專利名稱：靜電吸附裝置、等離子體處理裝置及等離子體處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用靜電吸附固定由絕緣體構(gòu)成的被處理基板的靜電吸附裝置以及使用該靜電吸附裝置的等離子體處理裝置及等離子體處理方法。
背景技術(shù)：
在平面板顯示器(FPD)的面板的制造中，一般來(lái)說(shuō)，在由玻璃等的絕緣體構(gòu)成的基板上形成像素的器件或電極以及布線。在面板制造的各種工藝中，在蝕刻、CVD、灰化及濺射等的微細(xì)加工中利用了等離子體。在進(jìn)行這樣的等離子體處理的制造裝置中，在可以減壓的處理容器內(nèi)將基板裝置在載置臺(tái)之上，將基板的上面(被處理面)暴露在處理氣體的等離子體中來(lái)進(jìn)行加工處理。在這樣的情況下，有必要抑制由等離子體處理中的發(fā)熱引起的溫度上升并對(duì)基板的溫度進(jìn)行一定的控制，為此，在將由冷卻裝置調(diào)溫過(guò)的冷卻介質(zhì)循環(huán)供應(yīng)到載置臺(tái)內(nèi)的冷卻介質(zhì)通路中的同時(shí)，通過(guò)載置臺(tái)的中間而向基板的背面供應(yīng)He氣等傳熱性良好的氣體來(lái)間接地冷卻基板的方式是經(jīng)常被使用的。這樣的冷卻方式有必須具有為了抗住He氣的供給壓力而將基板固定保持在載置臺(tái)上的機(jī)構(gòu)。
圖13顯示了在等離子體處理裝置中借助于靜電吸附力保持絕緣體的基板的現(xiàn)有的靜電吸附裝置。在這樣的靜電吸附裝置中，載置臺(tái)200在基底部件202之上設(shè)置了由導(dǎo)電體構(gòu)成的基座204和由絕緣體構(gòu)成的聚焦環(huán)206。絕緣基板G使基板周圍的邊緣部蓋在聚焦環(huán)206的上面地被裝載在基座204的上面。冷卻介質(zhì)通路208設(shè)置在基座204的內(nèi)部，來(lái)自冷卻裝置(圖中沒(méi)有表示)的冷卻介質(zhì)會(huì)流過(guò)冷卻介質(zhì)通路208。另外，在基座204的上面設(shè)置了多個(gè)的通孔210，通過(guò)這些通孔210在基板G的背面以給定的壓力提供來(lái)自He氣供給部(圖中沒(méi)有表示)的傳熱用的He氣。
在基座204中，施加了比高頻電源高數(shù)MHz～數(shù)十MHz的高頻。在等離子體處理中在基板G的上面生成處理氣體的等離子體PZ?？梢杂脕?lái)自高頻電源212的高頻生成這樣的等離子體PZ，也可以用圖中沒(méi)有表示的別的高頻電源的高頻來(lái)生成這樣的等離子體PZ。在后一種情況下，在基座204上由高頻電源212施加的高頻是用于將等離子體PZ中的離子引入到基板G的被處理面上的偏置。
另外，在基座204上由DC(直流)電源214施加數(shù)kV左右的DC電壓。在這樣的DC電壓是正極性的電壓的情況下，在基板G的上面(被處理面)上吸引并積蓄了等離子體PZ中的負(fù)的電荷(電子、負(fù)離子)，這樣一來(lái)，在在基板G的上面的負(fù)的面電荷與基座204之間的相互的吸引的靜電力(庫(kù)侖力)起作用，靠這樣的靜電吸引力基板G被吸附在基座204上。
圖14是改善上述靜電吸附裝置(圖13)的現(xiàn)有技術(shù)。在這樣的靜電吸附裝置中，用絕緣體層216覆蓋基座204的上面。通孔210從基座204的內(nèi)部的氣體流路開(kāi)始貫通基座204的上面部和絕緣體層216來(lái)形成。
FPD用的絕緣基板在近年來(lái)大型化的要求越來(lái)越高。在上述的靜電吸附裝置中，由于絕緣基板的尺寸越大，基板由于熱應(yīng)力就越容易翹曲，必須增加在基板溫度的控制中使用的傳熱氣體(He氣)的供給壓力，與此相伴隨的是有必要增大用于固定保持基板的靜電吸附力。然而，為了增加靜電吸附力而在基座上施加的DC電壓如果變高的化，會(huì)出現(xiàn)容易引起異常放電(幾乎都是電弧放電)及絕緣破壞等的問(wèn)題。
實(shí)際上，在圖13的現(xiàn)有例中，隨著絕緣基板G的大型化，如果從應(yīng)該增大靜電吸附力的DC電源214向基座204施加的DC電壓變高的話，就容易在基座204上面的周圍的周邊部與等離子體PZ之間產(chǎn)生異常放電，容易產(chǎn)生基座204的破壞(電極破壞)。在此方面，在圖14的現(xiàn)有例子中，由絕緣體層216在某種程度上能抑制上述那樣的異常放電。然而，另外，存在發(fā)生來(lái)自在基座204和聚焦環(huán)206之間的縫隙或通孔210內(nèi)露出的基座204等的異常放電的風(fēng)險(xiǎn)。另外，如果基座204的溫度上升，由基座204的膨脹率與絕緣體層216的膨脹率的差在絕緣體層216上施加了大的熱應(yīng)力，容易在絕緣體層216中引起裂紋。基板的尺寸越大(一般來(lái)說(shuō)基板的最長(zhǎng)部分的尺寸是500mm以上)，越容易產(chǎn)生這樣的裂紋。
另外，載置臺(tái)200上的基板G的吸附不良、邊緣部損壞或裝載偏離(傳送偏離)等也是異常放電的原因，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)這些問(wèn)題沒(méi)有有效的解決辦法。這樣，如果DC電壓變高的話，容易產(chǎn)生異常放電或絕緣破壞等，難以增大靜電吸附力，進(jìn)而難以對(duì)大型的基板進(jìn)行面內(nèi)均勻的溫度控制，從而難以進(jìn)行面內(nèi)均勻的等離子體處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，針對(duì)上述的現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，提供不發(fā)生異常放電或絕緣破壞并能對(duì)絕緣基板增大保持力的可靠性高的靜電吸附裝置。
本發(fā)明的另外的目的是，提供與絕緣基板的大型化相對(duì)應(yīng)的能確實(shí)穩(wěn)定保持基板的安穩(wěn)的靜電吸附裝置。
本發(fā)明的另外的目的是，提供與絕緣基板的大型化相對(duì)應(yīng)的能確實(shí)穩(wěn)定保持基板的、對(duì)基板的各個(gè)部分的溫度進(jìn)行均勻的控制、在基板上進(jìn)行面內(nèi)的均勻的等離子體處理的等離子體處理裝置和等離子體處理方法。
本發(fā)明的另外的目的是，提供能防止起因于載置臺(tái)上的基板G的保持不良、邊緣部損壞或起因于裝載偏離的異常放電的等離子體處理裝置和等離子體處理方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的靜電吸附裝置是用于在生成等離子體的空間中保持由絕緣體構(gòu)成的被處理基板的基板保持裝置，具有由用于支持上述基板的導(dǎo)電體構(gòu)成的基座，在上述基座的主面上用噴鍍法形成的第一電介質(zhì)層，在上述第一電介質(zhì)層之上用噴鍍法形成的電極層，在上述電極層之上用噴鍍法形成的第二電介質(zhì)層，在上述電極層上施加DC(直流)電壓的DC電壓施加部；通過(guò)在上述電極層上施加DC電壓，在載置在上述第二電介質(zhì)層之上的上述基板的被處理面上積蓄電荷，借助于上述電荷與上述電極層之間起作用的靜電引力吸附并保持上述基板。
在上述的結(jié)構(gòu)中，來(lái)自DC電壓施加部的DC電壓施加在利用第一及第二電介質(zhì)層從周圍完全絕緣分離的電極層上，沒(méi)有直接施加在基座上。這樣，在基座與等離子體之間當(dāng)然很難發(fā)生異常放電，也能防止施加了DC電壓的電極層與等離子體之間的異常放電。對(duì)第一及第二電介質(zhì)層來(lái)說(shuō)，對(duì)于高壓的DC電壓來(lái)說(shuō)在保證作為絕緣體的可靠性的方面，上述第一及第二電介質(zhì)層的體積固有電阻值優(yōu)選在1×1014Ω·cm以上，作為材質(zhì)來(lái)說(shuō)，優(yōu)選的情況是上述第一及第二電介質(zhì)層的材料是由以Al2O3及ZrO2中的至少一個(gè)為主要成分的陶瓷。
按照本發(fā)明的一適當(dāng)形態(tài)，采用的結(jié)構(gòu)是用于控制上述基板的溫度的傳熱氣體的通孔從基座貫穿到上述第二電介質(zhì)層的上面而設(shè)置，上述電極層不在通孔的內(nèi)壁面露出。按照這樣的通孔內(nèi)壁的結(jié)構(gòu)，即使傳熱氣體的泄漏途徑發(fā)生在基板與第二電介質(zhì)層之間，但電極層并不與等離子體電氣地結(jié)合，不會(huì)產(chǎn)生異常放電。另外，可以在基座上設(shè)置以冷卻方式或加熱方式實(shí)現(xiàn)基板的溫度控制用的冷卻機(jī)構(gòu)或加熱機(jī)構(gòu)。
按照本發(fā)明的一優(yōu)選形態(tài)，按照希望的功率將來(lái)自高頻電源的高頻施加到基座上。在這樣的情況下，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，DC電源施加部的構(gòu)造是具有輸出DC電壓的直流電源和實(shí)質(zhì)上隔斷了來(lái)自該高頻電源的高頻并且使DC電壓通過(guò)的電阻器或低通濾波器。基于這樣的電阻器或低通濾波器的高頻隔斷功能，能保護(hù)DC電壓施加部不受來(lái)自基座側(cè)的高頻的影響。
按照本發(fā)明的一個(gè)樣式，基座通過(guò)電阻器接地到地。如果從DC電壓施加部向電極層施加DC電壓，借助于使第一電介質(zhì)層介于中間的電容耦合，基座的電位也上升到該DC電壓附近，使上述電阻器介于中間，基座的電位下降到地電場(chǎng)附近，能夠防止基座與等離子體之間的異常放電。
按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選樣式，在上述第一電介質(zhì)層和上述基座之間插入具有在上述第一電介質(zhì)層的膨脹率和上述基座的膨脹率之間的膨脹率的熱應(yīng)力緩沖材料。如上所述，在上述第一電介質(zhì)層由以Al2O3或ZrO2為主要成分的陶瓷構(gòu)成并且基座由Al金屬構(gòu)成的情況下，相應(yīng)的熱應(yīng)力緩沖材料可用Ni-5Al合金。通過(guò)插進(jìn)這樣的熱應(yīng)力緩沖材料，第一電介質(zhì)層的熱應(yīng)力耐性大幅度提高，難以產(chǎn)生裂紋。
本發(fā)明的第一等離子體處理裝置是用于在由絕緣體構(gòu)成的被處理基板上實(shí)施等離子體處理的等離子體處理裝置，具有提供用于上述等離子體處理的處理空間的處理容器；用于在上述處理容器內(nèi)保持上述基板的本發(fā)明的靜電吸附裝置；向上述處理室內(nèi)供應(yīng)處理氣體的處理氣體供給部；對(duì)上述處理室的室內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣部；在上述處理室內(nèi)生成處理氣體的等離子體的等離子體生成部。
在本發(fā)明的第一等離子體處理裝置中，隨著絕緣基板的大型化，由于本發(fā)明確實(shí)保持了基板的安穩(wěn)，能夠?qū)宓母鱾€(gè)部分的溫度進(jìn)行均勻的控制、在基板上進(jìn)行面內(nèi)均勻的等離子體處理。
本發(fā)明的第二該等離子體處理裝置是用于在由絕緣體構(gòu)成的被處理基板上實(shí)施所要求的等離子體處理的等離子體處理裝置，具有提供用于上述等離子體處理的處理空間的處理容器；用于在上述處理容器內(nèi)保持上述基板的靜電吸附裝置；針對(duì)上述處理基板實(shí)施給定的等離子體處理的處理室；向上述處理室內(nèi)供應(yīng)處理氣體的處理氣體供給部；對(duì)上述處理室的室內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣部；在上述處理室內(nèi)生成處理氣體的等離子體的等離子體生成部；和向裝載在上述靜電吸附裝置的第二電介質(zhì)層之上的上述絕緣基板的背面供應(yīng)傳熱氣體的傳熱氣體供給部。
在上述第二等離子體處理裝置中，本發(fā)明的靜電吸附裝置是用于控制基板的溫度的傳熱氣體的通孔從基座貫通到第二電介質(zhì)層而設(shè)置并且具有電極層不在通孔的內(nèi)壁面上露出的結(jié)構(gòu)即通孔內(nèi)壁絕緣的結(jié)構(gòu)。這樣，不會(huì)發(fā)生來(lái)自通孔內(nèi)的異常放電。
在上述第二等離子體處理裝置的一個(gè)優(yōu)選的樣式中，設(shè)置了監(jiān)視從上述傳熱氣體供給部向基板背面供應(yīng)的傳熱氣體的供給流量的流量監(jiān)視部，和順序控制部，該順序控制部將上述供給流量的測(cè)定值與給定的基準(zhǔn)值相比較，與比較的結(jié)果相適應(yīng)地決定是否使上述等離子體生成部工作。優(yōu)選的情況是上述傳熱氣體是He氣，向基板的背面供應(yīng)的氣體壓力被設(shè)定在1Torr～10Torr的范圍內(nèi)，在靜電吸附裝置的電極層上施加的DC電壓被設(shè)定在2kV～5kV的范圍內(nèi)。
按照一優(yōu)選的樣式，在上述監(jiān)視中，用第一壓力向基板的背面供應(yīng)傳熱氣體，在對(duì)基板實(shí)施等離子體處理的時(shí)候用比第一壓力大的第二壓力向基板的背面供應(yīng)傳熱氣體。
本發(fā)明的等離子體處理方法用上述第二等離子體處理裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)等離子體處理，具有在上述靜電吸附裝置的第二電介質(zhì)層之上裝載上述基板的工序；向上述處理裝置的處理室中導(dǎo)入處理氣體的工序；向上述靜電吸附裝置的電極層上施加DC電壓的工序；在開(kāi)始上述DC電壓的施加之后在從上述傳熱氣體供給部以給定的壓力向上述基板的背面供應(yīng)傳熱氣體的同時(shí)監(jiān)視它的供給流量的工序；和將上述傳熱氣體流量的測(cè)定值與給定的基準(zhǔn)值相比較并且根據(jù)比較結(jié)果決定是否在上述處理室內(nèi)產(chǎn)生處理氣體的等離子體的工序。
按照本發(fā)明的等離子體處理方法，在處理容器內(nèi)導(dǎo)入處理氣體的同時(shí)，在此前后，在靜電吸附裝置的電極層上施加DC電壓，然后在絕緣基板上加上傳熱氣體壓力。通過(guò)處理氣體的導(dǎo)入，它的一部分電離，這樣，玻璃基板上面適度地帶電，能得到適度的靜電吸引力，在這樣的靜電吸引力的作用下能夠?qū)嵤﹤鳠釟怏w的漏出流量的監(jiān)視。作為優(yōu)選的一個(gè)樣式，當(dāng)上述傳熱氣體流量的測(cè)定值在上述基準(zhǔn)值以下的時(shí)候，可以在上述處理室內(nèi)生成上述處理氣體的等離子體來(lái)對(duì)上述基板進(jìn)行等離子體處理，當(dāng)上述傳熱氣體流量的測(cè)定值超過(guò)上述基準(zhǔn)值的時(shí)候，在上述處理室內(nèi)不生成上述處理氣體的等離子體，可以中途停止對(duì)上述基板進(jìn)行的等離子體處理。這樣，能防止起因于載置臺(tái)上的基板的保持不良、邊緣部損壞或起因于裝載偏離的異常放電。
按照本發(fā)明的靜電吸附裝置，通過(guò)上述那樣的結(jié)構(gòu)和作用，在不產(chǎn)生異常放電或絕緣破壞等的情況下增大對(duì)絕緣基板的保持力，對(duì)大型的基板也能確實(shí)安穩(wěn)地保持，使可靠性提高。
按照本發(fā)明的等離子體處理裝置和等離子體處理方法，通過(guò)上述那樣的結(jié)構(gòu)和作用，與絕緣基板的大型化相對(duì)應(yīng)的能確實(shí)穩(wěn)定保持基板、對(duì)基板各個(gè)部分的溫度進(jìn)行均勻的控制、在基板上進(jìn)行面內(nèi)均勻的等離子體處理。另外，能防止起因于載置臺(tái)上的被處理基板的保持不良、邊緣部損壞或起因于裝載偏離的異常放電。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的靜電吸附裝置的結(jié)構(gòu)的粗略截面圖。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施例的靜電吸附裝置的載置臺(tái)的主要部分的結(jié)構(gòu)的粗略截面圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施例2的靜電吸附裝置的粗略截面圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施例3的靜電吸附裝置的粗略截面圖。
圖5是模式化地表示本發(fā)明的靜電吸附裝置的施加DC電壓時(shí)的基座電位的變化的圖。
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施例4的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)的粗略截面圖。
圖7是表示本發(fā)明的靜電吸附裝置的He氣的基板冷卻效果的一個(gè)實(shí)驗(yàn)例子的圖形。
圖8是表示本發(fā)明的靜電吸附裝置的吸附力與施加電壓的關(guān)系的圖形。
圖9是表示在本發(fā)明的靜電吸附裝置中使用的電介質(zhì)層的優(yōu)選膜厚的圖形。
圖10是表示實(shí)施例的等離子體處理裝置的主要部分的等價(jià)電路的電路圖。
圖11是表示實(shí)施例的等離子體處理裝置的動(dòng)作順序的時(shí)間順序。
圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施例2的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)的粗略截面圖。
圖13是表示一個(gè)現(xiàn)有的例子的靜電吸附裝置的結(jié)構(gòu)的粗略截面圖。
圖14是表示另一個(gè)現(xiàn)有的例子的靜電吸附裝置的結(jié)構(gòu)的粗略截面圖。
符號(hào)說(shuō)明G玻璃絕緣基板；10載置臺(tái)；12基底部件；14基座；16聚焦環(huán)；18下部電介質(zhì)層；20電極層；22上部電介質(zhì)層；24靜電吸附部；26冷卻介質(zhì)流路；28通孔；30匹配器；32高頻電源；34DC(直流)電源；36高頻隔斷部；38開(kāi)關(guān)；40熱應(yīng)力緩沖部件；42電阻器；50本體容器；52電介質(zhì)壁；56處理室；64澆淋頭；70高頻天線；74高頻電源；84He氣供給系統(tǒng)；86PCV；88流量測(cè)量器；90控制部；94排氣機(jī)構(gòu)；100腔室；102澆淋頭。
具體實(shí)施例方式
下面，參照?qǐng)D1～圖12說(shuō)明本發(fā)明的適合的實(shí)施方式。
在圖1中表示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的靜電吸附裝置的結(jié)構(gòu)。這樣的靜電吸附裝置是在等離子體處理裝置的處理容器內(nèi)固定保持FPD用絕緣基板例如基板G的靜電吸附裝置，具有與矩形的玻璃基板G相對(duì)應(yīng)的矩形載置臺(tái)10。在此載置臺(tái)10中，在基底部件12之上設(shè)置了由導(dǎo)電體例如鋁構(gòu)成的矩形塊狀的基座14和包圍此基座14的周圍的絕緣體例如像陶瓷或石英構(gòu)成的矩形框狀的聚焦環(huán)16，在基座14的主面(上面)上形成了由借助于各種噴鍍法形成的下部電介質(zhì)層18、電極層20及上部電介質(zhì)層22的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的靜電吸附部24。
這里，下部電介質(zhì)層18以及上部電介質(zhì)層22的體積固有電阻值在1×1014Ω·cm以上，優(yōu)選的情況是上述下部電介質(zhì)層18以及上部電介質(zhì)層22是由以氧化鋁(Al2O3)及氧化鋯(ZrO2)中的至少一個(gè)為主要成分的陶瓷構(gòu)成。電極層20可以是任意的導(dǎo)電體材料，例如由鎢構(gòu)成。利用公知的等離子體噴鍍法，能夠在基座14的主面上順序重疊地形成下部電介質(zhì)層18、電極層20及上部電介質(zhì)層22的三層。
在基座14的內(nèi)部設(shè)置了冷卻介質(zhì)流路26，來(lái)自冷卻裝置(圖中未表示出)的調(diào)溫過(guò)的冷卻介質(zhì)能流過(guò)冷卻介質(zhì)流路26。另外，在基座14的上面及靜電吸附部24(18，20，22)上設(shè)置了多個(gè)通孔28，可以通過(guò)基座內(nèi)部的氣體流路及它們的通孔28向玻璃基板G的背面以給定的壓力供應(yīng)來(lái)自He氣供給系統(tǒng)(圖中未表示出)的He氣作為傳熱用氣體。
如圖2所示，在通孔28周圍的電極層20(用斜線表示的部分)上形成具有口徑比通孔28大的圓形的挖通部(切口部)20a，電極層20也不在通孔28內(nèi)露出，通孔28內(nèi)的中間部分到上部的壁面由下部電介質(zhì)層18及上部電介質(zhì)層22構(gòu)成。另外，電極層20的靠外的邊緣部也比下部電介質(zhì)層18及上部電介質(zhì)層22的靠外的邊緣部更向內(nèi)側(cè)縮進(jìn)，成為不在外面露出的結(jié)構(gòu)。這樣，電極層20的全部被埋設(shè)在下部電介質(zhì)層18和上部電介質(zhì)層22的之間。
在圖1中，高頻電源32的輸出端子通過(guò)匹配器30電氣地連接到基座14。此高頻電源32的輸出頻率在數(shù)MHz～數(shù)十MHz的范圍內(nèi)選擇，輸出功率在數(shù)kW的幅度左右選擇。另一方面，直流(DC)電源34的輸出端子通過(guò)高頻隔斷部36電氣地連接到靜電吸附部24的電極層20上。高頻隔斷部36是隔斷來(lái)自基座14的高頻的部件，在優(yōu)選的情況下可以由具有1MΩ以上的電阻值的電阻器或使直流通過(guò)的低通濾波器構(gòu)成。開(kāi)關(guān)38是針對(duì)電極層20的用于切換DC電源34和地電位的部件。
在等離子體處理中，在玻璃基板G之上生成處理氣體的等離子體PZ。此等離子體PZ可以是由來(lái)自高頻電源32的高頻生成的等離子體，也可以是由來(lái)自沒(méi)有在附圖中表示的其它的高頻電源的高頻生成的等離子體。在后者的情況下，從高頻電源32向基座14施加的高頻用于為了將等離子體PZ中的離子引入到玻璃基板G的上面(被處理面)的偏置。
如果向DC電源34側(cè)切換開(kāi)關(guān)38，來(lái)自DC電源34的DC電壓被施加到電極層20上。在此DC電壓是正極性的電壓的情況下，負(fù)的電荷(電子、負(fù)離子)被吸附到玻璃基板G的上面并被蓄積。這樣，在玻璃基板G上面的負(fù)的面電荷與電極層20之間，夾持著玻璃基板G及上部電介質(zhì)層22而相互吸引的靜電力即庫(kù)侖力就起了作用，依靠此靜電力將玻璃基板G吸附固定在載置臺(tái)10上。如果向地的一側(cè)切換開(kāi)關(guān)38，電極層20所帶的電被除去，與此相伴，玻璃基板G所帶的電也被除去，上述庫(kù)侖力即靜電吸附力被解除。
在這樣的靜電吸附裝置中，在借助于下部電介質(zhì)層18及上部電介質(zhì)層22而與周圍完全絕緣分離的電極層20上施加來(lái)自DC電源34的DC電壓，不在基座14上直接施加。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)和安排，在基座14和等離子體PZ之間難以產(chǎn)生異常放電，在施加了DC電壓的電極層20與等離子體PZ之間也不發(fā)生異常放電。尤其是，由于通孔28的內(nèi)壁用電介質(zhì)層18和22構(gòu)成，即使在玻璃基板G與上部電介質(zhì)層22的接觸面上產(chǎn)生He氣的泄漏途徑，也不會(huì)產(chǎn)生異常放電。因此，能夠提高DC電壓并增大靜電吸引力。于是，可以增加He氣的供給量，能夠在玻璃基板G的尺寸大的情況下實(shí)施良好并且均勻的基板溫度控制。
另外，對(duì)于這樣的靜電吸附裝置來(lái)說(shuō)，借助于在基座14和DC電源34之間連接的高頻隔斷部36來(lái)阻止基座14側(cè)的高頻向DC電源34側(cè)泄漏，能夠保護(hù)DC電源34，使DC電源34不受高頻的影響。
實(shí)施例2圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施例2的靜電吸附裝置的結(jié)構(gòu)的圖。在該圖中，與上述的實(shí)施例1(圖1)具有相同結(jié)構(gòu)或功能的部分使用同樣的符號(hào)。在此實(shí)施例2中，在基座14與下部電介質(zhì)層18之間設(shè)置了膜狀(例如膜厚是50μm)的熱應(yīng)力緩沖材料40。這樣的熱應(yīng)力緩沖材料40也可以用等離子體噴鍍法來(lái)形成。
例如，對(duì)于等離子體蝕刻來(lái)說(shuō)，依賴于它的等離子體處理?xiàng)l件，將基座溫度設(shè)定在80℃附近。在這樣的情況下，在靜電吸附部24中，特別是由于電介質(zhì)層18、22與基座14之間的膨脹率的不同，在電介質(zhì)層18、22中產(chǎn)生熱應(yīng)力，會(huì)引起絕緣破壞。特別是，在將高電壓施加在電極層20上的情況下，這樣的電介質(zhì)層18、22的熱應(yīng)力引起的很小的疲勞就有導(dǎo)致絕緣破壞的可能。
本發(fā)明的發(fā)明者針對(duì)起因于電介質(zhì)層18、22的熱應(yīng)力的絕緣破壞對(duì)構(gòu)成電介質(zhì)層18、22的絕緣體材料及構(gòu)成基座14的導(dǎo)電體材料進(jìn)行了研究。得到的結(jié)果是，在室溫～100℃之間的材料的膨脹率的差最重要，還判明了電介質(zhì)層或絕緣體材料的韌性(特別是抗剪應(yīng)力)也是非常重要的。已經(jīng)確認(rèn)，作為基座14的材料的性質(zhì)，優(yōu)選的情況是具有高的導(dǎo)熱性、低的金屬污染、高的加工性，作為電介質(zhì)層18、22的材質(zhì)，優(yōu)選具有高的絕緣性、高的介電常數(shù)且與基座上面有高的緊密相接性。
于是，如圖3所示，從各方面的觀點(diǎn)來(lái)看，使作為導(dǎo)電體材料的熱應(yīng)力緩沖材料40介于在基座14與下部電介質(zhì)層18之間的界面區(qū)域中是最有效的辦法。在此實(shí)施例中，基座14的材料是Al金屬，下部電介質(zhì)層18以及上部電介質(zhì)層22的材料是耐電壓性高的氧化鋁(Al2O3)或韌性高的氧化鋯(ZrO2)，用Ni-5Al合金構(gòu)成熱應(yīng)力緩沖材料40。這里，Ni-5Al合金是鎳與鋁(原子)混合比是1∶5的合金，它的線膨脹系數(shù)如表1所示，比氧化鋁或氧化鋯的線膨脹系數(shù)大，比鋁的線膨脹系數(shù)小。這樣，作為熱應(yīng)力緩沖材料40的材料，線膨脹系數(shù)(膨脹率)是在電介質(zhì)層18、22與基座14之間的值。另外，優(yōu)選的情況是，與電介質(zhì)層18、22的緊密相接性高。
表1

這樣，通過(guò)在基座14和下部電介質(zhì)層18之間插入具有在兩者的中間的膨脹率的熱應(yīng)力緩沖材料40，能大幅度地提高了靜電吸引部24的熱應(yīng)力耐性，能降低起因于熱應(yīng)力的電介質(zhì)層18、22的絕緣破壞。這樣，可以對(duì)電極層20施加可靠性高的DC高電壓，在高可靠的條件下載置臺(tái)能確實(shí)安穩(wěn)地固定保持在載置臺(tái)10上。
實(shí)施例3圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施例3的靜電吸附裝置的結(jié)構(gòu)的圖。在該圖中，與上述的實(shí)施例1和2(圖1、圖3)具有相同結(jié)構(gòu)或功能的部分使用同樣的符號(hào)。
在本發(fā)明的靜電吸附裝置中，電極層20和基座14經(jīng)下部電介質(zhì)層18而電容耦合。這樣，如圖5所示，在電極層20上施加來(lái)自DC電源34的Φp(例如5kV)的DC電壓，由電容耦合基座14的電位也上升到接近Φp的Φs0(例如4kV附近)。在這樣的狀態(tài)下對(duì)等離子體進(jìn)行點(diǎn)火的話(或在等離子體發(fā)生中開(kāi)始DC施加的話)，該高電位狀態(tài)的基座14與等離子體PZ之間有可能發(fā)生電弧放電。
這里，在實(shí)施例3中，通過(guò)電阻器42將基座14接地到地。借助于上述的那樣的電容耦合，緊接著DC電壓施加的開(kāi)始，即使基座14的電位上升到數(shù)千伏，基座14的電位能夠通過(guò)電阻器42如圖5的Φs1那樣以指數(shù)函數(shù)的速度下降到地電位。這樣的話，能夠防止基座14與等離子體PZ之間的電弧放電。另一方面，電阻器42有必須具有能夠?qū)嵸|(zhì)性地隔斷從高頻電源32施加到基座14的高頻的高的電阻值R42。對(duì)于此電阻器42，同時(shí)保證高頻隔斷功能和上述直流電位鉗位功能這兩個(gè)功能的電阻值R42的最適合的范圍是1MΩ～10MΩ。

下面，說(shuō)明具備本發(fā)明的靜電吸附裝置的等離子體處理裝置的實(shí)施例。在圖6中，表示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的感應(yīng)結(jié)合等離子體(ICP)蝕刻裝置的結(jié)構(gòu)。此等離子體蝕刻裝置可以在低壓條件下生成高密度的等離子體，例如，在LCD的制造中，在玻璃基板上形成薄膜晶體管(TFT)的時(shí)候，用于高速地蝕刻金屬膜、ITO膜、氧化膜等。在圖中，與上述的實(shí)施例1～3(圖1～圖4)具有相同結(jié)構(gòu)或功能的部分使用同樣的符號(hào)。
此等離子體蝕刻裝置具有由導(dǎo)電體材料例如內(nèi)壁面被氧化鋁膜處理法(陽(yáng)極氧化處理)處理過(guò)的鋁構(gòu)成的方形筒形狀的密閉容器50。此主體容器50接地。主體容器50的內(nèi)部由在水平方向上延伸的電介質(zhì)壁52劃分成上部的天線室54和下部的處理室56。電介質(zhì)壁52由Al2O3等的陶瓷或石英構(gòu)成，構(gòu)成處理室56側(cè)的頂壁。在天線室54的側(cè)壁54a和處理室56的側(cè)壁56a之間設(shè)置了向內(nèi)側(cè)突出的支持架58，在此支持架58之上通過(guò)密封材料(圖中沒(méi)有表示)安裝了電介質(zhì)壁52，由小螺釘(圖中沒(méi)有表示)固定。
電介質(zhì)壁52成為裝配結(jié)構(gòu)，它的下面的大約全部的面被由陶瓷、石英等的電介質(zhì)構(gòu)成的蓋板部件60覆蓋，在它的內(nèi)部設(shè)置了處理氣體供給用的澆淋頭62。此澆淋頭62的內(nèi)面例如由被氧化鋁膜處理過(guò)的鋁構(gòu)成。在此澆淋頭62內(nèi)形成在水平方向擴(kuò)展延伸的氣體流路或緩沖室64。而且，在此緩沖室64中，連通了向下方延伸并經(jīng)過(guò)蓋板部件60而開(kāi)口的多個(gè)氣體吐出孔64a。另一方面，在電介質(zhì)壁52的的上面中央上安裝了連通到緩沖室64的氣體供給管66。氣體供給管66從主體容器50的頂蓋貫通到它的外側(cè)，連接到包括處理氣體供給源及閥系統(tǒng)等的處理氣體供給系統(tǒng)68。在等離子體蝕刻中，來(lái)自處理氣體供給系統(tǒng)68的處理氣體通過(guò)氣體供給管66被導(dǎo)入到澆淋頭64，從它的下面的氣體供給孔64a吐出到處理室56。
在天線室54內(nèi)，在電介質(zhì)壁52之上，配置了由略呈方形渦卷形狀地卷起的平面型的線圈天線構(gòu)成的高頻天線70。此高頻天線70的渦卷中心端部從主體容器50的頂蓋向外導(dǎo)出、通過(guò)匹配器72電氣地連接到高頻電源74的輸出端子。另一方面，渦卷的外側(cè)端部被電氣地連接到主體容器52，通過(guò)主體容器52接地到地。
在等離子體蝕刻中，通過(guò)將來(lái)自高頻電源74的給定的頻率例如是13.56MHz的高頻功率通過(guò)匹配器72供應(yīng)到高頻天線70，在處理室56內(nèi)形成與高頻天線30平行的交變電場(chǎng)，借助于此交變電場(chǎng)將從澆淋頭64供應(yīng)到處理室56中的處理氣體等離子體化。高頻電源74的輸出功率的值可以被適宜地設(shè)定成使等離子體充分地產(chǎn)生的值。
在處理室56的下方配置了夾住電介質(zhì)層52并與高頻天線70相對(duì)的基于本發(fā)明的靜電吸附裝置的載置臺(tái)10。此等離子體蝕刻裝置的載置臺(tái)10被收容在由絕緣體構(gòu)成的托架76中，還被中空(中間是空的)的支柱78支持。支柱78將主體容器50的底部維持成密封的狀態(tài)并貫通主體容器50的底部，支柱78被在主體容器50的外邊配置的升降機(jī)構(gòu)(圖中未示出)支持。在基板G被搬入搬出的時(shí)候，載置臺(tái)10借助于該升降機(jī)的驅(qū)動(dòng)可以在上下方向上移動(dòng)。在托架76與主體容器50的底板部分之間設(shè)置了密封地包圍支柱78的波紋管80，在載置臺(tái)10上下移動(dòng)的情況下也能保持處理室56內(nèi)的密封特性。另外，在處理室56的側(cè)壁56a上設(shè)置了用于開(kāi)閉基板搬入搬出口的門(mén)閥82。
載置臺(tái)10的基底部件12由鋁、不銹鋼等的導(dǎo)電體材料構(gòu)成，高頻電源32通過(guò)匹配器30及供電棒電氣地連接到此基底部件12。在等離子體蝕刻中，來(lái)自高頻電源32的例如3.2MHz的偏置用高頻通過(guò)基底部件12施加到基座14，在處理室56內(nèi)生成的等離子體中的離子被有效地引入到載置臺(tái)10上的玻璃基板G上。這里，由高頻電源32供給的高頻功率通常被設(shè)定在比由上部高頻電源74供給的等離子體生成用的高頻功率低的值。
針對(duì)載置臺(tái)10的各部分的配管與配線，任何一個(gè)都通過(guò)中空的支柱78向主體容器50的外面引出，連接到各種動(dòng)力源或各種動(dòng)力/控制機(jī)器上。從He氣供給系統(tǒng)84送出的He氣用PCV(pressure ControlValve壓力控制閥)86進(jìn)行壓力調(diào)整后送到載置臺(tái)10的通孔28。在PCV86中安裝的流量計(jì)量器88檢測(cè)出向通孔28一側(cè)供應(yīng)的He氣，用于監(jiān)視后面所述的靜電吸附時(shí)的He氣的泄漏流量。將由流量計(jì)量器88得到的氣體流量測(cè)定值送到控制部90。
將含有排氣管92及真空泵(圖中未表示出)的排氣機(jī)構(gòu)94連接到在處理室56的底部設(shè)置的排氣口上。由此排氣機(jī)構(gòu)94對(duì)處理室56的室內(nèi)進(jìn)行排氣，在等離子體處理中將處理室56的內(nèi)部維持在規(guī)定的真空狀態(tài)(例如10mTorr＝大約1.3Pa)?？刂撇?0可以由微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成，在分別控制此等離子體蝕刻裝置的各個(gè)部分即高頻電源32、74、開(kāi)關(guān)38、處理氣體供給系統(tǒng)68、He氣供給系統(tǒng)84、排氣機(jī)構(gòu)94等的同時(shí)控制裝置整體的動(dòng)作順序。
對(duì)于此等離子體蝕刻裝置來(lái)說(shuō)，盡管玻璃基板G大型化，本發(fā)明的靜電吸附裝置確實(shí)安穩(wěn)地保持了該基板G，能夠?qū)甯鞑糠值臏囟葘?shí)施均勻的控制從而在基板上實(shí)施面內(nèi)均勻的等離子體蝕刻。
下面，說(shuō)明此等離子體蝕刻裝置中裝配的靜電吸附裝置的優(yōu)選的在圖7中，表示了調(diào)查傳熱用He氣對(duì)載置臺(tái)10上的玻璃基板G的基板冷卻效果的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。在此實(shí)驗(yàn)中，使He氣的供給壓力變化，用熱電偶測(cè)定在基板上的不同位置上設(shè)定的計(jì)量點(diǎn)的溫度。作為有代表性的計(jì)量點(diǎn)，“中心”是基板的中心部，“邊緣”是基板端部。主要的條件如以下所述。
基板尺寸(對(duì)角線尺寸)＝500mm基板的板厚＝0.7mm腔內(nèi)的壓力＝30mTorr處理氣體＝O2高頻功率(13.5MHz/3.2MHz)＝5000W/3000WDC電壓＝2500V時(shí)間＝180秒在等離子體蝕刻中，玻璃基板G的溫度因來(lái)自等離子體的進(jìn)入熱而上升，通過(guò)從基座14側(cè)使He氣與基板背面接觸來(lái)使基板溫度下降到一定的值，并且能均勻地維持基板面內(nèi)的溫度。從圖7可以看出，He氣的壓力在處于0～2Torr的情況下，隨著壓力增加，它的冷卻效果也增大，從而使基板溫度降低，在變成2Torr以上(特別是3Torr以上)時(shí)見(jiàn)到了冷卻效果的飽和。從此看出，在此等離子體蝕刻裝置中使用的傳熱用的He氣壓力優(yōu)選在2Torr以上。另一方面，He氣壓力作用在絕緣基板的背面上，由于有時(shí)作用在使絕緣基板從載置臺(tái)脫離而引起裝載偏離的方向上，不希望有必要的量以上的He氣壓力。所以，優(yōu)選把He氣壓力的上限設(shè)在10Torr左右。
在圖8中，表示了在電極層20上施加的DC電壓與對(duì)玻璃基板的吸附壓力(靜電吸附力)的關(guān)系。如圖中所示，吸附壓力與DC施加電壓的平方成比例地增大。如圖7所說(shuō)明的那樣，從基板冷卻效果的觀點(diǎn)看，He氣壓力是5Torr左右就足夠了。這樣的情況意味著為了與He氣壓力相對(duì)抗來(lái)固定保持基板的吸附壓力是5Torr左右就足夠了。在圖9中，在表示為了得到5Torr的吸附壓力所必要的絕緣膜厚與施加電壓的關(guān)系的特性曲線(直線)A的同時(shí)，用特性曲線(直線)B表示了絕緣膜本身的絕緣破壞電壓。圖中的斜線部分的區(qū)域(被A和B包圍的區(qū)域)成為可以實(shí)現(xiàn)的絕緣膜厚與施加電壓的組合。由此，優(yōu)選將絕緣膜厚設(shè)在400μm、將施加電壓設(shè)在5kV左右。
圖9對(duì)作為電介質(zhì)層18、22的材料的氧化鋁膜進(jìn)行了說(shuō)明，也對(duì)用噴鍍法成膜的氧化鋯膜也進(jìn)行了研究，確認(rèn)了能充分地進(jìn)行利用。如上所述，氧化鋯的韌性高，特別是有強(qiáng)的抗熱應(yīng)力的能力，適合提高靜電吸附部的可靠性。另外，氧化鋯與氧化鋁同樣地在耐等離子體的方面有優(yōu)異的性能，但如果它的介電常數(shù)是20～30的話就變成氧化鋁膜(10)的2倍以上。通常，由于吸附力(吸附壓力)與電介質(zhì)層的介電常數(shù)的平方成比例地增大，可以說(shuō)在將來(lái)是比氧化鋁更有希望的陶瓷。但是，氧化鋯的膜中的漏電流(跳躍電流)比氧化鋁膜的高，為了抑制漏電流從而確保圖9的可靠性，存在必須使它的膜厚變厚的必要。另外，吸附壓力與膜后的平方成反比例地減小。重要的是，氧化鋁膜在耐電壓性及薄膜化方面性能很好，氧化鋯膜的韌性以至抗裂紋性能很好，每一個(gè)對(duì)于作為電介質(zhì)層18、22的材料來(lái)說(shuō)都能很好地使用。另外，在構(gòu)成電介質(zhì)層18、22的陶瓷中，如果將氧化鋁(Al2O3)與氧化鋯(ZrO2)混合的話，優(yōu)選它們的成分比是50％∶50％。
這樣的話，在本發(fā)明中的噴鍍法成膜的電介質(zhì)層的絕緣性比通常的陶瓷燒結(jié)體的絕緣層更好。另外，由于具有噴鍍法即使對(duì)大面積的部件表面來(lái)說(shuō)也容易形成電介質(zhì)膜的有利之處，可有利地適用于針對(duì)大型基板的載置臺(tái)。
其次，利用圖10和圖11，說(shuō)明該實(shí)施例的等離子蝕刻裝置的特征動(dòng)作。
圖10表示此等離子體蝕刻裝置的載置臺(tái)10的周圍主要部分的等價(jià)電路。在此等價(jià)電路圖中，SW1是切換開(kāi)關(guān)38，SW2是高頻電源32的通斷開(kāi)關(guān)，R36、R42分別是高頻隔斷部36、電阻器42的電阻，C18是下部電介質(zhì)18的電容，CG，22是在玻璃基板G與上部電介質(zhì)層22之間的串聯(lián)電容，Zp是等離子體的阻抗。另外，節(jié)點(diǎn)N20，N14分別對(duì)應(yīng)于電極層20和基座14。圖11表示了此等離子體蝕刻裝置的等離子體處理的剛開(kāi)始后的動(dòng)作順序。此動(dòng)作順序在控制部90的控制下執(zhí)行。
首先，使處理氣體供給系統(tǒng)68動(dòng)作，通過(guò)澆淋頭94將處理氣體導(dǎo)入到處理室56內(nèi)。在此前后，開(kāi)關(guān)SW1(38)切換到DC電源34。這樣的話，來(lái)自DC電源34的DC電壓經(jīng)過(guò)電阻R36被施加到節(jié)點(diǎn)N20(電極層20)。此節(jié)點(diǎn)N20的電位大致按時(shí)間常數(shù)C18×(R36+R42)上升到圖5的Φp。由此DC電壓施加而在玻璃基板G的上面積蓄了電荷，由在此面電荷與載置臺(tái)10側(cè)的電極層20之間起作用的靜電引力(庫(kù)侖力)將玻璃基板G固定保持在載置臺(tái)10(更正確地說(shuō)是上部電介質(zhì)層22)上。另一方面，如上所述，節(jié)點(diǎn)N20的電位如上升，由經(jīng)過(guò)電容C18的耦合使節(jié)點(diǎn)N14(基座14)的電位被提上去那樣地上升。然而，由于節(jié)點(diǎn)N14經(jīng)電阻R42而接地，節(jié)點(diǎn)N14的電位大致按時(shí)間常數(shù)C18×(R36+R42)如圖5的Φs1那樣地以指數(shù)函數(shù)快速第下降到地電位附近。
像如上所述的那樣，在從將開(kāi)關(guān)SW1(38)切換到DC電源34起的給定的時(shí)間之后，使He氣供給系統(tǒng)84動(dòng)作，向載置臺(tái)10上的基板G供應(yīng)He氣。另外，從開(kāi)始等離子體處理前就向基座14的冷卻介質(zhì)流路26供應(yīng)冷卻媒體。在這樣的He氣的供給開(kāi)始的時(shí)候，選擇比處理時(shí)的設(shè)定值(例如4Torr)低的供給壓力(例如1.5Torr)。于是，用流量計(jì)量器88及控制部90來(lái)監(jiān)視這時(shí)的He氣流量。當(dāng)監(jiān)視值(He流量測(cè)定值)在基準(zhǔn)值以下的時(shí)候，判定成載置臺(tái)10的He氣的漏出量在允許范圍內(nèi)，將開(kāi)關(guān)SW2置于接通的位置，投入高頻功率，使等離子體點(diǎn)火(SW3接通)。于是，將He氣流量增大到原來(lái)的設(shè)定值(固定的值)，實(shí)施等離子體蝕刻。但是，當(dāng)監(jiān)視值(He流量測(cè)定值)如圖11的虛線所示超過(guò)基準(zhǔn)值的時(shí)候，判定成載置臺(tái)10的He氣的漏出量超過(guò)了允許范圍，不把開(kāi)關(guān)SW2、SW3置于接通的位置，在此時(shí)間點(diǎn)，不產(chǎn)生等離子體，使處理中斷或中途停止。
從開(kāi)始這樣的He氣的供給的當(dāng)初起，作為發(fā)生相當(dāng)?shù)臍怏w漏出的原因，考慮到了按照在載置臺(tái)10上的在玻璃基板G上設(shè)定的充分的靜電吸引力不發(fā)生作用的情況、玻璃基板G的端部有缺欠的情況以及玻璃基板G的裝載位置有偏離的任何一種情況。在任何一種情況下，如果在有這樣的麻煩的狀態(tài)下產(chǎn)生等離子體的話，在此時(shí)間點(diǎn)就發(fā)生異常放電并產(chǎn)生電極破損。在此實(shí)施例中，在產(chǎn)生等離子體之前能夠通過(guò)監(jiān)視He氣的漏出量來(lái)在早期檢測(cè)出這樣的麻煩，能防止異常放電，即能防患于未然。
在此實(shí)施例的動(dòng)作順序中，重要的是首先將處理氣體導(dǎo)入到處理室56內(nèi)，然后再在玻璃基板G上加上He氣壓力。即，通過(guò)處理氣體的導(dǎo)入而使它的一部分電離從而使玻璃基板G上面適度地帶電，能得到適度的靜電吸引力。與此相對(duì)，如果按照在不導(dǎo)入處理氣體的狀態(tài)而使處理室56內(nèi)處于高真空的狀態(tài)的情況下加上He氣壓力的順序來(lái)進(jìn)行的話，向玻璃基板G上施加的靜電吸附力非常弱，盡管He氣壓力低，玻璃基板G有時(shí)在載置臺(tái)10上脫落并有可能發(fā)生位置偏離。另外，由于處理氣體的種類及流量的差異，在導(dǎo)入氣體的時(shí)候靜電吸附力有可能發(fā)生變化。在僅導(dǎo)入處理氣體能得到充分大(例如2Torr以上的)的靜電吸附力的情況下，可以按照最初以來(lái)的原來(lái)的設(shè)定流量來(lái)供應(yīng)He氣。
另外，關(guān)于導(dǎo)入處理氣體的時(shí)序與將開(kāi)關(guān)SW1至于接通的位置的時(shí)序的順序，先將開(kāi)關(guān)SW1至于接通的位置，后導(dǎo)入處理氣體，能得到與上面所述的內(nèi)容相同的效果。
圖12表示了作為具有本發(fā)明靜電吸附裝置的等離子體處理裝置的另外的實(shí)施例的電容耦合型等離子(CCP)蝕刻裝置的結(jié)構(gòu)。在圖12中，與上述的實(shí)施例4的等離子體蝕刻裝置(圖6)具有相同結(jié)構(gòu)或功能的部分使用同樣的符號(hào)。
這樣的等離子體蝕刻裝置例如具有以表面被氧化鋁膜處理法(陽(yáng)極氧化處理)處理過(guò)的鋁構(gòu)成的方形筒形狀地形成的腔(處理容器)100。在此腔100內(nèi)的底部設(shè)置了根據(jù)本發(fā)明的靜電吸附裝置的載置臺(tái)10。這里，載置臺(tái)10的基底部件12由絕緣材料構(gòu)成，構(gòu)成下部電極的基座14與腔100絕緣分離。
在載置臺(tái)10的上方，設(shè)置了與基座14平行地相對(duì)的作為上部電極發(fā)揮作用的澆淋頭102。澆淋頭102在腔100的上部被支持，在內(nèi)部具有緩沖室104的同時(shí)，在與基座14相對(duì)的下面形成了吐出處理氣體的多個(gè)吐出孔106。將此澆淋頭102接地到地，與基座14同時(shí)構(gòu)成一對(duì)的平行面板電極。
在澆淋頭102的上面設(shè)置了氣體導(dǎo)入口108，來(lái)自處理氣體供給系統(tǒng)68的處理氣體通過(guò)氣體導(dǎo)入口108被導(dǎo)入到澆淋頭102的緩沖室104。作為處理氣體(蝕刻氣體)，可以使用鹵族的氣體、O2氣、Ar氣等通常在此技術(shù)領(lǐng)域使用的氣體。從高頻電源32向基座14施加的高頻可以被選擇成例如是13.56MHz的比較高的頻率，被兼用作用于生成等離子體和用于偏置。這樣的CCP蝕刻裝置同樣能取得與上述的ICP蝕刻裝置的同樣的本發(fā)明的效果。
盡管上述實(shí)施例的本發(fā)明的等離子體處理裝置是與蝕刻裝置相關(guān)的裝置，但同樣適用于絕緣體膜、導(dǎo)電體膜或半導(dǎo)體膜等的等離子CVD、絕緣基板表面的等離子洗凈、腔內(nèi)壁的等離子體清潔等的應(yīng)用。在這樣的情況下，將靜電吸附裝置的基座側(cè)接地的方式同樣適于本發(fā)明。另外，本發(fā)明也能適用于作為等離子體生成而使用了螺旋波等離子體生成、ECR(Electron Cyclotron Resonance電子回旋共振)等離子體生成的等離子體處理裝置。本發(fā)明的傳熱氣體漏出流量的監(jiān)視功能及基于這樣的監(jiān)視功能的異常檢查功能以至動(dòng)作順序功能能很好地適用于上述的那樣的具有本發(fā)明的靜電吸附裝置的等離子體處理裝置，也能適用于具有使用傳熱氣體的任意的靜電吸附裝置的等離子體處理裝置。
另外，在本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)可以有各種變形，例如，在本發(fā)明的靜電吸附裝置的電極層(22)上施加負(fù)的DC電壓的方式和在基座14內(nèi)設(shè)置加熱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)也是可取的?？梢栽谙虏侩娊橘|(zhì)層18和上部電介質(zhì)層22中使用不同的絕緣體材料。本發(fā)明的絕緣體的被處理基板不限于LCD玻璃基板，也可以試用于FPD用的任意的絕緣基板及其它用途的絕緣基板。
權(quán)利要求
1.一種靜電吸附裝置，用于在生成等離子體的空間中通過(guò)靜電吸附并保持由絕緣體構(gòu)成的被處理基板，其特征在于，具有由用于支持所述基板的導(dǎo)電體構(gòu)成的基座；在所述基座的主面上用噴鍍法形成的第一電介質(zhì)層；在所述第一電介質(zhì)層之上用噴鍍法形成的電極層；在所述電極層之上用噴鍍法形成的第二電介質(zhì)層；和在所述電極層上施加DC電壓的DC電壓施加部，通過(guò)在所述電極層上施加所述DC電壓，在載置于所述第二電介質(zhì)層之上的所述基板的被處理面上積蓄電荷，借助于在所述電荷與所述電極層之間起作用的靜電吸引力吸附并保持所述基板。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電吸附裝置，其特征在于所述第一及第二電介質(zhì)層的體積固有電阻值在1×1014Ω·cm以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的靜電吸附裝置，其特征在于設(shè)置了從所述基座貫穿到所述第二電介質(zhì)層的用于控制所述基板的溫度的傳熱氣體的通孔，所述電極層不在所述通孔的內(nèi)壁面上露出。
4.如權(quán)利要求1或2所述的靜電吸附裝置，其特征在于以期望功率輸出高頻的高頻電源電連接到所述基座。
5.如權(quán)利要求4所述的靜電吸附裝置，其特征在于所述DC電壓施加部具有輸出所述DC電壓的直流電源和實(shí)質(zhì)性地隔斷來(lái)自所述高頻電源的高頻并且使所述DC電壓通過(guò)的電阻器或低通濾波器。
6.如權(quán)利要求5所述的靜電吸附裝置，其特征在于所述DC電壓施加部通過(guò)電阻器來(lái)接地。
7.如權(quán)利要求6所述的靜電吸附裝置，其特征在于所述電阻器具有1MΩ～10MΩ的電阻值。
8.如權(quán)利要求1所述的靜電吸附裝置，其特征在于在所述第一電介質(zhì)層和所述基座之間插入具有在所述第一電介質(zhì)層的膨脹率和所述基座的膨脹率之間的膨脹率的熱應(yīng)力緩沖材料。
9.如權(quán)利要求1所述的靜電吸附裝置，其特征在于所述第一及第二電介質(zhì)層由以Al2O3及ZrO2中的至少一個(gè)為主要成分的陶瓷構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求1所述的靜電吸附裝置，其特征在于所述基座由Al金屬構(gòu)成，所述熱應(yīng)力緩沖材料由Ni-5Al合金構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求1所述的靜電吸附裝置，其特征在于用于冷卻所述基板的冷卻機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述基座上。
12.如權(quán)利要求1所述的靜電吸附裝置，其特征在于用于加熱所述基板的加熱機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述基座上。
13.一種等離子體處理裝置，對(duì)由絕緣體構(gòu)成的被處理基板實(shí)施所要求的等離子體處理，其特征在于，具有提供用于所述等離子體處理的處理空間的處理容器；用于在所述處理容器內(nèi)保持所述基板的如權(quán)利要求1所述的靜電吸附裝置；向所述處理室內(nèi)供應(yīng)處理氣體的處理氣體供給部；對(duì)所述處理室的室內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣部；和在所述處理室內(nèi)生成處理氣體的等離子體的等離子體生成部。
14.一種等離子體處理裝置，對(duì)由絕緣體構(gòu)成的被處理基板實(shí)施所要求的等離子體處理，其特征在于，具有提供用于所述等離子體處理的處理空間的處理容器；用于在所述處理容器內(nèi)保持所述基板的如權(quán)利要求3所述的靜電吸附裝置；對(duì)所述處理基板實(shí)施規(guī)定的等離子體處理的處理室；向所述處理室內(nèi)供應(yīng)處理氣體的處理氣體供給部；對(duì)所述處理室的室內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣部；在所述處理室內(nèi)生成處理氣體的等離子體的等離子體生成部；和傳熱氣體供給部，該傳熱氣體供給部向載置在所述靜電吸附裝置的第二電介質(zhì)層之上的所述絕緣基板的背面供應(yīng)傳熱氣體。
15.如權(quán)利要求14所述的等離子體處理裝置，其特征在于，具有氣體流量監(jiān)視部，該氣體流量監(jiān)視部監(jiān)視從所述傳熱氣體供給部向所述基板的背面供應(yīng)的所述傳熱氣體的供給流量；和順序控制部，該順序控制部將所述供給流量的測(cè)定值與給定的基準(zhǔn)值相比較，根據(jù)比較結(jié)果而決定是否使所述等離子體生成部工作。
16.如權(quán)利要求14或15所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述傳熱氣體是He氣，向所述基板的背面供應(yīng)的氣體壓力被設(shè)定在1Torr～10Torr的范圍內(nèi)，在所述靜電吸附裝置的電極層上施加的DC電壓被設(shè)定在2kV～5kV的范圍內(nèi)，
17.一種等離子體處理方法，使用如權(quán)利要求3、14和15之任一所述的等離子體處理裝置進(jìn)行等離子體處理，其特征在于，具有在所述靜電吸附裝置的第二電介質(zhì)層之上裝載所述基板的工序；向所述處理裝置的處理室中導(dǎo)入處理氣體的工序；向所述靜電吸附裝置的電極層上施加DC電壓的工序；在開(kāi)始所述DC電壓的施加之后，在從所述傳熱氣體供給部以給定的壓力向所述基板的背面供應(yīng)傳熱氣體的同時(shí)監(jiān)視它的供給流量的工序；和將所述傳熱氣體流量的測(cè)定值與給定的基準(zhǔn)值相比較，根據(jù)比較結(jié)果決定是否在所述處理室內(nèi)產(chǎn)生處理氣體的等離子體的工序。
18.如權(quán)利要求17所述的等離子體處理方法，其特征在于當(dāng)所述傳熱氣體流量的測(cè)定值在所述基準(zhǔn)值以下的時(shí)候，在所述處理室內(nèi)生成所述處理氣體的等離子體并對(duì)所述基板進(jìn)行等離子體處理，當(dāng)所述傳熱氣體流量的測(cè)定值超過(guò)所述基準(zhǔn)值的時(shí)候，在所述處理室內(nèi)不生成所述處理氣體的等離子體，中止對(duì)所述基板進(jìn)行的等離子體處理。
19.如權(quán)利要求18所述的等離子體處理方法，其特征在于利用所述監(jiān)視，以第一壓力向所述絕緣基板的背面供應(yīng)所述傳熱氣體，在對(duì)所述基板進(jìn)行等離子體處理時(shí)以比所述第一壓力大的第二壓力向所述絕緣基板的背面供應(yīng)所述傳熱氣體，
20.一種等離子體處理裝置，用于對(duì)由絕緣體構(gòu)成的被處理基板實(shí)施所要求的等離子體處理，其特征在于，具有提供用于所述等離子體處理的處理空間的處理容器；在所述處理容器內(nèi)裝載所述基板的載置臺(tái)；將所述基板利用靜電吸附力固定保持在所述載置臺(tái)上用的靜電吸附部；從基板背面?zhèn)葘?duì)在所述載置臺(tái)上的所述基板進(jìn)行冷卻或加熱用的溫度控制機(jī)構(gòu)；向所述處理室內(nèi)供應(yīng)處理氣體的處理氣體供給部；在所述處理室內(nèi)生成處理氣體的等離子體的等離子體生成部；傳熱氣體供給部，該傳熱氣體供給部向裝載在所述靜電吸附裝置的第二電介質(zhì)層之上的所述絕緣基板的背面供應(yīng)傳熱氣體；氣體流量監(jiān)視部，該氣體流量監(jiān)視部監(jiān)視從所述傳熱氣體供給部向所述基板的背面供應(yīng)的所述傳熱氣體的供給流量；和順序控制部，該順序控制部將所述氣體供給流量的測(cè)定值與給定的基準(zhǔn)值相比較，根據(jù)比較結(jié)果而決定是否使所述等離子體生成部工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及靜電吸附裝置、等離子體處理裝置及等離子體處理方法?？刹灰甬惓７烹娀蚪^緣破壞地穩(wěn)定吸附保持絕緣體的基板。其載置玻璃基板(G)的載置臺(tái)(10)是在基底部件(12)之上設(shè)置了例如由鋁構(gòu)成的矩形塊狀基座(14)和包圍此基座(14)的由絕緣體如石英構(gòu)成的矩形框狀聚焦環(huán)(16)，在基座(14)的主面上設(shè)置了由借助于各種噴鍍法形成的下部電介質(zhì)層(18)、電極層(20)及上部電介質(zhì)層(22)的三層結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的靜電吸附部(24)。下部電介質(zhì)層(18)以及上部電介質(zhì)層(22)由體積固有電阻值在1×10
文檔編號(hào)H01L21/3065GK1612314SQ200410086830
公開(kāi)日2005年5月4日 申請(qǐng)日期2004年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月31日
發(fā)明者里吉?jiǎng)?wù) 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社