KR102611059B1 - 시료 유지구 - Google Patents

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Abstract

시료 유지구(100)는 절연 기체(1)와, 발열 저항체(4)를 구비하고, 지지체(2)와 접합재(3)를 더 구비한다. 절연 기체(1)는 제1면(1a) 및 상기 제1면(1a)과 반대측의 제2면(1b)을 갖는 세라믹체이며, 발열 저항체(4)는 절연 기체(1)의 제2면(1b)에 설치되어 있다. 절연 기체(1)의 제2면(1b)은 발열 저항체(4)가 위치하는 제1부분(21)과, 제1부분(21)의 주위를 둘러싸는 제2부분(22)과, 제1부분(21)과 제2부분(22) 사이에 형성된 홈부(23)를 갖고 있다. 이 제1부분(21)의 표면 거칠기가 제2부분(22)의 표면 거칠기보다 크다.

Description

시료 유지구
본 개시는 반도체 집적 회로의 제조공정 또는 액정 표시 장치의 제조공정 등에 있어서 사용되는 반도체 웨이퍼 등의 시료를 유지하는 시료 유지구에 관한 것이다.
종래 기술의 일례는 특허문헌 1에 기재되어 있다.
일본 특허공개 2011-222978호 공보
본 개시의 시료 유지구는 시료 유지면인 제1면 및 상기 제1면과 반대측의 제2면을 갖는 판상의 절연 기체와,
상기 절연 기체의 상기 제2면에 설치된 발열 저항체를 구비하고,
상기 제2면은 상기 발열 저항체가 위치하는 제1부분과, 상기 제1부분의 주위를 둘러싸는 제2부분과, 상기 제1부분과 상기 제2부분 사이에 형성된 홈부를 갖고,
상기 제1부분의 표면 거칠기가 상기 제2부분의 표면 거칠기보다 큰 구성이다.
본 개시의 목적, 특색, 및 이점은 하기의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
도 1은 제１실시형태의 시료 유지구를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 영역(A)으로 나타내는 외주부분 주변을 확대한 부분 확대 단면도이다.
도 3은 제2실시형태의 외주부분 주변을 확대한 부분 확대 단면도이다.
도 4는 제3실시형태의 외주부분 주변을 확대한 부분 확대 단면도이다.
도 5는 제4실시형태의 외주부분 주변을 확대한 부분 확대 단면도이다.
도 6은 제5실시형태의 외주부분 주변을 확대한 부분 확대 단면도이다.
도 7은 제6실시형태의 제1관통구멍 주변을 확대한 부분 확대 단면도이다.
본 개시의 시료 유지구가 기초로 하는 구성인 반도체 제조 장치 등에 사용되는 시료 유지구로서 정전 척이 알려져 있다. 정전 척은 세라믹판의 주면에 오목부가 형성되어 있고, 이 오목부 내에 전극이 형성되어 있다.
이 정전 척에서는 전극에 고주파 신호를 인가하면, 전극(발열 저항체)과 세라믹판(절연 기체)의 외주부 사이에 발생한 플라즈마에 의해, 절연파괴가 발생할 우려가 있다.
이하, 시료 유지구(100)에 대해서, 도면을 참조해서 설명한다. 도 1은 제１실시형태의 시료 유지구를 나타내는 단면도이다. 도 2는 도 1의 영역(A)으로 나타내는 외주부분 주변을 확대한 부분 확대 단면도이다. 시료 유지구(100)는 절연 기체(1)와, 발열 저항체(4)를 구비하고, 지지체(2)와, 접합재(3)를 더 구비한다.
절연 기체(1)는 제1면(1a) 및 상기 제1면(1a)과 반대측의 제2면(1b)을 갖는 세라믹체이며, 제1면(1a)이 시료를 유지하기 위해서 일률적으로 평탄한 시료 유지면이다. 절연 기체(1)는 판상의 부재로서, 외형상은 한정되지 않고, 예를 들면 원판상 또는 각판상 등이어도 좋다.
절연 기체(1)는 예를 들면 세라믹 재료로 구성된다. 세라믹 재료로서는 예를 들면 알루미나, 질화알루미늄, 질화규소 또는 이트리아 등으로 할 수 있다. 절연 기체(1)의 외형 치수는, 예를 들면 직경(또는 변길이)을 200∼500mm, 두께를 2∼15mm로 할 수 있다.
발열 저항체(4)는 절연 기체(1)의 제2면(1b)에 설치되어 있다. 발열 저항체(4)는 예를 들면 백금, AgPb, 텅스텐 또는 몰리브덴 등의 금속재료로 구성되어 있고, 통전에 의해 발열하도록 전기저항값이 조정되어 있다. 전기저항값은 예를 들면 금속재료 중에 세라믹스 재료 등의 비도전성 재료를 혼합하고, 혼합 비율에 의해 조정할 수 있다. 발열 저항체(4)의 형상은 예를 들면, 띠상, 미안다상, 격자상(그리드상) 등이어도 좋다.
시료 유지구(100)는 예를 들면 시료 유지면인 절연 기체(1)의 제1면(1a)보다 상방에 있어서 플라즈마를 발생시켜서 사용된다. 플라즈마는 예를 들면 외부에 형성된 복수의 전극간에 고주파를 인가함으로써, 전극간에 위치하는 가스를 여기시켜서 발생시킬 수 있다.
지지체(2)는 금속제이며, 절연 기체(1)를 지지하기 위한 부재이다. 금속재료로서는 예를 들면 알루미늄을 사용할 수 있다. 지지체(2)의 외형상은 특별히 한정되지 않고, 원형상 또는 사각형상이어도 좋다. 지지체(2)의 외형 치수는 예를 들면 직경(또는 변길이)을 200∼500mm로, 두께를 10∼100mm로 할 수 있다. 지지체(2)는 절연 기체(1)와 같은 외형상이어도 좋고, 상이한 외형상이어도 좋고, 같은 외형 치수이어도 좋고, 다른 외형 치수이어도 좋다.
지지체(2)와 절연 기체(1)는 접합재(3)를 통해 접합되어 있다. 구체적으로는 일률적으로 평탄한 지지체(2)의 제1면(2a)과 절연 기체(1)의 제2면(1b)이 접합재(3)에 의해 접합되어 있다. 지지체(2)의 제1면(2a)의 외형과 절연 기체(1)의 제2면(1b)의 외형은, 예를 들면 동일하며, 접합재(3)는 지지체(2)의 제1면(2a) 및 절연 기체(1)의 제2면(1b)의 전면에 걸쳐 접합되어 있다. 접합재(3)로서는 예를 들면 수지재료의 접착제를 사용할 수 있다. 수지재료로서는 예를 들면 실리콘 수지 등을 사용할 수 있다. 또한 접합재(3)가 절연 기체(1)의 제2면(1b)에 설치된 발열 저항체(4)와 지지체(2)의 제1면(2a) 사이에 개재됨으로써, 발열 저항체(4)와 지지체(2)의 전기절연성을 확보할 수 있다.
도 1에 나타내듯이, 절연 기체(1)에는 제1면(1a)으로부터 제2면(1b)까지 관통하는 관통구멍(이하에서는 「제1관통구멍」이라고 부른다)(9)이 형성되어 있다. 또한 지지체(2)에는 제1면(한쪽의 주면)(2a)으로부터 상기 제1면(2a)과 반대측의 제2면(다른쪽의 주면)(2b)까지 관통하는 제2관통구멍(7)이 형성되어 있다. 제2관통구멍(7)과 제1관통구멍(9)은 연통하고 있고, 절연 기체(1)의 제1면(1a)으로부터 접합재(3)를 통해 지지체(2)의 제2면(2b)까지 연속된 구멍으로 되어 있다. 제2관통구멍(7) 및 제1관통구멍(9)은 예를 들면 헬륨 등의 가스를 지지체(2)의 제2면(2b)측으로부터 시료 유지면인 절연 기체(1)의 제1면(1a)측으로 유입시키기 위한 가스 유입 구멍으로서 형성되어 있다.
시료 유지면인 제1면(1a)보다 상방에 있어서 플라즈마를 발생시켰을 때에, 플라즈마가 제1관통구멍(9)을 통해 지지체(2)측으로까지 들어가지 않도록 하기 위해서, 지지체(2)의 제2관통구멍(7) 내부에 다공질부재(5)를 형성해도 좋다. 다공질부재(5)로서는 예를 들면 알루미나 등의 세라믹 다공질재료를 사용할 수 있다. 다공질부재(5)는 상면으로부터 하면으로 기체를 흐르도록 하는 것이 가능한 정도의 기공률을 갖고 있다. 그 때문에 제2관통구멍(7)의 내부에 다공질부재(5)를 위치시킴으로써 제1관통구멍(9)에 기체를 흐르게 하면서도 플라즈마가 지지체(2)측에 도달해 버릴 우려를 저감한다. 다공질부재(5)의 기공률로서는 예를 들면 40∼60%로 설정할 수 있다.
본 실시형태의 절연 기체(1)의 제2면(1b)은 발열 저항체(4)가 위치하는 제1부분(21)과, 제1부분(21)의 주위를 둘러싸는 제2부분(22)과, 제1부분(21)과 제2부분(22) 사이에 형성된 홈부(이하에서는 「제1홈부」라고 부른다)(23)를 갖고 있다. 또한 접합재(3)는 제1부분(21)과 지지체(2)의 제1면(2a)을 접합하고, 제2부분(22)과 지지체(2)의 제1면(2a)을 접합하고, 제1홈부(23)의 내부로까지 들어가 있다. 제1관통구멍(9)은 제1부분(21)에 개구하고 있다. 본 실시형태에서는 예를 들면, 제2면(1b)이 원형상이며, 제2부분(22)이 제2면(1b)의 외주의 원환상의 부분이며, 제1부분(21)은 제2부분(22)에 둘러싸여진 제2면(1b)과 동심이며 작은 직경의 원형상의 부분이며, 제1홈부(23)는 제1부분(21)과 제2부분(22) 사이에 원주상으로 형성되어 있다. 이 제1부분(21)의 표면 거칠기가 제2부분(22)의 표면 거칠기보다 크다. 또, 제1부분(21)의 표면 거칠기는 제1부분(21) 중 발열 저항체(4)가 설치되어 있는 부분을 제외하고, 절연 기체(1) 표면의 노출되어 있는 부분의 표면 거칠기로서, 발열 저항체(4)의 표면의 표면 거칠기는 포함하지 않는다.
상기와 같이 제1면(1a)보다 상방에 있어서 발생한 플라즈마가 제1관통구멍(9)을 통해 절연 기체(1)의 제2면(1b) 부근에서 누출되거나, 절연 기체(1)의 외주로부터 제2면(1b)까지 순환함으로써, 플라즈마에 의해, 발열 저항체(4)와 절연 기체(1)의 제2부분(22) 사이의 절연파괴가 생길 우려가 있다. 본 실시형태에서는 제1부분(21)과 제2부분(22) 사이에 제1홈부(23)를 형성함으로써, 발열 저항체(4)와 제2면(1b)의 제2부분(22)의 연면거리를 크게 하고, 제1부분(21)의 표면 거칠기를 제2부분(22)의 표면 거칠기보다 크게 함으로써 발열 저항체(4)와 제2면(1b)의 제2부분(22)의 연면거리를 더 크게 할 수 있어 절연파괴의 발생을 억제할 수 있다.
제1부분(21) 및 제2부분(22)의 표면 거칠기는 예를 들면, JISB0601에 준거한 Ra(산술 평균 거칠기)로 나타내어지며, 제1부분(21)의 표면 거칠기(Ra)는 예를 들면 1.0∼2.0㎛이며, 제2부분(22)의 표면 거칠기(Ra)는 예를 들면 0.1∼0.5㎛이다.
제1홈부(23)의 표면 거칠기에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 제2부분(22)의 표면 거칠기보다 크게 해도 좋다. 또, 제1홈부(23)의 표면 거칠기(Ra)는 저면부분의 표면 거칠기(Ra)이며, 예를 들면 1.0∼2.0㎛이다. 제1홈부(23)의 표면 거칠기를 제2부분(22)의 표면 거칠기보다 크게 함으로써 연면거리를 더 크게 하여 절연파괴의 발생을 억제할 수 있다.
도 3은 제2실시형태의 외주부분 주변을 확대한 부분 확대 단면도이다. 본 실시형태의 시료 유지구(100)는 외주부분의 구성만이 제１실시형태와 다르고, 제１실시형태와 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 있다.
제1실시형태에서는 제1부분(21)의 제1면(1a)으로부터의 거리와, 제2부분(22)의 제1면(1a)으로부터의 거리를 동일하게 하고 있다. 이것에 대해서 본 실시형태에서는 제1부분(21)의 제1면(1a)으로부터의 거리를 제2부분(22A)의 제1면(1a)으로부터의 거리보다 크게 하고 있다. 절연 기체(1)의 제1면(1a)은 일률적으로 평탄한 면이며, 제1면(1a)으로부터 제1부분(21) 및 제2부분(22A)까지의 거리란 제1부분(21)에 있어서의 절연 기체(1)의 두께 및 제2부분(22A)에 있어서의 절연 기체(1)의 두께이다. 즉, 본 실시형태에서는 제1부분(21)에 있어서의 절연 기체(1)의 두께를 제2부분(22A)에 있어서의 절연 기체(1)의 두께보다 크게 하고 있다. 바꿔 말하면, 외주의 제2부분(22A)의 두께를 제1부분(21)의 두께보다 작게 하고 있다.
또한 지지체(2)의 제1면(2a)으로부터의 거리는 제2부분(22A)까지의 거리가 제1부분(21)까지의 거리보다 크다. 그렇게 하면, 접합재(3)의 두께는 제1부분(21)의 내측에 비해서 제2부분(22A)의 외주측의 쪽이 커진다. 접합재(3)가 두꺼울수록 전열저항이 커지므로, 원래 지지체(2)로 열이동하기 쉬운 외주측에 대해서 접합재(3)의 두께를 크게 하고, 제2부분(22a)으로부터 지지체(2)로의 열이동을 억제한다. 이것에 의해, 시료 유지면에 있어서 외주측과 내측의 표면온도의 온도차를 작게 해서 균열성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 제3실시형태의 외주부분 주변을 확대한 부분 확대 단면도이다. 본 실시형태의 시료 유지구(100)는 외주부분의 구성만이 제１실시형태와 다르고, 제１실시형태와 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 있다.
제1실시형태에서는 제1부분(21)의 제1면(1a)으로부터의 거리와, 제2부분(22)의 제1면(1a)으로부터의 거리를 동일하게 하고 있다. 이것에 대해서 본 실시형태에서는 제1부분(21)의 제1면(1a)으로부터의 거리를 제2부분(22B)의 제1면(1a)으로부터의 거리보다 작게 하고 있다. 즉, 본 실시형태에서는 제1부분(21)에 있어서의 절연 기체(1)의 두께를 제2부분(22B)에 있어서의 절연 기체(1)의 두께보다 작게 하고 있다. 바꿔 말하면, 외주의 제2부분(22B)의 두께를 제1부분(21)의 두께보다 크게 하고 있다.
제1부분(21)에 설치된 발열 저항체(4)로부터 외주의 제2부분(22)을 향해서 아크방전이 생길 우려가 있지만, 제2부분(22B)의 두께가 크므로, 방전 경로가 비직선적으로 되어 아크방전의 발생을 억제할 수 있다.
도 5는 제4실시형태의 외주부분 주변을 확대한 부분 확대 단면도이다. 본 실시형태의 시료 유지구(100)는 외주부분의 구성만이 제１실시형태와 다르고, 제１실시형태와 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 있다.
제1실시형태에서는 제1홈부(23)의 가장자리부분 및 제1홈부(23)의 내벽면과 저면이 교차하는 교차 부분은 모두 각부로 되어 있고, 예를 들면 외부로부터의 기계적인 충격 또는 열 등에 의한 충격으로 생긴 응력이 이 각부에 집중되어 크랙이나 결락이 생기거나 할 우려가 있다. 이것에 대해서 본 실시형태에서는 제1홈부(23A)의 가장자리부분 및 제1홈부(23A)의 내벽면과 저면이 교차하는 교차 부분을 R형상으로 하고 있고, 발생한 응력을 분산시켜서 크랙이나 결락의 발생을 억제할 수 있다.
도 6은 제5실시형태의 외주부분 주변을 확대한 부분 확대 단면도이다. 본 실시형태의 시료 유지구(100)는 외주부분의 구성만이 제１실시형태와 다르고, 제１실시형태와 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 있다.
제1실시형태에서는 제1홈부(23)의 폭은 개구로부터 저면까지 일정하게 하고 있다. 이것에 대해서 본 실시형태에서는 제1홈부(23A)의 폭을 개구로부터 저면을 향함에 따라서 작아지도록 하고 있다. 제1홈부(23A)의 내부공간의 크기가 상대적으로 작아지고, 충전되는 접합재(3)의 양도 작아진다. 상술한 바와 같이, 접합재(3)는 열저항을 크게 하는 재료이므로, 충전되는 접합재(3)의 양이 작아지면, 열저항은 작아진다. 제1홈부(23A)에 대향하는 제1면(1a)의 부분은 발열 저항체(4)에서 발생한 열에 의해 과열되기 쉽지만, 제1홈부(23A) 내의 열저항이 작으므로, 열은 지지체(2)로 이동하여 과열이 억제된다.
도 7은 제6실시형태의 제1관통구멍 주변을 확대한 부분 확대 단면도이다. 본 실시형태의 시료 유지구(100)는 제1관통구멍 주변의 구성만이 제１실시형태와 다르고, 제１실시형태와 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 있다.
본 실시형태의 절연 기체(1)의 제2면(1b)은 제1관통구멍(9)의 개구 주위에 위치하는 제3부분(24)과, 제1부분(21)과 제3부분(24) 사이에 형성된 제2홈부(25)를 더 갖고 있다. 제3부분(24)은 상기 실시형태에 있어서는 제1부분(21)의 일부에 상당한 부분으로서, 제1관통구멍(9)의 개구 주위에 해당되는 환상부분이다. 환상의 제3부분(24)은 제1부분(21)에 의해 둘러싸여져 있고, 제2홈부(25)가 제1부분(21)과 제3부분(24) 사이에 위치하고 있다.
본 실시형태에서는 제1부분(21)의 표면 거칠기가 제3부분(24)의 표면 거칠기보다 크다. 상기와 같이 플라즈마가 제1관통구멍(9)을 통해 절연 기체(1)의 제2면(1b) 부근에서 누출됨으로써, 플라즈마에 의해, 발열 저항체(4)와 절연 기체(1)의 제3부분(24) 사이의 절연파괴가 생길 우려가 있다. 본 실시형태에서는 제1부분(21)과 제3부분(24) 사이에 제2홈부(25)를 형성함으로써, 발열 저항체(4)와 제2면(1b)의 제3부분(24)의 연면거리를 크게 하고, 제1부분(21)의 표면 거칠기를 제3부분(24)의 표면 거칠기보다 크게 함으로써, 발열 저항체(4)와 제2면(1b)의 제3부분(24)의 연면거리를 더 크게 할 수 있어 절연파괴의 발생을 억제할 수 있다. 제3부분(24)의 표면 거칠기(Ra)는 예를 들면 0.1∼0.5㎛이다.
제2홈부(25)의 표면 거칠기에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 제3부분(24)의 표면 거칠기보다 크게 해도 좋다. 또, 제2홈부(25)의 표면 거칠기(Ra)는 제1홈부(23)와 마찬가지로 저면부분의 표면 거칠기(Ra)이며, 예를 들면 1.0∼2.0㎛이다. 제2홈부(25)의 표면 거칠기를 제3부분(24)의 표면 거칠기보다 크게 함으로써 연면거리를 더 크게 해서 절연파괴의 발생을 억제할 수 있다.
본 개시는 다음 실시형태가 가능하다.
본 개시의 시료 유지구는 시료 유지면인 제1면 및 상기 제1면과 반대측의 제2면을 갖는 판상의 절연 기체와,
상기 절연 기체의 상기 제2면에 설치된 발열 저항체를 구비하고,
상기 제2면은 상기 발열 저항체가 위치하는 제1부분과, 상기 제1부분의 주위를 둘러싸는 제2부분과, 상기 제1부분과 상기 제2부분 사이에 형성된 홈부를 갖고,
상기 제1부분의 표면 거칠기가 상기 제2부분의 표면 거칠기보다 큰 구성이다.
본 개시의 시료 유지구에 의하면, 발열 저항체와 제2면의 제2부분의 연면거리를 크게 할 수 있어 절연파괴의 발생을 억제할 수 있다.
이상, 본 개시에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 개시는 상술의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 여러가지 변경, 개량 등이 가능하다. 예를 들면 접합재(3)는 절연 기체(1)의 제2면(1b)과 지지체(2)의 제1면(2a) 사이의 전체에 위치하고 있을 필요는 없고, 일부에 형성되어 있으면 좋다.
1: 절연 기체
1a: 제1면
1b: 제2면
2: 지지체
2a: 제1면
2b: 제2면
3: 접합재
4: 발열 저항체
5: 다공질부재
7: 제2관통구멍
9: 제1관통구멍
21: 제1부분
22: 제2부분
22A: 제2부분
22B: 제2부분
23: 제1홈부
23A: 제1홈부
24: 제3부분
25: 제2홈부
100: 시료 유지구

Claims (8)

  1. 시료 유지면인 제1면 및 상기 제1면과 반대측의 제2면을 갖는 판상의 절연 기체와,
    상기 절연 기체의 상기 제2면에 설치된 발열 저항체를 구비하고,
    상기 제2면은 상기 발열 저항체가 위치하는 제1부분과, 상기 제1부분의 주위를 둘러싸는 제2부분과, 상기 제1부분과 상기 제2부분 사이에 형성된 홈부를 갖고,
    상기 제1부분의 표면 거칠기가 상기 제2부분의 표면 거칠기보다 큰 시료 유지구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈부의 표면 거칠기가 상기 제2부분의 표면 거칠기보다 큰 시료 유지구.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1부분의 상기 제1면으로부터의 거리는 상기 제2부분의 상기 제1면으로부터의 거리보다 큰 시료 유지구.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1부분의 상기 제1면으로부터의 거리는 상기 제2부분의 상기 제1면으로부터의 거리보다 작은 시료 유지구.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 홈부의 가장자리부분 및 상기 홈부의 내벽면과 저면이 교차하는 교차 부분은 R형상인 시료 유지구.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 홈부의 폭은 개구로부터 저면을 향함에 따라서 작아지는 시료 유지구.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 절연 기체는 상기 제1면으로부터 상기 제2면까지 관통하는 관통구멍을 갖고,
    상기 제2면은 상기 관통구멍의 개구 주위에 위치하는 제3부분과, 상기 제1부분과 상기 제3부분 사이에 형성된 제2홈부를 더 갖고,
    상기 제1부분의 표면 거칠기가 상기 제3부분의 표면 거칠기보다 큰 시료 유지구.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 절연 기체의 상기 제2면을 지지하는 금속제의 지지체를 더 구비하는 시료 유지구.
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