KR102540912B1 - 정전 척 장치 - Google Patents

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신이치 마에타
게이스케 마에다
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스미토모 오사카 세멘토 가부시키가이샤
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Abstract

정전 척부와, 온도 조절용 베이스부를 구비하고, 상기 정전 척부는, 한쪽의 면이, 판 형상 시료를 재치하는 재치면인 세라믹 플레이트와, 상기 세라믹 플레이트의 상기 재치면과는 다른 쪽의 면측에 마련된 정전 흡착용 전극을 가지며, 상기 온도 조절용 베이스부는, 상기 정전 흡착용 전극의 상기 세라믹 플레이트 측과는 다른 쪽의 면측에 배치되어, 상기 정전 척부를 냉각시키는 베이스부이고, 상기 세라믹 플레이트는, 상기 온도 조절용 베이스부 측으로 연장되며, 또한 상기 정전 흡착용 전극의 주연을 감싸는, 제방부를 갖고, 상기 온도 조절용 베이스부는, 상기 제방부의 선단부를 수용하는 홈부를 가지며, 상기 홈부와 상기 제방부의 사이에는, 수지 재료로 이루어지는 충전부가 충전된, 정전 척 장치.

Description

정전 척 장치
본 발명은, 정전 척 장치에 관한 것이다.
본원은, 2015년 8월 27일에, 일본에 출원된 특허 출원 2015-168230호에 근거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래, 반도체 제조 장치에 있어서는, 웨이퍼나 유리 기판 등의 판 형상 시료를, 시료대에 간단하게 장착하여 고정하는 장치로서, 정전 흡착 기구를 이용한 정전 척 장치가 사용되고 있다. 정전 척 장치의 구성으로서는, 전극이 유전체에 매설된 구조를 갖는 흡착판과, 접착제를 통하여 흡착판을 지지하는 지지체를 갖는 구성이 알려져 있다. 이와 같은 정전 척 장치에서는, 반도체 제조의 공정에 이용되는 플라즈마 등에 의하여, 상기 접착제가 에칭되어, 정전 척 장치의 성능에 영향을 미치는 경우가 있었다. 이로 인하여, 특허문헌 1에 기재된 정전 척 장치에서는, 흡착판에 단차 형상을 마련하여, 접착제의 경로를 길게 함으로써, 흡착층의 소실까지의 시간을 지연시키고 있다.
일본 공개특허공보 2007-110023호
그러나, 특허문헌 1에 기재되는 바와 같은, 흡착판에 단차 형상을 형성하는 경우에는, 접착제의 경로를 길게 하는 효과가 불충분하여, 정전 척 장치의 수명을 충분히 길게 할 수 없었다.
본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 장수명화가 가능한 정전 척 장치의 제공을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 이하의 장치를 제공한다.
즉, 본 발명의 제1 양태의 정전 척 장치는 이하의 장치이다.
정전 척부와, 온도 조절용 베이스부를 구비하고,
상기 정전 척부는, 한쪽의 면이 판 형상 시료를 재치하는 재치면인 세라믹 플레이트와, 상기 세라믹 플레이트의 상기 재치면과는 다른 쪽의 면측에 마련된 정전 흡착용 전극을 가지며,
상기 온도 조절용 베이스부는, 상기 정전 흡착용 전극의 상기 세라믹 플레이트 측과는 다른 쪽의 면측에 배치되어, 상기 정전 척부를 냉각시키는 베이스부이고,
상기 세라믹 플레이트는, 상기 온도 조절용 베이스부 측으로 연장되며, 또한 상기 정전 흡착용 전극의 주연을 감싸는, 제방부를 갖고,
상기 온도 조절용 베이스부는, 상기 제방부의 선단부를 수용하는 홈부를 가지며,
상기 홈부와 상기 제방부의 사이에는, 수지 재료로 이루어지는 충전부가 충전되어 있는, 정전 척 장치.
상기 제1 양태의 정전 척 장치는 이하의 특징을 바람직하게 포함한다. 이들 특징은 서로 조합해도 된다.
상기 제방부가 폐환 형상을 갖고, 상기 홈부가 상기 제방부와 대응하는 폐환 형상의 홈이다.
상기 제방부에는, 상기 온도 조절용 베이스부 측의 선단부를 향함에 따라 제방부의 폭이 단계적으로 얇아지는 제방부 측 단차가 마련되고, 상기 홈부에는, 상기 제방부 측 단차에 대응하여 바닥측을 향하여 폭이 좁아지는 홈부 측 단차가 마련되어 있다.
상기 제방부의 상기 온도 조절용 베이스부 측의 선단부에 모따기가 실시되어 있다.
상기 충전부의 외부로 노출되는 부분이, O링으로 덮여 있다.
상기 정전 척부와 상기 온도 조절용 베이스부를 접착하는 접착층을 더 구비하고, 상기 접착층은, 상기 충전부와, 상기 정전 흡착용 전극과 상기 온도 조절용 베이스부의 사이에 위치하는 개재부를 갖는다.
상기 접착층이, 제1 수지 재료로 이루어지는 부위와, 상기 제1 수지 재료보다 내플라즈마성이 우수한 제2 수지 재료로 이루어지는 부위로 구분되고, 상기 접착층의 외부로 노출되는 부분이 상기 제2 수지 재료로 이루어진다.
상기 세라믹 플레이트와 상기 정전 흡착용 전극의 사이에, 제1 유기 절연층이 마련되어 있다.
상기 온도 조절용 베이스부와 상기 정전 흡착용 전극의 사이에, 제2 유기 절연층이 마련되어 있다.
본 발명의 제2 양태의 정전 척 장치는 이하의 장치이다. 제2 양태의 정전 척 장치는, 제1 양태의 장치의 바람직한 특징을, 동일하게 바람직하게 포함할 수 있다.
세라믹 플레이트와, 온도 조절용 베이스부를 구비하고,
상기 세라믹 플레이트는, 판 형상 시료를 재치하는 재치면을 가지며,
상기 세라믹 플레이트에는, 정전 흡착용 전극이 설치되어 있고,
상기 온도 조절용 베이스부는, 상기 세라믹 플레이트의 상기 재치면과는 반대 측으로부터 상기 세라믹 플레이트를 냉각시키는 베이스부이며,
상기 세라믹 플레이트는, 상기 온도 조절용 베이스부 측으로 연장되고, 또한 상기 정전 흡착용 전극의 주연을 감싸는, 제방부를 가지며,
상기 온도 조절용 베이스부에는, 상기 제방부의 선단부를 수용하는 홈부를 갖고,
상기 홈부와 상기 제방부의 사이에는, 수지 재료로 이루어지는 충전부가 충전된, 정전 척 장치.
제2 양태의 장치는, 제1 양태의 장치의 바람직한 예나 바람직한 조건을, 동일하게 바람직하게 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 장수명화가 가능한 정전 척 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 관한 정전 척 장치의 바람직한 예를 나타내는 단면도이다.
도 2는 변형예 1의 정전 척 장치의 바람직한 예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 3은 변형예 2의 정전 척 장치의 바람직한 예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 4는 변형예 3의 정전 척 장치의 바람직한 예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 5는 제1 실시형태에 관한 정전 척 장치의 바람직한 다른 예를 나타내는 단면도이다.
이하에 설명하는 예는, 발명의 취지를 보다 잘 이해시키기 위하여 구체적으로 설명하는 것이며, 특별히 지정이 없는 한, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 수나 위치나 사이즈나 부재 등에 대하여, 생략, 추가, 변경, 치환, 교환, 그 외의 변경이 가능하다.
(제1 실시형태)
이하, 도 1을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 예인 제1 실시형태의 정전 척 장치(1)에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 이용하는 도면은, 특징을 알기 쉽게 하기 위하여, 편의상 특징이 되는 부분을 확대하여 나타내고 있는 경우가 있다. 따라서, 각 구성 요소의 치수 비율 등이 실제와 동일하다고는 할 수 없다.
도 1은 정전 척 장치(1)의 단면도이다. 본 실시형태의 정전 척 장치(1)는 평면에서 볼 때 원 형상을 갖고 있다. 정전 척 장치(1)는, 상면이 반도체 웨이퍼 등의 판 형상 시료(W)를 재치하는 재치면(19)으로 된 정전 척부(2)와, 정전 척부(2)를 원하는 온도로 조정하는 온도 조절용 베이스부(3)와, 정전 척부(2)와 온도 조절용 베이스부(3)를 접착 일체화하는 접착층(8)과, 급전용 단자(15)와, 유기 절연층(제2 유기 절연층)(7)을 구비하고 있다.
이하의 설명에 있어서는, 재치면(19) 측을 "상", 온도 조절용 베이스부(3) 측을 "하"로서 나타내며, 각 구성의 상대 위치를 나타내는 경우가 있다. 또, 정전 척 장치(1)의 상하 방향으로 연장되는 중심축에 대하여 직경 방향을 기준으로 하여 "외측(또는 직경 방향 외측)" 및 "내측(또는 직경 방향 내측)"으로서, 각부의 위치를 설명한다.
정전 척부(2)는, 한쪽의 면(상면)을 반도체 웨이퍼 등의 판 형상 시료(W)를 재치하는 재치면(19)으로 하는 재치판(세라믹 플레이트)(11)과, 재치판(11)의 재치면(19)과는 반대 측의 면(다른 쪽의 면)에 마련된 정전 흡착용 전극(13)과, 재치판(11)과 정전 흡착용 전극(13)의 사이에 마련된 제1 유기 절연층(14)을 갖고 있다.
정전 척부(2)의 재치면(19)에는, 직경이 판 형상 시료(W)의 두께보다 작은 돌기부(30)가 복수 개 형성되어 있다. 정전 척 장치(1)는 복수의 돌기부(30)가 판 형상 시료(W)를 지지하는 구성으로 되어 있다. 재치면(19)의 주연에는, 주연벽(17)이 형성되어 있다. 주연벽(17)은, 돌기부(30)와 동일한 높이로 형성되어 있으며, 돌기부(30)와 함께 판 형상 시료(W)를 지지한다.
재치판(11)은, 재치면(19)의 반대 측의 하면(11a)의 주연으로부터 온도 조절용 베이스부(3) 측(즉 하측)으로 연장되는 제방부(5)를 갖는다. 제방부(5)는, 재치판(11)의 하면(11a) 측에 위치하는 제1 유기 절연층(14) 및 정전 흡착용 전극(13)을 직경 방향 외측으로부터 감싼다. 본 실시형태에 있어서, 제방부(5)의 평면에서 볼 때 형상은 원환 형상이다. 제방부(5)를 갖는 재치판(11)은, 예를 들면 세라믹 플레이트를 카운터 보링 가공하여, 오목부(11c)를 형성함으로써 성형 가능하다. 제방부(5)의 두께(즉, 정전 척 장치(1)의 직경 방향의 폭치수)는, 0.3mm 이상 1.0mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 두께로 함으로써, 충분한 기계적 강도를 확보하면서, 재치판(11)의 열용량을 억제하여 재치판(11)의 온도 응답성을 높일 수 있다.
제방부(5)가 마련되어 있음으로써, 제1 유기 절연층(14) 및 정전 흡착용 전극(13)의 측면 측은, 전극을 포위하는 접착층(8)을 통하여, 플라즈마에 대한 내구성이 접착층(8)보다 높은 세라믹스로 덮이게 된다. 이로 인하여, 제방부(5)가 없는 경우와 비교하여, 제1 유기 절연층(14) 및 정전 흡착용 전극(13)이 플라즈마로부터 확실히 보호된다. 이 구조에 의하여, 정전 흡착용 전극(13)에 고전압을 인가한 경우에, 제1 유기 절연층(14) 및 정전 흡착용 전극(13)의 측면으로부터 방전되기 어려워, 장치 전체의 내전압을 향상시킬 수 있다.
제방부(5)의 하측의 선단부(5a)는 온도 조절용 베이스부(3)의 상면(3a)에 마련된 홈부(6)에 수용된다. 즉, 제방부(5)의 선단부(5a)는, 온도 조절용 베이스부(3)의 상면(3a)보다 하측까지 도달하고 있다. 제방부(5)의 하측의 선단부(5a)에는, 모따기(5b, 5d)가 실시되어 있다. 세라믹으로 이루어지는 재치판(11)은 모서리부가 균열의 기점이 되기 쉽다. 제방부의 선단부(5a)에 모따기를 실시함으로써, 예리한 모서리부를 제거하여, 재치판(11)에 균열이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 제방부(5)의 선단부(5a)의 모따기 치수는, 일례로서, 0.05mm 이상 0.1mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 도시예의 모따기(5b, 5d)는, 직선적인 모따기 가공이 예시되어 있지만, 둥그스름한 모따기를 실시해도 된다.
재치판(11)은 임의로 선택되는 재료로 형성할 수 있지만, 산화 알루미늄-탄화 규소(Al2O3-SiC) 복합 소결체, 산화 알루미늄(Al2O3) 소결체, 질화 알루미늄(AlN) 소결체, 산화 이트륨(Y2O3) 소결체 등의, 기계적인 강도를 갖고, 또한 부식성 가스 및 그 플라즈마에 대한 내구성을 갖는 절연성의 세라믹스 소결체로 이루어지는 것이 바람직하다.
세라믹스 소결체 중의 세라믹스 입자의 평균 입경은 임의로 선택할 수 있는데, 10μm 이하가 바람직하고, 5μm 이하가 보다 바람직하며, 2μm 이하가 더 바람직하다. 정전 척부(2)의 재치면(19)에 마련되는 돌기부(30)의 형성 과정에서는, 샌드블라스트 가공을 행한다. 샌드 블레스트 공정은, 재치면(19)의 표면에 연마제 등을 분사하여, 굴삭하는 공정이다. 이로 인하여, 돌기부(30)의 내부에 크랙이 잔류하는 경우가 있다. 크랙은, 샌드 블레스트 공정 후에 행해지는 버프 연마에 의하여, 강제적으로 진행되고, 사전에 제거된다.
크랙은, 세라믹 소결체 중의 세라믹 입자의 입계에 형성되기 쉽다. 따라서, 세라믹 입자의 입경이 큰 경우에는, 버프 연마를 거침으로써, 입계를 따라 크게 모서리부가 제거된다. 세라믹 입자의 입경이 커질수록, 돌기부(30)는 보다 둥그스름한 형상이 된다. 이후 단락에 있어서 설명하는 바와 같이, 본 실시형태의 돌기부(30)는, 높이 방향으로 단면적의 변화가 없는 것이 바람직하다. 이로 인하여, 돌기부(30)는 둥그스름하지 않은 것이 바람직하다. 세라믹스 입자의 평균 입경은 10μm 이하(보다 바람직하게는 2μm 이하)로 함으로써, 높이 방향을 따른 단면적의 변화를 억제한 돌기부(30)를 재치면(19)에 형성할 수 있다.
재치판(11)의 상면으로부터 정전 흡착용 전극(13)의 하면까지의 두께, 즉 정전 척부(2)의 두께는 임의로 선택할 수 있는데, 0.3mm 이상 또한 5.0mm 이하가 바람직하다. 정전 척부(2)의 두께가 0.3mm 이상이면, 정전 척부(2)의 기계적 강도를 충분히 확보할 수 있다. 한편, 정전 척부(2)의 두께가 5.0mm 이하이면, 정전 척부(2)의 열용량이 과도하게 커지는 일이 없어, 재치되는 판 형상 시료(W)의 열응답성이 열화되지 않는다.
또, 정전 척 장치에 따라서는, 정전 흡착용 전극(13)과 온도 조절용 베이스부(3)의 사이에, 복수의 존으로 분할된 히터를 마련하여, 판 형상 시료(W)의 면내의 온도 분포를 제어하는 구성을 채용하는 경우가 있다. 이와 같은 정전 척 장치에 있어서는, 정전 척부(2)의 두께가 5.0mm를 상회하면, 정전 척부(2)의 가로 방향의 열전도의 증가에 의하여, 판 형상 시료(W)의 면내 온도를 원하는 온도 패턴으로 유지하는 것이 곤란해지는 경우가 있다.
재치판(11)의 두께는 임의로 선택할 수 있는데, 0.3mm 이상 또한 1.0mm 이하가 바람직하다. 재치판(11)의 두께가 0.3mm 이상이면, 정전 흡착용 전극(13)에 인가된 전압에 의하여 재치판(11)의 절연이 파괴되어 방전되는 경우가 없다. 또, 재치판(11)의 두께가 0.3mm 이상이면, 가공 시에 파손되어 균열이 발생하지 않는다. 한편, 1.0mm 이하이면, 판 형상 시료(W)를 원하는 강도로 충분히 흡착 고정할 수 있다.
제1 유기 절연층(14)은 절연성 및 내전압성을 갖는 수지층이다. 제1 유기 절연층(14)은, 필름 형상 또는 시트 형상의 형성 재료를 접착하여 형성하는 것이 바람직하다. 제1 유기 절연층(14)은, 도시하지 않은 접착층을 통하여 재치판(11)의 하면에 접착되어 있다. 또한, 제1 유기 절연층(14)과 재치판(11)의 사이의 검은 선을 접착층으로서 볼 수도 있다. 정전 흡착용 전극(13)에 인가되는 고전압에 대하여, 재치판(11)과 제1 유기 절연층(14)이 협동하여, 절연 파괴되지 않는 내전압(절연 파괴 전압, (단위: kV))을 나타낸다.
제1 유기 절연층(14)의 두께는 임의로 선택할 수 있는데, 0.05mm 이상 또한 0.2mm 이하가 바람직하다. 이 제1 유기 절연층(14)의 두께는, 제1 유기 절연층(14)과 재치판(11)을 접착하는 접착층, 및 제1 유기 절연층(14)과 정전 흡착용 전극(13)을 접착하는 접착층을 포함하는 두께이다. 제1 유기 절연층(14)의 두께가 0.05mm 이상이면, 정전 흡착용 전극(13)에 인가된 전압에 의하여 정전 흡착용 전극(13)과 재치판(11)의 절연이 파괴되어, 방전되는 경우가 없다. 한편, 0.2mm 이하이면, 정전 흡착용 전극(13)과 판 형상 시료(W)의 거리가 너무 멀어지지 않아, 판 형상 시료(W)를 원하는 강도로 충분히 흡착 고정할 수 있다.
제1 유기 절연층(14)의 절연 파괴 전압은 5kV 이상인 것이 바람직하다. 제1 유기 절연층(14)의 형성 재료로서는, 예를 들면 상술한 제1 유기 절연층(14)의 두께에 있어서, 원하는 절연 파괴 전압을 실현할 수 있는 절연 파괴의 강도(단위: kV/mm)를 나타내는 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 또, 정전 척 장치(1)의 사용 환경에 있어서의 온도에서, 열화나 변형을 발생시키지 않을 정도의 내열성을 갖는 것이면 된다. 제1 유기 절연층(14)의 형성 재료로서는, 예를 들면 폴리이미드 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
일반적으로, 제1 유기 절연층(14)의 이들 형성 재료는, 재치판(11)의 형성 재료인 세라믹스보다 절연 파괴의 강도가 크다. 예를 들면, 폴리이미드 수지의 절연 파괴의 강도는, 300kV/mm이며, 재치판(11)의 형성 재료인 Al2O3-SiC의 절연 파괴의 강도(10kV/mm)와 비교하면 매우 강하다. 이로 인하여, 재치판(11)과 제1 유기 절연층(14)의 적층체를 이용한 경우, 재치판(11)만을 이용한 경우와 비교하여, 이들이 동일한 두께이더라도, 보다 큰 절연 파괴 전압으로 할 수 있다.
또한, 재치판(11)에 있어서, 만일 핀홀 결함을 발생시키기 쉬운 취약 개소가 존재하고 있던 경우, 재치판(11)만을 이용한 구성에서는, 정전 흡착용 전극(13)에 고전압을 인가하면, 상기 취약 개소에 핀홀이 발생하기 쉽고, 그 결과, 절연 파괴되기 쉽다.
한편, 재치판(11)과 제1 유기 절연층(14)의 적층체를 이용한 경우에는, 절연 파괴되기 어렵다. 즉, 재치판(11)의 취약 개소와, 제1 유기 절연층(14)의 취약 개소가, 우발적으로 평면적으로 중첩되어, 취약 개소의 중첩이 발생한 경우에 비로소, 적층체 전체적으로, 핀홀 결함이 발생하기 쉬운 개소가 형성된다. 이로 인하여, 재치판(11)이나 제1 유기 절연층(14)에 취약 개소가 있었다고 해도, 문제가 발생하기 어렵다.
제1 유기 절연층(14)의 면내의 두께의 편차는 50μm 이내가 바람직하고, 10μm 이내가 보다 바람직하다. 제1 유기 절연층(14)의 면내의 두께의 편차가 50μm 이하이면, 두께의 대소에 따라 온도 분포에 고저의 차가 발생하기 어렵다. 그 결과, 제1 유기 절연층(14)의 두께 조정에 의한 온도 제어에 악영향을 주기 어려워, 바람직하다. 또, 흡착력이 재치면(19)의 면내에서 불균일해지기 어려워 바람직하다.
제1 유기 절연층(14)의 열전도율은, 0.05W/mk 이상이 바람직하고, 0.1W/mk 이상이 보다 바람직하다. 열전도율이 0.05W/mk 이상이면, 정전 척부(2)로부터 온도 조절용 베이스부(3)에 대한 제2 유기 절연층(7)을 통한 열전도가 용이하여, 냉각 속도가 저하되지 않아, 바람직하다. 또, 제1 유기 절연층(14)의 열전도율은, 재치판(11)과 정전 흡착용 전극(13)의 열전달률이 ＞750W/m2K, 보다 바람직하게는 ＞4000W/m2K가 되도록 제어되어 있으면 된다.
정전 흡착용 전극(13)은, 전하를 발생시켜 정전 흡착력으로 판 형상 시료(W)를 고정하기 위한 정전 척용 전극으로서 이용된다. 용도에 따라, 전극의 형상이나, 크기가, 적절히 조정된다. 예를 들면, 정전 흡착용 전극(13)은, 정전 흡착용 전극(13)이 형성되는 계층 부분에, 소정의 패턴을 갖는 전극으로서 마련된다. 또한, 정전 흡착용 전극(13)은, 패턴을 갖지 않는, 이른바 솔리드 전극으로서 마련되어 있어도, 기능한다.
정전 흡착용 전극(13)은 임의의 방법으로 형성해도 된다. 예를 들면, 정전 흡착용 전극(13)은, 제1 유기 절연층(14)에, 정전 흡착용 전극(13)의 형성 재료인 비자성의 금속박을 접착함으로써, 또는 스퍼터나 증착에 의하여 성막함으로써도 형성할 수 있다. 그 외에도, 정전 흡착용 전극(13)의 형성 재료인 도전성 재료와, 유기물과의 복합 재료를, 스크린 인쇄 등의 도공법을 이용하여 도포함으로써, 형성할 수 있다. 또, 정전 흡착용 전극(13)은 재치판(11)의 내부에 설치되어 있어도 된다.
정전 흡착용 전극(13)은, 임의로 선택되는 재료로 형성되어도 된다. 예를 들면, 이 전극은, 산화 알루미늄-탄화 탄탈럼(Al2O3-Ta4C5) 도전성 복합 소결체, 산화 알루미늄-텅스텐(Al2O3-W) 도전성 복합 소결체, 산화 알루미늄-탄화 규소(Al2O3-SiC) 도전성 복합 소결체, 질화 알루미늄-텅스텐(AlN-W) 도전성 복합 소결체, 질화 알루미늄-탄탈럼(AlN-Ta) 도전성 복합 소결체, 또는 산화 이트륨-몰리브데넘(Y2O3-Mo) 도전성 복합 소결체 등의 도전성 세라믹스, 혹은 텅스텐(W), 탄탈럼(Ta), 및, 몰리브데넘(Mo) 등의 고융점 금속에 의하여 형성할 수 있다. 또, 정전 흡착용 전극(13)은, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 또는 탄소(C)에 의하여 형성할 수도 있다. 이들은 단체(單體), 혹은 2개 이상을 조합하여 사용해도 된다.
정전 흡착용 전극(13)의 두께는 임의로 선택할 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 0.1μm 이상 또한 50μm 이하가 바람직하다. 두께가 0.1μm 이상이면, 충분한 도전성을 확보할 수 있다. 한편, 두께가 50μm 이하이면, 정전 흡착용 전극(13)과 재치판(11)의 접합 계면에, 정전 흡착용 전극(13)과 재치판(11)의 사이의 열팽창률차에 기인하는 크랙이 발생하기 어렵다.
정전 흡착용 전극(13)의 크기는 임의로 선택할 수 있다. 예를 들면, 평면에서 볼 때 제1 유기 절연층(14)과 동일한 크기여도 되지만, 평면에서 볼 때 제1 유기 절연층(14)보다 작은 구성으로 해도 된다. 정전 흡착용 전극(13)을 제1 유기 절연층(14)보다 작은 구성으로 함으로써, 정전 흡착용 전극(13)의 단부로부터 장치 외측을 향한 경사 상방에도 제1 유기 절연층(14)이 존재하는 구조가 된다. 이로 인하여, 정전 흡착용 전극(13)의 연직 상방뿐만 아니라, 정전 흡착용 전극(13)의 경사 상방에도 제1 유기 절연층(14)을 마련함으로써, 내전압의 향상의 효과를 얻을 수 있어, 절연 파괴를 억제할 수 있다.
급전용 단자(15)는, 정전 흡착용 전극(13)에 직류 전압을 인가하기 위하여 마련된 봉 형상의 단자이다. 급전용 단자(15)의 형성 재료는, 내열성이 우수한 도전성 재료이면 특별히 제한되는 것은 아니며, 금속 재료나 도전성 유기 재료를 이용할 수 있다. 급전용 단자(15)의 전기 전도율은 104Ω·cm 이하이면 바람직하다.
급전용 단자(15)는, 그 열팽창 계수가, 정전 흡착용 전극(13)의 열팽창 계수에 근사한 것이 바람직하다. 예를 들면, 정전 흡착용 전극(13)을 구성하고 있는 도전성 세라믹스, 혹은 텅스텐(W), 탄탈럼(Ta), 몰리브데넘(Mo), 나이오븀(Nb), 코바르 합금 등의 금속 재료가 적합하게 이용된다. 급전용 단자(15)는, 절연성을 갖는 애자(碍子)(23)에 의하여 온도 조절용 베이스부(3)에 대하여 절연되어 있다.
온도 조절용 베이스부(3)는, 정전 흡착용 전극(13)의 재치판(11) 측과는 반대 측(정전 흡착용 전극(13)의 하방)에 배치되고, 재치판(11)을 냉각시켜 원하는 온도로 조정한다. 온도 조절용 베이스부(3)는 두께가 있는 원판 형상을 갖고 있다. 또, 온도 조절용 베이스부(3)는, 상방으로부터의 평면에서 볼 때 정전 척부(2)(정전 흡착용 전극(13) 및 제1 유기 절연층(14))보다 크게 형성되어 있다.
온도 조절용 베이스부(3)로서는, 예를 들면 그 내부에 물을 순환시키는 유로(도시하지 않음)가 형성된 수랭 베이스 등이 적합하다.
온도 조절용 베이스부(3)에는, 재치판(11)의 제방부(5)의 하측에 위치하는 선단부(5a)를 수용하는 홈부(6)가 마련되어 있다. 홈부(6)는, 평면에서 볼 때 제방부(5)와 중첩되는 위치에 배치되고, 제방부(5)보다 폭넓게 형성되어 있다. 홈부(6)와 제방부(5)의 사이에는, 간극이 마련되어 있으며, 이 간극에는, 접착층(8)의 일부인 충전부(8a)가 마련되어 있다.
또한 상기 충전부(8a)의 외부로 노출되는 부분에는, 도 5에 나타내는 바와 같이, O링(24)이 마련되어도 된다. 상기 충전부의 외부로 노출되는 부분이, O링으로 덮임으로써, 또한 플라즈마의 침입을 방지하고, 충전부의 에칭 속도가 저하되어, 정전 척 장치의 수명을 길게 할 수 있다. O링의 소재나 사이즈나 단면 형상은 임의로 선택할 수 있으며, 바람직하게는 고무 또는 엘라스토머 수지 등의 탄성체로 이루어지는, 환상의 시일 부재가 사용된다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 시일 부재로서 단면이 원형인 O링을 채용한 경우를 예시했지만, 이에 한정되지 않는다. 특히, 본 실시형태에 나타내는 바와 같이 시일 부재가 수용되는 공간의 단면 형상이 직사각 형상인 경우에는, 단면 직사각 형상의 패킹을 이용함으로써, 접촉 면적을 증가시켜, 플라즈마의 침입을 보다 효과적으로 억제해도 된다.
홈부(6)의 깊이는 임의로 선택할 수 있는데, 0.5mm 이상 12.0mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 또, 홈부(6)의 폭(즉 정전 척 장치(1)의 직경 방향을 따르는 폭치수)도 임의로 선택할 수 있는데, 0.5mm 이상 1.2mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 홈부(6)의 깊이 방향에 있어서, 제방부(5)는 선단부(5a)로부터 0.3mm 이상 10.0mm 이하의 부분이, 홈부(6)의 내측에, 즉 홈부의 내부에, 위치하고 있는 것이 바람직하다.
이와 같은 치수로 함으로써, 홈부(6)와 제방부(5)의 사이에 충전된 충전부(8a)의 두께를 충분히 확보하여, 이후 단락에 있어서 설명하는 바와 같이 정전 척 장치(1)의 장수명화를 도모할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 온도 조절용 베이스부(3)의 상면(3a)으로서, 홈부(6)의 내측에 위치하는 부분과, 외측에 위치하는 부분의 높이는, 서로 일치하고 있다. 그러나, 이들 한쪽의 부분이 상측, 다른 쪽의 부분이 하측에 위치하고 있어도 된다. 즉, 온도 조절용 베이스부(3)의 상면은, 서로 높이가 다른 복수의 상면을 갖고 있어도 된다.
온도 조절용 베이스부(3)를 구성하는 재료로서는, 열전도성, 도전성, 및 가공성이 우수한 금속, 또는 이들 금속을 포함하는 복합재이면 바람직하게 사용할 수 있고, 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 구리(Cu), 구리 합금, 스테인리스강(SUS), 타이타늄 등이 적합하게 이용된다. 온도 조절용 베이스부(3) 중 적어도 플라즈마에 노출되는 면은, 알루마이트 처리가 실시되어 있거나, 혹은 알루미나 등의 절연막이 성막되어 있는 것이 바람직하다.
제2 유기 절연층(7)은 임의로 선택할 수 있는데, 절연성 및 내전압성을 갖는 필름 형상 또는 시트 형상의 수지인 것이 바람직하고, 온도 조절용 베이스부(3)와 정전 흡착용 전극(13)의 사이에 마련되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 제2 유기 절연층(7)은, 도시하지 않은 접착층을 통하여, 온도 조절용 베이스부(3)의 상면에 접착되어 있다. 또한 제2 유기 절연층(7)과 온도 조절용 베이스부(3)의 사이의 검은 선을 접착층으로서 봐도 된다.
본 실시형태의 정전 척 장치(1)에 있어서, 강한 정전 흡착력을 얻기 위하여 정전 흡착용 전극(13)에 고전압을 인가한 경우, 정전 흡착용 전극(13)으로부터 상방에 대해서는, 재치판(11)과 제1 유기 절연층(14)이 협동하여, 높은 내전압을 실현하고 있다. 한편, 정전 흡착용 전극(13)으로부터 하방에 대해서는, 정전 흡착용 전극(13)에 고전압을 인가하면, 내전 부재가 없는 경우, 정전 흡착용 전극(13)과 온도 조절용 베이스부(3)의 사이에서 절연 파괴되어, 방전될 가능성이 발생한다. 그러나, 본 실시형태의 정전 척 장치(1)에서는, 제2 유기 절연층(7)이 마련되어 있다. 제2 유기 절연층(7)을 마련함으로써, 정전 흡착용 전극(13)에 인가되는 고전압에 의하여, 정전 흡착용 전극(13)과 온도 조절용 베이스부(3)의 사이에서 방전이 일어나지 않도록, 절연되어 있다.
제2 유기 절연층(7)은, 상술한 제1 유기 절연층(14)과 동일한 구성(형성 재료, 두께)으로 할 수 있다. 그러나, 제1 유기 절연층(14) 및 제2 유기 절연층(7)은, 동일한 구성이어도 되고, 다른 구성이어도 된다.
제1 유기 절연층(14) 및 제2 유기 절연층(7)을 형성하고 있는 접착재는 임의로 선택할 수 있다. 예를 들면, 폴리이미드 수지, 실리콘 수지, 및 에폭시 수지 등으로 이루어지는, 내열성 및 절연성을 갖는 시트 형상 또는 필름 형상의 접착성 수지를 바람직하게 사용할 수 있으며, 두께는 5μm~100μm가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10μm~50μm이다.
접착재의 면내의 두께의 편차는 10μm 이내인 것이 바람직하다. 접착재의 면내의 두께의 편차가 10μm 이내이면, 온도 조절용 베이스부(3)에 의한 정전 척부(2)의 온도 제어의 정밀도가, 면내에서 허용 범위에 들어가, 정전 척부(2)의 재치면(19)에 있어서의 면내 온도를 균일하게 할 수 있다.
접착층(8)은, 정전 척부(2)의 하면과 온도 조절용 베이스부(3)의 상면의 사이에 개재된다. 이 접착층(8)은, 제1 유기 절연층(14), 정전 흡착용 전극(13), 및 제2 유기 절연층(7)의 측면을 덮고 있으며, 정전 척부(2)와 온도 조절용 베이스부(3)를 접착 일체화하고 있다. 또, 접착층(8)은 열응력의 완화 작용을 갖는다.
접착층(8)은, 위치에 따라, 충전부(8a)와 개재부(8b)와 전극 포위부(8c)의, 3개의 영역으로 분류된다.
즉, 접착층(8)은, 충전부(8a), 개재부(8b), 및 전극 포위부(8c)를 갖는다. 접착층(8)의 각부(즉, 충전부(8a), 개재부(8b) 및 전극 포위부(8c))의 두께는, 특별히 한정되지 않고 임의로 선택할 수 있는데, 100μm 이상 또한 200μm 이하가 바람직하다.
충전부(8a)는, 온도 조절용 베이스부(3)의 홈부(6)의 내부에 충전되어, 홈부(6)와 제방부(5)의 사이의 간극을 채우고 있다. 보다 구체적으로는, 충전부(8a)는, 제방부(5)의 선단부(5a)의 하측, 및 제방부(5)에 대하여 직경 방향 내측 및 직경 방향 외측에 위치하고 있다.
충전부(8a)는, 제방부(5)의 외측에 있어서 외부로 노출되는 노출부(8d)를 갖는다. 접착층(8)은, 반도체 제조 공정의 플라즈마가 조사됨으로써 노출부(8d)가 에칭되어, 노출부(8d)가 후퇴, 즉 하측으로 노출부가 이동한다. 충전부(8a)는, 제방부(5)의 선단부(5a)의 근방을 감싸 감아 넣어진, 형상을 갖는다. 이로 인하여, 에칭 경로를 길게 할 수 있어, 충전부(8a)가 완전하게 소실되는 데에 필요한 시간을 길게 할 수 있다. 즉, 예를 들면 에칭이 진행되어 정전 흡착용 전극(13)이 노출되기까지의 시간을 길게 할 수 있어, 정전 척 장치(1)를 장수명화할 수 있다.
이에 더하여, 충전부(8a)에서는, 에칭이 진행되어 노출부(8d)가 후퇴함에 따라, 노출부(8d)에 플라즈마가 도달하기 어려워진다. 예를 들면, 접착층(8)에 있어서 충전부(8a)의 당초의 노출 부분이 에칭되어 소실되어 가면, 홈부(6)와 제방부(5)에 의하여 형성된 U자 형상의 경로의 안쪽에, 노출부(8d)가 형성된 상태가 된다. 이 상태에 있어서는, U자 형상의 경로를 거쳐 이동하는 플라즈마는, U자 형상의 경로의 내측을 따라, 하측, 직경 방향 내측, 상측으로, 순서대로 진행 방향을 변경하여, 노출부(8d)에 도달하지 않으면, 노출부(8d)의 에칭을 행할 수 없다. 이로 인하여, 에칭의 속도가 현저하게 저하되어, 결과적으로, 정전 척 장치(1)의 수명을 길게 할 수 있다.
또, 충전부(8a)는, 제방부(5)를, 직경 방향 내외로부터 협지하도록, 또한 하부에서 연결하도록, 배치되어 있다. 이 배치에 의하여, 충전부(8a)의 열팽창 또는 열수축에 의한 응력을 서로 상쇄하여, 제방부(5)에 부여하는 부하를 경감시킬 수 있다.
개재부(8b)는, 정전 흡착용 전극(13)과 온도 조절용 베이스부(3)의 사이에 위치하고 있다. 개재부(8b)는, 정전 척부(2)와 온도 조절용 베이스부(3)의 접착 일체화, 열응력의 완화, 및 열의 전달을 주된 기능으로 한다. 개재부(8b)는, 그 내부, 정전 척부(2)와의 계면 및 온도 조절용 베이스부(3)와의 계면에, 공극이나 결함이 없거나 적은 것이 바람직하다. 공극이나 결함의 형성이 없거나, 또는 적으면, 열전도성이 저하되지 않아, 판 형상 시료(W)의 면내 온도 분포가 균일해져 바람직하다.
전극 포위부(8c)는, 정전 흡착용 전극(13)의 주연과 제방부(5)의 사이에 위치하여, 정전 흡착용 전극(13)을 포위한다. 전극 포위부(8c)는 충전부(8a)의 상방에 위치하고 있다. 전극 포위부(8c)는, 정전 흡착용 전극(13)의 주위를 감싼다. 전극 포위부(8c)가 마련되어 있음으로써, 접착층(8)의 에칭이 진행되어 정전 흡착용 전극(13)이 노출될 때까지의 시간을 길게 할 수 있다. 이에 더하여 전극 포위부(8c)는, 제1 유기 절연층(14) 및 정전 흡착용 전극(13)의 측면으로부터의 방전을 억제하여, 장치 전체의 내전압을 향상시킨다.
접착층(8)은 임의로 선택되는 재료로 형성할 수 있는데, 예를 들면 실리콘계 수지 조성물을 가열 경화시킨 경화체 또는 아크릴 수지로 형성된다. 접착층(8)은, 유동성 있는 수지 조성물을 정전 척부(2)와 온도 조절용 베이스부(3)의 사이에, 이를 충전한 후에 가열 경화시킴으로써 형성하는 것이 바람직하다.
접착층(8)은, 단일의 수지 재료로 구성해도 되는데, 서로 다른 부위로 구분된 2종류 이상의 수지 재료로 구성해도 된다. 이 경우, 예를 들면 이하의 구성을 바람직한 예로서 들 수 있다.
접착층(8)을, 서로 다른 부위를 구성하는, 제1 수지 재료와, 제2 수지 재료로 형성한다. 제2 수지 재료는, 제1 수지 재료와 비교하여 내플라즈마성이 우수한 재료로 이루어진다. 제2 수지 재료로 구성되는 부위는, 제1 수지 재료로 구성되는 부위보다, 접착층(8)이 외부로 노출되는 부분인 노출부(8d)에 가까운 측에 위치한다. 그 일례로서, 접착층(8)의 충전부(8a) 및 전극 포위부(8c)가 제2 수지 재료로 구성되며, 개재부(8b)가 제1 수지 재료로 구성되는 구성을 들 수 있다. 다른 예로서, 접착층(8)의 충전부(8a)만이 제2 수지 재료로 구성되며, 개재부(8b) 및 전극 포위부(8c)가 제1 수지 재료로 구성되는 구성을 들 수 있다. 또한, 다른 예로서, 충전부(8a)의 노출부(8d) 측의 일부만이 제2 수지 재료로 구성되는 예를 들 수 있다. 즉, 제2 수지 재료로 이루어지는 부위는, 적어도 노출부(8d)를 포함하는, 다른 영역과 연속된 영역인 것이 바람직하다. 접착층(8)은, 노출부(8d)를 포함하는 부위를 제2 수지 재료로 구성함으로써, 플라즈마에 의한 에칭의 진행을 지연시킬 수 있어, 정전 척 장치(1)의 수명을 길게 할 수 있다.
제1 수지 재료는, 적어도 개재부(8b)를 포함하는 부위를 구성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 수지 재료는, 제2 수지 재료와 비교하여, 접착력이 강한 재료로 하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하여, 개재부(8b)에 의하여 정전 척부(2)와 온도 조절용 베이스부(3)를 강고하게 접착할 수 있다.
이와 같이, 접착층(8)을, 각각 다른 기능을 바람직하게 필요로 하는 각부위에 맞춘 다른 재료로 구성함으로써, 정전 척 장치(1)의 장수명화에 기여할 수 있다.
온도 조절용 베이스부(3)의 상면 및 정전 척부(2)의 하면은 반드시 평탄한 것은 아니다. 유동성의 수지 조성물을, 홈부(6)을 포함하는 온도 조절용 베이스부(3)와 정전 척부(2)의 사이에 충전시킨 후에 경화시켜, 접착층(8)을 형성함으로써, 즉 정전 척부(2)와 온도 조절용 베이스부(3)의 형상을 따라 형상을 변경하는 수지 조성물을 이용함으로써, 정전 척부(2)와 온도 조절용 베이스부(3)의 요철에 기인하여 접착층(8)과의 사이에 공극이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 공극이 없거나 혹은 적기 때문에, 접착층(8)의 열전도 특성을 면내에서 균일하게 할 수 있어, 정전 척부(2)의 균열성을 높일 수 있다.
또, 정전 척 장치(1)에는, 장치 전체를 두께 방향으로 관통하는, 냉각 가스 도입 구멍(관통 구멍)(18)이 형성되어 있다. 냉각 가스 도입 구멍(18)으로부터는, He 등의 냉각 가스가 공급된다. 냉각 가스는, 정전 척부(2)의 재치면(19)과 판 형상 시료(W)의 하면의 간극을 흐른다. 이 흐름에 의하여 재치면(19)과 판 형상 시료(W)의 사이의 열전달률을 높임으로써, 판 형상 시료(W)의 온도를 낮추는 작용을 한다. 재치판(11)의 주연벽(17)은, 재치면(19)과 판 형상 시료(W)의 사이에 도입되는 냉각 가스의 누출을 억제한다. 냉각 가스 도입 구멍(18)이 형성되어 있음에 따라, 재치판(11)에도, 재치판(11)의 두께 방향으로 관통하는 제1 관통 구멍(11h)이 마련되어 있다. 정전 흡착용 전극(13)은, 냉각 가스 도입 구멍(18)을 피하여 형성되어 있다. 제1 유기 절연층(14)에는, 제1 유기 절연층(14)의 두께 방향으로 관통하고, 제1 관통 구멍(11h)과 연통하는 제2 관통 구멍(14h)이 마련되어 있다. 제2 관통 구멍(14h)은, 평면에서 볼 때 제1 관통 구멍(11h)보다 크게 형성되어 있다. 정전 흡착용 전극(13)의 측면(도면 중, 부호 13h로 나타냄) 및 제2 관통 구멍(14h)의 측면은, 접착층(8)에 의하여 덮여 있다. 또한, 제2 유기 절연층(7)에는, 제2 유기 절연층(7)의 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(7h)이 마련되어 있다.
그 외에 정전 척 장치(1)는, 판 형상 시료(W)를 밀어 올리는 리프트 핀을 삽통시키기 위한 복수의 관통 구멍이 마련되어 있어도 된다. 또한, 재치판(11)의 하면(11a)에 장착되어, 재치판(11)을 가열하기 위한 히터가 마련되어 있어도 된다.
본 실시형태의 정전 척 장치(1)는 이상과 같은 구성으로 되어 있다.
본 실시형태의 정전 척 장치(1)에 의하면, 온도 조절용 베이스부(3)의 홈부(6)에 재치판(11)의 제방부(5)의 선단부(5a)가 수용되어 있다. 이로써, 재치판(11)과 온도 조절용 베이스부(3)의 사이의 간극에 충전된 접착층(8)의 충전부(8a)가, 제방부(5)의 표면을 따라 감아 넣어진 래비린스 구조를 갖는다. 충전부(8a)는, 제방부(5)의 외측에 있어서, 외부로 노출되는 노출부(8d)를 갖고 있다. 반도체 제조의 공정에 있어서, 충전부(8a)의 노출부(8d)는, 플라즈마에 의하여 에칭되어, 서서히 후퇴한다. 본 실시형태에 의하면, 충전부(8a)로부터 정전 흡착용 전극(13)까지의 경로가 길어진다. 이로 인하여, 에칭이 진행된 경우이더라도, 정전 흡착용 전극(13)이 노출되기 어려워, 정전 흡착용 전극(13)으로부터의 방전을 방지할 수 있다. 이에 더하여, 충전부(8a)가 감아 넣어진 래비린스 구조로 되어 있음으로써, 충전부(8a)의 노출부(8d)가 후퇴한 경우에, 감아 넣어진 곳 앞에 노출부(8d)가 위치하게 되기 때문에 플라즈마가 노출부(8d)에 도달하기 어려워, 충전부(8a)의 에칭을 지연시킬 수 있다.
제방부(5)는 폐환 형상을 갖는 것이 바람직하다. 또, 홈부(6)는 제방부(5)에 대응하는 폐환 형상의 홈인 것이 바람직하다. 제방부(5) 및 홈부(6)를 폐환 형상으로 함으로써, 재치판(11)과 온도 조절용 베이스부(3)의 사이의 접착층(8)을 전체 둘레에 걸쳐서, 감아 넣어진 형상으로 할 수 있다. 이로 인하여, 정전 흡착용 전극(13)의 노출을 확실히 지연시킬 수 있다. 따라서, 정전 척 장치(1)의 수명을 길게 할 수 있다.
제1 실시형태의 바람직한 예인 변형예를 이하에 설명한다. 변형예의 조건은 서로 조합해도 된다.
(변형예 1)
다음으로 본 발명의 바람직한 예인, 변형예 1의 정전 척 장치(101)에 대하여 설명한다.
도 2는 정전 척 장치(101)의 부분 단면도이다. 변형예 1의 정전 척 장치(101)는, 상술한 실시형태의 정전 척 장치(1)와 비교하여, 주로 제방부 및 홈부의 구성이 다르다. 또한, 상술한 실시형태와 동일 양태의 구성 요소에 대해서는, 동일 부호를 붙여, 그 설명을 생략하는 경우가 있다.
정전 척 장치(101)는, 정전 척부(102)와 온도 조절용 베이스부(103)와 접착층(108)과 제2 유기 절연층(7)을 구비하고 있다. 정전 척부(102)는, 판 형상 시료(W)를 재치하는 재치판(세라믹 플레이트)(111)과, 정전 흡착용 전극(13)과, 제1 유기 절연층(14)을 갖고 있다. 재치판(111)은, 하면(111a)의 주연으로부터 온도 조절용 베이스부(103) 측(즉 하측)으로 연장되는 제방부(105)를 갖는다. 온도 조절용 베이스부(103)에는, 재치판(111)의 제방부(105)의 하측에 위치하는 선단부(105a)를 수용하는 홈부(106)가 마련되어 있다.
제방부(105)에는, 온도 조절용 베이스부(103) 측의 선단부(105a)를 향하여, 제방부의 폭(단면에서 본 제방부의 두께)을 단계적으로 얇게 하는 단차가 형성되어 있으며, 그에 따라, 2개의 제방부 측 단차면(105c)이 마련되어 있다. 본 예에서는, 단면에서 보아, 3개의 단차가 마련되어 있다. 제방부 측 단차면의 수는 임의로 선택할 수 있으며, 예를 들면 1이나 2나 3이나 4 등을 예로서 들 수 있다. 또한, 여기에서는, 선단부(105a)는 제방부 측 단차면에 포함시키지 않는다. 본 변형예에 있어서, 2개의 제방부 측 단차면(105c)은, 제방부(105)의 선단부(105a)에 대하여, 제방부(105)의 내측 부분에 위치하고, 계단 형상의 구조를 제방부에 부여한다. 2개의 제방부 측 단차면(105c)은 각각 하측을 향하는 면이다. 제방부 측 단차면의 폭, 제방부 측 단차면 간의 거리, 및 단차의 수는, 임의로 선택할 수 있다.
홈부(106)에는, 2개의 제방부 측 단차면(105c)에 대응하여, 바닥측을 향하여 홈부의 폭을 좁게 하는, 2개의 홈부 측 단차면(106c)이 마련되어 있다. 홈부 측 단차면(106c)은 각각 상측을 향하는 면이다. 홈부 측 단차면(106c)은 제방부 측 단차면(105c)과 상하 방향으로 대향하고 있다.
홈부(106)와 제방부(105)의 사이에는, 간극이 마련되어 있다. 이 간극에는, 접착층(108)의 일부인 충전부(108a)가 마련되어 있다. 본 변형예에 의하면, 제방부(105) 및 홈부(106)에, 서로 대향하는 단차면(105c, 106c)이 마련되어 있기 때문에, 충전부(108a)가 충전되어 있는 간극이 만드는 경로가 길어진다. 이로써, 충전부(108a)가 완전하게 소실되기까지 필요한 시간을 길게 할 수 있어, 정전 척 장치(101)를 장수명화할 수 있다.
본 변형예에 있어서, 온도 조절용 베이스부(103)의 상면의 일부로서, 홈부(106)의 외측에 위치하는 외측 상면(103b)은, 홈부(106)의 내측에 위치하는 내측 상면(103a)에 대하여, 상측에 위치한다. 이로써, 제방부(105)보다 외측에 있어서, 충전부(108a)의 경로를 보다 길게 할 수 있다. 그러나, 정전 척 장치(101)는, 이와 같은 형태에만 한정되는 것이 아니다. 외측 상면(103b)은, 동일한 높이나 낮은 높이로 마련되어도 된다. 예를 들면, 도 2에 이점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 내측 상면(103a)보다 하측에 위치하는 외측 상면(103c)을 마련해도 된다.
(변형예 2)
다음으로 본 발명의 바람직한 예인, 변형예 2의 정전 척 장치(201)에 대하여 설명한다.
도 3은 정전 척 장치(201)의 부분 단면도이다. 변형예 2의 정전 척 장치(201)는, 변형예 1의 정전 척 장치(101)와 마찬가지로, 제방부 측 단차면 및 홈부 측 단차면의 조합을, 구체적으로는 제방부 측 단차면(205c) 및 홈부 측 단차면(206c)을 갖고 있는데, 마련된 위치와 방향이 다르다. 또한, 상술한 실시형태 및 변형예와 동일 양태의 구성 요소에 대해서는, 동일 부호를 붙여, 그 설명을 생략하는 경우가 있다.
정전 척 장치(201)는, 정전 척부(202)와 온도 조절용 베이스부(203)와 접착층(208)과 제2 유기 절연층(7)을 구비하고 있다. 정전 척부(202)는, 판 형상 시료(W)를 재치하는 재치판(세라믹 플레이트)(211)과, 정전 흡착용 전극(13)과, 제1 유기 절연층(14)을 갖고 있다. 재치판(211)은, 선단부(205a) 측에 2개의 제방부 측 단차면(205c)이 마련된 제방부(205)를 갖는다. 온도 조절용 베이스부(203)에는, 하나의 홈부 측 단차면(206c)이 마련된 홈부(206)가 형성되어 있다. 단차의 수는 임의로 선택할 수 있다.
본 변형예에 있어서, 제방부 측 단차면(205c)은 2개 마련되어 있다. 2개의 제방부 측 단차면(205c)은, 제방부(205)의 선단부(205a)에 대하여 제방부(205)의 외측 부분에 위치하고 있다. 제방부 측 단차면(205c)은, 하측을 향하는 면이며, 상측을 향하는 홈부 측 단차면(206c)과는 서로 대향하고 있다.
본 변형예에 있어서, 온도 조절용 베이스부(203)의 상면의 일부로서, 홈부(206)의 외측에 위치하는 외측 상면(203b)은, 홈부(206)의 내측에 위치하는 온도 조절용 베이스부(203)의 내측 상면(203a)에 대하여, 하측에 위치한다. 또, 외측 상면(203b)의 일부는, 하측을 향하는 하나의 제방부 측 단차면(205c)과 대향하고 있다.
홈부(206)와 제방부(205)의 사이에는, 간극이 마련되어 있으며, 이 간극에는, 접착층(208)의 일부인 충전부(208a)가 마련되어 있다. 충전부(208a)는, 제방부(205)의 외주면과 온도 조절용 베이스부의 외측 상면(203b)의 사이로부터, 외부로 노출되는 노출부(208d)를 갖는다. 본 변형예의 노출부(208d)의 노출면은, 정전 척 장치(201)의 직경 방향 외측을 향하고 있다.
본 변형예에 의하면, 상술한 변형예 1과 마찬가지로, 충전부(208a)가 충전되는 간극의 경로를 길게 하여, 정전 척 장치(201)를 장수명화할 수 있다.
(변형예 3)
다음으로 본 발명의 바람직한 예인, 변형예 3의 정전 척 장치(301)에 대하여 설명한다.
도 4는 정전 척 장치(301)의 부분 단면도이다. 변형예 3의 정전 척 장치(301)는, 변형예 1 및 변형예 2의 정전 척 장치(101, 201)와 마찬가지로, 제방부 측 단차면 및 홈부 측 단차면의 조합을, 구체적으로는 제방부 측 단차면(305c) 및 홈부 측 단차면(306c)을, 갖지만, 그 위치나 형상 등의 구성이 다르다. 또한, 상술한 실시형태 및 변형예와 동일 양태의 구성 요소에 대해서는, 동일 부호를 붙여, 그 설명을 생략하는 경우가 있다.
정전 척 장치(301)는, 정전 척부(302)와 온도 조절용 베이스부(303)와 접착층(308)과 제2 유기 절연층(7)을 구비하고 있다. 정전 척부(302)는, 판 형상 시료(W)를 재치하는 재치판(세라믹 플레이트)(311)과, 정전 흡착용 전극(13)과, 제1 유기 절연층(14)을 갖고 있다. 재치판(311)은, 선단부(305a) 측에 제방부 측 단차면(305c)이 마련된 제방부(305)를 갖는다. 온도 조절용 베이스부(303)에는, 제방부 측 단차면(305c)에 대응하는, 즉 대면하는, 홈부 측 단차면(306c)이 마련된 홈부(306)가 형성되어 있다. 단차의 수는 임의로 선택할 수 있다.
본 변형예에 있어서, 제방부 측 단차면(305c)은 2개 마련되어 있다. 2개의 제방부 측 단차면(305c)은, 제방부(305)의 선단부(305a)에 대하여 제방부(305)의 내측과 외측에 각각 위치하고 있다. 제방부 측 단차면(305c)은, 하측을 향하는 면이며, 온도 조절용 베이스부(303)의 홈부 측 단차면(306c)과는, 상하 방향으로 대향하고 있다. 또한 제방부 측 단차면(305c)의 높이는 서로 다르지만, 동일해도 된다.
홈부(306)와 제방부(305)의 사이에는, 간극이 마련되어 있으며, 이 간극에는, 접착층(308)의 일부인 충전부(308a)가 마련되어 있다. 본 변형예에 의하면, 상술한 변형예 1 및 변형예 2와 마찬가지로, 충전부(308a)의 수지 재료가 충전되는 간극의 경로를 길게 하여, 정전 척 장치(301)를 장수명화할 수 있다.
본 변형예에 있어서, 온도 조절용 베이스부(303)의 상면의 일부로서, 홈부(306)의 외측에 위치하는 외측 상면(303b)은, 홈부(306)의 내측에 위치하는, 온도 조절용 베이스부(303)의 내측 상면(203a)과 동일한 높이를 갖는다. 또, 홈부(306)의 외측 주연에는, 외측 상면(303b)으로부터 상측으로 연장되는 돌출부(303d)가 마련되어 있다. 돌출부(303d)가 마련되어 있음으로써, 제방부(305)보다 외측에 있어서의, 충전부(308a)의 경로를 보다 길게 할 수 있어, 정전 척 장치(301)를 장수명화할 수 있다. 돌출부는, 다른 예에 있어서도, 바람직하게 사용해도 된다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 관한 적합한 실시의 형태예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 상술한 예에 있어서 나타낸 각 구성 부재의 모든 형상이나 조합 등은 일례이며, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에 있어서 설계 요구 등에 근거하여 다양하게 변경 가능하다.
장수명화가 가능한 정전 척 장치를 제공할 수 있다.
1, 101, 201, 301 정전 척 장치
2, 102, 202, 302 정전 척부
3, 103, 203, 303 온도 조절용 베이스부
3a, 103a, 203a 온도 조절용 베이스부의 상면
5, 105, 205, 305 제방부
5a, 105a, 205a 제방부의 선단부
5b, 5d 모따기
6, 106, 206, 306 홈부
7 제2 유기 절연층
7h 제2 유기 절연층의 관통 구멍
8, 108, 208, 308 접착층
8a, 108a, 208a, 308a 충전부
8b 개재부
8c 전극 포위부
8d, 208d 노출부
11, 111, 211, 311 재치판(세라믹 플레이트)
11a, 111a 재치판의 하면
11c 오목부
11h 재치판의 제1 관통 구멍
13 정전 흡착용 전극
13h 정전 흡착용 전극의 측면
14 제1 유기 절연층
14h 제1 유기 절연층의 제2 관통 구멍
15 급전용 단자
17 재치면의 주연벽
18 냉각 가스 도입 구멍
19 재치면
19a 재치면의 홈부
23 애자
24 O링
30 재치면의 돌기부
103b, 203b, 303b 온도 조절용 베이스부의 외측 상면
103c 온도 조절용 베이스부의 외측 상면
105c, 205c, 305c 제방부 측 단차면
106c, 206c, 306c 홈부 측 단차면
303d 외측 상면의 돌출부
W 판 형상 시료

Claims (10)

  1. 정전 척부와, 온도 조절용 베이스부를 구비하고,
    상기 정전 척부는, 한쪽의 면이 판 형상 시료를 재치하는 재치면인 세라믹 플레이트와, 상기 세라믹 플레이트의 상기 재치면과는 다른 쪽의 면측에 마련된 정전 흡착용 전극을 가지며,
    상기 온도 조절용 베이스부는, 상기 정전 흡착용 전극의 상기 세라믹 플레이트 측과는 다른 쪽의 면측에 배치되어, 상기 정전 척부를 냉각시키는 베이스부이고,
    상기 세라믹 플레이트는, 상기 온도 조절용 베이스부 측으로 연장되며, 또한 상기 정전 흡착용 전극의 주연을 감싸는, 제방부를 갖고,
    상기 온도 조절용 베이스부는, 상기 제방부의 선단부를 수용하는 홈부를 가지며,
    상기 홈부와 상기 제방부의 사이에는, 수지 재료로 이루어지는 충전부가 충전된, 정전 척 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제방부가 폐환 형상을 갖고, 상기 홈부가 상기 제방부와 대응하는 폐환 형상의 홈인, 정전 척 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제방부에는, 상기 온도 조절용 베이스부 측의 선단부를 향함에 따라 제방부의 폭이 단계적으로 얇아지는, 제방부 측 단차가 마련되고,
    상기 홈부에는, 상기 제방부 측 단차에 대응하여 바닥측을 향하여 폭이 좁아지는 홈부 측 단차가 마련되어 있는, 정전 척 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제방부의 상기 온도 조절용 베이스부 측의 선단부에 모따기가 실시된, 정전 척 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전부의 외부로 노출되는 부분이, O링으로 덮여 있는, 정전 척 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전 척부와 상기 온도 조절용 베이스부를 접착하는 접착층을 구비하고,
    상기 접착층은,
    상기 충전부와,
    상기 정전 흡착용 전극과 상기 온도 조절용 베이스부의 사이에 위치하는 개재부를 갖는, 정전 척 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 접착층이,
    제1 수지 재료로 이루어지는 부위와,
    상기 제1 수지 재료보다 내플라즈마성이 우수한 제2 수지 재료로 이루어지는 부위로 구분되고,
    상기 접착층의 외부로 노출되는 부분이 상기 제2 수지 재료로 이루어지는, 정전 척 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 플레이트와 상기 정전 흡착용 전극의 사이에 마련된, 제1 유기 절연층을 갖는, 정전 척 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 조절용 베이스부와 상기 정전 흡착용 전극의 사이에 마련된, 제2 유기 절연층을 갖는, 정전 척 장치.
  10. 세라믹 플레이트와, 온도 조절용 베이스부를 구비하고,
    상기 세라믹 플레이트는, 판 형상 시료를 재치하는 재치면을 가지며,
    상기 세라믹 플레이트에는, 정전 흡착용 전극이 설치되어 있고,
    상기 온도 조절용 베이스부는, 상기 세라믹 플레이트의 상기 재치면과는 반대 측으로부터 상기 세라믹 플레이트를 냉각시키는, 베이스부이며,
    상기 세라믹 플레이트는, 상기 온도 조절용 베이스부 측으로 연장되고 또한 상기 정전 흡착용 전극의 주연을 감싸는, 제방부를 가지며,
    상기 온도 조절용 베이스부는, 상기 제방부의 선단부를 수용하는 홈부를 갖고,
    상기 홈부와 상기 제방부의 사이에는, 수지 재료로 이루어지는 충전부가 충전된, 정전 척 장치.
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