KR20120126018A - 플라즈마 생성용 전극 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
FPD용 기판을 플라즈마 처리할 때에 이상 방전이나 파티클의 문제가 거의 발생하지 않는 플라즈마 생성용 전극을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 플라즈마 생성용 전극(20)은, 챔버(2) 내에 배치된 플랫 패널 디스플레이용 기판(G)과의 대향면(F)를 갖고, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 기재(20a)의 표면에 양극 산화 처리되어 양극 산화 피막(20b)를 갖는 본체와, 본체의 대향면(F)에 개구한 복수의 가스 토출 구멍(22)과, 대향면(F)에 있어서, 적어도 가스 토출 구멍(22)의 개구부(22c)에 형성된 세라믹스 용사 피막(23)을 갖고, 대향면(F)에 있어서 세라믹스 용사 피막(23) 사이의 부분에서는 본체의 면이 노출되어 있다.
이를 위해, 플라즈마 생성용 전극(20)은, 챔버(2) 내에 배치된 플랫 패널 디스플레이용 기판(G)과의 대향면(F)를 갖고, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 기재(20a)의 표면에 양극 산화 처리되어 양극 산화 피막(20b)를 갖는 본체와, 본체의 대향면(F)에 개구한 복수의 가스 토출 구멍(22)과, 대향면(F)에 있어서, 적어도 가스 토출 구멍(22)의 개구부(22c)에 형성된 세라믹스 용사 피막(23)을 갖고, 대향면(F)에 있어서 세라믹스 용사 피막(23) 사이의 부분에서는 본체의 면이 노출되어 있다.
Description
본 발명은 액정 표시 장치(LCD)와 같은 플랫 패널 디스플레이(FPD)용 기판에 대해서 드라이 에칭 등의 플라즈마 처리를 실시할 때에 이용하는 플라즈마 생성용 전극 및 이를 이용한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
FPD의 제조 과정에서는, 피처리체인 유리 기판에 대해서 에칭이나 스퍼터링, CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 플라즈마 처리가 행해진다. 예컨대, 챔버 내에 한 쌍의 평행 평판 전극(상부 및 하부 전극)을 배치하고, 하부 전극으로서 기능하는 서셉터(기판 탑재대)에 유리 기판을 탑재한 후, 처리 가스를 챔버 내에 도입함과 아울러, 전극 중 적어도 한쪽에 고주파 전력을 인가하여 전극 간에 고주파 전계를 형성하며, 이 고주파 전계에 의해 처리 가스의 플라즈마를 형성하여 유리 기판에 대해서 플라즈마 처리를 실시한다.
이러한 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치에서는, 챔버 내의 전극이 플라즈마에 의한 마모나, 가스에 의한 부식을 억제하는 대책이 취해지고 있다.
예컨대, 플라즈마 에칭 장치에 있어서는, 상부 전극으로서 처리 가스를 토출하기 위한 다수의 가스 토출 구멍이 형성된 것이 이용되지만, 알루미늄 모재(母材)의 표면에 경질 아르마이트 처리(양극 산화 처리)를 실시하여 아르마이트 피막을 형성한 것이 이용되고 있고, 아르마이트 피막에 의해 플라즈마에 의한 마모나 가스에 의한 부식을 억제하고 있다.
또한, 특허 문헌 1에는 하부 전극을 구성하는 다수의 관통 구멍이 형성된 전극 부재의 상면을 유전체막에 의해 덮는 구성이 기재되어 있고, 이것에 의해 하부 전극의 금속이 플라즈마에 의해 스퍼터링되어 비산물이 발생하는 것을 억제하고 있다.
그런데, FPD용 유리 기판은 대형화 일로에 있으며, 이에 따라, 처리 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 투입 파워는 커지고 있다. 그 결과, 엣지를 가진 가스 토출 구멍의 개구부에서 집중하는 전계가 커지고, 이 부분의 아르마이트 피막이 플라즈마 중의 이온의 스패터 등에 의해 국소적으로 크게 소모되며, 깎여진 아르마이트 피막이 파티클의 원인이 되고, 또한 아르마이트 피막의 소모에 의해, 아르마이트 피막이 얇아지거나 모재가 노출된 부분에서 이상 방전이 발생하는 문제가 발생하고 있다.
이러한 상부 전극의 문제에 대해서는, 상기 특허 문헌 1에 개시된 용사(溶射) 피막을, 가스 토출 구멍이 형성되어 있는 상부 전극의 하면에 형성하는 것도 생각할 수 있지만, FPD 기판이 더 대형화되는 것에 대응해서 상부 전극도 상당히 대형인 것으로 되고 있어, 상부 전극을 구성하는 알루미늄과 용사 피막과의 사이의 열팽창율의 차에 의한 열팽창의 차가 크게 나타나서 용사 피막이 갈라지거나 벗겨져서 파티클의 원인이 되어 버린다.
본 발명은 이러한 사정을 감안해서 이루어진 것으로, FPD용 기판을 플라즈마 처리할 때, 이상 방전이나 파티클의 문제가 거의 생기지 않은 플라즈마 생성용 전극 및 이러한 플라즈마 생성용 전극이 이용되는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제 1 관점에서는, 플랫 패널 디스플레이용 기판을 플라즈마 처리하는 용량 결합형 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에, 플랫 패널 디스플레이용 기판에 대향해서 배치되는 플라즈마 생성용 전극으로서, 상기 처리 용기 내에 배치된 플랫 패널 디스플레이용 기판과의 대향면을 갖고, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 기재(基材)의 표면에 양극 산화 처리되어 구성되며, 적어도 상기 대향면이 양극 산화 피막인 본체와, 플라즈마를 생성하기 위한 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 도입하기 위해서, 상기 본체의 상기 대향면에 개구된 복수의 가스 토출 구멍과, 상기 대향면에 있어서, 적어도 상기 가스 토출 구멍의 개구부에 형성된 세라믹스 용사 피막을 갖고, 상기 대향면에 있어서, 상기 세라믹스 용사 피막 사이의 부분에서는 상기 본체의 면이 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성용 전극을 제공한다.
상기 제 1 관점에 있어서, 상기 세라믹스 용사 피막의 구성 재료로서는, 알루미나, 이트리아, 및 불화이트륨을 적절하게 이용할 수 있다.
또한, 상기 가스 토출 구멍의 상기 개구부는, 상기 가스 토출 구멍의 중심축을 포함한 단면에 있어서 끝이 넓어지는 형상의 곡선을 구성하고 있고, 상기 세라믹스 용사 피막은 상기 끝이 넓어지는 형상의 곡선을 따라 형성되도록 할 수 있다.
상기 세라믹스 용사 피막은, 1개의 가스 토출 구멍별로, 복수의 개소에 형성되고 있고, 인접하는 세라믹스 용사 피막끼리는 분리되며, 상기 인접하는 세라믹스 용사 피막 사이의 부분에서는 상기 본체의 상기 대향면이 노출되어 있도록 구성할 수 있다. 또한, 상기 세라믹스 용사 피막은, 복수의 가스 토출 구멍 마다에, 복수 형성되어 있고, 인접하는 세라믹스 용사 피막끼리는 분리되며, 상기 인접하는 세라믹스 용사 피막 사이의 부분에서는 상기 본체의 상기 대향면이 노출되어 있도록 구성할 수 있다. 전형적인 예로서 상기 세라믹스 용사 피막은 직선 형상으로 배열된 복수의 가스 토출 구멍 마다에, 라인 형상으로 복수 형성된 것을 들 수 있다. 더욱이 상기 본체는 상자 형상 부재여도 되고, 판 형상 부재여도 된다.
본 발명의 제 2 관점에서는, 플랫 패널 디스플레이용 기판을 플라즈마 처리하는 용량 결합형 플라즈마 처리 장치로서, 플랫 패널 디스플레이용 기판을 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 마련되며, 플랫 패널 디스플레이용 기판을 탑재하고, 하부 전극을 가지는 탑재대와, 상기 제 1 관점의 플라즈마 생성용 전극으로 이루어지는 상부 전극과, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구와, 상기 상부 전극과 상기 하부 전극 중 적어도 한쪽에 고주파 전력을 공급하여 상기 처리 용기 내에 상기 처리 가스의 플라즈마를 형성하기 위한 고주파 전력 공급 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 기판과의 대향면에 개구하는 가스 토출 구멍의 개구부에 세라믹스 용사 피막이 형성되어 있으므로, 내절연성 및 내식성이 증가한다. 이 때문에, 플라즈마에 의한 아르마이트 피막의 국소적인 소모를 억제하고, 파티클의 발생을 억제할 수 있으며, 또한 이상 방전의 발생을 저감할 수도 있다. 또한, 세라믹스 용사 피막 사이의 부분에서는 본체의 대향면이 노출되어 있으므로, 본체의 대향면 전체면에 세라믹스 용사 피막을 형성한 경우와 같은 열팽창 차에 기인하는 세라믹스 용사 피막의 갈라짐이나 벗겨짐이 거의 발생하지 않는다. 또한, 세라믹스 용사 피막이 덮는 면적 비율이 작기 때문에, 프로세스 환경이나 프로세스 조건의 변화가 작다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 플라즈마 처리 장치를 나타내는 단면도,
도 2는, 도 1의 플라즈마 처리 장치에 마련된 플라즈마 생성 전극인 상부 전극의 가스 토출 구멍이 형성된 부분을 나타내는 단면도,
도 3은 상부 전극에서의 가스 토출 구멍의 출구 부분을 확대해서 도시한 단면도,
도 4는 세라믹스 용사 피막을 1개의 가스 토출 구멍별로, 형성한 예를 나타내는 모식도,
도 5는 세라믹스 용사 피막을, 직선 형상으로 배열된 복수의 가스 토출 구멍 마다에, 라인 형상으로 형성한 예를 나타내는 모식도,
도 6은 가스 토출 구멍의 개구부에 있어서, 아르마이트(양극 산화) 피막을 벗긴 후에 세라믹스 용사 피막을 형성한 상태를 나타내는 단면도,
도 7은 플라즈마 생성 전극인 상부 전극의 다른 예를 설명하기 위한 부분 단면도이다.
도 2는, 도 1의 플라즈마 처리 장치에 마련된 플라즈마 생성 전극인 상부 전극의 가스 토출 구멍이 형성된 부분을 나타내는 단면도,
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도 4는 세라믹스 용사 피막을 1개의 가스 토출 구멍별로, 형성한 예를 나타내는 모식도,
도 5는 세라믹스 용사 피막을, 직선 형상으로 배열된 복수의 가스 토출 구멍 마다에, 라인 형상으로 형성한 예를 나타내는 모식도,
도 6은 가스 토출 구멍의 개구부에 있어서, 아르마이트(양극 산화) 피막을 벗긴 후에 세라믹스 용사 피막을 형성한 상태를 나타내는 단면도,
도 7은 플라즈마 생성 전극인 상부 전극의 다른 예를 설명하기 위한 부분 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조해서, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 플라즈마 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
이 플라즈마 처리 장치(1)는 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 처리 장치로서 구성되어 있고, 플라즈마 처리로서 플라즈마 에칭 처리를 실시하는 것을 예시한다. 여기서, FPD로서는, 액정 디스플레이(LCD), 일렉트로루미네선스(ElectroLuminescence;EL) 디스플레이, 유기 EL 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등이 예시된다.
이 플라즈마 처리 장치(1)는 예컨대, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 기재의 표면에 아르마이트 처리(양극 산화 처리)되며 경질 아르마이트 피막이 형성되어 이루어지는 각통 형상으로 성형된 챔버(2)를 갖고 있다. 이 처리 챔버(2) 내의 바닥부에는 피처리 기판으로서 절연 기판인 유리 기판(G)을 탑재하기 위한 기판 탑재대(3)가 마련되어 있다.
탑재대(3)는, 절연 부재(4)를 거쳐서 처리 챔버(2)의 바닥부에 지지되고 있고, 알루미늄 등의 금속제 볼록형 하부 전극(5)과, 하부 전극(5)의 볼록부(5a) 상에 마련된 유리 기판(G)을 흡착하는 정전척(6)과, 정전척(6) 및 하부 전극(5)의 볼록부(5a) 주위에 마련된, 절연성 세라믹스, 예컨대 알루미나로 이루어지는 액자 형상의 밀봉링(7)과, 하부 전극(5)의 주위에 마련된 절연성 세라믹스, 예컨대 알루미나로 이루어지는 링 형상의 절연링(8)을 갖고 있다. 또한, 하부 전극(5)의 내부에는, 유리 기판(G)의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 기구(도시 생략)가 마련되어 있다.
정전척(6)은 알루미나 등의 절연성 세라믹스의 용사에 의해 형성된 세라믹스 용사 피막(41)과, 그 내부에 형성된 전극(42)을 갖고 있고, 세라믹스 용사 피막(41)의 상면이 기판 유지면이 되고 있다. 아울러, 세라믹스 용사 피막(41)을 형성할 때의 용사는, 플라즈마 용사가 바람직하다. 전극(42)에는 급전선(33)이 접속되어 있고, 급전선(33)에는 직류 전원(34)이 접속되어 있으며, 전극(42)에 직류 전원(34)으로부터의 직류 전압이 인가됨으로써, 쿨롱력 등의 정전 흡착력에 의해 유리 기판(G)이 흡착된다.
챔버(2)의 바닥벽, 절연 부재(4) 및 탑재대(3)를 관통하도록, 그 위에 유리 기판(G)의 로딩 및 언로딩을 행하기 위한 승강핀(10)이, 승강 가능하게 관통하고 있다. 이 승강핀(10)은, 유리 기판(G)을 반송할 때에는 탑재대(3) 윗쪽의 반송 위치까지 상승되고, 그 이외의 경우에는 탑재대(3) 내에 들어가 있는 상태가 된다.
하부 전극(5)에는 제 1 급전선(12)가 접속되어 있고, 이 제 1 급전선(12)에는 제 1 정합기(13) 및 플라즈마 생성용 제 1 고주파 전원(14)이 접속되어 있다. 제 1 고주파 전원(14)으로부터는, 예컨대 13.56MHz의 고주파 전력이 하부 전극(5)에 공급된다. 또한, 하부 전극(5)에는 제 2 급전선(15)이 접속되어 있고, 이 제 2 급전선(15)에는 제 2 정합기(16) 및 이온 주입용 제 2 고주파 전원(17)이 접속되어 있다. 제 2 고주파 전원(17)으로부터는, 예컨대 3.2MHz의 고주파 전력이 하부 전극(5)에 공급된다.
탑재대(3)의 윗쪽에는, 이 탑재대(3)에 평행하게 대향해서 샤워 헤드로서도 기능하는 상부 전극(20)이 마련되어 있다. 상부 전극(20)은, 처리 챔버(2)의 상부에 지지되고 있고, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 기재의 표면에, 경질 아르마이트 처리(양극 산화 처리)를 실시하여 아르마이트(양극 산화) 피막이 형성된 본체를 갖고 있다. 상부 전극(20)은 본체 내부에 내부 공간(21)을 가짐과 아울러, 본체의 탑재대(3)에 탑재된 유리 기판(G)과의 대향면(F)에 처리 가스를 토출하는 복수의 가스 토출 구멍(22)이 형성되어 있다. 상부 전극(20)은 접지되어 있고, 하부 전극(5)와 함께 플라즈마 생성용 전극으로서 한 쌍의 평행 평판 전극을 구성하고 있다. 아울러, 상부 전극(20)의 세부 사항에 대해서는 후술한다.
상부 전극(20)의 본체의 상면에는 가스 도입구(24)가 마련되고, 이 가스 도입구(24)에는, 처리 가스 공급관(25)이 접속되어 있으며, 이 처리 가스 공급관(25)은 처리 가스 공급원(28)에 접속되어 있다. 또한, 처리 가스 공급관(25)에는, 개폐 밸브(26) 및 매스플로우 컨트롤러(27)가 개재되고 있다. 처리 가스 공급원(28)으로부터는, 플라즈마 에칭을 위한 처리 가스가 공급된다. 처리 가스로서는, CF4 등의 불소계의 가스, O2 가스, Ar 가스 등, 통상 이 분야에서 이용되는 가스를 이용할 수 있다.
처리 챔버(2)의 바닥부에는 배기관(29)이 형성되어 있고, 이 배기관(29)에는 배기 장치(30)가 접속되어 있다. 배기 장치(30)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 구비하고 있고, 이것에 의해 처리 챔버(2) 내를 소정의 감압 분위기까지 진공 흡인 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 처리 챔버(2)의 측벽에는 기판 반입 반출구(31)가 마련되어 있고, 이 기판 반입 반출구(31)가 게이트 밸브(32)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 그리고, 이 게이트 밸브(32)를 연 상태에서 반송 장치(도시 생략)에 의해 유리 기판(G)이 반입 반출되게 되어 있다.
다음으로, 플라즈마 생성 전극인 상부 전극(20)의 구조에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2는 상부 전극(20)의 가스 토출 구멍이 형성된 부분을 나타내는 단면도이고, 도 3은 상부 전극(20)에 있어서의 가스 토출 구멍의 출구 부분을 확대해서 도시하는 단면도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 상부 전극(20)의 본체는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 기재(20a)와, 기재(20a)의 표면에 경질 아르마이트 처리(양극 산화 처리)에 의해 형성된 아르마이트(양극 산화) 피막(20b)을 갖고 있다. 아르마이트 피막(20b)은 가스 토출 구멍(22)의 내면에도 형성되어 있다.
가스 토출 구멍(22)은 상부 전극(20)의 본체의 유리 기판(G)과 대향하는 대향면(F)에 개구하고 있고, 기단측(基端側)(내부 공간(21)측)의 대직경부(22a)와 선단측의 소직경부(22b)를 갖고 있다. 그리고, 소직경부(22b)의 선단이 대향면(F)에 개구하는 개구부(22c)가 되고 있다. 선단측을 소직경부(22b)로 한 것은 플라즈마가 가스 토출 구멍(22)의 안쪽으로 들어오는 것을 방지하기 위해서다. 소직경부(22b)의 지름은 예컨대 0.5~1mm정도로 설정된다.
상부 전극(20)의 본체의 대향면(F)에 있어서, 적어도 가스 토출 구멍(22)의 개구부(22c)에는, 세라믹스 용사 피막(23)이 형성되어 있다. 대향면(F)에 있어서의 세라믹스 용사 피막(23) 사이의 부분에서는 상부 전극(20)의 본체의 대향면(F)이 노출되어 있다. 세라믹스는 내식성, 내절연성 및 플라즈마에 대한 내소모성(플라즈마 내성)이 높기 때문에, 가스 토출 구멍(22)의 개구부(22c)에 세라믹스 용사 피막(23)을 마련함으로써, 이 부분에 있어서 플라즈마에 의한 아르마이트 피막의 소모를 억제할 수 있어, 파티클의 발생 및 이상 방전의 발생을 저감할 수 있다.
세라믹스 용사 피막(23)의 구성 재료로서는, 알루미나(Al2O3), 이트리아(Y2O3), 및 불화이트륨(YF3)이 적합하다. 알루미나로서는, 일반적인 백색 알루미나여도, TiO2를 2~3mass% 포함한 그레이 알루미나여도 된다. 이들은 플라즈마 내성이 높다. 이들 중에서는, 플라즈마 내성을 특히 중시하는 경우에는 이트리아(Y2O3) 및 불화이트륨(YF3)이 바람직하고, 비용을 중시하는 경우는 알루미나(Al2O3)가 바람직하다. 세라믹스 용사 피막(23)을 형성할 때의 용사도, 정전척(6)의 세라믹스 용사 피막(41)을 형성하는 경우와 같이, 플라즈마 용사가 바람직하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 가스 토출 구멍(22)의 개구부(22c)는, 그 중심축을 포함한 단면에서 끝이 넓어지는 형상의 곡선을 구성하고 있고, 세라믹스 용사 피막(23)은, 이 끝이 넓어지는 형상의 곡선을 따라 형성되어 있다. 이 때, 세라믹스 용사 피막(23)은 아르마이트 피막(20b)과의 사이에 단차가 형성되지 않도록 매끄럽게 형성되어 있다.
이 세라믹스 용사 피막(23)은 1개의 가스 토출 구멍(22)별로, 또는 복수의 가스 토출 구멍(22) 마다에, 복수 개소에 형성되어 있고, 상부 전극(20)의 본체에 있어서의 대향면(F)에 있어서, 인접하는 세라믹스 용사 피막(23)끼리는 분리되며, 인접하는 세라믹스 용사 피막(23) 사이의 부분에서는 상부 전극(20)의 본체의 면(즉, 아르마이트 피막(20b))이 노출되어 있다.
도 4는 세라믹스 용사 피막(23)을 1개의 가스 토출 구멍(22)별로, 형성한 예이고, 도 5는 직선 형상으로 배열된 복수의 가스 토출 구멍(22) 마다에, 라인 형상으로 형성한 예이다. 그 외에, 적당한 블록별로, 세라믹스 용사 피막(23)을 형성해도 된다. 어떤 경우에도 가스 토출 구멍(22)의 개구부(22c)에는 세라믹스 용사 피막(23)이 존재하고 있을 필요가 있다.
이와 같이 복수의 세라믹스 용사 피막(23)이 분리되어 마련되고, 세라믹스 용사 피막(23) 사이에 상부 전극(20)의 본체의 면이 노출되어 있음으로써, 후술하는 바와 같이, 상부 전극(20)과 용사 피막의 열팽창차 등에 의한 문제가 저감된다.
상기 도 2, 3에서는, 가스 토출 구멍(22)의 개구부(22c)에 있어서, 아르마이트 피막(20b) 위에 세라믹스 용사 피막(23)을 형성하는 예를 나타냈지만, 상부 전극(20)과 세라믹스 용사 피막(23)과의 밀착성을 양호하게 한다는 관점에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 가스 토출 구멍(22)의 개구부(22c)의 아르마이트 피막(20b)을 벗기고 세라믹스 용사 피막(23)을 형성해도 된다.
다음으로, 이와 같이 구성된 플라즈마 처리 장치(1)에서의 처리 동작에 대해서 설명한다.
먼저, 게이트 밸브(32)를 열고, 유리 기판(G)을 반송 아암(도시 생략)에 의해 기판 반입 반출구(31)를 거쳐서 챔버(2) 내로 반입하여, 탑재대(3)의 정전척(6) 상에 탑재한다. 이 경우에, 승강핀(10)을 윗쪽으로 돌출시켜 지지 위치에 위치시키고, 반송 아암 상의 유리 기판(G)을 승강핀(10) 위로 건넨다. 그 후, 승강핀(10)을 하강시켜서 유리 기판(G)을 탑재대(3)의 정전척(6) 상에 탑재한다.
그 후, 게이트 밸브(32)를 닫고, 배기 장치(30)에 의해, 챔버(2) 내를 소정의 진공도까지 진공 흡인한다. 그리고, 직류 전원(34)으로부터 급전선(33)을 거쳐서 정전척(6)의 전극(42)에 전압을 인가함으로써, 유리 기판(G)을 정전 흡착한다. 그리고, 밸브(26)을 개방하고, 처리 가스 공급원(28)으로부터 처리 가스를, 매스플로우 컨트롤러(27)에 의해 그 유량을 조정하면서, 처리 가스 공급관(25), 가스 도입구(24)를 거쳐서 상부 전극(20)의 내부 공간(21)에 도입하고, 다시 가스 토출 구멍(22)를 거쳐서 기판(G)에 대해 균일하게 토출하여, 배기량을 조절하면서 챔버(2) 내를 소정 압력으로 제어한다. 애플리케이션에 따라서는 반드시 균일한 토출로 구애받지 않고, 의도적으로 분포를 갖게 하여 토출시켜도 된다.
이 상태에서, 제 1 고주파 전원(14)로부터 제 1 정합기(13)를 거쳐서 플라즈마 생성용 고주파 전력을 하부 전극(5)에 공급하여, 하부 전극(5)과 상부 전극(20) 사이에 고주파 전계를 발생시켜서, 처리 가스의 플라즈마를 생성함과 아울러, 제 2 고주파 전원(17)으로부터 제 2 정합기(16)를 거쳐서 이온 주입용 고주파 전력을 하부 전극(5)에 공급하여, 유리 기판(G) 상에 셀프 바이어스를 발생시킴으로써 이온을 주입하면서 이 플라즈마에 의해 유리 기판(G)에 플라즈마 에칭 처리를 실시한다.
플라즈마 에칭 처리가 종료된 후에, 고주파 전력의 공급 및 처리 가스의 공급을 정지하고, 챔버(2) 내를 퍼지(purge)하며, 게이트 밸브(32)를 열어서 유리 기판(G)을 반출한다.
본 실시예에서는, 상술한 바와 같이, 상부 전극(20)의 본체의 대향면(F)에 개구하는 가스 토출 구멍(22)의 개구부(22c)에, 내식성이 높고 플라즈마 내성이 높은 세라믹스 용사 피막이 형성되어 있으므로, 이 부분에서 절연막 두께가 증가하여, 내절연성 및 내식성이 증가된다. 이 때문에, 플라즈마에 의한 아르마이트 피막의 국소적인 소모를 억제하여, 파티클의 발생을 억제할 수 있고, 또한 이상 방전의 발생을 저감할 수도 있으며, 나아가서는 상부 전극(20)의 수명을 늘릴 수 있어, 메인트넌스 사이클 개선에 공헌할 수 있다.
그러나, FPD용 유리 기판(G)은 한 변이 최대 3m정도나 되는 대형이고, 이에 따라서 상부 전극(20)도 대형이므로, 세라믹스 용사 피막을 상부 전극(20)의 본체의 대향면 전체면에 형성한 경우에는, 플라즈마 처리시에, 상부 전극(20)의 본체와 세라믹스 용사 피막 사이의 열팽창율의 차이에 의한 열팽창차가 크게 나타나서 세라믹스 용사 피막이 갈라지거나 벗겨져서 파티클의 원인이 된다. 또한, 세라믹스 용사 피막이 이트리아(Y2O3)인 경우에는, 에칭시에 많이 이용되는 불소계의 가스를 사용하면 불화이트륨(YF3)으로 변화하고, 이것이 안정적으로 남기 때문에, 이트리아 용사 피막을 상부 전극(20)의 전체면에 형성하면, 프로세스 환경이 크게 변화되어 버린다. 게다가 상부 전극(20)의 본체의 대향면(F) 전체면에 세라믹스 용사 피막을 형성하는 경우에는, 종래의 아르마이트 피막이 전체면에 형성되어 있던 경우와는 프로세스 조건이 달라질 수 있다.
이에 비해서, 본 실시예에서는, 상부 전극(20)의 본체의 대향면(F)에 있어서, 적어도 가스 토출 구멍(22)의 개구부(22c)에는, 세라믹스 용사 피막(23)이 형성되어 있고, 세라믹스 용사 피막(23) 사이의 부분에서는 상부 전극(20)의 본체의 대향면(F)이 노출되고 있다. 구체적으로는, 세라믹스 용사 피막(23)은 1개의 가스 토출 구멍(22)별로, 또는 복수의 가스 토출 구멍(22) 마다에, 복수의 개소에 형성되어 있고, 상부 전극(20)의 본체의 대향면(F)에 있어서, 인접하는 세라믹스 용사 피막(23)끼리는 분리되고, 이 사이의 부분에서는 상부 전극(20)의 본체의 면이 노출되도록 하고 있다. 이 때문에, 상부 전극(20)의 본체의 대향면(F)의 전체면에 세라믹스 용사 피막을 형성한 경우와 같은, 열팽창차에 기인하는 세라믹스 용사 피막의 갈라짐이나 벗겨짐이, 거의 발생하지 않는다. 또한, 세라믹스 용사 피막(23)이 덮는 면적 비율이 작기 때문에, 세라믹스 용사 피막(23)으로서 이트리아(Y2O3)를 형성한 경우에도, 이트리아(Y2O3)가 불화이트륨(YF3)로 변화하는 영향이 작고, 프로세스 환경에 큰 변화는 생기지 않으며, 또한 세라믹스 용사 피막(23)을 마련하지 않은 경우와의 프로세스 조건의 변화도 작다.
게다가, 가스 토출 구멍(22)의 개구부(22c)는, 그 중심축을 포함한 단면에 있어서 끝이 넓어지는 형상의 곡선을 구성하고 있고, 세라믹스 용사 피막(23)은 이 끝이 넓어지는 형상의 곡선을 따라 아르마이트 피막(20b)과의 사이에 단차가 형성되지 않도록 매끄럽게 형성되어 있으므로, 세라믹스 용사 피막(23) 자체의 손상이나 벗겨짐이 거의 발생하지 않는다.
또한, F계 가스를 이용한 경우의 세라믹스 용사 피막의 변화를 완전하게 방지하기 위해서는, 세라믹스 용사 피막(23)으로서 불화이트륨(YF3)을 이용하는 것이 바람직하지만, 불화이트륨(YF3)은 고가이기 때문에, 비용과 프로세스 환경의 변화의 균형을 고려해서 어느 하나를 선택하는 것이 바람직하다.
상기 효과를 보다 유효하게 하기 위해서는, 세라믹스 용사 피막(23)의 전유 면적을 작게 하는 것이 바람직하고, 이러한 관점에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 1개의 구멍별로, 세라믹스 용사 피막(23)을 형성하는 것이 바람직하다. 그러나, 이 경우에는 용사시에 사용하는 마스크로서 고정밀도의 것이 요구되어, 마스크가 상당히 고가의 것이 되어 버린다. 따라서, 비용의 관점에서는, 도 5에 도시된 바와 같이 세라믹스 용사 피막(23)을 라인 형상으로 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상부 전극의 다른 예에 대해서 설명한다.
상기 실시예에서는, 상부 전극(20)은 상자 형상으로 형성되어 있었지만, 도 7에 도시된 바와 같이, 도 1에 있어서의 상부 전극(20)의 내부 공간(21)보다 아래의 부분에 대응하는 판 형상 부분을 상부 전극(50)으로 해도 된다. 이 경우에는, 도 1에 있어서의 상부 전극(20)의 상부 구조에 대응하는 부분이 전극 지지 부재(51)가 되고, 상부 전극(50)은 전극 지지 부재(51)에 대해 착탈 가능하게 되며, 상부 전극(50)을 전극 지지 부재(51)에 부착한 상태에서 그 내부에 내부 공간(52)이 형성된다. 전극 지지 부재(51)의 중앙에는 가스를 내부 공간(52)에 도입하는 가스 도입구(54)가 마련되어 있다. 또한, 상부 전극(50)에는, 상기 가스 토출 구멍(22)과 같은 구조의 가스 토출구(53)가 형성되어 있다.
이러한 판 형상의 상부 전극(50)에서도, 상기 실시예와 마찬가지로 가스 토출 구멍(53)의 개구부에 세라믹스 용사 피막이 마련되어 상기 실시예 1과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고 여러 가지 변형 가능하다. 예컨대, 상기 실시예에서는, 하부 전극에 플라즈마 생성용과 이온 주입용의 2주파수의 고주파 전력을 인가한 예에 대해서 설명했지만, 이것에 한정하지 않고 하부 전극에 1주파수의 고주파 전력을 인가해도 되고, 상부 전극에 고주파 전력을 인가하는 PE 타입이어도 되며, 상부 전극과 하부 전극 양쪽 모두에 고주파 전력을 인가하는 것이어도 된다.
또한, 상기 실시예에서는 플라즈마 에칭 장치를 예로 들어 설명했지만, 플라즈마 에칭 장치로 한정하지 않고, 애싱, CVD 성막 등을 행하는 다른 종류의 플라즈마 처리 장치에도 적용할 수 있다.
1 : 플라즈마 처리 장치 2 : 처리 챔버
3 : 탑재대 5 : 하부 전극
6 : 정전척 7 : 밀봉링
14 : 제 1 고주파 전원 17 : 제 2 고주파 전원
20, 50 : 상부 전극(플라즈마 생성용 전극)
20a : 기재 20b : 아르마이트 피막(양극 산화 피막)
22 : 가스 토출 구멍 22c : 개구부
23 : 세라믹스 용사 피막 28 : 처리 가스 공급원
G : 유리 기판
3 : 탑재대 5 : 하부 전극
6 : 정전척 7 : 밀봉링
14 : 제 1 고주파 전원 17 : 제 2 고주파 전원
20, 50 : 상부 전극(플라즈마 생성용 전극)
20a : 기재 20b : 아르마이트 피막(양극 산화 피막)
22 : 가스 토출 구멍 22c : 개구부
23 : 세라믹스 용사 피막 28 : 처리 가스 공급원
G : 유리 기판
Claims (9)
- 플랫 패널 디스플레이용 기판을 플라즈마 처리하는 용량 결합형 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에, 플랫 패널 디스플레이용 기판에 대향해서 배치되는 플라즈마 생성용 전극으로서,
상기 처리 용기 내에 배치된 플랫 패널 디스플레이용 기판과의 대향면을 갖고, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 기재(基材)의 표면에 양극 산화 처리되어 구성되며, 적어도 상기 대향면이 양극 산화 피막인 본체와,
플라즈마를 생성하기 위한 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 도입하기 위해서, 상기 본체의 상기 대향면에 개구된 복수의 가스 토출 구멍과,
상기 대향면에 있어서, 적어도 상기 가스 토출 구멍의 개구부에 형성된 세라믹스 용사 피막
을 갖고,
상기 대향면에 있어서 상기 세라믹스 용사 피막 사이의 부분에서는 상기 본체의 상기 대향면이 노출되어 있는 것
을 특징으로 하는 플라즈마 생성용 전극.
- 제 1 항에 있어서,
상기 세라믹스 용사 피막은 알루미나, 이트리아, 및 불화이트륨 중 어느 하나의 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성용 전극.
- 제 1 항에 있어서,
상기 가스 토출 구멍의 상기 개구부는, 상기 가스 토출 구멍의 중심축을 포함한 단면에 있어서 끝이 넓어지는 형상의 곡선을 구성하고 있고, 상기 세라믹스 용사 피막은 상기 끝이 넓어지는 형상의 곡선을 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성용 전극.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세라믹스 용사 피막은, 1개의 가스 토출 구멍별로, 복수의 개소에 형성되어 있고, 인접하는 세라믹스 용사 피막끼리는 분리되며, 상기 인접하는 세라믹스 용사 피막 사이의 부분에서는 상기 본체의 상기 대향면이 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성용 전극.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세라믹스 용사 피막은, 복수의 가스 토출 구멍 마다에, 복수 형성되어 있고, 인접하는 세라믹스 용사 피막끼리는 분리되며, 상기 인접하는 세라믹스 용사 피막의 사이의 부분에서는 상기 본체의 상기 대향면이 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성용 전극.
- 제 5 항에 있어서,
상기 세라믹스 용사 피막은 직선 형상으로 배열된 복수의 가스 토출 구멍 마다에, 라인 형상으로 복수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성용 전극.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 본체는 상자 형상 부재인 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성용 전극.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 본체는 판 형상 부재인 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성용 전극.
- 플랫 패널 디스플레이용 기판을 플라즈마 처리하는 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치로서,
플랫 패널 디스플레이용 기판을 수용하는 처리 용기와,
상기 처리 용기 내에 마련되고, 플랫 패널 디스플레이용 기판을 탑재하며, 하부 전극을 갖는 탑재대와,
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 플라즈마 생성용 전극으로 이루어지는 상부 전극과,
상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구와,
상기 상부 전극과 상기 하부 전극 중 적어도 한쪽에 고주파 전력을 공급해서 상기 처리 용기 내에 상기 처리 가스의 플라즈마를 형성하기 위한 고주파 전력 공급 기구
를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
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