JP5766771B2 - ドライエッチング反応室チャンバの上部電極の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、エッチング設備に関し、特にドライエッチング反応室チャンバの上部電極およびその製造方法に関する。

液晶表示装置の作製プロセスは、液晶表示装置の基板にドライエッチング工程を行うことを含む。図１〜２に示すように、図１は基板１０のドライエッチング反応室チャンバ１の概略図であり、図２はドライエッチング反応室チャンバ１における上部電極１２の上面図である。真空かつプラズマで満たされたドライエッチング反応室チャンバ１において、上部電極１２の表面は均等に配置されたガス穴１６で満たされ、下部電極１４は基板１０を載置するために用いられる。ドライエッチング工程を行うときに、必要な反応ガスをガス入口１８から導入し、反応ガスが上部電極１２のガス穴１６を経て上部電極１２と下部電極１４との間の空間に入ることにより、上部電極１２と下部電極１４とが電位差を印加し、上部電極１２と下部電極１４との間の空間に電場を形成し、これによりプラズマと反応ガスに基板へのドライエッチング工程を行わせる。

上部電極１２は、アルミニウム材質製であり、均等に配置されたガス穴１６で満たす目的は、エッチング効果を均等にするためである。現在、上部電極１２の表面に対してさらに陽極処理を行い、保護機能を有するフィルムを生成することにより、上部電極１２の耐食性を改善し、ドライエッチング工程の反応ガスがアルミニウム材質を劣化させて剥落、エッチングなどの不良現象が生じ、基板１０の製品良率に影響を及ぼすことを防止している。しかしながら、ガス穴１６の入口および出口の位置、すなわち上部電極１２の上表面または下表面は、陽極処理により生成するフィルムが比較的薄く、出口の位置のプラズマエネルギーと反応ガス濃度が比較的高く、フィルム特性を劣化させ、微粒子が形成され脱落して基板１０の表面に付着し、基板１０の損壊をもたらしやすく、ひいてはフィルムの脱落によってアルミニウム材質製の上部電極１２が露出し、ドライエッチング工程を行うときに電荷蓄積および電弧放電（ａｒｃｉｎｇ）の情況が発生し、基板１０およびドライエッチング反応室チャンバ１におけるその他の部品に重大な破壊をもたらすことがある。

また、上部電極１２の表面に対して陽極処理ことによって、その使用寿命が短縮され、温度、ドライエッチング反応などの要素によりその表面特性が劣化した場合、中古再生（ｒｅｆｕｒｂｉｓｈｍｅｎｔ）の方式で本来の機能を取り戻すしかないが、再生回数は、ガス穴１６の寸法が日増しに拡大し、アルミニウム材質自体の強度が劣化するために限度があり、上部電極１２を常に交換する必要があり、コストが増加する。

そのため、上述した上部電極の問題に対して解決方法を提出する必要がある。

特開２００５−２１７２４０号公報、要約

本発明の目的は、上部電極の耐エッチング性を向上させ使用寿命を延長させることができるドライエッチング反応室チャンバの上部電極およびその製造方法を提供することである。

本発明の一つの特徴は、ドライエッチング反応室チャンバの上部電極が、プレートと、少なくとも一つのガスインレットユニットとを含むことである。前記プレートは、少なくとも一つの貫通穴を含む。前記ガスインレットユニットは、前記貫通穴に嵌設され、複数個のガス穴を含む。

本発明のもう一つの特徴により、ドライエッチング反応室チャンバの上部電極の製造方法は、少なくとも一つの貫通穴が設けられたプレートを提供し、複数個のガス穴を含む少なくとも一つのガスインレットユニットを前記貫通穴に嵌設することを含む。

本発明のドライエッチング反応室チャンバの上部電極およびその製造方法は、前記ガス穴を前記ガスインレットユニットに製造することにより、工程反応ガスによる前記プレートに対する破壊を低下させ、上部電極の使用寿命を延長させることができる。

基板のドライエッチング反応室チャンバにおける概略図である。 ドライエッチング反応室チャンバにおける上部電極の上面図である。 本発明によるドライエッチング反応室チャンバの上部電極の上面図である。 図３における線区間ＡＡ’に沿った断面図である。 図３のガスインレットユニットの上面図である。 図５における線区間ＢＢ’に沿った断面図である。 本発明によるドライエッチング反応室チャンバの上部電極の製造方法のフローチャートである。

以下、図面と合わせ、本発明の技術手法について詳細に説明する。
図３〜４に示すように、図３は本発明のドライエッチング反応室チャンバの上部電極（以下、上部電極３２）の上面図であり、図４は図３における線区間ＡＡ’に沿った断面図である。ドライエッチング反応室チャンバは図１に示すとおりであり、ここでは詳しくは述べない。

上部電極３２は、プレート３２０と少なくとも一つのガスインレットユニット３３０とを含む。プレート３２０は、少なくとも一つの貫通穴３２２を含む。貫通穴３２２は、垂直方向の穴である。本実施例において、プレート３２０はアルミニウム材質製であるが、他の実施例において、プレートは他の適した材質製であってもよく、形状は限定されない。

通常、ドライエッチング反応室チャンバのガス入口（図１に示す）は、複数個の分流制御領域に分かれ、反応ガスがドライエッチング反応室チャンバに入る流量およびガスインレット位置を制御するため、好ましくは、貫通穴３２２は分流制御領域の数、大きさおよび位置に対応して設けられ、設ける方式は、例えば旋盤であるが、それに限るものでない。

本実施例において、５個の貫通穴３２２および５個の対応するガスインレットユニット３３０が図示されており、図において、５個のガスインレットユニット３３０はドライエッチング反応室チャンバの分流制御領域に対応する。各ガスインレットユニット３３０は、対応する貫通穴３２２の中に嵌設され、例えば粘着材、ほぞ、またはネジ山を用いてガスインレットユニット３３０を貫通穴３２２の中に嵌設する。粘着材は、例えばエポキシ樹脂またはセラミック系接着剤である。または、図４に示すように、貫通穴３２２は上が広く下が狭い形状であり、ガスインレットユニット３３０は対応して上が狭く下が広い形状であることによって、ガスインレットユニット３３０を貫通穴３２２に置くときに、貫通穴３２２にガスインレットユニット３３０を載置することができる。

図５〜６に示すように、図５は図３のガスインレットユニット３３０の上面図であり、図６は図５における線区間ＢＢ’に沿った断面図である。ガスインレットユニット３３０は、複数個のガス穴３３２を含み、本実施例において、これらのガス穴３３２は上が狭く下が広い形状であるが、他の実施例において、これらのガス穴３３２は上が広く下が狭くても、他の形状であってもよい。また、これらのガス穴３３２の寸法、位置および数には制限がなく、加工方式、ガスインレットユニット３３０およびドライエッチング工程を行う各項の条件および要件により定めることができる。ドライエッチング工程を行うときに、必要な反応ガスは、これらのガス穴３３２を経由してドライエッチング反応室チャンバに入る。

ガス穴３３２は、ガスインレットユニット３３０にのみ設けられ、プレート３２０（図３に示す）には設けられないため、ガス穴の数を大幅に減少させ、プレート３２０が反応ガスによって破壊される機会を減少させることができる。さらに、プレート３２０に対して貫通穴３２２を設けるのみでよく、図１の公知の上部電極板１２のように一面にガス穴１６を設ける必要がないため、プレート３２０の構造強度に対する破壊を低下させることができる。

好ましくは、ガスインレットユニット３３０は、耐エッチング性がアルミニウム材質よりも優れ、比誘電率がアルミニウム材質よりも高い（すなわち、降伏電圧がアルミニウム材質よりも高い）材料製である。例を挙げれば、ガスインレットユニット３３０は、焼結工程で加工して形成されたアルミナセラミックス、ジルコニア、イットリアまたはその他の類似した特性のセラミック材料製である。

さらに、図３〜４に示すように、ガスインレットユニット３３０を対応する貫通穴３２２に嵌設した後、上部電極３２に対してプラズマ溶射塗布を行い、耐エッチング性がアルミニウム材質よりも優れ、比誘電率がアルミニウム材質よりも高い材料を上部電極表面に形成することにより、上部電極３２の耐エッチング性をさらに増加させ、使用寿命を延長させてもよい。形成される厚みは、設計により、変形または熱を受けた後の膨張係数の差によりもたらされる亀裂剥落を防止する必要がある。

図７は、本発明によるドライエッチング反応室チャンバの上部電極の製造方法のフローチャートである。

ステップＳ７００において、プレートを提供する。一つの実施例において、前記プレートはアルミニウム材質製であるが、他の実施例において、プレートは他の適した材質製であってもよく、形状は限定されない。

ステップＳ７１０において、前記プレートに少なくとも一つの垂直方向の貫通穴が設けられる。貫通穴は、ドライエッチング反応室チャンバの分流制御領域の数、大きさおよび位置に対応して設けられる。設ける方式は、例えば旋盤であるが、それに限るものでない。

ステップＳ７２０において、少なくとも一つのガスインレットユニットが貫通穴の中に嵌設され、例えば粘着材、ほぞまたはネジ山でガスインレットユニットを貫通穴の中に嵌設する。粘着材は、例えばエポキシ樹脂またはセラミック系接着剤である。ガスインレットユニットは、複数個のガス穴を含み、これらのガス穴は、上が狭く下が広くても、上が広く下が狭くても、その他の形状であってもよい。また、これらのガス穴の寸法、位置および数には制限がなく、加工方式、ガスインレットユニットおよびドライエッチング工程を行う各項の条件および要件により定めることができる。ドライエッチング工程を行うときに、必要な反応ガスは、これらのガス穴を経由してドライエッチング反応室チャンバに入る。

ステップＳ７３０において、上部電極に対して表面の清浄化および処理を行い、次の少なくともいずれかを含む。（１）プラズマ溶射方式でセラミック材料を上部電極表面に形成し、上部電極表面の厚みを平坦にする。（２）サンドブラスト方式で上部電極の表面粗さを制御する。（３）上部電極表面を研磨し、平らにする。（４）上部電極に対して鋭角に丸みをもたせる処理を行う。（５）上部電極表面に対して陽極処理を行い、保護するフィルムを生成する。

ステップＳ７４０において、プラズマ溶射方式で耐エッチング性がアルミニウム材質よりも優れ、比誘電率がアルミニウム材質よりも高い（すなわち、降伏電圧がアルミニウム材質よりも高い）材料を上部電極表面に形成する。本発明の上部電極の製造方法は、上述したステップＳ７３０の陽極処理を行い、保護するフィルムを生成する以外に、さらに本ステップにより上部電極表面の耐エッチング性を強化することによって、工程反応時の上部電極に対する破壊を低下させ、使用寿命を延長させる。プラズマ溶射で形成される厚みは、設計により、変形または熱を受けた後の膨張係数の差によりもたらされる亀裂剥落を防止する必要がある。

説明すべきことは、上述したステップは、新品の製造に適用されるだけでなく、従来の表面がガス穴で満たされた上部電極（すなわち、プレート表面がガスインレット穴で満たされた）を図３に示す上部電極３２に変更してもよく、プレート表面がガス穴で満たされた上部電極に適用する場合は、プレート表面の使用しないガス穴を封止すればよいことである。封止方式は、例えば次のとおりである。（１）エポキシ樹脂またはセラミック系接着剤などの抗エッチング性が優れた粘着材料を、使用しないガス穴に注入し、乾燥硬化させた後、ガス穴封止の目的を達成する。（２）固形物を嵌合する方式でガス穴を封止する。（３）金属溶接補填の方式でガス穴を封止する。（４）粘着または嵌合方式で、後続工程に影響を及ぼさない材料でガス穴を封止する。

上部電極板の製造の完了後、全体の寸法、平面度、陽極処理で生成されるフィルムの厚み、プラズマ溶射の厚み、表面粗さおよびガス穴の寸法などを含む品質検査をさらに行ってもよい。

本発明のドライエッチング反応室チャンバの上部電極およびその製造方法は、前記ガス穴を前記ガスインレットユニットに製造することにより、ガス穴の数を大幅に減少させ、プレート構造強度に対する破壊を減少させる。さらに、必要に応じてガスインレットユニットを交換するだけでよく、上部電極全体を交換する必要はない。最後に、プラズマ溶射方式で耐エッチング性が高く比誘電率が高い材料を上部電極表面に形成し、工程反応ガスによるプレートに対する破壊を低下させ、上部電極の使用寿命を延長させ、コスト低下の目的を達成する。

総合すると、本発明は、上述した好ましい実施例を開示しているが、本発明を限定するためのものではなく、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者は、本発明の主旨および範囲を逸脱せずに、各種の変更および修正を行うことができるため、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で定めるものを基準とする。

１ ドライエッチング反応室チャンバ
１０ 基板
１２、３２ 上部電極
１４ 部電極
１６、３３２ ガス穴
３２０ プレート
３２２ 貫通穴
３３０ ガスインレットユニット
ＡＡ’、ＢＢ’ 線区間
Ｓ７００〜Ｓ７４０ ステップ

Claims (5)

1. ドライエッチング反応室チャンバの上部電極の製造方法であって、
   プレートを提供することと、
   該プレートに少なくとも一つの貫通穴を設けることと、
   複数個のガス穴を含む少なくとも一つのガスインレットユニットを該貫通穴に嵌設することと、を含み、
   前記ガスインレットユニットを該貫通穴に嵌設するステップの後に、さらに上部電極に表面処理を行うステップを含み、前記上部電極に表面処理を行うステップは、
   プラズマ溶射方式でセラミック材料を前記上部電極表面に形成し、該上部電極表面の厚みを平坦にすること、
   サンドブラスト方式で前記上部電極の表面粗さを制御すること、
   前記上部電極表面を研磨し、平らにすること、
   前記上部電極に対して鋭角に丸みをもたせる処理を行うこと、
   または、前記上部電極表面に対して陽極処理を行い、保護するフィルムを生成すること、の少なくともいずれかを含み、
   前記上部電極に表面処理を行うステップの後、さらにプラズマ溶射方式で耐エッチング性が高く比誘電率が高い材料を前記上部電極表面に形成する、
   ドライエッチング反応室チャンバの上部電極の製造方法。
2. 前記貫通穴が、前記ドライエッチング反応室チャンバの分流制御領域の数、大きさおよび位置に対応して設けられている請求項１に記載のドライエッチング反応室チャンバの上部電極の製造方法。
3. 粘着材料、ほぞ、またはネジ山で前記ガスインレットユニットを該貫通穴に嵌設する請求項１に記載のドライエッチング反応室チャンバの上部電極の製造方法。
4. 前記粘着材料が、エポキシ樹脂またはセラミック系接着剤である請求項３に記載のドライエッチング反応室チャンバの上部電極の製造方法。
5. 前記ガスインレットユニットが、焼結工程で加工して形成されたアルミナセラミックス
   、ジルコニアまたはイットリアのセラミック材料製である請求項１に記載のドライエッチング反応室チャンバの上部電極の製造方法。

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