KR20200013611A - Electrostatic chuck - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 양태는 일반적으로 정전 척에 관한 것이다.Aspects of the present invention generally relate to electrostatic chucks.
에칭, CVD(Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링, 이온 주입, 애싱 등을 행하는 플라즈마 처리 챔버내에서는 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 처리 대상물을 흡착 유지하는 수단으로서, 정전 척이 사용되고 있다. 정전 척은 내장하는 전극에 정전 흡착용 전력을 인가하고, 실리콘 웨이퍼 등의 기판을 정전력에 의해 흡착하는 것이다.An electrostatic chuck is used as a means for adsorbing and holding a processing object such as a semiconductor wafer or a glass substrate in a plasma processing chamber in which etching, chemical vapor deposition (CVD), sputtering, ion implantation, and ashing are performed. The electrostatic chuck applies electrostatic adsorption power to an electrode to be built in and absorbs a substrate such as a silicon wafer by electrostatic power.
플라즈마 처리를 행할 때는 예를 들면, 챔버내의 상부에 형성된 상부 전극과, 상부 전극보다 하방에 형성된 하부 전극에 RF(Radio Frequency) 전원(고주파 전원)으로부터 전압을 인가하고, 플라즈마를 발생시킨다.When performing the plasma treatment, for example, a voltage is applied from an RF (Radio Frequency) power source (high frequency power source) to an upper electrode formed above the chamber and a lower electrode formed below the upper electrode to generate a plasma.
종래의 정전 척에서는 정전 척의 하부에 형성되는 베이스 플레이트를 하부 전극으로 해서 플라즈마를 발생시키고 있었다. 그러나, 적절한 주파수를 선택해서 플라즈마 밀도의 웨이퍼 면내 분포의 추가적인 제어가 요구되는 상황에서는 이러한 구성에서의 플라즈마 제어에는 한계가 있다.In the conventional electrostatic chuck, plasma is generated using a base plate formed under the electrostatic chuck as a lower electrode. However, there is a limit to plasma control in such a configuration in the situation where additional control of the in-plane distribution of the plasma density is required by selecting an appropriate frequency.
그래서, 최근, 베이스 플레이트 상에 형성되는 유전체층에 플라즈마 발생용의 하부 전극을 내장시켜서, 플라즈마 제어성을 높이는 시도가 이루어지고 있다. 그러나, 유전체층에 하부 전극을 내장시키는 것만으로는 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다고 하는 문제가 있다.Thus, in recent years, attempts have been made to increase plasma controllability by embedding a lower electrode for plasma generation in a dielectric layer formed on a base plate. However, there is a problem that the in-plane uniformity of plasma density may not be sufficiently obtained only by embedding the lower electrode in the dielectric layer.
또한 최근, 플라즈마 밀도의 면내 균일성의 향상에 추가해서, RF 출력의 변경 등의 제어에 대한 응답성(RF 응답성)을 보다 높이는 것이 요구되고 있다.In addition, in recent years, in addition to improving the in-plane uniformity of plasma density, it has been required to further increase the response (RF response) to control such as change in RF output.
제1발명은 흡착의 대상물이 적재되는 제1주면과, 상기 제1주면과는 반대측의 제2주면을 갖는 세라믹 유전체 기판과, 상기 세라믹 유전체 기판을 지지하는 베이스 플레이트와, 상기 세라믹 유전체 기판의 내부에 형성되고, 고주파 전원과 접속되는 적어도 1개의 제1전극층과, 상기 세라믹 유전체 기판의 내부에 형성되고, 흡착용 전원과 접속되는 적어도 1개의 제2전극층을 구비하고, 상기 제1전극층은 상기 베이스 플레이트로부터 상기 세라믹 유전체 기판을 향하는 Z축 방향에 있어서, 상기 제1주면과 상기 제2주면 사이에 형성되고, 상기 제2전극층은 상기 Z축 방향에 있어서, 상기 제1전극층과 상기 제1주면 사이에 형성되고, 상기 제1전극층은 상기 제1주면측의 제1면과, 상기 제1면과는 반대측의 제2면을 갖고, 상기 제2면측으로부터 급전되는 정전 척에 있어서, 상기 제1면과 상기 제1주면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리는 일정하며, 상기 제1전극층의 단부에 있어서의 상기 제2면과 상기 제1면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리는 상기 제1전극층의 중앙부에 있어서의 상기 제2면과 상기 제1면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.The first invention provides a ceramic dielectric substrate having a first main surface on which an object to be adsorbed is loaded, a second main surface opposite to the first main surface, a base plate supporting the ceramic dielectric substrate, and an interior of the ceramic dielectric substrate. At least one first electrode layer formed on the substrate and connected to a high frequency power source, and at least one second electrode layer formed inside the ceramic dielectric substrate and connected to a suction power source, wherein the first electrode layer is formed on the base. In the Z-axis direction from the plate toward the ceramic dielectric substrate, between the first main surface and the second main surface, the second electrode layer is between the first electrode layer and the first main surface in the Z-axis direction And the first electrode layer has a first surface on the first main surface side and a second surface on the side opposite to the first surface, and is in an electrostatic chuck fed from the second surface side. The distance along the Z axis direction between the first surface and the first main surface is constant, and the distance along the Z axis direction between the second surface and the first surface at the end of the first electrode layer is The electrostatic chuck is smaller than the distance along the Z-axis direction between the second surface and the first surface in the central portion of the first electrode layer.
이 정전 척에 의하면, 고주파 전원과 접속되는 제1전극층을 세라믹 유전체 기판의 내부에 형성함으로써, 예를 들면, 정전 척보다 상방에 형성되는 플라즈마 발생용의 상부 전극과 제1전극층(하부 전극) 사이의 거리를 짧게 할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면, 베이스 플레이트를 플라즈마 발생용의 하부 전극으로 하는 경우 등에 비해서 낮은 전력으로 플라즈마 밀도를 높일 수 있다. 또한 이 정전 척에 의하면, 제1면과 제1주면 사이의 Z축 방향을 따르는 거리를 일정하게 함으로써 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.According to this electrostatic chuck, a first electrode layer connected to a high frequency power supply is formed inside the ceramic dielectric substrate, for example, between the upper electrode and the first electrode layer (lower electrode) for plasma generation formed above the electrostatic chuck. Can shorten the distance. As a result, for example, the plasma density can be increased at a lower power than when the base plate is used as a lower electrode for plasma generation. Moreover, according to this electrostatic chuck, the in-plane uniformity of plasma density can be improved by making the distance along the Z-axis direction between a 1st surface and a 1st main surface constant.
일반적으로 교류 전류가 전극을 흐르는 경우에는 전류밀도가 전극표면에서 높고, 표면으로부터 떨어지면 낮아지는 표피효과라고 불리는 현상이 생긴다. 교류 전류의 주파수가 높아질수록 전류의 표면에의 집중이 커지는 것이 알려져 있다. 본 발명에서는 제1전극층은 고주파 전원과 접속되므로, 제1전극층에 있어서 표피효과가 생기고, 고주파 전원으로부터 인가된 교류 전류는 제1전극층의 표면을 따라 흐른다고 생각된다. 이 정전 척에 의하면, 제2면측으로부터 고주파 전원과 접속되어 급전되는 제1전극층에 있어서, 제1전극층의 단부에 있어서의 제2면과 제1면 사이의 Z축 방향을 따르는 거리를, 제1전극층의 중앙부에 있어서의 제2면과 제1면 사이의 Z축 방향을 따르는 거리보다 작게 하고 있다. 그 때문에 제2면으로부터 제1면까지의 급전 거리를 짧게 할 수 있다. 이것에 의해, RF 출력의 변경 등의 제어에 대한 응답성(RF 응답성)을 높일 수 있다.In general, when an alternating current flows through the electrode, a phenomenon called a skin effect occurs in which the current density is high at the electrode surface and lowers from the surface. It is known that the higher the frequency of the alternating current, the greater the concentration of the current on the surface. In the present invention, since the first electrode layer is connected to the high frequency power source, the skin effect occurs in the first electrode layer, and the alternating current applied from the high frequency power source is thought to flow along the surface of the first electrode layer. According to the electrostatic chuck, in the first electrode layer connected with the high frequency power supply from the second surface side and fed with power, the distance along the Z-axis direction between the second surface and the first surface at the end of the first electrode layer is determined by the first electrode layer. It is made smaller than the distance along the Z-axis direction between the 2nd surface and the 1st surface in the center part of an electrode layer. Therefore, the feeding distance from the second surface to the first surface can be shortened. Thereby, the response (RF response) to control, such as a change of RF output, can be improved.
또한 종래, 유전체 기판의 내부에 흡착용 전원과 접속되는 제2전극층을 형성하는 것이 이루어져 있었다. 이것에 추가해서, 고주파 전원과 접속되는 제1전극층을 세라믹 유전체 기판의 내부에 형성하고, 또한, 플라즈마 밀도를 높이기 위해서 제1전극층에 인가되는 전원을 하이파워화할 경우에는 특히, 제1전극층의 발열에 의해 챔버내 환경이 변화되고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성에 악영향이 나온다고 하는 새로운 과제를 찾아냈다. 이 정전 척에 의하면, 제1전극층의 단부에 있어서의 제2면과 제1면 사이의 Z축 방향을 따르는 거리를, 제1전극층의 중앙부에 있어서의 제2면과 제1면 사이의 Z축 방향을 따르는 거리보다 작게 함으로써 냉각 기능을 갖는 베이스 플레이트측에 위치하는 제1전극층의 제2면의 표면적을 상대적으로 크게 할 수 있다. 이것에 의해, 제1전극층을 보다 효과적으로 방열시킬 수 있고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 보다 높일 수 있다.In addition, conventionally, a second electrode layer is formed inside the dielectric substrate to be connected to a power supply for adsorption. In addition, when the first electrode layer connected to the high frequency power source is formed inside the ceramic dielectric substrate and the power applied to the first electrode layer is increased in order to increase the plasma density, the heat generation of the first electrode layer is particularly important. This results in a new problem that the environment in the chamber is changed and adversely affects the in-plane uniformity of the plasma density. According to this electrostatic chuck, the distance along the Z-axis direction between the second surface and the first surface at the end of the first electrode layer is defined by the Z-axis between the second surface and the first surface in the central portion of the first electrode layer. By making it smaller than the distance along a direction, the surface area of the 2nd surface of the 1st electrode layer located in the side of a base plate which has a cooling function can be made relatively large. As a result, the first electrode layer can be more effectively radiated, and the in-plane uniformity of the plasma density can be further improved.
제2발명은 제1발명에 있어서, 상기 제1전극층의 상기 제1면의 면적의 합계는 상기 제2전극층의 상기 제1주면측의 면의 면적의 합계보다 큰 것을 특징으로 하는 정전 척이다.The second invention is the electrostatic chuck of the first invention, wherein the sum of the areas of the first surface of the first electrode layer is larger than the sum of the areas of the surface of the first main surface side of the second electrode layer.
이 정전 척에 의하면, 제1전극층의 제1면의 면적의 합계를 제2전극층의 제1주면측의 면의 면적의 합계보다 크게 함으로써 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 더욱 높일 수 있다.According to this electrostatic chuck, the in-plane uniformity of the plasma density can be further increased by making the total of the area of the first surface of the first electrode layer larger than the total of the area of the surface of the first main surface side of the second electrode layer.
제3발명은 제1발명에 있어서, 상기 Z축 방향에 있어서, 상기 제1전극층의 일부는 상기 제2전극층과 겹치지 않는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.The third invention is the electrostatic chuck according to the first invention, wherein a part of the first electrode layer does not overlap with the second electrode layer in the Z-axis direction.
이 정전 척에 의하면, Z축 방향에 있어서, 제1전극층의 일부가 제2전극층과 겹치지 않도록 함으로써 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 더욱 높일 수 있다.According to this electrostatic chuck, in-plane uniformity of the plasma density can be further increased by preventing a part of the first electrode layer from overlapping the second electrode layer in the Z-axis direction.
제4발명은 제1∼제3 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제1전극층의 두께는 상기 제2전극층의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 정전 척이다.The fourth invention is the electrostatic chuck of any one of the first to third aspects, wherein the thickness of the first electrode layer is larger than that of the second electrode layer.
이 정전 척에 의하면, 제1전극층의 두께를 제2전극층의 두께보다 크게 함으로써 표피효과의 영향을 저감하고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 더욱 높일 수 있다. 고주파 전원과 접속되는 제1전극층을 단순하게 두껍게 할 경우, RF 응답성이 악화될 우려가 있는 것을 찾아냈다. 본 발명에서는 제1전극층의 두께를 크게 하는 한편, 제1전극층의 단부에 있어서의 제2면과 제1면 사이의 Z축 방향을 따르는 거리를 제1전극층의 중앙부에 있어서의 제2면과 제1면 사이의 Z축 방향을 따르는 거리보다 작게 하고 있다. 따라서, 표피효과의 영향을 저감하면서, RF 응답성의 저하를 억제할 수 있다.According to this electrostatic chuck, by making the thickness of the first electrode layer larger than the thickness of the second electrode layer, the influence of the skin effect can be reduced, and the in-plane uniformity of the plasma density can be further increased. When the first electrode layer connected to the high frequency power source is simply thickened, it has been found that RF response may deteriorate. In the present invention, the thickness of the first electrode layer is increased, while the distance along the Z-axis direction between the second surface and the first surface at the end of the first electrode layer is determined by the second surface and the first surface in the central portion of the first electrode layer. It is made smaller than the distance along the Z-axis direction between 1 surface. Therefore, the fall of RF responsiveness can be suppressed, reducing the influence of a skin effect.
제5발명은 제1∼제4 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제1전극층의 중앙부에 있어서의 상기 제2면과 상기 제1면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리는 1㎛ 이상 500㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 정전 척이다.According to a fifth aspect of the invention, the distance along the Z-axis direction between the second surface and the first surface in the central portion of the first electrode layer is 1 µm or more and 500 µm or less. An electrostatic chuck characterized in that.
이 정전 척에 의하면, 제1전극층의 중앙부에 있어서의 제2면과 제1면 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(중앙부에 있어서의 제1전극층의 두께)를 이 범위로 함으로써 표피효과의 영향을 저감하고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 더욱 높임과 아울러, RF 응답성의 저하를 억제할 수 있다.According to this electrostatic chuck, the effect of the skin effect is achieved by setting the distance along the Z-axis direction (thickness of the first electrode layer in the center portion) between the second surface and the first surface in the center portion of the first electrode layer in this range. It is possible to reduce and further increase the in-plane uniformity of the plasma density and to suppress a decrease in RF responsiveness.
제6발명은 제5발명에 있어서, 상기 제1전극층의 중앙부에 있어서의 상기 제2면과 상기 제1면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리는 10㎛ 이상 100㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 정전 척이다.The sixth invention is the electrostatic chuck of the fifth invention, wherein a distance along the Z-axis direction between the second surface and the first surface in the central portion of the first electrode layer is 10 µm or more and 100 µm or less. .
이 정전 척에 의하면, 제1전극층의 중앙부에 있어서의 제2면과 제1면 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(중앙부에 있어서의 제1전극층의 두께)를 이 범위로 함으로써 표피효과의 영향을 저감하고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 보다 한층 높임과 아울러, RF 응답성의 저하를 억제할 수 있다.According to this electrostatic chuck, the effect of the skin effect is achieved by setting the distance along the Z-axis direction (thickness of the first electrode layer in the center portion) between the second surface and the first surface in the center portion of the first electrode layer in this range. It is possible to reduce and further increase in-plane uniformity of the plasma density, and to suppress a decrease in RF responsiveness.
제7발명은 제1∼제6 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제1전극층은 Ag, Pd, 및 Pt 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.According to a seventh aspect of the present invention, the first electrode layer is an electrostatic chuck comprising at least one of Ag, Pd, and Pt.
이렇게, 실시형태에 따른 정전 척에 의하면, 예를 들면, Ag, Pd, 및 Pt 등의 금속을 포함하는 제1전극층을 사용할 수 있다.Thus, according to the electrostatic chuck according to the embodiment, for example, a first electrode layer containing a metal such as Ag, Pd, and Pt can be used.
제8발명은 제1∼제7 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제1전극층은 금속과 세라믹스의 서멧으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.The eighth invention is the electrostatic chuck of any one of the first to seventh aspects, wherein the first electrode layer is made of a cermet of metal and ceramics.
이 정전 척에 의하면, 제1전극층을 서멧으로 형성함으로써 제1전극층과 세라믹 유전체 기판의 밀착성을 높일 수 있음과 아울러, 제1전극층의 강도를 높일 수 있다.According to the electrostatic chuck, the adhesion between the first electrode layer and the ceramic dielectric substrate can be enhanced by forming the first electrode layer in a cermet, and the strength of the first electrode layer can be increased.
제9발명은 제8발명에 있어서, 상기 세라믹스는 상기 세라믹 유전체 기판에 포함되는 세라믹스와 같은 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.The ninth invention is the electrostatic chuck according to the eighth invention, wherein the ceramics contain elements such as ceramics contained in the ceramic dielectric substrate.
이 정전 척에 의하면, 제1전극층을 세라믹 유전체 기판에 포함되는 세라믹스와 같은 원소를 포함하는 세라믹스의 서멧으로 형성함으로써 제1전극층의 열팽창률과 세라믹 유전체 기판의 열팽창률의 차를 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 제1전극층과 세라믹 유전체 기판의 밀착성을 높이고, 박리 등의 문제를 억제할 수 있다.According to this electrostatic chuck, the difference between the thermal expansion rate of the first electrode layer and the thermal expansion rate of the ceramic dielectric substrate can be reduced by forming the first electrode layer with a cermet of ceramics containing elements such as ceramics contained in the ceramic dielectric substrate. Thereby, the adhesiveness of a 1st electrode layer and a ceramic dielectric substrate can be improved, and problems, such as peeling, can be suppressed.
제10발명은 제8발명에 있어서, 상기 세라믹스는 상기 세라믹 유전체 기판에 포함되는 세라믹스와는 다른 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.The tenth invention is the electrostatic chuck of the eighth invention, wherein the ceramics contain an element different from the ceramics included in the ceramic dielectric substrate.
이렇게, 실시형태에 따른 정전 척에 의하면, 제1전극층을 세라믹 유전체 기판에 포함되는 세라믹스와는 다른 원소를 포함하는 세라믹스의 서멧으로 형성함으로써 열특성, 기계특성, 전기특성 등을 임의로 설계할 수 있다.Thus, according to the electrostatic chuck according to the embodiment, thermal characteristics, mechanical characteristics, electrical characteristics, and the like can be arbitrarily designed by forming the first electrode layer with a cermet of ceramics containing elements different from the ceramics included in the ceramic dielectric substrate. .
제11발명은 제1∼제10 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제1전극층은 금속과 세라믹스를 포함하고, 상기 제2전극층은 금속과 세라믹스를 포함하고, 상기 제1전극층에 포함되는 상기 금속의 체적과 상기 세라믹스의 체적의 합계에 대한 상기 금속의 체적의 비율은 상기 제2전극층에 포함되는 상기 금속의 체적과 상기 세라믹스의 체적의 합계에 대한 상기 금속의 체적의 비율보다 큰 것을 특징으로 하는 정전 척이다.According to an eleventh invention of any one of the first to tenth aspects, the first electrode layer includes metal and ceramics, and the second electrode layer includes metal and ceramics, and the metal included in the first electrode layer. Wherein the ratio of the volume of the metal to the sum of the volume of the ceramics and the volume of the ceramics is greater than the ratio of the volume of the metal to the sum of the volume of the metal and the volume of the ceramics included in the second electrode layer. It is an electrostatic chuck.
이 정전 척에 의하면, 제1전극층에 포함되는 금속의 비율을 제2전극층에 포함되는 금속의 비율보다 크게 함으로써 예를 들면, 고주파 전원으로부터 전압이 인가되는 제1전극층의 전기저항을 보다 작게 할 수 있고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성 및 RF 응답성을 높일 수 있다.According to this electrostatic chuck, the electrical resistance of the first electrode layer to which a voltage is applied from a high frequency power supply can be made smaller, for example, by making the ratio of the metal included in the first electrode layer larger than the ratio of the metal included in the second electrode layer. In-plane uniformity and RF responsiveness of plasma density can be improved.
제12발명은 제1∼제10 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제1전극층은 금속과 세라믹스를 포함하고, 상기 제2전극층은 금속과 세라믹스를 포함하고, 상기 제1전극층에 포함되는 상기 금속의 체적은 상기 제2전극층에 포함되는 상기 금속의 체적보다 큰 것을 특징으로 하는 정전 척이다.In a twelfth invention, the invention of any one of the first to the tenth, wherein the first electrode layer comprises a metal and ceramics, the second electrode layer comprises a metal and ceramics, the metal contained in the first electrode layer The volume of the electrostatic chuck is larger than the volume of the metal contained in the second electrode layer.
이 정전 척에 의하면, 제1전극층에 포함되는 금속의 체적을 제2전극층에 포함되는 금속의 체적보다 크게 함으로써 예를 들면, 고주파 전원으로부터 전압이 인가되는 제1전극층의 전기저항을 보다 작게 할 수 있고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성 및 RF 응답성을 높일 수 있다.According to this electrostatic chuck, by making the volume of the metal contained in the first electrode layer larger than the volume of the metal contained in the second electrode layer, for example, the electrical resistance of the first electrode layer to which voltage is applied from a high frequency power source can be made smaller. In-plane uniformity and RF responsiveness of plasma density can be improved.
제13발명은 제1∼제12 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 세라믹 유전체 기판은 산화알루미늄을 포함하고, 상기 세라믹 유전체 기판에 있어서의 상기 산화알루미늄의 농도는 90질량% 이상인 것을 특징으로 하는 정전 척이다.According to the thirteenth invention, the ceramic dielectric substrate comprises aluminum oxide, and the concentration of the aluminum oxide in the ceramic dielectric substrate is 90% by mass or more. Chuck.
이 정전 척에 의하면, 고순도의 산화알루미늄을 사용함으로써 세라믹 유전체 기판의 내플라즈마성을 향상시킬 수 있다.According to this electrostatic chuck, the plasma resistance of the ceramic dielectric substrate can be improved by using high purity aluminum oxide.
제14발명은 제1∼제13 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제1전극층과 상기 제2전극층 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리는 상기 제1주면과 상기 제2전극층 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 정전 척이다.In a fourteenth aspect of the present invention, the distance along the Z-axis direction between the first electrode layer and the second electrode layer is in the Z-axis direction between the first main surface and the second electrode layer. An electrostatic chuck characterized in that it is greater than the distance along.
이 정전 척에 의하면, 제1전극층과 제2전극층 사이의 Z축을 따르는 거리를 제1주면과 제2전극층 사이의 Z축을 따르는 거리보다 크게 함으로써 고주파 전원으로부터 전압이 인가된 경우에도 제1전극층과 제2전극층 사이의 단락이나 절연파괴 등의 문제의 발생을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.According to this electrostatic chuck, the distance along the Z axis between the first electrode layer and the second electrode layer is greater than the distance along the Z axis between the first main surface and the second electrode layer so that even when a voltage is applied from the high frequency power source, The occurrence of problems such as short circuits or breakdowns between the two electrode layers can be more effectively suppressed.
제15발명은 제1∼제14 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 단부의 폭은 상기 제1전극층의 상기 중앙부에 있어서의 상기 제2면과 상기 제1면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 정전 척이다.In a fifteenth aspect of the invention, the width of the end portion is a distance along the Z-axis direction between the second surface and the first surface in the central portion of the first electrode layer. An electrostatic chuck characterized by being larger.
이 정전 척에 의하면, 제1전극층의 단부의 폭을 제1전극층의 중앙부에 있어서의 제2면과 제1면 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(즉, 제1전극층의 중앙부에 있어서의 두께)보다 크게 함으로써 급전 거리를 짧게 할 수 있다. 이것에 의해, RF 출력의 변경 등의 제어에 대한 응답성(RF 응답성)을 보다 높일 수 있다.According to this electrostatic chuck, the distance along the Z-axis direction between the second surface and the first surface in the center portion of the first electrode layer (ie, the thickness in the center portion of the first electrode layer) is defined by the width of the end portion of the first electrode layer. By making it larger, the feeding distance can be shortened. Thereby, the response (RF response) to control, such as a change of RF output, can be improved more.
제16발명은 흡착의 대상물이 적재되는 제1주면과, 상기 제1주면과는 반대측의 제2주면을 갖는 세라믹 유전체 기판과, 상기 세라믹 유전체 기판을 지지하는 베이스 플레이트와, 상기 세라믹 유전체 기판의 내부에 형성되고, 고주파 전원과 접속되는 적어도 1개의 전극층을 구비하고, 상기 전극층은 상기 베이스 플레이트로부터 상기 세라믹 유전체 기판을 향하는 Z축 방향에 있어서, 상기 제1주면과 상기 제2주면 사이에 형성되고, 상기 전극층은 상기 제1주면측의 제1면과, 상기 제1면과는 반대측의 제2면을 갖고, 상기 제2면측으로부터 급전되는 정전 척에 있어서, 상기 전극층은 금속과 세라믹스의 서멧을 포함하고, 상기 제1면과 상기 제1주면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리는 일정하며, 상기 전극층의 단부에 있어서의 상기 제2면과 상기 제1면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리는 상기 전극층의 중앙부에 있어서의 상기 제2면과 상기 제1면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 정전 척이다.A sixteenth invention provides a ceramic dielectric substrate having a first main surface on which an object to be adsorbed is loaded, a second main surface opposite to the first main surface, a base plate for supporting the ceramic dielectric substrate, and an interior of the ceramic dielectric substrate. And at least one electrode layer connected to the high frequency power source, wherein the electrode layer is formed between the first main surface and the second main surface in the Z-axis direction from the base plate toward the ceramic dielectric substrate, The electrode layer has a first surface on the first main surface side and a second surface on the opposite side to the first surface, and in the electrostatic chuck fed from the second surface side, the electrode layer includes a cermet of metal and ceramics. The distance along the Z-axis direction between the first surface and the first main surface is constant, and between the second surface and the first surface at the end of the electrode layer. The distance along the Z-axis direction is smaller than the distance along the Z-axis direction between the second surface and the first surface in the central portion of the electrode layer.
이 정전 척에 의하면, 고주파 전원과 접속되는 전극층을 세라믹 유전체 기판의 내부에 형성함으로써, 정전 척보다 상방에 형성되는 플라즈마 발생용의 상부 전극과 전극층(하부 전극) 사이의 거리를 짧게 할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면, 베이스 플레이트를 플라즈마 발생용의 하부 전극으로 하는 경우 등과 비교해서 낮은 전력으로 플라즈마 밀도를 높일 수 있다. 또한 이 정전 척에 의하면, 제1면과 제1주면 사이의 Z축 방향을 따르는 거리를 일정하게 함으로써 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.According to this electrostatic chuck, by forming the electrode layer connected to the high frequency power supply inside the ceramic dielectric substrate, the distance between the upper electrode for plasma generation and the electrode layer (lower electrode) formed above the electrostatic chuck can be shortened. As a result, for example, the plasma density can be increased with low power as compared with the case where the base plate is used as a lower electrode for plasma generation. Moreover, according to this electrostatic chuck, the in-plane uniformity of plasma density can be improved by making the distance along the Z-axis direction between a 1st surface and a 1st main surface constant.
일반적으로 교류 전류가 전극을 흐르는 경우에는 전류밀도가 전극표면에서 높고, 표면으로부터 떨어지면 낮아지는 표피효과라고 불리는 현상이 생긴다. 교류 전류의 주파수가 높아질수록 전류의 표면에의 집중이 커지는 것이 알려져 있다. 본 발명에서는 전극층은 고주파 전원과 접속되므로, 전극층에 있어서 표피효과가 생기고, 고주파 전원으로부터 인가된 교류 전류는 전극층의 표면을 따라 흐른다고 생각된다. 이 정전 척에 의하면, 제2면측으로부터 고주파 전원과 접속되어 급전되는 전극층에 있어서, 전극층의 단부에 있어서의 제2면과 제1면 사이의 Z축 방향을 따르는 거리를, 전극층의 중앙부에 있어서의 제2면과 제1면 사이의 Z축 방향을 따르는 거리보다 작게 하고 있다. 그 때문에 제2면으로부터 제1면까지의 급전 거리를 짧게 할 수 있다. 이것에 의해, RF 출력의 변경 등의 제어에 대한 응답성(RF 응답성)을 높일 수 있다.In general, when an alternating current flows through the electrode, a phenomenon called a skin effect occurs in which the current density is high at the electrode surface and lowers from the surface. It is known that the higher the frequency of the alternating current, the greater the concentration of the current on the surface. In this invention, since an electrode layer is connected with a high frequency power supply, it is thought that a skin effect arises in an electrode layer, and the alternating current applied from the high frequency power supply flows along the surface of an electrode layer. According to this electrostatic chuck, in the electrode layer connected to the high frequency power supply from the second surface side and fed with power, the distance along the Z-axis direction between the second surface and the first surface at the end of the electrode layer is determined at the center portion of the electrode layer. It is made smaller than the distance along the Z-axis direction between a 2nd surface and a 1st surface. Therefore, the feeding distance from the second surface to the first surface can be shortened. Thereby, the response (RF response) to control, such as a change of RF output, can be improved.
또한 고주파 전원과 접속되는 전극층을 세라믹 유전체 기판의 내부에 형성하고, 또한, 플라즈마 밀도를 높이기 위해서 전극층에 인가되는 전원을 하이파워화할 경우에는 특히, 전극층의 발열에 의해 챔버내 환경이 변화되고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성에 악영향이 나온다고 하는 새로운 과제를 찾아냈다. 이 정전 척에 의하면, 전극층의 단부에 있어서의 제2면과 제1면 사이의 Z축 방향을 따르는 거리를, 전극층의 중앙부에 있어서의 제2면과 제1면 사이의 Z축 방향을 따르는 거리보다 작게 함으로써 냉각 기능을 갖는 베이스 플레이트측에 위치하는 전극층의 제2면의 표면적을 상대적으로 크게 할 수 있다. 이것에 의해, 전극층을 보다 효과적으로 방열시킬 수 있고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 보다 높일 수 있다. 또한 이 정전 척에 의하면, 전극층을 서멧으로 형성함으로써 전극층과 세라믹 유전체 기판의 밀착성을 높일 수 있음과 아울러, 전극층의 강도를 높일 수 있다.In addition, when the electrode layer connected to the high frequency power source is formed inside the ceramic dielectric substrate and the power applied to the electrode layer is increased in order to increase the plasma density, the environment in the chamber is changed due to the heat generation of the electrode layer. We found a new problem that adversely affects the in-plane uniformity of density. According to this electrostatic chuck, the distance along the Z axis direction between the second surface and the first surface at the end of the electrode layer is the distance along the Z axis direction between the second surface and the first surface at the center of the electrode layer. By making it smaller, the surface area of the 2nd surface of the electrode layer located in the base plate side which has a cooling function can be made relatively large. As a result, the electrode layer can be radiated more effectively, and the in-plane uniformity of the plasma density can be further improved. According to this electrostatic chuck, by forming the electrode layer in a cermet, the adhesion between the electrode layer and the ceramic dielectric substrate can be enhanced and the strength of the electrode layer can be increased.
제17발명은 제16발명에 있어서, 상기 전극층의 중앙부에 있어서의 상기 제2면과 상기 제1면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리는 1㎛ 이상 500㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 정전 척이다.According to a sixteenth invention, in the sixteenth invention, the distance along the Z-axis direction between the second surface and the first surface in the central portion of the electrode layer is 1 µm or more and 500 µm or less.
이 정전 척에 의하면, 전극층의 중앙부에 있어서의 제2면과 제1면 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(중앙부에 있어서의 전극층의 두께)를 이 범위로 함으로써 표피효과의 영향을 저감하고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 더욱 높임과 아울러, RF 응답성의 저하를 억제할 수 있다.According to this electrostatic chuck, the influence of the skin effect is reduced by reducing the distance along the Z-axis direction (thickness of the electrode layer in the center portion) between the second surface and the first surface in the center portion of the electrode layer to this range. In addition, the in-plane uniformity of the density can be further increased, and the degradation of the RF responsiveness can be suppressed.
제18발명은 제17발명에 있어서, 상기 전극층의 중앙부에 있어서의 상기 제2면과 상기 제1면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리는 10㎛ 이상 100㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 정전 척이다.The eighteenth invention is the electrostatic chuck of the seventeenth invention, wherein a distance along the Z-axis direction between the second surface and the first surface in the central portion of the electrode layer is 10 µm or more and 100 µm or less.
이 정전 척에 의하면, 전극층의 중앙부에 있어서의 제2면과 제1면 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(중앙부에 있어서의 전극층의 두께)를 이 범위로 함으로써 표피효과의 영향을 저감하고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 보다 한층 높임과 아울러, RF 응답성의 저하를 억제할 수 있다.According to this electrostatic chuck, the influence of the skin effect is reduced by reducing the distance along the Z-axis direction (thickness of the electrode layer in the center portion) between the second surface and the first surface in the center portion of the electrode layer to this range. The in-plane uniformity of the density can be further increased, and the degradation of the RF responsiveness can be suppressed.
제19발명은 제16∼제18 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 전극층은 Ag, Pd, 및 Pt 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.19th invention is an electrostatic chuck in any one of 16th-18th invention, The said electrode layer contains at least any one of Ag, Pd, and Pt.
이렇게, 실시형태에 따른 정전 척에 의하면, 예를 들면, Ag, Pd, 및 Pt 등의 금속과 세라믹스의 서멧을 포함하는 전극층을 사용할 수 있다.Thus, according to the electrostatic chuck according to the embodiment, for example, an electrode layer containing a metal such as Ag, Pd, and Pt and cermet of ceramics can be used.
제20발명은 제16∼제19 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 세라믹스는 상기 세라믹 유전체 기판에 포함되는 세라믹스와 같은 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.In the twentieth aspect of the present invention, in any of the sixteenth to nineteenth aspects of the present invention, the ceramic is an electrostatic chuck comprising an element such as ceramic contained in the ceramic dielectric substrate.
이 정전 척에 의하면, 전극층을 세라믹 유전체 기판에 포함되는 세라믹스와 같은 원소를 포함하는 세라믹스의 서멧으로 형성함으로써 전극층의 열팽창률과 세라믹 유전체 기판의 열팽창률의 차를 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 전극층과 세라믹 유전체 기판의 밀착성을 높이고, 박리 등의 문제를 억제할 수 있다.According to this electrostatic chuck, the difference between the thermal expansion rate of the electrode layer and the thermal expansion rate of the ceramic dielectric substrate can be reduced by forming the electrode layer with a cermet of ceramics containing elements such as ceramics contained in the ceramic dielectric substrate. Thereby, adhesiveness of an electrode layer and a ceramic dielectric substrate can be improved and problems, such as peeling, can be suppressed.
제21발명은 제16∼제19 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 세라믹스는 상기 세라믹 유전체 기판에 포함되는 세라믹스와는 다른 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.In a twenty-first aspect of the present invention, the ceramic is an electrostatic chuck comprising an element different from ceramics contained in the ceramic dielectric substrate.
이렇게, 실시형태에 따른 정전 척에 의하면, 전극층을 세라믹 유전체 기판에 포함되는 세라믹스와는 다른 원소를 포함하는 세라믹스의 서멧으로 형성함으로써 열특성, 기계특성, 전기특성 등을 임의로 설계할 수 있다.Thus, according to the electrostatic chuck according to the embodiment, thermal characteristics, mechanical characteristics, electrical characteristics, and the like can be arbitrarily designed by forming the electrode layer with a cermet of ceramics containing an element different from the ceramics included in the ceramic dielectric substrate.
제22발명은 제16∼제21 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 세라믹 유전체 기판은 산화알루미늄을 포함하고, 상기 세라믹 유전체 기판에 있어서의 상기 산화알루미늄의 농도는 90질량% 이상인 것을 특징으로 하는 정전 척이다.In the twenty-second aspect of the present invention, the ceramic dielectric substrate comprises aluminum oxide, and the concentration of aluminum oxide in the ceramic dielectric substrate is 90% by mass or more. Chuck.
이 정전 척에 의하면, 고순도의 산화알루미늄을 사용함으로써 세라믹 유전체 기판의 내플라즈마성을 향상시킬 수 있다.According to this electrostatic chuck, the plasma resistance of the ceramic dielectric substrate can be improved by using high purity aluminum oxide.
제23발명은 제16∼제22 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 전극층은 흡착용 전원과 접속되는 것을 특징으로 하는 정전 척이다.In a twenty-third aspect of the present invention, there is provided an electrostatic chuck, wherein the electrode layer is connected to a power supply for adsorption.
이렇게, 실시형태에 따른 정전 척에 의하면, 플라즈마를 발생시키기 위한 하부 전극인 전극층을, 대상물을 흡착시키기 위한 흡착 전극으로서도 사용할 수 있다.Thus, according to the electrostatic chuck which concerns on embodiment, the electrode layer which is a lower electrode for generating a plasma can be used also as an adsorption electrode for adsorb | sucking a target object.
제24발명은 제16∼제23 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 단부의 폭은 상기 전극층의 상기 중앙부에 있어서의 상기 제2면과 상기 제1면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 정전 척이다.24th invention is invention of any one of 16th-23rd, The width | variety of the said edge part is larger than the distance along the Z-axis direction between the said 2nd surface and the said 1st surface in the said center part of the said electrode layer. An electrostatic chuck characterized in that.
이 정전 척에 의하면, 전극층의 단부의 폭을 전극층의 중앙부에 있어서의 제2면과 제1면 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(즉, 전극층의 중앙부에 있어서의 두께)보다 크게 함으로써 급전 거리를 짧게 할 수 있다. 이것에 의해, RF 출력의 변경 등의 제어에 대한 응답성(RF 응답성)을 보다 높일 수 있다.According to this electrostatic chuck, the feeding distance is increased by making the width of the end portion of the electrode layer larger than the distance along the Z-axis direction (ie, thickness in the center portion of the electrode layer) between the second surface and the first surface in the center portion of the electrode layer. You can shorten it. Thereby, the response (RF response) to control, such as a change of RF output, can be improved more.
도 1은 실시형태에 따른 정전 척을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 실시형태에 따른 정전 척의 일부를 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3(a) 및 도 3(b)는 실시형태에 따른 정전 척의 제1전극층의 변형예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 실시형태에 따른 정전 척의 일부를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 실시형태에 따른 정전 척의 일부를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 6(a) 및 도 6(b)는 실시형태에 따른 정전 척의 일부를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 7(a) 및 도 7(b)는 실시형태에 따른 정전 척의 일부를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 8은 실시형태에 따른 정전 척을 구비한 웨이퍼 처리 장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 9(a)∼도 9(d)는 실시형태에 따른 제1전극층의 단부를 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은 실시형태에 따른 정전 척을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 11은 실시형태에 따른 정전 척의 일부를 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 12(a) 및 도 12(b)는 실시형태에 따른 정전 척의 전극층의 변형예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 13은 실시형태에 따른 정전 척을 구비한 웨이퍼 처리 장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows typically the electrostatic chuck which concerns on embodiment.
It is sectional drawing which expands and shows typically a part of electrostatic chuck which concerns on embodiment.
3 (a) and 3 (b) are cross-sectional views schematically showing modifications of the first electrode layer of the electrostatic chuck according to the embodiment.
4 (a) and 4 (b) are plan views schematically showing a part of the electrostatic chuck according to the embodiment.
5 (a) and 5 (b) are plan views schematically showing a part of the electrostatic chuck according to the embodiment.
6 (a) and 6 (b) are plan views schematically showing a part of the electrostatic chuck according to the embodiment.
7 (a) and 7 (b) are plan views schematically showing a part of the electrostatic chuck according to the embodiment.
It is sectional drawing which shows typically the wafer processing apparatus provided with the electrostatic chuck which concerns on embodiment.
9 (a) to 9 (d) are cross-sectional views schematically showing an enlarged end of the first electrode layer according to the embodiment.
It is sectional drawing which shows typically an electrostatic chuck which concerns on embodiment.
It is sectional drawing which expands and shows typically a part of electrostatic chuck which concerns on embodiment.
12 (a) and 12 (b) are cross-sectional views schematically showing modifications of the electrode layer of the electrostatic chuck according to the embodiment.
It is sectional drawing which shows typically the wafer processing apparatus provided with the electrostatic chuck which concerns on embodiment.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또, 각 도면 중, 같은 구성요소에는 동일한 부호를 붙여서 상세한 설명은 적당하게 생략한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described, referring drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same component, and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
도 1은 실시형태에 따른 정전 척을 예시하는 모식적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view illustrating an electrostatic chuck according to the embodiment.
도 1에 나타낸 바와 같이, 정전 척(100)은 세라믹 유전체 기판(10)과, 제1전극층(11)과, 제2전극층(12)과, 베이스 플레이트(50)를 구비한다.As shown in FIG. 1, the
세라믹 유전체 기판(10)은 예를 들면, 소결 세라믹에 의한 평판상의 기재이다. 예를 들면, 세라믹 유전체 기판(10)은 산화알루미늄(알루미나:Al2O3)을 포함한다. 예를 들면, 세라믹 유전체 기판(10)은 고순도의 산화알루미늄으로 형성된다. 세라믹 유전체 기판(10)에 있어서의 산화알루미늄의 농도는 예를 들면, 90질량%(mass%) 이상 100mass% 이하, 바람직하게는 95질량%(mass%) 이상 100mass% 이하, 보다 바람직하게는 99질량%(mass%) 이상 100mass% 이하이다. 고순도의 산화알루미늄을 사용함으로써 세라믹 유전체 기판(10)의 내플라즈마성을 향상시킬 수 있다. 또, 산화알루미늄의 농도는 형광 X선 분석 등에 의해 측정할 수 있다.The ceramic
세라믹 유전체 기판(10)은 제1주면(10a)과, 제2주면(10b)을 갖는다. 제1주면(10a)은 흡착의 대상물(W)이 적재되는 면이다. 제2주면(10b)은 제1주면(10a)과는 반대측의 면이다. 흡착의 대상물(W)은 예를 들면, 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판이다.The ceramic
또, 본원 명세서에 있어서, 베이스 플레이트(50)로부터 세라믹 유전체 기판(10)을 향하는 방향을 Z축 방향으로 한다. Z축 방향은 예를 들면, 각 도면에 예시하는 대로, 제1주면(10a)과 제2주면(10b)을 연결하는 방향이다. Z축 방향은 예를 들면, 제1주면(10a) 및 제2주면(10b)에 대해서 대략 수직인 방향이다. Z축 방향에 직교하는 방향의 1개를 X축 방향, Z축 방향 및 X축 방향에 직교하는 방향을 Y축 방향으로 하기로 한다. 본원 명세서에 있어서, 「면내」란 예를 들면, X-Y 평면내이다.In addition, in this specification, the direction toward the ceramic
세라믹 유전체 기판(10)의 내부에는 제1전극층(11) 및 제2전극층(12)이 형성된다. 제1전극층(11) 및 제2전극층(12)은 제1주면(10a)과 제2주면(10b) 사이에 형성된다. 즉, 제1전극층(11) 및 제2전극층(12)은 세라믹 유전체 기판(10) 중에 삽입되도록 형성된다. 제1전극층(11) 및 제2전극층(12)은 예를 들면, 세라믹 유전체 기판(10)에 일체 소결됨으로써 내장되어도 좋다.The
제1전극층(11)은 Z축 방향에 있어서, 제1주면(10a)과 제2주면(10b) 사이에 위치한다. 제2전극층(12)은 Z축 방향에 있어서, 제1주면(10a)과 제1전극층(11) 사이에 위치한다. 바꾸어 말하면, 제1전극층(11)은 Z축 방향에 있어서, 제2전극층(12)과 제2주면(10b) 사이에 위치한다.The
이렇게, 제1전극층(11)을 세라믹 유전체 기판(10)의 내부에 형성함으로써, 정전 척(100)보다 상방에 형성되는 상부 전극(도 8의 상부 전극(510))과 제1전극층(11)(하부 전극) 사이의 거리를 짧게 할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면, 베이스 플레이트(50)를 하부 전극으로 하는 경우 등과 비교해서 낮은 전력으로 플라즈마 밀도를 높일 수 있다. 바꾸어 말하면, 높은 플라즈마 밀도를 얻기 위해서 필요로 되는 전력을 저감시킬 수 있다.In this way, the
제1전극층(11) 및 제2전극층(12)의 형상은 세라믹 유전체 기판(10)의 제1주면(10a) 및 제2주면(10b)을 따른 박막상이다. 제1전극층(11) 및 제2전극층(12)의 단면형상에 대해서는 후술한다.The shape of the
제1전극층(11)은 고주파 전원(도 8의 고주파 전원(504))과 접속된다. 상부 전극(도 8의 상부 전극(510)) 및 제1전극층(11)에 고주파 전원으로부터 전압(고주파 전압)이 인가됨으로써, 처리 용기(501) 내부에 있어서 플라즈마가 발생한다. 제1전극층(11)은 바꾸어 말하면, 플라즈마를 발생시키기 위한 하부 전극이다. 고주파 전원은 고주파의 AC(교류) 전류를 제1전극층(11)에 공급한다. 여기에서 말하는 「고주파」는 예를 들면, 200kHz 이상이다.The
제1전극층(11)은 예를 들면, 금속제이다. 제1전극층(11)은 예를 들면, Ag, Pd, 및 Pt 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 제1전극층(11)은 예를 들면, 금속과 세라믹스를 포함하고 있어도 좋다. 제1전극층(11)은 예를 들면, 금속과 세라믹스의 서멧으로 이루어지는 것이어도 좋다. 서멧은 금속과 세라믹스(산화물, 탄화물 등)를 포함하는 복합재료이다. 제1전극층(11)을 서멧으로 형성함으로써 제1전극층(11)과 세라믹 유전체 기판(10)의 밀착성을 높일 수 있다. 또한 제1전극층(11)의 강도를 높일 수 있다.The
서멧에 포함되는 금속은 예를 들면, Ag, Pd, 및 Pt 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 또한 서멧에 포함되는 세라믹스는 예를 들면, 세라믹 유전체 기판(10)에 포함되는 세라믹스와 같은 원소를 포함한다. 제1전극층(11)을, 세라믹 유전체 기판(10)에 포함되는 세라믹스와 같은 원소를 포함하는 세라믹스의 서멧으로 형성함으로써 제1전극층(11)의 열팽창률과 세라믹 유전체 기판(10)의 열팽창률의 차를 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 제1전극층(11)과 세라믹 유전체 기판(10)의 밀착성을 높이고, 박리 등의 문제를 억제할 수 있다. 또, 서멧에 포함되는 세라믹스는 세라믹 유전체 기판(10)에 포함되는 세라믹스와는 다른 원소를 포함해도 좋다.The metal included in the cermet includes, for example, at least one of Ag, Pd, and Pt. In addition, the ceramics included in the cermet include an element such as ceramics included in the ceramic
제2전극층(12)은 흡착용 전원(도 8의 흡착용 전원(505))과 접속된다. 정전 척(100)은 흡착용 전원으로부터 제2전극층(12)에 전압(흡착용 전압)을 인가함으로써, 제2전극층(12)의 제1주면(10a)측에 전하를 발생시켜서 정전력에 의해 대상물(W)을 흡착 유지한다. 바꾸어 말하면, 제2전극층(12)은 대상물(W)을 흡착시키기 위한 흡착 전극이다. 흡착용 전원은 직류(DC) 전류 또는 AC 전류를 제2전극층(12)에 공급한다. 흡착용 전원은 예를 들면, DC 전원이다. 흡착용 전원은 예를 들면, AC 전원이어도 좋다.The
제2전극층(12)은 예를 들면, 금속제이다. 제2전극층(12)은 예를 들면, Ag, Pd, Pt, Mo, 및 W 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 제2전극층(12)은 예를 들면, 금속과 세라믹스를 포함하고 있어도 좋다.The
제1전극층(11)이 금속과 세라믹스를 포함하고, 제2전극층(12)이 금속과 세라믹스를 포함할 경우, 제1전극층(11)에 포함되는 금속의 체적과 세라믹스의 체적의 합계에 대한 금속의 체적의 비율은 제2전극층(12)에 포함되는 금속의 체적과 세라믹스의 체적의 합계에 대한 금속의 체적의 비율보다 큰 것이 바람직하다.When the
이렇게, 제1전극층(11)에 포함되는 금속의 비율을 제2전극층(12)에 포함되는 금속의 비율보다 크게 함으로써 예를 들면, 고주파 전원으로부터 전압이 인가되는 제1전극층(11)의 전기저항을 보다 작게 할 수 있고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성 및 RF 응답성을 높일 수 있다.As such, the ratio of the metal included in the
실시형태에 있어서, 금속의 체적과 세라믹스의 체적의 합계에 대한 금속의 체적의 비율은 SEM-EDX(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)에 의해 제1전극층(11) 및 제2전극층(12)의 단면을 관찰하고, 화상해석에 의해 구할 수 있다. 보다 구체적으로는 제1전극층(11) 및 제2전극층(12)의 단면 SEM-EDX 화상을 취득하고, EDX 성분분석에 의해 세라믹스와 금속으로 분류하고, 세라믹스와 금속의 면적비율을 화상해석에 의해 구함으로써 금속의 체적과 세라믹스의 체적의 합계에 대한 금속의 체적의 비율을 산출할 수 있다.In an embodiment, the ratio of the volume of the metal to the sum of the volume of the metal and the volume of the ceramics is determined by cross-section of the
제1전극층(11)이 금속과 세라믹스를 포함하고, 제2전극층(12)이 금속과 세라믹스를 포함할 경우, 제1전극층(11)에 포함되는 금속의 체적은 제2전극층(12)에 포함되는 금속의 체적보다 큰 것도 바람직하다.When the
이렇게, 제1전극층(11)에 포함되는 금속의 체적을 제2전극층(12)에 포함되는 금속의 체적보다 크게 함으로써 예를 들면, 고주파 전원으로부터 전압이 인가되는 제1전극층(11)의 전기저항을 보다 작게 할 수 있고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성 및 RF 응답성을 높일 수 있다.In this way, the volume of the metal included in the
제2전극층(12)에는 세라믹 유전체 기판(10)의 제2주면(10b)측으로 연장되는 접속부(20)가 형성되어 있다. 접속부(20)는 예를 들면, 제2전극층(12)과 도통하는 비아(중실형)이나 비아홀(중공형)이다. 접속부(20)는 납땜 등의 적절한 방법에 의해 접속된 금속단자이어도 좋다.The
베이스 플레이트(50)는 세라믹 유전체 기판(10)을 지지하는 부재이다. 세라믹 유전체 기판(10)은 접착부재(60)에 의해 베이스 플레이트(50) 상에 고정된다. 접착부재(60)로서는 예를 들면, 실리콘 접착제가 사용된다.The
베이스 플레이트(50)는 예를 들면, 알루미늄 등의 금속제이다. 베이스 플레이트(50)는 예를 들면, 세라믹제이어도 좋다. 베이스 플레이트(50)는 예를 들면, 상부(50a)와 하부(50b)로 나뉘어져 있고, 상부(50a)와 하부(50b) 사이에 연통로(55)가 형성되어 있다. 연통로(55)의 일단측은 입력로(51)에 접속되고, 연통로(55)의 타단측은 출력로(52)에 접속된다.The
베이스 플레이트(50)는 정전 척(100)의 온도조정을 행하는 역할도 한다. 예를 들면, 정전 척(100)을 냉각할 경우에는 입력로(51)로부터 헬륨 가스 등의 냉각 매체를 유입하고, 연통로(55)를 통과시켜서 출력로(52)로부터 유출시킨다. 이것에 의해, 냉각 매체에 의해 베이스 플레이트(50)의 열을 흡수하고, 그 위에 부착된 세라믹 유전체 기판(10)을 냉각할 수 있다. 한편, 정전 척(100)을 보온할 경우에는 연통로(55) 내에 보온 매체를 넣는 것도 가능하다. 세라믹 유전체 기판(10)이나 베이스 플레이트(50)에 발열체를 내장시키는 것도 가능하다. 베이스 플레이트(50)나 세라믹 유전체 기판(10)의 온도를 조정함으로써 정전 척(100)에 의해 흡착 유지되는 대상물(W)의 온도를 조정할 수 있다.The
이 예에서는 세라믹 유전체 기판(10)의 제1주면(10a)측에 홈(14)이 형성되어 있다. 홈(14)은 제1주면(10a)으로부터 제2주면(10b)을 향하는 방향(Z축 방향)으로 움푹 패이고, X-Y 평면내에 있어서 연속해서 연장되어 있다. 홈(14)이 형성되어 있지 않은 부분을 볼록부(13)로 하면, 대상물(W)은 볼록부(13)에 적재된다. 제1주면(10a)은 대상물(W)의 이면과 접하는 면이다. 즉, 제1주면(10a)은 볼록부(13)의 상면을 포함하는 평면이다. 정전 척(100)에 적재된 대상물(W)의 이면과 홈(14) 사이에 공간이 형성된다.In this example, the
세라믹 유전체 기판(10)은 홈(14)과 접속된 관통구멍(15)을 갖는다. 관통구멍(15)은 제2주면(10b)으로부터 제1주면(10a)에 걸쳐서 형성된다. 즉, 관통구멍(15)은 제2주면(10b)으로부터 제1주면(10a)까지 Z축 방향으로 연장되고, 세라믹 유전체 기판(10)을 관통한다.The ceramic
볼록부(13)의 높이(홈(14)의 깊이), 볼록부(13) 및 홈(14)의 면적비율, 형상 등을 적당하게 선택함으로써 대상물(W)의 온도나 대상물(W)에 부착되는 파티클을 바람직한 상태로 컨트롤할 수 있다.The height of the convex portion 13 (depth of the groove 14), the area ratio of the
베이스 플레이트(50)에는 가스 도입로(53)가 형성된다. 가스 도입로(53)는 예를 들면, 베이스 플레이트(50)를 관통하도록 형성된다. 가스 도입로(53)는 베이스 플레이트(50)를 관통하지 않고, 다른 가스 도입로(53)의 도중으로부터 분기되어서 세라믹 유전체 기판(10)측까지 형성되어 있어도 좋다. 또한 가스 도입로(53)는 베이스 플레이트(50)의 복수 개소에 형성되어도 좋다.The
가스 도입로(53)는 관통구멍(15)과 연통한다. 즉, 가스 도입로(53)에 유입한 전달 가스(헬륨(He) 등)는 가스 도입로(53)를 통과한 후에, 관통구멍(15)에 유입한다.The
관통구멍(15)에 유입한 전달 가스는 관통구멍(15)을 통과한 후에, 대상물(W)과 홈(14) 사이에 형성된 공간에 유입한다. 이것에 의해, 대상물(W)을 전달 가스에 의해 직접 냉각할 수 있다.The delivery gas flowing into the through
도 2는 실시형태에 따른 정전 척의 일부를 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도이다.It is sectional drawing which expands and shows typically a part of electrostatic chuck which concerns on embodiment.
도 3(a) 및 도 3(b)는 실시형태에 따른 정전 척의 제1전극층의 변형예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.3 (a) and 3 (b) are cross-sectional views schematically showing modifications of the first electrode layer of the electrostatic chuck according to the embodiment.
도 2는 도 1에 나타내는 영역(R1)을 확대해서 나타낸다.FIG. 2 enlarges and shows the area | region R1 shown in FIG.
도 2에 나타낸 바와 같이, 제1전극층(11)은 제1면(11a)과, 제2면(11b)을 갖는다. 제1면(11a)은 제1주면(10a)측의 면이다. 제2면(11b)은 제1면(11a)과는 반대측의 면이다. 제1면(11a)은 바꾸어 말하면, 제2전극층(12)과 대향하는 면이다. 제2면(11b)은 바꾸어 말하면, 제2주면(10b)과 대향하는 면이다.As shown in FIG. 2, the
제1면(11a)과 제1주면(10a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D1)는 일정하다. 거리(D1)는 바꾸어 말하면, 제1주면(10a)으로부터 제1전극층(11)의 상면(제1면(11a))까지의 거리이다. 여기에서, 「일정」이란 예를 들면, 제1면(11a)의 웨이브 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 정전 척(100)의 단면을 주사형 전자현미경(SEM) 등으로 저배율(예를 들면, 100배 정도)로 관찰했을 때에, 거리(D1)가 대략 일정하면 된다. 예를 들면, 제1전극층(11)의 중앙부(11c)에 있어서의 거리(D1c)와 제1전극층(11)의 단부(11d)에 있어서의 거리(D1d)의 차는 0±150㎛이다. 거리(D1)(거리(D1c) 및 거리(D1d))는 예를 들면, 300㎛ 정도이다. 제1면(11a)은 예를 들면, 제1주면(10a)에 대해서 평행한 면이다.The distance D1 along the Z-axis direction between the
도 2에 나타낸 바와 같이, 제1전극층(11)의 단부(end portion)(11d)는 제1전극층(11)의 X-Y 평면에 있어서의 가장자리부(11e)를 포함하는 영역이다. 제1전극층(11)의 가장자리부(11e)란 제1면(11a)에 위치하고, Z축 방향으로부터 보았을 때의 제1전극층(11)과 세라믹 유전체 기판(10)의 계면을 가리킨다. 제1전극층(11)의 중앙부(11c)는 X-Y 평면에 있어서, 2개의 단부(11d) 사이에 위치하는 영역이다. 제1전극층(11)의 중앙부(11c) 및 단부(11d)에 대해서는 후술한다.As shown in FIG. 2, the
이렇게, 제1면(11a)과 제1주면(10a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D1)를 일정하게 함으로써 상부 전극(도 8의 상부 전극(510))과 제1전극층(11)(하부 전극) 사이의 거리를 일정하게 할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면, 제1면(11a)과 제1주면(10a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D1)가 일정하지 않는 경우 등과 비교해서 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 제1전극층(11)의 단면형상이 위로 볼록한 경우 등, 단부(11d)에 있어서의 제1면(11a)과 제1주면(10a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리가 중앙부(11c)에 있어서의 제1면(11a)과 제1주면(10a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리와는 다른 경우에 비해서 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.Thus, the upper electrode (the
제1전극층(11)의 단면형상은 아래로 볼록하다. 보다 구체적으로는 제1전극층(11)의 단부(11d)에 있어서의 제2면(11b)과 제1면(11a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D2d)는 제1전극층(11)의 중앙부(11c)에 있어서의 제2면(11b)과 제1면(11a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D2c)보다 작다. 거리(D2c)는 바꾸어 말하면, 중앙부(11c)에 있어서의 제1전극층(11)의 두께이다. 거리(D2d)는 바꾸어 말하면, 단부(11d)에 있어서의 제1전극층(11)의 두께이다. 즉, 단부(11d)에 있어서의 제1전극층(11)의 두께는 중앙부(11c)에 있어서의 제1전극층(11)의 두께보다 작다. 예를 들면, 제1전극층(11)의 두께는 중앙부(11c)로부터 단부(11d)를 향함에 따라서 작아진다. 제1전극층(11)은 제2면(11b)측으로 볼록한 형상이다. The cross-sectional shape of the
거리(D2c)는 예를 들면, 1㎛ 이상 500㎛ 이하, 바람직하게는 10㎛ 이상 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 20㎛ 이상 70㎛ 이하이다. 중앙부(11c)에 있어서의 제1전극층(11)의 두께(거리(D2c))를 이 범위로 함으로써 표피효과의 영향을 저감하고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 더욱 높일 수 있다. 거리(D2c)는 예를 들면, 제1전극층(11)의 단면 SEM(Scanning Electron Microscope) 화상에 있어서의 중앙부(11c)에 있어서의 3점의 두께의 평균값으로서 구할 수 있다. 본원 명세서에 있어서는 이 평균값을 거리(D2c)라고 정의한다.The distance D2c is, for example, 1 µm or more and 500 µm or less, preferably 10 µm or more and 100 µm or less, more preferably 20 µm or more and 70 µm or less. By setting the thickness (distance D2c) of the
제1전극층(11)에는 제2면(11b)측으로부터 고주파 전류가 급전된다. 통상, AC 전류가 전극층을 흐를 때에는 전류밀도가 전극층의 표면에서 높고, 표면으로부터 떨어지면 낮아지는 표피효과가 생긴다. 또한 흐르는 AC 전류가 고주파일수록 전류의 표면집중은 현저하게 된다. 즉, 제2면(11b)측으로부터 제1전극층(11)으로 흘러 들어오는 고주파의 AC 전류는 제1전극층(11)의 제2면(11b)을 따라 제1면(11a)으로 흘러 들어오게 된다.The high frequency current is supplied to the
실시형태에 있어서는 제1전극층(11)의 단부(11d)에 있어서의 제2면(11b)과 제1면(11a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D2d)를, 제1전극층(11)의 중앙부(11c)에 있어서의 제2면(11b)과 제1면(11a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D2c)보다 작게 함으로써 급전되는 제2면(11b)으로부터 제1면(11a)까지의 급전 거리를 짧게 할 수 있다. 이것에 의해, RF 출력의 변경 등의 제어에 대한 응답성(RF 응답성)을 보다 높일 수 있다.In the embodiment, the distance D2d along the Z-axis direction between the
본 발명자들은 고주파 전원과 접속되는 제1전극층(11)을 세라믹 유전체 기판(10)의 내부에 형성하고, 또한, 플라즈마 밀도를 높이기 위해서 제1전극층(11)에 인가되는 고주파 전원을 하이파워화할 경우에는 특히, 제1전극층(11)이 발열하고, 챔버(도 8의 처리 용기(501)) 내 환경이 변화되고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성에 악영향이 나온다고 하는 새로운 과제를 찾아냈다. 이것에 대해서 실시형태에 의하면, 제1전극층(11)의 단부(11d)에 있어서의 제2면(11b)과 제1면(11a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D2d)를, 제1전극층(11)의 중앙부(11c)에 있어서의 제2면(11b)과 제1면(11a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D2c)보다 작게 한다. 예를 들면, 제1전극층(11)을 제2면(11b)측(즉, 베이스 플레이트(50)측)으로 볼록한 형상으로 함으로써 제1전극층(11)의 냉각 기능을 갖는 베이스 플레이트(50)측의 면인 제2면(11b)의 표면적을 상대적으로 크게 할 수 있다. 이것에 의해, 제1전극층(11)을 보다 효과적으로 방열시킬 수 있고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 보다 높일 수 있다.The inventors of the present invention form the
또, 이 예에서는 중앙부(11c)에 있어서, 제1전극층(11)의 두께는 일정하다. 바꾸어 말하면, 중앙부(11c)에 있어서, 제2면(11b)은 제1면(11a)에 대해서 평행하다. 한편, 단부(11d)에 있어서, 제1전극층(11)의 두께는 중앙부(11c)측으로부터 가장자리부(11e)를 향해서 작아진다. 바꾸어 말하면, 단부(11d)에 있어서, 제2면(11b)은 중앙부(11c)측으로부터 가장자리부(11e)를 향해서 상방으로 경사지는 경사면을 갖는다. 이 예에서는 경사면은 평면상이다. 경사면은 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 곡면상이어도 좋다.In this example, the thickness of the
제1전극층(11)의 단면형상은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 제2면(11b)은 제2면(11b)의 X-Y 평면에 있어서의 중심으로부터 가장자리부(11e)를 향해서 상방으로 경사지는 경사면을 갖고 있어도 좋다. 바꾸어 말하면, 중앙부(11c)에 있어서, 제1전극층(11)의 두께는 일정하지 않아도 좋다. 바꾸어 말하면, 중앙부(11c)에 있어서, 제2면(11b)은 제1면(11a)에 대해서 평행하지 않아도 좋다. 또한 이 때, 경사면은 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 곡면상이어도 좋다.The cross-sectional shape of the
도 2에 나타낸 바와 같이, 제2전극층(12)은 제1주면(10a)측의 제3면(12a)과, 제3면(12a)과는 반대측의 제4면(12b)을 갖는다. 제4면(12b)은 바꾸어 말하면, 제1전극층(11)과 대향하는 면이다. 제4면(12b)은 바꾸어 말하면, 제1전극층(11)의 제1면(11a)과 대향하는 면이다.As shown in FIG. 2, the
제3면(12a)은 제1주면(10a)에 대해서 평행한 면이어도 좋다. 제3면(12a)과 제1주면(10a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D3)는 예를 들면, 일정하다. 거리(D3)는 바꾸어 말하면, 제1주면(10a)으로부터 제2전극층(12)의 상면(제3면(12a))까지의 거리이다.The
제4면(12b)은 제3면(12a)에 대해서 평행한 면인 것도 바람직하다. 제4면(12b)은 제1주면(10a)에 대해서 평행한 면인 것도 바람직하다. 보다 구체적으로는 제4면(12b)과 제3면(12a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D4)는 일정한 것도 바람직하다. 거리(D4)는 바꾸어 말하면, 제2전극층(12)의 두께이다. 제2전극층(12)의 두께는 예를 들면, 제2전극층(12)의 단면 SEM 화상에 있어서의 3점의 두께의 평균값으로서 구할 수 있다.It is also preferable that the
제1전극층(11)의 두께는 예를 들면, 제2전극층(12)의 두께보다 크다. 제1전극층(11)의 두께를 제2전극층(12)의 두께보다 크게 함으로써 표피효과의 영향을 저감하고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 더욱 높일 수 있다.The thickness of the
제1전극층(11)과 제2전극층(12) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(즉, 제1면(11a)과 제4면(12b) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리)(D5)는 예를 들면, 제1주면(10a)과 제2전극층(12) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(즉, 제3면(12a)과 제1주면(10a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리)(D3)보다 크다.The distance along the Z-axis direction between the
이렇게, 거리(D5)를 거리(D3)보다 크게 함으로써 고주파 전원으로부터 전압이 인가된 경우에도 제1전극층(11)과 제2전극층(12) 사이의 단락이나 절연파괴 등의 문제의 발생을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.In this way, by making the distance D5 larger than the distance D3, even if a voltage is applied from the high frequency power supply, problems such as short circuits or breakdown between the
도 4(a), 도 4(b), 도 5(a), 도 5(b), 도 6(a), 및 도 6(b)는 실시형태에 따른 정전 척의 일부를 모식적으로 나타내는 평면도이다.4 (a), 4 (b), 5 (a), 5 (b), 6 (a) and 6 (b) are plan views schematically showing a part of the electrostatic chuck according to the embodiment. to be.
이들 도면은 정전 척(100)에 있어서, 세라믹 유전체 기판(10) 중 제1전극층(11)(제2면(11b))보다 베이스 플레이트(50)측(하측)에 위치하는 부분, 및, 베이스 플레이트(50) 등을 생략한 상태에서, 제2면(11b)측(하측)으로부터 제1전극층(11)을 본 평면도이다.These figures show a portion of the
도 4(a), 도 4(b), 도 5(a), 도 5(b), 도 6(a), 및 도 6(b)에 나타낸 바와 같이, 정전 척(100)에는 예를 들면, X-Y 평면을 따라 넓어지는 적어도 1개의 제1전극층(11)이 형성된다. 제1전극층(11)의 수는 예를 들면, 도 4(a) 및 도 4(b)에 나타낸 바와 같이 1개라도 좋고, 도 5(a) 및 도 5(b)에 나타낸 바와 같이 2개라도 좋고, 도 6(a) 및 도 6(b)에 나타낸 바와 같이 3개 이상(이 예에서는 4개)이어도 좋다. 복수의 제1전극층(11)이 형성될 경우, 제1전극층(11)의 각각은 예를 들면, 동일 평면 상에 위치해도 좋고, Z축 방향에 있어서 다른 평면 상에 위치해도 좋다.As shown in FIG. 4 (a), FIG. 4 (b), FIG. 5 (a), FIG. 5 (b), FIG. 6 (a), and FIG. 6 (b), the
도 4(a) 및 도 4(b)에 나타낸 예에서는 Z축 방향을 따라 보았을 때에 원형인 제1전극층(11)이, 예를 들면, 제1전극층(11)의 중심과 세라믹 유전체 기판(10)의 중심이 겹치도록 배치되어 있다. 제1전극층(11)의 가장자리부(11e)는 예를 들면, 세라믹 유전체 기판(10)의 가장자리부에 대해서 동심원상이다. 이 예에 있어서, 제1전극층(11)의 단부(11d)는 세라믹 유전체 기판(10)의 외주측에 환상으로 배치된다.In the example shown in FIGS. 4A and 4B, the circular shape of the
도 5(a) 및 도 5(b)에 나타낸 예에서는 예를 들면, 내측의 제1전극층(11A)과 외측의 제1전극층(11B)이 동심원상으로 형성되어 있다. 내측의 제1전극층(11A)은 예를 들면, Z축 방향을 따라 보았을 때에 원형이다. 외측의 제1전극층(11B)은 예를 들면, Z축 방향을 따라 보았을 때에 내측의 제1전극층(11A)을 둘러싸는 원환형이다. 내측의 제1전극층(11A) 및 외측의 제1전극층(11B)의 각각은 예를 들면, 내측의 제1전극층(11A)의 중심과 세라믹 유전체 기판(10)의 중심이 겹치는 동심원상으로 배치된다. 이 예에 있어서, 외측의 제1전극층(11B)의 단부(11d)는 세라믹 유전체 기판(10)의 중심측, 및, 세라믹 유전체 기판(10)의 외주측에 각각 환상으로 배치된다. 또한 내측의 제1전극층(11A)의 단부(11d)는 세라믹 유전체 기판의 외주측에 환상으로 배치된다. 또, 제1전극층(11)의 수는 2개에 한정되지 않고, 3개 이상의 제1전극층(11)이 동심원상으로 배치되어도 좋다.In the example shown in Figs. 5A and 5B, for example, the inner
도 6(a) 및 도 6(b)에 나타낸 예에서는 Z축 방향을 따라 보았을 때에 원형인 복수의 제1전극층(11)이 각각, 예를 들면, 세라믹 유전체 기판(10)의 중심에 대해서 점대칭이 되는 위치에 배치되어 있다. 또, 제1전극층(11)의 1개가 이 제1전극층(11)의 중심과 세라믹 유전체 기판(10)의 중심이 겹치도록 배치되어도 좋다. 바꾸어 말하면, 제1전극층(11)의 1개가 세라믹 유전체 기판(10)의 중앙에 배치되어도 좋다. 이 예에 있어서, 각 제1전극층(11)의 단부(11d)는 각 제1전극층(11)의 외주측에 환상으로 배치된다.In the example shown in FIGS. 6A and 6B, the plurality of first electrode layers 11 that are circular when viewed along the Z-axis direction are respectively point-symmetrical with respect to the center of the ceramic
또한 도 4(b), 도 5(b), 및 도 6(b)에 나타낸 바와 같이, 제1전극층(11)에는 Z축 방향에 있어서 제1전극층(11)을 관통하는 구멍(11p)이 형성되어도 좋다. 구멍(11p)이 형성될 경우, 구멍(11p)의 외주 부근에도 단부(11d)가 배치된다.4 (b), 5 (b), and 6 (b), the
실시형태에 있어서는 이들 단부(11d)의 어느 개소에 있어서나 단부(11d)에 있어서의 제1면(11a)과 제2면(11b) 사이의 거리(D2d)와, 중앙부(11c)에 있어서의 제1면(11a)과 제2면(11b) 사이의 거리(D2c)의 관계가 D2d<D2c를 충족시키고 있어도 좋다. 한편, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위에 있어서, D2d<D2c를 충족시키지 않는 개소를 포함하는 것을 배제하지 않는다. 바꾸어 말하면, 실시형태에 있어서는 상기와 같은 단부(11d)의 적어도 일부에 있어서, D2d<D2c가 충족되어 있으면 좋다. 예를 들면, 단부(11d) 중, D2d<D2c를 충족시키는 개소가 많으면, RF 응답성을 더욱 높일 수 있다.In embodiment, the distance D2d between the
상술한 바와 같이, 제1전극층(11)의 중앙부(11c)는 X-Y 평면에 있어서, 2개의 단부(11d) 사이에 위치하는 영역이다. 예를 들면, 제1전극층(11)에 있어서, 단부(11d) 이외의 모든 영역을 중앙부(11c)로 간주해도 좋다. 바꾸어 말하면, 제1전극층(11)에 있어서, 예를 들면, 가장자리부(11e)의 근방을 단부(11d)로 하고, 그 이외를 중앙부(11c)로 간주할 수 있다.As described above, the
도 7(a) 및 도 7(b)는 실시형태에 따른 정전 척의 일부를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 7 (a) and 7 (b) are plan views schematically showing a part of the electrostatic chuck according to the embodiment.
이들 도면은 정전 척(100)에 있어서, 세라믹 유전체 기판(10) 중 제2전극층(12)(제3면(12a))보다 제1주면(10a)측(상측)에 위치하는 부분을 생략한 상태에서, 제3면(12a)측(상측)으로부터 제2전극층(12)을 본 평면도이다.These figures omit portions of the ceramic
도 7(a) 및 도 7(b)에 나타낸 바와 같이, 제2전극층(12)은 단극형이라도 쌍극형이라도 좋다. 제2전극층(12)이 단극형인 경우, 도 7(a)에 나타낸 바와 같이, X-Y 평면을 따라 넓어지는 1개의 제2전극층(12)이 형성된다. 제2전극층(12)은 예를 들면, Z축 방향을 따라 보았을 때에 대략 원형이다. 한편, 제2전극층(12)이 쌍극형인 경우, 도 7(b)에 나타낸 바와 같이, X-Y 평면을 따라 넓어지고, 동일 평면 상에 위치하는 2개의 제2전극층(12)이 형성된다. 제2전극층(12)은 각각, 예를 들면, Z축 방향을 따라 보았을 때에 대략 반원형이다. 제2전극층(12)은 예를 들면, X-Y 평면을 따라 넓어지는 패턴을 갖고 있어도 좋다.As shown in Figs. 7A and 7B, the
Z축 방향에 있어서, 제1전극층(11)의 일부는 예를 들면, 제2전극층(12)과 겹치지 않는다. 또한 제1전극층(11)의 제1면(11a)(제1주면(10a)측의 면)의 면적의 합계는 예를 들면, 제2전극층(12)의 제3면(12a)(제1주면(10a)측의 면)의 면적의 합계보다 크다. 바꾸어 말하면, Z축 방향을 따라 보았을 때에, 제1전극층(11)의 면적의 합계는 제2전극층(12)의 면적의 합계보다 크다. 이것에 의해, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 더욱 높일 수 있다.In the Z-axis direction, part of the
이하, 제1전극층(11) 및 제2전극층(12)이 내부에 형성된 세라믹 유전체 기판(10)의 제작 방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the ceramic
제1전극층(11) 및 제2전극층(12)이 내부에 형성된 세라믹 유전체 기판(10)은 예를 들면, 제1주면(10a)측을 아래로 한 상태에서 각 층을 적층하고, 적층체를 소결함으로써 제작할 수 있다. 보다 구체적으로는 예를 들면, 제1주면(10a)을 포함하는 세라믹스층이 되는 제1층 위에 제2전극층(12)을 적층시킨다. 제2전극층(12) 위에 제1전극층(11)과 제2전극층(12) 사이의 세라믹스층이 되는 제2층을 적층시킨다. 제2층 위에 제1전극층(11)을 적층시킨다. 제1전극층(11) 위에 제2주면(10b)을 포함하는 세라믹스층이 되는 제3층을 적층시킨다. 그리고, 이 적층체를 소결시킨다.In the ceramic
제1전극층(11)은 예를 들면, 스크린 인쇄, 페이스트의 도포(스핀 코트, 코터, 잉크젯, 디스펜서 등) 및 증착 등에 의해 형성된다. 예를 들면, 제1주면(10a)을 아래로 한 상태에서, 복수회로 나누어서 각 층을 적층시켜서 제1전극층(11)을 형성할 수 있다. 이 때, 예를 들면, 적층범위의 조정 등에 의해, 단부(11d)에 있어서의 제1면(11a)과 제2면(11b) 사이의 거리(D2d)와, 중앙부(11c)에 있어서의 제1면(11a)과 제2면(11b) 사이의 거리(D2c)의 관계가 D2d<D2c를 충족시키도록 할 수 있다.The
도 8은 실시형태에 따른 정전 척을 구비한 웨이퍼 처리 장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다.It is sectional drawing which shows typically the wafer processing apparatus provided with the electrostatic chuck which concerns on embodiment.
도 8에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 처리 장치(500)는 처리 용기(501)와, 고주파 전원(504)과, 흡착용 전원(505)과, 상부 전극(510)과, 정전 척(100)을 구비하고 있다. 처리 용기(501)의 천정에는 처리 가스를 내부에 도입하기 위한 처리 가스 도입구(502), 및, 상부 전극(510)이 형성되어 있다. 처리 용기(501)의 저판에는 내부를 감압 배기하기 위한 배기구(503)가 형성되어 있다. 정전 척(100)은 처리 용기(501)의 내부에 있어서, 상부 전극(510) 아래에 배치되어 있다. 정전 척(100)의 제1전극층(11) 및 상부 전극(510)은 고주파 전원(504)과 접속되어 있다. 정전 척(100)의 제2전극층(12)은 흡착용 전원(505)과 접속되어 있다.As shown in FIG. 8, the
제1전극층(11)과 상부 전극(510)은 서로 소정의 간격을 두고 대략 평행하게 형성되어 있다. 보다 구체적으로는 제1전극층(11)의 제1면(11a)은 상부 전극(510)의 하면(510a)에 대해서 대략 평행하다. 또한 세라믹 유전체 기판(10)의 제1주면(10a)은 상부 전극(510)의 하면(510a)에 대해서 대략 평행하다. 대상물(W)은 제1전극층(11)과 상부 전극(510) 사이에 위치하는 제1주면(10a)에 적재된다.The
고주파 전원(504)으로부터 제1전극층(11) 및 상부 전극(510)에 전압(고주파 전압)이 인가되면, 고주파 방전이 일어나 처리 용기(501) 내에 도입된 처리 가스가 플라즈마에 의해 여기, 활성화되어서, 대상물(W)이 처리된다.When a voltage (high frequency voltage) is applied from the high
흡착용 전원(505)으로부터 제2전극층(12)에 전압(흡착용 전압)이 인가되면, 제2전극층(12)의 제1주면(10a)측에 전하가 발생하고, 정전력에 의해 대상물(W)이 정전 척(100)에 흡착 유지된다.When a voltage (adsorption voltage) is applied from the
도 9(a)∼도 9(d)는 실시형태에 따른 제1전극층의 단부를 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도이다.9 (a) to 9 (d) are cross-sectional views schematically showing an enlarged end of the first electrode layer according to the embodiment.
도 9(a)∼도 9(d)에 나타낸 바와 같이, 단면에서 봤을 때의 제1전극층(11)의 단부(11d)의 X축 방향의 길이인 폭(t)은 예를 들면, 제1전극층(11)의 중앙부(11c)에 있어서의 두께(D2c)보다 크다(두께(D2c)<폭(t)). 단부(11d)의 폭(t)은 바꾸어 말하면, 제2면(11b)의 경사면의 폭이다. 즉, 폭(t)은 제2면(11b)의 경사면의 하단(P)(경사가 끝나는 곳)과 가장자리부(11e) 사이의 X축 방향의 길이이다. 이렇게, 단부(11d)의 폭(t)을 제1전극층(11)의 중앙부(11c)에 있어서의 두께(D2c)보다 크게 함으로써 급전 거리를 짧게 할 수 있다. 이것에 의해, RF 출력의 변경 등의 제어에 대한 응답성(RF 응답성)을 보다 높일 수 있다.As shown in Figs. 9A to 9D, the width t, which is the length in the X-axis direction of the
경사면의 하단(P)은 제1전극층(11)을 포함하도록 절단한 샘플의 단면화상으로부터 구할 수 있다. 실시형태에 있어서는 예를 들면, 샘플 중 적어도 1개소가 상기의 관계(두께(D2c)<폭(t))를 만족시킨다. 실시형태에 있어서는 샘플 중 복수 개소가 상기의 관계(두께(D2c)<폭(t))를 만족시키는 것이 보다 바람직하다.The lower end P of the inclined surface can be obtained from the cross-sectional image of the sample cut to include the
또한 제2면(11b)의 경사면의 각도(θ)는 예를 들면, 10도 이상 80도 이하, 바람직하게는 20도 이상 60도 이하이다. 각도(θ)는 가장자리부(11e)와 제2면(11b)의 경사면의 하단(P)(경사가 끝나는 곳)을 연결하는 직선을 선(L)으로 했을 때에, 제1면(11a)과 선(L)이 이루는 각도(열각)로 나타낼 수 있다. 각도(θ)를 작게 함으로써 급전 거리를 짧게 할 수 있다. 이것에 의해, RF 출력의 변경 등의 제어에 대한 응답성(RF 응답성)을 보다 높일 수 있다.The angle θ of the inclined surface of the
또, 이들 도면에서는 하단(P)과 가장자리부(11e) 사이가 곡선상의 단면형상을 나타내고 있지만, 하단(P)과 가장자리부(11e) 사이는 이것에 한정되지 않고, 직선상의 단면형상이어도 좋다. 직선상으로 함으로써 예를 들면, 급전 거리를 보다 짧게 할 수 있다.In addition, in these figures, although the lower end P and the
도 10은 실시형태에 따른 정전 척을 예시하는 모식적인 단면도이다. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating the electrostatic chuck according to the embodiment.
도 10에 나타낸 바와 같이, 정전 척(100A)은 세라믹 유전체 기판(10)과, 전극층(110)과, 베이스 플레이트(50)를 구비한다.As shown in FIG. 10, the
세라믹 유전체 기판(10)의 내부에는 전극층(110)이 형성된다. 전극층(110)은 제1주면(10a)과 제2주면(10b) 사이에 형성된다. 즉, 전극층(110)은 세라믹 유전체 기판(10) 안에 삽입되도록 형성된다. 전극층(110)은 예를 들면, 세라믹 유전체 기판(10)에 일체 소결됨으로써 내장되어도 좋다.An
이렇게, 전극층(110)을 세라믹 유전체 기판(10)의 내부에 형성함으로써, 정전 척(100A)보다 상방에 형성되는 상부 전극(도 13의 상부 전극(510))과 전극층(110)(하부 전극) 사이의 거리를 짧게 할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면, 베이스 플레이트(50)를 하부 전극으로 하는 경우 등과 비교해서 낮은 전력으로 플라즈마 밀도를 높일 수 있다. 바꾸어 말하면, 높은 플라즈마 밀도를 얻기 위해서 필요로 되는 전력을 저감시킬 수 있다.Thus, by forming the
전극층(110)의 형상은 세라믹 유전체 기판(10)의 제1주면(10a) 및 제2주면(10b)을 따른 박막상이다. 전극층(110)의 단면형상에 대해서는 후술한다.The shape of the
전극층(110)은 고주파 전원(도 13의 고주파 전원(504))과 접속된다. 상부 전극(도 13의 상부 전극(510)) 및 전극층(110)에 고주파 전원으로부터 전압(고주파 전압)이 인가됨으로써, 처리 용기(501) 내부에 있어서 플라즈마가 발생한다. 전극층(110)은 바꾸어 말하면, 플라즈마를 발생시키기 위한 하부 전극이다. 고주파 전원은 고주파의 AC(교류) 전류를 전극층(110)에 공급한다.The
전극층(110)은 금속과 세라믹스의 서멧을 포함한다. 전극층(110)을 서멧으로 형성함으로써 전극층(110)과 세라믹 유전체 기판(10)의 밀착성을 높일 수 있다. 또한 전극층(110)의 강도를 높일 수 있다.The
서멧에 포함되는 금속은 예를 들면, Ag, Pd, 및 Pt 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 또한 서멧에 포함되는 세라믹스는 예를 들면, 세라믹 유전체 기판(10)에 포함되는 세라믹스와 같은 원소를 포함한다. 전극층(110)을, 세라믹 유전체 기판(10)에 포함되는 세라믹스와 같은 원소를 포함하는 세라믹스의 서멧으로 형성함으로써 전극층(110)의 열팽창률과 세라믹 유전체 기판(10)의 열팽창률의 차를 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 전극층(110)과 세라믹 유전체 기판(10)의 밀착성을 높이고, 박리 등의 문제를 억제할 수 있다. 또, 서멧에 포함되는 세라믹스는 세라믹 유전체 기판(10)에 포함되는 세라믹스와는 다른 원소를 포함해도 좋다.The metal included in the cermet includes, for example, at least one of Ag, Pd, and Pt. In addition, the ceramics included in the cermet include an element such as ceramics included in the ceramic
전극층(110)은 예를 들면, 고주파 전원에 추가해서, 흡착용 전원(도 13의 흡착용 전원(505))과도 접속된다. 정전 척(100A)은 흡착용 전원으로부터 전극층(110)에 전압(흡착용 전압)을 인가함으로써, 전극층(110)의 제1주면(10a)측에 전하를 발생시켜서 정전력에 의해 대상물(W)을 흡착 유지한다. 바꾸어 말하면, 전극층(110)은 대상물(W)을 흡착시키기 위한 흡착 전극이어도 좋다. 실시형태에 의하면, 이렇게, 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생용의 하부 전극인 전극층을, 대상물을 흡착시키기 위한 흡착 전극으로서도 사용할 수 있다. 흡착용 전원은 직류(DC) 전류 또는 AC 전류를 전극층(110)에 공급한다.For example, the
전극층(110)에는 세라믹 유전체 기판(10)의 제2주면(10b)측으로 연장되는 접속부(20)가 형성되어 있다.The
도 11은 실시형태에 따른 정전 척의 일부를 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도이다.It is sectional drawing which expands and shows typically a part of electrostatic chuck which concerns on embodiment.
도 12(a) 및 도 12(b)는 실시형태에 따른 정전 척의 전극층의 변형예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.12 (a) and 12 (b) are cross-sectional views schematically showing modifications of the electrode layer of the electrostatic chuck according to the embodiment.
도 11은 도 10에 나타내는 영역(R2)을 확대해서 나타낸다.FIG. 11 shows an enlarged view of the region R2 shown in FIG. 10.
도 11에 나타낸 바와 같이, 전극층(110)은 제1면(110a)과, 제2면(110b)을 갖는다. 제1면(110a)은 제1주면(10a)측의 면이다. 제2면(110b)은 제1면(110a)과는 반대측의 면이다. 제1면(110a)은 바꾸어 말하면, 제1주면(10a)과 대향하는 면이다. 제2면(110b)은 바꾸어 말하면, 제2주면(10b)과 대향하는 면이다.As shown in FIG. 11, the
제1면(110a)과 제1주면(10a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D11)는 일정하다. 거리(D11)는 바꾸어 말하면, 제1주면(10a)으로부터 전극층(110)의 상면(제1면110a)까지의 거리이다. 여기에서, 「일정」이란 예를 들면, 제1면(110a)의 웨이브 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 정전 척(100A)의 단면을 주사형 전자현미경( SEM) 등으로 저배율(예를 들면, 100배 정도)로 관찰했을 때에, 거리(D11)가 대략 일정하면 된다. 예를 들면, 전극층(110)의 중앙부(110c)에 있어서의 거리(D11c)와 전극층(110)의 단부(110d)에 있어서의 거리(D11d)의 차는 0±150㎛이다. 거리(D11)(거리(D11c) 및 거리(D11d))는 예를 들면, 300㎛ 정도이다. 제1면(110a)은 예를 들면, 제1주면(10a)에 대해서 평행한 면이다.The distance D11 along the Z-axis direction between the
도 11에 나타낸 바와 같이, 전극층(110)의 단부(end portion)(110d)는 전극층(110)의 X-Y 평면에 있어서의 가장자리부(edge)(110e)를 포함하는 영역이다. 전극층(110)의 가장자리부(110e)란 제1면(110a)에 위치하고, Z축 방향으로부터 보았을 때의 전극층(110)과 세라믹 유전체 기판(10)의 계면을 가리킨다. 전극층(110)의 중앙부(110c)는 X-Y 평면에 있어서, 2개의 단부(110d) 사이에 위치하는 영역이다. 전극층(110)의 중앙부(110c) 및 단부(110d)의 정의는 제1전극층(11)의 중앙부(11c) 및 단부(11d)의 정의와 같다.As shown in FIG. 11, the
이렇게, 제1면(110a)과 제1주면(10a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D11)를 일정하게 함으로써 상부 전극(도 13의 상부 전극(510))과 전극층(110)(하부 전극) 사이의 거리를 일정하게 할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면, 제1면(110a)과 제1주면(10a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D11)가 일정하지 않는 경우 등과 비교해서 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 전극층(110)의 단면형상이 위로 볼록한 경우 등, 단부(110d)에 있어서의 제1면(110a)과 제1주면(10a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리가, 중앙부(110c)에 있어서의 제1면(110a)과 제1주면(10a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리와는 다른 경우에 비해서 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.In this way, the distance D11 along the Z-axis direction between the
전극층(110)의 단면형상은 아래로 볼록하다. 보다 구체적으로는 전극층(110)의 단부(10)에 있어서의 제2면(110b)과 제1면(110a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D12d)는 전극층(110)의 중앙부(110c)에 있어서의 제2면(110b)과 제1면(110a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D12c)보다 작다. 거리(D12c)는 바꾸어 말하면, 중앙부(110c)에 있어서의 전극층(110)의 두께이다. 거리(D12d)는 바꾸어 말하면, 단부(110d)에 있어서의 전극층(110)의 두께이다. 즉, 단부(110d)에 있어서의 전극층(110)의 두께는 중앙부(110c)에 있어서의 전극층(110)의 두께보다 작다. 예를 들면, 전극층(110)의 두께는 중앙부(110c)로부터 단부(110d)를 향함에 따라서 작아진다. 전극층(110)은 제2면(110b)측으로 볼록한 형상이다.The cross-sectional shape of the
거리(D12c)는 예를 들면, 1㎛ 이상 500㎛ 이하, 바람직하게는 10㎛ 이상 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 20㎛ 이상 70㎛ 이하이다. 중앙부(110c)에 있어서의 전극층(110)의 두께(거리(D12c))를 이 범위로 함으로써 표피효과의 영향을 저감하고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 더욱 높일 수 있다. 거리(D12c)는 예를 들면, 전극층(110)의 단면 SEM(Scanning Electron Microscope) 화상에 있어서의 중앙부(110c)에 있어서의 3점의 두께의 평균값으로서 구할 수 있다. 본원 명세서에 있어서는 이 평균값을 거리(D12c)라고 정의한다.The distance D12c is, for example, 1 µm or more and 500 µm or less, preferably 10 µm or more and 100 µm or less, more preferably 20 µm or more and 70 µm or less. By setting the thickness (distance D12c) of the
전극층(110)에는 제2면(110b)측으로부터 고주파 전류가 급전된다. 통상, AC 전류가 전극층을 흐를 때에는 전류밀도가 전극층의 표면에서 높고, 표면으로부터 떨어지면 낮아지는 표피효과가 생긴다. 또한 흐르는 AC 전류가 고주파일수록 전류의 표면집중은 현저하게 된다. 즉, 제2면(110b)측으로부터 전극층(110)으로 흘러 들어오는 고주파의 AC 전류는 전극층(110)의 제2면(110b)을 따라 제1면(110a)으로 흘러 들어오게 된다.The high frequency current is supplied to the
실시형태에 있어서는 전극층(110)의 단부(110d)에 있어서의 제2면(110b)과 제1면(110a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D12d)를, 전극층(110)의 중앙부(11c)에 있어서의 제2면(110b)과 제1면(110a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D12c)보다 작게 함으로써 급전되는 제2면(110b)으로부터 제1면(110a)까지의 급전 거리를 짧게 할 수 있다. 이것에 의해, RF 출력의 변경 등의 제어에 대한 응답성(RF 응답성)을 보다 높일 수 있다.In the embodiment, the distance D12d along the Z-axis direction between the
본 발명자들은 고주파 전원과 접속되는 전극층(110)을 세라믹 유전체 기판(10)의 내부에 형성하고, 또한, 플라즈마 밀도를 높이기 위해서 전극층(110)에 인가되는 고주파 전원을 하이파워화할 경우에는 특히, 전극층(110)이 발열해서, 챔버(도 13의 처리 용기(501))내 환경이 변화되고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성에 악영향이 나온다고 하는 새로운 과제를 찾아냈다. 이에 대해서 실시형태에 의하면, 전극층(110)의 단부(110d)에 있어서의 제2면(110b)과 제1면(110a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D12d)를, 전극층(110)의 중앙부(110c)에 있어서의 제2면(110b)과 제1면(110a) 사이의 Z축 방향을 따르는 거리(D12c)보다 작게 한다. 예를 들면, 전극층(110)을 제2면(110b)측(즉, 베이스 플레이트(50)측)으로 볼록한 형상으로 함으로써 전극층(110)의 냉각 기능을 갖는 베이스 플레이트(50)측의 면인 제2면(110b)의 표면적을 상대적으로 크게 할 수 있다. 이것에 의해, 전극층(110)을 보다 효과적으로 방열시킬 수 있고, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 보다 높일 수 있다.The inventors of the present invention form the
또, 이 예에서는 중앙부(110c)에 있어서, 전극층(110)의 두께는 일정하다. 바꾸어 말하면, 중앙부(110c)에 있어서, 제2면(110b)은 제1면(110a)에 대해서 평행하다. 한편, 단부(110d)에 있어서, 전극층(110)의 두께는 중앙부(110c)측으로부터 가장자리부(110e)를 향해서 작아진다. 바꾸어 말하면, 단부(110d)에 있어서, 제2면(110b)은 중앙부(110c)측으로부터 가장자리부(110e)를 향해서 상방으로 경사지는 경사면을 갖는다. 이 예에서는 경사면은 평면상이다. 경사면은 도 12(a)에 나타낸 바와 같이, 곡면상이어도 좋다.In this example, the thickness of the
전극층(110)의 단면형상은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 12(b)에 나타낸 바와 같이, 제2면(110b)은 제2면(110b)의 X-Y 평면에 있어서의 중심으로부터 가장자리부(110e)를 향해서 상방으로 경사지는 경사면을 갖고 있어도 좋다. 바꾸어 말하면, 중앙부(110c)에 있어서, 전극층(110)의 두께는 일정하지 않아도 좋다. 바꾸어 말하면, 중앙부(110c)에 있어서, 제2면(110b)은 제1면(110a)에 대해서 평행하지 않아도 좋다. 또한 이 때, 경사면은 도 12(b)에 나타낸 바와 같이, 곡면상이어도 좋다.The cross-sectional shape of the
전극층(110)의 배치는 예를 들면, 상기 제1전극층(11)의 배치와 동일하게 할 수 있다. 보다 구체적으로는 예를 들면, 도 4(a), 도 4(b), 도 5(a), 도 5(b), 도 6(a), 및 도 6(b)에 나타낸 제1전극층(11)의 배치를 전극층(110)에도 적용할 수 있다.The arrangement of the
또한 전극층(110)의 형상은 예를 들면, 상기 제1전극층(11)의 형상과 동일하게 할 수 있다. 보다 구체적으로는 예를 들면, 도 9(a)∼도 9(d)에 나타낸 제1전극층(11)의 형상을 전극층(110)에도 적용할 수 있다.In addition, the shape of the
이하, 전극층(110)이 내부에 형성된 세라믹 유전체 기판(10)의 제작 방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the ceramic
전극층(110)이 내부에 형성된 세라믹 유전체 기판(10)은 예를 들면, 제1주면(10a)측을 아래로 한 상태에서 각 층을 적층하고, 적층체를 소결함으로써 제작할 수 있다. 보다 구체적으로는 예를 들면, 제1주면(10a)을 포함하는 세라믹스층이 되는 제1층 위에 전극층(110)을 적층시킨다. 전극층(110) 위에 제2주면(10b)을 포함하는 세라믹스층이 되는 제2층을 적층시킨다. 그리고, 이 적층체를 소결시킨다.The ceramic
전극층(110)은 예를 들면, 스크린 인쇄, 페이스트의 도포(스핀 코트, 코터, 잉크젯, 디스펜서 등) 및 증착 등에 의해 형성된다. 예를 들면, 제1주면(10a)을 아래로 한 상태에서, 복수회로 나누어서 각 층을 적층시켜서 전극층(110)을 형성할 수 있다. 이 때, 예를 들면, 적층범위의 조정 등에 의해, 단부(110d)에 있어서의 제1면(110a)과 제2면(110b) 사이의 거리(D12d)와, 중앙부(110c)에 있어서의 제1면(110a)과 제2면(110b) 사이의 거리(D12c)의 관계가 D12d<D12c를 충족시키도록 할 수 있다.The
도 13은 실시형태에 따른 정전 척을 구비한 웨이퍼 처리 장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다.It is sectional drawing which shows typically the wafer processing apparatus provided with the electrostatic chuck which concerns on embodiment.
도 13에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 처리 장치(500A)는 처리 용기(501)와, 고주파 전원(504)과, 흡착용 전원(505)과, 상부 전극(510)과, 정전 척(100A)을 구비하고 있다. 정전 척(100A)은 처리 용기(501)의 내부에 있어서, 상부 전극(510)의 아래에 배치되어 있다. 정전 척(100A)의 전극층(110) 및 상부 전극(510)은 고주파 전원(504)과 접속되어 있다. 정전 척(100A)의 전극층(110)은 흡착용 전원(505)과 접속되어 있다.As shown in FIG. 13, the
전극층(110)과 상부 전극(510)은 서로 소정의 간격을 두고 대략 평행하게 형성되어 있다. 보다 구체적으로는 전극층(110)의 제1면(110a)은 상부 전극(510)의 하면(510a)에 대해서 대략 평행하다. 또한 세라믹 유전체 기판(10)의 제1주면(10a)은 상부 전극(510)의 하면(510a)에 대해서 대략 평행하다. 대상물(W)은 전극층(110)과 상부 전극(510) 사이에 위치하는 제1주면(10a)에 적재된다.The
고주파 전원(504)으로부터 전극층(110) 및 상부 전극(510)에 전압(고주파 전압)이 인가되면, 고주파 방전이 일어나 처리 용기(501) 내에 도입된 처리 가스가 플라즈마에 의해 여기, 활성화되어서, 대상물(W)이 처리된다.When a voltage (high frequency voltage) is applied from the high
흡착용 전원(505)으로부터 전극층(110)에 전압(흡착용 전압)이 인가되면, 전극층(110)의 제1주면(10a)측에 전하가 발생하고, 정전력에 의해 대상물(W)이 정전 척(100A)에 흡착 유지된다.When a voltage (adsorption voltage) is applied to the
이상, 설명한 바와 같이, 실시형태에 의하면, 플라즈마 밀도의 면내 균일성을 높이면서, RF 응답성도 높일 수 있는 정전 척을 제공할 수 있다.As described above, according to the embodiment, it is possible to provide an electrostatic chuck capable of increasing the RF responsiveness while increasing the in-plane uniformity of the plasma density.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했다. 그러나, 본 발명은 이들의 기술에 한정되는 것은 아니다. 상술의 실시형태에 관해서, 당업자가 적당하게 설계 변경을 가한 것도, 본 발명의 특징을 구비하고 있는 한, 본 발명의 범위에 포함된다. 예를 들면, 정전 척이 구비하는 각 요소의 형상, 치수, 재질, 배치, 설치형태 등은 예시한 것에 한정되는 것은 아니고 적당하게 변경할 수 있다. 또한 상술한 각 실시형태가 구비하는 각 요소는 기술적으로 가능한 한에 있어서 조합할 수 있고, 이들을 조합한 것도 본 발명의 특징을 포함하는 한 본 발명의 범위에 포함된다.In the above, embodiment of this invention was described. However, the present invention is not limited to these techniques. Regarding the embodiments described above, design changes made by those skilled in the art as appropriate are included in the scope of the present invention as long as the features of the present invention are provided. For example, the shape, dimension, material, arrangement, installation form, and the like of each element included in the electrostatic chuck are not limited to those illustrated, but can be changed as appropriate. In addition, each element with which each embodiment mentioned above can be combined as far as technically possible, and combining these elements is also included in the scope of the present invention as long as it contains the characteristics of this invention.
Claims (24)
상기 세라믹 유전체 기판을 지지하는 베이스 플레이트와,
상기 세라믹 유전체 기판의 내부에 형성되고, 고주파 전원과 접속되는 적어도 1개의 제1전극층과,
상기 세라믹 유전체 기판의 내부에 형성되고, 흡착용 전원과 접속되는 적어도 1개의 제2전극층을 구비하고,
상기 제1전극층은 상기 베이스 플레이트로부터 상기 세라믹 유전체 기판을 향하는 Z축 방향에 있어서, 상기 제1주면과 상기 제2주면 사이에 형성되고,
상기 제2전극층은 상기 Z축 방향에 있어서, 상기 제1전극층과 상기 제1주면 사이에 형성되고,
상기 제1전극층은 상기 제1주면측의 제1면과, 상기 제1면과는 반대측의 제2면을 갖고, 상기 제2면측으로부터 급전되는 정전 척에 있어서,
상기 제1면과 상기 제1주면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리는 일정하며,
상기 제1전극층의 단부에 있어서의 상기 제2면과 상기 제1면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리는 상기 제1전극층의 중앙부에 있어서의 상기 제2면과 상기 제1면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 정전 척.A ceramic dielectric substrate having a first main surface on which an object to be adsorbed is mounted, and a second main surface opposite to the first main surface;
A base plate supporting the ceramic dielectric substrate;
At least one first electrode layer formed inside the ceramic dielectric substrate and connected to a high frequency power source;
At least one second electrode layer formed inside the ceramic dielectric substrate and connected to a power supply for adsorption;
The first electrode layer is formed between the first main surface and the second main surface in the Z-axis direction from the base plate toward the ceramic dielectric substrate.
The second electrode layer is formed between the first electrode layer and the first main surface in the Z-axis direction.
In the electrostatic chuck having the first surface on the first main surface side and the second surface on the side opposite to the first surface, the first electrode layer is fed from the second surface side,
The distance along the Z-axis direction between the first surface and the first main surface is constant,
The distance along the Z axis direction between the second surface and the first surface at the end of the first electrode layer is the Z axis between the second surface and the first surface in the central portion of the first electrode layer. An electrostatic chuck characterized by being less than a distance along the direction.
상기 제1전극층의 상기 제1면의 면적의 합계는 상기 제2전극층의 상기 제1주면측의 면의 면적의 합계보다 큰 것을 특징으로 하는 정전 척.The method of claim 1,
The sum of the areas of the first surface of the first electrode layer is larger than the sum of the areas of the surface of the first main surface side of the second electrode layer.
상기 Z축 방향에 있어서, 상기 제1전극층의 일부는 상기 제2전극층과 겹치지 않는 것을 특징으로 하는 정전 척.The method of claim 1,
In the Z-axis direction, a part of the first electrode layer does not overlap with the second electrode layer, characterized in that the electrostatic chuck.
상기 제1전극층의 두께는 상기 제2전극층의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 정전 척.The method according to any one of claims 1 to 3,
The thickness of the first electrode layer is greater than the thickness of the second electrode layer, the electrostatic chuck.
상기 제1전극층의 중앙부에 있어서의 상기 제2면과 상기 제1면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리는 1㎛ 이상 500㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 정전 척.The method according to any one of claims 1 to 3,
The distance along the Z-axis direction between the second surface and the first surface in the central portion of the first electrode layer is 1 µm or more and 500 µm or less.
상기 제1전극층의 중앙부에 있어서의 상기 제2면과 상기 제1면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리는 10㎛ 이상 100㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 정전 척.The method of claim 5, wherein
An electrostatic chuck, wherein the distance along the Z-axis direction between the second surface and the first surface in the central portion of the first electrode layer is 10 µm or more and 100 µm or less.
상기 제1전극층은 Ag, Pd, 및 Pt 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 척.The method according to any one of claims 1 to 3,
The first electrode layer comprises at least one of Ag, Pd, and Pt.
상기 제1전극층은 금속과 세라믹스의 서멧으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전 척.The method according to any one of claims 1 to 3,
The first electrode layer is an electrostatic chuck, characterized in that consisting of a cermet of metal and ceramics.
상기 세라믹스는 상기 세라믹 유전체 기판에 포함되는 세라믹스와 같은 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 척.The method of claim 8,
Wherein said ceramics comprise an element such as ceramics contained in said ceramic dielectric substrate.
상기 세라믹스는 상기 세라믹 유전체 기판에 포함되는 세라믹스와는 다른 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 척.The method of claim 8,
And said ceramics comprises an element different from ceramics contained in said ceramic dielectric substrate.
상기 제1전극층은 금속과 세라믹스를 포함하고,
상기 제2전극층은 금속과 세라믹스를 포함하고,
상기 제1전극층에 포함되는 상기 금속의 체적과 상기 세라믹스의 체적의 합계에 대한 상기 금속의 체적의 비율은 상기 제2전극층에 포함되는 상기 금속의 체적과 상기 세라믹스의 체적의 합계에 대한 상기 금속의 체적의 비율보다 큰 것을 특징으로 하는 정전 척.The method according to any one of claims 1 to 3,
The first electrode layer includes a metal and ceramics,
The second electrode layer includes a metal and ceramics,
The ratio of the volume of the metal to the sum of the volume of the metal and the volume of the ceramics included in the first electrode layer is based on the sum of the volume of the metal and the volume of the ceramics included in the second electrode layer. An electrostatic chuck characterized in that it is larger than the proportion of the volume.
상기 제1전극층은 금속과 세라믹스를 포함하고,
상기 제2전극층은 금속과 세라믹스를 포함하고,
상기 제1전극층에 포함되는 상기 금속의 체적은 상기 제2전극층에 포함되는 상기 금속의 체적보다 큰 것을 특징으로 하는 정전 척.The method according to any one of claims 1 to 3,
The first electrode layer includes a metal and ceramics,
The second electrode layer includes a metal and ceramics,
The volume of the metal included in the first electrode layer is larger than the volume of the metal included in the second electrode layer.
상기 세라믹 유전체 기판은 산화알루미늄을 포함하고,
상기 세라믹 유전체 기판에 있어서의 상기 산화알루미늄의 농도는 90질량% 이상인 것을 특징으로 하는 정전 척.The method according to any one of claims 1 to 3,
The ceramic dielectric substrate comprises aluminum oxide,
An electrostatic chuck in which the concentration of said aluminum oxide in said ceramic dielectric substrate is 90 mass% or more.
상기 제1전극층과 상기 제2전극층 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리는 상기 제1주면과 상기 제2전극층 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 정전 척.The method according to any one of claims 1 to 3,
The distance along the Z axis direction between the first electrode layer and the second electrode layer is greater than the distance along the Z axis direction between the first main surface and the second electrode layer.
상기 단부의 폭은 상기 제1전극층의 상기 중앙부에 있어서의 상기 제2면과 상기 제1면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 정전 척.The method according to any one of claims 1 to 3,
The width of the end portion is larger than the distance along the Z-axis direction between the second surface and the first surface in the central portion of the first electrode layer.
상기 세라믹 유전체 기판을 지지하는 베이스 플레이트와,
상기 세라믹 유전체 기판의 내부에 형성되고, 고주파 전원과 접속되는 적어도 1개의 전극층을 구비하고,
상기 전극층은 상기 베이스 플레이트로부터 상기 세라믹 유전체 기판을 향하는 Z축 방향에 있어서, 상기 제1주면과 상기 제2주면 사이에 형성되고,
상기 전극층은 상기 제1주면측의 제1면과, 상기 제1면과는 반대측의 제2면을 갖고, 상기 제2면측으로부터 급전되는 정전 척에 있어서,
상기 전극층은 금속과 세라믹스의 서멧을 포함하고,
상기 제1면과 상기 제1주면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리는 일정하며,
상기 전극층의 단부에 있어서의 상기 제2면과 상기 제1면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리는 상기 전극층의 중앙부에 있어서의 상기 제2면과 상기 제1면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 정전 척.A ceramic dielectric substrate having a first main surface on which an object to be adsorbed is mounted, and a second main surface opposite to the first main surface;
A base plate supporting the ceramic dielectric substrate;
At least one electrode layer formed inside the ceramic dielectric substrate and connected to a high frequency power source,
The electrode layer is formed between the first main surface and the second main surface in the Z-axis direction from the base plate toward the ceramic dielectric substrate.
In the electrostatic chuck having the first surface on the first main surface side and the second surface on the side opposite to the first surface, the electrode layer is fed from the second surface side,
The electrode layer comprises a cermet of metal and ceramics,
The distance along the Z-axis direction between the first surface and the first main surface is constant,
The distance along the Z axis direction between the second surface and the first surface at the end of the electrode layer is the distance along the Z axis direction between the second surface and the first surface in the central portion of the electrode layer. Electrostatic chuck characterized in that smaller.
상기 전극층의 중앙부에 있어서의 상기 제2면과 상기 제1면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리는 1㎛ 이상 500㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 정전 척.The method of claim 16,
The distance along the Z-axis direction between the second surface and the first surface in the central portion of the electrode layer is 1 µm or more and 500 µm or less.
상기 전극층의 중앙부에 있어서의 상기 제2면과 상기 제1면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리는 10㎛ 이상 100㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 정전 척.The method of claim 17,
The distance along the Z-axis direction between the second surface and the first surface in the central portion of the electrode layer is 10 µm or more and 100 µm or less.
상기 전극층은 Ag, Pd, 및 Pt 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 척.The method according to any one of claims 16 to 18,
The electrode layer comprises at least one of Ag, Pd, and Pt.
상기 세라믹스는 상기 세라믹 유전체 기판에 포함되는 세라믹스와 같은 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 척.The method according to any one of claims 16 to 18,
Wherein said ceramics comprise an element such as ceramics contained in said ceramic dielectric substrate.
상기 세라믹스는 상기 세라믹 유전체 기판에 포함되는 세라믹스와는 다른 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 척.The method according to any one of claims 16 to 18,
And said ceramics comprises an element different from ceramics contained in said ceramic dielectric substrate.
상기 세라믹 유전체 기판은 산화알루미늄을 포함하고,
상기 세라믹 유전체 기판에 있어서의 상기 산화알루미늄의 농도는 90질량% 이상인 것을 특징으로 하는 정전 척.The method according to any one of claims 16 to 18,
The ceramic dielectric substrate comprises aluminum oxide,
An electrostatic chuck in which the concentration of said aluminum oxide in said ceramic dielectric substrate is 90 mass% or more.
상기 전극층은 흡착용 전원과 접속되는 것을 특징으로 하는 정전 척.The method according to any one of claims 16 to 18,
And said electrode layer is connected to a suction power source.
상기 단부의 폭은 상기 전극층의 상기 중앙부에 있어서의 상기 제2면과 상기 제1면 사이의 상기 Z축 방향을 따르는 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 정전 척.The method according to any one of claims 16 to 18,
The end portion has a width greater than the distance along the Z-axis direction between the second surface and the first surface in the central portion of the electrode layer.
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