KR102164084B1 - 정전 척 - Google Patents
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Abstract
[과제] 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 높일 수 있는 정전 척을 제공한다.
[해결 수단] 제 1, 제 2 주면을 갖는 세라믹 유전체 기판과, 베이스 플레이트와, 세라믹 유전체 기판의 내부에 형성되어 고주파 전원과 접속되는 제 1 전극층과, 세라믹 유전체 기판의 내부에 형성되어 흡착용 전원과 접속되는 제 2 전극층을 구비하고, 제 1 전극층은, Z축 방향에 있어서 제 1 주면과 제 2 주면 사이에 형성되고, 제 1 전극층의 Z축 방향에 있어서의 치수는 제 2 전극층의 Z축 방향에 있어서의 치수보다 크고, 제 2 전극층은 Z축 방향에 있어서 제 1 전극층과 제 1 주면 사이에 형성되며, 제 1 전극층은 제 1 주면측의 제 1 면과 제 1 면과는 반대측의 제 2 면을 갖고, 제 2 면측으로부터 급전되는 정전 척에 있어서, 제 1 전극층은 세라믹스 성분과 금속 성분을 포함하고, 세라믹스 성분의 농도 및 금속 성분의 농도 중 적어도 어느 하나는 Z축 방향에 있어서 불균일한 것을 특징으로 하는 정전 척.
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Description
본 발명의 형태는 일반적으로 정전 척에 관한 것이다.
에칭, CVD(Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링, 이온 주입, 애싱 등을 행하는 플라즈마 처리 챔버 내에서는, 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 처리 대상물을 흡착 유지하는 수단으로서 정전 척이 사용되고 있다. 정전 척은 내장하는 전극에 정전 흡착용 전력을 인가하여, 규소 웨이퍼 등의 기판을 정전력에 의해 흡착하는 것이다.
플라즈마 처리를 행할 때에는, 예를 들면, 챔버 내의 상부에 형성된 상부 전극과, 상부 전극보다 하방에 형성된 하부 전극에 RF(RadioFrequency) 전원(고주파 전원)으로부터 전압을 인가하여 플라즈마를 발생시킨다.
종래의 정전 척에서는, 정전 척의 하부에 형성되는 베이스 플레이트를 하부 전극으로 해서 플라즈마를 발생시키고 있었다. 그러나, 적절한 주파수를 선택해서 플라즈마 밀도의 웨이퍼 면내 분포의 한층 더 제어가 요구되는 상황에서는, 이와 같은 구성에서의 플라즈마 제어에는 한계가 있다. 그래서, 최근, 베이스 플레이트의 위에 형성되는 유전체층에 플라즈마 발생용의 하부 전극을 내장시켜서, 플라즈마 제어성을 높이는 시도가 이루어지고 있다. 또한, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 향상시키는 것이 요구되고 있다.
본 발명은 이러한 과제의 인식에 의거하여 이루어진 것으로, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 높일 수 있는 정전 척을 제공하는 것을 목적으로 한다.
제 1 발명은, 흡착의 대상물이 적재되는 제 1 주면과, 상기 제 1 주면과는 반대측의 제 2 주면을 갖는 세라믹 유전체 기판과, 상기 세라믹 유전체 기판을 지지하는 베이스 플레이트와, 상기 세라믹 유전체 기판의 내부에 형성되며 고주파 전원과 접속되는 적어도 1개의 제 1 전극층을 구비하고, 상기 제 1 전극층은 상기 베이스 플레이트로부터 상기 세라믹 유전체 기판을 향하는 Z축 방향에 있어서, 상기 제 1 주면과 상기 제 2 주면 사이에 형성되고, 상기 제 1 전극층은 상기 제 1 주면측의 제 1 면과, 상기 제 1 면과는 반대측의 제 2 면을 갖고, 상기 제 2 면측으로부터 급전되는 정전 척에 있어서, 상기 제 1 전극층은 상기 제 1 면을 포함하는 제 1 부분을 갖고, 세라믹스 성분과 금속 성분을 포함하며, 상기 제 1 부분에 있어서의 상기 금속 성분의 농도는 상기 제 1 전극층의 상기 금속 성분의 평균 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 고주파 전원과 접속되는 제 1 전극층을 세라믹 유전체 기판의 내부에 형성함으로써, 예를 들면, 정전 척보다 상방에 형성되는 플라즈마 발생용의 상부 전극과 제 1 전극층(하부 전극) 사이의 거리를 짧게 할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면, 베이스 플레이트를 플라즈마 발생용의 하부 전극으로 할 경우 등에 비하여, 낮은 전력으로 플라즈마 밀도를 높일 수 있다. 플라즈마 제어의 응답성을 높일 수 있다. 또한, 고주파 전류는 표피 효과에 의해 제 1 전극층의 표면을 전파하지만, 제 1 부분의 제 1 면에 있어서의 표피 효과가 약하면, 제 1 전극층의 제 2 주면측의 면인 제 2 면으로부터 급전된 고주파 전류가 제 1 전극층의 제 1 주면측의 면인 제 1 면의 중앙까지 다 흐르지 않아, 제 1 전극층의 중앙 부근의 플라즈마 밀도가 상정한 대로 되지 않을 경우가 있다. 이 정전 척에 의하면, 제 1 부분에 있어서의 금속 성분의 농도를 제 1 전극층의 금속 성분의 평균 농도보다 높게 함으로써, 제 1 부분의 제 1 면에 있어서의 전기 저항을 제 1 전극층의 평균 전기 저항보다 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 제 1 면에 있어서의 표피 효과를 촉진하여, 제 1 전극층의 제 2 면으로부터 급전된 고주파 전류를 제 1 면의 중앙까지 흘려 넣을 수 있다. 따라서, 플라즈마 제어성을 높이고, 제 1 전극층에 있어서의 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 높일 수 있다.
제 2 발명은, 제 1 발명에 있어서, 상기 세라믹 유전체 기판의 내부에 형성되며, 흡착용 전원과 접속되는 적어도 1개의 제 2 전극층을 더 구비하고, 상기 제 1 전극층의 상기 Z축 방향에 있어서의 치수는 상기 제 2 전극층의 상기 Z축 방향에 있어서의 치수보다 크고, 상기 제 2 전극층은 상기 Z축 방향에 있어서 상기 제 1 전극층과 상기 제 1 주면 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이와 같이, 실시형태에 따른 정전 척에 의하면, 플라즈마를 발생시키기 위한 하부 전극인 제 1 전극층과는 별도로, 대상물을 흡착시키기 위한 흡착 전극인 제 2 전극층을 형성할 수 있다. 또한, 제 1 전극층의 Z축 방향에 있어서의 치수를 제 2 전극층의 Z축 방향에 있어서의 치수보다 크게 함으로써, 표피 효과의 영향을 저감하고 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 더욱 높일 수 있다.
제 3 발명은, 제 2 발명에 있어서, 상기 제 1 부분에 있어서의 상기 금속 성분의 농도는 상기 제 2 전극층에 있어서의 금속 성분의 평균 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 1 전극층의 제 1 부분의 금속 성분 농도가 제 2 전극층의 금속 성분의 평균 농도보다 높으므로, 고주파 전력이 급전되는 제 1 전극층의 저항을 충분히 낮게 할 수 있다.
제 4 발명은, 제 2 또는 제 3 발명에 있어서, 상기 제 1 전극층은 상기 제 2 면을 포함하는 제 3 부분을 더 갖고, 상기 제 3 부분에 있어서의 상기 금속 성분의 농도는 상기 제 2 전극층에 있어서의 상기 금속 성분의 평균 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 1 전극층의 제 3 부분의 금속 성분 농도가 제 2 전극층의 금속 성분의 평균 농도보다 높으므로, 고주파 전력이 급전되는 제 1 전극층의 저항을 충분히 낮게 할 수 있다.
제 5 발명은, 제 1∼제 4 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제 1 부분에 있어서의 상기 금속 성분의 농도는 상기 제 1 전극층에 있어서의 상기 제 1 부분 이외의 부분에서의 상기 금속 성분의 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 1 부분에 있어서의 금속 성분의 농도를 제 1 전극층에 있어서의 제 1 부분 이외의 부분에서의 금속 성분의 농도보다 높게 함으로써, 제 1 부분의 제 1 면에 있어서의 전기 저항을 제 1 부분 이외의 부분의 전기 저항보다 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 제 1 면에 있어서의 표피 효과를 촉진하여, 제 1 전극층의 제 2 면으로부터 급전된 고주파 전류를 제 1 면의 중앙까지 흘려 넣을 수 있다. 따라서, 플라즈마 제어성을 높여 제 1 전극층에 있어서의 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 높일 수 있다.
제 6 발명은, 제 1∼제 5 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제 1 전극층은 상기 Z축 방향에 있어서 상기 제 1 부분에 인접하는 제 2 부분을 더 갖고, 상기 제 1 부분에 있어서의 상기 금속 성분의 농도는 상기 제 2 부분에 있어서의 상기 금속 성분의 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 1 부분에 있어서의 금속 성분의 농도를 제 2 부분에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높게 함으로써, 제 1 부분의 제 1 면에 있어서의 전기 저항을 제 2 부분의 전기 저항보다 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 제 1 면에 있어서의 표피 효과를 촉진하여, 제 1 전극층의 제 2 면으로부터 급전된 고주파 전류를 제 1 면의 중앙까지 흘려 넣을 수 있다. 따라서, 플라즈마 제어성을 높여 제 1 전극층에 있어서의 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 높일 수 있다.
제 7 발명은, 제 1∼제 6 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제 1 전극층은 상기 제 2 면을 포함하는 제 3 부분을 더 갖고, 상기 제 3 부분에 있어서의 상기 금속 성분의 농도는 상기 제 1 전극층의 상기 금속 성분의 평균 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 3 부분에 있어서의 금속 성분의 농도를 제 1 전극층의 금속 성분의 평균 농도보다 높게 함으로써, 고주파 전력이 급전되어 표피 효과에 의해 고주파 전류가 흐른다고 생각되는 제 1 전극층의 제 1 면측과 제 2 면측의 양쪽의 표면을 저저항으로 할 수 있다. 이것에 의해, 플라즈마 제어성을 향상시킬 수 있다.
제 8 발명은, 제 7 발명에 있어서, 상기 금속 성분의 열전도율은 상기 세라믹스 성분의 열전도율보다 큰 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 1 전극층에 포함되는 금속 성분의 열전도율을 제 1 전극층에 포함되는 세라믹 성분의 열전도율보다 크게 하고, 또한, 베이스 플레이트측에 위치하는 제 3 부분에 있어서의 금속 성분의 농도를 제 1 전극층의 금속 성분의 평균 농도보다 높게 함으로써, 고주파 전력을 인가했을 때에 발생하는 열을 효율적으로 베이스 플레이트측으로 방열할 수 있어, 발열에 의한 플라즈마 밀도의 면내 균일성에의 악영향을 억제할 수 있다.
제 9 발명은, 제 1∼제 8 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제 1 전극층은 상기 제 2 면을 포함하는 제 3 부분과, 상기 Z축 방향에 있어서 상기 제 3 부분에 인접하는 제 4 부분을 더 갖고, 상기 제 3 부분에 있어서의 상기 금속 성분의 농도는 상기 제 4 부분에 있어서의 상기 금속 성분의 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 3 부분에 있어서의 금속 성분의 농도를 제 4 부분에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높게 함으로써, 고주파 전력이 급전되어 표피 효과에 의해 고주파 전류가 흐른다고 생각되는 제 1 전극층의 제 1 면측과 제 2 면측의 양쪽의 표면을 저저항으로 할 수 있다. 이것에 의해, 플라즈마 제어성을 향상시킬 수 있다.
제 10 발명은, 제 1∼제 9 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제 1 부분에 있어서의 상기 금속 성분의 농도는 30% 이상인 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 1 부분에 있어서의 금속 성분의 농도를 30% 이상으로 함으로써, 제 1 부분의 저항값을 플라즈마 발생용의 하부 전극으로서 보다 적합한 값으로 할 수 있다.
제 11 발명은, 제 1∼제 10 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 세라믹스 성분은 상기 세라믹 유전체 기판의 주성분과 동일한 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 1 전극층의 세라믹스 성분을 세라믹 유전체 기판의 주성분과 동일하게 함으로써, 세라믹 유전체 기판의 열팽창률과 제 1 전극층의 열팽창률의 차를 작게 할 수 있어, 세라믹 유전체 기판과 제 1 전극층의 박리 등의 불량을 억제할 수 있다.
제 12 발명은, 제 1∼제 11 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 세라믹스 성분은 산화알루미늄, 질화알루미늄, 탄화규소, 질화규소, 및 산화이트륨 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이와 같이, 실시형태에 따른 정전 척에 의하면, 예를 들면, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 탄화규소, 질화규소, 및 산화이트륨 중 적어도 하나의 세라믹스 성분을 포함하는 제 1 전극층을 사용함으로써 내플라즈마성, 기계적 강도, 열전도성, 전기 절연성 등의 여러가지 특성이 우수한 정전 척을 제공할 수 있다.
제 13 발명은, 제 1∼제 12 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 금속 성분은 팔라듐, 은, 백금, 몰리브덴, 및 텅스텐 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이와 같이, 실시형태에 따른 정전 척에 의하면, 예를 들면, 팔라듐, 은, 백금, 몰리브덴, 및 텅스텐 중 적어도 하나의 금속 성분을 포함하는 제 1 전극층을 사용할 수 있다.
제 14 발명은, 제 1∼제 13 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제 1 전극층의 두께는 1㎛ 이상 500㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 정전 척이다.
이 정전 척에 의하면, 제 1 전극층의 두께를 이 범위로 함으로써 표피 효과의 영향을 저감하고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 높임과 아울러 RF 응답성의 저하를 억제할 수 있다
본 발명의 형태에 의하면, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 높일 수 있는 정전 척이 제공된다.
도 1은 실시형태에 따른 정전 척을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 실시형태에 따른 정전 척의 일부를 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 실시형태에 따른 정전 척의 제 1 전극층을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 실시형태에 따른 정전 척의 일부를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 5는 실시형태에 따른 정전 척을 구비한 웨이퍼 처리 장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 실시형태에 따른 정전 척의 일부를 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 실시형태에 따른 정전 척의 제 1 전극층을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 실시형태에 따른 정전 척의 일부를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 5는 실시형태에 따른 정전 척을 구비한 웨이퍼 처리 장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또, 각 도면 중, 마찬가지의 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여서 상세한 설명은 적당히 생략한다.
도 1은 실시형태에 따른 정전 척을 예시하는 모식적인 단면도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 정전 척(100)은 세라믹 유전체 기판(10)과, 제 1 전극층(11)과, 제 2 전극층(12)과, 베이스 플레이트(50)를 구비한다.
세라믹 유전체 기판(10)은, 예를 들면 소결 세라믹에 의한 평판 형상의 기재이다. 예를 들면, 세라믹 유전체 기판(10)은 산화알루미늄(알루미나: Al2O3)을 포함한다. 예를 들면, 세라믹 유전체 기판(10)은 고순도의 산화알루미늄으로 형성된다. 세라믹 유전체 기판(10)에 있어서의 산화알루미늄의 농도는, 예를 들면 90질량%(mass%) 이상 100질량% 이하, 바람직하게는 95질량% 이상 100질량% 이하, 보다 바람직하게는 99질량% 이상 100질량% 이하이다. 고순도의 산화알루미늄을 사용함으로써 세라믹 유전체 기판(10)의 내플라즈마성을 향상시킬 수 있다. 또, 산화알루미늄의 농도는 형광 X선 분석 등에 의해 측정할 수 있다.
세라믹 유전체 기판(10)은 질화알루미늄, 탄화규소, 질화규소, 및 산화이트륨(산화이트륨: Y2O3) 중 적어도 어느 하나를 포함하고 있어도 좋다. 이들 세라믹을 포함하는 세라믹 유전체 기판(10)을 사용함으로써, 내플라즈마성, 기계적 강도, 열전도성, 전기 절연성 등의 여러가지 특성이 우수한 정전 척을 제공할 수 있다.
세라믹 유전체 기판(10)은 제 1 주면(10a)과 제 2 주면(10b)을 갖는다. 제 1 주면(10a)은 흡착의 대상물(W)이 적재되는 면이다. 제 2 주면(10b)은 제 1 주면(10a)과는 반대측의 면이다. 흡착의 대상물(W)은, 예를 들면, 규소 웨이퍼 등의 반도체 기판이다.
또, 본원 명세서에 있어서, 베이스 플레이트(50)로부터 세라믹 유전체 기판(10)을 향하는 방향을 Z축 방향으로 한다. Z축 방향은, 예를 들면 각 도면에 예시하는 바와 같이, 제 1 주면(10a)과 제 2 주면(10b)을 연결하는 방향이다. Z축 방향은, 예를 들면, 제 1 주면(10a) 및 제 2 주면(10b)에 대하여 대략 수직인 방향이다. Z축 방향과 직교하는 방향의 하나를 X축 방향, Z축 방향 및 X축 방향에 직교하는 방향을 Y축 방향이라고 하기로 한다. 본원 명세서에 있어서, 「면내」란, 예를 들면 X-Y 평면 내이다.
세라믹 유전체 기판(10)의 내부에는 제 1 전극층(11) 및 제 2 전극층(12)이 형성된다. 제 1 전극층(11) 및 제 2 전극층(12)은 제 1 주면(10a)과 제 2 주면(10b) 사이에 형성된다. 즉, 제 1 전극층(11) 및 제 2 전극층(12)은 세라믹 유전체 기판(10) 중에 삽입되도록 형성된다. 제 1 전극층(11) 및 제 2 전극층(12)은, 예를 들면, 세라믹 유전체 기판(10)에 일체 소결됨으로써 내장되어도 좋다.
제 1 전극층(11)은 Z축 방향에 있어서 제 1 주면(10a)과 제 2 주면(10b) 사이에 위치한다. 제 2 전극층(12)은 Z축 방향에 있어서 제 1 주면(10a)과 제 1 전극층(11) 사이에 위치한다. 바꿔 말하면, 제 1 전극층(11)은 Z축 방향에 있어서 제 2 전극층(12)과 제 2 주면(10b) 사이에 위치한다.
제 1 전극층(11)은 고주파 전원(도 5의 고주파 전원(504))과 접속된다. 상부 전극(도 5의 상부 전극(510)) 및 제 1 전극층(11)에 고주파 전원으로부터 전압(고주파 전압)이 인가됨으로써, 처리 용기(도 5의 처리 용기(501)) 내부에 있어서 플라즈마가 발생한다. 제 1 전극층(11)은, 바꿔 말하면 플라즈마를 발생시키기 위한 하부 전극이다. 고주파 전원은 고주파의 AC(교류) 전류를 제 1 전극층(11)에 공급한다. 여기에서 말하는 「고주파」는, 예를 들면 200㎑ 이상이다. 제 1 전극층(11)은 제 1 주면(10a)측의 제 1 면(11a)과, 제 1 면(11a)과는 반대측의 제 2 면(11b)을 갖는다. 제 1 전극층(11)에는 제 2 면(11b)측으로부터 고주파 전류가 급전된다.
제 2 전극층(12)은 흡착용 전원(도 5의 흡착용 전원(505))과 접속된다. 정전 척(100)은 흡착용 전원으로부터 제 2 전극층(12)에 전압(흡착용 전압)을 인가함으로써, 제 2 전극층(12)의 제 1 주면(10a)측에 전하를 발생시켜 정전력에 의해 대상물(W)을 흡착 유지한다. 바꿔 말하면, 제 2 전극층(12)은 대상물(W)을 흡착시키기 위한 흡착 전극이다. 흡착용 전원은 직류(DC) 전류 또는 AC 전류를 제 2 전극층(12)에 공급한다. 흡착용 전원은, 예를 들면 DC 전원이다. 흡착용 전원은, 예를 들면 AC 전원이어도 좋다.
제 2 전극층(12)은 필요에 따라 형성되고, 생략 가능하다. 제 2 전극층(12)이 생략될 경우, 제 1 전극층(11)은 흡착용 전원(도 5의 흡착용 전원(505))과 접속된다. 바꿔 말하면, 이 경우, 제 1 전극층(11)은 플라즈마를 발생시키기 위한 하부 전극 및 대상물(W)을 흡착시키기 위한 흡착 전극으로서 기능한다.
제 1 전극층(11)의 Z축 방향에 있어서의 치수는 제 2 전극층(12)의 Z축 방향에 있어서의 치수보다 크다. 즉, 제 1 전극층(11)의 두께는, 예를 들면 제 2 전극층(12)의 두께보다 크다. 제 1 전극층(11)의 두께를 제 2 전극층(12)의 두께보다 크게 함으로써, 표피 효과의 영향을 저감하고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 높일 수 있다. 제 1 전극층(11) 및 제 2 전극층(12)의 두께의 측정 방법에 대해서는 후술한다.
이와 같이, 제 1 전극층(11)을 세라믹 유전체 기판(10)의 내부에 형성함으로써, 정전 척(100)보다 상방에 형성되는 고주파 전원의 상부 전극(도 5의 상부 전극(510))과 제 1 전극층(11)(하부 전극) 사이의 거리를 짧게 할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면, 베이스 플레이트(50)를 하부 전극으로 할 경우 등에 비하여, 낮은 전력으로 플라즈마 밀도를 높일 수 있다. 바꿔 말하면, 높은 플라즈마 밀도를 얻기 위해서 필요해지는 전력을 저감시킬 수 있다.
제 1 전극층(11) 및 제 2 전극층(12)의 형상은, 세라믹 유전체 기판(10)의 제 1 주면(10a) 및 제 2 주면(10b)을 따른 박막 형상이다.
제 1 전극층(11)은 세라믹스 성분과 금속 성분을 포함한다. 제 1 전극층(11)은, 예를 들면, 세라믹스 성분 및 금속 성분으로 이루어지는 것이 바람직하다.
제 1 전극층(11)의 세라믹스 성분은, 예를 들면, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 탄화규소, 질화규소, 및 산화이트륨(산화이트륨: Y2O3) 중 적어도 하나를 포함한다.
제 1 전극층(11)의 세라믹스 성분은, 예를 들면 세라믹 유전체 기판(10)의 주성분과 동일하다. 제 1 전극층(11)의 세라믹스 성분을 세라믹 유전체 기판(10)의 주성분과 동일하게 함으로써, 세라믹 유전체 기판(10)의 열팽창률과 제 1 전극층(11)의 열팽창률의 차를 작게 할 수 있고, 세라믹 유전체 기판(10)과 제 1 전극층(11)의 박리 등의 불량을 억제할 수 있다.
제 1 전극층(11)의 금속 성분은, 예를 들면, 팔라듐(Pd), 은(Ag), 백금(Pt), 몰리브덴(Mo), 및 텅스텐(W) 중 적어도 하나를 포함한다.
제 2 전극층(12)은 금속 성분을 포함한다. 제 2 전극층(12)은 세라믹스 성분과 금속 성분을 포함해도 좋다. 제 2 전극층(12)은 세라믹스 성분 및 금속 성분으로 이루어지는 것이 바람직하다.
제 2 전극층(12)의 세라믹스 성분은, 예를 들면, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 탄화규소, 질화규소, 및 산화이트륨 중 적어도 하나를 포함한다. 제 2 전극층(12)의 세라믹스 성분은, 예를 들면, 세라믹 유전체 기판(10)의 주성분과 동일하다. 제 2 전극층(12)의 세라믹스 성분은, 예를 들면, 제 1 전극층(11)의 세라믹스 성분과 동일하다.
제 2 전극층(12)의 금속 성분은, 예를 들면, 팔라듐(Pd), 은(Ag), 백금(Pt), 몰리브덴(Mo), 및 텅스텐(W) 중 적어도 하나를 포함한다. 제 2 전극층(12)의 금속 성분은, 예를 들면, 제 1 전극층(11)의 금속 성분과 동일하다.
제 2 전극층(12)에는 세라믹 유전체 기판(10)의 제 2 주면(10b)측으로 연장되는 접속부(20)가 형성되어 있다. 접속부(20)는, 예를 들면, 제 2 전극층(12)과 도통하는 비아(중실형)나 비아홀(중공형)이다. 접속부(20)는 납땜 등의 적절한 방법에 의해 접속된 금속 단자여도 좋다.
베이스 플레이트(50)는 세라믹 유전체 기판(10)을 지지하는 부재이다. 세라믹 유전체 기판(10)은, 접착 부재(60)에 의해 베이스 플레이트(50)의 위에 고정된다. 접착 부재(60)로서는, 예를 들면 실리콘 접착제가 사용된다.
베이스 플레이트(50)는, 예를 들면 알루미늄 등의 금속제이다. 베이스 플레이트(50)는, 예를 들면 세라믹제여도 좋다. 베이스 플레이트(50)는, 예를 들면 상부(50a)와 하부(50b)로 나누어져 있고, 상부(50a)와 하부(50b) 사이에 연통로(55)가 형성되어 있다. 연통로(55)의 일단측은 입력로(51)에 접속되고, 연통로(55)의 타단측은 출력로(52)에 접속된다.
베이스 플레이트(50)는 정전 척(100)의 온도 조정을 행하는 역할도 한다. 예를 들면, 정전 척(100)을 냉각할 경우에는, 입력로(51)로부터 헬륨 가스 등의 냉각 매체를 유입하고, 연통로(55)를 통과시켜 출력로(52)로부터 유출시킨다. 이것에 의해, 냉각 매체에 의해 베이스 플레이트(50)의 열을 흡수하여, 그 위에 부착된 세라믹 유전체 기판(10)을 냉각할 수 있다. 한편, 정전 척(100)을 보온할 경우에는, 연통로(55) 내에 보온 매체를 넣는 것도 가능하다. 세라믹 유전체 기판(10)이나 베이스 플레이트(50)에 발열체를 내장시키는 것도 가능하다. 베이스 플레이트(50)나 세라믹 유전체 기판(10)의 온도를 조정함으로써, 정전 척(100)에 의해 흡착 유지되는 대상물(W)의 온도를 조정할 수 있다.
이 예에서는, 세라믹 유전체 기판(10)의 제 1 주면(10a)측에 홈(14)이 형성되어 있다. 홈(14)은 제 1 주면(10a)으로부터 제 2 주면(10b)을 향하는 방향(Z축 방향)으로 움푹 들어가고, X-Y 평면 내에 있어서 연속해서 연장되어 있다. 제 1 주면(10a)에 있어서, 홈(14)이 형성되어 있지 않은 영역 중 적어도 일부에는 복수의 볼록부(13)(도트)가 형성된다. 대상물(W)은 복수의 볼록부(13) 위에 적재되며, 복수의 볼록부(13)에 의해 지지된다. 볼록부(13)는 대상물(W)의 이면과 접하는 면이다. 복수의 볼록부(13)가 형성되어 있으면, 정전 척(100)에 적재된 대상물(W)의 이면과 제 1 주면(10a) 사이에 공간이 형성된다. 볼록부(13)의 높이, 수, 볼록부(13)의 면적 비율, 형상 등을 적당하게 선택함으로써, 예를 들면, 대상물(W)에 부착되는 파티클을 바람직한 상태로 할 수 있다. 예를 들면, 복수의 볼록부(13)의 높이(Z축 방향에 있어서의 치수)는 1㎛ 이상 100㎛ 이하, 바람직하게는 1㎛ 이상 30㎛ 이하, 보다 바람직하게는 5㎛ 이상 15㎛ 이하로 할 수 있다.
세라믹 유전체 기판(10)은 홈(14)과 접속된 관통 구멍(15)을 갖는다. 관통 구멍(15)은 제 2 주면(10b)으로부터 제 1 주면(10a)에 걸쳐서 형성된다. 즉, 관통 구멍(15)은 제 2 주면(10b)으로부터 제 1 주면(10a)까지 Z축 방향으로 연장되어, 세라믹 유전체 기판(10)을 관통한다.
베이스 플레이트(50)에는 가스 도입로(53)가 형성된다. 가스 도입로(53)는, 예를 들면 베이스 플레이트(50)를 관통하도록 형성된다. 가스 도입로(53)는 베이스 플레이트(50)를 관통하지 않고, 다른 가스 도입로(53)의 도중으로부터 분기되어서 세라믹 유전체 기판(10)측까지 형성되어 있어도 좋다. 또한, 가스 도입로(53)는 베이스 플레이트(50)의 복수 개소에 형성되어도 좋다.
가스 도입로(53)는 관통 구멍(15)과 연통한다. 즉, 가스 도입로(53)에 유입된 전달 가스(헬륨(He) 등)는, 가스 도입로(53)를 통과한 후에 관통 구멍(15)에 유입된다.
관통 구멍(15)에 유입된 전달 가스는, 관통 구멍(15)을 통과한 후에 대상물(W)과 홈(14) 사이에 형성된 공간에 유입된다. 이것에 의해, 대상물(W)을 전달 가스에 의해 직접 냉각할 수 있다.
도 2는 실시형태에 따른 정전 척의 일부를 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 영역(R1)을 확대해서 나타낸다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 제 1 전극층(11)은 제 1 면(11a)과 제 2 면(11b)을 갖는다. 제 1 면(11a)은 제 1 주면(10a)측의 면이다. 제 2 면(11b)은 제 1 면(11a)과는 반대측의 면이다. 제 1 면(11a)은, 바꿔 말하면 제 2 전극층(12)과 대향하는 면이다. 제 2 면(11b)은, 예를 들면 제 1 면(11a)에 대하여 평행인 면이다.
제 1 면(11a)은, 예를 들면 제 1 주면(10a)에 대하여 평행인 면이다. 제 1 면(11a)과 제 1 주면(10a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D1)는, 예를 들면 일정하다. 거리(D1)는, 바꿔 말하면, 제 1 주면(10a)으로부터 제 1 전극층(11)의 상면(제 1 면(11a))까지의 거리이다. 여기에서, 「일정」이란, 예를 들면 제 1 면(11a)의 굴곡 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 정전 척(100)의 단면을 주사형 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscope) 등으로 저배율(예를 들면, 100배 정도)로 관찰했을 때에 거리(D1)가 대강 일정하면 된다. 거리(D1)는, 예를 들면 300㎛ 정도이다.
이와 같이, 제 1 면(11a)과 제 1 주면(10a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D1)를 일정하게 함으로써, 상부 전극(도 5의 상부 전극(510))과 제 1 전극층(11)(하부 전극) 사이의 거리를 일정하게 할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면, 제 1 면(11a)과 제 1 주면(10a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D1)가 일정하지 않을 경우 등에 비하여, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.
제 1 전극층(11)의 두께는, 예를 들면 1㎛ 이상 500㎛ 이하, 바람직하게는 10㎛ 이상 100㎛ 이하이다. 제 1 전극층(11)의 두께는, 바꿔 말하면, 제 1 면(11a)과 제 2 면(11b) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D2)이다. 제 1 전극층(11)의 두께(거리(D2))를 이 범위로 함으로써 표피 효과의 영향을 저감하고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 높일 수 있다. 제 1 전극층(11)의 두께(거리(D2))는, 예를 들면 제 1 전극층(11)의 단면 SEM 화상에 있어서의 3점의 두께의 평균값으로 해서 구할 수 있다. 본원 명세서에 있어서는, 이 평균값을 거리(D2)로 정의한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 제 2 전극층(12)은 제 1 주면(10a)측의 제 3 면(12a)과, 제 3 면(12a)과는 반대측의 제 4 면(12b)을 갖는다. 제 4 면(12b)은, 바꿔 말하면 제 1 전극층(11)과 대향하는 면이다. 제 3 면(12a)은, 예를 들면 제 4 면(12b)에 대하여 평행인 면이다.
제 3 면(12a)은, 예를 들면 제 1 주면(10a)에 대하여 평행인 면이다. 제 3 면(12a)과 제 1 주면(10a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D3)는, 예를 들면 일정하다. 거리(D3)는, 바꿔 말하면, 제 1 주면(10a)으로부터 제 2 전극층(12)의 상면(제 3 면(12a))까지의 거리이다.
제 2 전극층(12)의 두께는, 예를 들면 일정하다. 제 2 전극층(12)의 두께는, 바꿔 말하면, 제 3 면(12a)과 제 4 면(12b) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D4)이다. 제 2 전극층(12)의 두께(거리(D4))는, 예를 들면, 제 2 전극층(12)의 단면 SEM 화상에 있어서의 3점의 두께의 평균값으로 해서 구할 수 있다.
제 1 전극층(11)의 두께는, 예를 들면 제 2 전극층(12)의 두께보다 크다. 제 1 전극층(11)의 두께를 제 2 전극층(12)의 두께보다 크게 함으로써, 표피 효과의 영향을 저감하고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 높일 수 있다.
도 3(a)∼도 3(d)는, 실시형태에 따른 정전 척의 제 1 전극층의 일부를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3(a)∼도 3(d)에 나타낸 바와 같이, 제 1 전극층(11)은, 예를 들면 제 1∼제 5 부분(111∼115)을 갖는다.
제 1 부분(111)은 제 1 면(11a)을 포함한다. 제 1 부분(111)은, 예를 들면 제 1 전극층(11)의 상단부이다. 제 2 부분(112)은 Z축 방향에 있어서 제 1 부분(111)에 인접한다. 제 2 부분(112)은, 예를 들면 제 1 전극층(11)의 상단부(제 1 부분(111))의 아래에 위치하는 부분이다.
제 3 부분(113)은 제 2 면(11b)을 포함한다. 제 3 부분(113)은, 예를 들면 제 1 전극층(11)의 하단부이다. 제 4 부분(114)은 Z축 방향에 있어서 제 3 부분(113)에 인접한다. 제 4 부분(114)은, 예를 들면 제 1 전극층(11)의 하단부(제 3 부분(113))의 위에 위치하는 부분이다.
제 5 부분(115)은 Z축 방향에 있어서 제 2 부분(112)과 제 4 부분(114) 사이에 위치하는 부분이다. 제 5 부분(115)은, 예를 들면, Z축 방향에 있어서 제 2 부분(112) 및 제 4 부분(114)에 인접하는 부분이다. 제 5 부분(115)은 필요에 따라 형성되며, 생략 가능하다. 즉, 제 2 부분(112)과 제 4 부분(114)은 Z축 방향에 있어서 서로 인접해 있어도 좋다.
도 3(d)에 나타내는 바와 같이, 제 1 전극층(11)은 제 5 부분(115)과 제 4 부분(114) 사이에 제 6 부분(116)을 더 갖고 있어도 좋다.
도 3(a)∼도 3(c)에서는 제 1 전극층(11)이 5층(제 1 부분(111)∼제 5 부분(115))인 예를, 도 3(d)에서는 제 1 전극층(11)이 6층인 예를 각각 나타내고 있다. 실시형태에 있어서, 제 1 전극층(11)은 2층 이상이면 좋고, 예를 들면 3층(제 1 부분(111)∼제 3 부분(113)), 4층(제 1 부분(111)∼제 4 부분(114)), 7층 이상 이어도 좋다. 2층인 경우에는 제 2 부분(112)이 제 2 면(11b)을 포함한다. 3층인 경우에는, 제 2 부분(112)은 제 1 부분(111) 및 제 3 부분(113)의 각각과 인접하고, 제 3 부분(113)이 제 2 면(11b)을 포함한다.
이하에서는, 도 3(a)∼도 3(c)에 나타낸 바와 같이, 제 1 면(11a)으로부터 제 2 면(11b)을 향해서, 제 1 부분(111), 제 2 부분(112), 제 5 부분(115), 제 4 부분(114), 제 3 부분(113)의 순서로 배열된 제 1 전극층(11)을 예로 들어 설명한다.
도 3(a)∼도 3(c)에 있어서는, 세라믹스 성분의 농도 및 금속 성분의 농도를 색의 농담으로 나타내고 있다. 보다 구체적으로는, 세라믹스 성분의 농도가 낮을(금속 성분의 농도가 높을)수록 색이 짙고, 세라믹스 성분의 농도가 높을(금속 성분의 농도가 낮을)수록 색이 옅은 것을 나타내고 있다.
실시형태에 있어서, 제 1 부분(111)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 1 전극층(11)의 금속 성분의 평균 농도보다 높다.
고주파 전류는 표피 효과에 의해 제 1 전극층(11)의 표면을 전파하지만, 제 1 부분(111)의 제 1 면(11a)에 있어서의 표피 효과가 약하면, 제 1 전극층(11)의 제 2 주면(10b)측의 면인 제 2 면(11b)으로부터 급전된 고주파 전류가 제 1 전극층(11)의 제 1 주면(10a)측의 면인 제 1 면(11a)의 중앙까지 다 흐르지 않고, 제 1 전극층(11)의 중앙 부근의 플라즈마 밀도가 상정대로 되지 않을 경우가 있다.
이것에 대하여, 제 1 부분(111)에 있어서의 금속 성분의 농도를 제 1 전극층(11)의 금속 성분의 평균 농도보다 높게 함으로써, 제 1 부분(111)의 제 1 면(11a)에 있어서의 전기 저항을 제 1 전극층(11)의 평균 전기 저항보다 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 제 1 면(11a)에 있어서의 표피 효과를 촉진하여, 제 1 전극층(11)의 제 2 면(11b)으로부터 급전된 고주파 전류를 제 1 면(11a)의 중앙까지 흘려 넣을 수 있다. 따라서, 플라즈마 제어성을 높여 제 1 전극층(11)에 있어서의 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 높일 수 있다.
또한, 제 1 부분(111)에 있어서의 금속 성분의 농도를 제 2 전극층(12)에 있어서의 금속 성분의 평균 농도보다 높게 하는 것도 바람직하다. 이것에 의해, 고주파 전력이 급전되는 제 1 전극층(11)의 저항을 충분히 낮게 할 수 있다.
도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 제 1 부분(111)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 1 전극층(11)에 있어서의 제 1 부분(111) 이외의 부분에서의 금속 성분의 농도보다 높다.
도 3(a)에 나타낸 예에서는, 제 1 부분(111)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 1 부분(111)에 인접하는 제 2 부분(112)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높다. 또한, 제 3 부분(113)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 4 부분(114)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 낮다. 또한, 이 예에서는 제 5 부분(115)을 더 갖고, 제 5 부분(115)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 2 부분(112)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 낮고, 제 4 부분(114)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높다. 즉, 이 예에서는, 제 1 부분(111)으로부터 제 3 부분(113)을 향해서 금속 성분의 농도가 낮게 되어 있다.
또한, 도 3(b)에 나타낸 예에서는, 제 1 부분(111)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 2 부분(112)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높다. 또한, 제 3 부분(113)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 4 부분(114)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높다. 또한, 이 예에서는 제 5 부분(115)을 더 갖고, 제 5 부분(115)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 2 부분(112)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 낮고, 제 4 부분(114)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 낮다. 즉, 이 예에서는, 제 1 부분(111)으로부터 제 5 부분(115)을 향해서 금속 성분의 농도가 낮아짐과 아울러, 제 5 부분(115)으로부터 제 3 부분(113)을 향해서 금속 성분의 농도가 높아지고 있다.
또, 이 예에서는, 제 1 부분(111)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 3 부분(113)에 있어서의 금속 성분의 농도와 동일하지만, 제 1 부분(111)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 3 부분(113)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높아도 좋고, 제 3 부분(113)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 낮아도 좋다. 또한, 이 예에서는, 제 2 부분(112)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 4 부분(114)에 있어서의 금속 성분의 농도와 동일하지만, 제 2 부분(112)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 4 부분(114)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높아도 좋고, 제 4 부분(114)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 낮아도 좋다.
또한, 도 3(c)에 나타낸 예에서는, 제 1 부분(111)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 2 부분(112)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높다. 또한, 제 3 부분(113)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 4 부분(114)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높다. 또한, 이 예에서는 제 5 부분(115)을 더 갖고, 제 5 부분(115)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 2 부분(112)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높고, 제 4 부분(114)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높다. 즉, 이 예에서는, 인접하는 부분의 금속 성분의 농도보다 높은 금속 성분의 농도를 갖는 부분(제 1 부분(111), 제 3 부분(113), 및 제 5 부분(115))과 인접하는 부분의 금속 성분의 농도보다 낮은 금속 성분의 농도를 갖는 부분(제 2 부분(112) 및 제 4 부분(114))이 교대로 형성되어 있다.
또, 이 예에서는, 제 1 부분(111)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 3 부분(113) 및 제 5 부분(115)에 있어서의 금속 성분의 농도와 동일하지만, 제 1 부분(111)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 3 부분(113)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높아도 좋고, 제 3 부분(113)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 낮아도 좋다. 제 1 부분(111)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 5 부분(115)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높아도 좋고, 제 5 부분(115)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 낮아도 좋다. 제 3 부분(113)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 5 부분(115)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높아도 좋고, 제 5 부분(115)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 낮아도 좋다. 또한, 이 예에서는, 제 2 부분(112)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 4 부분(114)에 있어서의 금속 성분의 농도와 동일하지만, 제 2 부분(112)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 4 부분(114)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높아도 좋고, 제 4 부분(114)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 낮아도 좋다.
또한, 도 3(d)에 나타낸 예에서는, 제 1 부분(111)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 2 부분(112)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높다. 또한, 제 3 부분(113)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 4 부분(114)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 낮다. 또한, 이 예에서는 제 5 부분(115)과 제 6 부분(116)을 더 갖고, 제 5 부분(115)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 2 부분(112)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높고, 제 6 부분(116)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높다. 또한, 제 6 부분(116)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 4 부분(114)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 낮다. 즉, 이 예에서는, 인접하는 부분의 금속 성분의 농도보다 높은 금속 성분의 농도를 갖는 부분(제 1 부분(111), 제 4 부분(114), 및 제 5 부분(115))과 인접하는 부분의 금속 성분의 농도보다 낮은 금속 성분의 농도를 갖는 부분(제 2 부분(112), 제 3 부분(113), 및 제 6 부분(116))이 교대로 형성되어 있다.
또, 이 예에서는, 제 1 부분(111)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 4 부분(114) 및 제 5 부분(115)에 있어서의 금속 성분의 농도와 동일하지만, 제 1 부분(111)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 4 부분(114)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높아도 좋고, 제 4 부분(114)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 낮아도 좋다. 제 1 부분(111)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 5 부분(115)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높아도 좋고, 제 5 부분(115)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 낮아도 좋다. 제 4 부분(114)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 5 부분(115)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높아도 좋고, 제 5 부분(115)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 낮아도 좋다. 또한, 이 예에서는, 제 2 부분(112)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 3 부분(113) 및 제 6 부분(116)에 있어서의 금속 성분의 농도와 동일하지만, 제 2 부분(112)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 3 부분(113)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높아도 좋고, 제 3 부분(113)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 낮아도 좋다. 제 2 부분(112)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 6 부분(116)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높아도 좋고, 제 6 부분(116)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 낮아도 좋다. 제 3 부분(113)에 있어서의 금속 성분의 농도는 제 6 부분(116)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높아도 좋고, 제 6 부분(116)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 낮아도 좋다.
도 3(a)∼도 3(d)에 나타낸 바와 같이, 제 1 부분(111)에 있어서의 금속 성분의 농도를 제 2 부분(112)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높게 함으로써, 제 1 부분(111)의 제 1 면(11a)에 있어서의 전기 저항을 제 2 부분(112)의 전기 저항보다 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 제 1 면(11a)에 있어서의 표피 효과를 촉진하여, 제 1 전극층(11)의 제 2 면(11b)으로부터 급전된 고주파 전류를 제 1 면(11a)의 중앙까지 흘려 넣을 수 있다. 따라서, 플라즈마 제어성을 높여 제 1 전극층(11)에 있어서의 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 높일 수 있다.
또한, 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 제 1 부분(111)에 있어서의 금속 성분의 농도를 제 1 부분(111) 이외의 부분(예를 들면, 제 2∼제 5 부분(112∼115))에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높게 함으로써, 제 1 부분(111)의 제 1 면(11a)에 있어서의 전기 저항을 제 1 부분(111) 이외의 부분의 전기 저항보다 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 제 1 면(11a)에 있어서의 표피 효과를 촉진하여, 제 1 전극층(11)의 제 2 면(11b)으로부터 급전된 고주파 전류를 제 1 면(11a)의 중앙까지 흘려 넣을 수 있다. 따라서, 플라즈마 제어성을 높여 제 1 전극층(11)에 있어서의 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 높일 수 있다.
또한, 도 3(b) 및 도 3(c)에 나타낸 바와 같이, 제 3 부분(113)에 있어서의 금속 성분의 농도를 제 1 전극층(11)의 금속 성분의 평균 농도보다 높게 함으로써, 고주파 전력이 급전되어 표피 효과에 의해 고주파 전류가 흐른다고 생각되는 제 1 전극층(11)의 제 1 면(11a)측과 제 2 면(11b)측의 양쪽의 표면을 저저항으로 할 수 있다. 이것에 의해, 플라즈마 제어성을 향상시킬 수 있다.
또, 제 3 부분(113)에 있어서의 금속 성분의 농도가 제 1 전극층(11)의 금속 성분의 평균 농도보다 높을 경우, 제 1 전극층(11)에 포함되는 금속 성분의 열전도율은 제 1 전극층(11)에 포함되는 세라믹스 성분의 열전도율보다 큰 것이 바람직하다.
이와 같이, 제 1 전극층(11)에 포함되는 금속 성분의 열전도율을 제 1 전극층(11)에 포함되는 세라믹 성분의 열전도율보다 크게 하고, 또한, 베이스 플레이트(50)측에 위치하는 제 3 부분(113)에 있어서의 금속 성분의 농도를 제 1 전극층(11)의 금속 성분의 평균 농도보다 높게 함으로써, 고주파 전력을 인가했을 때에 발생하는 열을 효율적으로 베이스 플레이트(50)측에 방열할 수 있어, 발열에 의한 플라즈마 밀도의 면내 균일성에의 악영향을 억제할 수 있다.
또한, 도 3(b) 및 도 3(c)에 나타낸 바와 같이, 제 3 부분(113)에 있어서의 금속 성분의 농도를 제 4 부분(114)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 높게 함으로써, 고주파 전력이 급전되어 표피 효과에 의해 고주파 전류가 흐른다고 생각되는 제 1 전극층(11)의 제 1 면(11a)측과 제 2 면(11b)측의 양쪽의 표면을 저저항으로 할 수 있다. 이것에 의해, 플라즈마 제어성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제 3 부분(113)에 있어서의 금속 성분의 농도를 제 2 전극층(12)에 있어서의 금속 성분의 평균 농도보다 높게 하는 것도 바람직하다. 이것에 의해, 고주파 전력이 급전되는 제 1 전극층(11)의 저항을 충분히 낮게 할 수 있다.
한편, 도 3(a) 및 도 3(d)에 나타낸 바와 같이, 제 3 부분(113)에 있어서의 금속 성분의 농도를 제 4 부분(114)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 낮게 함으로써, 세라믹 유전체 기판(10)의 열팽창률과 제 1 전극층(11)의 열팽창률의 차를 작게 할 수 있어, 제 2 전극층(12)보다 두꺼운 제 1 전극층(11)에 있어서도 세라믹 유전체 기판(10)과 제 1 전극층(11)의 박리 등의 불량을 억제할 수 있다.
또한, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 제 5 부분(115)에 있어서의 금속 성분의 농도를 제 2 부분(112) 및 제 4 부분(114)에 있어서의 금속 성분의 농도보다 낮게 함으로써, 제 1 전극층(11)의 전체의 응력을 완화할 수 있다.
제 1∼제 5 부분(111∼115)의 각각에 있어서의 세라믹스 성분의 농도 및 금속 성분의 농도는, Z축 방향에 있어서 불균일하다. 예를 들면, 제 1∼제 5 부분(111∼115)의 각각에 있어서의 세라믹스 성분의 농도 및 금속 성분의 농도는, Z축 방향에 있어서 연속적으로 변화되어 있어도 좋다.
제 1 부분(111)에 있어서의 세라믹스 성분의 농도는, 예를 들면 70% 이하, 바람직하게는 1% 이상 70% 이하, 보다 바람직하게는 20% 이상 60% 이하이다.
제 1 부분(111)에 있어서의 금속 성분의 농도는, 예를 들면 30% 이상, 바람직하게는 30% 이상 99% 이하, 보다 바람직하게는 40% 이상 80% 이하이다. 이와 같이, 제 1 부분(111)에 있어서의 금속 성분의 농도를 30% 이상으로 함으로써, 제 1 부분(111)의 저항값을 플라즈마 발생용의 하부 전극으로서 보다 적합한 값으로 할 수 있다.
실시형태에 있어서, 세라믹스 성분의 농도 및 금속 성분의 농도는, SEM-EDX(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)에 의해 제 1 전극층(11)의 각 부의 단면을 관찰하여, 화상 해석에 의해 구할 수 있다. 보다 구체적으로는, 제 1 전극층(11)의 각 부의 단면 SEM-EDX 화상을 취득하여, EDX 성분 분석에 의해 세라믹스 성분과 금속 성분으로 분류하고, 세라믹스 성분과 금속 성분의 면적 비율을 화상 해석에 의해 구함으로써, 세라믹스 성분의 농도 및 금속 성분의 농도를 산출할 수 있다.
또한, 제 1 전극층(11)의 세라믹스 성분의 평균 농도는, 상기 방법으로 구한 각 부(제 1 부분(111)∼제 6 부분(116))의 세라믹스 농도의 평균값으로 해서 산출할 수 있다. 제 1 전극층(11)의 금속 성분의 평균 농도는, 상기 방법으로 구한 각 부(제 1 부분(111)∼제 6 부분(116))의 금속 농도의 평균값으로 해서 산출할 수 있다.
또한, 실시형태에 의하면, 제 1 전극층(11)의 세라믹스 성분의 농도 및 금속 성분의 농도 중 적어도 어느 하나를 조정함으로써, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 높일 수 있다. 또한, 제 1 전극층(11)의 저항값(절연성) 및 열팽창률, 및, 고주파 전원(504)으로부터 전압을 인가했을 때의 제 1 전극층(11)의 발열성, 방열성, 및 균열성 등을 최적화할 수 있다.
도 4(a) 및 도 4(b)는, 실시형태에 따른 정전 척의 일부를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
이들 도면은, 정전 척(100)에 있어서, 세라믹 유전체 기판(10) 중 제 2 전극층(12)(제 3 면(12a))보다 제 1 주면(10a)측(상측)에 위치하는 부분을 생략한 상태에서, 제 3 면(12a)측(상측)으로부터 제 2 전극층(12)을 본 평면도이다.
도 4(a) 및 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 제 2 전극층(12)은 단극형이어도 쌍극형이어도 좋다. 제 2 전극층(12)이 단극형일 경우, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, X-Y 평면을 따라 넓어지는 1개의 제 2 전극층(12)이 형성된다. 제 2 전극층(12)은, 예를 들면, Z축 방향을 따라 보았을 때에 대략 원형이다. 한편, 제 2 전극층(12)이 쌍극형일 경우, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, X-Y 평면을 따라 넓어지고, 동일 평면 형상으로 위치하는 2개의 제 2 전극층(12)이 형성된다. 제 2 전극층(12)은, 각각, 예를 들면 Z축 방향을 따라 보았을 때에 대략 반원형이다. 제 2 전극층(12)은, 예를 들면, X-Y 평면을 따라 넓어지는 패턴을 갖고 있어도 좋다.
Z축 방향에 있어서, 제 1 전극층(11)의 일부는, 예를 들면 제 2 전극층(12)과 겹치지 않는다. 또한, 제 1 전극층(11)의 제 1 면(11a)(제 1 주면(10a)측의 면)의 면적의 합계는, 예를 들면, 제 2 전극층(12)의 제 3 면(12a)(제 1 주면(10a)측의 면)의 면적의 합계보다 크다. 바꿔 말하면, Z축 방향을 따라 보았을 때에, 제 1 전극층(11)의 면적의 합계는 제 2 전극층(12)의 면적의 합계보다 크다. 이것에 의해, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 더욱 높일 수 있다.
이하, 제 1 전극층(11) 및 제 2 전극층(12)이 내부에 형성된 세라믹 유전체 기판(10)의 제작 방법에 대하여 설명한다.
제 1 전극층(11) 및 제 2 전극층(12)이 내부에 형성된 세라믹 유전체 기판(10)은, 예를 들면, 제 1 주면(10a)측을 아래로 한 상태로 각 층을 적층하여, 적층체를 소결함으로써 제작할 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들면, 제 1 주면(10a)을 포함하는 세라믹스층으로 되는 제 1 층의 위에 제 2 전극층(12)을 적층시킨다. 제 2 전극층(12)의 위에, 제 1 전극층(11)과 제 2 전극층(12) 사이의 세라믹스층으로 되는 제 2 층을 적층시킨다. 제 2 층의 위에 제 1 전극층(11)을 적층시킨다. 제 1 전극층(11)의 위에 제 2 주면(10b)을 포함하는 세라믹스층으로 되는 제 3 층을 적층시킨다. 그리고, 이 적층체를 소결시킨다.
제 1 전극층(11)은, 예를 들면, 스크린 인쇄, 페이스트의 도포(스핀 코트, 코터, 잉크젯, 디스펜서 등) 및 증착 등에 의해 형성된다. 예를 들면, 제 1 주면(10a)을 아래로 한 상태에서, 복수회에 나누어서 각 층을 적층시켜서 제 1 전극층(11)을 형성할 수 있다. 이 때, 예를 들면, 적층하는 각 층의 조성을 바꿈으로써 Z축 방향의 세라믹스 성분의 농도 및 금속 성분의 농도를 조절할 수 있다.
도 5는 실시형태에 따른 정전 척을 구비한 웨이퍼 처리 장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 처리 장치(500)는 처리 용기(501)와, 고주파 전원(504)과, 흡착용 전원(505)과, 상부 전극(510)과, 정전 척(100)을 구비하고 있다. 처리 용기(501)의 천장에는, 처리 가스를 내부로 도입하기 위한 처리 가스 도입구(502), 및, 상부 전극(510)이 형성되어 있다. 처리 용기(501)의 저판에는, 내부를 감압 배기하기 위한 배기구(503)가 형성되어 있다. 정전 척(100)은 처리 용기(501)의 내부에 있어서 상부 전극(510)의 아래에 배치되어 있다. 정전 척(100)의 제 1 전극층(11) 및 상부 전극(510)은 고주파 전원(504)과 접속되어 있다. 정전 척(100)의 제 2 전극층(12)은 흡착용 전원(505)과 접속되어 있다.
제 1 전극층(11)과 상부 전극(510)은 서로 소정의 간격을 두고 대략 평행하게 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 제 1 전극층(11)의 제 1 면(11a)은 상부 전극(510)의 하면(510a)에 대하여 대략 평행하다. 또한, 세라믹 유전체 기판(10)의 제 1 주면(10a)은 상부 전극(510)의 하면(510a)에 대하여 대략 평행하다. 대상물(W)은 제 1 전극층(11)과 상부 전극(510) 사이에 위치하는 제 1 주면(10a)에 적재된다.
고주파 전원(504)으로부터 제 1 전극층(11) 및 상부 전극(510)에 전압(고주파 전압)이 인가되면, 고주파 방전이 일어나 처리 용기(501) 내에 도입된 처리 가스가 플라즈마에 의해 여기, 활성화되어서 대상물(W)이 처리된다.
흡착용 전원(505)으로부터 제 2 전극층(12)에 전압(흡착용 전압)이 인가되면, 제 2 전극층(12)의 제 1 주면(10a)측에 전하가 발생되고, 정전력에 의해 대상물(W)이 정전 척(100)에 흡착 유지된다.
이상, 설명한 바와 같이, 실시형태에 의하면, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 높일 수 있는 정전 척을 제공할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했다. 그러나, 본 발명은 이들 기술에 한정되는 것은 아니다. 상술의 실시형태에 관해서, 당업자가 적당하게 설계 변경을 추가한 것도, 본 발명의 특징을 구비하고 있는 한 본 발명의 범위에 포함된다. 예를 들면, 정전 척이 구비하는 각 요소의 형상, 치수, 재질, 배치, 설치 형태 등은, 예시한 것에 한정되는 것은 아니며 적당하게 변경할 수 있다. 또한, 상술한 각 실시형태가 구비하는 각 요소는, 기술적으로 가능한 한에 있어서 조합할 수 있고, 이것들을 조합한 것도 본 발명의 특징을 포함하는 한 본 발명의 범위에 포함된다.
10 : 세라믹 유전체 기판, 10a : 제 1 주면, 10b : 제 2 주면, 11 : 제 1 전극층, 11a : 제 1 면, 11b : 제 2 면, 12 : 제 2 전극층, 12a : 제 3 면, 12b : 제 4 면, 13 : 볼록부, 14 : 홈, 15 : 관통 구멍, 20 : 접속부, 50 : 베이스 플레이트, 50a : 상부, 50b : 하부, 51 : 입력로, 52 : 출력로, 53 : 가스 도입로, 55 : 연통로, 60 : 접착 부재, 100 : 정전 척, 111∼116 : 제 1∼제 6 부분, 500 : 웨이퍼 처리 장치, 501 : 처리 용기, 502 : 처리 가스 도입구, 503 : 배기구, 504 : 고주파 전원, 505 : 흡착용 전원, 510 : 상부 전극, 510a : 하면, D1∼D5 : 거리, R1 : 영역, W : 대상물
Claims (14)
- 흡착의 대상물이 적재되는 제 1 주면과, 상기 제 1 주면과는 반대측의 제 2 주면을 갖는 세라믹 유전체 기판과,
상기 세라믹 유전체 기판을 지지하는 베이스 플레이트와,
상기 세라믹 유전체 기판의 내부에 형성되며, 고주파 전원과 접속되는 적어도 1개의 제 1 전극층을 구비하고,
상기 제 1 전극층은 상기 베이스 플레이트로부터 상기 세라믹 유전체 기판을 향하는 Z축 방향에 있어서 상기 제 1 주면과 상기 제 2 주면 사이에 형성되고,
상기 제 1 전극층은 상기 제 1 주면측의 제 1 면과 상기 제 1 면과는 반대측의 제 2 면을 갖고, 상기 제 2 면측으로부터 급전되는 정전 척에 있어서,
상기 제 1 전극층은 상기 제 1 면을 포함하는 제 1 부분을 갖고, 세라믹스 성분과 금속 성분을 포함하며,
상기 제 1 부분에 있어서의 상기 금속 성분의 농도는 상기 제 1 전극층의 상기 금속 성분의 평균 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척. - 제 1 항에 있어서,
상기 세라믹 유전체 기판의 내부에 형성되며, 흡착용 전원과 접속되는 적어도 1개의 제 2 전극층을 더 구비하고,
상기 제 1 전극층의 상기 Z축 방향에 있어서의 치수는 상기 제 2 전극층의 상기 Z축 방향에 있어서의 치수보다 크고,
상기 제 2 전극층은 상기 Z축 방향에 있어서 상기 제 1 전극층과 상기 제 1 주면 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 정전 척. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 부분에 있어서의 상기 금속 성분의 농도는 상기 제 2 전극층에 있어서의 금속 성분의 평균 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 전극층은 상기 제 2 면을 포함하는 제 3 부분을 더 갖고,
상기 제 3 부분에 있어서의 상기 금속 성분의 농도는 상기 제 2 전극층에 있어서의 상기 금속 성분의 평균 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 부분에 있어서의 상기 금속 성분의 농도는 상기 제 1 전극층에 있어서의 상기 제 1 부분 이외의 부분에서의 상기 금속 성분의 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극층은 상기 Z축 방향에 있어서 상기 제 1 부분에 인접하는 제 2 부분을 더 갖고,
상기 제 1 부분에 있어서의 상기 금속 성분의 농도는 상기 제 2 부분에 있어서의 상기 금속 성분의 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극층은 상기 제 2 면을 포함하는 제 3 부분을 더 갖고,
상기 제 3 부분에 있어서의 상기 금속 성분의 농도는 상기 제 1 전극층의 상기 금속 성분의 평균 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척. - 제 7 항에 있어서,
상기 금속 성분의 열전도율은 상기 세라믹스 성분의 열전도율보다 큰 것을 특징으로 하는 정전 척. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극층은 상기 제 2 면을 포함하는 제 3 부분과, 상기 Z축 방향에 있어서 상기 제 3 부분에 인접하는 제 4 부분을 더 갖고,
상기 제 3 부분에 있어서의 상기 금속 성분의 농도는 상기 제 4 부분에 있어서의 상기 금속 성분의 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 정전 척. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 부분에 있어서의 상기 금속 성분의 농도는 30% 이상인 것을 특징으로 하는 정전 척. - 제 1 항에 있어서,
상기 세라믹스 성분은 상기 세라믹 유전체 기판의 주성분과 동일한 것을 특징으로 하는 정전 척. - 제 1 항에 있어서,
상기 세라믹스 성분은 산화알루미늄, 질화알루미늄, 탄화규소, 질화규소, 및 산화이트륨 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 척. - 제 1 항에 있어서,
상기 금속 성분은 팔라듐, 은, 백금, 몰리브덴, 및 텅스텐 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 척. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극층의 두께는 1㎛ 이상 500㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 정전척.
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