라인(116)의 필터부(118)의 하류 측에는, 직류 고압 전원(120)을 온, 오프하기 위한 척용 스위치부(124)가 마련되어 있다.

이 척용 스위치부(124)의 개폐 동작의 제어도 상기 스위치 제어부(112)에 의해 행해진다. 또한, 이 플라즈마 처리 장치(50)의 동작 전체의 제어, 예컨대 프로세스 압력의 제어, 공급 가스의 공급 개시ㆍ공급 정지의 제어, 고주파 전력의 인가의 제어, 스위치 제어부(112)에 대한 각 스위치부의 개폐 동작의 지시 등은 컴퓨터에 의해 이루어지는 장치 제어부(126)에 의해 행해진다. 또한, 이 동작 제어에 필요한 컴퓨터로 판독 가능한 컴퓨터 프로그램은 기억 매체(128)에 기억되어 있다. 이 기억 매체(128)는 플렉서블 디스크, CD(Compact Disc), CD-ROM, 하드 디스크, 플래쉬 메모리 혹은 DVD 등으로 된다. 또한, 도시되어 있지 않지만, 상기 탑재대 기구(80)에는 피처리체를 반출입할 때에 피처리체를 수취하는 승강 핀이 마련되어 있다.

다음에, 이상과 같이 구성된 플라즈마 처리 장치(50)를 이용하여 행해지는 플라즈마 에칭 처리에 대해서 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다. 도 2는 척용 스위치부와 바이패스용 스위치부의 전환 타이밍과 척 전극의 전위 및 고주파 전력의 인가 타이밍의 관계를 나타내는 타이밍 차트, 도 3은 탑재대 기구의 정전 척에 있어서의 직류 전압에 대한 척 등가 회로를 나타내는 도면이다.

먼저, 전체적인 흐름에 대해서 설명하면, 피처리체인 유리 기판 W를 열려진 게이트 밸브(56) 및 개구(54)를 통해서 처리 용기(52) 내로 반입하고, 이것을 도시하지 않은 승강 핀을 승강시킴으로써 탑재대(84) 상에 탑재하여, 처리 용기(52) 내를 밀폐한다.

그리고, 유리 기판 W가 탑재대(84) 상에 탑재되면, 상기 척용 스위치부(124)를 닫아서 상기 직류 고압 전원(120)으로부터 정전 척(86)의 척 전극(114)으로 높은 직류 전압이 인가되고, 이 척 전극(114)에 전하가 충분히 모여서 유리 기판 W를 정전기력에 의해 안정적으로 흡착한다. 여기서 상기 척용 스위치부(124)를 닫을 때에 바이패스용 스위치부(110)도 소정의 기간만 닫힌 상태로 한다. 그리고, 흡착이 행해지면, 고주파 전원(92)으로부터 고주파 전력을 인가하고, 또한, 샤워 헤드부(68)로부터 소정의 가스, 예컨대 에칭 가스를 흘려서 상기 고주파 전력에 의해서 처리 공간 S에 플라즈마를 생성하여, 플라즈마를 이용한 에칭 처리가 행해지게 된다.

또한, 플라즈마 처리중에 있어서는, 처리 공간 S에 발생한 플라즈마의 작용에 의해 전위가 생기지만, 이 전위에 의해서 검출 라인(94)에는 전류가 흐르고, 이 전위가 직류 성분 검출 회로(96)의 코일(98), 제 1 저항(100) 및 제 2 저항(102)을 통과해서 접지 측으로 흐른다. 그리고, 상기 제 2 저항(102)에 전류가 흐를 때에 생기는 전압 강하를 측정부(106)에서 측정함으로써, 탑재대(84)의 직류 전압이 검출되게 된다.

또한, 이때, 상기 코일(98) 및 콘덴서(104)의 작용에 의해, 탑재대(84)에 인 가되고 있는 고주파 전력이 돌아 들어가서 직류 성분 검출 회로(96) 측으로 흐르는 것을 저지하고 있다. 또한 마찬가지로, 급전 라인(116)에 마련한 고주파 차단용의 코일(122)의 작용에 의해, 탑재대(84)에 인가되고 있는 고주파 전력이 돌아 들어가서 직류 고압 전원(120)으로 흐르는 것을 저지하고 있다.

그리고, 상기 에칭 처리를 종료할 때에는, 에칭 가스의 공급을 정지하는 동시에, 탑재대(84)에 인가하고 있었던 고주파 전력을 차단한다. 또한, 상기 척용 스위치부(124)를 열어서 정전 척(86)의 척 전극(114)에 인가하고 있었던 높은 직류 전압을 차단하고, 그리고, 척 전극(114) 및 탑재대(84)에 모여 있었던 전하를, 직류 성분 검출 회로(96)를 통해서 충분히 방전시킨다. 여기서 상기 척용 스위치부(124)를 열리게 할 때에 바이패스용 스위치부(110)도 소정의 기만만 닫힌 상태로 한다. 그리고, 모여져 있었던 전하의 방전이 완료하면, 상기 유리 기판 W를 집어내게 된다.

여기서, 종래의 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 도 16에 나타낸 척용 스위치부(45)를 닫아서 척 전극(34)에 높은 직류 전압을 인가할 때에는 척 전극(34)이나 탑재대(10)에 전하가 모여져서 충분히 정전기력이 발생하기까지의 시간(전하 저류 시간)에 긴 시간이 필요하고, 또한, 플라즈마 처리를 종료하기 위해서 척용 스위치부(45)를 열여서 척 전극(34)이나 탑재대(10)에 모여져 있었던 전하를 충분히 방전하기까지의 시간(전하 방전 시간)에 긴 시간이 필요하지만, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(50)의 경우에는, 상기 전하 저류 시간이나 전하 방전 시간을 대폭 단축화할 수 있다.

즉, 척용 스위치부(124)를 열린 상태로부터 닫힌 상태로 전환할 때 및 닫힌 상태로부터 열린 상태로 전환할 때에, 바이패스 라인(108)에 마련한 바이패스용 스위치부(110)를 소정의 기간만 닫힌 상태로 유지하고, 탑재대(84)를 저항 성분이 포함된 상기 직류 성분 검출 회로(96)를 사이에 두지 않고 직접적으로 접지하여, 척 등가 회로의 저항 성분을 가능한 한 작게 하고 있다. 구체적으로는, 상기 스위치 제어부(112)는, 상기 척용 스위치부(124)를 닫힌 상태로 전환할 때에는, 이 전환과 동시에 또는 전환에 앞서 상기 바이패스용 스위치부(110)를 닫힌 상태로 전환하도록 제어한다.

또한, 상기 스위치 제어부(112)는, 상기 척용 스위치부(124)를 열린 상태로 전환할 때에는, 이 전환과 동시에 또는 전환에 앞서 상기 바이패스용 스위치부(110)를 닫힌 상태로 전환하도록 제어한다. 이 결과, 척 등가 회로의 시정수가 작아지고, 그만큼, 척 전극(114)이나 탑재대(84)에 대한 전하의 저류 및 전하의 방전을 신속하게 행하는 것이 가능해진다. 또한, 스위치 제어부(112)는, 상기 척용 스위치부(124)의 열린 상태로부터 닫힌 상태로, 또는 닫힌 상태로부터 열린 상태로 전환한 후에, 소정 시간 경과했을 때에 바이패스용 스위치부(110)를 닫힌 상태로부터 열린 상태로 전환하도록 제어한다.

여기서 도 2를 참조하여 척용 스위치부(124)와 바이패스용 스위치부(110)의 전환 타이밍과 척 전극(114)의 전위와 고주파 전력의 인가 타이밍의 관계를 설명한다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 도 2(a)에서 나타내는 척용 스위치부(124)를 열린 상태로부터 닫힌 상태로 전환할 때 및 닫힌 상태로부터 열린 상태로 전환할 때 에, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이 그 전환 포인트를 걸치도록 하여 바이패스용 스위치부(110)를 닫힌 상태로 유지하고 있어, 직류 성분 검출 회로(96)를 바이패스시킴으로써 이때의 척 등가 회로의 시정수를 작게 하고 있다.

이 경우, 척용 스위치부(124)의 개폐의 전환과 동시에 바이패스용 스위치부(110)의 담힘으로의 전환을 행해도 좋지만, 척용 스위치부(124)를 닫힘으로 변경한 후는, 적어도 소정의 시간 T1만큼은 척 전극(114)이나 탑재대(84)에 전하가 충분히 저류되어 정전기력이 안정하기까지(도 2(c) 참조), 상기 바이패스용 스위치부(110)의 닫힌 상태를 유지한다. 이 소정의 시간 T1은 척 전극(114)의 면적에도 의존하지만, 수초~십수초이다.

또한, 종래의 장치예에서는 척 전극(114)으로의 충전에 의해서 전하가 저류함에 따라서 탑재대(84)의 전위가 변동하고, 이 상태에서 고주파 전압을 인가하면 이상 방전이 발생할 우려가 있었지만, 본 실시형태에서는 고주파 전압을 인가하기 직전까지는 바이패스용 스위치부(110)가 닫혀져서 접지되어 있기 때문에, 탑재대(84)의 전위를 접지 전위로 안정화할 수 있고, 그리고, 이 상태에서 고주파 전압을 인가하고 있기 때문에, 이상 방전의 발생을 억제할 수 있다.

또한 마찬가지로, 척용 스위치부(124)를 열림으로 변경한 후는, 적어도 소정의 시간 T2만큼은 척 전극(114)이나 탑재대(84)에 저류하고 있었던 전하가 충분히 방전되기까지(도 2(c) 참조), 상기 바이패스용 스위치부(110)의 닫힌 상태를 유지한다. 이 소정의 시간 T2는 척 전극(114)의 면적에도 의존하지만, 수초~십수초이다. 또한, 도 2(d)에 나타내는 바와 같이, 고주파 전력은 정전기력이 안정하고 나 서 탑재대(84)에 인가된다. 또한, 플라즈마 처리중은, 바이패스용 스위치부(110)는 열린 상태로 되어 있어, 직류 성분 검출 회로(96)가 작용하여 탑재대(84)의 직류 전압이 측정되고 있다.

여기서 상기 척용 스위치부(124)의 개폐시(바이패스용 스위치부(110)도 닫힌 상태)의 척 등가 회로에 대해서 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 도 3은 탑재대 기구의 정전 척에서의 직류 전압에 대한 척 등가 회로를 나타내는 도면, 도 4는 척 전극의 전위의 변화를 나타내는 도면이다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 척용 스위치부(124)의 개폐시(바이패스용 스위치부(110)도 닫힌 상태)의 직류 고압 전원(120)의 기전력 E와 저항 성분 R과 용량 성분 C와의 직렬 회로로 된다. 여기서, 저항 성분 R은 직류 성분 검출 회로(96)가 바이패스되어 있기 때문에, 실질적으로는 급전 라인(116)에 마련한 고주파 차단용의 코일(122)의 저항 성분만으로, 매우 작다. 또한, 용량 성분 C는 척 전극(114)의 면적과 탑재대(84)의 상면의 면적에 의해서 정해지고, 장치의 크기에 의존하기 때문에 장치의 치수가 정해지면 일정하게 된다.

도 4(a)는 척용 스위치부(124)를 열림으로부터 닫힘으로 전환했을 때의 상태를 나타내고, 도 4(b)는 척용 스위치부(124)를 닫힘으로부터 열림으로 전환했을 때의 상태를 나타낸다. 또한, 도 4에는 참고를 위해서 종래의 플라즈마 처리 장치의 경우를 파선으로 나타내고 있다.

여기서 척 전극(114)의 전위 e(t)는 이하의 식으로 주어진다.

e(t)=E[1-e^(-t/RC)]

여기서 e는 자연 대수(exp)를 나타내고, RC는 시정수를 나타내고, t는 시간을 나타낸다.

상술한 바와 같이, 종래의 플라즈마 처리 장치와 비교해서 저항 성분 R은 매우 작게 되어 있기 때문에, 시정수 "RC"는 매우 작게 되어 있다. 따라서, 도 4(a) 및 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 경우에는 안정까지의 과도 시간이 매우 짧게 되어 있다.

척 전극의 크기를 종횡 3m×3m의 크기로 설정하여 시뮬레이션을 행한 결과, 종래의 장치의 경우에는, 안정화까지의 시간 L1이 60초 정도이었던 데 반하여, 본 발명의 경우에는 안정화까지의 시간 L2가 10초 정도로서, 전하 저류 시간 및 전하 방전 시간을 단축할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 도 16에 나타내는 종래의 플라즈마 처리 장치에서는, 저항 성분은 제 1 저항(26), 제 2 저항(28)과 저항(44)과 각 코일(24, 42)의 저항 성분으로 이루어지고, 본 발명의 경우와 비교해서 매우 큰 값으로 되어 있다. 또한, 용량 성분 C는 장치 치수를 동일하게 설정하고 있기 때문에, 본 발명 장치와 종래 장치는 동일하다.

이와 같이, 본 발명의 탑재대 기구(80)에 있어서, 척용 스위치부(124)를 닫아서 척 전극(114)에 직류 전압을 인가할 때에 직류 성분 검출 회로(96)를 바이패스시켜서 탑재대(84)를 접지시키는 바이패스용 스위치부(110)를 닫고, 또한, 척용 스위치부(124)를 열어서 척 전극(114)에 인가하고 있었던 직류 전압을 차단할 때에도 직류 성분 검출 회로(96)를 바이패스시켜서 탑재대(84)를 접지시키는 바이패스용 스위치부(110)를 닫도록 했기 때문에, 척 전극(114)에 직류 전압을 인가할 때 및 척 전극(114)에 인가하고 있었던 직류 전압을 차단할 때의 척 등가 회로의 시정수를 작게 할 수 있고, 그 결과, 척 전극(114)에 대한 전하의 저류 및 전하의 방출을 각각 신속하게 행하도록 하여, 제품의 생산성을 올려서, 스루풋을 향상시킬 수 있다.

또한, 직류 고압 전원(120)에 고주파 전력이 침입하는 것을 저지하는 필터부(118)를, 유도 소자인 고주파 차단용의 코일(122)만으로 구성하도록 했기 때문에, 종래의 플라즈마 처리 장치와 비교해서 그만큼, 척 등가 회로에서의 저항 성분 R(도 3 참조)을 작게 하여 시정수를 더욱 작게 할 수 있고, 그 결과, 전하 저류 시간 및 전하 방전 시간을 짧게 하여 스루풋을 더욱 향상시킬 수 있다.

<제 2 실시형태>

다음에, 본 발명의 탑재대 기구의 제 2 실시형태에 대해서 설명한다. 도 5는 본 발명의 탑재대 기구의 제 2 실시형태의 주요부를 나타내는 구성도이다. 또한, 도 1 및 도 16에 나타내는 구성 부분과 동일 구성 부분에 대해서는 동일 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

앞서의 제 1 실시형태에서는 직류 고압 전원(120)에 접속되는 필터부(118)를 유도 소자인 고주파 차단용의 코일(122)에 의해 구성하고, 또한 바이패스용 스위치 부(110)가 개설된 바이패스 라인(108)에 의해 직류 성분 검출 회로(96)를 필요시에 바이패스시키도록 했지만, 이것에 한정되지 않고, 상기 필터부(118)를 도 16에 나타내는 종래 장치와 마찬가지로 구성하도록 해도 좋다.

즉, 도 5에 나타내는 바와 같이, 여기서는 필터부(118)를 도 16에 나타내는 필터부(38)와 마찬가지로, 고주파 차단용의 코일(42)과 저항(44)을 직렬로 접속하고, 양자의 접속점으로부터 콘덴서(46)를 분기시켜서 타단을 접지하도록 하여 구성되어 있다.

이 경우의 척용 스위치부(124) 및 바이패스용 스위치부(110)의 개폐 조작은, 도 2에서 설명한 경우와 동일하다. 이 제 2 실시형태의 경우에도, 앞서의 제 1 실시형태의 경우와 마찬가지로, 척 전극(114)에 직류 전압을 인가할 때 및 척 전극(114)에 인가하고 있었던 직류 전압을 차단할 때의 척 등가 회로의 시정수를 작게 할 수 있고, 그 결과, 척 전극(114)에 대한 전하의 저류 및 전하의 방출을 각각 신속하게 행하도록 하여, 제품의 생산성을 올려서, 스루풋을 향상시킬 수 있다.

단, 제 1 실시형태의 경우와 비교하여, 이 제 2 실시형태의 경우에는 필터부(118)의 직류 성분(저항(44))이 증가한 만큼 시정수가 커지고, 이 결과, 전하 저류 시간이나 전하 방전 시간은 제 1 실시형태의 경우보다 다소 신속성이 부족하게 된다.

<제 3 실시형태>

다음에, 본 발명의 탑재대 기구의 제 3 실시형태에 대해서 설명한다. 도 6 은 본 발명의 탑재대 기구의 제 3 실시형태의 주요부를 나타내는 구성도이다. 또한, 도 1, 도 5 및 도 16에 나타내는 구성 부분과 동일 구성 부분에 대해서는 동일 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

앞서의 도 5에 나타내는 제 2 실시형태에서는 필터부(118)를 도 16에 나타내는 종래 장치와 마찬가지로 구성했지만, 이것에 한정되지 않고, 상기 필터부(118)에서의 저항(44)을 대신하여, 도 6에 나타내는 바와 같이 다른 고주파 차단용의 코일(130)을 마련하도록 해도 좋다. 즉, 이 경우에는, 필터부(118)는 유도 소자인 고주파 차단용의 코일(42, 130)과 용량 소자인 콘덴서(46)에 의해 구성되어 있다. 이 경우에는, 2개의 고주파 차단용의 코일(42, 130)에 의해 고주파가 차단되게 된다.

이 경우의 척용 스위치부(124) 및 바이패스용 스위치부(110)의 개폐 조작은, 도 2에서 설명한 경우와 동일하다. 이 제 3 실시형태의 경우에도, 앞서의 제 1 및 제 2 실시형태의 경우와 마찬가지로, 척 전극(114)에 직류 전압을 인가할 때 및 척 전극(114)에 인가하고 있었던 직류 전압을 차단할 때의 척 등가 회로의 시정수를 작게 할 수 있고, 그 결과, 척 전극(114)에 대한 전하의 저류 및 전하의 방출을 각각 신속하게 행하도록 하여, 제품의 생산성을 올려서, 스루풋을 향상시킬 수 있다.

단, 제 2 실시형태의 경우와 비교하여, 이 제 3 실시형태의 경우에는 필터부(118)의 저항 성분인 저항(44)이 감소한 만큼 시정수가 작아지고, 이 결과, 전하 저류 시간이나 전하 방전 시간은 제 2 실시형태의 경우보다 짧게 할 수 있다.

<제 4 실시형태>

다음에, 본 발명의 탑재대 기구의 제 4 실시형태에 대해서 설명한다. 도 7은 본 발명의 탑재대 기구의 제 4 실시형태의 주요부를 나타내는 구성도이다. 또한, 도 1, 도 5, 도 6 및 도 16에 나타내는 구성 부분과 동일 구성 부분에 대해서는 동일 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

앞서의 제 3 실시형태에서는 직류 고압 전원(120)에 접속되는 필터부(118)를 유도 소자인 고주파 차단용의 코일(42, 130)과 용량 소자인 콘덴서(46)에 의해 구성하고, 또한 바이패스용 스위치부(110)가 개설된 바이패스 라인(108)에 의해 직류 성분 검출 회로(96)를 필요시에 바이패스시키도록 했지만, 이것에 한정되지 않고, 도 7에 나타내는 바와 같이 상기 바이패스 라인(108) 및 바이패스용 스위치부(110)를 마련하지 않도록 해도 좋다.

이 경우의 척용 스위치부(124)의 개폐 조작은, 도 2에서 설명한 경우와 동일하지만, 도 2(b)에 나타내는 바이패스용 스위치부(110)는 본 제 4 실시형태에서는 이용되지 않는다. 본 제 4 실시형태의 경우에도, 앞서의 제 1 실시형태의 경우와 마찬가지로, 척 전극(114)에 직류 전압을 인가할 때 및 척 전극(114)에 인가하고 있었던 직류 전압을 차단할 때의 척 등가 회로의 시정수를 작게 할 수 있고, 그 결과, 척 전극(114)에 대한 전하의 저류 및 전하의 방출을 각각 신속하게 행하도록 하여, 제품의 생산성을 올려서, 스루풋을 향상시킬 수 있다.

단, 제 3 실시형태의 경우와 비교하여, 이 제 4 실시형태의 경우에는 직류 성분 검출 회로(96)의 직류 성분(저항(100, 102))이 증가한 만큼 시정수가 커지고, 이 결과, 전하 저류 시간이나 전하 방전 시간은 제 3 실시형태의 경우보다 다소 신속성이 부족하게 된다. 그러나, 본 제 4 실시형태의 경우에도, 도 16에 나타내는 종래 장치와 비교하여, 필터부(38)에서의 저항(44)이 고주파 차단용의 코일(130)로 교체됨으로써, 그만큼, 저항 성분이 감소하기 때문에, 이 결과, 전하 저류 시간이나 전하 방전 시간을 짧게 할 수 있다.

<제 5 실시형태>

다음에, 본 발명의 탑재대 기구의 제 5 실시형태에 대해서 설명한다. 도 8은 본 발명의 탑재대 기구의 제 5 실시형태의 주요부를 나타내는 구성도이다. 또한, 도 1에 나타내는 구성 부분과 동일 구성 부분에 대해서는 동일 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

앞서의 제 1~제 4 실시형태에서는, 상부 전극인 샤워 헤드부(68)는 접지 상태이지만, 이것에 한정되지 않고, 이 샤워 헤드부(68)에 고주파 전력을 인가하도록 해도 좋다. 도 8은 대표로서 도 1에 나타내는 장치를 이용하여 샤워 헤드부(68)에 고주파 전력을 인가하는 경우의 구성을 나타내고 있지만, 여기서 설명하는 구성은, 제 1~제 4의 모든 실시형태에 적용할 수 있다. 즉, 도 8에 나타내는 바와 같이, 여기서는, 가스 도입 수단인 샤워 헤드부(68)는 절연 부재(134)를 사이에 두고 처리 용기(52)의 천장부에 부착되어 있다.

그리고, 이 샤워 헤드부(68)에는 고주파 라인(136)이 접속되어 있고, 이 고주파 라인(136)의 도중에 매칭 회로(138)를 개설하여 타단 측에 고주파 전원(140) 을 접속하고 있다. 이 고주파 전원(140)의 주파수로서는, 예컨대 450kHz 등을 이용할 수 있다. 이 결과, 본 제 5 실시형태에서는, 상부 전극인 샤워 헤드부(68)와 하부 전극인 탑재대(84)의 쌍방에 각각 별개의 전원으로부터 고주파 전력을 인가할 수 있도록 되어 있다.

이 경우의 척용 스위치부(124) 및 바이패스용 스위치부(110)의 개폐 조작은, 도 2에서 설명한 경우와 동일하다. 본 제 5 실시형태의 경우에도, 앞서의 제 1 실시형태의 경우와 마찬가지로, 척 전극(114)에 직류 전압을 인가할 때 및 척 전극(114)에 인가하고 있었던 직류 전압을 차단할 때의 척 등가 회로의 시정수를 작게 할 수 있고, 그 결과, 척 전극(114)에 대한 전하의 저류 및 전하의 방출을 각각 신속하게 행하도록 하여, 제품의 생산성을 올려서, 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 제 5 실시형태에서는, 탑재대(84)에 접속해 있는 고주파 전원(92)(매칭 회로(90)도 포함함)을 마련하지 않고 생략하도록 해도 좋다.

<척 전극의 전위의 변화에 대한 평가>

여기서 척 전극(114)으로 전압 인가를 개시한 후에 척 전극(114)이 설정 전압에 도달하기까지의 시간에 대해서 척 전극의 면적(탑재대의 면적)을 변화시켜서 시뮬레이션을 행했기 때문에, 그 시뮬레이션의 평가 결과에 대해서 설명한다.

도 9는 척 전극으로의 전압 인가 개시로부터 설정 전압에 도달하기까지의 시간과 탑재대 면적의 관계를 나타내는 도면이다. 여기서는 평가의 대상으로서, 도 1에 나타내는 제 1 실시형태(필터 저항을 코일 변경+직류 성분 검출 회로의 바이패 스)와 도 5에 나타내는 제 2 실시형태(직류 성분 검출 회로의 바이패스)와 도 7에 나타내는 제 4 실시형태(필터 저항을 코일로 변경)를 문제 삼았다. 또한, 비교예로서 도 16에 나타내는 종래 장치에 대해서도 평가하였다.

도 9(a)는 설정 전압에 도달하기까지의 도달 시간을 나타내고, 도 9(b)는 종래 장치의 도달 시간을 기준으로 했을 때의 각 도달 시간의 단축 비율을 나타낸다. 여기서는 탑재대 면적(≒척 전극 면적)을 0.2㎡~8.7㎡까지 다양하게 변화시키고 있다. 또한, 척 전극(114)에 대한 인가 전압은 3000V로 설정하고 있다.

도 9(a)에 나타내는 바와 같이, 탑재대 면적을 0.2㎡~8.7㎡를 향해서 순차적으로 커지도록 설정해 가면, 설정 전압에 도달하기까지의 도달 시간도 점차 길어지고 있다. 이것은 척 전극과 탑재대 사이에 형성되는 용량 성분이 점차 커지기 때문이다.

여기서, 탑재대 면적이 동일한 경우의 각 실시형태에 대해서 검토하면, 예컨대 탑재대 면적이 8.7㎡인 경우, 도달 시간은 제 1 실시형태가 13.5초, 제 2 실시형태가 29.5초, 제 4 실시형태가 44.3초이며, 비교예가 58.3초이다. 따라서, 도달 시간의 단축 효과가 양호한 순차는, 제 1 실시형태, 제 2 실시형태 및 제 4 실시형태의 순서로 되어서 제 1 실시형태가 가장 우수한 것을 이해할 수 있다. 이 점은 탑재대 면적이 0.2㎡~8.7㎡의 모든 경우에 대해서 적합하다.

여기서 도 9(b)에 나타내는 바와 같이, 종래 장치의 도달 시간을 기준으로 한 각 도달 시간의 단축 비율에 착안하면, 탑재대 면적에 관계없이, 각 실시형태마다 일정하게 되어 있다. 즉, 제 1 실시형태의 단축 비율은 탑재대 면적에 관계없 이 23~25%이고, 제 2 실시형태의 단축 비율은 탑재대 면적에 관계없이 51~53%이고, 제 4 실시형태의 단축 비율은 탑재대 면적에 관계없이 76~78%이다.

따라서, 상술한 바와 같이 도달 시간의 단축 비율은, 탑재대 면적(≒척 전극 면적)에 관계없이 대략 일정하기 때문에, 탑재대의 면적이 큰 플라즈마 처리 장치일수록 단축되는 시간은 커진다. 이 결과, 종횡이 예컨대 3m×3m 정도의 크기로 되는 대면적의 유리 기판에 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치에 본 발명을 적용하면, 상기 도달 시간의 단축 효과를 매우 크게 할 수 있다는 것을 이해할 수 있다.

<제 6 실시형태>

다음에, 본 발명의 탑재대 기구의 제 6 실시형태에 대해서 설명한다. 도 10은 본 발명의 탑재대 기구의 제 6 실시형태의 주요부를 나타내는 구성도이다. 한편, 앞서의 실시형태와 동일 구성 부분에 대해서 동일 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

앞서의 각 실시형태에서는, 직류 고압 전원(120)의 출력 전압은, 예컨대 3kV로 일정하지만, 이것에 한정되지 않고, 전환 출력이 가능하게 이루어진 복수 종류의 직류 전압을 인가할 수 있도록 해도 좋다. 그리고, 척 전극(114)에 전하를 저류하는 경우, 처음에는 높은 전압의 직류 전압을 인가하고, 잠시 후에 전환하여 통상의 낮은 전압인 직류 전압을 인가하도록 하여, 척 전극에 대한 전하의 저류(충전)를 신속하게 행하도록 해도 좋다.

도 10은 이러한 제 6 실시형태의 주요부를 나타내고 있다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 이 제 6 실시형태에서는, 직류 고압 전원(120)은 전환이 가능하게 이루어진 복수 종류의 직류 전압을 출력하여 인가할 수 있도록 되어 있다. 여기서는, 이 직류 고압 전원(120)은, 예컨대 출력 전압이 가변으로 되어 있어, 예컨대 3kV~5kV의 범위에서 다양한 전압의 직류 전압을 출력할 수 있도록 되어 있다. 구체적으로는, 여기서는 후술하는 바와 같이, 척 전극(114)의 통상 인가시의 정격 전압인 3kV와, 이보다도 높은 전압의 5kV를 이용한다.

또한, 본 제 6 실시형태에서는, 급전 라인(116)의 도중에, 저항 소자(160)에 의해 구성된 필터부(118)와 척용 스위치부(124) 사이에 척 전극(114) 측의 전위를 검출하기 위한 전위 모니터부(150)와, 이 전위 모니터부(150)의 출력값에 근거하여, 상기 직류 고압 전원(120)을 제어하는 전원 제어부(152)를 갖고 있다.

상기 전위 모니터부(150)는 저항 소자 등에 의해 형성되어 있고, 척 전극(114)의 전위를 직접적으로 검출하기 어렵기 때문에, 여기서는 필터부(118)와 척용 스위치부(124) 사이의 급전 라인(116)에 개설하고 있다. 따라서, 이 전위 모니터부(150)에서의 검출값은, 상기 하류 측(척 전극(114)측)의 필터부(118)에서의 전압 강하만큼의 오차가 생기는 것은 피할 수 없다. 또한, 실제로의 장치에서는 큰 설계 변경이 요구되지만, 필터부(118)보다 하류 측의 급전 라인(116)의 도중에 상기 전위 모니터부(150)를 마련해도 좋고, 이 경우에는 필터부(118)의 전압 강하의 오차분을 없앨 수 있다.

또한, 상기 전원 제어부(152)는, 상기 스위치 제어부(112)로부터 척용 스위 치부(124)가 닫혔을 때에, 그 확인의 신호를 받아서, 상기 전위 모니터부(150)로부터 보내져 오는 검출값이 소정의 값으로 되었을 때에 높은 전압의 제 1 직류 전압, 예컨대 5kV으로부터 낮은 전압인 제 2 직류 전압, 예컨대 3kV로 전환하여 출력시키도록 되어 있다.

다음에, 상기 제 6 실시형태의 동작에 대해서 설명한다. 먼저, 구체적인 동작의 설명에 앞서 척 전극(114)에 최초로 높은 전압을 인가하고, 그 후에 낮은 전압으로 전환했을 때의 상기 전위 모니터부(150)의 전위, 즉 도 10 중의 포인트 P1에서의 전위의 변화에 대해서 설명한다. 도 11은 척 전극에 직류 전압을 인가한 후의 전위 모니터부인 포인트 P1의 전위의 변화를 나타내는 그래프로서, 도 11(a)는 3kV의 일정한 직류 전압을 인가한 경우의 변화를 실선으로 나타내고, 도 11(b)는 최초의 약간의 기간만 5kV의 직류 전압을 인가하고, 그 후, 3kV로 전환하여 인가한 경우의 변화를 실선으로 나타내고 있다. 여기서 척 전극(114)의 특성으로서는, 그 크기는 종횡이 3m×3m의 크기이고, 정격 전압은 3kV이다. 또한, 도 11 중에는 척 전극(114)의 전위의 경험적 예측값을 일점 쇄선으로 나타내고 있다.

도 11(a)에 나타내는 바와 같이, 척 전극(114)에 최로로부터 3kV로 일정한 직류 전압을 인가한 경우에는, 척 전극(114)에 전하가 저류함에 따라서 포인트 P1의 전위는 그 회로의 시정수에 따라서 점차 상승해 가고, 어느 정도의 시간을 필요로 하여 3kV에 도달해서 안정화하고 있다. 여기서 척 전극(114)의 정격 전압과 동일한 3kV에 도달하기까지 15초 정도의 시간이 필요하다. 이와 관련하여, 인가 전압이 3kV로 동일하게 하고, 척 전극(114)의 크기가 종횡 2.2m×2.5m의 경우는 9.8 초, 종횡 2.0m×2.3m의 경우는 8.0초이다.

이에 반하여, 도 11(b)에 나타내는 바와 같이, 척 전극(114)에 최초로 소정의 기간 T4만큼, 척 전극(114)의 정격 전압보다 높은 전압의 직류 전압(제 1 직류 전압)인 5kV를 인가하고, 그 후는 잠시 후에 낮은 전압의 직류 전압(제 2 직류 전압)인 3kV를 인가한 경우에는, 포인트 P1의 전위는, 도 11(a)의 경우보다 급격히 상승하고 있고, 그리고 전환의 직전이 예컨대 4kV 정도의 피크값으로 되고, 소정의 기간 T4가 경과해서 낮은 전압으로 전환함으로써 포인트 P1의 전위는 피크를 지난 후에 점차 저하되어 3kV에 도달하여 안정화하고 있다.

여기서 척 전극(114)의 전위에 주목하면, 포인트 P1의 전위가 4kV 정도일 때에 척 전극(114)의 전위는 정격 전압인 3kV에 도달하고 있고, 이때에 3kV의 직류 전압으로 전환함으로써, 척 전극(114)의 전위를 그대로 3kV로 유지할 수 있는 것이 판명된다. 본 제 6 실시형태에서는, 상술한 바와 같은 특성을 이용하여 척 전극(114)의 전위의 상승을 보다 신속하게 행하도록 하고 있다.

다음에, 상기 도 11에서 나타낸 특성을 이용한 본 제 6 실시형태의 동작에 대해서 설명한다. 도 12는 각 스위치부의 전환 타이밍과 전위 모니터부(150)의 전위와 척 인가 전압의 변화를 나타내는 타이밍 차트, 도 13은 제 6 실시형태에 있어서의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 12에서, 도 12(a)의 척용 스위치부(124)의 개폐 동작, 바이패스용 스위치부(110)의 개폐 동작, 도 12(c)의 척 전극(114)의 전위, 도 12(d)의 고주파 전력의 인가 상황은 각각 도 2에서 나타낸 경우와 동일하다. 그리고, 도 12(e)에서는 전 위 모니터부(150)에서 검출한 전위를 나타내고, 도 12(f)는 직류 고압 전원(120)으로부터 출력되는 척 인가 전압을 나타낸다.

먼저, 스위치 제어부(112)는 바이패스 라인(108)의 도중에 마련한 바이패스용 스위치부(110)를 닫음으로써 탑재대(84)를 접지한다(S1). 다음에, 스위치 제어부(112)는 급전 라인(116)의 도중에 마련한 척용 스위치부(124)를 닫음으로써 직류 고압 전원(120)으로부터 척 전극(114)에 대하여 제 1 직류 전압, 즉 높은 전압의 직류 전압인 5kV의 인가를 개시한다(S2). 또한, 단계 S1과 S2를 동시에 행해도 좋다.

이 시점으로부터, 앞서 도 11에서 설명한 바와 같은 상태로 들어가게 된다. 즉, 5kV의 인가에 의해, 척 전극(114)으로는 급속히 충전이 실시되고, 그 전위는 급격히 상승하게 된다. 또한, 스위치 제어부(112)는 척용 스위치부(124)를 닫았을 때에, 그 취지를 전원 제어부(152)에게 알리지만, 이것은 전원 제어부(152)의 오동작을 방지하는 것이다.

다음에, 급전 라인(116)의 도중에 마련한 전위 모니터부(150)에서 검출된 전위는 전원 제어부(152)로 입력되고 있고, 이 전원 제어부(152)는 상기 전위 모니터부(150)에서 검출된 전위가 미리 정해진 소정값, 예컨대 4kV에 도달하는지 여부를 판단하여 4kV에 도달하기까지 대기하고(S3의 아니오), 여기서 4kV에 도달했으면(S3의 예), 직류 고압 전원(120)을 제어하여, 제 1 직류 전압(5kV)으로부터, 이보다도 낮은 전압인 제 2 직류 전압(3kV)으로 전환하여 인가시킨다(S4). 이 3kV는 척 전극(114)의 정격 전압이다. 이때의 척 전극(112)의 전위는, 도 11에서 설명한 바와 같이 정격 전압의 3kV 정도이며, 따라서, 정격 전압까지 보다 신속하게 충전할 수 있다.

또한, 여기서 5kV의 직류 전압을 인가한 기간 T4는, 도 11에서도 설명한 바와 같이, 결과적으로 4초 정도로 된다. 또한, 4초의 시간은 정전 척(86)의 크기나 제 1 직류 전압의 크기 등에 따라서 변화되는 것은 물론이다.

이렇게 하여, 제 2 직류 전압으로 전환한 후에, 탑재대(84)에서의 전위가 안정하기까지의 소정의 시간 T5, 예컨대 5~10초 정도의 기간만큼 대기하고(S5의 아니오), 상기 소정의 시간 T5를 대기했으면(S5의 예), 다음에 바이패스용 스위치부(110)를 열린 상태로 함으로써 탑재대(84)의 접지를 끊는다(S6). 상기 소정의 시간 T5는, 상술한 바와 같이 상기 탑재대(84)의 전위가 안정하기까지 필요한 시간이다. 그리고, 다음에 탑재대(84)에 고주파 전원(92)으로부터의 고주파 전압을 인가하여(S7), 플라즈마 처리를 행하게 된다.

이와 같이, 본 제 6 실시형태에 있어서는, 척 전극(114)에 전하를 저류(충전)할 때에, 최초로 높은 전압의 제 1 직류 전압(예컨대 5kV)을 인가하고, 그 후, 잠시 후에 상기 제 1 직류 전압보다 낮은 전압인 제 2 직류 전압(예컨대 3kV)을 인가하도록 했기 때문에, 척 전극(114)으로의 충전을 보다 신속하게 행할 수 있다. 도 12(c)에서는, 일점 쇄선으로, 도 2(c)의 경우의 척 전극(114)의 전위 변화를 나타내고 있고, 도 2(c)의 경우보다 약 10초 정도만큼 더욱 신속하게 척 전극(114)으로의 충전을 완료시킬 수 있었다. 또한, 본 제 6 실시형태는, 바이패스 라인(108)을 마련하고 있지 않은 도 7의 제 4 실시형태를 제외하고, 앞서의 제 1~제 3 및 제 5의 모든 실시형태에도 적용할 수 있다.

<제 7 실시형태>

다음에, 본 발명의 탑재대 구조의 제 7 실시형태에 대해서 설명한다. 도 14는 본 발명의 탑재대 구조의 제 7 실시형태의 주요부를 나타내는 구성도이다. 또한, 앞서의 제 6 실시형태와 동일 구성 부분에 대해서 동일 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

도 10에 나타내는 제 6 실시형태에서는, 급전 라인(116)의 도중에 전위 모니터부(150)를 마련하고, 이 검출값을 참조하여 전원 제어부(152)는 인가하는 직류 전압의 전환을 행했지만, 이것에 한정되지 않고, 본 제 7 실시형태에서는, 상기 척용 스위치부(124)를 닫힌 상태로 한 후에 시간을 계측하여, 일정한 시간 경과했을 때에 인가하는 직류 전압을 전환하도록 하고 있다.

즉, 도 14에 나타내는 바와 같이, 여기서는 급전 라인(116)에, 도 10에서 마련한 전위 모니터부(150)를 마련하고 있지 않고, 이 대신에 전원 제어부(152)에 타이머 기능(도시하지 않음)을 갖게 하고 있으며, 스위치 제어부(112)로부터 척용 스위치부(124)를 닫은 취지의 신호를 받았을 때를 기점으로 하여, 상기 타이머 기능으로 경과 시간을 측정하도록 되어 있다. 그리고, 이 타이머 기능에서의 계측 시간이 소정의 시간을 경과한 것에 응답하여, 상기 전원 제어부(152)는 직류 고압 전원(120)에 대하여 제 1 직류 전압(5kV)으로부터 제 2 직류 전압(3kV)으로 전환하여 출력시키도록 지령을 내보내도록 되어 있다.

여기서 상기 전환을 위한 소정의 시간은, 척 전극(114)에 제 1 직류 전압의 인가를 개시한 후에 상기 척 전극(114)의 전위가 정격 전압에 도달하기까지의 기간 이하의 길이로서, 여기서는 도 11에 나타내는 그래프로부터 구해지는 바와 같이, 상기 소정의 기간은 예컨대 4초로 설정되어 있다. 이 4초의 시간은, 필터부(118)를 유도 소자에 의해 구성함으로써, 더 짧게 하는 것도 가능하고, 상술한 바와 같이, 척 전극(114)의 크기나 제 1 직류 전압의 크기 등에 따라서도 변화되게 되며, 또한 상기 소정의 시간의 설정은 가변으로 되어 있다.

본 제 7 실시형태의 동작은, 도 13에 나타내는 제 6 실시형태의 흐름도의 단계 S3에서, 전위 모니터부(150)의 검출값의 판단을 대신하여, 척용 스위치부(124)를 닫은 후에 "소정의 시간(예컨대 4초)이 경과했는가?"의 판단이 이루어지게 되는 점만이 상이하고, 다른 각 단계는 도 13에 나타내는 흐름도와 마찬가지이다. 또한, 각 스위치부의 전환 타이밍이나 각 전압의 변화 형태도 도 13에 나타내는 타이밍 차트와 동일하다. 또한, 본 제 7 실시형태는 바이패스 라인(108)을 마련하고 있지 않은 도 7의 제 4 실시형태를 제외하고, 앞서의 제 1~제 3 및 제 5의 모든 실시형태에도 적용할 수 있다.

그런데, 도 10 및 도 14에 나타내는 제 6 및 제 7 실시형태에서는, 직류 고압 전원(120)으로서 출력 전압을 변화시킬 수 있는 가변 전원을 이용했지만, 이것을 대신하여, 도 15에 나타내는 직류 고압 전원의 변형예와 같이, 제 1 직류 전압, 예컨대 5kV를 출력하는 제 1 전원부(154A)와 제 2 직류 전압, 예컨대 3kV를 출력하는 제 2 전원부(154B)를 병렬로 마련하고, 이들 2개의 전원부(154A, 154B)를 전원 제어부(152)로부터 제어되는 스위치부(156)에 의해 전환하여 출력시키도록 해도 좋다. 여기서, 상기 5kV 및 3kV는 각각 단순히 일례를 나타낸 것에 불과하고, 이들 수치는 한정되지 않지 않는 것은 물론이다.

또한, 상기 도 10 및 도 14에 나타내는 제 6 및 제 7 실시형태에서는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해서, 스위치 제어부(112)와 전원 제어부(152)를 별체로서 마련했지만, 이것들을 일체화시켜서 마련하도록 해도 좋은 것은 물론이다.

또한, 이상의 각 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리로서 플라즈마 에칭 처리를 예로 들어서 설명했지만, 정전 척을 구비하고 고주파 전력에 의해서 플라즈마를 생성함으로써 플라즈마 처리를 행하는 모든 플라즈마 처리 장치에 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 이상의 각 실시형태에 있어서, 탑재대(84)에는 가열 수단을 마련하고 있지 않지만, 이 탑재대(84)에 가열 수단으로서 예컨대 저항 가열 히터를 마련하고, 피처리체를 소정의 온도로 가열하도록 해도 좋다.

또한, 여기서는 피처리체로서, 절연물인 액정 표시 장치용의 유리 기판을 예로 들어서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 세라믹 기판 등의 다른 절연물의 기판, 혹은 반도체 웨어(반도체 기판)에도 본 발명을 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 탑재대 기구를 이용한 플라즈마 처리 장치의 제 1 실시형태를 나타내는 구성도,

도 2는 척용 스위치부와 바이패스용 스위치부의 전환 타이밍과 척 전극의 전위 및 고주파 전력의 인가 타이밍의 관계를 나타내는 타이밍 차트,

도 3은 탑재대 기구의 정전 척에 있어서의 직류 전압에 대한 척 등가 회로를 나타내는 도면,

도 4는 척 전극의 전위의 변화를 나타내는 도면,

도 5는 본 발명의 탑재대 기구의 제 2 실시형태의 주요부를 나타내는 구성도,

도 6은 본 발명의 탑재대 기구의 제 3 실시형태의 주요부를 나타내는 구성도,

도 7은 본 발명의 탑재대 기구의 제 4 실시형태의 주요부를 나타내는 구성도,

도 8은 본 발명의 탑재대 기구의 제 5 실시형태의 주요부를 나타내는 구성도,

도 9는 척 전극으로의 전압 인가 개시로부터 설정 전압에 도달하기까지의 시간과 탑재대 면적의 관계를 나타내는 도면,

도 10은 본 발명의 탑재대 기구의 제 6 실시형태의 주요부를 나타내는 구성도,

도 11은 척 전극에 직류 전압을 인가한 후의 전위 모니터부인 포인트 P1의 전위의 변화를 나타내는 그래프,

도 12는 각 스위치부의 전환 타이밍과 전위 모니터부의 전압과 척 인가 전압의 변화를 나타내는 타이밍 차트,

도 13은 제 6 실시형태에 있어서의 동작을 설명하기 위한 흐름도,

도 14는 본 발명의 탑재대 구조의 제 7 실시형태의 주요부를 나타내는 구성도,

도 15는 직류 고압 전원의 변형예를 나타내는 도면,

도 16은 종래의 플라즈마 처리 장치의 일례를 나타내는 구성도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

46: 콘덴서(용량 소자), 50: 플라즈마 처리 장치, 52: 처리 용기, 60: 배기 수단, 68: 샤워 헤드부(가스 도입 수단), 80: 탑재대 기구, 84: 탑재대, 86: 정전 척, 92: 고주파 전원, 94: 검출 라인, 96: 직류 성분 검출 회로, 98: 고주파 차단용의 코일, 100: 제 1 저항, 102: 제 2 저항, 108: 바이패스 라인, 110: 바이패스용 스위치부, 112: 스위치 제어부, 114: 척 전극, 116: 급전 라인, 118: 필터부, 120: 직류 고압 전원, 122: 고주파 차단용의 코일(유도 소자), 124: 척용 스위치부, 126: 장치 제어부, 130: 고주파 차단용의 코일(유도 소자), 150: 전위 모니터부, 152: 전원 제어부, 154A: 제 1 전원부, 154B: 제 2 전원부, 156: 스위치부, W: 유리 기판(피처리체)

Claims (26)

1. 진공 배기가 가능하게 이루어진 처리 용기 내에 마련되고, 고주파 전력에 의해서 생성된 플라즈마를 이용하여 소정의 플라즈마 처리가 실시되는 피처리체를 탑재하는 탑재대 기구에 있어서,

   상기 피처리체를 탑재하기 위한 도전 부재로 이루어지는 탑재대와,

   상기 탑재대의 상면에 배치되어 상기 피처리체를 흡착하기 위해서 내부에 척 전극이 마련된 정전 척과,

   상기 척 전극에 정전기력을 발생시키는 직류 전압을 인가하기 위해서 급전 라인을 통해서 접속된 직류 고압 전원과,

   상기 급전 라인의 도중에 마련되어 상기 피처리체를 흡착할 때에 닫혀지는 척용 스위치부와,

   상기 플라즈마 처리시에 상기 탑재대에 가해지는 직류 성분을 검출하기 위해서 상기 탑재대에 접속된 직류 성분 검출 회로와,

   상기 직류 성분 검출 회로를 바이패스하는 바이패스 라인과,

   상기 바이패스 라인의 도중에 마련되고, 상기 척용 스위치부를 닫힌 상태로 전환할 때 및 열린 상태로 전환할 때에 상기 직류 성분 검출 회로를 바이패스시켜서 상기 탑재대를 접지시키는 바이패스용 스위치부와,

   상기 척용 스위치부와 상기 바이패스용 스위치부를 제어하는 스위치 제어부

   를 구비한 것을 특징으로 하는 탑재대 기구.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 급전 라인의 도중에 마련되어 상기 고주파 전력이 상기 직류 고압 전원에 침입하는 것을 저지하는 필터부를 갖는 것을 특징으로 하는 탑재대 기구.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 필터부는 저항 소자 또는 저항 소자와 용량 소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탑재대 기구.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 필터부는 유도 소자 또는 유도 소자와 용량 소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탑재대 기구.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 직류 성분 검출 회로는 상기 탑재대에 검출 라인을 통해서 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 탑재대 기구.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 스위치 제어부는, 상기 척용 스위치부를 닫힌 상태로 전환할 때에는, 이 전환과 동시에 또는 전환에 앞서 상기 바이패스용 스위치부를 닫힌 상태로 전환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 탑재대 기구.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 스위치 제어부는, 상기 척용 스위치부를 열린 상태로부터 닫힌 상태로 전환한 후에 소정 시간 경과했을 때에 상기 바이패스용 스위치부를 열린 상태로 전환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 탑재대 기구.
8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 스위치 제어부는, 상기 척용 스위치부를 열린 상태로 전환할 때에는, 이 전환과 동시에 또는 전환에 앞서 상기 바이패스용 스위치부를 닫힌 상태로 전환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 탑재대 기구.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 스위치 제어부는, 상기 척용 스위치부를 닫힌 상태로부터 열린 상태로 전환한 후에 소정 시간 경과했을 때에 상기 바이패스용 스위치부를 열린 상태로 전환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 탑재대 기구.
10. 진공 배기가 가능하게 이루어진 처리 용기 내에 마련되고, 고주파 전력에 의해서 생성된 플라즈마를 이용하여 소정의 플라즈마 처리가 실시되는 피처리체를 탑재하는 탑재대 기구에 있어서,

    상기 피처리체를 탑재하기 위한 도전 부재로 이루어지는 탑재대와,

    상기 탑재대의 상면에 배치되어 상기 피처리체를 흡착하기 위해서 내부에 척 전극이 마련된 정전 척과,

    상기 척 전극에 정전기력을 발생시키는 직류 전압을 인가하기 위해서 도중에 고주파 전력의 침입을 저지하는 필터부를 마련한 급전 라인을 통해서 접속된 직류 고압 전원과,

    상기 급전 라인의 도중에 마련되어 상기 피처리체를 흡착할 때에 닫혀지는 척용 스위치부와,

    상기 플라즈마 처리시에 상기 탑재대에 가해지는 직류 성분을 검출하기 위해서 상기 탑재대에 접속된 직류 성분 검출 회로와,

    상기 척용 스위치부를 제어하는 스위치 제어부

    를 구비하고,

    상기 필터부를, 저항 소자를 포함하지 않고 용량 소자와 유전 소자에 의해 형성하도록 한 것

    을 특징으로 하는 탑재대 기구.
11. 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서,

    상기 직류 고압 전원은, 전환이 가능하게 이루어진 복수 종류의 직류 전압을 인가할 수 있도록 되어 있고,

    상기 급전 라인의 도중에 마련되어 상기 척 전극 측의 전위를 모니터하는 전위 모니터부와,

    상기 척용 스위치부가 닫혀졌을 때에 상기 복수 종류의 직류 전압 중 높은 전압인 제 1 직류 전압을 인가하고, 또한, 상기 전위 모니터부의 검출값이 소정의 값으로 되었을 때에 낮은 전압인 제 2 직류 전압으로 전환하여 인가하도록 상기 직류 전원을 제어하는 전원 제어부

    를 더 구비한 것을 특징으로 하는 탑재대 기구.
12. 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서,

    상기 직류 고압 전원은, 전환이 가능하게 이루어진 복수 종류의 직류 전압을 인가할 수 있도록 되어 있고,

    상기 직류 고압 전원을 제어하는 전원 제어부를 더 갖고 있고, 상기 전원 제어부는, 상기 척용 스위치부가 닫혀지면 처음에는 상기 복수 종류의 직류 전압 중 높은 전압인 제 1 직류 전압을 인가하고, 소정의 시간이 경과했을 때에 낮은 전압인 제 2 직류 전압으로 전환하여 인가하도록 제어하는 것

    을 특징으로 하는 탑재대 기구.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 소정의 시간이란, 상기 척 전극에 상기 제 1 직류 전압의 인가를 개시한 후에 상기 척 전극의 전위가 정격 전압에 도달하기까지의 기간 이하의 길이인 것을 특징으로 하는 탑재대 기구.
14. 제 11 항에 있어서,

    상기 제 1 직류 전압은 상기 척 전극의 정격 전압보다 높게 설정되어 있고, 상기 제 2 직류 전압은 상기 정격 전압으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 탑재대 기구.
15. 제 11 항에 있어서,

    상기 직류 고압 전원은, 상기 제 1 직류 전압과 상기 제 2 직류 전압을 출력할 수 있도록 출력 전압이 가변으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 탑재대 기구.
16. 제 11 항에 있어서,

    상기 직류 고압 전원은, 상기 제 1 직류 전압을 출력하는 제 1 전원부와, 상기 제 2 직류 전압을 출력하는 제 2 전원부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 탑재대 기구.
17. 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서,

    상기 피처리체는 절연물인 것을 특징으로 하는 탑재대 기구.
18. 피처리체에 대하여 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,

    진공 배기가 가능하게 이루어진 처리 용기와,

    상기 처리 용기 내로 필요한 가스를 도입하는 가스 도입 수단과,

    상기 처리 용기 내를 진공 배기하는 배기 수단과,

    상기 처리 용기 내에서 상기 피처리체를 탑재하기 위한 청구항 1 또는 청구 항 10에 기재된 탑재대 기구

    를 구비하도록 구성한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 가스 도입 수단은, 샤워 헤드부로 이루어지고, 상기 샤워 헤드부와 상기 탑재대 기구의 탑재대에 의해 평행 평판형의 상부 전극과 하부 전극을 형성하도록 구성한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 탑재대에는 고주파 전원이 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
21. 제 18 항에 있어서,

    상기 샤워 헤드부에는 제 2 고주파 전원이 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
22. 제 18 항에 있어서,

    상기 피처리체는 반도체 기판 또는 절연물 기판인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
23. 진공 배기가 가능하게 이루어진 처리 용기 내에서 플라즈마 처리가 실시되는 피처리체를 탑재하고 또한 고주파 전압의 인가가 가능하게 이루어진 탑재대에 마련한 정전 척으로의 전압 인가 방법에 있어서,

    상기 정전 척의 척 전극에,

    복수 종류의 직류 전압 중 높은 전압인 제 1 직류 전압을 인가하고, 또한, 상기 제 1 직류 전압의 인가와 동시에, 혹은 인가에 앞서 상기 탑재대를 접지하도록 하고,

    상기 제 1 직류 전압의 인가의 개시로부터 소정 시간의 경과시에 상기 제 1 직류 전압보다 낮은 전압인 제 2 직류 전압으로 전환하여 인가하고,

    상기 제 2 직류 전압으로의 전환으로부터 소정의 시간이 경과했을 때에 상기 탑재대의 접지를 끊고, 상기 탑재대의 접지를 끊은 후에, 상기 탑재대에 고주파 전압을 인가하도록 한 것

    을 특징으로 하는 정전 척으로의 전압 인가 방법.
24. 제 23 항에 있어서,

    상기 제 1 직류 전압의 인가의 개시로부터의 상기 소정의 시간은 미리 정해져 있는 것을 특징으로 하는 정전 척으로의 전압 인가 방법.
25. 제 23 항에 있어서,

    상기 제 1 직류 전압의 인가의 개시로부터의 상기 소정의 시간은, 상기 척 전극에 상기 제 1 직류 전압의 인가를 개시한 후에 상기 척 전극의 전위가 정격 전압에 도달하기까지의 기간 이하의 길이인 것을 특징으로 하는 정전 척으로의 전압 인가 방법.
26. 제 23 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 2 직류 전압으로의 전환으로부터의 상기 소정의 시간은, 상기 탑재대의 전위가 안정하기까지의 시간인 것을 특징으로 하는 정전 척으로의 전압 인가 방법.

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