KR102071120B1 - 기판유지부재 - Google Patents

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Abstract

기체의 표면에 형성되어 있는 복수의 돌기를 구비하는 기판유지부재에 있어서, 돌기에 형성된 보호층의 박리나 크랙에 기인하는 파티클을 억제할 수 있는 기판유지부재를 제공한다. 기체와 이 기체의 표면에 형성되어 있는 복수의 돌기를 구비하는 기판유지부재로서, 돌기는 상단면이 평탄하게 형성되며 탄화규소질 소결체로 이루어지는 기부와 탄화규소로 이루어지는 보호층을 가지며, 보호층은 기부의 상단면의 가장자리부에서부터 하단까지의 적어도 일부에 있어서 전 둘레에 걸쳐서 노출되어 있는 영역을 가지는 기판유지부재이다. 보호층은 기부의 상단면을 포함하는 상부의 적어도 일부만을 덮도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.

Description

기판유지부재{SUBSTRATE HOLDING MEMBER}
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 기판을 흡착 유지하기 위해서 이용되는 기판유지부재에 관한 것이다.
반도체 제조장치, 특히 노광기에 있어서, 노광시에 웨이퍼를 유지하기 위한 부재로서, 예를 들면 기체(基體)의 표면에 복수의 돌기가 형성되어 있는 기판유지부재가 이용된다. 이러한 기판유지부재는 극히 높은 평면도(平面度)와 정전기에 의한 회로 파괴를 방지하기 위해서 도전성인 것이 요구된다. 그렇기 때문에, 탄화규소(이하 "SiC"라고도 한다)와 같은 도전성이 있고 또한 고강성인 소재가 이용된다. 특히, 기판유지부재의 돌기의 재질로서는 탄화규소질 소결체(이하 "SiC 소결체"라고도 한다)가 이용된다. 또, 웨이퍼와의 접촉에 의한 마모 등을 억제하기 위해서 SiC 소결체로 이루어지는 돌기에 SiC막(보호층)을 코팅하고, 코팅 후에는 블라스트 가공이나 연마 가공에 의해서 표면 가공이 실시된다. 그리고, 이러한 SiC 코팅은 기판유지부재의 전면(全面)에 이루어진다(예를 들면, 특허문헌 1, 2 참조).
특허문헌 1 : 일본국 특허 제4782744호 공보 특허문헌 2 : 일본국 특허 제5063797호 공보
반도체 제조 프로세스, 특히 회로 패턴을 제작하는 노광 프로세스 장치는 파티클 억제의 요구가 크다. 따라서, 기판유지부재에서도 파티클이 발생하지 않는 것이 요구된다.　
그러나, 특허문헌 1, 2에 기재된 바와 같이, 기판유지부재의 전면에 SiC막을 코팅하면, 표면에 형성된 돌기에 있어서, SiC 소결체로 이루어지는 기부(基部)와 SiC막(보호층)의 물성의 약간의 차이로 인해서 장기간 사용하면 기부와 SiC막의 사이에 박리나 크랙이 발생하는 경우가 있었다. 이것은, 같은 소재라 하더라도 제조법이 다르기 때문에 선팽창계수, 탄성률, 밀도, 경도, 결정성 등의 물성이 약간 다르고, 온도 변화에 따른 팽창률의 차이에 기인하는 응력이나 웨이퍼의 흡착 및 이탈이 행해질 때에 발생하는 응력이 원인이라고 생각된다. 즉, 이 응력은 기부의 SiC막의 하부에까지 전달되며, 박리나 크랙의 원인이 된다. 이러한 SiC막의 박리나 크랙이 파티클 발생의 원인이 되는 일이 있어 개선이 요구되고 있었다.　
본 발명은 상기한 종래의 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 기체의 표면에 형성되어 있는 복수의 돌기를 구비하는 기판유지부재에 있어서, 돌기에 형성된 보호층의 박리나 크랙에 기인하는 파티클을 억제할 수 있는 기판유지부재를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제 1 형태의 기판유지부재는, 기체(基體)와 상기 기체의 표면에 형성되어 있는 복수의 돌기를 구비하는 기판유지부재로서, 상기 돌기는 상단면이 평탄하게 형성되며 탄화규소질 소결체로 이루어지는 기부(基部)와 탄화규소로 이루어지는 보호층을 가지며, 상기 보호층은 상기 기부의 상단면의 가장자리부에서부터 하단까지의 적어도 일부에 있어서 전 둘레에 걸쳐서 노출되어 있는 영역을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 형태의 기판유지부재는, 기체와 상기 기체의 표면에 형성되어 있는 복수의 돌기를 구비하는 기판유지부재로서, 상기 돌기는 상단면이 평탄하게 형성되며 탄화규소질 소결체로 이루어지는 기부와, 탄화규소, 다이아몬드 라이크 카본, TiN, TiC, TiCN, TiAlN, TiO2, CrN, Y2O3 및 Al2O3에서 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 보호층을 가지며, 상기 보호층은 상기 기부의 상단면의 가장자리부에서부터 하단까지의 적어도 일부에 있어서 전 둘레에 걸쳐서 노출되어 있는 영역을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기판유지부재는, 기체의 표면에 형성되는 복수의 돌기에 있어서, 탄화규소질 소결체로 이루어지는 기부의 표면에 형성되는 보호층이 기부의 상단면의 가장자리부에서부터 하단까지의 일부에 있어서 전 둘레에 걸쳐서 노출되어 있는 영역을 가진다. 즉, 기부의 상단면의 가장자리부에서부터 하단까지의 사이의 일부에서 보호층이 분단되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 기판유지부재의 전면에 보호층을 형성하는 경우에 비해서 보호층에 발생하는 응력의 전달이 억제되어 보호층의 박리나 크랙이 발생하기 어려워지기 때문에, 이것들에 기인하는 파티클을 억제할 수 있다.
본 발명의 기판유지부재에 있어서, 상기 보호층은 상기 기부의 상단면을 포함하는 상부의 적어도 일부만을 덮도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함으로써, 기부와 보호층의 접촉면적을 더 작게 할 수 있기 때문에 상기 효과를 효율적으로 발휘할 수 있다. 또, 보호층의 재료 자체가 적기 때문에 이것에 기인하는 파티클을 더 억제할 수 있다.　
이 경우, 상기 보호층은 상기 기부의 상단면만을 덮도록 형성할 수도 있고, 상기 기부의 상단면을 덮으며 또한 상단면에 연속하는 측면의 일부를 전 둘레에 걸쳐서 덮도록 형성할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태의 기판유지부재를 나타내는 사시도.
도 2는 도 1에 나타내는 기판유지부재의 돌기 부분을 확대하여 나타낸 단면도.
도 3은 도 2에 나타내는 돌기와는 다른 형태를 나타내는 단면도.
도 4는 도 2에 나타내는 돌기와는 다른 형태를 나타내는 단면도.
도 5는 도 2에 나타내는 돌기와는 다른 형태를 나타내는 단면도.
도 6은 도 2에 나타내는 돌기와는 다른 형태를 나타내는 단면도.
본 발명의 기판유지부재는, 기체와 상기 기체의 표면에 형성되어 있는 복수의 돌기를 구비하는 기판유지부재로서, 상기 돌기는 상단면이 평탄하게 형성되며 탄화규소질 소결체로 이루어지는 기부와 보호층을 가지며, 상기 보호층은 상기 기부의 상단면의 가장자리부에서부터 하단까지의 적어도 일부에 있어서 전 둘레에 걸쳐서 노출되어 있는 영역을 가지는 것을 특징으로 한다.
이하에 본 발명의 기판유지부재의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.　
도 1은 본 발명의 기판유지부재의 일 실시형태의 사시도이다. 도 1에 나타내는 기판유지부재(1)는 탄화규소질 소결체로 이루어지는 원반형상의 기체(10)와, 이 기체(10)의 표면에 형성된 복수의 돌기(20)를 가진다.　
도 2는 기체(10)의 표면에 형성된 복수의 돌기(20) 중에서 1개만을 나타내는 단면도이다. 도 2에 나타내는 돌기(20)는 탄화규소질 소결체로 이루어지는 기부(22)와 보호층(24)으로 이루어진다. 도 2의 형태에서는, 기부(22)는 원기둥형상의 하단 기부(22A)와 이 하단 기부(22A)의 상측으로 돌출되되 하단 기부(22A)보다도 직경이 작은 원기둥형상의 상단 기부(22B)로 이루어진다. 그리고, 상단 기부(22B)의 상단면은 평탄하게 형성되어 있다. 또한, 도 2에 있어서는, 돌기(20)는 실제의 형상 및 치수 비율을 고려하지 않고 과장되게 묘사되어 있다. 따라서, 돌기의 실제의 형상 및 치수 비율은 반드시 일치하지 않는다. 후술하는 도 3∼도 6도 같다.
기부(22){상단 기부(22B)}의 상단면 전체에는 웨이퍼와의 접촉에 의한 마모 등을 억제하는 것을 목적으로 하여 보호층(24)이 형성되어 있다. 보호층(24)은 탄화규소, 다이아몬드 라이크 카본, TiN, TiC, TiCN, TiAlN, TiO2, CrN, Y2O3 및 Al2O3에서 선택되는 적어도 1종으로 이루어진다. 도 2에 나타내는 형태에서는, 보호층(24)은 기부(22)의 상단면 전체에만 형성되어 있고, 기부(22)의 측면 및 기체(10)의 표면{돌기(20)가 형성되어 있지 않은 부분}에는 형성되어 있지 않다. 보호층(24)이 기부(22)의 상단면에만 형성되어 있기 때문에, 상술한 바와 같이, 기판유지부재의 전면에 보호층을 형성하는 경우에 비해서 보호층의 박리나 크랙이 발생하기 어려워지게 되므로, 이것들에 기인하는 파티클을 억제할 수 있다.　
상기한 바와 같이 도 2에 나타내는 돌기(20)에 있어서의 보호층(24)은 상단면 전체에만 형성되어 있으나, 보호층(24)은 도 3에 나타낸 바와 같이, 기부(22)의 상단면을 덮으며 또한 상단면에 연속하는 측면의 일부를 전 둘레에 걸쳐서 덮도록 형성되는 것이 바람직하다. 특히, 상단면에 형성된 보호층(24)은 기판과의 물리적인 접촉에 의해서 응력을 받지만, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상단면에 연속하는 측면의 일부에까지 형성됨으로써 보호층(24)과 기부(22)의 접촉면적이 커지게 되기 때문에, 보호층(24)의 박리의 방지 효과를 더 크게 할 수 있다.　
상기한 바와 같이, 도 2 및 도 3에 있어서, 보호층(24)은 기부(22)의 상단면을 포함하는 상부의 적어도 일부만을 덮도록 형성되어 있다. 여기서, "상부"란 상단과 하단의 중간부보다도 상측에 위치하고 있는 것을 말한다. 구체적으로는, 이 "상부"는 돌기(20)의 정점을 높이의 기준으로 하여 1∼100㎛의 높이까지가 바람직하고, 5∼30㎛의 높이까지가 더 바람직하다.　
이상, 기체(10)의 표면에 형성된 돌기(20)는 직경이 다른 원기둥형상의 상단 기부와 하단 기부로 이루어지는 것을 나타내었으나, 본 발명에 있어서는 이러한 형상에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 기부를 원뿔대형상으로 할 수도 있다. 도 4 및 도 5에 있어서는, 도 2의 구성요소와 실질적으로 같은 구성요소에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 또, 도시하지는 않았으나 단순한 원기둥형상이나 각기둥형상으로 하여도 좋다. 어느 형상이라 하더라도 보호층이 기부의 상단면을 포함하는 상부의 일부만을 덮도록 형성됨으로써 상기 본 발명의 효과를 발휘할 수 있다.
이상의 실시형태에서는, 바람직한 형태로서 보호층이 기부의 상단면을 포함하는 상부의 일부만을 덮도록 형성되는 형태를 나타내었으나, 이론적으로는 도 6에 나타낸 바와 같이, 보호층은 기부(22)의 상단면의 가장자리부에서부터 하단까지의 일부에 있어서 전 둘레에 걸쳐서 노출되어 있는 영역을 가지기만 하면 된다. 도 6에 있어서는, 도 2의 구성요소와 실질적으로 같은 구성요소에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 이 구성에 있어서, 상술한 바와 같이, 기부(22)의 상단면의 가장자리부에서부터 하단까지의 사이의 일부에서 보호층(24)이 분단되어 있기 때문에, 보호층(24)에 발생하는 응력의 전달이 억제되며, 그 결과, 보호층(24)의 박리나 크랙이 발생하기 어려워지기 때문에 이것들에 기인하는 파티클을 억제할 수 있다.　
이상의 본 발명의 기판유지부재는, 예를 들면, 이하와 같이 하여 제조할 수 있다.　
우선, 탄화규소로 이루어지는 대략 원반형상의 성형체를 제작하고, 이 성형체를 1900∼2100[℃], Ar가스 분위기에서 소결함으로써 대략 원반형상의 탄화규소질 소결체를 제작한다. 그리고, 이 탄화규소질 소결체의 상측 표면에 대해서 연삭 가공, 샌드 블라스트 가공 또는 방전 가공 등을 실시함으로써 복수의 기부(22)를 형성한다. 또한, 예를 들면 탄화규소로 이루어지는 보호층(24)을 화학적 기상 성장법(CVD), 물리적 기상 성장법(PVD), 도금, 증착, 플라스마 이온 주입법 또는 이온 플레이팅법에 따라서 기체(10)의 상측 표면 및 기부(22)의 표면을 덮도록 형성한다. 그 중에서도, 보호층(24)은 제막 프로세스 온도가 상대적으로 낮고 기부(22)에 대한 열에 의한 변형이 억제되는 PVD로 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하여 형성된 보호층(24)은 기체(10)의 상측 표면 및 기부(22)의 표면 전면을 덮는 상태이다. 본 발명에 있어서는, 보호층(24)은 [1] 기부의 상단면 전체에만 형성된 상태, 또는 [2] 기부의 상단면 전체와 이 상단면에 연속하는 측면의 도중에까지 연장하여 형성되는 상태로 되어 있기 때문에, [1] 또는 [2]에 대응하는 영역 이외의 영역을 블라스트 가공 등에 의해서 제거한다. 또한, 적어도 돌기(20)의 정상면이 평탄하게 되도록 보호층(24)에 대해서 연마 가공을 실시한다.　
이상의 본 발명의 기판유지부재에 있어서, 예를 들면 반도체 웨이퍼 등의 평판형상의 피흡착물인 기판이 복수의 돌기(20)의 각각에 맞닿도록 기판유지부재(1)에 의해서 지지된다. 기체(10)에 형성된 진공 흡인용의 경로에 접속된 진공 펌프 등의 진공흡인장치에 의해서 기판유지부재(1)와 피흡착물에 의해 획정되는 공간의 공기가 흡인됨으로써, 당해 흡인력에 의해서 피흡착물인 기판이 기판유지부재(1)에 흡착된다.
1 : 기판유지부재 10 : 기체(基體)
20 : 돌기 22 : 기부(基部)
24 : 보호층

Claims (5)

  1. 기체(基體)와 상기 기체의 표면에 형성되어 있는 복수의 돌기를 구비하는 기판유지부재로서,
    상기 돌기는 상단면이 평탄하게 형성되며 탄화규소질 소결체로 이루어지는 기부(基部)와, 상기 기부의 상단면 전체와 측면의 일부만을 덮도록 형성되며 탄화규소로 이루어지는 보호층을 가지며,
    상기 보호층은 상기 기부의 상단면 전체를 덮으며 또한 상기 상단면에 연속하는 측면의 일부를 전 둘레에 걸쳐서 덮도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판유지부재.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 기체와 상기 기체의 표면에 형성되어 있는 복수의 돌기를 구비하는 기판유지부재로서,
    상기 돌기는 상단면이 평탄하게 형성되며 탄화규소질 소결체로 이루어지는 기부와, 상기 기부의 상단면 전체와 측면의 일부만을 덮도록 형성되며 탄화규소, 다이아몬드 라이크 카본, TiN, TiC, TiCN, TiAlN, TiO2, CrN, Y2O3 및 Al2O3에서 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 보호층을 가지며,
    상기 보호층은 상기 기부의 상단면 전체를 덮으며 또한 상기 상단면에 연속하는 측면의 일부를 전 둘레에 걸쳐서 덮도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판유지부재.
KR1020177033307A 2015-12-25 2016-12-16 기판유지부재 KR102071120B1 (ko)

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