KR102394687B1 - 시료 유지구 - Google Patents

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Abstract

시료 유지구는, 세라믹스를 갖고 상면에 시료 유지면을 갖는 기체와, 금속을 갖고 상면이 상기 기체의 하면을 덮는 지지체와, 상기 기체의 하면 및 상기 지지체의 상면을 접합하는 제 1 접합층을 구비하고 있고, 상기 지지체의 하면으로부터 상기 제 1 접합층을 통과해서 상기 기체의 상면까지 관통함과 아울러, 상기 기체 중 적어도 일부에 있어서 상기 지지체 중 및 상기 제 1 접합층 중보다 가늘게 되어 있는 제 1 관통 구멍을 갖고 있으며, 상기 제 1 관통 구멍의 내부에 위치하고 있고 상기 기체의 하면에 제 2 접합층을 개재하여 접합된 다공질 부재를 구비하고 있다.

Description

시료 유지구
본 개시는 시료 유지구에 관한 것이다.
반도체 제조장치 등에 사용되는 시료 유지구로서, 예를 들면, 일본 특허공표 2015-517225호 공보(이하, 특허문헌 1이라고 한다)에 기재된 정전 척이 알려져 있다. 특허문헌 1에 기재된 정전 척은, 유전체층과 유전체층의 하방에 설치된 금속 베이스부를 구비하고 있다. 금속 베이스부에는 웨이퍼 냉각용의 관통 구멍이 형성되어 있고, 관통 구멍의 내부에는 다공질 부재가 설치되어 있다.
본 개시의 시료 유지구는 세라믹스를 갖고 상면에 시료 유지면을 갖는 기체와, 금속을 갖고 상면이 상기 기체의 하면을 덮는 지지체와, 상기 기체의 하면 및 상기 지지체의 상면을 접합하는 제 1 접합층을 구비하고 있고, 상기 지지체의 하면으로부터 상기 제 1 접합층을 통과해서 상기 기체의 상면까지 관통함과 아울러, 상기 기체 중의 적어도 일부에 있어서 상기 지지체 중 및 상기 제 1 접합층 중보다 가늘게 되어 있는 제 1 관통 구멍을 갖고 있고, 상기 제 1 관통 구멍의 내부에 위치하고 있고 상기 기체의 하면에 제 2 접합층을 개재해서 접합된 다공질 부재를 구비하고 있다.
도 1은 시료 유지구의 일례를 나타내는 상면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 시료 유지구를 A-A선으로 자른 단면도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 시료 유지구 중 영역 B를 확대한 부분 단면도이다.
도 4는 시료 유지구의 다른 예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 5는 시료 유지구의 다른 예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 6은 시료 유지구의 다른 예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 7은 시료 유지구의 다른 예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 8은 시료 유지구의 다른 예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 9는 시료 유지구의 다른 예를 나타내는 부분 단면도이다.
이하, 시료 유지구(100)에 대하여 도면을 참조해서 설명한다.
도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 시료 유지구(100)는 기체(1)와 지지체(2)와 제 1 접합층(3)과 제 2 접합층(4)과 다공질 부재(5)를 구비하고 있다. 본 예에 있어서는, 시료 유지구(100)는 흡착 전극(6)을 더 구비하고 있다. 시료 유지구(100)는, 예를 들면 정전 척이다. 시료 유지구(100)는, 예를 들면, 시료 유지면(14)보다 상방에 있어서 플라스마를 발생시켜서 사용된다. 플라스마는, 예를 들면, 외부의 복수의 전극 사이에 고주파를 인가함으로써, 전극간에 위치하는 가스를 여기시킴으로써 발생시킬 수 있다.
기체(1)는 원판 형상의 부재이다. 기체(1)는 상면이 시료를 유지하는 시료 유지면(14)이다. 기체(1)는 상면의 시료 유지면(14)에 있어서, 예를 들면, 규소 웨이퍼 등의 시료를 유지한다. 기체(1)는, 예를 들면 세라믹 재료를 갖는다. 세라믹 재료로서는, 예를 들면 알루미나, 질화알루미늄, 질화규소 또는 이트리아 등의 세라믹 재료를 갖는다. 기체(1)의 치수는, 예를 들면 직경을 200∼500㎜, 두께를 2∼15㎜로 설정할 수 있다.
기체(1)를 사용해서 시료를 유지하는 방법으로서는 다양한 방법을 이용할 수 있다. 본 예의 시료 유지구(100)는 정전기력에 의해 시료를 유지한다. 그 때문에, 시료 유지구(100)는 기체(1)의 내부에 흡착 전극(6)을 구비하고 있다. 흡착 전극(6)은 2개의 전극을 갖고 있다. 2개의 전극은 일방이 전원의 정극에 접속되고, 타방이 부극에 접속된다. 2개의 전극은 각각 대략 반원판 형상이며, 반원의 현끼리가 대향하도록 기체(1)의 내부에 위치하고 있다. 이들 2개의 전극이 합쳐져서 흡착 전극(6) 전체의 외형이 원형상으로 되어 있다. 이 흡착 전극(6)의 전체에 의한 원형상의 외형의 중심은, 마찬가지로 원형상의 세라믹체의 외형의 중심과 동일하게 설정할 수 있다. 흡착 전극(6)은, 예를 들면 금속 재료를 갖는다. 금속 재료로서는, 예를 들면 백금, 텅스텐 또는 몰리브덴 등의 금속 재료를 갖는다.
지지체(2)는 기체(1)를 지지하기 위한 부재이다. 지지체(2)는, 예를 들면 원판 형상의 부재이다. 지지체(2)는, 예를 들면 금속 재료를 갖는다. 금속 재료로서는, 예를 들면 알루미늄을 사용할 수 있다. 지지체(2)와 기체(1)는 제 1 접합층(3)을 개재해서 접합되어 있다. 구체적으로는, 지지체(2)의 상면과 기체(1)의 하면이 제 1 접합층(3)에 의해 접합되어 있다. 제 1 접합층(3)으로서는, 예를 들면 수지 재료를 사용할 수 있다. 수지 재료로서는, 예를 들면 실리콘 접착제를 사용할 수 있다.
도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이, 기체(1)와 제 1 접합층(3)과 지지체(2)는 제 1 관통 구멍(7)을 갖고 있다. 제 1 관통 구멍(7)은, 예를 들면 헬륨 등의 가스를 시료 유지면(14)측에 유입시키기 위해서 형성되어 있다. 제 1 관통 구멍(7)은 지지체(2)의 하면으로부터 제 1 접합층(3)을 통과해서 기체(1)의 상면까지 관통하고 있다. 제 1 관통 구멍(7)은 기체(1) 중 적어도 일부에 있어서 지지체(2) 중 및 제 1 접합층(3) 중보다 가늘게 되어 있다. 본 예의 시료 유지구(100)에 있어서는, 제 1 관통 구멍(7)은 지지체(2)의 하면으로부터 상면, 제 1 접합층(3)의 하면으로부터 상면에 걸쳐서는 지름이 일정한 원기둥 형상이다. 또한, 제 1 관통 구멍(7)은, 기체(1) 중에 있어서는 기체(1)의 하면에 위치하는 원기둥 형상의 제 1 오목부(8) 및 제 1 오목부(8)의 저면과 기체(1)의 상면에 개구되는 원기둥 형상의 제 2 관통 구멍(9)을 갖고 있다.
다공질 부재(5)는 시료 유지면(14)보다 상방에 있어서 플라스마를 발생시켰을 때에, 플라스마가 제 1 관통 구멍(7)을 통과해서 지지체(2)측으로까지 들어가지 않도록 하기 위해서 설치되어 있다. 다공질 부재(5)로서는, 예를 들면 알루미나 등의 세라믹 재료를 사용할 수 있다. 다공질 부재(5)는 제 1 관통 구멍(7)의 내부에 위치하고 있다. 다공질 부재(5)는 기체(1)의 하면에 제 2 접합층(4)을 개재해서 접합되어 있다. 구체적으로는, 제 2 접합층(4)은 기체(1)에 있어서의 제 2 관통 구멍(9)을 막는 일이 없도록 기체(1)의 하면과 다공질 부재(5)를 접합하고 있다. 바꿔 말하면, 제 2 접합층(4)은, 예를 들면 제 2 관통 구멍(9)에 연속함과 아울러 제 2 접합층(4)의 상면과 하면에 관통하는 구멍을 갖고 있다.
다공질 부재(5)는 상면으로부터 하면으로 기체(氣體)를 흐르게 하는 것이 가능한 정도의 기공률을 갖고 있다. 그 때문에, 제 1 관통 구멍(7)의 내부에 다공질 부재(5)를 위치시킴으로써 제 1 관통 구멍(7)으로 기체를 흐르게 하면서도, 플라스마가 지지체(2)측에 도달해버릴 우려를 저감한다. 다공질 부재(5)의 기공률로서는, 예를 들면 40∼60%로 설정할 수 있다.
제 2 접합층(4)은 기체(1)의 하면에 다공질 부재(5)를 접합하기 위한 부재이다. 제 2 접합층(4)으로서는, 예를 들면 수지 재료 또는 유리 재료를 사용할 수 있다. 특히, 제 2 접합층(4)은 플라스마에 접촉될 우려가 있는 영역에 형성되기 때문에, 내플라스마성이 높은 재료를 사용해도 좋다. 구체적으로는, 산화칼슘 또는 이트리아 등을 첨가한 유리 재료를 사용할 수 있다. 또한, 불소 수지를 사용할 수도 있다.
본 예의 시료 유지구(100)에 있어서는, 다공질 부재(5)가 기체(1)의 하면에 제 2 접합층(4)을 개재해서 접합되어 있다. 이것에 의해, 다공질 부재(5)와 기체(1) 사이의 간극을 메울 수 있으므로, 다공질 부재(5)와 기체(1) 사이를 통과해서 아킹(arcing)이 생겨버릴 우려를 저감할 수 있다.
또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 기체(1) 중에 있어서의 제 1 관통 구멍(7)이 기체(1)의 하면에 위치하는 제 1 오목부(8) 및 제 1 오목부(8)의 저면과 기체(1)의 상면에 개구되는 제 2 관통 구멍(9)을 갖고 있음과 아울러, 제 1 오목부(8)의 저면에 다공질 부재(5)가 접합되어 있어도 좋다. 제 1 오목부(8)의 저면에 다공질 부재(5)를 접합함으로써, 다공질 부재(5)의 상면을 지지체(2)로부터 상방으로 멀리할 수 있다. 이것에 의해, 다공질 부재(5)의 상면과 지지체(2) 사이의 절연 거리를 길게 할 수 있다. 그 결과, 다공질 부재(5)의 상면을 통과해서 지지체(2)와 관통 구멍 사이에 아킹이 생길 우려를 저감할 수 있다.
다공질 부재(5)의 상면이 제 1 오목부(8)의 내부에 있어도 좋다. 바꿔 말하면, 다공질 부재(5)의 상면이 기체(1)의 하면보다 상방에 있어도 좋다. 이것에 의해, 다공질 부재(5)의 상면과 지지체(2) 사이의 절연 거리를 더 길게 할 수 있다. 그 결과, 아킹이 생길 우려를 더욱 저감할 수 있다.
또한, 시료 유지구(100)는 제 1 관통 구멍(7)의 내부에 위치하고 있고, 다공질 부재(5)의 하면의 일부 및 외주면의 적어도 일부를 덮음과 아울러 제 1 관통 구멍(7)을 따라 신장되는 절연성의 통 형상 부재(10)를 더 구비하고 있어도 좋다. 이것에 의해, 제 1 관통 구멍(7) 중 다공질 부재(5)의 하방에 위치하는 영역과 지지체(2) 사이에서 아킹이 생길 우려를 저감할 수 있다.
통 형상 부재(10)로서는, 예를 들면 세라믹 재료를 사용할 수 있다. 세라믹 재료로서는, 예를 들면, 알루미나 또는 질화알루미늄을 들 수 있다. 통 형상 부재(10)는 내주면에 단차를 갖고 있다. 바꿔 말하면, 통 형상 부재(10)는 상단에 있어서 내경이 넓어지는 형상을 갖고 있다. 이것에 의해, 통 형상 부재(10)와 다공질 부재(5)를 서로 끼워맞출 수 있다.
또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 통 형상 부재(10)는 하단의 내경보다 다공질 부재(5)의 하면에 접하는 면의 내경이 커도 좋다. 이것에 의해, 통 형상 부재(10)의 내측으로부터 다공질 부재(5)를 통과해서 시료 유지면(14)측으로 가스가 흐를 때에, 가스의 흐름을 스무스하게 할 수 있다. 그 결과, 다공질 부재(5) 및 통 형상 부재(10)의 장기 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 다공질 부재(5) 및 제 2 접합층(4)이, 제 1 관통 구멍(7) 중 기체(1)에 위치하는 부분과 내주면이 연속하는 제 2 오목부(11)를 갖고 있어도 좋다. 다공질 부재(5)가 제 2 오목부(11)를 가짐으로써, 제 1 관통 구멍(7) 중 기체(1)에 위치하는 부분에 연결되는 다공질 부재(5)의 표면적을 크게 할 수 있다. 그 때문에, 다공질 부재(5)로부터 제 1 관통 구멍(7) 중 기체(1)에 위치하는 부분에 대하여 스무스하게 가스를 흐르게 할 수 있다.
또한, 도 6에 나타내는 바와 같이, 기체(1)의 상면으로부터 제 2 접합층(4)을 통과해서 다공질 부재(5)까지 신장되는 제 3 오목부(12)를 더 갖고 있어도 좋다. 이것에 의해, 다공질 부재(5)로부터 시료 유지면(14)측에 대하여 가스를 흐르게 할 때에 압력을 분산할 수 있다. 그 때문에, 더 스무스하게 가스를 흐르게 할 수 있다. 제 3 오목부(12)는 1개만 형성되어 있어도 좋고, 복수 형성되어 있어도 좋다.
또한, 도 7에 나타내는 바와 같이, 통 형상 부재(10)의 상단이 다공질 부재(5)의 상면보다 상방에 있어도 좋다. 이것에 의해, 다공질 부재(5)의 상단면과 지지체(2) 사이에 통 형상 부재(10)가 위치하게 되므로, 다공질 부재(5)의 상단면을 따라 지지체(2)에 아킹하여 버릴 우려를 저감할 수 있다.
또한, 도 8에 나타내는 바와 같이, 통 형상 부재(10)와 지지체(2) 사이에 제 3 접합층(13)을 더 갖고 있어도 좋다. 제 3 접합층(13)으로서는, 예를 들면, 실리콘 수지 또는 에폭시 수지 등의 수지 재료를 사용할 수 있다. 제 3 접합층(13)을 갖고 있음으로써, 히트 사이클 하에 있어서 통 형상 부재(10)와 지지체(2) 사이에 열응력이 생겨서 통 형상 부재(10)에 위치 어긋남이 생길 우려를 저감할 수 있다.
또한, 도 9에 나타내는 바와 같이, 제 1 오목부(8)의 내부에 다공질 부재(5)의 전체가 위치하고 있어도 좋다. 바꿔 말하면, 다공질 부재(5)의 하면이 제 1 오목부(8)의 개구면보다 상방에 위치하고 있거나, 다공질 부재(5)의 하면과 제 1 오목부(8)의 개구면이 동일 평면 상에 위치하고 있어도 좋다. 이것에 의해, 다공질 부재(5)가 지지체(2)에 의한 열팽창의 영향을 받기 어렵게 된다. 그 결과, 시료 유지구(100)의 장기 신뢰성을 향상할 수 있다.
또한, 이 때, 다공질 부재(5)와 통 형상 부재(10)가 떨어져서 위치하고 있어도 좋다. 이것에 의해, 통 형상 부재(10)와 다공질 부재(5) 사이에서 열응력이 생길 우려를 저감할 수 있다. 그 결과, 시료 유지구(100)의 장기 신뢰성을 향상할 수 있다.
1 : 기체
2 : 지지체
3 : 제 1 접합층
4 : 제 2 접합층
5 : 다공질 부재
6 : 흡착 전극
7 : 제 1 관통 구멍
8 : 제 1 오목부
9 : 제 2 관통 구멍
10 : 통 형상 부재
11 : 제 2 오목부
12 : 제 3 오목부
13 : 제 3 접합층
100 : 시료 유지구

Claims (9)

  1. 세라믹스를 갖고 상면에 시료 유지면을 갖는 기체와,
    금속을 갖고 상면이 상기 기체의 하면을 덮는 지지체와,
    상기 기체의 하면 및 상기 지지체의 상면을 접합하는 제 1 접합층을 구비하고 있고,
    상기 지지체의 하면으로부터 상기 제 1 접합층을 통과해서 상기 기체의 상면까지 관통함과 아울러, 상기 기체 중의 적어도 일부에 있어서 상기 지지체 중 및 상기 제 1 접합층 중보다 가늘게 되어 있는 제 1 관통 구멍을 갖고 있고,
    상기 제 1 관통 구멍의 내부에 위치하고 있고 상기 기체의 하면에 제 2 접합층을 개재하여 접합된 다공질 부재를 구비하고 있고,
    상기 제 1 관통 구멍의 내부에 위치하고 있고, 상기 다공질 부재의 하면의 일부 및 외주면의 적어도 일부를 덮음과 아울러 상기 제 1 관통 구멍을 따라 신장되는 절연성의 통 형상 부재를 구비하고 있는 시료 유지구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기체 중에 있어서의 상기 제 1 관통 구멍이, 상기 기체의 하면에 위치하는 제 1 오목부 및 상기 제 1 오목부의 저면과 상기 기체의 상면에 개구되는 제 2 관통 구멍을 갖고 있음과 아울러, 상기 제 1 오목부의 저면에 상기 다공질 부재가 접합되어 있는 시료 유지구.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 통 형상 부재는 하단의 내경보다 상기 다공질 부재의 하면에 접하는 면의 내경이 큰 시료 유지구.
  5. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다공질 부재 및 상기 제 2 접합층이, 상기 제 1 관통 구멍 중 상기 기체에 위치하는 부분과 내주면이 연속하는 제 2 오목부를 갖는 시료 유지구.
  6. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체의 상기 상면으로부터 상기 제 2 접합층을 통과해서 상기 다공질 부재까지 신장되는 제 3 오목부를 더 갖는 시료 유지구.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 통 형상 부재의 상단이 상기 다공질 부재의 상면보다 상방에 있는 시료 유지구.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 오목부의 내부에 상기 다공질 부재의 전체가 위치하고 있는 시료 유지구.
  9. 삭제
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