JP2013502721A - 静電チャック及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】静電チャックは、基体と、基体上に形成された非晶質の第1絶縁層と、第1絶縁層上に形成された静電気力発生用電極層と、電極層上に形成された誘電層とを含む。従って、静電チャックは漏洩電流によるアーキング発生を抑制し、電気的特性及び耐久性が向上される。
【選択図】図1
Description
固定した状態で工程ガスをプラズマ状態に変換して半導体基板を加工する。前記基板支持台としては、半導体基板の固定に静電気力を利用する静電チャックを挙げることができる。
ることにある。
と、前記基体上に形成された非晶質の第1絶縁層と、前記第1絶縁層上に形成された静電気力発生用電極層と、前記電極層上に形成された誘電層を含む。
%であり、前記第2誘電層は気孔率が3%〜7%であることができる。
、前記電極層上に非晶質の第1誘電層を形成する段階と、前記第1誘電層上に結晶質の第2誘電層を形成する段階とを含むことができる。
参照符号を類似の構成要素に対して使った。添付した図面において、構造物のサイズは本発明の明確性を期するために実際より拡大して示した。第1、第2等の用語は多様な構成要素を説明するのに使用しているが、これらの構成要素がこのような用語によって限定されるものではない。これらの用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的で使った。例えば、本発明の権利範囲から逸脱しなければ第1構成要素は第2構成要素と命名することができ、同様に第2構成要素も第1構成要素と命名することができる。
記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品または、これを組み合わせたのが存在するということを指定しようとするものであって、一つまたは、それ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品または、これを組み合わせたものの存在または、付加の可能性を、予め排除しない。
酸化イットリウム粒子、前記酸化イットリウム粒子を均一に分散させる第1分散剤、前記酸化イットリウム粒子間に結合力を提供する第1結合剤、及び余分の第1溶媒を含む。前記第2スラリー組成物は、0.5um〜2umの直径を有する酸化アルミニウム粒子、前
記酸化アルミニウム粒子を均一に分散させる第2分散剤、前記酸化アルミニウム粒子間に結合力を提供する第2結合剤、及び余分の第2溶媒を含む。また、前記混合スラリー組成物で、第1スラリー組成物の酸化イットリウムと第2スラリー組成物の酸化アルミニウムが1:0.4〜1の重量比を有する。前記第1溶射コーティング用粉末に対しては以下に
おいてより詳細に説明する。
層に含まれた気孔を埋める封孔処理が進行されることができ、前記封孔処理を通じて第1絶縁層120の体積抵抗は、約1014〜1015Ω・cmに増加する。また、第1絶縁層120は、非晶構造を有するということによってコーティング層内部の空間を最小化することができて低い気孔率を有する。前記第1絶縁層120は2%以下の気孔率を有し、望ましくは1%以下の気孔率を有する。具体的に第1絶縁層120は、約0.5%〜2%
の気孔率を有し、望ましくは約0.5%〜1%の気孔率を有する。また、第1絶縁層12
0は、一定水準以上の接着強度を確保するために4um〜8umの表面粗度(Ra)を有し、これを通じて14Mpa以上の接着強度を有することになる。また、第1絶縁層120は650Hv以上の硬度を有する。
は、端子171を包むように形成する。例えば、絶縁部材172は、端子171と基体110との間、端子171と第1絶縁層120との間に形成する。また、絶縁部材172は、電極層140と接触する端子171の先端の一部を除いた端子171と電極層140との間にも形成されることができる。絶縁部材172は、例えば、セラミック焼結体で形成されることができる。セラミック焼結体は、気孔が少ないため、絶縁性を極大化させることができるという長所がある。ここで、絶縁部材172は、約2000umの厚さで形成されることができ、表面抵抗を低くしてアーキング発生を減らすために0.1um〜2u
mの表面粗度(Ra)を有するように形成されることができる。
成することが望ましい。
73にクラックが発生することがあるので望ましくない。
よって、発生した熱応力を2段階にかけて吸収するので、クラック発生をより効果的に防止できるようになる。従って、静電チャック100の寿命短縮を改善することができる。一方、前記バッファ層179が第1バッファ層179a及び第2バッファ層179bを含んでいると説明したが、他の実施形態においては、第2バッファ層179bは省略することもできる。
し、望ましくは約0.5%〜1%の気孔率を有する。また、第1誘電層150は、接着強
度を確保するために4um〜8umの表面粗度(Ra)を有し、これを通じて14Mpa以上の接着強度を有することになる。また、第1誘電層150は650Hv以上の硬度を有する。
ング用粉末である。例えば、第2溶射コーティング用粉末は、セラミックを含むことができる。前記セラミックの例としては、Al2O3、Y2O3、Al2O3/Y2O3、ZrO2、AlC、TiN、AlN、TiC、MgO、CaO、CeO2、TiO2、BxCy、BN、SiO2、SiC、YAG、Mullite、AlF3等を挙げることができる。これらは単独または組合わせて使用することができる。
プ単位または個別単位で実行されることができる。第1絶縁層120と第1誘電層150及び第2誘電層160の封孔処理に使われる封孔処理材は樹脂を含み、一例として、前記樹脂はシリコン系のアクリル樹脂であることができる。
は非晶構造を有するので気孔率が2%以下、望ましくは1%以下を有する。例えば、第1絶縁層220は、約0.5%〜2%の気孔率を有し、望ましくは約0.5%〜1%の気孔率を有する。また、第1絶縁層220は、接着強度を確保するために4um〜8umの表面粗度(Ra)を有し、これを通じて14Mpa以上の接着強度を有するようになる。また、第1絶縁層220は650Hv以上の硬度を有する。
、絶縁抵抗特性が向上して漏洩電流による不良を改善することによって、電気的特性が向上されることになる。
が分かる。従って、本発明による構成として非晶質の溶射コーティング層と結晶質の溶射コーティング層を含む多重層構成の誘電層は、結晶質の単一層からなっている誘電層より体積抵抗が顕著に増加することが分かる。
から2500Vに段階的に増加することに伴って絶縁抵抗が増加することが分かる。電極層に500Vの電圧が印加される時、約14,900MΩの絶縁抵抗を有し、電極層に2
500Vの電圧が印加される時、約24,600MΩの絶縁抵抗を有することを示し、絶
縁抵抗が約65%増加したことが分かる。さらに、電極層に印加される電圧が1000V、1500V、2000Vの場合に、各々18,200MΩ、21,200MΩ、23,5
00MΩの絶縁抵抗を有する。従って、本発明による静電チャックの場合、電極層に印加される電圧が増加(例えば、高電圧化)されることにより、絶縁抵抗が増加するので、漏洩電流の増加幅は大きくないことが分かる。このように電極層に印加される電圧が増加される場合にも、漏洩電流を低水準に維持することができるようになるので、漏洩電流に起因するアーキングなどの不良を抑制することができる。
〔数1〕
エッチング均一度=(最大値−最小値)/(最大値+最小値)
ング工程のエッチング平均値は10840.7である。即ち、本発明の静電チャック10
0、200の静電チャックを利用してエッチング工程を進行する時、相対的にエッチング率が向上されたことが分かる。
%である反面、本発明の静電チャック100、200の利用したエッチング工程のエッチング均一度は約7.15%と測定され、本発明の静電チャック100、200を利用する
時に相対的に均一なエッチングが可能であることが分かる。
リウム粒子の直径が0.01um未満の場合、第1溶射コーティング用粉末の平均粒子直
径が小さくなることができ、球形の粗粒粒子を形成しにくくなるので望ましくなく、直径が2umを超過する場合、粒子が塊りを成して粗粒粒子の平均直径が大きくなりすぎることができるので望ましくない。
ィング用粉末を球形に形成することができなく、約0.3%未満の場合には前記第1スラ
リー組成物の粘度が増加されて望ましくない。
系であることができる。前記第1結合剤がビニル系物質の場合、第1溶媒がエタノールなどのような有機物であることが望ましく、前記第1結合剤がアクリル系物質の場合、前記第1溶媒が水系であることが望ましい。前記ビニル系物質の例としては、エチレンビニルアセテート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルピロリジン、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリビニルエーテル等を挙げることができ、これらは単独で使用するか、または、2つ以上を混合して使用することができる。また、前記アクリル系物質の例としては、メタクリル樹脂、ポリメチルメタクリル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ノルマルブチルアクリル樹脂、ポリスチレンポリメチルメタアクリル樹脂等を挙げることができ、これらは単独で使用するか、または、2つ以上を混合して使用することができる。
アルミニウム粒子の直径が、約0.5um未満の場合には第1溶射コーティング用粉末の
平均直径が小さくなることができて球形の粗粒粒子を形成しにくくなり、約2umを超過する場合には粗粒粒子の平均直径が大きくなりすぎることができる。
分散剤の含量の範囲は、前記第1スラリー組成物で第1分散剤の場合と同じ理由を有する。
できる。前記第2スラリー組成物の固形分の比率は、第2分散剤の含量に比例する。前記第2スラリー組成物の前記固形分の比率が約20%未満の場合には、第2溶媒内に前記酸化アルミニウム粉末含量が低くて粗粒粒子の大きさが小さいことがあり、約30%を超過する場合には粘度が高まって前記第1溶射コーティング用粉末を製造する工程制御が容易ではなく、非球形の粉末が生成されることができる。従って、前記第2スラリー組成物の固形分の比率は、約20%〜30%であることが望ましい。
を有する酸化イットリウム粒子、前記酸化イットリウム粒子を均一に分散させる第1分散剤、前記酸化イットリウム粒子間に結合力を提供する第1結合剤及び余分の第1溶媒を含む。前記酸化イットリウム粒子間の結合力が十分な場合には、前記第1スラリー組成物は、前記第1結合剤を含まないことができる。
投入し(S112)、約0.3%〜0.5%の含量で第1分散剤を投入し(S113)、約2%〜3%の含量で第1結合剤を投入する(S114)。ここで、前記第1分散剤によって前記酸化イットリウム粒子は(−)表面電荷を有する。これとは違って、前記酸化イットリウム粒子、前記第1分散剤、前記第1結合剤を前記第1溶媒に投入する順番が変わっても構わない。
前記酸化アルミニウム粒子を均一に分散させる第2分散剤、前記酸化アルミニウム粒子間に結合力を提供する第2結合剤及び余分の第2溶媒を含む。前記酸化アルミニウム粒子間の結合力が十分な場合、前記第2スラリー組成物は前記第2結合剤を含まないことができる。
〜2umの直径を有する酸化アルミニウム粒子を投入し(S122)、約0.3%〜2%
の含量で第2分散剤を投入し(S123)、約2%〜3%の含量で第2結合剤を投入する(S124)。ここで、第2分散剤によって酸化アルミニウム粒子は(+)表面電荷を有する。これとは違って、前記酸化アルミニウム粒子、前記第2分散剤、前記第2結合剤を前記第2溶媒に投入する順番が変わっても構わない。
電チャック200の構成と図3に図示したコネクタ170の構成を基準として説明する。
除いては同一である。
Claims (20)
- 基体と、
前記基体上に形成された非晶質の第1絶縁層と、
前記第1絶縁層上に形成された静電気力発生用電極層と、
前記電極層上に形成された誘電層と、を含む静電チャック。 - 前記誘電層は、
前記電極層上に形成された非晶質の第1誘電層と、
前記第1誘電層上に形成された結晶質の第2誘電層と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の静電チャック。 - 前記第1誘電層の厚さは100um〜300umであり、前記第2誘電層の厚さは200um〜400umであることを特徴とする請求項2に記載の静電チャック。
- 前記第1誘電層は気孔率が0.5%〜2%であり、前記第2誘電層は気孔率が3%〜7%
であることを特徴とする請求項2に記載の静電チャック。 - 前記第1誘電層は表面粗度(Ra)が4um〜8umであり、前記第2誘電層は表面粗度(Ra)が3um〜5umであることを特徴でする請求項2に記載の静電チャック。
- 前記第1及び第2誘電層は硬度が650Hv以上であり、接着強度が14Mpa以上であることを特徴とする請求項2に記載の静電チャック。
- 前記第1誘電層と前記第2誘電層の全体積抵抗は、1014〜1015ル・cmであることを特徴とする請求項2に記載の静電チャック。
- 前記電極層は前記第1誘電層によって埋設され、前記第1誘電層は前記第2誘電層によって埋設されるように形成されることを特徴とする請求項2に記載の静電チャック。
- 前記第1絶縁層の厚さは400um〜600umであることを特徴とする請求項1に記載の静電チャック。
- 前記基体と前記電極層との間に形成された結晶質の第2絶縁層をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の静電チャック。
- 前記第1絶縁層の厚さは100um〜300umであり、前記第2絶縁層の厚さは200um〜400umであることを特徴とする請求項10に記載の静電チャック。
- 基体と、
前記基体上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層上に形成された静電気力発生用電極層と、
前記電極層上に形成された非晶質の第1誘電層と、
前記第1誘電層上に形成された結晶質の第2誘電層とを含む静電チャック。 - 基体を準備する段階と、
前記基体上に非晶質の第1絶縁層を形成する段階と、
前記第1絶縁層上に静電気力発生用電極層を形成する段階と、
前記電極層上に誘電層を形成する段階と、を含む静電チャック製造方法。 - 前記誘電層を形成する段階は、
前記電極層上に非晶質の第1誘電層を形成する段階と、
前記第1誘電層上に結晶質の第2誘電層を形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項13に記載の静電チャック製造方法。 - 前記第1誘電層は、前記電極層を包むように形成され、
前記第2誘電層は、前記第1絶縁層、前記第1誘電層、及び前記基体を全部包むように形成されることを特徴とする請求項14に記載の静電チャック製造方法。 - 前記第1絶縁層、前記第1誘電層及び第2誘電層は、大気プラズマ溶射工程、高速酸素−燃料溶射工程、真空プラズマ溶射工程、またはキネティック噴射工程のうち、いずれか1つによって形成されることを特徴とする請求項14に記載の静電チャック製造方法。
- 前記第1絶縁層と、前記第1誘電層及び第2誘電層に対して、個別またはグループ単位または一括的に封孔処理材を利用して封孔処理する段階をさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の静電チャック製造方法。
- 前記電極層を形成する段階以前に前記第1絶縁層上に、または、前記第1絶縁層を形成する段階以前に前記基体上に、結晶質の第2絶縁層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の静電チャック製造方法。
- 前記第2絶縁層は、大気プラズマ溶射工程、高速酸素−燃料溶射工程、真空プラズマ溶射工程、または、キネティック噴射工程のうち、いずれか1つによって形成され、前記第1絶縁層及び第2絶縁層と、前記第1誘電層及び第2誘電層とに対して、個別的またはグループ単位または一括的に封孔処理材を利用して封孔処理する段階をさらに含むことを特徴とする請求項18に記載の静電チャック製造方法。
- 基体を準備する段階と、
前記基体上に第1絶縁層を形成する段階と、
前記第1絶縁層上に静電気力発生用電極層を形成する段階と、
前記電極層上に非晶質の第1誘電層を形成する段階と、
前記第1誘電層上に結晶質の第2誘電層を形成する段階と、を含む静電チャック製造方法。
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