KR20150136483A - 정전 척 장치 - Google Patents

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KR20150136483A
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가즈토 안도
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스미토모 오사카 세멘토 가부시키가이샤
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Abstract

파티클의 발생원을 억제함으로써, 판형 시료의 이면에 대한 파티클의 부착을 보다 억제할 수 있고, 또한 판형 시료의 냉각가스에 의한 냉각효과를 향상시킬 수 있는 정전 척 장치가 제공된다. 이와 같은 정전 척 장치는, 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a)을 웨이퍼를 재치하는 재치면으로 하고, 이 세라믹판 형상체(2)의 내부 또는 이면에 정전 흡착용 전극을 구비한 정전 척부를 구비하여 이루어지는 정전 척 장치에 있어서, 이 상면(2a)에 복수의 돌기부(11)를 형성하고, 이 상면(2a)의 복수의 돌기부(11)를 제외한 영역(12)에, 복수의 미소 돌기부(13)를 형성하고 있다.

Description

정전 척 장치{ELECTROSTATIC CHUCK DEVICE}
본 발명은, 정전 척 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 실리콘 웨이퍼 등의 반도체기판에 플라즈마 에칭 등의 처리를 실시할 때에 이용하기 적합한 정전 척 장치에 관한 것이다.
본원은, 2013년 3월 29일에, 일본에 출원된 특허출원 2013-071739호에 근거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
최근, 급속히 진전되는 IT기술을 지지하는 반도체 산업에 있어서는, 소자의 고집적화나 고성능화가 요구되고 있으며, 이로 인하여, 반도체 제조 프로세스에 있어서도 미세 가공기술의 추가적인 향상이 요구되고 있다. 이 반도체 제조 프로세스 중에서도 에칭 기술은, 미세 가공기술의 중요한 하나이며, 최근에는, 에칭 기술 중에서도, 고효율 또한 대면적의 미세 가공이 가능한 플라즈마 에칭 기술이 주류가 되고 있다.
예를 들면, 실리콘 웨이퍼를 이용한 LSI의 제조 프로세스는, 실리콘 웨이퍼 위에 레지스트로 마스크 패턴을 형성하고, 이 실리콘 웨이퍼를 진공 중에 지지한 상태로, 이 진공 중에 반응성 가스를 도입하여, 이 반응성 가스에 고주파의 전계를 인가함으로써, 가속된 전자가 가스 분자와 충돌하여 플라즈마 상태가 되고, 이 플라즈마로부터 발생하는 라디칼(프리 라디칼)과 이온을 실리콘 웨이퍼와 반응시켜 반응 생성물로서 제거함으로써, 실리콘 웨이퍼에 미세 패턴을 형성하는 기술이다.
이 플라즈마 에칭장치 등의 반도체 제조장치에 있어서는, 종래부터, 시료대에 간단하게 실리콘 웨이퍼를 장착하여, 고정함과 함께, 이 실리콘 웨이퍼를 원하는 온도로 유지하는 장치로서 정전 척 장치가 사용되고 있다(특허문헌 1, 2).
그런데, 이와 같은 정전 척 장치에서는, 산소계 플라즈마나 부식성 가스에 대한 내성이 약하고, 사용 시의 방전 등에 의하여 손상될 우려가 있다는 문제점이 있으며, 따라서, 세라믹판 형상체의 하면에 정전 흡착용 전극을 마련하여, 이 정전 흡착용 전극에 유기계 접착제층을 통하여 절연층을 접착하고, 이 절연층에 유기계 접착제층을 통하여 기대를 접착한 정전 척 장치가 제안되고 있다(특허문헌 3).
한편, 정전 척 장치와 판형 시료 사이의 열전도 특성이 크게 변화하는 일이 없고, 파티클의 발생이 적으며, 판형 시료의 이면에 대한 파티클의 부착을 삭감할 수 있는 정전 척 장치로서, 판형 시료를 재치하는 재치면에 복수의 돌기부를 마련하고, 이들 돌기부 중 일부 또는 전부의 정상면에 1개 이상의 미소 돌기부를 마련한 정전 척 장치가 제안되고 있다(특허문헌 4).
일본 공고특허 특공평5-87177호 공보 일본 공개특허 특개평9-283606호 공보 일본 공개특허 특개2011-077303호 공보 일본 특허 제4739039호 공보
그런데, 종래의 흡착면에 복수의 돌기부를 마련하고, 이들 돌기부 중 일부 또는 전부의 정상면에 1개 이상의 미소 돌기부를 마련한 정전 척 장치에 있어서는, 판형 시료의 이면에 부착되어 있는 불순물이나 오물 등이 판형 시료와 돌기부의 정상면의 사이에 들어감으로써, 판형 시료의 일부가 이상 발열하는 것에 대해서는 유효했지만, 역시 돌기부를 제외한 부분의 거친 흡착면으로부터 파티클이 발생하여, 이 파티클이 판형 시료의 이면으로 부착하는 문제점이 있었다. 이 현상은, 특히 플라즈마 클리닝 후에 현저했다.
또, 플라즈마 에칭이나 플라즈마 클리닝 등에 있어서는, 판형 시료로의 플라즈마 열의 입사에 대한 냉각가스에 의한 냉각효과, 즉 거친 흡착면에 대한 열전달 효과가 불충분하다는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 파티클의 발생원을 억제함으로써, 판형 시료의 이면에 대한 파티클의 부착을 보다 억제할 수 있으며, 또한 판형 시료의 냉각가스에 의한 냉각효과를 향상시킬 수 있는 정전 척 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기의 과제를 해결할 수 있도록 예의검토를 행한 결과, 세라믹판 형상체의 판형 시료의 재치면인 일 주면(一主面)에 복수의 돌기부를 형성하여, 이 일 주면 중 복수의 돌기부를 제외한 영역에, 복수의 미소 돌기부 또는 복수의 미소 오목부를 형성하는 것으로 하면, 이들 미소 돌기부 또는 미소 오목부가 파티클의 발생원을 억제하고, 따라서 판형 시료의 이면에 대한 파티클의 부착이 보다 억제되며, 나아가서는 판형 시료의 냉각가스에 의한 냉각효과가 향상되는 것을 지견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 정전 척 장치는, 세라믹판 형상체의 일 주면을 판형 시료를 재치하는 재치면으로 하고, 상기 세라믹판 형상체의 내부 또는 다른 주면에 정전 흡착용 전극을 구비한 정전 척부를 구비하여 이루어지는 정전 척 장치에 있어서, 상기 일 주면에 복수의 돌기부를 형성하고, 상기 일 주면의 복수의 상기 돌기부를 제외한 영역에, 복수의 미소 돌기부 또는 복수의 미소 오목부를 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 일 주면의 복수의 상기 돌기부를 제외한 영역에 있어서의 복수의 상기 미소 돌기부 또는 복수의 상기 미소 오목부의 전체 점유 면적은, 상기 영역의 면적의 1% 이상 또한 40% 이하인 것이 바람직하다.
상기 미소 돌기부의 높이 또는 상기 미소 오목부의 깊이는, 상기 돌기부의 높이의 10% 이상 또한 100% 이하인 것이 바람직하다.
복수의 상기 돌기부 각각의 상단부에, 복수의 제2 미소 돌기부를 형성하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 일 주면의 복수의 상기 돌기부를 제외한 영역의 표면 조도 Ra는, 1㎛보다 큰 것이 바람직하다.
상기 정전 척부는, 상기 세라믹판 형상체의 다른 주면에 상기 정전 흡착용 전극을 구비하고, 상기 정전 흡착용 전극에, 시트형상 또는 필름형상의 제1 유기계 접착제층을 통하여 시트형상 또는 필름형상의 절연층을 접착하며, 이 절연층에, 제2 유기계 접착제층을 통하여 상기 세라믹판 형상체를 지지하는 기대를 접착하여 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 정전 척 장치에 의하면, 세라믹판 형상체의 판형 시료의 재치면인 일 주면에 복수의 돌기부를 형성하고, 이 일 주면 중 복수의 돌기부를 제외한 영역에, 복수의 미소 돌기부 또는 복수의 미소 오목부를 형성했으므로, 이들 미소 돌기부 또는 미소 오목부에 의하여 파티클의 발생을 억제할 수 있고, 따라서 판형 시료의 이면에 대한 파티클의 부착을 보다 억제할 수 있다. 또한, 판형 시료의 냉각가스에 의한 냉각효과를 향상시킬 수 있다.
또, 정전 척부를, 세라믹판 형상체의 다른 주면에 정전 흡착용 전극을 구비한 구성으로 하며, 이 정전 흡착용 전극에, 시트형상 또는 필름형상의 제1 유기계 접착제층을 통하여 시트형상 또는 필름형상의 절연층을 접착하고, 이 절연층에, 제2 유기계 접착제층을 통하여 세라믹판 형상체를 지지하는 기대를 접착하는 것으로 한다면, 정전 흡착용 전극이 제1 유기계 접착제층과 시트형상 또는 필름형상의 절연층에 의하여 2중으로 보호되며, 따라서 기대 및 측면의 내절연성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 사용 시의 방전 등에 의한 파손의 빈도가 낮고, 파손 시의 파티클의 발생량도 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태의 정전 척 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태의 정전 척 장치의 세라믹판 형상체의 상면 근방을 나타내는 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태의 정전 척 장치의 미소 돌기부를 나타내는 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태의 정전 척 장치의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태의 정전 척 장치의 세라믹판 형상체의 상면 근방을 나타내는 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태의 정전 척 장치의 미소 오목부를 나타내는 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시형태의 정전 척 장치의 세라믹판 형상체의 상면 근방을 나타내는 확대 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시형태의 정전 척 장치의 세라믹판 형상체의 상면 근방을 나타내는 확대 단면도이다.
본 발명의 정전 척 장치를 실시하기 위한 형태에 대하여, 도면에 근거하여 설명한다.
다만, 이 형태는, 발명의 취지를 보다 잘 이해시키기 위하여 구체적으로 설명하는 것이며, 특별히 지정이 없는 한, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
［제1 실시형태］
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태의 정전 척 장치를 나타내는 단면도, 도 2는, 동 정전 척 장치의 세라믹판 형상체의 상면 근방을 나타내는 확대 단면도이다.
이 정전 척 장치(1)는, 상면(일 주면)(2a)을 웨이퍼(판형 시료)(W)를 재치하는 재치면으로 한 세라믹판 형상체(2)와, 이 세라믹판 형상체(2)의 하면(다른 주면)(2b)측에 마련된 정전 흡착용 전극(3)에 의하여 정전 척부(4)가 구성되어 있다.
이 정전 흡착용 전극(3)에는, 시트형상 또는 필름형상의 (제1)유기계 접착제층(5)을 통하여 시트형상 또는 필름형상의 절연층(6)이 접착되고, 이 시트형상 또는 필름형상의 절연층(6) 및 정전 척부(4)에는, (제2)유기계 접착제층(7)을 통하여, 정전 척부(4)를 지지함과 함께 웨이퍼(W)를 냉각하는 베이스부(기대)(8)가 접착되어 있다.
이 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a)에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 돌기부(11)가 복수 개 마련되어 있다.
이하, 이 정전 척 장치(1)에 대하여 상세하게 설명한다.
세라믹판 형상체(2)는, 상면(2a)이 실리콘 웨이퍼 등의 각종 웨이퍼(W)를 재치하는 재치면이 되는 세라믹스로 이루어지는 원판형상의 것으로, 절연성의 세라믹스 소결체로 이루어지는 것이다.
이 세라믹스로서는, 체적 고유 저항이 1013~1015Ω·cm 정도로 기계적인 강도를 가지고, 또한 산소계 플라즈마나 부식성 가스에 대한 내구성을 가지는 것이면 특별히 제한되는 것은 아니고, 예를 들면, 알루미나(Al2O3) 소결체, 질화 알루미늄(AlN) 소결체, 알루미나(Al2O3)-탄화규소(SiC) 복합 소결체 등의 각종 소결체, 산화 이트륨(Y2O3), 이트륨·알루미늄·가닛(YAG), 이트륨·알루미늄·모노클리닉(YAM), 이트륨·알루미늄·페로브스카이트(YAP) 등의 이트륨 화합물, 희토류 원소(La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu)를 포함하는 고용체 등이 적합하게 이용된다.
이와 같은 세라믹스를 이용함으로써, 산소계 플라즈마에 대한 내플라즈마성, 부식성 가스에 대한 내부식성이 향상되고, 기계적 강도도 향상되어, 파티클의 발생이 억제된다.
이 세라믹판 형상체(2)의 두께는 0.3mm 이상 또한 2.0mm 이하가 바람직하다. 그 이유는, 세라믹판 형상체(2)의 두께가 0.3mm를 하회하면, 세라믹판 형상체(2)의 기계적 강도를 확보하지 못하고, 한편, 세라믹판 형상체(2)의 두께가 2.0mm를 상회하면, 전극면과 흡착면 사이의 거리가 증가하고, 흡착력이 저하됨과 함께, 세라믹판 형상체(2)의 열용량이 커지고, 재치되는 웨이퍼(W)와의 열교환 효율이 저하되어, 웨이퍼(W)의 면내 온도를 원하는 온도 패턴으로 유지하는 것이 곤란해지기 때문이다.
이 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a) 중 복수의 돌기부(11)를 제외한 영역(12)의 표면 조도 Ra는, 1㎛보다 큰 것이 바람직하고, 2㎛보다 큰 것이 보다 바람직하다.
여기에서, 상면(2a) 중 복수의 돌기부(11)를 제외한 영역(12)의 표면 조도 Ra를 1㎛보다 크게 한 이유는, 표면 조도 Ra가 1㎛ 이하이면, 이 상면(2a)에 있어서의 열전달 효과가 불충분한 것이 되므로, 바람직하지 않기 때문이다.
이 세라믹판 형상체(2)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 그 상면(2a)에는, 이 상면(2a)을 따르는 단면이 대략 원형상인 원기둥형상의 돌기부(11)가, 예를 들면, 격자형상으로 등간격으로, 혹은 동심원형상으로 등간격으로, 복수 개 마련되어 있다.
이 돌기부(11)의 직경은, 0.5mm 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.7mm 이상이다. 또, 이 돌기부(11)의 높이는, 15㎛ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30㎛ 이상이다.
이 돌기부(11)로서는, 체적 고유 저항이 1013~1015Ω·cm 정도로 기계적인 강도를 가지고, 또한 산소계 플라즈마나 부식성 가스에 대한 내구성을 가지는 것이면 되고, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 열팽창차, 기계적 강도, 연삭가공의 용이함 등을 고려하면, 세라믹판 형상체(2)와 동일한 재료인 것이 바람직하다.
이와 같은 재료로서는, 예를 들면, 알루미나(Al2O3) 소결체, 질화 알루미늄(AlN) 소결체, 알루미나(Al2O3)-탄화규소(SiC) 복합 소결체 등의 각종 소결체, 산화 이트륨(Y2O3), 이트륨·알루미늄·가닛(YAG), 이트륨·알루미늄·모노클리닉(YAM), 이트륨·알루미늄·페로브스카이트(YAP) 등의 이트륨 화합물, 희토류 원소(La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu)를 포함하는 고용체 등이 적합하게 이용된다.
이들 돌기부(11)의 상면(2a)에 있어서의 점유 면적은, 2.1×104mm2 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.0×104mm2 이상 또한 2.0×104mm2 이하이다.
여기에서, 돌기부(11)의 상면(2a)에 있어서의 점유 면적이 2.1×104mm2를 넘으면, 웨이퍼(W)의 흡착 시 및 이탈 시의 웨이퍼(W)의 변형에 따라, 돌기부(11)의 주변부에서 그 돌기부(11)와 웨이퍼(W)가 접함으로써, 웨이퍼(W)에 대한 이물의 부착량이 증가하고, 또한 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a)과 웨이퍼(W)의 사이에 헬륨 등의 냉각가스를 도입할 때에, 웨이퍼(W)의 돌기부(11) 상의 부분과 돌기부(11) 상 이외의 부분에서 온도차가 발생하기 때문이다.
이 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a) 중, 이들 돌기부(11)를 제외한 영역(12)에, 이 상면(2a)을 따르는 단면이 대략 원형상인 원기둥형상의 미소 돌기부(13)가, 예를 들면, 서로 균등한 간격으로, 복수 개 마련되고, 이들 미소 돌기부(13) 각각의 정상면(13a)은, 영역(12) 및 돌기부(11)의 정상면(11a)에 평행하게 되어 있다.
이 미소 돌기부(13)의 직경은, 100㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 60㎛ 이하이다. 또, 이 미소 돌기부(13)의 높이는, 돌기부(11)의 높이(H)의 10% 이상 또한 100% 이하인 것이 바람직하고, 예를 들면, 3㎛ 이상 또한 30㎛ 이하이다. 또한, 이들 미소 돌기부(13) 간의 간격은, 20㎛ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50㎛ 이상이다.
이 미소 돌기부(13)로서는, 돌기부(11)와 마찬가지로, 체적 고유 저항이 1013~1015Ω·cm 정도로 기계적인 강도를 가지고, 또한 산소계 플라즈마나 부식성 가스에 대한 내구성을 가지는 것이면 되고, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 열팽창차, 기계적 강도, 연삭가공의 용이함 등을 고려하면, 세라믹판 형상체(2)와 동일한 재료인 것이 바람직하다.
이와 같은 재료로서는, 예를 들면, 알루미나(Al2O3) 소결체, 질화 알루미늄(AlN) 소결체, 알루미나(Al2O3)-탄화규소(SiC) 복합 소결체 등의 각종 소결체, 산화 이트륨(Y2O3), 이트륨·알루미늄·가닛(YAG), 이트륨·알루미늄·모노클리닉(YAM), 이트륨·알루미늄·페로브스카이트(YAP) 등의 이트륨 화합물, 희토류 원소(La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu)를 포함하는 고용체 등이 적합하게 이용된다.
이들 미소 돌기부(13)의, 이 상면(2a) 중 돌기부(11)를 제외한 영역(12)에 있어서의 전체 점유 면적은, 이 영역(12)의 면적의 1% 이상 또한 40% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5% 이상 또한 35% 이하, 더 바람직하게는 10% 이상 또한 30% 이하이다.
여기에서, 이들 미소 돌기부(13)의 영역(12)에 있어서의 전체 점유 면적의 비율을, 영역(12)의 면적의 1% 이상 또한 40% 이하로 한 이유는, 이 범위가 본원 발명의 효과를 나타낼 수 있는 범위이기 때문이다. 다만, 이들 미소 돌기부(13)의 영역(12)에 있어서의 전체 점유 면적의 비율이 상기의 범위 외가 되면, 영역(12)에 미소 돌기부(13)를 마련하는 기술적 의미가 없어지게 되고, 본원 발명의 효과를 나타낼 수 없게 되므로 바람직하지 않다.
이 미소 돌기부(13)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 중앙부의 평탄한 정상면(13a)과, 이 정상면(13a)의 외주부에 형성된 단면 반경이 R인 곡면부(13b)를 가지고 있다.
이 영역(12)에 마련되는 미소 돌기부(13)의 수는, 상기의 전체 점유 면적의 비율이 상기의 범위를 만족하는 범위로 설정하면 되고, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 단위면적 0.1mm2당 통상 10~20개이다.
이 미소 돌기부(13)의 형상은, 특별히 제한되지 않지만, 상기의 원기둥형상 이외에, 각기둥형상, 원뿔대형상, 각뿔대형상 등이 적합하게 이용된다.
또, 이 상면(2a)의 둘레 가장자리부에는, He 등의 냉각가스가 누출되지 않도록, 이 둘레 가장자리부를 따라 연속해서, 또한 돌기부(11)와 동일한 높이의 벽부(도시하지 않음)가, 이 상면(2a)의 둘레 가장자리부를 일순(一巡)하도록 형성되어 있다.
정전 흡착용 전극(3)은, 전하를 발생시켜 정전 흡착력으로 웨이퍼(W)를 세라믹판 형상체(2)의 재치면에 고정하기 위한 정전 척용 전극으로서 이용되는 것으로, 그 용도에 따라, 그 형상 및 크기가 적절히 조정된다.
이 정전 흡착용 전극(3)을 구성하는 재료로서는, 비자성 재료인 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 등의 금속, 타이타늄, 텅스텐, 몰리브데넘, 백금 등의 고융점 금속, 그래파이트, 카본 등의 탄소 재료, 탄화 규소(SiC), 질화 타이타늄(TiN), 탄화 타이타늄(TiC), 탄화 텅스텐(WC) 등의 도전성 세라믹스, TiC-Ni계, TiC-Co계, B4C-Fe계 등의 서멧(cermet) 등이 적합하게 이용된다. 이들 재료의 열팽창 계수는, 세라믹판 형상체(2)의 열팽창 계수에 가능한 한 가까운 것이 바람직하다.
이 정전 흡착용 전극(3)의 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 플라즈마 발생용 전극으로서 사용하는 경우에는, 0.1㎛ 이상 또한 100㎛ 이하가 바람직하고, 특히 바람직하게는 5㎛ 이상 또한 20㎛ 이하이다. 그 이유는, 두께가 0.1㎛를 하회하면, 충분한 도전성을 확보할 수 없고, 한편, 두께가 100㎛를 넘으면, 세라믹판 형상체(2)와 정전 흡착용 전극(3) 사이의 열팽창률차에 기인하여, 세라믹판 형상체(2)와 정전 흡착용 전극(3)의 접합계면에 크랙이 들어가기 쉬워짐과 함께, 정전 흡착용 전극(3)과 세라믹판 형상체(2) 사이의 단차를 유기계 접착제층(5)으로 덮을 수 없게 되어, 측면 방향의 절연성이 저하되기 때문이다.
이와 같은 두께의 정전 흡착용 전극(3)은, 스퍼터법이나 증착법 등의 성막법, 혹은 스크린 인쇄법 등의 도공법에 의하여 용이하게 형성할 수 있다.
이 정전 척 장치에서는, 돌기부(11) 각각의 정상면(11a) 상에 웨이퍼(W)를 재치하여, 이 웨이퍼(W)와 정전 흡착용 전극(3)의 사이에 소정의 전압을 인가함으로써, 정전기력을 이용하여 웨이퍼(W)를 돌기부(11) 각각의 정상면(11a) 상에 흡착 고정하는 것이 가능한 구조로 되어 있다.
유기계 접착제층(5)은, 아크릴, 에폭시, 폴리에틸렌 등으로 이루어지는 시트형상 또는 필름형상의 접착제이며, 열압착식의 유기계 접착제 시트 또는 필름인 것이 바람직하다.
그 이유는, 열압착식의 유기계 접착제 시트 또는 필름은, 정전 흡착용 전극(3) 상에 중첩되고, 진공 흡인된 후, 열압착함으로써, 정전 흡착용 전극(3)과의 사이에 기포 등이 발생하기 어려우며, 따라서, 박리되기 어려워져, 정전 척부(4)의 흡착 특성이나 내전압 특성을 양호하게 유지할 수 있기 때문이다.
이 유기계 접착제층(5)의 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 접착 강도 및 취급 용이성 등을 고려하면, 40㎛ 이상 또한 100㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 55㎛ 이상 또한 100㎛ 이하이다.
두께가 55㎛ 이상 또한 100㎛ 이하이면, 정전 흡착용 전극(3)의 계면과의 접착 강도가 보다 향상되고, 또한 이 유기계 접착제층(5)의 두께가 보다 균일해지며, 그 결과, 세라믹판 형상체(2)와 기대(8) 사이의 열전도율이 균일해지고, 재치된 웨이퍼(W)의 냉각 특성이 균일화되어, 이 웨이퍼(W)의 면내 온도가 균일화된다.
다만, 이 유기계 접착제층(5)의 두께가 40㎛를 하회하면, 정전 척부(4)와 베이스부(8) 사이의 열전도성은 양호해지지만, 접착층의 열연화에 의한 정전 흡착용 전극(3)의 단차를 커버할 수 없게 되어, 정전 흡착용 전극(3)의 계면과의 박리가 발생하기 쉬워지므로 바람직하지 않고, 한편, 두께가 100㎛를 넘으면, 정전 척부(4)와 베이스부(8) 사이의 열전도성을 충분히 확보할 수 없게 되어, 냉각효율이 저하되므로, 바람직하지 않다.
이와 같이, 유기계 접착제층(5)을 시트형상 또는 필름형상의 접착제로 함으로써, 유기계 접착제층(5)의 두께가 균일화되고, 세라믹판 형상체(2)와 베이스부(8) 사이의 열전도율이 균일해진다. 따라서, 웨이퍼(W)의 냉각 특성이 균일화되고, 이 웨이퍼(W)의 면내 온도가 균일화되게 된다.
절연층(6)은, 폴리이미드, 폴리아마이드, 방향족 폴리아마이드 등의 정전 척부(2)에 있어서의 인가 전압을 견딜 수 있는 절연성 수지로 이루어지는 시트형상 또는 필름형상의 절연재이며, 이 절연층(6)의 외주부는, 세라믹판 형상체(2)의 외주부보다 내측으로 되어 있다.
이와 같이, 절연층(6)을 세라믹판 형상체(2)보다 내측에 마련함으로써, 이 절연층(6)의 산소계 플라즈마에 대한 내플라즈마성, 부식성 가스에 대한 내부식성이 향상되고, 파티클 등의 발생도 억제된다.
이 절연층(6)의 두께는, 10㎛ 이상 또한 200㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10㎛ 이상 또한 70㎛ 이하이다.
이 절연층(6)의 두께가 10㎛를 하회하면, 정전 흡착용 전극(3)에 대한 절연성이 저하되고, 정전 흡착력도 약해져, 웨이퍼(W)를 재치면에 양호하게 고정할 수 없게 되기 때문이고, 한편, 두께가 200㎛를 넘으면, 정전 척부(4)와 베이스부(8) 사이의 열전도성을 충분히 확보할 수 없게 되어, 냉각효율이 저하되기 때문이다.
유기계 접착제층(7)은, 정전 척부(4) 및 절연층(6)과 베이스부(8)를 접착·고정함과 함께, 정전 흡착용 전극(3), 유기계 접착제층(5) 및 절연층(6)을 덮도록 마련됨으로써, 산소계 플라즈마나 부식성 가스로부터 보호하는 것이며, 내플라즈마성이 높고, 열전도율이 높으며, 베이스부(8)로부터의 냉각효율이 높은 재료가 바람직하고, 예를 들면, 내열성, 탄성이 뛰어난 수지인 실리콘계 수지 조성물이 바람직하다.
이 실리콘계 수지 조성물은, 실록세인 결합(Si-O-Si)을 가지는 규소 화합물이며, 예를 들면, 하기의 식(1) 또는 식(2)의 화학식으로 나타낼 수 있다.
Figure pct00001
단, R은, H 또는 알킬기(CnH2n ＋1-：n은 정수)이다.
Figure pct00002
단, R은, H 또는 알킬기(CnH2n ＋1-：n은 정수)이다.
이와 같은 실리콘 수지로서는, 특히, 열경화 온도가 70℃~140℃인 실리콘 수지를 이용하는 것이 바람직하다.
여기에서, 열경화 온도가 70℃를 하회하면, 정전 척부(4) 및 절연층(6)과 베이스부(8)를 접합할 때에, 접합 과정의 도중에 경화가 시작되게 되어, 접합 작업에 지장을 초래할 우려가 있으므로 바람직하지 않고, 한편, 열경화 온도가 140℃를 넘으면, 정전 척부(4) 및 절연층(6)과 베이스부(8)의 열팽창차를 흡수할 수 없고, 세라믹판 형상체(2)의 재치면에 있어서의 평탄도가 저하할 뿐만 아니라, 정전 척부(4) 및 절연층(6)과 베이스부(8) 사이의 접합력이 저하되어, 이들 사이에 박리가 발생할 우려가 있으므로 바람직하지 않다.
유기계 접착제층(7)의 열전도율은, 0.25W/mk 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5W/mk 이상이다.
여기에서, 유기계 접착제층(7)의 열전도율을 0.25W/mk 이상으로 한정한 이유는, 열전도율이 0.25W/mk 미만에서는, 베이스부(8)로부터의 냉각효율이 저하되어, 정전 척부(4)의 상면(2a)에 재치되는 웨이퍼(W)를 효율적으로 냉각할 수 없게 되기 때문이다.
이 제2 유기계 접착제층(7)의 두께는, 50㎛ 이상 또한 300㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 100㎛ 이상 또한 200㎛ 이하이다.
이 제2 유기계 접착제층(7)의 두께가 50㎛를 하회하면, 너무 얇아지는 결과, 접착 강도를 충분히 확보할 수 없게 되어, 절연층(6) 및 정전 척부(4)와 베이스부(8)의 사이에서 박리 등이 발생할 우려가 있으며, 한편, 두께가 300㎛를 넘으면, 절연층(6) 및 정전 척부(4)와 베이스부(8)의 사이의 열전도성을 충분히 확보할 수 없게 되어, 냉각효율이 저하되기 때문이다.
또한, 상기의 유기계 접착제층(5)의 열전도율 및 절연층(6)의 열전도율을, 유기계 접착제층(7)의 열전도율과 동등하거나 또는 그 이하로 함으로써, 유기계 접착제층(7)의 온도 상승을 억제할 수 있으며, 이 유기계 접착제층(7)의 두께의 편차에 의한 면내 온도의 편차를 저감할 수 있고, 그 결과, 재치되는 웨이퍼(W)의 온도를 균일화할 수 있어, 이 웨이퍼(W)의 면내 온도를 균일화할 수 있으므로, 바람직하다.
이 유기계 접착제층(7)에는, 평균 입경이 1㎛ 이상 또한 10㎛ 이하인 필러, 예를 들면, 질화 알루미늄(AlN) 입자의 표면에 산화 규소(SiO2)로 이루어지는 피복층이 형성된 표면 피복 질화 알루미늄(AlN) 입자가 함유되어 있는 것이 바람직하다.
이 표면 피복 질화 알루미늄(AlN) 입자는, 실리콘 수지의 열전도성을 개선하기 위하여 혼입된 것으로, 그 혼입률을 조정함으로써, 유기계 접착제층(7)의 열전달율을 제어할 수 있다.
베이스부(8)는, 정전 척부(4)를 냉각하여 원하는 온도 패턴으로 조정함으로써, 재치되는 웨이퍼(W)를 냉각하여 온도를 조정하기 위한 것으로, 두께가 있는 원판형상의 것이며, 그 골조는 외부의 고주파 전원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 이 베이스부(8)의 내부에는, 필요에 따라서, 냉각용 혹은 온도 조절용 물, 절연성 냉매를 순환시키는 유로가 형성되어 있다.
또, 흡착면과 웨이퍼의 사이에 He가스, N2가스 등의 열매체를 순환시키는 유로가 형성되는 경우도 있다.
이 베이스부(8)를 구성하는 재료로서는, 열전도성, 도전성, 가공성이 뛰어난 금속, 금속-세라믹스 복합재료 중 어느 하나이면 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 스테인리스강(SUS) 등이 적합하게 이용된다. 이 베이스부(8)의 측면, 즉 적어도 플라즈마에 노출되는 면은, 알루마이트 처리, 혹은 알루미나, 이트리아 등의 절연성의 용사(溶射) 재료로 피복되어 있는 것이 바람직하다.
이 베이스부(8)에서는, 적어도 플라즈마에 노출되는 면에 알루마이트 처리 또는 절연막의 성막이 실시되어 있음으로써, 내플라즈마성이 향상되는 것 이외에, 이상 방전이 방지되고, 따라서 내플라즈마 안정성이 향상되게 된다. 또, 표면에 흠집이 나기 어려워지므로, 흠집의 발생을 방지할 수 있다.
다음으로, 이 정전 척 장치(1)의 제조방법에 대하여 설명한다.
먼저, 공지의 방법에 의하여, 정전 척부(4)와, 베이스부(8)를 제작한다.
정전 척부(4)는, 세라믹판 형상체(2)의 하면(2b)을, 예를 들면 아세톤을 이용하여 탈지, 세정하고, 이 하면(2b)에, 스퍼터법이나 증착법 등의 성막법, 혹은 스크린 인쇄법 등의 도공법을 이용하여 정전 흡착용 전극(3)을 형성함으로써 얻을 수 있다. 이 세라믹판 형상체(2)의 두께는, 베이스부(8)를 맞붙인 후의 연삭제거분을 고려하여 두껍게 해 두는 것이 바람직하다.
또, 베이스부(8)는, 금속, 금속-세라믹스 복합재료 중 어느 재료에 기계 가공을 실시하고, 필요에 따라서 알루마이트 처리 또는 절연막의 성막을 실시하며, 다음으로, 예를 들면 아세톤을 이용하여 탈지, 세정함으로써 얻을 수 있다.
다음으로, 시트형상 또는 필름형상의 유기계 접착제와 시트형상 또는 필름형상의 절연재를 준비하고, 이들을 라미네이트 장치를 이용하여 맞붙여 가접착하여, 시트형상 또는 필름형상의 유기계 접착제를 갖는 절연재로 한다.
다음으로, 이 유기계 접착제를 갖는 절연재를, 프레스 성형기를 이용하여, 세라믹판 형상체(2)보다 소경의 형상으로 형제거가공한다.
다음으로, 이 형제거한 유기계 접착제를 갖는 절연재를, 정전 척부(4)의 정전 흡착용 전극(3)에 첩부하고, 진공 열프레스기 등의 열압착장치를 이용하여, 대기압하, 혹은 1Pa 이하의 감압하에서, 가온과 동시에 가압(열압착)하여, 정전 척부(4)의 정전 흡착용 전극(3) 상에 유기계 접착제층(5) 및 절연층(6)을 열압착한다.
다음으로, 베이스부(8)의 정전 척부(4) 상의 절연층(6)과의 접합면을, 예를 들면 아세톤을 이용하여 탈지, 세정하고, 이 접합면 상에 실리콘계 수지 조성물을, 예를 들면 바코터를 이용하여, 일정한 두께가 되도록 도포한다.
다음으로, 이 도포면에 정전 척부(4) 상의 절연층(6)을 재치하여, 실리콘계 수지 조성물을 경화시킨다. 이로써, 이 실리콘 수지 조성물의 경화체가 유기계 접착제층(7)이 된다.
다음으로, 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a)을 연삭가공하여, 세라믹판 형상체(2)의 두께를 원하는 두께로 조정함과 함께, 이 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a)에 도트가공을 실시하여, 이 상면(2a)에 돌기부(11)를, 이 상면(2a) 중 돌기부(11)를 제외한 영역(12)에 미소 돌기부(13)를 각각 형성하고, 돌기부(11)의 상면(11a)을 웨이퍼(W)를 재치하는 재치면으로 한다.
이상으로써, 본 실시형태의 정전 척 장치(1)를 얻을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 정전 척 장치(1)에 의하면, 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a)에 복수의 돌기부(11)를 형성하고, 이 상면(2a) 중 복수의 돌기부(11)를 제외한 영역(12)에, 복수의 미소 돌기부(13)를 형성했으므로, 이들 미소 돌기부(13)에 의하여 상면(2a)에 있어서의 파티클의 발생을 억제할 수 있고, 따라서 웨이퍼(W)의 이면에 대한 파티클의 부착을 보다 억제할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 냉각가스에 의한 냉각효과를 향상시킬 수 있다.
또, 정전 척부를, 상면(2a)을 웨이퍼(W)를 재치하는 재치면으로 한 세라믹판 형상체(2)와, 이 세라믹판 형상체(2)의 하면(2b)측에 마련된 정전 흡착용 전극(3)에 의하여 구성하고, 이 정전 흡착용 전극(3)에 유기계 접착제층(5)을 통하여 절연층(6)을 접착하며, 이 절연층(6)에 유기계 접착제층(7)을 통하여 기대(8)를 접착했으므로, 정전 흡착용 전극(3)이 유기계 접착제층(5)과 절연층(6)에 의하여 2중으로 보호되며, 따라서 기대(8) 및 측면의 내절연성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 사용 시의 방전 등에 의한 파손의 빈도가 낮고, 파손 시의 파티클의 발생량도 줄일 수 있다.
도 4는, 본 실시형태의 정전 척 장치의 변형예를 나타내는 단면도이며, 이 정전 척 장치(21)가 상기 서술한 정전 척 장치(1)와 상이한 점은, 정전 흡착용 전극(3)의 하면 및 측면을 덮도록, 시트형상 또는 필름형상의 (제1)유기계 접착제층(22)이 형성되고, 이 유기계 접착제층(22)의 하면 및 측면을 덮도록, 시트형상 또는 필름형상의 절연층(23)이 접착되며, 이 시트형상 또는 필름형상의 절연층(23) 및 정전 척부(4)에는, 유기계 접착제층(7)을 통하여, 정전 척부(4)를 지지함과 함께 웨이퍼(W)를 냉각하는 베이스부(8)가 접착되어 있는 점이다.
이 정전 척 장치(21)에 있어서도, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a)에 복수의 돌기부(11)가 형성되고, 이 상면(2a) 중 복수의 돌기부(11)를 제외한 영역(12)에, 복수의 미소 돌기부(13)가 형성되어 있다.
이상으로써, 이 정전 척 장치(21)에 있어서도, 상기의 정전 척 장치(1)와 완전히 동일하게, 이들 미소 돌기부(13)에 의하여 상면(2a)에 있어서의 파티클의 발생을 억제할 수 있고, 따라서 웨이퍼(W)의 이면에 대한 파티클의 부착을 보다 억제할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 냉각가스에 의한 냉각효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 정전 흡착용 전극(3)의 하면 및 측면을 덮도록, 시트형상 또는 필름형상의 유기계 접착제층(22)을 형성하고, 이 유기계 접착제층(22)의 하면 및 측면을 덮도록, 시트형상 또는 필름형상의 절연층(23)을 접착했으므로, 정전 흡착용 전극(3)의 내전압을 향상시킬 수 있다.
［제2 실시형태］
도 5는, 본 발명의 제2 실시형태의 정전 척 장치의 세라믹판 형상체의 상면 근방을 나타내는 확대 단면도이며, 본 실시형태의 정전 척 장치(31)가 제1 실시형태의 정전 척 장치(1)와 상이한 점은, 제1 실시형태의 정전 척 장치(1)에서는, 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a) 중 돌기부(11)를 제외한 영역(12)에 미소 돌기부(13)를 복수 개 마련한 것에 대하여, 본 실시형태의 정전 척 장치(31)에서는, 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a) 중 돌기부(11)를 제외한 영역(12)에, 미소 돌기부(13) 대신에 미소 오목부(32)를 복수 개 마련한 점이며, 그 밖의 점에 대해서는 제1 실시형태의 정전 척 장치(1)와 완전히 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
이들 미소 오목부(32)는, 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a) 중 돌기부(11)를 제외한 영역(12)에, 이 상면(2a)을 따르는 단면이 대략 원형상인 원통형상의 미소 오목부(32)가, 예를 들면, 서로 균등한 간격으로, 복수 개 마련되고, 이들 미소 오목부(32) 각각의 바닥면(32a)은, 영역(12) 및 돌기부(11)의 정상면(11a)에 평행하게 되어 있다.
이 미소 오목부(32)의 개구부의 직경(개구경)은, 100㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 60㎛ 이하이다. 또, 이 미소 오목부(32)의 깊이(d)는, 돌기부(11)의 높이(H)의 10% 이상 또한 100% 이하인 것이 바람직하고, 예를 들면, 3㎛ 이상 또한 30㎛ 이하이다. 또한, 이들 미소 오목부(32) 간의 간격은, 20㎛ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60㎛ 이상이다.
이들 미소 오목부(32)의, 이 상면(2a) 중 돌기부(11)를 제외한 영역(12)에 있어서의 전체 점유 면적은, 이 영역(12)의 면적의 1% 이상 또한 40% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5% 이상 또한 35% 이하, 더 바람직하게는 10% 이상 또한 30% 이하이다.
여기에서, 이들 미소 오목부(32)의 영역(12)에 있어서의 전체 점유 면적의 비율을, 영역(12)의 면적의 1% 이상 또한 40% 이하로 한 이유는, 이 범위가 본원 발명의 효과를 나타낼 수 있는 범위이기 때문이다. 다만, 이들 미소 오목부(32)의 영역(12)에 있어서의 전체 점유 면적의 비율이 상기의 범위 외가 되면, 영역(12)에 미소 오목부(32)를 마련하는 기술적 의미가 없어지게 되어, 본원 발명의 효과를 나타낼 수 없게 되므로 바람직하지 않다.
이 미소 오목부(32)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 중앙부의 평탄한 바닥면(32a)과, 이 바닥면(32a)의 외주부에 형성된 단면 반경이 R인 곡면부(32b)를 가지고 있다.
이 영역(12)에 마련되는 미소 오목부(32)의 수는, 상기의 전체 점유 면적의 비율이 상기의 범위를 만족하는 범위로 설정하면 되고, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 단위면적 0.1mm2당 통상 10~20개이다.
이 미소 오목부(32)의 형상은, 특별히 제한되지 않지만, 상기의 원통형상 이외에, 각통형상, 절구형상, V자형상 등이 적합하게 이용된다.
이 미소 오목부(32)는, 제1 실시형태의 정전 척 장치(1)의 제조방법에 있어서, 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a)을 연삭가공하여, 세라믹판 형상체(2)의 두께를 원하는 두께로 조정함과 함께, 이 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a)에 도트가공을 실시하고, 이 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a)에 돌기부(11)를, 이 상면(2a) 중 돌기부(11)를 제외한 영역(12)에 미소 오목부(32)를 각각 형성함으로써 얻을 수 있다.
본 실시형태의 정전 척 장치(31)에 있어서도, 제1 실시형태의 정전 척 장치(1)와 마찬가지로, 이들 미소 오목부(32)에 의하여 상면(2a)에 있어서의 파티클의 발생을 억제할 수 있고, 따라서 웨이퍼(W)의 이면에 대한 파티클의 부착을 보다 억제할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 냉각가스에 의한 냉각효과를 향상시킬 수 있다.
다만, 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a) 중 돌기부(11)를 제외한 영역(12)에, 미소 돌기부(13) 대신에 미소 오목부(32)를 복수 개 마련한 점에 대해서는, 상기 서술한 정전 척 장치(21)에 대해서도 적용할 수 있으며, 본 실시형태의 정전 척 장치(31)와 완전히 동일한 효과를 나타낼 수 있다.
［제3 실시형태］
도 7은, 본 발명의 제3 실시형태의 정전 척 장치의 세라믹판 형상체의 상면 근방을 나타내는 확대 단면도이며, 본 실시형태의 정전 척 장치(41)가 제1 실시형태의 정전 척 장치(1)와 상이한 점은, 제1 실시형태의 정전 척 장치(1)에서는, 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a) 중 돌기부(11)를 제외한 영역(12)에 미소 돌기부(13)를 복수 개 마련한 것에 대하여, 본 실시형태의 정전 척 장치(41)에서는, 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a) 중 돌기부(11)를 제외한 영역(12)에 미소 돌기부(13)를 복수 개 마련하고, 또한 돌기부(11)의 정상면(상단부)(11a)에 (제2)미소 돌기부(42)를 복수 개 마련한 점이며, 그 외의 점에 대해서는 제1 실시형태의 정전 척 장치(1)와 완전히 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
이 미소 돌기부(42)는, 열팽창차, 기계적 특성 등의 점에서 미소 돌기부(13)와 동일 재료인 것이 바람직하다.
이들 미소 돌기부(42) 각각의 정상면(42a)은, 돌기부(11)의 정상면(11a)에 평행하게 되어 있다.
이 미소 돌기부(42)의 직경은, 60㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 45㎛ 이하이다. 또, 이 미소 돌기부(42)의 높이는, 돌기부(11)의 높이(H)의 10% 이상 또한 100% 이하인 것이 바람직하고, 예를 들면, 3㎛ 이상 또한 30㎛ 이하이다. 또한, 이들 미소 돌기부(42) 간의 간격은, 20㎛ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60㎛ 이상이다.
이들 미소 돌기부(42)의, 돌기부(11)의 정상면(11a)에 있어서의 전체 점유 면적은, 이 정상면(11a)의 면적의 1% 이상 또한 40% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5% 이상 또한 35% 이하, 더 바람직하게는 10% 이상 또한 30% 이하이다.
이들 미소 돌기부(42)의, 돌기부(11)의 정상면(11a)에 있어서의 전체 점유 면적의 비율을 상기 범위로 함으로써, 웨이퍼의 이면에 부착되어 있는 불순물이나 오물 등이 웨이퍼로부터 박리되기 쉬워져, 웨이퍼의 이상 발열을 방지할 수 있다.
본 실시형태의 정전 척 장치(41)에 있어서도, 제1 실시형태의 정전 척 장치(1)와 마찬가지로, 이들 미소 돌기부(13)에 의하여 상면(2a)에 있어서의 파티클의 발생을 억제할 수 있고, 따라서 웨이퍼(W)의 이면에 대한 파티클의 부착을 보다 억제할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 냉각가스에 의한 냉각효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 돌기부(11)의 정상면(11a)에 미소 돌기부(42)를 복수 개 마련했으므로, 웨이퍼의 이면에 부착되어 있는 불순물이나 오물 등이 웨이퍼로부터 박리되기 쉬워져, 웨이퍼의 이상 발열을 방지할 수 있다.
다만, 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a) 중 돌기부(11)를 제외한 영역(12)에 미소 돌기부(13)를 복수 개 마련하고, 또한, 돌기부(11)의 정상면(11a)에 미소 돌기부(42)를 복수 개 마련한 점에 대해서는, 상기 서술한 정전 척 장치(21)에 대해서도 적용할 수 있으며, 본 실시형태의 정전 척 장치(41)와 완전히 동일한 효과를 나타낼 수 있다.
［제4 실시형태］
도 8은, 본 발명의 제4 실시형태의 정전 척 장치의 세라믹판 형상체의 상면 근방을 나타내는 확대 단면도이며, 본 실시형태의 정전 척 장치(51)가 제2 실시형태의 정전 척 장치(31)와 상이한 점은, 제2 실시형태의 정전 척 장치(31)에서는, 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a) 중 돌기부(11)를 제외한 영역(12)에 미소 오목부(32)를 복수 개 마련한 것에 대하여, 본 실시형태의 정전 척 장치(51)에서는, 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a) 중 돌기부(11)를 제외한 영역(12)에 미소 오목부(32)를 복수 개 마련하고, 또한 돌기부(11)의 정상면(상단부)(11a)에 (제2)미소 돌기부(42)를 복수 개 마련한 점이며, 이들 미소 돌기부(42)의 형상이나 재질 등, 및 그 밖의 점에 대해서는 제2 및 제3 실시형태의 정전 척 장치(31, 41)와 완전히 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
본 실시형태의 정전 척 장치(51)에 있어서도, 제2 실시형태의 정전 척 장치(31)와 마찬가지로, 이들 미소 오목부(32)에 의하여 상면(2a)에 있어서의 파티클의 발생을 억제할 수 있고, 따라서 웨이퍼(W)의 이면에 대한 파티클의 부착을 보다 억제할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 냉각가스에 의한 냉각효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 돌기부(11)의 정상면(11a)에 미소 돌기부(42)를 복수 개 마련했으므로, 웨이퍼의 이면에 부착되어 있는 불순물이나 오물 등이 웨이퍼로부터 박리되기 쉬워짐으로써, 웨이퍼의 이상 발열을 방지할 수 있다.
다만, 세라믹판 형상체(2)의 상면(2a) 중 돌기부(11)를 제외한 영역(12)에 미소 오목부(32)를 복수 개 마련하고, 또한 돌기부(11)의 정상면(11a)에 미소 돌기부(42)를 복수 개 마련한 점에 대해서는, 상기 서술한 정전 척 장치(21)에 대해서도 적용할 수 있으며, 본 실시형태의 정전 척 장치(51)와 완전히 동일한 효과를 나타낼 수 있다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
먼저, SiC를 8질량% 함유하는 Al2O3-SiC 복합 소결체로 이루어지는 세라믹판 형상체(2)를 준비했다. 이 세라믹판 형상체(2)의 직경은 298mm, 두께는 2mm의 원판형상이었다.
이 세라믹판 형상체(2)의 하면을, 아세톤을 이용하여 탈지, 세정하고, 이 하면에, 스크린 인쇄법을 이용하여 도전 페이스트 FC415(후지쿠라 가세이사(Fujikura Kasei Co., Ltd.)제)를 도포하며, 대기압하, 300℃에서 10시간 소성하여, 두께가 10㎛인 정전 흡착용 전극을 형성하여, 정전 척부로 했다.
또, 표면에 알루마이트 처리가 실시된 알루미늄으로 이루어지는 베이스부를 준비했다. 이 베이스부의 직경은 395mm, 두께는 29mm인 원판형상이었다.
다음으로, 절연층이 되는 두께 50㎛의 폴리이미드 필름 200H(듀폰 도레이사(Du Pont-Toray Co., Ltd.)제)와, 유기계 접착제층(5)이 되는 두께 60㎛의 에폭시계 열접착 시트를 준비하고, 이들을 롤 라미네이터(라미네이트 장치)를 이용하여 80℃에서 가접착하고, 유기계 접착제를 갖는 절연 필름으로 했다.
다음으로, 이 유기계 접착제를 갖는 절연 필름을, 성형기를 이용하여, 세라믹판 형상체(2)보다 소경의 형상으로 형제거가공했다.
다음으로, 이 형제거한 유기계 접착제를 갖는 절연 필름을, 정전 척부의 정전 흡착용 전극에 첩부하고, 진공 열프레스기를 이용하여, 1Pa 이하의 감압하에서, 160℃, 5MPa의 조건하에서 열압착하여, 정전 척부의 정전 흡착용 전극 상에 유기계 접착제를 갖는 절연 필름을 열압착했다.
이 유기계 접착제를 갖는 절연 필름은, 가시광선에 대하여 투명하므로, 기포의 유무를 용이하게 확인할 수 있었다.
다음으로, 베이스부의 정전 척부와의 접합면을, 아세톤을 이용하여 탈지, 세정하고, 이 접합면 상에 실리콘계 수지 조성물인 질화 알루미늄(AlN)을 30체적% 포함하는 실리콘 수지(AlN30v/v％-실리콘 수지)를 바코터를 이용하여, 두께 200㎛로 도포했다.
다음으로, 이 도포면에 정전 척부를 재치하여, 상기의 AlN30v/v％-실리콘 수지를 경화시켜, 베이스부와 정전 척부를 접착·고정했다.
다음으로, 정전 척부의 상면을 연삭가공하여, 세라믹판 형상체의 두께를 0.5mm로 조정하고, 이 세라믹판 형상체의 상면에 도트가공을 실시하여, 이 상면에, 직경 500㎛, 높이 15㎛의 원기둥형상의 돌기부 및 직경 40㎛, 높이 10㎛의 원기둥형상의 미소 돌기부를, 이 상면 중 돌기부를 제외한 영역에 있어서의 미소 돌기부의 전체 점유 면적이 20%가 되도록 형성하여, 실시예 1의 정전 척 장치를 제작했다.
이 정전 척 장치에서는, 이 상면 중 돌기부를 제외한 영역에 있어서의 표면 조도 Ra는 1.1㎛였다.
이 정전 척 장치를 이용하여, 실리콘 웨이퍼에 플라즈마 에칭을 실시한 바, 파티클의 발생을 억제하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실리콘 웨이퍼의 표면의 면내 온도차가 ±1.5℃의 범위 내이며, 냉각가스에 의한 냉각효과를 확인할 수 있었다.
실시예 2
세라믹판 형상체의 상면에, 직경 500㎛, 높이 15㎛인 원기둥형상의 돌기부 및 직경 40㎛, 높이 10㎛인 원기둥형상의 미소 오목부를, 이 상면 중 돌기부를 제외한 영역에 있어서의 미소 오목부의 전체 점유 면적이 30%가 되도록 형성한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 2의 정전 척 장치를 제작했다.
이 정전 척 장치에서는, 이 상면 중 돌기부를 제외한 영역에 있어서의 표면 조도 Ra는 2.1㎛였다.
이 정전 척 장치를 이용하여, 실리콘 웨이퍼에 플라즈마 에칭을 실시한 바, 파티클의 발생을 억제하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실리콘 웨이퍼의 표면의 면내 온도차가 ±1℃의 범위 내이며, 냉각가스에 의한 냉각효과를 확인할 수 있었다.
실시예 3
세라믹판 형상체의 상면에, 직경 500㎛, 높이 15㎛인 원기둥형상의 돌기부 및 직경 40㎛, 높이 10㎛인 원기둥형상의 미소 돌기부를, 이 상면 중 돌기부를 제외한 영역에 있어서의 미소 돌기부의 전체 점유 면적이 20%가 되도록 형성하여, 또한 이들 돌기부의 정상면에 직경 40㎛, 높이 4㎛의 원기둥형상의 미소 돌기부를 45개 형성한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 3의 정전 척 장치를 제작했다.
이 정전 척 장치에서는, 이 상면 중 돌기부를 제외한 영역에 있어서의 표면 조도 Ra는 1.3㎛였다. 또, 이들 돌기부의 정상면에 형성된 미소 돌기부의 정상면에 있어서의 전체 점유 면적은, 이 정상면의 면적의 29%였다.
이 정전 척 장치를 이용하여, 실리콘 웨이퍼에 플라즈마 에칭을 실시한 바, 파티클의 발생을 억제하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실리콘 웨이퍼의 표면의 면내 온도차가 ±1℃의 범위 내이며, 냉각가스에 의한 냉각효과를 확인할 수 있었다.
실시예 4
세라믹판 형상체의 상면에, 직경 500㎛, 높이 15㎛의 원기둥형상의 돌기부 및 직경 40㎛, 깊이 10㎛의 원통형상의 미소 오목부를, 이 상면 중 돌기부를 제외한 영역에 있어서의 미소 오목부의 전체 점유 면적이 20%가 되도록 형성하고, 또한 이들 돌기부의 정상면에 직경 40㎛, 높이 5㎛인 원기둥형상의 미소 돌기부를 20개 형성한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 4의 정전 척 장치를 제작했다.
이 정전 척 장치에서는, 이 상면 중 돌기부를 제외한 영역에 있어서의 표면 조도 Ra는 2.3㎛였다. 또, 이들 돌기부의 정상면에 형성된 미소 돌기부의 정상면에 있어서의 전체 점유 면적은, 이 정상면의 면적의 13%였다.
이 정전 척 장치를 이용하여, 실리콘 웨이퍼에 플라즈마 에칭을 실시한 바, 파티클의 발생을 억제하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실리콘 웨이퍼의 표면의 면내 온도차가 ±0.5℃의 범위 내이며, 냉각가스에 의한 냉각효과를 확인할 수 있었다.
비교예
세라믹판 형상체의 상면에 돌기부 및 미소 돌기부를 형성하지 않은 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 비교예의 정전 척 장치를 제작했다.
이 정전 척 장치를 이용하여, 실리콘 웨이퍼에 플라즈마 에칭을 실시한 바, 실리콘 웨이퍼의 이면에 파티클이 부착되어 있는 것을 확인했다. 또한, 실리콘 웨이퍼의 표면의 면내 온도차가 ±3℃로 커, 냉각가스에 의한 냉각효과가 불충분한 것을 확인할 수 있었다.
산업상 이용가능성
본 발명은, 파티클의 발생원을 억제하고, 판형 시료의 이면에 대한 파티클의 부착을 보다 억제하여, 이로써, 판형 시료의 냉각가스에 의한 냉각효과를 향상시킬 수 있는 정전 척 장치에 적용할 수 있다.
1 : 정전 척 장치
2 : 세라믹판 형상체
2a : 상면(일 주면)
2b : 하면(다른 주면)
3 : 정전 흡착용 전극
4 : 정전 척부
5 : (제1)유기계 접착제층
6 : 절연층
7 : (제2)유기계 접착제층
8 : 베이스부(기대)
11 : 돌기부
12 : 돌기부를 제외한 영역
13 : 미소 돌기부
21 : 정전 척 장치
22 : (제1)유기계 접착제층
23 : 절연층
31 : 정전 척 장치
32 : 미소 오목부
41 : 정전 척 장치
42 : (제2)미소 돌기부
51 : 정전 척 장치

Claims (6)

  1. 세라믹판 형상체의 일 주면을 판형 시료를 재치하는 재치면으로 하고, 상기 세라믹판 형상체의 내부 또는 다른 주면에 정전 흡착용 전극을 구비한 정전 척부를 구비하여 이루어지는 정전 척 장치에 있어서,
    상기 일 주면에 복수의 돌기부를 형성하고, 상기 일 주면의 복수의 상기 돌기부를 제외한 영역에, 복수의 미소 돌기부 또는 복수의 미소 오목부를 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전 척 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 일 주면의 복수의 상기 돌기부를 제외한 영역에 있어서의 복수의 상기 미소 돌기부 또는 복수의 상기 미소 오목부의 전체 점유 면적은, 상기 영역의 면적의 1% 이상 또한 40% 이하인 것을 특징으로 하는 정전 척 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 미소 돌기부의 높이 또는 상기 미소 오목부의 깊이는, 상기 돌기부의 높이의 10% 이상 또한 100% 이하인 것을 특징으로 하는 정전 척 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 돌기부 각각의 상단부에, 복수의 제2 미소 돌기부를 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전 척 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일 주면의 복수의 상기 돌기부를 제외한 영역의 표면 조도 Ra는, 1㎛보다 큰 것을 특징으로 하는 정전 척 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정전 척부는, 상기 세라믹판 형상체의 다른 주면에 상기 정전 흡착용 전극을 구비하고,
    상기 정전 흡착용 전극에, 시트형상 또는 필름형상의 제1 유기계 접착제층을 통하여 시트형상 또는 필름형상의 절연층을 접착하며,
    이 절연층에, 제2 유기계 접착제층을 통하여 상기 세라믹판 형상체를 지지하는 기대를 접착하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전 척 장치.
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