KR20020059438A - 편평한 막 전극을 갖는 정전 척 - Google Patents

편평한 막 전극을 갖는 정전 척 Download PDF

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보스트 스티븐 엘.
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Abstract

본질적으로 정전 척의 척킹 표면에 평행한, 본질적으로 편평한 막 전극을 갖는 정전 척은, 막 전극을 소결된 세라믹 기판의 표면으로 바람직하게는, 스크린 프린팅시켜 증착시킴으로써 제조한다. 미가공 세라믹 층은 막 전극 위로 형성시키거나 주형시키고, 수득된 구조물을 소결시켜 정전 척을 제조한다.

Description

편평한 막 전극을 갖는 정전 척{Electrostatic chucks with flat film electrode}
관련 출원
본 출원은 본원에서 전문을 참조문헌으로 인용하는, 1999년 12월 9일에 출원된 미국 가특허원 제60/169,859호의 이익을 청구한다.
정전 척(electrostatic chuck) 및/또는 서셉터(susceptor)는 반도체 장치를 제조하는 동안 웨이퍼(wafer), 기판 또는 또 다른 형태의 가공품을 지지하는데 사용된다. 하나의 배열에서, 웨이퍼는 외부 전극과 유전 척 본체에 매봉(embedding)된 전극 사이에서 생성되는 정전기력에 의해 척킹(chucking) 표면을 보호한다.
매봉된 막 전극을 갖는 정전 척을 제조하는 한가지 방법은 미가공(green) 세라믹 물질의 제1 층을 형성시키고, 당해 제1 층 위에 막 전극을 스크린 프린팅(screen printing)시키며, 스크린 프린팅된 전극 위로 미가공(green) 세라믹 물질의 제2 층을 부착시키고, 수득된 예비 성형물을 소결(sintering)시킴을 포함한다.
그러나, 수득된 척 및/또는 서셉터는 척킹 표면을 주의 깊게기계가공(machining)함에도 불구하고, 전극 위의 유전 층의 두께는 변화 또는 비균일성을 나타낼 수 있다. 이들 변화는, 특히 척킹력(chucking force)이 전극과 가공품 사이의 거리의 제곱에 반비례하는 척의 경우, 척의 작동에 불리한 영향을 줄 수 있다.
따라서, 정전 척 또는 서셉터가, 매봉된 스크린 프린팅된 전극을 갖고, 척킹 표면을 가로질러 균일한 척킹력을 나타낼 필요성이 있다.
발명의 요약
편평한 스크린 프린팅된 전극을 갖는 정전 척은 치밀화된 세라믹 기판 위에 전극을 스크린 프린팅시킨 다음, 미가공 형태의 세라믹 층을 전극 위에 부착하여 전극을 상부적층시키고, 수득된 구조물을 소결시킴으로써 형성할 수 있다는 것이 밝혀졌다.
본 발명은 정전 척에 관한 것이다. 본 발명의 정전 척은 막 전극 및 척킹 표면을 갖는 척 본체를 포함한다. 막 전극은 본질적으로 편평하고 척킹 표면에 평행하다. 바람직한 양태에서, 막 전극은 스크린 프린팅된다.
또한, 본 발명은 정전 척의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 막 전극을 소결된 기판의 표면에 부착시키는 것을 포함한다. 소결된 기판의 표면을 기계가공하여 편평하게 할 수 있다. 세라믹 물질의 미가공 층은 막 전극 위에 형성되어 상부적층된다. 수득된 구조물을 임의로 가압하에 가열하여 미가공 층을 소결하고, 정전 척을 제조한다.
본 발명의 하나의 양태에서, 소결된 기판은, 예를 들면, 압축 분말과 같은 미가공 형태의 세라믹 물질을 소결함으로써 형성된다. 또 다른 양태에서, 세라믹 물질의 미가공 층은 압축 분말을 포함한다. 기타 다른 양태에서, 막 전극은 스크린 프린팅하여 제조한다.
적합한 막 전극은, 예를 들면, 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 또는 이들의 조합물과 같은 금속을 포함한다. 적합한 기판은 질화알루미늄(AlN), 알루미나(산화 알루미늄 또는 Al2O3), 질화붕소(BN), 질화규소(Si3N4), 이들의 조합물 및 기타 물질과 같은 세라믹 물질을 포함한다. 적합한 세라믹 층은 AlN, Al2O3,BN, Si3N4, 이들의 혼합물 및 기타 물질을 포함할 수 있다. 바람직한 양태에서, 기판 및 유전 층을 동일한 물질로 제조할 수 있다.
본 발명은 몇몇의 이점을 갖는다. 본 발명의 방법은 호일(foil), 메쉬(mesh) 또는 평판(plate)과 같은 벌크 금속 전극을 매봉하는 것을 필요로 하지 않지만, 스크린 프린팅된 전극을 이용할 수 있다. 스크린 프린팅은 쌍극성 전극과 결합한 벌크 금속에 비하여 특히 유리하다. 통상적인 쌍극성 전극의 구성은 내부 전극이 동심원 형태지만 정의된 갭(gap)(유전성)에 의해 외부 전극과 분리되어 있다. 정전 척이 적절하게 기능하기 위해서는 두 전극의 분리를 유지하는 것이 중요하기 때문에, 스크린 프린팅 공정 및 수득된 전극은 벌크 금속 전극에 비하여 쌍극성 구성에서 균일한 유전성 갭이 정확하게 정의되고 성취되도록 한다. 유사한 이점이 스크린 프린팅된 전극에 존재하는데, 여기서 정전 척은 다극성 전극 구성, 예를 들면, 여섯개의 독립 전극으로 설계된다. 본 발명의 방법에 의해서 수득된 막 전극은 편평하고, 본 발명의 정전 척은 우수한 척킹 특성을 지니며, 웨이퍼를 제작하는 동안 가공품에 균일한 척킹력을 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명의 정전 척 또는 서셉터의 하나의 양태인 종단면도이다.
도 2a-2c는 본 발명의 하나의 방법에서 사용되는 단계의 개략도이다.
이제, 본 발명의 특징 및 기타의 상세한 설명은, 본 발명의 단계들로써 또는 본 발명의 일부를 조합함으로써, 첨부된 도면을 참조로 하여 보다 상세하게 기술하며, 청구의 범위에서 지적하게 된다. 각각의 도에서 나타낸 동일한 도면 부호는 동일한 항목을 나타낸다. 본 발명의 특정한 양태는 본 발명을 설명하기 위해 나타낸 것이며 본 발명을 제한하려는 것이 아니라는 것을 인지해야 할 것이다. 본 발명의 원칙적인 특징은 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 각종의 양태로써 이용될 수 있다.
본 발명은 정전 척 또는 서셉터에 관한 것이다. 용어 "정전 척" 및 "서셉터"는 본원에서 교환하여 사용할 수 있다. 정전 척은 척킹 표면을 갖는 척 본체를 포함한다. 막 전극은 척 본체 내에 매봉되고, 본질적으로 편평하며, 척킹 표면에 평행하다.
도 1은 본 발명의 하나의 양태의 정전 척(10)의 개략도이다. 정전 척(10)은 척 본체(12) 및 척 본체(12) 내에 매봉된 막 전극(14)을 포함한다. 정전 척(10)은 예를 들면, 쿨롱(Coulombic)형 또는 존슨-라벡(Johnson-Rahbek)형일 수 있다. 작동하는 동안 정전 척(10)은 공정 챔버(나타내지 않았음) 내에서 기계적인 지지체(나타내지 않았음)를 관통하여 위치한다. 전압은 전기 접점(16)을 통해서 전극(14)에 적용되고, 전극(14)을 전원(나타내지 않았음)에 연결하여, 예를 들면, 반도체 웨이퍼와 같은 가공품(나타내지 않았음)을 척킹 표면(18)에서 보호한다.
척 본체(12)는 2개의 영역 또는 부분, 막 전극(14) 하부의 소결된 기판(20), 및 막 전극(14) 상부의 유전 층(22)을 포함한다. 일반적으로, 유전 층(22)은 약 50 내지 약 5000㎛(μ 또는 ㎛)의 두께이다. 하나의 양태에서, 소결된 기판(20) 및 유전 층(22) 둘 다는 동일한 조성을 갖는다. 본 발명의 또 다른 양태에서, 소결된 기판(20)의 조성은 유전 층(22)의 조성과 상이하다. 척 본체(12)를 제조하기에 적합한 물질은 하기에서 추가로 설명한다.
스크린 프린팅된 막 전극(14)이 바람직하다. 막 전극(14)은 쿨롱 모드 또는 존슨 라벡 모드로 작동되는 정전 척에 사용될 수 있다. 기타의 막 전극의 예는, 이로써 한정되는 것은 아니지만, 플라즈마 생성 전극 및 라디오 주파수(RF) 전극을 포함한다.
파선(24)은 척킹 표면(18)에 대하여 기울어진 전극을 설명하는 것이다. 점선(26)은 파형이거나 변동하는 전극 형태를 설명하는 것이다.
이들 형태와 달리, 막 전극(14)은 본질적으로 편평하고, 척킹 표면(18)에 평행하다. 본원에서 사용된 바와 같이, 정전 척의 유전 두께 또는 유전 층 두께는 매봉된 전극과 척의 척킹 표면(예를 들면, 척킹 표면) 사이의 거리로써 정의된다. 본질적으로 편평하고 척킹 표면(18)에 평행한 막 전극(14)의 경우, 유전 두께 d는 하기 및 실시예 1-8에 추가로 기술된 것과 같이, 본질적으로 균일하다.
유전 두께 d는 정전 척(10)을 가로지르는 상이한 지점들에서 측정할 수 있다. d의 변화는 측정치 세트의 표준 편차의 측면으로 나타낼 수 있다. 또한, 전체 척킹 표면에 걸쳐서 최소 유전 두께와 최대 유전 두께의 차이를 나타내는 범위는 이 측정치로부터 측정할 수 있다. 표준 편차에 비하여, 범위는 표준 편차에 중대한 영향을 미치지 않지만, 유전체를 통해 전극이 노출될 위험이 있음을 나타낼 수 있는 이상치를 고려한다.
본질적으로 척킹 표면에 평행한 본질적으로 편평한 전극 또는 본질적으로 균일한 유전 두께 d를 갖는 정전 척은 작은 표준 편차 및 작은 범위를 특징으로 한다. 일반적으로, 본 발명의 정전 척은 벌크 금속 전극을 사용하는 유사한 정전 척에서 관찰되는 것 보다 작은 표준 편차 및 범위를 보여준다. 벌크 금속 전극의 예는 메쉬, 평판, 호일, 유공(perforated) 평판 또는 유공 호일 전극, 및 당해 기술 분야에서 공지된 기타의 전극을 포함한다. 본원에 사용된 것으로서, "본질적으로 균일한 유전 두께" 또는 "본질적으로 균일한 유전 층 두께"라는 표현은 약 700㎛ 미만인 범위로써 또는 약 160㎛ 미만인 표준 편차로써 표현되는 유전 층의 두께의 변화를 의미한다. 하나의 양태에서, 본 발명의 정전 척은 약 700㎛ 미만, 바람직하게는 약 300㎛ 미만의 범위로써 표현되는 유전 두께 변화를 갖는다. 또 다른 양태에서, 본 발명의 정전 척은 약 160㎛ 미만, 바람직하게는 약 90㎛ 미만의 표준 편차로써 표현되는 유전 두께 변화를 갖는다.
또한, 본 발명은 정전 척의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법의 하나의 양태의 단계는 도 2a-2c에 나타내었다. 도 2a에 나타낸 바와 같이, 소결된 기판(20)은 기판 표면(30)을 갖는다. 본원에서 사용된 것으로서, "소결된"이라는 용어는 치밀화되고 응집된 덩어리를 갖는 물질 또는 물품을 의미한다. 소결된 기판(20)은 미가공 세라믹 물질을 적합한 형태 또는 다이(dye)로 성형하거나 주형한 다음, 소결시켜 제조할 수 있다. 본원에 사용된 것으로써, 용어 "미가공(green)"은 세라믹 전구체의 예비 치밀화된 상태를 언급한다. 바람직한 양태에서, 소결된 기판은 세라믹 분말을 압축, 예를 들면, 하기에 추가로 기술된 바와 같이, 가열 압축한 다음, 소결하고, 임의로 열처리하여 제조할 수 있다.
불규칙성, 골, 거칠거칠함, 파상 또는 기복이 없는, 편평하고 평활한 기판 표면(30)이 바람직하다. 이러한 표면은 소결된 기판을 당해 기술 분야에서 공지된 바와 같이 기계가공, 예를 들면, 분쇄, 연마 또는 평활화시킴으로써 제조할 수 있다.
막 전극(14)은 도 2b에 나타낸 바와 같이 기판 표면(30) 위에 형성시킨다. 막 전극(14)은, 이로써 한정되는 것은 아니지만, Mo, W 또는 이들의 혼합물과 같은 금속을 포함한다. 전극(14)을 제조하기 위한 기타의 적합한 금속은, 이로써 한정되는 것은 아니지만, 하프늄, 니오븀, 이들의 합금 및 기타의 물질을 포함한다. 본 발명의 하나의 양태에서, 막 전극(14)은 상기한 바와 같은 제1 금속의 합금 및,예를 들면, 니켈, 코발트 및 기타 물질과 같은 제2 금속을 포함하고, 여기서 제2 금속 전부는 본질적으로 제1 금속에 용해된다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 제2 금속 전부는 본질적으로 제1 금속에 용해된다. 바람직한 제1-제2 금속의 조성의 예는 미국 특허원 제09/457,968호('정전 척, 서셉터 및 제조방법'이란 명칭으로 1999년 12월 9일에 출원되었고, 이의 전문이 본원의 참조문헌으로 인용된다)에 기재되어 있다.
바람직한 양태에서, 막 전극(14)은 스크린 프린팅으로 형성된다. 스크린 프린팅은 당해 기술 분야에 공지되어 있다. 스크린 프린팅의 일반적인 설명은, 예를 들면, 문헌(참조: Screens and Screen Printing, published by the International Society for Hybrid Microelectronics, 1991)에 기재되어 있고, 이의 전문이 본원에서 참조문헌으로 인용된다. 전극을 미가공 시이트(sheet) 위로 스크린 프린팅하는 것은 미국 특허 제4,922,099호[1990년 5월 1일에 마수다(Masuda) 등에게 허여됨]에 기재되어 있고, 또한, 이의 전문이 본원에서 참조문헌으로 인용된다. 본 발명의 하나의 양태에서, 텅스텐, 몰리브덴 또는 이들의 합금을 포함하는 페이스트(paste)를 사용하여 전극(14)을 형성한다. 실크 스크린 또는 기타의 미세한 메쉬를 사용할 수 있다. 실크 스크리닝을 위한 다수의 통상적인 페이스트는, 페이스트에 가해져서 접착력을 증진시키는 유리 프릿(glass frit)을 포함한다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 막 전극(14)은 실크 스크린용 유리를 함유하지 않는 전도성 페이스트를 사용하여 형성시킨다. 유리 프릿을 포함하는 통상적인 페이스트에 비하여, 유리를 함유하지 않는 페이스트로 제조된 전극은 상당히 낮은고유저항(resistivity)을 지니기 때문에, 플라즈마 생성(RF) 전극으로서 또는 척킹 전극으로서 사용하는 경우, 막 전극(14)이 가열되는 것을 방지한다.
또한, 막 전극(14)은, 예를 들면, 화학적 증착(CVD) 또는 물리적 증착(PVD)와 같은 증착 기술을 사용하여 형성시킬 수 있다. 또한, 이들 기술은 당해 기술 분야에 이미 공지되어 있다. 종종, 스크린 프린팅하여 제조한 막은 "후(thick)" 막으로 언급되는 반면, 증착시켜 제조한 막은 "박(thin)" 막으로 언급된다. 후막이 바람직하다. 바람직하게는, 막 전극(14)은 약 50㎛ 내지 약 250㎛ 범위의 두께를 갖는다.
세라믹 물질의 미가공 층(32)은 도 2c에 나타낸 바와 같이, 막 전극(14) 위에 형성(주형,성형)하여 상부적층시킨다. 바람직한 양태에서, 미가공 층(32)은 세라믹 분말 물질을 압축, 예를 들면, 냉각 압축하여 형성시킨다.
소결된 기판(20) 및 미가공 층(32) 둘 다 또는 이들 중 하나를 형성하는데 이용할 수 있는 적합한 세라믹 물질은, 이로써 한정되는 것은 아니지만, 기타의 세라믹 물질 뿐만 아니라, AlN, Al2O3, BN, Si3N4, 이들의 혼합물을 포함한다. AlN이 바람직하다. 예를 들면, 통상적 및 기술적 등급의 세라믹 분말과 같은 분말 세라믹 물질을 사용할 수 있다. 고순도 분말은 고-순도 저-고유저항 정전 척이란 명칭의 미국 특허원 제09/458,278호(1999년 12월 9일에 출원되고, 이의 전문이 본원에서 참조문헌으로 인용됨)에 기재된 것이 바람직하다.
이 분말은 소결 조제, 금속 또는 탄소 도판트(dopant) 및 불순물을 추가로포함할 수 있다. AlN의 경우, 적합한 소결 조제의 예는, 이로써 한정되는 것은 아니지만, 이트리아(Y2O3), 불화칼슘(CaF2), 산화칼슘(CaO), 탄산칼슘(CaCO3) 및 기타 물질을 포함한다. 금속 도판트는 철, 구리, 니켈, 아연, 크롬, 코발트, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘, 티타늄, 바나듐 또는 지르코늄을 포함할 수 있다. 또한, AlN 분말은 규소 및 붕소 불순물을 포함할 수 있다.
수득된 조립물을 가열하여 세라믹 물질의 미가공 층(32)을 유전 층(22)으로 소결시키고, 도 1에 도시된 정전 척(10)을 형성한다. 소결은 압력의 부재하에 수행할 수 있다(무압 소결). 열압법이 바람직하다. 소결 온도는 정전 척의 제조에 사용되는 특정 물질에 좌우될 수 있다. AlN이 압축 분말인 경우, 소결 온도는 약 1500℃ 내지 약 2000℃의 범위이다. 소결이 가압하에서 수행되는 경우, 압력은 약 10MPa 내지 약 40MPa의 범위일 수 있다. 소결은 고-순도 저-고유저항 정전 척이란 명칭의 미국 특허원 제09/458,278호(1999년 12월 9일에 출원되었고, 이의 전문이 본원에서 참조문헌으로 인용됨)에 기재된 바와 같이, 불활성 대기하에서 수행할 수 있다.
임의로, 수득된 정전 척은 열처리할 수 있다. 열처리는 침지 온도에서 대기압하에 척의 제조에 사용되는 특정 물질에 적합한 시간 동안 수행할 수 있다. 예를 들면, AlN의 경우, 열처리는 1000℃ 초과이지만 소결 온도보다 낮은 침지 온도에서 수행할 수 있다. 30분 내지 수시간 범위의 시간 동안 및 불활성 대기하에서 실시할 수 있다. 바람직한 양태에서, 고-순도 저-고유저항 정전 척이란 명칭의 미국 특허원 제09/458,278호(1999년 12월 9일에 출원되었고, 이의 전문이 본원에서 참조문헌으로 인용됨)에 기재된 바와 같이, 유전 층(22)은 AlN을 포함하고, 아르곤 대기하에서 열처리한다.
정전 척(10)의 척킹 표면(18)을 연마, 분쇄하거나, 당해 기술 분야에 공지된 기타의 방법으로 평활화할 수 있다.
당해 방법은 전기 접점(16)을 형성시키는 것을 추가로 포함할 수 있다. 전극(14)에서 전기 접점(16)을 형성시키는 방법은 당해 기술 분야에 공지되어 있다. 예를 들면, 기판(20)을 통해 천공하여 전극(14)의 일부를 노출시킬 수 있다. 전기 접점(16)은 당해 기술 분야에 공지된 땜납 물질(braze material)을 사용하여 전극(14)에 납땜할 수 있다. 하나의 양태에서, 전기 접점(16)은 전극(14)과 마찬가지로 하나의 금속을 갖는 합금을 포함한다. 게다가, 전기 접점(16)은 본질적으로 금속간 화합물 및/또는 다른 추가의 상을 포함하지 않는다. 바람직한 전기 접점 야금술은 "정전 척, 서셉터 및 제조방법"이란 명칭의 미국 특허원 제09/457,968호(1999년 12월 9일에 출원되었고, 이의 전문이 본원에 참조문헌으로 인용됨)에 기재되어 있다.
정전 척에서 유전 두께의 불균일성은 척킹 성능을 개선시키는데 주요하게 영향을 미친다. 보다 자세하게, 척킹 및 탈척킹(dechucking) 응답은 보다 균일하다. 또한, 전극이 라디오 주파수(RF) 전극으로서 작용하는 경우, 웨이퍼의 RF 커플링은 균일한 유전 두께로 개선된다. 최종적으로, 유전 두께의 변화가 작을 수록 유전 표면 위에 전극을 국소 노출(및 이에 따라 단락(short circuit)을 야기함)시킬 위험 없이 유전 두께 자체를 감소시킬 수 있다. 임의의 특별한 이론으로 한정하려는 것이 아니라, 소결된 기판 위로의 스크린 프린팅은 미가공된 기판 위로 스크린 프린팅된 전극과 함께 관찰될 수 있는 비틀림, 변동 및 경사를 제거하는 것으로 밝혀졌다.
본 발명은 설명할 목적으로 제공된 하기 실시예를 통하여 추가로 기재되어 있고, 이로써 한정하려는 것은 아니다.
실시예 1 내지 3
세가지 형태의 AlN계 단극성 정전 척은,
(a) 와이어 직경이 125㎛이고 인치(inch) 당 50개의 와이어를 포함하는, 몰리브덴(Mo) 메쉬 전극을 혼입시키고,
(b) 스크린 프린팅된 Mo 전극을 혼입시키며,
(c) 99.8중량% Mo 및 0.2중량% Ni를 포함하는 스크린 프린팅된 전극을 혼입시켜 제조하였다. 스크린 프린팅된 전극의 소결된 두께는 약 135㎛이었다.
Mo 메쉬 벌크 금속 전극의 경우, 메쉬 전극은 척 본체의 하부를 구성하는 AlN의 제1 미가공 압축물과 척 본체의 유전 부분(상부)을 구성하는 제2 미가공 압축물 사이에 샌드위칭(sandwiching)시키고, 이 조립물을 1850℃에서 20MPa의 압력하에 흑연 다이/슬리브 바디(die/sleeve body) 내에서 열압하여 치밀화하였다. AlN 분말을, 하부의 미가공 압축물의 상부에 차례로 위치한 Mo 메쉬 전극의 상부에압축시켜 유전 부분을 미가공 본체내로 혼입시켰다.
스크린 프린팅된 전극(Mo 또는 Mo-Ni)의 경우, 각각의 전극을, 표면이 편평하고 평행하도록 추가로 기계가공된 이미 치밀화된 하부 위에 스크린 프린팅시킨다. 추가의 AlN 분말은 전극 상부에 압축시키고, 이 조립물을 상기에서와 같이 열압하여 적절하게 매봉된 전극을 갖는 치밀화된 척 본체를 제조하였다.
상기 척의 상부 및 하부 표면은 당해 표면을 가능한한 편평하고 평행하게 하기 위해서 동일한 방법으로 기계가공시켰다. 다음에, 에디 전류 탐침(eddy current probe)을 사용하여 각각의 척 위의 25개의 특정 지점의 유전 두께를 측정한다. 유전 두께 변화는 두개의 매개 변수, 각각의 측정치 세트의 표준 편차(i) 및 전체 척킹 표면에 걸쳐서 최소 유전 두께와 최대 유전 두께의 차이를 나타내는 범위(ii)를 특징으로 한다. 표준 편차 및 범위가 작을 수록 유전 두께의 변화가 작다는 것을 의미한다. 이러한 범위에는 특이점(outlier)을 고려한다. 이러한 범위는 표준 편차에 상당한 영향을 미치지는 않지만, 이는 전극이 유전 층을 뚫고 노출될 위험이 있음을 나타낼 수 있다.
결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 전극 형태 표준 편차,㎛ 범위(최대-최소),㎛
1 Mo 메쉬 190 872
2 스크린 프린팅된 Mo 150 620
3 스크린 프린팅된 Mo-Ni 90 395
스크린 프린팅된 전극은 어느 것이나 사실상 보다 편평하고 척킹 표면에 보다 평행하고, 즉, 보다 낮는 표준 편차 및 범위에 의해 나타내는 바와 같이 매봉된 벌크 금속 메쉬 전극에서 수득된 유전 두께보다 더 균일한 유전 두께를 갖는다는 것을 명백하게 알 수 있다. 임의의 특정한 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 스크린 프린팅된 전극은 이를 프린팅한 치밀화된 기판에 극도로 잘 일치하고, 이러한 일치가 치밀화 공정 전반에 걸쳐 유지되는 것으로 밝혀졌다. 반면에, 메쉬계 전극은 전극이 위치한 미가공 기판에 잘 일치하지 않는다. 또한, 와이어 메쉬 구조물은 대개 롤(rolls) 형태로 제조되고 보관되어, 이 구조물로부터 제조된 전극은 척 본체를 치밀화하는 동안 말려 올라가는 경향을 가질 수 있다.
두가지 형태의 스크린 프린팅된 전극 중에서, Mo-Ni 전극은 Mo 전극에 비하여 편평도가 개선되었다. 임의의 특정한 이론에 얽매이려는 것이 아니라, Mo-Ni 야금술은 본체와 매봉된 전극 모두의 치밀화 공정동안 전극과 기판 사이의 확산 결합을 촉진시켜 Mo 전극에 비하여 기판에 더 잘 일치하는 것으로 밝혀졌다.
실시예 4 내지 6
또다른 단극성 전극 구조를 사용하는 AlN 정전 척을 제조한다. 다시 한번,
(a) 와이어 직경이 210㎛이고 인치 당 30개의 와이어를 포함하는 Mo 메시 전극을 혼입시키고,
(b) 스크린 프린팅된 Mo 전극을 혼입시키며,
(c) Mo 99.8중량% 및 Ni 0.2중량%를 포함하는 스크린 프린팅된 전극을 혼입시켜 세가지 형태의 AlN계 정전 척을 제조하였다. 스크린 프린팅된 전극의 소결된두께는 약 105㎛이다.
상기와 동일 과정을 사용하여 유전 두께 변화 또는 편평도를 특성화한다. 유일한 차이는 이러한 측정법에서 34개의 특정 지점이 사용된다는 것이다. 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 전극 형태 표준 편차, ㎛ 범위(최대-최소), ㎛
4 30x30 Mo 메쉬 219 >800
5 스크린 프린팅된 Mo 155 490
6 스크린 프린팅된 Mo-Ni 85 382
이 척 위의 몇몇의 지점은 사용되는 에디 전류 탐침의 범위를 벗어나는 1.4㎜ 초과의 유전 두께를 가졌다. 이들 지점은 표준 편차에서 제외하였다.
실시예 5 및 6의 척은 보다 더 균일한 유전 두께를 갖는다. 즉, 스크린 프린팅된 전극은 실시예 4에서 보다 낮은 표준 편차 및 범위로 나타나는 바와 같이 벌크 금속 메쉬 전극에 비하여 유전 두께 변화가 극도로 감소된다.
실시예 7 및 8
다음과 같은 두가지 변화를 제외하고는, 실시예 1 및 2에서와 같이 과정에서 스크린 프린팅된 전극(하나의 단극성 및 기타 다른 쌍극성)을 사용하여 2개의 추가의 AlN계 정전 척을 제조하였다. 첫째, 전극의 상부에 가해진 AlN 분말을 조악한 체(30메쉬)를 통하여 스크리닝(screening)하여 응집물을 제거하였다. 둘째, AlN 분말을 전극의 상부에 균일하게 조심스럽게 분배시켰다. 이들 단계 둘 다는 균일한 밀도 및 농도(consistency)를 전극 위의 미가공 압축물에서 수득하도록 하기 위해서 실시하였다. 조립물을 실시예 1 내지 3에서와 같이 열압하였다. 이와 같이 제조한 정전 척에서 유전 두께를 측정한 결과를 표 3에서 나타낸다.
실시예 전극 형태 표준 편차, ㎛ 범위(최대-최소), ㎛
7 단극성:스크린 프린팅된 Mo-Ni 53 260
8 쌍극성:스크린 프린팅된 Mo-Ni 56 240
상기 데이타로부터 알 수 있는 바와 같이, 두 형태의 전극을 우수한 유전 두께 균일성을 특징으로 하는 정전 척 내로 혼입시켰다. 또한, 쌍극성 전극은 내부 전극과 외부 전극 사이의 우수한 갭 일치성 및 얼라인먼트(alignment)를 나타내었다.
균등물
당해 기술분야의 숙련가들은 본원에 구체적으로 기재된 본 발명의 구체적인 양태들에 대한 균등물을 인지하게 되거나, 단지 평이한 실험법을 사용하여 확인할 수 있을 것이다. 이러한 균등물은 하기 특허청구의 범위에 포함시키고자 한다.

Claims (23)

  1. 척킹(chucking) 표면을 갖는 척 본체(chuck body)(a),
    척 본체에 매봉된 막 전극(film electrode)(b) 및
    막 전극과 척킹 표면 사이의 본질적으로 균일한 두께를 갖는 유전 층(c)을 포함하는 정전 척(electrostatic chuck).
  2. 제1항에 있어서, 유전 층의 두께가 약 700㎛보다 작은 범위로써 표현되는 변화를 갖는 정전 척.
  3. 제1항에 있어서, 유전 층의 두께가 약 160㎛ 미만인 표준 편차로써 표현되는 변화를 갖는 정전 척.
  4. 제1항에 있어서, 유전 층의 두께가 약 50㎛ 내지 약 5000㎛의 범위인 정전 척.
  5. 제1항에 있어서, 척 본체가 질화알루미늄을 포함하는 정전 척.
  6. 제1항에 있어서, 막 전극이 몰리브덴, 텅스텐 및 이들의 임의의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속을 포함하는 정전 척.
  7. 제1항에 있어서, 막 전극의 두께가 약 50㎛ 내지 약 250㎛의 범위인 정전 척.
  8. 제1항에 있어서, 막 전극이 스크린 프린팅된 전극인 정전 척.
  9. 막 전극을 소결된 기판의 표면으로 스크린 프린팅하는 단계(a),
    미가공 세라믹 층을 막 전극 위에 형성시켜 막 전극을 상부 적층시키는 단계(b) 및
    미가공 세라믹 층을 가압하에 소결하여 정전 척을 형성시키는 단계(c)를 포함하는, 정전 척의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 소결된 기판이 질화알루미늄을 포함하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 미가공 세라믹 층이 질화알루미늄을 포함하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 막 전극이 몰리브덴, 텅스텐 및 이들의 임의의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 제1 금속을 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 막 전극이 니켈, 코발트 및 이들의 임의의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 제2 금속을 추가로 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 제2 금속이 본질적으로 제1 금속에 용해되는 방법.
  15. 제9항에 있어서, 스크린 프린팅이 실크 스크린용 유리가 없는 전도성 페이스트(paste)를 포함하는 방법.
  16. 제9항에 있어서, 응집물이 미가공 세라믹 층을 형성하기 전에 제거되는 방법.
  17. 제9항에 있어서, 미가공 세라믹 층이 막 전극 위에 균일하게 분배되는 방법.
  18. 제9항에 있어서, 열압이 불활성 대기중에서 수행되는 방법.
  19. 제9항에 있어서, 본질적으로 아르곤으로 이루어진 대기중에서의 열처리를 추가로 포함하는 방법.
  20. 막 전극을 소결된 기판의 표면으로 스크린 프린팅하는 단계(a),
    미가공 세라믹 층을 막 전극 위에 형성시켜 당해 전극을 상부 적층시키는 단계(b) 및
    미가공 세라믹 층을 가압하에 소결하여 정전 척을 형성시키는 단계(c)를 포함하는 방법에 의해 제조된 정전 척.
  21. 화학적 증착 및 물리적 증착으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방법에 의해 막 전극을 소결된 기판의 표면으로 증착시키는 단계(a),
    미가공 세라믹 층을 막 전극 위로 형성시켜 막 전극을 상부 적층시키는 단계(b) 및
    미가공 세라믹 층을 가압하에 소결하여 정전 척을 형성시키는 단계(c)를 포함하는, 정전 척의 제조방법.
  22. 제21항의 방법에 의해 제조된 정전 척.
  23. 제1 금속 및 제2 금속을 포함하고 제2 금속 모두가 본질적으로 제1 금속에 용해되어 있는 막 전극을 소결된 기판의 표면으로 스크린 프린팅하는 단계(a),
    미가공 세라믹 층을 막 전극 위로 형성시켜 막 전극을 상부 적층시키는 단계(b) 및
    미가공 세라믹 층을 가압하에 소결하여 정전 척을 형성시키는 단계(c)를 포함하는, 정전 척의 제조방법.
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