KR102515262B1 - 정전척, 진공처리장치 및 기판처리방법 - Google Patents

정전척, 진공처리장치 및 기판처리방법 Download PDF

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가부시키가이샤 아루박
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Abstract

가스의 급격한 체적증가를 억제하고, 기판을 안정적으로 지지하는 정전척, 진공처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 것에 있다. 본 발명의 일 형태에 따른 정전척은 기판을 지지하는 제1 면과, 상기 제1 면과는 반대측의 제2 면을 가지는 척 플레이트를 구비한다. 척 플레이트에는 상기 기판을 상기 제1 면에서 지지했을 때, 상기 기판과 상기 제1 면 사이에서 상기 기판으로부터 방출되는 가스를 상기 기판과 상기 제1 면 사이에서 배기하는 배기로가 설치되어 있다.

Description

정전척, 진공처리장치 및 기판처리방법
본 발명은 정전척(chuck), 진공처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다.
전자부품의 제조공정에서는 전자부품의 기초재료가 되는 기판이 감압 분위기에서 스테이지에 지지되고, 성막, 에칭, 이온주입 등의 프로세스 가공이 실시된다. 프로세스 가공은 예를 들면, 기판이 정전척에 흡착된 상태에서 이루어진다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본 공개특허 공보 제2012-216774호
그러나, 정전척에 흡착된 상태에서 기판에 이온주입 등의 프로세스 가공을 실행하면, 상기 가공에 의해 기판이 따뜻해지고, 정전척과 기판 사이에 가스가 모이는 경우가 있다. 이러한 상태인 채로 정전 흡착을 해제하면, 잔류 가스의 급격한 체적증가에 의해 기판이 정전척으로부터 튀어 오르는 현상이 일어날 수 있다.
이러한 현상이 일어나면, 프로세스 가공이 무사하게 종료하더라도 그 후에 기판의 반송 불량이 생기거나, 혹은 기판에 상처가 나거나 할 가능성이 있다.
이상과 같은 사정을 감안하여, 본 발명의 목적은 상기 가스의 급격한 체적 증가를 억제하고, 기판을 안정적으로 지지하는 정전척, 진공처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 형태에 따른 정전척은 기판을 지지하는 제1 면과, 상기 제1 면과는 반대측의 제2 면을 가지는 척 플레이트를 구비한다. 척 플레이트에는 상기 기판을 상기 제1 면에서 지지했을 때, 상기 기판과 상기 제1 면 사이에서 상기 기판으로부터 방출되는 가스를 상기 기판과 상기 제1 면 사이에서 배기하는 배기로가 설치되어 있다.
이러한 정전척에 따르면, 기판을 제1 면에서 지지했을 때, 기판과 제1 면 사이에서 기판으로부터 방출되는 가스를 기판과 제1 면 사이에서 배기하는 배기로가 설치되어 있으므로, 정전 흡착이 해제되어도 급격한 가스의 체적 팽창이 억제되며, 기판의 척 플레이트로부터 튀어 오르는 것을 방지할 수 있다.
정전척에서는, 상기 배기로는 상기 제1 면에 설치된 홈과, 상기 홈에 연통하고, 상기 제1 면에서 상기 제2 면까지 관통하는 제1 관통공을 가져도 좋다.
이러한 정전척에 따르면, 배기로가 제1 면에 설치된 홈과, 홈에 연통하고, 제1 면에서 제2 면까지 관통하는 제1 관통공을 가지고 있으므로, 기판으로부터 방출되는 가스가 배기로를 통해 제2 면측으로 효율적으로 배기된다.
정전척에서는, 상기 홈은 상기 척 플레이트의 중심에서 상기 척 플레이트의 외측을 향하는 방향으로 연재하는 복수의 제1 홈부와, 상기 복수의 제1 홈부에 교차하고, 상기 척 플레이트의 상기 중심을 중심으로 환 형상으로 형성된 복수의 제2 홈부를 가져도 좋다.
이러한 정전척에 따르면, 홈이 척 플레이트의 중심에서 척 플레이트의 외측을 향해 연재하는 복수의 제1 홈부와, 환 형상으로 형성된 복수의 제2 홈부를 가지고 있으므로, 기판으로부터 방출되는 가스가 홈을 통해서 제2 면측으로 효율적으로 배기된다.
정전척에서는, 상기 배기로는 상기 제1 면에 설치된 선 형상의 제방부(堤部)와, 상기 제1 면에서 상기 제2 면까지 관통하는 제1 관통공을 가져도 좋다.
이러한 정전척에 따르면, 배기로가 제1 면에 설치된 제방부와, 제1 면에서 제2 면까지 관통하는 제1 관통공을 가지고 있으므로, 기판으로부터 방출되는 가스가 배기로를 통해서 제2 면측으로 효율적으로 배기된다.
정전척에서는, 상기 제1 면에 복수의 철부와, 상기 복수의 철부를 둘러싸는 환 형상의 철부가 설치되고, 상기 복수의 철부의 상기 제1 면으로부터의 높이가 상기 환 형상의 철부의 높이 이하로 구성되어도 좋다.
이러한 정전척에 따르면, 제1 면에 볼록한 형상의 엠보싱 가공이 실행되므로, 기판으로부터 방출되는 가스가 제1 면을 경유하여 배기로를 통해 제2 면측으로 효율적으로 배기된다. 또한, 환 형상의 철부에 의해 가스가 기판과 척 플레이트 사이로부터 누설되기 어려워진다.
정전척에서는, 상기 척 플레이트의 상기 제2 면에 대향하는 제3 면과, 상기 제3 면과 반대측의 제4 면을 가지는 척 기체를 더 구비해도 좋다. 상기 척 기체에는 상기 제3 면에서 상기 제4 면까지 관통하는 제2 관통공이 설치되고, 상기 제2 관통공이 상기 제1 관통공에 연통 가능하게 구성되어도 좋다.
이러한 정전척에 따르면, 척 플레이트의 제2 면에 대향하는 제3 면과, 제3 면과 반대측의 제4 면을 가지는 척 기체에 제3 면에서 제4 면까지 관통하는 제2 관통공이 설치되어 있으므로, 기판으로부터 방출되는 가스가 배기로를 통해서 제4 면측으로 효율적으로 배기된다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 형태에 따른 진공처리장치는 진공용기와, 상기 정전척과, 지지대와, 방착판을 구비한다. 상기 지지대는 상기 진공용기에 수용되고, 상기 정전척을 지지하는 제5 면과, 상기 제5 면과는 반대측의 제6 면을 가진다. 상기 방착판은 상기 지지대를 둘러싸며 상기 정전척이 배치되는 제1 영역과, 상기 지지대가 배치되는 제2 영역에 상기 진공용기의 내부를 구획한다. 상기 지지대에는 상기 배기로를 통해 가이드된 상기 가스를 상기 제2 영역까지 배기하는 별개의 배기로가 설치되어 있다.
이러한 진공처리장치에 따르면, 배기로에서 가이드된 가스가 제2 영역으로 배기되므로, 정전 흡착이 해제되더라도 급격한 가스의 체적 팽창이 억제되고, 기판의 척 플레이트로부터 튀어 오르는 것을 방지할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 형태에 따른 기판처리방법에서는 상기 정전척이 준비된다. 볼록한 형상의 엠보싱 가공에 의해 복수의 철부가 형성된 상기 제1 면에 상기 기판이 재치(載置)된다. 상기 제1 면에 상기 기판을 정전 흡착함으로써, 상기 제1 면에 상기 기판이 재치되었을 때, 상기 복수의 철부의 상기 제1 면으로부터의 높이 h0가 상기 높이 h0보다 낮은 높이 h1로 조정된다. 상기 기판에 프로세스 가공이 실시된다. 상기 정전 흡착을 완화함으로써, 상기 프로세스 가공 중에 나온 상기 가스가 상기 기판과 상기 제1 면 사이로부터 배기된다.
이러한 기판처리방법에 따르면, 기판을 제1 면에서 지지했을 때, 기판과 제1 면 사이에서 기판으로부터 방출되는 가스를 기판과 제1 면 사이에서 배기하는 배기로가 설치되어 있으므로, 정전 흡착이 해제되어도 급격한 가스의 체적 팽창이 억제되고, 기판의 척 플레이트로부터 튀어 오르는 것을 방지할 수 있다.
이상 서술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 상기 가스의 급격한 체적 증가를 억제하고 기판을 안정적으로 지지하는 정전척, 진공처리장치 및 기판처리방법이 제공된다.
도 1의 도 (a)는 본 실시형태의 정전척의 모식적 평면도이다. 도 (b)는 도 (a)의 A-A＇선에 따른 모식적 단면도이다.
도 2의 도 (a)는 도 1의 (b)의 파선 a1으로 둘러싸는 영역의 모식적 단면도이다. 도 (b)는 도 1의 (b)의 파선 a2로 둘러싸는 영역의 모식적 단면도이다.
도 3은 본 실시형태의 진공처리장치의 모식적 단면도이다.
도 4는, 이온주입장치의 블록 구성도이다.
도 5의 도 (a), (b)는 정전척의 작용의 일례를 설명하는 모식적 단면도이다.
도 6은 기판처리방법의 일례를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 7은 본 실시형태의 변형예에 따른 정전척의 모식적 평면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 설명한다. 각 도면에는 XYZ축 좌표가 도입되는 경우가 있다. 예를 들면, X축 방향 또는 Y축 방향은 척 플레이트(10)의 면내(面內) 방향이며, Z축 방향은 척 플레이트(10)의 면내 방향에 대해서 직교하는 방향이다. 또한, 동일한 부재 또는 동일한 기능을 가지는 부재에는 동일한 부호를 부여하는 경우가 있고, 그 부재를 설명한 후에는 적절히 설명을 생략하는 경우가 있다.
도 1의 (a)는 본 실시형태의 정전척의 모식적 평면도이다. 도 1의 (b)는 도 1의 (a)의 A-A＇선에 따른 모식적 단면도이다. 도 2의 (a)는 도 1의 (b)의 파선 a1으로 둘러싸는 영역의 모식적 단면도이다. 도 2의 (b)는 도 1의 (b)의 파선 a2로 둘러싸는 영역의 모식적 단면도이다.
도 1의 (a)에는 정전척(1)의 평면을 나타내기 위해서 기판(90)이 도시되어 있지 않다. 도 1의 (b) 내지 도 2의 (b)에는 정전척(1)에 기판(90)이 재치된 상태를 나타낸다.
정전척(1)은 예를 들면, 진공용기 내에서 처리되는 기판(90)을 흡착 유지하는 정전척이다. 정전척(1)은 척 플레이트(10)와, 척 기체(20)를 구비한다. 기판(90)은 예를 들면, 반도체 웨이퍼이다.
척 플레이트(10)는 기판(90)을 지지하는 상면(10u)(제1 면)과, 상면(10u)과는 반대측의 하면(10d)(제2 면)을 가진다. 척 플레이트(10)의 평면 형상은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 원형이다. 척 플레이트(10)는 탄성체이며, 예를 들면, 유전체 수지(예를 들면, 실리콘)로 구성되어 있다.
척 플레이트(10)는 그 상면(10u) 및 내부에 배기로(100)를 가진다. 기판(90)이 상면(10u)에 지지된 경우, 기판(90)과 상면(10u) 사이에서 기판(90)으로부터 방출되는 가스는 배기로(100)에 의해 기판(90)과 상면(10u) 사이로부터 배기된다.
배기로(100)는 척 플레이트(10)의 상면(10u)에 설치된 홈(110)과, 홈(110)에 연통하는 관통공(120)(제1 관통공)을 가진다.
홈(110)은 복수의 홈부(111)(제1 홈부)와, 복수의 홈부(111)에 교차하는 복수의 홈부(112a, 112b, 112c)(제2 홈부)를 가진다. 홈(110)의 평면 형상은 도시된 예에 한정되지 않는다.
복수의 홈부(111)는 척 플레이트(10)의 중심에서 척 플레이트(10)의 외측을 향해 방사 형상으로 연재한다. 복수의 홈부(111)는 척 플레이트(10)의 중심을 중심으로, 예를 들면, 등간격으로 나란하다. 복수의 홈부(111) 각각은 척 플레이트(10)의 중심 부근에 배치된 관통공(120)과, 척 플레이트(10)의 외주 부근에 배치된 관통공(120)에 연통된다. 더욱이, 복수의 홈부(111)의 각각은 홈부(112b)를 횡단하여 홈부(112b)에 연통한다.
복수의 홈부(112a, 112b, 112c)의 각각은 척 플레이트(10)의 중심을 중심으로 환 형상으로 형성되어 있다. 복수의 홈부(112a, 112b, 112c)에서, 홈부(112a)는 척 플레이트(10)의 중심 부근에 배치되고, 홈부(112c)는 척 플레이트(10)의 외주 부근에 배치된다. 홈부(112b)는 홈부(112a)와 홈부(112c) 사이에 배치된다.
홈부(112a)는 척 플레이트(10)의 중심 부근에 배치된 복수의 관통공(120)에 연통한다. 홈부(112c)는 척 플레이트(10)의 외주 부근에 배치된 복수의 관통공(120)에 연통한다. 홈부(112b)는 복수의 홈부(111)에 연통한다.
척 플레이트(10)의 상면(10u)의 적어도 일부, 예를 들면, 전역에는 볼록한 형상의 엠보싱 가공이 실행된다(도 2의 (b)). 도 1의 (a)에는 상면(10u)에 엠보싱 가공이 실행된 영역(10E)이 파선으로 나타난다. 이 엠보싱 가공에 의해 상면(10u)에는 복수의 철부(113)가 형성된다. 복수의 철부(113)의 각각에서의 상면은 위에 볼록한 곡면으로 되어 있다. 복수의 철부(113)의 상면(10u)에서의 높이(h)는 홈부(111)의 상면(10u)에서의 깊이보다 낮게 구성되어 있다.
예를 들면, 척 플레이트(10)에 기판(90)이 지지되지 않은 경우, 철부(113)의 높이(h)는 30μm 이상 150μm 이하이다. 복수의 철부(113)의 피치는 100μm 이상 500μm 이하이다. 이 높이(h)는 척 플레이트(10)가 탄성체이므로, 척 플레이트(10)가 기판(90)을 흡인하는 흡인력에 의해 변화한다. 예를 들면, 흡인력이 증가함에 따라 철부(113, 113e)가 줄어들고, 높이(h)가 작아지게 된다.
또한, 기판(90)이 상면(10u)에 지지될 때, 척 플레이트(10)의 평면 내에서 인접하는 철부(113)의 골부(谷部)(114)는 홈부(111, 112a, 112b, 112c)의 어느 하나에 연통한다.
또한, 척 플레이트(10)의 외주에는 기판(90)에 접하는 철부(113e)가 형성되어 있다. 철부(113e)의 높이는 철부(113)의 높이와 동일하다. 철부(113e)를 Z축 방향으로 상면에서 본(上面視) 경우, 원환 형상으로 되어 있다. 즉, 복수의 철부(113)는 철부(113e)에 의해 둘러싸여 있다. 복수의 철부(113)의 상면(10u)으로부터의 높이는 환 형상의 철부(113e)의 상면(10u)으로부터의 높이 이하로 구성되어 있다. 다시 말해, 척 플레이트(10)에 기판(90)이 지지될 때, 철부(113)와 골부(114)에 의해 구성되는 공간은 기판(90)과 철부(113e)에 의해 쉴드된다.
관통공(120)은 상면(10u)에서 하면(10d)까지 관통한다. 복수의 관통공(120)은 척 플레이트(10)의 중심에서 척 플레이트(10)의 외측을 향해 열(列) 형상으로 나란하다. 또한, 복수의 관통공(120)은 척 플레이트(10)의 중심을 중심으로, 예를 들면, 등간격으로 나란하다. 예를 들면, 복수의 관통공(120)은 척 플레이트(10)의 중심을 중심으로 60도 간격으로 배치되어 있다.
척 기체(20)는 척 플레이트(10)의 하면(10d)에 대향하는 상면(20u)(제3 면)과, 상면(20u)과 반대측의 하면(20d)(제4 면)을 가진다. 이 상면(20u)과 척 플레이트(10)의 하면(10d)은 접착제층(80)에 의해 접합된다. 척 기체(20)의 평면 형상은 예를 들면, 원형이다. 척 기체(20)의 외경은 척 플레이트(10)의 외경과 동일해도 좋고, 척 플레이트(10)의 외경보다 커도 좋다. 척 기체(20)의 상면(20u)은 예를 들면, 평탄면이다.
척 기체(20)는 상면(20u)에서 하면(20d)까지 관통하는 관통공(220)(제2 관통공)을 가진다. 척 플레이트(10)가 척 기체(20)에 고정되었을 때, 관통공(220)은 관통공(120)에 연통한다. 관통공(220)은 나사가 배치되는 나사공으로서도 기능한다. 척 기체(20)는 예를 들면, 알루미늄, 스테인리스강 등으로 구성되어 있다.
정전척(1)에서의 배기로(100)는 척 플레이트(10)에 설치된 홈(110) 및 관통공(120)과, 척 기체(20)에 설치된 관통공(220)에 의해 구성된다. 복수의 관통공(220)의 각각이 척 기체(20)의 상면(20u)에서 하면(20d)까지 관통할 필요는 없고, 예를 들면, 복수의 관통공(220)의 적어도 2개가 합류하여 하면(20d)까지 뚫리는 통로가 척 기체(20)의 내부에 설치되어도 좋다.
또한, 척 기체(20)의 상면(20u)에는 상면(20u)의 면내 방향으로 나란한 전극(40, 41)이 설치되어 있다. 전극(40, 41)과 척 기체(20) 사이에는 절연층(81)이 설치되고, 전극(40, 41)과 척 기체(20)는 절연이 유지된다. 전극(40)과 전극(41) 사이에는 외부에 설치된 전원(42)에 의해, 예를 들면, 직류 전압이 인가된다. 이로 인해, 척 플레이트(10)의 상면(10u)에서는 기판(90)을 흡인하는 정전력이 생겨 상면(10u)에 기판(90)이 흡착 유지된다. 또한, 척 기체(20)에는 기판(90)의 온도를 조절하는 온조기구(溫調機構)가 설치되어도 좋다.
도 3은 본 실시형태의 진공처리장치의 모식적 단면도이다. 도 3에는 정전척(1)이 진공용기 내에서 지지대에 장착된 모습이 예시되어 있다.
진공처리장치(5)는 진공용기(51)와, 정전척(1)과, 지지대(50)와, 방착판(52), 배기기구(55)와, 반송기구(60)를 구비한다.
진공용기(51)는 감압상태가 유지 가능한 진공용기이며, 정전척(1), 지지대(50), 및 방착판(52)을 수용한다.
지지대(50)는 정전척(1)을 지지하는 상면(50u)(제5 면)과, 상면(50u)과는 반대측 하면(50d)(제6 면)과, 상면(50u)과 하면(50d)에 연속하는 측면(50w)을 가진다. 지지대(50)에는 기판(90) 온도를 조절하는 온조기구가 설치되어도 좋다.
정전척(1)은 척 기체(20)의 관통공(220)에 배치된 나사(30)에 의해 지지대(50)에 고정된다.
나사(30)는 이른바, 공기 빼기(氣拔) 나사이다. 예를 들면, 나사(30)에는 그 중심선을 따라 나사(30)를 관통하는 관통공(320)이 설치되어 있다. 이 관통공(320)도 배기로(100)의 일부로서 기능한다.
방착판(52)은 진공용기(51) 내에서 지지대(50)를 둘러싼다. 방착판(52)의 배치에 따라 진공용기(51)의 내부는 정전척(1)이 배치되는 제1 영역(S1)(상부 공간)과, 지지대(50)가 배치되는 제2 영역(S2)(하부 공간)으로 구획된다.
지지대(50)에는 상면(50u)에서 하면(50d)까지, 또는 상면(50u)에서 측면(50w)까지 관통하고, 배기로(100)에 연통하는 관통공(520)이 설치되어 있다. 지지대(50)에 별개의 배기로로써도 관통공(520)이 설치됨으로써, 정전척(1)의 배기로(100)를 통해서 가이드된 방출가스는 제2 영역(S2)까지 배기된다.
반송기구(60)는 예를 들면, 반송 암이며, 기판(90)의 외주를 걸고(係止), 기판(90)을 정전척(1)에서 상승시키거나 정전척(1)을 향해 하강시키거나 한다. 또한, 반송기구(60)는 정전척(1)에서 상승시킨 기판(90)을 진공용기(10)에서 반출하거나, 혹은 기판(90)을 진공용기(10)로 반입시키거나 할 수 있다. 또한, 기판(90)의 승강에 대해서는 이른바, 밀어 올리기 핀(押上 pin)을 이용하여도 좋다.
또한, 진공처리장치(5)에는 지지대(50)를 회전시키는 회전기구, 지지대(50)를 상하로 승강시키는 승강기구 등이 설치되어도 좋다. 또한, 진공처리장치(5)에는 배기기구(55) 이외에 제1 영역(S1)을 배기하는 배기기구를 설치해도 좋다.
진공처리장치(5)는 예를 들면, 스퍼터링, 화학기상 성장법, 이온주입 등에 적용된다. 본 실시형태에서는 일례로, 진공처리장치(5)가 이온주입장치의 엔드 스테이션에 적용되는 예를 나타낸다.
도 4는 이온주입장치의 블록 구성도이다.
이온주입장치(1000)는 이온원(1001)과, 질량 분리기(1002)와, 질량 분리 슬릿(1003)과, 가속관(1004)과, 4중극 렌즈(1005)와, 주사기(1006)와, 평행화 장치(1007)와, 엔드 스테이션인 진공처리장치(5)를 구비한다.
이온원(1001)은 이온을 생성한다. 질량 분리기(1002)는 이온, 전자 등의 하전 입자가 자기장 또는 전기장 중에서 편향되는 성질을 이용하여 자기장 혹은 전기장, 또는 그 쌍방을 발생하고, 기판(90) 중에 주입하고 싶은 이온종을 특정한다. 가속관(1004)은 질량 분리 슬릿(1003)을 통과한 소망하는 이온종을 가속 또는 감속한다. 가속관(1004)은 복수의 전극대에 고전압을 인가하고, 정전계 작용에 의해 이온을 소망하는 주입 에너지에 가속 또는 감속한다. 4중극 렌즈(1005)는 가속관(1004)을 통과한 이온의 빔 형상을 조정한다.
주사기(1006)는 4중극 렌즈(1005)를 통과한 빔 형상의 이온(C)의 진행 방향과 직교하는 방향으로 일정한 외부 전계를 발생하고, 이 전계의 극성이나 강도를 변화시킴으로써 이온의 편향각도를 제어한다. 주사기(1006)는 평행화 장치(1007)의 입력단을 향해 소정 방향으로 이온빔을 주사한다. 평행화 장치(1007)는 이온빔의 확장를 억제하고 1축 방향으로 주사된 기판(90) 표면에 입사하는 이온빔을 형성한다. 평행화 장치(1007)는 이온빔을 1개의 축 방향으로 주사하는 빔 주사부로서 기능한다. 진공처리장치(5)에 수용된 기판(90)에는 이온빔이 조사된다.
본 실시형태에 따른 정전척(1)의 작용에 대해 설명한다.
도 5의 (a), (b)는 정전척의 작용의 일례를 설명하는 모식적 단면도이다.
기판(90)의 표면에는 소자를 형성하기 위해 웨이퍼 프로세스가 실시된다. 더욱이, 웨이퍼 프로세스의 일환으로서 기판(90)의 이면에 이온주입이 실행되는 경우가 있다. 본 실시형태에서는 이면으로의 이온주입을 상정하고, 척 플레이트(10)에 지지되는 측의 기판면을 기판(90)의 표면, 그 반대측 면을 기판(90)의 이면으로 한다.
이 경우, 소자가 형성된 기판(90)의 표면은 척 플레이트(10)에 접촉 지시되므로, 기판(90)의 표면에는 레지스터의 보호층(91)이 도포된다(도 5의 (a)).
이 상태에서 기판(90)의 이면에 이온주입이 실행되면, 이온 조사에 의해 기판(90)이 따뜻해지고, 보호층(91)에서 예를 들면, 수증기, 탄화가스 등의 가스가 방출된다.
여기서, 만일 정전척(1)에 배기로(100), 철부(113, 113e)가 설치되지 않은 경우에 일어날 수 있는 현상에 대해서 생각해 본다.
이 경우, 기판(90)은 정전 흡착에 의해 척 플레이트(10)에 강고하게 눌린다. 더욱이, 방출가스에서는 배기로(100) 같은 빠져나갈 구멍이 없다. 따라서, 이온주입에 의해 보호층(91)에서 발생한 가스는 기판(90)과 척 플레이트(10) 사이에 잔류하기 쉬워진다.
이 상태인 채로, 이온주입의 완료 후에 기판(90)의 정전 흡착을 해제하면, 기판(90)과 척 플레이트(10) 사이에 쌓인 방출가스가 급격하게 팽창하고, 기판(90)이 척 플레이트(10)에서 튀어 오르는 현상이 일어날 수 있다. 이 결과, 이온주입이 무사하게 종료하였다 하더라도, 그 후에 기판(90)의 반송불량이 생기거나 혹은 기판(90) 표면에 상처가 나거나 할 가능성이 있다.
더욱이, 이온주입 중에 기판(90)과 척 플레이트(10) 사이에 쌓인 방출가스가 제1 영역(S1)으로 누설되기 시작한 경우에는 이온빔이 방출가스에 노출된다. 이로 인해, 이온빔의 방향이 바뀌거나, 이온이 중화되거나, 이온빔의 에너지가 감소하거나 한다.
이에 대해, 도 5의 (a)에는 본 실시형태의 정전척(1)을 이용한 경우의 작용을 나타낸다.
상술한 바와 같이, 기판(90)의 이면에 이온주입이 실행되면, 이면으로의 이온 조사에 기판(90)이 따뜻해지고, 보호층(91)에서는 가스가 방출한다. 단, 정전척(1)을 이용한 경우에는 정전흡착 시에는 척 플레이트(10) 외주에 설치된 철부(113e)에 의해 척 플레이트(10)와 기판(90) 사이가 봉지된다. 이로 인해, 방출가스는 기판(90)과 척 플레이트(10) 사이로부터 누설되기 어려워진다.
한편, 누설되지 않은 채로 방출가스가 척 플레이트(10)와 기판(90) 사이에 쌓였다 하더라도, 척 플레이트(10)의 상면(10u)에는 복수의 철부(113)가 이간하여 나란하다. 이 때문에, 방출가스는 인접하는 철부(113) 사이의 골부(114)를 통해 홈부(111, 112a~112c)를 경유하고, 관통공(120)을 통해 척 플레이트(10)의 하면(10d)측으로 흘러 들어간다.
더욱이, 관통공(120)은 척 기체(20)의 관통공(220)에 연통한다. 이로 인해, 방출가스는 척 기체(20)의 상면(20u)에서 하면(20d)을 향해 효율적으로 배기된다. 이 방출가스의 흐름이 도 5의 (a)에서는 간단하게 화살표(G)로 나타내고 있다.
또한, 정전척(1)이 지지대(50)에 장착되어도 척 기체(20)의 관통공(220)이 지지대(50)의 관통공(520)에 연통하며, 나사(30)에는 관통공(320)이 설치되어 있으므로, 방출가스는 관통공(320), 관통공(520)을 경유하여 지지대(50)의 상면(50u)에서 하면(50d)을 향해 효율적으로 배기된다(도 5의 (b)).
특히, 기판(90)과 지지대(50)의 하면(50d)은 방착판(52)에 의해 구분된다. 또한, 제2 영역(S2)은 배기기구(55)에 의해 진공된다. 이 때문에, 제2 영역(S2)으로 방출된 가스는 제2 영역(S2)에서 배기기구(55)에 의해 배기된다. 이로 인해, 방출가스는 제1 영역(S1)까지 누설되기 어려워진다.
이와 같이, 본 실시형태에 따르면, 이온주입공정이 종료하여 정전 흡착이 해제되더라도, 기판(90)과 척 플레이트(10) 사이에는 가스가 잔류하기 어려워진다. 이로 인해, 방출가스의 급격한 체적 팽창에 의해 기판(90)이 척 플레이트(10)에서 튀어 오르는 현상이 회피된다. 또한, 방출가스가 제1 영역(S1)으로 누설되기 어려워지므로, 이온빔의 방향이 바뀌거나, 이온이 중화되거나, 이온빔의 에너지가 감소하거나 하는 것이 없어진다.
또한, 이온주입에 의해 보호층(91)에서 방출된 가스는 자연스럽게 배기로(100)를 통해 진공용기(51) 밖으로 배기되므로, 보호층(91)의 탈가스 처리(아닐 처리)가 불필요하게 된다. 즉, 정전척(1)을 이용하면, 웨이퍼 프로세스의 생산성이 향상된다.
또한, 기판(90)과 척 플레이트(10) 사에서의 가스 팽창에 의한 기판(90)의 정전척(1)에서의 벗어남과 방출가스의 배기를 보다 확실히 수행하기 위해서는 아래와 같은 처리방법을 적용해도 좋다.
도 6의 (a) 내지 도 6의 (d)는 기판처리방법의 일례를 나타내는 모식적 단면도이다.
예를 들면, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 정전척(1)이 준비되고, 그 상면(10u)에 기판(90)이 재치된다. 이 상태에서의 철부(113)의 높이를 h0로 한다.
이어서, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 상면(10u)에 기판(90)이 정전 흡착된다. 이로 인해, 철부(113, 113e)가 무너져 철부(113)의 높이가 높이 h0보다 낮은 높이 h1로 조정된다. 이 때의 정전 흡착력은 기판(90)에 프로세스 가공이 실시되더라도, 확실히 기판(90)이 척 플레이트(10)에서 떨어지지 않을 정도로 조정된다.
이어서, 도 6의 (c)에 나타내는 바와 같이, 기판(90)에 이온주입 등의 프로세스 가공이 실시된다. 이 때, 보호층(91)에서는 가스(G)가 방출된다. 방출가스(G)는 배기로(100), 관통공(520)을 경유하여 제2 영역(S2)까지 배기된다. 단, 철부(113)의 높이가 높이 h0보다 낮은 높이 h1가 되어 있으므로, 골부(114)의 컨덕턴스가 상대적으로 낮아진다.
이 때문에, 기판(90)과 척 플레이트(10) 사이에는 프로세스 가공 중에 약간의 가스(G)가 잔류할 가능성이 있다. 이 상태에서 정전 흡착을 해제하면, 잔류 가스의 급격한 체적 팽창에 의해 기판(90)이 척 플레이트(10)에서 뛰어오를 가능성이 있다.
이를 회피하기 위해서 프로세스 가공 종료 후, 정전 흡착을 돌연 해제하지 않고, 정전 흡착을 완화하면서 방출가스(G)를 기판(90)과 척 플레이트(10)의 상면(10u) 사이에서 배기한다.
예를 들면, 도 6의 (d)에 나타내는 바와 같이, 정전 흡착을 높이가 h1일 때보다 약하게 조정하고, 높이를 h2(h1≤h2≤h0)가 되도록 조정한다. 높이 h1에서 h2는 연속적으로 바꾸어도 좋고, 단계적으로 바꾸어도 좋다.
이로 인해, 골부(114)의 용량은 높이가 h1일 때보다 상승하여 골부(114)의 컨덕턴스가 상승한다. 이 결과, 프로세스 가공 중에 나온 가스(G)는 기판(90)과 척 플레이트(10)의 상면(10u) 사이에서 확실히 배기된다. 이 후, 정전 흡착을 해제하여 기판(90)을 반송기구(60)에 의해 반송한다.
또는 도 6의 (c)에 예시하는 이온주입이 완료되면, 정전 흡착을 연속적 또는 단계적으로 완화하고, 높이가 h0 또는 h0에 가까워질 때까지 정전 흡착을 해제해도 좋다.
이러한 기판처리방법에 따르면, 정전 흡착이 해제되어도 급격한 방출가스에 의한 체적 팽창이 억제되며, 기판(90)의 척 플레이트(10)에서의 튀어 오르는 것을 방지할 수 있다.
(변형예)
도 7은 본 실시형태의 변형예에 따른 정전척의 모식적 평면도이다.
정전척(2)에서는 배기로(100)가 상면(10u)에 설치된 선 형상의 제방부(130)와, 관통공(120)을 가진다.
제방부(130)는 복수의 제방부(131)(제1 제방부)와, 복수의 제방부(132a, 132b, 132c)(제2 제방부)를 가진다. 복수의 제방부(131)(제1 제방부)의 각각은 척 플레이트(10) 중심에서 척 플레이트(10)의 외측을 향하는 방향으로 연재한다. 복수의 제방부(132a, 132b, 132c)는 복수의 제방부(131)에 교차하고, 척 플레이트(10)의 중심을 중심으로 환 형상으로 형성되어 있다. 복수의 제방부(131) 및 복수의 제방부(132a, 132b, 132c)의 상면(10u)으로부터의 높이는 철부(113e)의 높이 이하로 구성된다.
이러한 구성에서도 방출가스(G)는 기판(90)과 척 플레이트(10) 사이를 뚫고 어느 하나의 관통공(120)까지 도달한다. 그리고, 방출가스(G)는 관통공(120)을 통해 기판(90)과 척 플레이트(10) 사이에서 배기된다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시형태에만 한정되는 것은 아니며, 각 종 변경을 더할 수 있음은 물론이다. 각 실시형태는 독립적인 형태로 한정되지 않고, 기술적으로 가능한 한 복합할 수 있다.
1, 2: 정전척
1a, 2a: 파선
5: 진공처리장치
10: 척 플레이트
100: 배기로
10E: 영역
10d, 20d, 50d: 하면
10u, 20u, 50u: 상면
110: 홈
111, 112a, 112b, 112c: 홈부
113, 113e: 철부
114: 골부
120, 220, 320, 520: 관통공
130, 131, 132a, 132b, 132c: 제방부
20: 척 기체
30: 나사
40, 41: 전극
42: 전원
50: 지지대
50w: 측면
51: 진공용기
52: 방착판
55: 배기기구
60: 반송기구
80: 접착제층
81: 절연층
90: 기판
91: 보호층
1000: 이온주입장치
1001: 이온원
1002: 질량 분리기
1003: 질량 분리 슬릿
1004: 가속관
1005: 4중극 렌즈
1006: 주사기
1007: 평행화 장치

Claims (8)

  1. 기판을 지지하는 제1 면과, 상기 제1 면과는 반대측의 제2 면을 가지며, 탄성체로 구성된 척 플레이트를 구비하고, 상기 기판을 상기 제1 면에서 지지했을 때 상기 기판과 상기 제1 면 사이에서 상기 기판으로부터 방출되는 가스를 상기 기판과 상기 제1 면 사이에서 배기하는 배기로가 설치되고,
    상기 제1 면에, 복수의 철부와, 상기 복수의 철부를 둘러싸는 환 형상의 철부가 설치되고,
    상기 복수의 철부의 상기 제1 면으로부터의 높이가 상기 환 형상의 철부의 높이 이하로 구성되고,
    상기 복수의 철부가 형성된 상기 제1 면에 상기 기판을 재치하고, 상기 제1 면에 상기 기판을 정전 흡착함으로써, 상기 제1 면에 상기 기판이 재치되었을 때의 상기 복수의 철부의 상기 제1 면으로부터의 높이 h0를 상기 높이 h0보다 낮은 높이 h1로 조정할 수 있는 정전척.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배기로는,
    상기 제1 면에 설치된 홈과,
    상기 홈에 연통하고, 상기 제1 면에서 상기 제2 면까지 관통하는 제1 관통공,
    을 가지는 정전척.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 홈은,
    상기 척 플레이트의 중심에서 상기 척 플레이트의 외측을 향하는 방향으로 연재하는 복수의 제1 홈부와,
    상기 복수의 제1 홈부에 교차하고, 상기 척 플레이트의 상기 중심을 중심으로 환 형상으로 형성된 복수의 제2 홈부,
    를 가지는 정전척.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배기로는,
    상기 제1 면에 설치된 선 형상의 제방부와,
    상기 제1 면에서 상기 제2 면까지 관통하는 제1 관통공,
    을 가지는 정전척.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 척 플레이트의 상기 제2 면에 대향하는 제3 면과, 상기 제3 면과 반대측의 제4 면을 가지는 척 기체를 더 구비하고,
    상기 척 기체에는 상기 제3 면에서 상기 제4 면까지 관통하는 제2 관통공이 설치되고, 상기 제2 관통공이 상기 제1 관통공에 연통 가능하게 구성된,
    정전척.
  6. 진공용기와,
    상기 진공용기에 수용되어 기판을 지지하는 제1 면과, 상기 제1 면과는 반대측의 제2 면을 가지며, 탄성체로 구성된 척 플레이트를 구비하고, 상기 기판을 상기 제1 면에서 지지했을 때, 상기 기판과 상기 제1 면 사이에서 상기 기판으로부터 방출되는 가스를 상기 기판과 상기 제1 면 사이에서 배기하는 배기로가 설치되고, 상기 제1 면에, 복수의 철부와, 상기 복수의 철부를 둘러싸는 환 형상의 철부가 설치되고,
    상기 복수의 철부의 상기 제1 면으로부터의 높이가 상기 환 형상의 철부의 높이 이하로 구성되고,
    상기 복수의 철부가 형성된 상기 제1 면에 상기 기판을 재치하고, 상기 제1 면에 상기 기판을 정전 흡착함으로써, 상기 제1 면에 상기 기판이 재치되었을 때의 상기 복수의 철부의 상기 제1 면으로부터의 높이 h0를 상기 높이 h0보다 낮은 높이 h1로 조정할 수 있는 정전척과,
    상기 진공용기에 수용되어 상기 정전척을 지지하는 제5 면과, 상기 제5 면과는 반대측의 제6 면을 가지는 지지대와,
    상기 지지대를 둘러싸고, 상기 정전척이 배치되는 제1 영역과, 상기 지지대가 배치되는 제2 영역에 상기 진공용기의 내부를 구획하는 방착판,
    을 구비하고,
    상기 지지대에는 상기 배기로를 통해 가이드된 상기 가스를 상기 제2 영역까지 배기하는 다른 배기로가 설치되어 있는 진공처리장치.
  7. 기판을 지지하는 제1 면과, 상기 제1 면과는 반대측의 제2 면을 가지며, 탄성체로 구성된 척 플레이트를 구비하고, 상기 기판을 상기 제1 면에서 지지했을 때, 상기 기판과 상기 제1 면 사이에서 상기 기판으로부터 방출되는 가스를 상기 기판과 상기 제1 면 사이에서 배기하는 배기로가 상기 척 플레이트에 설치된 정전척을 준비하고,
    볼록한 형상의 엠보싱 가공에 의해 복수의 철부가 형성된 상기 제1 면에 상기 기판을 재치하고,
    상기 제1 면에 상기 기판을 정전 흡착함으로써, 상기 제1 면에 상기 기판이 재치되었을 때의 상기 복수의 철부의 상기 제1 면으로부터의 높이 h0를 상기 높이 h0보다 낮은 높이 h1로 조정하고,
    상기 기판에 프로세스 가공을 실시하고,
    상기 정전 흡착을 완화함으로써, 상기 프로세스 가공 중에 나온 상기 가스를 상기 기판과 상기 제1 면 사이에서 배기하는,
    기판처리방법.
  8. 삭제
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